CHỌN PHƯƠNG ÁN KẾT CẤU 1 Chọn Dạng Kết Cấu- 123docz.net

CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC MÁY

I. THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC XÍCH TRUYỀN DẪN CHÍNH

2. CHỌN PHƯƠNG ÁN KẾT CẤU 1 Chọn Dạng Kết Cấu

Việc chọn dạng kết cấu đơn giản hay phức tạp ta căn cứ vào phạm vi điều chỉnh yếu cầu và công dụng của máy.

Để lựa chọn phương án thích hợp ta tiến hành tính và so sánh phạm vi điều chỉnh tốc độ Rn của máy với phạm vi điều chỉnh giới hạn Rn* Điều kiện để sử dụng cấu trúc đơn giản là:

Rn ≤ [ ]

Ri 2 = Rn*

Với: [Ri] = [ ] [ ]min max

i =

4 / 1

2 = 8 ϕ = 1,26

⇒ Rn* =

26 , 1

= 50 Có Rn =

min max

n = 160012,5 = 128

Ta thấy: Rn > Rn* ⇒ Phạm vi điều chỉnh yêu cầu lớn hơn trị số điều chỉnh tới hạn nên ta phải dùng kết cấu phức tạp.

Ưu điểm cấu trúc nhân phức tạp:

- Mở rộng phạm vi điều chỉnh Rn

- Rút ngắn đường truyền trên các xích tốc độ cao, do đó giảm được công suất mất mát, giảm tải trọng và kích thước bộ truyền, tiết kiệm nguyên vật liệu.

2.2 Chọn Phương Án Kết Cấu.

Phương án kết cấu được biểu diễn qua công thức kết cấu:

k m k

P Z =Π=1

Trong đó:

k: là trật tự kết cấu của nhóm dọc theo xích động học Pk: Số bộ truyền trong nhóm thứ k

m: là số nhóm truyền

Số cấp tốc độ của máy Zn = 22. Như phân tích ở trên ta dùng cấu trúc nhân phức tạp.

Zn = 22 = 2 ì 11

Vì 11 là số nguyên tố, nên nếu ta lấy bộ truyền gồm có 3 trục và trục cuối có 11 bánh răng ⇒ Điều này không thể chấp nhận được, vì vậy ta phải khử tính nguyên tố của 11 đi.

Muốn vậy ta phải ăng Zn từ 22 lên 24 cấp và bố trí như sau:

Zn = 3 ì 2 ì 2 ì 2 Zn = 2 ì 2 ì 2 ì 3

Zn = 2 ì 3 ì 2 ì 2 Zn = 2 ì 2 ì 3 ì 2 Như vậy ta có 4 phương án truyền dẫn để lựa chọn:

Kk = mq!! =

! 3

4 = 4 (phương án)

Các phương án trên được gọi là hợp lý vì: Đảm bảo số bộ truyền trong nhóm

Pk = 2, 3 là nhỏ nhất. Trong số 4 phương án trên để đảm bảo điều kiện trọng lượng truyền dẫn là nhỏ nhất thì: P1 > P2 > P3 tức là càng về cuối trục chính số bộ truyền càng giảm. Mặt khác do tốc độ quay giảm dần, làm cho mômen xoắn tăng lên ở các trục dẫn, nên khi tính toán kết cấu của trục ta cần đảm bảo sự phân bố của các nhóm truyền trong hộp về trọng lượng.

Vỡ vậy ta thấy phương ỏn hợp lý nhất đú là: Zn = 3 ì 2 ì 2 ì 2

Theo máy có trước 16K20 cùng chủng loại, ở bộ truyền tốc độ thấp thì bố trí thêm 2 nhóm truyền mỗi nhóm có duy nhất 1 bộ truyền để giảm tốc độ, sở dĩ như vậy để kết cấu không gian của máy hợp lý và khi cắt ren khuyếch đại và thường trên trục đầu tiên trong hộp tốc độ có bố trí ly hợp ma sát để đảo chiều quay trục chính, vì vậy để đảm bảo độ bền của ly hợp đồng thời tránh làm yếu trục,ta cần giảm bớt kích thước chiều trục, bằng cách bố trí sao cho: P1 < P2

Tức là P1 = 2 và P2 = 3 ta cú Zn = 2 ì 3 ì 2 ì 2

Do hộp này dùng cấu trúc nhân phức tạp. Áp dụng công thức:



 + ′

= Z 1 Z1 Z o

Z0 : Cấu trúc cơ sở Z1 : Cấu trúc phụ

[ ]

) 1 1 2 2 ( 3 2 24

3 6 1

1 24

26 6 , 1 lg

8 lg 24 2

lg lg 2

0 / 1 0

ì +

⇒

−

⇒

−

Z Z Z Z

Z R

Z i

Đường truyền tốc độ cao: Z1 = 2 ì 3 ì 2

Đường truyền tốc độ thấp: Z2 = 2 ì 3 ì 2 ì 1 ì 1 + Số trục của phương án kết cấu

ST = m + 1 = 4 + 1 = 5 (trục) 2.3 Chọn Phương Án Động Học.

Phương án động học máy là phương án về thay đổi trật tự các bộ truyền trong các nhóm để nhận được dãy tốc độ đã cho. Trong bộ truyền có m nhóm truyền thì sẽ có m! phương án thay đổi trị số vòng quay. Đối với hộp tốc độ của máy công cụ thì tỉ số truyền nên chọn trong giới hạn:

imin≤ i ≤ imax ; imin=1/4 ; imax=2 ; ⇒1/4≤ i < 2

Với cấu trúc nhân phức tạp để đảm bảo truyền dẫn ở tốc độ cao, mặt khác do máy có nhiều cấp tốc độ nên ta tách ra làm 2 đường truyền:

+ Đường truyền tốc độ cao: Z1 = 2 ì 3 ì 2

+ Đường truyền tốc độ thấp: Z2 = 2 ì 3 ì 2 ì 1 ì 1

Phương án có thứ tự động học hợp lý nhất là phương án có:

x1<x2<x3<. . . < xn

Và: ϕx(p-1) < 8 ( với xi=x1, x2 , x3 , . . . xn ) p: là số bộ truyền trong mỗi nhóm

Phạm vi điều chỉnh của nhóm khuyếch đại sau cùng không được vượt quá phạm vi điều chỉnh cho phép:

Rm = ϕimpm – 1 = ϕxm(pm – 1) ≤ [Ri]

Do đó lượng mở lớn nhất cho phép của 2 tia biên của nhóm là:

Xmax = Xm(pm – 1) = [ ]

ϕ lg lg Ri

= lglg1,268 = 9

 Với dường truyền tốc độ cao trật tự động học hợp lý là:

Z1 = 21I ì32II ì26III

Kiểm tra lại lượng mở của các nhóm truyền với điều kiện:

1≤ i < 2

•Nhóm 1: R1 = ϕx1(p – 1) = 1,261(2-1) = 1,26 < 8

•Nhóm 2: R2 = ϕx2(p – 1) = 1,262(3-1) = 1,264 < 8

•Nhóm 3: R3 = ϕx3(p – 1) = 1,266(2-1) = 1,266 < 8

 Với đường truyền tốc độ thấp trật tự động học hợp lý là:

1 1 2 3

21 2 6

2 = I ì II ì III ì ì Z

Kiểm tra lại lượng mở của nhóm truyền chậm tương tự ở nhóm truyền trên đường truyền nhanh ta thấy đều thoả mãn.

Vì ta tăng Zn lên 2 cấp để khử tính nguyên tố của 11. Nếu ta để Zn = 24 thì lãng phí 2 cấp so với yêu cầu Zn = 2, vì vậy ta sẽ làm trùng 2 cấp tốc độ.

Trong thực tế với tốc độ cao thì yêu cầu của máy đòi hỏi khắt khe hơn.

Nên ta làm trùng ở đường truyền tốc độ cao. Muốn vậy ta sẽ giảm đặc tính ở đường truyền này với nhóm cuối cùng từ x = 6 xuống x = 4.

⇒ Z1 = 21I ì32II ì2III4

Vậy phương án động học của hộp tốc độ sẽ là:

Zn = 2ì3(2+2ì1ì1) = 22 = Z1 + Z2

Z1 = 21I ì3II2 ì24III

Z2 = 21I ì32II ì26III ì1ì1 2.4 Vẽ Lưới Cấu Trúc.

Biểu dễn phương án kết cấu theo dạng lưới cấu trúc cho ta biết:

+ Số lượng nhóm truyền.

+ Số lượng bộ truyền trong mỗi nhóm.

+ Thứ tự thay đổi động học, đặc tính x và mối liên hệ tỉ số truyền mỗi nhóm.

+ Phạm vi điều chỉnh của các nhóm truyền và bộ truyền dẫn.

+ Số cấp tốc độ của trục dẫn và trục bị dẫn trong mỗi nhóm truyền.

Tuy nhiên thông qua lưới cấu trúc ta không thể xác định được giá trị cụ thể của các đại lượng, vì vậy mà qua đó chỉ đánh giá được sơ bộ truyền dẫn, trong quá trình lựa chọn phương án truyền dẫn để khắc phục được nhược điểm này ta đi xây dựng đồ thị vòng quay.

Ta có sơ đồ lưới cấu trúc như sau:

Ι p = 2 Ι p = 3 ΙΙΙ p = 2 ΙV VΙ

p = 2x = 1

p = 3x = 2

p = 2x = 4

Ι V

n20 n21 n22

n17 n18 n19

n13 n14 n15 n16

n10 n11 n12

n4 n5 n6 n7 n8 n9

n1 n2 n3

2.5 Đồ Thị Vòng Quay.

Muốn xây dựng được đồ thị vòng quay ta phải xác định được số vòng quay của trục dẫn n0, mục đích là tạo ra tỉ số truyền giảm dần về phía trục chính nên ta chọn điểm bắt đầu từ trục I. Số vòng quay của trục I được xác định như sau: Từ động cơ có n = 1460(v/ph) qua bộ truyền đai φφ145268 có tỉ số truyền là 1,84 do đó tốc độ rơi trên trục I sẽ còn lại là:

) / ( 84 800

, 1

1460 v ph

n= ≈ ta lấy đây là điểm n0.

Chọn các tỉ số truyền: Trong mỗi nhóm chỉ cần có 1 tỉ số truyền có độ dốc của tia tuỳ ý và đảm bảo điều kiện: 1/4 < i < 2. Mặt khác các tỉ số

truyền được tiêu chuẩn hoá để thuận tiện cho việc tính toán thiết kế, chúng phụ thuộc vào số bộ truyền p, đặc tính x của nhóm và công bội ϕ của chuỗi vòng quay.

i =ϕE

(E: là số khoảng lgϕ cắt qua) Với: E = 0 ⇒ i = 1 Tia nằm ngang E > 0 ⇒ i > 1 Tia hướng lên E < 0 ⇒ i < 1 Tia hướng xuống

Do vậy với ϕ =1,26 ta có điều kiện chọn tỉ số truyền như sau :

4 2

1 ≤i ≤ ⇔ ϕ−6 ≤i ≤ϕ3

∗ Xớch truyền dẫn nhanh: Z1 = 21 Iì 32II ì 24III ta chọn tỉ số truyền như sau:

+ Nhóm I : Có 2 tỉ số truyền là:

i1 = ϕ2 =1,262 =117 i2 = ϕ1 =1,26 =54 + Nhóm II : Có 3 tỉ số truyền là:

i3 = ϕ° = 1

i4 = 1ϕ2 = 11,262 = 711 i5 = 1 4

ϕ = 11,264= 25 + Nhóm III : Có 2 tỉ số truyền là:

i11 = 1ϕ3 = 11,263 = 12 i10 = ϕ1 = 1,26 = 54

∗ Xớch truyền động chậm: Z2 = 21Iì32IIì26IIIì1ì1 + Nhóm I : Có 2 tỉ số truyền là:

i1 = ϕ2 =1,262 =117 i2 = ϕ1 =1,26 =54 + Nhóm II : Có 3 tỉ số truyền là:

i3 = ϕ° = 1

i4 = 1ϕ2 = 11,262 = 711 i5 = 1 4

ϕ = 11,264= 25 + Nhóm III : Có 2 tỉ số truyền là:

i6 = ϕ° = 1

i7 = 1ϕ6 = 11,266 = 14

∗ Tỉ số truyền của đường phản hồi :

i8 = 1ϕ6 = 11,266 = 14 i9 = 1ϕ3 = 11,263 = 12

Trong tất cả các xích truyền động trên thì các tỉ số truyền từ i1÷ i5 là dùng chung cho cả 2 xích.

Ta có đồ thị vòng quay như hình vẽ:

VI V

IV III

I II

n20 = 1000

n21 = 1250

n22 = 1600

n19 = 800

n18 = 630

n17 = 500

n14 = 250

n15 = 315

n16 = 400

n13 = 200

n12 = 160

n11 = 125

n7 = 50

n10 = 100

n9 = 80

n8 = 63

n4 = 25

n5 = 31,5

n6 = 40

n3 = 20

n2 = 16

n1 = 12,5

i2 i1

i4 i3

i11 i9

i10

i6 i7

(v/ph)