Xem mẫu
- THIẾT KẾ THIẾT BỊ KHAI THÁC CÁ
( DESIGN OF FISHING CRAFT )
Chương I: TÍNH CHỌN CÁP VÀ TÍNH TỐN CƠ CẤU CHẤP HÀNH
1. Tính chọn cáp :
a. Tính chọn đường kính cáp :
- Lực kéo cực đại trên cáp: Pmax = kđ.Pđm
Trong đó: Pđm = 600(KG) – lực kéo định mức trên tang
kđ = 2 - hệ số động ( kđ = 1,6 ÷ 2 )
⇒ Pmax = 2. 600 = 1200 ( KG)
- Lực kéo đứt cáp: Pđ = n.Pmax
Trong đó: n = 3,4 – Hệ số dự trữ ( n = 3 ÷ 4.5 )
⇒Pd = 3,4.1200 = 4080 (KG)
Với tời lưới kéo ta chọn cáp thép có giới hạn bền: σb =160 KG/mm2
(σb =150 ÷ 180 KG/mm2)
Tra bảng phụ lục P1-1, ta chọn được cáp có các thông số sau:
+ Đường kính:
• Cáp: dc = 15 ( mm)
• Sợi cáp: Lõi = 1,3 (mm)
Lõi I = 0,65 (mm)
Lõi II = 1,2 (mm)
+ Diện tích tiết diện ngang: Sc = 86,91 (mm2)
+ Trọng lượng cáp trên 100m cáp: Q = 81,02 (kg)
b. Kiểm tra bền cáp.
Kiểm tra độ bền cáp bằng phương pháp thử lại hệ số dự trữ thực tế:
Pdthuc
ntt = ≥ nchon ⇔ ntt = 11800: 3400 = 3,47 > nchọn = 3,4
Pmax
⇒ Cáp chọn đủ bền
c. Xác định chiều dài cáp cần thiết
Chiều dài cần thiết của cáp LC hồn tồn phụ thuộc vào chiều sâu đánh bắt, tốc độ
dắt lưới và trọng lượng của cáp trong nước. Ta có thể xác định chiều dài cần thiết của cáp
thông qua kinh nghiệm và thực tế đánh bắt.
Qua kinh nghiệm thực tế để đảm bảo lưới kéo đúng hướng thì chiều dài của cáp
và độ sâu đánh bắt có quan hệ với nhau như sau:
Lc
Chiều sâu đánh bắt h (m) Tỷ số
h
< 50 7÷ 6
50 ÷ 300 6÷ 3
300 ÷ 600 3 ÷ 2.2
> 600
- 2.2 ÷ 1.9
Theo đề độ sau đánh bắt của tàu: h = 120 (m)
Ta chọn tỷ số Lc / h = 4 ⇒ Lc = 4. 120 = 480 (m)
2. Tính tốn cơ cấu chấp hành.
a. Tang ma sát.
Tang ma sát đơn thường được chế tạo bằng phương pháp đúc. Vật liệu chế tạo
thường là Gang, hợp kim Nhôm, hợp kim Đồng.
Tang ma sát đơn được chọn theo tiêu chuẩn
nghề cá liên xô cũ (OH9 – 47 – 58 ) dựa vào đường
kính cáp thép dc. Tra bảng phụ lục P2 theo d c
=15,0 (mm) ta có các thông số kỹ thuật của tang:
+ Đường kính trống tang: D0 = 270 (mm)
+ D1 = 345 (mm)
+ D2 = 445 (mm)
+ Lt = 255 (mm)
+ Trọng lượng tang: Qt = 35 (kg)
b. Tang thành cao.
Vật liệu và phương pháp chế tạo:
- Vật liệu chế tạo tang thành cao
Tang thành cao được dùng để thu chứa cáp, lưới, nó có thể đ ược chế tạo từ gang
nhưng Mác gang không thấp hơn GX15-32 hoặc từ thép đúc có mác không nhỏ hơn CT4. Ta
chọn vật liệu chế tạo là thép đúc.
- Phương pháp chế tạo tang thành cao
Về phương pháp chế tạo tang thành cao có nhiều phương pháp như Đúc, Hàn hoặc
kết hợp đúc – hàn và gia công cơ khí….. Phương pháp chế tạo ta chọn là Đúc.
Tính tốn các kích thước cơ bản của tang thành cao:
- Đường kính trống tang Do :
Do = C.dc = (16 ÷ 22).dc = 20 . 15,0 = 300 (mm)
d
- Bước cuốn cáp trên tang t :
t = dc + a
Trong đó: a là hệ số tính đến sự sắp xếp không khít
giữa các vòng cáp cuốn trên tang và sự tăng đường kính cáp: a
= 0,5 (mm) (a= 0,4 ÷ 0,8 (mm))
⇒ t = 15,0 + 0,5 = 15,5 (mm)
- Chiều dài tang Lt và Đường kính thành bên Db :
Lt, Db phụ thuộc vào dung lượng chứa cáp trên tang Lc, lượng cáp dự trư Ldt và số
lớp cáp n:
. Lt = Z . t = (2 ÷ 2,8)DO = 2,4. 300 =720 (mm)
Với Z : Số vòng cuốn cáp trên tang.
Lct = Lc + Ldt = (5 ÷ 7)h + (4 ÷ 7)π.DO = (nDo + n2dc)π.Lt/ t
- ⇒ Lct = 5. 120000 + 6. 3,14. 300 = 605652 (mm)
Khi đó số lớp cáp chứa trên tang n được tính theo Công thức :
Lct
n = - 0.54C + 0.3.C +
2
2.92.d C .Z
DO L
Trong đó: C = ⇒ C = 300: 15 = 20; Z = t = 720: 15,5= 46,5 (vòng)
dC t
⇒ n ≈ 9,63 ⇒ n = 10 (lớp cáp)
. Đường kính thành bên của tang thành cao:
Db = 2.n.dC + DO + (2 ÷ 4)dC = 2. 10. 15,0 + 300 + 3. 15,0 = 645 (mm)
- Đường kính lớp cáp ngồi cùng :
Dn = DO + (2n - 1) dC = 300 + (2. 10 – 1).15,0 = 585 (mm)
- Đường kính trung bình lớp cáp:
Dtb = (Dn + D1)/ 2
Với D1 : Đường kính lớp cáp thứ nhất D1 = D0 + dc =300 + 15 = 315 (mm)
⇒ Dtb = (585 + 315)/ 2 = 450 (mm)
- Chiều dày trống tang δ:
Chiều dày trống tang được xác định thông công thức kinh nghiệm sau để tính :
δ = 0.02D0 + (6 ÷ 10) = 0,02. 300 + 9 =15 (mm)
- Chiều dày thành bên của tang δ’ :
δ’ = (0,7 ÷ 0,8) δ = 0,8. 15 = 12 (mm)
V
- Vận tốc vòng của tang thành cao nt : nt = (v/ph)
π .Dtb
Trong đó: V =70 (m/ph): vận tốc kéo cáp.
Dtb = 0,45 (m): đường kính trung bình của lớp cáp.
⇒ nt = 70: (3,14. 0,45) = 49,5 (v/ph)
b. Tính tốn gắn cáp lên tang thành cao bằng bulông – thanh đè:
- Từ đường kính cáp dc = 15,0 (mm) ta chọn thanh đè theo tiêu chuẩn ΓCOT 380- 60.
Làm từ vật liệu thép CT3. Tra bảng phụ lục P3, ta chọn thanh đè có các thông số tiêu chuẩn
sau:
dc R a b c d e S K.lượng
15,0 9 50 50 18 17 5,0 17 0,260
- Từ đường kính lổ thanh đè d = 17 ta chọn sơ bộ
bulông nén M16 theo tiêu chuẩn TCVN 2248 - 77.
Đường kính chân ren: d1 = 13,8 (mm)
- Tính kiểm tra bulong (đường kính chân ren d1 , và
số lượng bulong nén) như sau:
- Sk
Lực kéo (lệch tâm) mà các bulong phải chịu là : N=
( f + f1 ) (e f .α 1 + 1)
Trong đó:
S max
- Sk : Lực căng cáp tại vị trí gắn cáp: S k =
e fα
α : Góc ôm của các vòng cáp quấn thêm dự trữ, chọn α = 160
Smax = Pmax = 3400 (KG)
- f : Hệ số ma sát giữa tang và cáp : f = (0,12 ÷ 0,16), chọn f = 0,13
3400
⇒ Sk = = 425 (KG)
e 0,13.16
f
- f1 : Hệ số ma sát giữa cáp với thanh đè: f1 =
Sinβ 2
β : Góc nghiêng rảnh thanh đè, β = 80o ⇒ f1 = 0,20
- α1: Góc ôm của cáp trên tang trong khu vực gắn cáp α1 = 1,8.π = 5,65
425
⇒ N = ( 0,13 + 0,20) (e 0,13.5,65 + 1) = 417,5 (KG)
Số lượng các bulông nén được tính kiểm tra theo công thức:
1,3 N .k k .T .l
σ= + ≤ [δ K ] 0,52.k .N .d1 + k .T .l.π
π .d1 n 0,1.d1 n
2 3 ⇒n≥ {1-18}
0,314.d1 .[σ K ]
3
4
Trong đó: - T = 2.f1.N lực ma sát gây uốn bulông, T= 2. 0,20. 417,5 = 167 (KG)
- l :Khoảng cách từ điểm tiếp xúc giữa cáp với thanh đè đến bề mặt
tang. l = 0,88. dc = 0,88. 15 = 13,2 (mm)
- k = 2 : hệ số dự trữ bền (k ≥ 1,5)
- d1 = 13,8 (mm): đường kính chân ren bulông
- [σK] : Ứng suất kéo cho phép tùy thuộc vào vật liệu chế tạo bulong.
Với thép CT3 thì [σK] = (50 ÷ 70) N/mm2, chọn [σK] =60 N/mm2
0,52.2.417,5.13,8 + 2.167.13,2.3,14
⇒n≥ = 0,4 ⇒ chọn n = 1 bulông
0,314.13,83.60
- Chương II CHỌN HÌNH THỨC DẪN ĐỘNG - XÁC ĐỊNH CÔNG SUẤT YÊU
CẦU – PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN CHUNG CHO HỘP GIẢM TỐC
1. Chọn hình thức dẫn động :
Theo yêu cầu của đề thiết kế, hình thức dẫn động là: Động cơ điện
2. Xác định công suất yêu cầu :
Công thức tính tốn công suất dẫn động yêu cầu:
Pdm .V
N yc = + N gc ( KW )
60.1000.η C
Trong đó
- Pđm =17000 ( N ) : Lực căng định mức trên dây cáp.
- V =70 (m/ph) : Vận tốc kéo cáp
- Ngc: Công suất của cơ cấu gạt cáp, chọn Ngc = 0,3 (KW)
- ηc: Hiệu suất chung của máy tời được tính chọn dựa vào sơ đồ động cho trước:
ηC = η .η .η m .η n .η ...
gaccap tan g ô khopnoi hopso
chọn ηgạc cáp = 0,98 ; ηtang = 0,95 ; ηhộp số =0,97
chọn ηổ = 0,97 , chọn số ổ m = 4
chọn ηkhớp nối = 0,95 , chọn số khớp nối n = 2
⇒η C = 0,98.0,95.0,97 .0,95 .0,97 = 0,72
4 2
17000.70
⇒ N yc = 60.1000.0,72 + 0,3 = 27,8 (KW)
Chọn động cơ Điện
Có 2 loại động cơ điện thường dùng đó là
động cơ điện một chiều và động cơ điện xoay
chiều. Trong đó loại động cơ điện xoay chiều
được sử dụng phổ biến hơn.
Để đảm bảo động cơ điện làm việc tốt và tin cậy thì đợng cơ điện được chọn phải
có công suất lớn hơn hoặc bằng công suất dẫn động yêu cầu.
Thông thường Ndc = (110 ÷ 120%) Nyc = 118%. 27,8 = 33 (KW)
Tra Bảng P4 phần phụ lục ta chọn động cơ MTB-611-10 với các thông số kỹ thuật:
+ Công suất định mức: N = 36 (KW)
+ Số vòng quay của động cơ: n = 581 (v/ph)
+ Dòng stato ứng với 220V: Ustato = 178
+ cos ϕ = 0,62
Kiểm tra lại động cơ Điện đã chọn theo mômen khởi động:
Động cơ Điện đã chọn xem như phù hợp nếu: Mkd > MC
Trong đó: - Mkd : Momen khởi động của động cơ Điện
- MC : Tổng Momen cản của tất cả các chi tiết chuyển động quy về trục
động cơ
- Giá trị của Mkd được xác định từ bảng tra động cơ, Catalo động cơ hoặc có thể xác
N dc
định theo công thức sau: M kd = 975 β (KGm)
ndc
Ở đây: - ndc số vòng quay của động cơ (v/ph)
M max
-β= : Hệ số quá tải, β = 2,4
M dm
- Ndc = 36 [KW] Công suất của động cơ.
36
⇒ M kd = 975 2,4 = 145 (KGm)
581
- Giá trị của MC được xác định như sau: MC = Mt + Mđ
Pmax .Dtb
Ở đây: - Mt Momen cản tỉnh quy về trục động cơ: M t = (KGm)
2.iCη C
Pmax =3400 (KG) Lực căng lớn nhất trên cáp.
Dtb = 0,45 (m) Đường kính trung bình lớp cáp.
ndc 581
ic: Tỷ số truyền chung, ic = = = 11,7
nt 49,5
với nt: vận tốc vòng của tang thành cao, nt = 49,5 (v/ph)
3400.0,45
⇒ M t = 2.11,7.0,72 = 90,8 (KGm)
- Mđ : Momen cản động của tất cả các chi tiết chuyển động quay và của tất
cả các chi tiết chuyển động tịnh tiến trong thời kỳ chuyển động không ổn định của cơ cấu:
2
GDqd . ndc 365.Pmax .V 2 n dc
Mđ = Mqdq + Mqdt = = (δ .GD +
2
)
375 . t η C .nt2 375.t
Trong đó:
+ δ = 1,1 ÷ 1,25, chọn δ =1,2
+ GD2 =2,3 : Momen bánh đà của động cơ Điện.
+ Pmax =3400 (KG): Lực căng lớn nhất trên dây cáp.
+ V =70 (m/ph) = 1,17 (m/s): Vận tốc kéo cáp.
+ nt = 49,5 (v/ph) Tốc độ quay của tang thu cáp.
+ t < 3s Thời gian khởi động ,cho t= 2 s
+ ηc = 0,72: Hiệu suất chung của máy tời
365.3400.1,17 2 581
⇒ Mđ = (1,2.2,3 + = 12,5
2
2
) (KGm)
0,72.49,5 375.2.60
⇒ Mkđ = 145 (Kg.m)> Mc = 12,5+ 90,8= 103,3 (KG.m)
3. Phân phối tỷ số truyền:
ndc 581
Tỷ số truyền chung : ic = = = 11,7
nt 49,5
Căn cứ vào sơ đồ động và hình thức dẫn động cụ thể:
- Do động cơ có số vòng quay nhỏ nên ta chọn hộp giảm tốc 2 cấp với bộ truyền
động bánh răng côn. Sơ đồ như sau:
- - Lập bảng phân phối tỷ số truyền như sau:
Trục1
Trục Trục 2 Trục 3
(Trục động cơ )
Thông số
i 4 2,9
n (v/ph ) 581 145 50
Ne (KW) 27,8 27,24 26,70
Mx (KGm) 90,8
M1 = = 10,78 M2 =10,78. 4. 0,98= 42,26 M3= 42,26. 2,9. 0,98= 120,10
11,7.0,72
với - Ni+1 =Ni.ηi÷ i+1
- M i +1 = M i .ii ÷i +1 .η i ÷i+1
ηi÷ i+1 = 0,98 : hiệu suất của cặp bánh răng truyền động.
- Chương III: THIẾT KẾ TRỤC TẢI MÁY TỜI - TÍNH CHỌN LY HỢP, KHỚP
NỐI VÀ Ổ ĐỠ
I. Thiết kế trục tải của máy tời:
Trục tải hay trục chính của máy tời lưới kéo là chi tiết rất quan trọng. Trên trục tải
người ta thường đặt các cơ cấu chấp hành. Trục tải của máy tời thường làm việc ở s ố
vòng quay nt nhỏ nhưng nó lại nhận và truyền một momen xoắn Mxt rất lớn. Vì vậy đòi
hỏi trục chịu tải phải có độ bền vững và độ bền lâu.
Lực tác dụng lên trục tải bao gồm:
- Tải trọng tác dụng do lực căng của cáp
- Trọng lượng của bản thân trục, bó cáp và của tang thành cao
Tuy nhiên ở đây tải trọng tác dụng do bản thân của các trọng lượng là rất nhỏ so với
tải trọng tác dụng do sức căng cáp, cho nên ta chỉ giới hạn tính tốn độ bền của trục theo
lực căng cực đại Pmax.
1. Chọn vật liệu và phương pháp chế tạo:
Trục tải máy tời trong quá trình làm việc chịu tác dụng của tải trọng rất lớn, ta chọn
vật liệu chế tạo của trục tải của máy tời là thép Cácbon kết cấu C45.
Với thép C45: σb = (600 ÷ 800) N/mm2 ; σch = (360 ÷ 580) N/mm2
Ta chọn thép có σb = 750 N/mm2 ; σch = 500 N/mm2
2. Tính chọn sơ bộ đường kính trục tải:
Nt
Đường kính trục tải có thể tính sơ bộ theo công thức: dsb ≥ C.3 (mm )
nt
Trong đó:
- C : Hệ số tính tốn . C = 110 ÷ 140
Chọn C = 120
- Nt : Công suất trên trục tải [KW]; Nt = 26,70 ( KW )
- nt : Tốc độ vòng của trục tải [v/ph]; nt = 50 (v/ph)
26,70
⇒ dsb ≥ 120.3 = 97,3 ⇒ dsb = 100 (mm )
50
3. Tính gần đúng đường kính trục tải:
a. Định sơ bộ các kích thước chủ yếu:
A- Chiều dài ổ đở trục tải
B- Bề rộng bánh răng cóc
C- Chiều rộng Mayơ đĩa xích
Lt - Chiều dài tang thành cao
L1, L2 – Khoảng cách giữa các ổ đỡ
- Từ đường kính trục tải đã chọn ở trên dsb =100 ( mm ), ta chọn sơ bộ các ổ, bánh
cóc, đĩa xích …
+ Ta chọn ổ có đường kính dô = 110 ( mm ), chiều dài Lô = 110 ( mm )
⇒ A = 110 (mm )
+ Chọn bề rộng bánh cóc B = 100 ( mm )
+ Chọn bề rộng đĩa xích C = 26 ( mm )
+ Lt = 720 ( mm )
+ L1 = 200 ( mm )
+ L2 = 250 ( mm )
b. Tính gần đúng trục theo các trường hợp chịu lực:
Khi tang thu cáp thì Lực căng cực đại của cáp tác
dụng lên tang theo các trường hợp sau:
+ Trường hợp 1: Lực căng cáp đặt giữa tang thành cao
+ Trường hợp 2: Lực căng của cáp đặt ngay tại mép trái của tang thành cao
+ Trường hợp 3: Lực căng của cáp đặt ngay tại mép phải của tang thành cao
Lực căng cáp thông qua tang sẽ tác dụng
lên trục tại các vị trí của ổ đỡ của tang.
Từ 3 trường hợp trên ta thấy tình trạng
chịu lực của trục tải lần lược như các hình vẽ
sau:
Trong 3 trường hợp ta chỉ tìm và xét cho
trường hợp nguy hiểm nhất.
Ta có L1 = 200 ( mm ) < L2 = 250 ( mm )
⇒ Trường hợp 3 là nguy hiểm nhất, khi
đó mặt căùt nguy hiểm nhất là mặt cắt tại gối
đỡ phải của tang thành cao.
Pmax = 3400 ( KG )
Xác định phản lực gối, vẽ biểu đồ MU :
+ Tại gối đỡ phía phải của tang thành cao,
phản lực R = Pmax = 34000 ( N )
+ Biểu đồ momen uốn:
Mumax = 8500000 ( N.mm)
- Xác định moment tương đương
M td = M u2max + 0,75M x max (N.mm)
2
Trong đó:
Mx: Moment xoắn trên trục tải
Pmax .Dtb
MX = (N.mm)
2
với Pmax = 34000 ( N ) ; Dtb = 450 ( mm )
34000.450
⇒ MX = = 7650000 ( N.mm )
2
⇒ M td = (850.10 4 ) 2 + 0,75.(765.10 4 ) 2 = 1077.10 4 ( N.mm )
Công thức tính đường kính trục tại tiêt diện nguy hiểm:
M td
d =3 (mm)
0,1.[σ ]
Trong đó: [σ]: Ứng suất cho phép của vật liệu trục
Với thép C45: [σ] = (50 ÷ 60) N/mm2 chọn [σ] = 60 ( N/mm2 )
1077.10 4
⇒d =3 = 121 ( mm ) ⇒ chọn d = 120 ( mm )
0,1.60
4. Tính chính xác đường kính trục tải:
Quá trình tính tốn chính xác cho trục tải phải được tiến hành kiểm tra trên nhiều tiết
diện chịu tải của trục có ứng suất tập trung. Tuy nhiên đối với trục tải nhận thấy rằng tại
tiết diện có đặt lực căng cáp lớn nhất là tiết diện nguy hiểm nhất ( tại gối đỡ phía phải
của tang thành cao).
Công thức kiểm tra độ bền trục theo hệ số an tồn tại tiết diện nguy hiểm:
nτ .nδ
n= ≥ [n] = 1,5 ÷ 2,5
nτ2 + nδ2
δ −1
nσ =
Trong đó: K 1 là hệ số an tồn ứng suất pháp.
( δ + K x − 1)( )σ a + ψ σ .σ m
εδ Ky
vì trục quay nên ứng suất pháp (uốn) thay đổi theo chu kỳ đối xứng
δ −1
M u max nδ =
σ a = σ max = −σ min = và σ m = 0 do đó K 1
Wu ( δ + K x − 1)( )σ a
εδ Ky
mặt khác trục tải của máy tời chỉ chịu tải khi quay theo 1 chiều nên ứng suất tiếp
τ max M x
(xoắn) biến đổi theo chu kỳ mạch động: τa = τm = = và
2 2Wx
τ −1
nτ =
K 1
( τ + K x − 1)( )τ a + ψ τ .τ m
ετ Ky
- - Kx là hệ số tập trung ứng suất do trạng thái bề mặt Kx = 1,1
- Ky làhệ số tăng bền bề mặt: Không tăng bền Ky = 1
- σ-1 và τ-1 là giới hạn mỏi uốn và xoắn.
Với thép C45: σ-1 = 0,436σb =0,436. 750 = 327 ( N/mm2 ) và
τ-1 = 0,58σ-1 = 0,58. 327 = 190 (N/mm2 )
- σa và τa là biên độ ứng suất pháp và tiếp sinh ra trong tiết diện của trục.
M u max 850.10 4.32
σ a = σ max = −σ min = = = 50 ( N/mm2 )
Wu 3,14.(120) 3
với Wu = π. d3/32 (mm3 ) – Momen chống uốn
τ M 765.10 4
τ a = τ m = max = x = 3
= 11 ( N/mm2 )
2 2Wx 2.0,2.(120)
với Wx = 0,2. d – Momen chống xoắn
3
- σm và τm là trị số trung bình của ứng suất pháp và tiếp
- ψσ và ψτ là hệ số xét đến ảnh hưởng của trị số ứng suất trung bình đến sức bền
mỏi phụ thuộc vào σb. ( Với thép C45 thông thường ψσ = 0,05 ÷ 0.1 và ψτ = 0 ÷
0.05 ).
- εσ và ετ là hệ số kích thước tuyệt đối khi uốn và xoắn.
εσ = 0,7 ; ετ = 0,71
- Kσ và Kτ là hệ số tập trung ứng suất thực tế khi uốn và xoắn.
Kσ = 1,62 ; Kτ = 2,01
327
nδ = = 2,7
⇒ 1,62 1
( + 1,1 − 1)( )50
0,7 1
190
nτ = = 5,9
⇒ 2,01 1
( + 1,1 − 1)( )11
0,71 1
5,9.2,7
⇒ n= = 2,45 ≥ [n] = 1,5 ÷ 2,5 ⇒ Trục tải đã chọn đủ bền
(5,9) 2 + (2,7) 2
II. Tính chọn ly hợp – khớp nối – ổ đỡ:
1. Tính chọn ly hợp :
Máy tời thiết kế được dẫn động từ động cơ Điện. Ta chỉ càn bố trí một ly hợp vấu để
truyền chuyển động quay và mô men xoắn từ trục tải sang tang thành cao.
Tính chọn ly hợp vấu:
Chọn ly hợp vấu làm bằng thép C có tôi bề mặt vấu.
Ly hợp vấu đã được tiêu chuẩn hóa vì vậy ta chọn ly hợp theo đ ường kính tr ục
dtr = 120 ( mm ). Chọn ly hợp có các
thông số kỹ thuật sau:
d =125 ( mm ); D = 300 ( mm ) ;
L = 500 ( mm ) ; a = 160 ( mm );
- b = 260 ( mm ) ; c = 10 ( mm );
h = 70 ( mm ) ; trọng lượng G = 142 kg
Ta chọn ly hợp có số vấu là Z = 4
2. Tính chọn Khớp nối :
Khớp nối trục là một bộ phận thường gặp trong máy móc thiết bị. Nó ảnh hưởng
lớn đến tuổi thọ của các ổ đỡ cũng như độ tin cậy của máy.
Có rất nhiều loại khớp nối khác nhau. Tùy theo đặc điểm truyền động cụ thể như:
khoảng cách giữa hai trục, yêu cầu về độ lệch tâm, tốc độ quay của trục, tính chất của các
ổ đở, độ cứng vững của bệ máy, yêu cầu về độ tin cậy, an tồn… Mà người thiết kế máy
lựa chọn kiểu loại khớp nối phù hợp.
Trong truyền động cho các máy tời khai thác. Để truyền chuyển động từ đ ộng cơ
dẫn động đến đầu vào của hộp giảm tốc người ta thường dùng khớp nối đàn hồi, khớp nối
xích. Từ đầu ra của hộp giảm tốc đến trục tải, giữa các trục của máy tời với nhau, hoặc
giữa các hộp giảm tốc với nhau người ta thường dùng khớp nối răng, khớp nối bù hoặc
khớp nối các đăng.
Ta dùng khớp nối răng cho máy tời thiết kế
Khớp nối trục đã được tiêu chuẩn hóa vì vậy dựa vào
đường kính trục ( hoặc mô men xoắn ) ta tra bảng chọn
khớp nối răng với các thông số kỹ thuật sau:
- Momen xoắn Mx = 19000 ( N.m )
- Vận tốc vòng n = 2120 ( v/ph )
- Số răng Z = 56 ( răng )
- b = 35 ( mm ) ; d = 120 ( mm ) ; D = 350 ( mm ) ;
D1 = 260 ( mm ) ; L = 285 ( mm ) ; B = 50 ( mm )
- Mô đun m = 4 ; khối lượng G = 110 ( kg )
Kiểm tra ly hợp theo điều kiện :
(1,2 ÷ 1,8)MX ≤ MX bang ⇔ 1,8. 7650 = 13770 ( N.m )
- d = 120 ( mm ) ; D = 135( mm ) ; s = 7,5 ( mm )
c = 1,5 ( mm ) ; L = 100 ( mm )
+ Chọn phương án bôi trơn, ta chọn chế độ bôi trơn là chế độ bôi trơn ma sát ướt, ta
dùng phương pháp bôi trơn thuỷ động
+ Kiểm tra lại chiều dài ổ l theo điều kiện [p] và [p.v] theo các công thức sau:
R R
-p= ≤ [ p] ⇒ l ≥ (mm)
d .l d .[ p ]
34000
⇔ 100 ( mm ) ≥ = 47 ( mm )
120.6
R.n.π R.n.
- p.v = ≤ [ p.v] ⇒ l ≥ (mm)
l [ p.v ].19100
34000.49,5
⇔ 100 ≥ = 44
2.19100
⇒ chiều dài của ổ thoả mãn cả 2 điều kiện trên
Trong đó v (m/s) ; R = 34000 (N) ; d = 120 (mm) ; n = 49,5 (v/ph)
Trị số của [p] và [p.v] đối với ổ trượt dùng trong Máy khai thác có thể tham khảo
theo bảng:
Điều kiện làm việc của Vật liệu bề mặt ma [p] N/mm2 [p.v] (N/mm2).
ổ sát (m/s)
Ổ không che kín, ít bôi trơn Thép với Gang 3÷ 5 0,8 ÷ 2,5
thường xuyên Thép với Đồng thanh 5 ÷ 15 5 ÷ 10
Ổ che kín, bôi trơn thường Thép với Gang 5÷ 7 1,5 ÷ 4,5
xuyên Thép với Đồng thanh 7 ÷ 15 10 ÷ 15
4. Tính then cho tang ma sát đơn và then cho ly hợp vấu:
Trong quá trình làm việc tang ma sát luôn chuyển động quay cùng với trục tải. Nói
khác đi là tang ma sát luôn được cố định trên trucï tải bằng then để truyền momen xoắn từ
trục tải qua tang.
Từ đường kính trục tải d= 120 ( mm ) ta tra bảng chọn then bằng theo tiêu chuẩn
TCVN2261- 77 có các thông số sau:
+ Kích thước tiết diện then:
b = 32 (mm); h = 18 ( mm )
+ Chiều sâu rãnh then:
trên trục t1 = 9,0 ( mm )
trên lỗ (trên tang hoặc trên ly hợp) t2 =9,2 (mm)
+ Bán kính góc lượn của rãnh:
nhỏ nhất rmin = 0,4 (mm ) ; lớn nhất rmax =0,6 (mm)
Kiểm tra then theo độ bền dập và đợ bền cắt
Kiểm tra then theo độ bền dập:
2M x
σd = ≤ [σ d ] N/mm2
d .k .l
- Trong đó:
- d: đường kính trục
- l = (0,6 ÷ 0,8)Lt = 0,7. 720 = 540 ( mm ): chiều dài then tang
l = (0,6 ÷ 0,8)b = 0,7. 500 = 350 (mm): chiều dài then ly hợp vấu
(Lt và b là chiều dài tang và ly hợp vấu)
- k = 11,2 ;
- Với dạng lắp cố định: [σd]= (80 ÷ 140) N/mm2 ( Với Thép C )
- Với dạng lắp di động (then cho ly hợp vấu): [σd]= (30 ÷ 50) N/mm2 ( Với Thép C)
D5
- Khi tính then cho tang: M X = Pmax (N.mm) : mômen xuắn cần truyền khi tang ma
2
sát làm việc
D5 270 + 15
⇒ M X = Pmax = 34000. = 4845( N .m)
2 2
(D5 = D0 + dc/2 : Đường kính vòng cáp đầu tiên cuốn lên tang ma sát)
2.4845.10 + 3 +
⇒ σ d = 120.11,2.720.0,7 = 14 ≤ [σ d ] = 80 ÷ 140 ( N/mm2 )
Nt
- Khi tính then cho ly hợp vấu : M X = (1.2 ÷ 1,8).9,55.10
6
:mômen xuắn tại ly hợp
nt
⇒ Mx = 1,5.9,55.106 .26,7 / 50 = 7949550 ( mm2 )
2.7049550
⇒σ d = 120.11,2.500.0,7 = 14 ≤ [σ d ] ( N/mm2 )
2.M x
Kiểm tra then theo độ bền cắt: τ c = ≤ [τ C ] (N/mm2)
d .b.l
Trong đó: - b: chiều rộng then
- [ τ c ] : ứng suất cắt cho phép
[ τc ] = (60 ÷ 100) N/mm2 ( Với then làm bằng thép C45, CT6 )
2.4845.10 3
- Then đối với tang τ c = = 5 ≤ [τ C ] = (60 ÷ 100) (N/mm2 )
120.32.0,7.720
2.7949550
- Then đối với ly hợp τ c = = 5,6 ≤ [τ C ] = (60 ÷ 100) (N/mm2 )
120.32.0,7.500
⇒ vậy then đã chọn đủ bền.
- Chương IV THIẾT KẾ CƠ CẤU GẠT CÁP TỰ ĐỘNG
Cơ cấu xếp đặt cáp ( hay gạt cáp ) là thi ết b ị dùng đ ể rãi cáp thành t ừng l ớp
đều đặn trên tang thành cao của máy tời trong quá trình máy tời th ực hi ện thu ch ứa
cáp.
I. Lựa chọn sơ đồ động:
Sơ đồ động của cơ cấu gạt cáp tời thiết kế có dạng như sau :
Kết cấu gồm các bộ phận chính :
1. Bộ truyền xích.
2. Ly hợp – Tay quay
3. Trục vít hai hướng ren.
4. Trục trơn dẫn hướng
5. Khung hướng.
6. Con lăn đứng.
7. Ổ đở trục vít hai hướng ren.
II. Tính tốn trục vít hai hướng ren :
a. Đường đi của bàn trượt:
L = Lt − d c (mm)
⇒ L = 720 – 15 = 705( mm )
Trong đó dc = 15 ( mm ):
đường kính cáp
Lt = 720 ( mm ): chiều dài tang thành cao
1+ ε
2. Lực cực đại tác dụng lên bàn trượt: W = 1,1 S1 (Cosα + π (1 + C ) ) [KG]
Trong đó:
- S1 = Pmax =3400 ( KG ) : lực cản cực đại trên
giây cáp [KG]
- ε = 0,05 : Hệ số độ cứng cáp
- C = 20 : hệ số đường kính của cáp và tang.
1 2.h
- cosα = ± 1 + tg 2α Với Tgα = L
t
Máy tời thiết kế là tời lưới kéo – vây, ta chọn
máy tời bố trí trên boong là máy tời ngang
h = 2 ( m ): là khoảng cách từ trục vít đến ròng rọc
hướng (mm)
2.2000 1
⇒ Tgα = = 5,6 ⇒ cosα = = 0,175
720 1 + 5,6 2
- 1 + 0,05
⇒ W = 1,1 3400(0,175 + 3,14(1 + 20) = 714 ( KG )
3. Chọn vật liệu chế tạo:
Trục vít : vật liệu chế tạo là thép C45.
Con chạy ( Đai ốc ): vật liệu chế tạo là đồng thanh
4. Đường kính trung bình của trục vít:
W 4.W
p= ≤ [ p ] ⇒ d tb = (mm)
π .d tb .h1 .z π .ϕ .[ p]
Trong đó:
- W =714 [KG] : Lực cực đại tác dụng lên bàn trượt.
- z = ¼ : Số vòng ren trên đai ốc
- ϕ = 0,3 :tỉ số giữa chiều cao làm việc của ren h 1 và đường kính trung bình
của trục vít
- [ P ] áp lực riêng cho phép của răng vít.
Chọn [p] = 1,2 ( KG/mm2 )
4.714
⇒ d tb = = 50 ( mm )
3,14.0,3.1,2
5. Chiều cao làm việc của ren vít: h1 = ϕ .d tb ≈ b ≈ H = 0,3.50 = 15 ( mm )
(b: là chiều rộng rãnh vít)
6 . Chiều rộng dọc trục của quả trám
a = b + 4 = 15 +4 = 19 (mm)
7. Bước của ren vít S
S = b + a ≈ 2h = 15+ 19 = 34 (mm)
8 . Khe hở giữa vít và con chạy x
x ≈ 0,11777.S
⇒ x = 0,11777.34 = 4 (mm)
9. Chiều cao răng vít
h = 0,5.S + x (mm) ⇒ h = 0,5.34 + 4 =
21 (mm)
10. Đường kính vòng chân trục vít
d c = d tb − h = 50 –21 = 29 (mm)
11. Đường kính vòng đỉnh trục vít
d d = d tb + h = 50 + 21 = 71 (mm)
a + 0,535.h 19 + 0,535.21
12. Góc ôm của quả trám: θ =π = 3,14 = 2,79 0 ≈ 30
a+b 19 + 15
13. Đường kính trục con chạy dcc
Đường kính này được xác định theo điều kiện bền uốn tại tiết diện nguy hiểm:
- Mu h 21
d cc = 2.173 Trong đó: M u = W ( + x) = 7140.( + 4) = 103530 [N.mm]
[σ ]u 2 2
[σ ]u = 50 [N/mm2] : Ứng suất uốn cho phép tùy thuộc vào vật liệu của con chạy.
103530
⇒ d cc = 2,173 = 27,6 ≈ 28 ( mm )
50
14. Chiều dài con chạy lcc (Được tính theo điều kiện áp lực riêng cho phép)
W 7140
lcc = = = 31,8 ≈ 32 (mm)
[ p ].d cc 8.28
[p] = 8 N/mm2 : áp lực riêng cho phép trên trục con chạy.
W = 7140 [N] : Lực cực đại tác dụng lên bàn trượt.
15. Kiểm tra bền trục vít hai hướng ren:
Trong quá trình làm việc trục vít chịu kéo (hoặc nén) và xoắn vì vậy điều kiện bền
của nó là:
4.W 2 Mx 2
σ= ( ) + 4( ) ≤ [σ K ]
π .d C 3
0,2.d C
Trong đó : - W= 7140 [N]: áp lực dọc trục vít ;
dC = 29 ( mm) đường kính chân trục vít
- [σ K ] =120 (N/mm2 ): ứng suất kéo cho phép
- M x : mô men xoắn trục vít M x = 0,5d tb. .W ..tg (γ + ρ ) + M ms (N.mm)
,
S 34
Với: + γ là góc nâng vít y = arctg = arctg = 12 0
π .d tb 3,14.50
+ ρ/ là góc ma sát thay thế. Nếu răng hình thang ρ/ = 60
+ dtb = 50 ( mm ): Đường kính trung bình của trục vít
+ M ms : mô men ma sát trong ổ đở trục vít
d .µ 50.0,08
M ms = W o = 7140 = 14280 ( N.mm )
2 2
với µ = 0,08 : hệ số ma sát trong ổ đỡ
d0 : đường kình trung bình của ổ đỡ dO = dtb = 50 ( mm )
⇒ M x = 0,5.50.7140..tg (12 + 6 ) + 14280 = 72278 ( N.mm )
0 0
4.7140 2 72278 2
⇒σ = ( 2
) + 4( 3
) = 31,5( N / mm 2 ) < [σ K ] = 120 (N/mm2 )
3,14.29 0,2.29
III. Tính tốn truyền động cho trục vít hai hướng ren :
S nt n
1.Tỉ số truyền của cơ cấu gạt cáp : i gc = = ⇒ nv = t
t nv i gc
với : S= 34 : bước của ren vít ( mm )
t =15,5 : bước quấn cáp lên tang ( mm )
34
⇒ i gc = 15,5 = 2,2
- Trong đó : nt , n v là vận tốc vòng của tang thu cáp và của trục vít hai hướng ren (v/ph)
nt 49,5
⇒ nv = = = 22,5 ( v/ph )
i gc 2,2
2. Công xuất cần thiết trên trục vít để di chuyển bàn trượt:
M x .nv 72278.22,5
N= = = 0,17 (KW)
9740000 9740000
Trong đó : - nv = 22,5 : vận tốc vòng của trục vít (v/ph)
- M x = 72278 : mô men xoắn trên trục vít (N.mm)
3. Hiệu suất chuyển động của trục vít đai ốc:
tgy tg12 0
ηv = = = 0,52
d 50
tg ( y + ρ ) + µ 0
,
tg (12 + 6 ) + 0,08.
0 0
d tb 50
4. Hiệu suất truyền động cho trục vít
η X = 0.96
5. Hiệu xuất chung của cơ cấu : η = η X .η v = 0,96.0,52 = 0,5
6. Công xuất cần thiết để trích ra từ tang thành cao :
N 0,17
N ct = = = 0,34 (KW)
η 0,5
IV.Thiết kế truyền động xích cho cơ cấu gạt cáp :
+ Đánh giá bộ truyền xích.
Ưu điểm:
- Có thể đồng thời truyền chuyển động và mômen đến một số trục cách nhau
tương đối xa, điều này không thể thực hiện được bằng truyền động bánh răng, còn
nếu dùng truyền động đai thì không đảm bảo độ tin cậy.
- Nhờ truyền lực bằng ăn khớp và sử dụng vật liệu có độ bền cao hơn nên so
với bộ truyền đai, khả năng tải và hiệu suất của bộ truyền xích cao hơn, kết cấu
gọn hơn.
- Lực tác dụng lên trục nhỏ hơn so với bộ truyền đai vì không yêu cầu căng xích
với lực căng ban đầu .
- Vì không có trượt, tỷ số truyền trung bình là không đổi.
Nhược điểm:
- Có nhiều tiếng ồn khi làm việc do va đập khi vào khớp, nhất là khi đĩa xích có
số răng nhỏ và bước xích lớn.
- Bản lề bị mòn tương đối nhanh do bôi trơn bề mặt tiếp xúc khó khăn.
- Kết cấu phức tạp, chi phí chế tạo và bảo dưỡng chăm sóc (bôi trơn, điều
chỉnh độ chùng của xích) cao hơn so với bộ truyền đai.
+ Các thông số đầu vào (đã được tính tốn ở trên):
- Công suất truyền động. Nct = 0,34 (KW)
- - Tỷ số truyền của cơ cấu gạt cáp igc = 2,2
- Đường kính trục tang, số vòng quay nt và Đường kính trục vít số vòng quay
nv .
1. Chọn loại xích:
Chọn xích làm việc cho cơ cấu là xích con lăn một dãy
2. Chọn số răng đĩa xích:
Chọn số răng của bánh 1 theo công thức:
Z1 = 29 – 2.igc =29 – 2.2,2= 24,6 = 25 răng
⇒ Z2 = Z1. Igc = 25. 2,2 = 55 răng
3. Xác định bước xích p :
- Căn cứ vào điều kiện sử dụng thực tế để xác định hệ số sử dụng K:
K = Kđ.Ka.Ko.Kđc.Kb.Kc
Trong đó:
+ Kđ =1,1– Hệ số tải trọng động (va đập)
+ Ka = 1 : Hệ số kể đến ảnh hưởng của khoảng cách trục a.
+ Ko = 1 : Hệ số kể đến ảnh hưởng của góc nghiêng bố trí bộ truyền θ
+ Kdc = 1,1: Hệ số kể đến khả năng điều chỉnh lực căng xích
+ Kbt = 1 : Hệ số kể đến ảnh hưởng của việc bôi trơn
+ Kc =1,25 : Hệ số kể đến ảnh hưởng của chế độ làm việc (theo ca)
⇒ K = 1,1.1.1.1,1.1.1,25 = 1,51
- Xác định hệ số răng đĩa dẫn Kz :
Z O1 25 25
KZ = = = =1
Z1 Z1 25
- Xác định hệ số vòng quay đĩa dẫn Kn :
n 50
K n = O1 = = 1,01
nt 49,5
Trong đó: + nt - Số vòng quay trục tang
+ nO1 = 50 ( v/ph )
- Xác định bước xích p theo công suất cho phép [P0]:
Pt = Nct.K.Kz.Kn ≤ [P0] ⇒ Pt= 0,34.1,51.1.1,01 = 0,52 ( KW )
Trong đó: + Pt - Công suất tính tốn
+ Nct = 0,34 (KW) Công xuất cần thiết để trích ra từ tang thành cao
Tra bảng ta chọn [P0] =0,57 ( KW) ⇒ p = 15,875 ( mm )
- Xác định chênh lệch giữa Pt và [P0]:
[ PO ] − Pt 0,57 − 0,52
∆P = 100% = .100% = 9,6%
Pt 0,52
Từ bước xích p = 15,875 ta xác định được các thông số còn lại của xích:
- B = 6 ,48 ( mm ) ; do = 5,08 (mm ) ; d1= 10,16 ( mm ) ; h= 14,8 ( mm )
b = 20 ( mm ) ; tải trọng phá hỏng Q = 22,7 KN ; khối lượng 1m xích =0,8 (kg)
4. Định khoảng cách trục a
a = ( 30 ÷ 50 ) p = 45. p = 45.15,875 = 714 ( mm )
Từ a tính số mắt xích x theo:
x = 0,5( Z1 + Z 2 ) + 2a / p + 0,25( Z 2 − Z1 ) p /(π 2 a )
2
x = 0,5.(25 + 55) + 2.714 / 15,875 + 0,25(55 − 25) 2 .15,875 / 3,14 2.714 = 130
Tính lại a theo công thức:
{
a = 0,25 p x − 0,5( Z 1 + Z 2 ) + [ x − 0,5( Z 1 + Z 2 ) ] 2 − 2( Z 2 − Z 1 ) / π 2
2
}
{
a = 0,25.15,875 130 − 0,5( 25 + 55) + [130 − 0,5( 25 + 55) ]2 − 2( 55 − 25) / 3,14 2 = 710
2
}
Bộ truyền xích có θ =600 < 700 nên giảm a một lượng
∆a = 0,003.a = 0,003.710 = 2,13 (mm) để xích không chịu lực căng quá lớn.
⇒ a = 708 ( mm )
5. Kiểm nghiệm xích về độ bền theo : S = Q / ( K t Ft + F0 + Fv ) ≥ [ S ]
Trong đó:
- Q = 22700 (N)là tải trọng phá hỏng.
- Kt =1,7 : hệ số chế độ tải trọng
- Ft = 1000.N ct / v (N) Ft là lực vòng
Trong đó:
Nct = 0,34 ( KW)- Công xuất cần thiết để trích ra từ tang thành cao (KW) ;
v = Z . p.n / 60000 = 25.15,875.49,5 = 0,32 (m/s) : vận tốc dài trung bình của xích (n
: số vòng quay dĩa xích v/ph)
⇒ Ft = 1000.0,34 / 0,32 = 1062,5 ( N )
- Fv = q m v 2 = 0,8.(0,32)2 = 0,0082 (N) : lực căng do lực li tâm sinh ra
qm = 0,8 (kg/m) là khối lượng 1m xích.
- F0 = k v .qm .a.g = 4.0,8.0,708.9,81 = 22,2 (N) : lực căng ban đầu.
Trong đó: kv = 1,4 ; g =9,81 (m/s2)
⇒ S = 22700 / (1,7.1062,5 + 22,2 + 0,0082) = 12 ≥ [ S ] = 7
- [S] = 7 : là hệ số an tồn cho phép
⇒ xích đủ bền
6. Tính đường kính vòng chia đĩa xích dẫn (dC1) và đĩa xích bị dẫn (dC2) :
p 15,875 p 15,875
d C1 = = = 126 dC 2 = = = 278
180 180 (mm) ; 180 180 (mm)
sin sin sin sin
Z1 25 Z2 55
7.Tính lực tác dụng lên trục theo công thức: Fr = k x .Ft = 1,05.1062,5 = 1115,6 (N)
kx= 1,05
V.Tính chọn các bộ phận phụ cho cơ cấu gạt cáp :
nguon tai.lieu . vn
