Đồ án - Thiết kế động lực học máy

Chia sẻ: Tan Lang | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:15

0
161
lượt xem
83
download

Đồ án - Thiết kế động lực học máy

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đồ án máy THIẾT KẾ ĐỘNG LỰC HỌC MÁY I. TÍNH CÁC LỰC TÁC DỤNG TRONG TRUYỀN DẪN Xác định lực chạy dao,lực cắt (Q,P c ) 1. Sơ đồ đặt lực trên cơ cấu chấp hành Lực cắt P = P X + PY + P Z 2. Tính các lực thành phần Theo công thức bảng (II-1) có: P X , PY , PZ = C.t X .S Y với C:hệ số kể đến ảnh hưởng của tính chất vật gia công t:chiều sâu cắt (mm) S:lượng chạy dao (mm/v) Sử dụng công thức nguyên lý cắt để tính...

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Đồ án - Thiết kế động lực học máy

  1. Đồ án máy THIẾT KẾ ĐỘNG LỰC HỌC MÁY I. TÍNH CÁC LỰC TÁC DỤNG TRONG TRUYỀN DẪN Xác định lực chạy dao,lực cắt (Q,P c ) 1. Sơ đồ đặt lực trên cơ cấu chấp hành Lực cắt P = P X + PY + P Z 2. Tính các lực thành phần Theo công thức bảng (II-1) có: P X , PY , PZ = C.t X .S Y với C:hệ số kể đến ảnh hưởng của tính chất vật gia công t:chiều sâu cắt (mm) S:lượng chạy dao (mm/v) Sử dụng công thức nguyên lý cắt để tính lực cắt.Mặt khác để tính chính xác theo nguyên lý cắt,ta chọn chế độ cắt theo chế độ thử máy: - Thử có tải: Chi tiết φ 115,l=2000,thép 45,HRB=207. Dao P18.Chế độ cắt n=40 (v/p) S=1,4 (mm/v)
  2. Đồ án máy t=6 (mm) PZ = C.t X .S Y = 2000.61 . 1,40, 75 =15445,62 (N) PY = C.t X .S Y = 1250.60,9 . 1,40,75 =8069,45 (N) PX = C.t X .S Y = 650.61, 2 . 1,40,65 =6945,08 (N) - Thử công suất: Chi tiết φ 70,l=350,thép 45. Dao T15K6.n=400 S=0,39 t=5 Tính tương tự như công thức trên có: PZ = 4935( N ) PX = 2432( N ) PY = 2626( N ) Lực chạy dao (Q): Theo công thức thực nghiệm do Rêsêtôp và Lêvít với máy tiện có sống trượt lăng trụ: Q=k. PX + f ( PZ + G ) với G:trọng lượng phần dịch chuyển =250 kg =2500 N f:hệ số thu gọn ma sát trên sống trượt =0,15 đến 0,18 k:hệ số tăng lực ma sát do PX tạo ra mômen lật; k=1,15 Thay vào công thức trên có: Q=1,15.6945+0,16.(15445,6+2500) =10858(N) 3. Tính mômen xoắn của động cơ điện: Khi máy tiện làm việc trong hộp tốc độ M X của động cơ cân bằng với M X của lực cắt và M X ma sát trong các cặp truyền động.Ta có phương trình: n M XPc M Xd / c = i0 .M XPc + ∑ M Xms .ik hay M Xd / c = .i0 i =1 η với i0 :tỉ số truyền tổng cộng xích ik :tỉ số truyền từ cặp có M Xms tới trục chính
  3. Đồ án máy η :hiệu suất toàn xích M XPc :mômen xoắn do lực cắt gây ra M XPc = PZ .d/2 PZ :lực cắt tiếp tuyến d:đường kính chi tiết gia công -Khi thử có tải: d=115,n=40 v/p, PZ =15445 15445.115 M XPc = =888087 (N.mm) 2 888087 40 M Xd / c = . =32665 (N.mm) 0,75 1450 (ở đây hiệu suất η =0,75 và tỉ số truyền i0 =40/1450) -Khi thư ở chế độ thử công suất: d=70,n=400, PZ = 4935 M XPc =4935.70/2=172725(N.mm) 172725 400 M Xd / c = . =63531(N.mm). 0,75 1450 II- TÍNH CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ ĐIỆN 1.Xác định công suất động cơ truyền dẫn chính: Công suất động cơ gồm: N dc = N c + N 0 + N p với Nc : công suất cắt N 0 : công suất chạy không N p : công suất phụ tiêu hao theo hiệu suất và do những nguyên nhân ngẫu nhiên ảnh hưởng đến sự làm việc của máy. PZ .v - Công suất cắt N c = (kW) 60.102.9,81 Theo chế độ thử công suất PZ = 4935(N),n=400(v/p), d=70(mm) Π dn Π.70.400 ⇒v= = =87,92(m/p) 1000 1000 4935.87,92 - Công suất cắt N c = =7,23(kW) 60.102.9,81 Thường thì N c = (70 ÷ 85) 0 0 .N dc nên có thể tính gần đúng:
  4. Đồ án máy Nc 7,23 N dc = = =9,64(kW) η 0,75 Do đó chọn động cơ tiêu chuẩn N=10(kW) và n=1450(v/p). 2.Xác định công suất chạy dao: - Khi tính theo tỉ lệ với công suất động cơ chính: N dcS = K .N dcV (với máy tiện k=0,04) =0,04.9,64=0,386(kW) -Khi tính theo lực chạy dao: Q.VS N dcS = (kW) với: 612.10 4.ηcd .9,81 VS :tốc độ chạy dao, VS =S.n=0,39.400=156(mm/p) ηcd :hiệu suất chung của cơ cấu chạy dao ( ≤ 0,15 ÷ 0,2 ) Q:lực kéo (N).Thay vào công thức trên: 10858.156 N dcS = ≈ 0,188(kW). 612.104.0,15.9,81 III. TÍNH SỨC BỀN CHI TIẾT MÁY: Trục nmin nmax ntinh MXtinh Ntruc dsb dchon IX 5,25 1680 22,2 2193 0,164 21,8 30 X 5,25 1680 22,2 2084 0,156 21,4 30 XI 4,41 2419 21,3 2064 0,149 21,3 30 XII 4,41 2419 17,9 1936 0,131 20,99 30 XIII 3,76 1935 4,84 2923 0,125 18,95 20 XIV 0,55 2419 4,84 8837 0,118 24,2 25 XV 0,28 1209 2,27 15806 0,11 28,8 30
  5. Đồ án máy 1.Tính sức bền cặp bánh răng 36/36 của trục Nooctông - Trong máy cắt kim loại,việc tính toán động học của bánh răng là xác định môđuyn (m).Tính theo sức bền uốn và kiểm tra theo sức bền tiếp xúc. 1.1. Tính m theo sức bền uốn: 1950 KN mU = 10.3 . với: Z .ϕ . y.[σ U ] n N:công suất trên trục n:số vòng quay nhỏ nhất của bắnh răng (bánh nhỏ) (v/p) B ϕ= =6 ÷ 10 ⇒ lấy ϕ =6 m k:hệ số tải trọng,lấy k=1,3 y:hệ số dạng răng,tra trong chi tiết máy y=3,75 Z:số răng (Z=36) [σ U ] = σ F 0 lim .K Fl .K Hl chọn vật liệu là thép 45,theo chi tiết máy có σ F 0 lim Sf =1,8.HB=324 (độ rắn bề mặt sau nhiệt luyện =170 ÷ 217HB,lấy HB=180). K Fl = 1 K Hl = 0,8 S F = 1,75 thay vào ⇒ [σ U ] = 148,1( N / cm 2 ) Từ đó thay vào công thức tính môđuyn theo uốn: 1950 1,3.6,77 mU = 10.3 . ≈ 1,77 ⇒ theo tiêu chuẩn lấy m=2. 36.6.3,75.148,1 126 1.2. Kiểm nghiệm theo sức bền tiếp xúc: Theo chi tiết máy có công thức: σ tx = Z M .Z H .Zε . 2.T1.K H .(i + 1) /( B.i.dω1 ) ,tra bảng có: 2
  6. Đồ án máy Z M = 274( MPa1 / 3 ) 2 2 1 1 ZH = = ≈ 1,7639 εα = [1,88-3,2. ( + ) ]=[1,88- sin 2α sin 2.200 Z1 Z 2 3,2.2/36]=1,702 1 1 Zε = = ≈ 0,766 εα 1,702 Mômen xoắn T1 =1714,5(N.m) K Hβ = 1,15 K Hα = 1,13 ⇒ K H = K Hβ .K Hα .KV = 1,3 K HV = 1 Tỉ số truyền i=1 Chiều rộng bánh răng B=6m=6.2=12 m dω 1 = ( Z + Z ′) = 72 .Thay vào công thức trên ⇒ σ tx = 140,152 2 6 (i ± 1)3 .K .N [σ tx ] được tính theo công thức [σ tx ] = 1,05.10 A.i B.n m A: khoảng cách trục A= dω1 = ( Z + Z ′) = 72 2 Các giá trị khác như trên.Thay số vào công thức ⇒ [σ tx ] = 795,1 Do đó σ tx < [σ tx ] nên cặp bánh răng đủu bền. 2.Tính trục trung gian: Tính trục XIV là trục trung gian trong nhóm gấp bội mang 3 bánh răng cố định Z1 = 15, Z 2 = 35, Z 3 = 45 và là trục tâm cho bánh răng Z=28 quay lồng không. 2.1.Tính sơ bộ chiều dài trục: Chiều rộng bánh răng b=25mm Khe hở f1 = (2 ÷ 3)mm lấy f1 = 2 Miếng gạt f 2 = (8 ÷ 12)mm lấy f 2 = 11 Rãnh thoát dao f3 = (4 ÷ 6)mm lấy f 3 = 6
  7. Đồ án máy L = 8b + 7. f1 + f 2 + 2. f 3 =8.25+7.2+11+2.6=237mm - Tính ngoại lực tác dụng lên trục và các chi tiết trên trục: +Công suất trên trục:N=6,31(kW) +Số vòng quay trục: nt =118,5(v/p) +Mômen xoắn trên trục: M xt =3380,8(N.m) 15 18 1 - Tính cho igb = . = trong đó bánh Z=45 là bị động,bánh Z=15 là chủ 48 45 8 động. Lực tác dụng: 2 M x 2.3380,8 P = 1 = = 75,1( N ) d cs1 2.45 Pr1 = P .tgα = 75,1.tg 200 = 27,3( N ) 1 2 M x 2.3380,8 P2 = = = 225,4 d cs 2 2.15 Pr 2 = P2 .tgα = 82 -Tính phản lực gối tựa: +Trong mặt phẳng YOZ: ∑ m = P .148 + P .(148 + 48) − B .237 = 0 ⇒ B A 1 2 Y Y = 233,3( N ) ∑ Y = P + P − B − A = 0 ⇒ A = 67,2( N ) 1 2 Y Y Y +Trong mặt phẳng XOZ: ∑ m = P .148 − P .(148 + 48) + B .237 = 0 ⇒ B A r1 r2 x x = −50,8( N ) ∑ X = P − P − B + A = 0 ⇒ A = 105,5( N ) r1 r2 x x x - Chọn mặt cắt ngang nguy hiểm là tại C M uc = 156142 + 9945,62 ≈ 18512,5 M td = M u2 + 0,75.M x = 18512,52 + 0,75.33812 ≈ 18742,6 2 - Theo chi tiết máy lấy: [σ ] = 63 M td d sb = 3 ≈ 14,38 0,1[σ ] - Các biểu đồ mômen uốn và xoắn:
  8. Đồ án máy 148 48 41 X AX Z=45 B X Z C P2 D Y A B Pr1 Pr2 AY Z=15 BY P1 2082,8 XOZ 15614 YOZ 9945,6 9565,3 3381 MX 3.Tính sức bền cho cơ cấu vít me đai ốc: 3.1.Xác định lực tác dụng lên trục vít me - Tính theo lực cắt: lực tác dụng lên trục vít me được xác định khi cắt ren với tiêu chuẩn sau:
  9. Đồ án máy t p = 12 1 S= t p ⇒ S = 0,4(mm / v) 30 b = 0,5.t p = 6(mm) - Vật liệu:thép có σ b = 75(kg / mm 2 ) ren d60 dtb = 54 k .t p 5.12 - Góc nâng của ren: γ = arctg = arctg ⇒ γ = 19 030′ Π.d tb Π.45 - Lực cắt P = C p .b x .S y - Lực kéo khi tiện ren được tính theo lực cắt.Lúc cắt ren lực cắt được tính theo công thức tiện rãnh.Lúc này lực cắt PZ tiếp tuyến với còng ren và nghiêng 1 góc đúng bằng γ = 19030′ .Ta có các thành phần lực sau: PZM = PZ . cos γ PXM = PZ sin γ - Lực cắt khi tiện rãnh được tính theo công thức: PZ = C p .b x .S y .Trong đó C p = 2000; b = 6; x = 1; y = 0,75; S = 0,4 PZ = 2000.61.0,40,75 = 6036( N ) PZM = PZ . cos γ = 6036. cos19030′ = 5690( N ) PXM = PZ .sin γ = 6036.sin 19030′ = 2015( N ) - Lực tác dụng lên trục vít me được tính: Q = K n .PXM + f .(G + PZM ) Trong đó K n =1,15 là hệ số kể đến tác dụng của mômen lật. f=0,18 là hệ ssó ma sát với sống trượt. G=2500N=250kg là trọng lượng phần dịch chuyển. Do đó Q=1,15.2015+0,18.(2511+5690)=3792(N) - Tính vít me theo độ bền mòn:nhằm đảm bảo áp suất trên mặt ren trong phạm vi cho phép. Q Đường kính trung bình của ren d tb = 0,8. (mm) λ .[P ]
  10. Đồ án máy với Q=lực kéo=3792N L λ= = 1,5 ÷ 1,4 với vít me chọn λ = 2 d tb L : chiều dài đai ốc [P] : áp suất cho phép trên mặt ren Với vít me bằng thép,đai ốc bằng đồng thì [P ] = 3.106 ( N / mm 2 ) 3792 Thay vào ta có dtb = 0,8. = 0,02(m) 2.3.106 - Theo tiêu chuẩn chọn vít me có: d c = 44(mm); d i = 31(mm) F = 11cm 2 ; d tb = 37,5(mm) Π.d 2 F= 4 (F:diện tích mặt cắt ngang) t 12 Góc nâng của ren trên dtb : β = arctg = arctg ⇒ β = 50 45′ Π.d tb Π.37,5 Góc ma sát trên ren: ρ = 7 0 ,ta có: Hiệu suất cơ cấu truyền động: tgβ tg 50 48′ η= = = 0,45 tg ( β + ρ ) tg (50 48′ + 7 0 ) Mômen xoắn trên trục vít me: Q.tV 3792.12 MX = = = 16102( N .mm) 2Π.η 2Π.0,45 Tính sức bền trục vít me.Vít me chịu kéo nén và xoắn nên nó còn được tính theo ứng suất tương đương: 1 8.M X 2 σ 3.104 σ td = . Q2 + ( ) ≤ [σ ] = T = = 7500( N / cm 2 ) F di 4 4 1 8.16102 2 σ td = . 3792 2 + ( ) = 550,75( N / mm 2 ) 11 3,1 ⇒ σ td < [σ ] ⇒ vít me đủ bền.
  11. Đồ án máy Q.tV -Tính vít me theo độ cứng:sai số các bước ren do kéo nén là ΔT = ± ≤ [Δt ] EF [Δt ] :sai số bước ren cho phép =0,006(mm) 3792.12 ΔT = ± = 0,0002(mm) 2,1.103.11 Δt < [Δt ] ⇒ vít me đủ cứng. - Tính ổn định của vít me:đối với vít me dài,chịu nén,khi đó lực kéo tới hạn là: Π.E.J Qth = ( y.LV ) 2 Πd 4 J = = 45310,2 64 LV :chiều dài vít me làm việc LV =1500mm y:hệ số thu gọn chiều dài phụ thuộc vào đặc tính kẹp chặt của đầu vít me (khi ngàm cứng một đầu ta có y=0,5). Π.2,1.106.45310,2 Qth = = 53116( N ) (0,5.1500) 2 Qth 53116 Độ dự trữ ổn định n y : n y = = = 14 Q 3792 [ ] n y ≥ n y = 2,5 ÷ 4 ⇒ đảm bảo. Kết luận:Như vậy sau các bước tính toán,kiểm tra suy ra trục vít me đạt yêu cầu trong suốt quá trình làm việc. 4.Tính ly hợp siêu việt: Cơ cấu ly hợp siêu việt trong xích chạy dao nhanh ta thấy rằng động cơ điện chạy dao nhanh và động cơ điện chính truyền chuyển động tới một khâu chấp hành là trục trơn.Tốc độ hai đường truyền khác nhau.Nếu không có cơ cấu phân tách chuyển động sẽ làm trục trơn xoắn gãy.Vì vậy người ta dùng cơ cấu ly hợp siêu việt.Vị trí cơ cấu này là trên trục XVI gần đầu ra trục trơn. 4.1. Nguyên lý làm việc:
  12. Đồ án máy Chuyển động từ động cơ chính truyền vào vỏ ngoài theo chiều mũi tên n1 .Vì lò xo luôn luôn đẩy viên bi chèn ép vít giữa mặt trong của vỏ ly hợp vào mặt lõi.Phối hợp cùng với chiều quay n1 có xu hướng lăn kẹt vào giữa hai mặt tiếp xúc.Do đó chuyển động quay truyền từ vỏ ngoài vào lõi tới trục trơn quay với tốc độ công tác n1 .Nếu vỏ ngoài quay ngược với n1 sẽ không truyền chuyển động quay vào lõi. Trong khi đang quay công tác,muốn quay nhanh bằng động cơ chạy nhanh cùng hay ngược chiều n1 .Với tốc độ n2 >> n1 viên bi luôn nằm trong khoảng không gian lớn của rãnh trên vỏ và lõi tách rời nhau,ở ngoài vỏ vẫn quay n1 nhưng bên trong lõi và trục trơn quay theo tốc độ chạy nhanh. n2 -thực hiện chạy dao nhanh. 4.2. Tính toán ly hợp siêu việt: Khi ly hợp hoạt động điều kiện n1 chủ yếu để con lăn ly hợp thăng bằng là các thành phần lực R1 , R2 phải nằm trên 1 đường thẳng và ngược chiều nhau để con lăn tự hãm qua vỏ và lõi ly hợp. Điều kiện cần thiết α < 2 ρ min ( ρ min : góc nhỏ nhất giữa hai góc ma sát). ρ // ρ 2 mà ρ1 = arctgf1 ρ 2 = arctgf2 ( f1 , f 2 :các hệ số ma sát trượt giữa con lăn với vỏ và lõi ly hợp). cosa>cos2 ρ min a+d > cos 2 ρ min D−d Kích thước D và a chọn trước. D. cos 2 ρ min − a D+a d> = D− 1 + cos 2 ρ min 2 cos 2 ρ min
  13. Đồ án máy α Để ly hợp làm việc tốt lấy = (0,7 ÷ 0,9) 2 ρ min Chiều dài con lăn L ≥ 1,5d để con lăn không bị xoay theo đường trục của nó. 4.3. Tính ứng suất tiếp xúc: N1=N2=N’ N .( D − d ).E NE 1 1 qmax1 = 0,59. = 0,59. .( − ) L.D.d L d D - Môđun đàn hồi thép E= 2,1.105 ( MN / mm2 ) N ′.E 1 qmax 2 = 0,59. . D d qmax1 :ứng suất tiếp xúc của con lăn và vỏ qmax 2 : ứng suất tiếp xúc giữa con lăn và lõi - Mômen truyền dẫn của cơ cấu ly hợp siêu việt 2M M=f.Z.N.D/2 N′ = fZD R1 N1 α 2M f = tgρ > tg N′ = 2 ZD.tgα / 2 fN 2 2 N2 fN 1 1 2M Để đảm bảo N ′ = qmax 2 > qmax 1 R2 D/2 fD.tgα / 2 O sin α / 2 sin 50 0,0872 f = tgρ > tgα / 2 = = = cosα / 2 cos 50 0,9962 f = tgρ > tg 50 = 0,0875 f=0,09 Theo máy chuẩn: D = 60mm ; a =36 nên a/2 =18mm D−a d ≥ D− ρ min = 5030′ 2 cos 2 ρ min 60 + 36 d ≥ 60 − = 11,5mm 2.0,99 2.0,4 L=1,5.11,5=17,25mm N′ = = 0,035 N 4.60.0,096
  14. Đồ án máy 0,035.2,1.106 1 1 qmax 1 = 0,59. ( − ) = 3,658(kg / mm 2 ) = 36,58( N / mm 2 ) 17,5 11,5 60 0,4.2,1.106 qmax 2 = 0,59. = 11(kg / mm 2 ) = 110( N / mm 2 ) 17,5.11,5 qmax 2 > qmax 1 qmax 2 < [q ] = (1800 ÷ 2000) N / mm 2 4.4. Bảng tính toán động lực học: Các công thức dùng để lập bảng: nmax nt = nmin .4 nmin N tr = N dc .ηi với các giá trị hiệu suất : + bộ truyền đai: ηd = 0,97 + truyền động bánh răng: ηbr = 0,98 + ổ: ηo = 0,995 N tr M Xt = 63491. nt N tr d sb = C.3 (mm) nt (C=100 ÷ 150) lấy C=100. Bảng: Trục nmin nmax ntinh MXtinh Ntruc dsb dchon IX 5,25 1680 22,2 2193 0,164 21,8 30 X 5,25 1680 22,2 2084 0,156 21,4 30 XI 4,41 2419 21,3 2064 0,149 21,3 30 XII 4,41 2419 17,9 1936 0,131 20,99 30 XIII 3,76 1935 4,84 2923 0,125 18,95 20
  15. Đồ án máy XIV 0,55 2419 4,84 8837 0,118 24,2 25 XV 0,28 1209 2,27 15806 0,11 28,8 30 trong đó M Xt : mômen xoắn tính d c : đường kính chọn.
Đồng bộ tài khoản