Thiết kế môn học : Bảo dỡng kỹ thuật và chẩn đoán lựa chọn phơng án thiết kế Loại bệ thử tạo dao động c ỡng bức Loại bệ thử tạo dao động bằng băng tải Cấu tạo và nguyên lý làm việc củ
Trang 1Thiết kế môn học : Bảo dỡng kỹ thuật và chẩn đoán lựa chọn phơng án thiết
kế
Loại bệ thử tạo dao động c ỡng bức Loại bệ thử tạo dao động bằng băng tải Cấu tạo và nguyên lý làm việc của bệ: Khung 1 dùng làm giá đỡ để định vị xe, ổ đỡ các băng tải đồng thời làm giá đỡ để cố định các thiết bị đo ghi Vít vô tận 2 dùng để điều chỉnh độ căng của băng thử Băng chuyển động nhờ động cơ điện làm quay bánh chủ động 9 và đợc đỡ bằng tang trống7 Bệ đỡ 8 dùng đỡ băng tải Bộ phận 5 tạo dao động cỡng bức cho xe Bộ phận 6 là bộ phận đo ghi - u điểm: Thiết bị đo ghi đơn giản, chu kỳ dao động dễ điều khiển - Nhợc điểm : Bệ thử có kết cấu khá phức tạp, tuổi bền của bệ phụ thuộc vào băng thử, bệ chiếm diện nhà xởng lớn * Sơ đồ và nguyên lý làm việc của bệ 7
6 5 4
4
2 3
1
Trang 21: Động cơ điện 2: Khớp nối
3: Hộp giảm tốc 4:Trục tang trống chủ động
5: Trục tang trống đỡ 6: Trục tang trống căng đai
7: Cơ cấu đo ghi
Với loại bệ thử này các hệ thống dẫn động đều đợc bố trí dới hầm còn bộ phận đo ghi đợc thiết kế trên nền
Nguyên lý hoạt động:
Động cơ điện 1 quay làm trục sơ cấp của hộp số quay, thông qua khớp nối Hộp giảm tốc 3 có tác dụng làm giảm tốc độ của động cơ để phù hợp với tốc độ của yêu cầu chẩn đoán và làm quay tang trống chủ động Thiết bị đo ghi sẽ đợc gắn vào các vị trí cần đo ghi, dao động của hệ thống treo của ôtô sẽ đợc truyền lên
đầu của bút ghi để ghi lại các giá trị cần ghi
Tính toán động học và
động lực học
Việc tính toán bệ thử sao cho bệ thử loại băng tải để kiểm tra đợc loại
xe Dới đây là bảng thông số của loại xe: ISUZU U-LR312J
Loại xe
T.Số U-LR312JISUZU
Kích thớc bao 8990x2295 x2970
Theo bảng thống kê trên ta tính toán bệ thử sao cho thoả mãn đợc chỉ tiêu chung nhất để thử cho nhiều loại xe
I Tính toán động học
1) Các kích thớc cơ bản của thiết bị.
a) Theo thông số của lốp ta có:
- Bán kính của bánh xe là :
Rbx= 0 r0 = 0.95 r0
trong đó r0 : là bán kính thiết kế của xe
0: là hệ số kể đến biến dạng của lốp
r0 = 25 , 4 406 , 4mm
2
9 2 14
( tính theo xe ISUZU U-LR312J)
=> Rbx = 0,95 0,4064= 0,38608(m)
- Chiều rộng của lốp
BL= 25,4.9/1000
b) Chiều rộng của băng tải:
2
t n bt
B B
B
Trong đó: Bn: chiều rộng mép ngoài của bệ
Bt: chiều rộng mép trong của bệ
Bn= B + Bl +2.a
Trong đó: B: chiều rộng cơ sở của xe
Bl: chiều rộng của lốp
B =1920 (mm)
Trang 3Thiết kế môn học : Bảo dỡng kỹ thuật và chẩn đoán
Bl = 228,6 (mm)
a :hệ số kể đến ảnh hởng của chủng loại ôtô
a = 100(mm)
Bn =1920 + 228,6 + 2.100 =1277(mm)
Bt = B – Bl – 2.a = 1920 – 228,6 – 2.100 =1277(mm)
Vậy ta có:
mm
2
1277
2350
c) Chiều dài của bệ và chiều dài của băng thử
3 2 1
C L
LBệ
1: Tang trống chủ động
2: Tang trống đỡ
3: Tang trống căng đai
Theo sơ đồ trên tang trống 1 và 2 cố định , tang trống 1 đợc dẫn động bởi động cơ điện , tang trống 3 có thể di chuyển đơc để căng đai
Gọi L: là khoảng cách giữa tang trống 1 và 2 ,tơng ứng với chiều dài cơ sở của xe
C : là khoảng cách giữa tang trống 2 và 3, C phải đảm bảo cho khoảng cách Lbệ
là ngắn nhất
*Tính khoảng cách C :
Khi thiết kế để đơn giản ta lấy đờng kính tang trống bằng đờng kính bánh xe
dtt = dbx , hay rtt =rbx= ro
hay rtt= 406,4
Vậy C = 2 rtt + a = 912,8 mm
*Tính chiều dài của bệ:
Lbệ = L + C
= 4300 +912,8 = 5212,2 mm
*Tính chiều dài của băng tải:
Lbăng tải = 2 Lbệ + 2. rtt =14630
d) Yêu cầu cơ bản của bệ thử
- Độ bền của các chi tiết phải chịu đợc tải trọng động hoặc dao động do ôtô gây nên
- Đảm bảo ôtô ra vào và vận hành bệ an toàn cho ngời và phơng tiện
- Công tác kiểm tra, bảo dỡng sửa chữa phải dễ dàng nhanh chóng, thích nghi với việc gá lắp các thiết bị phụ trợ
2) Các thông số động học của thiết bị.
a) Các thông số
Trang 4Tần số tác dụng cỡng bức của bệ để ít ảnh hởng đến kết quả đo ghi là: f=0,5
4 (Hz), chọn f =4(Hz)), chọn f =4(Hz), chọn f =4(Hz))
Vận tốc góc của tang trống là : t= 2 f = 2.3,1416 4
= 25,12 ( rad/s)
Vận tốc dài của tang trống là: Vt = t rtt = 25,12 0,4064
= 10,208 (m/s)
Trang 5Thiết kế môn học : Bảo dỡng kỹ thuật và chẩn đoán
II Tính toán động lực học của bệ
1) Sơ đồ tải trọng tác dụng lên tang trống
Ta có
Z= Z1=Z2 = G/2 = 6950/2 = 3475 (KG)
Ta cần có Pk P = Z.
trong đó : = f +
- f : Hệ số cản lăn f = 0,015 ( đờng bê tông tốt)
- : Hệ số bám = 0,7
Thay số vào ta đợc Pk = 3475 (0,015 + 0,6) = 2485 (KG)
- Mô men của tang trống
Mt = Pk rtt = 2485.0,4064 = 1009,75 ( KG.m)
2) Chọn động cơ điện
Công suất động cơ đợc tính
Nđ/c = Nt/
trong đó : Nt :là công suất cần thiết của tang trống
Nt=2 Z.V/1000 = 2 3475.10,208/1000 = 57,3(Kw)
:là hiệu suất của bộ truyền
= hs.kn2.ổ
hs hiệu suất của hộp giảm tốc
kn2 hiệu suất của khớp nối
ổ hiệu suất của ổ đỡ
= 0,85 0.982 0,9944 = 0,8
Vậy công suất cần thiết của động cơ điện là:
Nđ/c = Nt/ = 857,3/ 0,8 = 71,6 (Kw)
Từ kết quả tính đợc ta tra bảng thông số động cơ ta chọn đợc loại động cơ
đồng bộ thích hợp là :
Ký hiệu : 4A280M8Y3
Công suất : 75 (Kw)
Tốc độ : 734 (v/p)
Cos : 0,85
% : 93
bx
Z2 Mt,t Pk Z1
Trang 6
Tmax/Tch : 1,9
Tk/Tch :1,2
3) Phân phối tỷ số truyền
Ta có tốc độ quay của tang trống là:
nt = 30.t/ = 30.25,12/3,1416 = 240 (v/p)
Vậy tỷ số truyền của hộp số : ihs= ndc/nt = 735/240 = 3,0625
Trang 7Thiết kế môn học : Bảo dỡng kỹ thuật và chẩn đoán
Tính toán bộ phận truyền động :
Tính toán hộp giảm tốc:
1 Chọn sơ bộ:
-Vật liệu làm bánh răng:
Bánh nhỏ: Thép: 40X ; bk = 1000
mm
N
2 ; ch= 700
mm2
N
HB = 280 ( HB )
Bánh lớn: Thép: 55 ; bk = 640
mm2
N
; ch= 320
mm2
N
HB = 230 ( HB )
2 Định ứng suất tiếp xúc và uốn cho phép:
a ứng suất tiếp xúc:
tx1= 2.5 * 280 = 700
mm2
N
tx1= 2.5 * 230 = 575
mm2
N
.( Dùng để tính toán)
( Coi số chu kỳ làm việc lớn hơn số chu kỳ cơ sở: N0= 1.5 * 107
nên
hệ số
chu kỳ bằng: 1 tra bảng ( 3-9 ) )
Trang 8
b ứng suất uốn:
u =
k k
* n
* n,,
1
Trong đó:
n: Hệ số an toàn ( 1.5 )
k: Hệ số tập trung ứng suất ở chân răng ( 1.8 )
1= 0.45 *bk
( Coi số chu kỳ làm việc lớn hơn số chu kỳ cơ sở )
k,
n= 1
1=
8 1
* 5 1
1000
* 45 0
= 166.67
mm2
N
2=
8 1
* 5 1
640
* 45 0
= 106.67
mm2
N
3 Chọn hệ số chiều rộng bánh răng:
a = 0.45 0.6 Chọn a = 0.5
4 Tính khoảng cách trục:
0
Ta có:
A i 1
3
2
2
*
*
*
*
6
*
10
* 05
1
n
N K
Trong đó:
i: Tỷ số của truyền cặp bánh răng
: Hệ số tăng tải của bánh răng nghiêng so với bánh răng thẳng
(= 1.15 1.35 Chọn = 1.2 )
K: Hệ số tải trọng chọn bằng: 1.5
Trang 9Thiết kế môn học : Bảo dỡng kỹ thuật và chẩn đoán
N: công suất của động cơ
A ( 3,0625 + 1 )
3
2
240
* 2 1
* 5 0
75
* 5 1
*
6
0625 ,
3
*
575
10
* 05
.
1
A 65,24 (mm)
Chọn: A = 66 (mm)
5 Tính vận tốc vòng và định cấp chính xác chế tạo bánh răng:
Ta có:
v =
1000
* 60
*
*d1 n1
=
1
* 1000
* 60
*
*
*
i
=
3 , 0625 1
* 1000
* 60
734
* 66
*
* 2
v = 1,248 ( m/s )
Cấp chính xác chế tạo bánh răng: Cấp 9
6 Xác định số răng, môđun, chiều rộng răng:
a Môđun:
mn = ( 0.02 0.04 ) A = ( 0.02 0.04 ) 66 = 1,32-2,64( mm )
Vậy ta chọn môđun: mn= 2 ( mm )
b Số răng:
Z1 =
) 1 (
cos
*
* 2
i
A
mn
Chọn = 13 50
Z1 = 15 ( răng )
Z2 = Z1*i = 15 * 3,0625 = 46 ( răng )
Tính lại tỷ số truyền: i =
15
46
= 3,06 Vậy sai số so với tỷ số truyền thiết kế là: 0.1 % nên chấp nhận đợc
Trang 10
c Chiều rộng răng:
B = a *A = 0.5*66 = 33 ( mm )
9 Các thông số hình học chủ yếu:
Môđun pháp: mn = 2 ( mm )
Số răng: Z1 = 15 ; Z2 = 46
Góc ăn khớp: 20
Góc nghiêng: = 13 5
Đờng kính vòng chia:
d1 =
cos
*Z1
mn =
5 , 13 cos
15
* 2
= 30,8( mm
)
d2 =
cos
*Z2
mn =
5 13
cos
46
* 2
= 94,6 ( mm.)
Khoảng cách trục: A = 66 ( mm )
Chiều rộng bánh răng: B = 33 ( mm )
Đờng kính vòng đỉnh:
De1 = d1 + 2*mn = 34,8( mm )
De2 = d2 + 2*mn = 100,6( mm ) Đờng kính vòng chân:
Di1 = d1 - 2.5*mn = 25,8( mm )
Di2= d2 - 2.5*mn = 89,6 ( mm )
10 Tính lực tác dụng:
Trang 11Thiết kế môn học : Bảo dỡng kỹ thuật và chẩn đoán
Ta có: ( 3-50 )
Tính mô men:
M = 976 ( )
734
75
* 9550
* 9550
Nm n
N
Lực vòng:
P =
d
M x
* 2
= 63376,6 (N)
P = 63376,6( N )
Lực hớng tâm:
Pr=
5
13 20
cos
* 6 , 63376 cos
*
tg
P
= 23722,66 ( N )
Lực dọc trục:
tg P
Pa * =63376,6*tg13 5
= 15215,375 ( N )
Thiết kế trục:
1 Các thông số đã biết:
Mô men xoắn: M x = 976000 ( Nmm )
Lực vòng: P =63376,6 ( N )
Lực hớng tâm: Pr= 23722,66 ( N )
Lực dọc trục: Pa = 15215,375 ( N )
2 Tính toán trục:
Ta có:
3
35
* 2.
0
6, 63376
* 2.
x
x
M = 20,8 ( mm ).
Trang 12
Trong đó:
M x : Mô men xoắn trên trục x: ứng suất xoắn cho phép lấy bằng: 35
mm
N
2
Chọn khoảng cách từ ổ đến tâm bánh răng: a = 36,5 ( mm )
- Xác định phản lực ở hai gối tựa:
+ Mặt ( XOZ ):
mA P * a RBX 2 a 0
RBX =
2
P
=
` 2
6 , 63376
= 31688,3 ( N ) = RAX
+ Mặt ( YOZ ):
2
c a r
A
RBY =
a
a r
2
2 1
RBY =
5 , 36
* 2
2
8 , 30
* 15215 5
, 36
* 6 ,
= 15071,0( N )
RAY Pr RBY = 8651,56( N )
Vẽ biểu đồ mô men cho trục:
P
Y
RAX Pa RBX
Pr
RAY RBY
Trang 13Thiết kế môn học : Bảo dỡng kỹ thuật và chẩn đoán
MuX
1156622,95 Nm
MuY
315781,94 Nmm
550091,5 Nmm
976000 Nmm Mx
Mô men tơng đơng tại mặt cắt I-I:
MuI I = Mu XOY Mu YOZ
2 ) (
2 ) (
M uI I=
5 , 550091 95
,
M uI I= 1650962 ( Nmm )
d
3 4
) 1
( 1
MuI I
Trong đó:
: ứng suất cho phép Tra bảng ( 7-2 ) ta có:
= 55
mm2
N
0
0
d
d
; d0: Đờng kính trong của trục rỗng Vậy = 0 do trục đặc
Trang 14 d 3
55
* 1 0
5 166052
= 66,9 ( mm )
Vậy ta chọn đờng kính trục là:
d = 68 ( mm )
Chọn ổ lăn:
Do đờng kính ngõng trục là: 68 mm nên ta chọn ổ có ký hiệu: 313 trong bảng 14P.
b.Tính trục II:
P2 = 63376,6 ( N ) Pr2 = 23722,6 ( N )
Pa2 = 15215,375 ( N ) d2 = 94,6 ( mm ) Mx = 2986560 (Nmm)
Pa2
RCx RDx
C P2 D
Pr2
y RCy RDy
a = 36,5 (mm) b = 36,5 (mm)
z), chọn f =4(Hz)
x
Mx
73093,8 (Nmm) 1156622,95 (Nmm)
792781,09 (Nmm)
2986560 (Nmm)
-Tính phản lực tại gối: tơng tự ta có:
MCx = 0 RCx = RDx = P2 / 2 = 31688,3 ( N )
MCy = 0 => RDy = 2002,57 ( N )
=> RCy = 21720,03 ( N )
Tính mô men tại mặt cắt nguy hiểm:
Mux = RCx.a = 31688,3.36,5 = 1156622,95 ( Nmm )
Trang 15Thiết kế môn học : Bảo dỡng kỹ thuật và chẩn đoán
Muymin = 73093,8 ( Nmm )
Muymax = 792781,09 ( Nmm )
Với:
Ta chọn: d2 = 64 ( mm )
Chọn ổ lăn:
Với đờng kính ngõng trục là: 64 mm nên ta chọn ổ lăn có ký hiệu là: 312 bảng 14P
63,4( )
1 , 0
) ( 52 , 1402240
3 2
2 2
mm
M d
Nmm M
M M
td
uy ux u
) ( 86 , 2942096 75
,
2
Nmm M
M
