4.1 Tính tốn thiết kế hệ thống Phương pháp tính chọn [5]
4.1.1 Tính tốn cơng suất động cơ
Cơng suất động cơ được xác định theo công thức:
Pct = 𝑷𝒕
ƞ
Trong đó Pct , Pt: là cơng suất cần thiết trên trục động cơ và cơng suất tính tốn. Giả thiết hệ dẫn động băng tải làm việc ổn định với tải trọng khơng đổi ta có:
- Công suất công tác: F.v Pt = 1000 = (F1+ F2).v 1000 (60 + 5) . 0.2 = 1000 = 0.013 kW = 13W
Với: v = 0.2 m/s (vận tốc băng tải). F1 = 60N (lực kéo băng tải). F2 = 5N (lực kéo sản phẩm).- Hiệu suất hệ dẫn động:
η = η1 . η2 . η . η Trong đó:η: hiệu suất trên tồn máy.
η1 = 0.97 : hiệu suất bộ truyền bánh răng. η2 = 0.995 : hiệu suất của một cặp ổ bi. η3 = 0.75 : hiệu suất của băng chuyền. η4 = 0.95 : hiệu suất của bộ truyền đai răng.
Tra bảng (2.3) trang 19 - Giáo trình “Tính tốn thiết kế hệ dẫn động cơ khí” ta η1 = 0.97 ; η2 = 0.995 ; η3 = 0.75 ; η4 = 0.95 Do đó: η = 0.97 . 0.9952 . 0.75 . 0.95 = 0.67 Vậy: Pct = 𝑃𝑡 ƞ = 3 0.67= 19,2 (𝑊)
52
4.1.2 Tính tốn tốc độ của động cơ điện một chiều
- Số vịng quay của trục máy cơng tác nlv:
v = 0.2 m/s : vận tốc băng tải. D = 25 mm : đường kính con lăn.
Ud: tỉ số truyền ngồi với bộ truyền đai răng. Ud = 1.5 Uh : tỉ số truyền hộp giảm tốc Uh = 6.5
Vậy tỉ số truyền của hệ dẫn động: U = Ud . Uh = 1.5 . 6.5 = 9.75
Số vòng quay sơ bộ của động cơ được tính theo cơng thức: n = U . nlv = 9.75 . 153 = 1492 (vịng/phút)
• Chọn động cơ:
- Chọn động cơ phải thỏa mãn điều kiện: Pđc > Pct ; nđc ≈ n - Chọn số vòng quay đồng bộ của động cơ nđc = 1500 (vịng/phút)
Từ những tính tốn như trên ta thấy cơng suất của động cơ rất nhỏ nên ta có thể chọn động cơ một chiều điện áp 24V với tốc độ 1500 vịng/phút, cơng suất 20W có sẵn trên thị trường.
Nhóm tác giả đã lựa chọn động cơ một chiều sử dụng trong mơ hình hệ thống. Đó là động cơ 57A-AM-18-A268 (Hình 4.1).
53 Với những thơng số kỹ thuật:
- Điện áp: Một chiều 24VDC.
- Đường kính trục: 6 mm, chiều dài trục: 15 mm. - Đầu giảm tốc độ có kích thước: 43 x 43 (mm). - Đường kính thân máy: 36 mm.
- Máy tổng chiều dài: 122 mm. - Số vòng quay: 1500 vòng/phút. - Cơng suất: 20W. 4.1.3 Tính tốn tốc độ quay các trục Phương pháp tính tốn [6] Ta có: nđc = 1500 vòng/phút Trục I: n = nđc I Uh 1500 = 6.5 = 230 (vòng/phút Trục II: Trục III: Trong đó:
54 Trục I : trục hộp giảm tốc.
Trục II : trục dẫn động băng chuyền. Trục III : trục bị dẫn của băng chuyền.
4.1.4 Tính cơng suất trên các trục
Gọi cơng suất trên các trục I, II, III lần lượt là PI, PII, PIII - Công suất danh nghĩa trên trục động cơ:
Pđc = Plv = 30W
- Công suât danh nghĩa trên trục của hộp số: PI = Pđc . η1 = 30 . 0.97 = 29.1 (W)
- Công suất danh nghĩa trên trục dẫn động băng chuyền: PII = PI . η2 . η4 = 29.1 . 0.995 . 0.95 = 27.5 (W)
- Công suất danh nghĩa trên trục bị dẫn của băng chuyền: PIII = PII . η3 = 27.5 . 0.75 = 20.6 (W)
4.1.5 Tính moment xoắn trên các trục Phương pháp tính chọn
Gọi moment xoắn trên các trục I, II, III lần lượt là: MI, MII, MIII ta có kết quả sau:
55 S2M có trên thị trường: + Bánh răng dẫn động có: D = 1cm, Z = 20 răng + Bánh răng bị dẫn có: D = 2 cm, Z = 34 răng Trong đó: D: đường kính. Z: số răng.
- Chọn trục dẫn động cho băng tải là trục Φ8 mm. - Chọn ổ bi Φ16 mm.
4.1.6 Tính tốn lựa chọn piston Tính chọn Piston tài liệu [2]
Dùng piston xylanh đẩy sản phẩm điều khiển bằng khí nén. Ta có: F ≥ Fmsmax
Trong đó:
F: là lực đẩy piston.
Fmsmax là lực ma sát lớn nhất giữa bề mặt sản phẩm và băng chuyền. Fmsmax = K . N
Với: K là hệ số ma sát giữa bề mặt sản phẩm và băng chuyền, chọn K = 0.8 N là phản lực của băng chuyền với sản phẩm N = G = 5N
Suy ra: Fmsmax = 0.8 . 5 = 4 (N) Để đẩy được sản phẩm thì:
Với: d: là đường kính piston. P: là áp suất khí nén. Chọn P = 8150 (N/m2) Suy ra:
d ≥ = 2.5 (cm)
56