Category: Cơ Khí

  • Bài tập lớn Tự động hóa Mobile robot ba bánh – ba motor

    Bài tập lớn Tự động hóa Mobile robot ba bánh – ba motor

    Bài tập lớn Tự động hóa Mobile robot ba bánh – ba motor

    Mọi ý kiến đóng góp xin gửi vào hòm thư: [email protected]

    Kéo xuống để Tải ngay đề cương bản PDF đầy đủ: Sau “mục lục” và “bản xem trước”

    (Nếu là đề cương nhiều công thức nên mọi người nên tải về để xem tránh mất công thức)

    Đề cương liên quan:Bài tập lớn môn Tiêu chuẩn và lập định mức xây dựng


    [toc]

    [pdfviewer width=”800px” height=”1000px” beta=”true/false”]http://hotroontap.com/wp-content/uploads/2019/03/B%C3%A0i-t%E1%BA%ADp-l%E1%BB%9Bn-T%E1%BB%B1-%C4%91%E1%BB%99ng-h%C3%B3a-Mobile-robot-ba-b%C3%A1nh-ba-motor.pdf[/pdfviewer]

    Tải ngay đề cương bản PDF tại đây: Bài tập lớn Tự động hóa Mobile robot ba bánh – ba motor

    LỜI NÓI ĐẦU

    š& ›

    Trên con đường tiến tới công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước thì vấn đề phát triển khoa học kỹ thuật cao là mấu chốt hàng đầu với công nghệ cnc, thủy lực, cơ điện tử, cơ khí….

    Với xu hướng giảm tối thiểu sức người xuống và tăng năng suất lao động đòi hỏi phải có nhiều trang thiết bị, nhiều dây chuyền tự động hóa, lấy sức máy móc thay thế sức người….Công nghiệp hiện đại cần nhiều cơ sơ vật

    chất để phục vụ quá trình sản suất công nghiệp và máy móc hiện đại như dây truyền sản xuất tự động, các cỗ máy tự hành phục vụ cho con người….để đáp úng nhu cầu ngày càng gia tăng này khoa học công nghệ đã

    chế tạo ra nhiều loại robot, dưới đây là bản thuyết trình mô hình một loại mobile robot dùng 3 động cơ điều khiển 3 bánh.

    Tuy thời gian cho phép có hạn chúng em cũng đã cố gắng hết sức mình nhưng thiếu sót là không thể tránh khỏi vì vậy kính mong quí thầy bộ môn đóng góp để nhóm hoàn thiện hơn.

    Chúng em xin chân thành cảm ơn!!!

    Nhóm thực tập

    LỜI CẢM ƠN

    &

    Đồ án môn học kỹ thuật điều khiển tự động là đồ án nhằm giúp cho sinh viên chúng em hiểu biết thêm về môn học mới này, gắn bó giữa lý thuyết và thực hành, là tiền đề làm đồ án tốt nghiệp sắp tới. Đồ án môn học này giúp cho sinh viên tụi em có kiến thức chuyên môn. Qua đó giúp cho chúng em tự tin hơn khi làm các đồ án môn học khác.

    Trong thời gian qua nhờ sự giúp đỡ của các thầy cô trong bộ môn, đã truyền đạt những kiến thức trong thực tiễn và học tập để có nền tảng cho tương lai sau này ra trường.

    Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy NGUYỄN THANH PHƯỚC đã hướng dẫn tận tình trong quá trình làm đồ án!

    Đồng thời chúng em cũng thật sự cám ơn cơ sở vật chất khá đầy đủ của trường gớp phần rất quan trọng quá trình làm đồ án của chúng em.

    Do điều kiện khách quan và ý thức cả nhóm, cũng như kinh nghiệm thực tế còn hạn chế, nên đồ án này chắc chắn không tránh khỏi thiếu sót.

    Vậy nhóm chúng em mong các thầy, cô trong bộ môn giúp đỡ chỉ bảo thêm để chúng em hoàn thiện hơn trong học tập và trong công việc sau này.

    Nhóm thực tập

    GVHD:TH.S NGUYỄN THANH PHƯỚC

     

    SVTH: ANH DŨNG-VĂN NAM – NGỌC MINH

     

    CHƯƠNG I

    GIỚI THIỆU MOBILE ROBOT

    I.  TỔNG QUAN VỀ MOBILE ROBOT

    1.     KHÁI NIỆM

    Mobile robot là loại robot có thể di chuyển theo một chương trình đã viết sẵn bằng ngôn ngữ lập trình được lưu trong một con chip vi xử lí hoặc có thể giao tiếp với máy tính và điều khiển thông qua máy tính.

    Có nhiều loại mobile robot mà điển hình là loại di chuyển bằng bánh

    xe.    
    Gồm có    
    Loại mobile robot 3 bánh 2motor.
    Loại mobile robot 3 bánh 3 motor
    Loại mobile robot 4 bánh 2 motor
    Và còn nhiều loại khác

    2.

    CẤU TRÚC CHUNG CỦA MOBILE ROBOT

      Cảm biến – một bộ phận được ví như mắt của

    robot, có nhiều loại cảm biến như là cảm biến quang, cảm biến hồng ngoại, cảm biến siêu âm,cảm biến hình ảnh…

    Cơ cấu chấp hành – một bộ phận dùng để thực hiện mọi cử động của robot như là động cơ, tay máy…

    Bộ vi xử lí                            – bộ não điều khiển mọi hoạt động

    tương tác của robot,bộ vi xử lí có thể dùng nhiều loại chip vi xử lí khác nhau,điển hình hiện nay thường là các loại chip họ 89MC, PIC, AVR,…

    II. TỔNG QUAN VỀ VI XỪ LÍ

    Vi xử lí là một cấu trúc tổng thể gồm ngôn ngữ lập trình được tích hợp trong một con chip vi xử lí. Con chip này có thể điều khiển hoạt động của robot theo chương trình lập trình sẵn. Chương trình đó do người lập trình xây dựng.

    Chip vi xử lí có rất nhiều loại như họ 89, pic, AVR… Ngôn ngữ lập trình có thể là C, hợp ngữ, pascal…

    Mô hình này nhóm em sử dụng PIC16F877A, dưới đây là cấu trúc phần cứng của PIC16F877A:

    GVHD:TH.S NGUYỄN THANH PHƯỚC

     

    SVTH: ANH DŨNG-VĂN NAM – NGỌC MINH

     

    8

    Sơ đồ chân PIC16F877A:

    GVHD:TH.S NGUYỄN THANH PHƯỚC

     

    SVTH: ANH DŨNG-VĂN NAM – NGỌC MINH

     

    9

    Sơ đồ khối vi điều khiển PIC16F877A:

    GVHD:TH.S NGUYỄN THANH PHƯỚC

     

    SVTH: ANH DŨNG-VĂN NAM – NGỌC MINH

     

    10

    CHƯƠNG II

    CÁC PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

    I.  PHÂN TÍCH YÊU CẦU ĐỀ TÀI

    Đề tài: thiết kế mô hình mobile robot 3 bánh 3 motor

    Phân tích yêu cầu đề tài:

    • Tìm 3 motor cùng công suất và cùng thông số.
    • Tìm thông số của 3 motor để cho motor đi thẳng, rẽ trái, rẽ

    phải.

    • Thiết kế sao cho 3 bánh nằm ở 3 đỉnh tam giác đều, đường kính bánh xe vuông góc với trục của motor hướng vào tâm.
    • Thiết kế mô hình phù hợp.

    II. CÁC PHƯƠNG ÁN ĐỀ RA

    1.     Phương án 1

    Lắp trực tiếp 3 bánh xe lên 3 trục của motor. Trục 3 motor song song và trục motor dẫn đường vuông góc với đường thẳng nối từ bánh xe vào tâm. Đường kính bánh xe trùng với trục hướng vào tâm. Như hình vẽ:

    GVHD:TH.S NGUYỄN THANH PHƯỚC

     

    SVTH: ANH DŨNG-VĂN NAM – NGỌC MINH

     

    11

    Ưu điểm:

    • Tiết kiệm chi phí khi mua bánh xe và có thể dành chi phí đó cho làm mạch điện tốt hơn.
    • Thiết kế đơn giản

    Nhược điểm:

    • không đúng theo yêu cầu.
    • khó đáp ứng khi rẽ vì rất dễ gãy trục nối giữa bánh xe và motor, có thể hỏng motor.

    2.     Phương án 2

    Lắp bánh xe và trục như hình vẽ:

    Bánh xe lắp trực tiếp lên trục của motor.

    Ưu điểm:

    • Đúng theo yêu cầu của đề tài.
    • Lực phân bố đều trên 3 trục khi rẽ, quay. Nhược điểm:
    • Các bánh xe đa hướng hơi khó tìm.
    • Vấn đề đặt trục và giải đồ cho di chuyển rất mới, trong nhóm chưa ai gặp.

    III.  PHƯƠNG ÁN CHỌN LỰA:

    Để phù hợp với yêu cầu đề tài, nhóm đã thảo luận và đi tới quyết định chọn phương án 2.

    GVHD:TH.S NGUYỄN THANH PHƯỚC

     

    SVTH: ANH DŨNG-VĂN NAM – NGỌC MINH

     

    12

     

    CHƯƠNG III

    TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ THIẾT KẾ CHO MÔ HÌNH

    I.                   CƠ KHÍ.

    Do đây là mô hình mobile robot không chịu tải trọng nặng nên hầu hết các vật liệu và kết cấu cơ khí đều mang tính gọn nhẹ, dễ gia công và nhóm quyết định chọn nhôm làm vật liệu chính.

    Một tấm nhôm mỏng bề dày 2mm, kích thước 350*350mm2, gia công thành hình đĩa tròn, bán kính 17,5mm làm đế mô hình và cũng là phần gắn động cơ trực tiếp.

    Nhôm ống hình vuông, cắt kích thước 20mm làm trụ cho robot.

    3 cặp bánh đa hướng lắp trực tiếp trên trục của motor.

    Nhôm ống hình vuông cắt kích trích 17,5mm làm phần chi tiết bao quanh đế robot hình lục giác.

    Gia công khoan, bắt trực tiếp motor lên mặt đế của robot kích thước và vị trí theo đúng yêu cầu đề tài.

    Nhôm thanh chữ V gia công cắt kích thước 15mm, 14mm làm đế giữ bình acqui.

    Các chi tiết cơ khí đều được gia công định vị chặt bằng đinh IV.

    II.               ĐIỆN TỬ.

    Mô hình mobile robot không chịu tải trọng nặng nên nhóm em quyết định chọn động cơ DC-24V với số vòng quay là 100 vòng/phút.

    Khối mạch động lực: Điều khiển và đảo chiều đông cơ

    H1   : Dưới đây là sơ đồ nguyên lí khối mạch đảo chiều:

    GVHD:TH.S NGUYỄN THANH PHƯỚC

     

    SVTH: ANH DŨNG-VĂN NAM – NGỌC MINH

     

    13

    Với môtơ đã chọn sử dụng relay điện áp, dòng đóng ngắt là 12V – 60mA để đảo chiều la phù hợp. Do điện trở cuộn dây relay la 200 Ω điện áp đóng ngắt relay là 12V và dòng tối thiểu để đóng ngắt relay 60mA . Vì vậy dòng điều khiển phải đươc khuếch đại trươc khi tơi điều khiển relay để đảm bảo đủ dòng kích relay trong trường hợp này có thể dùng transistor hoăc một con IC … nhóm đã sử dụng IC ULN2803 để thực hịên chức năng đó.

    MOSTFET IRF540N sử dụng như một công tắc để đóng ngắt motor điện trở R1=10k dùng để phân áp cho MOSTFET IRF540N, đảm bảo đúng điều kiện cho MOSTFET hoạt đông ở chế độ ngưng dẫn:

    VD >VS >>VG.

    Tụ C104 khử xung nhiễu.

    OPTO PC817 dùng để cách ly mạch động lực với khối điều khiển.

    LED báo tín hiệu từ vi xử lý, điện trở phân áp cho led được tính như sau:

    Chọn dòng làm việc của led là 10mA, điện áp rơi trên led là 2V.

    → R= VCC   VLED = (5      2)V =300Ω

    ILED               10mA

    Chọn giá trị R thực tế 330Ω.

    H2: Sơ đồ khối mạch điều khiển và khối nguồn ổn áp 5VDC:

    GVHD:TH.S NGUYỄN THANH PHƯỚC

     

    SVTH: ANH DŨNG-VĂN NAM – NGỌC MINH

     

    14

    Thạch anh 4M và hai tụ C30pF tạo mạch dao động cho vi xử lý Mạch nguồn ổn áp 5VDC sử dụng IC LM7805 tạo điện áp ổn định

    5V cấp cho khối vi xử lí và khối OPTO PC817 hoạt động, tụ C104 khử xung nhiểu.

    Khối nút nhấn reset cho vi xử lý,nút nhấn và điện trở xác lập dòng . Dòng vào cho phép của pic là từ 14mA tới 20mA .Với áp 5VDC chọn R= 1kΩ

    GVHD:TH.S NGUYỄN THANH PHƯỚC

     

    SVTH: ANH DŨNG-VĂN NAM – NGỌC MINH

     

    15

    CHƯƠNG IV

    GIẢI THUẬT ĐIỀU KHIỂN

    I.                   ĐIỀU KHIỂN MOBILE ROBOT

    Sơ đồ chiều quay motor.

    GVHD:TH.S NGUYỄN THANH PHƯỚC

     

    SVTH: ANH DŨNG-VĂN NAM – NGỌC MINH

     

    16

    Sơ đồ hướng đi của robot.

    GVHD:TH.S NGUYỄN THANH PHƯỚC

     

    SVTH: ANH DŨNG-VĂN NAM – NGỌC MINH

     

    17

    GVHD:TH.S NGUYỄN THANH PHƯỚC

     

    SVTH: ANH DŨNG-VĂN NAM – NGỌC MINH

     

    18

    III.  Thông số của ba motor để mobile robot chuyển động:

    • Đi thẳng: Motor 1 quay chiều 1a Motor 2 quay chiều 2b Motor 3 không quay
    • Rẽ Phải: Motor 1 quay chiều 1a Motor 2 ngừng quay Motor 3 quay chiều 3b
    • Rẽ Trái: Motor 1 ngừng quay Motor 2 quay chiều 2b Motor 3 quay chiều 3a
    • Quay trái: Motor 1 quay chiều 1b Motor 2 quay chiều 2b Motor 3 quay chiều 3a
    • Quay phải: Motor 1 quay chiều 1a Motor 2 quay chiều 2a Motor 3 quay chiều 3b

    GVHD:TH.S NGUYỄN THANH PHƯỚC

     

    SVTH: ANH DŨNG-VĂN NAM – NGỌC MINH

     

    19

    CHƯƠNG V

    CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN

    GIẢI THUẬT LẬP TRÌNH

    #include “16f877a.h”

    #use fast_io(a)

    #use fast_io(c)

    #use delay(clock=4000000)

    #fuses xt,nowdt

    int  a=0b111110,i;

    void main()

    {

    set_tris_a(0x0f);

    set_tris_c(0x00);

    //<<<<<<<<<<<<<<<< so 8 di sai duong >>>>>>>>>>>>>>>>> //*_*_*_*_*_*_*_*_*_*_* re trai *_*_*_*_*_*_*_*_*_*_*_*

    output_c(0b11111100);         //re trai     _moto mac dinh quay trai_

    delay_ms(650);

    output_c(0b11111111);

    delay_ms(1500);

    //*__*__*__*__*__*__*__*__*  di thang   *__*__*__*__*__*

    output_c(0b11111010);

    delay_ms(1700);

    output_c(0b11111111);

    delay_ms(1500);

    //*__*__*__*__*__*__*__*__*  Lui sau   *__*__*__*__*__*

    output_c(0b11010111);

    delay_ms(1000);

    output_c(0b11010010);

    delay_ms(1700);

    output_c(0b11111111);

    delay_ms(1500);

    //*__*__*__*__*__*__*__*__*  re phai   *__*__*__*__*__*

    GVHD:TH.S NGUYỄN THANH PHƯỚC

     

    SVTH: ANH DŨNG-VĂN NAM – NGỌC MINH

     

    20

    output_c(0b11101111);          //kich relay

    delay_ms(200);

    output_c(0b11101001);          // kich fet

    delay_ms(650);

    output_c(0b11111111);

    delay_ms(1500);

    // >>>>>>>>>>>>>>>>>>  so 8 dung duong  <<<<<<<<<<<<<<<<

    //*__*__*__*__*__*__*__*__* di thang 1 *__*__*__*__*__*__*__*__*

    output_c(0b11111010);

    delay_ms(1700);

    output_c(0b11111111);

    delay_ms(1500);

    //*__*__*__*__*__*__*__*__*       re phai  1    *__*__*__*__*__*

    output_c(0b11101111);          //kich relay

    delay_ms(200);

    output_c(0b11101001);          // kich fet

    delay_ms(650);

    output_c(0b11111111);

    delay_ms(1500);

    //*__*__*__*__*__*__*__*__*  di thang 2  *__*__*__*__*__*

    output_c(0b11111010);

    delay_ms(1700);

    output_c(0b11111111);

    delay_ms(1500);

    //*_*_*_*_*_*_*_*_*_*_*  re trai 1  *_*_*_*_*_*_*_*_*_*_*_*

    output_c(0b11111100); //re trai _moto mac dinh quay trai_ delay_ms(650);

    output_c(0b11111111);

    delay_ms(1500);

    //*__*__*__*__*__*__*__*  di thang 3 *__*__*__*__*__*__*__*

    GVHD:TH.S NGUYỄN THANH PHƯỚC

     

    SVTH: ANH DŨNG-VĂN NAM – NGỌC MINH

     

    21

    output_c(0b11111010);

    delay_ms(1700);

    output_c(0b11111111);

    delay_ms(1500);

    //*_*_*_*_*_*_*_*_*_*_*  re trai 2  *_*_*_*_*_*_*_*_*_*_*_*

    output_c(0b11111100); //re trai _moto mac dinh quay trai_ delay_ms(650);

    output_c(0b11111111);

    delay_ms(1500);

    //*__*__*__*__*__*__*__*  di thang 4 *__*__*__*__*__*__*__*

    output_c(0b11111010);

    delay_ms(1700);

    output_c(0b11111111);

    delay_ms(1500);

    //*_*_*_*_*_*_*_*_*_*_*  re trai 3  *_*_*_*_*_*_*_*_*_*_*_*

    output_c(0b11111100); //re trai _moto mac dinh quay trai_ delay_ms(650);

    output_c(0b11111111);

    delay_ms(1500);

    //*__*__*__*__*__*__*__*  di thang 5 *__*__*__*__*__*__*__*

    output_c(0b11111010);

    delay_ms(1700);

    output_c(0b11111111);

    delay_ms(1500);

    //*_*_*_*_*_*_*_*_*_*_*  re trai 4  *_*_*_*_*_*_*_*_*_*_*_*

    output_c(0b11111100); //re trai _moto mac dinh quay trai_ delay_ms(650);

    output_c(0b11111111);

    delay_ms(1500);

    //*__*__*__*__*__*__*__*  di thang 6 *__*__*__*__*__*__*__*

    GVHD:TH.S NGUYỄN THANH PHƯỚC

     

    SVTH: ANH DŨNG-VĂN NAM – NGỌC MINH

     

    22

    output_c(0b11111010);

    delay_ms(1700);

    output_c(0b11111111);

    delay_ms(1500);

    //*__*__*__*__*__*__*__*__*       re phai  2    *__*__*__*__*__*

    output_c(0b11101111);         //kich relay

    delay_ms(200);

    output_c(0b11101001);          // kich fet

    delay_ms(650);

    output_c(0b11111111);

    delay_ms(1500);

    //*__*__*__*__*__*__*__*  di thang 7 *__*__*__*__*__*__*__*

    output_c(0b11111010);

    delay_ms(1700);

    output_c(0b11111111);

    delay_ms(1500);

    //*__*__*__*__*__*__*__*__*       re phai  3    *__*__*__*__*__*

    output_c(0b11101111);          //kich relay

    delay_ms(200);

    output_c(0b11101001);          // kich fet

    delay_ms(650);

    output_c(0b11111111);

    delay_ms(1500);

    //*__*__*__*__*__*__*__*  di thang 8 *__*__*__*__*__*__*__*

    output_c(0b11111010);

    delay_ms(1700);

    output_c(0b11111111);

    delay_ms(1500);

    //*__*__*__*__*__*__*__*  quay quanh tam trai  *__*__*__*__*

    GVHD:TH.S NGUYỄN THANH PHƯỚC

     

    SVTH: ANH DŨNG-VĂN NAM – NGỌC MINH

     

    23

    output_c(0b11011111);

    delay_ms(300);

    output_c(0b11011000);

    delay_ms(5000);

    output_c(0b11111111);

    delay_ms(1500);

    //*__*__*__*__*__*__*__*  quay quanh tam phai  *__*__*__*__*

    output_c(0b11100111);

    delay_ms(300);

    output_c(0b11100000);

    delay_ms(5000);

    output_c(0b11111111);

    delay_ms(1500);

    }

    GVHD:TH.S NGUYỄN THANH PHƯỚC

     

    SVTH: ANH DŨNG-VĂN NAM – NGỌC MINH

     

    24

    CHƯƠNG VI

    KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI

     

    I.                   KẾT LUẬN:

    Mặc dù với kiến thức còn hạn chế nhưng trong thời gian làm bài tập lớn, với sự hướng dẫn của thầy Nguyễn Thanh Phước, nhóm em đã rút ra được nhiều kinh nghiệm và hiểu biết thêm được nhiều kiến thức mới.

    Ưu điểm:

    Mô hình mang lại nhiều kinh nghiệm và kiến thức về sử dụng linh kiện điện tử, có thể ứng dụng nhiều kỹ thuật cơ khí và lập trình.

    Nhược điểm:

    Lần đầu ứng dụng những kiến thức học được trong thực tiễn nên không khỏi gặp phải những trở ngại. Nhóm đã rất cố gắng nhưng không khỏi có những sai xót. Nhóm sẽ cố gắng khắc phục để mô hình thực tiễn hơn.

    II.               HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI:

    Với mô hình mobile robot này nhóm sẽ cố gắng phát triển đề tài lên mức cao hơn nhằm ứng dụng được nhiều hơn vào thực tế như những gì nhóm và mọi người mong muốn.

    GVHD:TH.S NGUYỄN THANH PHƯỚC

     

    SVTH: ANH DŨNG-VĂN NAM – NGỌC MINH


    T?i xu?ng tài li?u h?c t?p PDF mi?n phí

    [sociallocker id=”19555″] T?i Xu?ng T?i Ðây [/sociallocker]
  • Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nguồn cấp cho động cơ điện một chiều kích từ độc lập có đảo chiều

    Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nguồn cấp cho động cơ điện một chiều kích từ độc lập có đảo chiều

    Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nguồn cấp cho động cơ điện một chiều kích từ độc lập có đảo chiều

    Mọi ý kiến đóng góp xin gửi vào hòm thư: [email protected]

    Kéo xuống để Tải ngay đề cương bản PDF đầy đủ: Sau “mục lục” và “bản xem trước”

    (Nếu là đề cương nhiều công thức nên mọi người nên tải về để xem tránh mất công thức)

    Đề cương liên quan:Văn Mẫu Phong cách nghệ thuật trong văn chính luận của Hồ Chí Minh qua bản Tuyên ngôn độc lập


    [toc]

    [pdfviewer width=”800px” height=”1000px” beta=”true/false”]http://hotroontap.com/wp-content/uploads/2019/03/%C4%90%E1%BB%93-%C3%A1n-t%E1%BB%91t-nghi%E1%BB%87p-Thi%E1%BA%BFt-k%E1%BA%BF-ngu%E1%BB%93n-c%E1%BA%A5p-cho-%C4%91%E1%BB%99ng-c%C6%A1-%C4%91i%E1%BB%87n-m%E1%BB%99t-chi%E1%BB%81u-k%C3%ADch-t%E1%BB%AB-%C4%91%E1%BB%99c-l%E1%BA%ADp-c%C3%B3-%C4%91%E1%BA%A3o-chi%E1%BB%81u.pdf[/pdfviewer]

    Tải ngay đề cương bản PDF tại đây: Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nguồn cấp cho động cơ điện một chiều kích từ độc lập có đảo chiều

    LỜI NÓI ĐẦU

    Trong những năm gần đây cùng với sự phát triển ngày càng mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật thì ứng dụng của điện tử công suất vào các ngành công nghiệp nói chung và công nghiệp điện tử nói riêng. Các thiết bị điện tử có công suất lớn được chế tạo ngày một nhiều và động cơ một chiều được coi là quan trọng và được sử dụng rộng rãi ở nhiều ngành nghề khác nhau. Chủ yếu là được làm động cơ điện, máy phát điện…

    Để hiểu rõ được vai trò của ĐTCS và động cơ điện một chiều, thì trong đồ án tốt nghiệp về: Thiết kế nguồn cấp cho động cơ điện một chiều kích từ độc lập có đảo chiều” của em ta sẽ hiểu rõ hơn.

    Do kiến thức đã học và kinh nghiệm thực tế còn hạn chế của em thì không tránh khỏi những sai sót, nên kính mong các thầy cô thông cảm và bỏ qua cho em.

    Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong bộ môn TĐHXNCN đặc biệt là thầy giáo TS. Trần Văn Huy đã nhiệt tình hướng dẫn để em hoàn thành đồ án tôt nghiệp này.                                                                     Em xin chân thành cảm ơn  tha

    Sinh viên

    Nguyễn Ngọc Hợp

    CHƯƠNG 1

    TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU

    Ngày nay, mặc dù dòng điện xoay chiều được sử dụng rộng rãi nhưng động cơ điện một chiều vẫn tồn tại. Trong công nghiệp, động cơ điện một chiều được sử dụng ở những nơi yêu cầu mở máy lớn hoặc yêu cầu điều chỉnh tốc độ bằng phẳng và phạm vi rộng. Vì động cơ điện một chiều có đặc tính làm việc rất tốt trên các mặt điều chỉnh tốc độ (phạm vi điều chỉnh rộng, thậm chí từ tốc độ bằng 0).. Động cơ điện một chiều có đặc tính điều chỉnh tôc độ tốt , có nhiều ưu điểm hơn so với một số loại động cơ khác. Không những cấu tạo đơn giản mà còn đạt chất lượng điều chỉnh tốc độ tốt, vì vậy nhiều ngành công nghiệp sử dụng.

    1.1 Cấu tạo động cơ điện một chiều:

    Động cơ điện một chiều có thể chia làm hai phần chính là: Phần tĩnh  (stato)

    Phần quay (rôto)

     
       

                       Hình 1-1.  Cấu tạo động cơ điện một chiều

    1.1.1.  Phần tĩnh  (stato)

    Đây là phần đứng yên của động cơ, bao gồm các bộ phận chính sau:

    1. Cực từ chính:

    Hình 1.2 Cực từ chính

    • Cực từ chính: là bộ phận sinh ra từ trường, gồm lõi sắt cực từ và dây quấn kích từ.
      • Lõi sắt cực từ làm bằng thép kĩ thuật điện dày ( 0,5 –1)mm ép lại và tán chặt.
      • Dây quấn kích từ được quấn bằng dây đồng bọc cách điện.

    Trong các máy công suất nhỏ, cực từ chính là một nam châm vĩnh cửu.

    Trong các máy công suất trung bình và lớn, cực từ chính là nam châm điện.

    1. Cực từ phụ:
    • Cực từ phụ: đặt giữa cực từ chính và dùng để cải thiện điều kiện làm việc của máy điện và đổi chiều
      • Lõi thép cực từ phụ có thể là một khối hoặc có thể được ghép bởi các lá thép tùy theo chế độ làm việc.

    Xung quanh cực từ phụ được đặt dây quấn cực từ phụ, dây quấn cực từ phụ được nối với dây quấn phần ứng.

    1. Gông từ:
    • Gông từ: dùng để làm mạch từ nối liền các cực từ đồng thời làm vỏ máy.
    1. Các bộ phận khác:

    –     Nắp động cơ: để bảo vệ động cơ khỏi những vật ngoài rơi vào làm hư hỏng dây quấn hay an toàn cho người sử dụng.

    –      Cơ cấu chổi than: để đưa dòng điện từ phần quay ra ngoài. Cơ cấu chổi than gồm có chổi than đặt trong hộp chổi than và nhờ 1 lò xo tì chặt lên cổ góp. Hộp chổi than được cố định trên giá đỡ chổi than và cách điện với giá.

    1.1.2  Phần quay (rôto)

    Phần quay (rôto) bao gồm những bộ phận sau:

    a.Lõi thép phần ứng: dùng để dẫn từ, thường dùng những tấm thép kĩ thuật điện dày 0,5mm phủ cách điện mỏng ở hai mặt rồi ép chặt lại để giảm tổn hao do dòng điện xoáy gây lên.

    –     Trong máy điện nhỏ, lõi thép phần ứng được ép trực tiếp vào trục.

    –     Trong máy điện lớn, giữa trục và lõi sắt có đặt giá rôto.

    1. Dây quấn phần ứng:

    Hình 1-3. Sơ đồ cách quấn dây

    Là phần sinh ra sức điện động và có dòng điện chạy qua.

    –     Dây quấn phần ứng thường làm bằng đồng có bọc cách điện.

    Trong máy điện công suất nhỏ, dây quấn phần ứng dùng dây tiết diện tròn. Trong máy điện công suất vừa và lớn, dây quấn phần ứng dùng dây tiết diện hình  chữ nhật.

    1. Cổ góp:

    Hình 1- 4. Cấu tạo cổ góp

    –      Cổ góp dùng để đổi chiều dòng điện xoay chiều thành một chiều.

    –    Cổ góp có nhiều phiến đồng có đuôi nhọn, cách điện với nhau bằng lớp mica dày 0,4—1,2mm và hợp thành một trụ tròn. Hai đầu trụ tròn dùng hai vành ốp hình chữ V ép lại. Giữa vành góp có cao hơn để làm các đầu dây của các phần tử dây quấn vào các phiến góp được dễ dàng.

    1. Các bộ phận khác:

    –     Cánh quạt: quạt gió làm mát động cơ.

    –     Trục động cơ: trên đó đặt lõi sắt phần ứng, cổ góp, cánh quạt và ổ bi.

    1.2 Phân loại động cơ điện một chiều

    Có 4 loại động cơ điện một chiều thường dùng sau:

      –  Động cơ điện kích từ độc lập

    Khi nguồn một chiều có công suất không đủ lớn, mạch điện phần ứng và mạch kích từ mắc vào hai nguồn 1 chiều độc lập nhau nên

    I = Iư

      –  Động cơ điện kích từ song song

     

    Khi nguồn một chiều có công suất vô cùng lớn và điện áp không đổi, mạch kích từ được mắc song song với mạch phần ứng nên

    I = Iư + It

      –  Động cơ điện kích từ nối tiếp   

    Hình 1.7: Sơ đò nối dây của động cơ kích từ nối tiếp

    Cuộn kích từ mắc nối tiếp với cuộn dây phần ứng, cuộn kích từ có tiết diện lớn, điện trở nhỏ, số vòng dây ít chế tạo dễ dàng nên ta có

    I = Iư  =It

    • Động cơ điện kích từ hỗn hợp

    Động cơ kích từ hỗn hợp gồm 2 dây quấn kích từ: dây quấn kích từ song song và dây quấn kích từ nối tiếp trong đó dây quấn kích từ song song là chủ yếu.

    I = Iư + It

    1.3 Các thông số ảnh hưởng:

    Phương trình đặc tính cơ điện :       ω =  –  Iư

    Phương trình đặc tính cơ :               ω =  –  M

    Trong đó:     + Uư : điện áp phần ứng ( V )

    + E: sức điện động phần ứng ( V )

    + Rư : điện trở của mạch phần ứng (W)

    + Rf : điện trở phụ của mạch phần ứng  (W)

    + Iư : dòng điện mạch phần ứng. (A)

    + F: từ thông qua một cực từ (Wb)

    + w: tốc độ góc của rôto,  ( rad/s)

    + k =  hệ số cấu tạo của động cơ

    + M: mô men điện của động cơ

    Từ hai phương trình đặc tính trên ta có các thông số ảnh hưởng :

    + Anh hưởng của điện trở phần ứng: để thay đổi điện trở phần ứng ta nối thêm điện trở phụ Rf vào mạch phần ứng. Rf càng lớn thì tốc độ của động cơ càng giảm, đồng thời dòng điện ngắn mạch và mômen ngắn mạch cũng giảm.

    + Anh hưởng của điện áp phần ứng: khi giảm điện áp thì mômen ngắn mạch giảm, dòng điện ngắn mạch giảm và tốc độ của động cơ cũng giảm ứng với một phụ tải nhất định.

    +Anh hưởng của từ thông: thay đổi từ thông bằng cách thay đổi dòng điện Ikt động cơ. Khi giảm từ thông thì vận tốc động cơ tăng.

    1.4 Nguyên lý hoạt động động cơ điện một chiều:

    Khi nguồn điện một chiều có công suất không đủ lớn thì mạch điện phần ứng và mạch kích từ mắc vào hai nguồn một chiều độc lập với nhau, lúc này động cơ được gọi là động cơ kích từ độc lập.

    Hình 1.8 Sơ đồ nguyên lý động cơ điện một chiều kích từ độc lập

    Để tiến hành mở máy, đặt mạch kích từ vào nguồn Ukt , dây cuốn kích từ sinh ra từ thông Fmax tức là phải giảm điện trở của mạch kích từ Rkt đến nhỏ nhất có thể. Cũng cần đảm bảo không xảy ra đứt mạch kích thích vì khi đó Φ = 0, M = 0, động cơ sẽ không quay được, do đó Eư= 0 và theo biểu thức U=Eư = Rư.Iư thì dòng điện sẽ rất lớn làm cháy động cơ. Nếu mômen động cơ điện sinh ra lớn hơn mômen cản rôto bắt đầu quay và suất điện động Eư sẽ tăng lên tỉ lệ với tốc độ quay n. Do sự suất hiện và tăng lên của Eư , dòng điện Iư sẽ giảm theo, M giảm khiến n tăng chậm hơn.

    Động cơ điện một chiều có hai nguồn năng lượng:

    • Nguồn kích từ cấp vào cuộn kích từ để sinh ra từ thông kích từ.
    • Nguồn phần ứng được dưa vào hai chổi than để đưa vào hai cổ góp của phần ứng.

    Khi cho điện áp một chiều vào hai chổi than trong dây quấn phần ứng có điện. Các thanh dẫn cho dòng điện nằm trong từ trường sẽ chiụ lực tác dụng làm rôto quay. Chiều lực từ xác định theo qui tắc bàn tay trái.

    Khi phần ứng quay được nủa vòng, vi trí các thanh dẫn đổi chỗ cho nhau. Do đó có phiếu góp chiều dòng điện giữ nguyên làm cho lực từ tác động không thay đổi.

    Khi quay, các thanh dẫn cắt từ trường sẽ cảm ứng với suất điện động Eư chiều của nó được xác diịnh theo qui tắc bàn tay phảI, ở động cơ chiều SĐĐ Eư ngược chiều dòng điện Iư nên Eư gọi là sức phản điện động.

    1.5 Phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều:

    Từ phương trình  đặc tính cơ của động cơ điện một chiều

    ω =  –  .M

    ta thấy việc điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều có thể thực hiện bằng cách thay đổi các đại lượng Rư ,U, F.

    Điều khiển tốc độ là một trong những nội dung chính của truyền động điện tự động nhằm đáp ứng yêu cầu công nghệ của các máy sản xuất. Để đánh giá chất lượng của một hệ thống truyền động điện thường căn cứ vào một số chỉ tiêu  sau:

    • Sai số tốc độ:

    Sai số tĩnh tốc độ là đại lượng đặc trưng cho độ chính xác duy trì tốc độ đặt và được đánh giá thông qua:

    Mong muốn: sai số wđ = w

    s% càng nhỏ càng tốt.

    –      Tính liên tục( độ trơn dải điều chỉnh)

    g = wi + 1/wi

    wi + 1 » wi: hệ thống điều khiển liên tục

    wi + 1 ¹ wi : hệ thống điều khiển nhảy cấp

    Mong muốn g ® 1: hệ truyền động có thể làm việc ổn định ở mọi giá trong suốt dải điều chỉnh.

    • Dải điều khiển tốc độ

    Dải điều khiển tốc độ ( D) là tỉ số giữa giá trị lớn nhất và giá trị nhỏ nhất của tốc độ làm việc ứng với mômen tải đã cho:

    Mong muốn D càng lớn càng tốt

    Ngoài ra còn các chỉ tiêu khác như: chỉ tiêu kinh tế, kích thước.

    1.5.1 Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở phần ứng:

    • Nguyên lý điều khiển

    Trong phương pháp này người ta giữ U = Uđm; F = Fđm và nối thêm điện trở phụ vào mạch phần ứng để tăng điện trở phần ứng.

    Độ cứng của đường đặc tính cơ:

    Ta thấy khi điện trở càng lớn thì b càng nhỏ nghĩa là đặc tính cơ càng dốc và do đó càng mềm hơn.

    Hình1.9 đường đặc tính cơ khi thay đổi Rf

    ứng với Rf = 0 ta có độ cứng tự nhiên bTN có giá trị lớn nhất nên đặc tính cơ tự nhiên có độ cứng lớn hơn tất cả các đường đặc tính cơ có điện trở phụ.

    Như vậy, khi ta thay đổi Rf ta được một họ đặc tính cơ thấp hơn đặc tính cơ tự nhiên.

    • Đặc điểm của phương pháp
      • Điện trở mạch phần ứng càng tăng thì độ dốc đặc tính càng lớn, đặc tính cơ càng mềm, độ ổn định tốc độ càng kém và sai số tốc độ càng lớn.
      • Phương pháp này chỉ cho phép điều chỉnh tốc độ trong vùng dưới tốc độ định mức ( chỉ cho phép thay đổi tốc độ về phía giảm).
      • Chỉ áp dụng cho động cơ điện có công suất nhỏ, vì tổn hao năng lượng trên điện trở phụ làm giảm hiệu suất của động cơ và trên thực tế thường dùng ở động cơ điện trong cần trục.
    • Đánh giá các chỉ tiêu
    • Tính liên tục: phương pháp này không thể điều khiển liên tục được mà phải điều khiển nhảy cấp.
    • Dải điều chỉnh phụ thuộc vào chỉ số mômen tải. Tải càng nhỏ thì dải điều chỉnh D = wmax / wmin càng nhỏ. Phương pháp này có thể điều chỉnh trong dải D = 3 : 1
    • Giá thành đầu tư ban đầu rẻ nhưng không kinh tế do tổn hao trên điện trở phụ lớn.
    • Chất lượng không cao dù điều khiển rất đơn giản.

    1.5.2  Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thông :

    • Nguyên lý điều khiển

    Giả thiết U= Uđm; Rư = const . Muốn thay đổi từ thông động cơ ta thay đổi dòng điện kích từ.

    Thay đổi dòng điện trong mạch kích từ  bằng cách nối nối tiếp biến trở vào mạch kích từ hay thay đổi điện áp cấp cho mạch kích từ.

    Bình thường động cơ làm việc ở chế độ định mức với kích thích tối đa (F = Fmax) mà phương pháp này chỉ cho phép tăng điện trở vào mạch kích từ nên chỉ có thể điều chỉnh theo hướng giảm  từ thông F tức là điều chỉnh tốc độ trong vùng trên tốc độ định mức.

    ® Khi giảm F thì tốc độ không tải lý tưởng  tăng, còn độ

    cứng đặc tính cơ  giảm, ta

    thu được họ đặc tính cơ nằm trên đặc tính cơ tự nhiên.

    Khi tăng tốc độ động cơ bằng cách giảm từ thông thì dòng điện tăng và tăng vượt quá mức giá trị cho phép nếu mômen không đổi. Vì vậy muốn giữ cho dòng

     

     Hình1.10 đặc tính cơ khi thay đổi từ thông

    điện không vượt quá giá trị cho phép đồng thời với việc giảm từ thông thì ta phải giảm Mt theo cùng tỉ lệ.

    • Đặc điểm của phương pháp
      • Phương pháp này có thể thay đổi tốc độ về phía tăng.
      • Phương pháp này chỉ điều khiển ở vùng tải không quá lớn so với định mức.
      • Việc thay đổi từ thông không làm thay đổi dòng điện ngắn mạch.
      • Việc điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thông là phương pháp điều khiển với công suất không đổi.
        • Đánh giá các chỉ tiêu điều khiển
      • Sai số tốc độ lớn: đặc tính điều khiển nằm trên và dốc hơn đặc tính tự nhiên.
      • Dải điều khiển phụ thuộc vào phần cơ của máy. Có thể điều khiển trơn trong dải điều chỉnh D = 3 :1
      • Tính liên tục: vì công suất của cuộn dây kích từ bé, dòng điện kích từ nhỏ nên ta có thể điều khiển liên tục với F » 1
      • Phương pháp này được áp dụng tương đối phổ biến, có thể thay đổi liên tục và kinh tế ( vì việc điều chỉnh tốc độ thực hiện ở mạch kích từ với dòng kích từ = (1 – 10)%Iđm của phần ứng nên tổn hao điều chỉnh thấp).

    ® Đây là phương pháp gần như là duy nhất đối với động cơ điện một chiều khi cần điều chỉnh tốc độ lớn hơn tốc độ điều khiển.

    1.5.3  Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi  điện áp phần ứng:

    • Nguyên lý làm việc

    Để điều chỉnh điện áp phần ứng động cơ một chiều cần có thiết bị nguồn (máy phát điện  một chiều kích từ độc lập, các bộ chỉnh lưu điều khiển.)

    ở phương pháp này:  U = var;

    Fđm = const; Rf = 0

    Khi thay đổi phần ứng ( thay đổi theo chiều giảm điện áp), vì từ thông của động cơ được giữ không đổi nên độ cứng đặc tính cơ cũng không đổi, còn tốc độ không tải lí tưởng wo = U /k.F thay đổi tùy thuộc vào giá trị điện áp phần ứng.

    Do đó ta thu được họ đặc tính mới song song và thấp hơn đặc tính cơ tự nhiên tức là vùng điều khiển tốc độ nằm dưới tốc độ định mức.

     Hình1.11 đặc tính cơ khi thay đổi Uư

    • Đặc điểm của phương pháp
      • Điện áp phần ứng càng giảm, tốc độ động cơ càng thấp.
      • Điều chỉnh trơn trong toàn bộ dải điều chỉnh.
      • Độ cứng đặc tính cơ cao và được giữ không đổi trong toàn dải điều chỉnh.
      • Chỉ thay đổi tốc độ về phía giảm
      • Rất dễ tự động hóa khi dùng chỉnh lưu có điều khiển.
      • Phương pháp này điều khiển với mômen không đổi vì F và Iư đều không đổi.
    • Đánh giá chi tiêu điều khiển
      • Sai số tốc độ lớn ( sai số tốc độ bằng sai số tốc độ của đặc tính cơ tự nhiên)
      • Tính liên tục: điện áp của động cơ được điều khiển bằng bộ biến đổi. Các bộ biến đổi hiện nay đều có công suất bé nên có thể điều chỉnh liên tục.
      • Dải điều chỉnh có thể đạt được D = 10:1

    ® Đây là phương pháp duy nhất có thể điều chỉnh liên tục tốc độ động cơ trong vùng tốc độ thấp hơn tốc độ định mức đối với động cơ một chiều.

    Þ Qua việc xét ba phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ ta thấy phương pháp điều chỉnh điện áp phần ứng là triệt để và có nhiều ưu điểm hơn cả nên ta chọn phương pháp này để điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều.

     

     

     

     

     

    1.6 Đảo chiều động cơ:

    Hình 1.12 sơ đồ nguyên lý đảo chiều phần ứng

       Hình 1.13 sơ đồ nguyên lý đảo chiều phần kích từ

    • Chiều lực từ tác dụng vào dòng điện được xác định theo qui tắc bàn tay trái. Khi đảo chiều từ thông hay đảo chiều dòng điện thì lực tư có chiều ngược lại, vậy muốn đảo chiều động cơ điện 1 chiều ta thực hiện 1 trong 2 cách như hình vẽ trên.Và đường đặc tính cơ khi quay thuận và khi quay ngược là đối xứng nhau qua gốc tọa độ.
    • Nguyên lý:

      Khi ta thực hiện 1 trong 2 cách đảo chiều phần ứng động cơ hoặc phần kích từ thì nguyên tăc chung là:

    Ta muốn quay thuận thì chỉ việc ấn 2 tiếp điểm thuongf đóng T lại khi đó 2 tiếp điểm thường mở là N sẽ mở ra và dòng điện sẽ đI qua 2 tiếp điểm T è Quay thuận.

    Ta muốn quay ngược thì chỉ việc nhả 2 tiếp điểm T ra và ấn 2 tiếp điểm thường mở lại khi đó dòng điện sẽ chạy qua 2 tiếp điểm N è Quay ngược.

    CHƯƠNG 2

    PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN

     

    Như đã tìm hiểu về động cơ điện một chiều ở chương 1, ta thấy, nguồn cấp cho động cơ điện một chiều có thể có thể dùng bộ biến đổi một chiều. Vì bộ bién đổi một chiều có thể thiết kế dễ dàng nhờ các mạch chỉnh lưu sử dụng van bán dẫn. Hơn nữa các mạch chỉnh lưu sử dụng van điều khiển còn có thể điều khiển dễ dàng ,độ tin cậy cao. Do đó, ta đi tìm hiểu và thiết kế nguồn cấp một chiều, qua mạch chỉnh lưu điện áp xoay chiều lấy từ lưới điện cho động cơ điện một chiều.

    Dưới đây là một số mạch chỉnh lưu cơ bản hay được sử dụng:

    • Chỉnh lưu cầu 1 pha.
    • Chỉnh lưu hình tia 3 pha.
    • Chỉnh lưu cầu 3 pha điều khiển đối xứng
    • Chỉnh lưu tia 2 pha.

    2.1    Chỉnh lưu hình cầu 1 pha

    2.1.1. Sơ đồ động lực

    Hình 2.3 Chỉnh lưu cầu 1 pha điều khiển đối xứng

    Hình 2.4 Giản đồ điện áp chỉnh lưu cầu 1 pha

    2.1.2. Nguyên lý hoạt động:

    Trong 1/2 chu kỳđiện áp của thyristo T1 dương (khi đó catot T2 âm) nếu cấp xung điều khiển đồng  thuận với điều khiển phảI cả 2 xung cùng một lúc thì T1 , T2 sẽ dẫn. Đến 1/2 sau thì điện áp đổi dấu anot T3 dương, catot T4 âm, nếu có xung điều khiển đồng thời cho cả 2 van thì các van được mở thông.

    • Góc mở van α, góc dẫn các van λ

    0 – α : T1, T2  dẫn

    α – α + λ : T3, T4 dẫn ,khóa T1 ,T2 lại.

    2.1.3  Công thức:

    Điện áp ra:

    U = U2cosα = 0,9U2cosα

    I =

    Iv =

              Sba = 1,23Pd

                    Ungmax = U2

    I2 = 1,11Id

     

     

    2.1.4  Nhận xét:

    Chỉnh lưu cầu một pha sử dụng rộng rãi trong thực tế,nhất là với cấp điện áp tải lớn hơn 10V. Dùng tải lớn  tới 100A. Ưu  điểm của nó là không nhất thiết phảI có biến áp nguồn. Tuy nhiên do số lượng van gấp 2 hình tia nên sụt áp trong mạch cũng gấp 2.Do đó nó không phù hợp với tải có dạng dòng lớn nhưng áp nhỏ.

    2.2    Chỉnh lưu hình tia 3 pha:

    2.2.1  Sơ đồ nguyên lý:

    Hình 2.5 Chỉnh lưu hình tia 3 pha

    Hình 2.6 giản đồ điện áp và dòng điện chỉnh lưu tia 3 pha

    2.2.2  Nguyên lý hoạt động:

    Nguyên tắc mở thông và điều khiển các van: khi anod của van nào dương hơn thì van đó mới được kích mở, thời điểm hai điện áp của hai pha giao nhau được coi là góc thông tự nhiên của các van bán dẫn. Còn các Tiristo chỉ được mở thông với góc mở nhỏ nhất tại thời điểm góc mở tự nhiên( như vậy trong chỉnh lưu tia 3 pha, góc mở nhỏ nhất a = 0 sẽ dịch pha so với điện áp pha một góc là 30o).

    Chỉnh lưu tia 3 pha được phân biệt bởi hai vùng mở khác nhau:

    Khi a < p/6 thì việc mở van bán dẫn không phụ thuộc vào tải dạng gì. Trong vùng mở điện áp dương các Tiristo dẫn liên tục: có sự chuyển mạch từ van này sang van kia, không có sự hoàn trả năng lượng về lưới. Các đường cong Ud, Id liên tục.

    Khi a > p/6 thì Tiristo sẽ được mở trong khoảng nào tùy thuộc vào tích chất của tải: nếu tải thuần trở thì đường cong điện áp và dòng điện là gián đoạn còn nếu tải điện cảm (nhất là điện cảm lớn) thì đường cong dòng điện và điện áp là các đường cong liên tục nhờ năng lượng dự trữ trong cuộn dây đủ lớn để duy trì dòng điện khi điện áp đổi dấu. Với tải điện cảm, Tiristo được dẫn có phần âm điện áp nên có sự trả năng lượng về lưới.

    2.2.3  Công thức liên quan:

    –     Điện áp ra:

    U = U2cosα = 1,17U2cosα

    Với: α  góc điều khiển

    U2 tham số cố định

    –     Dòng điện trên van:

    Iv =

    –     Công suất biến áp

              Sba = 1,35Pd

    –     Điện áp ngược lơn nhất trên van

                    Ungmax = U2

    –     Trị số hiệu dụng dòng điện cuộn thứ cấp biến áp nguồn:

    I2 = 0,58Id

    –     Id  trị số trung bình dòng điện ra tải

    2.2.4  Nhận xét:

    Việc điều khiển các van tương đối đơn giản.

    Chỉnh lưu tia 3 pha cần có biến áp nguồn để đưa điểm trung tính ra tải. Công suất máy biến áp này nhỏ hơn công suất 1 chiều 1,35 lần, tuy nhiên sụt áp trên van nhỏ nên thích hợp với điện áp thấp. Vì sử dụng nguồn 3 pha nên cho phép nâng công suất tảI lên gấp nhiều lần,mặt khác độ đập mạch của điện áp chỉnh lưu giảm đắng kể nên kích thước bộ lọc nhỏ đi nhiều.

    2.3    Chỉnh lưu cầu 3 pha điều khiển đối xứng:

    2.3.1  Sơ đồ nguyên lý:

    Hình 2.11 Sơ đồ chỉnh lưu cầu 3 pha điều khiển đối xứng

     
       

    Hình 2.12: giản đồ điện áp và dòng điện dẫn qua van

    2.3.2  Nguyên lý hoạt động:

    Theo hoạt động của chỉnh lưu cầu 3 pha điều khiển đối xứng, dòng điện chạy qua tải là dòng điện chạy từ pha này về pha kia, do đó tại mỗi thời điểm cần mở Tiristo chúng ta cần cấp 2 xung điều khiển đồng thời (1 xung ở nhóm anod, 1 xung ở nhóm catod). Hai xung điều khiển có: một xung chính quyết định góc mở, 1 xung đêm để có dòng điện.

    Các van T­1, T­3, T5 thay nhau dẫn cho điện áp ở điểm katot chung Ukc

    Các van T2­, T­4, T thay nhau dẫn ở điểm anot chung Uac.

    2.3.3. Công thức liên quan:

    –     Điện áp ra:

    U = Udocosα = U2cosα

    –     Dòng trung bình trên van

    Itbv =

    –     Điện áp ngược lớn nhất:

    Ungmax = U2

    –     Công suất máy biến áp:

    Sba = 1,05Pd

    –     Trị số hiệu dụng dòng điện cuộn thứ cấp biến áp nguồn:

    I2 = 0,816Id

    2.3.4. Nhận xét:

    Chỉnh lưu cầu ba pha là loại được sử dụng rộng rãi nhất trong thực tế, vì nó có nhiều ưu điểm . Nó cho phép có thể đấu thẳng vào lưới điện 3 pha, độ đập mạch nhỏ 5%. Nếu có sử dụng máy biến áp thì gây méo lưới điện ít hơn các loại khác. Đồng thời công suất mạch chỉnh lưu này lớn len tới vài trăm KW.

    Nhược điểm là sụt áp trên van gấp đôI trren van của sơ đồ hình tia.

    2.4.Chỉnh lưu tia 2 pha:

    2.4.1. Sơ đồ nguyên lý:

    Hình 2.13 chỉnh lưu tia 2 pha

    Hình 2.14 giản đồ điên áp

    2.4.2  Nguyên lý hoạt động:

    Khi Tđược mở sẽ có dòng điện chạy qua tải và duy trì T1 ở trạng thái dẫn tới lúc dòng điện bằng không, lúc đó điện áp đổi dấu và kích mở T2 chuyển sang dẫn.

    Khi tải có điện cảm thì dòng điện gián đoạn hau liên tục là do nằng lượng điện từ tích lũy trong cuộn dây lớn hay bé

    Wdt­=Li2/2 phụ thuộc vào L,I doquyết định ( nếu càng lớn thì i2 càng lớn, vùng gián đoạn nhỏ đi).

    Khi tải điện cảm lớn tới mức dòng  điện của van đang dẫn bằng 0 đã mở van kế tiếp thì đường cong điện áp, dòng điện là liên tục.

    2.4.3  Công thức liên quan:

    –     Điện áp ra:

    U = U2cosα = 0,9U2cosα

    Với  α   : góc điều khiển

    U2 = const

    –     Dòng điện trên van:

    Iv =

    –     Công suất biến áp:

    Sba = 1,48Pd

    Pd công suất tải

    Pd =Ud0.Id

    –     Điện áp ngược:

                    Ungmax = 2,83U2

    –     Trị số hiệu dụng dòng điện cuộn thứ cấp biến áp nguồn:

    I2 = 0,58Id

    2.4.4  Nhận xét:

    • Việc điều khiển các van tương đối đơn giản.
    • Điện áp ra tải thấp do độ sụt áp trong mạch van thấp hơn.
    • Việc chế tạo biến áp phức tạp, hiệu suất sử dụng biến áp xấu hơn.
    • Buộc phải có biến áp nguồn để tạo điểm giữa cho mạch hoạt động.

       2.5 Kết luận:

    Qua tìm hiểu một số sơ đồ mạch chỉnh lưu cơ bản, và yêu cầu của đồ án vơí số liệu:

    Pđm = 2,2 KW

    n    = 1450 v/p

    iưđm = 14,4 A

    ikt   = 0,72  A

    Rư  = 1,6

    η  = 80%

    Ud = Pđm/ iưđm. η= 191 (V)

    Ta thấy Pđm nhỏ hơn 15 KW nên dùng sơ đồ chỉnh lưu 1 pha

    Udkhá lớn nên dùng sơ đồ cầu.

    Vậy để phù hợp yêu cầu đồ án ta chọn sơ đồ cầu 1 pha điều khiển đối xứng.

    CHƯƠNG 3

    TÍNH TOÁN MẠCH LỰC

     

    3.1. Sơ đồ cấu trúc

    Hình 3.1- Sơ đồ cấu trúc

    Trong đó:

    +BA: có tác dụng chuyển điện áp và số pha chuẩn từ lưới điện sang giá trị điện áp và số pha thích hợp với mạch lực và tải. Nếu điện áp, số pha đã cho phù hợp thì không cần ding BA.

    +CL: có tác dụng biến đổi điện áp xoay chiều sang 1 chiều.

    +MĐK: có tác dụng vào các thời điểm cần thiết nhằm khống chế năng lượng đưa vào.

    3.2.Sơ đồ mạch lực

     

                       

                                          Hình 3.2 sơ đồ mạch lực 

    3.3. Tính chọn van

    Các van trong mạch CL công suất làm việc nhỏ với dòng điện không lớn vì vậy phải chọn van sao cho phù hợp mới đảm bảo được mạch hoạt động tốt.

    – Tính trọn van dựa vào các yếu tố cơ bản như điện áp ngược cực đại (Ung max) của van. Dòng điện định mức của van.Từ sơ đồ cầu  1 pha và các thông số động cơ ta có:

    U= (V)

    U2= (V)

    Điện áp ngược cực đại của van là :

    Ungmax=Knv.U2= 1,41.U2= 299 (V)

    Uv= Klu.U­ngmax= 1,8.299= 538,2 (V)

    Dòng điện định mức của van là :

    Itbv= (A)

    Dòng điện trên van là :

    Iv = Klv . Itbv  = 2,2.7,2 = 15,84 (A)

    Khi làm việc, dòng điện qua động cơ, các van thường xuyên làm việc ở chế độ quá tải nên ta chọn hệ số dưh trữ…ở đây ta sử dụng chế độ làm mát tự nhiên, dòng điện chỉ cho phép bằng 25% dòng định mức.

    Với thông số trên ta tra bảng được :T46N600COC

    +) Điện áp ngược cực đại                                  Ungmax   = 600 V

    +) Dòng làm việc cực đại                                   Idmmax    = 46 A

    +) Dòng điện đỉnh cực đại                                 Ipik max   =  1000 A

    +) Dòng điện xung điều khiển                           Ig      = 150  mA

    +) Điện áp xung điều khiển                               U     = 2,5 V

    +) Dòng điện rò                                                          Irmax       = 10 mA

    +) Dòng điện duy trì                                          Ikmax          = 1 A

    +) Sụt áp trên Thyristo ở trạng tháI bán dẫn      ∆Umax = 1.9  V

    +) Tốc độ biến thiên điện áp                              du/dt  = 400 V/ μs

    +) Nhiệt độ làm việc cực đại                              T=125C

    3.4. Tính toán chọn máy biến áp

    Các đại lượng cần tính cho mạch chỉnh lưu cầu 1 pha

    Ud0 = Ud +∆Uba +∆Uv +∆Uck

    Trong đó :

    Ud0 : Điện áp chỉnh lưu không tải

    Ud  :  Điện áp chỉnh lưu .

    ∆Uba  :  Sụt áp trên biến áp .

    ∆Uv  : Sụt áp trên van .

    ∆Uck : Sụt áp trên cuộn kháng

    =>Udo= 191+0,05.191.2+1,9 = 212 (V)

    – Công suất tối đa của tải :

    Pd max = U do . I dm = 212.14,4 = 3,053 (Kw)

    – Công suất của biên áp nguồn

    Sba = Kp . P d max = 1,23 . 3,053 = 3,755 (KVA)

    – Điên áp đính mức phía thứ cấp :

    U2dm=  (V)

    Hệ số MBA: Kba=

    -Tính toán sơ bộ mạch từ

    Tiết diện trụ  của lõi thép biến áp được tính từ công thức :

    Trong đó:

    : Hệ số phụ thuộc làm mát ()

    m   : Số trụ MBA ( m= 2 )

    => ( cm2 )

    -Đường kính trụ

    d =6,84 ( cm )

    Ta chuẩn hóa đường kính trụ theo tiêu chuẩn d= 7 ( cm )

    Chọn loại thép E330 các lá thép có độ dày 0,35 mm

    -Tính toán dây quấn MBA

    +Tính toán điện áp của các cuộn dây

    Điện áp cuộn thứ cấp

    U2= ( V )

    +Tính dòng điện trong các cuộn dây

    I1= ( A )

    I2=  ( A )

    -Tính vòng dây của mỗi cuộn

    Ta có :

    Số Vôn/vòng = 4.44*B*QFe*f*10-4

    B = 1.5 (T); QFe=36,77(cm2); f = 50(Hz)

    Thay số :

    Số vòng dây của cuộn một :

    Số Vôn/vòng = 4,44.1.5.36,77.50.10-4 =1,2244

    W1 = ( Số Vôn/vòng)*U1 =1,2244 .220 = 269(vòng)

    W2 =(Số Vôn/ vòng)*U2 =1,2244 .236 = 289 (vòng)

    -Tính toán tiết diện dây quấn

    SCu =

    Trong đó :

    I : Cường đọ òng điện trong các cuộn dây

    J : Mật độ dòng điện trong các cuôn dây

    Chọn J = 2.75 ( A/mm2 )

    Thay số :

    SCu2 =  Þ D1 = == 2,8 ( mm)

    Chuẩn kich thước : SCu1 = a1.b1 = 1,81.3,53 = 6,18 ( mm2 )

    +Tính lại mật độ dòng

    J1= ( A/mm )

    + Tính dây quấn thứ cấp

    S2=  ( mm2 )

    Ta chuẩn hóa : S2 = 5,7 ( mm2 )

    + Tính lại mật độ dòng

    J2= ( A/mm )

    -Tính kích thước mạch từ

    Do chọn lá thép dày 0,35mm

    Diện tích của sổ cần thiết :

    QCS = QCS1 +QCS2

    Với :

    QCS1  = k.W1.SCu1  ; QCS1  = k.W2.SCu2

    Trong đó :

    QCS1, QCS2  : Phần do cuộn sơ cấp và thứ cấp chiếm chỗ

    W1 ,W2      : Số vòng dây sơ cấp và thứ cấp

    k :  Hệ số lấp đầy , chọn k = 2.5

    =>Qcs=2,5.269.6,2 +2,5 .289.5,8 = 8360 ( mm2 ) = 83,6 ( cm2 )

    -Tính kích thước cửa sổ

    Khi đã có diện tích cửa sổ QCS cần chọn các kích thước cơ bản là chiều cao h và chiều rộng ccủa cửa sổ mạch từ .Tuỳ theo thiết kế mà chọn giá trị cơ bản c và h . Thông thưòng chọn theo hệ số phụ như sau :

    m = =  2.5 ; n =  = 0.5 ; l =  = 1 ¸1.5

    Tính toán ta được :    a = 7,6 (cm) ; b = 11(cm) ; c = 3,8(cm) ; h = 19(cm)

    Chiều rộng toàn bộ mạch từ là : C = 2.c +3.a = 2.3,8 + 3.7,6 = 30,4 (cm)

    Chiều cao toàn bộ mạch từ la : H = h + 2.a = 19 + 2.7,6 = 34,2 (cm)

    -Tính số vòng trên mỗi lớp

    Dây quấn được bố trí theo dọc trụ , mỗi quận dây quấn thành nhiều lớp . Mỗi lớp được quấn liên tục, các vòng dây sát nhau, Các lớp dây cách nhau bằng một bìa cách điện.

    –  Số vòng dây trên mỗi lớp:

    + Kết cấu dây  quấn sơ cấp :

    Khi dây quấn tiết chữ nhật :

    W1L=   =

    Trong đó:

    h :  chiều cao cửa sổ.

    bn :  bề rộng dây quấn kể cả cách điện.

    hg :  khoảng cách cách điện với gông: hg = 5(mm)

    ke  : hệ số ép chặt ke = 0.95

    Số lớp dây trong cửa sổ được tính bằng tỷ số số vòng dây W của cuộn W1 hoặc W2  cần tính trên số vòng dây trên một lớp.

    W1d =  =(lớp)  6 (lớp)

    Chiều cao thực tế của cuộn sơ cấp :

    – Tính chiều dài của các cuộn dây đồng

    Chọn ống quấn dây làm bằng vật liệu cách điện có bề dầy : S01=0,1 (cm)

    Khoảng cách từ trụ tới cuộn sơ cấp  a01= 1,0(cm)

    Đường kính trong của ống cách điện

    Dt = dfe + 2 . a01 – 2 .S 01 = 2,8 + 2.1 – 2.0,1 = 4,6cm)

    Đường kính trong của cuộn sơ cấp

    Dt1 = Dt + 2 . S01 = 4,6 + 2 . 0,1 = 4,8(cm)

    Chọn bề dày cách điện giữa các lớp dây ở cuộn sơ cấp

    cd11 = 0,1(mm)

    Bề dày cuộn sơ cấp

    Bd1 = (a1 + cd11) . n11 = (1,81+0,1).6,1 = 11,46(mm) = 1,15(cm)

    Đường kính ngoài của cuộn sơ cấp

    Dn1 = Dt1 + 2 . Bd1 = 1,15.2 + 4,8 = 7,1(cm)

    Đường kính trung bình của cuộn sơ cấp :

    Dtb1 = ( Dt1 + Dn1 ) / 2 = (7,1 + 4,8 )/2 = 5,95 (cm)

    Chiều dài dây cuộn sơ cấp :

    l1 = W1 . p . Dtb   = 2,69. p. 5,95 = 5028,27 (cm) = 50,283 (m)

    Chọn bề dày cách điện giữa cuộn sơ cấp và thứ cấp :

    cd01 = 1(cm)

    +  Kết cấu dây quấn thứ cấp

               Chọn sơ bộ chiều cao cuộn thứ cấp

    h1 = h2 = 19 (cm)

    Tính sơ bộ số vòng dây trên 1 lớp:

    (vßng)

    Tính sơ bộ số lớp dây quấn trên cuộn thứ cấp :

    (líp)

    Chiều cao thực tế của cuộn thứ cấp :

    (cm)

    Khoảng cách từ trụ tới cuộn thứ cấp là: a12= 1,0 (cm)

    Đường kính trong của cuộn thứ  cấp :

    Dt2 = Dn1 + 2 . a12 = 7,1 + 2 = 9,1 (cm)

    Þ  rt2 = Dt2/2 =9,1/2 = 4,6 (cm)

    Chọn bề dầy cách điện giữa các lớp dây ở cuộn thứ cấp  cd22 = 0,1(mm)

    Bề dầy cuộn thứ cấp :

    Bd2 = (a2 + cd22) .n12 = (0,156 + 0,1) . 6 = 1,536 (cm)

    Đường kính ngoài của cuộn thứ cấp:

    Dn2 = Dt2 + 2 .Bd2 = 9,1+ 2 . 1,536 = 12,172(cm)

    Đường kính trung bình của cuộn thứ cấp :

    Dtb2 = ( Dt2 + Dn2 ) / 2 = (9,1 + 12,172) / 2 = 10,636(cm)

    Chiều dài dây quấn thứ cấp :

    l2 = p . w2 . Dtb2 =  p. 298.4,6 = 4306,5(cm)

    Þl2  » 43,1 (m)

    Đường kính trung bình các cuộn dây:

    D12 = ( Dt1 + Dn2 ) / 2 = (4,8 + 12,172 )/2 = 8,5(cm)

    Þ r12 = D12/2 =4,25 (cm)

    -Tính sụt áp trên MBA

    +Điện áp rơi trên trở

    ∆Ur  = [R2 + ] Id

    Trong đó:

    R1, R2: điện trở thuận của các cuộn dây

    R1 = rCu  =  0.0000172* =0,081(W)

    R2 = rCu   = 0.000072* =0.074(W)

    Với   rCu = 0,0000172 Wmm.

    Id : dòng tải một chiều.

    ∆Ur  = [R2 + ] Id

    = 2,41 (V)

    +Điện áp ra trên cuộn kháng

    ∆Ux =

    Trong đó:

    mf: số pha biến áp.

    W2 :  số vòng dây thứ cấp biến áp.

    Rbk: bán kính dây thứ cấp.

    l : chiều cao lá thép.

    h : Chiều cao cửa sổ lõi thép

    cd : bề dày cách điện của các cuộn dây với nhau .

    Xn = 8.2.2892..314.10-7

                                    = 50,73 ( )

    =>∆Ux = 50,73.14,4 = 232,5 (V)

    +Điện kháng MBA quy đổi về thứ cấp:

    +Điện trở ngắn mạch

    Rnm = R2 + . R1

    = 0,074 + ư

    = 0,195 ( )

    +Tổng trở ngắn mạch

    Z nm =  = = 50,73 ( )

    +Sụt áp trên MBA:

    Uba= == 232,5 ( )

    -Tính điện áp phần trăm ngắn mạch

    + Điện áp ngắn mạch

    1,13 (V)

    + Điện áp ngắn mạch phản kháng

    = 344 (V)

    + Điện áp ngắn mạch

    Unm== 344 (V)

    + Dòng ngắn mạch

    =4,65 (A)

    3.5. Tính toán bộ lọc

    Vì hệ số đập mạch chỉnh lưu cầu 1 pha là Kdmv= 0,67 ; Kdms=0,5 nên hệ số san bằng:

    1,34

    Ta có điện trở tương đương

    = 13,26 ( )

    = 0,12 (H)

    Tính kích thước lõi thép:

    – Kích thước cơ sở:

    a = 2,6

    Chọn    a = 3 (cm)

    b = 1,2a = 3,6 (cm)

    c = 0,9a = 2,7 (cm)

    h= 3a = 9 (cm)

    – Tiết diện lõi thép:

    Sth = ab = 3.3,6=10,8 (cm2)

    – Diện tích của sổ :

    = h.c = 9.2,7=24,3 (cm2)

    – Độ dài trung bình đường sức:

    lth =  2.(a+b+c)= 2.(3+3,6+2,7)=18,6 (cm)

    – Độ dài trung bình dây quấn:

    ldq= 2(a+b) + pc = 2(3+3,6) +p.2,7= 21,7 (cm)

    – Thể tích lõi thép:

    Vth = 2ab (a+h+c) = 2.3.3,6.(3+9+2,7)= 317,52

    *) Tính điện trở của dây quấn ở t0 = 200C đảm bảo độ sụt áp cho phép:

    ∆U = 7,5%Uđm =

    Tmt = 400C ;       ∆T = 500C

    Theo tính toán:

    r20 = =0,775 ( )

    r20 = 0,091(W)

    *) Số vòng dây của cuộn cảm

    W = 414=385,7(V)

    *) Tính mật độ từ trường

    H = =29860,5 (A/m)

    *) Tính cường độ từ cảm

    b = =0,15 (T)

    *) Tính hệ số từ thẩm:

    Theo thực nghiệm ta có:

    m = 542.

    Trị số điện cảm nhận được

    Ltt =

    *) Tiết diện dây quấn

    s  = 0,072.=1,878 (mm2)

    Đường kính của dây quấn

    d = 1,13 = 1,13=1,55 (mm)

    Chọn dây có  d= 2(mm)

    *) Xác định khe hở tối ưu:

    lkk = 1.6.10-3. W .I = 1,6.10-3.385,7.14,4=8,9(m)

    Vì trên đường đi mạch từ có hai đoạn khe hở nên miếng đệm cơ đo chiều dầy băng 1/2lkk.

    lđệm = 0,5.lkk = 4,45(mm)

    *) Kích thước cuộn dây

    Chọn dây quấn dầy 0,5mm, độ cao sử dụng dây quấn.

    hssd = h – 2∆C = 19-2.0,35=18,3 (cm)

    – Số vòng dây trong 1 lớp:

    W’ = =9 (vòng)

    – Tính số lớp dây:

    n = =43

    Vậy cần quấn 43 lớp

    – Độ dày của cả cuộn dây

    cd = n(d + ∆cd)

    Trong đó: ∆cd = 1(mm)

    cd = 43.(0,2+1)=12,9 (cm)

    Độ dày của quận dây ∆cd bằng một nửa kích thước cửa số c = 2,7 nên dây lọt vào trong cửa sổ.

    *) Kiểm tra chênh lệch nhiệt độ:

    PCu = =197,7 (W)

    SCu = 2hsd (a+b+p∆cd) + 1,4. ∆cd ( p∆cd + 2a)

    SCu = 2.18,3(3+3,6+p.12,9) + 1,4.12,9.( p.12,9 +6) =2565 (cm2)

    Hệ số phát nhiệt:

    a = 1,03. 10-3

    Độ chênh lệch nhiệt độ:

    ∆Ttt < ∆T cho phép Þ Thoả mãn

    3.6.Tính toán bảo vệ mạch lực

    -Tính toán cánh tản nhiệt

    Tổn thất công suất trên 1 thyristor :

    P=U.Itb=1,9.7,2=13,68 (W)

    Diện tích bề mặt tỏa nhiệt :

    Sm=P.Km.

    Trong đó:

    P: tổn hao trên P

    : độ chênh lệch của môi trường Tmt=40C

    Nhiệt độ cho phép Thyristor : Tcp=125C

    Chọn nhiệt trên cách tỏa nhiệt : Tlv=80C

    ->=Tlv – Tmt = 80C – 40C = 40C

    K: hệ số toản nhiệt tối ưu và bức xạ

    Km= 8 [/m2.C] , Sm=43,7 (m2). Ta chọn cánh tản nhiệt có 12 cánh

    Kích thước : a.b= 10.10= 100

    ->Tổng diện tích : S= 12.2.10.10 = 2400 (cm2)

    -Tính bảo vệ dòng

    Thực tế thì trong van đã có hệ thống bảo vệ nhưng theo yêu cầu của đề bài nên ta tính như sau:

    Ta chọn Atomat có:

    Idm= 1,1. Idm =1,1.14,4 = 18,85 (A)

    Udm= 220(V)

    Có 2 tiếp điểm chính có thể đóng cắt bằng tay hoặc nam châm điện

    Chỉnh định dòng ngắn mạch

    Inm= 2,5Id=2,5.14,4 = 36 (A)

    Dòng quá tải: Iqt=1,5 Id=1,5.14,4 = 2,6 (A)

    Chọn cầu dao có dòng định mức: Icd=1,1.Id=Idm=15,84 (A)

    dùng dây tác dụng nhanh để bảo vệ thyristor ngắn mạch đầu ra của bộ chỉnh lưu

    Nhóm 1CC: dòng định mức nhóm 1 CC

    I1cc=1,1.Id= 1,1.14,4=15,84 (A)

    Nhóm 2CC: I2cc=1,1.Itb=1,1.7,2 = 7,92 (A)

    Nhóm 3CC: I3cc= 1,1.Id= 1,1.14,4 = 15,84 (A)

    • Ta chọn cầu chì nhóm 1CC và 2CC là 16 (A) còn 3CC là 8 (A)

    -Bảo vệ quá điện áp cho van

    Bảo vệ quá điện áp do quá trình đóng cắt thyristor được thực hiện bằng cách mắc R-C song song với thyristor. Khi có sự chuyển mạch các điện tích tụ các lớp bán dẫn phóng ra ngoài tạo ra dòng điện ngược trong khoảng thời gian ngắn, sự biến thiên nhanh chonhs của dòng điện ngược gây ra sức điện động cảm ứng rất lớn trong các điện cảm làm cho quá điện áp giữa anốt và katot của thyristor. Khi có R_C mắc song song với thyristor tạo ra mạch vòng phóng điện tích trong quá trình chuyển mạch của Thyristor không quá áp.

    -Hệ số biên áp của van

    K=Ucp/b.Utt

    Trong đó:

    Ucp: điện áp max cho phép đặt lên van

    Utt­:: điện áp thực tế đặt lên thyristor

    K: hệ số

    b: hệ số giự trữ điện áp ( b=1)

    =>K ==0,89

    Tra bảng và đồ thị ta có:

    Cmin=0,77

    Rmin=0,8

    Rmax=1,7

    Xác định R_C

     
       

    -Kiểm tra tốc độ tăng thuận qua van du/dt=U­max.Rf/2 với Rf là điện trở tải. Nếu giá trị này vượt quá giá trị cho phép của van thì lại tính lại từ đầu

    -Tính công suât điện trở

    Theo thực nghiệm được tính gần đúng:

    PR = fy. C. U2ymax

     

     

     

     

     

    CHƯƠNG 4

    THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN

    Sau khi thiết kế và tính toán mạch lực ta nhận thấy cần có một hệ thống đúng để điều khiển mạch lực nói trên. Mạch điều khiển này phải đáp ứng được nhu cầu cầnthực hiện của mạch điều khiển.

    Có hai hệ điều khiển cơ bản là hệ đồng bộ và hệ không đồng bộ

    – Hệ đồng bộ: Trong hệ này góc điều khiển mở, van a luôn được xác định xuất phát từ một thời điểm cố định của điện áp mạch lực. Vì vậy trong mạch điều khiển phải có một khâu thực hiện nhiệm vụ này gọi là khâu đồng bộ để đảm bảo mạch điều khiển hoạt động theo nhịp của điện áp lực.

    – Hệ không đồng bộ: Trong hệ này a không xác định theo điện áp lực mà được tính dựa vào trạng thái của tải chỉnh lưu và góc điều khiển của lần phát xung mở van ngay trước đó. Do đó mạch điều khiển loại này không cần khâu điều khiển đồng bộ. Tuy nhiên để bộ chỉnh lưu hoạt động bình thường bắt buộc phải thực hiện điều khiển theo mạch vòng kín.

    Hiện nay đại đa số các mạch chỉnh lưu điều khiển thực hiện theo sơ đồ đồng bộ vì khâu đồng bộ có ưu điểm hoạt động ổn định và dễ thực hiện.

    4.1.Cấu trúc mạch điều khiển

    4.1.1. Cấu trúc điều khiển ngang

    1. Sơ đồ

    1                           2                              3                       4

    5

    Trong đó:    1 – Khâu đồng bộ

    2 – Khâu dịch pha

    3 – Khâu tạo xung

    4 – Khâu khuyếch đại xung

    5 – Khâu tạo Uđk

    Nguyên tắc điều khiển ngang.

    Khâu đồng bộ thường tạo ra điện áp hình sin có góc lệch pha cố định so với điện áp lực. Khâu dịch pha có nhiệm vụ thay đổi góc pha của điện áp theo tác động của điện áp điều khiển. Xung điều khiển được tạo ra ở khâu tạo xung (TX) vào thời điểm khi điện áp dịch pha UDF qua điểm O. Xung này nhờ khâu khuyếch đại xung KĐX được tăng đủ công suất gửi tới cực điều khiển của van. Như vậy góc a hay thời điểm phát xung mở van thay đổi được nhờ sự tác động của Uđk làm điện áp UDF di chuyển theo chiều ngang của trục thời gian.

    4.1.2 .Cấu trúc điều khiển dọc

    1. Sơ đồ cấu trúc

    1                           2                              3                       4

    5

    Trong đó:    1 – Khâu đồng bộ

    2 – Khâu tạo Utựa

    3 – Khâu tạo xung và so sánh

    4 – Khâu khuyếch đại xung

    5 – Khâu tạo Uđk

    1. Nguyên tắc điều khiển

    Uđóng khâu đồng bộ thường tạo ra điện áp hình sin có góc lệch pha cố định so với điện áp lực. Khâu tạo UT tạo ra điện áp tựa có dạng cố định theo chu kỳ do nhịp đồng bộ của UĐB . Khâu so sánh xác định điểm cân bằng của hai điện áp UT và UĐK để phát động khâu tạo xung TX. Như vậy trong nguyên tắc này thời điểm phát xung mở van hay góc điều khiển thay đổi do sự thay đổi trị số của UĐK . Theo đồ thị đó là sự di chuyển dọc trục biên độ.

    4.1.3. Chức năng điều khiển

    – Phát xung điều khiển đến các van lực theo đúng pha và góc điều khiển a cần thiết.

    – Đảm bảo phạm vi điều chỉnh góc amax + amin tương ứng với điện áp ra của tải mạch lực.

    – Cho phép bộ chỉnh lưu làm việc bình thường với các chế độ khác nhau do tải yêu cầu như chế độ khởi động, chế độ nghịch lưu, chế độ dòng điện liên tục.

    – Có độ đối xứng xung điều khiển tốt, không vượt quá 10 ¸ 30 điện tức là góc điều khiển với mọi van không được lệch quá giá trị cho phép.

    – Đảm bảo mạch hoạt động ổn định và tin cậy khi lưới điện xoay chiều giao động cả về giá trị điện áp và tần số.

    – Có khả năng chống nhiễu công nghiệp tốt.

    – Độ tác động của mạch điều khiển nhanh, dưới 1ms.

    – Thực hiện các yêu cầu về bảo vệ bộ chỉnh lưu từ há điều khiển nếu cần nên ngắt xung điều khiển khi sự cố, thông báo các hiện tượng không bình thường của lưới điện và bản thân bộ chỉnh lưu.

    – Đảm bảo xung điều khiển phát tới các van lực để mở chắc chắn van, phải thoả mãn yêu cầu:

    + Đủ công suất

    + Có sườn xung đối xứng để mở van chính xác vao thời điểm quy định, thường tốc độ tăng áp điều khiển phải đạt 10V/ms tốc độ tăng điều khiển.

    + Độ rộng xung điều khiển đủ cho dòng qua van kịp vượt trị số dòng điện duy trì Idt của nó để khi ngắt van vẫn giữ được tràng thái dẫn.

    + Có dạng phù hợp với sơ đồ chỉnh lưu và tính chất tải.

    4.1.4.Nguyên lý hoạt động

    Tín  hiệu xoay chiều sau khi đi qua biến áp nguồn được chỉnh lưu bởi 2 Điốt  Đ1 và Đ2. Điện sau chỉnh lưu so sánh với điện áp chuẩn U0 để tạo tín hiệu đồng bộ trùng với thời điểm diện áp lưới đi qua điểm 0 . Khi tín hiệu đồng bộ âm tụ C được nạp và ngược lai khi tín hiệu đồng bộ dương tụ C phóng . Như vậy ở đầu ra của IC sẽ có tín hiệu răng cưa .Sau đó tín hiệu răng cưa được so sánh với tín hiệu điều khiển (Lấy từ khâu phản hồi tốc độ ) bằng khuếch đại thuật toán .

    Bộ OA7 là một đa hài đợi dao động tạo xung chùm có tần số cao với mục đích giảm kích thứơc của máy biến áp xung .Tín hiệu cao tần trộn với tín hiệu sau khi so sánh rồi tiếp tục được trộn với tín hiệu phân phối nhằm tao ra tín hiêu cho từng Thyristo riêng biệt .Những tín hiệu này đựoc khuếch đại và thông qua biến áp xung đưa trực tiếp lên cực điều khiển của Thyristo .

    Do yêu cầu của đề bài là dùng sơ đồ cầu 3 pha nên cần thiết kế 3 kênh tương tự nhau cho các pha A , B , C .

    4.2 Sơ đồ mạch điều khiển

                       

    Hình 4.1 Sơ đồ mạch điều khiển

    4.2.1.Dạng ổn áp điều khiển

    Hình 4.2 Giản đồ mạch điều khiển

    4.3.Tính toán mạch điều khiển

     4.3.1. Tính toán khâu đồng pha.

    1. Nguyên lý hoạt động

    Hình 4.3 sơ đồ khâu đồng pha

    1. Giản đồ điện áp

    Hình 4.4 Giản đồ điện áp

    Điện áp xoay chiều 220v được đưa qua mạch chỉnh lưu một pha hai nửa chu kỳ.

    Nửa chu kỳ đầu U2 >0 và U2 Þ Đ1 dẫn.

    Nửa chu ký sau U2 <0 và U2‘ >0 Þ Đ2 dẫn. Ta được điệnn áp UI như hình vẽ.                            U được đưa vào cực thuận của OP1. Điều chỉnh Rx1 để được điện áp U0 đưa vào cửa đảo.

    Nếu UI <U0 thì UII < 0 và bằng -(E – 2)v

    Nếu UI  > U0 thì UII > 0 và bằng (E – 2)v

    Điện áp ra UII là dạng xung chữ nhật

                     Điện áp xoay chiều 220v được đưa qua mạch chỉnh lưu một pha hai nửa chu kỳ.

    Nửa chu kỳ đầu U2 >0 và U2 Þ Đ1 dẫn.

    Nửa chu ký sau U2 <0 và U2‘ >0 Þ Đ2 dẫn. Ta được điệnn áp UI như hình vẽ.                            U được đưa vào cực thuận của OP1. Điều chỉnh Rx1 để được điện áp U0 đưa vào cửa đảo.

    Nếu UI <U0 thì UII < 0 và bằng -(E – 2)v

    Nếu UI  > U0 thì UII > 0 và bằng (E – 2)v

    Điện áp ra UII là dạng xung chữ nhật

    1. c) Tính toán

    – Chọn 1=3o -> Uref=12sin1=12. .sin3o= 0,84 (V)

    Ta có I==

    ó =

    =>12R3 = 11,16R3 +11,16R4

    =>0,84R3 = 11,16R4

    =>R3 = 13,2 R4

    -Tính R1:  Chọn R=13 K -> R4=1 K

    Chọn I = 10mA ; U=E= 12V

    ->R1= U/I=12/10.10-3 = 1,2 K

    Chọn R2=5 K

    Chọn D1 và D2 là loại D-1001 với I= 1 (A); Ungmax= 200 (V); khuếch đai thuật toán  A741 8 chân

     
       

    Chân 1 : chân bù

    Chân 2 : chân vào không đảo

    Chân 3 : chân vào đảo

    Chân 4 : chân nguồn nuôI (-)

    Chân 5 : chân bù

    Chân 6 : chân ra

    Chân 7 : chân nguồn nuôi (+)

    Chân 8 : chân bù

    Các thông số của nhà sản xuất của  A741 là:

    Ungmax = 322 (V)

    Unf =  15 V

    Udf = 30V

    K0 = 5.106

    P1 = 100 W

    J = 55o125oC

    Ira =  25 mA

    En =  15 V

    Zra = 60

    Zvào = 300 K

    du/dt = 0,5 V

    4.3.2. Khâu tạo điện áp răng cưa

    1. a) Sơ đồ và nguyên lý hoạt động

    Hình 4.5 Sơ đồ khâu răng cưa

    Hình 4.6 giản đồ răng cưa

    * Khi UII < 0 thì D3 dẫn, áp ở cửa đảo của OA2 âm U < 0

    nên UIII = k0 ( U+– U) > 0 Þ điện áp ra ở cửa ra của OA là bão hoà dương.

    Chọn R3 << Rx2 để bỏ qua iR trong giai đoạn này . Dòng qua tụ là dòng iRvì dòng vào cửa âm của OA không đáng kể

    Điện áp ra bằng điện áp tụ C và bằng:

    UIII = UC =

    Như vậy điện áp trên tụ C tăng trưởngtuyến tính khi điện áp này đạt tụ rò ngưỡng Dz thì thông và giữ ở điện áp này (Nếu không có Dz thì điện áp tăng Ubh )

    * Khi UII > 0 thì D3 khoá Þ i = 0 lúc này dòng đi qua tụ C là dòng đi qua Rx2 , dòng điện này ngược chiều với dòng đi qua tụ C khi UII < 0 nghĩa là nó phóng điện.

    UIII  = UC = UOA12  –

    1. b) Tính toán

    Ta có: T= = = 200 ms

    Do đó nửa chu kỳ đầu tạo điện áp răng cưa sao cho :

    Trc =  = 10 ms =tn + tf

    tn + tf = 180o

    Trong đó :  tn: thời gian tụ nạp

    tf: thời gian tụ phóng

    tn= 174o -> Trc =  = 9.46 (ms)

    tf=6o -> Trc =  = 0,33 (ms)

    -Khi C1 nạp tức dòng đi qua R5, khi đó Ur5>Udb.

    • Uc=.tn

    Vì Uc  Udb = 12 V; chọn C  = 0,5 F

    • 12 = .9,64.10-3
    • R5 = .10-3 = 19,34.10-3 ()

    Chọn R5 = 20 K

    -Khi C2 phóng tức thời thì Udb>Ur5

    • Uc(t)=Udb – =Udb – .0,33.10-3

    Trong thời gian tụ phóng thì tụ Uc phải phóng bằng giá trị ổn áp nên:

    12 =. 0,33.10-3

    R6= 0,66.10-3 ()

    • R6= 1 K

     

     4.3. 3. Khâu so sánh.

    a)Sơ đồ và nguyên lý hoạt động

                       

             

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    Hình 4.7 sơ đồ khâu so sánh

    Hình 4.8 Giản đồ khâu so sánh

    Điện áp răng cưa U3 được đưa vào cửa đảo của OA3, còn điện áp điều khiển Uđk được đưa vào cửa không đảo. Khi đó điện áp ra là:

    U4 = K0(Uđk – U3).

    Do đó khi Uđk > U3 thì điện áp ra là dương bão hoà, còn khi Uđk < U3 thì điện áp ra U4 là dương bão hoà.

    Điôt D5 để lọc phần âm của điện áp U4, do đó U5 chỉ lấy phần điện áp dương

    1. b) Tính toán

    Vì dòng vào khuếch đại thuật toán rất nhỏ nên ta chọn                            R7= R8= R9= R10=R15=10

    Chọn khuếch đại thuật toán  A741

    4.3.4 . Khâu phát xung chùm

    1. a) Sơ đồ và nguyên lý hoạt động

    Hình 4.10 Sơ đồ khâu phát xung chùm

    Hình 4.11 Giản đồ khâu phát xung chùm

    Tại thời điểm mà điện áp trên tụ UC2 = 0 thì Ur = 0 vì Ur  == un= uC = 0

    Ta tiến hành nạp cho tụ C2 một điện áp UC2 < 0 . Khi đó UP – UN =UP – UC > 0 Þ Ur =Urmax , khi đó thì tụ điện C dược nạo điện theo chiều ngược lại so với chiều mà ta nạp cho C2 lúc ban đầu .Tụ C2  được nạp tới giá trị :

    UC2 = UP =  Khi Ur= 0 thì Up = 0 .Do đó C2 phóng điện qua R10 về âm nguồn của OA4 và điện áp ra của OA4 ở mức âm bão hoà . Quá trình nạy lặp lại làm đầu ra của OA4 có xung điện áp dạng chữ nhật với tần số tuỳ thuộc vào giá trị của R10 và C2 .

    1. b) Tính toán

    Chu kỳ của xung chùm được xác định theo công thức

    T= 2.R1.R2.C2.ln.

    Chọn R12= R13=10 K

    => T= 2.R11 .C2. 0,69 = 1,4 R11.C2

    Chọn f= 10 Khz

    C2= 0,1 F

    Vì khi phóng và nạp cho tụ C2 thì sòng đều chạy qua R11 nên thời gian phóng: T2=T1= .T

    Vậy biểu thức chu kỳ là : T= T1+T2= 1,4.R11.C2

    Có T=1/f = 1/10.10-3 = 10-4

    => R11=R14= T.10-4 /1,4.0,1.10-6 = 714 ()

    4.3.5 . Khâu khuếch đại xung và biến áp xung

    a)Sơ đồ và nguyên lý hoạt động

    Hình 4.13 sơ đồ khâu biến áp và khuyêchs đại xung

    Nguyên lý làm việc :

    – Khi có xung vào các bóng T1 mở , đưa xung tới biến áp xung rồi tạo xung mở Thyristo .

    + Vì biến áp xung có tính chất vi phân nên phải có điện trở R2 để tiêu tám năng lượng tích luỹ của các cuộn dây trong giai đoạn T1 , T2 khoá .Nếu không biên độ của các xung sẽ giảm đi đáng kể do điểm làm việc của lõi biến áp đẩy lên phía bão hoà .

    + Do R2 mắc nối tiếp với cuộn sơ cấp của máy biến áp xung nên làm giảm điện áp đặt lên biến áp xung , để giữ điện áp ban đầu trên máy biến áp bằng nguồn Ecs ta thêm tụ C vào  D1 có tác dụng ngăn mạch biến áp xung khi T1 khoá

    D2 nhằm chống quá áp gây hỏng bóng .

    1. b) Tính toán

    -Biến áp xung có nhiệm vụ tách ly mạch lực và mạch điều khiển

    Phối hợp trở kháng giữa tầng khuếch đại xung và cực điều khiển van lực.

    Dễ thay đổi cực tính của xung ra.

    Tạo biên độ xung theo yêu cầu

    Chọn van thyritor loại : T46N600COC

    Với Ug= 2,5 V

    Ig= 150 (mA)

    Biến áp xung chọn loại có tỷ số biến: m=U1/U2=1,2

    Điện áp thứ cấp biến áp xung : U2=Ug=2,5 (V)

    Điện áp sơ cấp : U1=m.U2= 3 (V)

    I1=Ig/1,2=150/1,2= 125 (mA)

    Có tỉ lệ biến áp xung là: 1,2

    Chọn vật liệu rất từ là Ferit, lõi sắt có dạng hình chữ U làm việc trên 1 phần của đặc tính của đặc tính từ hóa.

    =0,7 (T); =50A/m

    Thể tích lõi Fe :

    Trong đó:    Tx: độ xung  : tx=350s

    Ux: mức sụt áp cho phép : Ux=0,2

    U2: điện áp sơ cấp biến áp xung

    I: dòng sơ cấp biến áp xung I2=Ig

    Kba=2

    =1,8.10—6 (m3)

    Chọn S=1 cm2

    h= 2 cm

    =>S=d2/4 => ==1,1 (cm2)

    Số vòng cuộn sơ cấp biến áp xung

    W1===7,5 vòng

    Số vòng cuộn sơ cấp biến áp xung

    W2==6,25 vòng

    Tiết diện và đường kính của cuộn dây sơ cấp biến áp xung

    Chọn mật độ dòng điện :J1=J2=J3=J=2(A/mm2)

    S1===0,0625 (mm2)

    d1==0,26 (mm)

    Tiết diện và đường kính của cuộn thứ biến áp xung

    S2==0,075 (mm2)

    d2==0,3 (mm)

    -Tính R3:

    R3===76

    -> chọn bóng T là 2N2369A

    Ta có thông sô của nhà sản xuât bang 2N2369A là:

    Ic=0,2 (A)

    Uc=15 (V)

    =50

    ft= 500 MHz

    -Tính chọn R1,R2

    Vì R1,R2 là điện trở hạn chế dòng vào cực T

    Ta có:<R1=R2<

    75<R1<

    75<R1< 80

    Chọn R1=R2=78

    Ta chọn D1,D2,D3,Dz là loại điốt: B3-320

    4.3.6 Khâu tách xung

    a.Sơ đồ:

    Hình 4.14 Sơ đồ khâu tách xung

    b.giản đồ:

     

    Hình 4.15 Giản đồ khâu tách xung

    1. Nguyên lý hoạt động:

    – ở mỗi chu kỳ thì mạch khuếch đại thuật toán chỉ cho một pha đi qua.vì vậy tạo ra sụ tách xung.

    1. Tính toán:

    – vì dòng điện qua mạch khuếch đại thuật toán là rất nhỏ nên ta chọn R16 = 10k ,chọn mạch khuếch đại thuật toán là  A741. Chọn R17 = 10 k.

    4.3.7 Khâu tạo nguồn nuôi

    1. sơ đồ:

    Hình 4.16 Sơ đồ tạo nguồn nuôi

    Dòng điện đầu ra: IRa = 0 ¸1(A)

    Tụ điện C4, C5 lọc các thành phần bậc cao

    Chọn C4 = C5 = C6 = C7 = 470(mF), U = 24(V)

    Ta cần tạo ra nguồn điện áp  để cấp cho máy biến áp xung và nuôi IC, các bộ điều chỉnh dòng điện, tốc độ và điện áp đặt tốc độ.

    Ta chọn mạch chỉnh lưu cầu dùng điôt, điện áp thứ cấp máy biến áp nguồn nuôi:

    U2 = . Chọn U2 = 30(V)

    Để ổn định điện áp ra của nguồn nuôi, ta dùng hai vi mạch ổn áp 7815 và 7915 là vi mạch ổn áp cho ta điện áp -15(V).

    Các thông số của vi mạch:

    Điện áp đầu vào:  UV = 24 ¸ 30V

    Điện áp đầu ra:  UR = 15V với IC7815

    UR = -15V với IC7915

    4.3.8 Khâu phản hồi tốc độ:

        Khi thiết kế hệ điều chỉnh tự động truyền động điện cần phải đảm bảo hệ thực hiện được các yêu cầu đươc đặt ra đó la yêu cầu công nghệ các chỉ tiêu chất lượng và các yêu cầu về kinh tế.

    Độ ổn định và độ chính xác điều chỉnh là hai chỉ tiêu kỹ thuật quan trọng bậc nhất của hệ thống tự động. Độ chính xác được đánh giá trên cơ sở phân tích các sai lệch điều chỉnh , các sai lệch này phụ thuộc rất nhiều yếu tố.Sự biến thiên của các tín hiệu đặt gây ra các sai lệch không thể tránh được trong quá trình quá độ và cũng có thể sai lệch trong quá trình xác lập. Trên cơ sở phân tích các sai lệch điều chỉnh ta có thể chọn được các bộ điều chỉnh ta có thể chọn được các bộ điều chỉnh ,các mạch bù thích hợp để nâng cao độ chính xác của hệ thống.

    Để đạt được nhưng chỉ tiêu về công nghệ trong điều chỉnh tự động điều chỉnh hệ thống truyền động động cơ 1 chiều ta sử dụng mạch vòng diều chỉnh , tổng hợp mạch vòng tốc độ.

    Hệ thống điều chỉnh tốc độ là hệ thống mà đại lượng được điều chỉnh là tốc độ góc của động cơ điện, các hệ này thường được sủ dụng trong thực tế kỹ thuật.Hệ điều chỉnh tốc độ được hình thành từ hệ thống điều chỉnh dòng điện.


    Tải xuống tài liệu học tập PDF miễn phí

    Tải Xuống Tại Đây

    Tải xuống tài liệu học tập PDF miễn phí

    [sociallocker id=”19555″] Tải Xuống Tại Đây [/sociallocker]
  • Báo cáo thực tập cơ khí

    Báo cáo thực tập cơ khí

    Báo cáo thực tập cơ khí

    Mọi ý kiến đóng góp xin gửi vào hòm thư: [email protected]

    Kéo xuống để Tải ngay bản PDF đầy đủ: Sau “mục lục” và “bản xem trước”

    (Nếu là bài nhiều công thức nên mọi người nên tải về để xem tránh mất công thức)

    Bài liên quan:Báo cáo thực tập Kế toán công nợ tại công ty cổ phần xây dựng Sơn Trang


    [toc]

    [pdfviewer width=”800px” height=”1000px” beta=”true/false”]http://hotroontap.com/wp-content/uploads/2019/03/B%C3%A1o-c%C3%A1o-th%E1%BB%B1c-t%E1%BA%ADp-c%C6%A1-kh%C3%AD.pdf[/pdfviewer]

    Tải ngay bản PDF tại đây: Báo cáo thực tập cơ khí

    Lời nói đầu

    Qua các môn học đại cương (cơ khí đại cương, vật liệu học, nguyên lí may,..)chúng ta đã có được những kiến thức cơ bản, những hiểu biết về dòng điện hàn,kí hiệu thép,hiểu biết về bánh răng và các thông số chế tạo bánh răng.. Để nhắc lại những kiến thức cũ và đưa kiến thức lí thuyết vào thực tiễn chúng ta cần phải làm để biết được thực tiễn. Đó chính là mục đích của đợt thực tập cơ sở vừa qua.

    Nó trang bị cho chúng ta nhưng kiến thức cơ bản về quá trình chế tạo các chi tiết máy bằng phương pháp gia công cắt gọt.Qua đó nắm được nguyên lí tạo phoi, cấu tạo bộ phận chính của các máy công cụ (máy phay ngang, máy tiện, máy khoan…) các loại dụng cụ cắt gọt (dao tiện, dao khoan, dao phay lăn răng..)các bọ phận gá nắp và đo lường trong cơ khí chế tạo.Từ các hiểu biết về máy có thể vận hành các máy để tiến hành gia công chi tiết tạo ra các sản phẩm như: gia công tiện, gia công răng, gia công lỗ…

    Ý nghĩa: làm quen với thực tiễn, định hướng nội dung lĩnh vực chuyên nghành của mình tạo điều kiện để học tập có hiệu quả các môn học chuyên nghành tiếp theo. Đợt thực tập cơ sở này còn giúp nhắc lại kiến thức cũ, như một lần học lại.

    Bài 1: Các Dụng Cụ Đo

    I. Giới thiệu chung

    Các thông số về kích thước chiều cao, chiều rộng, bề dày,..là những số liệu đầu tiên để chế tạo một chi tiết. Để đo được những kích thước đó ta cần có các dụng cụ đo,dụng cụ đo thông dụng nhất như: thước kẹp (caliper), pame (micrometer), đồng hồ so (indicator)

    II. Thước kẹp (caliper)

    1.     Đặc điểm

    Dùng để đo chiều dài, đường kính ngoài, đường kính trong, đo chiều sâu lỗ,..phạm vi đo rộng, độ chính xác tương đối cao, dễ sử dụng, giá thành rẻ…

    2. Cấu tạo và phân loại.

    a.Thước cặp được phân loại dựa vào dung sai ghi trên du xích (độ chính xác của thước).

    -Thước cặp 1/10: đo được các kích thước chính xác tới 0.1 mm

    -Thước cặp 1/20: đo được các kích thước chính xác tới 0.05 mm

    -Thước cặp 1/50 : do được các kích thước chính xác tới 0.02 mm.

    –    Ngoài ra còn có thước cặp điện tử, thước cặp đồng hồ số,..vv

     
       
    1. cấu tạo thước cặp
     
       
    1. má kẹp ngoài (má động, má tĩnh)
    2. má kẹp trong (má động, má tĩnh)
    3. thanh đo chiều sâu lỗ.
    4. mặt chia chính theo đơn vị mm
    5. mặt chia chính theo đơn vị inch
    6. thang chia trên du xích theo đơn vị mm
    7. thang chia trên du xích theo đơn vị inch
    8. hàm động

    (ngoài ra các thước còn có chốt khoá, đai ốc hãm, nấc kéo…)

     

      3. Cách sử dụng thước cặp

    + Cách đo.

    – Trước khi đo cần kiểm tra xem thước có còn chính xác không.Thước còn chính xác nếu hai vạch “0” trùng nhau khi hai mép thước trùng nhau.

    – kiểm tra mặt vật có sạch không

    – khi đo phải giữ cho hai mặt của thước song song với kích  thước cần đo.

    – Trường hợp phải lấy thước ra khỏi vị trí đo thì vặn đai ốc hãm để cố định hàm động với thân thước chính.

    + Cách đọc trị số

    – xem nếu vạch “0” của du xích trùng với vạch bất kì trên mặt thước chính thì đó là kích thước của chi tiết.

    -Nếu vạch “0” của du xích không trùng với vạch trên mặt thước chính thì ta lấy vị trí vạch bên trái gần nhất cạnh vị trí vạch “0” của du xích làm phần nguyên của kích thước.Xem trên trên du xích vạch nào của du xích trùng với vạch của thước chính ta nhân với dung sai.Cộng hai giá trị lại ta được trị số đo.

    VD:

    Đường kính viên bi là 2.7 mm

     

    III. Pame (micrometer)

    1. Đặc điểm

    – Là dụng cụ đo chính xác, tính vạn năng kém, c nhiều loại pame: pame đo đường kính ngoài, pame đo đường kính trong, pame đo chiều sâu lỗ.

    – Pame có phạm vi đo hẹp, có nhiều cỡ : 0 ÷ 25 ; 25 ÷ 50 ; 50 ÷ 75 …  (mm)

    2.Cấu tạo

    1. má kẹp tĩnh
    2. má kẹp động
    3. chốt hãm
    4. trục thước chính
    5. trục thước phụ (du xích )
    6. núm vặn thước phụ
    7. dung sai và kích thước có thể đo được

    2.     Cách sử dụng pame

    + Cách đo

    – Trước khi đo cần kiểm ra xem pame có còn chính xác không.

    – Khi đo tay trái cầm pame, tay phải vặn cho đầu đo đến gần tiếp xúc thì vặn núm vặn cho đầu đo tiếp xúc với vật đúng áp lực đo.

    – Phải giữ cho đường tâm của 2 đầu đo trùng với  kích thước cần đo

    – Trường hợp phải lấy pame ra khỏi vị trí đo thì phải vặn cần hãm (đai ốc ) để cố định đầu đo động trước khi lấy pame ra khỏi vật đo.

    + Cách đọc trị số

    – Khi đo dựa vào mép thớc động đọc được số “mm” và nửa “mm” của kích thước ở trên thước chính. Dựa vào vạch chuẩn trên thước chính ta đọc được phần chỉ số trên thước phụ  (giá trị mỗi vạch tương ứng với dung sai của thước )

    VD:

    Đường kính vật cần đo là 9.53 mm

    Bài tập: tập đo chi tiết

      4. Cách bảo quản pame.

    – Không dùng pame để đo vật đang quay

    – Không đo các mặt thô, bẩn, phải lau sạch trước khi đo

    – Không vặn trực tiếp ống thước phụ để mỏ đo kẹp vào vật đo

    – Cần hạn chế việc lấy mỏ đo ra khỏi vị trí đo rồi mới đọc kích thước.

    – Các mặt đo của pame cần phải giữ gìn cần thận tránh để bị gỉ bị bụi cát,bụi đá mài hoặc phôi kim loại mài mòn.

    – Cần tránh va chạm làm sây sát hoặc biến dạng mỏ đo.

    – Hàng ngayfsaukhi làm việc phải lau chùi pame bằng giẻ sạch và bôi dầu mỡ,nên siết vít ( hoặc cần hãm ) để cố định đầu đo động và đặt pame đúng vị trí ở trong hộp.

    IV. Đồng hồ so ( indicator )

    1. Đặc điểm

    – Là dụng cụ đo chính xác cỡ 0.01 mm ÷ 0,001 mm (đồng hồ điện

    tử còn chính xác hơn nữa.)

    – Đồng hồ so dùng nhiều trong việc kiểm tra sai lệch hình dạng hình học và vị trí của chi tiết như độ thẳng độ song song, độ không đồng trục, ..

    – Đồng hồ so còn kiểm trra hàng loạt khi kiểm tra kích thước bằng phương pháp so sánh.

      2. Cấu tạo

    1. đầu đo
    2. bạc
    3. mặt số vòng chia dung sai
    4. kim chỉ dung sai
    5. núm vặn ( cố định đầu đo )
    6. kim chỉ mm
    7. vòng chia mm

    3. Cách sử dụng

    – Khi sử dụng đồng hồ so trước hết phải gá lên giá đo van năng hoặc phụ kiện riêng. Sau đó chỉnh cho đầu đo tiếp xúc với vật cần đo.

    – Điều chỉnh mặt số lớn cho kim đúng vị trí số “0” .Di chuyển đồng hồ so tiếp xúc trượt theo bề mặt cần kiểm tra.

      4. Cách bảo quản

    – Khi sử dụng phải hết sức nhẹ nhàng tránh va đập

    – Giữ không để xước hoặc vỡ mặt đồng hồ

    – Không nên dùng tay ấn vào đầu đo để thanh đo di chuyển mạnh

    – Đồng hồ so phải luôn được gá trên giá, khi sử dụng xong phải đặt đúng vào vị trí ở trong hộp

    – Không để đồng hồ so ở chỗ ẩm ướt.

    – Không nên tự ý tháo các nắp của đồng hồ so

     

    Bài 2 : Máy tiện

         Công nghệ tiện

    I. Máy tiện

      1. Công dụng của máy tiện

    – Thường dùng để gia công các chi tiết máy như : puly, trục trơn, các loại ren vít ,….và gia công phôi cho các nguyên công khác như mài, doa, truốt, phay, …vv.

    – Các chi tiết nếu không qua quá trình tiện thì không thể đưa vào gia công ở các nguyên công sau như do truốt, phay, mài,…Vì vậy trong các nhà máy, các phân xưởng cơ khí số lượng máy tiện thường chiếm nhiều hơn các máy khác .

      2. Phân loại máy tiện

    – Theo chức năng : máy tiện vạn năng, chuyên dùng, tự động, bán tự động, một trục, nhiều trục, máy tiện CNC,… vv.

    – Theo kích thước : đường kính lớn nhất và chiều dài lớn nhất có thể gia công được.

    – Theo độ chính xác : cấp chính xác khác nhau

      3. Cấu tạo của máy tiện

    – Thân máy và băng máy nâng đỡ máy, duy trì khả năng chuyển động ăn khớp của các chi tiết máy.

    – Hộp tốc độ truyền chuyển động n và momen xoắn M  của trục chính và thay đổi tốc độ quay của trục chính.

    – Hộp chạy dao truyền lực kéo và chuyển động, đồng thời thay đổi lượng chạy dao Sng, Sd của bàn xe dao.

    – Ụ sau gá mũi tâm để nâng đỡ phôi và định tâm cho phôi

    – Mâm cặp ba chấu định tâm kẹp chặt phôi truyền chuyển động quay cho phôi.

    – Động cở chính (AC) tạo chuyển động chính cho máy.

    – Bàn xe dao có :

    • đài gá dao : định vị và kẹp chặt dao tiện
    • bàn trượt dọc : di chuyển dọc theo băng máy
    • bàn trượt ngang : điều chỉnh dao dịch chuyển vuông góc với đường tâm máy.

    bàn trượt dọc nhỏ : để gá đài gá dao và điều chỉnh đài gá dao dịch chuyển theo hướng song song hoặc xiên với tâm máy một góc độ nhất định.Khoảng dịch chuyển của bàn trượt dọc nhỏ thường là 100 mm.

    II. Dao tiện

    1.     Đặc điểm và phân loại

    + Đặc điểm : Dao tiện trực tiếp cắt đi phần vật liệu trên phôi để tạo ra chi tiết. Để tiện được thì dao tiện phải có những cơ tính sau : phần cắt phải có độ cứng cao để cắt được phôi, phần thân phải chịu được lực công sôi.

    + Phân loại dao tiện .

    – Phân loại theo công dụng : Dao tiện trong, dao tiện ngoài, dao tiện ren các loại, dao tiện cắt đứt, dao tiện định hình,…vv.

    – Phân loại theo kết cấu dao tiện : Dao tiện liền con, dao tiện hàn mảnh dao vào thân dao, dao tiện gắn mảnh dao vào thân dao bằng cơ cấu cơ khí.

    – Phân loại theo hình dáng :Dao tiện đầu thẳng, dao tiện đầu cong

    – Phân loại theo vật liệu phần cắt : dao tiện làm bằng thép gió ( P9, P12, P18…) dao tiện hợp kim cứng ( BK8, T15K6…)dao tiện bằng kim cương , Nitoritbon lập phuowng.(vật liệu siêu cứng tổng hợp nhân tạo  )

      2. Cấu tạo, kết cấu hình học của dao tiện.

    + Cấu tạo :

     
       

    – Thân dao có tiết diện hình chữ nhật, kích thước LxBxH được tiêu chuẩn hoá theo kích thước đài gá daoáThan dao có tác dụng định vị và kẹp chặt daotreen đài gá dao, thân dao mang đầu dao.Vật liệu làm thân dao có thể như phần cắt hoặc khác vật liệu phần cắt (thường chế tạo từ thép C45 )

    – Phần đầu dao : được chế tạo tắtvatj liệu dụng cụ cắt (thép gió, hợp kim cứng,…)

    + Kết cấu hình học phần cắt của dao tiện

    – Mặt sau 1 và 2(mặt sát) : gồm mặt sau chính và mặt sau phụ. Mặt sau chính đối diện với mặt đang gia công, mặt sau phụ đối diện với mặt đã gia công.

    – Mũi dao 3 là dao tuyến của lưỡi cắt chính và lưỡi cắt phụ. Mũi có thể là nhọn hoặc có bán kính R

    – Lưỡi cắt có lưỡi cắt chính 5 và lưỡi cắt phụ 4 .Lưỡi cắt chính là giao tuyến của mặt  trước với  mặt sau chính. Lưỡi cắt phụ là giao tuyến của mặt trước với mặt sau phụ.

    – Mặt trước 6 (mặt thoát) : có tác dụng thoát phôi trên nó trong quá trình cắt gọt

    **Chú ý : vị trí các mặt, các lưỡi cắt và các thông số hình học của phần cắt có ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình tạo phoi, thoát phoi, ma sat, lực cắt, …Do đó phần cắt của dao phải có thông số hình học tói ưu, nó phụ thuộc vào :

    vật liệu phần cắt

    vật liệu của phôi

    năng suất, chất lượng gia công.

    III. Quá trình hình thành phoi khi tiện.

      1.Sơ đồ tạo phoi khi tiện

    • Phôi thực hiện quay tròn
    • Dao tịnh tiến vào tâm phôi
    • Phoi được hình thành

    + Chuyển động quay của phôi là chuyển động tạo phoi. Được điều chỉnh bởi hộp tốc độ

    p.D.n                                                 1000.V

    V =  –––––      (m/ph)                        n =  ———–         (vg/ph)

    1000                                                    p.D

    D : đường kính phôi

    n : số vòng quay của phôi   (vòng/ phút)

    V : vận tốc vòng quay của phôi  (m/ phút )

    + Chuyển động Sng, Sd là chuyển động chạy dao. Chạy dao có nhều tốc độ được điều chỉnh bằng bởi hộp chạy dao.

    VD : Khi tiện ren, chi tiết quay được 1 vòng thì dao tịnh tiến được  1 bước ren S (mm) .Hộp chạy dao phải tạo ra các S phù hợp với bước ren theo tiêu chuẩn của bước ren, biên dạng ren là biên dạng của dao tiện ren tạo ra.

     

    IV. Tiến trình tiện

    Sau khi đo đạt bằng các dụng cụ đo ta đã có số liệu về kích thước của chi tiết. Để tiện ra được chi tiết có kích thước đã cho ta cần thực hiện các bước sau

    + Bước1:Giả sử phôi có đường kính ban đầu lớn hơn đường kính lớn nhất của chi tiết ( F30 ). Đầu tiên tiện để phôi có đường kính là F24 . Dao tiện tịnh tiến 1 đoạn Sd = 45 (mm)

    + Bước 2 : Tiện đoạn có đường kính F 19 chiều dài 35 mm

    + Bước 3 : tiện đoạn có đường kính F 10 , chiều dài 6 (mm)

    + Bước 4 : Tiện đoạn côn, có độ côn là 14°, đường kính đáy nhỏ là F14. Để tiện được đoạn này ta cần xoay bàn dao trên một góc 7°, Sd lúc này là chuyển động của dao trên bàn trượt dao nhỏ.

    +  Bước 5 : Ta sử dụng dao cắt đứt để cắt chi tiết ra khỏi phôi.

    Sản phẩm tiện có độ chính xác chưa cao cần gia công lại trên máy mài để có độ chính xác cao hơn.

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    Bài 3 : Máy Phay Ngang

    Công Nghệ Phay

    I. Máy phay

      1. Công dụng

    – phay mặt phẳng, mặt bậc

    – Phay mặt định hình ( phẳng + nghiêng + cong + răng )

    – Phay rãnh các loại

    – Phay các đường xoắn trên mặt phẳng, mặt trụ, bánh răng thẳng, bánh răng nghiêng, trục vít, bánh vít…vv.

      2. Các loại máy phay.

    – Theo công dụng : máy phay đứng vạn năng, máy phay ngang vạn năng, máy phay chuyên dụng, máy phay răng, phay ren….vv

    – Theo kích thước :

    bàn máy nhỏ : 200 x 600 (mm)

    bàn máy trung bình : 1000 x 1600 (mm)

    bàn máy lớn : 1800 x 3000 (mm)

    Theo cấp chính xác : máy phay cấp chính xác bình thường

    máy phay cấp chính xác cao và rất cao.

     

     

    3. Cấu tạo của máy phay ngang

    1. Bàn máy
    2. ê tô
    3. chi tiết
    4. trục gá dao
    5. gối đỡ
    6. xà ngang
    7. dao phay
    8. hộp tốc độ
    9. động cơ điện
    10. thân máy
    11. hộp chạy dao (chạy bàn máy )

    -Hộp tốc độ : truyền chuyển động quay cho trục chính và thay đổi tốc độ vòng quay của trục chính.Trục chính mang dao phay, quay với só vòng quay từ n1,n2,..nk

    – Hộp chạy bàn máy : Tạo ra các chuyển động và thay đôi tốc độ chuyển động của Sng ( mm /ph) , Sd ( mm /ph ), Sđ (mm /ph ). Ba chuyển động này có thể được dẫn động hoặc được điều khiển bằng tay.

    II. Dao phay

    1. Phân loại dao phay.

    – Theo công dụng : Dao phay mặt phẳng, dao phay rãnh, dao phay đĩa môđun để phay răng, dao phay ren…vv.

    – Phân loại theo hình dáng hình học : dao phay răng thẳng, răng nghiêng, răng nhọn, răng hớt lửng, dao phay mặt đầu, dao phay ngón …

    – Phân loại theo vật liệu làm dao : dao phay bằng thép gió, dao phay bằng hợp kim cứng.

      2. Kết cấu của dao phay trụ răng thẳng, răng nghiêng.

    – Dao phay trụ răng thẳng : Thông số đặc trưng là đường kính dao D, đường kính lỗ d, chiều dài dao L, số răng dao Z, góc trước g , góc sau α

    – Dao phay trụ răng nghiêng các đặc trưng cũng như ở dao phay trụ răng thẳng chỉ khác ở chỗ dao phay trụ răng thẳng lưỡi cắt song song với đường tâm của dao, còn ở dao phay trụ răng nghiêng thì lưỡi cắt nghiêng với đường tâm của dao một góc w

    – Dao phay trụ răng nghiêng cắt êm hơn dao phay trụ răng thẳng nhưng chế tạo khó hơn, giá thành cao hơn.

      3. Kết cấu dao phay đĩa môđuyn

    – Loại dao này dùng để gia công bánh răng trên máy phay nằm ngang, dao có dạng đĩa. Thông số đặc trưng : Đường kính dao D, đường kính lỗ d, chiều dày dao B, moduyn m, lưỡi dao 1,2,3 có biên dạng giống biên dạng bánh răng cần gia công. Sử dụng phương pháp định hình.

    • Vật liệu phần cắt của dao phay đa số đều được chế tạo từ thép gió, có một số được chế tạo bằng hợp kim cứng

    III. Quá trình tạo phoi khi phay .

    – Dao phay quay              p.D.n

    V = –––––         (m /ph)

    1000

    D : đường kính dao phay

    n : số vòng quay của dao trong 1 phút

    Sz : lượng chạy dao răng.   (mm / răng )

    Svg = Sz . Z (mm / vòng )

    Z : là số răng của dao

    Sph  = Svg . n   ( mm / phút )

    n : số vòng quay của dao

    – n được chọn theo số vòng quay nhanh nhất liền kề có ở hộp tốc độ trên máy phay

    VD : khi chọn V = 30 ( vòng / phút )

    D = 30  ( mm )

    =>      n = 302.176  (vòng / phút )

    Căn cứ vào bảng chỉ dẫn trên hộp tốc độ ta chọn :

    nmáy = 300  ( vòng / phút )

    IV. Tiến trình phay

    – Khi đã có số liệu đầy đủ  về kích thước của chi tiết ta tiến hành các bước phay.

    + Bước 1 : Phôi khi vừa cắt ra có bề mặt thô ,cần gia công mặt phẳng bằng máy phay ngang ( phay mặt phẳng )

    + Bước 2 : Phay rãnh rộng 8 mm , sâu 5 mm lần lượt mỗi rãnh cách nhau 7 mm. Tuỳ vào loại vật liệu phôi mà ta cho dao ăn nông hay ăn sâu để có được độ chính xác và năng suất cao .

    – Trong trường hợp dao phay dày 8 mm để phay rãnh rộng 8 mm chỉ cần phay 1 lần là được. Khi phay rãnh rộng 20 mm thì cần phải phay ít nhất 3 lượt để phay hết bề rộng rãnh, lượt sau đè lên lượt trước 2mm

    – Sau khi phay cần gia công thêm trên máy mài để có được độ chính xác cũng như độ bóng bề mặt cao hơn.

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    Bài 4 : Máy phay lăn răng

    Công nghệ gia công răng

    I. Máy phay lăn răng.

      1. Hai phương pháp gia công bánh răng.

    – Để chế tạo ra một bánh răng có 2 phương pháp : phương pháp định hình ( chép hình ) sử dụng trên máy phay ngang ; phương pháp bao hình sử dụng trên máy phay lăn răng.

    Ưu nhược điểm của 2 phương pháp gia công bánh răng.

    a ).Phương pháp định hình

    +Ưu điểm :

    – Sử dụng máy phay nằm ngang, đầu phân độ là thiết bị vạn năng thường co trong các nhà máy.

    – Công nghệ không phức tạp

    – Thích hợp và hiệu quả khi yêu cầu đối với bánh răng là không cao, khi chế tạo bánh răng đơn chiếc hoặc loạt nhỏ.

    + Nhược điểm :

    – Năng suất thấp vì thời gian phụ lớn ( gá, đo đạt, kiểm tra, ….)cắt không iên tục , mất thời gian cho hành trình chạy không cắt đó là hành trình lùi phôi để cắt tiếp đạt chiều cao H của bánh răng.Cần thời gian phân độ để cắt từng rãnh.

    – Chất lượng không cao vì biên dạng răng dao phay đĩa moduyn không chính xác, có sai số đầu phân độ.

    – Năng suất thấp, chất lượng không cao do đó phương pháp gia công này chỉ sử dụng khi chế tạo bánh răng có độ chính xác không cao và chỉ áp dụng khi chế  tạo đơn chiếc hoặc loạt nhỏ.

    b ).Phương pháp bao hình

    + Ưu điểm

    – Sử dụng một dao phay lăn trục vít có thể gia công được tất cả các bánh răng có cùng moduyn và góc ăn khớp mà không phụ thuộc vào số răng Z của bánh răng cần cắt.

    – Năng suất cao vì thời gian phụ giảm nhiều quá trình cắt là liên tục không gián đoạn

    – Chất lượng cao hơn hẳn so với phương pháp chép hình.

    – Sử dụng hiệu quả khi gia công loạt vừa và hàng loạt.

    + Nhược điểm.

    – Phải sử dụng máy , dao chuyên dụng kết cấu phức tạ giiasthành đắt, để có hiệu quả kinh tế cao phương pháp gia công này chỉ sử dụng gia công cho sản xuất hàng loạt và hàng khối.

      2. Cấu tạo máy phay lăn răng.

    1. bệ máy
    2. bàn gá phôi (gá kẹp 3 chấu định tâm )
    3. phôi
    4. trục gá phôi
    5. chốt định tâm
    6. băng máy dọc
    7. xà ngang
    8. gối đỡ sau của trục dao lăn
    9. trục gá dao
    10. dao phay lăn trục vít
    11. gối đỡ trước của trục dao lăn
    12. thân máy
    13. xích chạy dao
    14. công tắc nguồn
    15. xích phân độ
    16. xích vi sai
    17. tay quay di động hướng trục dao lăn.

    -Bên trong phần xích tốc độ, xích vi sai, xích phân độ, xích chạy dao có các bộ phận tháo nắp các bánh răng thay thế để thay đổi lượng chạy dao đứng, chạy dao ngang, tốc độ quay dao, tốc độ quay của phôi và độ nghiêng của dao phay lăn trục vít.

     

     

     

     3. Các thông số kĩ thuật của bánh răng cần gia công

    – Đường kính ngoài D = ( Z+ 2 ). m              (mm)

    – Đường kính lỗ d               (mm )

    – Chiều dày bánh răng B  (mm )

    – Moduyn     m

    – Góc ăn khớp α0

    – Răng nghiêng hay răng thẳng, góc nghiêng β = ?

    – Vật liệu bánh răng cần gia công

    – Độ chính xác độ nhẵn bóng của bánh răng cần gia công

     

     

      4. Sơ đồ nguyên lí bao hình.

    – Nguyên lí tạo hình bằng phương pháp bao hình là dựa vào nguyên lí ăn khớp của trục vít và bánh vít. Trục vít quay được 1 vòng thì bánh vít quay  được 1/ Z vòng. (Z là số răng của bánh vít )

    – Trục vít có khả năng cắt ( dao phay lăn trục vít )

    – Cho trục vít này ăn khớp cưỡng bức với phôi. Phần vật liệu của phôi cản trở quá trình ăn khớp bị cắt cưỡng bức tạo thành răng của bánh vít để ăn khớp đụng với trục vít. Bánh vít được hình thành.

    1. Một số chuyển động chính trong quá trình phay lăn răng trục vít.

    + Chuyển động cắt của dao phay lăn trục vít.

    – Căn cứ vào vật liệu làm dao, vật liệu phôi xác định V tối ưu . Khi đã có đường kính Dd tính vòng quay của dao.

    1. Vd

    nd = –––––––                         ( vg / ph )

    π . Dd

    – Điều chỉnh cặp bánh răng thay thế của máy phay lăn răng để có nd vừa tính

    + Chuyển động quay của phôi ( chuyển động chia răng )

    – Chuyển động quay của phôi bị ràng buộc bởi nguyên lí tạo hình ăn khớp giữa trục vít và bánh vít. khi trục vít (dao phay) quay được 1 vòng thì bánh vít  (phôi) quay được 1/Z vòng.

    nd

    nph = –––            ( vg / ph )

    z

    nd : tính ở trên

    – Cần điều chỉnh chạc bánh răng thay thế  (xích chia) để có nph phù hợp.

    + Chuyển động đứng của dao từ trên xuống Sd

    + Chuyển động hướng kính của dao Sng

    Bánh răng thay thế

    +  Sơ đồ nắp chạc bánh răng tốc độ

    +  Sơ đồ nắp chạc bánh răng chạy dao thẳng đứng

    + Sơ đồ nắp bánh răng chạc vi sai

    + Sơ đồ nắp chạc bánh răng phân độ

     

    II. Dao phay lăn răng.

    – Dao phay lăn trục vít bản thân là một trục vít cơ bản có moduyn bằng moduyn của bánh răng cần cắt ra, có góc ăn khớp αo  giống góc ăn khớp của bánh răng cần gia công.

    – Để trục vít này có khả năng cắt, xẻ rãnh nghiêng với đờng tâm 1 góc β. Rãnh này tạo ra mặt trước của từng răng và tạo ra không gian chứa phoi.Mặt trước tạo ra góc trước của lưỡi cắt  gd  đây là góc trước của lưỡi cắt ở đỉnh răng dao. Góc trước ở mỗi đểm trên lưỡi cắt bên có giá trị nhỏ dần theo chiều hướng tâm .

    – Lưỡi cắt ở đỉnh có góc sau αd được tạo ra khi mài hớt lửng ặt sau theo đường Aximetầhi mặt bên của răng dao.

    – Góc nâng của đường ren trục vít l được tính toán dựa vào moduyn, góc ăn khớp và đường kính chia của trục vít cơ bản phù hợp với các thông số bánh răng cần cắt ra .

    – Vật liệu chế tạo dao phay lăn trục vít đa số được chế tạo bằng thép gió P18. Một số dao có kích thước lớn phần cắt được chế tạo từ hợp kim cứng

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    III. Tiến trình gia công trên máy phay lăn răng .

    Kích thước bánh răng : đường kính ngoài D = 74

    moduyn m = 2

    bề dày răng    B = 20 mm

    răng thẳng β = 0

    – Trước khi gia công trên máy phay lăn răng cần gia công phôi trên máy tiện để phôi có đường kính đỉnh răng của bánh răng    D = 74 mm .

    Các bước tiến hành phay.

    + Bước 1 : tính toán

    D = ( z + 2 ). m  = 74

    => z = 36 răng

    – Từ vật liệu làm dao và vật liệu phôi ta chọn vận tốc Vd . Đường kính dao đã có Dd tính số vòng quay của dao .

    1. Vd

    nd = –––––––                         (vg / ph )

    π . Dd

    – Khi dao quay được 1 vòng thì phôi quay được 1/Z vòng

    nd

    =>       nph = –––                       ( vg / ph )

    z

    – Từ công thức tính các cặp bánh răng thay thế có thể thay đổi để có tốc độ quay của dao và của phôi thích hợp.

    – Lắp dao : Khi lắp dao cần điều chỉnh dao sao cho hướng cắt của dao đúng với hướng của bánh răng gia công.

    + Bước 2 : Gá chi tiết

    – Phôi được gá chặt trên bàn máy nhờ mâm kẹp ba chấu định tâm.

    – Khi gá chi tiết thường mắc những lỗi trong khi gá.

    1. ghá lệch phôi.
    1. ghá xiên mặt đầu

    – Khi ghá chi tiết thường hay mắc lỗi  “ ghá lệch tâm “.Để khắc phục lỗi này cần thực hiện dò tâm bằng đồng hồ so.

    – Đồng hồ so là thiết bị rất nhạy lên khi dò tâm cần gõ nhẹ nhàng để dò tâm.

    + Bước 3 : Phay răng

    – Sau khi hoàn thành công  tác chuẩn bị , có thể bật máy chạy thử. Khi quay được 1 vòng của phôi thì tắt máy và kiểm tra việc chia răng có sai không  để kịp thời biết và điều chỉnh lại. Sau đó tiếp tục bấm máy gia công tiếp tới khi hoàn thành.

    Bài 5 : Máy khoan

    công nghệ gia công lỗ

    I. Máy khoan

      1. Công dụng

    – gia công được các lỗ thông suốt và không thông suốt với các kích thước khác nhau.

    D = 0.2  ÷ 50   ( mm )

    – Khoan lỗ là phương pháp gia công thô, chất lượng thấp. Dung sai lỗ nằm trong khoảng  ± 0.2 mm, độ nhẵn Ñ3     ( Ra = 4 ÷ 5 µm )

      2. Các  loại máy khoan.

    – Theo đường kính lớn nhất của chi tiết mà máy có thể gia công được.

    – Theo hình dáng kết cấu máy : Máy khoan đứng, máy khoan cần, máy khoan nhiều trục,…vv.

      3. Cấu tạo của máy khoan cần.

    1. đế máy
    2. bàn máy
    3. ghá kẹp phôi
    4. phôi
    5. đầu khoan (nắp dao khoan )
    6. hộp tốc độ và chạy dao
    7. động cơ I
    8. động cơ II
    9. cần ngang
    10. trục có ren
    11. cột trụ
    12. cần khoá.

    – Hộp số và hộp chạy dao, động cơ I được nắp trên cần. Chúng có chuyển động tịnh tiến ngang trên cần Sng bằng tay hoặc dẫn động bằng máy.

    – Đầu khoan nắp mũi khoan có chuyển động lên xuống được Sd1

    – Cần ngang của máy khoan cần chuyển động dọc theo cột trụ  được nhờ dẫn động bằng động cơ. Chuyển động quay quanh trụ của cần được thực hiện bằng tay .

    II. Dao khoan.

    – Đoạn L1 : phần côn cắt, góc côn cắt 2j. Góc 2j lớn mũi khoan khó cắt vào vật liệu gia công, song tạo cho mũi khoan có độ bền cơ học tốt hơn. Góc 2j  nhỏ cho tác động ngược lại mũi khoan dễ cắt vào vật liệu gia công nhưng độ bền cơ học kém hơn.

    – Đoạn L2 : Phần định hướng , sửa đúng lỗ và dự trữ cho phần côn cắt khi bị bị mài mòn có thể mài lại mũi khoan, mũi khoan ngắn dần. Phần này có 2 góc j1  côn ngược.

    – Đoạn L3 : Phần cổ mũi khoan thường ở phần này có các kí hiệu các thông số kĩ thuật của mũi khoan như : đường kính, vật liệu chế tạo mũi khoan…(các thông số này cũng có thể ghi trên chuôi dao ) Phần này còn tạo khả năng công nghệ thoát dao, thoát đá mài khi gia công phần định hướng và phần chuôi của mũi khoan.

    – Đoạn L4 : Phần chuôi dao có tác dụng định vị kẹp chặt và truyền lực, truyền momen xoắn, chuyển động quay cho mũi khoan.

    – Vật liệu chế tạo mũi khoan thường thường là thép gió P18 và hợp kim cứng BK8 hoặc T15K6

     

    III. Nguyên lí tạo phoi khi khoan.

    1. phôi

    2 mũi khoan

    + Các lưỡi cắt của dao.

    – Lưỡi cắt 1, 2 là 2 lưỡi cắt chính , lưỡi cắt 3 là lưỡi cắt ngang. Lưỡi cắt 4, 5 là hai cạnh viền có tác dụng sửa đúng lỗ. Ở 2 lưỡi cắt chính có các góc

    Góc trước g đo ở tiết diện N – N’

    Góc sau α đo ở tiết diện O – O’

    – Các góc g, α ở mỗi điểm trên lưỡi cắt chính 1, 2  khác nhau thì có giá trị khác nhau. Ở lưỡi cắt ngang 3 góc g âm bất lợi cho quá tạo phoi. Ở 2 cạnh viền có góc côn ngược j1 giảm ma sát với bề mặt lỗ, phần côn cắt có góc 2j .

    + Các chuyển động tạo phoi khi khoan.

    – Tốc độ khoan : tuỳ vào vật liệu gia công, vật liệu chế tạo mũi khoan và chất lượng gia công mà ta chọn V khoan tối ưu.

    p.D.n

    V = –––––         (m /ph)

    1000

    từ vận tốc V :

    V.1000

    =>                            n =  –––––          (vg / ph)

    p.D

    n : điều chỉnh được trên máy nhờ hộp số

    – Lượng chạy dao : để khoan hết chiều sâu của lỗ mũi khoan phải vừa chuyển động quay vừa chuyển động tịnh tiến xuống. Chuyển động này là chuyển động chạy dao Sd (Sd có thể điều chỉnh được nhờ hộp chạy dao). Chuyển động chạy dao lớn năng suất cao, chất lượng lỗ thấp. Chuyển động chạy dao chậm năng suất thấp, chất lượng cao.

    IV. Tiến trình khoan.

    Khoan 3 lỗ với 3 kích thước và độ sâu khác nhau.

    lỗ 1 : D = 5 , H = 5

    lỗ 2 : D = 10 , xuyên thủng

    lỗ 3 : D = 8 , H = 10

    Vị trí 3 lỗ :

    Các bước tiến hành tiện :

    + Bước 1 : Sử dụng thước cặp  đo và đánh dấu vị trí các lỗ  trên phôi .

    + Bước 2 :

    –  lắp mũi khoan vào đầu khoan, gá chặt phôi vào bệ gá êtto

    – Điều chỉnh mũi khoan vào đúng vị trí cần khoan . ( hạ mũi khoan thấp xuống ướm thử cho tâm mũi khoan đúng vào tâm của lỗ cần gia công. khi đã điều chỉnh tâm mũi khoan vào đúng tâm của lỗ thì khoá các chuyển động tịnh tiến ngang của hộp tốc độ, chuyển động quay quanh trụ của cần ngang lại để đảm bảo cho tâm mũi khoan không bị xê dịch khi khoan.)

    + Bước 3 :

    – Bật máy điều chỉnh mũi khoan đi xuống để đạt chiều sâu của lỗ khoan ( có thể điều chỉnh bằng tay hoặc bằng tự động )

    VD : Khoan lỗ 1

    – Sau khi khoan xong lỗ thứ nhất thì tắt máy, thay mũi khoan khác cách khoan tương tự như mũi khoan thứ nhất.

     

     

    Bài 6 : Máy hàn điện

    Công nghệ hàn hồ quang

    I. Máy hàn điện

      1. Giới thiệu chung

    – Máy hàn là 1 dạng của máy biến thế biến đổi điện áp nguồn ( 220 V ) xuống điện áp hàn 80 V

    – Dựa trên hiện tượng phóng điện ( chập mạch ) là hiện tượng chuyển động không ngừng của dòng điện từ trong môi trường đã được ion hoá giữa hai điện cực. Ở nơi có hiện tượng phóng điện ( hồ quang ) sinh ra nhiều nhiệt, nhiệt lượng này để đốt cho vật hàn nóng chảy.

    + Phân loại :

    – Theo nguồn điện vào : máy hàn một chiều

    máy hàn xoay chiều

      2. Cấu tạo

    1. Phôi
    2. que hàn
    3. cuộn thứ cấp ( cuộn ra )
    4. lá thép
    5. cuộn sơ cấp ( cuộn vào )
    6. cầu dao nguồn

    – Dây quấn và lõi thép : Trong máy có các trụ quấn các cuộn dây đồng,và các lá thép

    – Núm : điều chỉnh cường độ dòng điện hàn để phù hợp với vật liệu hàn và đường kính que hàn ( núm có khả năng điều chỉnh được nhờ thay đổi điện trở của 1 biến trở bên trong máy )

    đầu ra của máy hàn : cực (- ) kẹp vào chi tiết hàn, cực (+) có tay kẹp que hàn .

    – Trong máy có cơ cấu giảm cường độ dòng ngắn mạch giúp tăng tuổi thọ cho máy hàn.

    – Ngoài ra còn có các dụng cụ đi kèm với máy hàn như : mặt nạ bảo hộ, kính bảo hộ, găng tay ,..

    Mặt nạ để bảo vệ da mặt và mắt khỏi tia tử ngoại ( hại da ) và tia hồng ngoại ( hại mắt ) của hồ quang đồng thời để chắn các tia lửa từ que hàn và vật hàn bắn ra .

    bao tay :bảo vệ tránh các tia lửa hàn bắn vào tay ..

    II. Dòng điện hàn

    – Điện thế không tải Uo đủ lớn để gây ra hồ quang nhưng phải không gây nguy hiểm khi sử dụng .

    Với dòng xoay chiều : Uo = 55 ÷ 80 V

    Với dòng một chiều :   Uo = 35 ÷ 55 V

    – Khi có tải ( hồ quang cháy ) điện thế hạ xuống tương ứng :

    Dòng xoay chiều : Uh = 25 ÷ 40 V

    Dòng một chiều :  Uh = 15 ÷ 25 V

    – Cường độ dòng điện hàn phụ thuộc vào đường kính que hàn vật liệu chi tiết hàn .

    Ih = ( a + b.d ).d                           ( A )

    d : đường kính que hàn

    – Công thức kinh nghiệm cho mối hàn sấp, thép cacbon.

    Ih = ( 20 + 6.d ).d

    III. Que hàn

    + Lõi que  d = ( 1 ÷ 12 mm ) tuỳ theo công dụng của que hàn và thành phần hoá học  của vật liệu cần hàn. Lõi que hàn có thể được làm từ các vật liệu khác nhau như thép, gang, đồng, nhôm,…

    + Lớp thuốc :

    – Lớp thuốc bọc loại mỏng (chừng vài phần mười mm ) : dn ≤ 1,2d lớp thuốc bọc loại mỏng dùng để làm tăng tính ổn định của hồ quang. Thành phần gồm có đá vôi, fenpat, bột tan.. ( 80 ÷ 85 % khối lượng ), và thuỷ tinh lỏng ( 15 ÷ 20 % khối lượng ). Lớp thuốc bọc loại này dùng để hàn các cấu trúc không quan trọng. Mối hàn bằng que hàn này có cơ tính kém.

    – Lớp thuốc bọc loại dày : dn ≥ 1,55d  làm tăng tính ổn định của hồ quang và tạo quanh h quang 1 lớp khí và xỉ để bảo vệ kim loại không bị ôxy hoá và không bị tác dụng của khí Nitơ. Trong trường hợp cần thiết ngời ta cho thêm vào lớp thuốc bọc những thành phần hợp kim ( các phero hợp kim ) nững thành phần này sẽ tham gia trong thành phần mối hàn và nâng cao cơ tính của mối hàn. Thành phần của lớp bọc này gồm có các chất ion hoá ( phấn), chất tạo xỉ ( cao lanh ), chất tạo khí ( tinh bột ), chất khử ôxy  (nhôm, fero, mangan…) các hợp kim và chất dính.

    IV. Tiến trình hàn

    Có 4 loại liên kết hàn :

    1. hàn giáp mối
    1. hàn góc
    1. Hàn chữ T
    1. hàn chồng

    Các bước tiến hành

    + Bước 1 : chuẩn bị

    – Kiểm tra que hàn, kiểm tra vật liệu hàn, để tính ra dòng điện hàn và điều chỉnh trên máy hàn.

    – Vệ sinh vị trí hàn ( dùng chổi sắt quét sạch gỉ sắt bụi bẩn ở vị trí hàn )

    – Định vị chi tiết hàn.

    – Cực dương ( tay hàn ) kẹp que hàn, cực âm cho tiếp xúc với chi tiết hàn ( tiếp mát ). Khi kẹp tránh kẹp vào phần thuốc để đảm bảo cho mạch điện hàn là mạch khép kín.

    + Bước 2 : lấy lửa

    Có 2 cách lấy lửa để tạo hồ quang :

    – Mổ cò : mổ nhẹ nhàng vào chi tiết để gây ra hồ quang.

    Vị trí mổ :

    1. Vị trí mổ
    2. đầu mối hàn
    3. que hàn

    Sau khi lấy được hồ quang thì dê tay về vị trí đầu mối hàn.

    – Quẹt diêm : quẹt đầu que hàn vào vị trí đầu mối hàn quẹt dọc theo vết hàn để lấy lửa. Khi có hồ quang thì lại dê tay về đầu của mối hàn.

    1. Chiều quẹt diêm
    2. Chiều dê que hàn về vị trí đầu mối hàn
    3. Que hàn

    – Lấy lửa bằng cách quẹt diêm dễ hơn bằng cách mổ cò nhưng dễ gây ra khuyết tật trên sản phẩm. Chỉ lấy lửa bằng cách quẹt diêm khi que hàn bị ẩm, dòng điện hàn thấp hoặc khi tay nghề của người thợ hàn chưa cao.

    – Góc hàn

    Góc của que hàn hợp với trục Ox  một góc α = (75 ÷ 85˚)

    hợp với trục Oy  một góc β = 90˚

    + Bước 3 : Duy trì và thoát que hàn .

    Để duy trì được dòng hồ quang ổn định và để lấp đầy mối hàn thì que hàn cần có hai chuyển động.

    – Chuyển động Sng để đạt được bề rộng mối hàn 6 ÷ 8 mm

    – Chuyển đông Sd để chạy hết mối hàn

    Có thể đưa que hàn theo 2 cách :

    – Theo đường lò xo ( xoắn ốc )

    – Theo đường rích rắc

    + Thoát que hàn : Khi kết thúc mối hàn không được rút que hàn ra khỏi mối hàn ngay nếu rút que hàn như vậy sẽ làm thổi thủng vết hàn. Để kết thúc mối hàn cần đưa que hàn quay lại một đoạn rồi mới rút que hàn.( Đoạn quay lại này đã được bọc một lớp sỉ bảo vệ ở trên lên không gây ra hiện tượng thổi thủng )

    1. vị trí rút que hàn
    2. điểm cuối của mối hàn

    – Sau khi hàn xong  cần gõ sỉ kiểm tra mối hàn.

     

    Kết luận chung

    – Qua đợt thực tập cơ sở này bản thân em đã nắm được phần nào kinh nghiệm gia công trên các máy công cụ. Nắm được một số cơ cấu truyền lực, dẫn động, cơ cấu thay đổi tốc độ, ăn khớp…vv. Được làm quen với các thuật ngữ chuyên nghành của người làm cơ khí. Trên máy tiện có mâm cặp ba chấu định tâm, trên máy khoan có bệ gá êtô,…

    – Quá trình thực tập là quá trình cố gắng học tập tìm tòi của các bạn sinh viên, là sự chỉ bảo tận tình của các thầy hướng dẫn. Qua đó thầy và trò hiểu nhau hơn, các bạn sinh viên trong lớp thêm gắn kết.Qua lần thực tập em thấy được những ý tưởng trong sản xuất không chỉ là của những người đi trước mà cả những bạn trong đợt thực tập. Một lần nhìn lại mình để so sánh em cảm thấy mình cần học tập nhiều hơn nữa, rèn luyện nhiều hơn nữa.

    – Đợt thực tập cơ sở ngành này cùng với những kiến thức cơ bản từ các môn học đại cương đã định hướng nội dung, lĩnh vực chuyên ngành sẽ đào tạo để có được sụ chuẩn bị tốt hơn cho môn học sau, tạo niềm say mê khi học. Đợt thực tập là điều kiện để học tiếp và là cần thiết để học tốt các môn học chuyên nghành tiếp theo .


    Tải xuống tài liệu học tập PDF miễn phí

    [sociallocker id=”19555″] Tải Xuống Tại Đây [/sociallocker]
  • Bài tập lớn Sức bền vật liệu

    Bài tập lớn Sức bền vật liệu

    Bài tập lớn Sức bền vật liệu

    Mọi ý kiến đóng góp xin gửi vào hòm thư: [email protected] 

    Kéo xuống để Tải ngay bản PDF đầy đủ: Sau “mục lục” và “bản xem trước”

    (Nếu là bài nhiều công thức nên mọi người nên tải về để xem tránh mất công thức)

    Bài liên quan: BÀI TẬP LỚN MÔN GIẢI TÍCH 2


    [toc]

    [pdfviewer width=”800px” height=”1000px” beta=”true/false”]http://hotroontap.com/wp-content/uploads/2019/03/B%C3%A0i-t%E1%BA%ADp-l%E1%BB%9Bn-S%E1%BB%A9c-b%E1%BB%81n-v%E1%BA%ADt-li%E1%BB%87u.pdf[/pdfviewer]

    Tải ngay bản PDF tại đây: Bài tập lớn Sức bền vật liệu

    PHẦN I: VẼ BIỂU ĐỒ NỘI LỰC

    SƠ ĐỒ A: Hình 4 số liệu 1

    a(m) K q (kN/m) P (kN) M (kNm)
    1 1 2 qa 5qa2

    Tính phản lực

    • = 0 ó

    ∑                  = 0 ó                                                                           ó                                                                   ó

    • =0ó

    ó

    ð                                                               Vậy VA có chiều hướng xuống

    2

    Nhận xét:

    • Tại A có phản lực VA có chiều hướng xuống gây ra bước nhảy có giá trị qa=2kN và do là gối cố định nên không có xuất hiện momen
    • Tại B không có lực cắt nhưng có momen tập trung M nên tại đây xuất hiện bước nhảy chiều hướng xuống với giá trị 5qa2=10 kNm
    • Tại C có phản lực VC có chiều hướng lên với giá trị 2qa=4 kN có chiều hướng lên và làm tại đây có bước nhảy và là gối di động nên không có xuất hiện momen
    • Tại P có lực P=qa=2 kN có chiều hướng lên, tại đây xuất hiện bước nhảy

    Sơ đồ B: Hình 4 số liệu 1

    a(m) k1 k2 q (kN/m) P (kN) M (kNm)
    1 1 0.5 4 5qa 3qa2

    Tính phản lực

    • = 0 ó

    ∑                  = 0 ó                                                                           ó

    3

    ∑              =0ó                                                                                         (                   )             ó

    Xét đoạn AB:

    Dùng mặt cắt 1-1, khảo xát phần bên trái của mặt cắt

    • = 0 ó Nz=0
    • = 0 ó
    • =0ó

    Xét đoạn BC

    4

    Dùng mặt cắt 2-2, khảo xát phần bên trái của mặt cắt

    • = 0 ó Nz=0
    • = 0 ó
    • =0ó

    Xét đoạn CD

    Dùng mặt cắt 3-3, khảo xát phần bên phải của mặt cắt

    • = 0 ó Nz=0

    5

    • = 0 ó
    • =0ó

    Sơ đồ C: Hình 4 số liệu 1

    a(m) q (kN/m) P (kN) M (kNm)
    1 2 6qa 3qa2

    6

    Tính phản lực

    ∑                      = 0 ó

    ∑                  = 0 ó

    ∑               =0ó

    ó

    ó

    ó

    ó

    Vậy chiều của HE và HA ngược với chiều ta xét

    Xét thanh AD:

    Ta tiến hành dời các lực trên thanh CE về điềm C

    • Momen tại C:
    • Lực theo phương ngang :
    • Lực theo phương thẳng đứng:

    7

    Xét thanh CE: ta tiến hành dời các lực trên thanh AD về điểm C

    • Momen tại C:
    • Lực theo phương ngang:
    • Lực theo phương thẳng đứng :

    Kiểm tra: ∑            =Mó

    8

    Sơ đồ D: Hình 4 số liệu 1

    a(m) q (kN/m) P (kN) M (kNm)
    1 2 6qa 3qa2

    Nhận xét:

    –   Xét thanh AB: chịu tác dụng của momen

    , lực phân bố đều q và lực tập trung =12 kN

    • Xét mặt phẳng chứa thanh AB và ngoại lực P, ta thấy thanh có Nz=0; Momen uốn có dạng parabol với momen lớn nhất có giá trị
    • momen xoắn bằng 0.
    • Xét mặt phẳng chứa thanh AB và momen

    . Dễ dàng ta thấy thanh chỉ có momen uốn phân bố đều trên thanh

    • Xét thanh BC: thực hiện dời lực phân bố đều q và momen M về điểm B

    9

    + Việc dời lực phân bố đều về B sinh ra lực tập

    trung                                              momen

    nằm trong mặt phẳng chứa lực P. Vậy tại B có lực P,P’ và momen M,M’ có chiều như hình vẽ:

    • Ta thấy:
    • Thanh có Nz=0
    • Momen M’ gây ra momen xoắn có cùng chiều kim đồng hồ
    • Trong mặt phẳng chứa momen M, momen M gây uốn thanh BC, biểu đồ uốn có dạng phân phối đều với giá trị
    • Trong mặt phẳng chứa P, biểu đồ momen có dạng bậc nhất tuyến tính với lực

    Momen uốn                                                                                                      Momen xoắn

    10

     

    PHẦN II: BÀI TẶP TĂNG CƢỜNG

    BÀI TẬP TĂNG CƢỜNG 1

    Bài 1:

    1.                 Tính phản lực

    • = 0 ó
    • = 0 ó
    • =0ó
    • ó(kN )

    11

    2.                 Biểu đồ Qy và Mx

    Bài 2: Thanh ABC tuyệt đối cứng . các thanh có cùng tiết diện

    [ ]

    12

    1.     Tính nội lực trong các thanh.

    Gọi NzAH, NzBD, NzCD lần lượt là N1, N2, N3

    ∑                     = 0 ó N2                    √                 ó

    • = 0 ó

    ∑                =0ó                                                           ó

    ó                          (kN)

    Vậy chiểu của N1, N2, N3 đúng chiều ta chọn

    2.     Xác định tải trọng cho phép [q]:

    Vì các thanh có cùng tiết diện nên khi xét điều kiện bền, ta xét thanh AH

    AH|     [ σ] ó                          [ ] ó                         [σ]ó

    3.  Tính góc nghiêng của thanh ABC với tải trọng q=

    CC’

    AA’=

    • 000’55”

    Vậy góc nghiêng của ABC với q là 9000’55”

    13

    Bài 3:L=1m, q=20kN/m, P=60kN, M=10kNm

    1.  Phản lực tại các liên kết

    • = 0 ó
    = 0 ó ó
      ó ó
     
    ó        
               

    2.  Biểu đồ nội lực Mx, Qy

    3.     Momen quán tính đối với trục trung tâm Ix

    Ix=   (           )  
               

    4.  Ứng suất pháp trong dầm AB

     

    σ max= -σ min=     | |
       

    14

    5.  Ứng suất tiếp τ nẳm trên đường trung hòa ở mặt cắt có Qmax là:

    Mặt cắt có Qmax tại C với Qmax=P=     kN
       
    τzy= τyz=            
               
    với Sx= (     )  
         
    b=10 cm          

    τzy= τyz=

    15

    Bài 4:

    D=2 cm, q=20kN/m, L=1.5m, E=2.104 kN/cm2

    Tính phản lực:

    Đặt NzCG=N

                                 
    = 0 ó              
                           
    = 0 ó       ó      
                         
                                 
    ó                 ó
                         
                                 
                             
    ó       ó              

    16

    Tanα=                                          ó α  003’26.95”

    Bài 5:

    EIx=hằng số

    Ta dể dàng xác định biểu đồ Momen và dầm giả tạo

    17

    Xét thanh AB:

    Thanh AB có Momen với phương trình

    ó

    ð

    Xét điểm A, z=0 , Qy’=oóC=0

    Xét điểm A: z=0, Mx’=0 ó D=0

    Chuyển vị đứng tại B z=2L

    Góc xoay tại C

    18

    Bài 6:

    σy=0; σx=-6 kN/cm2; τxy=1 kN/cm2; α=1500 1. Giá trị ứng suất pháp σu

    =-5.37(kN/cm2)

    Giá trị ứng suất tiếp

                              (kN/cm2)  

    2.  Ứng suất chính và phương chính của nó

     
       
                              (kN/cm2)  
            √(     )    
               
                        (kN/cm2)  
            (     )    
               

    Vậy αo=-9013’ hoặc αo=80047’

    Thử nghiệm lại vào công thức, ta được:

    αo=-9013’ ứng với

    αo=80047’ ứng với

    19

    Bài 7:

    1. Tìm trọng tâm mặt cắt Chọn chiều như hình vẽ

    Vì hình đối xứng

    1. Momen quán tính đối với trục quán tính chính trung tâm nằm ngang Ix là:

    Bài 8:

    Q=20 kN/m, L=2m.

    20

    1.  Vẽ biểu đồ nội lực

    Tọa độ trọng tâm của mặt cắt ngang

    1. Momen quán tính với trục chính trung tâm nẳm ngang Ix

    4.  Mxmax=0.75qL2=60kNm

    (kN/cm2)

    (kN/cm2)

    21

    4.     Ứng suất tiếp tại đường trung hòa ở mặt cắt có Qmax( tại B)

    Qy=1.75qL=70kN

    τzy= τyz=

    Với b=2 cm;

    τzy= τyz=3.42 kN/cm2

    Bài tập tăng cƣờng 2

    Bài 1:

    P=680kG=68kN; [σk]=400kG/cm2=40kN/cm2; [σn]=1200kG/cm2=120kN/cm2

    Mx=

    My

    Phương trình đường trung hòa:

    22

    • 53x

     

    • Phương trình đường vuông góc đường trung hòa: y=-0.53x (*)

    Phương trình hoành độ giao điểm của đường tròn

    và (*) là:

    ó

    ó

    Dựa vào đồ thị, tọa độ các điểm có

    C(4.42;-2.34) và D(-

    4.42;2.34)

    Vậy thanh bền

    Bài 2: P1=10kN, P2=30kN,P3=20kN

    Ta tiến hành dời các lực về tâm

    23

    24

    Phương trình đường trung hòa:

    25

    Bài 3:P=200kN, a=40cm, b=50cm, xB=-14cm, yB=15cm

    26

    Phương trình đường trung hòa:

    1.4583x-13.89

    27

    Bài 4:

    [σ]=16000 N/cm2, E=2,1.107 N/cm2 cột thép CT3, thép I số hiệu N012 Khoảng cách c để Ix=Iy

    (                                                                   )

    (                    ( )                           )

    • 56 cm

    Xác định tải trọng cho phép [P]

    =100

                               √

    • υ= 0.813

    28

    Áp dung công thức Iasinski

    [ ]                     [ ]ó[ ]

    Xác định hệ số an toàn

    [ ]            ó                                ó

    Bài tập tăng cƣờng 4

    Bài 1:

    Nz=120 kN, Mx=-25kNm, My=20 kNm, Mz=30 kNm, b=10cm, h=15 cm, α=0.231, γ=0.859, [σ]k=[σ]n=16 kN/cm2

    1.     Phương trình đường trung hòa

    29

    1. =

    =

    3.  Kiểm tra điều kiện bền theo thuyết bền thứ ba

    Vậy thanh chưa bền

    4.  Thay mặt cắt ngang hình chữ nhật thành hình tròn có D=12cm

    |        |                           |         |

    Vậy thanh chưa bền

    30

    Bài 2: Đoạn AC có đường kính 10cm, đoạn CD có đường kính 6 cm. L=50cm, g=8.103 kN/cm2, M=8kNm

    Ta giải phóng liên kết ngàm tại D và thay bằng MD có chiều như như hình vẽ

    ó

    Đây là bài toán siêu tĩnh

    Biểu đồ Momen xoắn được phân tích:

    Tại D là tiết diện ngàm, do đó góc xoay của tiết diện D phải bằng không

    ó

    ó

    ó

    31

    ó

    Ứng suất tiếp lớn nhất trong từng đoạn

    Bài 3:

    b=12cm, h=24cm,H=3m, q=10 kN/m, P=250kN

    32

    Mặt cắt nguy hiểm tại đáy

    Phương trình đường trung hòa:

    33

    Bài 4:

    L=2m, E=2.104 kN/cm2, [ ]=16kN/cm2 ; thanh AH và BG có D=8cm Gọi NzAH và Nz BG lần lượt là N1 và N2

    • = 0 ó
    • = 0 ó

                       ó                                                                                                              ó

    Đây là bài toán siêu tĩnh

    ó                   ó   ó

    34

    Điều kiện ổn định của hệ

                      => υ=0.51    
                     
             
                         
                 
    Xét thanh AH:     [      
             
    ó                
                   
    Xét thanh BG:     [        
               
    ó                
    Vậy [q]=0.81 kN/m                

    Bài 5:

    L=100cm, G=8.103 kN/cm2, M=10kNm, đoạn CD có hình vành khăn với đường kính ngoài là 10cm và đường kính trong là 6cm

    35

                     ó                                                                                   ó

    Xét đoạn AB:

    Xét đoạn BC:

    Xét đoạn CD:

    Xét đoạn DK:

    Góc xoắn tại D:

    (                              )

    36


    Tải xuống tài liệu học tập PDF miễn phí

    [sociallocker id=”19555″] Tải Xuống Tại Đây [/sociallocker]
  • BÀI TẬP LỚN MÔN GIẢI TÍCH 2

    BÀI TẬP LỚN MÔN GIẢI TÍCH 2

    BÀI TẬP LỚN MÔN GIẢI TÍCH 2

    Mọi ý kiến đóng góp xin gửi vào hòm thư: [email protected]

    Kéo xuống để Tải ngay bản PDF đầy đủ: Sau “mục lục” và “bản xem trước”

    (Nếu là bài nhiều công thức nên mọi người nên tải về để xem tránh mất công thức)

    Bài liên quan: Bài tập lớn Tính Khung Siêu Tĩnh Bằng Phương Pháp Lực


    [toc]

    [pdfviewer width=”800px” height=”1000px” beta=”true/false”]http://hotroontap.com/wp-content/uploads/2019/03/B%C3%80I-T%E1%BA%ACP-L%E1%BB%9AN-M%C3%94N-GI%E1%BA%A2I-T%C3%8DCH-2.pdf[/pdfviewer]

    Tải ngay bản PDF tại đây: BÀI TẬP LỚN MÔN GIẢI TÍCH 2

    BÀI TẬP LỚN MÔN GIẢI TÍCH 2

    GVHD: NGUYỄN NGỌC QUỲNH NHƯ

    STT HỌ VÀ TÊN MSSV
    1 LÊ HẢI HẬU( NT) 41201037
    2 HOÀNG HẢI TRIỀU 21304310
    3 TRƢƠNG QUỐC TUẤN 61104030
    4 PHẠM HOÀNG TRUNG 31003674
    5 LÊ HOÀNG QUÂN 31303209
    6 ĐÀO ĐỨC THẮNG 20902537

     

    ĐỀ TÀI :

    Câu 1: Xuất kết quả vi phân cấp 2 của hàm 3 biến f tại điểm M cho trước dưới dạng ma trận vuông

    Câu 2: Tìm cực trị của hàm đa thức f(x,y) thỏa điều kiện x 2y2 =1 với a,b>0 được nhập từ a 2 b2

    bàn phím

    Câu3: Tính òòò f (x, y , z ) dxdydz trong đó W là miền giới hạn bởi :

    W

    ( z = 1 – x 2y2 ; z=0; y=x ;  y = x )

    Câu 1:

    ·        Cơ sở lý thuyết:

    1.     Định nghĩa đạo hàm tại một điểm:

    Cho hàm số y = f(x) xác định trên khoảng (a,b) và x0     ( )    
    ( ) (  )     ( ( ) (  ))
             
           

    Nếu hàm số y = f(x) có đạo hàm tại x0 thì nó liên túc tại điểm đó.

    2.     Ý nghĩa của đạo hàm

    Ø Ý nghĩa hình học

    f’(x0)là hệ số góc tiếp tuyến của đồ thị hàm số y = f(x) tại M (x0,f(x0))

    Khi đó, phương trình tiếp tuyến của đồ thị hàm số y = f(x) tại M (x0,y0) là:

    y-y0 = f’(x0).(x-x0)

    • Ý nghĩa vật lý

    Vận tốc tức thời của chuyển động thẳng xác định bởi phương trình s = s(t) tại thời điểm t0 là v(t0) = s’(t0)

    Cường độ tức thời của điện lượng Q = Q(t) tại thời điểm t0 là I(t0) = Q’(t0)

    1. Quy tắc tính đạo hàm: C ‘ = 0

    (u ± v )   = u ‘+ v

    ( ku ) ‘ = ku

    x ‘ =1

    (uv ) ‘ = uv + uv

    æ 1 ö v
    ç   ÷ = –    
      v 2
    è v ø    

    ( x n )   = nx n 1 ( n Î

    æ u ö u v uv
    ç   ÷ =    
      v 2
    è v ø    

    N , n >1)

    ( v ¹ 0)

    Đạo hàm của hàm số hợp: Nếu u = g(x) có đạo hàm tại x là u’x và hàm số y = f(u) có đạo hàm tại u là y’u thì hàm số hợp y = f(g(x)) có đạo hàm tại x là y’x = y’u.u’x

    Đạo hàm cấp cao:

    f ( x) = [f ( x)] ; f ”’ ( x) = [f ( x)] ; f ( n ) ( x) = [f ( n1) ( x)] ( n Î N , n ³ 4)

    3.     Các cách tính đạo hàm

    Ø Theo định nghĩa

    Để tính đạo hàm của hàm số y = f(x) tại điểm x0 bằng định nghĩa, ta thực hiện các bước

    B1: Giả sử         là số gia của đối số tại x0. Tính Dy = f (x0 + Dx ) – f (x0 )

    B2: Tính lim Dy

    Dx ®0 Dx

    ·        VÍ DỤ:

    Xuất kết quả vi phân cấp 2 của hàm  f = 5 x 3 + 2 y 3 + 3 z 3 – 10 x 2 y + 2 yz 2 + 4xz tại điểm

    (            ) dưới dạng ma trận vuông.

    Tính các tích phân bậc 2 của hàm f, ta có:

    f x  = 15 x 2 – 20 xy + 4z                                                            f z  = 9 z 2 + 4 yz + 4x

    f y  = 6 y 2 – 10 x 2 + 2z2 f = 30 x – 20 y
      xx  
        f yy  = 12 y -10 f   = 4
          xz  
    f zz  = 18 z + 4 y f yz = 4z
    f = -20x      
      xy        

    Tính các tích phân bậc 2 của hàm f tại điểm M(0,1,1) ta có:

    fxx = 30 ´ 0 – 20 ´ 1 = -20 f = -20 ´ 0 = 0  
              xy    
    f yy  = 12 ´ 1 – 10 = 2 = 4  
              fxz  
    f = 18 ´ 1 + 4 ´ 1 = 22 f = 4 ´ 1 = 4  
    zz          
              yz    
    Từ kết quả trên, ta xuất ra kết quả vi phân cấp 2 của hàm đã cho tại điểm   ( ) dưới
    dạng ma trận vuông là:      
      é -20 0 2 ù      
    A = ê 0 2 2 ú      
      ê     ú      
      ê 2 2 22ú      
      ë     û      

    · CODE:

     

    ·        CHẠY THỬ:

    CÂU 2:

    ·        CƠ SỞ LÝ THUYẾT:

    1.         Mô hình bài toán tìm cực trị có điều kiện:

     

    Xét bài toán: tìm cực trị của hàm

    (         )( ) , trong đó x, y là các biến thỏa điều

     

    kiện

    (         )

    ( ).

     

    Nhận xét: mô hình bài toán có điều kiện chỉ xét với điều kiện (2) là 1 phương trình. Như vậy nếu điều kiện (2) có dạng: g(x,y) < 0 (hoặc g(x,y) > 0) (2′) thì được hiểu là tìm cực trị địa phương của hàm z = f(x,y), trong đó ta chỉ xét những điểm dừng nằm trong miền thỏa mãn điều kiện (2′).

    2.         Định nghĩa:

     

    Ta nói rằng hàm tồn tại một lân cận

    (

    (         ) với điều kiện

    )của M0 sao cho:

    (         )

    ) đạt

    cực tiểu tại

    (

    )

    nếu

    (

    )

    (

    )         (         )

    (

    thỏa: g(x,y) = 0

    Thông thường, phương trình f(x,y) = 0 là phương trình của đường cong (C). Như vậy, ta chỉ so sánh ( ) với ( ) khi M nằm trên (C).

    Tương tự, ta cũng có định nghĩa cực đại có điều kiện.

    Cực tiểu có điều kiện và cực đại có điều kiện được gọi chung là cực trị có điều kiện..

    3.     Các phƣơng pháp tìm cực trị có điều kiện:

    • Cách 1: Đƣa về bài toán tìm cực trị của hàm 1 biến

    Nếu từ điều kiện (2) ta giải tìm được y = y(x) thì khi thế vào hàm số f(x,y) ta có z là hàm

    theo 1 biến số x: ( ( )) . Như vậy, bài toán trở về bài toán tìm cực trị của hàm số 1 biến. —–> Quá quen thuộc!!!

    • Cách 2: Phương pháp Larrange

    Nếu từ pt (2) ta không giải tìm y theo x được. Khi đó, giả sử (2) xác định 1 hàm ẩn theo

    biến x:    . Để tồn tại hàm số ẩn, ta giả thiết:                 (*)

    Như vậy: hàm số ( ) , với y là hàm theo x chính là hình ảnh hàm số hợp của biến số x thông qua biến trung gian y.

    Với những giá trị của x làm cho z có thể có cực trị thì đạo hàm của z theo x phải triệt tiêu. Vậy lấy đạo hàm của (1) theo biến x với quy tắc hàm hợp (nhớ rằng y là hàm theo x) ta

    có: f + f × y = 0 (3)              
    x y x              
                         
    Từ điều kiện (2), ta lấy đạo hàm 2 vế theo x. Ta có: g + g × y = 0 (4)  
    x y x
                         

    Đẳng thức (4) này được thỏa mãn với mọi x, y thỏa mãn phương trình (2).

    Như vậy, tại những điểm cực trị thỏa mãn điều kiện (2) thì sẽ thỏa mãn (3) và (4)

    Nhân các số hạng của (4) với hệ số chưa xác định  và cộng chúng với các số hạng tương

      æ f   g ö æ f   g ö    
    ứng của (3), ta được: ç   + g   ÷ + ç   + g   ÷ = 0 (5)
           
      è x   x ø è y   y ø    

    Do đó, phương trình (5) cũng nghiệm đúng tại những điểm cực trị thỏa điều kiện (2). Từ (5), ta chọn hằng số l sao cho tại những điểm cực trị, hệ số của dydx sẽ triệt tiêu.

    æ f + g g ö = 0  
    ç     ÷ (6)
    y  
    Nghĩa là: è   y ø  

    Vì vậy, từ phương trình (5) và (6) ta có: những điểm cực trị có điều kiện sẽ là nghiệm của

    ì f  
    ï    
    x  
    ï f  
    ï
    hệ phương trình: í    
    y  
    ï

    ïïg (x , y)

    î

    + g g = 0    
    x    
               
    + g g = 0 (I)  
    y
               
          = 0    

    Bây giờ, ta xét hàm số Larrange:  F ( x, y , g ) = f ( x, y ) + g g ( x, y)

    Khi đó các điểm cực trị địa phương của hàm Larrange sẽ thỏa mãn hệ:

    ìF = f + g g = 0  
         
    ï x     x     y    
    ï              
          f     g    
    ï =   + g = 0  
    íFy       (II)
      y y
    ï              
                     
    ïF   = g (x , y)     = 0  
    ï g                
    î                  

    Từ (I) và (II) ta nhận thấy: những điểm dừng của hàm Larrange có thể là cực trị của hàm z = f(x,y) với điều kiện (2).

    Như vậy, bài toán cực trị có điều kiện trở về bài toán cực trị địa phương của hàm Larrange. Ở đây chỉ đóng vai trò phụ và sau khi tìm được giá trị thì không cần đến.

    Điều kiện của cực trị có điều kiện liên quan đến việc khảo sát dấu của vi phân cấp 2 của hàm Larrange tại điểm ( ) :

    d 2 F = 2 F ( x0 , y0 ) dx 2 + 2 F ( x0 , y0 ) dxdy + 2 F ( x0 , y0 )dy2

    x 2                            ¶xy                                 ¶y2

    trong đó: dx, dy không phải là những giá trị bất kỳ mà phải thỏa điều kiện:

    gx (x0 , y0 )dx + gy (x0 , y0 ) dy = 0 với dx 2 + dy2  ¹ 0

    Nếu d 2 F kiện. Nếu điều kiện.

    • 0 với mọi giá trị có thể có của dx, dy thì hàm z = f(x,y) đạt cực tiểu có điều d 2 F < 0 với mọi giá trị có thể có của dx, dy thì hàm z = f(x,y) đạt cực đại có

    Tuy nhiên, trong nhiều trường hợp việc xét dấu vi phân cấp 2 hơi phức tạp. Khi đó, ta có thể áp dụng kết quả sau: Giả sử ( ) là 1 điểm dừng của hàm Larrange, ứng với giá trị và đặt

    A = Fxx ( x0 , y0 ); B = Fxy ( x0 , y0 ); C = Fyy ( x0 , y0 ); D = g x ( x0 , y0 ); E = g y ( x0 , y0 )

    Khi đó xét: D = – 0 D E    
    D A B    
      E B C    
    Nếu D > 0 thì hàm z = f(x,y) đạt cực tiểu có điều kiện tại ( )
    Nếu D < 0 thì hàm z = f(x,y) đạt cực đại có điều kiện tại ( )

    ·        VÍ DỤ:

    Cho hàm số f(x,y) = x2 + y – 1. Tìm cực trị của hàm f sao cho thỏa điều kiện x2 – y2  = 1.

    Ta có x2 – y2 = 1 x2 = y2 + 1 (*) (x2     1)
    Thay (*) vào f(x,y) ta được:
    f(y) = y2 + y (y R)
    Tập xác định: D = R
    Xét f’(y) = 2y + 1 = 0
    (   )       ( )    
           
                   
                   
    Xét (   )        
             

    Vậy M(          ,        ) là cực tiểu duy nhất của f(x,y) khi y =          và x =

    ·        CODE:

     

    ·        CHẠY THỬ:

     

    CÂU 3:

    ·        CƠ SỞ LÝ THUYẾT:

    1.     Địng nghĩa:

     

     

    Cho hàm số f(x,y,z) xác định trong miền đóng, giới nội V của không gian Oxyz.

    Chia miền V thành n miền nhỏ có thể tích là D V1, …, D Vn. Lấy tùy ý một điểm Mi-(xi,yi,zi) trong miền nhỏ thứ i.

    n

    Lập tổng: I n  = å f ( xi , yi , zi )DVi

    i=1

    Nếu giới hạn

    lim I n = n ®+¥

    lim I n = I max di ®0

    hữu hạn, không phụ thuộc vào cách chia miền V, và

    Mi thì f(x,y,z) gọi là khả tích trên miền V, và I gọi là tích phân bội 3 của hàm f trên V, ký

    hiệu:  I = òòò f ( x, y , z ) dV

    V

    Tương tự như tích phân kép, ta ký hiệu dxdydz thay cho dV và tích phân bội 3 thường viết: I = òòò f ( x , y , z ) dxdydz (thể tích của V)

    V

    Chú ý: Nếu f(x,y,z) = 1 thì  I = òòò f ( x, y , z ) dV (thể tích của V)

    V

    2.     Tính chất:

     

    Ø I = òòò Cf (x, y , z ) dV = C òòò f (x, y, z) dV

    V                                                  V

    • I = òòò [f (x, y , z ) + g(x, y, z)]dV = òòò f (x, y, z) dV + òòò g ( x, y , z ) dV

    V                                                                     V                                         V

    • Nếu V = V1 È V2 ,V1 Ç V2 = Æ thì:
    • f ( x, y , z ) dV = òòò f ( x , y , z ) dV + òòò f ( x , y , z ) dV
    V V1 V2
    • Nếu f ( x, y, z ) ³ g ( x, y , z ); “( x, y, z ) ÎV thì:
    • f (x, y, z) dV ³ òòò g ( x, y , z ) dV

    V                                             V

    • Nếu f(x,y,z) liên tục trong miền đóng, bị chặn V thì tồn tại điểm ( x0 , y0 , z0 ) ÎV sao

    cho:   f ( x0 , y0 , z 0 ) = V1 òòò f ( x, y , z ) dV (Đinh lý về giá trị trung bình)

    V

    3.     Cách tính tích phân bội ba

     

    Ø Tích phân bội ba trong hệ tọa độ Descartes

     

    Cho V giới hạn bởi: mặt trên z = j2 ( x, y) , mặt dưới z = j1 ( x, y)

    Xung quanh mặt trụ có đường sinh song song với trục Oz và đường chuẩn là biên của miền D thuộc mặt phẳng Oxy. (D là hình chiếu của V xuống mặt phẳng Oxy).

      éj 2 ( x , y ) ù
    Khi đó: òòò f ( x, y , z ) dxdydz = òò ê ò f ( x, y , z )dz ú dxdy
    V ë 1   û
    ê j ( x , y ) ú

    Nếu miền D = {( x, y ) : a £ x £ b, j1 ( x ) £ y £ j2 ( x)}thì:

    b       j 2 ( x )        j2 ( x , y )

    òòò f ( x, y , z ) dxdydz = ò dx         ò dy   ò  f (x , y , z ) dz

    V                                                     a        j1 ( x )        j1 ( x , y )

    • Tính tích phân bội ba trong hệ tọa độ trụ:

    Tọa độ trụ của điểm M(x,y,z) là bộ ba số ( r , j, z) với của M xuống mặt phẳng Oxy (Hình vẽ)

    Ta luôn có: r ³ 0; 0 £ j £ 2p; -¥ < z < +¥

    ì x

    ï

    Mối liên hệ giữa tọa độ Descartes và tọa độ trụ: í y ïî z

    ( r, j) là tọa độ cực của hình chiếu

    • r cosj
    • r sin j
    • z

    Ta có: òòò f (x, y , z ) dxdydz = òòò f (r cosj , r sin j ) rdrd jdz

    V                                                      V

    • Tính tích phân bội ba trong hệ tọa độ cầu:

     

    Tọa độ cầu của một điểm M(x,y,z) là bộ ba số ( r, q , j) với r = OM ,q là góc giữa trục Oz và OM , j là góc giữa trục Ox và OM , với M’ là hình chiếu của M xuống mặt phẳng Oxy.

    Ta có: Với mọi điểm M trong không gian thì r ³ 0; 0

    ì x

    ï

    Mối liên hệ giữa tọa độ Descartes và tọa độ cầu: í y ïî z

    Công thức tính tích phân trong hệ tọa độ cầu:

    • q £ p ; 0 £ j £ 2p
    • r sin q cos j
    • r sin q sin j
    • r cosq
    • f (x, y , z ) dxdydz = òòò f (r sinq cosj , r sinq sin j , r cosq ) r 2 sinq drdq d j

    V                                                   V

    ·        VÍ DỤ:

    • ( )         ∭
    • Trong đó miền giới hạn là:
    ·         ; z = 0; y = x;   ;                
                     
    · ( )  ∫                                
                                   
                                   
                             
                     
                   
                                           
    • = D1 + D2
    • Tính D1
              ∫∫ ( )      
    ·           (                                   )
                                                   
                                           
                                           
         
    ·                                                      
                                                         
                                                         
    • ( )        (          )    (                )    (                )     √
    • Tính D2
    ·                                                                                        
                                         
                                     
    ·                                                                                  
                                      (   )                    
                                                 
                           
    ·                                                                                    
                          (     )                                                  
                                                                             
                                                         
                                                                             
    ·                                                                               (   )
                                                                                   
                                                                       
                                                           
                                                               
    ·                                                                                          
                                                                                             
    • Tính d1
    • Đặt x = sint , ( *           +) => {
    • {
    ·                                                                                      
                                                                                         
                                                                                         
    ·                                                                                                  
                                                                                                     
    ·                                                                                      
                                                                                         
                                                                                         
                                                                                         
    ·                                   )                                                
              (                                                            
                                                                       
                                                       
                                                                     
    ·                                                                                                  
                                                                                                     
                                                                                                     
    ·                       (           )                             (       )
                                                                     
                                       
                   
    ·             (                         )                                                
                                                                                       
                                                                                     
    • Tính d2
    • Đặt x = sint , ( *           +) => {
    • {
    • Khi đó:
    ·                                                                                            
                                                                                               
                                                                                               
    ·                                                                                            
                                                                                               
                                                                                               
                                                                                               
                                                                                               
    ·           (               )                                                
                                                                               
                                                                             
                                                           
                                                                             
    ·                                                                                                  
                                                                                                     
                                                                                                     
    ·                                           (           )                           (       )
                                                                                 
                                                             
                                               
    ·       (                                 )                                                  
                                                                                         
                                                                                         
    • Tính d3
    ·                   (                   )                                
                                                 
                                                         
    ·                                                                                          
                                                                                             
                                                                                             
    ·   (       )                                     (             )     (       )
                                                                   
                                                               
                                         
    ·         (         )           (         )            
                                                   
                                         
    • Suy ra
    · (     )     (     )                     (         )           (   )            
                             
                           
      (       )       (       )  
                                                                                                                               
                                                           
          (   )   (   )      
                         
                                         
               
                                                                                                             
                                                                                                               
    · (         )   (             )       (           )         (   )                                      
                                                                         
                             
                                                                                                                           
      (           (       )  
            )                        
               
         
             
                                                               
    •  
    • = 0.0887
    •  

    ·        CODE:

    ·        CHẠY THỬ:


    Tải xuống tài liệu học tập PDF miễn phí

    [sociallocker id=”19555″] Tải Xuống Tại Đây [/sociallocker]
  • Bài tập lớn Tính Khung Siêu Tĩnh Bằng Phương Pháp Lực

    Bài tập lớn Tính Khung Siêu Tĩnh Bằng Phương Pháp Lực

    Bài tập lớn Tính Khung Siêu Tĩnh Bằng Phương Pháp Lực

    Mọi ý kiến đóng góp xin gửi vào hòm thư: [email protected]

    Kéo xuống để Tải ngay bản PDF đầy đủ: Sau “mục lục” và “bản xem trước”

    (Nếu là bài nhiều công thức nên mọi người nên tải về để xem tránh mất công thức)

    Bài liên quan: BÀI TẬP LỚN TÍNH TOÁN SỨC KÉO ÔTÔ CÓ HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC CƠ KHÍ


    [toc]

    [pdfviewer width=”800px” height=”1000px” beta=”true/false”]http://hotroontap.com/wp-content/uploads/2019/03/B%C3%A0i-t%E1%BA%ADp-l%E1%BB%9Bn-T%C3%ADnh-Khung-Si%C3%AAu-T%C4%A9nh-B%E1%BA%B1ng-Ph%C6%B0%C6%A1ng-Ph%C3%A1p-L%E1%BB%B1c.pdf[/pdfviewer]

    Tải ngay bản PDF tại đây: Bài tập lớn Tính Khung Siêu Tĩnh Bằng Phương Pháp Lực

    Bài tập lớn số 2 : Tính Khung Siêu Tĩnh Bằng Phương Pháp Lực

    Đề số 4.1

    YÊU CẦU VÀ THỨ TỰ THỰC HIỆN

    1.Tính hệ siêu tĩnh do tải trọng tác dụng

    1.1 Vẽ các biểu đồ nội lực: mômen uốn Mp , lực cắt Qp , lực dọc Np trên hệ siêu tĩnh đã cho . Biết F= 10J/L12 (m2)

    1)Xác định bậc siêu tĩnh và chọn hệ cơ bản.

    • Thành lập các phương trình dạng tổng quát.
    • Xác định hệ số và số hạng tự do của phương trình chính tắc, kiểm tra kết quả tính được.
    • Giải hệ phương trình chính tắc.
    • Vẽ biểu đồ mômen trên hệ siêu tĩnh đã cho do tải trọng tác dụng Mp, kiểm tra cân bằng nút và kiểm tra điều kiện chuyển vị.
    • Vẽ biểu đồ lực cắt Qp và lực dọc Np trên hê siêu tĩnh đã cho.

    1.2 Xác định chuyển vị ngang của điểm I hoặc góc xoay của tiết diện K. Biết E=2.108 kN/m2. J=10-6.L14 (m4);

    2. Tính hệ siêu tĩnh chịu tác dụng của ba nguyên nhân (tải trọng, nhiệt độ thay đổi và độ lún gối tựa).

    2.1 Phương trình chính tắc dạng số

    2.2 Trình bày:

    • Cách vẽ biểu đồ mômen Mc do 3 nguyên nhân đồng thời tác dụng lên hệ siêu tĩnh đã cho và cách kiểm tra.
    • Cách tính các chuyển vị đã nêu ở mục trên.

    Biết:

    -Nhiệt độ thay đổi trong thanh xiên thớ trên là tu =+360, thớ dưới là td=+280 -Thanh xiên có chiều cao h=0,1m

    -Hệ số giãn nở dài vì nhiệt độ α= 10-5

    -Chuyển vị gối tựa:

    Gối D dịch chuyển sang phải một đoạn ∆1 =0,001L1 (m)

    Gối tựa H bị lún xuống một đoạn ∆2=0,001L2(m)

    q=30 KN/m

    6 J 2J
     

    M=150 KNm

    P=80 KN

    J 2J

    2J

    • J

    H

    D

    8 8 8

    1.Tính hệ siêu tĩnh do tải trọng tác dụng

    1.1 Vẽ các biểu đồ nội lực Mp ,Qp ,Np trên hệ siêu tĩnh đã cho.

    Sinh viên : Phạm Văn Giáp

    Lớp : XDCTN_K53

    1. Xác định bậc siêu tĩnh và chọn hệ cơ bản – Ta có công thức xác định hệ siêu tĩnh là :

    3V – K = 3.2 – 3 = 3 Vậy hệ siêu tĩnh bậc 3

    • Chọn hệ cơ bản

    X3

    X2

    6

    12

    X1

    8 8 8

    1. Thành lập phương trình dạng chữ
      • 11 X1 + δ12 X213 X3  +∆1p =0
    • 21 X1 + δ22 X223 X3  +∆2p =0
    • 31 X1 + δ32 X233 X3  +∆3p =0
    1. xác định các hệ số và số hạng tự do của phương trình chính tắc , kiểm tra các kết quả tính được :

    Sinh viên : Phạm Văn Giáp

    Lớp : XDCTN_K53

    Bài tập lớn : cơ học kết cấu

    Giảng viên :TS.Dương Dức Hùng

    12 12

    M1

    KNm

    X1

    X2

    6  6

    M2

    KNm

    Sinh viên : Phạm Văn Giáp

    Lớp : XDCTN_K53

    Bài tập lớn : cơ học kết cấu

    Giảng viên :TS.Dương Dức Hùng

    X3

    8

    8

    M3

    KNm

    Sinh viên : Phạm Văn Giáp

    Lớp : XDCTN_K53

    Bài tập lớn : cơ học kết cấu

    Giảng viên :TS.Dương Dức Hùng

    1200

    1200

    150

    960

    1350

    2160

    M0p

    KNm

    80 KN

    249,375 KN 350,625 KN

    Sinh viên : Phạm Văn Giáp

    Lớp : XDCTN_K53

    Bài tập lớn : cơ học kết cấu

    Giảng viên :TS.Dương Dức Hùng

    Biểu đồ momen đơn vị tổng cộng :

      14   14
         
    12 2 2 12
       
         

    Ms

    KNm

    • Ta có các hệ số và số hạng tự do của phương trình chính tắc :
                1 é12.12     1 12.12 ù   3168
    d11 = (M1 ).(M1 ) =   +12.16.12 + =
      ê   8       8ú    
      2 2   2 EJ
                EJ ë     û  
                                       
    • 12 = d 21 = (M 2 ).(.M 1 ) = EJ1 [16.(-6)]= – 1152EJ

     

    • 13 = d31 = (M 3 ).(M1 ) = 0
              1       é1   2   1   1   2 ù   756  
    d22 = (M             2 ) =                     + 6.16.6 +           =            
    2 )(.M               ê         .6.10.     .6     .       .6.10.     .6ú                      
                        3         3     EJ            
                                                                                                                           
                                    EJ ë2                                         2  2       û                    
              1     é 1   æ   2   ö   1   1     2     ù   80    
                         
                                                                                                                             
    d 23 = d32 = (M 3 .)(M 2 ) =             ê   .6.10ç     .8÷ +     .       .6.10.     .8ú = –                      
                2 3           3   EJ            
    EJ ë è ø 2  2 û  
              1       é 1   2   1   1   2     1 2   ù   661,3    
    d33 = (M             3 ) =             .8 +                   .8 + 2.(8.8.     =
                                                                                                                           
    3 ).(M               ê         .8.10.           .   .8.10.                 .8)ú        
                2 3           3   2 3   EJ
                                      EJ ë                     2  2                                   û    
          1   é1   2   1   ù   383040
      0              
               
    D1 p = (M p ).(M 1 ) =           ê     .12.960.(-       .12) +     .(2160 +1350).16.(-12)ú = –        
                                   
    EJ ë2 3 2 û EJ

    Sinh viên : Phạm Văn Giáp

    Lớp : XDCTN_K53

    Bài tập lớn : cơ học kết cấu

    Giảng viên :TS.Dương Dức Hùng

                            1   é1                   1       3       1   1       3   ù   195480
      0                                                        
                                                             
    D2 p = (M p ).(M 2 ) =       ê     (2160 +1350).16.6 +   .1200.10.   .6 +     .   .1200.10.   .6ú =        
                                 
                              EJ ë2                   3       4       2   3       4   û     EJ
                          1 é1       3     1   1       3       1           8 ù     29280  
      0                                                    
                                                         
    D3 p = (M p ).(M 3 ) =       ê   .1200.10.(-   .8) +   .     .1200.10.     .8 +     .810.16.(-   )ú = –            
                                         
                            EJ ë3       4     2   3       4       2           3 û       EJ
                                                                                                         

    Kiểm tra các hệ số

                1 é12.12   1   1   1   12.12 ù   2016
            1 ) = .8 + .14.14.12 + .2.2.(-12) +   =
    (M S )(M   ê         .     .8ú    
                     
                EJ ë 2   2   2   2   2 û   EJ

    Mặt khác : δ11 + δ12 + δ13 = 31681152 = 2016

    EJ           EJ            EJ

    • Kết quả phù hợp
                    1 é1           2       1     1         2       1       1 ù  
      (M S )(M 2 ) = .2.10.(-   .6) +                 +   -6) + =
        ê         .   .10.14.   .6   .14.14.(   .2.2.6ú
                     
                    EJ ë2           3       2     2         3       2       2 û  
    476                                                                      
    EJ                                                                    
                                                                       
    Mặt khác : δ21 + δ22 + δ23 = 1152 + 756     80 = 476                  
      EJ     EJ     EJ                  
                                                EJ                
    • Kết quả phù hợp
                1 é1   2     1     1       2     1         1 ù   518,3
    (M S )(M 3 ) =   .8 +           .8 +     + =
      ê   .2.10     .   .10.14         .14.14.3,333   .2.2.7,333ú  
                         
                EJ ë2   3     2  2       3     2         2 û   EJ
    Mặt khác : δ31 + δ32 + δ33 = 0 80     + 661,3 = 518,3            
    EJ     EJ EJ              
                                                     
    • Kết quả phù hợp

    (M S )(M p ) =

    1  é 1   3   + 1   1   3   + 1 .960.12.(- 2   +1350.16.(-6) + 1   26 ù
      ê   .1200.10.(   .2)   .   .1200.10.   .14     .12)   .810.16.(   )ú
                       
    EJ ë 3     4     2  3   4     2   3       2     3  û
    • 216840

    EJ

    Mặt khác :  1P2P3P = – 383040 + 195480 29280 = – 216840
    EJ     EJ   EJ   EJ  
               

    Sinh viên : Phạm Văn Giáp

    Lớp : XDCTN_K53

    Bài tập lớn : cơ học kết cấu

    Giảng viên :TS.Dương Dức Hùng

    • Kết quả phù hợp

    (M S )(M S ) =

      1  é12.12   + 14.14   2   + 2.2   2   + 8. 1   + 1   1   2   + 1 12.12 ù = 2058.3    
        ê   .8     .   .14   .   .2   .10.2   .   14.10     .14           .8ú            
                                                   
      EJ ë 2     23     2   3     2     2   2   3       2   2   û       EJ  
    Mặt khác : δ11 + δ12 + δ13 + δ21 + δ22 + δ23 + δ31 + δ32 + δ33 = 2016     476 + 518,3 =
      EJ     EJ   EJ
                                                                           

    2058.3

    EJ

    • Kết quả phù hợp
    1. Giải phương trình chính tắc :

    {

    • {

    Sinh viên : Phạm Văn Giáp

    Lớp : XDCTN_K53

    Bài tập lớn : cơ học kết cấu

    Giảng viên :TS.Dương Dức Hùng

    1. e) Vẽ biểu đồ momen trên hệ siêu tĩnh đã cho do tải trọng tác dụng (Mp)
    Mp = ̅̅̅̅ ̅̅̅̅ ̅̅̅̅   +
    2869.258   4292.434

    1173.228

    300

    213.228

    150

    2656.03

    3269.206

    Mp

    KNm

    Kiểm tra điều kiện chuyển vị : ̅̅̅̅̅̅̅                      ̅̅̅̅̅                  0

    ̅̅̅̅̅̅̅ ̅̅̅̅̅ 1 *                                            
              EJ                                            
                                    +           .10-4 (m)
    ̅̅̅̅̅̅̅ ̅̅̅̅̅ =     *          
                                                         
                                                         
          +=                                                        

    Sinh viên : Phạm Văn Giáp

    Lớp : XDCTN_K53

    Bài tập lớn : cơ học kết cấu

    Giảng viên :TS.Dương Dức Hùng

    ̅̅̅̅̅̅̅  ̅̅̅̅̅ =  *                                                                                                                                                                        +

    = -0.002 (m)

    Ta thấy chuyển vị rất nhỏ do sai số tạo nên.

    Kiểm tra cân bằng nút .

    4292.434KNm

    2656.03KNm

    150KNm

    2869.258KNm

    3269.206KNm

    213.228KNm                                                                                                 1173.228KNm

    • Biểu đồ momen đã vẽ là đúng.
    1. Vẽ biểu đồ lực cắt Qp và lực dọc Np trên hệ siêu tĩnh đã cho.

    Sinh viên : Phạm Văn Giáp

    Lớp : XDCTN_K53

    Bài tập lớn : cơ học kết cấu

    Giảng viên :TS.Dương Dức Hùng

    311.4738

    209.661

    491.4738                     –

    29.661

      +
     
      31.136
     

    Np

    KN

    249.375 350.625
     

    309.2434

    385.603

    549.8434

    145.603

    484.904

    Qp

    KN

    17.769 97.769
     

    Sinh viên : Phạm Văn Giáp

    Lớp : XDCTN_K53

    Bài tập lớn : cơ học kết cấu

    Giảng viên :TS.Dương Dức Hùng

    1.2 Tính chuyển vị tại I

    Đặt P=1 vào điểm I,giả sử chiều như hình vẽ:

    I

    P=1

    Biểu đồ MI

    I

    P=1                          12

    Mi

    1

    Sinh viên : Phạm Văn Giáp

    Lớp : XDCTN_K53

    Bài tập lớn : cơ học kết cấu

    Giảng viên :TS.Dương Dức Hùng

    Chuyển vị ngang tại I :

    ( ̅̅̅̅)( ̅̅̅̅) =                                 (                                              )

    Vậy I dịch chuyển sang phải một đoạn 6,7cm.

    2. tính hệ siêu tĩnh chịu tác dụng của cả 3 nguyên nhân ( tải trọng ,nhiệt độ thay đổi và độ lún gối tựa )

    2.1 viết phương trình chính tắc dạng số :

    1. chọn hệ cơ bản như hình vẽ :

    X3

    X2

    6

    I

    P=1

    12

    X1

    8 8 8

    lập phương trình chính tắc dạng chữ :

    {

    Sinh viên : Phạm Văn Giáp

    Lớp : XDCTN_K53

    Bài tập lớn : cơ học kết cấu

    Giảng viên :TS.Dương Dức Hùng

    • Các hệ số của ẩn

    ;                                          ;

    ;                                          ;

    • Các hệ số do tải trọng tác dụng :

    ;                                           ;

    • Tính các hệ số do tác động thay đổi bởi nhiệt độ :
      ̅̅̅̅ ̅̅̅̅
         

    1 KN

    N1

    X1=1

    Sinh viên : Phạm Văn Giáp

    Lớp : XDCTN_K53

    Bài tập lớn : cơ học kết cấu Giảng viên :TS.Dương Dức Hùng

    0.8

    X2=1

    0.8                                                        +

    1

    N2

    KN

    0.8

    + X3=1
       

    0.6 0.6

    N3

    KN

    Sinh viên : Phạm Văn Giáp

    Lớp : XDCTN_K53

    Bài tập lớn : cơ học kết cấu

    Giảng viên :TS.Dương Dức Hùng

                       –

    1.4

    0.2

    Ns

    KN

    Ta có :

    (             )

    Kiểm tra :

    (                                                )

    =                           +

    • Kết quả phù hợp.

    Tính các hệ số thay đổi bởi chỗ :

    Ta có :                        ∑ ̅̅̅̅̅

    Sinh viên : Phạm Văn Giáp

    Lớp : XDCTN_K53

    Bài tập lớn : cơ học kết cấu

    Giảng viên :TS.Dương Dức Hùng

    Kiểm tra :

    Thay các hệ số trên vào hệ phương trình :

    {

    Ta có : s

    {

    {

    Bi ểu đồ MCC = ̅̅̅̅                                        ̅̅̅̅̅                         ̅̅̅̅̅

    Sinh viên : Phạm Văn Giáp

    Lớp : XDCTN_K53

    Bài tập lớn : cơ học kết cấu Giảng viên :TS.Dương Dức Hùng

    5536,538

    5083,56

    445

    Kiểm tra Mcc. Tách nút :

    5536,538

    9561,658

    6043,56

    150

    3668

    Mcc

    KNm

    9561,658

    445

    3668

    150

    5083,56

    6043,56

    Sinh viên : Phạm Văn Giáp

    Lớp : XDCTN_K53

    Bài tập lớn : cơ học kết cấu Giảng viên :TS.Dương Dức Hùng

    9561,658

    3668

    150

    6043,56

    Các nút cân bằng.vậy biểu đồ Mcc đã vẽ là đúng.

    Biểu đồ MI

    I

    P=1                  12

    Mi

    1

    Sinh viên : Phạm Văn Giáp

    Lớp : XDCTN_K53

    Bài tập lớn : cơ học kết cấu

    Giảng viên :TS.Dương Dức Hùng

    Chuyển vị ngang tại I :

    (̅̅̅̅̅).( ̅̅̅̅) =                                                                             = 0,0177 (m)

    Vậy chuyển vị ngang tại I do tất cả cá yếu tố là 0,0177 (m) về bên phải.

    Sinh viên : Phạm Văn Giáp

    Lớp : XDCTN_K53


    Tải xuống tài liệu học tập PDF miễn phí

    [sociallocker id=”19555″] Tải Xuống Tại Đây [/sociallocker]
  • BÀI TẬP LỚN TÍNH TOÁN SỨC KÉO ÔTÔ CÓ HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC CƠ KHÍ

    BÀI TẬP LỚN TÍNH TOÁN SỨC KÉO ÔTÔ CÓ HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC CƠ KHÍ

    BÀI TẬP LỚN TÍNH TOÁN SỨC KÉO ÔTÔ CÓ HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC CƠ KHÍ

    Mọi ý kiến đóng góp xin gửi vào hòm thư: [email protected]

    Kéo xuống để Tải ngay bản PDF đầy đủ: Sau “mục lục” và “bản xem trước”

    (Nếu là bài nhiều công thức nên mọi người nên tải về để xem tránh mất công thức)

    Bài liên quan: Luận văn tốt nghiệp Thẩm định dự án đầu tư của Ngân Hàng Thương Mại


    [toc]

    [pdfviewer width=”800px” height=”1000px” beta=”true/false”]http://hotroontap.com/wp-content/uploads/2019/03/B%C3%80I-T%E1%BA%ACP-L%E1%BB%9AN-T%C3%8DNH-TO%C3%81N-S%E1%BB%A8C-K%C3%89O-%C3%94T%C3%94-C%C3%93-H%E1%BB%86-TH%E1%BB%90NG-TRUY%E1%BB%80N-L%E1%BB%B0C-C%C6%A0-KH%C3%8D.pdf[/pdfviewer]

    Tải ngay bản PDF tại đây: BÀI TẬP LỚN TÍNH TOÁN SỨC KÉO ÔTÔ CÓ HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC CƠ KHÍ

    TÍNH TOÁN SỨC KÉO ÔTÔ CÓ HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC CƠ KHÍ

    A/ NHỮNG THÔNG SỐ BAN ĐẦU VÀ PHƯƠNG PHÁP TÍNH CHỌN:

    I. Những dữ liệu cho theo thiết kế phác thảo:

    Loại xe                  :

    Tải trọng                :           1750  Kg

    Vmax                              :           110 km/h = 30.56 m/s

    fmin                                 :           0,02

    fmax                                :           0,04

    imax                                 :           0,36

    Hệ số bám             :

    Xe tham khảo        :

    Ta chọn xe tham khảo :

    ISUZU Forward NKR 4×2

    Loại hệ thống truyền lực : Cơ khí.

    Loại động cơ : Động cơ Diesel 4JJ1-E2N

    – 4 xylanh thẳng hàng, phun nhiên liệu trực tiếp, làm mát bằng nước, OHC

    – D x S : (mm)

    – Dung tích : 2999 cc

    – Nmax : 100/3000 (Kw/rpm)

    – Mmax : 220/2000 (Nm/rpm)

    – Tỉ số nén :

    Kích thước:

    – Chiều rộng cơ sở của ô tô  B=1.400(m)

    – Chiều cao toàn bộ của ô tô H=2.210 (m)

    Cỡ lốp:

    – Trước: 7.00R16 12PR

    – Sau: 7.00R16 12PR

     

    Mitsubisi Canter  4×2

    Loại hệ thống truyền lực : Cơ khí.

    Loại động cơ : Động cơ Diesel 4D34 – 2AT5

    – 4 xylanh thẳng hàng, phun nhiên liệu trực tiếp, làm mát bằng nước, OHC

    – D x S : (mm)

    – Dung tích : 3908  cc

    – Nmax :  110/2900 (Kw/rpm)

    – Mmax :  280/1600 (Nm/rpm)

    – Tỉ số nén : 17,5:1

    Kích thước:

    – Chiều rộng cơ sở của ô tô  B=1.39(m)

    – Chiều cao toàn bộ của ô tô H=2.055 (m)

    Cỡ lốp:

    – Trước: 7.00R16 12PR

    – Sau: 7.00R16 12PR

    Huyndai HD 65 4×2

    Loại hệ thống truyền lực : Cơ khí.

    Loại động cơ : Động cơ Diesel D4DB

    – 4 xylanh thẳng hàng, phun nhiên liệu trực tiếp, làm mát bằng nước, OHC

    – D x S : (mm)

    – Dung tích : 3568  cc

    – Nmax : 120/3200(Kw/rpm)

    – Mmax : 300/2000(Nm/rpm)

    – Tỉ số nén : 18:1

    Kích thước:

    – Chiều rộng cơ sở của ô tô  B=1475(m)

    – Chiều cao toàn bộ của ô tô H=2.285 (m)

    Cỡ lốp:

    – Trước: 7.00R16 10PR

    – Sau: 7.00R16 10PR

    II. Những thông số chọn và tính chọn:

    1.      Trọng lượng không tải của ô tô (tự trọng hay trọng lượng thiết kế )

    Hệ số khai thác KG:

    KG = Gc/G0

    Với:

    + Gc: tải trọng chuyên chở.

    + Go: tự trọng của ô tô.

    Hệ số khai thác KG được tra theo bảng 1.3 tài liệu tính toán sức kéo ô tô máy kéo.

    => Chọn KG =1

    (Kg)

    2.      Tính chọn trọng lượng toàn bộ của ô tô.

    Trọng lượng xe đầy tải: Ga  = Go + A.n + Gc

    Trong đó:

    + A là trọng lượng trung bình của 1 hành khách. Ta chọn A=65(Kg)

    + n là số chỗ ngồi. Ở đây n=3(người)

    è Ga = Go + A.n  + Gc = 1750+ 65*3 + 1750 = 3695(Kg)

    3.      Sự phân bố tải trọng động của ô tô ra các trục bánh xe khi đầy tải.

    Ta sử dụng xe có một cầu chủ động(cầu sau).

    Ta chọn :

    m1 = 0,35 => G1 = Ga . m1 = 1293.25(N)

    m2 = 0,65 => G2 = Ga . m2 = 2401.75(N)

    4.       Hệ số dạng khí động học K, nhân tố cản khí động học W và diện tích cản chính diện F.

    Nhân tố cản khí động học: W=K.F

    Hệ số dạng khí động học K được tra theo bảng 1.3 tài liệu tính toán sức kéo ô tô máy kéo => Chọn K = 0,7 NS2/m4

    Diện tích cản chính diện F:

    F = m. B . H

    Trong đó:

    B – Chiều rộng cơ sở của ô tô  (m)

    H – Chiều cao toàn bộ của ô tô (m)

    m – Hệ số điền đầy, chọn theo loại ô tô:

    + Đối với ô tô tải nặng và ô tô bus: m = 1,00-1,10.

    + Đối với ô tô con và ô tô tải nhẹ:  m = 0,90 ¸ 0,95=> Chọn m=0.9.

    Từ các xe tham khảo ta chọn:

    B=1.4(m)

    H=2.1 (m)

    =>  F = 0.9*1.4*2.1=2646(m2)

    => W = K . F = 0,7*2,646 = 1,8522 (NS2/m2).

    5. Hiệu suất của hệ thống truyền lực, được chọn theo loại ôtô

    – Đối với ô tô con và tải nhẹ: ht = 0,85 ¸ 0,90

    – Đối với ô tô tải nặng và khách: ht = 0,83 ¸ 0,85

    – Đối với ô tô nhiều cầu chủ động: ht = 0,75 ¸ 0,80

    => Chọn .

    6. Tính chọn lốp xe:

    Ta chọn cầu trước có 2 bánh, cầu sau có 4 bánh.

    Trọng lượng được đặt lên mỗi bánh xe:

    m1 = 0,35 => G1 = Ga . m1 = 1293.25(N)

    m2 = 0,65 => G2 = Ga . m2 = 2401.75(N)

    Từ đó, ta chọn lốp như sau:

    7.00R16 12PR cho cầu trước.

    7.00R16 12PR cho cầu sau.

    + Các thông số hình học bánh xe cầu trước và sau:

     

    B. CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ XÂY DỰNG ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH NGOÀI CỦA ĐỘNG CƠ.

    1. Xác định NVmax của động cơ ở chế độ vận tốc cực đại Vmax của ô tô.

    <kW>

    Với:

    +

    =>

    2. Chọn động cơ và xây dựng đường đặc tính ngoài của động cơ.

    0a) Chọn động cơ:

    Do yêu cầu sử dụng xe tải có tải trọng lớn nên ta chọn động cơ diesel có buồng cháy thống nhất cho quá trình tính toán.

    1b) Xây dựng đường đặc tính ngoài lý tưởng.

    * Điểm có tọa độ ứng với vận tốc cực đại:

    Theo xe tham khảo, ta chọn sơ bộ các thông số sau:

    Tỉ số truyền cầu chủ động :

    Tỉ số truyền tăng ; iht = 0,7

    Số vòng quay động cơ ứng với vận tốc cực đại của ô tô:

    * Điểm có toạ độ ứng với công suất cực đại:

    Nemax của động cơ được chọn theo công thức thực nghiệm của Leidecman:

    Nemax = NV/[a(nV/nN)+b(nV/nN)2-c(nV/nN)3] (kW)

    Trong đó:

    +  nN là số vòng quay động cơ ứng với công suất cực đại (Nemax).

    Vì động cơ sử dụng là động cơ diesel, nên theo lý thuyết, ta có: nN = nV = 3518 (v/p)

    + Các hệ số a=0.5 ; b=1.5 ; c=1 khi chọn động cơ diesel có buồng cháy thống nhất

    => Nemax = Nvmax = 115.295(kW)

    * Điểm bắt đầu làm việc của bộ điều tốc: nemax = nV + 300 = 3818 (v/p)

    * Điểm có số vòng quay chạy không tải: n = 600 v/p

    * Xây dựng đường đặc tính ngoài lý tưởng cho động cơ:

    Vẽ các đồ thị Ne = f(ne)

    Me = f(ne,Ne)

    Với:

    Bảng ne , K , Ne , Me:

     (v/p) 527.7 703.6 1055.4 1407.2 1759 2110.8
    K 0.1 0.152 0.258 0.376 0.5 0.624
     (W) 12149,21 17524,84 29746,11 43350,92 57647,5 71944,08
     (Nmm) 219894,5 237892,9 269194,6 294236 313017 325537,7
    ne (v/p) 2462.6 2814.4 3166.2 3518 3869.8 4221.6
    K 0.742 0.848 0.936 1 1.034 1.032
    Ne (W) 85548,89 97770,16 107916,1 115295 119215 118984,4
    Me (Nmm) 331798 331798 325537,7 313017 294236 269194,6

    Ñoà thò:                                                                                   

     

    3. Chọn động cơ và xác định đường đặc tính ngoài thực tế

    C. TÍNH CHỌN TỈ  SỐ TRUYỀN CỦA CẦU CHỦ ĐỘNG

    i0 = ;

    D. XÁC ĐỊNH TỈ SỐ TRUYỀN CỦA HỘP SỐ:

    1 . Tỉ số truyền ở tay số 1:

    Tỉ số truyền của hộp số được xác định bắt đầu từ số 1, phải thỏa mãn hai điều kiện sau: Lực kéo tiếp tuyến lớn nhất ở bánh xe chủ động phải thắng được lực cản tổng cộng lớn nhất của đường và lực kéo này phải thỏa mãn điều kiện bám:

    Hay:

    Lực kéo tiếp tuyến này cũng phải thỏa mãn điều kiện bám (tránh hiện tượng trượt quay của bánh xe chủ động) PKmax < Pj

    2 . Tỉ số truyền các tay số trung gian:

    Theo yêu cầu sử dụng đối với xe tải nặng, ta chọn hộp số có 5 số tới, một số lùi, tỉ số truyền phân bố theo cấp số điều hoà.

    Vậy ta có các tay số sau:

    ih1 = 3.2; ih2 = 1,85; ih3 = 1,3; ih4 = 1; ih5 = 0,8

    3 . Tay số lùi:

    Ta chọn: iR = ih1 = 3,2

    E. XÂY DỰNG ĐỒ THỊ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT:

    1. Phương trình cân bằng công suất của ô tô

    Ne = Nr + Nf  Ni + NW  Nj + Nmk + N0

    Trong đó:

    + Ne  – công suất của động cơ

    + Nr = Ne (1 – ht) – công suất tiêu hao do ma sát trong hệ thống truyền lực.

    + Nf  = fGVcosa /1000 – công suất tiêu hao để thắng lực cản lăn(kW).

    + Ni = GVsinsa /1000 – công suất tiêu hao để thắng lực cản dốc(kW).

    + NW = KFV3 /1000 – công suất tiêu hao để thắng lực cản không khí(kW).

    + Nj = (G/g) di.J.V/1000 – công suất tiêu hao để thắng lực cản quán tính(kW).

    + NmK =Pmk.V/1000 – công suất tiêu hao để thắng lực cản ở moóc kéo(kW).

    + N0 = 0,1047.M0. n0 /1000 – công suất tiêu hao do các bộ phận thu công suất(kW).

    Trong điều kiện đường bằng, xe chạy ổn định, không kéo moóc và không trích công suất, sự cân bằng công suất được tính:

    Ne = Nr + Nf + NW + Nd = Nf + NK

    • Trong đó:
    • + Nd = N0NiNj+ NmK là công suất dự dùng để leo dốc, truyền công suất ô tô làm việc ở các giá trị này.

    + NK: Công suất kéo của ô tô ở bánh xe chủ động được tính :

    NK = Ne – Nr = Ne . ht = N+ NW + Nd

    Xác định vận tốc của xe tại các tay số theo công thức sau:

    Vi = 2pnerb/ (60it) = 0,1047 (m/s)

    Vi = vận tốc ở tay số có tỉ số truyền ihi

    Bảng chế độ vận tốc tại các tay số :

      527.7 703.6 1055.4 1407.2 1759 2110.8
    (m/s) 1.00252361 1.336698 2.005047 2.673396 3.341745363 4.010094
    (m/s) 1.73409489 2.312127 3.46819 4.624253 5.780316303 6.93638
    (m/s) 2.46775042 3.290334 4.935501 6.580668 8.225834739 9.871002
    (m/s) 3.20807555 4.277434 6.416151 8.554868 10.69358516 12.8323
    (m/s) 4.01009444 5.346793 8.020189 10.69359 13.36698145 16.04038
    (m/s) 2462.6 2814.4 3166.2 3518 3869.8 4221.6
    (m/s) 4.678444 5.346793 6.015142 6.683491 7.35184 8.020189
    (m/s) 8.092443 9.248506 10.40457 11.56063 12.7167 13.87276
    (m/s) 11.51617 13.16134 14.8065 16.45167 18.09684 19.742
    (m/s) 14.97102 17.10974 19.24845 21.38717 23.52589 25.6646
    (m/s) 18.71377 21.38717 24.06057 26.73396 29.40736 32.08076

    Bảng ne , Ne , Nk , Nfi , Nwi , Nji :

    * Tay số 1 :

    (v/p) 527.7 703.6 1055.4 1407.2 1759 2110.8
    (W) 12149,21 17524,84 29746,11 43350,92 57647,5 71944,08
    (kW) 10.3268285 14.89611 25.28419 36.84828 49.000375 61.15247
    (kW) 0.14817299 0.197564 0.296346 0.395128 0.493909965 0.592692
    (kW) 0.00186626 0.004424 0.01493 0.03539 0.06912067 0.119441
    =(kW) 10.1767893 14.69413 24.97292 36.41776 48.43734436 60.44034
    (kW) 0.15003925 0.201988 0.311276 0.430518 0.563030635 0.712132
    (v/p) 2462.6 2814.4 3166.2 3518 3869.8 4221.6
    (W) 85548,89 97770,16 107916,1 115295 119215 118984,4
    (kW) 72.71656 83.10464 91.72869 98.00075 101.3328 101.1367
    (kW) 0.691474 0.790256 0.889038 0.98782 1.086602 1.185384
    (kW) 0.189667 0.283118 0.403112 0.552965 0.735997 0.955524
    =(kW) 71.83542 82.03126 90.43654 96.45996 99.51015 98.99583
    (kW) 0.881141 1.073374 1.29215 1.540785 1.822599 2.140908

    Xeùt taïi n = 3518 voøng/phuùt thì coâng suaát ñaït giaù trò lôùn nhaát

    Suy ra

    Ta coù

    Do chaïy treân ñuôøng baèng , xe khoâng coù mooùc neân , neân

    Tay soá 2:

    (v/p) 527.7 703.6 1055.4 1407.2 1759 2110.8
    (W) 12149.21 17524.84 29746.11 43350.92 57647.5 71944.08
    (kW) 10.3268285 14.89611 25.28419 36.84828 49.000375 61.15247
    (kW) 0.25629922 0.341732 0.512598 0.683465 0.85433075 1.025197
    (kW) 0.00965843 0.022894 0.077267 0.183152 0.357719563 0.618139
    =(kW) 10.0608708 14.53149 24.69433 35.98166 47.78832469 59.50913
    (kW) 0.26595765 0.364626 0.589866 0.866617 1.212050313 1.643336
    (v/p) 2462.6 2814.4 3166.2 3518 3869.8 4221.6
    (W) 85548.89 97770.16 107916.1 115295 119215 118984.4
    (kW) 72.71656 83.10464 91.72869 98.00075 101.3328 101.1367
    (kW) 1.196063 1.366929 1.537795 1.708661 1.879528 2.050394
    (kW) 0.981582 1.465219 2.08622 2.861757 3.808998 4.945115
    =(kW) 70.53891 80.27249 88.10467 93.43033 95.64422 94.14123
    (kW) 2.177646 2.832149 3.624016 4.570418 5.688526 6.995509

    * Tay soá 3 :

    (v/p) 527.7 703.6 1055.4 1407.2 1759 2110.8
    (W) 12149.21 17524.84 29746.11 43350.92 57647.5 71944.08
    (kW) 10.3268285 14.89611 25.28419 36.84828 49.000375 61.15247
    (kW) 0.36473351 0.486311 0.729467 0.972623 1.215778374 1.458934
    (kW) 0.02783502 0.065979 0.22268 0.527835 1.030926777 1.781441
    =(kW) 9.93425996 14.34382 24.33205 35.34782 46.75366985 57.91209
    (kW) 0.39256854 0.552291 0.952147 1.500457 2.246705152 3.240376
    (v/p) 2462.6 2814.4 3166.2 3518 3869.8 4221.6
    (W) 85548.89 97770.16 107916.1 115295 119215 118984.4
    (kW) 72.71656 83.10464 91.72869 98.00075 101.3328 101.1367
    (kW) 1.70209 1.945245 2.188401 2.431557 2.674712 2.917868
    (kW) 2.828863 4.222676 6.012365 8.247414 10.97731 14.25153
    =(kW) 68.1856 76.93671 83.52792 87.32178 87.68073 83.96734
    (kW) 4.530953 6.167921 8.200766 10.67897 13.65202 17.1694

    * Tay soá 4:

    (v/p) 527.7 703.6 1055.4 1407.2 1759 2110.8
    (W) 12149.21 17524.84 29746.11 43350.92 57647.5 71944.08
    (kW) 10.3268285 14.89611 25.28419 36.84828 49.000375 61.15247
    (kW) 0.47415357 0.632205 0.948307 1.26441 1.580511887 1.896614
    (kW) 0.06115355 0.144957 0.489228 1.159652 2.26494613 3.913827
    =(kW) 9.79152139 14.11895 23.84666 34.42422 45.15491698 55.34203
    (kW) 0.53530711 0.777161 1.437535 2.424062 3.845458017 5.810441
    (v/p) 2462.6 2814.4 3166.2 3518 3869.8 4221.6
    (W) 85548.89 97770.16 107916.1 115295 119215 118984.4
    (kW) 72.71656 83.10464 91.72869 98.00075 101.3328 101.1367
    (kW) 2.212717 2.528819 2.844921 3.161024 3.477126 3.793229
    (kW) 6.215012 9.277219 13.20917 18.11957 24.11715 31.31062
    =(kW) 64.28883 71.2986 75.6746 76.72016 73.73848 66.0329
    (kW) 8.427729 11.80604 16.05409 21.28059 27.59427 35.10384

    * Tay soá 5:

    (v/p) 527.7 703.6 1055.4 1407.2 1759 2110.8
    (W) 12149.21 17524.84 29746.11 43350.92 57647.5 71944.08
    (kW) 10.3268285 14.89611 25.28419 36.84828 49.000375 61.15247
    (kW) 0.59269196 0.790256 1.185384 1.580512 1.975639859 2.370768
    (kW) 0.11944052 0.283118 0.955524 2.264946 4.42372291 7.644193
    =(kW) 9.61469602 13.82274 23.14329 33.00282 42.60101223 51.13751
    (kW) 0.71213248 1.073374 2.140908 3.845458 6.399362768 10.01496
    (v/p) 2462.6 2814.4 3166.2 3518 3869.8 4221.6
    (W) 85548.89 97770.16 107916.1 115295 119215 118984.4
    (kW) 72.71656 83.10464 91.72869 98.00075 101.3328 101.1367
    (kW) 2.765896 3.161024 3.556152 3.95128 4.346408 4.741536
    (kW) 12.1387 18.11957 25.79915 35.38978 47.1038 61.15355
    =(kW) 57.81197 61.82404 62.37338 58.65969 49.88254 35.24166
    (kW) 14.90459 21.28059 29.3553 39.34106 51.45021 65.89508

    F. XAÂY DÖÏNG ÑOÀ THÒ CAÂN BAÈNG LÖÏC KEÙO:

    1. Phöông trình caân baèng löïc keùo cuûa oâ toâ

    PK = Pf  Pi + PW  Pj + PmK                                                

    Trong ñoù:             Pf = f.G.cosa (N)                    – löïc caûn laên.

    PW =K.F.V2    (N)                   – löïc caûn gioù.

    Pi = G.sina (N)                       – löïc caûn leân doác.

    Pj = (N)                     – löïc caûn taêng toác.

    PmK (N)                                    – löïc keùo ôû mooùc keùo.

    Löïc keùo baùnh xe chuû ñoäng PK ñöôïc tính:

    PK = (N)

    C1 = (N)                   – haèng soá tính toaùn

    Ñieàu kieän chuyeån ñoäng: Xe chaïy treân ñöôøng baèng(), ñaày taûi, khoâng keùo mooùc, khoâng trích coâng suaát.

    Lực kéo dư Pd =  Pi  Pj  PmK dùng để leo dốc, tăng tốc và kéo moóc.

    Bảng v , Me , Pk , Pf , Pw , Pj :

    * Tay số 1:

      V(m/s) 1.00252361 1.336698 2.005047 2.673396 3.341745363 4.010094  
        219894.5 237892.9 269194.6 294236 313017 325537.7  
        10300.8357 11143.96 12610.27 13783.32 14663.10747 15249.63  
        147.8 147.8 147.8 147.8 147.8 147.8  
        1.86156025 3.30944 7.446241 13.23776 20.68400281 29.78496  
        10151.1741 10992.85 12455.03 13622.28 14494.62346 15072.05  
        149.66156 151.1094 155.2462 161.0378 168.4840028 177.585  
               
                             
      V(m/s) 4.678444 5.346793 6.015142 6.683491 7.35184 8.020189  
        331798 331798 325537.7 313017 294236 269194.6  
        15542.89 15542.89 15249.63 14663.11 13783.32 12610.27  
        147.8 147.8 147.8 147.8 147.8 147.8  
        40.54065 52.95105 67.01617 82.73601 100.1106 119.1399  
        15354.55 15342.14 15034.82 14432.57 13535.41 12343.33  
        188.3406 200.751 214.8162 230.536 247.9106 266.9399  
               
                               

    * Tay soá 2:

    V(m/s) 1.73409489 2.312127 3.46819 4.624253 5.780316303 6.93638
      219894.5 237892.9 269194.6 294236 313017 325537.7
      5955.17063 6442.602 7290.313 7968.483 8477.109004 8816.194
      147.8 147.8 147.8 147.8 147.8 147.8
      5.56972301 9.90173 22.27889 39.60692 61.88581117 89.11557
      5801.80091 6284.901 7120.234 7781.076 8267.423193 8579.278
      153.369723 157.7017 170.0789 187.4069 209.6858112 236.9156
    V(m/s) 8.092443 9.248506 10.40457 11.56063 12.7167 13.87276
      331798 331798 325537.7 313017 294236 269194.6
      8985.735 8985.735 8816.194 8477.109 7968.483 7290.313
      147.8 147.8 147.8 147.8 147.8 147.8
      121.2962 158.4277 200.51 247.5432 299.5273 356.4623
      8716.639 8679.507 8467.884 8081.766 7521.156 6786.051
      269.0962 306.2277 348.31 395.3432 447.3273 504.2623

    * Tay số 3:

    V(m/s) 2.46775042 3.290334 4.935501 6.580668 8.225834739 9.871002
      219894.5 237892.9 269194.6 294236 313017 325537.7
      4184.7145 4527.234 5122.923 5599.475 5956.887408 6195.163
      147.8 147.8 147.8 147.8 147.8 147.8
      11.279513 20.05247 45.11805 80.20987 125.3279223 180.4722
      4025.63499 4359.382 4930.005 5371.465 5683.759486 5866.891
      159.079513 167.8525 192.9181 228.0099 273.1279223 328.2722
    V(m/s) 11.51617 13.16134 14.8065 16.45167 18.09684 19.742
      331798 331798 325537.7 313017 294236 269194.6
      6314.3 6314.3 6195.163 5956.887 5599.475 5122.923
      147.8 147.8 147.8 147.8 147.8 147.8
      245.6427 320.8395 406.0625 501.3117 606.5871 721.8888
      5920.858 5845.661 5641.301 5307.776 4845.087 4253.234
      393.4427 468.6395 553.8625 649.1117 754.3871 869.6888

    * Tay số 4:

    V(m/s) 3.20807555 4.277434 6.416151 8.554868 10.69358516 12.8323
      219894.5 237892.9 269194.6 294236 313017 325537.7
      3219.01115 3482.488 3940.71 4307.288 4582.221083 4765.51
      147.8 147.8 147.8 147.8 147.8 147.8
      19.062377 33.88867 76.24951 135.5547 211.8041887 304.998
      3052.14878 3300.799 3716.66 4023.933 4222.616895 4312.712
      166.862377 181.6887 224.0495 283.3547 359.6041887 452.798
    V(m/s) 14.97102 17.10974 19.24845 21.38717 23.52589 25.6646
      331798 331798 325537.7 313017 294236 269194.6
      4857.154 4857.154 4765.51 4582.221 4307.288 3940.71
      147.8 147.8 147.8 147.8 147.8 147.8
      415.1362 542.2187 686.2456 847.2168 1025.132 1219.992
      4294.218 4167.135 3931.465 3587.204 3134.356 2572.918
      562.9362 690.0187 834.0456 995.0168 1172.932 1367.792

    * Tay số 5:

    V(m/s) 4.01009444 5.346793 8.020189 10.69359 13.36698145 16.04038
      2575.20892 2785.99 3152.568 3445.83 3665.776867 3812.408
      147.8 147.8 147.8 147.8 147.8 147.8
      29.784964 52.95105 119.1399 211.8042 330.9440449 476.5594
      2397.62396 2585.239 2885.628 3086.226 3187.032822 3188.049
      177.584964 200.751 266.9399 359.6042 478.7440449 624.3594
      2575.20892 2785.99 3152.568 3445.83 3665.776867 3812.408
    V(m/s) 18.71377 21.38717 24.06057 26.73396 29.40736 32.08076
      3885.723 3885.723 3812.408 3665.777 3445.83 3152.568
      147.8 147.8 147.8 147.8 147.8 147.8
      648.6503 847.2168 1072.259 1323.776 1601.769 1906.238
      3089.273 2890.706 2592.349 2194.201 1696.261 1098.53
      796.4503 995.0168 1220.059 1471.576 1749.569 2054.038
      2054.0377 3536.667 7772.751 13703.27 21328.21887 30647.6

     

    1. XÂY DỰNG ĐỒ THỊ ĐẶC TÍNH ĐỘNG LỰC HỌC:

    Nhân tố động lực học được tính theo công thức sau:

    Bảng v, D:

    * Tay số 1:

    V (m/s) 2,256 2,780 3,985 4,150 4,598
    Pk (N) 10129 11546,8 13078,6 14292 12617,6
    Pw (N) 9,16 13,91 28,58 31,00 38,05
    D 0.27 0.30 0.34 0.37 0.39
    V (m/s) 4,985 5,089 5,168 5,708 5,980
    Pk (N) 10096,8 9730,7 10101,6 9178,5 9935,4
    Pw (N) 44,7 46,6 48,1 58,6 64,4
    D 0.41 0.41 0.41 0.39 0.37

    * Tay soá 2:

    V (m/s) 1.73409489 2.312127 3.46819 4.624253 5.780316303
    Pk (N) 3001.388 3130.758 3208.380 3234.254 3208.380
    Pw (N) 10.817 24.337 43.267 67.604 97.350
    D 0.16 0.17 0.19 0.14 0.22
    V (m/s) 8.092443 9.248506 10.40457 11.56063 12.7167
    Pk (N) 3001.388 2820.270 2587.403 2302.789 1966.427
    Pw (N) 173.066 219.037 270.416 327.204 389.399
    D 0.24 0.24 0.23 0.22 0.20

    * Tay soá 3:

    V (m/s) 2.46775042 3.290334 4.935501 6.580668 8.225834739
    Pk (N) 2573.19 2684.103 2750.651 2772.834 2750.651
    Pw (N) 14.716 33.111 58.864 91.976 132.445
    D 0.11 0.12 0.14 0.15 0.12
    V (m/s) 11.51617 13.16134 14.8065 16.45167 18.09684
    Pk (N) 2573.19 2417.911 2218.267 1974.258 1685.883
    Pw (N) 235.458 298.001 367.903 445.163 529.780
    D 0.16 0.16 0.15 0.15 0.14

    * Tay soá 4:

    V (m/s) 3.20807555 4.277434 6.416151 8.554868 10.69358516
    Pk (N) 2000.925 2087.172 2138.920 2156.169 2138.920
    Pw (N) 24.34 54.76 97.35 152.11 219.04
    D 0.09 0.09 0.10 0.11 0.13
    V (m/s) 14.97102 17.10974 19.24845 21.38717 23.52589
    Pk (N) 2000.925 1880.180 1724.936 1535.193 1310.951
    Pw (N) 389.40 492.83 608.44 736.21 876.15
    D 0.12 0.12 0.11 0.10 0.09

    * Tay soá 5:

    V (m/s) 4.01009444 5.346793 8.020189 10.69359 13.36698145
    Pk (N) 2000.925 2087.172 2138.920 2156.169 2138.920
    Pw (N) 24.34 54.76 97.35 152.11 219.04
    D 0.07 0.07 0.08 0.09 0.09
    V (m/s) 18.71377 21.38717 24.06057 26.73396 29.40736
    Pk (N) 2000.925 1880.180 1724.936 1535.193 1310.951
    Pw (N) 389.40 492.83 608.44 736.21 876.15
    D 0.09 0.08 0.07 0.06 0.05

    2. Ñoà thò nhaân toá ñoäng löïc hoïc:

    Khi oâ toâ chuyeån ñoäng vôùi taûi troïng thay ñoåi, ñaëc tính ñoäng löïc hoïc cuõng seõ thay ñoåi, coù theå aùp duïng ñoà thò tia ñeå khaûo saùt, ñoà thò tia naøy ñöôïc xaây döïng veà phía beân traùi ñoà thò D, caùc tia coù goùc nghieâng ôû goùc toïa ñoä vôùi:

    tga = = ;

    a – goùc nghieâng cuûa tia öùng vôùi soá phaàn traêm taûi troïng söû duïng so vôùi taûi ñònh möùc cuûa xe.

    D vaø Dx – nhaân toá ñoäng löïc hoïc cuûa oâ toâ ôû taûi ñònh möùc Gt vaø ôû taûi Gtx.

    Gx – troïng löôïng toaøn boä cuûa oâ toâ ôû taûi Gtx:  Gx = Go + Gtx.

    Gtx – taûi troïng cuûa oâ toâ.

    Caùc goùc tia:

    Gtx/Gt Gtx Gx=Go+Gtx tga=Gx/Ga a
    0 0 1320 0.804878 38.83
    0.1 32 1352 0.82439 39.50
    0.2 64 1384 0.843902 40.16
    0.4 128 1448 0.882927 41.44
    0.6 192 1512 0.921951 42.67
    0.8 256 1576 0.960976 43.86
    1 320 1640 1 45.00
    1.2 384 1704 1.039024 46.10
    1.4 448 1768 1.078049 47.15
    1.6 512 1832 1.117073 48.17
    1.8 576 1896 1.156098 49.14

     

    H. XAÂY DÖÏNG ÑOÀ THÒ ÑAÏT  TÍNH TAÊNG TOÁC:

     1. Ñoà thò gia toác cuûa oâ toâ

    Gia toác cuûa oâ toâ khi chuyeån ñoäng khoâng oån ñònh ñöôïc tính nhö sau:

    (theâm giaûi thích caùc soá lieäu ,choïn = f min)

    Khi tính gia toác treân ñöôøng baèng (ñöôøng khoâng coù ñoä doác, i=0); y = f.

    di: heä soá tính ñeán aûnh höôûng cuûa caùc khoái löôïng quay, coù theå tính theo coâng thöùc kinh nghieäm: di = 1,03 + a.

    Choïn a = 0,05 =>

    Vì D laø haøm soá cuûa vaän toác, neân j cuõng laø moät haøm töông töï, ôû caùc soá truyeàn khaùc nhau. Theo töøng vaän toác, ta laäp ñöôïc baûng tính toaùn. Töø caùc soá lieäu cuûa baûng naøy, laäp ñoà thò gia toác j = f(V) vaø gia toác ngöôïc 1/j = f (V), ñoà thò gia toác ngöôïc seõ duøng ñeå tính thôøi gian vaø quaõng ñöôøng taêng toác.

    Baûng v , D , j , 1/j:

    * Tay soá 1:

    V (m/s) 1.00252361 1.336698 2.005047 2.673396 3.341745363 4.010094
    D 0.27872731 0.301506 0.341078 0.372668 0.396276684 0.411904
    j (m/s2) 1.67786842 1.825591 2.082217 2.287082 2.440186016 2.54153
    1/j (s2/m) 0.59599429 0.547768 0.480257 0.437238 0.409804824 0.393464
     
    V (m/s) 4.678444 5.346793 6.015142 6.683491 7.35184 8.020189
    D 0.419549 0.419214 0.410896 0.394597 0.370317 0.338055
    j (m/s2) 2.591112 2.588934 2.534995 2.429295 2.271835 2.062613
    1/j (s2/m) 0.385935 0.386259 0.394478 0.411642 0.440173 0.484822

    * Tay soá 2:

    V (m/s) 1.73409489 2.312127 3.46819 4.624253 5.780316303 6.93638
    D 0.16101762 0.174092 0.196699 0.214584 0.22774623 0.236186
    j (m/s2) 0.91451113 0.9993 1.145909 1.261893 1.347251815 1.401985
    1/j (s2/m) 1.09348041 1.000701 0.87267 0.79246 0.742251737 0.713274
     
    V (m/s) 8.092443 9.248506 10.40457 11.56063 12.7167 13.87276
    D 0.239904 0.238899 0.233171 0.222722 0.20755 0.187655
    j (m/s2) 1.426094 1.419577 1.382435 1.314667 1.216275 1.087257
    1/j (s2/m) 0.701216 0.704435 0.723362 0.760649 0.822183 0.919746

    * Tay soá 3:

    V (m/s) 2.46775042 3.290334 4.935501 6.580668 8.225834739 9.871002
    D 0.11294817 0.121981 0.137424 0.149371 0.15782299 0.162779
    j (m/s2) 0.91451113 0.9993 1.145909 1.261893 1.347251815 1.401985
    1/j (s2/m) 1.09348041 1.000701 0.87267 0.79246 0.742251737 0.713274
     
    V (m/s) 11.51617 13.16134 14.8065 16.45167 18.09684 19.742
    D 0.16424 0.162205 0.156674 0.147648 0.135126 0.119108
    j (m/s2) 1.426094 1.419577 1.382435 1.314667 1.216275 1.087257
    1/j (s2/m) 0.701216 0.704435 0.723362 0.760649 0.822183 0.919746

    * Tay soá 4:

    V (m/s) 3.20807555 4.277434 6.416151 8.554868 10.69358516 12.8323
    D 0.08660213 0.093332 0.104586 0.112902 0.118279212 0.120718
    j (m/s2) 0.61668641 0.678995 0.783206 0.860205 0.909992707 0.93257
    1/j (s2/m) 1.62156971 1.472764 1.276804 1.162514 1.098909906 1.072306
     
    V (m/s) 14.97102 17.10974 19.24845 21.38717 23.52589 25.6646
    D 0.120217 0.116778 0.1104 0.101083 0.088827 0.073632
    j (m/s2) 0.927935 0.89609 0.837033 0.750765 0.637287 0.496596
    1/j (s2/m) 1.077662 1.11596 1.194696 1.331974 1.569153 2.013708

    * Tay soá 5:

    V (m/s) 4.01009444 5.346793 8.020189 10.69359 13.36698145 16.04038
    D 0.06888833 0.073966 0.082095 0.087524 0.09025258 0.09028
    j (m/s2) 0.46034213 0.508153 0.584703 0.635823 0.66151205 0.661771
    1/j (s2/m) 2.17229736 1.96791 1.710269 1.572765 1.511688259 1.511097
     
    V (m/s) 18.71377 21.38717 24.06057 26.73396 29.40736 32.08076
    D 0.087607 0.082233 0.074158 0.063383 0.049907 0.03373
    j (m/s2) 0.636599 0.585997 0.509965 0.408503 0.28161 0.129286
    1/j (s2/m) 1.570847 1.706492 1.960918 2.447965 3.551016 7.734785

    2. Ñoà thò thôøi gian vaø quãng đường tăng tốc của ô tô

    Quãng đường tăng tốc của ôtô được tính theo công thức:  

    S =

    Kết quả tính được đưa vào bảng 1.13. Từ kết quả này vẽ đồ thị t = f(V) hình1.8.

    Sử dụng đồ thị  t = f(V) và dùng phương pháp tích phân đồ thị hình 1.8, tính phần diện tích F giữa đường cong và khoảng tung độ ti tương ứng với Vi và lập bảng 1.14.

    Các giá trị Si được tính như sau:

    Trong đó: C – tỉ lệ xích của thời gian tăng tốc (s/mm).

                 Bảng 1.14

    Khoảng Vi m/s 1,4 ¸ 2,8 2,8 ¸ 5,6 5,6 ¸ 14 14¸28 28¸54
    Khoảng ti  (giây) t1 t2 t3    
    Fi  (mm2) F1 F2 F3    
    Fi  (mm2) F1 F1+F2      
    S (m) S1 S2 S3 Sn
    Khoảng Vi m/s 1,4 ¸ 2,8 2,8 ¸ 5,6 5,6 ¸ 14 14¸28 28¸54
    Khoảng ti  (giây)          
    Fi  (mm2) 2.1 4.2 9.8 21 41
    Fi  (mm2) 2.1 6.3 16.1 37.1 78.1
    S (m) S1 S2 S3 Sn

    Sau đó theo bảng 1.14 lập đồ thị S = f(V) từ V0  đến 0,9 Vmax  như  hình 1.8.

    Trong thực tế có sự ảnh hưởng của thời gian chuyển số giữa các số truyền đến quá trình tăng tốc, vì vậy đồ thị thực tế của thời gian tăng tốc và quãng đường tăng tốc có dạng như hình 1.9, với DVc  là tốc độ giảm vận tốc chuyển động khi sang số.

    DVc = y.g.tc/di ;      (m/s)

    tc – thời gian chuyển số:

    ôtô có động cơ xăng: tc = (0,5 ¸1,5) s;

    ô tô có động cơ Diesel:  tc = (1,0 ¸ 4) s

    g = 9,81 m/s2 – gia tốc trọng trường;

    Y – hệ số cản tổng cộng của đường;

    Quãng đường xe chạy được trong thời gian chuyển số được tính:

    S= Vc.tc ,   (m)

    Vđ:  vận tốc ở khi bắt đầu chuyển số (m/s),

    Thời gian tăng tốc ở ô tô con hiện đại là (10 ¸ 15) giây, xe buýt và tải là (25¸40) giây.

    Quãng đường tăng tốc của ô tô đời mới khoảng (400¸900) m.


    Tải xuống tài liệu học tập PDF miễn phí

    [sociallocker id=”19555″] Tải Xuống Tại Đây [/sociallocker]


  • THIẾT KẾ BỘ KHỞI ĐỘNG MỀM ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ ROTO LỒNG SÓC

    THIẾT KẾ BỘ KHỞI ĐỘNG MỀM ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ ROTO LỒNG SÓC

    THIẾT KẾ BỘ KHỞI ĐỘNG MỀM ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ ROTO LỒNG SÓC

    Mọi ý kiến đóng góp xin gửi vào hòm thư: [email protected]

    Kéo xuống để Tải ngay bản PDF đầy đủ: Sau “mục lục” và “bản xem trước” 

    (Nếu là bài nhiều công thức nên mọi người nên tải về để xem tránh mất công thức)

    Bài liên quan: ĐỒ ÁN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG


    [toc]

    [pdfviewer width=”800px” height=”1000px” beta=”true/false”]http://hotroontap.com/wp-content/uploads/2019/03/THI%E1%BA%BET-K%E1%BA%BE-B%E1%BB%98-KH%E1%BB%9EI-%C4%90%E1%BB%98NG-M%E1%BB%80M-%C4%90%E1%BB%98NG-C%C6%A0-KH%C3%94NG-%C4%90%E1%BB%92NG-B%E1%BB%98-ROTO-L%E1%BB%92NG-S%C3%93C.pdf[/pdfviewer]

    Tải ngay bản PDF tại đây: THIẾT KẾ BỘ KHỞI ĐỘNG MỀM ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ ROTO LỒNG SÓC

    ĐỀ TÀI

    THIẾT KẾ BỘ KHỞI ĐỘNG MỀM ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ ROTO LỒNG SÓC

    Thông số động cơ:

    P=120kw

    n=1490v/phút

    cosj=0.93

    M/Mđm=1.1

    Mmax/Mđm=2

    I/Idm=6

    J=1.6kg/m2

    U1=220/380V

    Yêu cầu nội dung thiết kế đồ án :

    • Giới thiệu chung về chủng loại thiết bị được giao nhiệm vụ thiết kế
    • Đề xuất các phương án tổng thể, phân tích ưu nhược điểm của từng phương án, để đi đến phương án chọn lựa phù hợp để thiết kế mạch lực và mạch điều khiển
    • Thuyết minh sự hoạt động của sơ đồ kèm theo hình vẽ minh họa
    • Tính toán mô phỏng mạch lực bằng phần mềm PSim
    • Tính toán mô phỏng mạch điều khiển
    • Kết luận
    • Tài liệu tham khảo

    Phần I  GIỚI THIỆU CHUNG

    CHƯƠNG I : LỜI MỞ ĐẦU

    Do yêu cầu của công việc cũng như khả năng làm việc của mạch điện không đồng bộ nên cho đến nay nó được sử dụng rộng rãi nhất trong các ngành kinh tế quốc dân với công suất từ vài chục đến hàng nghìn kilôoat.

    Trong công nghiệp thường dùng máy điện không đồng bộ làm nguồn động lực cho máy cán thép loại vừa và nhỏ, động lực cho các máy công cụ ở các nhà máy công nghiệp nhẹ…

    Trong hầm mỏ dùng làm máy tời hay quạt gió.

    Trong nông nghiệp dùng làm máy bơm hay máy gia công sản phẩm.

    Trong đời sống hàng ngày máy điện không đồng bộ cũng dần chiếm một vị trí quan trọng :quạt gió, máy quay đĩa, động cơ trong tủ lạnh….

    Bởi nó có những ưu điểm nổi bật hơn hẳn so với máy điện một chiều cũng như máy điện đồng bộ, đó là :

    Có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, làm việc chắc chắn, vận hành tin cậy. Chi phí vận hành và bảo trì sửa chữa thấp, hiệu suất cao, giá thành hạ.

    Máy điện không đồng bộ sử dụng trực tiếp lưới điện xoay chiều do đó không cần phải tốn kếm thêm chi phí cho các thiết bị biến đổi.

    Tuy nhiên, máy điện không đồng bộ chủ yếu được sử dụng ở chế độ động cơ, nên nó cũng có một số nhược điểm là dòng khởi động của động cơ không đồng bộ thường lớn (từ 4 đến 7 lần dòng định mức). Dòng điện mở máy quá lớn không những làm cho bản thân máy bị nóng mà còn làm cho điện áp lưới giảm sút nhiều (hiện tượng sụt áp lưới điên), nhất là đối với lưới điện công suất nhỏ.

    Do đó vấn đề đặt ra là ta cần phải giảm được dòng điện mở máy của động cơ không đồng bộ , đặc biệt là với động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc. Bởi vì việc tác động vào động cơ rôto lồng sóc khó khăn hơn so với động cơ không đồng bộ rôto dây quấn. Tuy nhiên, hiện nay với việc áp dụng những ứng dụng của điện tử thì công việc đó đã trở nên dễ dàng hơn.

                                                              ChươngII

    Các phương pháp mở máy

     

    2.1-Mở máy động cơ điện không đồng bộ:

    Khi bắt đầu mở máy thì roto đang đứng yên, hệ số trượt s=1 nên trị số dòng điện mở máy tính theo mạch điện thay thế bằng :

         Từ công thức trên ta thấy , dòng điện khởi động động cơ không đồng bộ phụ thuộc vào bản thân cấu tạo của động cơ và phụ thuộc nhiều vào điện áp lưới .

    Trên  thực tế , do mạch từ tản bão hòa rất nhanh, điện kháng giảm xuống nên dòng điện mở máy còn lớn hơn so với trị số tính theo công thức trên,ở điện áp định mức .thường dòng mở máy bằng 4 đến 7 lần dòng định mức .Điều đó không những làm cho động cơ nhanh bị hỏng mà còn làm cho điện áp lưới mỗi khi khi khởi động giảm nhiều .Do đó nhất thiết ta phải làm giảm dòng điện mở máy .

    2.2-Các phương pháp mở máy :

    Các yêu cầu mở máy cơ bản :

    • Phải có mômen mở máy đủ lớn để thích ứng với đặc tính cơ của tải .
    • Dòng điện mở máy càng nhỏ càng tốt .
    • Phương pháp mở máy và thiết bị cần dùng đơn giản , rẻ tiền , chắc chắn
    • Tổn hao công suất trong quá trình mở máy càng nhỏ càng tốt

    2.2.1-Mở máy trực tiếp động cơ điện  rôto lồng sóc :

    Đây là phương pháp đơn giản nhất, ta đóng trực tiếp động cơ điện vào lưới điện .Khi đó điện áp U1 đặt vào dây quấn stato bằng điện áp lưới (như hình vẽ).Do đó dòng điện mở máy lớn , nếu quán tính của tải lớn thời gian mở máy dài thì sẽ có thể làm cho máy sinh nhiệt và

    ảnh hưởng điện áp lưới.

    .

    2.2.2-Hạ điện áp mở máy:

     

    Từ công thức của dòng điện mở máy ta thấy, nếu giảm điện áp đặt vào stato khi mở máy thì sẽ giảm được dòng điện mở máy. Nhưng hạ điện áp mở máy thì cũng sẽ làm cho mômen khởi động giảm xuống.

    Do đó ta chỉ dùng phương pháp này cho những thiết bị mở máy cỡ nhỏ.

       2.3-Các phương án:

    -Nối điện kháng trực tiếp vào mạch điện stato: Khi mở máy trong mạch điện stato đặt nối tiếp một điện kháng, sau khi mở máy song thì điện kháng này bị nối ngắn mạch.

    -Dùng biện pháp tự ngẫu: Ta sử dụng một máy biến áp tự ngẫu, bên cao áp nối với lưới điện, bên hạ áp nối với động cơ điện. Sau khi mở máy song thì biến áp tự ngẫu được ngắt ra khỏi mạch động lực(động cơ )

    -Mở máy bằng phương pháp thay đổi nối Υ-∆: phương pháp này thích ứng với những máy khi làm việc bình thường ở chế độ đấu tam giác, khi mở máy ta đổi thành sao.

    -Dùng bộ điều áp xoay chiều ba pha dùng ba triac đấu song song với nhau.

    * Phân tích ưu nhược điểm của tưng phương pháp mở máy:

    + Cả bốn phương pháp trên đều có tác dụng hạ dòng mở máy nhưng trong qua trình hoạt động của động cơ khi dòng tăng đột ngột vì một lý do nào đó thì 4 phương pháp trên không đáp ứng được(không hạn chế được dòng đó) vì vậy ta dùng bộ điều áp xoay chiều 3 pha.

    Ưu điểm của bộ điều áo xoay chiều 3 pha khi điều chỉnh góc α thích hợp của các xung điều khiển đặt vào các thyristor là có thể hạ được điện áp đặt vào stasto và do đó có thể hạn chế được dòng qua động cơ. Và vẫn còn tham gia vào mạch trong quá trình hoạt động của động cơ .

    Tuy nhiên nhược điểm của phương pháp này là dòng điện và điện áp đều không sin. Nhưng do thời gian mở máy rất nhỏ (từ 1-3 giây) nên t vẫn có thể sử dụng được .

         Vì vậy ta quyết định chọn phương án dùng bộ điều áp xoay chiều 3 pha để làm bộ khởi động cho động cơ không đồng bộ 3 pha rôto lồng sóc.

     

        2.4- Phương pháp dùng bộ điều áp xoay chiều 3 pha:

    Ta sử dụng 6 thyristor đấu song song ngược theo sơ đồ như hình vẽ. Khi ta cấp điện áp xoay chiều vào ba đầu A, B, C, do còn phụ thuộc vào góc mở van của các thyristor nên ta sẽ có 3 dạng điện áp đặt vào động cơ ứng với 3 vùng của góc mở van. Các điện áp này đều nhỏ hơn so với điện áp vào .

    2.5- Phân tích hoạt động của bộ điều áp xoay chiều 3 pha:

    -Vì động cơ không động cơ không đồng bộ có thể coi như là một phụ tải gồm có điện áp trở và cuộn cảm nối tiếp nhau, trong đo:

    +Điện trở rôto biến thiên theo tốc độ quay.

    +Điện cảm phụ thuộc vào vị trí tương đối giữa dây quấn rôto và stato.

    + Góc pha giữa dòng điện và điện áp cũng biến thiên theo tốc đọ quay ω= ω(s).

    -Do tính chất tự nhiên của mạch điện (có điện cảm)nên nếu trong khoảng v < ω mà đặt xung điều khiển vào các van bán dẫn thì các van này chỉ dẫn dòng ở thời điểm v= ω trở đi.Do đó điện áp động cơ không phụ thuộc vào góc mở .Nếu như vậy thì ta không điều chỉnh vào điện áp , vì vậy ta chỉ đặt xung điều khiển với góc mở > ω.

    -Khi v> ω thì tùy thuộc vào giá trị tức thời của các điện áp dây mà có lúc có 3 van ở 3 pha khác nhau dẫn dòng , hay 2 van ở 2 van khác nhau dẫn dòng:

    +Nếu có 3 van ở 3 pha khác nhau dẫn dòng.

    Khi đó dòng điện tải :

    Uđm   :biên độ điện áp dây

    Ω       :Góc lệch pha giữa điện áp và dòng điện ở giai đoạn đang xét

    +Nếu chỉ có 2 pha có van dẫn:

    Khi đó ta có dòng điện tải :

    Tùy thuộc vào góc điều khiển mà các giai đoạn có 3 van dẫn hoặc 2 van dẫn cũng thay đổi theo.

     *Khoảng dẫn của van ứng với α= 0 ÷ 600 :

    Trong phạm vi này sẽ có các giai đoạn 3 van và 2 van dẫn xen kẽ nhau như đồ thị dưới đây:

    • Khoảng van dẫn ứng với α = 60 ÷ 900

     

     

     

     

     

     

                        CHƯƠNG III : CÁC PHƯƠNG PHÁP BẢO VỆ VAN

     

    3.1 – Bảo vệ quá nhiệt cho van

    Khi làm việc với dòng điện có dòng chạy qua trên van có sụt áp, do đó có tổn hao công suất  DP tổn hao này sinh ra nhiệt đốt nóng van bán dẫn. mặt khác van bán dẫn chỉ cho phép làm việc dưới nhiệt độ cho phép Tcp cho phép nào đó, nếu quá nhiệt độ cho phép thì các van bán dẫn dễ bị phá hủy. để van bán dẫn làm việc an toàn không bị chọc thủng vì nhiệt ta phải chọn và thiết kế  hệ thống tản nhiệt hợp lí.

    Tính toán cánh tản nhiệt

    Tổn hao công suất trên một tiristor: DP = DU.Ilv  =1,6.104,3 =166,88 W

    Diện tích bề mặt tản nhiệt:

    Trong đó: DP – tổn hao công suất

    t  – độ chênh lệch so với môi trường.

    Chọn nhiệt đọ môi trường là : Tmt = 400C,

    Nhiệt độ làm việc cho phép của tiristor là Tcp = 1250C

    Chọn nhiệt độ trên cánh tản nhiệt Tlv = 800C

    t = Tlv – Tmt = 80 – 40 = 400C

    ­                km : hệ số tỏa nhiệt bằng đối lưu và bức xạ. chọn km = 8 (w/m2 0C)

    Vậy ta có diện tích của mỗi cánh tản nhiệt:

    (cm2)

    Chọn loại cánh tản nhiệt có36 cánh kích thước mỗi cánh: a x b = 10 x 10 (cm x cm)

    Vậy tổng diện tích cánh tản nhiệt của cánh tản nhiệt: S = 26.5.10.10 = 13000(cm2)

    3.2 Bảo vệ quá dòng cho van

    Trong quá trình hoạt động và làm việc ta phải sửa chữa và bảo dưỡng mạch động lực cũng như mạch điều khiển do vậy trong mạch còn có thêm các thiết bị bảo vệ đóng ngắt như: aptomat,  cầu chì, cầu dao.

    Như ta đã biết Iđc =208.6A

    Ta chọn aptomat có thông số và trị số như sau:

    Itt =kmm.Iđc = 6 . 208.6 =1251.6A(kmm = 5 ÷7)

    Ta lựa chọn mạng aptomat loại 4 cực 415V loại S với INđm=55 (KA), Iđm = 1600A do Clipson chế tạo

    Ta có Itt của cầu chì là :

    kmm = 5÷7  , C = 2.5

    Ta  chọn Icc = 1.1÷1.3 Itt  =>Icc = 1,2 . 500.64 =600.768A

    Với Icc = 600.768A ta lựa chọn loại cầu chì có U=400V với Iđm =630A loại hạ áp do ABB chế tạo.

    Lựa chọn dao cách ly

    Ta có : Idc=208,6 (A)

    Ta có Itt > Iđc

    Ta lựa chọn loại cầu dao cách ly với U= 1000V với Iđm = 250A

    khối lượng của cầu dao là 6.9 kg do ABB sản xuất với kí hiệu là OESA

     3.3  Bảo vệ quá áp

    Trong quá trình làm việc van phải chịu điện áp ngược tương đối lớn do vậy người ta phân ra làm 2 loại nguyên nhân gây quá áp:

    1, Nguyên nhân nội tại: là do sự tích tụ điện tích trong các lớp bán dẫn. khi khóa van tisitor bằng điện áp ngược, các điện tích nói trên đổi ngược lại hành trình tạo ra dòng điện ngược trong thời gian rất ngắn.sự biến thiên nhanh chóng của dòng điện ngược gây nên suất điện động cảm ứng rất lớn trong các điện cảm, vốn luôn luôn có của đường dây nguồn dẫn tới tiristor. Vì vậy giữa anôt va catot của tiristor xuất hiện quá điện áp. Ta có đồ thị thể hiện quá trình biến thiên của điện áp và dòng điện trên

    2, nguyên nhân bên ngoài: những nguyên nhân này thường xảy ra ngẫu nhiên đôi khi đóng cắt không taỉ một biến áp trên đường dây, khi một cầu chì nhảy khi có sấm sét…

    Để bảo vệ quá áp do tích tụ điện tích khi chuyển mạch gây nên người ta dùng mạch RC đấu song song với tiristor như hình dưới:

    Thông số của R,C phụ thuộc vào mức độ quá điện áp có thể xảy ra, tốc độ biến thiên của dòng điện chuyển mạch, điện cảm trên đường dây, dòng điện từ hóa máy biến áp. Việc tính toán thông số của mạch R,C rất phức tạp, đòi hỏi nhiều thời gian nên ta sử dụng phương pháp xác định thông số R,C bằng đồ thị giải tích, sử dụng đường cong đã có sẵn

    Do vậy quá trình tính toán các thông số R,C rất phức tạp vì vậy chúng ta áp dung phương pháp chọn giá trị R,C theo kinh nghiệm:

    Theo kinh nghiệm người ta chọn R = (5÷30)W,C = (0.25÷4) µF

    Theo tính toán dòng qua van bằng 208.6 A là lớn nên ta chọn giá trị R,C như sau

    R = 25W    ,     C = 0.8 µF

    Ta có mạch hoàn chỉnh:

    Do xung áp của lưới điện nên chúng ta phải mắc các tụ, điện trở song song với tải ỏ đầu vào nhằm lọc xung . khi xuất hiện xung điện áp trên đường dây nhờ có mạch này mà đỉnh xung gần như nằm lại hoàn toàn trên điện trở đường dây. Do vậy trị số R2,C2 phụ thuộc nhiều vào tải. nhưng do quá trình tính toán rất phức tạp đồng thời theo kinh nghiệm R­2 = (5 ¸20W ) C2 = 4 m F

    Vì dòng của động cơ tương đối lớn nên ta chọn C2 = 4 m F và R2 = 8 W

                                   PHẦN II : THIẾT KẾ MẠCH

     

     

                          CHƯƠNG I : THIẾT KẾ MẠCH ĐỘNG LỰC

     

    1.1 TÍNH TOÁN CHỌN VAN

     

    Dựa vào đồ thị dạng điện áp của bộ điều áp xoay chiều ba pha ta có thể tính toán dòng điện qua van, điện áp ngược qua van do thời gian mở máy của động cơ không được quá lớn :

    t= 3s.

    Mặt khác dòng điện ở đây cũng tương đối đáng kể do vậy chúng ta không thể chọn điều khiển dòng triac do quá trình hoạt động triac phát nóng cao do dòng điện quá lớn. Do vậy chúng ta lựa chọn sơ đồ tiristor

    Ta có dòng điện động cơ :

    Dòng điện chạy qua mỗi tiristor :

    Dòng điện làm việc của tiristor là 104.3 A là tương đối lớn, do đó tổn hao năng lượng trên tiristor cũng khá lớn vì vậy ta phải lựa chọn làm mát cho phù hợp để đảm bảo cho tiristor hoạt động bình thường và hết công suất.

    Từ các phương pháp làm mát ta lựa chọn phương pháp làm mát bằng cánh tản nhiệt có quạt gió cưỡng bức với tốc độ gió 12m/s với điều kiện làm mát này tiristor có thể làm việc với 50% dòng định mức.

    Dòng điện tiristor cần chọn là:

    Điện áp tiristor khi ở trạng thái khóa là:

    Điện áp định mức của tiristor là:

    UTđm  = kđtUTlv =1,8.537 =996(V)

    Tiristor mắc vào lưới điện xoay chiều với tần số 50Hz nên thời gian chuyển mạch của tiristor không ảnh hưởng lớn đến việc chọn tiristor:

    Từ các thông số trên ta lựa chọn loại tiristor 303RB100 có thông số sau:

    với các thông số :

    – Điện áp ngược cực đại của van:Un=1000 V

    – Dòng điện định mức của van    : Iđm =300 A

    -Dòng điện đỉnh cực đại:             Ipik=  8000 A

    – Điện áp của xung điều khiển     :Uđk =3V

    – Sự sụt áp lớn nhất của tiristor ở trạng thái dẫnlà: ∆U =1.6 V

    – Dòng điện dò :  Ir=30 mA

    – Dòng điện tự giữ:Ih=500 mA

    – Dòng điện xung điều khiển : Iđk = 0.15 A

    – Nhiệt độ làm việc cực đại cho phép : Tcp = 1250C

                    –  Tốc độ biến thiên điện áp : du/dt =200 V/µs

    – Tốc độ biến thiên dòng điện : di/dt =180 A/µs

    – Thời gian chuyển mạch : tcm =75 µs

     

     ChươngII

                CÁC ĐIỀU KIỆN ĐỂ THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN

    2.1-giới thiệu chung về mạch điều khiển toàn hệ thống

    1.Các yêu cầu chung đối với hệ thống điều khiển

    a-Đảm bảo phát xung với đủ các yêu cầu để mở van:

    -Đủ biên độ, UX

    -Đủ độ rộng ,tx

    -Sườn xung ngắn (tx=0.5÷1µs)

    ( xung điều khiển thường có biện độ 2v đến 10v, độ rộng xung thường từ 20µs đến 200 µs)

    b-Đảm bảo tính đối xứng đối với  các kênh điều khiển

    Trong sơ đồ điều khiển các thyristor ở đây thì độ lệch cho phép của các xung ở các kênh khác nhau phải ở trong một phạm vi cho phép với cùng một giá trị điện áp điều khiển

    c- Đảm bảo cách ly giữa mạch điều khiển và mạch động lực

    Đối với khâu biến áp xung thường được sử dụng như một khâu truyền khâu cuối cùng ở tầng khuếch đại xung, điện áp chụi đựng giữa sơ cấp và thứ cấp phải đạt 1500v ÷2000v khi sơ đồ làm việc với điện áp lưới 380v

    d- Đảm bảo đúng quy luật thay đổi về pha của các xung điều khiển

    Đây là yêu cầu để đảm bảo phạm vi điều chỉnh của góc điều khiển α

    Thông thường đối với sơ đồ biến đổi xung áp xoay chiều góc  α phải thay đổi trong phạm vi 0÷2100

    e- Có thể điều chỉnh được góc điều khiển α, không phạu thuộc vào sự thay đổi điện áp lưới .

    f- Không gây nhiễu với các hệ thống điện tử khác ở xung quanh .

    g-Có khả năng bảo vệ quá áp , quá dòng mất pha ….và báo hiệu khi có sự cố

    Đối với các yêu cầu cụ thể của sơ đồ bộ biến đổi xung áp xoay chiều 3 pha cho mạch điều khiển mở máy động cơ không đồng bộ roto lồng sóc thì có 2 yêu cầu chính mà mạch điều khiển phải thực hiện được là :

    1-Khi mở máy thì dòng mở máy qua động cơ phải được hạn chế vì lúc này dòng mở máy tăng đột ngột với giá trị lớn làm hỏng động cơ

    2-Để hạn chế dòng mở máy thì ta dùng bộ biến đổi xung áp xoay chiều 3 pha để hạ điện áp đặt vào dây quấn stato động cơ và do đó dòng mở máy sẽ hạn chế .Vậy tại lúc mở máy ta thường điều chỉnh Uđk để cho điện áp stato bằng khoảnh 65%Uđm nên sau khi khởi động  thì ta phải cho điện áp stato phải tăng trở lại .

    Sau  khi khởi động thì Uđc phải tăng trở lại theo như đồ thị dưới đây và nhờ điều chỉnh Uđc thì ta sẽ điều chỉnh được thời gian khởi động t=1s ÷ 3s

    Để thực hiện điều này ta phải dùng một khâu sau:

    Khâu có tác dụng tạo ra tín hiệu Uđk để mở các van T. do vậy để thực hiện được diều này ta có sơ đồ Uđk như bên

    Mục đích :

    Khi khởi động thì sẽ có một giá trị nhất định là ta điều chỉnh điện áp điều khiển này để lúc khởi động động cơ sẽ có :Uđc = 65%Uđm để dòng qua động cơ được hạn chế .

    Sau đó công tắc star đóng vào mạch tích phân hoạt động Uđk sẽ làm một hàm tuyến tính của Ud có dạng như sau:

    Chính nhờ Uđk tăng thì gócα sẽ giảm dần và Uđc sẽ tăng dần đạt theo đúng yêu cầu .

    Phân tích hoạt động

    Khi chưa đóng công tắc thì Uđk = Uđk0, trong đó Uđk0 là điện áp điều khiển ứng với Uđc = 65% Uđm

    Khi đóng công tắc thì Ud = -E

    Ta có :  -Uđk

    Từ đó :

    Uđk=

    Vậy sau đó Uđk sẽ tăng dần và α giảm dần thì Uđc sẽ tăng dần .

    Vậy nhờ khâu trên ta đã thực hiện được yêu cầu đề ra cho công việc khởi động .

    *Cấu trúc của một mạch điều khiển sau:

    Trong đó  :

    -ĐF : khâu tạo điện áp đồng pha

    -Urc : điện áp răng cưa

    – U­c : là điện áp điều khiển

    – khâu 2:khâu so sánh  điện áp giữa Uc và Urc, khi Uc – Urc=0 thì trigow lật trạng thái

    – khâu 2 : khâu tạo xung chum .

    – khâu 3 : là khâu khuếch đại xung

    – khâu 4: khâu biến áp xung.

    Bằng cách điều hỉnh Uc ta có thể điều chỉnh được vị trí xung điều khiển tức là điều chỉnh được góc α.

    2.2 Khâu tạo điện áp đồng bộ

    Khâu tạo điện áp đồng bộ cho bộ điều áo xoay chiều ba oha để điều chỉnh sáu thyrisror thường cần một hệ điện áp 6 pha làm diện áp đồng bộ .Góc α được tính từ gốc O .Hệ điện áp pha này bao gồm sáu điện áp đồng bộ hình sin lệch nhau một góc Π/3.Yêu cầu này sẽ được thỏa mãn dễ dàng nếu dùng một máy biến áp 3 pha sơ cấp có ba cuộn dây đấu sao lấy điện áp từ lưới .Máy biến áp này có thể được bố trí như sau”

    Cách sau :

    Điểm trung tính kí hiệu là O nối với điểm O của mạch điều khiển us1,us3,us5 dùng làm điện áp đồng bộ của pha a, b , c tương ứng :

    us1=Usm sin (θ + Л/3 ) ;

    us3 =Usm.sin (θ – Л/3 );

    us5= Usm.sin (θ –Л ) ;

    us2= Usm.sin θ    ;

    us4 =Usm.sin (θ –2 Л/3);

    us6=Usm.sin (θ –4 Л/3);

     Nguyên lý hoạt động :

       Theo sơ đồ cấu trúc khâu này phải tạo ra một điện áp có góc lệch pha cố định vơi điện áp lực đặt lên van lực, phù hợp nhất cho mục đích này là biến áp . Ỏ đây ta sử dụng biến áp một pha có điểm giữa .

    Điện áp hình sin của lưới điện được  chỉnh lưa qua bộ chỉnh lưu 1pha 2 nửa chu kỳ  để tao ra UDF. Điện áp UDF được so sánh với điện áp đặt Uo qua bộ so sánh là 1 OPAM , cho đầu ra Udb là điện áp ở 2 trạng thái bão hòa âm và bão hòa dương của OPAM. Điện áp  Uo  được tạo ra qua bộ chia áp gồm nguồn E và các điện trở R2­ và biến trở  VR3 .Việc điều chỉnh U0 ta để điều chỉnh độ nghiêng của điện áp ở đầu ra của khâu răng cưa và có thể  điều chỉnh được dải điều chỉnh của góc điều khiển  a .

    2.3Khâu biến áp xung và khuếch đại xung:

    1. a) Tác dụng :

    Khâu khuếch đại xung là khâu cuối cùng quan trọng trong hệ thống điều khiển Khâu KĐX có nhiệm vụ là khuếch đại tín hiệu điều khiển đưa đến để điều khiển van bán dẫn công suất để đảm bảo các tham số cơ bản như biên độ , độ rộng và công suất Một trong những nhiệm vụ cơ bản của KĐX là cách ly giữa mạch động lực và hệ thống điều khiển .

    Khối KĐX có tác dụng tăng cường dòng từ cổng AND đi ra (dòng từ cổng AND đi ra thường nhỏ) sau đó qua BAX để tạo được dòng điện điều khiển Ig , áp điều khiển U­g có biên độ thích hợp để mở Thyristor .

    Máy biến áp xung là loại biến áp đặc biệt trong đó điện áp đặt lên phía sơ cấp có dạng cung chũ nhật mà không phải là một điện áp hình sin .Điều này dẫn đến chế độ làm việc và tính toán BAX rất khác so với các biến áp thông thường .

             b)Hoạt động 

         Sơ đồ gồm  môt khóa Transistor T1 được điều khiển bởi một xung có độ rộng tx,Khi T1 mở bão hòa gần như toàn bộ điện áp nguồn Un được đặt lên cuộn sơ cấp của máy biens áp xung.Điện áp cảm ứng bên phía thứ cấp có cực tính dương mở điôt D2 đưa dòng điện điều khiển vào giữa cực điều khiển và catôt của thyrsisor T.  Điot D4 có tác dụng làm giảm điện áp ngược đặt lên giữa catot và cực điều khiển của thyristorT khi điện áp dương hơn điện áp anôt. Điều này đảm bảo an toàn cho tiếp giáp G – K của thyristor khi T ở chế độ khóa.

           Khi transitor T1 khóa lại dòng collector-emitter của nó sẽ về bằng 0 .Tuy nhiên dòng qua cuộn dây sơ cấp BAX không thể bị dập tắt đột ngột được .Sức điện động tự cảm trên cuộn dây khi đó sẽ đảo chiều theo hướng muốn duy trì dòng này ,nghĩa là sức  điện động có dấu(-) ở phía trên và (+) ở phía dưới .Sức điện động này có thể rất lớn vì nó tỷ lệ với tốc độ giảm của dòng điện sơ cấp i1: di1/dt .Tuy nhiên khi điôt D1 và điôt ổn áp DZ sẽ mở tạo ra đường khép kín cho dòng i1.Dòng i1  sẽ suy giảm dần về không do tổn hao công suất trên điện trở thuần của cuộn dây và chủ yếu do tiêu tán sụt áp trên điôt D1 và điôt D2  .Nhờ đó điện áp trên collector của transitor T1 được giữ ở mức Un + (UD1+ UDZ).

    Điện trở R mắc nối tiếp giữa nguồn và biến áp xung có tác dụng hạn chế dòng từ hóa BAX. Điện trở R được tính để đảm bảo dòng qua transitor T1 không bao giờ vượt quá dòng collector lớn nhất cho phép.

      2.4  Khâu tạo điện áp răng cưa

    Nguyên lý hoạt động :

    Điện áp đồng bộ ở 2 trạng thái bão hòa âm và bão hòa dương được đưa vào bộ tạo xung răng cưa. Bộ tạo xung răng cưa thực chất là 1 mạch tích phân  hoạt đọng ở 2 trạng thái tương ứng với 2 trạng thái phóng nạp của tụ  C.

    Sử dụng đặc điểm của OPAM ta có điện áp đặt lên 2 đầu tụ C bằng điện áp đầu ra của  OPAM 2 .

    2.5 Khâu so sánh

    Khâu này có  chức năng so sánh điện áp điều khiển với điện áp tựa để định thời điểm phát xung điều khiển thông thường đó là thời điểm khi 2 điện áp này bằng nhau. Nói cách khác đây là khâu xác đinh góc điều khiển a.

    Điện áp răng cưa được so sánh với tín hiều điều khiển Udk qua một OPAM   tạo nên tín hiệu đàu ra mang thông tin về  góc a. Tín hiệu điều khiển Udk  được diều chỉnh nhớ khâu phản hỗi và đảm bảo : 0

              Chương III  : THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN

     

      3.1 Tạo nguồn nuôi một chiều :

    Khối tạo nguồn nuôi một chiều cung cấp điện áp môt chiều cho khuyếch thuật toán hoạt động và cho các điện áp đặt ở đầu vào các IC thực hiện nhiệm vụ so sánh.

    Chọn IC ổn áp loại :

    • UA7815 có điện áp ngưỡng là 35V

    Dòng điện ra I0 = 1.5A , điện áp ra : E =15V

    • UA7915 có điện áp ngưỡng là -40V

    Dòng điện ra I0 = 1.5 A

    Điện áp ra : E = -15V

    Tụ C4,C5 dùng để lọc sóng hài bậc cao và R =1 kW

    Chọn C4 = C5 =470µF ,U = 35V

    3.2 Tính tầng khuyếch đại cuối cùng

    – Chọn transistor công suất 2SC9111 làm việc ở chế độ xung có các thông số :

    – Transistor loại NPN,vật liệu bán dẫn là Si

    – Điện áp giữa colecto va bazơ khi hở mạch emitor :UCBO = 40V

    – Điện áp giữa emitor va bazơ khi hở mạch colecto :UEBO = 4V

    – Dòng điện lớn nhất ở colecto có thể chụi đựng Icmax = 500 mA

    – Công suất tiêu tán ở colecto Pc = 1.7W

    – Nhiệt độ lớn nhất ở mặt tiếp giáp : t = 1750C

    – Hệ số khuyếch đại: b =50

    – Dòng làm việc của colecto : Ic3 = I1 = 33.3mA

    – Dòng làm việc của bazơ :IB3 = IC3

    Ta thấy loại transistor là van dẫn có công suất điều khiển khá bé : Uđk = 3V, Iđk  = 0.15A . Nên      dòng colecto-bazơ của transistor Ir3 khá bé, trong trường hợp này ta có thể không cần                  transistor T­2 mà vẫn đủ công suất điều khiển transistor. Chọn nguồn cho biến áp xung                                             E = 15V, ta phải mắc thêm điện trở R10 nối tiếp với cực emitor của Ir3,R1

    R10 =

    Tất cả các diode trong mạch điều khiển đều dùng loại 1N4009 có tham số:

    -Dòng điện định mức:Iđm =10A

    – Điện áp để cho diode mở thông :Um = 1V

    – Điện áp ngược lớn nhất UN = 25V

    3.3 Chọn cổng AND

    Ta thấy trong mạch điều khiển dùng 6 cổng AND nên ta lựa chọn 2 IC4081 họ CMOS. Mỗi IC4081 có 4 cổng AND với các thông số:

    -Nguồn nuôi IC: VCC  = 3÷9V . ta lựa chọn Vcc =12V

    -Nhiệt độ làm việc: T = -400C÷800C

    -Điện áp ứng với mức logic”1”: 2÷4.5V

    -Dòng điện nhỏ hơn 1mA

    -Công suất tiêu thụ P = 2.5(nW/1cổng)

    Chọn tụ C3 và R9

    Điện trở R9 dùng đê hạn chế dòng điện vào bazơ cua transistơ Ir3

    Chọn R6  thỏa mãn điều kiện: với I=0,001(A)

    R6 ≥ =

    Chọn C3 . R6 = tx   mà R6 = 4,5

    => C3 =

    3.4 Tính bộ tạo xung chùm

    Ta có mỗi kênh điều khiển phải dùng 4 kênh khuyếch đại thuật toán, do đó ta chọn 6 IC loại TL084 do hãng Texas Instrumenst chế tạo, mỗi IC này có 4 khuyếch đại thuật toán.

    Ta có thông số của IC TL084 :

    -Điện áp nuôi Vcc= ±18V, chọn Vcc = ±12V

    -Hiệu điện thế giữa hai đầu vào: U= ±30V

    -Nhiệt độ làm việc : T= -25÷850C ,

    -Công suất : P=0,68 (W)

    -Tổng trở vào : Rin= 106 MW

    -Dòng điện ra: Ira= 30 (pA)

    -Tốc độ biến thiên điện áp: du/dt = 13(V/µs)

    Mạch tạo chùm xung có tần số: f=, hay chu kì của chum xung: T=

    Ta có T= 2R9.C2.ln(1+2R8/R7), chọn R8=R7=33(W)

    Thì ta có T= 2,2R9.C2=1000  vậy R9.C2= 454,5(µs)

    Chọn C2 = 0,1µs, có điện áp ra U=16(V), R9= 454,5 (W)

    Và để thuận tiện cho việc lắp mạch ta lựa chọn R9=5(kW)

    Uđk = 3 V

    Iđk= 0,15 A

    Thời gian chuyển mạch: tcm= 120 µs

    Độ rộng xung tx = 167

    fđk = 10 kHz

    3.5 Tính bộ tạo xung áp

    Chọn vật liệu làm lõi là sắt Ferit HM. Lõi có dạng hình xuyến làm việc trên một phần của đặc tính từ hóa có: ∆B= 0,8 (T), ∆H= 20(A/m), và không có khe hở không khí.

    Tỷ số biến áp thường là m=2÷3 nên chọn m=3.

    Điện áp cuộn thứ cấp la: U2= Uđk =3V

    Điện áp đặt lên cuộn sơ cấp: U1= m.U2= 3.3= 9V

    Dòng điện thứ cấp: I2= Iđk=0,15A

    Dòng điện sơ cấp I1=(A)

    Độ từ thẩm trung bình tương đối của lõi sắt:

    Với :µ0 = 1,26.10-6

    Vậy ta có thể tích lõi thép cần có là :

    (cm3)

    Với V= 2,34 cm3, ta chọn được biến áp xung với các thông số

    a=6mm, b=8mm,d=25mm,D=40mm

    Q=0.49cm2

    Chiều dài mach từ:L=10.2 (cm)

    Số vòng dây sơ cấp máy biến áp xung

    Theo luật cảm ứng điện từ:

    (vòng)

    Số vòng  dây thứ cấp:

    Tiết diện dây quấn sơ cấp:

    Đường kính dây quấn sơ cấp:

    Tiết diện dây quấn thứ cấp là:

    (mm2)

    Với

    Vậ đường kính dây quấn thứ cấp là:

    (mm)

    Kiểm hệ số lấp đầy:

    Vời K = 0,11 thì cửa sổ đủ diện tích cần thiết

    Tầng so sánh khuyếch đại thuật toán loại TL084

    Chọn R4 = R5 > UV/Iđk = 12/0,1.103 = 12kW

    Trong đó nếu nguồn nuôi Vcc = ±12V thì điện áp A3 là Uv  12V dòng điện vào được hạn chế để Ilv < 1mA

    Do đó ta lựa chọn R4 = R5 = 15 kW khi đó dòng vào A­ là :

    Iv =   mA

    Tính chọn khâu đồng pha

    Điện áp tụ được hình thành do sự nạp của tụ             C1. mặt khác để đảm bảo điện áp tụ có trong một nửa chu kì điện áp lưới là tuyến tính thì hằng số thời gian nạp tụ  :T = R1.C1 = 0.005s (thời gian nạp của tụ T = 0.005s)

    Chọn tụ C1 = 0.1µF thì điện trở R1 =

    Thông thường R3 được chọn làm là một biến trở để thuận tiện cho việc điều chỉnh.

    Ta chọn transistor loại AS64 với các thông số transistor loại PNP làm bằng Si.

    Điện áp giữa colector và bazơ khi hở mạch emitor :UCBO = 25V

    Điện áp giữa emitor và bazơ khi hở mạch collector : UEBO = 7V

    Dòng điện lớn nhất của colector có thể chụi đựng ICmax = 100mA

    Nhiệt độ lớn nhất ở mặt tiếp giáp : Tcp = 1500C

    Hệ số khuyếch đại b = 250

    Dòng điện cực đại của bazơ : IB = A

    Điện trở R2 để hạn chế dòng điện đi vào cực bazơ của transistor được tính như sau:R2                    thỏa mãn điều kiện R2

    Chọn điện áp xoay chiều đồng pha U­A = 9V

    Điện trở R3 để hạn chế dòng điện qua khuyếch đại thuật toán A1 do vậy R3 được chọn sao cho dòng điện vào khuyếch đại thuật toán với IV < 1mA .Do đó R3

    Chọn R =10kW

    3.6 Tính toán biến áp nguồn nuôi và đồng pha

    Ta thiết kế máy biến áp dùng cho cả việc tạo điện áp đồng pha và tạo nguồn nuôi, chọn kiểu biến áp 3 pha 3 trụ trên mỗi trụ có 3 cuộn dây 1 cuộn sơ cấp và 2 cuộn thứ cấp

    Điện áp lấy ra ở thứ cấp máy biến áp làm biến áp đồng pha lấy ra làm nguồn nuôi:

    U2 = U2đpđm = UN = 15V

    Dòng điện thứ cấp máy biến áp đồng pha : I2đp = 1mA

    Công suất nguồn nuôi cho biến áp xung : Uđp= 6.U2đpđm.I2đp = 6.15.10-3 = 0.09W

    Công suất tiêu thụ ở 6ICTL084 sử dụng làm khuyếch đại thuật toán ta chọn IC4081 để tạo cổng AND: PIC = 8.Pic 8.0,68=5,12W

    Công suất máy biến áp xung cấp cho cực điều khiển tiristor:

    PX= 6.Uđk.Iđk = 6.3.0,15 = 2,7W

    Công suất sử dụng cho việc tạo nguồn nuôi:

    PN = Uđp + PIC + PX = 0.09 + 5.12 + 2.7 = 7.91W

    Công suất của máy biến áp có thể tổn thất 5% do trong máy gây ra:

    PTT = 0,05.(0,09+PN) = 0,4W

    Vậy tổn thất công suất do máy biến áp gây ra:

    S = PTT + PN = 0,4 + 7,91 = 8,3 VA

    Dòng điện thứ cấp máy biến áp

    Dòng điện sơ cấp

    Tiết diện trụ của máy biến áp được tính theo công thức kinh nghiệm

    Nên ta có tiêu chuẩn hóa tiết diện trụ Qt = 1,63 cm2, kích thước mạch từ là

    a = 12 mm                         h = 30 mm

    b = 16 mm                         hệ số ép chặt = 0,85

    Trong đó kQ = 6 dựa vào hệ số phương pháp làm mát

    Số trụ của máy biến áp: m = 3

    Tần số của lưới điện f = 50 Hz

    Ta có số vòng dây của cuộn sơ cấp:

    (vòng)

    Dây cuộn thứ cấp :

    (vòng)

    Chọn mật độ dòng điện : J1 = J2 = 2,75(A/mm2)

    Đường kính dây cuốn : d1=

    Vậy chọn d1 = 0,1mm để đảm bảo độ bền và cách điện tốt ta chọn d1 = 0,12mm

    Số vòng dây cuộn thứ cấp: W2 = 482 vòng

    Tiết diện dây: S2 =

    Đường kính dây cuộn thứ cấp : d2 =

    Chọn d2 =0,31mm

    Hệ số lấp đầy k = 0,9 với k =

    Cửa sổ máy biến áp :

    Chọn C = 10mm

    Chiều dài mạch từ:

    C0=2C+3a=2.10+3.12=56(mm)

    Chiều cao mạch từ:

    H = h + 2a = 30 + 2.12 =54(mm)

    3.7 Tính toán chọn diode cho bộ chỉnh lưu nguồn nuôi :

    Dòng điện HD qua IDHD =

    Điện áp ngược lớn nhất mà diode phải chịu:

    UNmax = =

    Chọn diode có Iđm

                                                  Iđm ki.IDHD = 10.0,06 = 0,6(A)

    Chọn Iđm = 1A

    Chọn diode có điện áp ngược lớn nhất

    Un = kn.UNmax = 2.36,7 =73,4(V)

    Với  Iđm = 1(A), Un=73,4(V) ta chọn diode loại KH 208A có các thông số :Iđm=1.5A,UN=100V

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

                                 Phần III : Mô phỏng

    Mô phỏng mạch động lực bằng phần mềm Psim

    Mạch mô phỏng và kết quả như hình vẽ bên  như hình vẽ bên :

                                                        Kết luận

    Học kì vừa qua với sự giúp đỡ tận tình của thầy Bùi Văn Huy. Chúng em dã cố gắng hoàn thành đồ án môn điện tử công suất với đề tài “ thiết kế bộ điều khiển động cơ không đồng bộ roto lồng sóc “mặc dù lúc đầu còn bỡ ngỡ, nhưng được sự chỉ bảo tận tình của thầy Bùi Văn Huy, chúng em đã hoàn thành đồ án, có thêm được nhiều kinh nghiệm quý báu trong thực tế, kiến thức về điện tử công suất và các môn học khác để sau này có đủ tự tin làm các đồ án khác và giúp chúng em :

    Hiểu được cấu tạo, nguyên lí hoạt động của bộ điều áp xoay chiều 3 pha và ứng dụng vào thực tế

    Biết cách thiết kế và tính toán mạch động lực

    Biết cạch thiết kế và tính toán mạch điều khiển

    Kết quả mô phỏng cho thấy mạch động lực cho thấy hoạt động tốt và đạt những yêu cầu thực tế đặt ra. Điều đó chứng tỏ tính đúng đắn của mạch đã thiết kế, kết quả là là cơ sở cho việc ứng dụng để thiết kế mạch thực tế.

    Tuy nhiên, do thời gian có hạn và kiến thức còn non kém nên đồ án không thể tránh khỏi những thiếu sót

    Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Bùi Văn Huy đã tận tình hướng dẫn , giúp đỡ em trong suốt thời gian làm đồ án để em hoàn thành đồ án này


    Tải xuống tài liệu học tập PDF miễn phí

    [sociallocker id=”19555″] Tải Xuống Tại Đây [/sociallocker]
  • ĐỒ ÁN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

    ĐỒ ÁN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

    ĐỒ ÁN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

    Mọi ý kiến đóng góp xin gửi vào hòm thư: [email protected]

    Kéo xuống để Tải ngay bản PDF đầy đủ: Sau “mục lục” và “bản xem trước”

    (Nếu là bài nhiều công thức nên mọi người nên tải về để xem tránh mất công thức)

    Bài liên quan: Đồ án Cung cấp điện: Tính toán cung cấp điện cho phân xưởng cơ khí


    [toc]

    [pdfviewer width=”800px” height=”1000px” beta=”true/false”]http://hotroontap.com/wp-content/uploads/2019/03/%C4%90%E1%BB%92-%C3%81N-THI%E1%BA%BET-K%E1%BA%BE-%C4%90%E1%BB%98NG-C%C6%A0-%C4%90%E1%BB%90T-TRONG.pdf[/pdfviewer]

    Tải ngay bản PDF tại đây: ĐỒ ÁN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

    Lời nói đầu

    Những năm gần đây nền kinh tế Việt Nam đang phát triển mạnh. Bên cạnh đó kỹ thuật của nước ta cũng từng bước tiến bộ. Trong đó phải nói đến nghành động lực. Để góp phần nâng cao trình độ và kỹ thuật, mỗi sinh viên chúng ta phải tự nghiên cứu, đó là điều cấp thiết.

    Sau khi được học môn nguyên lý động cơ đốt trong cùng với các môn cơ sở khác (sức bền vật liệu, cơ lý thuyết, vật liệu học…), sinh viên được giao nhiệm vụ làm đồ án môn học kết cấu và tính toán động cơ đốt trong. Đây là một phần quan trọng trong nội dung học tập, nhằm tạo điều kiện cho sinh viên tổng hợp, vận dụng các kiến thức đã học để giải quyết một vấn đề cụ thể của chuyên nghành.

    Trong quá trình thực hiện đồ án, em đã cố gắng tìm tòi, nghiên cứu tài liệu một cách nghiêm túc. Tuy nhiên vì bản thân còn ít kinh nghiệm cho nên việc hoàn thành đồ án lần này không thể tránh khỏi những thiếu sót. Vì vậy mong thầy giáo xem xét và chỉ dẫn để em càng ngày càng hoàn thiện kiến thức hơn. Em xin cảm ơn!

    Chương I

    KHÁI NIỆM VỀ ĐỘNG CƠ THIẾT KẾ

    1. Loại động cơ:

    • Dùng vào mục đích đẩy tàu
    • 2 kỳ
    • Công suất 6960(KW)
    • Tốc độ quay n=167 vòng/phút.
    • Pe=21 bar
    • Có tăng áp:

    Như chúng ta đã biết,đối với động cơ đốt trong có cùng dung tích xi lanh nhưng lượng khí nạp và nhiên liệu cung cấp cho chu trình khác nhau thì công suất đầu ra khác nhau.Giải pháp tăng áp cho động cơ là giải pháp tối ưu cho việc tăng công suất động cơ mà không tăng kích thước của động cơ.Tuy nhiên nếu ta tăng áp suất nạp quá cao thì nhiệt cháy cực đại tz ,Pz tăng cao.Gây khó khăn cho quá trình bôi trơn ,làm mát cũng như vật liệu chế tạo.Khí NOx hình thành nhiều (khi tz >2000o C ) ảnh hưởng đến hiệu ứng nhà kính.

    2. Phương án bố trí các xi lanh một dãy:

    Phương án bố trí xi lanh một dãy rất thuận tiện trong xữa chữa và lắp

    ráp.Giá thành rẽ dể chế tạo.

    3. Phương án làm mát hai vòng dùng nước biển làm mát cho nước ngọt:

    Ưu điểm của phương pháp làm mát này là giá thành chi phí thấp nhưng hiệu quả làm mát cao.Gốp phần nâng cao tính kinh tế cho động cơ.Tuy nhiên nước biển có nồng độ muối cao và hàm lượng tạp chất lớn có thể gây đóng kẹn (kêt tủa muối trên hệ thống).Để hạn chế được điều này ta không nên cho nhiệt độ t ra không quá 550 C.

    4. Phương án bôi trơn:

    Phương án bôi trơn thủy động.Như chúng ta đã biết đối với động cơ tàu

    thủy yêu cầu về độ tin cậy cũng như độ bền,là rất cao.Khi động cơ khởi động yêu cầu các ổ trục phải được bôi trơn trước để tránh hiện tượng ma sát khô .Vì vậy ta sử dụng hệ thống bôi trơn thủy động độc lập với máy chính.Nếu ta sử dụng phương pháp bôi trơn thủy tỉnh trong quá trình khởi động ,tắc máy động cơ không được bôi trơn bình thường .Có thể hình thành ma sát khô (đặc biệt dưới tải trọng rất lớn của động cơ thủy cở lớn lớp dầu bôi trơn thủy tĩnh bị phá hủy làm cho hai bè mặt chuyển động tiếp xúc trực tiếp lên nhau) phá hủy chi tiết của động cơ.

    5. Chọn chiều quay của động cơ:

    Cùng chiều quay của kim đồng hồ

    6 . Thứ tự nổ:

    Chọn theo tiêu chuẩn 1-8-2-6-4-5-3-7

    7 .Phương án khởi động bằng động cơ thủy lực .

    Ưu điểm của phương pháp khởi động này là động cơ thủy lực có kết cấu nhỏ gọn nhưng cho công suất đầu ra rất lớn,chiệu quá tải cao trong một thời gian dài.Quá trình bảo trì đơn giản ít bị hư hỏng.Đối với phương pháp khởi động bằng khí.Yêu cầu phải bảo quản những chai gió tương đối cao ,diện tích chiếm chổ lớn.Độ an toàn không cao dể bị nổ.

    8 .Phương án cung cấp nhiên liệu

    Cung cấp nhiên liệu bằng hệ thống phun nhiên liệu gián tiếp

    Bảng 1.1 : Thông số kỹ thuật của động cơ mẫu.

    STT Tên thông số Thứ tự Giá trị
        hiệu    
             
    1 Công suất định mức Ne Kw 6960
    2 Tốc độ quay định mức n Vòng/phút 167
    3 Khả năng quá tải về công suất %  
    4 Khả năng quá tải về tốc độ %  
    5 Số kỳ k   2
    6 Số xylanh i   8
    7 Thứ tự sinh công     1-8-2-6-4-5-3-
    8 Tỷ số nén     7
    9 Tỉ số S/D S/D   14
    10 Mức độ tăng áp hay áp suất tăng ta   2
    11 áp      
    12 Đường kính cylinder D mm  
    13 Hành trình piston S mm  
    14 Áp suất có ích trung bình Pe MPa 21
    15 Tốc độ trung bình của pittong Cm m/s  
    16 Suất  tiêu  hao  nhiên  liệu  hiệu Cge Kg/Kwh  
    17 dụng      
             
             
    18 Áp suất cháy lớn nhất Pz MPa  
    19 Áp suất cuối quá trình nén Pc MPa  
    20 Nhiệt độ khí xả tx oK  
    21 Hiệu suất hiệu dụng e %  
    22 Hiệu suất cơ giới m %  
    23 Công suất lít Nv Kw/lít  
    24 Công suất pittong Np Kw/m2  
    25 Trọng lượng riêng Go Kg/Kw  
    26 Tuổi bền M h  
    27 Pha phân phối khí 1 độ  
      Góc cung cấp nhiên liệu sớm sf độ  
      Các hệ thống      
      Bôi trơn      
      Làm mát      
      Tăng áp      
      Khởi động…      
               

    Chương II: CHỌN CÁC THÔNG SỐ CHÍNH CỦA ĐỘNG CƠ

    1. CÁC THÔNG SỐ KHÍ HẬU CỦA MÔI TRƯỜNG HOẠT ĐỘNG

    – Nhiệt độ:                   To =2930 K

    -Độ ẩm:                         φ0= 70%

    -Áp suất khí quyển: P0= 1 (bar)

    2.CHỌN LOẠI NHIÊN LIỆU:

    Chọn loại nhiên liệu dầu diesel no2-D. Loại nhiên liệu này rất thích hợp với động cơ thủy cở lớn có chỉ số nén cao.Ưu điểm của loại nhiên liệu này là:Giá thành rẻ,có nhiệt trị nhỏ nhất cao Qnl=41870KJ, có bán ở rộng rải trên thị trường.

    Một số tính chất của nhiên liệu

      Đơn vị Dầu gazoal
    Theo tiêu chuẩn của
    Đức    
    Theo ASTM N02-D
    Theo BSS A
    Theo tên gọi quốc tế Gas oil marine diesel
    Trọng lượng riêng ở g/ml oil
    0,33-0,89
    150C    
    Nhiệt trị nhỏ nhất kj/kg 41870
    Độ nhớt 15 0C (mat) 0E 2,1
    500C (mat) 0E 1,32
    1000C(mat) 0E
    Nhiệt độ đông đặc 0C -7
    (max) 0C  
    Nhiệt độ bốc cháy 65
    (Không thấp hơn) %  
    Chỉ số Conradson(max) 2,2
    Chỉ số cetan(min) % 40
    Hàm lượng tro (mat) % 0,02
    Các tạp chất khác :nước % 0,18
    Lưu huỳnh % 0,1
    Hắc ín % 0,05
         

    3.CHỌN PHƯƠNG ÁN TĂNG ÁP CHO ĐỘNG CƠ.

    a.Phương án tăng áp.

    Để tăng áp cho động cơ ta sử dụng tuốc bin khí để tậng dụng năng lượng khí xã để tăng áp cho động cơ.

    -Các thông số và giải pháp kỹ thuật của phương án tăng áp:

    Chọn áp suất nạp được tăng áp 😛k=0.25(Mpa).

    -Chọn số máy nén,cấp nén,loại máy nén và mức độ tăng áp cho từng cấp nén:

    Sử dụng hai cấp nén

    -Phương án làm mát không khí nạp:

    Ta có nhiệt độ sau máy nén

          Pk   m1  1   2,5 1,5 1  
    T k T ( ) m1 293.( ) 1,5 397 0k  
       
      0 P 1        
          0                

    Ta nhận thấy Tk =397> 335 nên ta phải làm mát cho không khí nạp

    Ta sử dụng hai máy nén đặc nối tiếp nhau.Hệ thống làm mát đặc ở giữa Độ hạ nhiệt độ của không khí qua bình làm mát ΔTk =650

    *Sơ đồ hệ thống tăng áp cho độngcơ:

    4. PHƯƠNG ÁN THAY ĐỔI KHÍ

    a.Vì động cơ ta thiết kế là động cơ hai kỳ.

    Để đảm bảo cho quá trình thải sạch khí cũng như tăng hiệu suất cho động cơ, ta sử dụng phương án tổ chức buồng cháy thống nhất,quét thẳng qua xu páp xã.

    b. Hình dáng và kích thước của của khí.

    -Chọn hình dáng cửa khí hình chữ nhật

    • Cách bố trí:
    • Cách bố trí cửa khí một dảy
    • Các góc nghiêng giữa đường trục cửa khí và trục xi lanh và đường kính của xi lanh.
    • Đối với góc lệch giửa đường trục cửa khí và hướng kính của xi lanh α=

    150

    +Góc nghiêng giữa đường trục của của khí và trục đối xứng của xi lanh β=80

    • Kích thước của cửa khí .
    +Cử quét:   bq=0,7.D        
    Tổng chiều rộng:          
    Chiều cao cửa quét: hq =0,1.S        
    +Cửa thải            
    Tổng chiều rộng: bth =0,6.D        
    Chiều cao : hth=0,3.S        
    c.Các hệ số Lebedep.   λ1= 1,05      
    – Hệ số nạp thêm ta chọn      
    – Hệ số quét buồng cháy λ2=0,2      
    -Hệ số hiệu chỉnh nhiệt λt=1,1      
    d. Các hệ số lưu lượng và độ sụt áp tương đối (φxq,a).
    -Thải tự do:   φttd =0,6        
    -Cơ cấu quyét:   φq =0,72        
    -Thải cưỡng bức:   φtcb= 0,9        
    -Độ sụt áp tương đối: a=0,7 φ0 =1,5   φk=1,5.
    e. Hệ số dư không khí quét.  
    f. Chọn các thông số khác:     1  
    – Chỉ số đa biến trung bình của quá trình thải tự do:   0,7
       
    -Pha phân phối khí.       m
             
      Xupap thải   Góc mở sớm φts=1000
            Góc đóng muộn   φtm=500
      Cửa quét   Góc mở sớm φqs=500
            Góc đóng muộn   φqm=550

    -Nhiệt độ khí sót ta chọn Tr=5000C

    5.PHƯƠNG ÁN TỔ CHÚC QUÁ TRÌNH CHÁY.

    5.1.Phương án chung.

    Ta chọn buồng cháy thống nhất :

    Như chúng ta đã biếc nếu xã không sạch sẽ tồn tại nhiều khí sót trong xi lanh.Vì thế nhiệt độ khí nạp tăng cao dẫn đến làm tăng nhiệt độ khí cháy cực đại (Tmax). Khi Tmax tăng cao vấn đề bôi trơn và làm mát cho các chi tiết chịu nhiệt của động cơ rất khó(chẳn hạn cặp lắp gép piston – xilanh,nắp xi lanh…).Đồng thời làm tăng cường lượng khí xả có hại cho tần khí quyển (đặc biệt là khí NOx sinh ra nhiều trong sản phẩm cháy khi nhiệt độ cháy cao).Bên cạnh đó suất tiêu hao nhiên liệu tăng do một phần nhiên liệu bị phân hủy thành các hợp chất khác mà không tham gia vào quá trình cháy.Vì động cơ ta chọn là động cơ hai kỳ nên không có kỳ xả vì thế ta phải chọn buồng cháy thống nhất để giảm tối đa lượng khí sót trong xi lanh.

    *Đặc điểm cấu tạo của buồng đốt thống nhất là khi pitton ở điểm chết trên giữa đỉnh pitton và lắp xilanh là mọt không gian thống nhất có diện tích chèn ép khí dất nhỏ, nắp xilanh phẳng, đỉnh pitton hơi lõm. Vòi phun nhiều lỗ trục tiếp phun nhiên liệu vào mọi khu vực của buồng cháy.

    *. Ưu điểm của buồng đốt thống nhất

    Buồng đốt thống nhất không có dòng xoáy mạnh của không khí, tỉ số

    Flv/vc rất nhỏ nên tổn thất nhiệt ít, hiệu suất cao, ứng suất nhiệt của nắp xilanh và đỉnh pitton nhỏ, dễ khởi động.

    *. Nhược điểm của buồng đốt thống nhất

    Buồng đốt thống nhất có yêu cầu cao đối với hệ thống nhiên liệu. Nếu

    thay đổi chế độ hoạt động, chất lượng phun sẽ thay đổi. hình thành hòa khí chủ

    yếu dừa vào chất lượng phun nhiên liệu nên thường chỉ có thể sử dụng 60%

    không khí buồng đốt.

    Khó kiểm soát khí xả.

    Động cơ có xu hướng chạy không êm do thời gian chờ cháy tương đối ngắn, thời

    gian này làm áp suất tăng cao và nhanh.

    Rất nhạy với nhiên liệu và thời điểm phun.

    Các đầu phun nhiều lỗ và áp suất phun cao làm tăng các vấn đề phun nhiên liệu.

    * Phạm vi ứng dụng

    Các động cơ diesel mới nhất được sử dụng trong công nghiệp, nông

    nghiệp, giao thong, hàng hải đều sử dụng phun trực tiếp do hiệu suất cao, dễ

    khởi động, ít ô nhiễm.

    5.2.Phương pháp cung cấp nhiên liệu :

    a.Loại vòi phun

    +Chọn loại vòi phun kín nhiều lỗ.

    +Cách tạo áp lực phun giửa kim phun và vòi bệ phun bằng đường

    dầu

    thủy lực qua hốc chứa dầu

    +Số lỗ phun (6 lỗ).

    b-Góc nón ứng với mổi chùm tia nhiên liệu ứng với mổi lỗ phun : β=200 c-Quy luật cung cấp nhiên liệu theo hàm bậc nhất.

    Vì quy luật cung cấp nhiên liệu không ảnh hưởng lớn đến quá trình cháy để đơn giản cho quá trình chế tạo ta nên cung cấp nhiên liệu theo phương trình bật nhất

    d-Góc phun nhiên liệu φf.

    Góc phun nhiên liệu phụ thuộc vào nhiều yếu tố chủ yếu là luật cung cấp nhiên liệu,áp suất phun mỗi chu trình.

    Ta chọn φf=300gqtk

    e-Góc sớm phun φsf.

    Là góc được tính từ lú nhiên liệu bắt đầu phun vào xi lanh cho đến khi pitton lên đến điểm chết trên

    Ta chọn φsf= φscc– φf.

    5.3Tỷ số nén ε.

    • tỷ số nén là thông số quyết định đến quá trình bốc cháy của nhiên liệu .Tỷ số nén phải bảo đảm tính tự bốc cháy của nhiên liệu .Tông thường để đảm bảo tính tự bốc cháy của nhiên liệu Ty>7500-8000 K

    Ta chọn Ty =7800K Tỷ số nén ε = 14

    Áp suất cháy cực đại Pz =10(Mpa).

    5.4.Hệ số dư lượng không khí.

    Ta chọn α=1,3

    5.5Giá trị hàm sinh nhiệt có ích tại điểm đầu và điểm cuooisquas trình giản nở.

    Ta chọn ξz =8,       ξb =8,5.

    5.6 Chọn tỷ số tăng áp suất λ.

    0

    5.7 Áp suất cuối quá trình giản nở Pb.

    Ta chọn Pb =0,9 (Mpa).

    6.HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU .

    1.Nhiệm vụ và yêu cầu

    –    Nhieäm vuï:

    Khi ñoäng cô hoaït ñoäng nhieäm vuï cuûa heä thoáng laø cung caáp nhieân lieäu cho buoàng chaùy moät löôïng nhieân lieäu

    nhaát ñònh, ôû traïng thaùi söông troän ñeàu vôùi khoâng khí trong xilanh ôû moät thôøi ñieåm nhaát ñònh trong töøng chu

    kyø.

    – Yeâu caàu:

    Heä thoáng cung caáp nhieân lieäu hoaït ñoäng toát hay xaáu aûnh höôûng ñeán chaát löôïng phun nhieân lieäu, ñeán hoån hôïp khoâng khí, ñeán quaù trình chaùy trong xilanh, ñeán tính tieát kieäm vaø ñoä beàn cuûa ñoäng cô. Cho neân heä thoáng cung caáp nhieân lieäu caàn ñaït ñöôïc yeâu caàu kinh teá vaø ñaûm baûo an toaøn trong luùc hoaït ñoäng.

    + Veà ñònh löôïng  : Cung caáp  theo ñuùng yeâu caàu caàn thieát cuûa moãi       chu

    trình vaø coù theå ñieàu chænh theo phuï taûi beân ngoaøi. Löôïng nhieân lieäu cung caáp

    vaøo moãi xilanh phaûi nhö nhau.

    • Veà ñònh thôøi: Nhieân lieäu cung caáp phaûi ñuùng thôøi ñieåm quy ñònh, khoâng sôùm quaù, khoâng muoän quaù. Neáu phun sôùm quaù, luùc ñoù aùp löïc khí neùn coøn yeáu, nhieät ñoä coøn thaáp, nhieân lieäu baét löûa chaäm, moät phaàn baùm vaøo thaønh xilanh hoaëc ñænh piston, laøm laõng phí nhieân lieäu vaø sinh khoùi ñen. Aùp löïc khí chaùy seõ

    lôùn nhaát tröôùc khi piston leân ñeán ñieåm cheát treân, laøm cho ñoäng cô chaïy rung. Ngöôïc laïi neáu phun quaù muoän, nhieân lieäu chaùy khoâng kòp, gaây ra laõng phí.

    • Luùc baét ñaàu phun vaø luùc keát thuùc phaûi döùt khoaùt ñeå traùnh nhieân lieäu phun rôùt, taïo ra soáng aùp suaát trong ñöôøng oáng.
    • Phaûi phun heát nhieân lieäu quy ñònh trong thôøi gian phun.

    2.Caáu taïo heä thoáng nhieân lieäu :

    Heä thoáng nhieân lieäu cuûa ñoäng cô naøy laø bôm cao aùp vaø voøi phun. Moãi xilanh coù moät bôm cao aùp vaø voøi phun. Bôm cao aùp ñöôïc daãn ñoäng baèng truïc cam. Vaø ñöôïc ñaët phía beân ngoaøi khoái thaân cuûa ñoäng cô cuøng vôùi maùy neùn daàu thuûy löïc.

    *Sơ đồ cấu tạo:

    SVTH: LÊ TRƯỜNG PHONG                                                  LỚP 49ĐLTT-ĐH NHA TRANG  11

    Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software

    http://www.foxitsoftware.com      For evaluation only.

    ĐỒ ÁN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG                             GVHD: QUÁCH ĐÌNH LIÊN

    1. Nguyeân lyù hoaït ñoäng cuûa heä thoáng:

    Nhieân lieäu duøng cho ñoäng laø nhieân lieäu naëng. Töø keùt nhieân lieäu ñöôïc bôm chuyeån qua heä thoáng ly taâm vaø saáy noùng khoaûng 98 ÷98oC ñeå xöû lyù daàu naëng roài ñöôïc chuyeån qua keùt phuïc vuï. Taïi ñaây daàu ñöôïc daãn ñoäng baèng hai bôm ñieän (coù qua heä thoáng tín hieäu). Qua heä thoáng laøm noùng ñeå ñieàu chænh laïi daàu naëng sau ñoù qua boä loïc cuoái cuøng ñeán bôm cao aùp.

    Nhieân lieäu dö sau khi ra khoûi ñoäng cô ñöôïc ñöa ñeán oáng ñöùng vaø ñöôïc bôm huùt trôû laïi ñoäng cô sau khi qua boä tín hieäu ñeå kieåm tra chaát löôïng nhieân lieäu.

    SVTH: LÊ TRƯỜNG PHONG                                                  LỚP 49ĐLTT-ĐH NHA TRANG  12

    Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software

    http://www.foxitsoftware.com  For evaluation only.

    ĐỒ ÁN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG                             GVHD: QUÁCH ĐÌNH LIÊN

    7.HỆ THỐNG LÀM MÁT

    1. Hệ thống làm mát:
    1. Hệ thống làm mát bằng nước biển:
    1. Mục đích và yêu cầu:

    Khi ñoäng cô chaïy heát coâng suaát, nhieät ñoä trung bình cuûa chaát khí trong xilanh khoaûng chöøng 500 ñeán 800o C. Nhö vaäy neáu khoâng laøm maùt thì caùc chi tieát trong ñoäng cô seõ noùng leân laøm cho ñoä cöùng cuûa kim loaïi giaûm, gaây ra nöùt vôõ vaø daàu nhôøn seõ bò chaùy. Khe hôõ giöõa caùc chi tieát thay ñoåi daãn ñeán bò maøi moøn raát nhanh, hoaëc bò keït, coù khi laøm cho ñoäng cô khoâng hoaït ñoäng ñöôïc.

    Nhö vaäy, muoán cho ñoäng cô hoaït ñoäng ñöôïc thì phaûi giöõ cho nhieät ñoä caùc boä phaän ñoäng cô ôû trong phaïm vi cho pheùp. Nghóa laø khoâng cho ñoäng cô noùng quaù vaø cuõng khoâng cho ñoäng cô laøm maùt döôùi nhieät ñoä quy ñònh, vì nhö vaäy hieäu suaát nhieät seõ bò giaûm, öùng suaát nhieät seõ taêng leân. Nhieät ñoä nöôùc laøm maùt vôùi nöôùc ngoït khi ra khoûi ñoäng cô chæ töø 57÷90oC, ñoái vôùi nöôùc maën khoâng quaù 55oC. Vì nhieät ñoä cao hôn muoái seõ keát tuûa baùm vaøo thaønh oáng, aûnh höôõng ñeán söï truyeàn nhieät.

    Heä thoáng laøm maùt phaûi luoân luoân saïch seõ, khoâng bò taéc, khoâng coù goùc nöôùc ñoïng, löôïng nöôùc vaøo caùc xilanh phaûi ñeàu nhau.

    *. Phương án chung.

    • Làm mát hai vòng
    • Môi chất dùng nước ngọt và nước biển
    • chế độ nhiệt làm mát

    0

    +Nhiệt độ thấp Tra < 55 C

    0

    +Nhiệt độ cao Tra<95 C

    * Một số thông số rút ra từ phương án chung

    -Độ tăng nhiệt độ của không khí nạp do trao đổi nhiệt với thành xi lanh Ta chọn ΔT1 =70C

    -Phần nhiệt lượng do nước làm mát lấy đi (qw tính theo %)

    Ta chọn : q   Q 20%  
    Qh Gh
             

    -Hiệu suất cơ giới ηm :

    Chọn ηm=0,9

    SVTH: LÊ TRƯỜNG PHONG                                                  LỚP 49ĐLTT-ĐH NHA TRANG  13

    Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software

    http://www.foxitsoftware.com  For evaluation only.

    ĐỒ ÁN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG                             GVHD: QUÁCH ĐÌNH LIÊN

    1. Sơ đồnguyên lý hoạt động h thng lam̀ mat́ bng nước bin:

    Ta chọn hệ thống làm mát cho động cơ làhệ thống làm mát gián tiếp. (2 vòng tuần hoàn).

    • Heä thoáng laøm maùt naøy goàm hai phaàn rieâng bieät: Heä thoáng tuaàn hoaøn nöôùc ngoït:
      • Tröôùc khi khôûi ñoäng cô phaûi kieåm tra laïi keùt nöôùc ngoït (7) .Neáu thieáu nöôùc caàn kieåm tra laïi xem heä thoáng coù roø ræ khoâng? Sau khi ñaõ chaéc chaén roài môùi boå sung nöôùc ngoït cho keùt (7),sau ñoù tieán haønh môû van (8) vaø khôûi ñoäng ñoäng cô.Ñoäng cô hoaït ñoäng seõ lai bôm (9) hoaït ñoäng.Bôm (9) ñöa nöôùc vaøo laøm maùt xylanh,sau ñoù daâng leân laøm maùt cho naép xylanh roài theo ñöôøng oáng ra laøm maùt cho oáng xaû(13) .Nöôùc sau khi laøm maùt oáng xaû seõ qua van töï ñoäng ñieàu tieát nhieät ñoä (15) .Khi nhieät ñoä nöôùc coøn thaáp,van töï môû cho nöôùc ñi qua thaúng bôm(9) khoâng ñi qua baàu laøm maùt (5) trao ñoåi nhieät vôùi nöôùc ngoaøi taøu sau ñoù ñöôïc bôm (9) huùt leân laøm maùt cho ñoäng cô.

    -Ñöôøng ñi cuûa nöôùc ngoït laø moät ñöôøng kín tuaàn hoaøn vì vaäy coøn goïi laø heä thoáng laøm maùt kieåu kín hay kieåu tuaàn hoaøn.

    -Sau khi laøm maùt cho ñoäng cô,moät phaàn nöôùc noùng boác hôi theo ñöôøng oáng (19) trôû veà keùt ñeå boác hôi vaø giaõn nôû.Vì vaäy, trong khi laøm vieäc luoân luoân

    SVTH: LÊ TRƯỜNG PHONG                                                  LỚP 49ĐLTT-ĐH NHA TRANG  14

    Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software

    http://www.foxitsoftware.com  For evaluation only.

    ĐỒ ÁN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG                             GVHD: QUÁCH ĐÌNH LIÊN

    phaûi coù moät thuøng nöôùc ñöôïc boå sung töø keùt (7) xuoáng ñöôøng oáng neân keùt (7) goïi laø keùt boå sung (keùt giaõn nôû hay keùt boác hôi).

    1. Heä thoáng nöôùc ngoaøi taøu.

    Tröôùc khi khôûi ñoäng ñoäng cô ta môû van (2). Khi ñoäng cô laøm vieäc , bôm

    • seõ huùt nöôùc ngoaøi taøu qua baàu loïc (3) tôùi baàu laøm maùt nöôùc(5) ñeå laøm maùt cho nöôùc ngoït sau ñoù tôùi baàu laøm maùt daàu (6) ñeå laøm maùt cho daàu boâi trôn roài ñoå ra maïn taøu theo ñöôøng oáng (22) .

    Bôm (21) duøng ñeå huùt nöôùc löôøn taøu vaø cuõng laø bôm döï phoøng khi bôm

    • hoûng.Nhieät keá (11) vaø (14) duøng ñeå ño nhieät ñoï nöôùc tröôùc vaø sau khi laøm maùt ñoäng cô.Nhieät keá nöôùc vaøo ñöôïc gaén ôû vò trí tröôùc khi nöôùc vaøo laøm maùt xylanh vaø nhieät keá nöôùc ra ñöôïc gaén ôû naép xylanh.AÙp keá (10) duøng ñeå ño aùp löïc nöôùc treân ñöôøng oáng chính.

    Van (2) ñöôïc môû khi taøu coù chôû haøng hoaëc khi coù nguoàn nöôùc caïn,nöôùc dô baån,laãn nhieàu raùc.Van (2’) ñöôïc môû khi taøu khoâng chôû haøng hoaëc ôû luoàng nöôùc saâu.

    *Öu nhöôïc ñieåm cuûa heä thoáng laøm maùt giaùn tieáp: *Öu ñieåm :

    -Coù theå khoáng cheá ñöôïc chaát löôïng nöôùc laøm maùt neân chaát löôïng nöôùc vaøo laøm maùt ñaåm baûo saïch,khaû naêng taûi nhieät toát,caùc chi tieát haïn cheá ñöôïc söï aên moøn .

    -Heä thoáng naøy ít xaûy ra söï coá,ít

    -Nhôø khoáng cheá ñöôïc nhieät ñoä nöôùc vaøo vaø nöôùc ra neân traùnh ñöôïc hieän töôïng öùng suaát nhieät,giaûm toån thaát nhieät cho nöôùc laøm maùt.Thôøi gian söû duïng nöôùc laâu.

    * Nhöôïc ñieåm:

    Do söû duïng nöôùc ngoït neân phaûi coù keùt döï tröõ.Söû duïng nhieàu bôm,nhieàu ñöôøng oáng neân heä thoáng coàng keành,phöùc taïp;giaù thaønh ñaét , ñoäng cô toån hao coâng suaát vì phaûi lai hai bôm.

    * Phaïm vi öùng duïng:

    Heä thoáng laøm maùt tröïc tieáp ñöôïc duøng cho caùc ñoäng cô thuyû coù coâng suaát vöøa vaø lôùn.

    SVTH: LÊ TRƯỜNG PHONG                                                  LỚP 49ĐLTT-ĐH NHA TRANG  15

    Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software

    http://www.foxitsoftware.com  For evaluation only.

    ĐỒ ÁN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG                             GVHD: QUÁCH ĐÌNH LIÊN

    1. HỆ THỐNG BÔI TRƠN
    1. Mục đích và yêu cầu của hệ thống bôi trơn

    – Mục đích:

    Giảm ma sát, chống mài mòn

    Tản nhiệt ở các bề mặt ma sát

    Bảo quản các bề mặt chi tiết không bị gỉ, khi đồng cơ ngừng hoạt động Rửa xạch các bề mặt ma sát

    Điền đáy các khe hở giứa piston, vòng găng, xilanh, khe hở giữa trục và ổ trục – Yêu cầu:

    Dầu cần có một độ nhớt thích hợp

    Độ nhớt của dầu gần như không thay đổi theo nhiệt độ Dầu không được lẫn tạp chất và các chất ăn mòn kim loại

    Hệ thống bôi trơn phải hoạt động chắc chắn, tin cậy, đản bảo đư dầu bôi trơn đến vị chí bôi trơn.

    Tốc độ bôi trơn của dầu trong hệ thống phải thích hợp, nếu quá lớn sẽ khấy động dầu, dầu sẽ bị oxi hóa, dễ bị biến chất. Nếu quá nhỏ sẽ không đủ để bôi trơn, làm tăng sự mài mòn.

    1. Sơ đồ cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của hệ thống:

    . Heä thoáng boâi trôn Caùcte öôùt:

    Ñaëc ñieåm cuûa heä thoáng naøy laø daàu chöùa trong caùcte ñoäng cô khoâng coù keùt daàu rieâng ñeå taäp trung daàu töø caùcte ñeán. Chæ coù moät bôm huùt daàu töø caùcte ra, bôm ñeán caùc vò trí boâi trôn, sau khi boâi trôn daàu töï ñoäng rôi xuoáng caùcte, moät phaàn do ñaàu to thanh truyeàn ñaäp vaøo daàu toeù leân boâi trôn cho piston, sô mi xylanh. Hình 1.3 moâ taû caáu taïo vaø nguyeân lyù laøm vieäc cuûa heä thoáng boâi trôn caùcte öôùt:

    • Nguyeân lyù hoaït ñoäng : Bôm daàu 3 ñöôïc daãn ñoäng töø truïc khuyûu. Daàu trong caùcte 1 ñöôïc huùt vaøo bôm qua löôùi loïc thoâ 2. löôùi loïc ñeå loïc sô boä nhöõng taïp chaát coù kích thöôùc lôùn. Ngoaøi ra, phao coù khôùp tuyø ñoäng neân luoân

    noåi treân maët thoaùng ñeå huùt ñöôïc daàu, keå caû khi ñoäng cô bò nghieâng. Sau bôm

     

    daàu coù aùp suaát cao (coù theå ñeán 10 KG/cm2) ñi vaøo baàu loïc 4, taïi ñaây daàu ñöôïc loïc saïch vaø ñi ra khoûi baàu loïc, daàu ñöôïc ñöa leân bình laøm maùt 5. Taïi ñaây daàu ñöôïc laøm maùt roài ñi theo ñöôøng daàu chính ñi boâi trôn caùc boä phaän caàn boâi trôn sau ñoù trôû veà caùcte.

    SVTH: LÊ TRƯỜNG PHONG                                                  LỚP 49ĐLTT-ĐH NHA TRANG  16

    Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software

    http://www.foxitsoftware.com  For evaluation only.

    ĐỒ ÁN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG                             GVHD: QUÁCH ĐÌNH LIÊN

    Hệ thống bôi trơn tuần hoàn cacte ướt 1-cacte dầu; 2-lọc thô; 3-bơm dầu bôi trơn; 4-lọc tinh; 5-bình làm mát dầu; 6-mạch dầu chính; 7-áp kế dầu; 8-van điều áp;

    Van an toaøn 9 cuûa bôm daàu coù taùc duïng giöõ cho aùp suaát daàu khoâng ñoåi trong phaïm vi toác ñoä voøng quay laøm vieäc cuûa ñoäng cô.Khi nhieät ñoä daàu leân cao quaù (khoaûng 800 C), do ñoä nhôùt giaûm,van khoáng cheá löu löôïng seõ ñoùng hoaøn toaøn ñeå daàu qua keùt laøm maùt roài trôû veà caùcte.Khi ñoäng cô laøm vieäc, daàu bò hao huït do bay hôi vaø caùc nguyeân nhaân khaùc neân phaûi thöôøng xuyeân kieåm tra löôïng daàu trong caùcte baèng thöôùc thaêm daàu. Khi möùc daàu ôû vaïch döôùi phaûi boå sung theâm daàu.

    Öu nhöôïc -ñieåm :Öu ñieåm cuûa heä thoáng naøy laø goïn, chieám ít choã, thieát bò ít, nhöng toaøn boä daàu boâi trôn chöùa trong caùcte ñoäng cô neân caùcte phaûi saâu ñeå coù dung tích lôùn do ñoù laøm taêng chieàu cao ñoäng cô. Ngoaøi ra, daàu trong caùcte luoân luoân tieáp xuùc vôùi khí chaùy coù nhieät ñoä cao töø buoàng chaùy loït xuoáng mang theo hôi nhieân lieäu vaø caùc axít laøm giaûm tuoåi thoï cuûa daàu.

    SVTH: LÊ TRƯỜNG PHONG                                                  LỚP 49ĐLTT-ĐH NHA TRANG  17

    Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software

    http://www.foxitsoftware.com  For evaluation only.

    ĐỒ ÁN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG                              GVHD: QUÁCH ĐÌNH LIÊN

    1. HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG
    1. Các bộ phận của hệ thống khởi động

    Hệ thống khởi động của động cơ bao gồm ắc quy, máy phát, máy khởi động, công tắc solenoid, công tắc khởi động và dây dẫn.

    1. Nguyên lý hoạt động

    Trục khuỷu phải quay để khởi động động cơ. Máy khởi động dùng dòng điện một chiều từ ắc quy biến đổi thành chuyển động quay được truyền từ phần ứng và bánh răng khởi động đến vành răng bánh đà làm trục khửu quay

    Hình 1.6 Mạch điện chung của hệ thống khởi động c. Ưu nhược điểm của hệ thống khởi động điện

    Nhược điểm: cồng cềnh, hệ số tin cậy chưa cao, kho khởi động trong môi trường bất lợi.

    Ưu điểm: phổ biến, dễ sửa chữa, thay mới

    10.CÁC THÔNG SỐ VỀ CẤU TRÚC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC CỦA ĐỘNG CƠ

    a.Tỷ số động học λđh

    1 4 , 7
     

    Ta chọn :                  đh

    b.Tỷ số S/D.

    Ta chọn: S/D =2

    SVTH: LÊ TRƯỜNG PHONG                                                    LỚP 49ĐLTT-ĐH NHA TRANG         18

      Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software
      http://www.foxitsoftware.com For evaluation only.
    ĐỒ ÁN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG   GVHD: QUÁCH ĐÌNH LIÊN
    11. BẢNG TỔNG HỢP CÁC THÔNG SỐ ĐƯỢC CHỌN
               
    S Tên thông số Thứ Trị   Ghi chú
    T   hiệu nguyên số
    T          
    1. Áp suất khí quyển P0 MPa 0,1  
    2. Nhiệt độ môi trường T0 0K 293  
    3. Độ ẩm tương đối không khí φo % 70  
    1. Nhiên liệu dầu nặng
    5. Thành phần hóa học của nhiên C % 78  
      liệu H % 12,5  
        O % 0,5  
        S % 0,1 Động cơ
    6. Nhiệt trị của nhiên liệu Q KJ/kg 41870 tăng áp
    7. Áp suất không khí nạp Pk MPa 0,25  
    1. Loại máy nén khí
    1. Số máy nén
    10 Độ sụt nhiệt độ do làm mát ∆Tk ºK 65 Động cơ
    . không khí       tăng áp
    11 Độ  sụt áp  suất do  làm mát Pk MPa 0.002 và động
      không khí       cơ 2 kỳ
          1,6  
    12 Chỉ số đa biến của máy nén khí m    
    . Các góc nghiêng cửa khí α độ 10  
    13 Chiều cao tương đối của cửa β độ 80  
           
    . quét hq      
    14 Chiều cao tương đối của cửa        
    . thải hx      
    15 Chiều rộng tương đối của cửa        
    . quét bq      
    16 Chiều rộng tương đối của cửa        
    . thải bx      
    17 Pha phân phối khí     50  
      – Góc mở sớm cửa nạp α 1 độ  
      – Góc đóng muộn của cửa nạp α2 độ 55  
      – Góc mở sớm của cửa thải α 3 độ 10  
      – Góc đóng muộn của cửa thải α4 độ 50  
    18 Hệ số nạp thêm 1   1,05  

    SVTH: LÊ TRƯỜNG PHONG                                                    LỚP 49ĐLTT-ĐH NHA TRANG         19

    Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software

    http://www.foxitsoftware.com  For evaluation only.

    ĐỒ ÁN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG   GVHD: QUÁCH ĐÌNH LIÊN
                 
    19 Hệ số quét buồng cháy 2   0,2    
    20 Hệ số hiểu chỉnh tỉ nhiệt t   1,1    
    21 Các hệ số lưu lượng     0,6    
    . – Thời kỳ thải tự do µttd      
    . – Thời kỳ thải cưỡng bức µtcb   0,9    
    . – Thời kỳ quét µq   0,72    
    22 Độ sụt áp tương đối a   0,7    
    23 Áp suất khí trong ống xả Px MPa 0,225    
    24 Hệ số dư không khí quét φo   1,5    
        φk   1,5    
    25 Chỉ số đa biến thời kỳ thải tự do m độ 1,667    
    26 Góc chậm quét T r 8    
    27 Nhiệt độ khí sót   500    
    28 Tỉ số nén thực tế ε   14    
    29 Hệ số dung nhiệt tại Z ξz   0,8    
    30 Hệ số dung nhiệt tại b ξb   0,85    
    31 Hệ số dư không khí α   1,3    
    32 Áp suất cuối quá trình giãn nở Pb MPa 0,9    
    33 Độ sấy nóng không khí nạp ∆T1 ºK 7    
    34 Lượng nhiệt độ chất làm mát q w % 20    
      lấy đi          
    35 Hiệu suất cơ giới ηm   0,88    
    36 Tỉ số động học 1/λdh   4,7    
    . Góc nón của chùm tia nhiên liệu β   20    
    41      
    42 Góc phun nhiên liệu φnl   30    
    43 Góc phun sớm φsf        
    44 Cường độ xoáy lốc ω        
    .            

    SVTH: LÊ TRƯỜNG PHONG                                                    LỚP 49ĐLTT-ĐH NHA TRANG         20

    Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software

    http://www.foxitsoftware.com  For evaluation only.

    ĐỒ ÁN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG                              GVHD: QUÁCH ĐÌNH LIÊN

    Chương III.

    CHIỆT ĐỘNG HỌC CHU TRÌNH LÀM VIỆT CỦA ĐỘNG CƠ DIESEL

    1.MỘT SỐ NÉT ĐẠI CƯƠNG VÈ QUÁ TRÌNH TÍNH TOÁN CHU TRÌNH NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC LÀM VIỆC THỰC TẾ CỦA DỘNG CƠ DIESEL.

    Thực tế chu trình làm việc của động cơ diển ra rất phứa tạp.Chu trình thực của động cơ phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố như :Nhiệt độ,áp suát đầu quá trình nén,nhiệt độ khí sót,kết cấu vòi phun và chất lượng phun,hiện tượng lọt khí….Quá trình cháy và giãn nở không là đẳng áp,đẳng nhiệt.

    2.NHỮNG THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA CHU TRÌNH LÀM VIỆC THỰC

    CỦA ĐỘNG CƠ DIESEL

    Để đơn giản cho việc tính toán ta xem:

    -Quá trình nạp của động cơ hai kỳ áp suất nạp của cả quá trình là không thay đổi và bằng áp suất trung bình của hành trình nạp.

    -Quá trình nén cũng xem là đa biến với chỉ số nén không thay đổi và có giá trị n1 -Quá trình cấp nhiệt (quá trình cháy)trong động cơ là quá trình phức tạp nhất trong chu trình làm việc của động cơ,sợ thay đổi áp suất và nhiệt độ trong xi lanh ở quá trình này diển ra vô cùng phức tạp.Để đơn giản hóa quá trình tính toán ta phân quá trình cháy ra hai giai đoạn :Cháy đẳng tích và cháy đẳng áp.Các thông số đặc trưng cho quá trình.

    +Áp suất cháy lớn nhất Pz

    +Nhiệt độ cháy lớn nhất Tz

    +Hệ số giản nở ban đầu…

    SVTH: LÊ TRƯỜNG PHONG                                                    LỚP 49ĐLTT-ĐH NHA TRANG         21

    Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software

    http://www.foxitsoftware.com  For evaluation only.

    ĐỒ ÁN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG                              GVHD: QUÁCH ĐÌNH LIÊN

    3.CÁC BƯỚC TÍNH TOÁN CỤ THỂ

    a.Tính toán Ta, Vs và kiểm tra Nei của động cơ :

    Đối với động cơ hai kỳ

    Tk

    Ta= 1      r .(   t .( Pb )1 / m    1)

    Pa

    T T k TT 2
    k     1
    T1 -độ tăng nhiệt độ của không khí nạp do tiếp xúc với xi lanh thường nằm
               

    trong khoản (5-10) ta chọn :

    T1          70 K

    ΔT2- độ tăng nhiệt đôi của không khí nạp do biến đổi nhiệt năng thành động năng được xác định bằng công thức.

                    P       1                                        
            (   ) k 1                                
                  a                                  
            Ptb   )                            
    ΔT2=Tk.(                                                    
            mn                                  
                                                             
    T = T , T k                                                    
    k k                                                                    
                              T0 .(   P ,     n 1         0.25   1.41 1   382.50 K
                                ) n      
                                           
            Tk,           k 293(     ) 1.41  
                  P0 0.1
                                                                       
    Tk       Độ sụt nhiệt độ của không khí khi đi qua bình làm mát không khí ta chọn
    Tk 30 0 K                                                    
    Tk= Tk,   Tk     382.5  30   352.50 K      
              ( Pa     ) 1   1     0.25   1,41 1
                  k                  
                      ( ) 1,41   1
                     
    ΔT2=Tk.(   Ptb                       )   352.5   0.225             )  12 0 K
              mn           0.9      
                                                     
    T   T k TT 2   352.5  7  12  371.50 K
    k                   1                                            

    SVTH: LÊ TRƯỜNG PHONG                                                    LỚP 49ĐLTT-ĐH NHA TRANG         22

    Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software

    http://www.foxitsoftware.com  For evaluation only.

    ĐỒ ÁN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG                              GVHD: QUÁCH ĐÌNH LIÊN

    0r

    1   r

          h   0     0,125   0,005    
                  4 32
    0 1 4 32 1   1,05
         
                   
          .Llt 1,3.0,48    

    0r1,05  0,08   1,124

                1   r                 1  0,08                      
                                      T                   370.5   3910 K
    Ta=                                 k                            
                        t         Pb                         1,1     0,55  
    1   .( .(     )1 / m    1) 1  0,08.(   .( )1/1.5    1)
          r      
                           
                                          Pa                 1,124   0,25    
    Vs           30.Ne.K .10 3 30.6960 .2.10 3                
                                                                =0.15 (m3 )
                Pe.n.i               2,1.8.167  
                                                               
    Khối lượng không khí nạp                      
              P .V s     2,5.105.0.15     0.335(Kg )                
    m =   a                                                      
    R.Ta         8314 .391                    
                                                           
                                        29                                        
    Lượng gct của động cơ                              
    gct         m. v       0.335.0,9 0,017 (Kg )                
          M lt .                      
                              13,9.1,3                              
    N ei     g ct .Q nl . e . n 0,017.41870 .0.44 167 871(KW )
           
                            60                   60          

    Công suất trên một xi lanh tính toán Nei =871(KW)

    Công suất trên một xi lanh động cơ cần thiết kế Nei=6960/8=870(KW) Ta thấy Nei của tính toán~Nei của động cơ cần thiết kế

    Nên ta chọn các thông số Ta,Pa,….ở trên để tính các chu trình nhiệt tiếp theo

    SVTH: LÊ TRƯỜNG PHONG                                                    LỚP 49ĐLTT-ĐH NHA TRANG         23

    Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software

    http://www.foxitsoftware.com  For evaluation only.

    ĐỒ ÁN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG                              GVHD: QUÁCH ĐÌNH LIÊN

    b.Tính toán quá trình nén.

    -Thể tích của không khí ở đầu quá trình nén

    Va   .Vs     14.0.15 0,16(m3 )
    1    
              14  1
    -Thể tích buồng cháy
    Vc   Vs     0,15 0,012(m3 )
    1  
        14  1
                         

    -Áp suất trong xi lanh ở cuối quá trình nén danh nghĩa

    Pc      Pa . n1

    -Nhiệt độ của môi chất công tác trong xi lanh ở cuối quá trình nén

    Tc      Ta . n1  1

    -Chỉ số đa biến trung bình n1 được tính theo công thức.

    Tc      Ta . n1  1

    n1     1,259       76,6     0,0372

    Tc

    Giải hệ phương trình trên bằng cách chọn n1(o) tùy ý (thông thường n1(o)=1,3) sau đó thay vào phương trình ta tìm được Tc(o).Thay Tc(o) vào phương trình (2) ta tìm được n1(1).Tiếp tục thay n1(1) vào phương trình (1) tìm được n1(2) và cứ tiếp tục như vậy cho đền khi |n1(i+1)-n1(i)|<0,001

    n1(i) Tc(i)=Taε(n1 -1)  (oK) n1(i+1)
    n1(0)=1.3 Tc(0)=863   n1(1)=1.319
           
    n1(1) Tc(i)=907.4   n1(2)=1.3147
    n1(2) Tc(i)=895.5   n1(3)=1.315

    Ta có | n1(3) – n1(2)| < 0,001

    Qua tính toán như trên ta tìm được:  n1=1,315

    SVTH: LÊ TRƯỜNG PHONG                                                    LỚP 49ĐLTT-ĐH NHA TRANG         24

    Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software

    http://www.foxitsoftware.com  For evaluation only.

    ĐỒ ÁN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG                              GVHD: QUÁCH ĐÌNH LIÊN

    Thế n1 vào các phương trình trên ta được:Pc=Paεn1=2,5.141.315=80.4 (at)

    TT . n1  1 391.141,315 1    8980 K  -Công của quá trình nén
    c a                  
    L P .V c P .V a   80,4.105.0,012  2,5.10 5.0,16 1,8.10 5 ( j)
    c   a    
                 
    ac n1 1     1,315  1      
               

    Các bước cơ bản để tính Pα và Tα trên đường cong nén được trình bày trong bảng sau:

    α0 σ(α) Ψ(α)=1+((ε-1)/2)*σ(α) V(α)=(Va/ε)*Ψ(α) ε(α)=ε/Ψ(α) P=Pa*εα^n1 T=Ta*εα^(n1-1)
    1 2 3 4 5 6 7
    180 2 14 0.16 1 0.25 391
    175 1.9971 13.98115 0.159784571 1.0013482 0.250443329 391.1659798
    170 1.9884 13.9246 0.159138286 1.0054149 0.251781657 391.6656902
    165 1.9739 13.83035 0.158061143 1.0122665 0.254040381 392.5044996
    160 1.9537 13.69905 0.156560571 1.0219687 0.257247068 393.6856607
    155 1.9277 13.53005 0.154629143 1.0347338 0.261480714 395.228066
    150 1.8959 13.32335 0.152266857 1.0507868 0.266828188 397.14935
    145 1.8585 13.08025 0.149488571 1.0703159 0.273368379 399.459758
    140 1.8156 12.8014 0.146301714 1.0936304 0.28122557 402.1804782
    135 1.7671 12.48615 0.142698857 1.1212423 0.290599481 405.3517908
    130 1.7133 12.13645 0.138702286 1.1535498 0.30166007 408.9952011
    125 1.6543 11.75295 0.134319429 1.1911903 0.314669911 413.1529126
    120 1.5904 11.3376 0.129572571 1.2348292 0.32991578 417.8620519
    115 1.5217 10.89105 0.124469143 1.2854592 0.347817678 423.1848551
    110 1.4486 10.4159 0.119038857 1.3440989 0.368830716 429.1732017
    105 1.3716 9.9154 0.113318857 1.4119451 0.393505142 435.88243
    100 1.2909 9.39085 0.107324 1.4908129 0.422660271 443.4095515
    95 1.2072 8.8468 0.101106286 1.5824931 0.457166617 451.8241422
    90 1.1209 8.28585 0.094695429 1.6896275 0.498293397 461.2441941
    85 1.0328 7.7132 0.088150857 1.8150703 0.547500962 471.7676878
    80 0.9436 7.1334 0.081524571 1.9625985 0.606755017 483.5247029
    75 0.8639 6.61535 0.075604 2.1162901 0.669994764 495.1456275
    70 0.7646 5.9699 0.068227429 2.3450979 0.766834593 511.419715
    65 0.6765 5.39725 0.061682857 2.5939136 0.875571249 527.9256218
    60 0.5954 4.8701 0.055658286 2.8746843 1.002273078 545.296433
    55 0.5072 4.2968 0.049106286 3.2582387 1.181714372 567.2393749
    50 0.4277 3.78005 0.043200571 3.7036547 1.398585768 590.6026104
    45 0.3529 3.29385 0.037644 4.2503453 1.676169197 616.7801469
    40 0.2835 2.84275 0.032488571 4.9248087 2.034379762 646.0697515
    35 0.2202 2.4313 0.027786286 5.7582363 2.498737774 678.6845228
    30 0.1639 2.06535 0.023604 6.7785121 3.09657579 714.4701451
    25 0.115 1.7475 0.019971429 8.0114449 3.857622962 753.08791
    20 0.0743 1.48295 0.016948 9.440642 4.787039567 793.0530478
    15 0.0421 1.27365 0.014556 10.992031 5.847328516 831.9865532
    10 0.0188 1.1222 0.012825143 12.475495 6.906467587 865.8346369
    5 0.0047 1.03055 0.011777714 13.584979 7.725250159 889.386089
    0 0 1 0.011428571 14 8.037081561 897.8568258

    SVTH: LÊ TRƯỜNG PHONG                                                    LỚP 49ĐLTT-ĐH NHA TRANG         25

     
    mC ,, v

    Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software

    http://www.foxitsoftware.com  For evaluation only.

     

    ĐỒ ÁN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG                              GVHD: QUÁCH ĐÌNH LIÊN

     

    c.Tính toán quá trình cháy:

     

    -Áp suất cháy cực đại Pz

     

    Pz         .Pc   1,4.80,4   112,56(bar )   11.256(MPa )

     

    -Nhiệt độ cháy cực đại Tz được xác định theo công thức.

     

      z .Qn1 (   v 8,314. ).T   .       .T  
      mC   mC p   z
       
            c c    
    (1   r ).Llt           z  

     

    • –Hệ số dư lượng không khí Qnl –nhiệt trị thấp của nhiên liệu

     

    βz –hệ số biến đổi phân tử tại Zđược tính theo công thức

     

    z1   b (  0    1) z (1   r )

     

    βo – hệ số biến đổi phân tử lý thuyết đã được tính ở trên với ξt, ξb là hệ số tận dụng nhiệt tại z và b đã chọn trước

     

    mC v      -tỉ nhiệt mol trung bình đẳng tích của hổn hợp nhiên liệu không khí tai c

    c

    Được xác định theo công thức:

     

                 
        r .mC v,, .(1   r )   r  .mC v,  
    mC v   c   c  
        .(1   r )  
    c      

     

    mC , v c   -tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình tại không khí khô được xác định theo

    công thức

     

    mC v,     19,26    0,0025Tc   19,26    0,0025 .898   21.505

    c

     

    -tỉ nhiệt mol trung bình đẳng tích của sản phẩm cháy với α =1,của chu

    c

     

    trình trước còn sót lại trong xi lanh được xác định theo công thức

     

    mC ,, v c  20,47    0,0036Tc    20,47    0,0036.898    23.7

     

     

    Thế vào ta tính được

     

     

    SVTH: LÊ TRƯỜNG PHONG                                                    LỚP 49ĐLTT-ĐH NHA TRANG         26

    Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software

    http://www.foxitsoftware.com    For evaluation only.

    ĐỒ ÁN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG       GVHD: QUÁCH ĐÌNH LIÊN
          r .   .(1   r )   r  .          
          mC v,, mC v,       0,08.23,7   1,3(1  0,08)  0,08 .21,505
    mC v   c c  
          1,3.(1  0,08)
      c     .(1   r )      

    21,63

    z1   b (  0    1)  1  0,85(1,05  1)  1,049 0,8(1  0,08)(1)

          z r        
          (1,064.r ).   .(1   r )  (r ) .          
        mC v,, mC , v z  
    mC v  
        z        
        (1   r )  0,064.        
      z              
        hệ số tỏa nhiệt của hổn hợp cháy tại điểm z có thể tính theo công thức  

    z                          0,8       0,941

    b       0,85

    Llt –số mol khí lý thuyết cần thiết để đốt cháy hết 1Kg nhiên liệu được tính .

    Llt   M lt   13,9 0,481
      28,92
        k  
    mC v, 19,26  0,0025Tz    19,26  0,0025 .Tz
      z    
         
      mC ,, v z   20,47  0,0036Tz    20,47  0,0036Tz
    • – hệ số tăng áp suất chọn λ=1,4

    Pz    1,4

    Pc

    Thế các thông số vào ta được

    SVTH: LÊ TRƯỜNG PHONG                                                    LỚP 49ĐLTT-ĐH NHA TRANG         27

            Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software  
            http://www.foxitsoftware.com  For evaluation only.  
    ĐỒ ÁN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG GVHD: QUÁCH ĐÌNH LIÊN  
        (1,064.r ).   .(1   r )  (r ) .        
        mC v,, mC , v z
    mC v  
      z        
      (1   r )  0,064.        
    z            

    (1,064.0,941  0,08).(20,47  0,0036Tz )   1,3.(1  0,08)  (0,941  0,08) .(19,26  0,0025Tz 1,3(1  0,08)  0,064.0,941

    1,081(20,47  0,0036T )z    0,383.(19,26  0,0025Tz )

    1,464

    29.5 4,849.10 3.Tz 1,464

    Thế các thông số trên vào phương trình cháy ta được .

        z .Qn1 (   v 8,314.  ).T       .       .T      
      mC   z mC p   z  
           
    (1       c c                
    r ).Llt               z        
          0,8.41870                       (29,5 4,849.10 3Tz ).Tz
                (21,63  8,314.1,4).898 1,049.    
                1,464
      1,3.(1  0,08).0,481                        

    110917 ,88   29,5.Tz     4,849.10 3 Tz2

    4,849.10 3.Tz2 29,5.Tz 110917 ,88 0 Tz 2626 .230 K

    Tỉ nhiệt mol trung bình đẳng áp của hổn hợp cháy tại điểm z:

          8,314 29,5  4,849.10 3.Tz 28,85  
    mC p mC v
     
    z   z 1,464    

    -Hệ số giản nở sớm ρ được xác định theo công thức.

    z .Tz1,049.2626,23.  1.6

    .Tc1,4.898

    -Tỉ số giản nở sau.

    SVTH: LÊ TRƯỜNG PHONG                                                    LỚP 49ĐLTT-ĐH NHA TRANG         28

    Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software

    http://www.foxitsoftware.com  For evaluation only.

    ĐỒ ÁN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG                              GVHD: QUÁCH ĐÌNH LIÊN

    14 8,75 1,6

    • Thể tích Vz.

    Vz          .Vc   1,6.0,012      0,0192(m3 )

    Công riêng của quá trình cháy.

    Lcz, .z  Pz .(Vz Vc )    112.56.105.(0,019    0,012)    0,8.105 ( j)

    1. Quá trình giản nỡ

    Tb      Tz . 1 n 2

    Với n2 là chỉ số giản nở đa biến trung bình (mằn trong khoảng 1,25-1,30) Ta chọn n2 =1,3

    Thế n2 vào ta tính được

    -Nhiệt độ cuối quá trình giản nở Tb

    Tb   Tz . 1 n2       2626,23.8,751 1,3     1370 0K

    Áp suất cuối quá trình giản nở .

    P   P .  n2      112,5 * 8,75 1,3 6,7(bar )
    b   z          
    Công của quá trình giản nở    
    Lzb   Pz .Vz Pb .Vb   112,56.105.0,0192  6,7.105.0,16 3.63.105 ( j)
    n2    
        1 1,3  1
                   

    SVTH: LÊ TRƯỜNG PHONG                                                    LỚP 49ĐLTT-ĐH NHA TRANG         29

    Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software

    http://www.foxitsoftware.com  For evaluation only.

    ĐỒ ÁN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG                              GVHD: QUÁCH ĐÌNH LIÊN

    Các bước cơ bản để tính Pb và Tb trên đường cong giản nở được trình bày trong bảng sau:

        Ψ(α)=1+((ε- Ψ(z)=1+((ρ-     P(a)=Pzδ(α)^- T=Tz*δ(α)^(1-
    α0 σ(α) 1)/2)*σ(α) 1)/2)*σ(α) V(α)=(Va/ε)*Ψ(α) δ(α)=Ψ(a)/Ψ(z) n2 n2)
    1 2 3 4 5 6 7 8
    360 2 14 1.6 0.16 8.75 0.671078949 1370.030836
    355 1.9971 13.98115 1.59913 0.159784571 8.742972741 0.671780236 1370.361096
    350 1.9884 13.9246 1.59652 0.159138286 8.721845013 0.673896514 1371.356119
    345 1.9739 13.83035 1.59217 0.158061143 8.686478203 0.677465572 1373.028771
    340 1.9537 13.69905 1.58611 0.156560571 8.63688521 0.682526931 1375.389213
    335 1.9277 13.53005 1.57831 0.154629143 8.572492096 0.689199356 1378.48051
    330 1.8959 13.32335 1.56877 0.152266857 8.492863836 0.69761157 1382.345203
    325 1.8585 13.08025 1.55755 0.149488571 8.397964752 0.707877034 1387.013039
    320 1.8156 12.8014 1.54468 0.146301714 8.28741228 0.720177347 1392.538063
    315 1.7671 12.48615 1.53013 0.142698857 8.160189004 0.734807874 1399.016037
    310 1.7133 12.13645 1.51399 0.138702286 8.016202221 0.752012087 1406.507845
    305 1.6543 11.75295 1.49629 0.134319429 7.854727359 0.772171263 1415.120504
    300 1.5904 11.3376 1.47712 0.129572571 7.675476603 0.795695912 1424.955009
    295 1.5217 10.89105 1.45651 0.124469143 7.47749758 0.823191579 1436.170077
    290 1.4486 10.4159 1.43458 0.119038857 7.26059195 0.855303887 1448.90913
    285 1.3716 9.9154 1.41148 0.113318857 7.024825006 0.892807688 1463.329423
    280 1.2909 9.39085 1.38727 0.107324 6.769302299 0.936864975 1479.68607
    275 1.2072 8.8468 1.36216 0.101106286 6.494684912 0.988686428 1498.184612
    270 1.1209 8.28585 1.33627 0.094695429 6.200730391 1.050046136 1519.147361
    265 1.0328 7.7132 1.30984 0.088150857 5.888658157 1.122956252 1542.864743
    260 0.9436 7.1334 1.28308 0.081524571 5.559590984 1.210119864 1569.711737
    255 0.8639 6.61535 1.25917 0.075604 5.253738574 1.302492072 1596.585646
    250 0.7646 5.9699 1.22938 0.068227429 4.856024988 1.442842405 1634.739228
    245 0.6765 5.39725 1.20295 0.061682857 4.486678582 1.599122148 1673.999294
    240 0.5954 4.8701 1.17862 0.055658286 4.132035771 1.77979831 1715.866662
    235 0.5072 4.2968 1.15216 0.049106286 3.729343147 2.033583619 1769.469391
    230 0.4277 3.78005 1.12831 0.043200571 3.350187448 2.337729434 1827.309137
    255 0.3529 3.29385 1.10587 0.037644 2.978514654 2.723857735 1892.92251
    220 0.2835 2.84275 1.08505 0.032488571 2.619925349 3.218166372 1967.188981
    215 0.2202 2.4313 1.06606 0.027786286 2.280640864 3.853985818 2050.764012
    210 0.1639 2.06535 1.04917 0.023604 1.968556097 4.666507313 2143.326924
    205 0.115 1.7475 1.0345 0.019971429 1.689221846 5.693658148 2244.020144
    200 0.0743 1.48295 1.02229 0.016948 1.450615774 6.940103862 2348.913583
    195 0.0421 1.27365 1.01263 0.014556 1.257764435 8.354202171 2451.618924
    190 0.0188 1.1222 1.00564 0.012825143 1.115906289 9.760409567 2541.232732
    185 0.0047 1.03055 1.00141 0.011777714 1.02909897 10.84400721 2603.728009
    180 0 1 1 0.011428571 1 11.256 2626.23

    SVTH: LÊ TRƯỜNG PHONG                                                    LỚP 49ĐLTT-ĐH NHA TRANG         30

    Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software

    http://www.foxitsoftware.com  For evaluation only.

    ĐỒ ÁN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG                              GVHD: QUÁCH ĐÌNH LIÊN

    1. ĐỒ THỊ CÔNG CỦA CHU TRÌNH
      Ta ( oK) 391
    Quá trình thay đổi khí Pa (MPa) 0.25
    Va (m3) 0.16
      Tc(oK)   898
    Quá trình nén Pc (MPa) 8.04
    3 ) 0.012
      Vc (m
      Tz(oK)   2626.23
    Quá trình cháy Pz (MPa) 11.256
    Vz (m3) 0.0192
      Tb(oK)   1370
    Quá trình giãn nở Pb (MPa) 0.67
    Vb (m3) 0.16
    z z’
    11  
    10  
    9  
    c  
    8  
    7  
    6  
    5  
    4  
    3  
    2  
    1 b
      a

    V(m3)

    1. CÁC CHỈ TIÊU CƠ BẢN CỦA ĐỘNG CƠ :

    SVTH: LÊ TRƯỜNG PHONG                                                    LỚP 49ĐLTT-ĐH NHA TRANG         31

    Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software

    http://www.foxitsoftware.com  For evaluation only.

    ĐỒ ÁN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG                              GVHD: QUÁCH ĐÌNH LIÊN

    Ta có công của chu trình

    L cht L zb L , L ac 3,63.105 0,8.105    1.8.105 2,7.105 ( j)
              cz z          
    – Áp suất chỉ thị .        
    P L cht   2,7.10 5 18(bar )    
                   
    i   Vs   0,15            
                     
                                 

    -Áp suất trung bình

    P*        Lcht

    Vs *

    Vs*   Vc ( *      1)    0,012.(13   1)      0,14(m3 )

    2,7

    P*                                   20(bar )

    Ta nhận thấy áp suất trung bình tính toán gần bằng đề yêu cầu Pe =21 (bar)

    -Hiệu suất chỉ thị của chu trình.

    i Lcht   2,7.10 5 0,4  
    gcht .Qnl 0,017.41870 .103
           

    -Suất tiêu thụ nhiên liệu .

    gi   3,6.103   3,6.103 214( g k  h )  
    i .Qnl 0,6.41870
               

    -Hiệu suất hiệu dụng của động cơ

    em . i    0,85.0,4  0,34

    -Suất tiêu hao nhiên liệu hiệu dụng của động cơ.

    ge        gi         214     252( g / kwh )

    m       0,85

    g.Các kích thước cơ bản của động cơ.

    + Thể tích làm việc của mổi xi lanh .

    SVTH: LÊ TRƯỜNG PHONG                                                    LỚP 49ĐLTT-ĐH NHA TRANG         32

    Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software

    http://www.foxitsoftware.com      For evaluation only.

    ĐỒ ÁN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG   GVHD: QUÁCH ĐÌNH LIÊN
      30.N .K .10 3 30.6960 .2.10 3
    Vs e         0,15(m3 ).
    Pe .n.i    
      2,1.167.8    

    + Đường kính xi lanh .

    • Vs

    .A

    Với A=S/D ta chọn A=2

    S là hành trình pítton S=A.D

    D 4.0,15 0,31(cm)
     

    3,14.2

    =>S=2.D=0,62 (cm)

    – tốc độ trung bình của piton

    Cm      S.n     0,62.167   3,45(m / s)

    30                 30

    Thể tích toàn bộ buồng đốt.

    Va   Vc   Vs      0,012    0,15      0,162(m3 )

    1. Các chỉ tiêu vè cường độ làm việc:

    -Công suất lít của động cơ.

    Nep   Ne   6960 5,8(K  / dm3 )
      8.0,15.103
        i.Vs  
    -Công suất của pitton    
    Nep Ne     6960   115,33(K  / dm 2 )
    i. .D 2   2
          8.3,14.3,1  
    • 4
    • Các tiêu chuẩn làm việc của động cơ:

    Kc       PeCm     2,1.3,45   3,6(K  / dm 3 )

    K                      2

    SVTH: LÊ TRƯỜNG PHONG                                                    LỚP 49ĐLTT-ĐH NHA TRANG         33

    Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software

    http://www.foxitsoftware.com  For evaluation only.

    ĐỒ ÁN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG                              GVHD: QUÁCH ĐÌNH LIÊN

    TÀI LIỆU THAM KHẢO

    1. TS. Nguyễn Văn Nhận (2007), Bài giảng động cơ đốt trong – Hướng dẫn thực hiện đồ án môn học động cơ đốt trong, Trường đại học Nha Trang.
    2. TS. Nguyễn Tất Tiến (2000), Nguyên lý động cơ đốt trong, NXB Giáo dục.
    3. Lê Viết Lượng (2000), Lý thuyết động cơ đốt trong, NXB Giáo dục.
    4. Hồ Tấn Chẩn – Nguyễn Đức Phú – Trần Văn Tế – Nguyễn Tất Tiến (1996), Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong, NXB Giáo dục.
    1. Hồ Tấn Chẩn (1996), Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong, NXB Giáo dục.

    SVTH: LÊ TRƯỜNG PHONG                                                    LỚP 49ĐLTT-ĐH NHA TRANG         34


    Tải xuống tài liệu học tập PDF miễn phí

    [sociallocker id=”19555″] Tải Xuống Tại Đây [/sociallocker]
  • Đồ Án Chi Tiết Máy

    Đồ Án Chi Tiết Máy

    Đồ Án Chi Tiết Máy

    Mọi ý kiến đóng góp xin gửi vào hòm thư: [email protected]

    Kéo xuống để Tải ngay bản PDF đầy đủ: Sau “mục lục” và “bản xem trước”

    (Nếu là bài nhiều công thức nên mọi người nên tải về để xem tránh mất công thức)

    Bài liên quan: Đồ Án Bê Tông Cốt Thép


    [toc]

    [pdfviewer width=”800px” height=”1000px” beta=”true/false”]http://hotroontap.com/wp-content/uploads/2019/03/%C4%90%E1%BB%93-%C3%81n-Chi-Ti%E1%BA%BFt-M%C3%A1y.pdf[/pdfviewer]

    Tải ngay bản PDF tại đây: Đồ Án Chi Tiết Máy

    Đồ án môn học

     

    CHI TIẾT MÁY
    TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ

                       KHOA CƠ KHÍ

                          ***                                  ĐỒ ÁN MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY

                    Đề Số: 10                                    

                                             THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG BÁNH RĂNG TẢI

     

     

    1. Động cơ 3. Hộp giảm tốc  4.Bộ truyền đai                thang
    2. Nối trục đàn hồi      5. Băng tải       dẹt

    Số Liệu Cho Trước :        

     

    1 2 3 4 5 6 7 8 9
    STT Sinh viên thiết kế Lực kéo băng tải

     

    F (N)

    Vận tốc băng tải

     

    V (m/s)

    Đường kính tang

     

    D (mm)

    Thời hạn phục vụ

     

    lh (giờ)

    Số ca làm việc Soca Góc nghiêng đường nối tâm bộ truyền ngoài α (o) Đặc tính làm việc
    5 Nguyễn Bá Anh Hào 14000 0.7 400 10000 1 38 Va đập

                                                                                             

     Khối Lượng Thiết Kế :

                 

                1/ Bản vẽ lắp hộp giảm tốc – khổ A0

                 

                2/ Bản vẽ chế tạo chi tiết – khổ A3

     

                3/ 1 bản thuyết minh  (Kèm theo đĩa CD)

     

                Giáo viên hướng dẫn : NGUYỄN THANH TÂN

     

    PHẦN I: TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC

    I. Chọn động cơ điện

    1. Chọn kiểu, loại động cơ

    Đây là trạm dẫn động băng tải nên ta chọn động cơ: 3 pha không đồng bộ roto lồng sóc, do nó có nhiều ưu điểm cơ bản sau:

    – Kết cấu đơn giản, giá thành thấp.

    – Dễ bảo quản và làm việc tin cậy.

    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:

    (KW)

    – công suất định mức của động cơ.

    – công suất đẳng trị trên trục động cơ.

    Do ở đây do chế độ làm việc êm nên tải trọng là không đổi :

    – công suất làm việc danh nghĩa trên trục  động cơ

    – Giá trị công suất làm việc danh nghĩa trên trục công tác:

    =   (KW) (2.11)[I]

    Ft – lực vòng trên trục công tác (N);

    V – vận tốc vòng của băng tải    (m/s).

    – hiệu suất chung của toàn hệ thống.

    Theo bảng 2.3[I] ta chọn:

    = 0,96        –  Hiệu suất bộ truyền đai

    = 0,97         –  Hiệu suất bộ truyền bánh răng

    = 0,99       –  Hiệu suất của mỗi cặp ổ lăn

    =  1                                   –  Hiệu suất khớp nối

    P  = 14000 (N)

    V = 0,7 (m/s)

    Þ  = 0,96.0,972.0,994.1 = 0,868

    Công suất cần thiết là:

    Suy ra, công suất làm việc danh nghĩa trên trục  động cơ:

    (KW)

    (KW)

    3. Chọn số vòng quay đồng bộ của động cơ nđb

    Tính số vòng quay của trục công tác

    – Với hệ dẫn động băng tải:

    (v/ph)                                                                    D – đường kính tang dẫn của băng tải (mm);

    v – vận tốc vòng của băng tải       (m/s)

    4. Chọn động cơ thực tế

    Qua các bước trên ta đã xác định được:

    Căn cứ vào những điều kiện trên tra bảng phụ lục P1.1; P1.2: P1.3[I]:

    Các thông số kỹ thuật của động cơ, ta chọn động cơ4A160M8Y3. Bảng các thông số kỹ thuật của động cơ này.

    Kiểu động cơ Công suất KW Vận tốc quay (v/ph)        
    4A160M8Y3 11 730 0,75 87 2,2 1,4

     

    5. Kiểm tra điều kiện mở máy, điều kiện quá tải cho động cơ:

    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.

    Vậy:

                       (KW)

    – Công suất mở máy của động cơ

    =2,2  Hệ số mở máy của động cơ

    – Công suất ban đầu trên trục động cơ

    Từ các công thức trên ta tính được:

    (KW)

    (KW)

    Kbd – Hệ số cản ban đầu;ta chọn Kbd =1,5

    Ta thấy: . Vậy động cơ đã chọn thoả mãn điều kiện mở máy.

    1. Kiểm tra điều kiện quá tải cho động cơ

    Ở đây chế độ  làm việc êm nên tải trọng là không đổi nên ta không cần kiểm tra quá tải cho động cơ.

             II. Phân phối tỉ số truyền

    Việc phân phối tỷ số truyền Ich cho các cấp bộ truyền tong hộp có ảnh hưởng rất lớn đến kích thước và khối lượng trong hộp giảm tốc

    Thỏa mản nguyên tăc sau :

    +Phân phối tỷ số truyền I ch sao cho các bộ truyền có kíchthươc nhở gọn

    +Phân phối tỷ số truyền sao cho việc bôi trơn dể nhất

    Ta có :

    ichung=

    =  v/p  (v=)

       Mà :ih = ing.itr = iđ.it = iđ.inh.ichậm

       Chọn  iđ=1,82 ta có : it==

       Bộ truyền cấp nhanh (bộ truyền bánh răng nón răng thẳng): inh

    Bộ truyền cấp chậm (bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng): ichậm

    Trong điều kiện bôi trơn các bộ truyền bánh răng trong hộp giảm tốc bằng phương pháp     ngâm dầu

    lấy inh =0,22it => choün inh = 0,22.11,97=2,63

    => inh =

    Tỉ số truyền chung của toàn hệ thống:

    Trong đó: ndc – số vòng quay của động cơ đã chọn (v/ph)

    nct  – số vòng quay của trục công tác (v/ph)

    Ta có:

    Với:     ung – tỉ số truyền của các bộ truyền ngoài hộp

    uh – tỉ số truyền của hộp giảm tốc uh = u1.u2

    u1, u2 – tỉ số truyền của các bộ truyền cấp nhanh và cấp chậm

    1. Tỉ số truyền của bộ truyền ngoài hộp

    Hệ dẫn động gồm hộp giảm tốc hai cấp đồng trục nối với 1 bộ truyền xích ngoài hộp.

    Chọn ung = ux = 3

    2. Tỉ số truyền của các bộ truyền trong hộp giảm tốc

    uh = u1.u2

    Đối với hộp giảm tốc 2 cấp đồng trục ta tính TST  theo công thức:

    III. Xác định các thông số trên các trục

    1. Tính tốc độ quay của các trục (v/ph)

    – Tốc độ quay của trục I:                                 (v/ph)

    – Trong đó  là tỉ số truyền của khớp nối

    – Tốc độ quay của trục II:                               (v/ph)

    – Tốc độ quay của trục III:                            (v/ph)

    – Tốc độ quay của trục IV:                          (v/ph)

              2. Tính công suất trên các trục (KW)

    – Công suất danh nghĩa trên trục động cơ:

    (KW)

    – Công suất danh nghĩa trên trục I:

    (KW)

    – Công suất danh nghĩa trên trục II:

    (KW)

    – Công suất danh nghĩa trên trục III:

    (KW)

    – Công suất danh nghĩa trên trục IV:

    (KW)

    3. Tính mômen xoắn trên các trục (Nmm)

    Mô men xoắn trên trục thứ k được xác định theo công thức sau:

    – Mômen xoắn trên trục động cơ:

    (Nmm)

    – Mômen xoắn trên trục I:

    (Nmm)

    – Mômen xoắn trên trục II:

    (Nmm)

    – Mômen xoắn trên trục III:

    (Nmm)

    – Mômen xoắn trên trục IV:

    (Nmm)

    4. Lập bảng số liệu tính toán:

    Tham số

     

    Trục

    Đ/cơ I II III Công tác
    i Iđ = 1,82 Inh= 2,63                  Ich= 4,55 4,55
     Công suất (kw) 11,3 11,187 10,7 10,3 9,8
     Tỷ số truyền   3 4,7 3,1 1  
    Số vòng quay(v/ph) 730 730 270 100 33,4
     Mô men (Nmm) 147829 146351 378463 983650 2802096
                               

     

    PHẦN II: THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT TRUYỀN ĐỘNG

    I. Tính toán thiết kế các bộ truyền trong hộp

    1. Chọn vật liệu cặp bánh răng côn và cặp bánh răng trụ

    Do hộp giảm tốc ta đang thiết kế có công suất trung bình, nên chọn vật liệu nhóm I có độ cứng HB < 350 để chế tạo bánh răng.

    Đồng thời để tăng khả năng chạy mòn của răng,nên nhiệt luyện bánh răng lớn đạt độ rắn thấp hơn độ rắn bánh răng nhỏ từ 10 đến 15 đơn vị độ cứng.

    – Dựa vào bảng 6.1, [I]: Cơ tính của một số vật liệu chế tạo bánh răng, ta chọn:

    Cặp bánh răng trụ:

    Loại bánh răng Nhãn hiệu thép Nhiệt luyện Kích thướt S(mm) không lớn hơn Độ rắn Giới hạn bền  (Mpa) Giới hạn chảy  (Mpa)
    Bánh răng nhỏ 45XH Tôi cải thiện 100 HB 230300 850 600
    Bánh răng lớn 45X Tôi cải thiện 100 HB 230280 850 650

    2. Xác định ứng suất cho phép

    Ứng suất tiếp xúc cho phép  và ứng suất uốn cho phép xác định theo các công thức sau:

    (6.1)[I]

    (6.2)[I]

    ZR – Hệ số xét đến độ nhám mặt răng làm việc.

    ZV – Hệ số xét đến ảnh hưởng của vận tốc vòng.

    KXH – Hệ số xét đến ảnh hưởng của kích thước bánh răng.

    YR – Hệ số xét đến ảnh hưởng của độ nhám mặt lượn chân răng.

    YS – Hệ số xét đến độ nhạy của vật liệu với tập trung ứng suất.

    KXF – Hệ số xét đến kích thước bánh răng ảnh hưởng đến độ bền uốn.

    Chọn sơ bộ:  và  nên ta có:

    (6.1a)[I]

    (6.2a)[I]

    Trong đó: và : lần lượt là ứng suất tiếp xúc cho phép và ứng suất uốn cho phép ứng với số chu kì cơ sở.

    Giá trị của chúng được tra trong bảng 6.2, [I].

    Chọn độ rắn

    (MPa)

    (MPa)

    Vậy

    Bánh nhỏ:2.290+70=650                                                   (MPa)

    1,8.290=522                                                              (MPa)

    Bánh lớn:2.280+70=630                                                     (MPa)

    1,8.280=504                                                               (MPa)

    • KFC: Hệ số xét đến ảnh hưởng của việc đặt tải.

    Vì hệ dẫn động ta thiết kế, tải được đặt một phía (bộ truyền quay 1 chiều) [ KFC =1

    • KHL,FL: Hệ số tuổi thọ, xét đến ảnh hưởng của thời hạn phục vụ và chế độ tải trọng, được xác định theo công thức sau:

    (6.3)[I]

    (6.4)[I]

    Với:

    -mH, mF: bậc của đường cong mỏi khi thử về tiếp xúc và uốn.

    Vì vật liệu ta chọn làm bánh răng có HB < 350 nên: mH = mF = 6

    -NHO: số chu kì thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về tiếp xúc.

    (HHB – Độ rắn Brinen)                                                                   (6.5)[I]

    : số chu kì thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về tiếp xúc của bánh răng nhỏ.

    : số chu kì thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về tiếp xúc của bánh răng lớn

    NFO: số chu kì thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về uốn

    Với tất cả các loại thép thì: NFO = 4.106

    NHE, NFE: số chu kì thay đổi ứng suất tương đương.

    Vì ở đây bộ truyền chịu tải động tĩnh nên:

    NHE = NFE = N = 60.c.n.tS                                                                                                                    (6.6)[I]     

    Với: c, n, tS lần lượt là số lần ăn khớp trong một vòng quay, số vòng quay trong 1 phút và tổng số giờ làm việc của bánh răng đang xét.

    Ta có:c=1

    (giời)

    – Trong  bộ truyền bánh răng cấp nhanh:

    Bánh nhỏ có:n1 =730 (v/ph) nên:

    Bánh lớn có:n2 = 270 (v/ph) nên:

    – Trong bộ truyền bánh răng cấp chậm:

    Bánh nhỏ có:n3 = 100  (v/ph) nên:

    Bánh lớn có:n4 = 33,4(v/ph) nên:

    Vậy:

    – Bộ truyền bánh răng cấp nhanh có:

    >lấy

    >lấy

    >lấy

    >lấy

    – Bộ truyền bánh răng trụ cấp chậm có:

    >lấy

    >lấy

    SH,SF: Hệ số an toàn khi tính về tiếp xúc và uốn, tra bảng 6.2 ta có ứng với vật liệu đã chọn thì:

    SH = 1,1; SF = 1,75

    Từ đó ta xác định được sơ bộ ứng suất cho phép của bánh răng.

    =590                                                               (MPa)

    =298                                                    (MPa)

    =573                                                                 (MPa)

    =288                                                      (MPa)

    Vì vậy, ứng suất tiếp xúc cho phép là: ==573(MPa).

    Ứng suất tiếp xúc cho phép khi quá tải:

    (MPa)                               (6.13)[I]

    Ứng suất uốn cho phép khi quá tải (vật liệu có HB<350) là:

    =0,8.650=520                                                                   (MPa)

    =0,8.600=480                                                                  (MPa)

              3.Tính toán cấp chậm ,bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng :

              a.Tính khoảng cách trục:

    aw1 =Ka(u+1)                                                                        (6.15a)[I]

    Tra bảng 6.6   =0,25…0,4 ,chọn      = 0,3.Bánh răng thẳng Ka =49,5.

    Theo (6.16)

    = 0,53.0,3.(2,7+1)=0,6 bảng (6.7) ,tra theo đồ 4

    = 1,01

    aw1 = (mm)

    b.Xác định các thông số ăn khớp :

    Lấy  aw1 = 210 (mm)

    từ đó   m = (0,01..0,02)aw1 = (0,01..0,02) .210= 2,1..4,2                                  (6.17)[I]

    Chọn môdun tiêu chuẩn m = 2,5

    z1 =    chọn z1 =45

    z2 = .45=2,7.45=121  chọn z2 = 121

    Do đó

    aw =

    Có tỉ số truyền thực   ut = =3

    Vì  45 theo bảng 6.9[I] ta chọn hệ số dịch chỉnh = 0

    cos                                               (6.27)[I]

    c.Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc : 

    Do hệ thống bánh răng được đậy kín trong hộp ( môi trường không bụi) và được bôi trơn đầy đủ.Vậy dạng hỏng nguy hiểm nhất thường gặp là tróc rỗ bề mặt, nên cơ sở chọn độ bền tiếp xúc để thiết kế kiểm nghiệm hệ thống dẫn động bánh răng:

    (6.33)[I]

    Trong đó:  hệ số kể đến cơ tính vật liệu của các bánh răng ăn khớp trong bảng 6.5

    số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc

    Bảng 6.5     ZM = 274 (MPa1/3)

    ZH =                                                      (6.34)[I]

    hệ số kể đến sự trùng khớp của răng

    hệ số trùng khớp dọc

    hệ số trùng khớp ngang

    =

    Ze                                                                       (6.36a)[I]

    Đường kính vònh lăn bánh nhỏ

    dw1 =

    v                                                                            (6.40)[I]

    Theo bảng  (6.13) ,chọn cấp chính xác 9,tra bảng 6.16 hệ số làm việc êm g0 =73

    (6.42)[I]

    hệ số kể đến ảnh hưởng của sai số ăn khớp

    dH = 0,006 tra theo bảng  (6.15)

    KHv = 1 +                                                                                     (6.41)[I]

    chiều rộng vành răng

    bw  = Yba .aw2=0,3232,5 = 70 (mm)

    KHb  = 1,0 ,KHa= 1

    hệ số kể đến ảnh hưởng của tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp

    KHv  = 1 +

    KH  = KHb . KHa . KHv =1,01.1.1,01=1                                                                       (6.39)[I]

    (6.33)[I]

    [                                                                                    (6.1)[I]

    – hệ số xét đến độ nhám của mặt răng làm việc

    Với  cấp chính xác về mức tiếp xúc là 9, khi đó cần gia công đạt độ nhám: Ra = 2,5 … 1,25 mm Þ ZR = 0,95

    – hệ số xét đến ảnh hưởng của vận tốc vòng,ta có v = 0,6 < 5 (m/s) nên lấy

    – hệ số xét đến ảnh hưởng của kích thướt bánh răng

    Lại có  da <700 mm KXH =1

    [sH] = 573.0,95.1.1.1 = 544,4 (Mpa)

    Vậy kiểm nghiệm về độ bền tiếp xúc đạt yêu cầu

                d.Kiểm nghiệm  răng về độ bền uốn :

    (6.43)[I]

    (6.44)[I]                                                                        – hệ số kể đến sự trùng khớp của răng

    -hệ số kể đến độ nghiêng của răng, đối với răng thẳng

    -hệ số dạng răng của bánh 1, 2. Tra bảng 6.18[I] ta có:

    K­F– hệ só tải trọng vêt uốn

    K­F = KFb . KFa . KFv

    (6.46)[I]

    (6.47)[I]

    go = 73

    – hệ số kể đến ảnh hưởng của sai số ăn khớp.                                    bảng(6.15)[I]

    KFa =1

    KFb = 1,23                                                                                                                         (6.7)[I]

    K­F = KFb . KFa . KFv  = 1,23.1.1,05 = 1,3

    (Mpa)

    (Mpa)

    Vậy kiểm nghiệm về độ bền uốn đạt yêu cầu.

                e.Kiểm nghiệm răng về quá tải:             

    (6.48)[I]

    Vậy bộ truyền thỏa mãn điều kiện quá tải

                g.Các thông số bộ truyền

    Dựa theo bảng 6.11[I] ta tính

      Bánh răng 1 Bánh răng 2
    Khoảng cách trục, aw

     

     

    210 mm
    Môđun pháp, m 2,5 mm
    Chiều rộng, bw

     

     

    72 mm 72 mm
    Tỉ số truyền, u 2,7
    Số răng, z1, z2

     

     

    45 121
    Hệ số dịch chỉnh răng 0 0
    Đường kính lăn, 65 mm 175,5 mm
    Đường kính đỉnh răng, 70 mm 180,5 mm
    Đường kính đáy răng, 58,75 mm 169,25 mm
    Đường kính chia, d d 1= mm 175,5 mm

     

              4. Tính toán truyền động bánh răng trụ răng thẳng (cấp mhanh)

    Vì trong hộp giảm tốc 2 cấp đồng trục có khoảng cách trục của bộ truyền cấp nhanh và cấp chậm bằng nhau nên ta chọn các thống bộ truyền như phần trên.

    Vì momen xoắn trên trục ở bộ truyền cấp chậm bao giờ cũng lớn hơn ở cấp chậm, ta cũng đã kiểm tra bền cho bánh răng ở cấp chậm rồi nên bánh răng ở cấp nhanh không cần kiểm nữa.Ta chỉ cần tính lại vận tốc và cấp chính xác

    v                                                                                     (6.40)[I]

    Theo bảng  (6.13) ,chọn cấp chính xác 8,tra bảng 6.16 hệ số làm việc êm g0 =56

    Với  cấp chính xác về mức tiếp xúc là 8, khi đó cần gia công đạt độ nhám: Ra = 2,5 … 1,25mm

     

    PHẦN III : THIẾT  KẾ BỘ TRUYỀN NGOÀI

                         THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI DẸT

    I.Giới thiệu:

    – Truyền động đai là truyền động ma sát giữa đai và bánh đai. Ưu điểm của bộ truyền đai là làm việc không ồn, thích hợp với vận tốc lớn. Đai không làm việc được trong điều kiện ẩm ướt

    – Chọ loại đai :

    – Ta chọn loại đai dẹt vật liệu là vải cao su dày là loại có sứ bền tính đàn hồi cao ít chịu ảnh hưởng của độ ẩm nhiệt độ, vận tốc truyền cao.

    II.Các bước thiết kế bộ truyền đai :

    + Giai đoạn I : Nghiêng cứu các yêu cầu của bộ truyền

    Ta thiết kế bộ truyền đai dẹt để dẫn truyền công suất từ động cơ đến hộp giảm tốc với tỷ số truyền của đai là số vồng quay của truc dẫn là n=730 v/p

    Trục bị dẫn là n=270v/p

    Đai làm việc trong nhiệt đọ và môi trường khô vận tốc khá lớn ta thiết kế bộ truyền đai theo hai phương án sau đó chọn một phương án hợp lý.

    + Giai đoạn II :

    Xác định các thông số hình học của đai

    1.Xác định đường kính bánh đai.

    Ta có sơ đồ đọng có A là khoảng cách trục D1,D2 là đường kính bánh đai nhỏ và bánh đai lớn , là góc ôm bánh nhỏ và bánh lớn

    A  =      (I1CT5-2T83)

    1. Đường kính bánh đai nhỏ.

    Theo công thức D1=(11001300)  (I1 CT(5-6)_T84)

    Với Ncông suất trục dẫn kw

    n1   Số vòng quay trong một phút của bằng số vòng quay của động trục bị dẫn cơ

    Phương án 1: chọn D1=1100=1100.  mm

    Phương án 2 : chọn D1=1300 =1300 =324mm

    Kiểm tra vận tốc theo điều kiện V= (I1CT5-7T84)

    Ta có :             PA1:V=

    PA2:V=

    Cả hai phương án đều thỏa mãn điều kiện

    Ta có : D2 =i.D1

                 Phương án 1:    D2 =1,82.274=498 mm

    Phương án 2:    D2 =1,82.324 =589mm

    Tính số vòng quay trục

    n2­= choün =0,1

    Phương án 1: n2=     

    Phương án 2: n2=

    1. Xác định chiều dài đai.

    Ta có : Lmim=(I­1  CT(5-9)  T85)

    umax  Là số vòng chạy lần nhất trong một giây của đai umax(35) chọn umax=3

    Lmin=  ( PA1)

    Lmin= ( PA2)

    Thay Lvà D1,D2 vàocông thức A ta được:

    – Kiểm tra điều kiện A2(D1+D2)   (I1  CT(5-10)T86)

    Phương án 1: 1138>2(274+498)=1544mm

    Phương án 2: 1377>2(324+589)=1826mm

    Thỏa mãn

    – Kiểm tra theo điều kiện góc ôm :

    Phương án 1:   (I1  CT(5-11)T86)

    Phương án 2:

    Cả hai đều thỏa mãn điều kiện

    Tính lại L : L=(I1 CT5-1 T83)

    Phương án 1: L = (mm)

    Phương án 1: L=  ( mm)

    Để xác định chiều rộng đai ta xác định theo điều kiện bền mòn b         (I1 CT5-13 T86)

    Chiều dài đai  chọn theo tỷ số (I1 CT5-12 T86)

    Ta có :        ( PA1)

    (PA2)

    Chọn ứng suất công ban đầu ,Theo(I1 B5-7 T89 ) có

    ct: Hệ số xét đến ảnh hưởng chế độ trọng tải

    c Hệ số xét đến ảnh hưởng góc ôm

    cHệ số xét đến ảnh hưởng của vận tốc

    cb Hệ số xét đến ảnh hưởng của bộ truyền

    Theo(I1 B5-7,5-8,5-6T90,89)ta coï ct=0,8 c=0,97,cv=0,9, cb=1

    Phương án 1:                   b

    Phương án 2:               b

    Chiều rộng B của bánh đai

    B=1,1b+( 10)(I1 CT,5-14T91)

    Phương án 1: B=1,1.96+10=115,6(mm) ta láúy B=125(mm)

    Phương án 2: B=1,1.114+10 =135,4mm láúy  B=140mm

    Xác định lực căng đai

    S0=(I1 CT,5-16  T91)

    Phương án 1: S0=1,8.4,3.96=743.04N

    Phương án 2: S0=1,8.5,08.114=1072N

    Lực tác dụng lên trục : R=3S0.sin   (I1 CT5-17T91)

    R1=3.487,6 sin

    R2=3.1072. sin

    Giai đoạn III :

    Qua hai phương án thiết kế ta thấy cả hai phương án đều thỏa mãn tuy nhiên ta phải chọn  phương án một vì phương án này làm bộ truyền đai có kích thướt nhỏ gọn

    Vậy ta đã thiết kế bộ truyền đai với các thong số hình học

    Khoảng cách trục A=1138 chiều dài đai L=3499mm

    Góc ôm  chiều rộng đai b=63 chiều dài đai là 8,1mm

    Bánh đai : Đường kính bánh đai nhỏ D1=274mm,D2=498mm

    Lực căng đai S0=743,04N ,Râ=1453,4

    Ta có kết cấu bánh đai như hình vẽ :

     

    IV. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC

     

             1.Thông số khớp nối trục đàn hồi

    Do khớp nối truyền công suất tương đối lớn nên ta chọn cách nối trục vòng đàn hồi. Tđc= 147829 (Nmm). Khi đó tra bảng16.10a các kích thước cơ bản của nối trục vòng đàn hồi được tra theo mômem xoắn.

    T =500 (M.m)                 d = 40 (mm)                   D = 170 (mm)

    dm = 80  (mm)                 L = 175 (mm)                 l = 110 (mm)

    d1 = 71 (mm)                  Do = 130 (mm)               Z = 8

    nmax = 3600                     B = 5                              B1 =70

    l1 = 30 (mm)                   D3  = 28 (mm)                l2 = 32(mm)

              2. Thiết kế trục

                a.Chọn vật liệu

    Chọn vật liệu chế tạo trục I, II, III trong hộp truyền giảm tốc là thép 35 có

    sb = 600 MPa , ứng suất xoắn cho phép [t] = 15..30 Mpa

    b.Tính đường kính sơ bộ

    d =                                                                                             (10.9)[I]

    []-ứng suất xoắn cho phép []= 15…30 Mpa, lấy số nhỏ đối với trục vào của hộp giảm tốc, trị số lớn đối với trục ra

    d1 =

    d2 =

    d3 =

    Ở đây do trục I (d1) nối với động cơ điện 4A160M8Y3 có đường kính trục dđc =42 mm.

    d1=(0,8..1,2) dđc = (0,8..1,2).42 = 36.6…50,4 mm.

    Vậy chọn d1 = 35 mm.

    c.Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực.

    Dựa theo bảng 10.2, 10.3 [I] ta chọn

    mm                                       mm                                                 mm

    mm                                      mm

    Tra bảng (10.4),(10.3)[I], kết quả tính được khoảng cách lki  trên trục thứ k từ gối đỡ 0 đến chi tiết quay thứ i như sau:

    l12 = – lc12 = 0,5.(lm12 + b0) + k3 +hn = 78,25 mm

    l13 = 0,5(lm13 + b0) + k1 +k2 = 69,5 mm

    2.55,5 = 139 mm

    ­            l22 = 0,5(lm22 + b0) + k1 +k2 = 74,3 mm

    l23 = l11 +k1 + b0+ l32 = 259 mm

    l21 = l23 + l32 = 343 mm

    l32 = 0,5(lm32+ b0) + k1 +k2 = 0,5(1,5.60+19)+10+15 = 84 mm

    l31 = 2 l32 = 84.2 = 168 mm

    l33 = l31 +0,5.(lm33 + b0) +k3 + hn = 262

                d.Xác định trị số và chiều của các lực từ chi tiết quáy tác dụng lên trục:

    Ta có sơ đồ bố trí hộp giảm tốc như hình (10.9)[I]

    `

    Lực từ đai tác dụng lên trục 1 hướng theo phương y có trị số là:

    Fy12 = 1453 N.

    Theo phương y có trị số là

    Fx12 = 3185 N

    Lực tác dụng của khớp nối trục đàn hồi tạo ra: Fx33= (0,2 ¸ 0,3) Fr ; Fr = 2TIII/D0 ,

    Tra bảng 16.10a  ta chọn D0 = 71 mm: Fx33 = 2459 N

    Lực tác dụng khi ăn khớp trong các bộ truyền được chia làm ba thành phần:

    Fx: Lực vòng.

    Fy: Lực hướng tâm.

    Fz: Lực dọc trục.

    Với trục 1:

    Fx13=

    Fy13 =

    Fz13 =

    Với trục 2:

    Fx22=  – Fx13 =  4503 N

    Fy22=  – Fy13 =  2600 N

    Fz22=  – Fz13 =  0 N

    Với trục 3:

    Fx32=  – Fx23 =  11645 N

    Fy32=  – Fy13 = – 6723 N

    Xác định đường kính và chiều dài các đoạn trục. Khi đó ta có các biểu đồ Momen và các giá trị tương ứng trên các vị trí, khi tính toán momen uốn tổng và các momem tương đương tại các thiết diện ta tiến hành làm tròn, các kết qủa có sai số đó được bù bằng hệ số an toàn khi các trục được kiểm nghiệm. Tính phản lực tác dụng lên các gối đỡ:

    Với trục 1:

    Flx11 =

    Momen uốn tổng tại các thiết diện và mômen tương ứng(với các tiết diện 0, 1, 3: lần lượt là các tiết diện từ trái sang phải ứng với các trục tương ứng:

    Đường kính trục tại các thiết diện tương ứng khi tính sơ bộ:

    Khi đó theo tiêu chuẩn và điều kiện công nghệ và điều kiện bền ta chọn thông số các đường kính trục tại các thiết diện tương ứng là: d12 =40 mm, d11 = 45 mm và d13 = 48mm.Khi tính toán lắp bánh răng lên trục 1 ta dùng then bằng để truyền momen xoắn.Khi đó theo TCVN 2261- 77 ta có các thông số về các loại then được lắp trên các trục như sau:

    Đường kính trục Kích thướt tiết diện Chiều sâu rãnh then Bán kính góc lượn của rãnh
    b h t1 t2 nhỏ nhất lớn nhất
    45 14 9 5,5 3,3 0,25 0,4
    40 12 8 5 3,3 0,25 0,4
    48 14 9 5,5 3,3 0,25 0,4
                   

    Với trục 2:

    = 9768 N

    = -(7000 + 4503 – 11645) = 31110 N

    Momen uốn tổng tại các thiết diện và mômen tương ứng:

    Đường kính trục tại các thiết diện tương ứng khi tính sơ bộ:

    Khi đó theo tiêu chuẩn và điều kiện công nghệ ta chọn thông số các đường kính trục tại các thiết diện tương ứng là: d21 =40 mm, d22 = 45 mm và d23 = 48 mm

    Trên trục 2 ta cũng dùng then bằng để truyền momen. Khi đó theo TCVN 2261- 77 có các thông số về các loại then được lắp trên các trục như sau:

    Đường kính trục Kích thước thiết diện Chiều sâu rãnh then Bán kính góc lượn của rónh
    b h t1 t2 nhỏ nhất lớn nhất
    40 12 8 5 3,3 0,25 0,4
    45; 48 14 9 5,5 3,8 0,25 0,4
                   

    Với trục 3:

    = 474 N

    N

    Khi đó ta có các biểu đồ Momen, các giá trị tương ứng trên các vị trí và sơ bộ các kích thước của trục:

    Momen uốn tổng tại các thiết diện và mômen tương ứng:

    Đường kính trục tại các thiết diện tương ứng khi tính sơ bộ:

    Khi đó theo tiêu chuẩn và điều kiện công nghệ ta chọn thông số các đường kính trục tại các thiết diện tương ứng là: d33 = 42 mm,  d31 = 60 mm, d32 = 63 mm. Các đường kính ở các đoạn trục này chỉ là tính sơ bộ nên ta chỉ sử dụng các số liệu này khi nó thoả món điều kiện bền và điều kiện an toàn khi kiểm nghiệm lại. Chọn kiểu lắp ghép: các ổ lăn lắp trên trục theo kiểu k6, lắp bánh răng, bánh xích theo k6 kết hợp với lắp then.Khi tính toán lắp bánh răng và bánh xích lên trục, dùng then bằng để truyền momen xoắn từ trục đến các chi tiết lắp trên nó.Khi đó theo TCVN 2261- 77 ta có các thông số về các loại then được lắp trên các trục như sau:

    Đường kính trục kích thước thiết diện Chiều sâu rãnh then Bán kính góc lượn của rãnh
    b h t1 t2 nhỏ nhất lớn nhất
    60;63 18 11 7 4,4 0,25 0,4
    42 12 8 5 3,3 0,25 0,4
                   

              * Tính kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi:

    Với thép 35 có:

    Theo bảng 10.7 ta có: ,

    Trên trục I

    Các trục trong hộp giảm tốc đều quay, ứng suất uốn thay đổi theo chu kỳ đối xứng do đó:

    ;                                                                             (10.2)[I]

    (10.23)[I]

    nên:

    Trục quay một chiều nên ứng suất xoắn thay đổi theo chu kỡ mạch động, do đó:

    (10.23)[I]

    với

    nên:

    Xác định hệ số an toàn tại các thiết diện nguy hiểm của trục (kiểm tra điều kiện bền mỏi của trục khi thiết kế).Dựa theo kết cấu trục nhận được ta có các tiết diện nguy hiểm là tiết diện lắp bánh răng.

    Kết cấu trục vừa thiết kế đảm bảo được độ bền mỏi nếu hệ số an toàn tại các tiết diện nguy hiểm đó thỏa mãn điều kiện sau:

    Trong đó: [s] – hệ số an toàn cho phép, [s] = 1,5…2,5

    khi cần tăng độ cứng thì [s] = 2,5… 3.ss , st– hệ số an toàn chỉ xét riêng cho trường hợp ứng suất pháp hoặc ứng suất tiếp, được tính theo công thức sau đây:

    ;

    trong đó : s-1, t-1: giới hạn mỏi uốn và xoắn ứng với chu kỳ đối xứng. sa, ta, sm, tm là biên độ và trị số trung bình của ứng suất pháp và ứng suất tiếp tại tiết diện xét.

    * Xét tại tiết diện lắp bánh răng.

    Phương pháp gia công trên máy tiện , tại các tiết diện nguy hiểm yêu cầu đạt Ra = 2,5 …0,63 mm, do đó theo bảng 10.8, hệ số tập trung ứng suất do trạng thái bề mặt  Kx = 1,06 .Không dùng các phương pháp tăng bền bề mặt do đó hệ số tăng bền Ky =1.Theo bảng 10.12 khi dựng dao phay ngón , hệ số tập trung ứng suất tại rãnh then ứng với vật liệu sb = 600 MPa là Ks = 1,76 và Kt = 1,54.Từ bảng 10.10 với d = 48 mm, es = 0, 81, et= 0,76 xác định được tỉ số Ks/es và Kt/et tại rãnh then trên tiết diện này :

    Ks/es= 1,76/0,81 = 2,1

    Kt/et= 1,54/0,76 = 2

    Tra bảng 10.11 ứng với kiểu lắp đó chọn sb = 600Mpa và đường kính tiết diện nguy hiểm ta tra được tỉ số

    Ks/es = 2,75

    Kt/et = 2,05

    Xác định các hệ số Ksd và Ktdtheo công thức 10.25 và ct 10.26

    ,

    Với trục thép Cacbon  => ys =0,05 ; yt = 0

    Hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất pháp sstheo ct 10.20

    Hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất tiếp sttheo ct 10.21

    Hệ số an toàn s theo ct 10.19

    Trục tại tiết diện lắp bánh răng thoả mãn về độ bền mỏi.

    * Tính toán kiểm nghiệm độ bền của then:

    Kiểm nghiệm độ bền của then.

    Độ bền dập công thức 9.1:

    Độ bền cắt theo công thức 9.2:

    d  (mm) lt   (mm) bxh t1(mm) T(Nmm) sd (MPa) tc (MPa)
    48 60 14×9 5,5 146351 10,9 4,1

    Theo bảng 9.5với tải trọng [sd] =150 (Mpa)  và [tc] =6090  (Mpa) .Vậy mối ghép then  thỏa mãn độ bền đập và độ bền cắt.

    Trên trục II(Tại tiết diện 22)

    Các trục trong hộp giảm tốc đều quay, ứng suất uốn thay đổi theo chu kỳ đối xứng do đó:

    ;                                                                                         (10.2)[I]                 (10.23)[I]

    nên:

    Trục quay một chiều nên ứng suất xoắn thay đổi theo chu kỡ mạch động, do đó:

    (10.23)[I]

    với

    nên:

    Xác định hệ số an toàn tại các thiết diện nguy hiểm của trục (kiểm tra điều kiện bền mỏi của trục khi thiết kế).Dựa theo kết cấu trục nhận được ta có các tiết diện nguy hiểm là tiết diện lắp bánh răng. Kết cấu trục vừa thiết kế đảm bảo được độ bền mỏi nếu hệ số an toàn tại các tiết diện nguy hiểm đó thỏa mãn điều kiện sau:

    Trong đó: [s] – hệ số an toàn cho phép, [s] = 1,5…2,5 khi cần tăng độ cứng thì [s] = 2,5… 3.ss , st– hệ số an toàn chỉ xét riêng cho trường hợp ứng suất pháp hoặc ứng suất tiếp, được tính theo công thức sau đây:

    ;

    trong đó : s-1, t-1: giới hạn mỏi uốn và xoắn ứng với chu kỳ đối xứng.sa, ta, sm, tm là biên độ và trị số trung bình của ứng suất pháp và ứng suất tiếp tại tiết diện xét.

    * Xét tại tiết diện lắp bánh răng.

    Phương pháp gia công trên máy tiện , tại các tiết diện nguy hiểm yêu cầu đạt Ra = 2,5 …0,63 mm, do đó theo bảng 10.8, hệ số tập trung ứng suất do trạng thái bề mặt  Kx = 1,06 .Không dùng các phương pháp tăng bền bề mặt do đó hệ số tăng bền Ky =1 Theo bảng 10.12 khi dựng dao phay ngón , hệ số tập trung ứng suất tại rãnh then ứng với vật liệu sb = 600 MPa là Ks = 1,76 và Kt = 1,54.Từ bảng 10.10 với d = 45 mm, es = 0, 81, et= 0,7xác định được tỉ số Ks/es và Kt/et tại rãnh then trên tiết diện này

    Ks/es= 1,76/0,81 = 2,1

    Kt/et= 1,54/0,76 = 2

    Tra bảng 10.11 ứng với kiểu lắp đó chọn sb = 600Mpa và đường kính tiết diện nguy hiểm ta tra được tỉ số

    Ks/es = 2,75

    Kt/et = 2,05

    Xác định các hệ số Ksd và Ktdtheo công thức 10.25 và ct 10.26

    ,

    Với trục thép Cacbon  => ys =0,05 ; yt = 0

    Hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất pháp sstheo ct 10.20

    Hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất tiếp sttheo ct 10.21

    Hệ số an toàn s theo ct 10.19

    Trục tại tiết diện lắp bánh răng thoả mãn về độ bền mỏi.

    * Tính toán kiểm nghiệm độ bền của then:

    Kiểm nghiệm độ bền của then.

    Độ bền dập công thức 9.1:

    Độ bền cắt theo công thức 9.2:

    d  (mm) lt   (mm) bxh t1(mm) T(Nmm) sd (MPa) tc (MPa)
    45 67,5 14×9 5,5 378463 27,6 7,8

    Theo bảng 9.5với tải trọng [sd] =150 (Mpa)  và [tc] =6090  (Mpa) .Vậy mối ghép then  thỏa mãn độ bền đập và độ bền cắt.

    Trên trục II(Tại tiết diện 23)

    Các trục trong hộp giảm tốc đều quay, ứng suất uốn thay đổi theo chu kỳ đối xứng do đó:

    ;                                                                             (10.2)[I]

    (10.23)[I]

    nên:

    Trục quay một chiều nên ứng suất xoắn thay đổi theo chu kỡ mạch động, do đó:

    (10.23)[I]

    với

    nên:

    Xác định hệ số an toàn tại các thiết diện nguy hiểm của trục (kiểm tra điều kiện bền mỏi của trục khi thiết kế).Dựa theo kết cấu trục nhận được ta có các tiết diện nguy hiểm là tiết diện lắp bánh răng. Kết cấu trục vừa thiết kế đảm bảo được độ bền mỏi nếu hệ số an toàn tại các tiết diện nguy hiểm đó thỏa mãn điều kiện sau:

    Trong đó: [s] – hệ số an toàn cho phép, [s] = 1,5…2,5 khi cần tăng độ cứng thì [s] = 2,5… 3.ss , st– hệ số an toàn chỉ xét riêng cho trường hợp ứng suất pháp hoặc ứng suất tiếp, được tính theo công thức sau đây:

    ;

    trong đó : s-1, t-1: giới hạn mỏi uốn và xoắn ứng với chu kỳ đối xứng. sa, ta, sm, tm là biên độ và trị số trung bình của ứng suất pháp và ứng suất tiếp tại tiết diện xét.

    * Xét tại tiết diện lắp bánh răng.

    Phương pháp gia công trên máy tiện , tại các tiết diện nguy hiểm yêu cầu đạt Ra = 2,5 …0,63 mm, do đó theo bảng 10.8, hệ số tập trung ứng suất do trạng thái bề mặt  Kx = 1,06 Không dùng các phương pháp tăng bền bề mặt do đó hệ số tăng bền Ky =1 Theo bảng 10.12 khi dựng dao phay ngón , hệ số tập trung ứng suất tại rãnh then ứng với vật liệu sb = 600 MPa là Ks = 1,76 và Kt = 1,54.Từ bảng 10.10 với d = 48 mm, es = 0, 81, et= 0,76 xác định được tỉ số Ks/es và Kt/et tại rãnh then trên tiết diện này

    Ks/es= 1,76/0,81 = 2,2

    Kt/et= 1,54/0,76 = 2

    Tra bảng 10.11 ứng với kiểu lắp đó chọn sb = 600Mpa và đường kính tiết diện nguy hiểm ta tra được tỉ số

    Ks/es = 2,75

    Kt/et = 2,05

    Xác định các hệ số Ksd và Ktdtheo công thức 10.25 và ct 10.26

    ,

    Với trục thép Cacbon  => ys =0,05 ; yt = 0

    Hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất pháp sstheo ct 10.20

    Hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất tiếp sttheo ct 10.21

    Hệ số an toàn s theo ct 10.19

    Trục tại tiết diện lắp bánh răng thoả mãn về độ bền mỏi.

    * Tính toán kiểm nghiệm độ bền của then:

    Kiểm nghiệm độ bền của then.

    Độ bền dập công thức 9.1:

    Độ bền cắt theo công thức 9.2:

    d  (mm) lt   (mm) bxh t1(mm) T(Nmm) sd (MPa) tc (MPa)
    48 75 14×9 5,5 378463 15,5 6,3

    Theo bảng 9.5với tải trọng [sd] =150 (Mpa)  và [tc] =6090  (Mpa) .Vậy mối ghép then  thỏa mãn độ bền đập và độ bền cắt.

    *Trên trục III(Tại tiết diện 32)                       

    Các trục trong hộp giảm tốc đều quay, ứng suất uốn thay đổi theo chu kỳ đối xứng do đó:

    ;                                                                        (10.2)[I]                                                                                                                                                                                                      (10.23)[I]

    nên:

    Trục quay một chiều nên ứng suất xoắn thay đổi theo chu kỳ mạch động, do đó:

    (10.23)[I]

    với

    nên:

    Xác định hệ số an toàn tại các thiết diện nguy hiểm của trục (kiểm tra điều kiện bền mỏi của trục khi thiết kế).Dựa theo kết cấu trục nhận được ta có các tiết diện nguy hiểm là tiết diện lắp bánh răng. Kết cấu trục vừa thiết kế đảm bảo được độ bền mỏi nếu hệ số an toàn tại các tiết diện nguy hiểm đó thỏa mãn điều kiện sau:

    Trong đó: [s] – hệ số an toàn cho phép, [s] = 1,5…2,5 khi cần tăng độ cứng thì [s] = 2,5… 3.ss , st– hệ số an toàn chỉ xét riêng cho trường hợp ứng suất pháp hoặc ứng suất tiếp, được tính theo công thức sau đây:

    ;

    trong đó : s-1, t-1: giới hạn mỏi uốn và xoắn ứng với chu kỳ đối xứng. sa, ta, sm, tm là biên độ và trị số trung bình của ứng suất pháp và ứng suất tiếp tại tiết diện xét.

    * Xét tại tiết diện lắp bánh răng.

    Phương pháp gia công trên máy tiện , tại các tiết diện nguy hiểm yêu cầu đạtRa = 2,5 …0,63 mm, do đó theo bảng 10.8, hệ số tập trung ứng suất do trạng thái bề mặt  Kx = 1,06 Không dùng các phương pháp tăng bền bề mặt do đó hệ số tăng bền Ky =1Theo bảng 10.12 khi dựng dao phay ngón , hệ số tập trung ứng suất tại rãnh then ứng với vật liệu sb = 600 MPa là Ks = 1,76 và Kt = 1,54.Từ bảng 10.10 với d = 45 mm, es = 0, 81, et= 0,76 xác định được tỉ số Ks/es và Kt/et tại rãnh then trên tiết diện này

    Ks/es= 1,76/0,81 = 2,2

    Kt/et= 1,54/0,73 = 2

    Tra bảng 10.11 ứng với kiểu lắp đó chọn sb = 600Mpa và đường kính tiết diện nguy hiểm ta tra được tỉ số

    Ks/es = 2,75

    Kt/et = 2,05

    Xác định các hệ số Ksd và Ktdtheo công thức 10.25 và ct 10.26

    ,,

    Với trục thép Cacbon  => ys =0,05 ; yt = 0  Hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất pháp sstheo ct 10.20

    Hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất tiếp sttheo ct 10.21

    Hệ số an toàn s theo ct 10.19

    Trục tại tiết diện lắp bánh răng thoả mãn về độ bền mỏi.

    * Tính toán kiểm nghiệm độ bền của then:

    Kiểm nghiệm độ bền của then.

    Độ bền dập công thức 9.1:

    Độ bền cắt theo công thức 9.2:

    d  (mm) lt   (mm) bxh t1(mm) T(Nmm) sd (MPa) tc (MPa)
    70 105 20×12 7,5 983650 55 12,3

    Theo bảng 9.5với tải trọng [sd] =150 (Mpa)  và [tc] =6090  (Mpa) .Vậy mối ghép then  thỏa mãn độ bền đập và độ bền cắt.

     

    PHẦN V: THIẾT KẾ GỐI ĐỠ TRỤC

    I.Chọn ổ lăn

    Cả ba trục đều không có lực dọc trục, do đó ta chọn ổ bi, đỡ chặn để làm gối đỡ trục

    a.Chọn ổ lăn

    Với trục1 : d= 45 mm số vòng quay n = 730 v/p

    Ta chọn sơ bộ theo bảng (P 2.7)[I] :

    Kí hiệu ổ d, mm D, mm B, mm R, mm Đườn kính bi, mm C, kN , kN
    309 45 100 25 2,5 17,46 37,8 26,70

    b.Kiểm tra khả năng tải

                Kiểm tra tải trọng động :

                Tải trọng hướng tâm :ta chọn gối có lực lớn hơn để tính

    Đối với ổ bi đỡ :

    (11.1)[I]

    Q- tải trọng động quy ước, kN

    L- tuổi thọ tính bằng triệu vòng quay

    Gọi  là tuổi thọ của ổ tính bằng giờ thì :                                              (11.2)[I]

    m- bậc của đường cong mỏi, m = 3

    nên ổ ta chọn đủ bền

                c.Kiểm tra tải trọng tỉnh :

                                                                                                                         (11.18)[I]

    Vậy ổ đủ bền tỉnh

    Với trục2 :d = 40 mm, n = 270 vòng/ph

    Ta chọn sơ bộ theo bảng (P 2.7)[I] :

    Kí hiệu ổ d, mm D, mm B, mm R, mm Đườn kính bi, mm C, kN , kN
    308 40 90 23 2,5 15,08 31,9 21,7

    Đối với ổ bi đỡ : Q =

    (11.1)[I]

    Q- tải trọng động quy ước, kN

    L- tuổi thọ tính bằng triệu vòng quay

    Gọi  là tuổi thọ của ổ tính bằng giờ thì :                                              (11.2)[I]

    m- bậc của đường cong mỏi, m = 3

    nên ổ ta chọn đủ bền

                d.Kiểm tra tải trọng tỉnh :

    (11.18)[I]

    Vậy ổ đủ bền tỉnh

    Với trục3 :d = 65 mm, n = 33,4vòng/ph

    Ta chọn sơ bộ theo bảng (P 2.7)[I] :

    Kí hiệu ổ d, mm D, mm B, mm R, mm Đườn kính bi, mm C, kN , kN
    312 60 130 31 3,5 22,23 64,1     49,40

    Đối với ổ bi đỡ : Q =

    (11.1)[I]

    Q- tải trọng động quy ước, kN

    L- tuổi thọ tính bằng triệu vòng quay

    Gọi  là tuổi thọ của ổ tính bằng giờ thì :                                              (11.2)[I]

    m- bậc của đường cong mỏi, m = 3

    nên ổ ta chọn đủ bền

                e.Kiểm tra tải trọng tỉnh :

    (11.18)[I]

    Vậy ổ đủ bền tỉnh

                II.Các phương pháp cố định ổ trên trục và trên vỏ hộp

    1.Cố định ổ trên trục:

    Vì không có lực dọc trục lớn nên ta chọn phương pháp đệm chắn mặt đầu

    Kích thướt tra bảng 8-10, 8-12 [II]

    2.Cố định ổ trong hộp

    Đặt vòng ngoài của ổ vào giữa mặt tỳ của nắp ổ và vai lỗ trong hộp

                III. Chọn kiểu lắp và cấu tạo lắp ổ

    + Lắp ô lăn vào trục theo hệ lỗ, kiểu T2ô

    + Lắp ô lăn vào vỏ theo hệ trục, kiểu L1ô

                IV. Ống lót và nắp ổ.

    * Ống lót được chế tạo bằng gang GX15-32

    Có hai loại nắp ổ: Nắp ổ kín và nắp ổ thủng để trục nắp xuyên qua.

    Đối với nắp ổ kín lấy bề mặt có đường kính D làm chuẩn định tân theo kiểu lắp L1ô, L3ô. Kết cấu được trình trong hình vẽ.

    + Bề mặt tiếp xúc của nắp với đầu mút kẹp chặt cần được gia công đạt độ nhẵn ³Ñ3

    + Kích thước chổ lắp nắp tra bảng 10-10b

    – Các tâm lỗ nắp lấy cách mép lỗ một khoảng bằng (0,8¸ 1)d3; d3- đường kính vít.

    – Đường kính ngoài của mặt bích: Db = D + d=  D + 4,4d3

    – Chiều dài bích nắp ổ lấy bằng (0,7¸ 0,8) chiều dài vỏ hộp.

    – Trị số d3 và số bu lông lấy theo bảng 10-10b được M8, M10, số bu lông là 6.

    Trục I:   d3 = 8;      DIb =80 + 4,4.8 = 115,2      [mm]

    TrụcII:   d3 = 8;      DIIb =90 + 4,4.8 = 125,5     [mm]

    Trục III:            d3 = 10;   DIIIb =140+ 4,4.10 = 184    [mm]

                V.Cố định trục theo phương dọc trục

    Sơ đồ nguyên lý như hình vẽ:

    Trục được cố định bằng các nắp ổ, vòng trong ổ được tỳ lên vai trục, vòng ngoài được tỳ lên nắp ổ. Ta chỉ cố định một đầu còn đầu kia “tuỳ động.

                VI.Bôi trơn ổ lăn

    Bộ phận ổ lăn được bôi trơn bằng mỡ, vì vận tốc bộ truyền bé nên dầu không thể bắn toé lên trên được.

    Mỡ dùng bôi trơn chọn trong bảng 8-28[II], nhiệt độ làm việc 60¸C và số vòng quay < 1500 vg/ph chọn mỡ T

    Lượng mỡ cho vào lần đầu trong bộ phận ổ theo qui định:

    + Số vòng quay nhỏ và trung bình, mỡ lấp đầu dưới 2/3 thể tích rỗng của bộ phận ổ.

    + Vòng quay lớn: Dưới 1/3 ¸ 2/3 thể tích trên.

                VII.Che kín ổ lăn

    Để che kín các đầu trục ra, tránh sự xâm nhập của bụi, tạp chất, ngăn mỡ chảy ra ngoài ta dùng vòng phớt.

    Tra bảng 8-29 được;

    Trục I: D = 100 [mm]

    Þ d = 75 [mm];  = 76,5 [mm];  = 74 [mm]

    a = 12 [mm];b = 9 [mm];So= 15 [mm]

    Trục II: D=90

    Þ d = 70 [mm];  = 71,5 [mm];  = 69 [mm]

    a = 9 [mm];b = 6,5 [mm];So= 12 [mm

     

    PHẦN VI: THIẾT KẾ VỎ

    Vỏ máy được đúc bang gang xám. Những nơi cần yêu cầu về độ cứng thì làm thêm gân chịu lực.

    Các kích thướt sơ bộ dưới đây được tra trong bảng 10.9[II]

    + Chiều dày thành thân hộp (vỏ máy)

    d = 0.025.A + 3 = 0,025.240 + 3 = 9 [mm]

    lấyd = 9 [mm]

    + Chiều dày thành nắp

    = 0.02.A + 3 = 0,02.240 + 3 = 7,8[mm]

    lấy = 8,5 [mm]

    + Chiều dày mặt bích dưới của thân hộp

    b = 1,5.d = 1,5.9 = 13,5 [mm]

    + Chiều dày mặt bích trên của nắp hộp

    b1 = 1,5. = 1,5.8,5 = 12,75 [mm]

    + Chiều dày mặt đế

    phần không có phần lồi:          p = 2,35.d = 2,35.9 = 21,15[mm]

    + Chiều dày gân ở thân hộp:  m = 0,9.d = 0,9.9 = 8,1 [mm]

    + Chiều dày gân ở nắp hộp:    m1 = 0,9.d1 = 0,9.8,5 = 7,7 [mm]

    + Đường kính bu lông nền:

    + Đường kính bu lông:

    – Ở cạnh ổ:       = 0,7. = 0,7.20,64 = 14,5[mm]

    – Ghép các mặt bích và nắp thân:

    = 0,5.dn =0,5.20,64 = 10,3[mm]

    – Ghép nắp ổ:   = 8 [mm]     (M8)

    – Ghép nắp cửa thăm:   = 8 [mm]     (M8x12)

    + khoảng cánh  từ mặt ngoài của vỏ đến tâm bu lông:   =14[mm]

    + Chiều rộng mặt bích k:

    k = + ;        = 12[mm]

    Þ k = 14 + 12 = 26[mm]

    + Kích thước phần lồi:             =     = 12[mm]

    = 0,2. =0,2.12 = 2,4[mm]

    + Chiều rộng mặt bích chỗ lắp ổ:         = k + 2 = 26 + 2 = 28[mm]

    + Đường kính bu lông vòng d:

    Có A1.A2 = 240. 240, tra bảng 10-11b Þ trọng lượng 400kg

    Tra bảng 10-11a Þ chọn loại M16

    Khối lượng 1 vít 0,295kg

    Số lượng bu lông nền:

    Chọn sơ bộ L = 500[mm]; B = 420[mm]

    Tra bảng 10-13 chọn n = 6 bu lông

                *Kích thước nút tháo dầu:

    Nút tháo dầu dùng để xả dầu khi cần

    Đáy hộp được làm nghiêng một góc 1¸ về phía tháo dầu, chỗ tháo dầu được làm hơi lõm xuống.

    * Chân đế: Mặt chân đế không làm phẳng mà làm hai dẫy lồi song song.

    * Mặt thông hơi: Để thông hơi khi dầu bị nóng

    * Chốt định vị: Dùng chốt định vị hình trụ để định vị tương đối giữa nắp và thân hộp khi lắp.

    Đường kính chốt:        d = 5[mm]

    * Cửa thăm: Để quan sát các chi tiết máy trong hộp và rót dầu vào hộp thì trên nắp hộp ta làm cửa thăm (hình vẽ).

    * Bu lông vòng:Để nâng và vận chuyển hộp giảm tốc người ta dùng bu lông vòng trên nắp. Kích thước bu lông vòng chọn theo khôi lượng hộp giảm tốc.

    * Mắt dầu: kiểm tra mức dầu trong hộp giảm tốc

    * Tính toán và chọn dầu bôi trơn hộp giảm tốc:

    Mục đích của việc bôi trơn các chi tiết máy là để bảo vệ bề mặt các chi tiết máy không bị rỉ, giảm ma sát, hao mòn, thoát nhiệt, lọc bụi bẩn, giảm tiếng ồn, dao động.

    Khả năng làm việc và tuổi thọ của máy phụ thuộc nhiều vào việc chọn vật liệu bôi trơn và lót kín.

    1) Vật liệu bôi trơn

    Vật liệu bôi trơn là dầu khoáng và mỡ, khi chọn dầu cần tính đến nhiệt độ đông đặc, nhiệt độ bôi trơn.

    2) Bôi trơn bộ truyền bánh răng

    Bộ truyền bánh răng được bôi trơn bằng phương pháp ngâm dầu.

    Chiều sâu ngâm dầu ở bánh răng cấp chậm khoảng 1/3 bán kính bánh răng lớn, bánh răng nhỏ được bôi trơn nhờ bánh răng lớn vung toé lên.

    Dung lượng bôi trơn phải lấy đủ lớn để đảm bảo bôi trơn tốt.

    Nhiệt độ dầu bôi trơn <C

    Chọn loại dầu bôi trơn:

    +Vật liệu bánh răng là thép

    +Thường hoá, vận tốc vòng  2,5¸ 5

    +Giới hạn bền kéo:     470 ¸ 1000 [N/mm2]

    Tra bảng 10-17 và 10-20 ta chọn được dầu MC-14.

    Trong hộp giảm tốc có dùng vòng chắn để ngăn cách dầu trong hộp và mỡ trong ổ.


    Tải xuống tài liệu học tập PDF miễn phí

    [sociallocker id=”19555″] Tải Xuống Tại Đây [/sociallocker]