Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
CHƯƠNG V: TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC MÁY

CHƯƠNG V: TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC MÁY

Tải bản đầy đủ - 0trang

F = Pc .f + G ; G = (0,1÷ 0,2).Pz

Vậy G = (1812 ÷ 3624) N

Hệ số ma sát : f = 0,15

+) Đối với phay thuận

Pc = ( 0,75 ÷ 0,8)Pz .



Lấy Pc = 14496 N



+) Đối với phay nghịch.

Pc = ( 0,2÷ 0,3 ).Pz . Lấy Pc = 5436 N

Thay vào trên ta có :

+ Phay thuận :

+ Phay nghịch :



F = 14496.0,15 + 3624 = 5798,4 N

F = 5436.0,15 - 1812 = - 996,6 N .



Vậy lực kéo của cơ cấu chạy dao thay vào ta có:

+ Phay thuận : Q = 23737,2 N

+ Phay nghịch : Q = 22921,8 N

Lực kéo cơ cấu chạy dao nhanh:

Qnhanh = G + m.a

a: Gia tốc chạy dao nhanh : a = 0

Vậy: Qnhanh = G = 1812 N

5.2. TÍNH TỐN ĐỘNG LỰC HỌC TRONG THỜI KỲ ỔN ĐỊNH

Xích tốc độ:

Ta có NC = 6,04KW

Mơ men xoắn lớn nhất được xác định khi tác dụng lên trục chính được

tính theo công thức:

Mx =



9,5510

. . Nc 9,5510

. 6 .6,04

= 1,75.106 Nmm

=

n

50



Cơng suất, mơ men xoắn trên trục I của xích tốc độ được tính theo cơng

thức:

Nj = NC./ηjtc Mxj = NC.ijtc / ηjtc



52



Trong đó :

ηjtc = ηbrj-tc . ηơj-tc

Hiệu xuất của bộ truyền từ trục j đến trục chính:

ηbr = 0,96 ; ηbv-tv = 0,95



;



ηơ = 0,99.



Cơng suất trục chính:

NC = 6,04 KW

Mơ men xoắn trên trục chính:

Mxtc = 1,75. 16 Nmm

Trục chính trên bản vẽ được kí hiệu là trục VII. Trục chính là trục mang

dao do yêu cầu kết cấu của trục chính ta chế tạo trục là trục rỗng.

Ta có ξ là tỷ số truyền giữa đường kính ngồi và đường kính trong của

trục. Chọn ξ = 0,5.

+) Đường kính sơ bộ trục được xác định theo công thức sau:

dVII =



d

N

(mm)

4 với d ≥ C. 3

d−ξ

n



C : Hệ số tính tốn .Ta chọn C = 160

Vậy d ≥ 160. 3

Nên dVII =



6,04

= 79,2 mm

50



79,2

= 84,48 mm

1 − 0,5



Chọn dVII = 85 mm

+) Trên trục VII ta có:

nVI = nVII.68/17 = 200 v/ph

MVIx = MVIIx/η . 17/68 = 0,31.106 (N.mm)

NVI = NVII/η =

Vậy : dVI ≥ C. 3



6,04

= 6,25 (KW)

0,96

N

6,25

= 160. 3

= 49 mm.

n

200



Chọn dVI = 50 mm



dài 300 mm



53



+) Trên trục V có : Nv = 6,47 KW MVx = 0,316.106 Nmm

Tương tự như trên ta tính được : dV = 52 mm

Chọn dV = 60 mm

+) Trục IV chịu tác dụng của ba đường truyền là xích tốc độ, xích bao hình và

xích chạy dao, vì vậy ta phải tính riêng mơ men xoắn và cơng suất cho từng

xích rồi cộng lại.

Đối với xích tốc độ:

MIVx = MIVx/η = 0,332.106 N.mm

NIV = NV/ η = 6,6 KW

Đường kính sơ bộ trục được tính tốn sau khi cộng cơng suất cả 3 xích lại.

Tính modul sơ bộ của các trục truyền của xích:

Trong q trình thiết kế động lực học. Do yêu cầu phải đảm bảo các tỷ số

truyền để đảm bảo tốt độ vòng quay của trục chính do số răng Z của bộ truyền

đã được chọn trước, nên ta phải tính modul sơ bộ của các bộ truyền:

19,1 × 106 × K × N

mSb ≥ 3

y × Z × ψ m × θ"×[ σ u ] × θ 0

hoặc m sb = 0,2 × 3



i+1 M

× 2

i

Z



(mm)



(mm)



i = Z2/Z1 = n1/n2.

Trong đó:

M: Mơ men xoắn của bánh răng bé.

Z : Số răng của bánh răng bé.

ψm = b/m = 8 chọn là chiều dài tương đối của răng. Vật liệu bánh răng là thép

40X.

Mô dun của bộ truyền trục VI đến trục VII:

i = Z54/Z53 = 68/17 = 4

M = 0,3 . 103 N.mm

5 0,3 × 10 3

3

msb ≥

×

= 3,4 mm

4

17 2

54



Chọn modul bộ truyền m = 4 mm.

Modul bộ truyền bánh răng nón từ trục V đến trục VI:

msb ≥



3



19,1 × 106 × K × N

0,85 × y × Z × ξ m × θ"×[ σ u ] × n



(mm)



Trong đó :

K = 1,4

n : Số vòng quay trong một phút của bánh răng đang tính.

y : Hệ số dạng răng



y = 0,49.



Z : Số răng của bánh răng



Z = 29.



ψm : Chiều dài tương đối của bánh răng lấy Ψm = 10 mm.

θ’’ : Hệ số khả năng tải. Với bộ truyền bánh răng nón, răng thẳng

lấy θ’’ = 1. Với bộ truyền bánh răng nón răng nghiêng ta chọn θ’’ = 1,5.

mtb: Modul trung bình trên tiết diện trung bình. Với cặp bánh răng này : Z =

29 , N = 6,47 KW

[ σu ] =



σ −1

n. k σ



σ-1 : Giới hạn chu kỳ mạch động σ-1 = ( 0,4 ÷ 0,45 ) . σbr

Chọn σ-1 = 0,4.σbr

Vật liệu bánh răng là thép 40 X : σbr = 750 N/mm2 .

n : Hệ số an toàn . n = 1,8 ( phụ thuộc vào cơ tính của thép)

kσ: Hệ số tập trung ứng suất chân răng phụ thuộc vào cơ tính của thép kσ = 1,2

σu =



3001

. ,5

= 208,3 N/mm2

1,81

. ,2



6

19

,

1

×

10

× 1,4 × 6,47

mtb ≥ 3

= 2,89 mm

0,85 × 0,49 × 29 × 200 × 10 × 1,5 × 208,3



ms = mtb + b.Sinϕ/Z = 2,89 + (30 .Sin450) / 29 = 3,62 mm

Chọn ms = 4 mm



55



Tương tự với bánh răng giữa trục IV đến trục V ta cũng tính được: m s = 4

mm.

5.3. TÍNH TỐN ĐỘNG LỰC HỌC CHO THỜI KỲ ỔN ĐỊNH XÍCH

CHẠY DAO

5.3.1. Xích chạy dao đứng

5.3.1.1 Tính cơng suất và mơ men trên các trục của xích chạy dao đứng

Từ lực kéo cơ cấu chạy dao là:

Q = 23737,2 N

Có thể xác định được mơ men xoắn trên trục vít me đứng theo cơng thức.

Mvmx =



Q.t

23737,2.10

=

= 36,5.103 ( N .mm )

2.π .ηvm

2.3,14.0,5



Trong đó : t - Là bước vít me t = 10 mm ; ηvm = 0,5

Cơng suất tính tốn trên trục vít me chạy dao đứng là:

N = Mvm.nvm/9,55.106



(KW).



Trong đó : nvm = 0,35 v/1v.phôi

nd = 50 v/ph

nf = nd.K/Z = 50.1/12 = 4,17 v/ph

Nvm = 36,5.103.1,46 / 9,55.106 = 0,006 KW

+) Công suất trên trục XX:

NXX = Nvm/η = 0,006/0,93 = 0,0064 KW

MXXx = Mvmx .i/η = 24.36,5.103/0,93.1 = 1,64.103 Nmm.

nXX = 1,64.24 = 35 v/ph

+) Trên trục XIX:

NXIX = NXX/η = 0,0064/0,93 = 0,0068 KW

M(XIX)x = M(XX)x / η = 1,64.103/0,93 = 1,74.103 Nmm.

nXIX = nXX.i = 35.1 = 35 v/ph.

+) Trên trục XVIII:

NXVIII = NXIX/η = 0,0072 KW

Mx(XVIII) = Mx(XIX).50/η.45 = 2,05.103 Nmm

56



nXVIII = nXIX.i = 35.45/50 = 31,5 v/ph

+) Trên trục XVI:

Qua bộ truyền sử dụng khi phay nghịch 42/37 ta tính được cơng suất, mơ men

và tốc độ trên trục XVI.

NXVI = NXVII/η = 0,008 KW

Mx(XVI) = Mx(XVII)/η .



39

= 1,36 . 103 Nmm.

65



nXVI = nXVII.65/39 = 52,5 v/ph

Với tốc độ vòng quay của phơi là 4,17 v/ph thì ta có tốc độ quay của trục XIII

là:

nXIII = 4,17.96 = 400,3 v/ph.

Trục XI quay cùng tốc độ với trục XIII nên:

nXI = nXIII = 400,3 v/ph

Trục XII:

nXII = nXIII . 2/26 = 400,3.(2/26) = 30,8 v/ph.

Mx(XII) = Mx(XVI)/η.64/32 = 3.103 Nmm

NXII = NXII.η = 0,009 KW.

Trục XI chịu tác dụng của hai đường truyền là xích chạy dao và xích bao

hình. Do đó mơ men và cơng suất là tổng hai xích trên. Xích chạy dao:

NXI = NXII/η = 0,01 KW.

Mx(XI) = Mx(XII)/η.(2/26) = 0,26.103 Nmm.

nXI = 400,3 v/ph.

5.3.1.2. Xác định đường kính và modul các bộ truyền trong xích chạy dao

đứng.

Modul sơ bộ các bánh răng trụ được xác định theo cơng thức:

msb≥ 0,2. 3



i+1 M

.× 2

1

Z



(mm)



+) Modul sơ bộ của bộ truyền giữa trục XIX và trục XX:

57



i =1 ; Z = 45 ;

msb≥ 0,2. 3



M =1,74 .103 Nmm



2 1,74.103

= 2,46 mm

×

2

1

45



chọn msb= 2,5 mm.

+) Modul sơ bộ của bộ truyền XVIII đến XIX :

i = 45/50 = 0,9 ; M = 2,05.103 N.mm

msb≥ 0,2. 3



1,9 2,0510

. 3

= 2,00 mm .

×

2

0,9

45



Chọn msb = 2,5mm.

+) Modul sơ bộ của bộ truyền bánh răng thay thế:

i = 32/64 = 0,5



M = 3.103 Nmm

3



1,5 310

.

msb≥ 0,2 . 3

= 2,43 mm

×

0,5 32 2

Chọn msb = 2,5mm

+) Modul bộ truyền trục vít bánh vít, giữa trục XI và trục XII. Chọn vật liệu

trục vít là thép 45 ta có:

[σtx] = 180.0,8 = 144 N/mm2.

Z =26 ;



Mx(XI) = 0,26.103 Nmm



Modul m và hệ số đường kính q được xác định theo cơng thức :

2



m. 3



 1,45 106 

K. N

q≥ 3

×

 ×

Z 

n

 [σ tx ]



Với : N = 0,009 KW ;



n = 30,8 v/ph ;



(*)



Z = 26 ;



K = 1,2



Thay các giá trị vào cơng (*) thức ta có:

m. 3 q ≥ 7,4



chọn = 8 . Tra bảng 4-6 [IV].



Có m = 3,5 mm ; q = 12

+) Modul của bộ truyền trục vít bánh vít giữa trục vít me chạy dao dọc XX:

Chọn vật liệu của cặp bộ truyền trục vít bánh vít như trên :

N = 0,006 KW ;



n = 1,46 v/ph ;



Z = 24 (răng)

58



Thay tất cả các số liệu trên vào cơng thức (*) ta có:

m. 3 q ≥ 6,7 .



Lấy = 6,9



Tra bảng 6-4[III]có: m = 3 mm ; q = 12

Xác định đường kính sơ bộ của các trục thuộc xích :

Theo cơng thức :

d≥ 3



Mx

0,2.[ τ x ]



. Với [τx] = 20 N/mm2



+) Đường kính trục vít me XXI:

Mx = 36,5.103 Nmm





dXXI



3

36

,

510

.

≥ 3

= 20,9 mm

0,2.20



Vì trục này là trục vít me, nên để đảm bảo độ cứng ta chọn:

dXXI = 45 mm , độ dài trục l = 930 mm

+) Đường kính trục XX:

MXX= 1,64.103 Nmm

3



1,64.10

⇒ dXX = 3

= 7,43 mm

0,2.20

Vì trục này có then hoa nên ta chọn dXX = 40 mm chiều dài trục là 650 mm.

+) Đường kính trục XIX:

MXIX = 1,74.103 Nmm





dXIX = 7,6 mm



Chọn dXIX = 30 mm ; chiều dài l = 200 mm

+) Đường kính trục XVIII : có MXVIII = 2,02.103 Nmm





dXVIII = 8 mm.



Chọn dXVIII = 40 mm.



Chiều dài l = 1000 mm



+) Đường kính trục XVI:

Mx = 1,36.103 N mm





dXVI = 7 mm



59



Chọn dXVI = 40 mm.



Chiều dài l = 450 mm



5.3.2. Xích chạy dao hướng kính

5.3.2.1. Xác định lực kéo chạy dao

Như trên đã phân tích, thành phần lực cắt tác dụng theo phương hướng kính là

P c.

-) Khi phay nghịch: Pc = 5436 N

-) Khi phay thuận : Pc = 14496 N

Theo Rexetop lực kéo chạy dao với bàn máy sống trượt đuôi én được xác

định:

Qk = K.Pc +f(Px + G) (**)

Trong đó:

+) Px: Lực gây ra áp lực ma sát trên sống trượt.

Phay thuận : Px = 16308 N

Phay nghịch: Px = 21744 N

+) G : Trọng lượng phần di chuyển dựa theo kích thước bàn máy và sống

trượt, tính sơ bộ : G = 3624 N

K = 1,4



f = 0,15



Thay tất cả trị số trên vào công thức (**). Ta được:

Phay thuận : Qk = 1,4.14496 + 0,15(16308 + 3624) = 23284,2 N

Phay nghịch : Qk = 1,4.5436 + 0,15(21744 + 3624) = 11415,6 N

5.3.2.2. Xác định mơ men xoắn trên trục.

Ta có công thức: MX =



Q. T

2.3,14. ηi − vm . η vm



+) Trên trục XXIII:

Mx(XXIII)=



Q k . Tk

23284,2.10

=

= 74,15.103Nmm.

2.3,14. ηvm

2.3,14.0,5



Đường kính sơ bộ trục:



60



74,1510

.

dXXIII ≥ 3

0,2.20



3



= 26,5 mm.



Đây là trục vít me, có độ dài l = 500 mm. Để đảm bảo độ cứng vững ta chọn

dXXIII = 50 mm.

+) Trên trục XXII:

MxXXII =





74,151

.

M x XXIII . 1

×

=

= 2,29 . 103 Nmm

η

36 0,93.36

dXXII



2,29.10

≥3

0,2.20



3



= 8,3 mm.



Đây là trục then hoa dài 400 mm, chọn dXXII = 35 mm.

+) Trên trục XXI:

M x XXI 34

×

M XXI =

= 1,42.103 (N.mm)

η

61

x







dXXII ≥ 3



1,42.103

0,2.20



= 6,9 mm.



Đây là trục then hoa dài 300 mm, để đảm bảo độ cứng vững

Ta chọn dXXI = 30 mm.

+) Modul sơ bộ của bộ truyền trục vít.

2



6

 1,4510

K. M x

.

3

m. q ≥ 3 

 ×

9550

 [σ tx ]. Z 



Trong đó : K = 1,2 ; Mx =74,15.103 Nmm ;



(mm)

Z = 36 (răng)



Chọn vật liệu bánh vít là BPM 9-4. Đúc trong khn cát có :

σbk= 480 N/mm2 mà :

σtx = 0,8.σbk = 0,8.480 = 384 N/mm2

2



Thay vào ta có : m. 3



 1,4510

. 6

1,2.74,15

= 6,9 (mm)

q ≥ 3

 ×

384

.

36

9550







Tra bảng 4-6-[III]: m = 3 (mm) q = 12. Modul các bộ truyền bánh răng

thuộc xích, ta thấy mơ men xoắn trên các trục XVIII do xích chạy dao hướng

61



kính gây ra bé hơn so với xích chạy dao dọc vẫn được sử dụng. Ta chỉ cần

tính modul cho bộ truyền giữa các trục XXII, XXI, XXIII.

Xác định modul sơ bộ giữa các trục XXIII và XXI.



Ta có : msb



≥ 0,2. 3



i+1 M

× 2

i

Z



(mm)



Với M = 1,29.103 Nmm ; Z = 45 (mm)

⇒ m sb ≥ 0,2. 3



;



i = 1,1



2,1 1,29.10 3

×

= 0,21 mm.

2

11

,

45



Chọn msb = 2,5 mm.

Xác định modul sơ bộ giữa bộ truyền trục XXII và trụcXXI :

Ta có Mx = 1,29.103 Nmm ;



Z = 34 ;



i = 1,8



Thay vào ta có :

msb ≥ 0,2 × 3



2,8 1,29

×

= 0,24 . Chọn msb = 2,5 mm.

1,8 34 2



5.3.3. Xích chạy dao tiếp tuyến

5.3.3.1. Xác định lực kéo của cơ cấu chạy dao.

Hình5.2:



Pv



P

Pt



Theo ngun lý cắt ta có:

Pt = 0,9.Pz = 0,9.18120 = 16308 N.

PV = 0,4.Pz = 0,4.18120 = 7248 N.

Khi chạy dao tiếp tuyến dao dịch chuyển dọc trục nhờ cơ cấu vít me - đai ốc.

Do đó lực kéo của cơ cấu chạy dao là:

Q = PT = 16308 N

5.3.3.2. Tính mơ men xoắn trên các trục thuộc xích.

62



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

CHƯƠNG V: TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC MÁY

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×