Chương 4 : QUY TRÌNH THIẾT KẾ
4.2. Tính tốn – lựa chọn cơ cấu vít me đai ốc và động cơ bước
4.2.1. Trục Y
- Thông số đầu vào:
o Chọn vitme có bước ren ps = 8 (mm), đường kính : d = 10 (mm) o Gia tốc trọng trường g = 10 (m/s2)
o Hệ số ma sát trượt của thép: 𝜇 = 0.1 o Hành trình vitme trục Y: 550 (mm) o Khối lượng cơ cấu trục Y: M = 2,6 (kg)
o Vận tốc lớn nhất của trục Y: Vmax = 300 (mm/s)
o Tỉ số truyền i = 1 ( động cơ nối trực tiếp với vitme không qua hộp giảm tốc)
Mối liên hệ giữa vận tốc góc 𝜔 (rad/s), số vịng quay n (vg/phút) và vận tốc v (mm/s) của khâu chuyển động tịnh tiến được tính theo cơng thức:
nv =60∗𝑣 𝑃𝑠∗𝑍1 = 60∗300 8∗1 = 2250 (vg/phút) Trong đó : Ps là bước ren (mm) Z1 là số mối ren vít
Lực ma sát trượt được tính theo cơng thức:
Fmst = 𝜇*M*g = 0,1*2,6*10 = 2,6 (N)
Trong đó:
𝜇 là hệ số ma sát trượt
M là khối lượng (kg)
43 Tính tốn cơng suất động cơ:
P = T*2𝜋*n/60 = 0,13*2𝜋*37,5 = 30,6 (W)
Trong đó:
n là tốc độ của trục động cơ ( vg/phút) T là moment xoắn của trục (Nm)
T = Fmst*R = 2,6*0,05 = 0,13 (Nm)
Với :
R là cánh tay địn bằng bán kính đai ốc (m) Chọn động cơ bước có cơng suất P = 40 (W)
4.2.2. Trục Z
- Thông số đầu vào:
o Chọn vitme có bước ren ps = 8 (mm), đường kính: d = 10 (mm) o Gia tốc trọng trường g = 10 (m/s2)
o Hệ số ma sát trượt của thép: 𝜇 = 0,1 o Hành trình vitme trục Z = 200 (mm)
o Khối lượng cụm động cơ khoan: M = 0,5 (kg) o Vận tốc lớn nhất của trục Z: Vmax = 150 (mm/s)
o Tỉ số truyền i = 1 ( động cơ nối trực tiếp với vitme không qua hộp giảm tốc)
Mối liên hệ giữa vận tốc góc 𝜔 (rad/s), số vịng quay n (vg/phút) và vận tốc v (mm/s) của khâu chuyển động tịnh tiến được tính theo cơng thức:
nv =60∗𝑣
𝑃𝑠∗𝑍1 = 60∗150
8∗1 = 1125 (vg/phút) Trong đó:
44 Z1 là số mối ren vít
Lực ma sát trượt được tính theo cơng thức:
Fmst = 𝜇*M*g = 0,1*0,5*10 = 0,5 (N)
Trong đó:
𝜇 là hệ số ma sát trượt
M là khối lượng (kg)
g là gia tốc trọng trường (m/s2) Trọng lực của cụm động cơ khoan:
Fc = M*g = 0,5*10 = 5 (N)
Trong đó:
M là khối lượng cụm động cơ khoan (kg) g là gia tốc trọng trường (m/s2)
Vì lực ma sát trượt ln có xu hướng chống lại chiều dich chuyển của cụm động cơ máy khoan nên chọn chiều chuyển động sao cho hợp lực lớn nhất:
F = Fc + Fmst = 0,5+5 = 5,5 (N)
Tính tốn cơng suất động cơ:
P = T*2𝜋*n/60 = 0,27*2𝜋*18,75 = 31,8 (W)
Trong đó:
n là tốc độ của trục động cơ ( vg/phút) T là moment xoắn của trục (Nm)
T = F*R = 5,5*0,05 = 0,27 (Nm)
45 Với :
R là cánh tay đòn bằng bán kính đai ốc (m) Chọn động cơ bước có cơng suất: P = 33 (W)
4.2.3. Trục X
- Thông số đầu vào:
o Chọn vitme có bước ren ps = 8 (mm), đường kính : d = 10 (mm) o Gia tốc trọng trường g = 10 (m/s2)
o Hệ số ma sát trượt của thép: 𝜇 = 0.1 o Hành trình vitme trục X = 350 (mm)
o Khối lượng cơ cấu trục Z và cụm động cơ khoan: M = 1,2 (kg) o Vận tốc lớn nhất của trục X: Vmax = 150 (mm/s)
o Tỉ số truyền i = 1 ( động cơ nối trực tiếp với vitme không qua hộp giảm tốc)
Mối liên hệ giữa vận tốc góc 𝜔 (rad/s), số vịng quay n (vg/phút) và vận tốc v (mm/s) của khâu chuyển động tịnh tiến được tính theo cơng thức:
nv =60∗𝑣 𝑃𝑠∗𝑍1 = 60∗150 8∗2 = 562,5 (vg/phút) Trong đó: Ps là bước ren (mm) Z1 là số mối ren vít
Lực ma sát trượt được tính theo cơng thức:
Fmst = 𝜇*M*g = 0,1*1,2*10 =1,2 (Nm)
Trong đó:
𝜇 là hệ số ma sát trượt
46 g là gia tốc trọng trường (m/s2)
Trọng lực của cụm trục Z và cụm động cơ khoan:
Fc = M*g = 1,2*10 = 12 (N)
Trong đó:
M là khối lượng cụm vitme trục Z và cụm động cơ khoan (kg) g là gia tốc trọng trường (m/s2)
Vì lực ma sát trượt ln có xu hướng chống lại chiều dich chuyển của cụm động cơ máy khoan nên chọn chiều chuyển động sao cho hợp lực lớn nhất:
F = Fc + Fmst = 12+1,2 = 13,2 (N)
Tính tốn cơng suất động cơ:
P = T*2𝜋*n/60 = 0,66*2𝜋*9,375 = 38,87 (W)
Trong đó:
n là tốc độ của trục động cơ ( vg/phút) T là moment xoắn của trục (Nm)
T = F*R = 13,2*0.05 = 0,66 (Nm)
Với :
R là cánh tay địn bằng bán kính đai ốc (m) Chọn động cơ bước có cơng suất: P = 40 (W)
47