Đồ án Thiết kế sàn quay tầng thương

Thiết kế sμn quay tầng th−ợng Đồ án tốt nghiệp SVTH : Cao Trọng Khánh MSSV : 11880- 44 Trang41 Từ (2.2) ta có : σ u = 974 10.05,2757 3 = 2830,6 cm N 2 = 28,3 mm N 2 (2.4) Từ (2.3) ta có : τ c = 4,71 41,50332 = 704,93 cm N 2 = 7,05 mm N 2 (2.5) Thay (2.4) và (2.5) vào (2.1) ta đ−ợc : σ tt = 05,7.33,28 22 + = 30,82 mm N 2 Với [ ]σ cp : ứng suất cho phép, mm N 2 . (Theo tài liệu {7,}) [ ]σ cp = 160mm N 2 Vậy ứng suất của các thanh trong dầm thoả mãn ứng suất cho phép. Đề tμi: Thiết kế sμn quay tầng th−ợng Đồ án tốt nghiệp SVTH : Cao Trọng Khánh MSSV : 11880- 44 Trang42 Ch−ơng 3 : Thiết kế cơ cấu dẫn động quay sμn 3.1 Sơ đồ dẫn động : Theo ph−ơng án dẫn động đã chọn ở ch−ơng 1 là ph−ơng án dẫn động quay bánh xe tựa nh− một cơ cấu di chuyển trên ray tròn. Ta bố trí 2 bánh chủ động ( có gắn bộ dẫn động ) nh− hình 3.1 Hình 3.1 : Sơ đồ chung của sàn quay 1_ Ray vòng 5_ Lỗ sàn 2_ Kết cấu bao che 6_ Con lăn dẫn h−ớng 3_ Cụm bánh xe dẫn động 7_ Cụm bánh xe bị động 4_ Sàn quay 2 4 7 1 3 5 6 Đề tμi: Thiết kế sμn quay tầng th−ợng Đồ án tốt nghiệp SVTH : Cao Trọng Khánh MSSV : 11880- 44 Trang43 Sơ đồ dẫn động một cơ cấu : Hình 3.2 1_ Sàn quay; 2_ Động cơ; 3_ Hộp giảm tốc 4_ Trục động cơ; 5_ Bánh xe tựa; 6_ ổ đỡ bánh tựa 7_ Ray vòng; 8_ Sàn bêtông; 9_ Con lăn tì 3.2 Tính toán lực cản di chuyển : Lực cản quay sàn chính là lực cản di chuyển của hệ bánh tựa và con lăn trên vòng ray tròn. Mômen cản quay sẽ bằng lực cản di chuyển nhân với bán kính vòng ray tròn. Lực cản di chuyển tĩnh ( khi sàn quay ổn định ) bao gồm lực cản do ma sát, do dốc và do ảnh h−ởng của ray tròn. Riêng lực cản di chuyển trên ray tròn có thể kể đến, theo kinh nghiệm bằng cách lấy hệ số k vào công thức tính lực cản ma sát trên bánh tựa. Hình 3.3 8 6 32 4 9 7 51 Đề tμi: Thiết kế sμn quay tầng th−ợng Đồ án tốt nghiệp SVTH : Cao Trọng Khánh MSSV : 11880- 44 Trang44 Nh− vậy : W sátma = W tựa bánh sátma + W lăn con sátma + Wdốc (3.1) Trong đó : + W tựa bánhsátma = (Gsàn + Qmax ) . ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ + bxeD fd μ.2. .k (3.2) Gsàn : khối l−ợng của sàn quay, kg Theo ch−ơng 2 ta có Gsàn = 11008 kg = 110080 N Qmax : Trọng l−ợng của hoạt tải trên sàn, kg Theo ch−ơng 2 ta có : Qmax = 30800 kg = 308000 N D : đ−ờng kính của bánh xe tựa, mm Theo ch−ơng 2, tải trọng nén max trên một bánh là : P = 10452 kg = 104,52 KN Chọn sơ bộ : D = 440 mm d : đ−ờng kính ngõng trục bánh xe tựa, mm ( Theo bảng 23 tài liệu {3,51} ) Chọn d = 120 mm f : hệ số ma sát trong ổ đỡ bánh xe ( Theo bảng 24 tài liệu {3,51} ) Chọn loại ổ côn : f = 0,02 μ : hệ số cản lăn của bánh xe và ray ( Theo bảng 24 tài liệu {3,51} ) Khi D = 440 mm. Đối với ray bằng, bánh xe thép : μ = 0,05 cm = 0,5 mm k : hệ số kể đến lực cản di chuyển trên ray cong Chọn k = 2 Thay các số liệu trên vào (3.2) ta đ−ợc : Đề tμi: Thiết kế sμn quay tầng th−ợng Đồ án tốt nghiệp SVTH : Cao Trọng Khánh MSSV : 11880- 44 Trang45 W tựa bánhsátma = ( 110080 + 308000 ) . ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ + 440 5,0.202,0.120 . 2 = 6461,2 N (3.3) + W lăn consátma = H . ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ + ' '.2''. D fd μ (3.4) Trong đó : H : lực xô ngang khi bánh tựa chạm vào con lăn dẫn h−ớng , N H = 10% (Gsàn + Qmax ) = 0,1 . ( 110080 + 308000) = 41808 N D’ : đ−ờng kính con lăn dẫn h−ớng , mm Chọn sơ bộ : D’ = 200 mm d’ : đ−ờng kính ngõng trục con lăn dẫn h−ớng, mm Chọn sơ bộ : d’ = 80 mm f’ : hệ số ma sát trong ổ đỡ con lăn, f = f’ = 0,02 μ’ : hệ số cản lăn giữa con lăn dẫn h−ớng và ray ( Theo bảng 24 tài liệu {3,51} ) Chọn μ’ = 0,03 cm = 0,3 mm Thay các số liệu trên vào (3.4) ta đ−ợc : W lăn consátma = 41808 . ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ + 200 3,0.202,0.80 = 459,8 N (3.5) + Wdốc : lực cản do độ dốc của đ−ờng ray, N Wdốc = (Gsàn + Qmax ) . α (3.6) α : độ dốc của đ−ờng ray. ( Theo bảng 26 tài liệu {3,52} ) lấy α = 0,001 Từ (3.6) ta có : Wdốc = ( 110080 + 308000 ) . 0,001 = 418,08 N (3.7) Đề tμi: Thiết kế sμn quay tầng th−ợng Đồ án tốt nghiệp SVTH : Cao Trọng Khánh MSSV : 11880- 44 Trang46 Thay (3.3), (3.5) và (3.7) vào (3.1) ta có : Wt = 6461,2 + 459,8 + 418,08 = 7339,08 N (3.8) 3.3 Chọn động cơ : a, Tính vận tốc di chuyển bánh xe tựa : Tại điểm A’ trên hình vẽ 3.3 Ta thấy : Vsàn = Rsàn . ωsàn = Rsàn . 2π . nsàn Vbx = Rbx . ωbx = Rbx . 2π . nbx Vì sàn và bánh xe cùng di chuyển nên : Vsàn = Vbx Vậy nbx = R R bx s ns . = 0,22 4,4.1/30 = 0,667 vòng/phút → Vbx = 0,667 . 2π . 0,22 = 0,921 m/phút (3.9) b, Tính công suất của động cơ : + Công suất động cơ tính theo lực cản tĩnh : Nt = c . 60.1000 t W η dcV. , kW (3.10) Trong đó : Wt : lực cản tĩnh . Theo (3.8) Wt = 7339,08 N Vdc : vận tốc di chuyển của bánh xe. Theo (3.9) Vdc = 0,921m/phút ηc : hiệu suất của cơ cấu, chọn ηc = 0,8 Vậy : Nt = 8,0.1000.60 921,0.08,7339 = 0,14 kW Đề tμi: Thiết kế sμn quay tầng th−ợng Đồ án tốt nghiệp SVTH : Cao Trọng Khánh MSSV : 11880- 44 Trang47 + Do sàn quay có lực cản do quán tính so với lực cản tĩnh là t−ơng đối lớn nên ta chọn động cơ theo công suất có tính đến lực cản do quán tính. Wtt = Wt + ( 1,1 ữ 1,3 ) . g max sàn QG + . a, N (3.11) a : gia tốc của sàn, lấy a = 0,2 m/s² Wt = 7339,08 N ( theo 3.8 ) → Wtt = 7339,08 + 1,3 . ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ + 81,9 308000110080 . 0,2 = 18438,77 N - Công suất sơ bộ để chọn động cơ : Ntt = tb . c . 1000 tt W ψη dcV. , kW (3.12) Trong đó : ηc : hiệu suất của cơ cấu, chọn ηc = 0,8 ψtb : hệ số quá tải trung bình của động cơ, nó phụ thuộc vào loại động cơ ψtb = ( 0,6 ữ 0,7 ) ψmax Với loại động cơ lồng sóc, ψmax = 1,6 ữ 3,5 ( theo bảng 6-1 tài liệu {5,127} ) lấy ψtb = 0,6 . 1,65 = 0,99 Wtt : lực cản di chuyển. Theo trên Wtt = 18438,77 N V dc : vận tốc di chuyển của bánh xe. Theo (3.9) V dc = 0,921 m/ph Vậy Ntt = 0,99 . 0,8 . 1000 . 60 0,921 . 18438,77 = 0,36 kW + Trên sàn bố trí hai động cơ nên công suất tính cho một động cơ lấy bằng 60% công suất chung : Nttdc = 0,6 Ntt = 0,6.0,36 = 0,216 kW Động cơ đ−ợc chọn có công suất Nttdc ≥ Nt Đề tμi: Thiết kế sμn quay tầng th−ợng Đồ án tốt nghiệp SVTH : Cao Trọng Khánh MSSV : 11880- 44 Trang48 Vậy ta chọn động cơ liền hộp giảm tốc loại Bonfiglioli (ITALY) Loại động cơ : BN71B6 Có : N = 0,25 KW 1n = 890 vòng/phút Mb max = 4 Nm (mômen danh nghĩa lớn nhất của động cơ) Mn = 2,7 Nm ( mômen danh nghĩa của động cơ ) Jroto = 0,00124 kg.m² m = 8,9 kg Hộp giảm tốc : Kiểu A704 - 1346 – P71 – BN71B6 Có : ran = 2n = 0,7 vòng/phút Mn = 4125 Nm i = 1346 m = 148 kg Phanh : do tốc độ quay rất nhỏ và độ nghiêng của sàn nhỏ nên sơ bộ ta không chọn phanh. Mục sau sẽ kiểm tra gia tốc và quãng đ−ờng phanh khi ngắt dừng động cơ. Nếu không đạt yêu cầu sẽ chọn phanh sau ( loại phanh đĩa điện từ lắp ở đuôi động cơ ). - Sau khi chọn hộp giảm tốc thì số vòng quay thực tế của bánh tựa là : ntbx = i n1 = 0,66 vòng/phút Bán kính thực tế của bánh tựa là : Rbx t = n R bx s ns . = 0,66 4,4.1/30 = 0,22 m Vận tốc thực tế của bánh tựa là : Vbx t = Rbx t . 2π . ntbx = 0,22 . 2π . 0,66 = 0,912 m/phút Đề tμi: Thiết kế sμn quay tầng th−ợng Đồ án tốt nghiệp SVTH : Cao Trọng Khánh MSSV : 11880- 44 Trang49 Số vòng quay thực tế của sàn là : ns = R n s t bx t bx .R = 4,4 66,0.22,0 = 0,033 vòng/phút Sai số khi tính toán là : 100. 033,0 03333,0 = 1,01% nhỏ hơn sai số cho phép là 5%. 3.4 Kiểm tra động cơ : a, Theo điều kiện bám : ( không quay trơn ) Điều kiện đảm bảo cho bánh xe chủ động lăn mà không tr−ợt khi quay là : Nđc ≤ [ N ] (3.13) [ N ] : công suất tính toán cho phép đ−ợc xác định thoả mãn điều kiện bám khi mở máy động cơ với sàn không tải. [ N ] = [ ] tb . 9550 M ψ 1.n , KW (3.14) ψtb : ( theo 3.3.b ) lấy ψtb = 0.99 [ M ] : mômen mở máy cho phép trên trục động cơ (Nm) thoả mãn điều kiện không quay trơn của bánh xe dẫn động khi sàn không tải. [ M ] = Mt1 + b.375 2 t GD 1.n , Nm (3.15) Trong đó : Mt 1 : mômen cản tĩnh khi di chuyển với sàn không tải đ−a về trục động cơ. Mt 1 = c .gt . 2 ' t i W η bxeD. , Nm (3.16) Wt' : lực cản di chuyển khi sàn không tải W't = W tựa bánh sátma + W lăn con sátma + Wdốc (3.17) Đề tμi: Thiết kế sμn quay tầng th−ợng Đồ án tốt nghiệp SVTH : Cao Trọng Khánh MSSV : 11880- 44 Trang50 Trong đó : + W tựa bánhsátma : lực cản do bánh tựa khi sàn không tải ( Qmax = 0 ) W tựa bánhsátma = Gsàn . ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ + bxeD df μ.2. .k = 110080 . ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ + 440 5,0.2120.02,0 .2 = 1701,2 N + W lăn consátma : lực cản do con lăn tì, ( theo 3.5 ) W lăn con sátma = 459,8 N + Wdốc : lực cản do dốc , ( theo 3.7 ) Wdốc = 418,08 N Thay vào (3.17) ta có : W't = 1701,2 + 459,8 + 418,08 = 2579,08 N Từ (3.16) : Mt 1 = 0,8 . 1346 . 2 0,44 . 2579,08 = 0,53 Nm (3.18) GD2 : mômen vô lăng t−ơng đ−ơng của cả cơ cấu, Nm² GD2 = 1,2 . GDI2 + GDII2 (3.19) Trong đó : GDI2 : mômen vôlăng của các tiết máy quay phía trục động cơ GDI2 = GDroto2 = 4 . g . J ro = 0,00124 . 4 . 9,81 = 0,0486 Nm² GDII2 : mômen vôlăng t−ơng đ−ơng của các tiết máy quay quy về trục động cơ GDII2 = ηcgt bxbx i DG . . 2 2 = 8,0.1346 44,0.15 2 23 = 10.51,4 4− Nm² Thay vào (3.19) ta có : GD2 = 1,2 . 0,0486 + 10.51,4 4− = 0,059 Nm² (3.20) Đề tμi: Thiết kế sμn quay tầng th−ợng Đồ án tốt nghiệp SVTH : Cao Trọng Khánh MSSV : 11880- 44 Trang51 tb : thời gian mở máy nhỏ nhất của động cơ khi không tải thoả mãn điều kiện không quay trơn của các bánh xe dẫn động. tb = maxa V tx , s (3.21) Với : + amax : gia tốc cực đại cho phép đảm bảo an toàn bám ( Kb = 1,2 ) khi mở máy dẫn động sàn không tải. amax = gkdfdf k bxebxes b DDG G b ....2.. ⎥⎦ ⎤⎢⎣ ⎡ ⎜⎝ ⎛ ⎟⎠ ⎞+−⎟⎠ ⎞+⎜⎝ ⎛ μϕ (3.22) Trong đó : s b G G = 1/2 do : +số bánh chủ động trên tổng số bánh là 1/2 +trọng l−ợng sàn phân bố đều trên các bánh ϕ : hệ số bám của bánh xe chủ động với ray Khi làm việc trong nhà ϕ = 0,2 ( Theo tài liệu {3,55} ) kb : hệ số an toàn bám, kb = 1,2 k : hệ số kể đến ma sát khi bánh xe chủ động di chuyển trên ray cong lấy k = 2 f : hệ số ma sát tại trục bánh xe, f = 0,02 μ : hệ số cản lăn của bánh xe và ray, μ = 0,5 mm Từ (3.22) : amax = 81,9.2. 440 120.02,05,0.2 440 120.02,0 2,1 2,0. 2 1 ⎥⎦ ⎤⎢⎣ ⎡ ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ +−⎟⎠ ⎞+⎜⎝ ⎛ = 0,69 m/s² +Vbx t = 0,912 m/phút Vậy tb = 69,0.60 912,0 = 0,022 s Từ (3.15) ta có : Đề tμi: Thiết kế sμn quay tầng th−ợng Đồ án tốt nghiệp SVTH : Cao Trọng Khánh MSSV : 11880- 44 Trang52 [ M ] = Mt1 + b. 375 2 t GD 1.n , Nm = 0,53 + 022,0.375 890.059,0 = 6,89 Nm Theo (3.14) ta có : [ N ] = [ ] tb . 9550 M ψ 1.n , kW = 99,0.9550 890.89,6 = 0,65 kW Với : Nđc = 0,25 kW Vậy Nđc ≤ [ N ] nên thoả mãn điều kiện bám ( không quay trơn ) của bánh xe dẫn động với ray. b, Kiểm tra theo thời gian mở máy : - Thời gian mở máy thực tế của động cơ khi không tải : tm = ( )MM nGD tmtb 1 1 .375 .2 − , s (3.23) Mmtb : mômen mở máy trung bình của động cơ, Nm Mt 1 : mômen cản tĩnh khi di chuyển với sàn không tải đ−a về trục động cơ. Theo (3.18) Mt 1 = 0,53 Nm Mmtb = ( 0,7 ữ 0,8 ) . M max Theo (3.3.b) M max = 4 Nm → Mmtb = 0,7.4 = 2,8 Nm Vậy tm = )( 53,08,2375 890.059,0 − = 0,062 s Đề tμi: Thiết kế sμn quay tầng th−ợng Đồ án tốt nghiệp SVTH : Cao Trọng Khánh MSSV : 11880- 44 Trang53 - Thời gian mở máy thực tế của động cơ phải đảm bảo hệ số an toàn bám của bánh xe dẫn động với ray. ktb = ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ −+ f D d n n tg VGW G bx d m x st b ... . .' ϕ ≥ 1,2 (3.24) Với ⎪⎪⎭ ⎪⎪⎬ ⎫ = = 2 1 2 1 n n G G d s b Vì có hai bánh xe dẫn động trong bốn bánh Thay số vào (3.20) ta có : ktb = ⎜⎝ ⎛ ⎟⎠ ⎞−+ 440 02,0.120. 2 1 062,0.81,9.60 912,0.11008008,2579 2,0.110080.5,0 = 2,18 Vậy ktb ≥ 1,2 - Gia tốc thực tế mở máy khi không tải : t Va m t= = 24,0 60.062,0 912,0 = m/s² - Gia tốc thực tế mở máy khi có tải : Thời gian mở máy thực tế của động cơ khi có tải : tm = ( )MM nGD tmtb 11 1 .375 .2 − , s Mt 11 : mômen cản tĩnh khi di chuyển với sàn có tải đ−a về trục động cơ. Mt 11 = c .gt . 2 1' t i W η bxeD. , Nm Đề tμi: Thiết kế sμn quay tầng th−ợng Đồ án tốt nghiệp SVTH : Cao Trọng Khánh MSSV : 11880- 44 Trang54 Wt'1 : lực cản di chuyển khi sàn có tải ( Qmax # 0 ) Wt'1 = Wt = 7339,08 N → Mt11 = 0,8 . 1346 . 2 0,44 . 7339,08 = 1,5 Nm (3.25) Vậy : tm = )( 5,18,2375. 890.059,0 − = 0,12 s Gia tốc thực tế mở máy khi có tải : t Va m t= = 13,0 60.12,0 912,0 = m/s² 3.5 Tính phanh : Ph−ơng trình mômen khi phanh là : M ph = MM tqt '− (3.26) Trong đó : M ph : là mômen quán tính khi phanh của sàn và các tiết máy quay đ−a về trục đặt phanh ( th−ờng là trục động cơ ). M ph = t nGD ph dc .375 .2 , Nm (3.27) Với : GD2 : mômen vô lăng t−ơng đ−ơng của cả cơ cấu, Nm² Theo (3.20) : GD2 = 0,059 Nm² ndc : số vòng quay của động cơ. Theo (3.2.b) ndc = 890 v/ph t ph : thời gian phanh căn cứ vào quãng đ−ờng phanh cho phép t ph = V S t x ph.2 Đề tμi: Thiết kế sμn quay tầng th−ợng Đồ án tốt nghiệp SVTH : Cao Trọng Khánh MSSV : 11880- 44 Trang55 Thay vào (3.27) ta đ−ợc : M ph = 912,0 .2 .375 890.059,0 S ph = S ph 032,0 (3.28) Mt' : mômen cản tĩnh trên trục đặt phanh khi sàn không tải. Mt' = i DW gt cbxt .2 ..' η , Nm Wt' : lực cản tĩnh trên bánh xe khi sàn không mang tải Theo (3.17) Wt' = 2579,08 N → M t' = 1346.2 8,0.44,0.08,2579 = 0,34 Nm (3.29) Thay (3.28) và (3.29) vào (3.26) ta đ−ợc : M ph = S ph 032,0 - 0,34 Giả sử trên cơ cấu dẫn động ta không đặt phanh. Lúc đó M ph = 0. Vậy : M ph = S ph 032,0 - 0,34 = 0 → S ph = 34,0 032,0 = 0,094 m = 9,4 cm. → t ph = 912,0 60.094,0.2 = 12,4 s ≈ 13 s + Ta thấy rằng so với đ−ờng kính của ray là Dray = 10 m thì quãng đ−ờng phanh S ph = 9,4 cm là rất nhỏ. + Mặt khác sàn quay rất chậm 30 phút/1vòng t−ơng đ−ơng với 1800 s/1vòng. Sau khi tính toán thì thời gian phanh t ph = 13 s là rất bé so với thời gian của một vòng quay. Vì vậy trên các cơ cấu dẫn động ta không cần đặt phanh. Đề tμi: Thiết kế sμn quay tầng th−ợng Đồ án tốt nghiệp SVTH : Cao Trọng Khánh MSSV : 11880- 44 Trang56 3.5 Tính các bộ phận khác : 3.5.1 Tính bánh xe và ray : a, Tải trọng tính toán trên bánh xe : Ptt = Pk bxemax1 ..γ , kN (3.30) Trong đó : γ : hệ số kể đến tính chất thay đổi của tải trọng, vì sàn chủ yếu chịu tải trọng bản thân, tải trọng động ( do ng−ời hoạt động không đáng kể ) nên ta lấy γ = 1. k1: hệ số kể đến chế độ làm việc của bánh xe ( Theo bảng 30 tài liệu {3,59} ) lấy k1 = 1,2 Pbxemax : tải trọng lớn nhất xuất hiện trên bánh xe Theo ch−ơng 2 : Pbxemax = 10452 kg = 104,52 kN Vậy Ptt = 1,2 . 1 . 104,52 = 125,424 kN Với Ptt = 125,424 kN ta chọn loại bánh xe không gờ, vành bánh xe loại dập, cố định với ổ. Ray là loại ray vuông làm từ thép cán. Theo GOS T-57 ( tờ 18 tài liệu {2}). Chọn b = 80 mm Hình 3.4 Đề tμi: Thiết kế sμn quay tầng th−ợng Đồ án tốt nghiệp SVTH : Cao Trọng Khánh MSSV : 11880- 44 Trang57 b, Kiểm tra ứng suất nén cục bộ ( tiếp xúc ) của bánh xe và ray : Vì bánh xe hình trụ, không gờ, ray vuông nên tiếp xúc giữa bánh xe với ray là tiếp xúc đ−ờng. ( Theo tài liệu {3,59}) σ tx = 0,418 . Rb EP bxe tt . . ≤ [ ]σ tx (3.31) E : môđun đàn hồi t−ơng ứng Với bánh xe thép, ray thép : E = 10.1,2 7 N/cm² b : chiều rộng làm việc của ray Với Dbxe = 440 mm . Ta chọn b = 80 mm = 8 cm Rbxe : bán kính bánh xe Rbxe = 2 Dbxe = 2 440 = 220 mm = 22 cm [ ]σ tx : ứng suất tiếp xúc cho phép, tra bảng ứng với vật liệu làm bánh xe, Với vật liệu làm bánh xe là thép 45, tôi bề mặt lăn đến độ cứng HB = 300 ữ 400 . Bánh xe và ray tiếp xúc đ−ờng, [ ]σ tx = 75.10³ N/cm². ( Theo bảng 37 tài liệu {3,60}) Thay vào (3.31) ta đ−ợc : σ tx = 0,418 . 22.8 10.1,2.103.424,125 7 = 51,13.10³ N/cm² Vậy : σ tx≤ [ ]σ tx ( thoả mãn điều kiện nén cục bộ ). Đề tμi: Thiết kế sμn quay tầng th−ợng Đồ án tốt nghiệp SVTH : Cao Trọng Khánh MSSV : 11880- 44 Trang58 c, Tính trục bánh xe : Sơ đồ tính trục bánh xe nh− hình vẽ 3.5 + Công thức tính toán sơ bộ trục bánh xe : d ≥ [ ]3 .1,0 σMtd (3.32) Mtd : mômen t−ơng đ−ơng trên trục bánh xe, Nmm [ ]σ : ứng suất cho phép chế tạo trục bánh xe, N/mm² Mômen t−ơng đ−ơng tác dụng lên trục bánh xe xác định theo công thức : Mtd = MM ux 22.75,0 + (3.33) Trong đó : Mu : mômen uốn trên trục bánh xe Mu = 124.Ra = 124.2 maxP = 124. 2 424,125 = 6271,2 kNmm M x : mômen xoắn trên trục bánh xe M x = n N.10.55,9 6 , Nmm Với : N : công suất động cơ, kW. Theo trên N = 0,25 kW n : số vòng quay của bánh xe, v/ph. Theo (3.3.b) n = 0,66 v/ph Vậy : M x = 66,0 25,0.10.55,9 6 = 10.6174,3 6 Nmm = 3617,4 kNmm Thay vào (3.33) ta đ−ợc : Mtd = 2,62714,3617 22 + = 7239,7 kNmm Đề tμi: Thiết kế sμn quay tầng th−ợng Đồ án tốt nghiệp SVTH : Cao Trọng Khánh MSSV : 11880- 44 Trang59 Hình 3.5 : Sơ đồ tính trục bánh xe Theo (3.32) : d ≥ [ ]3 .1,0 σMtd [ ]σ : ứng suất cho phép chế tạo trục bánh xe. Thép làm trục là thép 40X tôi với σ b ≥ 1000 N/mm² σ 1− ≥ 400 N/mm² ( Theo bảng 7-2 tài liệu {4,118}) có [ ]σ = 80 N/mm² Vậy : d ≥ 10 . 3 80.1,0 7,7239 = 96,7 mm Ta chọn d = 100 mm Đề tμi: Thiết kế sμn quay tầng th−ợng Đồ án tốt nghiệp SVTH : Cao Trọng Khánh MSSV : 11880- 44 Trang60 + Tính chính xác trục : ( Theo tài liệu {4}) Để tính chính xác trục ta tiến hành cho các tiết diện chịu tải trọng lớn có ứng suất tập trung. Trong sơ đồ nh− hình vẽ 3.5 ta thấy tiết diện i – i có mômen uốn và mômen xoắn đều lớn nên ta sẽ tính chính chính xác trục bánh xe theo tiết diện i – i. Tính chính xác trục theo công thức : n = nn nn 22 . τσ τσ + ≥ [ ]n (3.34) Trong đó : nδ : hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất pháp nδ = σψσβε σ σ σ ma k .. .0 1 + − (3.35) Vì trục quay nên ứng suất pháp ( uốn ) biến đổi theo chu kì đối xứng : σ a = σ max = σ min = W Mu ; σ m = 0 Theo (3.35) : nδ = σβε σ σ a k . .0 1− (3.36) Với : σ 1− : giới hạn mỏi uốn. Lấy σ 1− = σ b.45,0 ( trục bằng thép 40X, tôi có σ b = 1000 mm N 2 ) → σ 1− = 0,45.1000 = 450 mm N 2 σ a : biên độ ứng suất pháp sinh ra trong tiết diện của trục. Đề tμi: Thiết kế sμn quay tầng th−ợng Đồ án tốt nghiệp SVTH : Cao Trọng Khánh MSSV : 11880- 44 Trang61 σ a = W Mu W : mômen chống uốn. ( Theo bảng 7-3b tài liệu {4,122}). Khi d = 100 mm thì W = 88700 mm³ → σ a = W Mu = 88700 10.2,6271 3 = 70,7 mm N 2 kσ : hệ số tập trung ứng suất thực tế khi uốn ( Theo bảng 7-8 tài liệu {4,127}). Lấy kσ = 2 ε 0 : hệ số kích th−ớc, xét ảnh h−ởng của kích th−ớc tiết diện trục đến giới hạn mỏi. ( Theo bảng 7-4 tài liệu {4,123}). Lấy ε 0 = 0,59 β : hệ số tăng bề mặt trục. ( Theo bảng 7-5 tài liệu {4,124}). Lấy β = 1,5 Thay vào (3.36) ta có : nδ = 7,70. 5,1.59,0 2 450 = 2,81 (3.37) nτ : hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất tiếp nτ = τψτβε τ τ τ ma k .. .0 1 + − (3.38) Trục chỉ quay theo một chiều nhất định nên ứng suất tiếp ( xoắn ) biến đổi theo chu kì mạch động. τ a = τ m = 2maxτ = W M x .2 0 Theo (3.38) : Đề tμi: Thiết kế sμn quay tầng th−ợng Đồ án tốt nghiệp SVTH : Cao Trọng Khánh MSSV : 11880- 44 Trang62 nτ = τψτβε τ τ τ ma k .. .0 1 + − Với : τ 1− : giới hạn mỏi xoắn. Lấy τ 1− = σ b.25,0 ( trục bằng thép 40X, tôi có σ b = 1000 mm N 2 ) → τ 1− = 0,25.1000 = 250 mm N 2 τ a : biên độ ứng suất tiếp sinh ra trong tiết diện của trục τ a = τ m = 2maxτ = W M x .2 0 W 0 : mômen chống xoắn . ( Theo bảng 7-3b tài liệu {4,122}). Khi d =100mm thì W 0 =186900 mm³ → τ a = τ m = 2maxτ = 18690010.4,3617 3 = 19,35 mm N 2 kτ : hệ số tập trung ứng suất thực tế khi xoắn ( Theo bảng 7-8 tài liệu {4,127}). Lấy kσ = 2,1 ε 0 : hệ số kích th−ớc, xét ảnh h−ởng của kích th−ớc tiết diện trục đến giới hạn mỏi. ( Theo bảng 7-4 tài liệu {4,123}). Lấy ε 0 = 0,59 β : hệ số tăng bề mặt trục. ( Theo bảng 7-5 tài liệu {4,124}). Lấy β = 1,5 ψτ : hệ số xét đến ảnh h−ởng của trị số ứng suất trung bình đến sức bền mỏi. Lấy ψτ = 0,1 Đề tμi: Thiết kế sμn quay tầng th−ợng Đồ án tốt nghiệp SVTH : Cao Trọng Khánh MSSV : 11880- 44 Trang63 Thay các số liệu trên vào (3.38) ta đ−ợc : nτ = 35,19.1,035,19. 5,1.59,0 1,2 250 + = 5,22 (3.39) Thay (3.37) và (3.39) vào (3.34) ta đ−ợc : n = nn nn 22 . τσ τσ + ≥ [ ]n n = 22,581,2 22,5.81,2 22 + = 2,47 Hệ số an toàn cho phép [ ]n th−ờng lấy [ ]n = 1,5 –2,5 Vậy trục bánh xe đã đ−ợc tính chính xác và đảm bảo theo hệ số an toàn. d, Chọn ổ cho trục bánh xe : Chọn kích th−ớc ổ lăn theo hệ số khả năng làm việc và tải trọng tĩnh : ( )hnQC .. 3,0= (3.40) ( theo tài liệu {4,158}) Trong đó : Q : tải trọng t−ơng đ−ơng tác dụng lên ổ đỡ, daN n : số vòng quay của ổ, vòng/ phút h : thời gian phục vụ, giờ + Tải trọng t−ơng đ−ơng tác dụng lên ổ đỡ chặn : )( kkAmRkQ tntv ... += (3.41) Đối với ổ đỡ chặn, d−ới tác động của lực h−ớng tâm, trên ổ xuất hiện các lực thành phần S i . S i =1,3 . βtgRi . (3.42) β : góc nghiêng tính toán của con lăn. Đề tμi: Thiết kế sμn quay tầng th−ợng Đồ án tốt nghiệp SVTH : Cao Trọng Khánh MSSV : 11880- 44 Trang64 Chọn β = 15° Vì RR ba = nên: At = SS ba − =0 theo ( hình 3.6 ) Hình 3.6 Từ ( 3.41) ta có : kkkRQ tna v ...= (3.43) Vì hai gối giống nhau nên ta chỉ tính cho một RR ba = = 2 maxP = 2 52,104 = 52,26 k N = 52260 N = 5226 daN kv : hệ số xét đến vòng nào của ổ là vòng quay (theo bảng 8-5 tài liệu {4,162}), lấy kv = 1 kn : hệ số nhiệt độ (theo bảng 8-4 tài liệu {4,162}), lấy kv = 1 kt : hệ số tải trọng động (theo bảng 8-3 tài liệu {4,162}), lấy kv = 1 Thay vào (3.43) ta đ−ợc : Q = 5226 . 1. 1. 1 = 5226 daN + n: số vòng quay của ổ ( bằng số vòng quay của bánh xe ) n = 0,66 vòng/phút + h: thời gian phục vụ của ổ Giả sử sàn làm việc trong 20 năm, một ngày làm việc 18 giờ → h = 20 . 18 . 300 = 108000 giờ Vậy : ( )hnQC .. 3,0= = 5226 . ( )108000.66,0 3,0 = 14890 Đề tμi: Thiết kế sμn quay tầng th−ợng Đồ án tốt nghiệp SVTH : Cao Trọng Khánh MSSV : 11880- 44 Trang65 Chọn ổ bi đỡ chặn hai dãy kiểu: DIN 635T2 – 222 18 – 90.160.40 ( theo Autocad mechanical ) Với : Q = 5600 daN, n= 1 vòng/phút, ổ có tuổi thọ 10.77,3 6 giờ t−ơng đ−ơng với C0 = 23159. 3.5.2 Tính toán con lăn tì : a, Tính trục, chọn ổ : + Tính chọn đ−ờng kính trục con lăn : ( nh− hình 3.7 ) Đ−ờng kính trục tại tiết diện nguy hiểm đ−ợc tính theo công thức sau : d ≥ [ ]3 .1,0 σMtd (3.44) Trong đó : Mtd : mômen t−ơng đ−ơng trên trục con lăn, Nmm [ ]σ : ứng suất cho phép chế tạo trục con lăn, N/mm² Mômen t−ơng đ−ơng tác dụng lên trục con lăn xác định theo công thức : Mtd = MM ux 22.75,0 + (3.45) Hình 3.7 Vì lực xô ngang nên trục con lăn khi làm việc chỉ chịu uốn, không chịu xoắn. Mtd = Mu = H . a (3.46) Trong đó : H : Lực tác dụng lên con lăn Đề tμi: Thiết kế sμn quay tầng th−ợng Đồ án tốt nghiệp SVTH : Cao Trọng Khánh MSSV : 11880- 44 Trang66 H = 0,1 . (Gsàn + Qmax ) = 0,1 . ( 110080 + 308000 ) = 41808 N a : Theo hình vẽ 3.7 lấy a = 50 mm Từ (3.45) ta có : Mtd = Mu = 41808.50 = 2090,4 kNmm Chọn trục con lăn làm từ thép 40X. ( Theo bảng 7-2 tài liệu {4,118}) có [ ]σ = 80 N/mm². Từ (3.44) : d ≥ 10 . 3 80.1,0 4,2090 = 63,9 mm Chọn d = 72 mm + Tính chọn ổ đỡ con lăn tì : Để con lăn làm việc ổn định, chịu tải lớn ta sẽ chọn hai ổ đỡ chặn ( giống nhau ) loại một dãy đặt cạnh nhau. Nh− vậy lực tính toán trên một con lăn : H /2 = 20,9 KN Tính C theo công thức (3.40) và tính Q theo công thức (3.43) ở đây A = 0 nên Q = 20900 N = 2090daN ncl = R R cl s ns . = 0,105 4,4.1/30 = 1,4 vòng/phút → ( )hnQC .. 3,0= = 2090 . ( )108000.4,1 3,0 = 6393 Chọn ổ bi đỡ chặn một dãy kiểu ISO 355 – 3CE – 70.130.21 ( theo AutoCadmechanical ) có C0 = 13785 Đề tμi: Thiết kế sμn quay tầng th−ợng Đồ án tốt nghiệp SVTH : Cao Trọng Khánh MSSV : 11880- 44 Trang67 b, Tính kiểm tra con lăn : + Kiểm tra theo ứng suất dập : * Tại nơi có tiếp xúc giữa con lăn với ray : Theo hình vẽ 3.8. σ d = dl H . ≤ [ ]σ d (3.47) Trong đó : H : lực xô ngang; H = 41808 N l : chiều dài tiếp xúc của con lăn với ray. Lấy l = 50 mm d : đ−ờng kính ngõng trục con lăn; mm .Theo trên : d = 70 mm → σ d = 70.50 41808 =11,94N/mm² [ ]σ d : ứng suất dập cho phép. Đối với thép làm con lăn là thép 40X, tôi thì [ ]σ d = 50 N/mm² Vậy bề mặt tiếp xúc của con lăn tì với ray thoả mãn điều kiện dập. Hình 3.8