Tài liệu THIẾT KẾ THIẾT BỊ KHAI THÁC CÁ docx

Xác định chiều dài cáp cần thiết Chiều dài cần thiết của cáp LC hồn tồn phụ thuộc vào chiều sâu đánh bắt, tốc độdắt lưới và trọng lượng của cáp trong nước.. Tang ma sát đơn được chọn the

THIẾT KẾ THIẾT BỊ KHAI THÁC CÁ

( DESIGN OF FISHING CRAFT )

Chương I: TÍNH CHỌN CÁP VÀ TÍNH TỐN CƠ CẤU CHẤP HÀNH

1 Tính chọn cáp :

a Tính chọn đường kính cáp :

- Lực kéo cực đại trên cáp: Pmax = kđ.Pđm

Trong đó: Pđm = 600(KG) – lực kéo định mức trên tang

c Xác định chiều dài cáp cần thiết

Chiều dài cần thiết của cáp LC hồn tồn phụ thuộc vào chiều sâu đánh bắt, tốc độdắt lưới và trọng lượng của cáp trong nước Ta có thể xác định chiều dài cần thiết của cápthông qua kinh nghiệm và thực tế đánh bắt

Qua kinh nghiệm thực tế để đảm bảo lưới kéo đúng hướng thì chiều dài của cáp và

độ sâu đánh bắt có quan hệ với nhau như sau:

Chiều sâu đánh bắt h(m) Tỷ số

h Lc

Ta chọn tỷ số Lc / h = 4  Lc = 4 120 = 480 (m)

2 Tính tốn cơ cấu chấp hành.

Tang ma sát đơn thường được chế tạo bằng phương pháp đúc Vật liệu chế tạo thường

là Gang, hợp kim Nhôm, hợp kim Đồng

Tang ma sát đơn được chọn theo tiêu chuẩn

nghề cá liên xô cũ (OH9 – 47 – 58 ) dựa vào đường

Vật liệu và phương pháp chế tạo:

- Vật liệu chế tạo tang thành cao

Tang thành cao được dùng để thu chứa cáp, lưới, nó có thể được chế tạo từ gangnhưng Mác gang không thấp hơn GX15-32 hoặc từ thép đúc có mác không nhỏ hơn CT4 Tachọn vật liệu chế tạo là thép đúc

- Phương pháp chế tạo tang thành cao

Về phương pháp chế tạo tang thành cao có nhiều phương pháp như Đúc, Hàn hoặc kếthợp đúc – hàn và gia công cơ khí… Phương pháp chế tạo ta chọn là Đúc

Tính tốn các kích thước cơ bản của tang thành cao:

- Đường kính trống tang Do :

Do = C.dc = (16  22).dc = 20 15,0 = 300 (mm)

- Bước cuốn cáp trên tang t :

t = dc + a

Trong đó: a là hệ số tính đến sự sắp xếp không khít giữa

các vòng cáp cuốn trên tang và sự tăng đường kính cáp: a = 0,5

(mm) (a= 0,4  0,8 (mm))

 t = 15,0 + 0,5 = 15,5 (mm)

- Chiều dài tang Lt và Đường kính thành bên Db :

Lt, Db phụ thuộc vào dung lượng chứa cáp trên tang Lc, lượng cáp dự trư Ldt và số lớpcáp n:

n = - 0.54C + C L d Z

C

ct

92 2

3

- Chiều dày trống tang :

Chiều dày trống tang được xác định thông công thức kinh nghiệm sau để tính :  = 0.02D0 + (6  10) = 0,02 300 + 9 =15 (mm)

- Chiều dày thành bên của tang ’ :

’ = (0,7  0,8)  = 0,8 15 = 12 (mm)

- Vận tốc vòng của tang thành cao nt :

tb t

D

V n

.



 (v/ph)Trong đó: V =70 (m/ph): vận tốc kéo cáp

Dtb = 0,45 (m):đường kính trung bình của lớp cáp

 nt = 70: (3,14 0,45) = 49,5 (v/ph)

b Tính tốn gắn cáp lên tang thành cao bằng bulông – thanh đè:

- Từ đường kính cáp dc = 15,0 (mm) ta chọn thanh đè theo tiêu chuẩn COT 380- 60.Làm từ vật liệu thép CT3 Tra bảng phụ lục P3, ta chọn thanh đè có các thông số tiêu chuẩnsau:

- Từ đường kính lổ thanh đè d = 17 ta chọn sơ bộ

bulông nén M16 theo tiêu chuẩn TCVN 2248 - 77

Đường kính chân ren: d1 = 13,8 (mm)

- Tính kiểm tra bulong (đường kính chân ren d1 , và

số lượng bulong nén) như sau:

Lực kéo (lệch tâm) mà các bulong phải chịu

S

Trong đó:

20 , 0 13 , 0

425

65 , 5 13 , 0

l T k n d

k N

.3,1

].[

.314,0

52,0

3 1

1

K d

l T k d N k n

Trong đó: - T = 2.f1.N lực ma sát gây uốn bulông, T= 2 0,20 417,5 = 167 (KG)

- l :Khoảng cách từ điểm tiếp xúc giữa cáp với thanh đè đến bề mặt tang

l = 0,88 dc = 0,88 15 = 13,2 (mm)

- k = 2 : hệ số dự trữ bền (k  1,5)

- d1 = 13,8 (mm): đường kính chân ren bulông

- [K] : Ứng suất kéo cho phép tùy thuộc vào vật liệu chế tạo bulong

14 , 3 2 , 13 167 2 8 , 13 5 , 417 2 52 , 0

3

Chương II CHỌN HÌNH THỨC DẪN ĐỘNG - XÁC ĐỊNH CÔNG SUẤT

YÊU CẦU – PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN CHUNG CHO HỘP GIẢM TỐC

1 Chọn hình thức dẫn động :

Theo yêu cầu của đề thiết kế, hình thức dẫn động là: Động cơ điện

2 Xác định công suất yêu cầu :

Công thức tính tốn công suất dẫn động yêu cầu:

gc C

dm

 1000 60

.

( KW ) Trong đó

- Pđm =17000 ( N ) : Lực căng định mức trên dây cáp

- V =70 (m/ph) : Vận tốc kéo cáp

- Ngc: Công suất của cơ cấu gạt cáp, chọn Ngc = 0,3 (KW)

- c: Hiệu suất chung của máy tời được tính chọn dựa vào sơ đồ động cho trước:

.

tan

.

60

70 17000

Có 2 loại động cơ điện thường dùng đó là

động cơ điện một chiều và động cơ điện xoay

chiều Trong đó loại động cơ điện xoay chiều

được sử dụng phổ biến hơn

Để đảm bảo động cơ điện làm việc tốt và

tin cậy thì đợng cơ điện được chọn phải có công suất lớn hơn hoặc bằng công suất dẫn độngyêu cầu

Thông thường Ndc = (110  120%) N) Nyc = 118%) N 27,8 = 33 (KW)

Tra Bảng P4 phần phụ lục ta chọn động cơ MTB-611-10 với các thông số kỹ thuật:

+ Công suất định mức: N = 36 (KW)+ Số vòng quay của động cơ: n = 581 (v/ph)+ Dòng stato ứng với 220V: Ustato = 178+ cos  = 0,62

 Kiểm tra lại động cơ Điện đã chọn theo mômen khởi động:

Động cơ Điện đã chọn xem như phù hợp nếu: Mkd > MC

Trong đó: - Mkd : Momen khởi động của động cơ Điện

- MC : Tổng Momen cản của tất cả các chi tiết chuyển động quy về trụcđộng cơ

Giá trị của Mkd được xác định từ bảng tra động cơ, Catalo động cơ hoặc có thể xácđịnh theo công thức sau: 



kd

- Giá trị của MC được xác định như sau: MC = Mt + Mđ

Ở đây: - Mt Momen cản tỉnh quy về trục động cơ:

C C

tb t

i

D P M

 2

max

V P GD

t

n

t C

dc qd

375

)

365

(

375

.

2

2 max 2

2



Trong đó:

+  = 1,1  1,25, chọn  =1,2

+ GD2 =2,3 : Momen bánh đà của động cơ Điện

+ Pmax =3400 (KG): Lực căng lớn nhất trên dây cáp

+ V =70 (m/ph) = 1,17 (m/s): Vận tốc kéo cáp

+ nt = 49,5 (v/ph) Tốc độ quay của tang thu cáp

+ t < 3s Thời gian khởi động ,cho t= 2 s

+ c = 0,72: Hiệu suất chung của máy tời

60 2 375

581 )

5 , 49 72 , 0

17 , 1 3400 365 3

, 2 2 , 1

2 2

- Do động cơ có số vòng quay nhỏ nên ta chọn hộp giảm tốc 2 cấp với bộ truyềnđộng bánh răng côn Sơ đồ như sau:

- Lập bảng phân phối tỷ số truyền như sau:

8 , 90

M M2 =10,78 4 0,98= 42,26 M3= 42,26 2,9 0,98= 120,10với - Ni+1 =Ni.ii+1

- M i 1 M i.i ii 1 ii 1

ii+1 = 0,98 : hiệu suất của cặp bánh răng truyền động

Chương III: THIẾT KẾ TRỤC TẢI MÁY TỜI - TÍNH CHỌN LY HỢP, KHỚP

NỐI VÀ Ổ ĐỠ

I Thiết kế trục tải của máy tời:

Trục tải hay trục chính của máy tời lưới kéo là chi tiết rất quan trọng Trên trục tảingười ta thường đặt các cơ cấu chấp hành Trục tải của máy tời thường làm việc ở số vòngquay nt nhỏ nhưng nó lại nhận và truyền một momen xoắn Mxt rất lớn Vì vậy đòi hỏi trụcchịu tải phải có độ bền vững và độ bền lâu

Lực tác dụng lên trục tải bao gồm:

- Tải trọng tác dụng do lực căng của cáp

- Trọng lượng của bản thân trục, bó cáp và của tang thành caoTuy nhiên ở đây tải trọng tác dụng do bản thân của các trọng lượng là rất nhỏ so vớitải trọng tác dụng do sức căng cáp, cho nên ta chỉ giới hạn tính tốn độ bền của trục theo lựccăng cực đại Pmax

1 Chọn vật liệu và phương pháp chế tạo:

Trục tải máy tời trong quá trình làm việc chịu tác dụng của tải trọng rất lớn, ta chọnvật liệu chế tạo của trục tải của máy tời là thép Cácbon kết cấu C45

Với thép C45: b = (600  800) N/mm2

; ch = (360  580) N/mm2

Ta chọn thép có b = 750 N/mm2 ; ch = 500 N/mm2

2 Tính chọn sơ bộ đường kính trục tải:

Đường kính trục tải có thể tính sơ bộ theo công thức: dsb 3

t

t

n

N C

 (mm )Trong đó:

- C : Hệ số tính tốn C = 110  140Chọn C = 120

- Nt : Công suất trên trục tải [KW]; Nt = 26,70 ( KW )

- nt : Tốc độ vòng của trục tải [v/ph]; nt = 50 (v/ph)

50

70 , 26

  dsb = 100 (mm )

3 Tính gần đúng đường kính trục tải:

a Định sơ bộ các kích thước chủ yếu:

A- Chiều dài ổ đở trục tải

B- Bề rộng bánh răng cóc

C- Chiều rộng Mayơ đĩa xích

Lt - Chiều dài tang thành cao

L1, L2 – Khoảng cách giữa các ổ đỡ

Từ đường kính trục tải đã chọn ở trên dsb =100 ( mm ), ta chọn sơ bộ các ổ, bánh cóc,đĩa xích …

+ Ta chọn ổ có đường kính dô = 110 ( mm ), chiều dài Lô = 110 ( mm )

b Tính gần đúng trục theo các trường hợp chịu lực:

Khi tang thu cáp thì Lực căng cực đại của cáp tác dụng

lên tang theo các trường hợp sau:

+ Trường hợp 1: Lực căng cáp đặt giữa tang thành cao

+ Trường hợp 2: Lực căng của cáp đặt ngay tại mép trái của tang thành cao

+ Trường hợp 3: Lực căng của cáp đặt ngay tại mép phải của tang thành cao

Lực căng cáp thông qua tang sẽ tác dụng

lên trục tại các vị trí của ổ đỡ của tang

Từ 3 trường hợp trên ta thấy tình trạng

chịu lực của trục tải lần lược như các hình vẽ sau:

Trong 3 trường hợp ta chỉ tìm và xét cho

trường hợp nguy hiểm nhất

Ta có L1 = 200 ( mm ) < L2 = 250 ( mm )

 Trường hợp 3 là nguy hiểm nhất, khi

đó mặt căùt nguy hiểm nhất là mặt cắt tại gối đỡ

phải của tang thành cao

2 max 2

D P

M  (N.mm) với Pmax = 34000 ( N ) ; Dtb = 450 ( mm )

2

450 34000

0 

td

M

d  (mm) Trong đó: []: Ứng suất cho phép của vật liệu trục

Với thép C45: [] = (50  60) N/mm2 chọn [] = 60 ( N/mm2 )

60 1 , 0

10 1077

Công thức kiểm tra độ bền trục theo hệ số an tồn tại tiết diện nguy hiểm:

5 , 2 5 , 1 ] [

n n n

y x

K K

1 )(

1 (

W

M max

min max   

 và m  0 do đó

a y x

K K

1 (

x

x max m

y x

K K

1 )(

1 (

- Kx là hệ số tập trung ứng suất do trạng thái bề mặt Kx = 1,1

- Ky làhệ số tăng bền bề mặt: Không tăng bền Ky = 1

- -1 và -1 là giới hạn mỏi uốn và xoắn

Với thép C45: -1 = 0,436b =0,436 750 = 327 ( N/mm2 ) và

-1 = 0,58-1 = 0,58 327 = 190 (N/mm2 )

- a và a là biên độ ứng suất pháp và tiếp sinh ra trong tiết diện của trục

50 ) 120 (

14 , 3

32 10 850

3

4 max

2 , 0 2

10 765 2

với Wx = 0,2 d3 – Momen chống xoắn

- m và m là trị số trung bình của ứng suất pháp và tiếp

-  và  là hệ số xét đến ảnh hưởng của trị số ứng suất trung bình đến sức bền mỏiphụ thuộc vào b ( Với thép C45 thông thường  = 0,05  0.1 và  = 0  0.05)

-  và  là hệ số kích thước tuyệt đối khi uốn và xoắn

1 1 , 1 7 , 0

62 , 1 (

1 1 , 1 71 , 0

01 , 2 (

Chọn ly hợp vấu làm bằng thép C có tôi bề mặt vấu

Ly hợp vấu đã được tiêu chuẩn hóa vì vậy ta chọn ly hợp theo đường kính trục

dtr = 120 ( mm ) Chọn ly hợp có các thông số kỹ thuật sau:

Khớp nối trục là một bộ phận thường gặp trong máy móc thiết bị Nó ảnh hưởng lớnđến tuổi thọ của các ổ đỡ cũng như độ tin cậy của máy.

Có rất nhiều loại khớp nối khác nhau Tùy theo đặc điểm truyền động cụ thể như:khoảng cách giữa hai trục, yêu cầu về độ lệch tâm, tốc độ quay của trục, tính chất của các ổ

đở, độ cứng vững của bệ máy, yêu cầu về độ tin cậy, an tồn… Mà người thiết kế máy lựachọn kiểu loại khớp nối phù hợp

Trong truyền động cho các máy tời khai thác Để truyền chuyển động từ động cơ dẫnđộng đến đầu vào của hộp giảm tốc người ta thường dùng khớp nối đàn hồi, khớp nối xích

Từ đầu ra của hộp giảm tốc đến trục tải, giữa các trục của máy tời với nhau, hoặc giữa cáchộp giảm tốc với nhau người ta thường dùng khớp nối răng, khớp nối bù hoặc khớp nối cácđăng

Ta dùng khớp nối răng cho máy tời thiết kế

Khớp nối trục đã được tiêu chuẩn hóa vì vậy dựa vào

đường kính trục ( hoặc mô men xoắn ) ta tra bảng chọn khớp

nối răng với các thông số kỹ thuật sau:

- Mô đun m = 4 ; khối lượng G = 110 ( kg )

Kiểm tra ly hợp theo điều kiện :

(1,2  1,8)MX  MX bang  1,8 7650 = 13770 ( N.m ) <19000 (N.m)  khớp nối đãchọn đủ bền

3 Tính chọn ổ đỡ :

Từ sơ đồ động ta thấy có các loại ổ đỡ sau: Ổ đỡ cho tang thành cao, ổ đỡ cho trục tải,

ổ đỡ cho trục trung gian ở đầu trích lực và các ổ đở cho trục vít hai hướng ren

Tang thành cao đặt lồng không với trục tải Trong kết cấu nó chỉ tiếp xúc với trục tảitại 2 mayơ ở 2 đầu tang Do đó ở đây có thể sử dụng ổ đỡ trượt và ổ lăn Trục tải được đặttrên giá đở, bệ máy thông qua hai ổ đỡ trục Ở đây cũng có thể sử dụng ổ đỡ trượt và ổ lăn

Máy tời thiết kế là máy tời lưới kéo vây làm việc ở chế độ nặng và tốc độ quay thấp

do đó ta chọn ổ đỡ là ổ trượt

Ổ trượt đã được tiêu chuẩn hóa ta chọn ổ trượt theo đường kính trục d = 120 ( mm)

Tính chọn ổ đỡ trượt.

+ Chọn vật liệu làm ổ trượt là Gang GX-36 có bề mặt làm việc là đồng thanh

Tra bảng tiêu chuẩn chọn ổ (theo đường kính trục) ta chọn được ổ trượt với các thông

số kỹ thuật sau:

d = 120 ( mm ) ; D = 135( mm ) ; s = 7,5 ( mm )

c = 1,5 ( mm ) ; L = 100 ( mm )

+ Chọn phương án bôi trơn, ta chọn chế độ bôi trơn

là chế độ bôi trơn ma sát ướt, ta dùng phương pháp bôi trơn

thuỷ động

+ Kiểm tra lại chiều dài ổ l theo điều kiện [p] và [p.v] theo các công thức sau:

R l p l d

R

 100 ( mm )  47

6 120

34000

 ( mm )

- . . . [ ] [ . ].19100. .

v p

n R l

v p l

n R v

(mm)

19100

2

5 , 49 34000

 chiều dài của ổ thoả mãn cả 2 điều kiện trên

Trong đó v (m/s) ; R = 34000 (N) ; d = 120 (mm) ; n = 49,5 (v/ph)Trị số của [p] và [p.v] đối với ổ trượt dùng trong Máy khai thác có thể tham khảo theobảng:

Điều kiện làm việc của ổ Vật liệu bề mặt ma

sát

[p] N/mm 2 [p.v] (N/mm 2 ).(m/

s)

Ổ không che kín, ít bôi

trơn thường xuyên Thép với GangThép với Đồng thanh 5  153  5 0,8  2,55  10

Ổ che kín, bôi trơn thường

xuyên Thép với GangThép với Đồng thanh 7  155  7 1,5  4,510  15

4 Tính then cho tang ma sát đơn và then cho ly hợp vấu:

Trong quá trình làm việc tang ma sát luôn chuyển động quay cùng với trục tải Nóikhác đi là tang ma sát luôn được cố định trên trucï tải bằng then để truyền momen xoắn từtrục tải qua tang

Từ đường kính trục tải d= 120 ( mm ) ta tra bảng chọn then bằng theo tiêu chuẩnTCVN2261- 77 có các thông số sau:

+ Kích thước tiết diện then:

Kiểm tra then theo độ bền dập và đợ bền cắt

 Kiểm tra then theo độ bền dập:

 d

x d

l k d

M



.

2

N/mm2

Trong đó:

- d: đường kính trục

- l = (0,6  0,8)Lt = 0,7 720 = 540 ( mm ): chiều dài then tang

l = (0,6  0,8)b = 0,7 500 = 350 (mm): chiều dài then ly hợp vấu

(Lt và b là chiều dài tang và ly hợp vấu)

- k = 11,2 ;

- Với dạng lắp cố định: [d]= (80  140) N/mm2 ( Với Thép C )

- Với dạng lắp di động (then cho ly hợp vấu): [d]= (30  50) N/mm2 ( Với Thép C)

- Khi tính then cho tang:

2

5 max

D P

M X  (N.mm) : mômen xuắn cần truyền khi tang masát làm việc

2

15270.340002

3 10 4845 2

= 80  140 ( N/mm2 )

- Khi tính then cho ly hợp vấu :

t

t X

7049550

2

( N/mm2 )

 Kiểm tra then theo độ bền cắt: [ ]

.

2

C

x c

l b d

M



   (N/mm2)Trong đó: - b: chiều rộng then

-  c : ứng suất cắt cho phép

  c = (60  100) N/mm2 ( Với then làm bằng thép C45, CT6 )

720 7 , 0 32 120

10 4845

7949550

Chương IV THIẾT KẾ CƠ CẤU GẠT CÁP TỰ ĐỘNG

Cơ cấu xếp đặt cáp ( hay gạt cáp ) là thiết bị dùng để rãi cáp thành từng lớp đều đặn trên tang thành cao của máy tời trong quá trình máy tời thực hiện thu chứa cáp

7 Ổ đở trục vít hai hướng ren

II Tính tốn trục vít hai hướng ren :

a Đường đi của bàn trượt:

L = 720 ( mm ): chiều dài tang thành cao

2 Lực cực đại tác dụng lên bàn trượt: W = 1,1 1( (11 )

C Cos

Máy tời thiết kế là tời lưới kéo – vây, ta chọn máy

tời bố trí trên boong là máy tời ngang

05 , 0 1 175 , 0 (

Con chạy ( Đai ốc ): vật liệu chế tạo là đồng thanh

4 Đường kính trung bình của trục vít:

] [

.

4 ]

[

.

W d

p z

- W =714 [KG] : Lực cực đại tác dụng lên bàn trượt.

- z = ¼ : Số vòng ren trên đai ốc

-  = 0,3 :tỉ số giữa chiều cao làm việc của ren h1 và đường kính trung bình của trục vít

-  P áp lực riêng cho phép của răng vít.

Chọn [p] = 1,2 ( KG/mm2 )

50 2 , 1 3 , 0 14 , 3 714 4

h a

21 535 , 0 19 14 ,





13 Đường kính trục con chạy dcc

Đường kính này được xác định theo điều kiện bền uốn tại tiết diện nguy hiểm: 3

] [ 17 2

u

u cc

M d



2 (h x W

2

21 (

7140 ].



cc cc

d p W