Chọn động cơ điện, phân phối tỷ số truyền, tính toán các thông số trên các trục là những nội dung chính trong tài liệu hướng dẫn bài tập tín chỉ 01 "Hệ thống truyền động cơ khí". Mời các bạn cùng tham khảo để có thêm tài liệu phục vụ nhu cầu học tập và nghiên cứu.
AMBIENT/
Chủ đề:
Nội dung Text: Hướng dẫn bài tập tín chỉ 01: Hệ thống truyền động cơ khí
- Bé m«n ThiÕt kÕ c¬ khÝ
HƯỚNG DẪN BÀI TẬP TÍN CHỈ 01
HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG CƠ KHÍ
1. Chän ®éng c¬ ®iÖn:
- Chän kiÓu, lo¹i ®éng c¬;
- Chän c«ng suÊt ®éng c¬;
- Chän tèc ®é ®ång bé ®éng c¬;
- Chän ®éng c¬ thùc tÕ;
- KiÓm tra ®iÒu kiÖn më m¸y, ®iÒu kiÖn qu¸ t¶i cho ®éng c¬.
Néi dung cô thÓ cña c¸c bíc nh sau:
1. 1. Chän kiÓu, lo¹i ®éng c¬:
a. §éng c¬ ®iÖn mét chiÒu:
b. §éng c¬ ®iÖn xoay chiÒu:
Gåm hai lo¹i: §éng c¬ ba pha ®ång bé vµ ®éng c¬ ba pha kh«ng ®ång
bé. §éng c¬ ba pha kh«ng ®ång bé l¹i chia ra kiÓu r«to d©y cuèn vµ kiÓu
r«to lång sãc.
Víi hÖ dÉn ®éng c¬ khÝ (hÖ dÉn ®éng b¨ng t¶i, xÝch t¶i, vÝt t¶i... dïng
víi c¸c hép gi¶m tèc) nªn sö dông lo¹i ®éng c¬ ®iÖn xoay chiÒu ba pha r«to
lång sãc.
1.2. Chän c«ng suÊt ®éng c¬:
C«ng suÊt cña ®éng c¬ ®îc chän theo ®iÒu kiÖn nhiÖt ®é nh»m ®¶m
b¶o cho nhiÖt ®é cña ®éng c¬ khi lµm viÖc kh«ng lín h¬n trÞ sè cho phÐp.
§Ó ®¶m b¶o ®iÒu kiÖn ®ã cÇn tho¶ m·n yªu cÇu sau:
dc
Pdm Pdtdc (kW)
(1.1)
dc
Trong ®ã: Pdm - c«ng suÊt ®Þnh møc cña ®éng c¬;
Pdtdc - c«ng suÊt ®¼ng trÞ trªn trôc ®éng c¬, ®îc x¸c ®Þnh nh sau:
Với bài tập phần này chỉ yêu cầu làm với hệ thống tải không đổi, dạng bài tập với tải thay đổi
tham khảo sách [1]
Trêng hîp t¶i kh«ng ®æi:
Pdtdc = Plvdc
(1.2)
1
- Bé m«n ThiÕt kÕ c¬ khÝ
Plvdc = Plvct / η (kW)
(1.3)
Trong ®ã:
Plvct - c«ng suÊt làm việc trªn trôc c«ng t¸c.
- hiÖu suÊt chung cña toµn hÖ thèng;
Khi x¸c ®Þnh cÇn chó ý nh sau:
+) Víi c¸c s¬ ®å gåm c¸c bé truyÒn m¾c nèi tiÕp:
= 1. 2. 3...
(1.4)
1, 2, 3... lµ hiÖu suÊt c¸c bé truyÒn vµ c¸c cÆp æ l¨n trong hÖ truyÒn dÉn.
Gi¸ trÞ cña chóng cho trong b¶ng 2.3[1].
+) Víi c¸c s¬ ®å gåm c¸c bé truyÒn m¾c song song (c¸c s¬ ®å t¸ch ®«i), hiÖu
suÊt cña côm c¸c bé truyÒn x¸c ®Þnh theo:
= i
(1.5)
C«ng suÊt lµm viÖc danh nghÜa trªn trôc c«ng t¸c ®îc x¸c ®Þnh theo c«ng
thøc sau:
Plvct = Ft v /103 (kW)
(1.6)
Víi, Ft lµ lùc vßng trªn trôc c«ng t¸c (N); v lµ vËn tèc vßng cña b¨ng t¶i (xÝch
t¶i) (m/s).
1.3. Chän sè vßng quay ®ång bé cña ®éng c¬
Trªn thùc tÕ, sè vßng quay ®ång bé cã c¸c gi¸ trÞ lµ 3000, 1500, 1000, 750,
600 vµ 500 v/ph. Sè vßng quay ®ång bé cµng thÊp th× kÝch thíc khu«n khæ
vµ gi¸ thµnh cña ®éng c¬ cµng t¨ng (v× sè ®«i cùc tõ lín). Tuy nhiªn dïng
®éng c¬ cã sè vßng cao l¹i yªu cÇu gi¶m tèc nhiÒu h¬n, tøc tØ sè truyÒn cña
toµn hÖ thèng t¨ng, dÉn tíi kÝch thíc vµ gi¸ thµnh cña c¸c bé truyÒn t¨ng lªn.
Do vËy, trong c¸c hÖ dÉn ®éng c¬ khÝ nãi chung, nÕu kh«ng cã yªu cÇu g×
®Æc biÖt, hÇu nh c¸c ®éng c¬ cã sè vßng quay ®ång bé lµ 1500 hoÆc
1000 v/ph (t¬ng øng sè vßng quay cã kÓ ®Õn sù trît 3% lµ 1450 vµ 970
v/ph).
C¸ch x¸c ®Þnh sè vßng quay ®ång bé nh sau:
+) TÝnh sè vßng quay cña trôc c«ng t¸c:
2
- Bé m«n ThiÕt kÕ c¬ khÝ
- Víi hÖ dÉn ®éng b¨ng t¶i:
60.103 v
nct
D
(1.7)
Trong ®ã:
D - ®êng kÝnh tang dÉn cña b¨ng t¶i (mm);
v - vËn tèc vßng cña b¨ng t¶i (m/s);
- Víi hÖ dÉn ®éng xÝch t¶i:
60.103 v
nct
zp
(1.8)
Víi, z lµ sè r¨ng ®Üa xÝch t¶i; v lµ vËn tèc vßng cña xÝch t¶i (m/s); p lµ bíc
xÝch t¶i (mm).
+) X¸c ®Þnh sè vßng quay ®ång bé nªn dïng cho ®éng c¬:
Chän s¬ bé sè vßng quay ®ång bé cña ®éng c¬ n ®b = 1500 v/ph (kÓ ®Õn sù
trît n®b = 1450 v/ph); Khi nµy tØ sè truyÒn s¬ bé cña hÖ thèng u sb ®îc x¸c
®Þnh:
ndb 1450
u sb
nct nct
(1.9)
Sau khi cã gi¸ trÞ u sb ta so s¸nh nã víi c¸c gi¸ trÞ nªn dïng vµ gi¸ trÞ giíi h¹n
cña hÖ thèng (b¶ng 2.4[1]):
- NÕu usb n»m trong kho¶ng u nªn dïng th× n®b=1500 v/ph;
- NÕu usb > u nªn dïng vµ n»m trong kho¶ng u giíi h¹n th× n ®b= 1000 v/ph;
- NÕu usb < u nªn dïng vµ n»m trong kho¶ng u giíi h¹n th× n ®b = 3000 v/ph;
HoÆc cã thÓ x¸c ®Þnh n®b theo c¸ch sau.
Víi hép gi¶m tèc b¸nh r¨ng trô 2 cÊp: tØ sè truyÒn nªn dïng
umin = 8 ≤ u ≤ umax = 40
Khi cã thªm mét bé truyÒn ngoµi hép víi tØ sè truyÒn u ng = 2 – 5
HÖ thèng sÏ cã TST nªn dïng trong kho¶ng u min = 16 ≤ ut ≤ umax = 200
ndb = nct. ut nªn ndbmin = 16.nct ≤ ndb ≤ ndbmax= nct .200. (1.10)
Ta sÏ chän ndb víi c¸c gi¸ trÞ thêng dïng: 1500; 1000, 3000 vg/ph
T¬ng tù víi hÖ thèng gåm 1 bé truyÒn ngoµi vµ hép gi¶m tèc c«n trô.
ndbmin = 20.nct ≤ ndb ≤ ndbmax= nct .125 (1.11)
3
- Bé m«n ThiÕt kÕ c¬ khÝ
- NÕu usb n»m ngoµi kho¶ng tØ sè truyÒn giíi h¹n th× d¹ng hép gi¶m tèc
®Þnh thiÕt kÕ kh«ng phï hîp víi sè liÖu ®· cho. Khi nµy cÇn chän l¹i hép
gi¶m tèc lo¹i kh¸c cho phï hîp.
1.4. Chän ®éng c¬ thùc tÕ
C¨n cø vµo c«ng suÊt ®¼ng trÞ ®· tÝnh tiÕn hµnh tra b¶ng chän ®éng
c¬ cã c«ng suÊt ®Þnh møc tho¶ m·n ®iÒu kiÖn (1.1) vµ cã sè vßng quay
®ång bé cña ®éng c¬ lµ gi¸ trÞ ®· x¸c ®Þnh ®îc.
Tra b¶ng phô lôc P1.1 – P1.9 [1] ®Ó lùa chän ®éng c¬ thùc tÕ.
1.5. KiÓm tra ®iÒu kiÖn më m¸y, ®iÒu kiÖn qu¸ t¶i cho ®éng c¬
a. KiÓm tra ®iÒu kiÖn më m¸y cho ®éng c¬:
Khi khëi ®éng, ®éng c¬ cÇn sinh ra mét c«ng suÊt ®ñ lín ®Ó th¾ng søc ú
cña hÖ thèng. V× vËy cÇn kiÓm tra ®iÒu kiÖn më m¸y cho ®éng c¬.
§iÒu kiÖn më m¸y cña ®éng c¬ tho¶ m·n nÕu c«ng thøc sau ®¶m b¶o:
dc dc
Pmm Pbd
(1.12)
dc - c«ng suÊt më m¸y cña ®éng c¬ (Kw): = ( Tk / Tdn ) .Pdm
Trong ®ã: Pmm dc
Pmm dc
víi
Tk vµ Tdn vµ m« men khëi ®éng vµ m« men danh nghÜa cña ®éng c¬ (tra
b¶ng ®éng c¬).
dc
Pbd - c«ng suÊt c¶n ban ®Çu trªn trôc ®éng c¬ (kW):
dc
Pbd K bd Plvdc
NÕu ®éng c¬ ®· chän kh«ng tho· m·n ®iÒu kiÖn (1.12) th× cÇn chän
l¹i ®éng c¬ cã c«ng suÊt ®Þnh møc lín h¬n råi kiÓm nghiÖm l¹i.
b. KiÓm tra ®iÒu kiÖn qu¸ t¶i cho ®éng c¬:
Với sơ đồ tải không đổi, không cần kiểm tra điều kiện quá tải.
Víi s¬ ®å t¶i thay ®æi, ®Ó tr¸nh cho ®éng c¬ bÞ qu¸ t¶i cÇn kiÓm tra qu¸
t¶i cho ®éng c¬ theo ®iÒu kiÖn sau:
dc
Pmax Pqtdc
(1.13)
dc - c«ng suÊt lín nhÊt cho phÐp cña ®éng c¬ (kW);
víi : Pmax
Tmax dc
dc
Pmax = Pdm
Tdn
dc
Pdm - c«ng suÊt ®Þnh møc cña ®éng c¬ (kW);
4
- Bé m«n ThiÕt kÕ c¬ khÝ
Gi¸ trÞ Tmax / Tdn tra b¶ng th«ng sè ®éng c¬;
Pqtdc - c«ng suÊt ®Æt lªn trôc ®éng c¬ khi qu¸ t¶i, chÝnh lµ c«ng suÊt
trªn trôc ®éng c¬ cña gi¸ trÞ t¶i lín nhÊt trong s¬ ®å t¶i.
NÕu ®iÒu kiÖn (1.13) kh«ng tho¶ m·n, cÇn chän l¹i ®éng c¬ ®iÖn råi
kiÓm tra l¹i.
2. Ph©n phèi tØ sè truyÒn
TØ sè truyÒn (TST) chung cña toµn hÖ thèng u x¸c ®Þnh theo:
ndc
u
nct
(1.14)
Trong ®ã: n®c - sè vßng quay cña ®éng c¬ ®· chän (v/ph);
nct - sè vßng quay cña trôc c«ng t¸c (v/ph).
Víi hÖ dÉn ®éng gåm c¸c bé truyÒn m¾c nèi tiÕp cã:
u = u1. u2. u3...
(1.15)
Víi: u1, u2, u3... tØ sè truyÒn cña c¸c bé truyÒn trong hÖ thèng.
Sau ®©y tr×nh bµy c¸ch ph©n phèi TST cña mét sè trêng hîp cô thÓ:
2.1. TØ sè truyÒn cña c¸c bé truyÒn ngoµi hép gi¶m tèc
Ký hiÖu uh lµ TST cña hép gi¶m tèc (HGT); u ng lµ TST cña bé truyÒn
ngoµi hép. TST cña bé truyÒn ngoµi thêng ®îc x¸c ®Þnh theo kinh nghiÖm
nh sau:
+) Víi hÖ dÉn ®éng gåm HGT 2 cÊp b¸nh r¨ng nèi víi 1 bé truyÒn ngoµi hép
th×:
ung = ( 0,15 0,1 ) uh
Hay
u ng 0,15 0,1 u
(1.18)
(trÞ sè nhá dïng khi uh lín).
+) Víi hÖ dÉn ®éng gåm HGT trôc vÝt 2 cÊp; trôc vÝt - b¸nh r¨ng hoÆc b¸nh
r¨ng - trôc vÝt nèi víi 1 bé truyÒn ngoµi hép th×:
ung = ( 0,125 0,025 ) uh
Hay
ung 0,125 0,025 u (1.19)
(trÞ sè nhá dïng khi uh lín).
2.2 TØ sè truyÒn cña c¸c bé truyÒn trong hép gi¶m tèc
5
- Bé m«n ThiÕt kÕ c¬ khÝ
a. Víi hép gi¶m tèc b¸nh r¨ng trô 2 cÊp khai triÓn
- TØ sè truyÒn cña hép cã thÓ ph©n theo chØ tiªu tiÕt diÖn ngang cña
hép nhá nhÊt (còng chÝnh lµ ®Ó b«i tr¬n HGT hîp lý nhÊt). Khi nµy TST cña
bé truyÒn cÊp chËm ®îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc sau [2]:
ψ ba 2
u2 = 3 uh
0,96 ψ ba1
(1.20)
Trong ®ã: ba1; ba2 - hÖ sè chiÒu réng b¸nh r¨ng cÊp nhanh vµ cÊp chËm.
Trong thùc tÕ, thêng ψ ba 2 /ψ ba1 = 1, 2 1,3 ; nÕu chän ψ ba 2 /ψ ba1 = 1,3 th× ta cã c«ng
thøc sau [2]:
u2 = 1,1 3 uh
(1.21)
Chó ý: V× TST cña bé truyÒn b¸nh r¨ng trô kh«ng nªn qu¸ 8 nªn kh«ng nªn
dïng c«ng thøc 1.21 cho c¸c HGT cã TST lín h¬n 26.
- TØ sè truyÒn cña hép còng cã thÓ ph©n theo hµm ®a môc tiªu víi thø
tù u tiªn c¸c hµm ®¬n môc tiªu sau: khèi lîng c¸c bé truyÒn, m« men qu¸n
tÝnh thu gän vµ thÓ tÝch c¸c b¸nh lín nhóng dÇu nhá nhÊt; khi nµy tØ sè
truyÒn c¸c cÊp cã thÓ tra b¶ng 3.1 [1] hoÆc tÝnh theo c«ng thøc:
u1 0,8253 uh2
(1.22)
Chó ý: V× TST cña bé truyÒn b¸nh r¨ng trô kh«ng nªn qu¸ 8 nªn kh«ng nªn
dïng c«ng thøc 1.22 cho c¸c HGT cã TST lín h¬n 30.
b. Víi hép gi¶m tèc b¸nh r¨ng ®ång trôc
- Víi HGT b¸nh r¨ng ®ång trôc cã thÓ tÝnh TST bé truyÒn cÊp nhanh u 1
theo c«ng thøc sau:
uh0,6677
u1 = 1,3494 (1.23)
( ψ ba 2 /ψ ba1 ) 0,6023
-
- Tra bảng:
6
- Bé m«n ThiÕt kÕ c¬ khÝ
Chó ý: V× TST cña bé truyÒn b¸nh r¨ng trô kh«ng nªn qu¸ 8 nªn kh«ng nªn
dïng c«ng thøc 1.23 cho c¸c HGT cã TST lín h¬n 16.
Ngoµi ra cã thÓ ph©n phèi TST theo c«ng thøc:
u1 = u2 = uh (Tham kh¶o c«ng thøc 3.14[1])
c. Víi hép gi¶m tèc b¸nh r¨ng c«n - trô 2 cÊp:
Víi HGT b¸nh r¨ng c«n - trô 2 cÊp, ®Ó nhËn ®îc chiÒu cao cña HGT
nhá nhÊt cã thÓ tÝnh tØ sè truyÒn bé truyÒn b¸nh r¨ng cÊp chËm u 2 c«ng
thøc sau [4]:
u2 1,0733 ba 2u h
2
K be 1 0,5 K be
(1.24)
Trong ®ã: Kbe - hÖ sè chiÒu réng vµnh r¨ng b¸nh r¨ng c«n; Kbe = 0,25 0,3;
ba2 - hÖ sè chiÒu réng b¸nh r¨ng trô; ba2=0,3 0,4.
Khi Kbe = 0,3 vµ ba2 = 0,4 (c¸c gi¸ trÞ tèi u) ta cã [4]:
u2 1,323 uh
(1.25)
Chó ý: V× TST cña bé truyÒn b¸nh r¨ng c«n kh«ng nªn qu¸ 6 nªn kh«ng nªn
dïng c«ng thøc 1.25 cho c¸c HGT cã TST lín h¬n 23.
d. Víi hép gi¶m tèc b¸nh r¨ng cÊp nhanh t¸ch ®«i
Víi HGT cÊp nhanh t¸ch ®«i, ®Ó nhËn ®îc kÝch thíc tiÕt diÖn ngang
cña hép nhá nhÊt (còng chÝnh lµ ®Ó b«i tr¬n HGT hîp lý nhÊt), TST cña bé
truyÒn b¸nh r¨ng cÊp chËm x¸c ®Þnh theo c«ng thøc [5]:
0.333
�K ψ �
u2 0.8055 � C 2 ba 2 uh �
� ψ ba1 �
(1.26)
Víi K C 2 = 1 1,3 .
Chó ý: V× TST cña bé truyÒn b¸nh r¨ng trô kh«ng nªn qu¸ 8 nªn kh«ng nªn
dïng c«ng thøc 1.26 cho c¸c HGT cã TST lín h¬n 20.
e. Víi hép gi¶m tèc b¸nh r¨ng cÊp chËm t¸ch ®«i
Víi HGT cÊp chËm t¸ch ®«i, ®Ó nhËn ®îc kÝch thíc tiÕt diÖn ngang
cña hép nhá nhÊt (còng chÝnh lµ ®Ó b«i tr¬n HGT hîp lý nhÊt), TST cña bé
truyÒn b¸nh r¨ng cÊp chËm x¸c ®Þnh theo c«ng thøc [6]:
KC 2 ψ ba 2
u2 �1.2776 �
3 �
uh
ψ ba1
(1.27)
7
- Bé m«n ThiÕt kÕ c¬ khÝ
Víi K C 2 = 1 1,3 .
Chó ý: V× TST cña bé truyÒn b¸nh r¨ng trô kh«ng nªn qu¸ 8 nªn kh«ng nªn
dïng c«ng thøc 1.27 cho c¸c HGT cã TST lín h¬n 40.
3. TÝnh to¸n c¸c th«ng sè trªn c¸c trôc
Ký hiÖu c¸c chØ sè tÝnh to¸n nh sau: chØ sè "®c" ký hiÖu trôc ®éng
c¬; c¸c chØ sè "I", "II", "III". chØ trôc sè I, II vµ III.
3.1. TÝnh c«ng suÊt trªn c¸c trôc
Víi s¬ ®å t¶i thay ®æi, chän c«ng suÊt danh nghÜa lµ c«ng suÊt lín
nhÊt.
- C«ng suÊt danh nghÜa trªn trôc ®éng c¬ tÝnh theo c«ng thøc (1.4):
Plvct
Pdc = Plvdc =
η
- C«ng suÊt danh nghÜa trªn c¸c trôc I, II vµ III x¸c ®Þnh theo c¸c c«ng thøc
sau:
PI = P dcηdc Iηo
ηI II ηo
PII = PI ��
η II III η o
PIII = PII ��
3.2. TÝnh sè vßng quay cña c¸c trôc
ndc
- Tèc ®é quay cña trôc I: nI
udc I
Víi udc-I - tØ sè truyÒn cña bé truyÒn ( hoÆc khíp nèi ) nèi gi÷a ®éng c¬ víi
trôc I.
- T¬ng tù ta cã: nII = nI /uI-II ; nIII = nII /uII-III ...
3.3 TÝnh m« men xo¾n trªn c¸c trôc
M« men xo¾n trªn trôc thø k ®îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc sau:
9,55.10 6 P k
Tk
nk
3.4. LËp b¶ng kÕt qu¶
C¸c kÕt qu¶ tÝnh ë trªn lµ sè liÖu ®Çu vµo cho c¸c phÇn tÝnh to¸n sau,
do vËy cÇn lËp b¶ng thèng kª theo mÊu sau:
8
- Bé m«n ThiÕt kÕ c¬ khÝ
B¶ng kÕt qu¶ tÝnh to¸n:
Trôc §/c¬ I II III C«ng t¸c
C«ng suÊt (kw)
Tû sè truyÒn (-)
Sè vßng
quay(v/ph)
M« men (Nmm)
Tµi liÖu tham kh¶o
[1] TrÞnh ChÊt, Lª V¨n UyÓn, TÝnh to¸n hÖ dÉn ®éng c¬ khÝ, tËp I, NXB
Gi¸o dôc, 1999.
[2] NguyÔn H÷u Léc, C¬ së thiÕt kÕ chi tiÕt m¸y,
[3] Vu Ngoc Pi, Nguyen Dang Binh, Vu Quy Dac, Phan Quang The,
Effective method for Optimal splitting of Total transmission ratio of Coaxial
helical gearboxes, School on Computational Sciences and Engineering:
Theory and Application, March 3-5, 2005, Ho Chi Minh City, pp. 96-99.
[4] Vu Ngoc Pi, A new and effective method for optimal calculation of total
transmission ratio of two step bevel - helical gearboxes, International
9
- Bé m«n ThiÕt kÕ c¬ khÝ
colloquium in mechanics of solids, fluids, structures and interactions, Nha
Trang, Vietnam (2000), pp. 716- 719.
[5] Vu Ngoc Pi, Optimal Calculation of Partial Transmission Ratios of Helical
Gearboxes with First-Step Double Gear-Sets, Int. Workshop on Advanced
Computing and Applications (ACOMP 2008), Ho Chi Minh city, Vietnam,
2008, pp. 287-294.
[6] Vu Ngoc Pi, A study on optimal determination of partial transmission
ratios of helical gearboxes with second-step double gear-sets, International
Journal of Mathematical, Physical and Engineering Sciences (IJMPES),
Vol.2, No.2, 2008, ISSN 1307-7465, pp. 99-102.
[7] Vũ Ngọc Pi, Vũ Quý Đạc, Phân phối tỉ số truyền cho hộp giảm tốc trục vít
hai cấp theo chỉ tiêu kết cấu của hộp hợp lý nhất, Tạp chí Khoa học và Công
nghệ, Đại học Thái nguyên, Số 1 (41) 2007, Trang 6569.
10
Thêm vào BST
Báo xấu
Download
Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ
