Tính toán và thiết kế máy kéo P1

Chia sẻ: Tai Tieu | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:13

Thêm vào BST

Báo xấu

267
lượt xem 90
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tính toán và thiết kế máy kéo - Cơ sở lý thuyết và những đặc trưng cơ bản về cán kim loại

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Tính toán và thiết kế máy kéo P1

Gi¸o tr×nh: ThiÕt bÞ c¸n Ch−¬ng 3 TÝnh to¸n vµ thiÕt kÕ m¸y c¸n 3.1. C¬ së lý thuyÕt vµ nh÷ng ®¹i l−îng ®Æc tr−ng c¬ b¶n vÒ c¸n kim lo¹i 3.1.1. C¸c ®¹i l−îng ®Æc tr−ng cho qu¸ tr×nh c¸n a- Vïng biÕn d¹ng Quan s¸t m« h×nh c¸n víi hai trôc c¸n cã t©m O1 vµ O2 quay ng−îc chiÒu nhau víi c¸c tèc ®é V1 vµ V2. B¸n kÝnh trôc c¸n lµ R1 vµ R2, c¸c ®iÓm tiÕp xóc gi÷a ph«i c¸n víi trôc lµ A1B1B2A2, gãc ë t©m ch¾n c¸c cung A1B1 vµ B2A2 lµ α1 vµ α2. E Víi c¸c ký hiÖu nh− trªn, ta cã c¸c V1 γ kh¸i niÖm vÒ th«ng sè h×nh häc cña O1 vïng biÕn d¹ng khi c¸n nh− sau: A1 α1 K R1 - A1B1B2A2: vïng biÕn d¹ng h×nh häc C ∆h H B1 - A1B1nB2A2m: vïng biÕn d¹ng thùc h m n tÕ. ∆h α B2 - m, n: biÕn d¹ng ngoµi vïng biÕn A2 2 R2 d¹ng h×nh häc. O2 - α1, α2: c¸c gãc ¨n. V2 - A1B1, A2B2: c¸c cung tiÕp xóc. lx - lx: h×nh chiÕu cung tiÕp xóc lªn ∆b/2 ph−¬ng n»m ngang. - H, h: chiÒu cao vËt c¸n tr−íc vµ sau khi c¸n. B b - B, b: chiÒu réng vËt c¸n tr−íc vµ sau khi c¸n. ∆b/2 - L, l: chiÒu dµi vËt c¸n tr−íc vµ sau H×nh 3.1- S¬ ®å c¸n gi÷a hai trôc. khi c¸n. b- C¸c th«ng sè ®Æc tr−ng cho vïng biÕn d¹ng - Gãc ¨n kim lo¹i α (®é; rad): Gãc ch¾n bëi cung A1B1 vµ cung B2A2 gäi lµ gãc ¨n kim lo¹i. Trôc c¸n kh¸c nhau, vËt c¸n kh¸c nhau th× α còng kh¸c nhau. - ChiÒu dµi vïng biÕn d¹ng l (mm): Cung A1B1 vµ cung B2A2 gäi lµ cung tiÕp xóc hay ®−îc gäi lµ chiÒu dµi vïng biÕn d¹ng. - Góc trung hòa γ: góc COB là góc trung hòa. Tại tiết diện CD của góc trung hòa vËn tốc của trục cán bằng vận tốc của kim loại. - Lượng ép tuyệt đối ∆h: Đây là hiệu số chiều cao trước và sau khi cán: Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa - §¹i häc §µ n½ng 28
Gi¸o tr×nh: ThiÕt bÞ c¸n H - h = ∆h (mm). - Lượng ép tương đối ε%: là tỷ số giữa lượng ép tuyệt đối với chiều cao ban đầu của kim loại nhân với 100%: ∆h ε% = 100% h - Lượng ép tổng ∑∆h: Trong cán hình người ta hay dùng tổng lượng ép tuyệt đối: ∑∆h = ∆h1 + ∆h2 + ∆h3 + .... + ∆hn Trong cán tấm hay dùng tổng lượng ép tương đối ∑∆h%: ∆h 1 + ∆h 2 + ... + ∆h n ∑∆h = .100% h1 - Lượng giãn rộng ∆b: là hiệu số giữa chiều rộng của vật cán sau và trước khi cán: b - B = ∆b (mm) - Hệ số giãn dài khi cán: là tỷ số chiều dài sau và trước khi cán: l 2 h1 µ= = l1 h 2 Tæng biÕn d¹ng cã thÓ ®−îc biÓu hiÖn qua tæng hÖ sè gi·n dµi: F F F F F ∑ µ = 0 = 0 = 1 = 2 ... n −1 = µ1 .µ 2 .µ 3 ...µ n = n.µ tb Fn F1 F2 F3 Fn trong ®ã F0, Fn - diÖn tÝch tiÕt diÖn ngang cña ph«i vµ s¶n phÈm c¸n. Sè lÇn c¸n cã thÓ ®−îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: lg ∑ µ lg F0 − lg Fn n= = lg µ tb lg µ tb Nh− vËy, biÕt ®−îc diÖn tÝch tiÕt diÖn ngang cña ph«i vµ s¶n phÈm c¸n, biÕt ®−îc hÖ sè gi·n dµi trung b×nh, ta cã thÓ tÝnh ®−îc sè lÇn c¸n theo c. Quan hệ giữa các thông số trong vùng biến dạng - Lượng giãn rộng tuyệt đối: ∆h = D(1 - cosα); víi D: ®−êng kÝnh lµm viÖc cña trôc c¸n. ∆h - Góc ăn: α= (rad) R - Chiều dài cung tiếp xúc: ltx = R.∆h (mm) ∆h ⎛ ∆h ⎞ - Lượng giãn rộng tuyệt đối: ∆b = 1,15. ⎜ R.∆h − ⎟ (mm) 2H ⎝ 2f ⎠ Trong đó f = (1,05 - 0,0005t) - là hệ số ma sát; t - là nhiệt độ cán (0C). Trong thực nghiệm hay dùng công thức sau: ∆b = k.∆h (mm) Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa - §¹i häc §µ n½ng 29
Gi¸o tr×nh: ThiÕt bÞ c¸n k = (0,35 ÷ 0,48) đối với cán thép hình. k = (0,1 ÷ 0,15) đối với cán thép tấm. d. Điều kiện vật cán ăn vào trục cán §Ó ®¬n gi¶n cho viÖc nghiªn cøu ®iÒu kiÖn trôc ¨n vËt c¸n, chóng ta gi¶ thiÕt r»ng qu¸ tr×nh c¸n lµ ®èi xøng (trong thùc tÕ Ýt gÆp), gi¶ thiÕt trªn mét gi¸ c¸n cã hai trôc víi t©m lµ O1 vµ O2 ®èi xøng qua mÆt ph¼ng, x-x t¹i mét thêi ®iÓm t nµo ®ã ph«i c¸n tÞnh tiÕn ®Õn tiÕp gi¸p víi hai bÒ mÆt trôc t¹i A vµ B (lùc chuyÓn ®éng lµ v« cïng bÐ). V1 V1 a) O1 b) O1 Px1 A α1 T R1 A α x1 Tx P1 Px x T1 x T P2 T2 P Px2 α2 Tx2 B R2 O2 O2 V2 V2 H×nh 3.2- S¬ ®å ®iÒu kiÖn trôc ¨n vËt c¸n Trong khi hai trôc ®ang quay víi c¸c tèc ®é lµ V1, V2 (®· gi¶ thiÕt V1 = V2), b¸n kÝnh cña hai trôc lµ R1 vµ R2 (R1 = R2). T¹i hai ®iÓm A vµ B qua hai ®−êng th¼ng h−íng t©m O1 vµ O2 (ta cã AO1 = BO2) hai ®−êng nµy lµm víi ®−êng th¼ng O1O2 nh÷ng gãc α1 vµ α2 (α1 = α2) ta gäi lµ gãc ¨n. T¹i thêi ®iÓm mµ vËt c¸n tiÕp xóc víi hai trôc c¸n, trôc c¸n sÏ t¸c dông lªn vËt c¸n c¸c lùc P1 vµ P2 (P1 = P2), ®ång thêi víi chuyÓn ®éng tiÕp xóc trªn bÒ mÆt vËt c¸n xuÊt hiÖn hai lùc ma s¸t tiÕp xóc T1 vµ T2 cã chiÒu theo chiÒu chuyÓn ®éng ®i vµo cña vËt c¸n (T1 = T2). Ta ®· gi¶ thiÕt qu¸ tr×nh c¸n lµ ®èi xøng cho nªn c¸c ngo¹i lùc t¸c ®éng lªn vËt c¸n vÝ dô nh− lùc ®Èy, lùc kÐo c¨ng... lµ kh«ng cã, ®ång thêi lùc qu¸n tÝnh do b¶n th©n träng l−îng cña vËt c¸n t¹o ra ta bá qua. Víi c¸c lùc P1, P2, T1 vµ T2 khi chiÕu lªn ph−¬ng x-x lµ ph−¬ng chuyÓn ®éng cña vËt c¸n, chóng ta dÔ dµng nhËn thÊy r»ng: nÕu nh− T1 + T2 ≥ Px1 + Px2 hoÆc lµ Tx1 + Tx2 ≥ Px1 + Px2 th× vËt c¸n ®i tù nhiªn vµo khe hë gi÷a hai trôc c¸n, nghÜa lµ chóng ta cã ®iÒu kiÖn trôc c¸n ¨n kim lo¹i tù nhiªn. Tx1 = T1.cosα1 ; Tx2 = T2.cosα2 Px1 = P1.cosα1 ; Px2 = P2.cosα2 Theo biÓu thøc trªn th×: Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa - §¹i häc §µ n½ng 30
Gi¸o tr×nh: ThiÕt bÞ c¸n T1 = f.P1 ; T2 = f.P2 (f: hÖ sè bÒ mÆt tiÕp xóc) Theo gi¶ thiÕt, qu¸ tr×nh c¸n lµ ®èi xøng nªn ta cã: f.P1.cosα1 ≥ P1.sinα1 Suy ra, f ≥ tgα1 hoÆc tgβ ≥ tgα1 V× vËy, β ≥ α1 Tõ biÓu thøc trªn ta kÕt luËn: Víi qu¸ tr×nh c¸n ®èi xøng, ®Ó trôc c¸n ¨n ®−îc kim lo¹i mét c¸ch tù nhiªn, t¹i thêi ®iÓm tiÕp xóc ®Çu tiªn th× gãc ma s¸t β > gãc ¨n α. Sau thêi ®iÓm trôc ¨n vËt c¸n, qu¸ tr×nh c¸n ®−îc tiÕp tôc cho ®Õn khi c¸n hÕt chiÒu dµi cña vËt c¸n. Trong thêi gian ®ã, ta coi qu¸ tr×nh c¸n lµ æn ®Þnh. Ta biÕt r»ng, sau thêi ®iÓm ¨n ban ®Çu th× vËt c¸n vµ trôc c¸n h×nh thµnh mét bÒ mÆt tiÕp xóc, do sù h×nh thµnh bÒ mÆt tiÕp xóc mµ ®iÓm ®Æt lùc ®−îc di chuyÓn vµ thay ®æi. Gi¶ thiÕt lùc ®¬n vÞ ph©n bè ®Òu trªn bÒ mÆt tiÕp xóc (lµ cung ch¾n gãc ë t©m α1 (α2)). Trong tr−êng hîp nµy, nÕu nh− ta vÉn kh¶o s¸t nh− t¹i thêi ®iÓm b¾t ®Çu ¨n th× tõ biÓu thøc (1.5) ta thay gãc ¨n α1 b»ng gãc α1/2: α1 α α1 α1 f .P1 cos ≥ P1 sin 1 Suy ra f ≥ tg hoÆc tgβ ≥ tg 2 2 2 2 α1 Do ®ã, β≥ hay 2β ≥ α1 2 Tõ biÓu thøc trªn ta rót ra kÕt luËn: Khi qu¸ tr×nh c¸n ®· æn ®Þnh th× ta cã thÓ gi¶m ®−îc ma s¸t trªn bÒ mÆt tiÕp xóc, hoÆc t¨ng ®−îc gãc ¨n ban ®Çu tøc lµ t¨ng ®−îc l−îng Ðp. Trong thùc tÕ, nÕu c¸c ®iÒu kiÖn vÒ c«ng suÊt ®éng c¬, ®é bÒn cña trôc c¸n vµ c¸c ®iÒu kiÖn c«ng nghÖ kh¸c cho phÐp th× ng−êi ta t¨ng ma s¸t b»ng c¸ch hµn vÕt hoÆc ®ôc r·nh trªn bÒ mÆt trôc c¸n ®Ó t¨ng ®−îc l−îng Ðp cho mét lÇn c¸n. ®. C¸ch tÝnh sè lÇn c¸n Trong c¸n h×nh sè lÇn c¸n cã thÓ ®−îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: lg ∑ µ lg F0 − lg Fn n= = lg µ tb lg µ tb Trong ®ã: F0, Fn lµ tiÕt diÖn cña ph«i ban ®Çu vµ s¶n phÈm. µtb lµ hÖ sè gi·n dµi trung b×nh §èi víi c¸n thÐp tÊm cã thÓ tÝnh sè lÇn c¸n theo c«ng thøc: → n=∑ ∑ ∆h ∆h ∆h tb = n ∆h tb ∑∆h lµ tæng l−îng Ðp cña tÊt c¶ c¸c lÇn c¸n (mm) ∆htb lµ l−îng Ðp trung b×nh cho mét lÇn c¸n (mm) Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa - §¹i häc §µ n½ng 31
Gi¸o tr×nh: ThiÕt bÞ c¸n B¶ng 3.1. HÖ sè gi·n dµi trung b×nh µtb cã mét sè s¶n phÈm c¸n Lo¹i s¶n phÈm Lo¹i lç h×nh µtb Cã tiÕt diÖn ngang ®¬n gi¶n (trßn, C¸n tinh 1,10 ÷ 1,15 vu«ng, dÑt, ch÷ nhËt, tam gi¸c v.v... Ch÷ nhËt - vu«ng 1,15 ÷ 1,30 Thoi -thoi 1,25 ÷ 1,60 1,20 ÷ 1,80 BÇu dôc - vu«ng Cã tiÕt diÖn ngang phøc t¹p (ray xe C¸n tinh 1,10 ÷ 1,20 löa, dÇm ch÷ U, I, T ...) C¸n th« 1,30 ÷ 1,40 3.1.2. Lùc c¸n, m«men c¸n vµ c«ng suÊt ®éng c¬ a. Lùc c¸n ¸p lùc cña kim lo¹i lªn trôc c¸n lµ nguyªn nh©n chÝnh t¹o ra tr¹ng th¸i øng suÊt trong vïng biÕn d¹ng, ®Æc ®iÓm biÕn d¹ng cña trôc c¸n. ¸p lùc tõ phÝa trôc c¸n lªn kim lo¹i cã sù t−¬ng t¸c víi v−ît tr−íc, sù d·n réng, ®iÒu kiÖn ¨n kim lo¹i. Tõ ®iÒu kiÖn vµ c¸c th«ng sè c«ng nghÖ ta cã thÓ tÝnh ®−îc ¸p lùc cña kim lo¹i lªn trôc c¸n vµ qua ®ã x¸c ®Þnh ®−îc m«men c¸n, c«ng suÊt c¸n, c«ng suÊt ®éng c¬ vµ tiªu hao n¨ng l−îng trong qu¸ tr×nh c¸n. TrÞ sè vµ sù ph©n bè ¸p lùc trªn cung tiÕp xóc cña vïng biÕn d¹ng cã ¶nh h−ëng trùc tiÕp ®Õn møc ®é mßn trôc c¸n vµ do ®ã ¶nh h−ëng ®Õn thêi gian lµm viÖc cña trôc. TrÞ sè m«men vµ c«ng suÊt c¸n lµ c¸c th«ng sè cÇn thiÕt ®Ó tÝnh c¸c kÝch th−íc gi¸ c¸n vµ c¸c chi tiÕt m¸y c¸n. TrÞ sè m«men kh«ng chØ phô thuéc vµo ¸p lùc mµ cßn phô thuéc vµo ®iÓm ®Æt lùc tæng hîp trªn cung tiÕp xóc. X¸c ®Þnh ®−îc ¸p lùc trung b×nh chóng ta cã thÓ tÝnh ®−îc lùc c¸n P: P = Ptb.F trong ®ã, F: diÖn tÝch bÒ mÆt tiÕp xóc B+b F = b tb .l x = R ∆h 2 trong ®ã, B: chiÒu réng ph«i c¸n; b: chiÒu réng vËt c¸n; lx: chiÒu dµi cung tiÕp xóc R: b¸n kÝnh trôc c¸n; ∆h: l−îng Ðp tuyÖt ®èi; Trong thùc tÕ, khi tÝnh ¸p lùc c¸n ng−êi ta th−êng dïng mét sè biÓu thøc thùc nghiÖm. Thùc chÊt c¸c biÓu thøc nµy cña mét sè t¸c gi¶ khi nghiªn cøu chØ xÐt mét sè c¸c yÕu tè chñ yÕu ¶nh h−ëng ®Õn ¸p lùc c¸n, kÕt qu¶ nhËn ®−îc tho¶ m·n ®Ó tÝnh to¸n c«ng nghÖ. TÝnh ¸p lùc c¸n theo c«ng thøc £kelun - cho kÕt qu¶ tho¶ m·n ®iÒu kiÖn c¸n h×nh ë tr¹ng th¸i nãng khi t > 8000C, víi thÐp Cacbon vµ thÐp Cr«m. Ptb = (K + η.U)(1 + m) trong ®ã, K: trë kh¸ng cña vËt liÖu (giíi h¹n ch¶y ë nhiÖt ®é c¸n), KG/mm2 Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa - §¹i häc §µ n½ng 32
Gi¸o tr×nh: ThiÕt bÞ c¸n η: ®é nhít (sÖt) cña vËt liÖu c¸n, KG/s/mm2 U: tèc ®é biÕn d¹ng trung b×nh, 1/s m: hÖ sè tÝnh ®Õn sù t¨ng trë kh¸ng biÕn d¹ng do ma s¸t tiÕp xóc. - Trªn c¬ së ph©n tÝch c¸c sè liÖu thùc nghiÖm, £kelun ®−a ra biÓu thøc tÝnh trÞ sè K: K = (14 - 0,01T)(1,4 + C + Mn + 0,3Cr) trong ®ã, T: nhiÖt ®é c¸n, 0C; C: Hµm l−îng c¸cbon trong vËt liÖu c¸n, (%) Mn: Hµm l−îng Mangan trong vËt liÖu c¸n, (%) Cr: Hµm l−îng Cr«m trong vËt liÖu c¸n, (%) - §é nhít (sÖt) η cña vËt liÖu c¸n ®−îc tÝnh theo biÓu thøc: η = 0,01(14 - 0,01t)Cv víi, Cv lµ mét ®¹i l−îng phô thuéc vµo tèc ®é quay cña trôc c¸n, x¸c ®Þnh theo sè liÖu ë b¶ng 3.2. B¶ng 3.2 V (m/s)
Gi¸o tr×nh: ThiÕt bÞ c¸n TÝnh ¸p lùc c¸n trung b×nh theo c«ng thøc Gheley Theo Gheley cã thÓ tÝnh ¸p lùc trung b×nh khi c¸n nguéi vµ nãng víi trôc c¸n ph¼ng theo c«ng thøc: ⎛ µ.l ⎞ PTB = K f ⎜1 + C Vc ⎟ ⎝ h ⎠ trong ®ã, Kf: trë kh¸ng biÕn d¹ng trung b×nh, Kf = 1,15σS Vc: tèc ®é c¸n, m/s C: hÖ sè thùc nghiÖm phô thuéc vµo tû sè lx/hTB x¸c ®Þnh theo h×nh 3.3 C 18 16 14 12 H×nh 3.3- Sù phô thuéc cña hÖ sè 10 C (hÖ sè thùc nghiÖm cña Gheley 8 l l 6 C = ϕ( x )) vµo tû sè x . hTB hTB 4 2 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 lx/hTB Tính áp lực trung bình theo Bagunôp: Để dể thiết kế và tính toán, Ba gunốp đưa ra công thức thực nghiệm như sau: Ptb = P0.Kf (N/mm2; Kg/mm2) Trong ®ã P0 lµ ¸p lùc riªng cã lîi Tch (T + 75) Khi Tc > Tch - 5750C th×: P0 = c .σ b (N/mm2; Kg/mm2) 1.500 Khi nhiÖt ®é c¸n nhá h¬n nhiÖt ®é nãng ch¶y trõ ®i 5750C (Tc < Tch - 5750C) 2 ⎛ T − Tc ⎞ th×: P0 = ⎜ ch ⎟ .σ b (N/mm2; Kg/mm2) ⎝ 1000 ⎠ Trong ®ã: Tch lµ nhiÖt ®é nãng ch¶y cña thÐp (00C) Tc lµ nhiÖt ®é tõng lÇn c¸n thÐp (00C) σb lµ giíi h¹n bÒn cña thÐp theo nhiÖt ®é c¸n (x¸c ®Þnh theo ®å thÞ 3.4) Kf lµ hÖ sè tÝnh ®Õn ¶nh h−ëng cña trë kh¸ng h×nh thøc bªn ngoµi, ®−îc x¸c ®Þnh b»ng c«ng thøc sau: 100 0C 0 σb (kg/mm2) ⎛ 2 R ∆h ⎞ 90 Tch σb 1500 Kf = 1+ f⎜ ⎟ ⎜ h + h − 1⎟ 80 1400 ⎝ 1 2 ⎠ 70 1300 Trong ®ã: f- hÖ sè ma s¸t gi÷a bÒ mÆt 60 1200 trôc c¸n vµ kim lo¹i (b¶ng 3.3) 50 h1, h2 – chiÒu dµy cña kim 40 lo¹i tr−íc vµ sau khi c¸n. 30 0,1 0,3 0,5 0,7 0,9 1,1 1,3 1,5 %C H.3.4. Quan hÖ gi÷a Tch, σb vµ% cacbon Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa - §¹i häc §µ n½ng 34
Gi¸o tr×nh: ThiÕt bÞ c¸n B¶ng 3.3 HÖ sè ma s¸t khi c¸n Tr¹ng th¸i c¸n Lo¹i trôc c¸n HÖ sè ma s¸t f C¸n nãng Trôc cã gê, r·nh 0,45 ÷ 0,62 Trôc c¸n h×nh 0,36 ÷ 0,46 Trôc c¸n tÊm 0,27 ÷ 0,36 C¸n nguéi Trôc cã ®é bãng b×nh th−êng 0,09 ÷ 0,18 Trôc cã ®é bãng cao 0,03 ÷ 0,09 Thay c¸c gi¸ trÞ vµo ta cã: Khi Tc > (Tch – 575)0C: ⎛ T − (Tc + 75) ⎞ ⎡ ⎛ 2 R.∆h ⎞⎤ Ptb = σ b ⎜ ch ⎟.⎢1 + f ⎜ ⎜ h +h − 1⎟⎥ (N/mm2; kG/mm2) ⎟ ⎝ 1500 ⎠⎢⎣ ⎝ 1 2 ⎠⎥⎦ Khi Tc < (Tch – 575)0C: ⎛ Tch − Tc ⎞ ⎡ ⎞⎤ 2 ⎛ 2 R.∆h Ptb = σ b ⎜ ⎟ .⎢1 + f ⎜ ⎜ h +h − 1⎟ ⎥ ⎟ (N/mm2; kG/mm2) ⎝ 1000 ⎠ ⎢ ⎣ ⎝ 1 2 ⎠⎥⎦ TÝnh ¸p lùc c¸n trung b×nh theo Karolev: ⎡ δ −1 ⎤ 2k ⎢⎛ 1 ⎞ 2 ⎛ ε ⎞⎥ Ptb = ⎜ ⎟ − ⎜1 − ⎟ (N/mm2; kG/mm2) ε.δ ⎢⎝ 1 − ε ⎠ ⎝ 2 ⎠⎥ ⎣ ⎦ Trong ®ã: 2k = 1,15σch (σch – giíi h¹n ch¶y cña kim lo¹i) ε - l−îng Ðp t−¬ng ®èi 2f .l 2f .l f .l ⎛ 2 − ε ⎞ δ= hoÆc δ = = ⎜ ⎟ ∆h ∆h h tb ⎝ 2 ⎠ h1 - chiÒu cao cña lÇn c¸n ®Çu; l - chiÒu dµi cung tiÕp xóc h1 + h 2 htb chiÒu cao trung b×nh h tb = 2 Ptb e m − 1 = 2k m Trong ®ã: e – sè N¬be, e = 2,71828 2f ∆h.R m= ; 2k = 1,15σch h1 + h 2 TÝnh ¸p lùc c¸n trung b×nh theo KhiLa: ⎡ ⎛ h ⎞ R ⎛ h ⎞⎤ Ptb = 2k ⎢1,08 + 1,79⎜1 − 2 ⎟.f . ⎜ h ⎟ − 1,02⎜1 − 2 ⎟ ⎥ ⎜ h ⎟ ⎢ ⎝ 1 ⎠ h2 ⎝ 1 ⎠⎥ ⎣ ⎦ Trong ®ã: 2k = 1,15σch Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa - §¹i häc §µ n½ng 35
Gi¸o tr×nh: ThiÕt bÞ c¸n H.3.5. a. §å thÞ quan hÖ gi÷a Ptb/2k; l/htb vµ hÖ sè ma s¸t f; b. Sù phô thuéc cña σb cña kim lo¹i vµo T0; c. Quan hÖ gi÷a σch; tèc ®é biÕn d¹ng U vµ nhiÖt ®é T cña thÐp c¸cbon; d. Quan hÖ gi÷a giíi h¹n bÒn σb tèc ®é biÕn d¹ng u vµ nhiÖt ®é cña thÐp hîp kim khi ε = 30%. TÝnh ¸p lùc c¸n trung b×nh theo Talicov vµ Kondrachev: Dïng khi c¸n tÊm kim lo¹i mµu nh− ®ång, kÏm, niken v.v... Ptb = C.1,15σch (N/mm2) Trong ®ã: C - ®¹i l−îng phô thuéc vµo l−îng Ðp t−¬ng ®èi ε vµ δ. §¹i l−îng C ®−îc tra theo gi¶n ®å 3.4. δ - ®¹i l−îng cã liªn quan ®Õn hÖ sè ma s¸t f, chiÒu dµi cung tiÕp xóc ltx vµ l−îng Ðp tuyÖt ®èi ∆h qua biÓu thøc: δ = 2.ltx.f/∆h Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa - §¹i häc §µ n½ng 36
Gi¸o tr×nh: ThiÕt bÞ c¸n σch (kg/mm2) σch (kg/mm2) 90 90 4 3 9 70 70 8 2 7 1 50 50 6 5 30 30 10 10 0 20 40 60 80 0 20 40 60 80 ε% ε% H.3.4. §å thÞ quan hÖ gi÷a giíi h¹n ch¶y vµl−îng Ðp tuyÖt ®èi cña 1 sè kim lo¹i mµu 1. §ång b¹ch; 2. HK ®ång Nozibo; 3. Niken; 4. §ång lß xo; 5. §ngf nguyªn chÊt; 6. §ång t«mpac; 7. §ång thau LCuZn68; 8. §ång thau LCuZn62; 9. §ång thau LCuZn64-2 b. C«ng lµm kim lo¹i biÕn d¹ng Theo Pavlov th× c«ng thøc tÝnh to¸n c«ng lµm kim lo¹i biÕn d¹ng t−¬ng ®èi chÝnh x¸c lµ: ⎛H⎞ A = Ptb .V. ln ⎜ ⎟ ⎝h⎠ trong ®ã, Ptb: ¸p lùc trung b×nh (®¬n vÞ) cña kim lo¹i lªn trôc c¸n; V: thÓ tÝch cña kim lo¹i; H, h: chiÒu cao kim lo¹i tr−íc vµ sau khi c¸n; c. C«ng suÊt vµ m«men khi c¸n A C«ng suÊt khi c¸n ®−îc tÝnh theo c«ng thøc: W = t Trong ®ã, t: thêi gian lµm kim lo¹i biÕn d¹ng (s) C«ng suÊt ®éng c¬ cña thiÕt bÞ c¸n ®−îc tÝnh to¸n trªn c¬ së lý thuyÕt hoÆc theo sè liÖu thùc tÕ cña sù tiªu hao n¨ng l−îng ®¬n vÞ theo s¶n phÈm c¸n. Trªn c¬ së tÝnh to¸n, ng−êi ta th−êng dïng c¸ch x¸c ®Þnh c«ng suÊt theo m«men c¸n: V N = Mc. r trong ®ã, V: tèc ®é quay cña trôc c¸n; r: b¸n kÝnh trôc c¸n Mc = Mms + Mbd Mms: m«men ma s¸t gåm m«men ma s¸t do lùc c¸n sinh trªn cæ trôc c¸n (Mms1) vµ m«men ma s¸t t¹i c¸c chi tiÕt quay (Mms2). M«men ma s¸t ®−îc tÝnh: Mms = Mms1 + Mms2 Trong ®ã: Mms1 = f.P.d víi, f: hÖ sè ma s¸t trªn cæ trôc c¸n P: lùc c¸n (N, KG); d: ®−êng kÝnh cæ trôc (mm) Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa - §¹i häc §µ n½ng 37
Gi¸o tr×nh: ThiÕt bÞ c¸n HÖ sè ma s¸t æ ®ì (f) Lo¹i æ ®ì trôc c¸n HÖ sè ma s¸t f æ ®ì ma s¸t láng 0,003 ÷ 0,0005 æ ®ì ma s¸t n÷a láng 0,006 ÷ 0,01 æ bi 0,003 ÷ 0,008 æ tr−ît b»ng thÐp 0,04 ÷ 0,1 æ tr−ît b»ng sø 0,005 ÷ 0,01 Mms2 = (0,08 ÷ 0,12)(M0 + Mms1) M«men kh«ng t¶i M0 sinh ra ®Ó th¾ng träng l−îng cña c¸c chi tiÕt quay khi m¸y ch¹y kh«ng t¶i. M«men kh«ng t¶i th−êng b»ng 3 ÷ 6% m«men c¸n: M0 = (3 ÷ 6)% Mc M«men ®éng Md = 0 khi c¸n kh«ng cã sù t¨ng gi¶m tèc ®é. M«men c¸n ®−îc x¸c ®Þnh kh¸c nhau theo nh÷ng tr−êng hîp c¸n kh¸c nhau: 1 §èi víi tr−êng hîp c¸n ®¬n gi¶n, trôc c¸n cã cïng ®−êng kÝnh vµ quay víi cïng mét tèc ®é: Mbd = 2.P.a víi, a: tay ®ßn, cã thÓ lùa chän a trong ph¹m vi: a = (0,3 ÷ 0,55)lx Cã thÓ tham kh¶o theo sè liÖu: Khi c¸n nãng: a = (0,45 ÷ 0,5)lx Khi c¸n nguéi: a = (0,35 ÷ 0,45)lx l x = R∆h 2 Trong tr−êng hîp c¸n cã lùc kÐo tr−íc vµ sau vËt c¸n th× m«men biÕn d¹ng cã thÓ tÝnh theo biÓu thøc: Mbd = 2.P.a + (Qn - Qh).r víi Qn, Qh lµ trÞ sè lùc kÐo tr−íc vµ sau vËt c¸n. 3 Trong tr−êng hîp c¸n trªn m¸y c¸n chØ mét trôc ®−îc dÉn ®éng, lóc ®ã m«men ë trôc trªn b»ng kh«ng, m«men chØ ®−îc truyÒn qua trôc d−íi: Mbd = P.a2 Trong ®ã: a = (0,35÷0,45)ltx. 4 Khi c¸n trong 2 trôc c¸n kh¸c nhau vÒ ®−¬ng kÝnh, lóc ®ã m«men c¸n ph©n bè kh«ng ®Òu gi÷a 2 trôc c¸n lóc ®ã: M1 = P.a1; M2 = P.a2 Trong thùc tÕ sù chªnh lÖch ®−êng kÝnh cña 2 trôc c¸n kh«ng lín (5÷6%), do ®ã cã thÓ cho a1 ≈ a2 lóc ®ã: Mbd = 2P.a Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa - §¹i häc §µ n½ng 38
Gi¸o tr×nh: ThiÕt bÞ c¸n M a1 M P β P β1 H H ltx h1 h1 β2 P P M M a2 a2 H×nh 3.5- H−íng ¸p lùc c¸n H×nh 3.6- H−íng ¸p lùc c¸n trong trong qu¸ tr×nh c¸n ®¬n gi¶n qu¸ tr×nh c¸n trôc d−íi dÉn ®éng r.sinαr M a1 P αr r r hβ h αR β R R R.sinαR M P a2 H×nh 3.7- S¬ ®å h−íng lùc c¸n khi ®−êng kÝnh trôc kh¸c nhau §Ó cã thÓ tÝnh ®−îc c«ng suÊt trªn trôc ®éng c¬ cña m¸y c¸n, chóng ta cÇn ph¶i x¸c ®Þnh c«ng suÊt tiªu hao trªn hÖ thèng truyÒn lùc tõ trôc ®éng c¬ ®Õn m¸y c¸n (trôc c¸n). Th«ng th−êng ta x¸c ®Þnh c«ng suÊt tæn hao nµy theo mét hÖ sè h÷u N + N ms Ých η. VËy, c«ng suÊt c¸n ®−îc x¸c ®Þnh nh− sau: N c = bd η Khi tÝnh to¸n c«ng thøc truyÒn ®éng chÝnh cña m¸y c¸n th× ngoµi c«ng suÊt c¸n vµ c«ng suÊt tæn hao trªn hÖ thèng truyÒn lùc cßn ph¶i tÝnh ®Õn c«ng suÊt kh«ng t¶i cña ®éng c¬. NÕu nh− trong qu¸ tr×nh c¸n cã ®iÒu chØnh tèc ®é hoÆc kh«ng th× còng ph¶i tÝnh ®Õn m«men ®éng. M®c = Mt ± M® trong ®ã, Mt: m«men ®éng c¬ khi phô t¶i kh«ng ®æi (Mbd + Mms + M0) M0: m«men kh«ng t¶i cña ®éng c¬; M®: m«men ®éng DÊu (-) khi gi¶m tèc ®é vµ dÊu (+) khi t¨ng tèc ®é TÝnh to¸n c«ng suÊt ®éng c¬ N®c = Mt®c.ω®c (kw) Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa - §¹i häc §µ n½ng 39
Gi¸o tr×nh: ThiÕt bÞ c¸n Trong ®ã: Mt®c - M«men tÜnh trªn trôc ®éng c¬: M + M ms1 M tdc = c η.i Mc - m«men c¸n; η= η1 . η2 . η3 - hÖ sè truyÒn ®éng h÷u Ých cña m¸y th−êng lÊy b»ng 0,85 ÷ 0,93. η1 = 0,93 ÷ 0,95 - hÖ sè truyÒn ®éng h÷u Ých cña hép gi¶m tèc η2 = 0,92 ÷ 0,95 - hÖ sè truyÒn ®éng h÷u Ých cña hép b¸nh r¨ng ch÷ V. η3 = 0,99 - hÖ sè truyÒn ®éng h÷u Ých cña trôc khíp nèi. n ω i - TØ sè truyÒn tõ ®éng c¬ ®Õn trôc c¸n: i = dc = dc nt ωt ndc, nt - tèc ®é quay cña ®éng c¬ vµ trôc c¸n (vg/ph) ωdc, ωt - vËn tèc gãc cña ®éng c¬ vµ trôc c¸n (1/s) sau khi tÝnh ®−îc N®c th× tra b¶ng vµ chän ®éng c¬ cÇn thiÕt cho m¸y c¸n theo ®iÒu kiÖn: N®c ≤ [N] (kw) [N] c«ng suÊt cho phÐp thùc tÕ cña ®éng c¬, kw. Sau khi tÝnh to¸n m«men cho mét lÇn c¸n, ®iÒu tr−íc tiªn lµ chän ®éng c¬, x©y dùng ®å thÞ m«men tÜnh cho phÐp ta tÝnh ®−îc c«ng suÊt ®éng c¬ khi ®· kiÓm tra ®Çy ®ñ vÒ qu¸ t¶i vµ ®èt nãng ®éng c¬. Khi kiÓm tra vÒ sù qu¸ t¶i cho phÐp cña ®éng c¬ th× m«men ®Þnh møc cña M ®éng c¬ ®−îc tÝnh nh− sau: M dm ≥ max k trong ®ã, Mmax: m«men cùc ®¹i tÝnh theo ®å thÞ m«men tÜnh k: hÖ sè qu¸ t¶i cña ®éng c¬ Víi ®éng c¬ kh«ng ®¶o chiÒu: k = 2 Víi ®éng c¬ ®¶o chiÒu: k = 2,5 ÷ 3 Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa - §¹i häc §µ n½ng 40