CHƢƠNG 4 : THIẾT KẾ CƠ KHÍ
4.3 Lựa chọn và tính toán cơ cấu
4.3.8 Tính tốn cơ cấu vận chuyển
Tính tốn trọng lƣợng xylanh phải nâng
Hình 4.21: Cơ cấu vận chuyển
Bảng 4.4: Thông số vật liệu Dựa vào bảng thơng số vật liệu nhóm cho ra các kết quả sau: Dựa vào bảng thơng số vật liệu nhóm cho ra các kết quả sau:
Trọng lƣợng của cụm dây : 20kg
Trọng lƣợng của cơ cấu nâng hạ : 5kg
Trọng lƣợng của thanh treo móc : 3kg
Trọng lƣợng xylanh nâng hạ : 7kg
Trọng lƣợng xylanh phanh : 3kg
Trọng lƣợng cụm trƣợt : 2kg
38 Tính tốn chọn hành trình cho xylanh thanh ray
Hình 4.22: Sơ đồ thể hiện các lực tác dụng lúc xylanh nâng thanh ray lên − Trọng lực của vật đƣợc phân tích thành hai lực m.g.sinθ và m.g.cosθ. − Trọng lực của vật đƣợc phân tích thành hai lực m.g.sinθ và m.g.cosθ.
− Vì lực m.g.cosθ cân bằng với phản lực N nên muốn thanh trƣợt xuống thì: m x g x sinθ > f m x g x sin > N ì à Trong đó: m là khối lƣợng của vật g là gia tốc trọng trƣờng (g = 10 m/s2) µ là hệ số ma sát lăn ( rất nhỏ 0.001) tanθ θ > 10 Vậy chọn θ = 1,50
Để vật bắt đầu chuyển động ta cần thanh trƣợt đạt đƣợc độ cao:
h = = 6 sin(1,50) = 0.157 m
Tuy nhiên hệ thống khơng chỉ có lực ma sát lăn thuần túy mà cịn có lực ma sát trƣợt (mặc dù có bơi trơn)
Do đó ta chọn hành trình làm việc của xylanh là 200 mm
Tính lực nâng hạ cho xylanh nâng hạ thanh ray
39
Ta có đƣợc trung điểm của hệ:
Hình 4.23: Lƣợt đồ cơ cấu hình bình hành 1 Từ đó có đƣợc điểm đặt lực trên thanh ray trƣợt Từ đó có đƣợc điểm đặt lực trên thanh ray trƣợt
Hình 4.24: Lƣợt đồ cơ cấu di chuyển 1 Xét cân bằng hệ: Xét cân bằng hệ:
∑mA = 0
- 3 × P1 × cosα – 5.65 × P2 × cosα + 6 × F × cosα = 0 F =
40
Xét trƣờng hợp 2 : Cơ cấu nâng hạ đang hạ xuống
Ta có trung điểm của hệ:
Hình 4.25: Lƣợt đồ cơ cấu hình bình hành 2 Từ đó có đƣợc điểm đặt lực trên thanh ray trƣợt Từ đó có đƣợc điểm đặt lực trên thanh ray trƣợt
Hình 4.26: Lƣợt đồ cơ cấu di chuyển 2 Xét cân bằng hệ: Xét cân bằng hệ:
∑mA = 0
- 3×P1×cosα – 5.65×P2×cosα + 6×F×cosα = 0 F =
F = 495,3 N
Từ 2 trƣờng hợp ta nhận thấy xylanh cần một lực tối thiểu để kéo cả hệ lên
là:
41 Tính tốn chọn đƣờng kính cho xylanh nâng thanh ray
Ta có các thơng số sau :
Áp suất khí nén trong xƣởng : P=5 bar= 500000 N/m2 Tải trọng đáp ứng : F= 495,3 N
Theo cơ sở lý thuyết ta có cơng thức tính đƣờng kính xylanh:
4. 4.495,3 35,52( ) . 3,14.500000 F mm P D
Dựa vào các bảng thơng số các xylanh ở trên ta có thể chọn xylanh có các thơng số phù hợp u cầu nhƣ sau:
Đƣờng kính xylanh : 40 mm Đƣờng kính cần xylanh : 16 mm Diện tích làm việc của xylanh : 1256 mm2 Diện tích làm việc khoang cần : 1065 mm2 Hành trình xylanh : 400 mm
Tính tốn kích thƣớc thanh ray
Để chọn kích thƣớc thanh ray ta đƣa về bài tốn sức bền có hình nhƣ sau:
4.27: Sơ đồ phân bố lực và moment Ta có :
[] = 515 N/mm2 E = 2.104 KN/cm2 A = 3 m
42
Ta có : YA = YC =
2
F + q.a (N) Theo điều kiện bền ta có:
[z]max = x Max. max
x M y J Với : Mx Max = . 2 F qa a với q = P/2a (N/m) ymax = 2 y Jx = . 3 ( 2r)( 2r)3 12 12 x y x y Với : q = P/2a =
Khối lƣợng riêng của thép không gỉ (inox) = 7,93 gam/cm3 = 7930 kg/m3 Do phƣơng trình có nhiều biến số có liên quan với nhau nên muốn chọn thanh ray thích hợp ta phải dựa vào bảng thơng số sau:
Bảng 4.5 : Bảng quy cách sản phẩm thép không gỉ vuông và chữ nhật => Từ đó ta chọn inox hộp 40 × 80 => Từ đó ta chọn inox hộp 40 × 80
43