Phân tích động lực học cơ cấu đóng mở rèm cửa:

d. Lựa chọn phương án cấp thức ăn:

4.2.2. Phân tích động lực học cơ cấu đóng mở rèm cửa:

Hình 4.5 - Sơ đồ phân tích động lực học cơ cấu đóng mở rèm.

P = m.g = 177 (N) N = Fgió = 12x103 (N) Hệ số ma sát trượt là ϻmst = 0,57. Hệ số ma sát lăn: Fmsl = ϻmsl. N = 273,6 (N) Suy ra, Ttổng = P + Fmsl = 451 (N)

Để vật cân bằng, cần ít nhất bộ tang và dây. Do đó T1 = T2 = 1

T = 225,5 (N) 2

4.2.3. Tính chọn dây cáp:

- Chọn loại cáp: Cáp đơn.

- Tính chiều dài dây cáp: Lc = Llv + Lkc + Lat Trong đó:

Llv là chiều dài làm việc của cáp. Llv = H.a; với a là số nhánh cáp treo vật. Lkc là chiều dài đoạn cáp nằm trong các kẹp cáp (Để cố định hai đầu cáp).

Lat là chiều dài đoạn cáp nằm trước các kẹp cáp, để giảm tải trọng tác dụng lên kẹp cáp, đảm bảo an toàn cho kẹp cáp.

Lc = 8000 + 330 + 330 = 8660 (mm)

- Tính chọn đường kính của cáp:

Đường kính của dây cáp được chọn theo tiêu chuẩn theo điều kiện bền F0 <= [F] Trong đó, F0 là tải trọng tính, là lực kéo tính toán tác dụng lên cáp (N).

[F] là lực kéo cho phép. F0 = Smax. Zp.

Với Smax là lực căng lớn nhất trên dây cáp T, khi nâng tải (N)

Zp là hệ số an toàn sử dụng cáp. Giá trị của Zp được chọn tùy thuộc vào chế độ làm việc của cơ cấu nâng trong bảng sau:

Quan hệ giữa vận tốc nâng và chế độ làm việc tương ứng. Bảng 4.8

Vận tốc

nâng, m/s vn < 1 1 ≤ vn ≤ 2 2 ≤ vn ≤ 3 3 ≤ vn ≤ 4 4 ≤ vn ≤ 5

Zp 9 12 13 14 15

Cho vận tốc nâng là Vn < 1 m/s. Suy ra Zp = 9. Vậy F0 = 225,5 x 9 = 2029,5 (N)

Dựa vào bảng “Lực kéo cho phép của loại cáp theo tiêu chuẩn ӶOCT 30262-69 [1]”, ta chọn được loại cáp có các thông số sau:

Thông số cáp kéo rèm được chọn: Bảng 4.9

Đường kính cáp dc(mm) 2

Khối lượng tối thiểu/ 100m (kg) 2,07

Cấp độ bền (Mpa) 1600

4.2.4. Tính chọn tang quấn cáp:

- Chọn loại tang: Tang trơn

- Chọn đường kính tang: D = D1 – dc. Trong đó D1 là đường kính tang kể đến tâm lớp cáp trong cùng.

Giá trị của D1 được lấy theo đường kính dc của cáp quấn trên tang, theo công thức D1  dc x e.

Giá trị của hệ số đường kính e được chọn tùy thuộc vào chế độ làm việc của cơ cấu, theo bảng sau:

Quan hệ giữa chế độ làm việc và giá trị hệ số đường kính e tương ứng: Bảng 4.10

Chế độ làm việc M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 M8 Giá trị của e 11,2 12,5 14,0 16,0 18,0 20,0 22,4 25,0

Cơ cấu của chúng ta làm việc ở chế độ M1, giá trị của e = 11,2. Do đó, D1 2 x 11,2 = 22,4(mm)

Chọn D1 = 27 (mm)

Suy ra, D = 27-2 = 25 (mm)

- Chọn chiều dài của tang: (tang trơn): l = l0 + 2δ1;

Với δ1 là chiều dày thành tang của thành bên đầu tang;

δ1 = 0,01.D + 8 = 8,35 (mm). Lấy δ1 = 12 (mm) (để dễ điền đầy khuôn đúc)

l0 là chiều dài làm việc của tang (Chiều dài phần quấn cáp). Chiều dài l0 được tính như sau:

l0 = Z. (dc + 1,5 mm) (với Z là số vòng cáp quấn trên 1 lớp cáp)

Để tính Z, gọi m là số lớp cáp quấn trên tang, ta có công thức quan hệ giữa chiều dài cáp quấn trên tang và số lớp cáp m = 30:

Suy ra l0 = 168 (mm)

Suy ra Chiều dài tang: l = 168 + 2 x 12 = 192 (mm)

- Chọn đường kính thành tang Da:

Da = D + (m+2).dc = 33 (m)

 Lấy Da = 33 (m)

- Chiều dày của thân tang: δ = δ1= 12 (mm) -Hiệu suất của tang và ròng rọc: t = 0,97. 4.2.5. Chọn động cơ:

-Công suất cần thiết trên trục động cơ: N  Nlv ct 

Trong đó: + Nct: Công suất cần thiết trên trục động cơ (kW) + Nlv: Công suất trên trục công tác (kW)

+ : Hiệu suất truyền động chung.

- Xác định Nlv:

Công suất trên trục công tác được tính theo công thức 2.11 trg20

:

L1

Nlv = 1000F . v

Trong đó: + F: Lực kéo (lực căng dây) F = T = 451 (N) + v: Vận tốc dài của tang: vmax = 0,62 m/s

Suy ra: Nlv = 280 (W)

- Xác định :

Hiệu suất truyền động của toàn bộ hệ thống truyền động được tính theo công thức:

 = đai. tv. ol3. tang. kn

Trong đó: kn: Hiệu suất truyền động của khớp nối (1)

tv: Hiệu suất truyền động của bộ truyền trục vít bánh vít (0,4)

tang: Hiệu suất truyền động của tang (0,97)

ol: Hiệu suất của 1 cặp ổ lăn (0,99)

đai: Hiệu suất truyền động của bộ truyền đai (0,94) Suy ra:  = 0,94 x 0,4 x 0,993 x 0,97 x 1. = 0,35 = 35%

Vậy, công suất cần thiết trên trục động cơ là:

N Nlv = 800 (W)

ct 

Như vậy ta chọn loại động cơ có hộp số dạng nhông xoắn:

Bảng 4.11: Thông số động cơ kéo rèm được chọn.

Công suất (W) Vận tốc (v/ph) Khối lượng động cơ (kg) Momen xoắnMomen xoắn (N.m) Tỉ số truyền của hộp số Điện áp hoạt động (V) 890 2500 4,3 22,5 50:1 24

4.2.6. Phân phối tỷ số truyền:

Ta có đường kính tang là D = 35mm.

Số vòng quay tại trục tang: ntang = nbánh vít = 50 (v/ph)

Tỷ số truyền chung toàn máy:

ichung  ndc = 50

nlv ichung ingoai.ihop = 50

Mà ihop = 50

Suy ra ingoai = iđai = 1

Công suất trên các trục:

- Trục động cơ: Nđc = 890(W)

- Trục vít: N1 = Nđc. ηkn. ηol = 890. 1. 0,99 = 881,1 (W)

- Trục bánh vít: N2 = N1. ηol. ηtv = 881,1. 0,99. 0,4 = 349 (W)

- Trục tang: N3 = N2 . ηđai. ηkn = 349. 1.1 = 349 (W)

Mômen xoắn trên các trục:

- Trục động cơ: Mdc = 9,55. 106 × Ndc = 9,55. 106 × 0,890 = 3399,8 N. mm ndc 2500 - Trục vít: Mx1 = 9,55. 106 × N1 = 9,55. 106 × 0,8811 = 3365,802 N. mm n1 2500 - Trục bánh vít: Mx2 = 9,55. 106 × N 2 = 9,55. 106 × 0,349 = 66659 N. mm n2 50 - Trục tang: Mx3 = Mx2 = 66659 N. mm 4.2.7. Thiết kế bộ truyền xích: a. Chọn loại xích:

Ta chọn loại xích ống con lăn.

b. Số răng đĩa xích:

Đĩa xích nhỏ: z1 = 29 – 2.i = 27 (răng)  19 răng (thỏa mãn)

 Số răng đĩa xích lớn: z2 = i.z1 = 27 (răng)

c. Tính bước xích t:

 Công suất tính toán Nt:

Nt = Nbánhvít. K. Kz. Kn = 632,91 (W) Trong đó:

Nbánhvít = 349W

Ka = 1 - Hệ số chiều dài xích (ứng với khoảng cách trục A = (30~50).t) Kđc = 1 – Hệ số điều chỉnh lực căng xích (trục có thể điều chỉnh được) K0 = 1 – Hệ số góc nghiêng của bộ truyền (nhỏ hơn 60 độ)

Kb = 1,5 – Hệ số điều kiện bôi trơn (bôi trơn định kỳ) Kz: Hệ số răng đĩa dẫn. Kz = Zol Z1 25  0, 93 27 Kn: Hệ số vòng quay đĩa dẫn. Kn = no l n1 50 1 50

Theo bảng 6-4/p.106 - “Thiết kế chi tiết máy” – Nguyễn Trọng Hiệp; Chọn nol = 50 (v/ph)

 Công suất cho phép [N]:

Dựa vào bảng 6-4/p.106 - “Thiết kế chi tiết máy” – Nguyễn Trọng Hiệp; Ứng với nol = 50 (v/ph); Chọn [N] = 0,8 kW Nt

Theo đó ta chọn được bước xích tương ứng t = 15,875 mm. Và diện tích bản lề xích F = 67,5 (mm2).

d. Các thông số cụ thể của xích:

Dựa vào bảng 6-1/p.103 - “Thiết kế chi tiết máy” – Nguyễn Trọng Hiệp; Ta chọn được loại xích có thông số sau:

Thông số xích được chọn cho cơ cấu kéo rèm: Bảng 4.12

Bước xích t; mm 15,875 Khoảng cách trong 2 má xích C; mm 9,65 Đường kích ống lót D; mm 10,16 Chiều dài chốt l1; mm 23,7 Chiều rộng dây xích b; mm 14,73 Đường kính chốt d; mm 5,08 Chiều dài ống lót l; mm 13,28 Diện tích bản lề F; mm2 67,5 Tải trọng phá hỏng Q; N 23000 Khối lượng 1 mét xích q; kg 0,96

d c  tb b2  4ac sin()

Z

1800 2a

e. Xác định sơ bộ khoảng cách trục A; Số mắt xích X:

 Khoảng cách trục sơ bộ Asb = 40t;

 Số mắt xích X  Z1  Z2 2A  ( Z2  Z1 )2 . t = 107. 2 t 2 A Lấy X = 108.  Khoảng cách trục A chính xác: A  t [X  Z1  Z2  ( X  Z1  Z2 )2  8( Z2  Z1 )2] 4 2 2 2 A = 642,94 (mm)

Để đảm bảo độ võng bình thường, tránh cho xích khỏi bị căng quá, giảm khoảng cách trục A một khoảng A = 0,003.A ~ 2 mm. Cuối cùng, lấy A = 641 mm. f. Đường kính vòng chia: Suy ra d d 15,875  136, 74 mm. c1 c 2 1800 sin( 27 ) g. Chiều rộng đĩa xích B:

B = 0,9.C (với C là chiều rộng trong của 2 má xích) B = 0,9 x 9,65 = 8,685 (mm)

j. Tính lực tác dụng lên trục Fr:

Fr = Kt. Ft = 1771,93 (N)

Trong đó: Kt = 1,15 – hệ số tác dụng trọng lượng xích lên trục (bộ truyền nằm ngang)

F 6107 N : Lực vòng tác dụng lên đĩa xích.

4.3. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CƠ CẤU CUNG CẤP ĂN:4.3.1. Tính toán động học vít tải: 4.3.1. Tính toán động học vít tải:

Hình 4.7 - Sơ đồ phân tích động học cơ cấu vít tải gạo.

4.3.1.1. Tính toán thông số của vít tải:

Hình 4.6 – Minh họa cánh vít tải.

- Kích thước hạt cho gà ăn chủ yếu là 3mm (mịn), 6 mm (vừa), 9mm (thô), chọn loại hạt vừa 6mm để tính toán thông số vít tải.

- Đường kính ngoài của mặt xoắn Dx, mm.

+ Để vật liệu không bị kẹt trong rãnh xoắn lấy Dx >12 lần kích thước hạt. + Chọn Dx = 200 mm.

- Đường kính trục db, mm.

+ db = 0,1.Dx + 35mm =82 x 0,1+35 = 55 mm -Bước xoắn vít: px, mm

+ Lấy theo kinh nghiệm px = (0,8÷1,0) Dx = 160÷200 mm + Theo dãy tiêu chuẩn chọn px = 160 mm

- Số vòng quay của trục vít n: v/ph + Theo kinh nghiệm n =50÷150 v/ph + Chọn n =100 v/ph

- Khe hở giữa mặt xoắn vít với thành ống e, (mm) + e ≥ 2 lần kích thước hạt

+ Chọn e = 12 mm - Chiều dài trục vít: lx = 5m

- Góc nghiêng của vít so với phương nằm nghiêng ß = 20° - Chiều dài vận chuyển theo phương ngang L = cos20°.2 = 4,7m - Năng suất vận chuyển:

+Q = A.Vdc.γ.3600.kβ = 8712.0,27.0,396.3600.0,65 = 2,17 tấn/h.

t

Trong đó:

106 106

A là diện tích mặt cắt ngang của dòng vật liệu.

A = π.(Dx2−db2).φ

= π.(822−43.22).0,3 = 8712 mm2.

4 4

Với φ là hệ số điền đầy ống, giá trị thường dùng là φ=0,25 ÷ 0,4 Chọn φ = 0,3

Vdc là vận tốc di chuyển của dòng vật liệu, m/s

Vdc =n.px = 100.160 = 0,27 m/s.

60.1000 60.1000

γ là khối lượng một mét khối vật liệu vận chuyển, t/m3.

γ = 0,396.

kβ là hệ số giảm năng suất do độ nghiêng đặt máy.

Chọn kβ = 0,65 (theo bảng 7.1 - “Thiết bị nâng chuyển” PGS-TS Nguyễn Văn Yến)

- Công suất cần thiết trên trục dẫn động Pđc, kW. + Pđc = K.Qt.L.tanβ

+ K.Qt.L.C0

=0,5 kW.

360.ɳ0 360.ɳ0

lấy giá trị K = 1,2÷1,5, chọn K =1,5.

ɳ0 là hiệu suất của hệ dẫn động từ động cơ đến trục vít xoắn.

ɳ0 = ɳkn. ɳổbi. ɳổ bi = 1. 0,99. 0,99 = 0,98

C0 là hệ số cản chuyển động của máng, giá trị của C0 phụ thuộc vào ma sát giữa vật liệu với thành ống, giữa vật liệu với cánh vít xoắn, giữa hạt vật liệu với nhau và ma sát trong các gối đỡ trục, giá trị của C0 được chọn theo kinh nghiệm

Chọn C0 = 0,92

- Mômen xoắn trên trục vít xoắn T, Nmm

+ T = 9,55.106.Pđc = 47750N. mm

n

- Lực tác dụng dọc trục Fa(N)

+ F =dtb.tan(γ+ρ)2.T = 1198 N. mm

Với dtb là đường kính vòng tròn tính toán lực đẩy

dtb = Dx+db = 127,5 mm

γ là góc nâng của đường xoắn vít

γ = arctan Px = 21,7°

π.dtb

ρ là góc ma sát giữa vật liệu với cánh xoắn, độ:

ρ = arctan(f) = 11,3°

f là hệ số ma sát giữa vật liệu với cánh xoắn, f = 0,2.

4.3.1.2. Chọn động cơ và hộp giảm tốc truyền động vít tải:

- Chọn động cơ thỏa mãn Pđc ≥ Pct

: Hiệu suất bộ truyền.

    .3 . 2 . . i1 i d ol br k ot Tra bảng 2.3 TL 1tr19

ta có hiệu suất của:

Cặp ổ lăn ηol= 0,99 – 0,995 Chọn ηol = 0,99. Bộ truyền bánh răng trụ: ηbr = 0,96 - 0,98.

a

2

ɳ

Khớp nối ηk= 0,99 – 1,00 Chọn ηk = 0,99 Cặp ổ trượt ηot= 0,98 – 0,99 Chọn ηot= 0,99 =>  0,993. 0,972. 0,99 . 0,99 = 0,86 => Pđc ≥ Pct = 0.5 = 0.58 kw ɳ 0.86

- Theo trang 320, bảng 1P sách Thiết kế chi tiết máy - Nguyễn Trọng Hiệp, ta chọn động cơ có thông số như sau:

Thông số động cơ chọn cho vít tải chuyển thức ăn: Bảng 4.13

Kiểu động cơ Công suất (kW) Vận tốc quay (v/ph) Cos φ η% Tmax Tđm TK Tđm AO2(AOJI2) 12-6 0,6 910 0,7 70% 2,2 1,8

4.3.1.3. Tính toán hộp giảm tốc (chọn hộp giảm tốc khai triển 2 cấp)

- Tỉ số truyền hệ thống:

Uht = Uh = nđc = 910 = 9,1.

nlv 100

- Phân bố tỉ số truyền:

Uh = Unhanh. Uchậm

Với hộp giảm tốc khai triển thì: Unhanh = 1,3 Uchậm

Uchậm = √Uh = √9.1 = 2,65

1.3 1.3

Unhanh = 3,43

- Tính công suất trên các trục: Công suất trên trục 1:

Công suất trên trục 2:

P1 = Pđc. ηol = 0,59 (kW)

P2 = P1. ηbr. ηol = 0,57 (kW)

Công suất trên trục 3(trục công tác):

P3 = P2. ηbr. ηol = 0,55(kW)

- Tính toán số vòng quay các trục. Vận tốc quay trên trục động cơ:

nđc= 910 (v/ph) Vận tốc quay trên trục 1: Vận tốc quay trên trục 2: n1 = nđc = 910 (v/ph) n2 = n1 = 910 = 265,3 (v/ph) unhanh 3,43

Vận tốc quay trên trục 3 (vận tốc vít tải):

n3 = n2 = 265.3 = 100,1 (v/ph)

uchậm - Tính Momen xoắn trên các trục: Momen xoắn trên trục 1:

2,65

T1

Momen xoắn trên trục 2:

= 9,55. 106 P1

= 6191 (Nmm)

T = 9,55. 106

P2

2 n

2

= 20518 (Nmm)

Momen xoắn trên trục 3:

T = 9,55. 106 P3

= 47702(Nmm)

3 n3

Momen xoắn trên trục động cơ:

Tđc = 9,55. 106 Pđc = 6296 (Nmm) nđc Bảng đặc tính của hộp giảm tốc: Bảng 4.14 Trục

Thông số Động cơ Trục 1 Trục 2 Trục 3 Công tác

Công Suất (kW) 0.6 0.59 0.57 0.55 0.55 Tỉ số truyền u 1 3.43 2.65 1 Số vòng quay n (v/ph) 910 910 265.3 100.1 100.1 Momen xoắn T (Nmm) 6296 6191 20518 47702 47702

5 4

2 3

Hình 4.9b - Kích thước mặt cắt ngang của ray xích tải treo.

Hình 4.10 - Kích thước xích tải treo.

1

Hình 4.11 – Sơ đồ nguyên lý hoạt động của ray và xích tải treo.

- Kiểu ray: Chữ U

+ Kích thước: 42x42

- Khối lượng của vật trên một bộ phận mang Qi (t)

- Vận tốc chuyển vật liệu:

Chọn vdc = 0,05 m/s, thường dùng vdc = 0,05 ÷ 0,06 m/s

- Chiều dài đường vận chuyển: L = 30m - Chiều cao nâng: H = 1 (m)

- Bước xích px, chọn px = 150 mm. - Bước đặt bộ phận mang:

tb = 1 m

- Năng suất vận chuyển Qt (t/h):

Qt = 3600. Qi . vdc = 3600. 0,005 . 0,05 = 0,9 (t/h)

tb 1

- Lực cản trên các bánh xe trên đoạn dịch chuyển theo phương ngang Fc1(N):

F = (q+q0).g.l.(f.d1+2.μ)

= (20+50).10.30.(6.0,002+2.0,001) = 5,6 N

c1 D

bx 52

Với: + q là cường độ khối lượng phân bố trên một bước tb, kg/m

Q= Qi = 5 = 5 kg/m

tb 1

+ q0 là cường độ khối lượng của dây xích, xe con và bộ phận mang, kg/m.

q = Qx + Qxe + Qb 2

0