THIẾT KẾ BĂNG VÍT GVHD:NGUYỄN VĂN HÙNG
Nếu mômen khởi động xác định bằng tính tốn lớn hơn mômen tới hạn thì động cơ không đồng bộ
không thể khởi động được. Hơn nửa trong tính tốn cũng cần lưu ý trường hợp điện áp của lưới điện giảm
xuống ( ví dụ giảm k lần so với điện áp định mức ), mômen quay động cơ sẽ giảm đi k
2
lần . Bởi vậy mômen
khởi động cần thiết để tăng tốc cho quá trình truyền động điện và kể cả trường hợp sự giảm điện áp do lưới
điện cung cấp .
Đối động cơ không đồng bộ : So sánh tỉ số giữa mômen lớn nhất theo biểu đồ phụ tải chính xác và
mômen định mức của động cơ với hệ số quá tải cho phép theo mômen l
m
sao cho thoả mãn điều kiện :
Theo công thức trang 33, tài liệu [3]
dm
dm
max
l
M
M
≤
Trong đó:
- M
max
: Mômen lớn nhất trong biểu đồ phụ tải .
M
max
=
i.η
Mx
Trong đó :
Mômen xoắn M
x
trên trục vít theo công thức 9.8/154[1]:
7,511
30
745,15.975975
0
===
n
N
M
x
(KG.m) =5117 (KNm).
Tỉ số truyền của hộp giảm tốc:
31,5i
=
.
Hiệu suất:
96,0
=
η
Mômen lơn nhất của động cơ:
M
max
=
2,169
96,0.5,31
5117
i.η
Mx
==
(N.m)
- M
đm
: Mômen định mức của động cơ.
Theo công thức 22, trang 34, tài liệu [3]:
dm
dm
dm
n
P
975.M
=
Trong đó :
Công suất định mức: P
đm
= 22 kw.
Số vòng quay định mức của động cơ: n
đm
= 970 ( v/ph).
22,11kG.m
970
22
975.M
dm
==⇒
- Đối với động cơ không đồng bộ , hệ số l
đm
phải kể đến trường hợp điện áp của lưới điện cung cấp giảm
đi 15% so với điện áp định mức.
Theo công thức trang 34, tài liệu [3]:
l
đm
= 0,7.µ=1,26
Với µ= 1,8 : hệ số vượt tải của động cơ,trang 73/[2]:
26,1l0,75
221,1
169,2
M
M
dm
dm
max
=≤==⇒
Vì tỉ số giữa mômen lớn nhất trên trục vít với mômen định mức động cơ nhỏ hơn hệ số vượt tải của
động cơ (
)8,1
=
µ
nên động cơ AO2-72-6 được chọn thoả mãn điều kiện quá tải .
2.7. CHỌN HỘP GIẢM TỐC:
Dựa vào tỉ số truyền giữa trục động cơ và trục vít ta chọn hộp giảm tốc.
Theo công thức (6.17), trang 120 , tài liệu [1] :
SVTH:TRẦN VĂN PHONG Trang 5
THIẾT KẾ BĂNG VÍT GVHD:NGUYỄN VĂN HÙNG
.23,23
30
970
n
n
i
dc
===
(2.7)
Trong đó :
- Tốc độ quay của trục động cơ: n
đc
= 970 vòng/ phút.
- Tốc độ quay của trục vít: n = 30 vòng/ phút.
- Theo tài liệu [4],trang 394,chọn hộp giảm tốc PM-650 với các thông số:
kw 23N
v/ph0001n
31,5.i
dc
dc
=
=
=
Thông số kích thước :
Kiểu HGT A A
1
A
n
L A
1
B B
1
B
2
B
3
PM- 650 650 250 400 1287 183 470 450 452 370
B
4
B
5
C C
1
H H
0
H
1
G L
1
K
318 410 160 85 697 320 95 35 830 495
d
1
d
2
d
3
l
1
l
2
l
3
l
4
d
3
t
1
t
2
60 110 130 290 108 265 165 110 32,5 127
Tốc độ quay thực của trục vít :
SVTH:TRẦN VĂN PHONG Trang 6
THIẾT KẾ BĂNG VÍT GVHD:NGUYỄN VĂN HÙNG
8,30
5,31
970
===
t
ñ
t
i
n
n
(v/ph)
Với n
đ
=970 v\ph
I
t
=31,5
Sai lệch so với n chọn (n=30 v\ph) bé hơn 10% nên hộp giảm tốc được chọn thoả mãn.
2.8.NĂNG SUẤT THỰC CỦA TRỤC VÍT:
β
γϕ
knSDQ
tt
48
2
=
D=0,65m: đường kính trục vít.
S=0,5m: bước vít
ϕ
=0,125 : hệ số đầy máng
n
t
= 30,8v\p : số vòng quay thực của trục vít.
γ
=1,5 T/m
3
:khối lượng riêng hàng ximăng.
k
β
=1 :hệ số giảm ma sát do độ nghiêng băng.
Vậy, Q
t
=48.(0,65)
2
.0,5.0,125.30,8.1,5.1=58,56 T/h
Sai lệch so với năng suất tính tốn :
%.10%4,2%100.
60
56,5860
<=
−
Vậy năng suất băng được thoả mãn.
2.9.TÍNH TỐN TRỤC VÍT :
2.9.1. Mômen xoắn trên trục vít :
Theo công thức (9.8), trang 154, tài liệu [1]:
Mô men xoắn trên trục vít:
n
N
975M
0
0
=
( KG.m) (2.8)
Trong đó :
- N
o
: Công suất trên trục vít để băng làm việc N
0
= 15,745 kw.
- n : Tốc độ quay của trục vít: n = 30 vòng/ phút.
71,115
30
15,745
975M
0
==⇒
(kG.m).
2.9.2. Lực dọc trục vít :
Theo công thức (9.9), trang 154, tài liệu [1]:
Lực dọc trục vít:
( )
βαk.D.tg
2M
P
0
d
+
=
(KG) (2.9)
Trong đó :
- Mômen xoắn trên trục vít: M
o
= 511,71 kG.m.
- K : Hệ số tính đến bán kính chịu tác dụng của lực k = 0,7-0,8 lấy k=0,7
- D : Đường kính vít D = 0,65 m.
- α : Góc nâng ren vít :
π.D
s
tgα
=
SVTH:TRẦN VĂN PHONG Trang 7
THIẾT KẾ BĂNG VÍT GVHD:NGUYỄN VĂN HÙNG
.4513α
0,245
π 0,65
0,5
tgα
/o
=⇒
==
- Với s : Bước vít s = 0,5 m.
β : Góc ma sát giữa hàng vận chuyển với vít
)acrtg(fβ
d
=
Với f
đ
: Hệ số ma sát ở trạng thái động f
đ
=
0,8 f
o.
F
o
: Hệ số ma sát ở trạng thái tĩnh f
o
= 0,3-0,65,lấy f=0,6.
( )
.8325farctgβ
0,480,8.0,6f
/0
d
d
==
==
( )
KG73,7372
83254513g0,7.0,65.t
2.511,71
P
/0/o
d
=
+
=⇒
2.9.3. Tải trọng ngang tác dụng lên trục vít đặt giữa hai gối đỡ trục :
Theo công thức (9.10), trang 154, tài liệu [1]:
k.D.L
.l2M
P
0
n
=
(KG) (2.10)
Trong đó :
- L : Chiều dài băng vít L = 24 m.
- Khoảng cách giữa các gối đỡ l =3 m
- M
o
: Mômen xoắn trên trục vít M
o
= 511,71 KG.m.
- K : Hệ số tính đến bán kính chịu tác dụng của lực k = 0,7
- D : Đường kính vít D = 0,65 m.
KGP
n
16,281
24.65,0.7,0
3.71,511.2
==⇒
*Trục vít được tính tốn như dầm nhiều gối chịu lực phức tạp do mômen xoắn M
0
;bị kéo nén dọc trục do P
d
hay uốn do tải trọng ngang P
n
tác dụng lên đoạn dài l và uốn do khối lượng bản thân trục trên đoạn dài l.
Tải trọng dọc phân bố đều trên trục vít :
KG/m141
24
2737,73
L
P
p
d
d
===
Tải trọng ngang phân bố đều trên trục vít :
KG/m72,39
3
281,16
l
P
p
n
n
===
Mômen xoắn phân bố đều trên trục vít :
KG32,12
24
511,71
L
M
m
0
0
===
2.9.4. Sơ đồ các tải trọng tác dụng lên trục vít:
Trục vít được xem như là một dầm liên tục có các ổ treo trung gian được xem như các gối đỡ . Dầm được
chia thành 8 đoạn.
SVTH:TRẦN VĂN PHONG Trang 8
THIẾT KẾ BĂNG VÍT GVHD:NGUYỄN VĂN HÙNG
Vậy trục vít được đưa về thành 1 dầm siêu tĩnh bậc 7 , tách riêng từng tải trọng tác dụng lên trục vít để xác
định biểu đồ nội lực tác dụng lên trục vít và xác định mômen lớn nhất tác dụng lên trục vít và xác định đường
kính trục vít
Trục vít dùng vận chuyển ximăng nên trục chủ yếu chịu ảnh hưởng của mômen xoắn M
0
và tải trọng
ngang P
n
phân bố đều trên trục vít, còn tải trọng dọc P
d
phân bố đều trên trục vít thì gây uốn trục nên khi tính
sức bền trục thì xét ảnh hưởng của P
d
.
Sau khi tính được kích thước trục vít thì kiểm tra trục vít theo biên dạng, độ võng trục vít (độ võng bé hơn
40% so với khe hở giữa vít và máng) theo điều kiện bền, hoặc dùng chương trình sap.2000 kiểm tra lại xem có
thoả mãn điều kiện.
2.9.5. Sơ đồ tải trọng phân bố lên trục vít do M
o
gây ra :
2.9.6.Sơ đồ tải trọng dọc phân bố lên trục vít do P
d
gây ra:
2.9.7.Sơ đồ tải trọng ngang phân bố lên trục vít do P
n
gây ra :
SVTH:TRẦN VĂN PHONG Trang 9
THIẾT KẾ BĂNG VÍT GVHD:NGUYỄN VĂN HÙNG
Trục vít là dầm liên tục đặt trên nhiều gối tựa,khoảng cách giữa các gồi tựa gọi lá các nhịp.Hệ được xem
như hệ siêu tĩnh xác định theo công thức:
N=G-2
Với n :bậc siêu tĩnh.
G=9 :tổng số gối tựa của dầm.
n=9-2=7 :hệ siêu tĩnh bậc 7.
Đánh số thứ tự các gối tựa từ trái qua phải :1,2,3 n
Nhịp trong dầm :L
1
,L
2
, L
n
.
Hệ số độ cứng dầm giống nhau.Hệ cơ bản gồm nhiều dầm với các khớp bản lề đặt trên các gối tựa trung
gian, chia dầm liên tục thành nhiều dầm đơn.Phản lực liên kết là các mômen M
i
.
Hệ dầm cơ bản như hình vẽ:
Theo công thức 10-10/271 tài liệu [5] :
Vơi:
i
Ω
:
diện
tích biểu đồ mômen do tải ban đầu gây ra trên hệ cơ bản.
a
i
: khoảng cách từ gối tựa thứ i đến trọng tâm của diện tích biểu đồ mômen trên.
L
i
; L
i+1
: độ dài nhịp thứ i, thứ i+1
E
1
J
i
; E
i+1
.J
i+1
: độ cứng dầm thứ i; i+1
Áp dụng nguyên tắc quan hệ giữa 3 mômen ở phương trình trên :
Gối 1:
0
3
2
3
.2.3.
8
3.
.
3
2
3
2
3
.3.
8
3.
.
3
2
.
6
3
)
.3
3
3
3
(.
6
3
22
2
1
10
=+++++
nn
PP
M
EJ
M
JEEJ
M
EJ
(1)
Gối 2:
0
3
2
3
.2.3.
8
3.
.
3
2
3
2
3
.3.
8
3.
.
3
2
.
6
3
)
.3
3
3
3
(.
6
3
22
3
1
21
=+++++
nn
PP
M
EJ
M
JEEJ
M
EJ
0.
2
9
4
.2
1
321
=
+++⇔
n
PMMM
JE
(2)
Tương tự cho các gối còn lại:
Gối 3:
SVTH:TRẦN VĂN PHONG Trang 10
0
.
6
)
.33
(.
6
111
11
1
11111
1
1
=
Ω
+
Ω
++++
+++
++
+
++++
+
−
iii
ii
iii
ii
i
ii
i
i
i
i
i
ii
i
i
ii
i
JEL
b
JEL
a
M
JE
L
M
JE
L
JE
L
M
JE
L
0.
2
9
4
.2
1
210
=
+++⇔
n
PMMM
JE
THIẾT KẾ BĂNG VÍT GVHD:NGUYỄN VĂN HÙNG
0.
2
9
4
.2
1
432
=
+++⇔
n
PMMM
JE
(3)
Gối 4:
0.
2
9
4
.2
1
543
=
+++⇔
n
PMMM
JE
(4)
Gối 5:
0.
2
9
4
.2
1
654
=
+++⇔
n
PMMM
JE
(5)
Gối 6:
0.
2
9
4
.2
1
765
=
+++⇔
n
PMMM
JE
(6)
Gối 7:
0.
2
9
4
.2
1
876
=
+++⇔
n
PMMM
JE
(7)
Vì M
0
=0; M
8
=0; độ cứng trục như nhau.
Chia hệ 7 phương trình trên cho
JE.2
1
,thu được kết quả :
Phương trình(1) <=> M
2
=-4M
1
-
n
P.
2
9
(1’)
Thay vào phương trình (2): => M
3
=15M
1
+3
n
P.
2
9
(2’)
Thay M
2
,M
3
phương trình (3): => M
4
=-4(14M
1
+3.
n
P.
2
9
) (3’)
Phương trình (7) : <=> M
6
=-4M
7
-3
n
P.
2
9
(7’)
Thay vào phương trình (6): => M
5
=15M
7
+3.
n
P.
2
9
(6’)
Thay vào phương trình (5): => M
4
=-4(14M
7
+3.
n
P.
2
9
) (5’)
Từ các phương trình (1’) (7’), ta có kết quả:
M
0
=M
8
=0
M
1
=M
7
=
.
194
41
−
n
P.
2
9
=-89,13kG.m với P
n
=93,72kG.m
M
2
=M
6
=
.
194
30
−
n
P.
2
9
=-65,22kG.m
M
3
=M
5
=
.
194
33
−
n
P.
2
9
=-71,74 kG.m
SVTH:TRẦN VĂN PHONG Trang 11
THIẾT KẾ BĂNG VÍT GVHD:NGUYỄN VĂN HÙNG
M
4
=
.
194
32
−
n
P.
2
9
=-69,56kG.m
Biểu đồ Mômen hệ cơ bản:
Áp dụng nguyên lí cộng tác dụng:
0
2211
6
pnn
p
u
MMMMMMMM
++++=
(công thức 101/271 tài liệu [5])
Biểu đồ mômen uốn do P
n
gây ra:
Dùng quan hệ vi phân giữa mômen uốn ,lực cắt ,tải phân bố vẽ được biểu đồ lực cắt do P
n
gây ra:
2.9.8.Tính tốn vàøø chọn đường kính trục vít theo điều kiện bền:
- Chọn vật liệu chế tạo trục vít : Thép C45 có σ
b
= 600 N/mm
2
Chọn tỷ số giữa đường kính trong và đường kính ngồi là :
0,8
D
d
η
==
.
Để tính tốn chọn đường kính trục vít trước tiên ta phải xác định nội lực lớn nhất xuất hiện ở 1 vị trí trên
trục vít, sau đó ta kiểm tra cho tồn trục vít.
Xác định diện tích chịu lực lớn nhất :
+Vị trí gối 0: M
x
max
=511,71kGm=5117,1N.m
M
u
min
=0
N
z
=2737,73kG=27377,3N
SVTH:TRẦN VĂN PHONG Trang 12
THIẾT KẾ BĂNG VÍT GVHD:NGUYỄN VĂN HÙNG
+Vị trí gối 1: M
x
max
=447,75kG=4477,5N.m
M
u
min
=-89,13kGm=-819,3N.m
N
z
=2395,5N=23955N
Kiểm tra theo hai trường hợp trên,chọn trường hợp lớn nhất:
Do ảnh hưởng của N
z
đến sức bền trục là nhỏ so với ảnh hưởng của M
x
và M
z
. Vì vậy tạm thời ta bỏ qua
ảnh hưởng của N
z
mà chỉ tính ảnh hưởng của M
x
và M
z
. Sau đó tính đến ảnh hưởng của N
z
.
Theo công thức (6.25), trang137, tài liệu [4]về điều kiện bền của trục :
Theo lí thuyết bền 4:(công thức 8.20/235 tài liệu [5])
[ ]
σσ
≤=++=
x
td
zyx
x
t
W
M
MMM
W
4
222
4
4
31
Với :
22
yx
MM
+
=
2
u
M
uyx
WWW
==
=>
[ ]
σσ
≤+==
22
4
4
4
31
xu
xx
td
t
MM
WW
M
( )
4
3
1.2,0
η
−=
np
DW
: mômen chống xoắn.(
η
:hệ số rỗng trục).
x
W
=
y
W
=
u
W
=
( )
4
3
1.1,0
η
−
n
D
:mômen chớng uốn.
Tại gối 0: chỉ có mômen xoắn.
[ ]
( )
[ ]
( )
[ ]
( )
.116
8,01482,0
10.3.1,5117
12,0
3.
12,0
3
4
3
3
4
3
4
mm
MM
D
xx
n
=
−
=
−
=
−
=
ησητ
Tại gối 1: M
u
=891,3 N.m=891,3.10
3
N.mm
M
x
=4477,5N.m=4477,5.10
3
N.mm
( )
[ ]
σσ
≤+
−
==
22
4
3
3
4
max
4
)5,4477.(
4
3
)3,891(
8,01.1,0
10
n
x
td
t
D
W
M
=>
n
D
=112mm.
Trong đó :
- [σ] : Ứng suất cho phép của vật liệu: [σ ]= 48 N/mm
3
-
max
td
M
: Mômen tương đương lớn nhất
-D
n
: Đường kính ngồi trục vít
-Tỉ số giữa đường kính trong và ngồi trục vít : η = 0,8
So sánh hai trường hợp trên chọn đường kính ngồi trục vít: D
n
= 120 mm.
Đường kính trong trục vít: d= 0,8.D
n
= 96 mm.
2.9.10. Kiểm tra trục vít có xét đến sự ảnh hưởng của N
z
:
Theo công thức (8.15), trang 176, tài liệu [5] :
[ ]
σ
W
M
F
N
W
M
σ
x
x
2
z
u
u
td
≤
+
+=
(2.14)
SVTH:TRẦN VĂN PHONG Trang 13
THIẾT KẾ BĂNG VÍT GVHD:NGUYỄN VĂN HÙNG
Kiểm tra hai trường hợp:
+Tại vị trí 0:
- [σ] : Ứng suất cho phép của vật liệu: [σ ]= 48 N/mm
2
- M
u
: Mômen uốn tại vị trí có nội lực lớn nhất M
u
= 0 Nm.
- M
x
: Mômen xoắn tại vị trí có nội lực lớn nhất M
x
= 5117,1.10
3
Nmm
- N
z
: Lực dọc trục tại vị trí có nội lực lớn nhất N
z
= 2737,3 N
- W
u
: Mômen cản uốn tại vị trí có nội lực lớn nhất
( ) ( )
3434
3
nu
1020218,01120.1,0η10,1.DW mm
=−=−=
- W
x
: Mômen cản xoắn tại vị trí có nội lực lớn nhất
W
x
= 0,2D
3
(1-η
4
) = 2W
u
= 204042mm
3
- F : Tiết diện trục vít
F=
( )
( )
2222
2
n
mm5,071496120
4
3,14
dD
4
π
=−=−
[ ]
σ96,52
204042
5117,1.10
4071,5
27377,3.
102021
0
σ
2
3
2
td
≤=
+
+=⇒
+Tại vị trí 1:
M
u
= 891,3.10
3
Nmm.
M
x
= 4477,5.10
3
Nmm
N
z
= 23955 N
[ ]
σ37,26
204042
4477,5.10
4071,5
23955
102021
891,3
σ
2
3
2
td
≤=
+
+=⇒
Vậy kích thước trục vít được chọn thoả mãn về điều kiện bền.
2.9.11. Kiểm tra trục vít theo hệ số an tồn cho phép :
Theo công thức (7.5), trang 120, tài liệu [6].
Hệ số an tồn được tính theo công thức sau:
[ ]
n
nn
.nn
n
τσ
τσ
≥
+
=
(2.15)
Trong đó :
- Hệ số an tồn cho phép : [n] = ( 1,5 ÷ 2,5 )
Khi tính tốn nếu n nhỏ hơn hệ số an tồn cho phép [n] thì phải tăng đường kính của trục hoặc chọn lại vật
liệu của trục có sức bền cao hơn so với vật liệu đã chọn. Nếu ngược lại n quá lớn so với [n] thì giảm bớt đường
kính trục hoặc chọn lại vật liệu có sức bền thấp hơn để đảm bảo yêu cầu kết cấu nhỏ gọn và tính kinh tế.
- Hệ số an tồn chỉ xét riêng ứng suất pháp : n
σ
a
σ
σ
1
σ
σ
β.ε
k
σ
n
−
=
(2.16)
- Hệ số an tồn chỉ xét riêng ứng suất tiếp : n
τ
SVTH:TRẦN VĂN PHONG Trang 14
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét