Phần I : TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ

Thuyết minh đồ án chi tiết máy



- Động cơ ba pha khơng đồng bộ rơto ngắn mạch có ưu điểm là kết cấu đơn giản,

giá thành hạ, dễ bảo quản, có thể trực tiếp vào lưới điện ba pha khơng cần biến đổi

dòng điện song hiệu suất và hệ số công suất thấp so với động cơ ba pha đồng bộ,

không điều chỉnh được vận tốc.

Từ những ưu, nhược điểm trên cùng với điều kiện hộp giảm tốc, ta chọn Động

cơ ba pha không đồng bộ rôto ngắn mạch.

1.2 Chọn công suất động cơ

Công suất của động cơ được chọn theo điều kiện nhiệt độ - đảm bảo cho khi động

cơ làm việc nhiệt độ sinh ra không quá mức cho phép. Muốn vậy, điều kiện sau

phải thoả mãn:

Pdmdc �Pdtdc (kW)



(1.1)



dc

Trong đó: - Pdm : Cơng suất định mức của động cơ.



-



Pdtdc : Công suất đẳng trị trên trục động cơ.



Xác định công suất đẳng trị trên trục động cơ:

dc

dc

Động cơ làm việc với chế độ tải không đổi nên : Pdt  Plv



Plvct

P 

�

dc

lv



Với: -



(kW): Công suất làm việc danh nghĩa trên trục động cơ.



ct

Trong đó : - Plv : Công suất làm việc danh nghĩa trên trục công tác.



- � : Hiệu suất chung của toàn hệ thống.

Ta có :



Plvct 



Ft v

103 (kW)



Với : -Ft : Lực vòng trên trục công tác (N);

4

Đại học kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên



Thuyết minh đồ án chi tiết máy



-v : Vận tốc vòng của xích tải (m/s).

Plvct 



Ft .v 4050.1, 4



 5, 67(kW)

103

103



�   m br . n ol . l kn .dk theo cơng thức 2.9[1]

trong đó (m là số cặp bánh răng trụ, n là số cặp ổ lăn, l là số khớp nối, k là số bộ

truyền đai ).

Tra bảng 2.3[1] Trị số hiệu suất của các loại bộ truyền và ổ:

Với :



-br  0,96 : Hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ. (2 cặp)

-d  0,96 : Hiệu suất bộ truyền đai.

-ol  0,99 : Hiệu suất các cặp ổ lăn. (4 cặp ổ lăn)

- kn  1,0



: Hiệu suất khớp nối. (1 khớp nối)



� �  0,962.0,994.1,0.0,96  0,85



Plvct 5,67

P P 



 6,67(kW ).



0,85



Vậy ta xác định được :

dc

dt



Thay vào ( 1.1) ta có



dc

lv



Pdmdc �

Pdtdc



Pdmdc



6,67(kW ).



1.3 Chọn tốc độ đồng bộ động cơ

Số vòng quay đồng bộ của động cơ (còn gọi là tốc độ từ trường quay) được xác

định theo công thức :

ndb 



60 f

p



Trong đó : f –tần số của dòng điện xoay chiều (Hz) (f=50Hz);

p- số đôi cực từ ; p=1;2;3;4;5;6.



5

Đại học kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên



Thuyết minh đồ án chi tiết máy



Trên thực tế, số vòng quay đồng bộ có các giá trị là 3000, 1500, 750, 600 và

500 v/ph. Số vòng quay đồng bộ càng thấp thì kích thước khn khổ và giá thành

của động cơ càng tăng (vì số đôi cực từ lớn). Tuy nhiên dùng động cơ có số vòng

cao lại u cầu giảm tốc nhiều hơn, tức tỉ số truyền của toàn hệ thống tăng, dẫn tới

kích thước và giá thành của các bộ truyền tăng lên. Do vậy, trong các hệ dẫn động

cơ khí nói chung, nếu khơng có u cầu gì đặc biệt, hầu như các động cơ có số

vòng quay đồng bộ là 1500 hoặc 1000 v/ph (tương ứng số vòng quay có kể đến sự

trượt 3% là 1450 và 970 v/ph).

Xác định số vòng quay đồng bộ như sau:

- Số vòng quay của trục công tác được xác định theo công thức:

60.103.v

nct 

Z .t



-Với , Z là số răng đĩa xích tải ; v là vận tốc vòng của xích tải (m/s); t là bước xích

tải (mm).

� nct 



60.103.1, 4

 87,41

31.31

(v/ph)



-Số vòng quay đồng bộ nên dùng cho động cơ:

Chọn sơ bộ số vòng quay đồng bộ của động cơ ndb  1500 (v/ph) (kể đến sự

trượt ndb  1450 v/ph); Khi này tỉ số truyền sơ bộ của hệ thống usb được xác định:

usb 



ndb 1450 1450





nct

nct

87,41 =16,59.



So sánh usb với các giá trị nên dùng và giá trị giới hạn của hệ thống (bảng 1.2);

h

d

• Tỷ số truyền nên dùng u�nd  und .und



h

Với: - und  8 �40 : Tỷ số truyền của hộp giảm tốc bánh răng trụ 2 cấp.

d

- und  1,5 �4 : Tỷ số truyền nên dùng của bộ truyền đai.



6

Đại học kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên



Thuyết minh đồ án chi tiết máy

h

d

� u�nd  und

.und

 (8 �40).(1,5 �4)  (12 �160)



-Do usb = 16,59 nằm trong khoảng u nên dùng nên ndb =1500 v/ph;

1.4 Chọn động cơ sử dụng thực tế

Căn cứ vào cơng suất đẳng trị đã tính tiến hành tra bảng P1.3[1] chọn động cơ

có cơng suất định mức thỏa mãn điều kiện (1.1) và có số vòng quay đồng bộ của

động cơ ndb đã xác định thành lập bảng sau :



Kiểu động

cơ

4A132S4Y



Bảng 1.1. Thông số của máy 4A132S4Y3

%

Công

Vận tốc

cos 

suất



quay



(KW)

7,5



(v/ph)

1455



0,86



87,5



Tmax

Tdn



Tk

Tdn



2,2



2,0



3

1.5 Kiểm tra điều kiện mở máy, quá tải cho động cơ

1.5.1 Kiểm tra điều kiện mở máy cho động cơ

Khi khởi động, động cơ cần sinh ra một công suất mở máy đủ lớn để thắng sức

ỳ của hệ thống. Vì vậy cần kiểm tra điều kiện mở máy cho động cơ.

Điều kiện mở máy của động cơ thỏa mãn nếu cơng thức sau đảm bảo:

dc

Pmm

�Pbddc (kW)



(1.5.1)



Trong đó:

-



dc

dc

dc

Pmm

: Cơng suất mở máy của động cơ (kW): Pmm  (Tk / Tdn ).Pdm với Tk và



Tn là mô men khởi động và mô men danh nghĩa của động cơ (tra bảng động

cơ).

-



Pbddc : Công suất cản ban đầu trên trục động cơ (kW).

7



Đại học kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên



Thuyết minh đồ án chi tiết máy



Xác định công suất mở máy của động cơ:

dc

Pmm





Tk dc

.Pdm  2,0.7,5  15(k W )

Tdn



Xác định công suất cản ban đầu:

Pbddc  K bd .Plvdc  1,7.6,67  11,34(k W )

( K bd : Hệ số cản ban đầu theo sơ đồ tải trọng ).

dc

� Pmm

 Pbddc ( Thỏa mãn điều kiện 1.5.1).



1.5.2 Kiểm tra điều kiện quá tải cho động cơ

Trong quá trình làm việc tải trọng khơng đổi vì vậy khơng cần kiểm tra điều kiện

quá tải cho động cơ.

2. Phân phối tỷ số truyền

Tỉ số truyền chung của toàn hệ thống u� xác định theo:



u� 



ndc

nct



Trong đó : ndc - Số vòng quay của động cơ đã chọn (v/ph);



nct - Số vòng quay của trục công tác (v/ph).

� u� 



ndc 1455



 16,65

nct 87,41



Hệ dẫn động gồm các bộ truyền mắc nối tiếp nên ta có:

Với:



ung



u�  ung .uh



( 1.13 )



- Tỷ số truyền của các bộ truyền ngoài hộp.



uh - Tỷ số truyền của các bộ truyền trong hộp.

2.1 Tính tốn tỷ số truyền các bộ truyền ngoài hộp giảm tốc

Hệ dẫn động gồm hộp giảm tốc 2 cấp bánh răng nối với 1 bộ truyền ngồi hộp có:

ung  (0,1 �0,15).uh

8

Đại học kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên



Thuyết minh đồ án chi tiết máy



� ung  (0,1 �0,15).u�



(0,1 �0,15).16,65  1,29 �1,58



=



Bộ truyền ngoài hộp giảm tốc là bộ truyền đai, để giảm sai số do việc quy

chuẩn đường kính các bánh đai, nên quy chuẩn giá trị tính được theo dãy TST tiêu

chuẩn:

1,00; 1,12; 1,25; 1,4; 1,6; 1,8, 2,00; 2,24; 2,50; 2,80; 3,15; 3,55; 4,00; 4,50; 5,00

theo [1]



� Chọn ung = 1,4.

2.2 Tính tốn tỷ số truyền các bộ truyền trong hộp giảm tốc

uh 



Từ cơng thức (1.13) ta có:

Ta lại có:



u� 16,65



 11,89

ung

1,4



uh  �ui  u1.u2



Phân phối TST theo chỉ tiêu: hàm đa mục tiêu với thứ tự ưu tiên các hàm đơn mục

tiêu sau: khối lượng lớn các bộ truyền , mơmen qn tính thu gọn và thể tích các

bánh lớn nhúng dầu nhỏ nhất.

Ta có:

2

3

3 2

Tỷ số truyền cấp nhanh: u1 �0,825. uh  0,825. 11,89  4,3



� Tỷ số truyền cấp chậm:



u2 



uh 11,89



 2,77

u1

4,3



3.Xác đinh thông số trên các trục

Ký hiệu các chỉ số tính tốn như sau : chỉ số “dc” ký hiệu trục động cơ, các

chỉ số “I”, ”II”, “III” chỉ trục số I, II, III.

3.1 Xác định công suất trên các trục

dc

Ta có Pdc  Plv  6,67(kW)



9

Đại học kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên



Thuyết minh đồ án chi tiết máy



Công suất danh nghĩa trên các trục được xác định theo công thức:

- Công suất danh nghĩa trên trục I:



PI  Plv .d .ol  6,67.0,96.0,99  6,34(kW)

- Công suất danh nghĩa trên trục II:



PII  PI .br .ol  6,34.0,96.0,99  6,03(kW)

- Công suất danh nghĩa trên trục III:



PIII  PII .br .ol  6,03.0,96.0,99  5,73(kW)

- Công suất danh nghĩa trên trục công tác:



Pct  PIII .kn .ol  5,73.1,0.0,99  5,67(kW)

3.2 Xác định số vòng quay trên các trục

- Tốc độ vòng quay trên trục I:

nI 



ndc 1455



 1039,29(v / ph)

ud

1,4



- Tốc độ vòng quay trên trục II:

nII 



nI 1039,29



 241,70(v / ph)

u1

4,3



- Tốc độ vòng quay trên trục III:

nIII 



nII 241,70



 87,26(v / ph)

u2

2,77



- Tốc độ quay trên trục công tác:

nct 



nIII 87,26



 87,26(v / ph)

ukn

1,0



3.3 Xác định Momen xoắn trên các trục



Áp dụng công thức:



Ti  9,55.106.



Pi

ni



Tính tốn Momen xoắn trên các trục:

10

Đại học kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên