Thiết kế một cơ cấu nâng có tải trọng 40000N với vận tốc 30m/phút

BOÄ TRUYEÀN ÑAI Coâng suaát treân truïc thöù nhaát cuûa boä truyeàn ñai Po = P1/hñ = 24,02 / 0,95 = 25,284 kW n1 = 1470 vg/ph uñ = 2,8 Ñai thang thuøng Ñai ñöôïc ñònh kyø ñieàu chænh löïc caêng Mong muoán coù keát caáu < goïn Giaûi Theo hình 4.1 (p.59) choïn tieát dieän ñai B Theo baûng 4.13 choïn ñöôøng kính ñai < d1 = 200mm Vaän toác ñai v = pd1n1 / 60000 = p.200.1470 / 60000 = 15,39m/s, nhoû hôn vaän toác cho pheùp vmax = 25m/s (4.2): e = 0,02 d2 = ud1 (1 - e) = 2,8 . 200(1-0,02) = 549m Theo baûng 4.21 choïn ñöôøng kính tieâu chuaån d2 = 560m Nhö vaäy tæ soá truyeàn thöïc teá ut = d2 / [d1(1 - e)] = 560 / [200(1 – 0,02)] = 2,86 Du = (ut - u) / u = 2,1% < 4% Theo baûng 4.14 choïn sô boä kh/c truïc a = 1,04d2 » 580mm Chieàu daøi ñai xaùc ñònh theo coâng thöùc (4.4) l = 2a + 0,5p(d1 + d2) + (d2 – d1)2 / (4a) = 2.580 + 0,5p(560 + 200) + (560 - 200)2 / (4a) = 2354mm Theo baûng 4.13 choïn chieàu daøi ñau tieâu chuaån l = 2240mm Nghieäm soá voøng chaïy cuûa ñai trong 1 giaây, theo (4.15) i = v/l = 15,39 / 2,24 = 6,87s < 10/s * Tính kh/c truïc a theo chieàu daøi tieâu chuaån l = 2240mm Theo coâng thöùc (4.6) a = (l + ) / 4 = (1046,19 + l = l - p(d1 + d2) / 2 = 2240 – 0,5p x (200 + 560) = 1046,19 D = (d2 – d1) / 2 = 0,5(560 - 200) = 180 Theo coâng thöùc (4.7), goùc oâm treân baùnh ñai < a1 = 180o – (d2 – d1)57o/a = 180 – (560 - 200)57/490 = 138o > amin = 120o (.) lo = 3750 (p.62) (.) Ñai ho ñöôïc quaù 6 (p.63) * Xaùc ñònh soá ñai z: Theo coâng thöùc (4.16) z = P1Kñ / ([Po]CaClCuCz) Theo baûng 4.7, Kñ = 1,0 Vôùi a1 = 138o , Ca = 0,88 (baûng 4.15) Vôùi l/lo = 2240 / 3750 = 0,60, laáy Cl = 0,89 (baûng 4.16) Theo baûng 4.17, vôùi u = 2,8, Cu = 1,14 Theo baûng 4.19, [Po] = 5,79kW (v = 15,39m/s, d1 = 200mm) P1/[Po] = 25,28 / 5,79 » 4,37, do ñoù Cz = 0,89 Do ñoù z = 25,28 x 1,0 / (5,79 x 0,88 x 0,89 x 1,14 x 0,89) = 5,49 Laày z = 5 Chieàu roäng baùnh ñai, theo (4.17) vaø baûng 4.21 (t = 25,5mm ; e = 17mm) B = (z-1)t + 2e = (5-1)25,5 + 2 x 17 = 136mm Ñöôøng kính ngoaøi cuûa baùnh ñai da = d + 2ho = 200 + 2 x 5,7 = 211,4mm * Xaùc ñònh löïc caêng ban ñaàu vaø löïc taùc duïng leân truïc theo (4.19) Fo = 780P1Kñ / vaät chaátaz) + Fv Fv = qmV2 (ñònh kyø ñieàu chænh löïc caêng), vôùi qm = 0,3kg/m (baûng 4.22) Þ Fv = 0,3 . 15,39m2 = 71N Do ñoù Fo = 780 . 25,28 . 1 / (15,39 x 0,88 . 5) + 71 = 362N Theo (4.21) löïc taùc duïng leân truïc Fr = 2Fozsin(a1/2) = 2 x 362 x 5 x sin (138o/2) = 3380N BOÄ TRUYEÀN BAÙNH RAÊNG P1 = 24,02kW n1 = 525vg/ph uh = 8 Thôøi haïn söû duïng 12000 giôø Taûi troïng tónh Boä truyeàn quay 2 chieàu  (Nhö saùch p .126) ‚ Phaân tæ soá truyeàn uh = 8 cho caùc caáp: theo baûng 3.1, choïn u1 = 3,30 vaø u2 = 2,42 ƒ Xaùc ñònh ÖS cho pheùp Theo saùch: soHlim1 = 560Mpa soFlim1 = 441Mpa soHlim2 = 530Mpa soFlim2 = 414Mpa Theo (6.5) NHo = 30., do ñoù NHo1 = 30.2452,4 = 1,6.107 NHo2 = 30.2302,4 = 1,39.107 Theo (6.6) NHE2 = nfe2 = N = 60cntS = 60,1 . 525 . 12000 = 37,8.107 > NH02, do ñoù Khl2 = 1 c – soá laàn aên khôùp trong 1 voøng quay suy ra NHE1 > NH01, do ñoù KHL1 = 1 Nhö vaäy theo (6.1a), sô boä xaùc ñònh ñöôïc [sH] = soHlim . KHL / SH [sH]1 = 560 . 1 / 1,1 = 509MPa [sH]2 = 530 . 1 / 1,1 = 481,8MPa Vôùi caáp nhanh, söû duïng raêng nghieâng, do ñoù theo (6.12) [sH] = ([sH1] + [sH2]) / 2 = 495,4 Mpa < 1,25[sH]2 Vôùi caáp chaäm duøng raêng thaúng vaø taùch ra NHE ñeàu > hôn NHO neân KHL = 1, do ñoù [sH]’ = [sH]2 = 481,8MPa Vì NFE2 = NHE2 = 37,8.107 (ñaõ tính) > NFO = 4.106, do ñoù KFL2 = 1, töông töï KFL1 = 1 Do ñoù theo (6.2a) vôùi boä truyeàn quay 2 chieàu KFC = 0,7, ta ñöôïc [sF1] = 441.0,7.1 / 1,75 = 176,4 MPa [sF2] = 414.0,7.1 / 1,75 = 165,6 MPa ÖÙng suaát quaù taûi cho pheùp: theo (6.10) vaø (6.11) [sH]max = 2,8sch2 = 2,8.450 = 1260 MPa [sF1]max = 0,8sch1 = 0,8.580 = 464 MPa [sF2]max = 0,8sch2 = 0,8.450 = 360 MPa 4 – Tính toaùn caáp nhanh: Boä truyeàn baùnh raêng truï raêng nghieâng: * Xaùc ñònh sô boä kh/c truïc Theo (6.15a): aw1 = Ka(j1 + 1) Theo baûng 6.6, vôùi vò trí cuûa baùnh raêng laø ho ñoái xöùng vaø taûi troïng tónh, choïn jba = 0,4 Theo baûng 6.5, vôùi raêng nghieân Ka = 43 Theo coâng thöùc (6.16) jbd = 0,5jba(u+1) = 0,5.0,4(3,3+1) = 0,86 Theo baûng 6.7, öùng vôùi sô ñoà 3, KHb = 1,13 T1 = 9,55.106P1/n1 = 9,55.106.24,02/525 = 436935 Nmm Suy ra aw1 = 43(3,3 + 1) = 212,8mm Laáy aw1 = 215mm. b - goùc nghieâng cuûa raêng. * Xaùc ñònh caùc thoâng soá aên khôùp: Theo (6.17) m = (0,01 ÷ 0,02)aw = (0,01 ÷ 0,02)215 = 2,15÷4,3mm Theo baûng 6.8 choïn moâñun phaùp m = 3 Choïn sô boä b = 10o Þ cosb = 0,9848 Theo (6.31), soá raêng baùnh < z1 = 2awcosb / [m(u+1)] = 2 x 215 x 0,9848 / [3(3,3+1)] = 32,83 laáy z1 = 33 Soá raêng baùnh lôùn z2 = uz1 = 3,3 . 33 = 108,9 laáy z2 = 109 Do ñoù tæ soá truyeàn thöïc seõ laø um = 109/33 = 3,3 cosb = m(z1 + z2) / (2aw) = 3(33 + 109) / (2 x 215) = 0,9907 Suy ra b = 7,821o * Kieåm nghieäm raêng veà ñoä beàn t/x Theo (6.33), ÖS t/x treân maët raêng l/v sH = ZMZHZe Theo baûng 6.5, ZM = 274MPa Theo (6.35) Tgbb = cosattgb = (cos20,173) x (tg 7,821) = 0,1289 Vôùi at = atw = arctg(tga/cosb) = arctg(tg20/cos7,821) = 20,173 Theo TCVN 1065-71, a = 20o (baûng 6.11 trang 104) Vaäy bb = 7,347 Theo (6.34) zH = theo (6.37) eb = bw.sinb / (pm) = 86.sin7,821/(p.3) = 1,242 bw = jba.aw (p.96) = 0,4 x 215 = 86mm Do ñoù theo (6.36c) ze = = Vôùi ea ñöôïc tính theo (6.38b) ea = [1,88 – 3,2(1/z1 + 1/z2)]cosb = [1,88 – 3,2(1/33 + 1/109)]cos7,821 = 1,755 Ñöôøng kính raêng laên baùnh < dw1 = 2aw / (um + 1) = 2 x 215 / (3,3+1) = 100mm Theo (6.40): v = pdw1n1 / 60000 = p x 100 x 525 / 60000 = 2,75m/s Vôùi v – 2,75m/s, theo baûng 6.13 duøng caáp ch/x 9 Theo baûng 6.14 vôùi caáp ch/x 9 vaø v = 2,75m/s, laáy KHa = 1,13 Theo (6.42) VH = sH9ov = 0,002 x 73.2,75 x = 3,241 Trong ñoù: theo baûng 6.15, sH = 0,002, theo baûng 6.16, go = 73 Do ñoù, theo (6.41) KHv = 1 + vHbwdw1 / (2T1KHbKHa) = 1 + 3,24 x 86 x 100/(2 x 436935 x 1,13 x 1,13) = 1,025 Theo (6.39) KH = KHb.KHa.KHv = 1,13 x 1,13 x 1,025 = 1,309 » 1,31 * Thay caùc giaù trò vöøa tính ñöôïc vaøo (6.33) ta ñöôïc: sH = 274 x 1,75 x 0,755 x = 476,8 MPa * Xaùc ñònh chính xaùc ÖS töông xöùng cho pheùp: Theo (6.1), vôùi v = 2,75m/s < 5m/s, laáy Zv = 1; vôùi caáp chính xaùc ñoäng hoïc laø 9, choïn caáp chính xaùc veà möùc töông xöùng laø 8, khi ñoù caàn gia coá ñaït ñoä nhaùm Ra = 2,5 … 1,25mm, do ñoù ZR = 0,95; vôùi da < 700mm, KxH = 1, do ñoù theo (6.1) vaø (6.1a). [sH] = [sH]ZvZRKxH = 495,4 x 1 x 0,95 x 1 = 470,7 MPa Nhö vaäy sH > [sH], do ñoù caàn taêng theâm kh/c truïc aw vaø tieán haønh kieåm nghieäm laïi. Keát quaû ñöôïc: aw = 220mm sH = 459,8 MPa < [sH] = 470,7 MPa * Kieåm nghieäm raêng veà ñoä beàn uoán. Theo (6.43) sF1 = 2T1 KF Ye Yb YF1 / (bw dw1 m) Theo baûng 6.7, KFb = 1,32 Theo baûng 6.14, vôùi v = 2,75 m/s vaø Cc x 9, KFa = 1,37 Theo (6.47) uF = dF.gov = 9,722 Trong ñoù, theo baûng 6.15, dF = 0,006, theo baûng 6.16, go = 73. Do ñoù theo (6.46) KFv = 1 + uFbwdw1 / (2T1KFbKFa) = 1 + 9,722 x 86 x 100 / (2 x 436935 x 1,32 x 1,37) = 1,053 Do ñoù KF = KFbKFaKFu = 1,32 x 1,37 x 1,053 = 1,90 Vôùi ea = 1,755, Ye = 1/ea = 1/1,755 = 0,570 Vôùi b = 7,821, Yb = 1 – 7,821 / 140 = 0,944 Soá raêng töông ñöông: zv1 = z1/cos3b = 33 / (cos7,821)3 = 34 zv2 = z2/cos3b = 109 / (…)3 = 112 Theo baûng 6.18 ta ñöôïc YF1 = 3,76; yf2 = 3,60. Vôùi m = 3, Ys = 1,08 – 0,0695ln(3) = 1,004; YR = 1 (BR phay); KxF = 1 (da < 400mm), do ñoù theo (6.2) vaø (6.2a). [sF1] = [sF1].YR.YS.KxF = 252.1.1,004.1 = 177,1 MPa Töông töï tính ñöôïc [sF2] = 166,3 MPa Thay caùc giaù trò vöøa tính ñöôïc vaøo (6.43) ta tính ñöôïc: sF1 = 2 x 436935 x 1,9 x 0,57 x 0,944 x 3,76 / (86 x 100 x 3) = 130,2 MPa < [sF1] sF2 = sF1YF2 / YF1 = 130,2 x 3,6 / 3,76 = 124,7MPa < [sF2]. * Kieåm nghieäm raêng veà quaù taûi: Theo (6.48) vôùi kqt = Tmax / t = 1,8 sH1max = sH = 470,7 = 631,3 MPa < [sH]max = 1260 MPa Theo (6.49) Toùm laïi: sF1max = sF1.kqt sF2max = * Caùc thoâng soá vaø kích thöôùc boä truyeàn: Kh/c truïc aw1 = 220mm dw1 = 103mm Moâñun phaùp m = 3mm Chieàu roäng vaønh raêng bw = 88mm TST um = 3,265 Goùc nghieâng cuûa raêng: b = 8,646o Soáraêng BR: z1 = 34 ; z2 = 111 Hoà sô dòch chænh: x1 = 0; x2 = o Theo caùc coâng thöùc trong baûng 6.11, tính ñöôïc: Ñöôøng kính voøng chia d1 = 103,17 ; d2 = 336,83 Ñöôøng kính ñænh raêng da1 = 109,17 ; da2 = 342,83 Ñöôøng kính ñaùy raêng df1 = 95,67 ; df2 = 329,33. TÍNH BOÄ TRUYEÀN CAÁP CHAÄM a) Xaùc ñònh sô boä hh/c truïc: aw2 = 49,5 x (2,45 + 1) = 314,76mm Vôùi raêng thaúng ka = 49,5 Theo baûng 6.6, choïn jba = 0,4 Theo 6.16; jbd = 0,5 . 0,4 (2,45 + 1) = 0,69 Do ñoù theo baûng 6.7, KHb = 1,04 (sô ñoà 5); j2 = 8 / 3,265 » 2,450 Tính ñeán toån thaát do ma saùt treân raêng ôû caáp nhanh (h = 0,97) vaø treân 1 caëp oå laên (h = 0,99), CS treân truïc baùnh chuû ñoäng cuûa caáp chaäm P1 = 23,06kW. Do ñoù T1 = 9,55.106.23,06 / (525/3,265) = 1369577 Nmm Laáy qw2 = 315mm b) Xaùc ñònh caùc thoâng soá aên khôùp m = (0,01 … 0,02)aw2 = 3,15 ÷ 6,3mm choïn m = 4mm Soá raêng baùnh < z1 = 2aw2 / [m(4 + 1)] = 2 x 315 / (4 x (2,45 + 1)] = 45,65, laáy z1 = 46 z2 = uz1 = 2,45 x 46 » 113 Do ñoù aw = m(z1 + z2) / 2 = 4(46 + 113) / 2 = 318mm Laáy aw2 = 320, do ñoù caàn dòch chænh ñeå taêng hh/c truïc töø 318 leân 320mm Tính heä soá dòch taâm theo (6.22) y = aw2 / m – 0,5(z1 + z2) = 320/4 – 0,5(46 + 113) = 0,5 Theo (6.23) ky = 1000y / zt = 1000 x 0,5 / (46 + 113) = 3,145 Theo baûng 6.10a tra ñöôïc kx = 0,0724 Do ñoù, theo (6.24), heä soá giaûm ñænh raêng. Dy = kxZt / 1000 = 0,0724 x (46 + 113) / 1000 = 0,012 Theo (6.25) toång heäsoá dòch chænh xt = y + Dy = 0,5 + 0,012 = 0,512 Theo (6.26) heä soá dòch chænh baùnh 1 x1 = 0,5[xt – (z2 – z1)y / zt] = 0,5 x [0,512 – (113 - 46)0,5 / (46 + 113)] = 0,151 Heä soá dòch chænh baùnh 2 x2 = xt – x1 = 0,512 – 0,151 = 0,361 Theo (6.27), goùc aên khôùp cosatw = ztmcosa / (2aw2) = (46 + 113)4 x cos20 / 2 x 320 = 0,9338 Do ñoù atw = 20,962o * Kieåm nghieäm raêng veà ñoä beàn t/x Theo (6.33) sH= ZMZHZe Theo baûng 6.5, ZM = 274 MPa Theo (6.34) ZH = = = 1,730 Vôùi baùnh raêng thaúng, duøng (6.36a) ñeå tính Ze: Ze = = 0,860 Trong ñoù ea = 1,88 – 3,2 n = bw = jba.aw Ñöôøng kính raêng laên baùnh < dw1 = 2aw2 / (um + 1) = 2 x 320/(2,45 + 1) = 185,51mm Theo (6.40) v = pdw1n1 / 60000 = p x 185,51 x /60000 = 1,562m/s Theo baûng 6.13, choïn CCX9 Do ñoù, theo baûng 6.16, go = 73 Theo (6.42) vH = dHgov = 0,006 x 73 x 1,562 x = 7,82 Trong ñoù, theo baûng 6.15, dH = 0,006 Vì vaäy kHv = 1 + vHbwdw1 / (2T1kHbkHa) = 1 + 7,82 x (0,4 x 320) x 185,51 / (2 x 1369577 x 1,04 x 1) = 1,065 Trong ñoù bw = jba .aw = 0,4 x 320 = 128 ; KHa = 1 (ñoái vôùi baùnh raêng thaúng) (p.106) Suy ra kH = kHb .kHv .kHa = 1,04 x 1,065 x 1 = 1,11 Thay caùc giaù trò vöøa tính ñöôïc vaøo (6.33) sH = 274 x 1,73 x 0,86 = 401,9MPa Theo (6.1), vôùi v = 1,562m/s < 5m/s,laáy Zv = 1; vôùi CCX ñoäng hoïc laø 9, choïn CCX veà möùc t/x laø 9, khi ñoù caàn gia coá ñaït ñoä nhaùm. Rz = 10 … 40mm, do ñoù ZR = 0,9 ; vôùi da < 700mm,kxH = 1. Do ñoù, theo (6.1) vaø (6.1a): [sH] = [sH]ZvZRKxH = 481,9 x 1 x 0,9 x 1 = 433,6 MPa Nhö vaäy sH < [sH], nhöng cheânh leäch naøy <, do ñoù coù theå giaûm chieàu roäng raêng. Bw = 128 (sH / [sH])2 = 128(401,9 / 433,6)2 = 109,97. Laáy bw = 110mm Kieåm nghieäm raêng veà ñoä beàn uoán vaø quaù taûi ñieàu ñaït yeâu caàu. * Caùc thoâng soá vaø kích thöôùc boä truyeàn: Khoaûng caùch truïc aw2 = 320mm Moâñun: m = 4mm Chieàu roäng vaønh raêng: bw = 110mm TST: um = 2,45 Soáraêng BR: z1 = 46 ; z2 = 113 Heä soá dòch chænh: x1 = 0,151 ; x2 = 0,361 Ñöôøng kính voøng chia: d1 = mz1 / cosb = 4 x 46 = 184mm ; d2 = 452mm Ñöôøng kính voøng ñænh raêng: da1 = d1 + 2(1 + x1 - Dy)m = 184 + 2(1 + 0,151 – 0,012)4 = 193,11mm; da2 = 462,79mm. Ñöôøng kính ñaùy raêng: df1 = 175,21mm; df2 = 444,89mm.