tính toán hệ thống dẫn động cơ khí, chương 1 pdf

Chng 1: TíNH TOáN Hệ DẫN ĐộNG
I. Chọn động cơ:
1. Xác định công suất cần thiết của động cơ
Công suất cần thiết P
ct
: P
ct
=
3,67
1000
6800.0,54
1000
F.v

KW
Hiệu suất hệ dẫn động
: =
n
i
b .
Theo sơ đồ đề bài thì:
=
đai.
.
m
ổ lăn
.
k
bánh răng
.
khớp nối

.
m: Số cặp ổ lăn (m = 3);
k: Số cặp bánh răng (k = 2),
Tra bảng 2.3 (trang 19 cuốn Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ
khí tập 1) tra đ-ợc các hiệu suất:
Hiệu suất của ổ lăn:

ol
= 0,99 ( vì ổ lăn đ-ợc che kín).
Hiệu suất truyền của một cặp bánh răng khi đ-ợc che kín:

br
=
0,97.
Hiệu suất nối trục đàn hồi:

k
= 0,98.
Hiệu suất bộ truyền đai để hở:

đ
= 0,95.
Vậy hiệu suất của toàn bộ hệ thống:
= 0,95.0,99
3
. 0,97
2
. 0,98 =
0,876
Hệ số truyền đổi tải trọng

:
=
0,905
8
4
0,8
8
4
1
t
t
.
T
T
22
ck
i
2
1
i

Công suất t-ơng đ-ơng P
tđ
đ-ợc xác định bằng công thức:
P
tđ

79,3
0,876
0,905.3,67
.P
ct



kW
2. Xác định tốc độ đồng bộ của động cơ.
Chọn sơ bộ tỉ số truyền của toàn bộ hệ thống là u
sb
.Theo bảng
2.4(tr 21), truyền động bánh răng trụ hộp giảm tốc 2 cấp, truyền
động đai (bộ truyền ngoài):
u
sb
= u
sbh
. u
sbđ
= 16.2,5 = 40
Số vòng quay của trục băng tải là n
lv

:
n
lv
=
3,14.320
60000.0,54
.D
60000.v


= 32,2 vg/ph
Trong đó: v : vận tốc băng tải.
D: Đ-ờng kính tang.
Số vòng quay sơ bộ của động cơ n
sbđc
:
n
sbđc
= n
lv
. u
sb
= 32,2.40 = 1288 vg/ph
Quy cách động cơ phải thỏa mãn đồng thời : P
đc

P
ct
, n
đc

n
sb
và
dn
Kmm
T
T
T
T

Ta có :
W672,3P
ct

;
ph/vg1288n
sb

; 5,1
T
Tmm

Theo bảng phụ lục P1.1 (trang 237). Ta chọn đ-ợc kiểu động
cơ là : 4A100L4Y3
Các thông số kĩ thuật của động cơ nh- sau :
P
đc
= 4,0 kW; n
đc
= 1420 vg/ph; 0,2

T
T
dn
k

Nh- vậy chọn động cơ 4A100L4Y3 có các thông số phù hợp
yêu cầu thiết kế.
II.
PHÂN PhốI Tỷ Số TRUYềN
Ta đã biết .u.uu
sbdsbhsb

Tỷ số truyền chung

44,1
32,2
1420
n
n
u
lv
dc
c

Chọn u
đai
= 2,5 u
hộp
=
17,6

2,5
44,1

;
Theo kinh nghiệm:
21h
u.uu

Trong đó : u
1
: Tỉ số truyền cấp nhanh
u
2
: Tỉ số truyền cấp chậm
Theo bảng chọn 3.1 thì u
1
= 5,66; u
2
= 3,18 theo tiêu chuẩn
SEV229 75.
Tính lại giá trị u
đai
theo u
1
và u
2
trong hộp giảm tốc

u
đai

=
45,2
18,3.66,5
1,44
u.u
u
21
c

Kết luận: u
h
= 18; u
1
= 5,66; u
2
= 3,18; u
đai
=2,45.
III. Xác định công xuất, momen và số vòng quay
trên các trục.

1. Công suất, số vòng quay trên các trục I, II, III, IV của hệ dẫn
động:
P
ct
=3,67 kW ; n
lv
=32,2 vg/ph.

3,78

0,99.0,98
3,67
P
P
kol
ct
III


kW ; n
III
= n
lv
= 32,2 vg/ph

3,94
0,99.0,97
3,78
P
P
brol
III
II


kW; n
II
= n
III
.u

2
=32,2.3,18 = 102,4
vg/ph

1,4
0,99.0,97
3,94
P
P
brol
II
I


kW; n
I
= n
II
.u
1
= 102,4.5,66 =579,56
vg/ph
Ta thấy tuy P
I
> P
đc
nh-ng sai lệch này không đáng kể, ta có
thể khắc phục bằng cách tăng thêm hiệu suất của động cơ hay tăng
thêm hệ số công suất của động cơ.
2. Mô men trên các trục (I, II, III, IV) của hệ dẫn động.

T
đc
= 9,55. 10
6
. 26901
1420
0,4
.10.55,9
n
P
6
dc
dc
N. mm.
T
I
= 9,55. 10
6
. 67560
56,579
1,4
.10.55,9
n
P
6
I
I
N. mm.
T
II

= 9,55. 10
6
.
367450
102,4
3,94
.9,55.10
n
P
6
II
II

N. mm.
T
III
= 9,55. 10
6
.
1121087
32,2
3,78
.9,55.10
n
P
6
III
III

N. mm.

T
ct
= 9,55. 10
6
.
1088463
32,2
3,67
.9,55.10
n
P
6
ct
ct

N. mm.
Từ các thông số tính toán đ-ợc ta lập đ-ợc bảng kết quả tính toán
sau:
Trục
động cơ
I II III Tục chi
tiết
U
d
= 2,45 U
1
= 5,66 U
2
= 3,18 Khớp nối
P 4,0 4,1 3,94 3,78 3,67

n 1420 579,56 102,4 32,2 32,2
T 26901 67560 367450 1121087 1088463

i.TíNH Bộ TRUYềN ĐAI
Dựa vào công suất truyền và tính năng kinh tế ta chọn loại đai:
Đai vải cao su.
Xác định các thông số của bộ truyền:
Theo 4.1, ta có đ-ờng kính bánh đai nhỏ xác định theo thực
nghiệm:
d
1
= (5,2 6,4)
3
1
T = (5,2 6,4)
3
67560 = (211 261)mm
Dựa vào dãy tiêu chuẩn ta chọn đ-ờng kính bánh đai nhỏ là: d
1
=
224mm
Vận tốc đai: v =
s/m65,16
60000
56,579.224.
60000
nd.
11

Đ-ờng kính bánh đai lớn: d
2
= d
1
u (1-)
Ta chọn hệ số tr-ợt là
= 0,015, khi đó đ-ờng kính bánh đại lớn:
d
2
= 224.2,45.(1-0,015) = 540,568mmm
Lấy trị số theo dãy tiêu chuẩn chế tạo bánh đai dẹt (bảng 21.15)
ta lấy: d
2
= 560mm
Nh- vậy tỷ số truyền thực tế:
)1(d
d
u
1
2
t


= 54,2
)015,01(224
560

Sai lệch tỷ số truyền: u =
%7,3
45,2
45,254,2
u
uu
t




< 4% nên ta
có thể chấp nhận các thông số của bộ truyền đai này.
Theo đó khoảng cách trục tính theo:
a
s
= (1,52)(d
1
+d
2
) = (1,52)(224+560) = 1176 1568
Ta tiến hành lấy khoảng cách: a
s
= 1400 mm.
Chiều dài đai đ-ợc xác định:
l =2a +

(d
1
+d

2
)/2 +(d
2
-d
1
)
2
/4a
= 2.1400 + 3,14(224+560)/2 +(560-224)
2
/4.1400
= 4051,66mm
Số vòng chạy của đai: i = v/l = 16,65/4,05166 = 4,1 thoả mãn i
= 3
5
Góc ôm của bánh đai nhỏ đựơc xác định theo công thức:
0
0
0
12
1
32,166
1400
57)224560(
180
a
57)dd(
180

, nh- vậy
1
>
min
=150
0
Xác định thiết diện đai và chiều rộng bánh đai:
Theo cách tính thiết diện đai ta tính lực vòng từ công xuất P
1
:
F
t
= 1000P
1
/v = 1000.4,1/16,65 = 246,2N
Theo bảng tỉ số và chiều dày đai và đ-ờng kính bánh đai nhỏ thì tỷ
số nên dùng là:


40/1d/
max
1
do đó

=d
1
/40=224/40=5,6mm

Nh- vậy theo bảng 4.1 ta dùng loại đai
-800 loại đai có lớp lót
với chiều dày đai

= 6,0 có số lớp là 4.

ứng suất cho phép xác địnhtheo công thức:









0v
0
FF
CCC 2,23.0,958.0,929.1 = 1,98 MPa
Với

C : hệ số kể đến ảnh h-ởng của góc ôm
1
trên bánh đai
nhỏ đến khả năng kéo của đai:

C
= 1 - 0,003(180-) = 1 -
0,003(180 - 166) = 0,958

v
C : hệ số kể đến ảnh h-ởng của lực li tâm đến độ bám của đai trên
bánh đai
C
V
= 1- k
v
(0,01v
2
- 1) = 1 - 0,04(0,01.16,65
2
- 1) = 0,929

0
C : hệ số kể đến ảnh h-ởng của vị trí bộ truyền trong không
gian và ph-ơng pháp căng đai. Theo kết cấu của hệ dẫn động đã
cho với:
Với góc nghiêng đ-ờng nối tâm bộ truyền ngoài là: 45
0
và kiểu
truyền động th-ờng thì qua tra bảng (4.12) ta có
v
C = 1


0
F

: là ứng suất lợi ích cho phép ban đầu xác minh bằng thực
nghiệm ta có:

0
F
= k
1
k
2

/d
1



0
F
= 2,5 10.6/224 = 2,23 Mpa
Khi đó ta có chiều rộng đai:

3,22
98,1.6
2,1.78,220
.
KF
b
F
dt


mm

Với K
d
: hế số tải trọng động, với chế độ làm việc của hệ thống
là va đập nhẹ, tải trọng mở máy bằng 150% tải trọng danh nghĩa
ta chọn đ-ợc thông qua bảng trị số của hệ số tải trọng đông
(bảng 4.7) ta có K
d
= 1,1+ 0,1 với 0,1 là trị số tăng thêm khi ứng
với chế độ làm việc 2 ca của đai.
Với giá trị b = 22,3 ta lấy theo dãy tiêu chuẩn với b = 25 mm,
chiều rộng bánh đai theo bảng 21.16 ta có B =32
Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên các trục:
- Lực căng ban đầu: F
0
= N27025.6.8,1b
0

- Lùc t¸c dông lªn c¸c trôc: F
r
= 2.F
0
sin(
1
/2)=
2.270.sin(166,32/2)=536,2N