Đang tải... (xem toàn văn)
MỤC LỤC Chương I : Dẫn nhập 7 I. Lý do chọn đề tài 7 II. Tầm quan trọng của đề tài 8 III. Giới hạn đề tài 8 IV. Mục tiêu, nhiệm vụ nghiên cứu 8 V. Kế hoạch nghiên cứu 8 Chương II: Cơ sở lý thuyết 9 I. Giới thiệu một số máy cắt t ……………………………………………. 9 II. Cơ sở lý thuyết tính lực cắt…….……………………… ……………...12 III. Chọn phương án thiết kế………………… …………………………...18 Chương III: Tính toán , thiết kế 21 I. Chọn động cơ điện và phân phối tỉ số truyền…… …...……………….21 II. Thiết kế bộ truyền đai thang 29 III. Thiết kế bộ truyền bánh răng trụ nghiêng 33 IV. Tính toán,thiết kế trục 41 V. Thiết kế then 49 VI. Chọn ỗ lăn 51 VII. Thiết kế cam 54 VIII. Thiết kế hộp máy 54 Chương IV: Mô phỏng 56 Chương V: Kết luận 57 I. Kết luận 55 II. Đề nghị 55 Tài liệu tham khảo 58
CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHÌA VIỆT NAM BỘ GIÁO DỤC ĐÀO TẠO ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA XÂY DỰNG & CƠ HỌC ỨNG DỤNG NHIỆM VỤ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Họ tên SV: Trần Văn Đại Ngành: Thiết Kế Máy Khóa: 2006 - 2011 : MSSV: 06107018 Đầu đề luận văn: Tính tốn, Thiết kế mơ máy cắt thép xây dựng Các số liệu ban đầu: φ → φ 30 Đường kính thép cắt: Tốc độ cắt :2s Năng suất : 1500-1800 thép /h [τ ] Ứng suất cắt cho phép thép CT3: =82 N/mm u cầu: Dao cắt thép gió Dễ sử dụng,dễ bão quản Năng suất máy đạt 1500-1800 thép/h Nội dung phần lý thuyết tính tốn: Lựa chọn phương án thiết kế ngun lý làm việc Thiết kế kết cấu, bố trí cụm chi tiết tạo dáng thẩm mỹ cho máy Tính tốn kiểm tra theo phương án thiết kế Mơ ngun lý hoạt động Thuyết minh vẽ: Bản thuyết minh Tập vẽ Cán hướng dẫn: TS.Văn Hữu Thịnh Cán phản biện: Th.S Nguyễn Đức Tơn Ngày giao nhiệm vụ: 20/3/2011 Ngày hồn thành nhiệm vụ: 24/7/2011 Cán hướng dẫn Trưởng mơn Thơng qua mơn Ngày tháng năm 2011 Trưởng khoa LỜI MỞ ĐẦU Sau gần năm ngồi ghế giảng đường đại học với kỷ niệm Những bỡ ngỡ ngày nhập trường, học hăng say giây phút lo lắng, hồi hộp trước kỳ thi Giờ chúng em nhận định làm đồ án tốt nghiệp Điều chứng tỏ bao năm đèn sách chúng em có kết Luận văn tốt nghiệp sản phẩm có ý nghĩa đối bới sinh viên Nó đánh dấu lớn lên, trưởng thành chúng em cho dù hay nhiều, lĩnh vưc học tập Với tinh thần ln học hỏi, khám phá khoa học với phương pháp học kiến thức mà thầy truyền đạt cộng với điều tiếp thu bạn bè, hy vọng với hành trang nhỏ bé chúng em nhanh chóng hội nhập với xã hội Nhất thời kỳ chuyển đất nước giai đoạn cơng nghiệp hóa đại hóa, hội nhập kinh tế nhanh chóng tiếp thu tiến khoa học kỹ thuật giới Và có lẽ để phục vụ cho mục đích cuối làm giàu cho thân, cho gia đình cho xã hội Đề tài: Thiết kế, tính tốn, mơ máy cắt thép xây dựng bước thử sức chúng em - kết tinh kiến thức mà chúng em lĩnh hội q trình đào tạo tự đào tạo Trong thời gian thực đề tài, chúng em cố gắng học hỏi, tìm hiểu tài liệu tham khảo, khảo sát thực tế giúp đỡ thầy giáo hướng dẫn, đến đề tài hồn thành Nhưng lực hiểu biết hạn chế, nên nội dung đề tài khơng thể tránh khỏi thiếu sót Chúng em mong góp ý bảo chân thành thầy giáo bạn sinh viên đề tài hồn thiện LỜI CẢM ƠN Trong thời gian thực đề tài này, chúng em gặp nhiều khó khăn lý thuyết, sở lý luận, phương pháp nghiên cứu khám phá phát giải vấn đề chúng em nhận hướng dẫn, giúp đỡ tận tình q thầy cơ, gia đình ý kiến đóng góp bạn giúp chúng em hồn thành tốt đề tài Trước hết chúng em xin gởi lời cảm ơn chân thành lòng biết ơn sâu sắc đến thầy Văn Hữu Thịnh tận tình bảo, theo dõi hướng dẫn, truyền đạt cho chúng em nh ững kiến thức tảng, kinh nghiệm q báu suốt q trình thực đề tài Chúng em xin chân thành cảm ơn q thầy khoa Xây Dựng Cơ Học Ứng Dụng trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật tạo điều kiện giúp chúng em hồn thành đồ án tốt nghiệp Cuối chúng em xin cảm ơn gia đình bạn bè giúp đỡ, quan tâm đóng góp ý kiến, ủng hộ, chỉnh sửa đề tài chúng em hồn thiện Tuy chúng em cố gắng thời gian khơng cho phép kiến thức có hạn nên chắn khơng tránh khỏi thiếu sót, chúng em mong nhận bảo q thầy góp ý chân thành bạn Xin chân thành cảm ơn! Tp.HCM, Ngày 22 tháng năm 2011 Người thực Trần Văn Đại NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Tp.HCM, Ngày … tháng … năm 2011 GVHD NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Tp.HCM, Ngày … tháng … năm 2011 GVPB MỤC LỤC Chương I : Dẫn nhập .7 I Lý chọn đề tài II Tầm quan trọng đề tài III.Giới hạn đề tài IV Mục tiêu, nhiệm vụ nghiên cứu V Kế hoạch nghiên cứu Chương II: Cơ sở lý thuyết I Giới thiệu số máy cắt t …………………………………………… II Cơ sở lý thuyết tính lực cắt…….……………………… …………… 12 III Chọn phương án thiết kế………………… ………………………… 18 Chương III: Tính tốn , thiết kế 21 I Chọn động điện phân phối tỉ số truyền…… … ……………….21 II Thiết kế truyền đai thang 29 III Thiết kế truyền bánh trụ nghiêng .33 IV Tính tốn,thiết kế trục 41 V Thiết kế then 49 VI Chọn ỗ lăn .51 VII Thiết kế cam 54 VIII Thiết kế hộp máy 54 Chương IV: Mơ 56 Chương V: Kết luận .57 I Kết luận 55 II Đề nghị 55 Tài liệu tham khảo 58 CHƯƠNG I I DẪN NHẬP Lý chọn đề tài Trong bối cảnh kinh tế nước ta phát triển mạnh,q trình cơng nghiệp hóa đại hóa kinh tế xu hướng chung tồn cầu.để q trình cơng nghiệp hóa, đại hóa đến thành cơng phải xây dựng sở hạ tầng đảm bảo tốt cho u cầu q trình cơng nghiệp hóa đại hóa Và lĩnh vực xây dựng lĩnh vực tiên phong q trình cơng nghiệp hóa đại hóa đất nước.do ngành xây dựng cần loại máy móc có suất cao,tăng suất lao động Nhiều thương gia bày tỏ mong muốn có máycắt thép xây dựng,làm việc hiệu quả, suất cơng nhân lành nghề tại,thay cơng đoạn cắt thép cơng nhân làm Hơn nữa, máy phải có kết cấu tương đối đơn giản, an tồn, giá thành thấp,dễ sử dụng Từ nhu cầu thực tế việc “tính tốn, thiết kế mơ máy cắt thép xây dựng ” điều tất yếu có ý nghĩa quan trọng q trình cơng nghiệp hóa đại hóa đất nước, hòa nhập vào kinh tế giới Với đề tài “ tính tốn, thiết kế mơ máy cắt thép xây dựng”, chúng em hy vọng tương lai sản xuất máy mang thương hiệu Việt Nam II Tầm quan trọng đề tài Đề tài nghiên cứu xuất phát từ nhu cầu thực tế Do đáp ứng nhu cầu cần thiết thực tế Đề tài có tính ứng dụng tương đối phần sở lý thuyết để tiếp tục nghiên cứu, ứng dụng phát triển hồn thiện thành máy cắt thép xây dựng 7 III Giới hạn đề tài Vì thời gian kiến thức có hạn, nên đề tài tập trung nghiên cứu nội dung sau: • • Mơ động học máy chu trình làm việc • IV Thiết kế cấu mơ hình 3D máy cắt thép xây dựng Tính tốn chi tiết Mục tiêu, nhiệm vụ nghiên cứu Mục tiêu trước mắt: nghiên cứu giải tốn tựa đề tài, tiến hành tính tốn chi tiết Mục tiêu lâu dài: Thơng qua việc thực đề tài giúp em nghiên cứu mở rộng nâng cao kiến thức, hình thành cho tác phong làm việc nghiên cứu khoa học với quy trình cơng nghệ để tạo tác phẩm khoa học, qua tích lũy thêm nhiều kinh nghiệm làm hành trang tương lai V Kế hoạch nghiên cứu Tuần 10 11 12 Chính xác hóa đề tài Xác định lực cắt & tính tốn cấu Thiết kế sơ đồ ngun lý & kết cấu Hồn thiện kết cấu Mơ Viết thuyết minh 8 CHƯƠNG II CƠ SỞ LÍ THUYẾT I Giới thiệu số máy cắt thép I.1 Máy cắt thép tự động MECH TECH Là máy Mỹ sản xuất, Máy dụng rộng rãi Việt Nam thời gian gần đồng thời phục vụ ngành xây dựng cơng trình, cắt loại sắt Hình Q trình cắt diễn tự động hồn tồn: kéo phơi, kẹp phơi, nhả thép, ngừng cắt đủ thép, tự báo động kẹt bành xã thép Cắt đá cắt, cắt nhả phơi nhờ khí nén (tiêu hao khí nén: 20 lít/phút, tiêu hao đá cắt : viên/5 thép - Mặt cắt phẳng, thuận tiện cho q trình dập đầu Chiều dài cắt tối đa 15 m, dung sai ± mm (có thể nâng chiều dài tối đa cắt lên – cần) 9 - Áp dụng cho thép PC Wire, PC Bar, D = – 10, mm Cài đặt được: số lượng thép, tốc độ cắt thép, vận tốc kéo phơi cấp nhanh chậm (đến 40 m/phút), bảo đảm cho suất độ xác sản phẩm Máy sửa chữa thuận tiện thao tác, dễ vận hành, bảo trì Bao bao gồm gồm hệ thống lọc khí châm dầu, khơng máy nén khí Hình 1.2 May căt thep model GQ Trung quốc sản xuất Hình Máy cắt sắt GQ thiết bị máy dụng rộng rãi Việt Nam thời gian gần đây, đồng thời thiết bị khơng thể thiếu việc phục vụ ngành xây dựng 10 10 α Góc đường nối tâm bánh đai nhỏ với bánh đai lớn tạo với trục y góc 90 Khe hở bánh thành hộp δ ⇒ ∆ ≥ 1, ×10 = 12 Chọn =10 ⇒ ∆ ≥ 1, × δ ∆ = 12 Chọn mm -Khỏang cách từ thành hộp đean mặt bên ổ lăn l1= 10 mm -Chiều rộng B = 25 -Bánh caap nhanh bn = 40 mm - Bánh caap chậm bc = 45 mm → Các thông soa cần thieat bn B 40 25 + ∆ + l2 + = + 12 + 10 + = 54, ( mm ) 2 2 a= b= bn b 40 45 +e+ c = + 10 + = 52,5 ( mm ) 2 2 bc B 45 25 + ∆ + l2 + = + 12 + 10 + 2 2 c= a+b+c =164 L=60(mm) = 57 Tính phản lực gối đỡ ,: Giả sử chiều phản lực gối theo phương hình vẽ, phản lực theo phương y: Fy10 = RBy = 1139.57 + 300.204 + 1122 164 40 = 905( N ) 46 46 Fy11 = RAY = Fr11 + Fr1 + P − Fy10 = 1121 − 1139 + 600 − 905 = −323 (N) Phản lực theo phương x ∑m AX FX 11 = = Ft1.c − FX 11 (a + b + c ) = Ft1.c 6890.57 = = 2394, 7( N ) a+b+c 164 FX 10 = Ft1 − FX 11 = 4495,3( N ) Tính moment uốn mặt cắt nguy hiểm mD = mY = Fr1.c = 1139.57 = 64924( N ) mtdD = mD + T12 = 649232 + 261829 = 269758( Nmm) dD = 269758 = 51( mm) O,1.20 chọn d=50 theo tiêu chuẩn 47 47 hình 21 : Biểu đồ nội lực trục \ 4.4 Trục 48 48 hình 22 Tính phản lực gối đỡ D C: Ft1 = Ft2 = FX 23 = 6890( N ) Fr1 = Fr2 = Fy 23 = 1139( N ) Fa1 = Fa2 = Fz 231122( N ) c=57mm, a+b=107mm, d=60mm theo phương y: 49 49 Theo phương x : (dựa vào góc áp lực lớn nhất) FxH − Fx 20 + Fx 23 − Fx 22 = 50 50 Hình 23: Biểu đồ nội lực trục V Thiết kế then Chọn lắp ghép: bánh răng, nối trục k6 kết hợp với then Kích thước then (bảng 9.1 (bảng 10.6) ứng với tiết diện trục sau : Đường kính trục d 35 50 bxh 10x9 14x12 t1 51 t2 51 60 18x16 10 Với tiết diện trục dùng mối ghép then cần kiểm nghiệm mối ghép độ bền dập (theo 9.1) độ bền cắt theo (9.2) σd = 2T ≤ [σd ] dlt ( h − t1 ) τc = 2T ≤ [τ c ] dlt b T - moment xoắn trục, N.mm lt, b, h, t – kích thước, mm σd τc • - ứng suất dập cho phép, MPa -ứng suất cắt cho phép , MPa Kết tính tốn sau, với lt = 1,35d d lt bxh t1 t2 T σd τc 35 47,25 10x9 261829 105,5 31,66 50 67,5 14x12 261829 38,79 11,08 60 81 18x16 10 986833 67,68 22,56 Theo bảng 9.5 với tải trọng tĩnh [ σ d ] = 150 MPa; [ τ c ] = 40 60 MPa Vậy tất mối ghép then đảm bảo độ bền dập độ bền cắt 52 52 VI Thiết kế ổ lăn 6.1 thiết kế ổ lăn trục I + phản lực tác dụng lên ổ 2 FBX + FBY = 2394, + 25652 = 3509( N ) FL12 = FDX + FDY = 44952 + 9052 = 4585( N ) FL13 = + Vì chòu tải nhỏ chòu lực hướng tâm nhỏ , ta dùng ổ bi đỡ (một dãy) + Vì đường kính ngõng trục d11 = 40 (mm) Nên ta chọn ổ bi đỡ cỡ trung: Với ký hiệu: 308 b = 23 mm, r = 2,5 mm, đường kính bi :15,8 mm Đường kính d = 40 (mm) Đường kính D = 90 (mm) Khả chòu tải động tónh : C = 31,9 (KN) ; C o= 21,7(KN) ∗ Kiểm tra khả chòu tải ổ: + tải trọng qui ước : từ công thức (19.3) {2} Q = (X*v*FL13 +Y*Fa 13 )*Kt*Kd đó: FL13 = 4585 (N)=4,585(KN) F a 13 =1122 (N) Với Fà/ (FL 13*V) ≤ e ⇒ X =1, Y = ( bảng 11 4)-[1] V = : Vì vòng quay 53 53 Kt =1: Hệ soa nhiệt độ ( t0 = 1050 c) Kd = 1.2 hệ soa kể đean đặc tính tải ( bảng 11.3)-[1] ⇒ Q = (1.4,585+0.1,122).1.1,2=5,502 (KN) ∗ Kiểm tra khả tải động ổ: m Khả chòu tải động : Cd = Q* Trong : L theo (11.1) Q = 5,502 (KN) : tải trọng qui ước m = : bậc đường cong mỏi đoai với ổ bi đỡ L: tuổi thọ tính triệu vòng quay V = ( LHE 60 n1 ) *10-6 ( n: soa vòng quay) LHE = KHE *L h = 0.25 * 12000 = 3000 (giờ) (Lh = 12000 , tuổi thọ ổ, KHE : hệ soa chea độ tải trọng động ) ⇒ L = 172.8 (triệu vòng) Vậy : C d =5,502 172.8 = 30 (KN) < C = 31,9 (KN) Vậy thỏa mãn điều ta chọn 6.2 Thiết kế ổ lăn trục II: Phản lực tổng hai ổ: FL20 = FL20 = F XB + F 2YB = 319662 + 117682 = 34063( N ) F XB + F 2YB = 614952 + 128002 = 62813( N ) 54 54 + Tương tự ta chọn ổ lăn theo đường kính trục II: d20 =55(mm) (vì lực lớn nên ta chọn ổ l ăn theo cỡ nặng , loại 411) ) thời gian làm việc Lh =12000 (giờ) b = 33 mm, r = 3,5 mm, đường kính bi :26,99 mm Đường kính d = 55 (mm) Đường kính D = 140 (mm) Khả chòu tải động tónh : C = 78,7(KN) ; C o= 63(KN) ∗ Kiểm tra khả chòu tải ổ: + Tải trọng qui ước : từ công thức (11.3)-[1] Q = ( X*V*FL20 +Y*Fa 23) Kt*Kd Trong đó: FL20 = 62813 (N) F a 23 =1122 (N) Với Fà/ (FL 20*V) ≤ ⇒ X =1, Y = ( bảng 11 4)-[1] V=1 Vì vòng quay Kt =1 Hệ soa nhiệt độ ( t0 =1050 c) Kd = 1.2 Hệ soa kể đean đặc tính tải ( bảng (11.3)-[1]) ⇒ Q = (1.1*1 *62813 ) 1.1.2 =73,3 (KN) ∗ Kiểm tra khả tải động ổ: m Khả chòu tải động : Cd = Q* L theo (11.1) Trong : Q = 82,9 (KN) : tải trọng qui ước m = : bậc đường cong mỏi đoai với ổ bi đỡ 55 55 L: tuổi thọ tính triệu vòngm quay L= ( LHE 60 n2 ) *10-6 ( n 2: soa vòng quay trục 2) Với: n2 = 30 (vòng/ phút) LHE = KHE *L h = 0.25 * 12000 = 3000 (giờ) (Lh = 12000 , tuổi thọ ổ, KHE : hệ soa chea độ tải trọng động ) ⇒ L =2,58 (triệu vòng) Vậy : C d = 73,3* 2,58 = 78( KN ) < C = 78,7( KN ) Vậy thỏa mãn điều ta chọn VII Thiết kế cam Cam mơ hình hóa có độ lệch tâm e=20mm,R=60mm,b=25mm Bề rộng vai =10mm Cam chế tạo từ vật liệu thép đúc đặc biệt Hình 24: cam 56 56 VIII Thiết kế hộp máy Hộp máy hình vẽ Hinh25 57 57 CHƯƠNG IV MƠ PHỎNG Đề tài sử dụng phần mềm Inventor Studio để mơ ngun lý hoạt động máy (kèm theo phim mơ phỏng) 58 58 CHƯƠNG V KẾT LUẬN I Kết luận Sau thời gian hai tháng thực đề tài đến hồn thành Đây lần thiết kế chế tạo máy cơng tác hồn thiện, tập làm quen với cơng việc kĩ sư thiết kế máy Chúng em vận dụng tất kiến thức học vào cơng việc thiết kế chế tạo máy cắt thép xây dựng cụ thể đề tài dừng lại cơng đoạn thiết kế tính tốn ngồi xưởng thực tế chế tạo cắt thép xây dựng cụ thể, nhiều thiếu sót gặp nhiều khó khăn Qua đồ án em rút nhiều kinh nghiệm đặc biệt thấy tầm quan trọng khó khăn người kỷ sư thiết kế Vì chúng em mong đóng góp ý kiến thầy giáo bạn sinh viên, để đề tài khơng dùng lại cơng đoạn thiết kế mà chế tạo máy cắt thép xây cụ thể thực tế để phục vụ cho ngành xây dựng cơng nghiệp Việt Nam Cuối em xin chân thành cảm ơn q thầy khoa xây dựng & học ứng dụng, đặc biietj thầy TS.VĂN HỮU THỊNH tận tình giúp đỡ em hồn thành đồ án II Đề nghị Hiện nhu cầu cần máy cắt thép xây dựng đơn giản,an tồn suất cao Để đáp ứng nhu cầu em xin đề xuất phương án thiết kế máy cắt thép xây dựng hy vọng tương lai gần chế tạo thành cơng máy cắt thép xây dựng mang thương hiệu Việt Nam 59 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1.AUTODESK INVENTOR 2008-PGS.TS NGUYỄN HỮU LỘC-NXB KHOA HỌC & KỸ THUẬT MƠ PHỎNG 3D VÀ TÍNH TỐN HỆ CƠ-CƠ ĐIỆN TỬ VỚI VISUAL NASTRANQUANG HUY,TƯỜNG THỤY,HỒNG DŨNG-NXB GTVT 3.NGUN LÍ MÁY-PGS.PTS.BÙI XN LIÊM-ĐH SPKT TP HỒ CHÍ MINH TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ TẬP 1-TRỊNH CHẤT-LÊ UYỂN-NXB GIÁO DỤC MA SÁT HỌC –GS.TS NGUYỄN ANH TUẤN-PGS.PTS NGUYỄN VĂN THÊMĐH SPKT TP HỒ CHÍ MINH 6.CHI TIẾT MÁY-NGUYỄN TRỌNG HIỆP –NXB GIÁO DỤC CHI TIẾT MÁY – ĐHBK TP.HỒ CHÍ MINH BÀI TẬP NGUN LÍ MÁY-TẠ NGỌC HẢI-NXB KHOA HỌC KỶ THUẬT 9.CƠNG NGHỆ KIM LOẠI – NGUYỄN TÁC ÁNH-ĐH SPKT TP HỒ CHÍ MINH 60 60