Thiết kế băng vít tải ximăng Q = 60T/h

GIÔÙI THIEÄU VEÀ BAÊNG VÍT § 1.1. GIÔÙI THIEÄU: Baêng vít laø loaïi maùy vaän chuyeån lieân tuïc, khoâng coù boä phaän keùo. Boä phaân coâng taùc cuûa baêng vít laø vít caùnh xoaén chuyeån ñoäng quay trong voû kín coù tieát dieän phía döôùi hình baùn nguyeät. Khi vít chuyeån ñoäng caùnh xoaén ñaåy vaät lieäu di chuyeån trong voû, baêng vít thöôøng ñöôïc duøng vaän chuyeån haøng rôøi, haøng vaät lieäu cuïc nhoû, vaät lieäu dính öôùt, phoâi theùp trong nhaø maùy ximaêng, xí nghieäp cheá taïo vaät lieäu xaây döïng. Baêng vít coù nhöõng öu ñieåm khi söû duïng: - Vaät lieäu vaän chuyeån trong baêng kín neân coù theå vaøo taûi vaø dôõ taûi ôû caùc taûi trung gian, khoâng gaây oâ nhieãm moâi tröôøng khi vaän chuyeån. - Khoâng toån thaát vaø rôi raûi khi vaän chuyeån vaät lieäu. - An toaøn khi söû duïng vaø thuaän lôi khi vaän chuyeån caùc loaïi vaät lieäu noùng, saét caïnh Tuy nhieân beân caïnh nhöõng öu ñieåm treân khi söû duïng baêng vít cuõng toàn taïi nhöõng nhöôïc ñieåm nhö baêng vít seõ nghieàn naùt moät phaàn vaät lieäu khi vaän chuyeån khi vaän chuyeån haøng noùng vaø saét caïnh thì caùnh xoaén vaø maùng vít nhanh choùng moøn, tieâu hao naêng löôïng lôùn. § 1.2. CAÁU TAÏO VAØ NGUYEÂN LYÙ LAØM VIEÄC: ­ Caáu taïo: Ñoäng cô ñieän. Khôùp noái. Hoäp giaûm toác. Khôùp noái. OÅ ñôõ ñaàu truïc vít. Cöûa vaøo taûi. Voû vít taûi. Naép kieåm tra vaät lieäu. OÅ ñôõ cuoái truïc vít. Cöûa ra taûi. ­ Nguyeân lyù laøm vieäc: Khi baêng vít vaän chuyeån vaät lieäu di chuyeån trong maùng hình baùn nguyeät, vaät lieäu ñöôïc daãn ñoäng nhôø ñoäng cô ñieän (1) truyeàn moâ men xoaén qua khôùp noái (2) qua hoäp giaûm toác (3) vaø truyeàn moâ men xoaén qua khôùp noái (4) laøm quay truïc vít (10) ñaåy vaät lieäu töø cöûa vaøo taûi (6) chuyeån ñoäng trong maùng (7) vaät lieäu chuyeån ñoäng trong maùng khoâng baùm vaøo caùnh xoaén (8) maø chuyeån ñoäng nhôø troïng löôïng cuûa noù vaø löïc ma saùt giöõa vaät lieäu vaø thaønh maùng. Ñoàng thôøi vôùi taùc duïng cuûa löïc li taâm, khi vaät lieäu quay theo truïc vít thì löïc ma saùt laøm ngaên caûn vaät lieäu loït vaøo beà maët truïc vít vaø di chuyeån theo beà maët truïc vít. ÔÛ 2 ñaàu truïc vít boá trí 2 oå ñôõ (5 ) vaø (11), neáu chieàu daøi vaän lôùn thì thoâng thöôøng cöù 3 meùt coù boá trí oå trung gian (9). TÍNH TOAÙN BAÊNG VÍT § 2.1. THOÂNG SOÁ CÔ BAÛN CUÛA BAÊNG VÍT CAÀN THIEÁT KEÁ: Naêng suaát : 60 T/ h. Chieàu daøi vaän chuyeån : 24 meùt. § 2.2. ÑÖÔØNG KÍNH CAÀN THIEÁT CUÛA VÍT TAÛI : Aùp duïng coâng thöùc (9.3), trang 154, taøi lieäu[1] (2.1)Trong ñoù : Q : Naêng suaát tính toaùn : Q = 60 T/ h. E : Tyû soá giöõa böôùc vít vaø ñöôøng kính vít E = 0,8 Vì baêng vít thieát keá vaän chuyeån ximaêng neân choïn E ñoái vôùi vaät lieäu chòu maøi moøn. n :Toác ñoä quay baêng vít . Sô boä choïn n theo baûng (9.2), trang 150, taøi lieäu [1] n = 30 voøng/ ph. Sau ñoù kieåm tra theo coâng thöùc (9.2), trang 152, taøi lieäu [1] phuø hôïp vôùi veà vaän chuyeån haøng rôøi nhoû : Khoái löôïng rieâng cuûaximaêng Tra baûng 4.1 , trang 88, taøi lieäu [1] choïn - : Heä soá giaûm naêng suaát do ñoä nghieâng cuûa baêng vôùi phöông ngang Vì baêng naèm ngang tra baûng 9.5, trang 151, taøi lieäu [1] choïn . Vaäy (2.2) Theo tieâu chuaån veà ñöôøng kính vaø böôùc vít cuûa ,tra baûng (9.5), trang 151, taøi lieäu [1] choïn: - Ñöôøng kính vít : D = 650 mm. - Böôùc vít : S = 500 mm. Kích thöôùc cuûa maùng : Chieàu roäng maùng : 660 mm. Chieàu saâu maùng : 700 mm. Chieàu daøi taám : § 2.3. KIEÅM TRA TOÁC ÑOÄ QUAY CUÛA VÍT TAÛI: Toác ñoä quay lôùn nhaát cho pheùp cuûa vít taûi : Theo coâng thöùc (9.2), trang 152, taøi lieäu [1].ta coù : ( voøng/ phuùt). (2.3) Trong ñoù : A: heä soá phuï thuoäc vaät lieäu . Trabaûng (9.3) , trang 151, taøi lieäu [1] vôùi vaät lieäu ximaêng : A = 30. D : ñöôøng kính truïc vít D = 650 mm. (voøng/ phuùt ) Thoaû maõn ñieàu kieän laøm vieäc : § 2.4 . NAÊNG SUAÁT TREÂN TRUÏC VÍT ÑEÅ BAÊNG LAØM VIEÄC: Theo coâng thöùc ( 9.4), trang 152, taøi lieäu [1] (KW) (2.4) Trong ñoù : Q : Naêng suaát vaän chuyeån Q = 60 T/ h. Ln : Chieài daøi vaän chuyeån theo phöông ngang cuûa baêng Ln= 24 meùt. : Heä soá caûn chuyeån ñoäng laên cuûa haøng. Tra baûng 9.3 , trang 151, taøi lieäu [1 ] H : Chieàu cao vaän chuyeån H = 0. K : Heä soá tính ñeán chuyeån ñoäng cuûa vít k = 0,2 : Khoái löôïng treân 1 ñôn vò chieàu daøi phaàn quay cuûa baêng Vôùi ñöôøng kính baêng vít: D = 650 mm : Toác ñoä vaän chuyeån doïc truïc vít cuûa haøng: Theo coâng thöùc (9.5), trang 153, taøi lieäu [1] (2.5) Vôùi Böôùc vít : s = 0,5 m Toác ñoä quay cuûa vít: n =30 v/ph. § 2.5. TÍNH TOAÙN CHOÏN ÑOÄNG CÔ ÑIEÄN: Coâng suaát ñoäng cô ñeå truyeàn ñoäng baêng Theo coâng thöùc (6.15), trang 119, taøi lieäu [1] (2.6) Trong ñoù: Nñc : Coâng suaát treân truïc vít ñeå baêng vít laøm vieäc Nñc= 15,7 kw. K : Heä soá döï tröõ coâng suaát , k=1,1-1,35 choïn k = 1,25. : Hieäu suaát cuûa boä truyeàn Theo baûng 5.1, trang 104, taøi lieäu [1] vôùi giaû thuyeát =0,96 Döïa vaøo coâng suaát ñoäng cô, tra baûng Pvc 5/173 taøi lieäu[2] choïn ñoäng cô ñieän khoâng ñoàng boä 3 pha A02-72-6 coù caùc thoâng soá kyõ thuaät nhö sau: Coâng suaát ñònh möùc treân truïc: Nñc= 22 kw. Toác ñoä quay cuûa truïc: n = 970 v/ ph. Hieäu suaát : 90,5%. Khoái löôïng ñoäng cô ñieän : 200 kg. Thoâng soá kích thöôùc cuûa ñoäng cô ñieän: Kieåu ñoäng cô b b2 C2 d h h2 A02-72-6 14 12 135,5 48 200 25 L B1 B4 B5 L1 L3 d2 693 393 313 260 335 90 42 § 2.6. KIEÅM TRA ÑOÄNG CÔ ÑIEÄN: Kieåm tra ñoäng cô theo ñieàu kieän quaù taûi: Vieäc kieåm tra theo ñieàu kieän phaùt noùng khoâng chöa ñuû , bôûi vì coù tröôøng hôïp ñoäng cô ñaõ ñöôïc löïa choïn thoaû maõn theo ñieàu kieän phaùt noùng, nhöng laïi laøm vieäc quaù taøi khoâng cho pheùp trong thôøi gian khôûi ñoäng. Doøng ñieän khôûi ñoäng chæ xuaát hieän trong thôøi gian raát ngaén, tuy noù ít aûnh höôûng tôùi söï phaùt noùng cuûa ñoäng cô, nhöng laïi coù taùc haïi raát xaáu ñeán tröôøng hôïp ñaûo maïch. Neáu moâmen khôûi ñoäng xaùc ñònh baèng tính toaùn lôùn hôn moâmen tôùi haïn thì ñoäng cô khoâng ñoàng boä khoâng theå khôûi ñoäng ñöôïc. Hôn nöûa trong tính toaùn cuõng caàn löu yù tröôøng hôïp ñieän aùp cuûa löôùi ñieän giaûm xuoáng ( ví duï giaûm k laàn so vôùi ñieän aùp ñònh möùc ), moâmen quay ñoäng cô seõ giaûm ñi k2laàn . Bôûi vaäy moâmen khôûi ñoäng caàn thieát ñeå taêng toác cho quaù trình truyeàn ñoäng ñieän vaø keå caû tröôøng hôïp söï giaûm ñieän aùp do löôùi ñieän cung caáp . Ñoái ñoäng cô khoâng ñoàng boä : So saùnh tæ soá giöõa moâmen lôùn nhaát theo bieåu ñoà phuï taûi chính xaùc vaø moâmen ñònh möùc cuûa ñoäng cô vôùi heä soá quaù taûi cho pheùp theo moâmen lm sao cho thoaû maõn ñieàu kieän : Theo coâng thöùc trang 33, taøi lieäu [3] Trong ñoù: Mmax : Moâmen lôùn nhaát trong bieåu ñoà phuï taûi . Mmax= Trong ñoù : Moâmen xoaén Mx treân truïc vít theo coâng thöùc 9.8/154[1]: (KG.m) =5117 (KNm). Tæ soá truyeàn cuûa hoäp giaûm toác: . Hieäu suaát: Moâmen lôn nhaát cuûa ñoäng cô: Mmax=(N.m) Mñm: Moâmen ñònh möùc cuûa ñoäng cô. Theo coâng thöùc 22, trang 34, taøi lieäu [3]: Trong ñoù : Coâng suaát ñònh möùc: Pñm= 22 kw. Soá voøng quay ñònh möùc cuûa ñoäng cô: nñm= 970 ( v/ph). Ñoái vôùi ñoäng cô khoâng ñoàng boä , heä soá lñm phaûi keå ñeán tröôøng hôïp ñieän aùp cuûa löôùi ñieän cung caáp giaûm ñi 15% so vôùi ñieän aùp ñònh möùc. Theo coâng thöùc trang 34, taøi lieäu [3]: lñm= 0,7.m=1,26 Vôùi m= 1,8 : heä soá vöôït taûi cuûa ñoäng cô,trang 73/[2]: Vì tæ soá giöõa moâmen lôùn nhaát treân truïc vít vôùi moâmen ñònh möùc ñoäng cô nhoû hôn heä soá vöôït taûi cuûa ñoäng cô ( neân ñoäng cô AO2-72-6 ñöôïc choïn thoaû maõn ñieàu kieän quaù taûi . § 2.7. CHOÏN HOÄP GIAÛM TOÁC: Döïa vaøo tæ soá truyeàn giöõa truïc ñoäng cô vaø truïc vít ta choïn hoäp giaûm toác. Theo coâng thöùc (6.17), trang 120 , taøi lieäu [1] : (2.7) Trong ñoù : Toác ñoä quay cuûa truïc ñoäng cô: n ñc = 970 voøng/ phuùt. Toác ñoä quay cuûa truïc vít: n = 30 voøng/ phuùt. Theo taøi lieäu [4],trang 394,choïn hoäp giaûm toác PM-650 vôùi caùc thoâng soá: Thoâng soá kích thöôùc : Kieåu HGT A A1 An L A1 B B1 B2 B3 PM- 650 650 250 400 1287 183 470 450 452 370 B4 B5 C C1 H H0 H1 G L1 K 318 410 160 85 697 320 95 35 830 495 d1 d2 d3 l1 l2 l3 l4 d3 t1 t2 60 110 130 290 108 265 165 110 32,5 127 Toác ñoä quay thöïc cuûa truïc vít : (v/ph) Vôùi nñ =970 v\ph It =31,5 Sai leäch so vôùi n choïn (n=30 v\ph) beù hôn 10% neân hoäp giaûm toác ñöôïc choïn thoaû maõn. § 2.8.NAÊNG SUAÁT THÖÏC CUÛA TRUÏC VÍT: D=0,65m: ñöôøng kính truïc vít. S=0,5m: böôùc vít =0,125 : heä soá ñaày maùng nt= 30,8v\p : soá voøng quay thöïc cuûa truïc vít. =1,5 T/m3 :khoái löôïng rieâng haøng ximaêng. =1 :heä soá giaûm ma saùt do ñoä nghieâng baêng. Vaäy, Qt=48.(0,65)2.0,5.0,125.30,8.1,5.1=58,56 T/h Sai leäch so vôùi naêng suaát tính toaùn : Vaäy naêng suaát baêng ñöôïc thoaû maõn. 2.9.TÍNH TOAÙN TRUÏC VÍT : 2.9.1. Moâmen xoaén treân truïc vít: Theo coâng thöùc (9.8), trang 154, taøi lieäu [1]: Moâ men xoaén treân truïc vít: ( KG.m) (2.8) Trong ñoù : No : Coâng suaát treân truïc vít ñeå baêng laøm vieäc N0 = 15,745 kw. n : Toác ñoä quay cuûa truïc vít: n = 30 voøng/ phuùt. (kG.m). 2.9.2. Löïc doïc truïc vít : Theo coâng thöùc (9.9), trang 154, taøi lieäu [1]: Löïc doïc truïc vít: (KG) (2.9) Trong ñoù : Moâmen xoaén treân truïc vít: Mo= 511,71 kG.m. K : Heä soá tính ñeán baùn kính chòu taùc duïng cuûa löïc k = 0,7-0,8 laáy k=0,7 D : Ñöôøng kính vít D = 0,65 m. a : Goùc naâng ren vít : Vôùi s : Böôùc vít s = 0,5 m. b : Goùc ma saùt giöõa haøng vaän chuyeån vôùi vít Vôùi fñ : Heä soá ma saùt ôû traïng thaùi ñoäng fñ= 0,8 fo. Fo : Heä soá ma saùt ôû traïng thaùi tónh fo = 0,3-0,65,laáy f=0,6. 2.9.3. Taûi troïng ngang taùc duïng leân truïc vít ñaët giöõa hai goái ñôõ truïc : Theo coâng thöùc (9.10), trang 154, taøi lieäu [1]: (KG) (2.10) Trong ñoù : L : Chieàu daøi baêng vít L = 24 m. Khoaûng caùch giöõa caùc goái ñôõ l =3 m Mo : Moâmen xoaén treân truïc vít Mo= 511,71 KG.m. K : Heä soá tính ñeán baùn kính chòu taùc duïng cuûa löïc k = 0,7 D : Ñöôøng kính vít D = 0,65 m. *Truïc vít ñöôïc tính toaùn nhö daàm nhieàu goái chòu löïc phöùc taïp do moâmen xoaén M0;bò keùo neùn doïc truïc do Pd hay uoán do taûi troïng ngang Pn taùc duïng leân ñoaïn daøi l vaø uoán do khoái löôïng baûn thaân truïc treân ñoaïn daøi l. Taûi troïng doïc phaân boá ñeàu treân truïc vít : Taûi troïng ngang phaân boá ñeàu treân truïc vít : Moâmen xoaén phaân boá ñeàu treân truïc vít : 2.9.4. Sô ñoà caùc taûi troïng taùc duïng leân truïc vít: Truïc vít ñöôïc xem nhö laø moät daàm lieân tuïc coù caùc oå treo trung gian ñöôïc xem nhö caùc goái ñôõ . Daàm ñöôïc chia thaønh 8 ñoaïn. Vaäy truïc vít ñöôïc ñöa veà thaønh 1 daàm sieâu tónh baäc 7 , taùch rieâng töøng taûi troïng taùc duïng leân truïc vít ñeå xaùc ñònh bieåu ñoà noäi löïc taùc duïng leân truïc vít vaø xaùc ñònh moâmen lôùn nhaát taùc duïng leân truïc vít vaø xaùc ñònh ñöôøng kính truïc vít Truïc vít duøng vaän chuyeån ximaêng neân truïc chuû yeáu chòu aûnh höôûng cuûa moâmen xoaén M0 vaø taûi troïng ngang Pn phaân boá ñeàu treân truïc vít, coøn taûi troïng doïc Pd phaân boá ñeàu treân truïc vít thì gaây uoán truïc neân khi tính söùc beàn truïc thì xeùt aûnh höôûng cuûa Pd. Sau khi tính ñöôïc kích thöôùc truïc vít thì kieåm tra truïc vít theo bieân daïng, ñoä voõng truïc vít (ñoä voõng beù hôn 40% so vôùi khe hôû giöõa vít vaø maùng) theo ñieàu kieän beàn, hoaëc duøng chöông trình sap.2000 kieåm tra laïi xem coù thoaû maõn ñieàu kieän. 2.9.5. Sô ñoà taûi troïng phaân boá leân truïc vít do Mo gaây ra: 2.9.6.Sô ñoà taûi troïng doïc phaân boá leân truïc vít do Pd gaây ra: 2.9.7.Sô ñoà taûi troïng ngang phaân boá leân truïc vít do Pn gaây ra : Truïc vít laø daàm lieân tuïc ñaët treân nhieàu goái töïa,khoaûng caùch giöõa caùc goài töïa goïi laù caùc nhòp.Heä ñöôïc xem nhö heä sieâu tónh xaùc ñònh theo coâng thöùc: N=G-2 Vôùi n :baäc sieâu tónh. G=9 :toång soá goái töïa cuûa daàm. n=9-2=7 :heä sieâu tónh baäc 7. Ñaùnh soá thöù töï caùc goái töïa töø traùi qua phaûi :1,2,3...n Nhòp trong daàm :L1,L2,....Ln. Heä soá ñoä cöùng daàm gioáng nhau.Heä cô baûn goàm nhieàu daàm vôùi caùc khôùp baûn leà ñaët treân caùc goái töïa trung gian, chia daàm lieân tuïc thaønh nhieàu daàm ñôn.Phaûn löïc lieân keát laø caùc moâmen Mi. Heä daàm cô baûn nhö hình veõ: Theo coâng thöùc 10-10/271 taøi lieäu [5] : Vôi: : dieän tích bieåu ñoà moâmen do taûi ban ñaàu gaây ra treân heä cô baûn. ai : khoaûng caùch töø goái töïa thöù i ñeán troïng taâm cuûa dieän tích bieåu ñoà moâmen treân. Li ; Li+1 : ñoä daøi nhòp thöù i, thöù i+1... E1Ji; Ei+1.Ji+1 : ñoä cöùng daàm thöù i; i+1.. AÙp duïng nguyeân taéc quan heä giöõa 3 moâmen ôû phöông trình treân : Goái 1: (1) Goái 2: (2) Töông töï cho caùc goái coøn laïi: Goái 3: (3) Goái 4: (4) Goái 5: (5) Goái 6: (6) Goái 7: (7) Vì M0 =0; M8=0; ñoä cöùng truïc nhö nhau. Chia heä 7 phöông trình treân cho ,thu ñöôïc keát quaû : Phöông trình(1) M2=-4M1- (1’) Thay vaøo phöông trình (2): => M3=15M1+3 (2’) Thay M2,M3 phöông trình (3): => M4=-4(14M1+3.) (3’) Phöông trình (7) : M6=-4M7-3 (7’) Thay vaøo phöông trình (6): => M5=15M7+3. (6’) Thay vaøo phöông trình (5): => M4=-4(14M7+3.) (5’) Töø caùc phöông trình (1’).....(7’), ta coù keát quaû: M0=M8=0 M1=M7==-89,13kG.m vôùi Pn=93,72kG.m M2=M6==-65,22kG.m M3=M5==-71,74 kG.m M4 = =-69,56kG.m Bieåu ñoà Moâmen heä cô baûn: AÙp duïng nguyeân lí coäng taùc duïng: (coâng thöùc 101/271 taøi lieäu [5]) Bieåu ñoà moâmen uoán do Pn gaây ra: Duøng quan heä vi phaân giöõa moâmen uoán ,löïc caét ,taûi phaân boá veõ ñöôïc bieåu ñoà löïc caét do Pn gaây ra: 2.9.8.Tính toaùn vaøøø choïn ñöôøng kính truïc vít theo ñieàu kieän beàn: - Choïn vaät lieäu cheá taïo truïc vít : Theùp C45 coù sb= 600 N/mm2 Choïn tyû soá giöõa ñöôøng kính trong vaø ñöôøng kính ngoaøi laø : . Ñeå tính toaùn choïn ñöôøng kính truïc vít tröôùc tieân ta phaûi xaùc ñònh noäi löïc lôùn nhaát xuaát hieän ôû 1 vò trí treân truïc vít, sau ñoù ta kieåm tra cho toaøn truïc vít. Xaùc ñònh dieän tích chòu löïc lôùn nhaát : +Vò trí goái 0: Mxmax=511,71kGm=5117,1N.m Mumin=0 Nz =2737,73kG=27377,3N +Vò trí goái 1: Mxmax=447,75kG=4477,5N.m Mumin=-89,13kGm=-819,3N.m Nz =2395,5N=23955N Kieåm tra theo hai tröôøng hôïp treân,choïn tröôøng hôïp lôùn nhaát: Do aûnh höôûng cuûa Nz ñeán söùc beàn truïc laø nhoû so vôùi aûnh höôûng cuûa Mx vaø Mz. Vì vaäy taïm thôøi ta boû qua aûnh höôûng cuûa Nz maø chæ tính aûnh höôûng cuûa Mx vaø Mz. Sau ñoù tính ñeán aûnh höôûng cuûa Nz. Theo coâng thöùc (6.25), trang137, taøi lieäu [4]veà ñieàu kieän beàn cuûa truïc : Theo lí thuyeát beàn 4:(coâng thöùc 8.20/235 taøi lieäu [5]) Vôùi : = => : moâmen choáng xoaén.( :heä soá roãng truïc). ===:moâmen choâùng uoán. Taïi goái 0: chæ coù moâmen xoaén. Taïi goái 1: Mu=891,3 N.m=891,3.103N.mm Mx=4477,5N.m=4477,5.103N.mm =>=112mm. Trong ñoù : - [s] : ÖÙng suaát cho pheùp cuûa vaät lieäu: [s ]= 48 N/mm3 - : Moâmen töông ñöông lôùn nhaát -Dn : Ñöôøng kính ngoaøi truïc vít -Tæ soá giöõa ñöôøng kính trong vaø ngoaøi truïc vít : h = 0,8 So saùnh hai tröôøng hôïp treân choïn ñöôøng kính ngoaøi truïc vít: Dn = 120 mm. Ñöôøng kính trong truïc vít: d= 0,8.Dn = 96 mm. 2.9.10. Kieåm tra truïc vít coù xeùt ñeán söï aûnh höôûng cuûa Nz : Theo coâng thöùc (8.15), trang 176, taøi lieäu [5] : (2.14) Kieåm tra hai tröôøng hôïp: +Taïi vò trí 0: - [s] : ÖÙng suaát cho pheùp cuûa vaät lieäu: [s ]= 48 N/mm2 - Mu: Moâmen uoán taïi vò trí coù noäi löïc lôùn nhaát Mu= 0 Nm. - Mx: Moâmen xoaén taïi vò trí coù noäi löïc lôùn nhaát Mx= 5117,1.103 Nmm - Nz: Löïc doïc truïc taïi vò trí coù noäi löïc lôùn nhaát Nz = 2737,3 N - Wu: Moâmen caûn uoán taïi vò trí coù noäi löïc lôùn nhaát - Wx: Moâmen caûn xoaén taïi vò trí coù noäi löïc lôùn nhaát Wx= 0,2D3(1-h4 ) = 2Wu= 204042mm3 - F : Tieát dieän truïc vít F= +Taïi vò trí 1: Mu= 891,3.103 Nmm. Mx= 4477,5.103 Nmm Nz = 23955 N Vaäy kích thöôùc truïc vít ñöôïc choïn thoaû maõn veà ñieàu kieän beàn. 2.9.11. Kieåm tra truïc vít theo heä soá an toaøn cho pheùp : Theo coâng thöùc (7.5), trang 120, taøi lieäu [6]. Heä soá an toaøn ñöôïc tính theo coâng thöùc sau: (2.15) Trong ñoù : Heä soá an toaøn cho pheùp : [n] = ( 1,5 ¸ 2,5 ) Khi tính toaùn neáu n nhoû hôn heä soá an toaøn cho pheùp [n] thì phaûi taêng ñöôøng kính cuûa truïc hoaëc choïn laïi vaät lieäu cuûa truïc coù söùc beàn cao hôn so vôùi vaät lieäu ñaõ choïn. Neáu ngöôïc laïi n quaù lôùn so vôùi [n] thì giaûm bôùt ñöôøng kính truïc hoaëc choïn laïi vaät lieäu coù söùc beàn thaáp hôn ñeå ñaûm baûo yeâu caàu keát caáu nhoû goïn vaø tính kinh teá. Heä soá an toaøn chæ xeùt rieâng öùng suaát phaùp : ns (2.16) Heä soá an toaøn chæ xeùt rieâng öùng suaát tieáp : nt (2.17) Trong caùc coâng thöùc treân : · s-1: Giôùi haïn moûi uoán s-1» ( 0,4 ¸ 0,5 ) sb Choïn s-1= 0,45sb= 0,45.600 = 270 N/mm2 · t-1: Giôùi haïn moûi xoaén t-1» ( 0,2 ¸ 0,3 ) sb Choïn t-1= 0,25sb= 0,25.600 = 150 N/mm2 · sm: Trò soá trung bình cuûa öùng suaát phaùp . · tm : Trò soá trung bình cuûa öùng suaát tieáp. · sa : Bieân ñoä cuûa öùng suaát phaùp sinh ra trong tieát dieän cuûa truïc . · ta : Bieân ñoä cuûa öùng suaát tieáp sinh ra trong tieát dieän cuûa truïc . · W : Moâmen caûn uoán cuûa tieát dieän truïc. · Wx :Moâmen caûn xoaén cuûa tieát dieän truïc. · ks : Heä soá taäp trung öùng suaát thöïc teá khi uoán. · kt : Heä soá taäp trung öùng suaát thöïc teá khi xoaén . Tra baûng (7.6), trang 125, taøi lieäu [6]. choïn ks = 1,63 kt = 1,5. · es, et : Heä soá kích thöôùc . Tra baûng (7.6), trang 125, taøi lieäu [6]: es = 0,68. et = 0,56 Vaäy kích thöôùc truïc vít ñöôïc choïn thoaû maõn ñieàu kieän an toaøn. § 2.10. TÍNH TOAÙN CHOÏN KHÔÙP NOÁI : Khôùp noái ñeå noái coá ñònh caùc truïc, chæ khi naøo döøng maùy thaùo noái caùc truïc thì caùc truïc môùi rôøi nhau. Choïn khôùp noái caên cöù vaøo moâmen maø khôùp phaûi truyeàn vaø ñöôøng kính truïc maø khôùp caàn phaûi noái. Theo coâng thöùc (9.1), trang 221, taøi lieäu [6]. Mx= k1.k2.Mñm. (2.18) Trong ñoù : k1: Heä soá tính ñeán möùc ñoä quan troïng cuûa keát caáu. k2: Heä soá tính ñeán ñoä laøm vieäc cuûa khôùp noái . Mñm: Moâmen ñònh möùc cuûa khôùp 2.10.1. Choïn khôùp noái giöõa ñoäng cô vaø hoäp giaûm toác. k1=1,2. k1=1,5. Moâmen ñònh möùc : Trong coâng thöùc treân : N : Coâng suaát ñoäng cô N = 22 kw. Soá voøng cuûa truïc ñoäng cô n = 970 voøng/phuùt. Moâmen truyeàn qua khôùp : Þ Mx= k1.k2.Mñm= 1,2.1,5.22,11 = 34,49 KG.m = 345 N.m. Caên cöù vaøo moâmen truyeàn vaø ñöôøng kính truïc cuûa ñoäng cô vaøø hoäp giaûm toác ôû treân ta choïn khôùp noái truïc giöõa ñoäng cô vaø hoäp giaûm toác laø khôùp noái truïc voøng ñaøn hoài laø loaïi khôùp di ñoäng coù theå laép vaø laøm vieäc khi 2 truïc khoâng ñoàng truïc tuyeät ñoái, ngoaøi ra loaïi khôùp naøy giaûm ñöôïc chaán ñoäng vaø va ñaäp khi môû maùy nhôø caùc lôùp cao su .(Baûng 14-14,trang 309,[6]). Caùc thoâng soá kích thöôùc cuûa khôùp noái truïc voøng ñaøn hoài: Moâmen xoaén d D d0 L c dc 450 48 170 36 112 2 ¸ 6 18 lc Ñöôøng kính ngoaøi Chieàu daøi toaøn boä nmax ( vg/ph ) Soá choát Z 42 35 36 3350 8 ++Kieåm tra khôùp noái. Sau khi choïn kích thöôùc noái truïc theo trò soá moâmen xoaén vaø ñöôøng kính truïc caàn kieåm nghieäm theo öùng suaát daäp sinh ra giöõa choát vaø voøng cao su , öùng suaát uoán trong choát. * Kieåm tra theo öùng suaát daäp sinh ra giöõa choát vaø voøng ñaøn hoài. Theo coâng thöùc (9.22) , trang 234, taøi lieäu [6] Ñieàu kieän beàn veà öùng suaát daäp (2.18) Trong ñoù : Soá choát : Z= 6. Ñöôøng kính voøng trong cuûa choát D0 D0 » D- d0 – (10 ¸ 20 ) mm. Ñöôøng kính laép choát boïc voøng ñaøn hoài : d0 = 36 mm. Ñöôøng kính bao ngoaøi cuûa khôùp : D = 170 mm D0 » D- d0 – 10 = 124 mm. Ñöôøng kính choát : dc =18 mm. Chieàu daøi toaøn boä voøng ñaøn hoài: lv= 36 mm. Heä soá taûi troïng ñoäng : K = (1,5 ¸ 2) laáy K=2. Moâmen xoaén danh nghóa truyeàn qua khôùp: Mx= 345.103 N.mm. ÖÙng suaát daäp cho pheùp cuûa voøng cao su, coù theå laáy [s]d = (2 ¸ 3) N/mm2 . Vaäy khôùp noái thoaû maõn ñieàu kieän veà söùc beàn daäp cuûa voøng ñaøn hoài. * Kieåm tra theo öùng suaát uoán trong choát. Ñieàu kieän veà söùc beàn uoán cuûa choát. Theo coâng thöùc (9.23), trang 234, taøi lieäu [ 6]. (2.19) Trong ñoù : Soá choát : Z= 6. Ñöôøng kính voøng trong cuûa choát : D0= 124 mm Ñöôøng kính choát : dc =18 mm. Chieàu daøi choát: lc=42 mm. Heä soá taûi troïng ñoäng : K = 2 Moâmen xoaén danh nghóa truyeàn qua khôùp: Mx= 345.103 N.mm. ÖÙng suaát uoán cho pheùp cuûa choát, coù theå laáy [s]u = (60 ¸ 80) N/ mm2. Vaäy khôùp noái thoaû maõn ñieàu kieän veà söùc beàn uoán cuûa choát. 2.10.2. Choïn khôùp noái giöõa hoäp giaûm toác vaø truïc vít . k1: Heä soá tính ñeán möùc ñoä quan troïng cuûa keát caáu k1=1,2. k2: Heä soá tính ñeán ñoä laøm vieäc cuûa khôùp noái k1=1,3. Moâmen ñònh möùc : Trong coâng thöùc treân : N : Coâng suaát ñoäng cô: N = 22kw. Soá voøng cuûa truïc ñoäng cô: n = 970 v/ph. Tæ soá truyeàn cuûa hoäp giaûm toác: ¡ = 31,5 Moâmen truyeàn qua khôùp : Þ Mx= k1.k2.Mñm= 1,2.1,3.696,57 = 1086,65 KG.m Caên cöù vaøo moâmen truyeàn vaø ñöôøng kính truïc cuûa hoäp giaûm toác ôû treân ta choïn khôùp noái truïc giöõa hoäp giaûm toác vaø oå ñôõ ñaàu truïc vít laø khôùp noái truïc raêng M' coù moâmen xoaén Mx= 1180 0 Nm.(Baûng 14-4,trang 301,[6]). Khôùp noái truïc raêng laø loaïi khôùp duøng ñeå noái caùc truïc bò nghieâng hoaëc bò leäch ñoái vôùi nhau moät khoaûng nhoû do cheá taïo, laép gheùp thieáu chính xaùc hoaëc do truïc bò bieán daïng ñaøn hoài. Noái truïc raêng ñöôïc söû duïng khaù roäng raûi ,nhaát laø trong ngaønh cheá taïo maùy. Vì so vôùi khôùp noái truïc voøng ñaøn hoài thì khôùp raêng coù khaû naêng truyeàn moâmen xoaén lôùn hôn so vôùi khôùp voøng ñaøn hoài coù cuøng kích thöôùc Khôùp noái truïc raêng caáu taïo goàm coù 2 oáng ngoaøi coù raêng ôû phía trong vaø 2 oáng trong coù raêng ôû phía ngoaøi loàng vaøo nhau. Moãi oáng trong laép chaët vôùi moät truïc vaø 2 oáng ngoaøi thì gheùp chaët vôùi nhau baèng buloâng, raêng cuûa noái truïc coù daïng thaân khai.Vaät lieäu cheá taïo oáng trong vaø oáng ngoaøi laø theùp ñuùc 40, raêng thì thì ñöôïc nhieät luyeän coù ñoä raén khoâng döôùi 40 HRC. Caùc thoâng soá kích thöôùc cuûa khôùp noái raêng M' theo GOCT 5006 - 55: Moâmen xoaén ( N.m) d D b B L 19000 120 350 35 50 285 Soá hieäu Soá raêng Z Khoái löôïng ( kg) nmax ( vg/ph ) 7 56 110 2120 Kieåm tra khôùp noái truïc raêng: Ñoái vôùi noái truïc raêng sau khi choïn kích thöôùc noái truïc theo trò soá moâmen xoaén vaø ñöôøng kính truïc caàn kieåm nghieäm theo ñieàu kieän sau: Mt= K.Mx £ M baûng. (2.20) Trong ñoù : Heä soá taûi troïng ñoäng : K = 1,5 ¸ 2. Moâmen xoaén danh nghóa truyeàn qua khôùp: Mx= 6965,7N.m Trò soá moâmen lôùn nhaát maø khôùp coù theå truyeàn qua : M baûng.=11800 N.m Þ Mt= 1,5.6965,7 = 10448,5N.m £ M baûng. Vaäy khôùp noái giöõa hoäp giaûm toác vaø oå ñôõ ñaàu truïc vít laø thoaû maõn ñieàu kieän . § 2.11. TÍNH TOAÙN CHOÏN OÅ ÑÔÕ : Tuyø theo ñieàu kieän laøm vieäc cuï theå ñeå ta choïn oå sau cho phuø hôïp vôùi caùc yeáu toá nhö : trò soá, phöông chieàu vaø ñaët tính thay ñoåi cuûa taûi troïng taùc duïng leân oå laø taûi troïng tónh, taûi troïng va ñaäp hay taûi troïng thay ñoåi , vaän toác vaø thôøi gian phuïc vuï cuûa oå ,caùc chæ tieâu veà kinh teá .Xaùc ñònh heä soá khaû naêng laøm vieäc ñeå choïn kích thöôùc oå. 2.11.1.Tính toaùn choïn oå ñôõ ñaàu truïc vít ( khôùp noái – truïc vít ): Choïn oå ñuõa noùn ñôõ chaën ôû ñaàu truïc vít vaø khôùp noái vì loaïi oå naøy chòu ñoàng thôøi ñöôïc caùc löïc höôùng taâm vaø doïc truïc taùc duïng veà cuøng 1 phía .oå naøy coù theå thaùo ñöôïc ( thaùo rôøi voøng ngoaøi ). Thöôøng laép 2 oå ñaët ñoái nhau, nhôø vaäy maø coù theå coá ñònh truïc theo 2 chieàu .Nhöng oå ñuõa noùn ñôõ chaën khoâng cho pheùp voøng quay oå bò leäch, vì vaäy truïc phaûi ñuû cöùng vaø laép phaûi caån thaän. OÅ ñuõa noùn ñôû chaën ñöôïc duøng roäng raûi trong ngaønh cheá taïo maùy (sau oå bi ñôõ) Giaù thaønh khoâng ñaét hôn nhieàu so vôùi oå bi ñôõ, nhöng coù ñoä cöùng vöõng lôùn. Duøng oå naøy coù theå giaûm ñoä voõng vaø ñoä nghieâng cuûa truïc, vaø raát thuaän tieän khi thaùo laép . Heä soá khaû naêng laøm vieäc cuûa oå , theo coâng thöùc (8.1) , trang 158, taøi lieäu [6]. C = Q (n.h )0,3 < Cbaûng. (2.21) Trong ñoù: Soá voøng quay thöïc teá cuûa truïc vít n = voøng/phuùt. Thôøi gian phuïc vuï cuûa oå : h = (500-10.000).Laáy h=8000 giôø. Taûi troïng töông ñöông ( daN ) : Q = R . KV. Kn.Kt (2.22) Trong coâng thöùc naøy : m : Heä soá chuyeån taûi troïng doïc truïc veà taûi troïng höôùng taâm. Tra baûng (8.2), trang 161, taøi lieäu [6] : m = 1,5. Kt : Heä soá taûi troïng ñoäng. Tra baûng (8.3), trang 162, taøi lieäu [6] : Kt = 1. Kn : Heä soá nhieät ñoä. Tra baûng (8.4), trang 163, taøi lieäu [6] : Kn=1. KV : Heä soá xeùt ñeán voøng naøo cuûa oå laø voøng quay. Tra baûng (8.5), trang 162, taøi lieäu [9 ] : KV=1. - R : Taûi troïng höôùng taâm ( toång phaûn löïc goái ñôõ ), daN. Taûi troïng taùc duïng leân truïc ôû ñaàu vít goàm phaûn löïc taïi ñaàu nhòp thöù nhaát cuûa vít, vaø do moâmen xoaén maø ñoäng cô truyeàn cho truïc Vaäy Q = R.KV. Kn.Kt = 2740.1.1.1 = 2740 daN Þ C = 2740 (30,79.8000)0,3= 113553,48 Döïa vaøo heä soá khaû naêng laøm vieäc cuûa oå choïn oå ñuõa coân ñôõ chaën. Theo GOCT 333- 59 ta choïn oå ñôõ coân coù kí hieäu 2007118 coù Cbaûng= 182000 Caùc thoâng soá kích thöôùc cuûa oå: Kí hieäu oå D D1 B C Tmax rmax 007118 200 121 30 26 32,4 2.5 d d2 A b0 Heää soá C nmax ( vg/ph ) Qt 90 114,6 9 12,50 182000 3200 12000 2.11.2. Tính toaùn vaø choïn oå ñôõ trung gian vaø oå ñôõ cuoái truïc vít . Choïn oå bi loøng caàu hai daõy cho oå ñôõ trung gian vaø oå ñôõ cuoái truïc vít . Do ñaët tính cuûa oå naøy laø chòu taûi höôùùng taâm, nhöng coù theå ñoàng thôøi chòu taûi troïng höôùng taâm vaø taûi troïng chieàu truïc veà hai phía vaø oå naøy ñöôïc söõ duïng nhieàu cho truïc coù nhieàu goái ñôõ. Trong quaù trình xaùc ñònh bieåu ñoà noäi löïc ñeå xaùc ñònh kích thöôùc truïc vít. Ta nhaän thaáy raèng noäi löïc ôû nhòp ñaàu vaø nhòp cuoái cuûa truïc laø lôùn nhaát, do ñoù ta xaùc ñònh heä - Heä soá khaû naêng laøm vieäc cuûa oå , theo coâng thöùc 8.1 [2]. C = Q (n.h )0,3 < Cbaûng. Trong ñoù: Soá voøng quay thöïc teá cuûa truïc vít n = voøng/phuùt Thôøi gian phuïc vuï cuûa oå h = 8000 h. Taûi troïng töông ñöông ( daN ) : Q = ( KV.R +m.A ). Kn.Kt (2.23) Trong coâng thöùc naøy : m : Heä soá chuyeån taûi troïng doïc truïc veà taûi troïng höôùng taâm. Tra baûng (8.2), trang 161, taøi lieäu [9] : m = 1,5. Kt : Heä soá taûi troïng ñoäng. Tra baûng (8.3), trang 162, taøi lieäu [9] : Kt = 1. - Kn : Heä soá nhieät ñoä. Tra baûng (8.4), trang 163, taøi lieäu [9] : Kn=1. - KV : Heä soá xeùt ñeán voøng naøo cuûa oå laø voøng quay. Tra baûng (8.5), trang 162, taøi lieäu [9 ] : KV=1. - A : Taûi troïng doïc truïc, daN. A : Cuõng chính laø löïc doïc Nz, taïi ñaàu nhòp thöù nhaát Töø bieåu ñoà noäi löïc Nz do Pd gaây ra: A = 3074,88 kG - R : Taûi troïng höôùng taâm ( toång phaûn löïc goái ñôõ ), daN. Taûi troïng taùc duïng leân truïc ôû ñaàu vít goàm phaûn löïc taïi ñaàu nhòp thöù nhaát cuûa vít, moâmen xoaén maø ñoäng cô truyeàn cho truïc vaø löïc doïc ( Nz ). Töø bieåu ñoà noäi löïc Nz do Pn gaây ra: R = 395,06 kG. Vaäy Q = ( KV.R +m.A ). Kn.Kt = ( 395,06.1+ 1,5.3074,88 ). 1.1 = 5007,38kG. Þ C = 5007,38(28,66.12000)0,3= 229375,897 Döïa vaøo heä soá khaû naêng laøm vieäc cuûa ôû ta choïn oå bi ñôõ loàng caàu 2 daõy. Theo GOCT 5720- 51 ta choïn oå bi ñôõ loàng caàu 2 daõy coù kí hieäu 1522 coù Cbaûng=250000 Caùc thoâng soá kích thöôùc cuûa oå bi ñôõ loøng caàu 2 daõy: Kí hieäu oå d D B b0 d1 rmax 122 120 200 53 11 100 4,5 D1max d2min D2 L nmax ( vg/ph ) Ñöôøng kính bi Soá löôïng1 daõy 203 132 180 91 2000 32,54 18 § 2.12. TÍNH TOAÙN PHEÅU CAÁP LIEÄU: Dieän tích pheåu caáp lieäu: -Naêng suaát Q=60 T/h. -Soá voøng quay thöïc cuûa truïc vít : nt =30,8 vg/ph=0,51vg/s => Vít vaän chuyeån vaät lieäu ñi moät khoaûng 0,25 m/s vì 1 böôùc vít S= 0,5 m,töông öùng 1 voøng . => vvl =0.25 m/s Heä soá ñaày maùng cuûa vaät lieäu : Laáy beà roäng cuûa pheåu baèng beà roäng baêng vít : B= 0,65m. Neân L= Laáy beà daøi L=0,55m. § 2.13. TÍNH TOAÙN MOÁI HAØN: Theo baûng 3.1/66 [7]: Vôùi :haøn tay. (Tra baûng 10-2/169, [6] ta ñöôïc =48N/mm § 2.13. TRIEÅN KHAI BAÙNH VÍT: Boä phaän quan troïng nhaát cuûa vít taûi laø caùnh xoaén. Caùnh xoaén haøn vôùi truïc taïo thaønh vít xoaén. Vít xoaén goàm nhieàu ñoaïn vít noái vôùi nhau, moãi ñoaïn laø moät böôùc xoaén. Chieàu daøi moãi ñoaïn caû truïc khoâng quaù 3 meùt .Nhö vaäy, moãi vít xoaén ñöôïc cheá taïo töø moät hình vaønh khuyeân coù ñöôøng kính ngoaøi D’, ñöôøng kính trong d’ . Chieàu roäng cuûa caùnh vít laø: b = 0,5 (D’ – d’) = 0.5(D – d) = 0,5(650 – 120) = 265 mm. Goïi goùc naâng cuûa vít laø vaø trieån khai chu vi theo ñöôøng kính trong vaø ngoaøi caùnh vít ñöôïc: Töø caùc bieåu thöùc treân ta xaùc ñònh ñöôïc ñöôøng kính ngoaøi caùnh vít : Ñöôøng kính trong loã caùnh vít : Böôùc vít xoaén: ÔÛ ñaây ,cho goùc naâng vít MUÏC LUÏC Caùc thoâng soá cô baûn trang 2. Ñöôøng kính vít taûi trang 2. Toác ñoä quay cuûa vít taûi trang 3. Naêng suaát laøm vieäc trang 3. Tính choïn ñoäng cô ñieän trang 4. Kieåm tra ñoäng cô ñieän trang 5. Choïn hoäp giaûm toác trang 6. Naêng suaát thöïc cuûa truïc vít trang 8. Moâmen xoaén truïc vít trang 8. Löïc doïc truïc vít trang 8. Taûi troïng taùc duïng leân truïc vít trang 9. Tính choïn ñöôøng kính truïc vít theo ñieàu kieän beàn trang 14. Kieåm tra truïc vít coù xeùt ñeán Nz trang 15. Kieåm tra truïc vít theo heä soá an toaøn trang 16. Choïn khôùp noái trang 18. Choïn oå ñôõ trang 22. TAØI LIEÄU THAM KHAÛO: Tính toaùn maùy naâng chuyeån Phaïm Ñöùc. Atlaùt maùy truïc Quyeån soá 4. Höôùng daãn thieát keá trang bò ñieän caàn truïc ÑH Ñöôøng Thuyû. Maùy vaän chuyeån lieân tuïc NXB ÑHQGTP.HCM Baøi taäp SBVL Nguyeãn Vaên Quaûng_ÑHGTVTP.HCM. Thieát keá chi tieát maùy Nguyeãn Troïng Hieäp. Keát caáu theùp maùy truïc Phaïm Vaên Giaùm-Nguyeãn Höõu Quaõng.