Lý thuyết
1.1 Giới thiệu chung về hỗn hợp bê tông
Bê tông là vật liệu xây dựng nhân tạo, được hình thành bằng cách đổ khuôn và làm rắn chắc hỗn hợp gồm chất kết dính, dăm, cốt thép và phụ gia.
Hỗn hợp nguyên liệu mới nhào trộn xong gọi là hỗn hợp bê tông hay còn lại là bê tông tươi
Bê tông cốt liệu là bộ khung chịu lực chính, trong đó chất kết dính, nước và phụ gia bao bọc cốt liệu, đóng vai trò chất bôi trơn và lấp đầy khoảng trống giữa các thành phần Khi cứng lại, chất kết dính kết hợp các thành phần thành một khối đồng nhất, được gọi là bê tông Nếu bên trong bê tông có cốt thép, nó được gọi là bê tông cốt thép.
Chất kết dính có thể là các loại thạch cao, vôi, có thể là chất kết dính hữu cơ (polime)
Trong hỗn hợp bê tông xi măng, cốt liệu chiếm 80% đén 90%, xi măng chiếm 10% đến 20% khối lƣợng
Bê tông và bê tông cốt thép là vật liệu phổ biến trong xây dựng hiện đại nhờ vào cường độ chịu lực cao, hình dáng và tính chất đa dạng, chi phí thấp, cùng với độ bền và sự ổn định trước các yếu tố thời tiết như nắng, mưa, nhiệt độ và độ ẩm Tuy nhiên, chúng cũng có những nhược điểm như trọng lượng nặng, khả năng cách âm và cách nhiệt kém, cùng với khả năng chống ăn mòn hạn chế.
Thành phần Đơn vị Mác Bê Tông
Thành phần Đơn vị Mác Bê Tông
Giới thiệu chung về nhu cầu sản xuất
Giới thiệu chung về hỗn hợp bê tông
Bê tông là vật liệu xây dựng nhân tạo được hình thành bằng cách đổ khuôn và làm rắn chắc từ hỗn hợp gồm chất kết dính, dăm, cốt thép và phụ gia.
Hỗn hợp nguyên liệu mới nhào trộn xong gọi là hỗn hợp bê tông hay còn lại là bê tông tươi
Bê tông cốt liệu là bộ khung chịu lực chính, với chất kết dính, nước và phụ gia bao quanh cốt liệu đóng vai trò như chất bôi trơn, lấp đầy khoảng trống giữa các thành phần Khi cứng lại, chất kết dính kết hợp các thành phần thành một khối đồng nhất, được gọi là bê tông Nếu bên trong bê tông có cốt thép, nó được gọi là bê tông cốt thép.
Chất kết dính có thể là các loại thạch cao, vôi, có thể là chất kết dính hữu cơ (polime)
Trong hỗn hợp bê tông xi măng, cốt liệu chiếm 80% đén 90%, xi măng chiếm 10% đến 20% khối lƣợng
Bê tông và bê tông cốt thép là vật liệu phổ biến trong xây dựng hiện đại nhờ vào cường độ chịu lực cao, hình dáng và tính chất đa dạng, chi phí thấp, cùng với độ bền và ổn định trước các yếu tố thời tiết như nắng, mưa, nhiệt độ và độ ẩm Tuy nhiên, chúng cũng có những nhược điểm như trọng lượng nặng, khả năng cách âm và cách nhiệt kém, cũng như khả năng chống ăn mòn không cao.
Thành phần Đơn vị Mác Bê Tông
Thành phần Đơn vị Mác Bê Tông
1.1.2 Nhu cầu về hỗn hợp bê tông ở nước ta
Hiện nay, bê tông là vật liệu xây dựng thiết yếu tại Việt Nam, với nhu cầu lớn phục vụ cho các công trình dân dụng, cầu đường và thủy lợi Để hòa nhập với xu hướng phát triển toàn cầu, Việt Nam cần khẳng định sự phát triển mạnh mẽ cơ sở hạ tầng, dẫn đến nhu cầu bê tông ngày càng tăng.
1.1.3 Phân loại bê tông Để phân loại bê tông trường dựa vào các đặc điểm sau:
1.1.3.1 Theo dạng chất kết dính, phân ra:
Bê tông xi măng, bê tông silicat với chất kết dính là vôi, bê tông thạch cao, bê tông với chất kết dính hỗn hợp, bê tông polime và bê tông sử dụng chất kết dính đặc biệt đều là những loại bê tông quan trọng trong xây dựng Mỗi loại bê tông này có đặc tính và ứng dụng riêng, góp phần vào sự đa dạng và hiệu quả của các công trình xây dựng hiện đại.
1.1.3.2 Theo dạng cốt liệu, phân ra:
Bê tông đặc, bê tông cốt liệu rỗng, bê tông cốt liệu đặc biệt (chống phóng xạ, chịu nhiệt, chịu ma sát)
1.1.3.3 Theo khối lượng riêng, phân ra:
Bê tông đặc biệt nặng (γ > 2500 ), chế tạo từ cốt liệu đặc biệt
Bê tông nặng (γ = 2200 ÷ 2500 ), chế lại từ cát, đá sỏi, dung cho kết cấu chịu lực
Bê tông tương đối nặng (γ = 1800 ÷ 2500 ), thường dùng trong kết cấu chịu lực
Bê tông nhẹ (γ = 500÷2500 ), trong đó bao gồm bê tông nhẹ cốt liệu rỗng, bê tông tổ ong, bê tông hốc lớn
Bê tông đặc biệt nhẹ (γ < 500), cũng là loại bê tông tổ ong, bê tông cốt liệu tỗng
1.1.3.4 Theo công dụng, phân ra:
Bê tông nền đường, loại này yêu cầu cường độ chịu lực cao, thường sử dụng bê tông nặng
Bê tông thủy công dụng trong xây dựng thủy lợi, yêu cầu về độ chống thấm và độ chống mài mòn cao
Bê tông dùng trong xây dựng dân dụng và công nghiệp cần khả năng cách âm và cách nhiệt tốt
Bê tông thường dùng các kết cấu bao che là loại bê tông nhẹ
Bê tông dùng trong công tác quốc phòng cần khả năng chống va đập và tốc độ đông đặc nhanh
Bê tông có công dụng đặc biệt nhƣ bê tông chịu nhiệt, bê tông chịu axit, bê tông chống phóng xạ
1.1.4 Tính chất của hỗn hợp bê tông
Tính dẻo của hỗn hợp bê tông, hay còn gọi là tính để tạo hình, là một đặc tính kỹ thuật quan trọng trước khi nhào trộn, thể hiện khả năng lấp đầy khuôn mà vẫn đảm bảo độ đồng nhất trong điều kiện đầm nhất định Để đánh giá tính dẻo, người ta sử dụng hai chỉ tiêu chính: độ lưu động và động cứng Độ lưu động, được xem là tính chất quan trọng nhất, đánh giá khả năng dễ chảy của hỗn hợp bê tông dưới tác động của trọng lượng bản thân hoặc rung động, được xác định thông qua độ sụt Độ cứng của hỗn hợp bê tông liên quan đến thời gian rung động cần thiết để san bằng và lèn chặt bê tông.
Tính dẻo của hỗn hợp bê tông chịu ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố quan trọng, bao gồm lượng nước nhào trộn, loại và lượng xi măng sử dụng, tỷ lệ cũng như đặc trưng của cốt liệu, cùng với chất phụ gia và quy trình gia công chấn động.
1.1.4.2 Cường độ và Mác của bê tông theo cường độ chịu nén
Cường độ của bê tông là đặc trưng cơ bản của bê tông phản ánh khả năng chịu lực của nó
Không nên sử dụng bê tông nặng trong môi trường có nhiệt độ vượt quá 250 độ C trong thời gian dài Nhiệt độ cao làm giảm cường độ chịu lực của bê tông, dẫn đến mất nước và co ngót hỗn hợp, gây hư hỏng cấu trúc bê tông.
Khi xây dựng các công trình hoặc bộ phận kết cấu tiếp xúc thường xuyên với nhiệt độ cao, việc sử dụng bê tông chịu nhiệt là rất cần thiết.
Trong quá trình rắn chắc, bê tông thường phát sinh biến dạng thể tích, nở ra trong nước, co lại trong không khí
Bê tông bị co ngót do nhiều nguyên nhân khác nhau nhƣng chủ yếu là do mất nước và quá trình cacbonat hóa hydroxyt canxi trong đá xi măng
Do hiện tượng co ngót, bê tông dễ bị nứt, dẫn đến giảm cường độ chịu lực, khả năng chống thấm và độ ổn định của bê tông cùng cốt thép trong môi trường xâm thực.
Vì vậy, đối với các công trình có chiều dài lớn người ta phân đoạn để tạo thành các khe co giản chống nứt
Công nghệ và thiết bị sản xuất ống cống bê tông đúc sẵn
Giới thiệu về sản phẩm ống cống bê tông cốt thép
Trước nhu cầu tăng cao trong lĩnh vực xây dựng cơ bản, việc tiêu chuẩn hóa các cấu kiện bê tông cốt thép đã trở thành giải pháp hiệu quả nhằm nâng cao năng suất và chất lượng Điều này không chỉ đáp ứng kịp thời yêu cầu của các công trình xây dựng mà còn mang lại hiệu quả kinh tế cao.
Hiện nay, các công ty xây dựng giao thông đang thiết kế và sản xuất ống bờ tụng cốt thép với đường kính 600, 800 và 1000 mm bằng phương pháp quay ly tâm Những ống này được sử dụng cho hệ thống thoát nước kín và cống qua đường ô tô, đáp ứng nhu cầu đa dạng trong ngành xây dựng.
2.1.2 Cấu tạo và tiêu chuẩn kỹ thuật
Hoạt tải tính toán cho người đi bộ là 300 kg đối với ống cống thông thường loại I Trong khi đó, hoạt tải tính toán cho trục xe ô tô 10 tấn áp dụng cho ống cống đặt ngang qua đường ô tô loại II.
Bờ tụng ống cống M250, cốt thộp AIỉ6ữỉ10
Các loại ống cống được thiết kế và tính toán dựa trên trạng thái giới hạn, đồng thời kiểm tra khả năng chịu nứt theo quy trình thiết kế cầu cống của Bộ Giao Thông Vận Tải.
2.1.2.2 Cấu tạo Ống cống bê tông cốt thép loại I
Khẩu độ ỉ600: bề dày thành ống 70, chiều dài ống 2000 (mm), bờ tụng cống M250, cốt thộp AIỉ6, bố trớ một lưới thộp, liờn kết bằng hàn
Khẩu độ ỉ800: bề dày thành ống 80, chiều dài ống 2000 (mm), bờ tụng cống M250, cốt thộp AIỉ8, bố trớ một lưới thộp, liờn kết bằng hàn
Khẩu độ ỉ1000, bề dày thành ống 90mm và chiều dài ống 2000mm, với bờ tụng cống M250 và cốt thép AIỉ10 Ống cống được bố trí một lưới thép và liên kết bằng hàn, thuộc loại bê tông cốt thép loại II.
Khẩu độ ỉ600: bề dày thành ống 70, chiều dài ống 2000 (mm), bờ tụng cống M250, cốt thộp AIỉ6, bố trớ một lưới thộp, liờn kết bằng hàn
Khẩu độ ỉ800: bề dày thành ống 80, chiều dài ống 2000 (mm), bờ tụng cống M250, cốt thộp AIỉ8, bố trớ một lưới thộp, liờn kết bằng hàn
Khẩu độ ỉ1000: bề dày thành ống 90, chiều dài ống 2000 (mm), bờ tụng cống M250, cốt thộp AIỉ10, bố trớ một lưới thộp, liờn kết bằng hàn
Thiết Kế Máy Đúc Ống Cống Bê Tông Li Tâm
Sản phẩm ống cống bê tông cốt thép loại I có cấu tạo nhƣ sau:
Sản phẩm ống cống bê tông cốt thép loại II có cấu tạo nhƣ sau:
Hình 2.1: Sản phẩm ống cống bê tông cốt thép loại I
2.1.2.3 Chiều cao đắp lên ống cống
Chiều cao đắp lên tối thiểu lên trên ống cống là 500 mm
Chiều cao đất đắp tối đa:
Khẩu độ Loại I Loại II Ф600 1 m 2,35m Ф800 1,5m 3m Ф1000 1,75m 4m
Các ống cống chỉ phù hợp với nền chặt như đất sét, cát pha và sét pha, không nên sử dụng cho các loại móng cứng như đá hay cọc, cũng như không phù hợp với móng mềm yếu như sét dẻo và bùn.
Qui trình công nghệ chế tạo sản phẩm ống cống bê tông cốt thép
Qui trình công nghệ đƣợc trình bày qua các công đoạn sản xuất theo dây chuyên nhƣ sau:
- Chế tạo vữa bê tông
- Chế tạo khuôn cốt thép
- Mở khuôn và chuẩn bị khuôn
- Bảo dƣỡng bằng chƣng cất nhiệt
- Hoàn thiện sản phẩm và nhập kho
2.2.2 Yêu cầu về chế tạo vữa bê tông
Vữa trộn chế tạo theo tỷ lệ cấp phối đã đƣợc lựa chọn và tính toán cho mẽ vữa của máy trộn ( theo bảng cấp phối đã lập sẵn)
Việc sử dụng dụng cụ đo lường chính xác như cân và xô chuẩn là rất cần thiết để đảm bảo liều lượng đúng Dung sai cho phép trong quá trình đo lường là dưới 1% đối với xi măng và dưới 2% đối với cốt liệu.
Nạp liệu vào gàu liệu đóng mở máy theo trình tự sau: ắ lƣợng cỏt, toàn bộ lƣợng đỏ dăm, ẳ lƣợng cỏt cũn lại, toàn bộ lƣợng xi măng
Khi sử dụng máy trộn, hãy bắt đầu bằng cách đổ một ít nước vào thùng trộn Tiếp theo, nâng gàu liệu lên và cho vào thùng máy trộn Sau khoảng 1 đến 2 phút trộn đều vữa khô, từ từ đổ nước vào theo đúng liều lượng, đồng thời chú ý quan sát quá trình trộn để đảm bảo chất lượng.
Sau 3 phút hoạt động, máy trộn sẽ tạo ra vữa bê tông đạt độ lưu động cần thiết Tiếp theo, mở cửa xã vữa vào bun-ke trung gian để tiến hành rãi vữa vào khuôn.
Vữa bê tông dùng chế tạo ống cống bê tông cốt thép, có độ sụt từ 2(cm) đến 4(cm) là vừa phải
Máy trộn vữa cƣỡng bức là sự lựa chọn tối ưu, vượt trội hơn so với máy trộn tự do Ưu điểm của máy này là tạo ra vữa đồng đều, không xảy ra hiện tượng phân tầng, và giúp nghiền nhỏ xi măng dạng cục hiệu quả.
Do đó tỷ lệ xi măng sử dụng cao, thời gian trộn nhanh hơn
Để tối ưu hóa quy trình làm việc, việc bố trí vị trí đặt máy trộn cần dựa trên mặt bằng và thiết bị công nghệ hiện có Điều này giúp giảm khoảng cách thao tác khi rải vữa, đồng thời thuận lợi cho việc tập kết các nguyên liệu như xi măng, cát, đá, dăm và nước, cũng như dễ dàng trong việc vệ sinh công nghiệp.
2.2.3 Yêu cầu về chế tạo khung cốt thép
Cốt thép cấu tạo ống cống bê tông cốt thép phải đạt yêu cầu kỹ thuật nhƣ đã nêu trên: về chủng loại, đường kính, thép sạch không gỉ
Khung cốt thép ống cống bê tông cốt thép được thiết kế từ hai bộ phận chính: thép đai trong và thép dọc chịu lực Đường kính của thép đai trong, thường là 10 mm, tùy thuộc vào vị trí đặt đai và có vai trò như thép cấu tạo Đai trong cần được tính toán đúng chiều dài quy định, cắt từ thép và uốn từng cái một bằng máy uốn để đảm bảo tính đồng tâm cho khung cốt thép sau khi tổ hợp.
Khi có đủ đai trong đƣa lên giàn gá khung và dùng thép dọc hàn dính lên phía ngoài đai theo khoảng cách thiết kế
Thép dọc cần phải được cắt thẳng và đúng theo chiều dài thiết kế Đối với những thanh không đạt chiều dài yêu cầu, cần hàn nối đầu lại với nhau Mối nối phải đảm bảo tiêu chuẩn, trùng tâm để đảm bảo chất lượng công trình.
Cường độ mối hàn DUT.LRCC cần đạt tương đương với cường độ của thanh thép liền, và số lượng mối hàn phải được tối thiểu hóa Theo quy định, trong một mặt cắt ngang của khung, số lượng mối hàn đối đầu không được vượt quá 25%, tức là cứ 4 thanh thì có 1 mối nối, 8 thanh có 2 mối nối, và 12 thanh có 3 mối nối Các mối nối nên được phân bố xen kẽ giữa các thanh liền để đảm bảo độ bền cho cấu trúc.
2.2.4 Mở khuôn và chuẩn bị khuôn
Số lƣợng khuôn trong một dây chuyền sản xuất phải đƣợc tính toán và đầu tƣ đầy đủ, tùy theo tình hình thiết kế sản xuất 1 ca, 2 ca, 3 ca
Dựa trên chu kỳ khuôn bình quân là 10 giờ và thời gian tạo hình một khuôn không vượt quá 2 giờ, số lượng khuôn tối thiểu cần thiết được tính như sau:
Cho 1 ca sản xuất trong ngày từ 10 khuôn đến 12 khuôn
Cho 2 ca sản xuất trong ngày từ 10 khuôn đến 12 khuôn
Trong quy trình sản xuất, chọn 3 ca sản xuất trong ngày với 12 đến 14 khuôn Sau khi ống cống bê tông và khuôn trải qua quá trình chưng cất nhiệt ẩm và được làm nguội đến nhiệt độ từ 20 o C đến 25 o C, chúng sẽ được mở khuôn.
Mở khuôn đƣợc mở trên mặt bằng cát mềm, khuôn đƣợc mở theo trình tự sau:
Để tháo lắp khuôn, trước tiên cần mở bu lông nắp chắn ở hai đầu, sau đó tháo bu lông chân thang và bu lông xuyên tâm Cuối cùng, mở bu lông nẹp khuôn từ hai phía vào giữa theo hướng ngược chiều với khi lắp khuôn.
Dùng cầu trục tháo nửa khuôn trên trước Sau đó lật sản phẩm cùng với nửa khuôn dưới lên, tháo tiếp nửa khuôn còn lại
Khuôn và các loại bu lông, tấm chắn khuôn cần được vệ sinh sạch sẽ và quét dầu chống dính trước khi bắt đầu chu trình sản xuất mới Đồng thời, việc kiểm tra kết cấu và các chi tiết của khuôn là cần thiết để thực hiện sửa chữa cơ khí kịp thời nếu có vấn đề phát sinh.
2.2.5 Tạo hình ống cống bê tông cốt thép
Sau khi vệ sinh khuôn và chuẩn bị cho sản xuất, cần kiểm tra lại chất lượng khung cốt thép và các chi tiết liên quan Tiếp theo, di chuyển tất cả các khu vực sản xuất, nơi mà vữa sẽ được chuẩn bị để rải vào khuôn bằng phương pháp thủ công Quan trọng là phải tính toán lượng vữa cần thiết để đảm bảo sản phẩm đạt độ dày yêu cầu.
Quay đúng qui trình kỹ thuật để bê tông lèn chặt tốt để lượng nước thừa và không khí trong bê tông thải ra tối đa
Thời gian tạo hình cần được kiểm soát theo tốc độ bắt đầu ninh kết của xi măng; nếu quá chậm, vữa sẽ đông cứng và độ lưu động sẽ giảm, dẫn đến việc không thể thực hiện quá trình lèn chặt bê tông hiệu quả.
Phương pháp quay li tâm trong tạo hình yêu cầu bề mặt bên trong sản phẩm phải phẳng, không xảy ra hiện tượng sụt lỡ hay mất nước xi măng Đồng thời, cần kiểm soát lượng nước thừa thải ra nhiều trong lòng sản phẩm để đảm bảo chất lượng.
Trong quá trình quay phải theo dõi tiến trình, nếu có sự cố phải dừng máy để khắc phục
Phân tích chọn phương án thiết kế máy
Phương án điều chỉnh tốc độ quay của khuôn bằng động cơ điện không đồng bộ
3.1.1 Sơ đồ động của phương án thứ nhất
Hình 3.1 : Sơ đồ phương án thiết kế thứ nhất
01 Động cơ 04 Khớp nối cứng
02 Khớp nối mềm 05 Con lăn chủ động
03 Puli đai 06 Con lăn bị động
3.1.2 Nguyên lý hoạt động Động cơ 1 truyền chuyển động từ động cơ điện đến trục bộ truyền đai 2 Trục I quay làm cho con lăn 3 lắp trên trục I quay theo Khuôn đặt trên 2 con lăn 3 và 2 con lăn 4,hai con lăn 3 quay làm khuôn quay và hai con lăn 4 cũng quay theo Để thay đổi tốc độ quay của khuôn theo yêu cầu của quy trình sản xuất, ta thay đổi tốc độ quay của động cơ điện không đồng bộ 1 Đây là phương án sản xuất được dùng rộng rãi trong các nhà mấy sản xuất các sản phẩm bằng phương pháp quay ly tâm
Các phương pháp điều chỉnh tốc độ chủ yếu được thực hiện:
Trên stato, tắt hay đổi điện áp đƣa vào dây cuốn, thay đổi số đôi cực dây cuốn hay thay đổi tần số nguồn điện
Trên rôto, ta thay đổi điện trở roto hay nối nối tiếp trên các mạch điện roto một hay nhiều máy điện phụ gọi là nối cấp
3.1.3 Ưu nhược điểm của phương pháp
Phương pháp này có ưu điểm là kết cấu máy nhỏ gọn, đơn giản, điều khiển vận hành máy dễ dàng
Một nhược điểm của phương pháp này là khó khăn trong việc chọn động cơ phân cấp tốc độ cho máy Khi đã chọn được động cơ, giá thành thường cao và yêu cầu về phân cấp tốc độ thấp gây khó khăn cho các bộ phận điều chỉnh phân cấp.
Phương án điều chỉnh tốc độ quay của khuôn bằng bộ bánh răng vi sai
Hình 3.2 :Phương án thiết kế thứ 2
07.Máy phát tốc 11 Động cơ điện
08 Bộ truyền bánh răng 12 Bộ bánh răng vi sai
09 Bộ truyền xích 13 Con lăn chủ động
10 Nối trục 14 Con lăn bị động
Chuyển động quay từ động cơ (11) qua khớp nối đến trục I làm quay bộ truyền xích
Đĩa xích chủ động quay, dẫn đến đĩa xích bị động lắp chặt trên trục II cũng quay theo Bộ truyền bánh răng vi sai được gắn cố định với đĩa xích bị động và lắp chặt trên trục II, tạo nên sự kết nối vững chắc giữa các thành phần.
Khi đĩa xích bị động quay, bộ truyền bánh răng vi sai hoạt động, khiến trục II quay và làm hai con lăn chủ động (13) cùng hai con lăn bị động (14) quay, từ đó làm khuôn quay Để điều chỉnh tốc độ quay của khuôn, ta thay đổi trình tự ăn khớp của bộ li hợp ma sát Để duy trì tốc độ ổn định, bộ phát tốc 7 và cặp bánh răng ăn khớp bên cạnh bộ phát tốc được sử dụng.
3.2.3 Ưu nhược điểm của phương pháp
Phương án thiết kế này có cấu trúc tương đối gọn, nhưng việc chế tạo bộ điều tốc và cặp bánh răng vi sai lại khá phức tạp Hơn nữa, việc điều chỉnh tốc độ của khuôn quay ly tâm gặp nhiều khó khăn, do đó không nên chọn phương án này cho thiết kế.
3.3 Phương án thiết kế dùng hai động cơ điện
3.3.1 Sơ đồ động của phương án thứ ba
Hình 3.3: Phương án thiết kế thứ 3
15 Con lăn bị động 20 Ly hợp ma sát
16 Con lăn chủ động 21 Đĩa xích
18 Động cơ 23 Hệ thống phanh
Trong giai đoạn phân liệu, động cơ thứ nhất được khởi động trong khi động cơ thứ hai đứng yên Chuyển động quay từ động cơ thứ nhất qua khớp nối đàn hồi làm trục I quay, tiếp theo là bộ truyền bánh răng Z1 và Z2, giúp trục quay II hoạt động Ly tâm ma sát (20) truyền động từ trục II đến trục III và con lăn thông qua bộ truyền xích (21), khiến các cặp con lăn (15) và (16) quay với tốc độ thứ nhất cho đến khi kết thúc thời gian phân liệu Khi động cơ thứ hai được khởi động, động cơ thứ nhất ngắt, đồng thời ly hợp ma sát (20) tách ra, cho phép chuyển động từ động cơ thứ hai qua khớp nối đàn hồi làm quay trục III Bộ truyền xích (21) tiếp tục làm quay các con lăn (15) và (16) với tốc độ thứ hai cho đến khi kết thúc thời gian lèn chặt, sau đó hệ thống phanh được sử dụng để dừng máy hoặc máy dừng theo quán tính.
3.3.3 Ưu nhược điểm của phương pháp a Ưu điểm: Với phương án thiết kế này, việc thiết kế mạch điện cho hai động cơ điện dễ dàng hơn rất nhiều so với phương án thứ nhất b Nhược điểm: Kết cấu máy lớn hơn, các bộ truyền yêu cầu chế tạo phức tạp, khó khăn hơn phương án thứ nhất
Lập sơ đồ động học cho máy và thiết kế khuôn
Lập sơ đồ động học
Chọn phương án thứ 3 làm phương án thiết kế vì như đã nêu ở trên thì phương án thứ
3 này có thể thay đổi tốc độ khá thuận tiện, việc thiết kế mạch điện cho động cơ điện cũng tương đối đơn giản hơn
Sơ đồ động của phương án thứ 3 như sau:
` Hình 4.1:Phương án thiết kế thứ 3
15 Con lăn bị động 20 Ly hợp ma sát
16 Con lăn chủ động 21 Đĩa xích
18 Động cơ 23 Hệ thống phanh
Trong giai đoạn phân liệu, động cơ thứ nhất được khởi động trong khi động cơ thứ hai đứng yên Chuyển động quay từ động cơ thứ nhất qua khớp nối đàn hồi làm trục I quay, tiếp theo là bộ truyền bánh răng Z1, Z2 để quay trục II Ly tâm ma sát đóng vai trò truyền động từ trục II đến trục III, qua bộ truyền xích và các cặp con lăn (15) và (16), giúp khuôn quay với tốc độ đầu tiên cho đến khi kết thúc thời gian phân liệu Khi động cơ thứ hai được khởi động, động cơ thứ nhất ngừng hoạt động, và ly hợp ma sát được tách ra, chuyển động truyền từ động cơ thứ hai qua khớp nối đàn hồi làm quay trục III Nhờ bộ truyền xích, các con lăn (15) và (16) tiếp tục khuôn quay với tốc độ thứ hai cho đến khi thời gian lèn chặt kết thúc, sau đó hệ thống phanh sẽ dừng máy hoặc máy dừng theo quán tính.
Tính toán và thiết kế khuôn đúc
Khuôn là bộ phận tạo hình sản phẩm, quyết định hình dáng và kích thước của sản phẩm Ống cống bê tông có cấu tạo nhƣ sau:
Hình 4.2: Cấu tạo khuôn đúc
(1): Vành ngoài (5) : Nữa khuôn dưới
(2) : Gân tăng cứng dọc (6): Bu lông
( 3): Vành bắt bu lông (7) : Nữa khuôn trên
(4): Vành lăn (8): Gân tăng cứng ngang ỉ 15 30 ỉ 14 00 ỉ 13 80
4.2.2 Tính khối lƣợng khuôn đúc
Khối lƣợng khuôn đúc đƣợc tính theo công thức sau:
Trong đó: M là khối lƣợng khuôn đúc, kg
V là thể tích cần tính, m 3
là khối lƣợng riêng của vật liệu, với thép :
x50 (kg/ m 3 ) Vậy khối lƣợng của khuôn đƣợc tính theo công thức: m kh = m 1 +2 m 2 +2m 3 +6 m 4 +2m 5 +4m 6 +14m 7 +12m 8 +2m 9
Khối lượng các thành phần trong khuôn được tính toán như sau: m1 là khối lượng ống tròn dày 10mm, được tính bằng công thức m1 = V1 ρ = 3,14.(700² - 690²).2000.7850.10⁻⁹ h5 (kg) m2 là khối lượng vành cản lăn của con lăn, m2 = V2 ρ = 3,14 (820² - 700²).15.7850.10⁻⁹ = 67 (kg) m3 là khối lượng vành lăn trên khuôn, tính bằng m3 = V3 ρ = 3,14 (800² - 700²).100.7850.10⁻⁹ = 370 (kg) m4 là khối lượng một gân tăng cứng dọc theo khuôn, m4 = V4 ρ = (2000-200).20.40.7850.10⁻⁹ = 11 (kg) m5 là khối lượng hai mặt bích bắt bu lông, m5 = V5 ρ = (2000-200).80.70.7850.10⁻⁹ = 79 (kg) m6 là khối lượng một gân tăng cứng vòng khuôn dày 18mm, m6 = V6 ρ = 3,14 (740² - 700²).18.7850.10⁻⁹ = 26 (kg) m7 là khối lượng một con bu lông mặt bích, m7 = 0,5 (kg) m8 là khối lượng một con bu lông bắt nắp khuôn, m8 = 0,25 (kg) Cuối cùng, m9 là khối lượng một nắp khuôn với vành ngoài để bắt bu lông, tính bằng m9 = V9 ρ = 3,14 (775² - 600²).15.7850.10⁻⁹ = 89 (kg).
Thay các số liệu vừa tính đƣợc vào công thức trên ta tính đƣợc khối lƣợng khuôn quay là: m kh = m 1 +2 m 2 +2m 3 +6 m 4 +2m 5 +4m 6 +14m 7 +12m 8 +2m 9 h5+2.67+2.370+6.11+2.79+4.26+14.0,5+12.0,25+89
Vậy khối lƣợng của khuôn là 1986 (kg)
4.2.3 Tính khối lƣợng vật liệu
Khối lƣợng vật liệu đƣợc lấy bằng khối lƣợng sản phẩm: m vl = m sp =V sp bêtông (kg)
V sp là thể tích sản phẩm, V sp =3,14.(690 2 600 2 ).2000 10 -9 =0,729( m 3 )
bêtông là khối lƣợng riêng của bê tông, bêtông %00(kg/m 3 )
Thay các giá trị vừa tính đƣợc vào công thức trên ta tính đƣợc khối lƣợng vật liệu nhƣ sau: m vl =0,729.250023 (kg)
Vậy, khối lƣợng vật liệu là 1823 (kg).
Tính toán kiểm tra bền khuôn
Chiều dày thân khuôn đúc đƣợc tính nhƣ sau:
Khi tính toán khuôn làm việc, trọng lượng của bản thân khuôn và vật liệu bên trong được coi là tải trọng phân bố đều Trong khi đó, tải trọng của các vành đai thường là tải trọng tập trung Tuy nhiên, để đơn giản hóa quá trình tính toán, chúng ta cũng xem xét tải trọng này như một tải trọng phân bố đều.
Vậy trọng lƣợng của khuôn là :
G t là trọng lƣợng bản thân khuôn, N
G vl là trọng lƣợng vật liệu bên trong khuôn, N
Lực phân bố trên một đơn vị chiều dài khuôn tính theo công thức: q L
Trong đó, L =2(m) là chiều dài khuôn
Do tác dụng của lực phân bố ta thấy mô men uốn có giá trị lớn nhất ở 3 vị trí là 2 vị trí đỡ và ở chính giữa khuôn
Hình 4.3: Biểu đồ mô men
Giá trị mô men ở hai vị trí đỡ khuôn quay theo công thức (20-26) Tài liệu [5]:
Giá trị mô men ở giữa khuôn quay tính theo công thức:
(Nm) Để thân khuôn quay làm việc đồng đều ta chọn khoảng cách hai vị trí đỡ 1 sao cho giá trị mô men M 1 = M 2 =M 3 nghĩa là:
Khi đó, mô men uốn lớn nhất tính theo công thức (2-29) tài liệu [5]:
Mô men xoắn sinh ra khi quay, tính theo công thức (2-30) tài liệu [5]:
Mô men tính toán khi chịu uốn và chịu xoắn tính theo công thức (2-31) tài liệu [5]:
Mô men chống uốn của tiết diện thân khuôn, tính theo công thức (2-32) tài liệu [5]:
W=0,785.D 2 S=0,785.1.0,01=0,00785 ( m 3 ) Ứng suất sinh ra ở thân khuôn , tính theo công thức (2-33) tài liệu [5]: Σ = W
Do tác động của mô men uốn, thân khuôn thường bị võng, với độ võng lớn nhất ở nửa khuôn Để đảm bảo khuôn hoạt động ổn định, cần kiểm soát độ võng tương đối của khuôn quay.
DUT.LRCC đƣợc lớn hơn 0,3 (m) trên 1 (m) chiều dài khuôn, tức là độ võng lớn nhất ở giữa khuôn đƣợc tính theo công thức (2-34) tài liệu [5] là: y max= L
E là mô đun đàn hồi của vật liệu chế tạo khuôn, E =2.10 5 ( 2 mm
J là mô men quán tính của tiết diện khuôn, J64
Với :D n là đường kính ngoài của khuôn, D n 8(cm)
D t là đường kính trong của khuôn, D t 8 (cm)
Thay số vào công thức trên ta tính đƣợc mô men quán tính của tiết diện nguy hiểm là:
Vậy, độ võng lớn nhất ở giữa khuôn là: y max= 9 , 4 10 ( ) 8 , 7 10 200 1740 10 ( ).
Vậy, khuôn đảm bảo bền
Tính toán các thông số kĩ thuật cho máy
Tốc độ quay tới hạn
Khi sản xuất các sản phẩm định hình bằng phương pháp quay li tâm, hạt vật liệu chịu ảnh hưởng đồng thời của hai lực: lực li tâm (Plt) và trọng lực (G).
Lực li tâm tác dụng lên hạt vật liệu của hỗn hợp bê tông đƣợc xác định theo công thức sau:
Trong đó : m: khối lƣợng hạt vật liệu, kg
G: trọng lƣợng hạt vật liệu, N Ω : Vận tốc góc của hạt vật liệu, rad/s g: Gia tốc trọng trường, lấy g= 9,81 m/s 2
Trọng lực tác dụng lên hạt vật liệu đƣợc xác định theo công thức sau:
Gọi tổng hợp lực tác dụng lên hạt vật liệu là P, ta có:
Căn cứ vào hình vẽ ( sơ đồ phân tích lực tác dụng lên hạt vật liệu), áp dụng định lý hàm số cosin trong tam giác, ta có:
Khi α = 0 0 , hạt vật liệu nằm ở vị trí trên cùng, tại điểm B thì lực P đƣợc tính nhƣ sau:
Khi α = 180 0 , hạt vật liệu nằm ở vị trí dưới cùng, tại điểm A thì lực P được tính nhƣ sau:
Vậy, lực trung bình tác dụng lên hạt vật liệu là:
Do sự xáo trộn của vật liệu trong khuôn khi quay từ vị trí thấp nhất A đến vị trí cao nhất B, vật liệu sẽ được xáo trộn nhiều hơn Từ đó, chúng ta có thể xác định vận tốc góc cần thiết để giữ hạt vật liệu ở vị trí trên cùng là: th = (rad/s).
Để sản xuất ống cống bê tông bằng phương pháp li tâm, khuôn cần được quay với hai cấp tốc độ Trong đó, r là bán kính trong của sản phẩm và th là vận tốc tới hạn, được đo bằng rad/s.
Cấp thứ nhất dùng để phân liệu, nhằm mục đích làm cho các thành phần vật liệu đƣợc trộn đều
Cấp thứ hai dùng để lèn chặt hình sản phẩm
Sau đây là sơ đồ phân tích lực tác dụng lên hạt vật liệu:
Hình 5.1: Sơ đồ phân tích lực
5.1.1 Tốc độ quay trong giai đoạn phân liệu
Để ngăn chặn hiện tượng phân ly các thành phần trong hỗn hợp bê tông, cần giảm tối thiểu vận tốc góc trong giai đoạn phân liệu, vì trọng lượng của các thành phần trong hỗn hợp bê tông không đồng đều.
Xét đến tính chất của hỗn hợp bê tông thì vận tốc góc phải lớn hơn vận tốc góc tới hạn, người ta xác định theo công thức sau:
5.1.2 Tốc độ quay trong giai đoạn lèn chặt
Trong quá trình lèn chặt, tốc độ quay được xác định dựa trên việc tách lớp phân tố có chiều dày d, bán kính r1 và chiều dài l Lực ly tâm tác dụng lên phân tố được tính toán theo công thức cụ thể.
(N) (3.7) Ở đây, d m là khối lƣợng của phân tố đang xét, đƣợc tính nhƣ sau: d m =
Trong đó: l: chiều dài của lớp phân tố, m
: trọng lƣợng riêng của hỗn hợp bê tông, N/m 3 g: Gia tốc trọng trường, g=9,81 m/s 2
Tích phân giới hạn từ r đến R ta có:
Với : R là bán kính ngoài của sản phẩm, m r là bán kính trong của sản phẩm, m Độ lớn của áp lực tác dụng lên khuôn đƣợc tính nhƣ sau:
Vận tốc góc cần thiết trong giai đoạn lèn chặt bê tông đƣợc tính nhƣ sau :
Trong thực tế thường lấy P * = 10 5 (N/m 2 ), γ=2,5 10 4 (N/m 3 )
Thay các số liệu vào ta đƣợc vận tốc góc giai đoạn lèn chặt là :
5.1.3 Tính toán tốc độ quay trong giai đoạn phân liệu
Ta có: =k th =(1,4 1,5) th = (rad/s)
Vậy, vận tốc góc trong giai đoạn phân liệu là:
Suy ra tốc độ quay trong giai đoạn phân liệu là: n 1 = 58
Chọn tốc độ quay trong giai đoạn phân liệu là: n 1 = 58 (vg/ph)
5.1.4 Tính toán tốc độ quay trong giai đoạn lèn chặt
Trong thực tế thường lấy P * = 10 5 (N/m 2 ), γ=2,5 10 4 (N/m 3 )
Thay các số liệu vào ta đƣợc vận tốc góc giai đoạn lèn chặt là :
Suy ra tốc độ quay trong giai đoạn lèn chặt là : n 2= 256
Vậy chọn tốc độ quay trong giai đoạn lèn chặt là : n 2 %6 (vg/ph)
Tóm lại: Khi đúc ống cống bê tông cốt thép có L=2 m, đường kính trong Ф1000 và đường kính ngoài Ф1180 thì ta cần chọn 2 tốc độ quay là :
Tốc độ quay giai đoạn phân liệu: n 1 58 (vg/ph)
Tốc độ quay giai đoạn lèn chặt : n 2 %6 (vg/ph).
Tính toán công suất máy
Khi hoạt động, máy đúc ống cống bê tông do động cơ dẫn động và công suất tiêu hao dùng vào 2 việc:
Bù vào năng lƣợng tiêu hao do ma sát trên các con lăn đỡ
Bù năng lƣợng tiêu hao do lực cản của không khí trên các con lăn
Bù năng lƣợng tiêu hao do ma sát giữa con lăn và vành đỡ
- N 1 : Công suất khắc phục ma sát giữa con lăn và vành đỡ ( kW)
- N 2 : Công suất khắc phục ma sát ở cổ trục con lăn ( kW)
- N 3 : Công suất khắc phục trở lực không khí trên các con lăn ( kW)
5.2.2 Công suất tiêu hao do ma sát giữa con lăn và vành đỡ
Gọi N 1 là công suất bù ma sát trên các con lăn đỡ thì N 1 đƣợc tính nhƣ sau:
G kh : Trọng lƣợng của khuôn, (N)
G vl : Trọng lƣợng của vật liệu, (N)
R 1 : Bán kính ngoài vành đỡ ( m) r 1 : Bán kính con lăn
: góc lắp con lăn so với phương thẳng đứng ( ` o )
Hệ số ma sát lăn DUT.LRCC f giữa con lăn và vành đỡ là ma sát lăn của vật liệu thép lăn trên thép, với giá trị thường nằm trong khoảng f = (0,001-0,005).
=0,005 Tham khảo theo Bài giảng Cơ lý thuyết ) http://dc432.4shared.com/doc/E0K7TCG9/preview.html) ω: vận tốc góc của khuôn, ω= , rad/s
5.2.3 Công suất tiêu hao do ma sát tại cổ trục cán
G kh : Trọng lƣợng của khuôn, (N)
G vl : Trọng lƣợng của vật liệu, (N)
R 1 : Bán kính ngoài vành đỡ ( m) r 1 : Bán kính con lăn ( m) r 2 : Bán kính cổ trục con lăn ( m)
Góc lắp con lăn so với phương thẳng đứng được ký hiệu là (độ) Hệ số ma sát tại cổ trục con lăn được ký hiệu là f₁, với giá trị được chọn là f₁ = 0,08 Để tham khảo, bạn có thể xem tài liệu về hệ số ma sát Vận tốc góc của khuôn được ký hiệu là ω, với đơn vị là rad/s.
5.2.4 Công suất bù lực cản không khí
N 3 : Công suất khắc phục trở lực không khí,( kW.)
M c : Mô men cản, đƣợc tính nhƣ sau: M c =k 1 F.v 2 R , N.m (3.14)
Với : + k 1 : Hệ số dòng chảy, lấy k 1 =0,7÷1, chọn k 1 =1
+F: Tổng diện tích gân dọc, m 2
+ v: Vận tốc trọng tâm gân dọc khi khuôn quay, tính nhƣ sau: v=ω.R t (rad/s)
+ R t :bán kính ngoài của khuôn, m
+ R: bán kính trọng tâm gân dọc ( m)
Vậy, công suất tiêu hao khi vận hành máy là:
5.2.5 Tính công suất ứng với tốc độ quay trong giai đoạn phân liệu, n 1 58
5.2.5.1 Công suất tiêu hao do ma sát giữa con lăn và vành đỡ Đƣợc tính theo công thức sau:
G kh : Trọng lƣợng của khuôn, N
G vl : Trọng lƣợng của vật liệu, N
G vl =m vl g 23.9,81884 (N) r 1 : Bán kính con lăn r1= 0,278 (m)
R 1 : Bán kính ngoài vành đỡ , R 1 = 0,795 (m) ω: vận tốc góc của khuôn, ω= = 6,07 (rad/s) với np (vg/ph) f: Hệ số ma sát trƣợt giữa con lăn và vành đỡ , f=0,005
Thay các giá trị vừa tìm đƣợc vào ta tính đƣợc công suất N 1 :
5.2.5.2 Công suất tiêu hao do ma sát tại cổ trục cán
G kh : Trọng lƣợng của khuôn, N
G vl : Trọng lƣợng của vật liệu, N
G vl =m vl g 23.9,81884 (N) r 1 : Bán kính con lăn, r 1 =0,278(m) r 2 : bán kính cổ trục con lăn , r 2 =0,035 (m)
R 1 : Bán kính ngoài vành đỡ , R 1 = 0,795 (m) ω: vận tốc góc của khuôn, ω= = 6,07 (rad/s) với nX (vg/ph) f 1 : Hệ số ma sát tại cổ trục con lăn , f 1 =0,08
Thay vào công thức ta có:
5.2.5.3 Công suất khắc phục trở lực không khí
R:bán kính trọng tâm gân dọc , R=0,7(m)
R t :bán kính ngoài của khuôn v= ω.R t = 6,07.0,72 = 4,2 (rad/s)
* Tính diện tích các gân dọc:
Thay các giá trị tìm đƣợc vào công thức trên ta tính đƣợc mô men cản của không khí :
Vậy công suất tiêu hao do khắc phục trở lực của không khí là:
Suy ra công suất tiêu hao khi vận hành máy:
5.2.6 Tính công suất ứng với tốc độ quay trong giai đoạn lèn chặt n 2 %6
5.2.6.1 Công suất tiêu hao do ma sát giữa con lăn và vành đỡ Đƣợc tính theo công thức sau:
G t : Trọng lƣợng của khuôn, N vậy G t =m kh g86.9,81482,66 (N)
G v : Trọng lƣợng của vật liệu, N vậy G v =m vl g 23.9,81884 (N) ω: vận tốc góc của khuôn, ω= = 26,8
Thay các giá trị vừa tìm đƣợc vào ta tính đƣợc công suất N 1 :
5.2.6.2 Công suất tiêu hao do ma sát tại cổ trục cán
G kh : Trọng lƣợng của khuôn, N
G vl : Trọng lƣợng của vật liệu, N
G vl =m vl g 23.9,81884 (N) r 1 : Bán kính con lăn: r 1 =0,278(m) r 2 : bán kính cổ trục con lăn: r 2 =0,035 (m)
R 1 : Bán kính ngoài vành đỡ , R1= 0,795 (m) ω: vận tốc góc của khuôn, ω= = 26,8 (rad/s) với n%6 (vg/ph) f: Hệ số ma sát tại cổ trục con lăn , f=0,08
Thay vào công thức ta có: N 2 = 1
5.2.6.3 Công suất bù lực cản không khí
* Tính diện tích các gân dọc:
Thay các giá trị tìm đƣợc vào công thức trên ta tính đƣợc mô men cản của không khí: M c =k 1 F.v 2 R =1.0,8.(19,3) 2 0,6208 (N.m)
Vậy công suất tiêu hao do khắc phục trở lực của không khí là:
Suy ra công suất tiêu hao khi vận hành máy:
Tính chọn động cơ điện, phân phối tỷ số truyền, thiết kế các bộ truyển 27 6.1 Tính chọn động cơ điện và phân phối tỉ số truyền cho các bộ truyền
Tính chọn động cơ điện
6.1.1.1 Tính công suất động cơ điện khi khuôn quay với tốc độ n 1 X (vg/ph)
Công suất động cơ điện đƣợc tính nhƣ sau:
Trong đó: k 1 là hệ số dự trữ, lấy k 1 = 1,1÷1,3 Chọn k 1 = 1,2 η là hiệu suất truyền động chung
Hiệu suất truyền động chung đƣợc tính nhƣ sau:
1 : hiệu suất truyền động của khớp nối, lấy 1 =1
2: hiệu suất truyền động của bộ truyền bánh răng, lấy 1 =0,96
3: hiệu suất truyền động của một cặp ổ lăn, lấy 4 =0,99
4: hiệu suất truyền động của bộ truyền xích, lấy 1 =0,96
Thay các số liệu trên vào công thức, ta có:
Vậy công suất động cơ điện khi khuôn quay với tốc độ n 1 X (vg/ph) là:
Vậy tra bảng 2P sách TK CTM ta chọn động cơ điện thứ nhất có ký hiệu AO2-72-4
Các thông số của động cơ:
Khối lƣợng động cơ 208 (kg)
6.1.1.2 Tính công suất động cơ điện khi khuôn quay với tốc độ n 1 %6 (vg/ph)
Công suất động cơ điện đƣợc tính nhƣ sau:
Trong đó: k 1 là hệ số dự trữ, lấy k 1 = 1,1÷1,3 Chọn k 1 = 1,1 η là hiệu suất truyền động chung
Hiệu suất truyền động chung đƣợc tính nhƣ sau:
1 : hiệu suất truyền động của khớp nối, lấy 1 =1
3 : hiệu suất truyền động của một cặp ổ lăn, lấy 4 =0,99
4: hiệu suất truyền động của một cặp ổ trƣợt, lấy 5 =0,98
5: hiệu suất truyền động của bộ truyền xích, lấy 1 =0,96
Thay các số liệu trên vào công thức, ta có:
Vậy công suất động cơ điện khi khuôn quay với tốc độ n 1 %6 (vg/ph) là:
Trong bảng 2P của sách Thiết kế chi tiết máy, động cơ điện thứ hai được chọn có ký hiệu AOΠ2-91-4, đây là một loại động cơ điện được thiết kế kín và có quạt gió hỗ trợ làm mát.
Các thông số của động cơ:
Khối lƣợng động cơ 530 (kg).
Phân phối tỷ số truyền
6.1.2.1 Tỷ số truyền chung Đƣợc tính theo công thức : kh đc ch n i n
Trong đó: n đc là tốc độ quay của động cơ, vg/ph n kh là tốc độ quay của khuôn, vg/ph
- Khi n đc 1 60 (vg/ph) thì n kh X (vg/ph)
Vậy theo sơ đồ động thì tỉ số truyền chung là : kh đc ch n i n = 25,2
Mà i ch =i 1 i x i h Trong đó : i 1 là tỉ số truyền của con lăn và khuôn i 1 =
= 2,8 i x là tỉ số truyền của bộ truyền xích, chọn i x =2,1
Vậy ta chọn hộp giảm tốc một cấp thỏa mãn tỉ số truyền chung của hộp giảm tốc nhỏ hơn hoặc bằng 5
- Khi n đc 2 = 1470 (vg/ph), thì ứng với n kh2 = 256 (vg/ph)
Giá trị i ch thực là 2,1.2,8=5,88, cho thấy việc lựa chọn và phân bố các bộ truyền như trên là hợp lý và đáp ứng các điều kiện kỹ thuật yêu cầu.
6.1.2.2 Các bảng thông số các số liệu
Bảng 1: Bảng thông số các số liệu ứng với n kh1 = (58 vg/ph)
Trục động cơ Trục I Trục II Trục III i ikn=1 ih=4,3 i =2,1
Bảng 2: Bảng thông số các số liệu ứng với n kh2 = 280 (vg/ph)
Trục động cơ Trục II Trục III i ikn=1 ix=2,1
Tính toán thiết kế các bộ truyền, các chi tiết khác
Ta có sơ đồ của phương án thiết kế như sau:
Việc phân phối tỉ số truyền trong hộp giảm tốc cần tuân thủ các nguyên tắc nhằm tối ưu hóa kích thước và trọng lượng của hộp, đồng thời đảm bảo điều kiện bôi trơn hiệu quả nhất.
Chọn hộp giảm tốc 1 cấp bánh răng trụ răng thẳng với tỉ số truyền bằng 4 là hợp lý, vì nó đáp ứng yêu cầu tỉ số truyền nhỏ hơn 5 và giúp kích thước thiết bị trở nên nhỏ gọn hơn.
6.2.2 Tính cặp bánh răng trụ răng thẳng
+ Kiểm nghiệm răng về độ quá tải
6.2.2.2 Chọn vật liệu làm bánh răng
Dựa vào bảng (3-8), tr 40, Tài liệu [3] ta chọn vật liệu chế tạo 2 bánh răng :
6.2.2.3 Định ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn cho phép
- Ứng suất tiếp xúc cho phép
Số chu kỳ tương đương của bánh răng lớn được tính theo công thức (3-4), tr42, Tài liệu [3] , ta có trường hợp bánh răng chịu tải trọng thay đổi:
M i ; n i ; T i – Mômen xoắn, số vòng quay trong một phút và tổng số giờ bánh răng làm việc trong chế độ i
M max – Mômen xoắn lớn nhất tác động lên bánh răng u – là số lần ăn khớp của một răng khi bánh răng quay một vòng
Thay số liệu vào công thức trên, ta có :
Số chu kỳ làm việc tương đương của bánh nhỏ:
Cả N tđ1 và N tđ2 đều vượt quá số chu kỳ cơ sở (N 0 ) của đường cong mỏi tiếp xúc và đường cong mỏi uốn, do đó khi tính toán ứng suất cho bánh nhỏ và bánh lớn, hệ số chu kỳ ứng suất tiếp xúc được lấy là k’ N = k’’ N = 1 Ứng suất tiếp xúc cho phép của cả bánh răng nhỏ và bánh răng lớn được tính toán giống nhau vì chúng được chế tạo từ một loại vật liệu.
-Ứng suất uốn cho phép Để định ứng suất uốn cho phép lấy hệ số an toàn n=1,5 và hệ số tập trung ứng suất ở chân răng k =1,8
Giới hạn mỏi uốn của thép 45 là σ 1 = 0,45.σ bk = 0,45.580 = 261 (N/mm 2 )
Vì bánh răng quay một chiều nên ứng suất uốn cho phép của bánh răng đƣợc tính nhƣ sau:
Theo công thức (3-5), tr42, Tài liệu [3] ta có:
6.2.2.4 Chọn hệ số tải trọng
2.1.1.4.Chọn hệ số chiều rộng bánh răng
Vì bộ truyền chịu tải trọng trung bình nên chọn ψ A = 0,45
6.2.2.5 Xác định khoảng cách trục sơ bộ
Vì là bộ truyền ngoài nên ta chọn dấu “ + “
6.2.2.6 Tính vận tốc vòng và chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng
- Tính vận tốc vòng: Áp dụng công thức (3-17), Tài liệu [3] ta có:
Với v = 4,87 (m/s) và tra theo bảng (3-11), Tài liệu [3] , thì ta chọn cấp chính xác để chế tạo bánh răng là 7
6.2.2.7 Định chính xác hệ số tải trọng K và khoảng cách trục A
Vì tải trọng không thay đổi và độ rắn của các bánh răng nhỏ hơn 350 nên hệ số tập trung tải trọng K tt =1
Với HB$0 < 350 và v=4,87 (m/s), tra bảng (3-13) Tài liệu [3] ta có hệ số tải trọng động K đ =1,3
Vậy hệ số tải trọng là K=K tt K đ =1.1,3=1,3
Vì trị số hệ số tải trọng K trùng với trị số K sb nên ta không phải tính lại khoảng cách trục A
Xác định môđun, số răng và chiều rộng bánh răng
- Tính mô đun bánh răng:
Mô đun bánh răng đƣợc tính theo khoảng cách trục A Áp dụng công thức (3-22) TK CTM ta có: m n = (0,01 ÷ 0,02)A = (0,01÷ 0,02).169 = (1,69 ÷ 3,38) mm Tham khảo bảng (3.1) Tài liệu [3] ta chọn m n = 3 mm
-Số răng bánh nhỏ: Áp dụng công thức (3-24), Tài liệu [3] ta có:
- Chiều rộng bánh răng: b= A A=0,45.169= 76,05mm)
6.2.2.8 Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng
Hệ số dạng răng theo bảng (3-18), Tài liệu [3] :
Kiểm nghiệm ứng suất uốn theo công thức (3-33) và (3-40) -Tài liệu [3] Đối với bánh răng nhỏ: