CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG SƠ ĐỒ ĐỘNG HỌC VÀ TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC, TĨNH HỌC CƠ CẤU TAY BIÊN TRỤC KHUỶU
2.3. Xác định n ng lƣợng c a máy và công suất động cơ
2.3.4. Khái quát về xác định công suất động cơ và Momen quán tính bánh đà
Trong thời gian làm việc một phần n ng lƣợng đƣợc cung cấp từ động cơ và một phần lớn từ bánh đà. Bánh đà giải phóng n ng lƣợng c a nó đồng thời cũng giảm số vòng quay từ 15-20% so với số vòng quay ban đầu .
Trong hành trình không tải, số vòng quay c a bánh đà đã t ng lên, n ng lƣợng mất mát đƣợc bù lại. Nếu nhƣ trong chu trình công tác có tải trọng đột biến (đồ thị đỉnh nhọn) nhƣ khi đóng ly hợp dập phối hợp nhiều nguyên công thì thời gian để bù lại n ng lƣợng bị mất c a bánh đà giảm. Do đó công suất động cơ cần phải đƣợc t ng lên. Người ta đã tính và thấy rằng khi sử dụng bánh đà sẽ giảm được công suất c a động cơ từ 6-8 lần và giảm chi phí khi chế tạo máy ép.
Sự giảm số vòng quay c a bánh đà đƣợc giới hạn bởi hệ số trƣợt cho phép c a động cơ.
Khi chọn công suất động cơ và mômen quán tính của bánh đà cần chú ý:
+ Độ bền vững c a hệ truyền động.
+ Độ nóng cho phép c a động cơ với hệ số trƣợt.
+ Sự tiêu hao n ng lƣợng tối thiểu.
+ Hệ số sử dụng lớn nhất.
Do tính chất tải trọng thay đổi, tính toán công suất thường theo phương pháp những đại lượng tương đương (dòng điện, công suất, momen). Tuy vậy để đơn giản cho việc tính toán người ta tính cho công suất trung bình và nhân thêm hệ số an toàn K= (1,2- 1,6). Hệ số lớn nhất dùng trong trường hợp động cơ bị đốt nóng nhiều khi có tải trọng lớn (dòng điện trong rô to không tỷ lệ với mômen tác dụng ). Trong một vài loại máy ép dập nóng rèn ngang người ta dùng động cơ dạng AC có hệ số trượt cao Stới hạn =(0,3-0,35) để cho bánh đà đỡ to quá nặng. Tuy thế cũng không nên dùng loại động cơ này cho các máy có số hành trình lớn hơn 40 trong 1 phút vì kích thước động cồng kềnh.
Có tới 6-7 phương pháp tính mômen quán tính bánh đà và công suất động cơ.
Phương pháp đầu tiên được sử dụng trong các nhà máy và viện nghiên cứu c a Liên Xô, nhược điểm c a phương pháp này là tính toán n ng lượng không chính xác (bỏ
DUT-LRCC
qua n ng lƣợng đóng ly hợp ). Nhƣng nguyên lý chọn công suất động cơ theo công suất trung bình ngày nay vẫn dùng. Các phương pháp khác c a các tác giả khác, các phương pháp này có điểm giống nhau là đều tổng hợp các thông số c a hệ thống bánh đà động cơ nhƣng cách tính cụ thể thì khác nhau. Kết quả công suất động cơ khác nhau và mômen quá tính c a bánh đà giống nhau.
Khó có thể nói được phương pháp nào chính xác phương pháp nào hiện nay thường dùng phương pháp c a viện Liên Xô và đã trở thành tiêu chuẩn.
2.3.4.1. Xác định công suất của động cơ.
Xác định thời gian của một chu trình.
tcht = P nn
60 Trong đó:
+ nn = 80 vòng /phút: số hành trình kép danh ngh a trong một phút c a đầu trƣợt.
+ P=0,2: hệ số sử dụng hành trình (theo bảng trang 41(1)) Vậy: tcht =
P nn
60 = 2 . 0 . 80
60 =3.75(s) Xác định công suất danh nghĩa của động cơ :
Đối với máy ép trục khuỷu, ta không cần momen mở máy lớn và vì lợn ích kinh tế ta dùng động cơ lồng sóc. Theo trang 32(1)
cht Lh Lh KL P
LS t
n A A A K N
)
(
Trong đó :
+ K: hệ số an toàn.
K=1,3 đƣợc chọn theo hệ số p.n = 0,2.80 =16 nhƣ bảng trang 52 (1) Ta có : Ag = PD .SH = 106 .11,14.103 = 11,14.103 (J)
cht Lh Lh KL P
LS t
n A A A K N
)
(
= 9,65( )
75 , 3 . 1000
5 , 2 . 3 ,
1 Ag KW
Vậy chọn động cơ không đồng bộ 3 pha kiểu lồng sóc kiểu A02-52-2 theo (2) có công suất là N =10 KW, số vòng quay n=1460 vòng /phút.
DUT-LRCC
2.3.4.2. Xác định mômen quán tính của bánh đà.
Mômen quán tính c a bánh đà đã chọn xuất phát từ điều kiện mất n ng lƣợng ở hành trình công tác và hoàn lại n ng lƣợng đó ở hành trình không tải sao cho động cơ quá nóng. Độ lớn c a n ng lƣợng đó phụ thuộc vào hệ số quay không đồng đều c a bánh đà. Mômen quán tính c a bánh đà, nói đúng hơn là các chi tiết cùng với bánh đà tính theo công thức trang 53 (1):
JBD = Kh
j A
BD P 2 .
Trong đó:
+ j: Hệ số không đồng đều
j = 2.k.(SSn)2.0,9.1,3.0,061,404
+ Các giá trị = 0,9; k =1,3; S = 0,07 đƣợc cho ở bảng trang 52 (1) + Sn là hệ số trƣợt đàn hồi c a bộ truyền khi máy thực hiện tải trọng danh ngh a.
Vì do bộ truyền bánh r ng nên Sn= 0.
+ Kh : hệ số hình dáng đồ thị . Khi máy làm việc liên tục (P =1):
0,92
360 30
1 360 0
0
0
P
Kh
Khi máy làm việc từng nhát ( p 1) Kh = (1- p0 p
360
) + (2-6p - 3p2)
Lh p
Lh
A A
+ (
Lh p
Lh
A A
)2 Kh=(1- .0,2
360o
p
)+(2-6.0,2-3.0,22).
2
465 , 0 . 55 , 1
35 , 0 465
, 0 . 55 , 1
35 ,
0
= 1,44
+ bđ : Tốc độ góc c a bánh đà.
bđ = 30
n
8,34 rad/s Vậy:
+ Mômen quán tính c a bánh đà trong trường hợp làm việc liên tục : JBD = 0,92
404 , 1 . 34 , 8
10 . 14 , 11 . 10 . 100 . 55 , 1
2
3
3
= 1.36.103 kg.m2
DUT-LRCC
+ Mômen quán tính c a bánh đà trong trường hợp làm việc từng nhát:
JBD = 1,15
404 , 1 . 34 , 8
10 . 14 , 11 . 10 . 100 . 55 , 1
2
3
3
=2,12.103 kg.m2
Như vậy ta nhận thấy rằng trong trường hợp làm việc từng nhát, momen quán tính c a bánh đà lớn hơn rất nhiều lần so với trường hợp làm việc liên tục. Do đó, khi thiết kế máy và khi vận hành máy làm việc, ta cần quan tâm đến n ng lƣợng tích trữ c a bánh đà để hiểu rõ hơn bản chất c a nó.
Theo công thức trên, tải trọng xác định đƣợc mômen quán tính c a hệ thống truyền động. Tuy nhiên tuyệt đại đa số các máy có ly hợp trong bánh đà, phần momen quán tính c a bánh đà trong mômen quán tính c a hệ thống truyền động chiếm tới (97-99%). Chỉ trong máy ép dập nóng mômen quán tính c a các chi tiết truyền động tới (25-35%) còn trong máy rèn ngang đôi khi đạt tới (10-15%). Điều đó cần phải biết tới khi tính toán mômen quán tính c a bánh đà.
Để đảm bảo độ bền c a bánh đà, tốc độ c a vành bánh đà không đƣợc lớn hơn 25m/s đối với bánh đà cần phải nhỏ hơn 400 - 500vòng/phút.
Tóm lại tính toán n ng lượng gồm 2 bước chính:
+ Xác định AP, Akt và trên cơ sơ đó để tính sơ bộ công suất động cơ và mômen quán tính c a bánh đà.
+ Trong quá trình thiết kế xuất hiện các kích thước c a bộ truyền động, ly hợp,... từ đó xác định đƣợc công Alh, mômen quán tính c a các chi tiết truyền động kể cả trục khuỷu, rồi mới tính chính xác công suất động cơ, mômen quán tính bánh đà.
DUT-LRCC
CHƯƠNG 3