Đồ án môn học TÍNH TOÁN, THIẾT kế hệ THỐNG cơ KHÍ

3.2 Tính các thông số hình, động học băng tải:Hình 3.2 : Kích thước băng tải và sản phẩm a Tính chiều dài L, chiều rộng W và chiều cao H của băng tải... + Lực căng băng ban đầu + Lực ma

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ

Dề bài

Đề số

Năng suất làm việc

Trọng lượng phôi Kích thước hình học phôi (cm)

[N,sp] 𝑄 , 𝑘𝑔 𝑄 , 𝑘𝑔 ℎ ;𝑑 ℎ ;𝑑 ℎ ;𝑑 ℎ ℎ ℎ VCK01-3 16 0,4 6 8;6 7;6 4;6 5 5 15

Nguồn lực dẫn động : Động cơ điện

Chọn thông số hình học của sản phẩm trên băng: Hình trụ

3.2 Tính các thông số hình, động học băng tải:

Hình 3.2 : Kích thước băng tải và sản phẩm

a) Tính chiều dài L, chiều rộng W và chiều cao H của băng tải

+ Lực căng băng ban đầu

+ Lực ma sát giữa dây băng và bề mặt tấm đỡ, con lăn,… do khối lượng phôi

và dây băng

Hình 3.3 Các lực cản chuyển động của băng tải Lực căng dây tại mỗi điểm đặc trưng (i) sẽ bằng lực căng tại điểm ngay trước nó (i-1) cộng với lực cản chuyển động của dây trên đoạn từ (i-1) đến i

𝑞 : là trọng lượng 1 m dài băng

(tính theo khả năng chịu tải 𝑞 = 𝑚𝑔𝑤 = 2,5.10.0,15 )

w: là hệ số cản riêng của hệ thống đỡ dây; w =0,2 - 0,4 Chọn w = 0.4

 𝑊 : Lực cản trên đoạn uốn cong qua tang bị động từ điểm 1 đến 2

𝑊 = ξ 𝑞 = 0,06.( 𝑆 +𝑊 )

ξ : là hệ số cản trên tang đổi hướng ξ = 0,03 – 0,06 chọn =0.06

 𝑊 : Lực cản trên đoạn nằm ngang có tải từ điểm 2 đến 3

𝑊 = (𝑞 L + Qt ).w = (3,75.0,99 + 240).0,4

= 97,49 (N)

Qt=240: là tổng trọng lượng tải đặt trên băng (N)

 Lực kéo băng là lực được truyền từ trục chủ động sang băng

F = 𝑆 – 𝑆 = Σ𝑊

Ta có: S0 = F0 - 0,5 Ft

S3 = F0 + 0,5 Ft – Fms

Trong đó:

S0 và S3 lần lượt là lực căng tác dụng lên phần dưới và phần trên của trục chủ động

F0 là lực căng ban đầu

S3 ≤ S0 e fα

=> Ft ≤ 𝐹 𝑒 − 1 + 𝐹

=> Ft ≤ 1,11 F0 + 28,44

Chọn lực căng tải ban đầu F0 = 150 (N) => Ft = 194,94 (N)

Trong đó : α = π : góc ôm của băng trên trục

f: hệ số ma sát giữa băng với tang, = 0,2 ~ 0,4.Chọn =0.4

 Công suất yêu cầu trên trục tang

Nyc = Ft.v/1000 (KW)

= 15,4 (W)

3.4 Tính toán thông số trục chủ động

Chiều rộng băng tải BC = 150 mm , AB = CD = 30 mm, DE = 30 mm

Chọn băng tải PVC 3mm nên theo nhà sản xuất, đường kính con lăn nhỏ nhất là 60

𝑛 ă là tốc độ quay của con lăn ( vòng/phut)

𝑑 ă là đường kính con lăn (mm)

3.4 Tính chọn động cơ

Để chọn được động cơ cần biết 2 thông số

- Công suất cần thiết trên trục động cơ 𝑃

- Số vòng quay sơ bộ trên trục động cơ 𝑛

Hai thông tin này được tính toán từ dữ liệu đầu vào Cụ thể là vận tốc băng tải v

và lực kéo băng tải F

Công cần thiết của trục động cơ được tính theo công thức sau :

𝑃 = 𝑃ŋ𝑙𝑣 trong đó : 𝑃 là công suất làm việc

ŋ là hiệu suất của cả bộ truyền

Ta có : 𝑃 = . = , . = 15,4 W

ŋ = ŋ ŋ ŋ ŋ ŋ

Bảng 3.2 Trị số hiệu suất của các loại bộ truyền và ổ

ŋ = 0,99.0,99.0,99.0,96.0,95 = 0,88

𝑃 = 𝑃𝑙𝑣ŋ.𝑘 = , ,

, = 26,25 W ( trong đó : k là hệ số an toàn ) Tính số vòng quay 𝑛 = 𝑛 u

Motor quay chậm 220v 30w, tỉ số truyền đa dạng từ 1:3 tới 1: 10000

Mã số hộp giảm tốc mini 30w: 4GN

Đường kính trục 10mm

Ratio 1: 10, tỉ số truyền 10, 1:10 thì tốc độ trục ra là 1400 /10 = 140 vòng/phút Ratio 1: 20, tỉ số truyền 20, 1:20 thì tốc độ trục ra là 1400 / 20 = 70 vòng/phút Ratio 1: 30, tỉ số truyền 30, 1:30 thì tốc độ trục ra là 1400 / 30 = 47 vòng/phút Ratio 1: 60, tỉ số truyền 60, 1:60 thì tốc độ trục ra là 1400 / 60 = 23 vòng phút Ratio 1: 100, tỉ số truyền 100, 1:100 thì tốc độ trục ra là 1400/100 = 14 vòng/phút Ratio 1: 50, tỉ số truyền 50, 1:50 thì tốc độ trục ra là 1400 / 50 = 28 vòng/phút

3.5 Tính toán chọn bộ truyền ngoài

- Công xuất tính toán: Pt = P1 k kz kn ≤ [P]

- Chọn bộ truyền xích thí nghiệm là bộ truyền tiêu chuẩn, có số răng và vận tốc vòng đĩa xích nhỏ là: Z01=25 và n01 =40 vòng/phút

kđc: Hệ số kể đến của việc điều chỉnh lực căng xích

Vị trí trục được điều chỉnh bằng một trong các đĩa xích => kđc = 1

kbt: Hệ số kể đến ảnh hưởng của bôi trơn

Điều kiện không bụi => kbt = 1

- Xác định thông số của đĩa xích

𝑑 = 8,51 là đường kính con lăn tra bảng 5.2

- Kiểm nghiệm răng đĩa xích về độ bền tiếp xúc :

𝜎 = 0,47 𝑘 (𝐹 𝑘đ+ 𝐹 đ)

. Trong đó :

- 𝑘đ = 1,2 là hệ số tải trọng động

- 𝐴=39,6 𝑚𝑚 diện tích chiếu của bản lề (tra bảng 5.12 với p=12,7)

- 𝑘 = 0,48 là hệ số ảnh hưởng của số răng đía xích (tra bảng với 𝑧 = 23)

- 𝑘 =1 là hệ số phân bố tải không đều giữa các dãy xích ( 1 dãy)

- 𝐹 đ là lực va đập trên dãy xích

𝐹 đ = 13 10 𝑛 𝑝 = 13 10 25,15 12,7 = 0,067 (N)

- 𝐸 là modul đàn hồi

𝐸 = . . = 2.10 MPa do 𝐸 = 𝐸 = 2.10 ( thép )

 𝜎 = 0,47 𝑘 (𝐹 𝑘đ + 𝐹 đ)

. = 0,47 0,48 (332,27.1,2 + 0,067).

, = 462,12 Mpa Xác định lực tác dụng lên trục

𝐹 = 𝑘 𝐹 = 1,15.332,27 =382,11 (N)

𝑘 = 1,15 là hệ số kể đến trọng lượng xích ( do β < 40o )

Bảng 3.5 Tổng hợp các thông số bộ truyền xích

Đường kính vòng chia đĩa xích nhỏ 𝑑 69,11 mm

Đường kính vòng chia đĩa xích lớn 𝑑 141,68 mm

Đường kính vòng đỉnh đĩa xích nhỏ 𝑑 59,55 mm

Đường kính vòng đỉnh đĩa xích lớn 𝑑 132,12 mm

Đường kính chân răng đĩa xích nhỏ 𝑑 59,55 mm

Đường kính chân răng đĩa xích lớn 𝑑 132,12 mm

3.6 Hệ thống cấp phôi

Một hệ thống cấp phôi, sản phẩm đi vào băng tải, sản phẩm xuất ra được chia đều từng sản phẩm một và các sản phẩm đi ra cách nhau một khoảng thời gian nhất

định sao cho phù hợp với năng suất và vận tốc băng tải, đóng vài trò quan trọng cho quá trình bắt đầu của hệ thống

Một hệ thống cấp phôi hoàn chỉnh phải có đầy đủ các bộ phận sau:

- Phễu chứa phôi hoặc ổ chứa phôi

- Máng dẫn phôi

- Cơ cấu định hướng phôi

- Cơ cấu điều chỉnh tốc độ phôi

- Cơ cấu bắt – nắm phôi khi gá đặt và tháo chi tiết sau khi gia công

Mỗi thành phần trong hệ thống có chắc năng và nhiệm vụ nhất định được bố trí đồng bộ với nhau theo một thể thống nhất về thời gian và không gian Các bộ phận này có thể kết hợp với nhau tùy theo đặc điểm về hình dáng, kích thước của phôi

để giảm kích thước của hệ thống, làm cho việc thiết kế, chế tạo, lắp ráp trở nên đơn giản, thuận tiện hơn

Trong quá trình cấp phôi, định hướng phôi là một vấn đề quan trọng nhất và khó khăn nhất Hình dáng, kích thước, trọng lượng phôi quyết định khả năng tự định hướng của nó và quyết định phương pháp định hướng của hệ thống cấp phôi Theo yêu cầu kỹ thuật, phôi là những sản phẩm có hình trụ tròn có hai trục đối xứng, trọng lượng vừa phải nên chỉ cần định hướng một lần Do đó, sử dụng hệ thống cấp phôi dạng phễu có gắn thêm một phễu nhỏ phụ và một chốt đảo phôi có thể đáp ứng được yêu cầu của hệ thống băng chuyền Phễu nhỏ phụ và chốt đảo phôi

sẽ tránh cho phôi bị kẹt trong quá trình định hướng

Hình 3.10 Phễu cấp phôi định hướng bằng ống quay

1 - Phễu cố định, 2 – phễu quay, 3 – chốt gạt Nguyên lý làm việc: phôi được chứa lộn xộn trong phễu cố định 1 Khi hoạt động, ống quay sẽ quay làm xáo trộn phôi và làm phôi rơi theo đường ống của phễu quay 2 theo trục tâm thẳng đứng đúng hướng yêu cầu Có thể dùng hệ thống bánh răng côn hộp giảm tốc và động cơ để truyền động cho phễu quay 2

Lựa chọn xi lanh dùng trong hệ thống:

Do yêu cầu làm việc cần xi lanh tác động nhanh, hành trình làm việc không lớn, cố định nên chọn xi lanh tác dụng hai chiều sử dụng trong hệ thống Xi lanh tác động hai chiều giúp hệ thống được điều khiển một cách hoàn toàn tự động và chính xác Xác định thông số kỹ thuật của xi lanh: hệ thống cấp phôi đẩy 1 phôi:

Hình 3.11 Lực tác dụng lên xi lanh khí nén Thông số đầu vào:

Khối lượng lớn nhất của phôi: 6 (kg)

Hệ số ma sát giữa phôi và băng tải: f 0,3

Hành trình làm việc cần thiết: H 200(mm)

Xác định áp lực do cần pít tông tạo ra:

2 1

: hệ số hiệu dụng của xi lanh

Đa số xi lanh khí nén làm việc chịu tải trọng động Khi đó do tổn hao về ma sát, do

có tính đàn hồi của khí nén khi chịu tải thay đổi, do sức ỳ của pít tông trước khi dịch chuyển, vì thế hệ số hiệu dụng giảm thường chọn = 0,5

P msmax

D

p2

p1F

s

d

Chọn sơ bộ áp suất làm việc của hệ thống là:

p 8(bar) 8(kg/ cm  )8.10 (N /m )

Để pít tông di chuyển được thì:

2 1

Xi lanh cấp phôi tự động: ống cấp phôi chứa 1 phôi

 Đường kính D của xi lanh:

D ≥ 7,56 (mm)

Với 2 thông số đường kính xi lanh và hành trình, ta chọn được xi lanh theo nhà sản xuất là xi lanh DSNU với 𝐷 = 25(𝑚𝑚) và hành trình S 200(mm)

Hình 3.12 Thông số kỹ thuật của xi lanh

Hệ thống phân loại sản phẩm - băng chuyền là một sản phẩm của sự sáng tạo thiết

bị công nghệ tiên tiến, là một trong những thiết bị máy móc không thể thiếu cùng với dây chuyền chế tạo, chế biến, lắp ráp của những nhà máy với quy mô lớn Băng chuyền là thiết bị công nghiệp có tính kinh tế cao, với khả năng đảm nhận nhiệm vụ vận chuyển sản phẩm đến vị trí thao tác sản xuất, chế biến, lắp ráp, đóng gói

Với khoản đầu tư không lớn nhưng năng suất lao động tăng lên kéo theo giá thành sản phẩm giảm đáng kể do tiết kiệm được chi phí nhân công, chất lượng sản phẩm cũng tăng lên nhờ tránh được sai sót của người lao động

Vì vậy, sử dụng hệ thống băng chuyền trong sản xuất là phương án sống còn của doanh nghiệp hiện nay

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí tập 1, PGS TS Trịnh Chất – TS Lê Văn Uyển, NXB GD

[2] Chi tiết máy (tập 1+2), Nguyễn Trọng Hiệp, NXB GD

[3] Một số tài liệu Internet