thiết kế giá lắp động cơ và cụm truyền động động cơ – phanh thủy lực - phòng khảo nghiệm động cơ bộ môn động lực

Nay tôi được Khoa giao đề tài tốt nghiệp “ Thiết kế Giá lắp động cơ và cụm truyền động Động cơ - Phanh thủy lực - phòng Khảo nghiệm động cơ Bộ môn Động lực.”.. ĐỀ CƯƠNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

BỘ MÔN ĐỘNG LỰC TÀU THUYỀN

-oOo -

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ GIÁ LẮP ĐỘNG CƠ VÀ CỤM TRUYỀN ĐỘNG ĐỘNG CƠ – PHANH THỦY LỰC - PHÒNG KHẢO NGHIỆM

ĐỘNG CƠ BỘ MÔN ĐỘNG LỰC

Ngành : CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC TÀU THUYỀN Mã ngành : 18.06.10

Mã TN : 14/ ĐTTN/ 43 CKDL

GVHD : Ths GVC PHÙNG MINH LỘC SVTH : LA NGUYỄN NHẤT DUY MSSV : 43S1009

Lớp : 43DLTT- SG

Nha Trang 6/2006

LỜI NÓI ĐẦU

Khảo nghiệm động cơ là một công việc rất quan trọng và thường xuyên được tiến hành ở các nhà máy chế tạo động cơ đốt trong cũng như trong quá trình sử dụng Trên kết quả khảo nghiệm thu được người ta tiến hành đánh giá chất lượng và xác định tính năng của động cơ

Khảo nghiệm ta xác định được chất lượng động cơ qua các thông số: công suất, số vòng quay, áp suất, nhiệt độ dầu bôi trơn, nước làm mát,… từ đó đề ra phương án sửa chữa và bảo dưỡng Thêm vào đó, động cơ nhập từ nước ngoài thì khả năng hoạt động ở nước ta kém có khi không hoạt động được do một số thay đổi

về khí hậu, cách sử dụng,… nên khảo nghiệm để có phương án sử dụng hiệu quả

Do đó khảo nghiệm động cơ đặc biệt quan trọng đối với cán bộ khoa học kỹ thuật trong ngành động cơ đốt trong

Để nâng cao chất lượng giảng dạy cũng như nghiên cứu của sinh viên, giảng viên, Trường đang xây dựng phòng Khảo nghiệm Đây là một công trình rất cần thiết cho Khoa Cơ khí, đặc biệt Bộ môn Động lực Nó giúp cho sinh viên sau khi ra trường có thể đáp ứng tốt cho nhu cầu công việc sau này cũng như hiểu rõ hơn về kiến thức lý thuyết đã được học

Nay tôi được Khoa giao đề tài tốt nghiệp “ Thiết kế Giá lắp động cơ và cụm truyền động Động cơ - Phanh thủy lực - phòng Khảo nghiệm động cơ Bộ môn Động lực.” Qua quá nghiên và tìm hiểu nay tôi đã hoàn thành đề tài với 4 nội dung cơ bản sau:

Giới thiệu cụm Động cơ – Phanh thủy lực

Thiết kế kỹ thuật Giá lắp động cơ

Thiết kế kỹ thuật cụm truyền động Động cơ – Phanh thủy lực

Kết luận Trong suốt quá trình thực hiện mặc dù rất cố gắng nhưng do kiến thức, thời gian, tài liệu cũng như khả năng nhìn nhận và phân tích vấn đề chưa sâu nên không tránh khỏi thiếu sót Rất mong thầy cô và các bạn góp ý để hoàn thiện hơn

Nhân đây, tôi xin phép gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Phùng Minh Lộc

đã tận tình hướng dẫn và cung cấp cho tôi nhiều tài liệu, ý kiến cũng như thông tin giá trị trong quá trình thực hiện đề tài Xin cảm ơn!

Nha Trang, ngày 15 tháng 6 năm 2006

Sinh viên thực hiện

La Nguyễn Nhất Duy

MỤC LỤC

Lời nói đầu Trang

Mục lục

Đề cương

Phiếu đánh giá đồ án tốt nghiệp

Chương 1: GIỚI THIỆU VỀ CỤM ĐỘNG CƠ – PHANH THỦY LỰC 1 1.1 Mục đích khảo nghiệm động cơ 2

1.2 Giới thiệu về động cơ khảo nghiệm 5

1.2.1 Hình thức tổng thể của động cơ YANMAR 6HA.HTE 5

1.2.2 Các thông số của động cơ YANMAR 6HA.HTE 6

1.3 Giới thiệu Phanh thủy lực 7

1.3.1 Cấu tạo 7

1.3.2 Nguyên lý làm việc 9

1.3.3 Kết cấu một số Phanh thủy lực 10

1.3.3.1 Phanh thủy lực kiểu cánh 10

1.3.3.2 Phanh thủy lực kiểu chốt 11

1.3.3.3 Tổng quan về Phanh thủy lực E4 12

1.4 Hộp số 13

1.5 Khớp nối 14

1.6 Giá động cơ 15

Chương 2: THIẾT KẾ KỸ THUẬT GIÁ LẮP ĐỘNG CƠ 17

2.1 Khái niệm chung về thiết kế 18

2.1.1 Một số vấn đề cơ bản 18

2.1.2 Các giai đoạn thiết kế 18

2.1.2.1 Nhiệm vụ kỹ thuật 18

2.1.2.2 Thiết kế tiền sơ bộ 19

2.1.2.3 Thiết kế sơ bộ 19

2.1.2.4 Thiết kế kỹ thuật 19

2.1.2.5 Thiết kế thi công 20

2.2 Thiết kế kỹ thuật giá lắp động cơ 20

2.2.1 Chọn kết cấu 20

2.2.1.1 Chân giá .21

2.2.1.2 Thanh trượt ngang 22

2.2.1.3 Thanh trượt dọc 22

2.2.2 Chọn vật liệu 23

2.2.3 Tính toán kết cấu 23

2.2.3.1 Chọn sơ bộ kích thước giá 23

2.2.3.2 Xác định tải và lập sơ đồ tính toán 24

2.2.3.3 Tính sức bền 26

Chương 3: THIẾT KẾ KỸ THUẬT CỤM TRUYỀN ĐỘNG ĐỘNG CƠ – PHANH THỦY LỰC 41

3.1 Thiết kế kỹ thuật hộp số 42

3.1.1 Chọn hộp số 42

3.1.2 Tính toán các chi tiết của hộp số 43

3.1.2.1 Bánh răng của hộp số 43

3.1.2.2 Trục hộp số 52

3.1.2.3 Tính toán ổ trục 65

3.1.2.4 Bộ đồng tốc 69

3.1.2.5 Vỏ hộp số 72

3.2 Tính toán chọn khớp nối 72

3.2.1 Lựa chọn phương án 72

3.2.2 Tính chọn khớp nối cácđăng 73

3.2.3 Tính chọn khớp nối mặt bích 75

Chương 4: KẾT LUẬN 77

ĐỀ CƯƠNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Tên đề tài tốt nghiệp: THIẾT KẾ GIÁ LẮP ĐỘNG CƠ VÀ CỤM

TRUYỀN ĐỘNG ĐỘNG CƠ – PHANH THỦY LỰC - PHÒNG KHẢO NGHIỆM ĐỘNG CƠ BỘ MÔN ĐỘNG LỰC

Sinh viên thực hiện: LA NGUYỄN NHẤT DUY

MSSV: 43S1009

Lớp: 43ĐLTT – SG

Giáo viên hướng dẫn : Th.s GVC PHÙNG MINH LỘC

Địa chỉ liên hệ: Ấp 5, xã Giao Long, huyện Châu Thành, tỉnh Bến Tre Điện thoại: 075865905

A Lý do chọn đề tài:

Khoa phân công

B Đối tượng, phạm vi, và mục tiêu ngiên cứu:

1 Đối tượng nghiên cứu:

Cụm khảo nghiệm Động cơ – Phanh thủy lực

2 Phạm vi nghiên cứu:

Cụm khảo nghiệm Động cơ – Phanh thủy lực của Bộ môn Động lực

3 Mục tiêu nghiên cứu:

Thiết kế giá lắp Động cơ và cụm truyền động Động cơ – Phanh thủy lực - phòng Khảo nghiệm động cơ Bộ môn Động lực Khoa Cơ khí – Trường Đại học Thủy sản

C Nội dung nghiên cứu:

Chương 1

GIỚI THIỆU VỀ CỤM ĐỘNG CƠ – PHANH THỦY LỰC

1.1 Mục đích khảo nghiệm động cơ

1.2 Giới thiệu về động cơ khảo nghiệm

1.2.1 Hình thức tổng thể của động cơ YANMAR 6HA.HTE

1.2.2 Các thông số của động cơ YANMAR 6HA.HTE

1.3 Giới thiệu Phanh thủy lực

1.3.1 Cấu tạo

1.3.2 Nguyên lý làm việc

1.3.3 Kết cấu một số Phanh thủy lực

1.3.3.1 Phanh thủy lực kiểu cánh

1.3.3.2 Phanh thủy lực kiểu chốt

1.3.3.3 Tổng quan về Phanh thủy lực E4

1.4 Hộp số

1.5 Khớp nối

1.6 Giá động cơ

Chương 2

THIẾT KẾ KỸ THUẬT GIÁ LẮP ĐỘNG CƠ

2.1 Khái niệm chung về thiết kế

2.1.2.5 Thiết kế thi công

2.2 Thiết kế kỹ thuật giá lắp động cơ

2.2.3.1 Chọn sơ bộ kích thước giá

2.2.3.2 Xác định tải và lập sơ đồ tính toán

2.2.3.3 Tính sức bền

Chương 3

THIẾT KẾ KỸ THUẬT CỤM TRUYỀN ĐỘNG

ĐỘNG CƠ – PHANH THỦY LỰC

31/5 ¸ 10/6: Hoàn thành Chương 4 và nộp bản thảo

Khoa- Bộ môn Giáo viên hướng dẫn Sinh viên thực hiện

Th.s GVC Phùng Minh Lộc La Nguyễn Nhất Duy

PHIẾU ĐÁNH GIÁ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ tên : LA NGUYỄN NHẤT DUY

Lớp : 43DLTT – SG Khoá 43 Ngành : Động lực Tàu thuyền

Mã ngành: 18.06.10 Tên đề tài: Thiết kế Giá lắp động cơ và cụm truyền động Động cơ – Phanh thủy lực – phòng Khảo nghiệm động cơ Bộ môn Động lực

Số trang: 78 Số chương: 4 Số tài liệu tham khảo: 10

Hiện vật: Bản vẽ lắp hộp số

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Nha Trang, ngày tháng năm 2006

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

(Ký và ghi rõ họ tên)

Th.s GVC PHÙNG MINH LỘC

PHIẾU ĐÁNH GIÁ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ tên : LA NGUYỄN NHẤT DUY

Lớp : 43DLTT – SG Khoá 43 Ngành : Động lực Tàu thuyền

Mã ngành: 18.06.10 Tên đề tài: Thiết kế Giá lắp động cơ và cụm truyền động Động cơ – Phanh thủy lực – phòng Khảo nghiệm động cơ Bộ môn Động lực

Số trang: 78 Số chương: 4 Số tài liệu tham khảo: 10

Hiện vật: Bản vẽ lắp hộp số

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Nha Trang, ngày tháng năm 2006

CÁN BỘ PHẢN BIỆN

(Ký và ghi rõ họ tên)

Chương 1

GIỚI THIỆU CỤM KHẢO NGHIỆM ĐỘNG CƠ – PHANH THỦY LỰC

1.1 MỤC ĐÍCH KHẢO NGHIỆM ĐỘNG CƠ:

Trường Đại học Thuỷ sản là một trường duy nhất trong cả nước và cũng là trường đầu ngành thuỷ sản Trường có nhiệm đào tạo cán bộ kỹ thuật với trình độ từ Tiến sĩ, Thạc sĩ, Đại học và nhiều hình thức đào tạo khác nhằm cung cấp cho đất nước những cán bộ có trình độ chuyên môn cao phục vụ cho lĩnh vực khác nhau của ngành thủy sản

Hiện nay, các phòng thực hành, thí nghiệm tại Trường Đại học Thuỷ sản tuy được sự quan tâm đáng kể của Ban lãnh đạo nhà trường nhưng nó chỉ đáp ứng được phần nào công tác huấn luyện cơ bản, chưa thể là nơi thử nghiệm và nghiên cứu khoa học cho cán bộ, giảng viên và học viên của trường Mặt khác, phần lớn các trang thiết bị tại các phòng thí nghiệm, thực hành đã lạc hậu và xuống cấp, để đáp ứng yêu cầu nhiệm vụ đào tạo đòi hỏi ngày càng cao, theo kịp với xu hướng phát triển khoa học công nghệ ngày càng tiên tiến và hiện đại thì hết sức hạn chế

Tuy nhiên, với điều kiện hiện tại tuy khó khăn như vậy nhưng Ban lãnh đạo nhà trường đã tận dụng có hiệu quả các trang thiết bị hiện có để phục vụ cho công tác huấn luyện đào tạo, đặt biệt là công tác huấn luyện thực hành Bên cạnh những trang thiết bị hiện có thì nhà trường đã không ngừng duy tu cũng như xây dựng những phòng ốc mới, trang thiết bị mới Chỉ có như vậy thì trong giai đoạn sắp tới mới đáp ứng mục tiêu yêu cầu đào tạo của nhà trường, Bộ, ngành Thuỷ sản giao phó

Trong những năm qua, Trường Đại học Thuỷ sản và đặc biệt là hệ thống phòng thực hành, thí nghiệm đã có những thay đổi đáng kể Trong hệ thống phòng thực hành, thí nghiệm của Trường thì Khoa Cơ khí đang xây dựng phòng Khảo nghiệm động cơ Nó đã phần nào khắc phục được những khó khăn hiện tại trong công tác huấn luyện thực hành trong Trường nói chung và Khoa Cơ khí nói riêng

Hiện nay, tại một số Trường như Học viện Hải quân, Đại học Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh,… đã xây dựng phòng Khảo nghiệm động cơ nhằm đáp ứng cho nhu cầu nghiên cứu của cán bộ, giảng viên, sinh viên của Trường Tuy

nhiên, ở mỗi Trường có một đặc trưng riêng Chẳng hạn, ở Trường Đại học Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh chuyên khảo cứu những động cơ ôtô Nó có chức năng điều khiển tải và tốc độ động cơ, điều khiển điều kiện thử, đo và phân tích đặc tính động cơ,…Nhưng nhìn chung các phòng khảo nghiệm đều có những mục đích sau:

thiết kế, chế tạo có đạt được những chỉ tiêu đề ra không )

suất tiêu hao nhiên liệu để kịp thời điều chỉnh nhằm tiết kiệm nhiên liệu,…)

Đứng trước tình hình hiện nay, phòng Khảo nghiệm mới được xây dựng cơ

sở vật chất còn thiếu thốn, trang thiết bị chưa được trang bị đầy đủ nhưng với sự cố gắng của cán bộ, giảng viên bộ môn và Ban lãnh đạo nhà trường trong tương lai phòng khảo nghiệm sẽ từng bước được cải thiện xứng đáng là một trung tâm thực hành của Trường và phát triển ngang tầm với các phòng Khảo nghiệm khác đã phát triển từ trước

Trong những năm qua, một số trường đã xây dựng phòng Khảo nghiệm từ rất lâu nên nó đã từng bước trang bị những trang thiết bị từ thô sơ đến hiện đại Nhưng đối với Trường chúng ta thì chưa có phòng Khảo nghiệm, nếu có thì cũng là

sự kết hợp với các phòng thực hành khác nên cơ sở vật chất chưa được quan tâm đúng mức Hiện nay, do nhu cầu học tập và nghiên cứu của sinh viên và cán bộ nhà

trường nên Trường mới bắt đầu xây dựng phòng Khảo nghiệm Chính vì vậy mà buớc đầu còn chưa có được những trang thiết bị cần thiết cho quá trình khảo nghiệm động cơ Tuy nhiên nhìn chung đối với bất kỳ một phòng Khảo nghiệm nào cũng phải từng bước được trang bị những trang thiết bị đặc trưng cho ngành nghề đào tạo của trường mình

Dưới đây là các trang thiết bị chính bắt buộc phải có của phòng Khảo nghiệm động cơ:

· Thiết bị gây tải ( phanh các loại )

· Giá đỡ và cụm truyền động ( hộp số, khớp nối các loại )

Tóm lại, tuỳ theo từng trường, từng ngành đào tạo mà trang thiết bị có tính đặc trưng riêng nhưng nhìn chung cơ sở phục vụ học tập và nghiên cứu trong phạm

vi nhà trường thì phòng Khảo nghiệm động cơ phải trang bị những thiết bị cơ bản như trên

Dưới đây là sơ đồ bố trí cụm khảo nghiệm động cơ _ phanh thủy lực

H.1-1: Sơ đồ bố trí cụm khảo nghiệm động cơ – phanh thủy lực.

Phòng khảo nghiệm động cơ Khoa Cơ khí – Bộ môn Động lực – Trường Đại học Thủy sản vừa mới xây dựng nằm trong khuôn viên trường Tuy mới được xây dựng nhưng dưới sự lãnh đạo và quan tâm đúng mức của lãnh đạo nhà trường và các cơ quan chức năng tin rằng trong tương lai phòng Khảo nghiệm của Trường sẽ phát triển ngang tầm với các trường trong cả nước, đáp ứng được nhu cầu của xã hội

1.2 GIỚI THIỆU VỀ ĐỘNG CƠ KHẢO NGHIỆM:

Động cơ khảo nghiệm có thể là động cơ Diesel hoặc động cơ xăng, tuy nhiên đối với Khoa Cơ khí, Bộ môn Động lực ngành truyền thống là động lực tàu, do đó động cơ Diesel chiếm ưu thế Vì vậy phòng Khảo nghiệm của trường chuyên khảo nghiện động cơ Diesel là chủ yếu

1.2.1 Hình thức tổng thể của động cơ YANMAR 6HA.HTE:

1.2.2 Các thông số của của động cơ YANMAR 6HA.HTE:

Bảng.1-1: Thông số cơ bản động cơ

ĐỘNG CƠ ( YANMAR )

Giá trị định mức

bằng dầu và có nhiều đĩa ma sát

Chiều lùi 3.06

1.3 GIỚI THIỆU PHANH THỦY LỰC:

Khi khảo nghiệm động cơ, muốn xác định công suất có ích Ne của động cơ ở đầu ra trục khuỷu ta phải dùng một phanh thay cho máy công tác ( như chân vịt, máy phát điện, máy nén khí,…mà động cơ cung cấp năng lượng cho chúng ) để tạo

ra mômen cản Me

Phanh được lắp với trục khuỷu động cơ hoặc thông qua hộp số Khi trục phanh lắp trực tiếp với trục khuỷu động cơ thì số vòng quay của phanh phải có giá trị lớn hơn hay bằng nhau với số vòng quay động cơ

Ta có thể tính toán công suất tiêu hao trong phanh thủy lực như sau:

Mf = Gn.C.(Tr – Tr )

Trong đó:

Mf: Công suất tiêu hao trong phanh thủy lực

Gn: Lượng nước cần thiết cho phanh làm việc

C: Tỷ nhiệt của nước

Tr, Tr: Nhiệt độ của nước tại cửa vào, cửa ra khỏi phanh

Như vậy công suất cần đo sẽ bằng công suất tính toán trên lực kế cộng với công suất tiêu hao trong phanh thủy lực

Về kết cấu, phanh thủy lực tương đối đa dạng, nhưng có thể chia thành sáu dạng chính sau:

· Phanh thủy lực kiểu đĩa

· Phanh thủy lực kiểu cánh

· Phanh thủy lực kiểu chốt

· Phanh thủy lực kiểu thể tích

Nhìn chung trong tất cả các phanh thủy lực đều có sơ đồ cấu tạo như hình sau ( hình H.1-3 ):

Rôto của phanh được gắn liền với trục ra của động cơ, trên rôto có gắn các đĩa ( cánh, chốt,…), Stato được đặt trên một gối đỡ phụ có thể dao động tự do quanh trục

H.1-3: Sơ đồ cấu tạo phanh thủy lực

1 Stato, 2 Bánh công tác, 3 Đường cấp nước, 4 Van xả, 5 Thiết bị cân lực

1.3.2 Nguyên lý làm việc:

Khi động cơ làm việc làm cho rôto của phanh quay Nếu không có nước, lúc

đó động cơ coi như chạy không tải Tùy theo lượng nước, kết cấu của phanh mà có mức độ tải khác nhau Dưới tác dụng của lực ( mômen ) thông qua môi trường nước

sẽ làm cho vỏ ( Stato ) quay ( do ma sát giữa nước và rôto )

Để giữ cho vỏ ( Stato ) đứng yên, người ta gắn cứng với Stato một cánh tay đòn lực, phía đuôi nối với thiết bị cân lực Mômen nhận được dưới tác dụng của thiết bị cân lực sẽ cân bằng với momen ma sát thủy động tác dụng lên phanh thủy lực

Phanh thủy lực là loại phanh được sử dụng phổ biến nhất trong các phòng khảo nghiệm vì có các ưu điểm sau:

· Kết cấu tương đối đơn giản

· Tương đối rẻ tiền và thuận tiện trong sử dụng

Nhược điểm của phanh thủy lực là:

trong việc tự động điều khiển phanh ( đặc biệt là phanh chốt và phanh đĩa ) vì sơ đồ tương đối phức tạp và quán tính tương đối lớn

1.3.3 Kết cấu một số Phanh thủy lực:

1.3.3.1 Phanh thủy lực kiểu cánh:

H.1-4: Phanh thuỷ lực kiểu cánh

1.Nửa dưới của vỏ, 2.Giá đỡ, 3.Trục phanh, 4.Ổ bi chính, 5.Ổ bi stato,

6 Rãnh dẫn nước trong thân stato, 7.Lỗ thoát nước, 8.Tốc độ kế, 9.Mặt

số chỉ tải của phanh, 10.Ống dẫn nước của phanh, 11.Rôto, 12.Khoang hình nửa elíp của rôto, 13 Phễu, 14.Van điều chỉnh lượng nước

Ưu nhược điểm:

Vì phanh luôn luôn nạp đầy nước nên nó có mômen hãm lớn, sự làm việc của nó ổn định ở bất kỳ tải nào và sự dao động của nước hầu như không ảnh hưởng đến độ ổn định của phanh, phạm vi điều chỉnh công suất và tốc độ phanh tương đối hẹp

1.3.3.2 Phanh thủy lực kiểu chốt:

H.1-5: Phanh thuỷ lực kiểu chốt

1.Bệ, 2.Giá đỡ, 3,8.Ổ bi, 4.Stato, 5.Các chốt trên stato, 6.Các chốt trên rôto, 7.Rôto, 9.Trục rôto, 10.Ống dẫn nước, 11.Van nước

Ưu nhược điểm:

Phanh thuỷ lực kiểu chốt được dùng để khảo nghiệm động cơ có công suất lớn Nhược điểm của nó là khi làm việc các chốt bị rung động mạnh, dễ làm hỏng hay nứt phanh, ảnh hưởng đến sự làm việc ổn định của phanh ở các chế độ khác nhau

1.3.3.3 Tổng quan về Phanh thủy lực E4:

Về kết cấu phanh thủy lực E4 tương tự như phanh thủy lực kiểu chốt ở trên Phanh thủy lực hiện có là phanh thủy lực kiểu chốt, ký hiệu E4, thuộc hãng VEB Shon-beck ( Ebbe ) của Cộng hòa Dân chủ Đức, sản xuất năm 1969

Phanh thủy lực E4 có nhiệm vụ gây tải cho các động cơ với công suất lớn nhất của động cơ mà phanh gây tải được là 650 PS

Tốc độ quay lớn nhất là 3500 vg/ph

Kích thước chiếm chỗ của phanh là: 1060 X 1180 X 1200 ( mm )

Trọng lượng của phanh là m = 900 ( Kg )

H.1-6: Phanh thủy lực E4

1.Bệ, 2.Giá 3.Van điều chỉnh nước, 4.Trục, 5.Ổ đỡ vỏ phanh, 6.Vỏ phanh, 7.Ổ đỡ trục phanh, 8.Rôto, 9.Chốt, 10.Đường ống nước vào, 11 Ống dẫn dầu, 12.Tay điều khiển, 13.Bộ giảm chấn, 14.Lực kế

1.4 HỘP SỐ:

Hộp số là cơ cấu truyền động bằng ăn khớp trực tiếp, có tỷ số truyền không đổi và được dùng để thay đổi vận tốc góc và mômen xoắn Hộp số được sử dụng rộng rãi trong các ngành cơ khí, luyện kim, hoá chất, trong công nghiệp đóng tàu…

Hiệu suất cao

Khả năng truyền những công suất khác nhau

Tuổi thọ lớn

Làm việc chắc chắn và sử dụng đơn giản

· Có rất nhiều lọai hộp số, được phân chia theo các đặc điểm chủ yếu sau đây: Lọai truyền động ( hộp số bánh răng trụ, bánh răng nón, trục vít, bánh răng – trục vít )

Theo tỷ số truyền chung của hộp số người ta phân ra: hộp số một cấp và hộp

số nhiều cấp

Phương pháp điều khiển hộp số ( điều khiển bằng tay, điều khiển nửa tự động, loại điều khiển tự động )

· Yêu cầu đối với hộp số:

Có tỷ số truyền phù hợp để nâng cao tính năng động lực học và tính kinh tế của cụm khảo nghiệm động cơ

Hiệu suất truyền phải cao

Khi làm việc không gây ồn, không gây ra lực và đập ở các bánh răng

Không sinh các lực va đập lên hệ thống truyền lực

Kết cấu đơn giản, chắc chắn, dể bảo dưỡng, kiểm tra sửa chữa

Đảm bảo yêu cầu thời gian sử dụng

1.5 KHỚP NỐI:

Khớp nối là chi tiết dùng để nối các trục hoặc các tiết máy quay khác nhau Ngoài ra, khớp nối còn được dùng làm một số công việc khác như: đóng mở cơ cấu, giảm tải trọng động, ngăn ngừa quá tải, điều chỉnh tốc độ…

Theo công dụng, có thể chia khớp nối ra làm ba loại lớn:

Nối trục: được dùng để nối cố định các trục, chỉ khi nào dừng máy, tháo nối trục thì các trục mới rời nhau Nối trục lại được chia ra các loại: nối trục chặt, nối trục bù và nối trục đàn hồi

Ly hợp: có nhiệm vụ nối hoặc tách rời các trục hoặc các tiết máy quay khác trong bất kỳ lúc nào Theo nguyên lý làm việc có thể chia ly hợp ra làm ba loại: ly hợp ăn khớp, ly hợp ma sát và ly hợp bột điện từ

Ly hợp tự động: có thể tự động nối hoặc tách các trục ( hoặc các tiết máy quay khác ) Ly hợp an toàn, ly hợp ly tâm và ly hợp một chiều được xếp vào loại ly hợp tự động

Kích thước các loại khớp nối thông dụng ở các nước đã được tiêu chuẩn hóa ( tiêu chuẩn nhà nước hoặc tiêu chuẩn ngành ), cho trong các sổ tay

Trị số momen xoắn mà khớp nối có thể truyền được cho trong các bảng số liệu về khớp nối, là thông số quan trọng của khớp nối

với mỗi trị số momen xoắn, khớp nối có các cỡ đường kính trong khác nhau để có thể lắp vào các trục thích hợp Sở dĩ phải làm như vậy vì nhiều khi các trục chịu momen xoắn như nhau nhưng mômen uốn lại khác nhau và trục được chế tạo bằng nhiều lọai vật liệu, do đó đường kính trục lớn bé không giống nhau

Các kích thước chủ yếu của các lọai khớp nối cho trong các sách về khớp nối, chọn khớp nối phải dựa vào điều kiện làm việc cụ thể của máy hoặc cơ cấu Khâu yếu nhất của khớp nối đã chọn cần được tính toán kiểm nghiệm

1.6 GIÁ ĐỘNG CƠ:

Khi tiến hành khảo nghiệm một động cơ thì động cơ đó phải được đặt trên giá đỡ, các giá đỡ này được lắp trên phiến kim loại Dưới đế của giá đỡ có cụm con lăn được đặt nằm ngang, giá đỡ này phải di chuyển được ở những đoạn dốc thông qua các bánh xe Nó có thể được đúc bằng khối bêtông có diện tích vừa đủ để lắp khung động cơ

Khung động cơ không được cồng kềnh, chúng phải phù hợp với không gian làm việc đồng thời khung phải thuận tiện trong quá trình vận hành Khung động cơ phải đủ độ cứng vững và không được lật trong quá trình vận hành ( để chống lật ta

có thể giữ khung bằng sợi dây chằng )

Khung động cơ phải di chuyển dễ dàng chúng được móc và kéo trên đường ray thông qua các bánh xe Để giữ độ thăng bằng cho động cơ, khung được điều chỉnh ( thay đổi độ nghiêng ) bằng 4 bulông

Dưới đây là hình dạng của khung động cơ di động

Loại khung này phù hợp cho việc khảo nghiệm các động cơ có công suất nhỏ, việc di chuyển nó cũng rất dễ dàng

Khung khảo nghiệm động cơ loại vạn năng:

Loại khung này được lắp cố định trong phòng khảo nghiệm Nó có thể gá đặt cho rất nhiều loại động cơ, đặc biệt loại khung này cho phép thay đổi chiều cao động cơ, thay đổi chiều dài và chiều rộng trong phạm vi rất rộng Hiên nay loại này được dùng nhiều trong các phòng khảo nghiệm

Phòng khảo nghiệm của Trường cũng sẽ được trang bị giá đỡ kiểu vạn năng

H.1-8: Giá vạn năng

1.Thanh trượt dọc, 2.Thanh trượt ngang, 3 Giá đỡ, 4.Bulông thay đổi chiều cao

Chương 2

THIẾT KẾ KỸ THUẬT GIÁ LẮP

ĐỘNG CƠ

2.1 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ THIẾT KẾ:

2.1.1 Một số vấn đề cơ bản:

Thiết kế là một quá trình sáng tạo Để thỏa mãn một nhiệm vụ thiết kế nào

đó, có thể đưa ra nhiều phương án khác nhau Người thiết kế vận dụng những hiểu biết lí thuyết và những kinh nghiệm thực tế để chọn một phương án thiết kế hợp lí nhất

Muốn làm được điều đó người thiết kế cần phải đề cập và giải quyết hàng lọat yêu cầu khác nhau về công nghệ, về sử dụng, có thể là trái ngược nhau Vì vậy nên tiến hành tính toán kinh tế theo những phương án cấu tạo đã đề ra, cân nhắc lợi hại rồi chọn phương án tốt nhất

Thông thường khi thiết kế cần giải quyết đồng thời hai yêu cơ bản sau: Đối tượng được thiết kế phải thỏa mãn những chỉ tiêu làm việc chủ yếu như sức bền, độ bền mòn, độ cứng,…

Giá thành chế tạo của nó rẻ nhất

Ngoài những yêu cầu về khả năng làm việc chủ yếu, các tiết máy được thiết

kế cần thỏa mãn những điều kiện kĩ thuật cơ bản sau:

Chọn kết cấu các chi tiết và bộ phận máy phải hợp lí

Những yêu cầu về công nghiệp tháo lắp như: tháo, lắp và điều chỉnh tiện lợi; giảm thời gian tháo lắp;…

Tiết kiệm nguyên vật liệu

2.1.2 Các giai đoạn thiết kế:

2.1.2.1 Nhiệm vụ kỹ thuật:

Nhiệm vụ kỹ thuật do người đặt hàng nêu ra, trong đó chỉ ra các số liệu ban đầu để thiết kế: kiểu loại và công dụng, tải trọng và kích thước, khả năng hoạt động,…Sau khi được cơ quan lãnh đạo trực tiếp chuẩn y, nhiệm vụ kỹ thuật được chuyển đến cơ quan thiết kế

2.1.2.2 Thiết kế tiền sơ bộ:

Thiết kế tiền sơ bộ là giai đoạn thứ nhất của quá trình thiết kế do cơ quan thiết kế đảm nhận Trên cơ sở nhiệm vụ kỹ thuật, cơ quan thiết kế phác thảo thiết kế tiền sơ bộ Sau khi được người đặt hàng thông qua, thiết kế tiền sơ bộ được dùng làm tài liệu để phác thảo thiết kế sơ bộ

2.1.2.3 Thiết kế sơ bộ:

Giai đoạn thiết kế này giải quyết tất cả những vấn đề mang tính nguyên tắc chính mà không thể giải quyết trong quá trình thiết kế tiền sơ bộ Ở giai đoạn thiết này phải chọn được phương án tối ưu từ nhiều phương án được đưa ra Các công việc nghiên cứu thiết kế tiền sơ bộ và thiết kế sơ bộ là những giai đoạn thiết kế quan trọng nhất của quá trình thiết kế, vì nó định hướng cho quá trình thiết kế

Về nguyên tắc nếu sự tối ưu hóa các giải pháp kỹ thuật là nội dung cơ bản của các giai đoạn thiết kế trước thì đối với giai đoạn thiết kế kỹ thuật việc tối ưu hóa các giải pháp kỹ thuật bộ phận chưa được đề cập đến là điểm đặc trưng Bản thiết kế

kỹ thuật phải chứa đựng tất cả các tư liệu cần thiết để lập tài liệu của trang thiết bị

đi kèm khi giao hàng

Thành phần của bản thiết kế kỹ thuật gồm có: bản thuyết minh, các bản vẽ kỹ thuật ( như bản vẽ chế tạo, bản vẽ lắp,…), và những tài liệu kỹ thuật khác

Bản thuyết minh chứa đựng nội dung mô tả kỹ thuật của tiết máy khá tỉ mỉ, cách tiến hành tính toán, …

2.1.2.5 Thiết kế thi công:

Việc thiết kế thi công được thực hiện trên cơ sở bản thiết kế kỹ thuật phù hợp với yêu cầu và được chuẩn y Ở giai đoạn thiết kế này người ta tiến hành việc phát thảo chi tiết trong điều kiện đảm bảo sự phù hợp với nhau của tất cả các kết cấu Các kết quả của việc phát thảo này được hình thành ở dạng các bản vẽ thi công và

sơ đồ lắp ráp, thuyết minh cho chúng, bảng kê danh mục thiết bị, vật tư đặt mua và định mức chi phí nguyên vật liệu, chương trình và phương pháp tiến hành thử nghiệm, cũng như các tài liệu kỹ thuật khác cần cho việc chế tạo, hoàn thành tất cả các công việc lắp ráp thiết bị và tiến hành thử nghiệm

2.2 THIẾT KẾ KỸ THUẬT GIÁ LẮP ĐỘNG CƠ:

2.2.1 Chọn kết cấu:

Giá vạn năng là loại kết cấu khung có thể gá đặt cho nhiều động cơ có kích

cỡ khác nhau Nhiệm vụ chủ yếu của giá là tiếp nhận trực tiếp trọng lượng động cơ,

đó là thành phần lực và mômen mà khung máy phải chịu khi động cơ làm việc hoặc không làm việc Ngoài ra nó còn có nhiệm vụ cố định động cơ, giữ thăng bằng cho động khi động cơ làm việc

H.2-1: Kết cấu giá vạn năng

1.Thanh trượt dọc, 2.Thanh trượt ngang, 3.Chân giá đỡ, 4.Trục vít

Hiện nay loại khung này được dùng nhiều trong các phòng khảo nghiệm, loại khung này được lắp cố định trong phòng khảo nghiệm, đặc biệt kết cấu loại này cho phép thay đổi chiều cao động cơ bằng cách thay đổi chiều cao chân giá 3 ( bằng cách cho trục vít lắp trên chân giá 3 di chuyển lên xuống ), thay đổi chiều dài bằng cách cho thanh 2 trượt theo rãnh trên thanh 1 và thay đổi chiều rộng bằng cách cho chân giá đỡ 3 trượt theo rãnh trên thanh 2

Kết cấu của thân 3 được thể hiện như hình vẽ, nó có bốn chân được liên kết với nhau, ở mặt đáy có khoan hai lỗ dùng để lắp bulông cố định với thanh trượt ngang 2

H.2-2: Kết cấu chân đỡ giá vạn năng

1.Trục vít, 2.Đế giữ trục vít, 3.Thân giá đỡ

2.2.1.2 Thanh trượt ngang:

Kết cấu của thanh trượt ngang 2 là một thanh thép được ghép lại từ hai thanh thép định hình, ( thép chữ [ và thép góc không đều cạnh )

Ở giữa thanh có rãnh theo chiều dọc thanh dùng để bắt bulông cố định với chân giá và để cho chân giá 3 di chuyển dọc trên đó

Ở dọc phía hai bên thanh ta có hàn bốn tai như hình vẽ, trên đó có khoang lỗ

để lắp bulông cố định thanh trượt ngang với thanh trượt dọc

H.2-3: Kết cấu thanh trượt ngang

H.2-4: Kết cấu thanh trượt dọc

2.2.2 Chọn vật liệu:

Chọn vật liệu là công việc rất quan trọng, bởi vì chất lượng của giá phụ thuộc phần lớn vào việc chọn vật liệu có hợp lý hay không

Chọn vật liệu chế tạo thanh trượt dọc 1, thanh trượt ngang 2, chân giá 3 và

bộ phận truyền động trục vít 4 của khung giá vạn năng:

Thép kết cấu loại C45 có: ( 07/trang 40 ) Giới hạn bền kéo: sbk = 600 ( N/mm2 )

Giới hạn chảy: sch = 300 ( N/mm2 )

Độ rắn: HBmin =170,

HBmax = 220

2.2.3 Tính toán kết cấu:

2.2.3.1 Chọn sơ bộ kích thước giá:

Đối với Khoa Cơ khí - Bộ môn Động lực - Trường Đại học Thuỷ sản, ngành truyền thống là động lực tàu cá, mà động cơ tàu cá có kích thước nhỏ nên ta cần chọn giới hạn kích thước giá trên một động cơ có sẵn kích thước, ở đây ta chọn động cơ YANMAR 6GHAM-STE làm động cơ mẫu, thông số cơ bản của nó được thể hiện dưới bảng sau:

Bảng.2-1: Thông số cơ bản động cơ

ĐỘNG CƠ ( YANMAR )

Dung tích xylanh Lít 9.171

24V

Như vậy giới hạn kích thước giá vạn năng được lấy như sau như sau:

Chiều dài thanh trượt dọc 1: L = 1680 ( mm )

Chiều dài thanh trượt ngang 2: B = 1080 ( mm )

Chiều cao thân giá đỡ 3: H = 150 ( mm )

từ từ không làm xuất hiện lực quán tính ), ký hiệu Pt

Khi động cơ làm việc, khung giá chịu tải trọng cũng là trọng lượng động cơ, nhưng không phải là tải trọng tĩnh Pt mà là tải trọng động, ký hiệu Pđ,

Pđ = Pt.Kđ.

Trong đó: Kđ – hệ số tải trọng động, gây nên bởi lực ly tâm do trục khuỷu động cơ quay gây tải trọng biến đổi tuần hoàn theo thời gian, đối với động cơ đốt trong Kđ = 3 ¸ 4, chọn Kđ = 3,5 ( 07/trang 222 )

b Lập sơ đồ tính toán:

Gọi trọng lượng của động cơ là P ( Kg ), động cơ YANMAR 6GHAM-STE

có trọng lượng 1080 ( Kg ) do đó giá thiết kế phải chịu được trọng lượng của động

P: Trọng lượng bản thân động cơ, P = 1080 ( Kg )

Dp: Trọng lượng thiết bị phụ đi kèm với động cơ, Dp » 300 ( Kg )

10%P: Khả năng quá tải cho phép của khung giá, ( Kg )

Như vậy giá thiết kế phải chịu được trọng lượng:

Pmax = 1080 + 300 + 108 = 1488 ( Kg )

H.2-5: Sơ đồ chịu lực của chân khung giá vạn năng

Do đặc điểm kết cấu của khung giá gồm bốn chân giá đối xứng và để đơn giản ta xem trong lượng động cơ phân bố đều trên bốn chân giá, như vậy mỗi chân giá phải chịu trọng lượng là:

P1 = P2 = P3 = P4 =

4

P = 4

1488 = 372 ( Kg ) = 3720 ( N )

Chân giá và trục vít chịu nén là chủ yếu ( do trên mặt cắt ngang của chân giá chỉ có thành phần lực dọc Nz ), do đó ta chọn tiết diện mặt cắt ngang của chân giá

và đường kính trục vít theo điều kiện bền nén là chủ yếu

2.2.3.3 Tính sức bền:

a Xác định hệ số an toàn:

Do đặc điểm cấu tạo của khung giá gồm bốn chân đỡ đối xứng nhau chịu các lực là P1, P2, P3, P4 Để đảm bảo về độ bền cho khung giá khi động cơ là việc, khung giá chịu phản lực lớn nhất để tính toán Khi đó phản lực tính toán sẽ là:

Vtt = n.Vmax Trong đó:

Vmax: Phản lực lớn nhất, lấy Vmax = Pmax = 1488 ( Kg ) = 14880 ( N )

n: Hệ số an toàn

Hệ số an toàn được đưa vào trong tính toán với mục đích đảm bảo cho kết cấu có một sự an toàn nhất định về độ bền Nếu xét đến tất cả những sai sót có thể xảy ra trong khi xác định ứng suất và tải trọng, trong xác định cơ tính của vật liệu, sai sót trong quá trình công nghệ và mức độ quan trọng của khung máy thì hệ số an toàn được xác định bằng phương pháp các hệ số thành phần ( 01/trang 38)

n = n1.n2.n3, Trong đó:

n1: Hệ số xét đến mức độ chính xác trong việc xác định tải trọng và ứng suất, n1 = 1,2 ¸ 1,5 ( 01/trang 38) Chọn n1 = 1,5

n2: Hệ số xét đến mức độ đồng nhất về cơ tính của vật liệu, đối với chi tiết máy bằng thép, n2 = 1,5 ¸ 2,5 (01/trang 38) Chọn n2 = 2

n3: Hệ số xét đến những yêu cầu đặc biệt về an toàn như mức độ quan trọng của khung giá, n3 = 1 ¸ 1,5 (01/trang 38) Chọn n3 = 1,5

Như vậy hệ số an toàn được xác định:

n = n1.n2.n3 = 1,5.2.1,5 = 4,5

Tải trọng tính toán: Vtt = n.Vmax = 4,5.1488 = 66960 ( N )

b Tính sức bền các chi tiết khung giá:

66960 = 16740 ( N )

Mặt khác, khi động cơ làm việc sẽ sinh ra dao động, tải trọng tác dụng lên chân giá lúc này là tải trọng động ( ứng với Kđ = 3,5 )

Vđ1 = Vđ2 = Vđ3 = Vđ4 = Kđ.V1 = 3,5.16740 = 58590 ( N )

Như vậy ta chỉ cần tính chọn diện tích mặt cắt ngang cho một chân giá còn

ba chân giá kia lấy cùng kích thước với nó

Tính sức bền cho chân giá số 1:

H.2-6: Sơ đồ tính toán cho chân số 1 khung giá vạn năng

Chân giá số 1 một trọng lượng P1 = 372 ( Kg ), tương tự các chân giá còn lại

lá 1, 2, 3 sẽ lần lược chịu các trọng lượng là P2, P3, P4

Tải trọng tính toán cho chân giá 1: Vđ1 = 58590 ( N )

Từ hình bên, ta thấy trục vít 1 chịu nén bởi lực NZ1 = Vđ1 = 58590 ( N ) Như vậy đường kính trung bình trục vít được xác đinh theo điều kiện bền nén: ( 03/trang 25 )

][

p

( mm 2 )

d2: Đường kính trung bình của vít

[s ]: Ứng suất cho phép của vật liệu chế tạo trục vít ( 03/trang 25 )

[s ] =

nch

s

= 5,4

300 = 67 ( N/mm2 )

sch: Giới hạn bền chảy của vật liệu, sch = 300 ( N/mm2 )

Như vậy, từ điều kiện F1 ≥

][

Nz1

s

Þ 4

d2 2

p

≥ ][

Nz

s

p = 3,14.67

58590.4

= 33,37 ( mm )

Ta cần chọn đường kính trung bình d2 của vít gần với tiêu chuẩn:

Theo tiêu chuẩn TCVN 2247-77 qui định đường kính và bước ren P, theo tiêu chuẩn ta lấy d2 = 33,402 ( mm ) ( 04/trang 446 )

Theo tiêu chuẩn, ứng với đường kính trung bình d2 của vít ta tra các thông số

cơ bản của trục vít:

Đường kính ngoài của ren trục vít: d = 36 ( mm )

Đường kính trong của ren trục vít: d1 = 31,67 ( mm )

Chiều cao tiết diện làm việc của ren: h = 2,615 ( mm )

Chiều dài vặn ren S: trên 53 ( mm )

Bước ren: P = 4 ( mm )

Bước đường xoắn ốc Px, đối với ren một mối Px = P = 4 ( mm )

Góc nâng của ren: tgg =

2

Xd

Phần hình trụ giữ trục vít có dạng hình hộp chữ nhật được chia làm hai nữa trong có tiện ren để bắt với trục vít, có chiều dài là L, chiều rộng B và chiều cao H

Xác định kích thước lỗ chi tiết 2: theo tiêu chuẩn ( 04/trang 446 ) Đường kính trong của ren : D = d = 36 ( mm )

Đường kính ngoài của ren: D1 = d1 = 31,67 ( mm )

Đường kính trung bình của ren: D2 = d2 = 33,402 ( mm )

Xác định kích thước dài, rộng cao chi tiết 2:

Ở đây ta chọn L = B và có thể lấy trong khoảng ( 3 ¸ 3,5 ).d, ( 02/trang 45 ) Với d là đường kính ngoài của ren vít, d = 36 ( mm )

Ta chọn L = B = 100 ( mm )

Từ công thức tính đường kính trung bình trục vít theo điều kiện độ bền mòn: ( 02/trang 44 )

p =

H d

Vh 2

d2: Đường kính trung bình của vít, d2 = 33,402 ( mm )

yh: Hệ số phụ thuộc vào hình dạng ren, đối với ren hình thang yh = 0,5 H: Chiều cao chi tiết 2:

Từ công thức: ( 02/trang 44 )

H d

Vh 2

1

y

Vh 2

1

yp

H ≥

10.5,0.402,33.14,3

58590

= 111,72 ( mm ) Chọn H = 120 ( mm )

Tính diện tích tiết diện thân giá 3:

H.2-7: Sơ đồ tính toán cho thân giá 3 khung giá vạn năng