CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ MÁY THÁI HÀNH TÍM
3.3. Thiết kế hệ truyền động đai
Trong quá trính thiết kế chúng tôi đã chọn bộ truyền động bằng đai vì các đặc tính ưu việt của bộ truyền động bằng đai như sau:
- Gọn nhẹ - Dễ sử dụng
- Giá thành phù hợp - Làm việc êm ái, an toàn - Phổ biến với nhiều kích thước
❖ Chọn đai
- Chọn loại đai hình thang.
- Công suất làm việc trục đĩa cắt: 𝑁2 = 1,32 (kW).
- Hiệu suất bộ truyền đai: ŋđ = 0,96.
h
- Hiệu suất ổ lăn: ŋol = 0,99.
- Hiệu suất chung của bộ truyền đai:
ŋtđ = ŋđ . ŋol = 0,96 . 0,99 = 0,95 (với một cặp ổ lăn).
=> Công suất tính toán cho bộ truyền đai đĩa cắt:
Nd0=Nd
ŋtđ =1,32
0,95.= 1,389 (kW) (3-7)
Ta có tốc độ làm việc: 420 (vòng/phút) và công suất bộ truyền đai đĩa cắt Nd0 = 1,389 (kW)
Tra theo Bảng (4.3) [2], chọn đai thang loại B Bảng 3.3 Bảng tra chọn đai
Các thông số cơ bản của đai thang loại B theo bảng (4-13) [2]:
Loại đai Kí hiệu Kích thước tiết
diện
Chiều dài giới hạn l, mm
bo mm b mm h mm yo mm A mm2
14 17 10,5 4,0 138
800 ÷ 6300
Bảng 3. 3: Thông số đai hình thang tiết diện loại B
a. Xác định đường kính bánh đai nhỏ
yo
bo b
h
h
Chọn đường kính bánh đai nhỏ D1 theo bảng (4-13) [2] Chọn D1 = 80 (mm).
+ Kiểm nghiệm vận tốc đai theo điều kiện bền:
v = 𝜋.𝐷1.𝑛đ𝑐
60.1000 ≤ (30 ÷ 35) (m/s) (3-8)
Trong đó: D1 là đường kính bánh dẫn. D1 = 80 (mm)
nđc số vòng quay của động cơ. nđc = 1450 (vòng/phút) v = 3,14.80.1450
60.1000 = 6,1 (m/s) < (30 ÷ 35) (m/s) (thỏa mãn điều kiện) b. Xác định đường kính bánh đai lớn
Theo công thức CT 4.2 [2]:
D2 = 𝐷1.𝑈𝑑
1−𝜉 (3-9)
Trong đó: Ud là tỷ số truyền của truyền động Ud = 3,45 ξ là hệ số trượt ξ = 0,02
D2 = 80.3,45
1−0,02= 279,63 (mm)
Để đảm bảo thay thế sửa chữa ta chọn bánh đai lớn D2 theo tiêu chuẩn Chọn D2 theo tiêu chuẩn là 280 (mm).
(Đường kính D1, D2 xác định trên đường kính vòng tròn lớn trung hòa của đai vòng qua bánh). Cũng là đường kính danh nghĩa của bánh đai trong tính toán.
Sau khi chọn D1, D2 theo tiêu chuẩn ta phải kiểm nghiệm tỷ số truyền và vận tốc quay của trục bị dẫn.
Ta có công thức kiểm nghiệm sau:
D2 = D1.i.(1-ξ) = 𝑛1
𝑛2. 𝐷. (1 − 𝜉) (3-10)
Tính lại số vòng quay thực tế của bánh bị dẫn
n2=𝐷1
𝐷2. (1 − 𝜉). 𝑛1= 80
280.(1-0.02).1450 = 406 (vg/ph) Ta có tỷ số 𝑛1
𝑛2. 100 = 420
406.100= 103,45%
Sai số giữa n1 và n2 =|100% - 103,45% |= 3,45% < (3 ÷ 5) % Vậy điều kiện này thỏa mãn.
c. Chọn sơ bộ khoảng cách trục a
Khoảng cách trục nên dùng có thể chọn theo bảng 4.5 [2] vào tỉ số truyền i và đường kính bánh đai d2.
h
I 1 2 3 4 5 ≥ 6
a/d2 1,5 1,2 1,0 0,95 0,9 0,85
Bảng 3. 4: Tra khoảng cách trục theo tỉ số truyền i Ta có tỉ số truyền i = 3,45 nên a = 1.d2 = 1.280 = 280 mm.
Trị số a tính được phải thỏa mãn điều kiện sau:
0,55(d1 + d2) + h ≤ a ≤ 2(d1 + d2)
0,55.(80+280) +13,5 ≤ 𝑎 ≤ 2. (80 + 280) h là chiều cao của dây đai tra bảng (4.13) [2]
211,5 ≤ a ≤ 720 (mm) Chọn sơ bộ a = 400 (mm)
d. Tính chiều dài sơ bộ L của đai theo khoảng cách a
Được xác định theo khoảng cách trục đã chọn a theo công thức [2]:
( ) ( 1 2)2
1 2
d d
L 2a d d 1280,36 mm
2 4a
−
= + + + = (3-11)
Chọn chiều dài L của đai theo tiêu chuẩn (bảng 4.13 [2]) nên ta chọn L = 1400 (mm) = 55 (inch)
Vậy chọn dây đai theo tiêu chuẩn, ta chọn dây đai B55 e. Kiểm nghiệm số lần uốn đai trong 1 giây
Kiểm nghiệm đai về tuổi thọ bằng công thức (4.15) [2]:
𝑢 =v1
𝐿 =6,1.1000
990 = 6,2 (s−1) ≤ umax = 10 (𝑠−1) (3-12) Thỏa mãn điều kiện kiểm nghiệm ta chọn L = 1400 (mm).
f. Xác định khoảng cách trục theo chiều dài đã quy chuẩn A = 2L−π(d1+d2)+√[2L−π(d1+d2)]2+8(𝑑2−𝑑1)2
8 = 429 (mm) (3-13)
Suy ra a = 429 (mm) g. Xác định góc ôm α1
α1 trên bánh đai nhỏ được xác định theo công thức với điều kiện α1 ≥ 120˚
𝛼1= 180 −𝑑2−𝑑1
𝑎 . 57° = 180 −280−80
429 . 57° = 153,4 ≥ 120° (3-14) h. Xác định lực vòng lên bánh đai Pđ
= 1390 (mm)
h
Mô men tác động lên bánh đai được xác định theo công thức:
𝑀𝑥 = 9,55. 106 𝑛𝑑c
𝑛0 = 9.55. 106.1.5
420= 34107 (𝑁𝑚𝑚) (3-15) Trong đó : Nđc – công suất động cơ
no – số vòng quay trục dao, no = 420 (vòng/phút) Lực vòng tác dụng lên bánh đai:
𝑃đ= 2M𝑥
𝑑2 =2.34107
280 = 243,62 (N) (3-16)
i. Xác định số đai z
Số đai z được xác định theo công thức (4.16) [2]:
𝑧 = 𝑃2.𝐾đ
[𝑃0].𝐶𝛼.𝐶𝑙.𝐶𝑢.𝐶𝑧 (3-17)
Trong đó:
𝑃2 = 1,5𝑘𝑊: công suất trên trục bánh đai chủ động.
[𝑃0] = 2,73𝑘𝑊: công suất cho phép, tra theo bảng (4.19) [2].
𝐶𝛼 = 0,92: hệ số kể đến ảnh hưởng của góc ôm 𝛼1, tra theo bảng (4.15) [2].
𝐶𝑙: hệ số kể đến ảnh hưởng của chiều dài đai 𝑙.
Ta có 𝑙
𝑙0 =1400
3750= 0,37.
Tra bảng 4.16 [2] chọn 𝐶𝑙 = 0,86.
𝐶𝑢 = 1,14: hệ số kể đến ảnh hưởng của tỉ số truyền, tra theo bảng (4.17) [2].
𝐶𝑧: hệ số kể đến sự ảnh hưởng của sự phân bố không đều tải trọng cho các dây đai.
Dựa vào bảng (4.18) [2] ta chọn được 𝐶𝑧 = 1.
𝐾đ = 1: hệ số kể đến ảnh hưởng của tải trọng, tra theo (4.7) [2].
Thay số vào công thức trên, ta được: 𝑧 = 1,5.1
2,73.0,92.0,86.1,14.1 = 0,6 Chọn số đai z = 1.
j. Xác định kích thước chủ yếu của bánh đai
Từ số đai z có thể xác định chiều rộng bánh đai B theo công thức (4.17) [2]
B = (z-1)t + 2e (3-18)
Tra bảng (4.21) [2] với dây đai loại B ta có:
h0 = 4,2 (mm) t = 19 (mm)
h
e = 12,5 (mm)
Vậy B = (1-1).19+2.12,5 = 25 (mm)
Đường kính ngoài của bánh đai được xác định theo công thức (4.18) [2].
da = d +2h0 (3-19)
Đường kính ngoài của bánh đai nhỏ là:
da1 = d1 +2h0 = 80 +2.4,2= 84,4 (mm) Đường kính ngoài của bánh đai lớn là:
da2 = d2 +2h0 = 280 +2.4,2= 284,4 (mm)
k. Tính lực tác dụng lên trục được tính theo Công thức (4.21) [2]
Xác định lực vòng theo công thức: 𝐹𝑣 = 𝑞𝑚. 𝑣2 (3-20) Khối lượng 1 mét chiều dài đai, tra bảng (4.22) [2] ta có: 𝑞𝑚= 0,3 (kg/m).
Vận tốc vòng: v = 6,6 (m/s).
Suy ra: 𝐹𝑣 = 0,3.(6,6)2 = 13 (N).
Xác định lực căng ban đầu theo công thức (4.19) [2]:
𝐹0 =780𝑃1𝐾đ
𝑣𝐶𝛼𝑧 + 𝐹𝑣 (3-21)
Trị số của hệ số tải trọng động 𝐾đ, tra bảng (4.7) [2] ta có 𝐾đ = 1
Trị số của hệ số kể đến ảnh hưởng của góc ôm 𝐶𝛼, tra bảng (4.10) [2] ta có 𝐶𝛼 = 0,91
Suy ra: 𝐹0 =780𝑃1𝐾đ
𝑣𝐶𝛼𝑧 + 𝐹𝑣 = 780.1,32.1
6,6.0,91.1 + 13 = 184,4 (N) Lực tác dụng lên trục theo công thức (4.21) [2]:
𝐹 = 2𝐹0𝑠𝑖𝑛(𝛼1
2) = 2.184,4.sin(153,4
2 ) = 358,9 (N) (4-26) Sau khi tính toán đai ta thu được bảng 4.6:
STT Ký hiệu Ý nghĩa vật lý Đơn vị Giá trị
1 T Mô men xoắn trên trục dẫn Nmm 9,8
2 d1 Đường kính bánh đai dẫn mm 80
3 d2 Đường kính bánh đai bị dẫn mm 280
4 I Tỉ số truyền 3,45
5 A Khoảng cách trục mm 429
6 L Chiều dài đai mm 1400
h
STT Ký hiệu Ý nghĩa vật lý Đơn vị Giá trị
7 α1 Góc ôm Độ 153,4
8 Mx Mô men tác động lên bánh đai Nmm 34107
9 Pđ Lực vòng tác dụng lên bánh đai N 243,62
10 Z Số đai 1
11 B Bề rộng bánh đai mm 34
12 F Lực tác dụng lên trục N 358,9
13 P Lực tác dụng lên dao N 200
Bảng 3. 5: Thông số của bộ truyền đai thang
Các thông số của máy thái hành tím năng suất 100 kg/h được tính toán ở phần trên. Kết quả tính toán được tổng hợp tại bảng sau:
STT Ký hiệu Ý nghĩa vật lý Đơn vị Giá trị
1 Qn Năng suất của máy kg/h 100
2 qo Lực cắt thái riêng N/cm
3 K Số dao thái 3
4 V Vận tốc cắt thái của dao m/s 6,6
5 Ro Bán kính vòng tròn cơ sở của dao mm 80
6 L Chiều dày đoạn thái mm 1-2
7 Rmax Bán kính cực đại của dao mm 140
8 Rmin Bán kính cực tiểu của dao mm 40
9 H Độ cao đặt họng thái mm 100
10 B Bề rộng họng thái mm 60
11 C Khoảng cách từ tâm quay đến tâm họng
thái mm 75
12 Nđc Công suất động cơ kW 1,5