Bảo dưỡng kỹ thuật chẩn đoán lựa chọn phương án thiết kế Loại bệ thử tạo dao động cưỡng Loại bệ thử tạo dao động băng tải

Thiết kế môn học : Bảo dỡng kỹ thuật và chẩn đoán
lựa chọn phơng án
thiết kế
Loại bệ thử tạo dao động cỡng bức
Loại bệ thử tạo dao động bằng băng tải

Cấu tạo và nguyên lý làm việc của bệ: Khung 1 dùng làm giá đỡ để định vị
xe, ổ đỡ các băng tải đồng thời làm giá đỡ để cố định các thiết bị đo ghi. Vít
vô tận 2 dùng để điều chỉnh độ căng của băng thử. Băng chuyển động nhờ
động cơ điện làm quay bánh chủ động 9 và đợc đỡ bằng tang trống7. Bệ đỡ 8
dùng đỡ băng tải. Bộ phận 5 tạo dao động cỡng bức cho xe. Bộ phận 6 là bộ
phận đo ghi.
- u điểm: Thiết bị đo ghi đơn giản, chu kỳ dao động dễ điều khiển.
- Nhợc điểm : Bệ thử có kết cấu khá phức tạp, tuổi bền của bệ phụ thuộc vào băng
thử, bệ chiếm diện nhà xởng lớn.
* Sơ đồ và nguyên lý làm việc của bệ
7

6

5

4

4

2

3
1

GV HD :TS Nguyễn Đức Tuấn - SV TH: Nguyễn Sỹ Tùng
trang:1


Thiết kế môn học : Bảo dỡng kỹ thuật và chẩn đoán
1: Động cơ điện
2: Khớp nối
3: Hộp giảm tốc
4:Trục tang trống chủ động
5: Trục tang trống đỡ
6: Trục tang trống căng đai
7: Cơ cấu đo ghi
Với loại bệ thử này các hệ thống dẫn động đều đợc bố trí dới hầm còn bộ
phận đo ghi đợc thiết kế trên nền.
Nguyên lý hoạt động:
Động cơ điện 1 quay làm trục sơ cấp của hộp số quay, thông qua khớp nối. Hộp
giảm tốc 3 có tác dụng làm giảm tốc độ của động cơ để phù hợp với tốc độ của
yêu cầu chẩn đoán và làm quay tang trống chủ động. Thiết bị đo ghi sẽ đợc gắn
vào các vị trí cần đo ghi, dao động của hệ thống treo của ôtô sẽ đợc truyền lên
đầu của bút ghi để ghi lại các giá trị cần ghi.

Tính toán động học và
động lực học
Việc tính toán bệ thử sao cho bệ thử loại băng tải để kiểm tra đợc loại
xe. Dới đây là bảng thông số của loại xe: ISUZU U-LR312J

Loại xe
T.Số
Kích thớc bao
Chiều dài CS

Vệt trớc
Vệt sau
Tự trọng(kg)
Toàn tải(kg)
Số chỗ
Ký hiệu lốp

ISUZU
U-LR312J
8990x2295 x2970
4300
1920
1705
6950
9260
42
9R19.5-14

Theo bảng thống kê trên ta tính toán bệ thử sao cho thoả mãn đợc chỉ tiêu
chung nhất để thử cho nhiều loại xe.
I. Tính toán động học
1) Các kích thớc cơ bản của thiết bị.
a) Theo thông số của lốp ta có:
- Bán kính của bánh xe là :
Rbx= 0 . r0 = 0.95. r0
trong đó r0 : là bán kính thiết kế của xe
0: là hệ số kể đến biến dạng của lốp

14 + 2.9
.25,4 = 406,4( mm )

2

r0 =

( tính theo xe ISUZU U-LR312J)
=> Rbx = 0,95. 0,4064= 0,38608(m)
- Chiều rộng của lốp
BL= 25,4.9/1000
b) Chiều rộng của băng tải:
B Bt
Bbt = n
2
Trong đó: Bn: chiều rộng mép ngoài của bệ
Bt: chiều rộng mép trong của bệ
Bn= B + Bl +2.a
Trong đó: B: chiều rộng cơ sở của xe

GV HD :TS Nguyễn Đức Tuấn - SV TH: Nguyễn Sỹ Tùng
trang:2


Thiết kế môn học : Bảo dỡng kỹ thuật và chẩn đoán
Bl: chiều rộng của lốp
B =1920 (mm)
Bl = 228,6 (mm)
a :hệ số kể đến ảnh hởng của chủng loại ôtô
a = 100(mm)
Bn =1920 + 228,6 + 2.100 =1277(mm)
Bt = B Bl 2.a = 1920 228,6 2.100 =1277(mm)
Vậy ta có:

Bbt =

2350 1277
= 536,5( mm )
2

c) Chiều dài của bệ và chiều dài của băng thử

3

2

C

1

L

LBệ
1: Tang trống chủ động
2: Tang trống đỡ
3: Tang trống căng đai
Theo sơ đồ trên tang trống 1 và 2 cố định , tang trống 1 đợc dẫn động bởi động
cơ điện , tang trống 3 có thể di chuyển đơc để căng đai.
Gọi L: là khoảng cách giữa tang trống 1 và 2 ,tơng ứng với chiều dài cơ sở của xe
C : là khoảng cách giữa tang trống 2 và 3, C phải đảm bảo cho khoảng cách Lbệ
là ngắn nhất
*Tính khoảng cách C :
Khi thiết kế để đơn giản ta lấy đờng kính tang trống bằng đờng kính bánh xe.

dtt = dbx , hay rtt =rbx= ro
hay rtt= 406,4.
Vậy C = 2 rtt + a = 912,8 mm.
*Tính chiều dài của bệ:
Lbệ = L + C
= 4300 +912,8 = 5212,2 mm
*Tính chiều dài của băng tải:
Lbăng tải = 2. Lbệ + 2. rtt =14630.
d) Yêu cầu cơ bản của bệ thử
- Độ bền của các chi tiết phải chịu đợc tải trọng động hoặc dao động do ôtô
gây nên

GV HD :TS Nguyễn Đức Tuấn - SV TH: Nguyễn Sỹ Tùng
trang:3


Thiết kế môn học : Bảo dỡng kỹ thuật và chẩn đoán
- Đảm bảo ôtô ra vào và vận hành bệ an toàn cho ngời và phơng tiện
- Công tác kiểm tra, bảo dỡng sửa chữa phải dễ dàng nhanh chóng, thích nghi
với việc gá lắp các thiết bị phụ trợ.
2) Các thông số động học của thiết bị.
a) Các thông số
Tần số tác dụng cỡng bức của bệ để ít ảnh hởng đến kết quả đo ghi là: f=0,5 ữ
4 (Hz), chọn f =4(Hz)
Vận tốc góc của tang trống là : t= 2 . f = 2.3,1416. 4
= 25,12 ( rad/s)
Vận tốc dài của tang trống là: Vt = t. rtt = 25,12. 0,4064
= 10,208 (m/s)

GV HD :TS Nguyễn Đức Tuấn - SV TH: Nguyễn Sỹ Tùng

trang:4


Thiết kế môn học : Bảo dỡng kỹ thuật và chẩn đoán
bx

Z2
Mt,t

Z1

Pk

II. Tính toán động lực học của bệ
1) Sơ đồ tải trọng tác dụng lên tang trống

Ta có
Z= Z1=Z2 = G/2 = 6950/2 = 3475 (KG)
Ta cần có Pk P = Z.
trong đó : = f +
- f : Hệ số cản lăn f = 0,015 ( đờng bê tông tốt)
- : Hệ số bám = 0,7
Thay số vào ta đợc Pk = 3475. (0,015 + 0,6) = 2485 (KG)
- Mô men của tang trống
Mt = Pk . rtt = 2485.0,4064 = 1009,75 ( KG.m)
2) Chọn động cơ điện
Công suất động cơ đợc tính
Nđ/c = Nt/
trong đó : Nt :là công suất cần thiết của tang trống
Nt=2. Z.V/1000 = 2. 3475.10,208/1000 = 57,3(Kw)

:là hiệu suất của bộ truyền
= hs.kn2.ổ4
hs hiệu suất của hộp giảm tốc
kn2 hiệu suất của khớp nối
ổ4 hiệu suất của ổ đỡ
= 0,85. 0.982. 0,9944. = 0,8
Vậy công suất cần thiết của động cơ điện là:
Nđ/c = Nt/ = 857,3/ 0,8 = 71,6 (Kw)
Từ kết quả tính đợc ta tra bảng thông số động cơ ta chọn đợc loại động cơ
đồng bộ thích hợp là :
Ký hiệu : 4A280M8Y3

GV HD :TS Nguyễn Đức Tuấn - SV TH: Nguyễn Sỹ Tùng
trang:5


Thiết kế môn học : Bảo dỡng kỹ thuật và chẩn đoán
Công suất : 75 (Kw)
Tốc độ
: 734 (v/p)
Cos
: 0,85
%
: 93
Tmax/Tch : 1,9
Tk/Tch
:1,2
3) Phân phối tỷ số truyền
Ta có tốc độ quay của tang trống là:
nt = 30.t/ = 30.25,12/3,1416 = 240 (v/p)

Vậy tỷ số truyền của hộp số : ihs= ndc/nt = 735/240 = 3,0625

GV HD :TS Nguyễn Đức Tuấn - SV TH: Nguyễn Sỹ Tùng
trang:6


Thiết kế môn học : Bảo dỡng kỹ thuật và chẩn đoán

Tính toán bộ phận truyền động:
Tính toán hộp giảm tốc:
1. Chọn sơ bộ:
-Vật liệu làm bánh răng:
Bánh nhỏ: Thép: 40X ;

N

.
=
700
ch
2

N

;
=
1000
bk
2

mm



mm

HB = 280 ( HB )
Bánh lớn: Thép: 55 ;

N

;
=
640
2
bk



N

.
=
320
2
ch

mm



mm

HB = 230 ( HB ).
2. Định ứng suất tiếp xúc và uốn cho phép:
a. ứng suất tiếp xúc:

[ ]

N

.
=
2.5
*
280
=
700
2
tx1

[ ]

N

.( Dùng để tính toán)
=
2.5
*
230
=
575
2
tx1



mm



mm

( Coi số chu kỳ làm việc lớn hơn số chu kỳ cơ sở:
chu kỳ bằng: 1 tra bảng ( 3-9 ) )

N

0

= 1.5 * 107 nên hệ số

b. ứng suất uốn:

[ ] =

u

*k
n *k
1

,,
n



Trong đó:
n: Hệ số an toàn ( 1.5 )
k : Hệ số tập trung ứng suất ở chân răng ( 1.8 )

GV HD :TS Nguyễn Đức Tuấn - SV TH: Nguyễn Sỹ Tùng
trang:7


Thiết kế môn học : Bảo dỡng kỹ thuật và chẩn đoán



= 0.45 * bk .
( Coi số chu kỳ làm việc lớn hơn số chu kỳ cơ sở )
,,
k n = 1.
1

[ ]

=
u1

0.45 * 1000
= 166.67
1.5 *1.8

[ ]

=
u2

0.45 * 640
= 106.67
1.5 * 1.8

N

.
2

mm
N

.
2

mm

3. Chọn hệ số chiều rộng bánh răng:



a

= 0.45 ữ 0.6

Chọn



a

= 0.5.

4. Tính khoảng cách trục:
0

Ta có:
A ( i 1)

6

3

2

1.05*10

* K*N
[ ] *i * * n
tx


a

2

Trong đó:
i: Tỷ số của truyền cặp bánh răng
: Hệ số tăng tải của bánh răng nghiêng so với bánh răng

thẳng

( = 1.15 ữ 1.35 Chọn = 1.2 )
K: Hệ số tải trọng chọn bằng: 1.5
N: công suất của động cơ


A ( 3,0625 + 1 )



A 65,24 (mm)

Chọn: A = 66 (mm)

3

2

1.05*10

* 0.51*.15.*275
* 240
575*3,0625
6

5. Tính vận tốc vòng và định cấp chính xác chế tạo bánh răng:

GV HD :TS Nguyễn Đức Tuấn - SV TH: Nguyễn Sỹ Tùng
trang:8


Thiết kế môn học : Bảo dỡng kỹ thuật và chẩn đoán
Ta có:
v=

* d1 * n1
60 * 1000

=

2 * * A * n1

60 * 1000 * ( i + 1)

=

2 * * 66 * 734
60 * 1000 * ( 3,0625 + 1)

v = 1,248 ( m/s )



Cấp chính xác chế tạo bánh răng: Cấp 9.

6. Xác định số răng, môđun, chiều rộng răng:
a. Môđun:

m

= ( 0.02 ữ 0.04 ) A = ( 0.02 ữ 0.04 ) 66 = 1,32-2,64( mm ) .
Vậy ta chọn môđun: mn = 2 ( mm ).
n

b. Số răng:

Z

1

=

2 * A * cos
mn (i + 1)

Z
Z

1
2

Chọn = 13.50

= 15 ( răng ).
= Z 1 *i = 15 * 3,0625 = 46 ( răng ).
46
= 3,06
15

Tính lại tỷ số truyền: i =

Vậy sai số so với tỷ số truyền thiết kế là: 0.1 % nên chấp nhận đợc.
c. Chiều rộng răng:
B = a *A = 0.5*66 = 33 ( mm ).
9. Các thông số hình học chủ yếu:
Môđun pháp: mn = 2 ( mm )
Số răng: Z 1 = 15 ; Z 2 = 46
Góc ăn khớp: 20
Góc nghiêng: = 13.5

Đờng kính vòng chia:

d

1

=

m *Z
n

cos

1

=

2 *15


cos13,5

= 30,8( mm )

GV HD :TS Nguyễn Đức Tuấn - SV TH: Nguyễn Sỹ Tùng
trang:9


Thiết kế môn học : Bảo dỡng kỹ thuật và chẩn đoán

d

m *Z

=

2

n

2

cos

=

2 * 46


cos13.5

= 94,6 ( mm.)

Khoảng cách trục: A = 66 ( mm ).
Chiều rộng bánh răng: B = 33 ( mm ).
Đờng kính vòng đỉnh:

D
D

e1

e2

=

d

1

+ 2* mn = 34,8( mm ).

=

d

2

+ 2* mn = 100,6( mm ).

Đờng kính vòng chân:

D
D

i1

i2

=

d

1

- 2.5* mn = 25,8( mm ).

=

d

2

- 2.5* mn = 89,6 ( mm ).

10. Tính lực tác dụng:
Ta có:

( 3-50 )

Tính mô men:
9550 * N 9550 * 75
=
= 976( Nm)
n
734

M=
Lực vòng:
P=

2*M x



P = 63376,6( N ).

d

= 63376,6 (N)

Lực hớng tâm:


P * tg 63376,6 * tg 20
= 23722,66 ( N ).
Pr = cos = cos

13.5

Lực dọc trục:

P

a

= P * tg =63376,6*tg13.5 = 15215,375 ( N ).

GV HD :TS Nguyễn Đức Tuấn - SV TH: Nguyễn Sỹ Tùng
trang:10

Thiết kế môn học : Bảo dỡng kỹ thuật và chẩn đoán
Thiết kế trục:
1. Các thông số đã biết:
Mô men xoắn: M x = 976000 ( Nmm ).
Lực vòng:
P =63376,6 ( N ).
Lực hớng tâm: Pr = 23722,66 ( N ).
Lực dọc trục: Pa = 15215,375 ( N ).
2. Tính toán trục:
Ta có:
d 3

M
0.2 * [ ]

=3

x

x

63376,6
= 20,8 ( mm ).
0.2 * 35

Trong đó:

M

x

: Mô men xoắn trên trục
N


.
2
mm

[ ] : ứng suất xoắn cho phép lấy bằng: 35
x

Chọn khoảng cách từ ổ đến tâm bánh răng: a = 36,5 ( mm ).
- Xác định phản lực ở hai gối tựa:
+ Mặt ( XOZ ):

m


R

BX

A

= P * a R BX ( 2a ) = 0

=

+ Mặt ( YOZ ):

m


R

BY

63376,6
P
=
= 31688,3 ( N ) =
2
2`

=

P .a + P .

=

P .a + P .

A

r

a

r

a

d

c1

2

d

R

AX

R BY .2a = 0

c1

2

2.a

GV HD :TS Nguyễn Đức Tuấn - SV TH: Nguyễn Sỹ Tùng
trang:11


Thiết kế môn học : Bảo dỡng kỹ thuật và chẩn đoán

R



R



=

BY

AY

23722,6 * 36,5 + 15215 *

30,8
2 = 15071,0( N ).

2 * 36,5
=

P R
r

BY

= 8651,56( N ).

Vẽ biểu đồ mô men cho trục:
P

Y

X

RAX

Pa

Pr

RAY

a = 36,5mm

RBX

a = 36,5 mm

RBY

MuX
1156622,95 Nm
MuY
315781,94 Nmm
550091,5 Nmm
976000 Nmm

Mx

Mô men tơng đơng tại mặt cắt I-I:

M

uI I

=

M

2
u ( XOY )

2

+ M u (YOZ )

2



M

uI I

=

M

uI I

= 1650962 ( Nmm ).

d

3

2

1156622,95 + 550091,5

M

uI I
4

0.1(1 )[ ]

GV HD :TS Nguyễn Đức Tuấn - SV TH: Nguyễn Sỹ Tùng
trang:12


Thiết kế môn học : Bảo dỡng kỹ thuật và chẩn đoán
Trong đó:

[ ] : ứng suất cho phép. Tra bảng ( 7-2 ) ta có:

N

.
2

mm

[ ] = 55
=

d

0

d

=0 ;

d

0

: Đờng kính trong của trục rỗng.

Vậy = 0 do trục đặc.
d 3

166052.5
= 66,9 ( mm ).
0.1 * 55

Vậy ta chọn đờng kính trục là:
d = 68 ( mm ).

Chọn ổ lăn:
Do đờng kính ngõng trục là: 68 mm nên ta chọn ổ có ký hiệu: 313
trong bảng 14P.
b.Tính trục II:
P2 = 63376,6 ( N ).
Pa2 = 15215,375 ( N ).

Pr2 = 23722,6 ( N ).
d2 = 94,6 ( mm ).

Mx = 2986560 (Nmm).

Pa2
RCx
C

RDx
P2

D
Pr2

y

RCy

RDy
a = 36,5 (mm)

b = 36,5 (mm)

z
x
73093,8 (Nmm)

Mx
1156622,95 (Nmm)

792781,09 (Nmm)

GV HD :TS Nguyễn Đức Tuấn - SV TH: Nguyễn Sỹ Tùng
trang:13


Thiết kế môn học : Bảo dỡng kỹ thuật và chẩn đoán
2986560 (Nmm)

-Tính phản lực tại gối: tơng tự ta có:
MCx = 0

RCx = RDx = P2 / 2 = 31688,3 ( N ).

MCy = 0

=> RDy = 2002,57 ( N ).
=> RCy = 21720,03 ( N ).

Tính mô men tại mặt cắt nguy hiểm:
Mux = RCx.a = 31688,3.36,5 = 1156622,95 ( Nmm ).
Muymin = 73093,8 ( Nmm ).
Muymax = 792781,09 ( Nmm ).

M u = M 2 ux +M uy
d 2 3
Với:

2

=1402240,52( Nmm)

M td
=63,4( mm)
0,1[]

2

2

M td = M u + 0,75M x = 2942096,86( Nmm)
Ta chọn:
d2 = 64 ( mm ).
Chọn ổ lăn:
Với đờng kính ngõng trục là: 64 mm nên ta chọn ổ lăn có ký hiệu là: 312 bảng
14P.

GV HD :TS Nguyễn Đức Tuấn - SV TH: Nguyễn Sỹ Tùng
trang:14