Chương 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY CÁN SÀN XE Ô TÔ TẢI
4.2 Tính toán động lực học
4.2.1 Tính áp lực cán
Thực chất của quá trình cán tole là quá trình uốn kim loại giữa chày và cối, nên áp lực cán lên trục cán chính là lực uốn kim loại giữa chày và cối và được xác định theo công thức sau:
. 2. b. B S n
P L
(N) (Công thức 4.3) Trong đó:
σb: Giới hạn bền của vật liệu làm tấm tole σb ≤ 400 (N/mm2) n: Hệ số đặc trưng của ảnh hưởng biến cứng n = 1,8
S: Chiều dày của phôi tấm, theo thực tế S = 1,2 (mm)
DUT-LRCC
Sinh viên thực hiện: Lê Trung Duy Lớp 12C1A Hướng dẫn: PGS.TS Đinh Minh Diệm 43
75
D
200
B
20
H
a
L: khoảng cách giữa 2 điểm tựa (mm)
B: Chiều rộng vật uốn (kích thướt 1 sóng tole) B = 199,5 (mm)
Để đơn giản ta xem hệ số biến cứng qua các lần cán tạo sóng là như nhau và n = 1,8. Từ công thức 4.3 ta lập bảng sau:
Bảng 4.1 Bảng thông số sau mỗi lần cán
Lần cán L (mm) B (mm) P (N)
A 200 199,5 180
B 200 199 179
C 153 152 179
D 153 152,5 180
Từ các kết quả trên, ta thấy lực cán uốn không lớn lắm nên để xác định momen và công suất động cơ để làm quay trục ta cần tính đến trọng lượng của trục và con lăn theo công thức:
Q = m.g (N) (Công thức 4.4) Trong đó:
m: Là khối lượng của trục và con lăn lắp trên trục (kg).
G: Gia tốc trọng trường g = 9,8 (m/s2).
* Tính khối lượng các con lăn trên (cối)
Hình 4.1 Con lăn trên (cối)
DUT-LRCC
Sinh viên thực hiện: Lê Trung Duy Lớp 12C1A Hướng dẫn: PGS.TS Đinh Minh Diệm 44 Bảng 4.2 Bảng thông số con lăn trên (cối)
Con lăn D (mm) B (mm) H (mm)
Cán lần 1 (A) 190 75,67 95,67
Cán lần 2 (B) 180 72,90 92,90
Cán lần 3 (C) 170 68 88
Cán lần 4 (D) 160 60 80
Ta gọi:
- V1 là thể tích bao con lăn trên (cối) có đường kính là 200 (mm), chiều cao H.
- V2 là thể tích phần lỗ lắp vào trục có đường kính 75 (mm), chiều cao H.
- V3 là thể tích phần lòng khuôn lỗ hình thang cân có cạnh lớn là B, cạnh nhỏ là 20 (mm) và chiều cao là a.
=> Thể tích của con lăn:
V = V1 – (V2 + V3) (dm3) (Công thức 4.5) Khối lượng con lăn:
m = V.γ (kg) (Công thức 4.6) Trong đó: γ: Khối lượng riêng của thép γ = 7,85 (kg/dm3).
H: Chiều rộng con lăn cán.
a. Khối lượng con lăn cối cán uốn lần thứ 1 (con lăn A): mA
mA = m1 – (m2 + m3) (kg) (Công thức 4.7) Trong đó:
mA: Khối lượng con lăn cối A (kg)
m1: Khối lượng phần hình bao 200 (mm) m2: Khối lượng lỗ trục 75 (mm)
m3: Khối lượng hình thang (kg)
m1 = V1.γ = π.R2.H. γ = 3,14 x 12 x 0,9567 x 7,85 = 23,6 (kg).
m2 = V2.γ = π.r2.H. γ = 3,14 x 0,3752 x 0,9567 x 7,85 = 3,3 (kg).
m3 = V3.γ = (B + 20).1
2 .a.Ctb.γ = (75,67 + 20) x 1
200x 0,05 x 5,497 x 7,85 = 1,03 (kg)
Trong đó:
Ctb: Chu vi trung bình (mm) B: Đáy lớn (mm)
DUT-LRCC
Sinh viên thực hiện: Lê Trung Duy Lớp 12C1A Hướng dẫn: PGS.TS Đinh Minh Diệm 45 a: Chiều cao (mm)
Vậy:
mA = m1 – (m2 + m3) = 23.6 – (3,3 + 1,03) = 19,27 (kg) b. Khối lượng con lăn cối uốn lần thứ 2 (con lăn B): mB
m1 = V1.γ = π.R2.H. γ = 3,14 x 12 x 0,929 x 7,85 = 22,9 (kg).
m2 = V2.γ = π.r2.H. γ = 3,14 x 0,3752 x 0,929 x 7,85 = 3,2 (kg).
m3 = V3.γ = 0,465 x 0,1 x 5,338 x 7,85 = 1,95 (kg).
Vậy: mB = 22,9 – (3,2 + 1,95) = 17,75 (kg).
c. Khối lượng con lăn cối uốn lần thứ 3 (con lăn C): mC
m1 = V1.γ = π.R2.H. γ = 3,14 x 12 x 0,88 x 7,85 = 21,7 (kg).
m2 = V2.γ = π.r2.H. γ = 3,14 x 0,3752 x 0,88 x 7,85 = 3,05 (kg).
m3 = V3.γ = 0,44 x 0,15 x 5,181 x 7,85 = 2,68 (kg).
Vậy: mC = 21,7 – (3,05 + 2,68) = 15,97 (kg).
d. Khối lượng con lăn cối uốn lần thứ 4 (con lăn D): mD
m1 = V1.γ = π.R2.H. γ = 3,14 x 12 x 0,8 x 7,85 = 19,7 (kg).
m2 = V2.γ = π.r2.H. γ = 3,14 x 0,3752 x 0,8 x 7,85 = 2,77 (kg).
m3 = V3.γ = 0,4 x 0,2 x 5,024 x 7,85 = 3,16 (kg).
Vậy: mD = 19,7 – (2,77 + 3,16) = 13,77 (kg).
* Tính khối lượng các con lăn dưới (chày)
Hình 4.2 Con lăn dưới (chày) h
75 d
160
20
DUT-LRCC
Sinh viên thực hiện: Lê Trung Duy Lớp 12C1A Hướng dẫn: PGS.TS Đinh Minh Diệm 46 Bảng 4.3 Thông số con lăn dưới (chày)
Con lăn d (mm) h (mm)
Cán lần 1 (A’) 170 95.67
Cán lần 2 (B’) 180 92,90
Cán lần 3 (C’) 190 88
Cán lần 4 (D’) 200 80
Ta gọi:
V1: Là thể tích hình trụ có đường kính 160 (mm) V2: Là thể tích hình trụ nhô cao có đường kính d
V3: Là thể tích phần lỗ lắp trục có đường kính 75 (mm) Vậy ta có khối lượng con lăn cán:
m = (m1 + m2) – m3 (kg) (Công thức 4.8) a. Khối lượng con lăn chày uốn lần thứ 1 (con lăn A’): mA’
m1 = V1.γ = π.R2.h. γ = 3,14 x 0,82 x 0,9567 x 7,85 = 15,09 (kg).
m2 = V2.γ = 3,14 x 0,2 x (0,852 – 0,82) x 7,85 = 0,4 (kg).
m3 = V3.γ = π.r2.h. γ = 3,14 x 0,3752 x 0,9567 x 7,85 = 3,32 (kg).
Vậy: mA’ = (15,09 + 0,4) – 3,32 = 12,17 (kg).
b. Khối lượng con lăn chày uốn lần thứ 2 (con lăn B’): mB’
m1 = V1.γ = π.R2.h. γ = 3,14 x 0,82 x 0,929 x 7,85 = 14,66 (kg).
m2 = V2.γ = 3,14 x 0,2 x (0,92 – 0,82) x 7,85 = 0,84 (kg).
m3 = V3.γ = π.r2.h. γ = 3,14 x 0,3752 x 0,929 x 7,85 = 3,22 (kg).
Vậy: mB’ = (14,66 + 0,84) – 3,22 = 12,28 (kg).
c. Khối lượng con lăn chày uốn lần thứ 3 (con lăn C’): mC’
m1 = V1.γ = π.R2.h. γ = 3,14 x 0,82 x 0,88 x 7,85 = 13,88 (kg).
m2 = V2.γ = 3,14 x 0,2 x (0,952 – 0,82) x 7,85 = 1,3 (kg).
m3 = V3.γ = π.r2.h. γ = 3,14 x 0,3752 x 0,88 x 7,85 = 3,05 (kg).
Vậy: mC’ = (13,88 + 1,3) – 3,05 = 12,13 (kg).
d. Khối lượng con lăn chày uốn lần thứ 4 (con lăn D’): mD’
m1 = V1.γ = π.R2.h. γ = 3,14 x 0,82 x 0,8 x 7,85 = 12,62 (kg).
m2 = V2.γ = 3,14 x 0,2 x (12 – 0,82) x 7,85 = 1,8 (kg).
m3 = V3.γ = π.r2.h. γ = 3,14 x 0,3752 x 0,8 x 7,85 = 2,77 (kg).
Vậy: mD’ = (12,62 + 1,8) – 2,77 = 11,65 (kg).
DUT-LRCC
Sinh viên thực hiện: Lê Trung Duy Lớp 12C1A Hướng dẫn: PGS.TS Đinh Minh Diệm 47 Bảng 4.4 Khối lượng các con lăn cán
Con lăn Khối lượng con lăn trên (kg) Khối lượng con lăn dưới (kg)
Cán lần 1(A) 19,27 12,17
Cán lần 2 (B) 17,75 12,28
Cán lần 3 (C) 15,97 12,13
Cán lần 4 (D) 13,77 11,65
* Tính khối lượng trục cán:
Ta chọn sơ bộ các kích thước của trục như sau:
Hình 4.3 Bản vẽ trục cán
D = 75 (mm) L1 = 40 (mm) L3 = 150 (mm) D = 0,65.D = 50 (mm) L2 = 1310 (mm)
Khối lượng của trục được tính theo công thức:
mtr = m1 + m2 + m3 (Công thức 4.9) Trong đó:
m1: Khối lượng phần trục có chiều dài L1, 50 (mm).
m1 = V1.γ = π.R2.L1.γ = 3,14 x 0,252 x 0,4 x 7,85 = 0,62 (kg) m2: Khối lượng phần trục có chiều dài L2, 75 (mm).
m2 = V2.γ = π.R2.L2.γ = 3,14 x 0,3752 x 13,1 x 7,85 = 45 (kg) m3: Khối lượng phần trục có chiều dài L3, 50 (mm).
m3 = V3.γ = π.R2.L3.γ = 3,14 x 0,252 x 1,5 x 7,85 = 2,3 (kg) Vậy khối lượng của trục cán là:
mtr = 0,62 + 45 + 2,3 = 47,9 (kg).