Đồ án Thiết kế máy tiện ren vít vạn năng

110 trang hapham 230

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Đồ án Thiết kế máy tiện ren vít vạn năng", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

do_an_thiet_ke_may_tien_ren_vit_van_nang.doc

Nội dung text: Đồ án Thiết kế máy tiện ren vít vạn năng

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI Thiết kế máy tiện 16K20
ThuyÕt minh §å ¸n tèt nghiÖp  Bé m«n m¸y vµ tù ®éng 2 ho¸ MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU 5 I. CÔNG DỤNG CỦA MÁY TIỆN REN VÍT VẠN NĂNG 7 Máy tiện ren vít vạn năng là máy công cụ được dùng phổ biến nhất trong các nhà máy, phân xưởng cơ khí của các xí nghiệp. Nó được dùng để gia công các bề mặt tròn xoay, bề mặt ren. Phù hợp với các loại hình sản xuất đơn chiếc loạt nhỏ, thính hợp với sửa chữa,chế tạo các chi tiết thay thế 7 II. TẠO HÌNH BỀ MẶT CHI TIẾT CỦA GIA CÔNG 7 1. Sơ đồ gia công. 7 2. Các chuyển động cần thiết của máy 10 3. Liên kết đông học và nhóm động học. 11 II. THÀNH LẬP SƠ ĐỒ CẦU TRÚC ĐỘNG HỌC MÁY. 12 PHẦN II 16 I. ĐẶC TRƯNG CÔNG NGHỆ. 17 II. ĐẶC TRƯNG KÍCH THƯỚC MÁY 17 III. ĐẶC TRƯNG ĐỘNG HỌC 19 1. Xích tốc độ 19 2.Xích chạy dao 20 IV.ĐẶC TRƯNG ĐỘNG LỰC HỌC MÁY 21 1. Chế độ cắt tính toán. 21 2. Lực cắt. 22 3. Mô men xoắn lớn nhất. 23 5. Chọn sơ bộ động cơ. 23 PHÂN III 25 A: HỘP TỐC ĐỘ 26 I . CHỌN PHƯƠNG ÁN TRUYỀN DẪN 26 1. Chọn kiểu truyền dẫn 26 2. Bố trí cơ cấu truyền động. 26 3. Lựa chọn bộ truyền cuối cùng 27 II. CHỌN PHƯƠNG ÁN KẾT CẤU. 27 1. Chọn dạng kết cấu 27 2. Chọn phương án kết cấu 28 3. Chọn công thức cấu trúc 30 4. Lưới cấu trúc. 31 5.Đồ thị vòng quay 34 III. TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC BÁNH RĂNG. 38 1. Phương án tính. 38 2. Tính số răng cho phép các cấu trúc truyền dẫn . 41 trêng ®hkt c«ng nghiÖp -11/2002- 2
ThuyÕt minh §å ¸n tèt nghiÖp  Bé m«n m¸y vµ tù ®éng 3 ho¸ 3. Tính toán học bộ truyền đai 46 4. Kiểm tra sai số vòng quay và điều kiện làm việc 47 B. THIẾT KẾ HỘP CHẠY DAO 49 I.NHỮNG LỰA CHỌN CHUNG 49 2.Chọn cơ cấu điều chỉnh 50 II. THIẾT KẾ HỘP CHẠY DAO. 50 1.Xếp bảng ren 54 2. Thiết kế nhóm cơ sở. 56 3. Thiết kế nhóm bù 58 3. Thiết kế nhóm truyền gấp bội. 61 5. Kiểm tra sai số bước ren 65 1.Chế độ cắt gọt cực đại. 73 1.Chế độ cắt gọt tính toán 74 1.Chế độ thử máy 75 II. TÍNH LỰC CẮT. 76 1.Theo phương Z ( 0Z ). 76 2.Theo phương y ( 0y ). 76 3.Theo phương y ( 0x ). 76 III. TÍNH CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ. 76 1.Xác định công suất truyền dẫn chính xác. 77 BẢNG ĐỘNG LỰC HỌC MÁY 79 2.Tính công chạy dao nhanh 81 3.Tính mô men xoắn trên các trục của hộp tốc độ. 81 4.Tính số vòng quay nt cho các trục trong hộp chạy dao 82 5. Tính công suất cắt trên các trục HCD 85 6. Tính mômen xoắn trên các trục 86 PHẦN V 87 I. THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRONG HỘP CHẠY DAO 88 1. Chọn vật liệu. 88 2. Chọn các hệ số 88 3. Hệ số tải trọng K 88 4. Tính môdun 90 5. Kiểm tra theo uốn 90 6. Xác định các kích thước còn lại của bộ truyền 91 II. TÍNH LY HỢP AN TOÀN VẤU. 92 III. TÍNH BỘ TRUYỀN VÍT ME - ĐAI ỐC (Vít me dọc). 95 1. Chọn vật liệu làm vít me - đai ốc 95 2. Lực kéo. 95 3. Tính theo độ bền mòn. 96 4. Tính sức bền 97 5. Tính theo độ cứng 98 6. Tính theo độ ổn định. 98 V.TÍNH TOÁN CHỌN BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG THANH RĂNG 99 PHẦN VI 101 trêng ®hkt c«ng nghiÖp -11/2002- 3
ThuyÕt minh §å ¸n tèt nghiÖp  Bé m«n m¸y vµ tù ®éng 4 ho¸ I. HỆ THỐNG BÔI TRƠN VÀ CÁC BỘ PHẬN CỦA NÓ 102 II. XÁC ĐỊNH LƯU LƯỢNG CỦA BƠM 103 III. HỆ THỐNG LÀM MÁT VÀ CÁC BỘ PHẬN CỦA NÓ 106 TÀI LIỆU THAM KHẢO 108 Nội dung Trang 109 trêng ®hkt c«ng nghiÖp -11/2002- 4
ThuyÕt minh §å ¸n tèt nghiÖp  Bé m«n m¸y vµ tù ®éng 5 ho¸ LỜI NÓI ĐẦU Máy cắt kim loại chiếm một vị trí quan trọng trong ngành chế tạo máy, để sản xuất ra các chi tiết máy của các máy khác nhau nghĩa là chế tạo ra tư liệu sản xuất chế tạo ra máy móc khác nhau để cơ khí hoá và tự động hoá ngành kinh tế quốc dân. Máy công cụ có nhiều loại như: tiện, phay, bào máy vạn năng, chuyên dùng, tự động, bán tự động sản phẩm cơ khí đa dạng, phong phú, do vậy cần có các máy vạn năng để đảm nhận. Máy vạn năng cần phải được cải tiến liên tục để đáp ứng được các yêu cầu công nghệ của các sản phẩm cần gia công, để gia công được các chi tiết khác nhau, các bề mặt khác nhau, vậy nó không thể thiếu được ở các nhà máy cơ khí. Đề tài tốt nghiệp của em là thiết kế Máy tiện Ren vít vạn năng với số cấp tốc độ Zn = 22; H = 200 Máy tiện ren vít vạn năng rất quan trọng, nó có công dụng rất lớn. Máy này có thể tiện trơn, tiện lỗ, tiện côn, tiện các bề mặt định hình, tiện các loại ren hệ mét, hệ Anh, hệ ren Quốc tế, Môđul, ren trái, ren phải, một đầu mối, nhiều đầu mối, ren mặt đầu Vì khả năng công nghệ lớn như vậy cho nên cấu trúc, kết cấu máy rất phức tạp. Với sự giúp đỡ nhiệt tình của thầy giáo Thạc Sỹ: Nguyễn Thuận cùng với sự cố gắng của bản thân, nhưng là lần đầu tiên thiết kế tỉ mỉ một cách phức tạp do vậy không thể tránh khỏi những sai sót trong quá trình thiết kế. Rất mong nhận được sự góp ý của các thầy giáo và các bạn. Em xin chân thành cảm ơn. Ngày tháng 11 năm 2002 Sinh viên thiết kế : ĐINH NGỌC LONG trêng ®hkt c«ng nghiÖp -11/2002- 5
ThuyÕt minh §å ¸n tèt nghiÖp  Bé m«n m¸y vµ tù ®éng 6 ho¸ PHẦN I TỔNG HỢP CẤU TRÚC ĐỘNG HỌC MÁY trêng ®hkt c«ng nghiÖp -11/2002- 6
ThuyÕt minh §å ¸n tèt nghiÖp  Bé m«n m¸y vµ tù ®éng 7 ho¸ I. CÔNG DỤNG CỦA MÁY TIỆN REN VÍT VẠN NĂNG. Máy tiện ren vít vạn năng là máy công cụ được dùng phổ biến nhất trong các nhà máy, phân xưởng cơ khí của các xí nghiệp. Nó được dùng để gia công các bề mặt tròn xoay, bề mặt ren. Phù hợp với các loại hình sản xuất đơn chiếc loạt nhỏ, thính hợp với sửa chữa,chế tạo các chi tiết thay thế. Ngày nay do tiến bộ không ngừng của khoa học kỹ thuật, máy tiện ren vít vạn năng được cải tiến nhiều cho phù hợp với nhu xu hướng phát triển của thời đại. Đặc biệt là các máy được điều khiển theo chương trình số (CNC), ứng dụng công nghệ mới CAD/CAM/CNC. Ngoài việc gia công các bề mặt tròn xoay, bề mặt ren. Nếu sử dụng thêm các đồ gá chuyên dùng thi có thể mở rộng thêm khả năng công nghệ của máy để thực hiện các nguyên công khác như khoan, khoét, doa, tiện, các bề mặt định hình, mặt phẳng, cắt đứt có độ chính xác cao. Những công việc chủ yếu của máy tiện ren vít vạn năng là để tiện tròn và tiện ren. Máy có thể tiện được các loại ren hệ mét, ren hệ Anh, ren nhiều đầu mối, ren khuếch đại, ren tiêu chuẩn và phi tiêu chuẩn, ren trái và ren phải. . . II. TẠO HÌNH BỀ MẶT CHI TIẾT CỦA GIA CÔNG. 1. Sơ đồ gia công. Máy tiện ren vít vạn năng chủ yếu gia công các bề mặt tròn xoay (Trụ tròn) và bề mặt ren. Chọn hai 2 1 A nguyên công Q1 đặc trưng này của máy để T2 xác định sơ + H1:sơ đồ nguyên công tiện trụ đồ gia công. trơn trêng ®hkt c«ng nghiÖp -11/2002- 7
ThuyÕt minh §å ¸n tèt nghiÖp  Bé m«n m¸y vµ tù ®éng 8 ho¸ Bản vẽ khụng thể up lờn được. Bạn nào cần đồ ỏn này thỡ pm mỡnh nhộ 097405945 trêng ®hkt c«ng nghiÖp -11/2002- 8
ThuyÕt minh §å ¸n tèt nghiÖp  Bé m«n m¸y vµ tù ®éng 9 ho¸ a. Nguyên công tiện trụ trơn. Bề mặt này được hình thành nhờ hai chuyển động: chuyển động quay tròn của trục chính mang phôi Q1 và chuyển động tịnh tiến bàn máy mang dao T 2 tạo ra lượng chạy dao. Vậy có hai chuyển động tạo hình là: + S(Q1): Chuyển động tạo hình đường sinh 1. + c(T1): Chuyển động tạo hình đường chuẩn 2. phương pháp tạo hình bề mặt vết ( quỹ tích) b.Nguyên công t 2 tiện ren. Q1 1 Đường sinh (1) là T2 prôfin ren được + + H2 sơ đồ nguyên công tiện hình thành từ ren phương pháp chép hình. Đường chuẩn (2) là đường xoắn vít trụ được hình thành từ phương pháp vết. Để tạo bề mặt ren thì 2 chuyển động thành phần Q 1, T2 phải có mối quan hệ chặt chẽ với nhau đảm bảo khi trục chính mang phôi quay một được vòng thì bàn maý mang dao phải dịch chuyển một lượng bằng bước ren t hay bước xoắn H đối với ren nhiều đầu mối. Vậy có hai loại chuyển động tạo hình là : S (Q1) : Chuyển động tạo hình đường sinh 1. c (Q1, T2) : Chuyển động tạo hình của đường chuẩn 2. trêng ®hkt c«ng nghiÖp -11/2002- 9
ThuyÕt minh §å ¸n tèt nghiÖp  Bé m«n m¸y vµ tù ®éng 10 ho¸ 2. Các chuyển động cần thiết của máy. a. Chuyển động tạo hình (ký hiệu ) . Chuyển động tạo hình là chuyển động cần thiết để tạo ra đường sinh và đường chuẩn. Số lượng các chuyển động tạo hình được xác định qua biểu thức: N = Ns+ Nc- 1/2 NT Trong đó: Ns : Số lượng thành phần chuyển động tạo hình đường sinh. Nc : Số lượng thành phần chuyển động tạo hình đường chuẩn. NT : Số chuyển động trùng. Trong đó : Ns=0 ; Nc =2 ; NT =0 (Tiện ren) Ns=1 ; Nc=1 ; NT =0 (Tiện trơn) Như vậy trong cả hai trường hợp tiện thì N=2 nghĩa là chuyển động tạo hình gồm có 2 thành phần (Q1,T2). b. Chuyển động cắt gọt. Chuyển động căt gọt là chuyển động cần thiết để thực hiện và duy trì quá trình bóc phoi, ở đây chuyển động cắt gọt trùng với chuyển động tạo hình do đó cấu trúc động học máy đơn giản nhưng nó lại hạn chế công suất cắt gọt. Ngoài các chuyển động chạy dao dọc của bàn máy chuyển động phụ còn có chuyển động dao ngang để thực hiện một số nguyên công khác như : Xén măt đầu, tiện cắt đứt. c. Chuyển động phân độ. Chuyển động phân độ là chuyển động cần thiết để dịch chuyển tương đối giữa dao và phôi sang vị trí mới, khi trên chi tiết gia công có nhiều bề mặt gia công căn bản giống nhau. Ví dụ như : Tiện ren nhiều đầu mối. trêng ®hkt c«ng nghiÖp -11/2002- 10
ThuyÕt minh §å ¸n tèt nghiÖp  Bé m«n m¸y vµ tù ®éng 11 ho¸ d. Chuyển động định vị. Chuyển động định vị là chuyển đông nhằm khống chế kích thước gia công của chi tiết gia công, nó có nhiệm vụ xác định hướng và tạo độ phôi và dao với nhau, tức là xác định vị trí tương đối của đường sinh với đường chuẩn trong các trục toạ độ của máy. Chuyển động định vị có thể là chuyển động ăn dao điều nếu trong lúc thực hiện có tiến hành cắt gọt và có thể là chuyển động điều chỉnh nếu trong lúc thực hiện không có quá trình cắt gọt. e. Chuyển động điều khiển. Là chuyển động nhằm đảm bảo máy hoạt động theo một tiến trình công nghệ xác định, chuyển động này của máy là chuyển động cần thiết để cho máy trở thành máy tự động hay bán tự động. Ví dụ như những chuyển động đóng mở lý hợp hay khống chế hành trình. g. Các chuyển động phụ khác. Là các chuyển động thực hiện dịch chuyển dao hay phôi với tốc độ lớn mà không tham gia cắt gọt, các chuyển động này cần thiết khi kết thúc một lượt để chuyển sàng lượt gia công khác. 3. Liên kết đông học và nhóm động học. a. Liên kết động học. Để thiết lập một chuyển động chấp hành hoàn toàn cần thực hiện một liên kết về chuyển động giữa các khâu chấp hành với nhau và với nguồn chuyển động liên kết đó gọi là liên kết động học, có hai loại liên kết động học là: + Liên kết trong: Có nhiệm vụ nối giữa các khâu chấp hành với nhau đảm bảm chuyên động chấp hành đi theo quỹ đaọ đã cho và bản thân nó nếu không có nguồn chuyển động thì không thể chuyển động được. trêng ®hkt c«ng nghiÖp -11/2002- 11
ThuyÕt minh §å ¸n tèt nghiÖp  Bé m«n m¸y vµ tù ®éng 12 ho¸ + Liên kết ngoài: Là liên kết nối các khâu chấp hành với nguồn chuyển động đảm bảo thực hiện các thông số gốc, hướng, tốc độ và hành trình của chuyển động chấp hành đã cho. - Các thành phần tạo nên một liên kết là: khâu cố định có tỷ số truyền cố định vì lý do kết cấu và để cân bằng động học ký hiệu trên sơ đồ bằng nét ((- - - - - - -)) khâu điều chỉnh có tỷ số truyền điều chỉnh được tuỳ theo các thông chuyển động chấp hành, ký hiệu trên sơ đồ bằng hình thoi ((  )) hay dấu ((- x -)). b. Nhóm động học. Liên kết trong và liên kết ngoài hợp lại tạo thành nhóm động học và thực hiện một chuyển động chấp hành xác định. Liên kết ngoài và liên kết trong không nhất thiết phải tại khâu chấp hành mà có thể nối tại bất kỳ một khâu cố định nào ( gọi là khâu bị động) của liên kết trong tên của nhóm sẽ mang tên của chuyển động chấp hành mà nó thực hiên như : + Nhóm tạo hình. + Nhóm phân độ. II. THÀNH LẬP SƠ ĐỒ CẦU TRÚC ĐỘNG HỌC MÁY. Tập hợp một hay vài nhóm động học nối liên kết hay nối động học với nhau, tạo thành cấu trúc động học toàn máy. Vì vậy muốn xây dựng cấu trúc động học máy cần nắm vững nguyên tắc nối động và nguyên tắc bố trí các khâu điểu chỉnh biết rằng ngoài chuyển động chạy dao dọc T 2 máy còn có chuyển động chạy dao ngang T3 để tiện ren mặt trục, tiện phẳng, tiện mặt đầu tiện căt đứt. . . Do đó liên kết của máy phải có vít me ngang. Khi thực hiện tiện trơn chuyển động tịnh tiến của bàn xe dao T2 sẽ do cơ cấu bánh răng thanh răng đảm nhận khi cắt ren sử dụng vít me dọc để chạy dạo dọc. Theo yêu cầu máy chế tạo ra phải gia công được các loại phôi có kích thức khác nhau nằm trong phạm vi cho phép nhằm thoả mãn tính công nghệ để chọn chế độ cắt hợp lý vì vậy trục chính phải có nhiều tốc độ tương ứng với chế độ cắt. trêng ®hkt c«ng nghiÖp -11/2002- 12 t Q1 1 2 iv 3 4 M1 3 5 T T2 s vm i t n 6 + + tvmd 7 8 ,m,z 10 M2 9 H4: Tổng hợp cấu trúc động học toàn máy
ThuyÕt minh §å ¸n tèt nghiÖp  Bé m«n m¸y vµ tù ®éng 13 ho¸ Để bảo đảm điều đó ta phải thiết kế hộp tốc độ(i v) và cơ cấu điều chỉnh tốc độ cho trục chính. Để tạo ra các lượng chạy dao khác nhau (dọc, ngang) trong máy cần bố trí hộp chạy dao (i s) khi này sơ đồ cấu trúc động học máy và điều chỉnh động học máy được thể hiện như hình vẽ. t Q1 1 3 3 2 T T2 vmn t + + tvmd 4 5 p,m,z 6 H3: Sơ đồ cấu trúc động học máy. Trục vít me ngang- T3 Trục vít me dọc T2 - Liên kết trong: Trục chính Q1 is Trục trơn (Br- Tr)- T2 - Liên kết ngoài: iđ/c iv Trục chính. *. Xích tốc độ: - Từ động cơ M1 đến trục chính mang phôi M1 – 1 – 2 – iv – 3 – 4 – Trục chính. trêng ®hkt c«ng nghiÖp -11/2002- 13
ThuyÕt minh §å ¸n tèt nghiÖp  Bé m«n m¸y vµ tù ®éng 14 ho¸ - Lượng di động tính toán nđ/c = nT/c (Vòng/phút) - Phương trình điều chỉnh. nđ/c i12 iv i34 = nt/c - Công thức động học. iv= Cv. nt/c *. Xích chạy dao tiện trơn. - Từ trục chính mang phôi bộ truyền bánh răng thanh răng. Trục chính – 4 – 5 – is – 6 – 8 – BR – TR - Lượng di động tính toán. 1 vòng trục chính tạo ra Sđ(m,n) bàn dao dọc - Phương trình điều chỉnh. 1 i45 is i68 .mn.z =Sd(mn) - Công thức động học. is=Cs1.Sd * Xích chạy dao tiện ren. - Từ trục chính đến bộ truyền vít me đai ốc dọc (tvmd) - Trục chính – 4 –5 – is – 6 – 7 – tvmd - Lượng di động tính toán. 1 vòng trục chính tạo ra t(mn) bàn dao. - Phương điều chỉnh. trêng ®hkt c«ng nghiÖp -11/2002- 14
ThuyÕt minh §å ¸n tèt nghiÖp  Bé m«n m¸y vµ tù ®éng 15 ho¸ 1 i45 is i67 tvmd = t(mn) - Công thức động học is= Cs2 . t *. Xích chạy dao ngang. - Từ trục chính đến bộ truyền vít me đai ốc ngang (tvmn) Trục chính – 4 – 5 – is – 6 – 9 – tvmn - Lượng di động tính toán. 1 vòng trục chính tạo ra Sng (mm) bàn dao ngang. - Phương trình điều chỉnh 1 i45 is i69 tvmn = Sng(mm) - Công thức động học. is= CS3.Sng *. xích chạy dao nhanh. +. chạy dao dọc. - Từ động cơ chạy dao nhanh M2 đến bộ truyền BR/TR M2 – 10 – 8 – BR/TR - Lượng di động tính toán Từ nđ/c(M2) tạo ra Sd (mm) của bàn dao - Phương trình điều chỉnh nđ/c(M2) i108 .mn.z = Sd (mm) +. chạy dao ngang. trêng ®hkt c«ng nghiÖp -11/2002- 15
ThuyÕt minh §å ¸n tèt nghiÖp  Bé m«n m¸y vµ tù ®éng 16 ho¸ - Từ động cơ dao nhanh M2 đến bộ truyền vít me ngang. M2 – 10 – 9 – tvmn - Phương trình điều chỉnh. nđ/c(M2) i109 tvmn = Sng(mm) PHẦN II ĐẶC TRƯNG KỸ THUẬT CỦA MÁY trêng ®hkt c«ng nghiÖp -11/2002- 16
ThuyÕt minh §å ¸n tèt nghiÖp  Bé m«n m¸y vµ tù ®éng 17 ho¸ I. ĐẶC TRƯNG CÔNG NGHỆ. - Máy tiện ren vít vạn năng có thể gia công được các bể mặt trụ tròn xoay (trong, ngoài); mặt đầu và các bề mặt ren, tiện cắt đứt. - Các nguyên công thực hiện trên máy tiện là : Tiện trụ trơn, tiện ren, khoan, doa, tarô. . . Ngoai ra nếu bố trí thêm đồ gá thì có thể mở rộng thêm phạm vi công nghệ của máy. - Các dụng cụ cắt được sử dụng trên máy tiện thường la : Thép cacbon dụng cụ, thép gió, thép hợp kim dụng cụ, hợp kim cứng . . . - Phôi có thể gia công được trên máy là phôi thanh, phôi rèn hoặc đúc. Vật liệu phôi chủ yế là thép cacbon, thép hợp kim , gang. . . Ngoài ra còn có hợp kim mầu và vật liệu phi kim loại. - Tuy nhiên phương pháp đạt độ chính xác khi gia công mà chi tiết gia công có thể đạt được độ chính xác và độ bóng bề mặt khác nhau. Cấp chính xác Độ bóng Rz(m) phương pháp gia công 811 80(m) khi tiện thô 57 40(m) khi tiện bán tinh 24 10(m) khi tiện tinh 2 3,2(m) khi tiện mảnh - Máy phù hợp với sản xuất loạt vừa và phục vụ sửa chữa thay thế. II. ĐẶC TRƯNG KÍCH THƯỚC MÁY. Đặc trưng kích thước là khả năng thích ứng của máy đối với việc gia công các chi tiết về mặt kích thước. - Chiều cao tâm máy: H=200 (mm) - Đường kính chi tiết lớn nhất có thể gia công được trên băng máy: Dmax = 2H =2.200 = 400 (mm) trêng ®hkt c«ng nghiÖp -11/2002- 17
ThuyÕt minh §å ¸n tèt nghiÖp  Bé m«n m¸y vµ tù ®éng 18 ho¸ - Đường kính chi tiết lớn nhất có thể gia công trên bàn dao, là đường kính gia công hiệu quả nhất mà ta dùng để tính toán các đặc trưng kỹ thuật là: D1max = (1,21.4) H Chọn D1max = 1,3H = 1,3.200 = 260 (mm) Chọn theo máy có trước 16K20 lấy D1max = 220 (mm) - Đường kính bé nhất của phôi có thể gia công được trên máy 1 D1min D1max Rd Trong đó Rd là phạm vi thay đổi đường kính Rd =810 Chọn Rd = 10 vậy được: 1 D1min =  220 =22(mm) 10 - Đường kích phôi lớn nhất có thể luồn qua trục chính. dmax = ( 0,150,2 ) D1max Chọn dmax =0,2. D1max = 0,2.220 = 44 (mm) Chọn theo máy có trước kiểu 16K20 lấy dmax =50 (mm) - Khoảng cách xa nhất giữa hai mũi tâm : Lấy theo kiểu máy có trước L= 710(mm) ; 1000(mm) ; 1400 (mm) ; 2000 (mm) L= (3,57).200 =7001400 (mm) Chọn L= 1000(mm) - Số tốc độ quay của trục chính : 24 (22 cấp khác nhau). trêng ®hkt c«ng nghiÖp -11/2002- 18
ThuyÕt minh §å ¸n tèt nghiÖp  Bé m«n m¸y vµ tù ®éng 19 ho¸ - Giới hạn tốc độ quay của trục chính: nmin =12,5 (vòng/phút) ; nmax= 1600 (vòng/phút) - Giới hạn bước tiện dao: + Dọc: Sd= 0,052,8 (mm/vòng) + Ngang: Sng= 0,0251,4 (mm/vòng) - Bước ren: Hệ mét : t= 0,5112(mm) Hệ Anh: n = 560,25 (số vòng ren trong 1’’) Ren mô đun: m = 0,5112 (mm) Ren pít: p = 560,25 (số vòng pít/1’’) III. ĐẶC TRƯNG ĐỘNG HỌC. 1. Xích tốc độ. + Việc tính toán tốc độ cắt lớn nhất và bé nhất của máy, bằng cách phối hợp những điều kiện thuận lợi hoặc khó khăn nhất với nhau, sẽ dẫn tới tăng rất lớn phạm vi điều chỉnh của máy và làm cho kết cấu rất phức tạp.Do đó chọn các trị số tốc độ cắt tới hạn tốt nhất là căn cứ vào các tài liệu thống kê về sử dụng tốc độ cắt trên các máy khác nhau. Có thể tăng trỉ số tốc độ cắt lớn nhất lên 25% khi kể đến sự tiến bộ về mặt kết cấu và vật liệu dụng cụ cắt. + Chuỗi số vòng quay tới hạn của trục chính Theo đề tài thiết kế ta có: nmin= 12,5 (v/ph) ; nmax= 1600 (v/ph) + Số cấp tốc độ là zn= 22 + Phạm vi điều chỉnh tốc độ trêng ®hkt c«ng nghiÖp -11/2002- 19
ThuyÕt minh §å ¸n tèt nghiÖp  Bé m«n m¸y vµ tù ®éng 20 ho¸ nmax 1600 Rn 128 nmin 12,5 + Chọn công bội n max z-1 Phạm vi điều chỉnh Rn = = n min nmax z 1 z 1 z 1 = = Rn 128 1,259 nmin Tra bảng 4[1] chọn = 1,26 +Tính số vòng quay của trục chính sau: Với = 1,26 ta được số vòng quay của trục chính như sau: n1= 12,5 (v/ph) n9= 80 (v/ph) n16= 400 (v/ph) n2= 16 (v/ph) n10= 100 (v/ph) n17=500 (v/ph) n3= 20 (v/ph) n11= 125 (v/ph) n18=630 (v/ph) n4= 25 (v/ph) n12= 160 (v/ph) n19=800 (v/ph) n5= 31,5 (v/ph) n13= 200 (v/ph) n20=1000 (v/ph) n6 = 40 (v/ph) n14= 250 (v/ph) n21=1250 (v/ph) n7= 50 (v/ph) n15= 315 (v/ph) n22 =1600 (v/ph) n8= 63 (v/ph) 2.Xích chạy dao. - Tốc độ chạy dao của máy phụ thuộc vào chiều sâu cắt khi gia công và chất lượng bề mặt, yêu cầu kỹ thuật của chi tiết cần gia công. trêng ®hkt c«ng nghiÖp -11/2002- 20
ThuyÕt minh §å ¸n tèt nghiÖp  Bé m«n m¸y vµ tù ®éng 21 ho¸ - Chiều sâu cắt t max được lấp bằng lượng dư hạ thấp, khi gia công cơ, theo bảng 6[1], với kích thước phôi là: 200 1000 (mm) có lượng dư 2 phía là a= 14(mm) a 14 tmax 7(mm) 2 2 - Chiều sâu tmin được tính gần đúng theo biểu thức sau: 1 1 tmin  tmax 2 4 1 7 Chọn t = t 1,75(mm) min 4 max 4 - Lượng chạy dao Smax tra theo tmax khi tiện thô ngoài. - Lượng chạy dao Smin tra theo chất lượng bề mặt gia công cụ thể. Bởi vì hộp chạy dao tiện ren dùng để tiện trơn trên phạm vi điều chỉnh bước ren và lượng chạy dao phải đảm bảo giống nhau Rt = Rs Chạy dao dọc: Sd =0,052,8 (mm/v) Chạy dao ngang: Sng= 0,0251,4 (mm/v) IV.ĐẶC TRƯNG ĐỘNG LỰC HỌC MÁY. - Để thiết kể truyền dẫn nhỏ gọn kích thước phù hợp mà máy vẫn đủ bền khi làm việc ở mọi tốc độ vì vậy phải chọn chế độ cắt phù hợp. Đặc trưng động lực học của máy được xác định theo chế độ cắt tính toán có tải trọng và công suất lớn nhất. 1. Chế độ cắt tính toán. Chiều sâu cắt tính toán: Được xác định theo biểu thức: * 3 t 0,7 D1max (mm) trêng ®hkt c«ng nghiÖp -11/2002- 21
ThuyÕt minh §å ¸n tèt nghiÖp  Bé m«n m¸y vµ tù ®éng 22 ho¸ Với D1max=220 (mm) thay số * 3 t 0,7 220 4,226 (mm) - Lượng chạy dao tính toán: Được xác định theo biểu thức: * * S 0,4.t 0,3 (mm/v) * S 0,4.4,226 0,3 1,39 (mm/v) - Tốc độ cắt tính toán: Được xác định theo biểu thức sau: C .K V * v v t*xv.S*yv (m/ph) Tra bảng: 4-58 [3] với dao là thép gió và vật liệu gia công có 2 b 750 (N/mm ) Ta được: Cv=50,2 ; Kv=1,09 xv=0,25 ; yv=0,66 Thay số vào ta được: 50,2.1.09 V * 29,093 (4,226)0,25.(1,39)0,66 (mm/ph) 2. Lực cắt. Lực cắt được tính toán theo công thức ở bảng 9[1] * *xpx *ypx Px = Cpx.t .S * *xpy *ypy Py =Cpy.t .S trêng ®hkt c«ng nghiÖp -11/2002- 22
ThuyÕt minh §å ¸n tèt nghiÖp  Bé m«n m¸y vµ tù ®éng 23 ho¸ * *xpz *ypz P z=Cpz.t .S Với t*= 4,226 (mm) ; S*= 1,39 (mm/v) Cpx=650 xpx=1,2 ypx=0,65 Cpy=1250 xpy=0,9 ypy=0,75 Cpz=2000 xpz=1 ypz=0,75 Thay số tìm được: * 1,2 0,65 Px =650.(4,226) .(1,39) = 4539(N) * 0,9 0,75 Py =1250.(4,226) .(1,39) =5855(N) * 1 0,75 Pz =2000.(4,226) .(1,39) =10820(N) 3. Mô men xoắn lớn nhất. * Pz D1max 10820 220 M xmax 1190200 (N.mm) 2 2 4. Công suất cắt. * * Pz v 10820 29,093 Nc 5,249 (kw) 60.103 60.103 5. Chọn sơ bộ động cơ. Để chọn lựa phương án truyền dẫn ta cần xác định sơ bộ công suất động cơ và chọn động cơ cho máy. Công suất động cơ truyền dẫn chung cho cả xích tốc độ và xích chạy dao là N * N K . c d /c s  trêng ®hkt c«ng nghiÖp -11/2002- 23
ThuyÕt minh §å ¸n tèt nghiÖp  Bé m«n m¸y vµ tù ®éng 24 ho¸ trong đó: Ks=(1,021,2) là hệ số kể đến công suất chạy dao chọn Ks=1,2  (0,750,85) là hệ số hiệu suất truyền dẫn; chọn  0,77 thay số được: 5,249 N 1,2. 8,18(Kw) d / c 0,77 Vậy ta chọn sơ bộ động cơ không đồng bộ 3 pha có N= 10(Kw) ; n=1460(v/ph) trêng ®hkt c«ng nghiÖp -11/2002- 24
ThuyÕt minh §å ¸n tèt nghiÖp  Bé m«n m¸y vµ tù ®éng 25 ho¸ PHÂN III THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC MÁY trêng ®hkt c«ng nghiÖp -11/2002- 25
ThuyÕt minh §å ¸n tèt nghiÖp  Bé m«n m¸y vµ tù ®éng 26 ho¸ A: HỘP TỐC ĐỘ Hộp tốc độ trong máy cắt kim loại dùng để truyền lực cắt cho các chi tiết gia công, có kích thước, vật liệu khác nhau với những chế độ cắt cần thiết. Thiết kế hộp tốc độ yêu cầu phải đảm bảo những chỉ tiêu về kỹ thuật và kinh tế tốt nhất trong điều kiện cụ thể cho phép. Hộp tốc độ phải có kích thước nhỏ gọn, hiệu suất cao, tiết kiệm nguyên vật liệu, kết cấu có tính công nghệ cao, làm việc chính xác, sử dụng bảo quản dễ dàng, an toàn khi làm việc I . CHỌN PHƯƠNG ÁN TRUYỀN DẪN. 1. Chọn kiểu truyền dẫn. Khi chọn phương án truyền dẫn cần căn cứ vào phạm vi điều chỉnh, công suất truyền, trị số trượt, thuận tiện điều khiển, thay đổi tốc độ nhanh, tính công nghệ tốt. Với máy truyền động chính là quay có công suất nhỏ hơn 100KW, theo ENIMS nên dùng truyền dẫn điều chỉnh tốc độ cơ khí gồm một động cơ xoay chiều và một hộp tố độ bánh răng. 2. Bố trí cơ cấu truyền động. Có hai phương án bố trí truyền dẫn sau : + Phương án 1: Hộp tốc độ và hộp trục chính chung một vỏ + Phương án 2 Hộp tốc độ tách rời hộp trục chính - Trong hai phương án trên, phương án một thường áp dụng với các máy cỡ trung và lớn, nhưng yêu cầu độ chính xác không cao ta chọn phương án 1. Nó có các ưu điểm sau: Kết cấu gọn nhẹ, giá thành hạ, dễ tập chung cơ cấu điều khiển tạo điều kiện thuận lợi cho người thao tác đứng máy. Nhược điểm: Có thể truyền dung động trong hộp tốc độ sang hộp trục chính, có thể truyền nhiệt trong hộp tốc độ sang hộp trục chính, khó dùng truyền động đai cho trục chính. trêng ®hkt c«ng nghiÖp -11/2002- 26
ThuyÕt minh §å ¸n tèt nghiÖp  Bé m«n m¸y vµ tù ®éng 27 ho¸ 3. Lựa chọn bộ truyền cuối cùng. Bộ truyền cuối cùng có ảnh hưởng nhiều đến chế độ cắt, độ điều hoà chuyển động, độ bóng bề mặt gia công - Trục chính quay với tốc độ 1600(v/ph) nên chọn bộ truyền cuối cùng là bộ truyền bánh răng. Để cho trục chính quay êm với tốc độ vòng của bánh răng không quá lớn và đường kính bánh răng lắp trên trục chính không bé hơn đường kính phôi lớn nhất. Nếu gọi v  là tốc độ vòng cho phép của bánh răng thì đường kính lớn nhất cho phép của bánh răng là: v 9000 Dmax  107,5(mm) .nmax 3,14.26,66 v 9(m / s) 9000(mm / s) nmax 1600(v / ph) 26,66(v / s) thấy Dmax  D1max do vậy ta sử dụng 2 bánh răng dẫn động cho trục chính trên hai dẫy tốc độ thấp và cao khác nhau. II. CHỌN PHƯƠNG ÁN KẾT CẤU. 1. Chọn dạng kết cấu. Khi thiết kế máy việc lựa chọn kết cấu đơn giản hay phức tạp cần căn cứ vào phạm vi điều chỉnh yêu cầu, công dụng của máy. Theo kinh nghiệm của các nhà thiết kế máy, chỉ ra rằng cấu trúc đơn giản được sử dụng khi * phạm vi điều chỉnh yêu cầu nhỏ hơn trị số tới hạn: Rn R 2 Ri  * R R n n * với Ri  = 8 ; = 1,26 ; R n=50 nmax 1600 mặt khác Rn 128 nmin 12,5 * vậy có Rn > Rn nên chon kết cấu phức tạp, thông thường chỉ dùng 1 kết cấu phụ là đủ: trêng ®hkt c«ng nghiÖp -11/2002- 27
ThuyÕt minh §å ¸n tèt nghiÖp  Bé m«n m¸y vµ tù ®éng 28 ho¸ Z Z 1 Z o 1 Z0 : cấu trúc cơ sở Z1 : cấu trúc phụ 2lgR  2lg8 Z Z i 24 6 0 lg lg1,26 / Z 24 Z1 1 1 3 Z 0 6 Z 24 2 3(2 2 1 1) Cấu trúc phức tạp có ưu điểm là: - Mở rộng phạm vi điều chỉnh - Rút ngắn xính truyền dẫn các tốc độ cao, dẫn đến giảm được tổn thất ma sát. Nâng cao hiệu suất của máy, giảm tải trọng và kích thước bộ truyền, giảm quán tính quay. 2. Chọn phương án kết cấu. - Phương án kết cấu được biểu diễn thông qua công thức kết cấu: m Z p  k k 1 trong đó: k- là trật tự kết cấu của nhóm động học theo xích truyền động. Pk -là bộ truyền trong nhóm thứ tự k. M -là số nhóm truyền. Theo yêu cầu thiết kế có Z = 22 như đã phân tích ở trên ta sử dụng cấu trúc nhân phức tạp. trêng ®hkt c«ng nghiÖp -11/2002- 28
ThuyÕt minh §å ¸n tèt nghiÖp  Bé m«n m¸y vµ tù ®éng 29 ho¸ - Để tiện phân tích ta lấy Z = 24 cấp tốc độ và bố trí theo các phương án sau: Z = 2 3 2 2 ; Z = 2 2 2 3 Z = 2 2 3 2 ; Z = 3 2 2 2 Vậy ta có thể thiết lập cấu trúc truyền dẫn, và phân tích ra 2,3 hoặc 4 nhóm là cuối cùng. Vì cùng một số lượng bộ truyền sẽ có số cấp tốc độ lớn nhất.Ta không phân tích thành Z = 2 3 4 vì 4 = 2+2 = 2 2. Khi chấp nhận 1 trong 4 phương án trên ta sẽ có công thức như sau: m! K q! m: là số nhóm truyền bánh răng trong hộp số tốc độ . m = 4 q: là số nhóm có cùng số lượng bộ truyền giống nhau. K: là phương án thay đổi vị trí của các nhóm truyền 4! K 4 (phương án) 3! Các phương án trên gọi là phương án hợp lývì: Vì số bộ truyền trong nhóm Pk=2; 3 đảm bảo số bộ truyền là nhỏ nhất. Trong bốn phương pháp trên để đảm bảo điều kiện trong lượng truyền dẫn là nhỏ nhất P1 > P2 > P3 tức là càng về cuối trục chính số bộ truyền là giảm dần. Mặt khác do tốc độ quay giảm dần làm mô men xoắn tăng lên ở các trục dẫn nên khi tính toán kết cấu của trục cũng như trọng lượng của nó cũng tăng dần lên đảm bảm sự phân bố của nhóm truyền trong hộp về trọng lượng. Vì vậy chọn phương án tốt nhất là: Z=3 2 2 2 trêng ®hkt c«ng nghiÖp -11/2002- 29
ThuyÕt minh §å ¸n tèt nghiÖp  Bé m«n m¸y vµ tù ®éng 30 ho¸ Theo máy có trước 16K20 cùng chủng loại, ở bộ truyền tốc độ thấp bố trí thêm hai nhóm truyền mỗi nhóm có duy nhất một bộ truyền để giảm tốc độ sở dĩ như vậy là để kết cấu không gian của máy hợp lý và khi cắt ren khuyếch đại người ta lợi dụng đoạn khác nhau giữa xích tốc độ thấp và xích tốc cao để tạo ra nhóm khuyếch đại và thường trên trục đầu tiên trong hộp tốc độ có bố trí ly hợp ma sát để đảo chiều quay của trục chính, vì vậy để giảm kích thước chiều trục, tránh gây yếu trục người ta bố trí sao cho P1< P2 tức là P1=2 , P2=3 ta có Z= 2 3 2 2 - Chọn số trục của phương án kết cấu ST = m+1 , m = 4 ST = 4+1 =5 (trục) 3. Chọn công thức cấu trúc. Trong bộ truyền mà có m nhóm truyền thì sẽ có m! phương án thay đổi trị số vòng quay. Đối với hộp tốc độ của máy công cụ thì tỉ số truyền nên chọn trong giới hạn: imin i imax ; imin=1/4 ; imax=2 ; 1/4 i 2 vậy ta dùng cấu trúc nhân phức tạp để đảm bảo truyền dẫn ở tốc độ cao, mặt khác do máy có nhiều cấp tốc độ nên ta tách làm 2 đường truyền: + Đường truyền có tốc độ cao: Z1=2 3 2 + Đường truyền có tốc độ chậm: Z2=2 3 2 1 1 phương án thứ tự hợp lý nhất sẽ là: x1<x2<x3<. . . < xn x(p-1) và < 8 ( với xi=x1, x2 , x3 , . . . xn ) p - là số bộ truyền trong mỗi nhóm. -Với đường truyền tốc độ cao : Z1= 2 3 2 trêng ®hkt c«ng nghiÖp -11/2002- 30
ThuyÕt minh §å ¸n tèt nghiÖp  Bé m«n m¸y vµ tù ®éng 31 ho¸ Trật tự động học là : I II III Z1 21 32 26 kiểm tra lại lượng mở của nhóm truyền đảm bảo trị số truyền 1/4 i 2 Nhóm I : x(p-1)= 1,261(2-1) = 1,26 < 8 Nhóm II : x(p-1)= 1,262(3-1) = 2,56 < 8 Nhóm III : x(p-1)= 1,266(2-1) = 4 < 8 - Đường truyền tốc độ thấp trật tự hợp lý là I II III Z2 21 32 26 1 1 Vậy ta được phương án Z = 24 . Với yêu cầu thiết kế là Z = 22 ta thấy tăng lên 2 cấp tốc độ để đảm bảo yêu cầu thiết kế ta làm trùng 2 tốc độ, ở đường truyền tốc độ cao do đó tiến hành giảm đặc tính của nhóm truyền cuối cùng từ x = 6 I II III xuống x = 4. Do đó: Z1 21 32 24 Vậy ta có phương án động học của hộp tốc độ là: Zn = 2 3(2+2 1 1) = 22 = Z1 + Z2 I II III Z1 21 32 24 I II III Z1 21 32 26 1 1 4. Lưới cấu trúc. -Từ phương án kết cấu biểu diễn lưới cấu trúc theo nguyên tắc đối xứng cho ta biết: + Số lượng nhóm truyền. + Số lượng bộ truyền mỗi nhóm. trêng ®hkt c«ng nghiÖp -11/2002- 31
ThuyÕt minh §å ¸n tèt nghiÖp  Bé m«n m¸y vµ tù ®éng 32 ho¸ + Thứ tự thay đổi động học, đặc tính x và mối liên hệ tỷ số truyền mỗi nhóm. + Phạm vi điều chỉnh của các nhóm truyền và bộ truyền dẫn. + Số cấp tốc độ của trục dẫn và bị dẫn của mỗi nhóm truyền. Tuy nhiên thông qua lưới cấu trúc này ta không thể xác định cụ thể gía trị của các đại lượng vì vậy mà qua đó chỉ đánh giá sơ bộ truyền dẫn, trong quá trình lựa chọn phương án truyền dẫn để khắc phục nhược điểm này, ta đi xây dựng đồ thị vòng quay của máy. Ta có sơ đồ lưới cấu trúc truyền động như hình vẽ (5) trêng ®hkt c«ng nghiÖp -11/2002- 32
ThuyÕt minh §å ¸n tèt nghiÖp  Bé m«n m¸y vµ tù ®éng 33 ho¸ 1 2 3 4 3 2 = = = = = = 1 1 2 3 2 3 P X P X P X n 2 2 n 2 1 n 2 0 n 1 9 n 1 8 n 1 7 n 1 6 n 1 5 n 1 4 n 1 3 n 1 2 n 1 1 n 1 0 n 9 n 8 n 7 n 6 n 5 n 4 n 3 n 2 n 1 I II III I V V V I 6 1 2 2 2 3 = = = = = = 3 3 1 2 1 2 P X P X P X H × n h 5 : L í i c Ê u t r ó c p h ¬ n g ¸ n Z = 2 2 trêng ®hkt c«ng nghiÖp -11/2002- 33
ThuyÕt minh §å ¸n tèt nghiÖp  Bé m«n m¸y vµ tù ®éng 34 ho¸ 5.Đồ thị vòng quay. - Muốn xây dưng được đồ thị vòng quay ta phải xác định được số vòng quay của trục dẫn n0 , mục đính là tạo ra tỷ số truyền giảm dần về phía trục chính nên ta chọn điểm đầu vào bắt đầu từ trục I. - Số vòng quay của trục I xác định như sau: Từ động cơ có n = 1460(v/ph) qua bộ truyền đai  148/  268 có tỷ số truyền là 1,86 do đó tốc độ rơi trên trục I sẽ 1460 còn lại là n 800(v / ph) ta lấy đây làm điểm n . 1,86 0 - Chọn các tỉ số truyền : Trong mỗi nhóm chỉ cần một tỉ số truyền có độ dốc của tia tuỳ ý và phải đảm bảo điều kiện tỉ số truyền 1/4 0, E<0) Do vậy với =1,26 ta có điều kiện chọn tỉ số truyền như sau : 1 i 2 6 i 3 4 I II III Xích truyền động nhanh: Z 1 = 21 32 24 ta chọn tỉ số truyền như sau: 1 5 + Nhóm I : i1= =1,26 = 4 2 2 11 i2= =1,26 = 7 + Nhóm II : Có ba tỉ số truyền là : trêng ®hkt c«ng nghiÖp -11/2002- 34
ThuyÕt minh §å ¸n tèt nghiÖp  Bé m«n m¸y vµ tù ®éng 35 ho¸ 1 i =4 = 1 = 2 3 1,264 5 1 i = 2 = 1 = 7 4 1,262 11 0 i5 = = 1 + Nhóm III : Có hai tỉ số truyền là : i = 1 =1 = 1 6 3 1,263 2 1 5 i7 = = 1,26 = 4 I II III Xích truyền động chậm: Z2 = 21 32 26 1 1 1 + Nhóm I : Có hai tỉ số truyền là : 1 5 i1= =1,26 = 4 2 2 11 i2= =1,26 = 7 + Nhóm II : Có ba tỉ số truyền là : 1 i =4 = 1 = 2 3 1,264 5 1 i = 2 = 1 = 7 4 1,262 11 0 i5 = = 1 + Nhóm III : Có các tỉ số truyền là : i = 1 =1 = 1 8 6 1,266 4 0 i9 = = 1 trêng ®hkt c«ng nghiÖp -11/2002- 35
ThuyÕt minh §å ¸n tèt nghiÖp  Bé m«n m¸y vµ tù ®éng 36 ho¸ Tỉ số truyền của đường phản hồi : i = 1 =1 = 1 10 6 1,266 4  Đường truyền phản hồi. i = 1 =1 = 1 11 3 1,263 2 Trong cả hai xích truyền động trên thì các tỉ số truyền từ i 1 i5 là dùng chung cho cả hai xích. - Vẽ đồ thị vòng quay như hình vẽ: Dựa vào tốc độ vòng quay ở trục I như đã chọn n0 = 800 (v/ph) và các tỷ số truyền còn lại trong các nhóm ( Xác định bằng phương pháp đồ thị giải theo lưới cấu trúc) +. Số cấp tốc độ chung cho cả truyền dẫn Z= 22 (từ n 1=12,5 (v/ph) đến n22= 1600(v/ph)) +. Số cấp tốc độ trùng z= 2 ( n17=500 v/ph và n8=630 v/ph ) - Đồ thị vòng quay theo phương án: I II Z n 21 32 (24 26 1 1) 22 I II III Z1 21 32 24 I II III Z2 21 32 26 1 1 trêng ®hkt c«ng nghiÖp -11/2002- 36
ThuyÕt minh §å ¸n tèt nghiÖp  Bé m«n m¸y vµ tù ®éng 37 ho¸ n 2 2 2 1 ) n h n 2 0 p / 1 9 v n ( 1 8 0 n 0 1 7 8 n = 1 6 n n n 1 5 n 1 4 n 1 3 n 1 2 n 1 1 n 1 0 n 9 n 8 n 7 n 6 n 5 n 4 n 3 n 2 n 1 I II III I V V V I H × n h 6 : § å t h Þ v ß n g q u a y trêng ®hkt c«ng nghiÖp -11/2002- 37
ThuyÕt minh §å ¸n tèt nghiÖp  Bé m«n m¸y vµ tù ®éng 38 ho¸ III. TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC BÁNH RĂNG. 1. Phương án tính. Cơ sở để tính toán động học bánh răng là xác định số răng Z của các bánh răng sao cho đảm bảo tỉ số truyền đã chọn. Trong một nhóm truyền để các bánh răng ăn khớp được thì các bánh răng phải có cùng modul với nhau, trong nhóm truyền có lượng mở lớn do chịu lực cắt của bánh răng khác nhau nhiều giữa các bộ truyền, nếu có thể sử dụng những giá trị modul khác nhau cho một nhóm truyền. Trong hộp tốc độ khi ta thay đổi tốc độ của trục chính sử dụng khối bánh răng di trượt thì dùng bánh răng thẳng. Có thể tính số răng của từng nhóm bằng nhiều phương án như : Phương án giải tích, tra bảng hay tính gần đúng. * Tính số răng của các bánh răng thẳng trong một nhóm truyền có cùng môdul. - Trong một nhóm truyền khoảng cách trục được xác đinh theo. 1 Công thức: A m(Z Z ) const 2 j j / Trong đó: Zj và Z j là số răng của các bánh dẫn và bị dẫn của cặp thứ j trong nhóm. Z j i j Z j Do đó 2A Z Z S const j j m Z Với: Sz- tổng số răng của bộ truyền. ij - tỉ số truyền của bộ truyền thứ j . - Để cơ cấu nhỏ gọn trong truyền dẫn chính người ta giớ hạn S z 100  120 răng. - Để khỏi bị cắt chân răng số răng tối thiểu của bánh răng Z min =18  20 răng. đôi khi lấy Zmin =14 răng. trêng ®hkt c«ng nghiÖp -11/2002- 38
ThuyÕt minh §å ¸n tèt nghiÖp  Bé m«n m¸y vµ tù ®éng 39 ho¸ - Giải hệ phương trình trên ta có Zi và Zj . - Để giải hệ phương trình trên, trước hết ta phân các tỉ số truyền ij thành những tỉ số gần đúng như sau: a j ij = ; aj , bj là các số nguyên đơn giản. b j sau khi giải ta có: a j b j Zj = .Sz ; Zj' = .Sz a j b j a j b j Muốn số răng Zj và Zj' là những số nguyên thì Sz phải là bội số của tổng aj + bj. a j Nếu trong nhóm có p đôi bánh răng và i j = với j = 1,2,3,p thì tổng số b j bánh răng bé nhất của các bộ truyền Szmin = k ; k - là bội số chung nhỏ nhất của các a1 + b1 ; a2 + b2; a3 + b3 ap + bp. Với trị số bánh răng S min nếu tính ra số răng của bánh răng nhỏ Z min bé hơn Zmin cho phép,ta phải tăng Zmin lên E lần và ta sẽ có : Sz= E.K a j b j Zj = .E.K ; Zj' = .E.K a j b j a j b j E là những số nguyên dương và để các Z j và Zj' bằng hoặc lớn hơn Z min cho phép . Vì vậy cần phải tính Emin cho từng trường hợp cụ thể. Nếu bánh răng nhỏ nhất Zminlà bánh răng chủ động ( ij < 1 ) thì: a j Zj = .Emin.K zmin a j b j trêng ®hkt c«ng nghiÖp -11/2002- 39
ThuyÕt minh §å ¸n tèt nghiÖp  Bé m«n m¸y vµ tù ®éng 40 ho¸ a j b j Vậy : Emin = .zmin a j .K Nếu bánh răng nhỏ Zmin đóng vai trò bị động ( ij > 1 ) thì b j ’ Zj' = .E min .K > Zmin a j b j a j b j ’ Và : E min .zmin b j .K ’ Các trị số Emin và E min tính ra thường là số lẻ cần phải quy tròn lên phía trên - Nếu số răng của các bánh răng tính ra có Sz > Sz max cần phải điều chỉnh lại, bằng cách giảm bớt trị số K và chịu sai số tỉ số truyền i ( i 2% ). Có hai phương pháp để giảm trị số K: + Phân tích lại tỉ số truyền có a j b j làm cho K lớn, sau đó tính lại K và Emin ,chọn lại E , tính lại Zj và Zj' . + bỏ bớt thừa số của K rồi tính lại như trên song lúc này Z j và Zj' tính ra thường bị lẻ ,sau khi quy tròn thì khoảng cách trục A của các bộ truyền này sẽ bị thay đổi, do đó phải dịch chỉnh các cặp bánh răng. * Tính số răng của các bánh răng thẳng trong cùg một nhóm truyền có modul khác nhau. - Trong trường hợp này : 2 A S Z j m j a j 2A b j 2A Và : Zj = . ; Zj’ = . a j b j m j a j b j m j trêng ®hkt c«ng nghiÖp -11/2002- 40
ThuyÕt minh §å ¸n tèt nghiÖp  Bé m«n m¸y vµ tù ®éng 41 ho¸ Vì 2A = const nên các Zj và Zj’ khi tính ra có thể là số lẻ , ta phải quy tròn và dịch chỉnh bánh răng. Số răng của các bánh răng chỉ nguyên khi : 2A = E. mj (a j b j ) Do đó 2A sẽ là bội số chung nhỏ nhất của các mj (a j b j ). Nếu bội số chung nhỏ nhất này quá lớn thì lấy bội số chung nhỏ nhất của các mj . Sau khi nhân bội số chung nhỏ nhất này với một số nguyên ta lấy kết quả làm 2A . 2A a j 2A b j 2A S z là số nguyên , nhưng số răng Zj = . ; Zj’ = . m j a j b j m j a j b j m j có thể là số lẻ phải quy tròn và dịch chỉnh răng nếu cần thiết . 2. Tính số răng cho phép các cấu trúc truyền dẫn . * Tính toán nhóm truyền I (chung cho cả hai xích truyền động chậm và nhanh. a1 17 - Nhóm có hai tỉ số truyền là : i1 1,26 b1 13 2 2 a2 28 i2 1,26 b2 17 thấy a1 b1 30 ; a2 b2 45 Bội số chung nhỏ nhất K = 2.32.5 = 90 17 Z .90 51 ( răng ) 1 30 13 Z .90 39 (răng ) 1 30 28 Z .90 56 (răng ) 2 45 trêng ®hkt c«ng nghiÖp -11/2002- 41
ThuyÕt minh §å ¸n tèt nghiÖp  Bé m«n m¸y vµ tù ®éng 42 ho¸ 17 Z .90 34 ( răng ) 2 45 a j b j ta có : Em in .Z min ; Zmin= 18 ( răng ) thay số được : b j .K 18 30 E 1 vậy chọn E 1 số răng của các bánh răng là : min 13.90 min Z1 = 51 ( răng ) ; Z1’ = 39 ( răng ) Z2 =56 ( răng ) ; Z2’ = 34 ( răng ) Tính toán cho nhóm truyền II ( chung cho cả 2 xích truyền động chậm và nhanh ) - Nhóm có 3 tỉ số truyền : 1 1 29 a3 i 3 4 4 1,26 47 b3 1 1 21 a4 i4 2 2 1,26 55 b4 0 1 a5 i5 1 1 b5 có : a3 b3 29 47 76 a4 b4 21 55 76 a5 b5 1 1 2 vậy BSCNN, K = 76 29 Z .76 29 ( răng ) 3 76 trêng ®hkt c«ng nghiÖp -11/2002- 42
ThuyÕt minh §å ¸n tèt nghiÖp  Bé m«n m¸y vµ tù ®éng 43 ho¸ 47 Z . 76 47 ( răng ) 3 76 21 Z . 76 21 ( răng ) 4 76 55 Z . 76 55 ( răng ) 4 76 1 Z 5 . 76 38 ( răng ) 2 1 Z 5 . 76 38 ( răng ) 2 21 56 E .18 1 chọn E = 1 min 21.76 vậy số răng của các bánh răng là : Z3 = 29 ( răng ) ; Z4 = 21 ( răng ) ; Z5 = 38 ( răng ) Z3’= 47 ( răng ) ; Z4’= 55 ( răng ) ; Z5’= 38 ( răng ) Tính toán cho nhóm truyền III ( Đường truyền nhanh ). Nhóm có hai tỉ số truyền là : 1 1 1 i 6 3 1,263 2 5 i 1 1,26 1 4 Phương án này sẽ có một tốc độ cao và một tốc độ thấp, điều kiện để nhóm truyền làm việc được là trêng ®hkt c«ng nghiÖp -11/2002- 43
ThuyÕt minh §å ¸n tèt nghiÖp  Bé m«n m¸y vµ tù ®éng 44 ho¸ 2A m .S 6 Z6 2A m .S 7 Z7 S Z m 2,5 5 có : 6 7 S m 3 6 Z7 6 do đó có: 1 15 16 30 35 i 6 2 30 32 60 70 Z 30 S 90 6 chọn Z6 (răng) (răng) Z 6 60 40 60 mặt khác i 1 1,26 7 30 48 / Chọn Z7 = 60 (răng) ; Z7 = 48 (răng) vậy số răng của bánh răng là: Z6 = 30 (răng);Z 7 = 60 (răng) / / Z6 = 60 (răng);Z 7 = 48 (răng) * Tính toán cho nhóm truyền III ( đường truyền chậm) nhóm có 2 tỉ số truyền 1 1 1 i 8 6 1,266 4 0 i9 1 Vì hai tỉ số truyền quá chênh lệch đế tránh bộ truyền có kích thước lớn ta dùng bộ truyền có modul khác nhau. Tỉ số truyền : i9 có m9 = 2,5: i8 có m8 = 3 trêng ®hkt c«ng nghiÖp -11/2002- 44
ThuyÕt minh §å ¸n tèt nghiÖp  Bé m«n m¸y vµ tù ®éng 45 ho¸ từ điều kiện lắp có cùng khoảng cách trục A = const 2A m (Z Z ) m .S 8 8 8 8 Z8 2A m (Z Z ) m .S 9 9 9 9 Z9 từ hệ thức trên ta có : S m 2,5 5 Z8 9 S m 3 6 Z9 8 1 1 15 20 21 22 mặt khác có i 8 6 4 60 80 84 88 15 chọn i7 S 75 60 Z8 / Z8 = 15 (răng) ; Z8 = 60 (răng) S Z .m8 75.6 S 8 90 mà : Z9 m9 5 / chọn : Z9 = Z9 = 45 (răng) * Tính toán cho đường phản hồi. 1 15 17 18 - Nhóm có tỉ số truyền : i 10 6 60 68 72 / Chọn Z10 = 18 (răng) ; Z10 =72 (răng) 18 Vậy có : i10 72 - Nhóm truyền đơn có tỷ số truyền: 1 1 20 30 24 35 i 11 3 2 40 60 48 70 trêng ®hkt c«ng nghiÖp -11/2002- 45
ThuyÕt minh §å ¸n tèt nghiÖp  Bé m«n m¸y vµ tù ®éng 46 ho¸ / chọn : Z11 = 30 ; z11 =60 30 vậy được i11 60 3. Tính toán học bộ truyền đai - Bộ truyền đai thường để truyền chuyển động từ động cơ đến hộp tốc độ ( trục công tác). Nó có ưu điểm là truyền động giữa hai trục xa nhau, có khả năng phòng quá tải, kết cấu đơn giản, rẻ tiền. Có nhược điểm là cồng kềnh, gây trượt khi truyền động . . . - Chọn kiểu đai có thiết diện E = 138 mm2 - Đường kính bánh nhỏ : D1 = 140  280 . Chọn D1 = 145 mm nd / c - Đường kính bánh lớn : D2 = D1(1- )i = D1(1- ) n1 Trong đó :  = 0,02 thay số được 1460 D 145(1 0,02) 268(mm) 2 800 Kiểm tra đai theo điều kiện .D .n V 1 d / c v  (30  35)(m / s) 60.103 max 3,14.145.1460 V 11,07 vmax  thoả mãn 60.103 trêng ®hkt c«ng nghiÖp -11/2002- 46
ThuyÕt minh §å ¸n tèt nghiÖp  Bé m«n m¸y vµ tù ®éng 47 ho¸ 4. Kiểm tra sai số vòng quay và điều kiện làm việc. - Trong quá trình tính toán số răng của các bánh răng do phân tích a j / i j . Mặt khác khi tính toán Z j và Zj cũng có những sai số, nếu số b j vòng quay của trục cuối ( trục chính) có thể có những sai lệch so với số vòng quay tiêu chuẩn. Vì vậy phải kiểm tra sai số vòng quay của trục chính. - Để kiểm tra trước hết phải tính số vòng quay thực tế ntt của trục cuối cùng ( trục chính) từ n1  nZ bằng cách viết phương trình xích động: n n .i .η j d/c vj d (v/ph) nj là tốc độ thứ j ( j = 122) nđ/c là tốc độ của động cơ (v/ph) ivj là tỉ số truyền của hộp tốc độ từ động cơ đến trục chính d là hệ số trượt của đai. - Sai số vòng quay tính theo biểu thức: ntt nt / c n .100% nt / c ntt là số vòng quay thực tế của trục cuối (v/ph) nt/c là số vòng quay tiêu chuẩn lấy theo bảng. - Sai số n phải làm trong phạm vi cho phép n  n  10( 1)%  n  10(1,26 1)% 2,6% - Sau khi tính toán và kiểm tra ta có bảng sai số vòng quay như sau: trêng ®hkt c«ng nghiÖp -11/2002- 47
ThuyÕt minh §å ¸n tèt nghiÖp  Bé m«n m¸y vµ tù ®éng 48 ho¸ STT PHƯƠNG TRÌNH XÍCH ĐỘNG ntt nt/c n% 145 51 21 15 18 30 n1 1460   0,985      12,41 12,5 - 0,72 268 39 55 60 72 60 145 56 21 15 18 30 n2 1460   0,985      15,92 16 - 0,5 268 34 55 60 72 60 145 51 29 15 18 30 n3 1460   0,985      19,62 20 - 1,9 268 39 47 60 72 60 145 56 29 15 18 30 n4 1460   0,985      24,71 25 - 1,16 268 34 47 60 72 60 145 51 38 15 18 30 n5 1460   0,985      31,79 31,5 0,92 268 39 38 60 72 60 145 56 38 15 18 30 n6 1460   0,985      40,05 40 0,125 268 34 38 60 72 60 145 51 21 45 18 30 n7 1460   0,985      49,56 50 - 0,88 268 39 55 45 72 60 145 56 21 45 18 30 n8 1460   0,985      62,16 63 - 1,33 268 34 55 45 72 60 145 51 29 45 18 30 n9 1460   0,985      78,47 80 - 1,913 268 34 47 45 72 60 145 56 29 45 18 30 n10 1460   0,985      98,84 100 - 1,16 268 34 47 45 72 60 145 51 38 45 18 30 n11 1460   0,985      127,18 125 1,744 268 39 38 45 72 60 145 56 38 45 18 30 n12 1460   0,985      160,19 160 0,119 268 34 38 45 72 60 145 51 21 30 n13 1460   0,985    199,25 200 - 0,375 268 39 15 60 145 56 21 30 n14 1460   0,985    246,66 250 - 1,336 268 34 55 60 145 51 29 30 n15 1460   0,985    314 315 - 0,317 268 39 47 60 145 56 29 30 n16 1460   0,985    395,3 400 - 1,175 268 34 47 60 145 51 38 30 n17 1460   0,985    508,7 500 1,74 268 39 38 60 145 56 38 30 n18 1460   0,985    640,7 630 0,169 268 34 38 60 trêng ®hkt c«ng nghiÖp -11/2002- 48
ThuyÕt minh §å ¸n tèt nghiÖp  Bé m«n m¸y vµ tù ®éng 49 ho¸ 145 51 29 60 n19 1460   0,985    784,76 800 - 1,905 268 39 47 48 145 56 29 60 n20 1460   0,985    988,42 1000 - 1,158 268 34 47 48 145 51 38 60 n21 1460   0,985    1271,8 1250 1,744 268 39 38 48 145 56 38 60 n22 1460   0,985    1602 1600 0,125 268 34 38 48 B. THIẾT KẾ HỘP CHẠY DAO I.NHỮNG LỰA CHỌN CHUNG 1.Chọn đặc tính chạy dao. So với hộp tốc đô hộp chạy dao có đặc điểm sau đây: + Công suất truyền bé, thường chỉ bằng từ 5  10% công suất truyền động chính. +Tốc độ làm việc thấp hơn so với hộp tốc độ . Do hai nguyên nhân trên trong hộp chạy dao có thể dùng các cơ cấu giảm tốc nhiều và hiệu suất thấp như vít me- đai ốc, trục vít- bánh vít, bánh răng thanh răng . Theo yêu cầu cần thiết kế thì máy phải cắt được các loại ren ( Quốc tế, modul, ren anh, ren pít ) do đó hộp chạy dao phải đảm bảo tỉ số truyền chính xác để cắt được phôi chính xác . Đặc trưng của máy là dùng để gia công các chi tiết máy và gia công ren đã được tiêu chuẩn hoá . Như vậy nếu tỉ số truyền thực tế của hộp chạy dao mà có sai số so với tính toán thì nó sẽ ảnh hưởng trực tiếp tới độ chính xác của hộp xe dao . trêng ®hkt c«ng nghiÖp -11/2002- 49
ThuyÕt minh §å ¸n tèt nghiÖp  Bé m«n m¸y vµ tù ®éng 50 ho¸ 2.Chọn cơ cấu điều chỉnh . Trong máy tiện ren vít dùng cơ cấu Noóc tông làm nhóm cơ sở bảo đảm tỉ số truyền chính xác, đơn giản hệ thống điều khiển nhưng phải chú ý tới các biện pháp kết cấu để làm tăng độ cứng vững. Để làm nhóm cơ sở của máy tiện ren vít cũng có thể dùng nhóm bánh răng di trượt , lúc này độ cứng vững khá cao như tính toán nó để bảo đảm tỉ số truyền chính xác có khó khăn hơn và hệ thống điều khiển cần nhiều càng gạt . Để dùng làm nhóm khuếch đại của máy tiện ren vít có thể dùng bánh răng di trượt cơ cấu Meanđra, ưu điểm là điều khiển bằng một tay gạt , chiều dài bé, xong lắp đặt khó khăn, hiệu suất thấp nên người ta ít dùng hơn loại bánh răng di trượt Cơ cấu then kéo có ưu điểm là gọn, điều khiển đơn giản song độ cứng vững kém , khả năng truyền tải kém . Cơ cấu bánh răng thay thế được sử dụng tốt trong các hộp chạy dao của các máy chuyên môn hoá dùng trong sản xuất hàng loạt và hàng khối Qua phân tích trên ta lựa chọn nhóm bánh răng di trượt cho nhóm cơ sở và khuyếch đại cho máy tiện ren vít cần thiết kế vì nó có các ưu nhược điểm sau: + Ưu điểm : Có độ cứng vững cao, công suất truyền dẫn lớn, hiệu suất truyền dẫn cao, chế tạo đơn giản . + Nhược điểm : Kích thước hướng trục lớn, kích thước đường kính trục lớn Với ưu điểm đó ta chọn cơ cấu điều chỉnh của hộp chạy dao là cơ cấu bánh răng di trượt khi thay đổi loại ren ta thay đổi bánh răng thay thế . Để giảm bớt số lượng bánh răng thay thế ta dùng biện pháp đảo hướng truyền trong nhóm cơ sở để tiên ren mét sang ren Anh. II. THIẾT KẾ HỘP CHẠY DAO. Hộp chạy dao có hai công dụng là chạy dao tiện ren và chạy dao tiện trơn. Nhưng khi thiết kế ta chủ yếu thiết kế cho chạy dao tiện ren ( Ren tiêu chuẩn ). trêng ®hkt c«ng nghiÖp -11/2002- 50
ThuyÕt minh §å ¸n tèt nghiÖp  Bé m«n m¸y vµ tù ®éng 51 ho¸ Nhìn chung các bước tiện trơn khá dày đặc vì vậy để chạy dao tiện ren ta dùng cơ cấu vít me-đai ốc, còn để chạy dao tiện trơn ta dùng cơ cấu bánh răng thanh răng. Nếu gọi : tvm : là bước của vít me t : là bước ren cần cắt i : là tỉ số truyền giữa trục chính và trục vít me Vậy ta có phương trình cắt ren là : t 1vtc i tvm = t (mm) i t vm Theo công thức cơ bản để thiết kế hộp chạy dao là : t i = icđ ics igb = t vm Trong đó : icđ : Là tỉ số truyền cố định bù vào xích động ics : Là tỉ số truyền của nhóm cơ sở igb : Là tỉ số truyền của nhóm gấp bội + Các bước tiến hành tính toán : - Xếp bảng ren. - Thiết kế nhóm cơ sở. - Thiết kế nhóm gấp bội. - Thiết kế nhóm bù. - Kiểm tra lại bước ren theo yêu cầu. Theo yêu cầu kĩ thuật thì máy thiết kế ra phải cắt được các loại ren: Ren quốc tế, ren modul, ren Anh, ren pít. trêng ®hkt c«ng nghiÖp -11/2002- 51
ThuyÕt minh §å ¸n tèt nghiÖp  Bé m«n m¸y vµ tù ®éng 52 ho¸ Ren quốc tế và ren modul gọi là ren hệ mét . + Ren quốc tế được dặc trưng bằng chiều dài bước ren t (mm), góc ở đỉnh ren. = 60o nó được dùng để kẹp chặt. + Ren modul được đo bằng số modul m, nó được dùng làm ren của trục vít + Ren Anh và ren pít được gọi là ren hệ Anh - Ren Anh được đo bằng số vòng ren (n) trên một tấc Anh (1 inse = 25,4mm) loại này dùng để kẹp chặt góc ở đỉnh = 55o. - Ren pít (p) nó được đo bằng số modul trong một tấc Anh nó được dùng để truyền động . Các công thức để tính bước ren của các loại ren tiêu chuẩn: Loại ren Số đo Bước ren (mm) Ren quốc tế t t Ren modul m t = . m 25,4 Ren Anh n t n 25,4. Ren pít p t p Chọn theo máy có trước 16K20 được : Ren quốc tế : t = 0,5  112 Ren modul : m = 0,5  112 Ren Anh : n = 56  0,25 trêng ®hkt c«ng nghiÖp -11/2002- 52
ThuyÕt minh §å ¸n tèt nghiÖp  Bé m«n m¸y vµ tù ®éng 53 ho¸ P = 56  0,25 Thông thường người ta tiêu chuẩn hoá ren theo cấp bội là 2, nghĩa là nếu có một bước ren t thì có một bước ren tiêu chuẩn là 2t còn các bước ren thiết kế là như nhau, có tính chất rời rạc theo cấp số cộng với công sai nào đó. Vậy truyền dẫn chạy dao của máy tiện cần có các nhóm cơ bản sau: - Nhóm cơ sở: Nhóm này đặc trưng cho tính chất các bước ren tiêu chuẩn liên tiếp nhau phân bố theo cấp số cộng. - Nhóm gấp bội: Nhóm này đặc trưng cho tính chất các bước ren tiêu chuẩn gấp đôi nhau, vì vậy tỉ số truyền của nhóm này tuân theo cấp số nhân với công bội =2 trị số cụ thể phụ thuộc vào việc chọn tỉ số truyền cơ sở . - Nhóm bù: là nhóm dùng để điều khiển lại đường truyền tức là bù lại sai số của đường truyền khi cắt các loại ren khác nhau. - Nhóm đảo chiều: Là nhóm dùng để cắt ren phải và ren trái . Trong thực tế để cắt được các bước ren khác nhau trên cùng một máy thì người ta cần dùng thêm bộ truyền bánh răng thay thế. Khi cắt ren bước lớn thì dùng thêm bộ truyền bánh răng thay thế và dùng thêm nhóm truyền khuếch đại. Như vậy phương trình cắt ren tương ứng là: + Ren quốc tế : t 1vtc ( itt ) icđ ics igb tvm = t + Ren modul: 1vtc itt icđ ics igb tvm = .m + Ren Anh: 1 25 ,4 t A 1vtc ( itt ) ( icđ) igb tvm = i cs n trêng ®hkt c«ng nghiÖp -11/2002- 53
ThuyÕt minh §å ¸n tèt nghiÖp  Bé m«n m¸y vµ tù ®éng 54 ho¸ + Ren pít: 1 25 ,4. t A 1vtc ( itt ) ( icđ) igb tvm = i cs p Từ các phương trìng trên ta thấy: + Trị số của ren luôn tỉ lệ với ics + Các loại ren trong cùng một hệ thì sử dụng một tỉ số truyền cố định (i cđ ) + Ren modul và ren pít dùng chung một itt t + Ren quốc tế và ren Anh dùng chung một ( itt ) 1.Xếp bảng ren. Với các bước ren như yêu cầu của máy đề ra ta tiến hành sắp xếp thành bảng gồm các hàng và cột sao cho: + Các bước ren theo hàng tạo thành cấp số nhân có công bội = 2. + Các bước ren theo cột tạo thành cấp số cộng với công sai nào đó . Có hai kiểu bố trí xích truyền để cắt các loại ren : + Không đổi đường truyền trong nhóm cơ sở khi đổi hệ ren. + Có đổi hướng truyền trong nhóm cở khi đổi hệ ren. Để tiết kiệm bánh răng và kích thước máy ta dùng một nhóm cơ sở trong các xích cắt ren khác nhau tức là ta chọn phương án có đổi đường truyền trong nhóm cơ sở khi đổi hệ ren. sắp xếp bảng ren theo nguyên tắc sau: - Với ren quốc tế và ren modul gía trị của t,m được sắp xếp theo tỉ lệ thuận với ics và igb. - Với ren Anh và ren pít giá trị chỉ số của n,p tỉ lệ thuận với ics và igb. trêng ®hkt c«ng nghiÖp -11/2002- 54
ThuyÕt minh §å ¸n tèt nghiÖp  Bé m«n m¸y vµ tù ®éng 55 ho¸ Vì trong nhóm cơ Đổi đường truyền trong nhóm cơ sở sở có đổi đường truyền khi chuyển từ từ ren hệ Hệ mét Hệ Anh mét sang ren hệ Anh, (1,1) (1,n) thì ren hệ mét có bước ren tmin đặt ở ( 1,1 ) còn ren hệ Anh có trị số nmin đặt ở (1,n). Vậy có sơ đồ xếp ren theo bảng : Khi sắp xếp bảng ren cần chú ý : +Số hàng không lớn hơn 10. +Số cột không lớn hơn 4. a.Bảng ren quốc tế và ren modul. Ren tiêu chuẩn Ren khuyếch đại 0,5 1 2 4 8 16 32 64 _ 1,25 2,5 5 10 20 40 80 0,75 1,5 3 6 12 24 48 96 _ 1,75 3,5 7 14 28 56 112 b. Bảng ren Anh và ren Pit. Ren tiêu chuẩn Ren khuyếch đại 32 16 8 4 2 1 0,5 0,25 trêng ®hkt c«ng nghiÖp -11/2002- 55
ThuyÕt minh §å ¸n tèt nghiÖp  Bé m«n m¸y vµ tù ®éng 56 ho¸ 40 20 10 5 2,5 1,25 _ _ 48 24 12 6 3 1,5 0.75 _ 56 28 14 7 3,5 1,75 _ _ 2. Thiết kế nhóm cơ sở. Trong nhóm cơ sở ta dùng khối bánh răng di trượt đảm bảo thực hiện đúng tỷ số truyền của nhóm , ta dự định nhóm gồm hai trục mỗi trục chứa nhiều nhất 4 bánh răng và nhóm dùng bánh răng di trượt có kích thước hướng trục lớn để bộ truyền nhỏ gọn hợp lý tạo điều kiện giảm tối thiểu số lượng bánh răng ta dùng chung một vài bánh răng chọn các gia trị modul khác nhau và dịch chỉnh để sao cho một bánh răng có thể ăn khớp với nhiều bánh răng mà bộ truyền vẫn hợp lý. a. Xác định tỷ số truyền. Dựa vào phương trình điều chỉnh nhóm cơ sở: iCS1 : iCS2 : iCS3 : iCS4 = tCS1 : tCS2 : tCS3 : tCS4 chọn cột số (4) làm cột cơ sở ( vì nó có bước ren liên tiếp nhau) . Chọn iCS2 = 1 ta có : iCS1 =4/5 ; iCS2 = 5/5 ; iCS3 = 6/5 ; iCS4 = 7/5 Trong nhóm cơ sở sử dụng dịch chỉnh răng để đảm bảo khoảng cách trục . Tuy nhiên muốn đảm bảo tỉ số truyền hoàn toàn đúng với iCS ta có thể dùng nhiều loại modul khác nhau để tạo ra nhiều số răng khác nhau sau đó ta chọn số răng thính hợp. b. Xác đinh số răng trong một nhóm cơ sở. trêng ®hkt c«ng nghiÖp -11/2002- 56
ThuyÕt minh §å ¸n tèt nghiÖp  Bé m«n m¸y vµ tù ®éng 57 ho¸ Vì tỷ số truyền hộp truyền của hộp chạy dao yêu cầu phải chính xác nên ở đây ta không thể dùng cách tính BSCNN như đã tính số răng của hộp tốc độ. Ơ đây ta dùng các cặp bánh răng thẳng môdul khác nhau. ai bi Z min 7.18 Có Emin  1 ai K 2.63 Chọn Emin = 1 4.63 Z 28 (răng) 1 4 5 5.63 Z 35 (răng) 1 4 5 2.63 Z 18 (răng) 2 2 5 5.63 Z 45 (răng) 2 2 5 - Số răng của nhóm thứ II tính tương tự như đối với nhóm I vậy có : Z3 = 35 (răng);Z 4 = 15 (răng) / / Z3 = 28 (răng);Z 4 = 48 (răng) / / / / So sánh số răng Z 1 và Z2 với Z 3 và Z3 ta thấy: Z 1 = Z3 =35 . Ta lấy cặp bánh răng này dùng chung cho hai bộ truyền nên. 1 2 5 18 15 i gb1 8 5 16 45 48 1 4 5 28 15 i gb2 4 5 16 35 48 1 2 5 18 35 i gb3 2 5 4 45 28 trêng ®hkt c«ng nghiÖp -11/2002- 57
ThuyÕt minh §å ¸n tèt nghiÖp  Bé m«n m¸y vµ tù ®éng 58 ho¸ 1 4 5 28 35 i gb4 1 5 4 35 28 3. Thiết kế nhóm bù. Nhóm bù gồm các khâu cố định do các bộ truyền đơn, bánh răng thay thế và nhóm đảo chiều tạo ra, trên cơ sở thiết kế nhóm bù là phương trình liên kết động học. 1VTC ib iCS igb tvm = t Trong đó: + ib : tỉ số truyền của nhóm bù + iCS : tỉ số truyền của nhóm cơ sở + igb : tỉ số truyền của nhóm gấp bội + tvm : bước vít me + t : bước ren cần cắt từ phương trình trên ta có: của nhóm cơ sở: 1 1 1 1 i : i : i : i 1: 2 : 3 : 4 : 8 : : : gb1 gb2 gb3 gb4 8 4 2 1 a. Chọn phương án kết cấu và động học. Ta có phương án bố trí truyền dẫn Z = 4, vì hộp chạy dao đặt phía trước của máy nên kích thước ngang của hộp càng bé càng tốt. Ta đã cho tâm trục của hai nhóm trùng nhau, để nâng cao tính công nghệ của hộp để giảm kích thước của hộp ta dùng phương án kết cấu : Z = 2 2 I II phương án động học : Z = 21 22 trêng ®hkt c«ng nghiÖp -11/2002- 58
ThuyÕt minh §å ¸n tèt nghiÖp  Bé m«n m¸y vµ tù ®éng 59 ho¸ Vì khoảng cách trục phụ thuộc vào i cs nên để tránh sự chênh lệch quá lớn giữa hai cặp bánh răng ta phải có tỉ số truyền thay đổi từ từ. - Theo phương án này ta chọn : igb max= 1 igb min=1/8 i : i : i : i 1 : 1 : 1 : 1 Do vậy : gb1 gb2 gb3 gb4 8 4 2 1 Suy ra vẽ được lưới cấu trúc và đồ thị vòng quay là: I I i1 = 4/5 p1 2 i2=2/5 II II x1 1 i = 5/4 III i4 = 5/6III 3 1/8 1/4 1/2 1 p1 2 x1 1 Tham khảo máy có trước 16k20 có : 1 2 5 1 2 5 i ; i gb1 8 5 16 gb3 2 5 4 1 4 5 1 4 5 i ; i gb2 4 5 16 gb4 1 5 4 b. Tính số răng của các bánh răng trong nhóm. + Số răng của nhóm thứ nhất 4 a i 1 a b 9 gbI1 1 1 5 b1 2 a i 2 a b 7 gbI2 2 2 5 b2 trêng ®hkt c«ng nghiÖp -11/2002- 59
ThuyÕt minh §å ¸n tèt nghiÖp  Bé m«n m¸y vµ tù ®éng 60 ho¸ Có BSCNN : K =63 Chọn khoảng cách trục A= 63 (mm) vậy có SZ = 2A/m (1) Chọn modul m 13 (mm) . thay lần lượt các giá trị m1 = 1,5 ; m2 = 1,75 ; m3 =2 ; m4 = 2,25 vào phương trình (1) được: với m1 = 1,5 S z = 84 m2 = 1,75 S z = 72 m3 =2 S z = 3 m4 = 2,25 S z = 56 Tính toán các giá trị khác tương tự. Vậy ta lập được như sau: Sz m ics 4/5 5/5 6/5 7/5 84 1,5 _ _ _ _ 72 1,75 32/40 36/36 _ 42/30 63 2 28/35 _ _ _ 56 2,25 _ 28/28 30/25 _ trêng ®hkt c«ng nghiÖp -11/2002- 60
ThuyÕt minh §å ¸n tèt nghiÖp  Bé m«n m¸y vµ tù ®éng 61 ho¸ Từ bảng trên ta chọn những cặp có cùng modul và chung tử số và mẫu số để ghép thành đôi sao cho đôi đó có ít nhất 3 bánh răng lại tạo được các tỉ số truyền khác nhau. Vậy ta có các cặp sau : 4 28 6 30 i ; i CS1 5 35 CS 3 5 25 5 28 7 42 i ; i CS 2 5 28 CS 4 5 30 Ngoài ra ta còn thiết kế thêm các li hợp bảo đảm tỉ số truyền i = 1 (chọn tuỳ ý sao cho thích hợp nhất). 3. Thiết kế nhóm truyền gấp bội. Nhóm gấp bội tạo ra 4 tỉ số truyền có công bội = 2. Như đã biết trị số của nhóm gấp bội phụ thuộc vào việc nhóm truyền tỉ số truyền của nhóm cơ sở do đó việc tính toán nhóm gấp bội phải phù hợp với khoảng cách trục. t ib itt icd ics itt tvm Khi tiện ren trong cùng bảng thì i p = const, do vậy để tính i b ta chọn trước một bước ren nào đó trong bảng để cắt thử. Khi này thì i csi và igbi và tvm đã được xác định. Vì đường truyền khi tiện ren hệ mét khác với đường truyền khi tiện ren hệ Anh nên. tij ibM1 (cắt ren quốc tế) icsi igbi tvm .mij ibM 2 (cắt ren môdul) icsi igbi tvm trêng ®hkt c«ng nghiÖp -11/2002- 61
ThuyÕt minh §å ¸n tèt nghiÖp  Bé m«n m¸y vµ tù ®éng 62 ho¸ 25,4 icsi ibA1 (cắt ren Anh) igbi nij tvm 25,4. .icsi ibA2 (cắt ren Pit) igbi Pij tvm Ta thấy có bốn tỉ số truyền i b khác nhau khi tiện 4 loại ren khác nhau. Lúc này công thức kết cấu của nhóm bù là : Zb = Ztt Zcđ Trong đó : +, Ztt : tỉ số truyền khâu thay thế +, Zcđ : tỉ số truyền khâu cố định trêng ®hkt c«ng nghiÖp -11/2002- 62
ThuyÕt minh §å ¸n tèt nghiÖp  Bé m«n m¸y vµ tù ®éng 63 ho¸ Như vậy ta bố trí sơ đồ của xính chạy dao như sau: nt/c T/C cơ cấu đảo chiều M1 M4 itt1 itt 2 tvm ic M2 igb đ ics icđ igb M3 i đ 1 c 2 Hình 8: - Khi cắt chính xác ta đóng các li hợp M1 và M4. - itt1 dùng để tiện ren quốc tế và ren Anh. - itt2 dùng để tiện ren modul và ren Pit ( nó dùng để khử số trong công thức tính toán) Để tính ta có công thức : ib itt .icd Ta căt thử ren nào đó. + giả sử ta cắt thử ren quốc tế có t = 4(mm) có tvm =12 ; tra bảng ren quốc tế ta được : igb =1 ; ics =28/35 vậy được: trêng ®hkt c«ng nghiÖp -11/2002- 63
ThuyÕt minh §å ¸n tèt nghiÖp  Bé m«n m¸y vµ tù ®éng 64 ho¸ t 4 5 i b t .i .i 28 12 vm cs gb 12. .1 35 30 28 Tham khảo máy có trước 16K20 chọn : i cd 45 28 5 5 5 i i itt tt1 cd 12.i 30 28 12 cd1 12  45 28 5 40 i tt1 8 64 A + Khi cắt ren Anh theo đường truyền khác nếu phải tính lại các giá trị i cd như sau cắt thứ ren Anh với: n = 8 25,4 25,4 t 3,175 n 8 5 35 1 Tra bảng ren Anh tìm được : ics ; igb 4 28 2 vậy có : 25,4 25,4 25,4 28 64 i i i b tt1 cd t i i n 35 1 12 35 8 vm cs gb 12 8 28 2 A ib 25,4 28 64 30 38 30 icd itt1 12 35 4 40 45 34 33 Hai giá trị trên khi cắt ren quốc tế và ren Anh thấy có cặp 30/40 có thể dùng chung được. Nên ta dùng chung cặp này. trêng ®hkt c«ng nghiÖp -11/2002- 64
ThuyÕt minh §å ¸n tèt nghiÖp  Bé m«n m¸y vµ tù ®éng 65 ho¸ - Tính ib khi cắt ren Pit và ren modul quốc tế nhưng chỉ thay đổi itt . Cắt thử ren modul có m=4 (mm) 4 30 28 Tra bảng có : ics ; i = 1 ; i 5 gb cd 45 28 m 4 Có : ib itt 2 icd t i i 4 vm cs gb 12 1 5 45 5 4 60 86 i tt 2 30 12 4 1 73 36 + Khi cắt ren Pít đường truyền tương tự như ren Anh va có: 30 38 30 i i cdpit cdA 45 34 33 60 86 i i ttpit tt modul 73 36 Như vậy ta tính được các giá trị itt , icđ của nhóm bù, các số răng Z chọn trên cơ sở phù hợp với tiêu chuẩn chung và thích hợp với máy thiết kế. 5. Kiểm tra sai số bước ren. Trong khi tính toán có một số bánh răng chọn số răng gần đúng nếu xuất hiện các sai số bước ren do đó phải kiểm tra sai số bước ren bằng cách cắt thử các ren rồi sau đó đem so sánh với bước ren cắt được với bước ren tiêu chuẩn. a. Cắt ren quốc tế. Căt thử ren với bước ren t = 5 (mm) Với : tvm= 6 ; ics=5/5 ; igb= 1 ; icđ = 30/45=2/3 40 5 i tt1 64 8 Phương trình cắt ren: trêng ®hkt c«ng nghiÖp -11/2002- 65
ThuyÕt minh §å ¸n tèt nghiÖp  Bé m«n m¸y vµ tù ®éng 66 ho¸ 1VTC icđ ics igb itt1 tvm = t Thay số được: 2 5 5 1 1 12 5 3 5 8 không có sai số : b. Cắt thử ren modul. - cắt thử ren với: m =5 (mm) ; igb=1 ; ics=1 30 2 60 86 icd ; i ; t =12 45 3 tt 2 73 36 vm phương trình cắt ren: 1VTC icđ ics igb itt2 tvm= m thay số được: 2 60 86 1 1 1 12 5 15,70716 3 73 36 có : t = m. = 5.3.14 = 15,70726 Sai số bước ren: t = 0,0002 Trường hợp này sai số không đáng kể có thể chấp nhận được. c. Cắt ren Anh. Cắt thử với n = 5 t = 25,4/5 = 5,08 (mm) Có tvm = 12 ; ics =5/5 ; igb = 1 ; itt1 = 40/64 = 5/8 trêng ®hkt c«ng nghiÖp -11/2002- 66
ThuyÕt minh §å ¸n tèt nghiÖp  Bé m«n m¸y vµ tù ®éng 67 ho¸ 30 38 30 i A cd 45 34 33 phương trình cắt ren là: A 1 1VTC icd igb itt1 tvm t ics thay số được: 30 38 30 5 40 1 1 12 5,080213964 45 34 33 5 64 vậy sai số bước ren là : t = 5,0802139 – 5,08 = 0,0002139 (mm) Sai số có thể chấp nhận được. d. Cắt thử ren Pit. 25,4. Cắt thử với p =5 t 15,95929068 5 Có : ics = 5/5 = 1 ; igb = 1 ; tvm =12 60 86 30 38 30 itt 2 ; icd 73 36 45 34 33 phương trình cắt ren : p 1 1VTC icd igb itt 2 tvm t ics thay số : 30 38 30 60 86 1 1 1 12 15,96975875 45 34 33 73 36 trêng ®hkt c«ng nghiÖp -11/2002- 67
ThuyÕt minh §å ¸n tèt nghiÖp  Bé m«n m¸y vµ tù ®éng 68 ho¸ vậy sai số bước ren là : t = 15,95975875 – 15,95929068 = 0,000461947 có sai số bước ren. Thành lập sơ đồ động hộp chạy dao như hình vẽ: Hinh 9: Sơ đồ động hộp chạy dao C. THIẾT KẾ HỘP XE DAO. Trong hợp xe dao chỉ chứa những bộ truyền đơn vị, vậy quy luật phân bố lượng chạy dao S cũng như quy luật phân bố bước ren. Lúc đó chúng ta dùng hộp chạy dao vừa tiện ren vừa tiện trơn. Vì vậy phạm vi điều chỉnh lượng chạy dao và bước ren phải giống nhau ; Rs=Rt Dựa theo máy có trước 16K20 ta có: trêng ®hkt c«ng nghiÖp -11/2002- 68
ThuyÕt minh §å ¸n tèt nghiÖp  Bé m«n m¸y vµ tù ®éng 69 ho¸ Sd = ( 0,05  2,8 ) (mm) Căn cứ vào đó ta sắp xếp bảng lượng chạy dao S tương tự như bảng ren quốc tế như sau: Lượng chạy dao tiện trơn (S mm) 0,05 0,1 0,2 0,4 0,8 1,6 0,06 0,125 0,25 0,3 1 2 0,075 0,15 0,3 0,6 1,2 2,4 0,09 0,175 0,35 0,7 1,4 2,8 Để thực hiện chuyển động chạy dao nào đó thì dùng xính cắt ren tương tự. Lấy theo xích cắt ren t min, để thực hiện lượng chạy dao S min thì lượng chạy dao khác cũng đảm bảo khi cắt ren tmin = 0,05 (mm) Ta có phương trình: 1VTC icđ itt ics igb tvm = tmin (1) khi tiện trơn với Smin ta có phương trình. 1VTC icđ itt igb ics i m Z = Smin(2) Trong đó m và Z là modul và số răng của bánh răng ăn khớp với thanh răng để chạy dao dọc. Tham khảo máy có trước 16K20 ta có : Z= 10 , m= 3 với : i là tỉ số truyền tổng cộng cần tạo ra ở hộp xe dao. trêng ®hkt c«ng nghiÖp -11/2002- 69
ThuyÕt minh §å ¸n tèt nghiÖp  Bé m«n m¸y vµ tù ®éng 70 ho¸ tvm .S min 12 0,05 0,6 i tmin . .m.z 0,5 4,14 10 3 15 3,14 Để bố trí kết cấu không gian hợp lý đảm bảo thoả mãn điều kiện về mặt động lực học, động học của các bộ truyền. Tham khảo máy chuẩn và các máy tiện ren vít vạn năng khác ta có xích nối từ trục vít me ngang như sau: - Li hợp M5 (mở). Trục vít me: 23 24 28 30 32 32 qua trục vít bánh vít 4/21 40 39 35 32 32 30 36 17 chạy dao dọc: S .m.Z 41 66 d 36 34 55 29 chạy dao ngang: S 5 36 55 29 16 n - Lượng chạy dao ngang Sn = Sd / 2 trêng ®hkt c«ng nghiÖp -11/2002- 70
ThuyÕt minh §å ¸n tèt nghiÖp  Bé m«n m¸y vµ tù ®éng 71 ho¸ Dựa vào máy chuẩn ta dùng kết cấu các cặp bánh răng theo máy 16K20. H10: S ơ đồ độ ng to à n máy trêng ®hkt c«ng nghiÖp -11/2002- 71
ThuyÕt minh §å ¸n tèt nghiÖp  Bé m«n m¸y vµ tù ®éng 72 ho¸ PHẦN IV THIẾT KẾ ĐỘNG LỰC HỌC MÁY trêng ®hkt c«ng nghiÖp -11/2002- 72
ThuyÕt minh §å ¸n tèt nghiÖp  Bé m«n m¸y vµ tù ®éng 73 ho¸ I. XÁC ĐỊNH CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA MÁY. Chế độ làm việc của máy bao gồm chế độ cắt gọt, chế độ bôi trơn làm lạnh, àn toàn . . . Một máy mới đã thiết kế, chế tạo song phải quy định rõ ràng về chế độ làm việc của máy trước khi đưa vào sản xuất. Trong phạm vi máy được thiết kế ở đây xác định chế độ cắt gọt tới hạn của máy làm cơ sở tính toán động lực học của máy. Chế độ cắt gọt bao gồm: Chế độ cắt gọt cực đại, chế độ cắt gọt tính toán, chế độ cắt gọt thử máy. 1.Chế độ cắt gọt cực đại. Theo kinh nhiệm tính toán S, v, t bằng các công thức sau: 3 3 tmax C. D1max 0,7. 220 4,226(mm) trong đó: C= 0,7 ( chọn vật liệu gia công bằng thép) 1 1 t (  )t min 2 4 max 1 1 chọn: t t  4,226 1,0565(mm) min 4 max 4 1 1 S (  )t (mm / v) max 3 7 max 1 1 chọn S t  4,226 1,409(mm / v) max 3 max 3 1 1 S (  )S min 5 10 max 1 1 chọn S S 1,409 0,1409(mm / v) min 10 max 10 C .K v v min v min xv yv (m/ph) tmax .Smax trêng ®hkt c«ng nghiÖp -11/2002- 73
ThuyÕt minh §å ¸n tèt nghiÖp  Bé m«n m¸y vµ tù ®éng 74 ho¸ C .K v v max v max xv yv (m/ph) tmin .Smin với: Kv = 1,09 ; Cv= 31,6 ; xv= 0,25 yv= 0,66 ; tmax=4,226 (mm) tmin= 1,0565 (mm) ; Smax= 1,409 (mm/v) ; Smin=0,1469 (mm/v) thay số được : 31,6.1,09 v 20(mm / ph) min (4,226)0,25.(1,409)0,66 31,6.1,09 v 125(m / ph) max (1,0565)0,25.(0,1409)0,66 Sử dụng chế độ cắt gọt cực đại sẽ dẫn đến toàn bộ chi tiết máy làm việc tải trọng cực đại. Thực tiễn cho thấy không bao giờ máy làm việc hết tải trọng. Độ bóng, độ chính xác, trình độ nghề nghiệp và những khả năng sử dụng của máy. Để tính toán hợp lý hơn có thể sử dụng chế độ cắt gọt tính toán. 1.Chế độ cắt gọt tính toán. Chuỗi số vòng quay n của máy biến đổi từ n min đến nmax với z cấp tốc độ khác nhau. Chuyển lượng chạy dao S biến đổi từ S min đến Smax , z cấp độ khác nhau. Tại các trị số nmin , Smin máy làm việc với Mxmax . Vì vậy phải xác định trị số n tính , Stính nmax theo công thức nt nmin 4 nmin trêng ®hkt c«ng nghiÖp -11/2002- 74
ThuyÕt minh §å ¸n tèt nghiÖp  Bé m«n m¸y vµ tù ®éng 75 ho¸ Ta có bảng sau: Trục I II III IV V VI nmax 800 1250 1250 1250 215 1600 nmin 800 1000 400 100 25 12,5 ntính 800 1057 532 188 50 42 Các chế độ cắt khác (s,t) và đường kính chi tiết gia công (d) chọn theo chế độ công nghệ bảo đảm máy làm việc hết công suất. 1.Chế độ thử máy. Chế độ thử máy là do người thiết kế hoặc nhà sản xuất quy định. Trước khi đưa máy mới vào sản xuất, nhà máy chế tạo phải nghiệm thu máy theo một chế độ kiểm nghiệm nhất định. Thử máy theo chế độ cắt gọt với mục đích kiểm tra máy làm việc có ổn định và đủ bền hay không. Nếu cho máy làm việc ngoài phạm vi cho phép thì chi tiết sẽ nhanh hỏng do đó ta chọn chế độ thử để đính sức bền. Thử với chi tiết D = 115(mm). Độ cứng HB207, dao P18 , chế độ cắt chọn: n= 400 (v/ph) ; S =1,4(mm/v) ; t = 4(mm) .D.n 3,14.115.400 V 144,5(m / ph) 100 1000 Khi thiết kế cho phép đưa P max , Mmax quá tải đến 25% trong thời gian cho phép. trêng ®hkt c«ng nghiÖp -11/2002- 75
ThuyÕt minh §å ¸n tèt nghiÖp  Bé m«n m¸y vµ tù ®éng 76 ho¸ II. TÍNH LỰC CẮT. Lực cắt gồm 3 thành phần P x , Py , Pz đó là các thành phần lực theo phương x,y,z và được xác định theo công thức ở bảng 9[1]. 1.Theo phương Z ( 0Z ). xpz ypz Pz C pz .t .S với : Cpz = 2000 ; xpy =1 ; ypz = 0,75 ; t =4,226 (mm) ; S = 1,409 (mm/v) 1 0,75 thay số được Pz =2000 4,226 1,409 11082 (N) 2.Theo phương y ( 0y ). xpy ypy Py C py .t .S với : Cpy =1250 ; xpy =0,9 ; ypy = 0,75 ; t =4,226 (mm) ; S = 1,409 (mm/v) 0,9 0,75 thay số đượcP y =1250 4,226 1,409 5965 (N) 3.Theo phương y ( 0x ). xpx ypx Px C px.t .S với : Cpx = 650 ; xpx =1,2 ; ypx = 0,65 ; t =4,226 (mm) ; S = 1,409 (mm/v) 01,2 0,65 thay số đượcP x =650 4,226 1,409 4580 (N) trêng ®hkt c«ng nghiÖp -11/2002- 76
ThuyÕt minh §å ¸n tèt nghiÖp  Bé m«n m¸y vµ tù ®éng 77 ho¸ III. TÍNH CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ. Hiện nay tính chính xác công suất động cơ điện là một vấn để khó khăn vì khó xác định đúng điều kiện làm việc và hiệu suất của máy, điều kiện chế tạo cũng như những ảnh hưởng khác. Có hai cách thường dùng để tính công suất động cơ điện. Xác định công suất động cơ điện gần đúng theo hiệu suất tổng và tính chính xác song khi chế tạo máy, bằng thực nghiệm có thể đo được công suất động cơ tại các số vòng quay và chế độ cắt gọt khác nhau. 1.Xác định công suất truyền dẫn chính xác. Công suất động cơ gồm có: Nđc = Nc + N0 + Np Trong đó : Nc : công suất cắt. N0 : công suất chạy không. Np : công suất phụ tiêu hao do hiệu suất và do những nguyên nhân ảnh hưởng tới sự làm việc của máy. a.Xác định công suất cắt. Công suất cắt được xác định theo biểu thức. p .v N z c 60.103 Theo phần II có Nc = 5,249(kw) b.Xác định công suất chạy không. d N k  tb ( n k n ) 0 m 106 i tc Trong đó : trêng ®hkt c«ng nghiÖp -11/2002- 77
ThuyÕt minh §å ¸n tèt nghiÖp  Bé m«n m¸y vµ tù ®éng 78 ho¸ km: hệ số phụ thuộc chất lượng chế tạo các chi tiết và điều kiện bôi trơn, thường lấy k = 3  6 , lấy k = 5 dtb : đường kính trung bình của ngõng trục của máy trừ trục chính. n : tổng số vòng quay của các trục trừ trục chính. ki : hệ số tổn thất công suất riêng tại trục chính ổ trục chính là ổ lăn ki = 1,5 ntc : số vòng quay của trục chính tại đó xác định nghiệm. nmax nt nmin 4 (vòng/phút) nmin Ntrụci = Nđ/c.i (kw) I = đai.ổ = 0,985.0,995 = 0,98 II = ổ.br = 0,995.0,97 = 0,965 III = ổ.br = 0,995.0,97 = 0,965 IV = ổ.br = 0,995.0,97 = 0,965 V = ổ.br = 0,995.0,97 = 0,965 VI = ổ.br = 0,995.0,97 = 0,965 Mômen xoắn lớn nhất trên trục : N M 9,55.106. i x max n (N.mm) N d SB C.3 (mm) nt C: hệ số : C = 110  160 trêng ®hkt c«ng nghiÖp -11/2002- 78
ThuyÕt minh §å ¸n tèt nghiÖp  Bé m«n m¸y vµ tù ®éng 79 ho¸ Chọn C = 130 d d d d d d I II III IV V TB 5 Thay số và tính toán ta được bảng sau: BẢNG ĐỘNG LỰC HỌC MÁY nmax Nmin Nt Ntrục Mxmax dSB Trục (v/ph) (v/ph) (v/ph) (Kw) (N.mm) (mm) I 800 800 800 9,8 116987,5 30 II 1250 1000 1057 9,457 854444 27 III 1250 400 532 9,126 163822 34 IV 1250 100 188 8,807 447377 47 V 315 25 50 8,498 1623118 72 VI 1600 12,5 42 8,2 1864524 57 Vậy có: 30 27 34 47 72 d 42(mm) TB 5 49 N0 5  2627 1,5 42 0,565 KW 106 c.Tính công suất phụ. Công suất phụ được tính theo biểu thức: K N N i 1  p i 1 k k trêng ®hkt c«ng nghiÖp -11/2002- 79
ThuyÕt minh §å ¸n tèt nghiÖp  Bé m«n m¸y vµ tù ®éng 80 ho¸ k :Hiệu suất các bộ truyền cùng loại có 9 bộ truyền bánh răng và 1bộ truyền đai ik:só lượng bộ truyền cùng loại Np =Nđc 9 1- 0,97 +1 1- 0,958  = 0.285Nđc KW Np =0,258 Nđc KW d.Tímh công suất chạy dao. Q Vs Ns =4 (KW) 612 10 cd 9.81 Trong đó : cđ : hệ số chạy dao cđ = 0,15  0,2 lấy cđ = 0,15 Q : lực chạy dao được tính theo công thức: Q = kpx + f(P8 + G) Trong đó : k : hệ số tăng lực ma sát lấy k = 1,5 f= 0,18 hệ số ma sát giữa sống trượt và băng máy G : trọng lượng bàn máy : G = 200 (kg) Px , Pz : lực ma sát Px = 4580 (N) = 458 (KG) Pz = 11082 (N) = 1108,2 (KG) Thay số được: Q = 1,5.458 + 0,18(1108,2 + 200) = 922,476 (KG) VS là vận tốc chạy dao tính theo công thức trêng ®hkt c«ng nghiÖp -11/2002- 80
ThuyÕt minh §å ¸n tèt nghiÖp  Bé m«n m¸y vµ tù ®éng 81 ho¸ VS = S.n Theo chế độ cắt thử thì : n = 400 (v/ph) ; S = 1,4 V S = 1,4.400 = 560 (m/ph) 922,476.560 N 0,563(kw) Thay số được : S 612.10000.0,15 Như vậy công suất động cơ cần thiết là : Nđ/c = NC + N0 + NP + NS = 5,249 + 0,565 + 0,285.Nđc + 0,563 5,249 0,565 N 0,563 8,694(kw) d / c 1 0,285 Vậy chọn động cơ N = 10 (kw) ; n = 1460 (v/ph) 2.Tính công chạy dao nhanh. Để tạo điều kiện thuận lợi khi gia công , giảm thời gian phụ dẫn tới tăng năng suất gia công. Ta bố trí thêm một động cơ khác để chạy dao nhanh. Theo kinh nhiệm vận tốc chạy dao được khống chế : 2 < v < 12 (m/ph) Vì vậy cần phải đảm bảo chạy dao nhanh sau khi hết hành trình làm việc không phải tắt máy ( tắt động cơ chính) nếu ta lắp thêm li hợp siêu việt. Chọn vận tốc chạy dao nhanh: Vcn = 4m/ph = 4000 (mm/ph) Công suất động cơ chạy dao nhanh phải đảm bảo dịch chuyển được bàn xe dao nặng 200 kg. G.v N cn 0,65(kw) cn 621.104.0,15 trêng ®hkt c«ng nghiÖp -11/2002- 81
ThuyÕt minh §å ¸n tèt nghiÖp  Bé m«n m¸y vµ tù ®éng 82 ho¸ Để dự trù sai số do tính toán chế tạo ta chọn động cơ chạy dao nhanh có N = 0,75 (kw) ; n = 1360 (v/p) 3.Tính mô men xoắn trên các trục của hộp tốc độ. áp dụng biểu thức : 6 N i M x max 9,55.10 . (N.mm) ntt Ta được : 9,8 M 9,55.106. 116987,5 (N.mm) xI 800 9,457 M 9,55.106. 85444 (N.mm) xII 1057 9,126 M 9,55.106. 163822 (N.mm) xIII 532 8,807 M 9,55.106. 447377 (N.mm) xIV 188 8,4498 M 9,55.106. 1623118 (N.mm) xV 50 8,2 M 9,55.106. 1864524 (N.mm) xVI 42 4.Tính số vòng quay nt cho các trục trong hộp chạy dao. - theo biểu thức nmax nt nmin 4 nmin trêng ®hkt c«ng nghiÖp -11/2002- 82
ThuyÕt minh §å ¸n tèt nghiÖp  Bé m«n m¸y vµ tù ®éng 83 ho¸ +Trục VIII : 60 n 1600 1600(v / ph) max 60 60 n 12,5 12,5(v / ph) min 60 1600 n 12,5 4 42(v / ph) t 12,5 +Trục X : 30 n 1600 1066(v / ph) max 45 30 n 12,5 12,5(v / ph) min 45 1066 n 8,3 4 27,94(v / ph) t 8,3 +Trục XII : 60 86 n 1066 2093(v / ph) max 73 36 40 n 8,3 5,18(v / ph) min 64 2093 n 5,18 4 23,2(v / ph) t 5,18 +Trục XIII : 28 n 2093 2093(v / ph) max 28 trêng ®hkt c«ng nghiÖp -11/2002- 83
ThuyÕt minh §å ¸n tèt nghiÖp  Bé m«n m¸y vµ tù ®éng 84 ho¸ 28 n 5,18 5,18(v / ph) min 28 2093 n 5,18 4 23,2(v / ph) t 5,18 +Trục XIVXV : 42 n 2093 2930,2(v / ph) max 30 28 n 5,18 4,144(v / ph) min 35 2093 n 4,144 4 21,369(v / ph) t 4,144 +Trục XVI : 28 n 2930,2 2344,16(v / ph) max 35 18 n 4,144 1,66(v / ph) min 45 2344,16 n 1,66 4 10,176(v / ph) t 1,66 +Trục XVII  XVIII : 35 n 2344,16 2930,2(v / ph) max 28 15 n 1,66 0,52(v / ph) min 48 2930,2 n 0,52 4 4,51(v / ph) t 0,52 trêng ®hkt c«ng nghiÖp -11/2002- 84
ThuyÕt minh §å ¸n tèt nghiÖp  Bé m«n m¸y vµ tù ®éng 85 ho¸ +Trục XIV : 23 n 2930,2 1684,865(v / ph) max 40 23 24 28 n 0,52 0,1472(v / ph) min 40 39 35 1684,856 n 0,1472 4 1,523(v / ph) t 0,1472 +Trục XX: 24 n 1684,856 1036,84(v / ph) max 39 23 24 n 0,52 0,184(v / ph) min 40 39 1036,84 n 0,184 4 1,594(v / ph) t 0,184 5. Tính công suất cắt trên các trục HCD. Công suất chạy dao NS = 0,563 (kw) được phân bố trên các trục. Ni = NS ổ br NVIII = 0,563.0,995.0,97 = 0,543 (kw) NV = 0,543.0,995.0,97 = 0,524 (kw) 2 2 NXII = 0,524.0,995 .0,97 = 0,488 (kw) NXIII = 0,488.0,995.0,97 = 0,471 (kw) trêng ®hkt c«ng nghiÖp -11/2002- 85
ThuyÕt minh §å ¸n tèt nghiÖp  Bé m«n m¸y vµ tù ®éng 86 ho¸ NXIV = NXV = 0471,.0,995.0,97 = 0,455 (kw) NXVI = 0,455.0,995.0,97 = 0,439 (kw) NXVII = NXVIII = 0,439.0,995.0,97 = 0,424 (kw) NXIX = 0,424.0,995.0,97 = 0,409 (kw) NXX = 0,409.0,995.0,97 = 0,395 (kw) 6. Tính mômen xoắn trên các trục Mômen xoắn được xác định theo biểu thức sau: 6 N Si M xi 9,55.10 (N.mm) nti 0,524 M 9,55.106 179105(N.mm) xX 27,94 0,488 M 9,55.106 200879(N.mm) xXII 23,2 0,471 M 9,55.106 193881(N.mm) xXIII 23,2 0,455 M 9,55.106 203344(N.mm) xXIV 21,369 0,439 M 9,55.106 411991(N.mm) xXVI 10,176 0,424 M M 9,55.106 894287(N.mm) xXVII xXVII 4,51 0,409 M 9,55.106 2564642(N.mm) xXIX 1,523 0,395 M 9,55.106 2366531(N.mm) xXX 1,594 trêng ®hkt c«ng nghiÖp -11/2002- 86
ThuyÕt minh §å ¸n tèt nghiÖp  Bé m«n m¸y vµ tù ®éng 87 ho¸ PHẦN V TÍNH TOÁN CHI TIẾT MÁY trêng ®hkt c«ng nghiÖp -11/2002- 87
ThuyÕt minh §å ¸n tèt nghiÖp  Bé m«n m¸y vµ tù ®éng 88 ho¸ I. THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRONG HỘP CHẠY DAO. -ở đây ta tính cho cặp bánh răng Z = 28/35 ( truyền từ trục XII đến XIV) - các thông số thiết kế: + Công suất trên trục XIII : NXIII = 0,471 (kw) + Tỉ số truyền : iXIII – iXIV = 5/4 + Số vòng quay tính toán : nt = 23,2 (v/ph) + Mô men xoắn:M x = 193881 (N.mm) 1. Chọn vật liệu. Do không có yêu cầu gì đặc biệt và theo quan điểm thống nhất hoá trong thiết kế, ở đây chọn vật liệu 2 bánh răng là như sau. Chọn vật liệu chế tạo bánh răng là 40X tôi cao đại độ cứng HRC 45  50. 2 2 Sb = 1500  1600 ( N/mm ) ; c = 1300  1400 (N/mm ) 2 2 [u] = 370 (N/mm ) ; [tx] = (19,5  21)HRC (N/mm ) 2. Chọn các hệ số. b  8 m m 1 1 ( m :hệ số chiều rộng răng)  . .8 0,286 d z m 28 Hệ số dạng răng y : không dịch chỉnh 3. Hệ số tải trọng K. K = Ktt . Kđ . Kcđ Vì tính bộ truyền bánh răng trong hộp chạy dao ta bỏ hệ số tải trọng động Kđ, vậy hệ số tải trọng: K = Ktt . Kcđ Với : Ktt : hệ số tập chung ứng suất Ktt = 1,8 trêng ®hkt c«ng nghiÖp -11/2002- 88
ThuyÕt minh §å ¸n tèt nghiÖp  Bé m«n m¸y vµ tù ®éng 89 ho¸ Kcđ : hệ số chế độ tải trọng được tính theo công thức : m N p N Q K m i . i cd  No N p Qp Số chu kỳ tính toán : Np = 60.n..T Trong đó: n : Số vòng quay trong 1 phút của bánh răng : n = 23,2 (N/ph)  : hệ sử dụng bộ truyền :  = 0,8 T : tổng thời gian làm việc của bộ truyền là 12 năm mỗi năm sử dụng 300 ngày, mỗi ngày 2 ca mỗi ca 8 giờ T = 12.300.2.8 = 57600(h) Thay số được : 7 Np = 60.23,2.08.57600 6.10 7 Mp 6.10 7 N0 = 15.10 m : là bậc của đường cong mỏi ( m = 3) Với các bộ truyền bánh răng co modul được xác định độ bền tiếp xúc có : 3 N Q  i i 1,233.0,01 13.0,04 0,753.0,05 0,53.0,1 0,0253.0,8 1,056 N p Q p thay số được 6.107 K .1,056 0,75 cd 15.107 vậy K = Ktt Kcđ = 1,8.0,75 = 1,35 trêng ®hkt c«ng nghiÖp -11/2002- 89
ThuyÕt minh §å ¸n tèt nghiÖp  Bé m«n m¸y vµ tù ®éng 90 ho¸ Chọn cấp chính xác của bánh răng là cấp 7 hai bánh của bộ truyền có cùng vật liệu, vậy chỉ cần tính cho bánh nhỏ là bánh răng có số chu kỳ cơ nổ lớn hơn. Nếu bánh răng có số răng nhỏ bảo đảm yêu cầu thì bánh răng lớn cũng bảo đảm. 4. Tính môdun. 2 100 6800 i 1 K N 3 mtx (cm) Z  tx i  d n 2 3 2 có: [ tx ] = 20.50 = 1000 (N/mm ) = 100.10 ( N/cm ) i =4/5 ; N = 0,471 (Kw) ; n = 23,2 (v/ph) Z = 28 ; đ = 0,286 thay số được : 2 100 6800 1,25 1 0,471 1,35 3 mtx 0,33(cm) 3,3(mm) 28 100.103 1,25 0,286 23,2 5. Kiểm tra theo uốn. 1950 K.N mu 10 3 (cm) Z  m y  u  n Trong đó: 7 2 Z = 28 ; m = 8 ; [ u ] = 37.10 ( N/cm ) K = 1,35 ; N = 0,471 Thay số được trêng ®hkt c«ng nghiÖp -11/2002- 90
ThuyÕt minh §å ¸n tèt nghiÖp  Bé m«n m¸y vµ tù ®éng 91 ho¸ 1950 0,471.1,35 m 10 3 0,19(cm) 1,9(mm) u 28 8 1 37.103 23,2 vậyđộ bền uốn đủ. 6. Xác định các kích thước còn lại của bộ truyền. - Khoảng cách trục : m(Z Z ) (28 35).2 A 1 2 63(mm) 2 2 - Đường kính vòng chia. DC1 = m.Z1 = 2.28 = 56 (mm) DC2 = m.Z2 = 2.35 = 70 (mm) - Đường kính vòng đỉnh DC1 = m.Z1 + 2.m = 56 +4 = 60 (mm) DC2 = m.Z2 + 2.m = 70 +4 = 74 (mm) - Đường kính vòng chân Di1 = DC1 – 2,5m = 56 –5 = 51 (mm) Di2 = DC2 – 2,5m = 70 –5 = 65 (mm) - Chiều rộng vành răng. b1 = m.m = 8.2 =16 (mm) b2 = 0,8.b1 = 16.0,8 =12,8 (mm) - Lực tác dụng lên trục. Mx = 193881 (N.mm) - Lực vòng. trêng ®hkt c«ng nghiÖp -11/2002- 91
ThuyÕt minh §å ¸n tèt nghiÖp  Bé m«n m¸y vµ tù ®éng 92 ho¸ 2.M 2.193881 P x 6924(N) D1 56 - Lực hướng kính. 0 Pr1 = P1. tg = P1.tg20 0 Pr1 = 6924.tg20 = 2520 (N) II. TÍNH LY HỢP AN TOÀN VẤU. Trong quá trình làm việc của máy cắt kim loại có thể xẩy ra hiện tượng như quá tải, nhầm lẫn trong điều khiển vận hành . . . gây nên sự cố hư hỏng cho máy móc. thậm chí gây tai nạn cho người. Để phòng những hiện tượng này khi thiết kế máy cần có các bộ phận, cơ cấu an toàn. Ly hợp vấu được dùng để nối tạm thời hai trục với chi tiết lắp trên nó. ưu điểm của máy là khả năng chịu tải cao, kích thước bé, độ cứng xoắn lớn. Đóng ly hợp trong lúc máy đang chạy chỉ thực hiện khi vận tốc vòng bé ( <1m/s). - Vật liệu làm các nửa khớp trục là thép 20X. Thấm than đạt độ cứng bề mặt. HRC60  54 - Tính li hợp an toàn vấu lắp trên trục XIII (M3) có MXIII3 = 193.881 (N.mm) 2.102(N.m). tra bảng 9.3[5]. với đường kính ngoài của trục D = 50 mm, được đường kính trong của then hoa là d = 46 mm theo các kích thước quy chuẩn ta xác định a. Đường kính ngoài của vấu. trêng ®hkt c«ng nghiÖp -11/2002- 92
ThuyÕt minh §å ¸n tèt nghiÖp  Bé m«n m¸y vµ tù ®éng 93 ho¸ D = 2.d = 2.46 = 92 (mm) b. Chiều rộng vấu. b = 0,15D = 0,15.92 = 13,8 lấy b = 14 (mm) c. Kiểm tra đường kính trong của vấu. Nó cần lớn hơn đường kính ngoài của trục then hoa. Dt = D – 2b = 92 – 2.14 = 68 > 50 d. Đường kính trung bình của vấu. Dtb = D – b = 92 – 14 = 78 (mm) e. Chiều cao của vấu. h = 0,5b = 0,5.14 = 7 (mm) f. Chiều dài bạc di động. L = 0,5D = 0,5.92 = 46 (mm) g. Lực vòng. 2.M x 2.193881 P0 1243(N) Dtb 78 h. Số vấu: Số vấu thường lẻ: lấy Z = 5 i. áp lực pháp tuyến. P 1243 P 0 2,537(N / mm2 ) 2,537(MP ) h.b.t 7.14.5 a trêng ®hkt c«ng nghiÖp -11/2002- 93
ThuyÕt minh §å ¸n tèt nghiÖp  Bé m«n m¸y vµ tù ®éng 94 ho¸ J. Tổng lực ép của lò xo. Dtb PLX P0 tg( )  f dtb Trong đó: = 450 : góc nghiêng của vấu = 50 : góc ma sát Dtb = 78 (mm) dtb = 48 (mm) f = 0,15  0,17 (N) lấy f = 0,16 ( hệ số ma sát ) Thay số được: 0 0 78 PLX 1243 tg(45 5 ) 0,16 820(N) 48 Theo lực PLX ta chọn lò xo. k. Kiểm tra dập vấu. MK = 0,5.Dtb.Z.P.b.h (Nm) -3 -3 -3 5 MK = 0,5.78.10 .5.4.10 .14.10 .500.10 = 546 (Nm) MK < [ MK ] n. Kiểm tra uốn. 0,5.D .Z.[ ].w M tb u (N.m) u 2h 2 [ u ] : áp lực riêng trung bình của ứng suất uốn cho phép (N/mm ) trêng ®hkt c«ng nghiÖp -11/2002- 94
ThuyÕt minh §å ¸n tèt nghiÖp  Bé m«n m¸y vµ tù ®éng 95 ho¸ w : Mô men chống uốn của thiết diện chân li hợp đóng ở trạng thái tĩnh (m3) III. TÍNH BỘ TRUYỀN VÍT ME - ĐAI ỐC (Vít me dọc). Truyền động vít me - đai ốc được dùng để biến chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến nhờ cơ cấu vít trượt hoặc cơ cấu vít lăn. Truyền động vít me - đai ốc được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực kĩ thuật khác nhau, các dụng cụ chính xác, các thiết bị tải nặng của cơ cấu ép cầu trục. . . 1. Chọn vật liệu làm vít me - đai ốc. - Vật liệu làm vít me là thép 50, của đai ốc là đồng thành 5p – 0 . 10 – 0,5 . Vít me phải đạt cấp chính xác II - Dạng ren vít me là ren thang góc Prôfin = 300 đảm bảo dễ đóng mở đai ốc và độ chính xác đủ dùng. Vít me được đặt trên ổ trượt và chặn trục mút bên trái. Khoảng cách giữa 2 ổ là 1500 (mm) - Bước vít me cần tính là tvm = 12 (mm) - Khoảng cách tâm máy là 1000 (mm) tvm= 12(mm) 1500 H11: Sơ đồ hoá trục vít me dọc 2. Lực kéo. - Chọn ren cắt thử có bước ren là t = 12 (mm) - Đường kính danh nghĩa d = 60 (mm) - Số đầu mối K = 6 2 - Thép có b = 75 KG /mm trêng ®hkt c«ng nghiÖp -11/2002- 95
ThuyÕt minh §å ¸n tèt nghiÖp  Bé m«n m¸y vµ tù ®éng 96 ho¸ + Chế độ cắt - Chiều rộng cắt : b = 0,5.t = 0,5.12 = 6 (mm) 1 1 - Lượng chạy dao ngang : S t 12 0,4(mm / v) ng 30 30 - Lực cắt : Tra theo bảng 9[ 1 ] có 0,75 Px = Py = 2000.6.0,4 = 6000 (N) - Thành phần lực cắt trong hệ trục máy là : PZM = Px.cos = 5523 (N) PXM = Pz.sin = 2158 (N) Góc nâng của ren là : K.t 6.12 arctg arctg 230 .d ep .54 - Lực kéo P: P = Kn PXM + f(G + PZM ) Kn = 1,15 ; f = 0,18 ; G = 0,2PZM thay số vào được P = 1,15.2158 + 0,18(0,2.5523 + 5523 ) P = 4193 (N) 3. Tính theo độ bền mòn. - Khi quy định áp dụng cho phép [ P ] tác đụng trên mặt ren ta tính được đường kính trung bình của trục vít me như sau: P d 0,8  (m) tb  .[P] trêng ®hkt c«ng nghiÖp -11/2002- 96
ThuyÕt minh §å ¸n tèt nghiÖp  Bé m«n m¸y vµ tù ®éng 97 ho¸ Với : [P] = 3.106 (N/mm2) ; / = 2 ; P = 4193 (N) Thay số được : 4193 d 0,8 0,024(m) tb 2.3.106 dtb = 24 (mm) Theo tiêu chuẩn lấy 2 dc = 44 (mm) ; di = 34 (mm) ; dtb = 31,5 (mm) ; F = 7,55 (cm ) - Góc nâng vít t.v 12  arctg arctg 50 49 .dtb .37,5 Lấy  = 70 có hiệu suất truyền dẫn là : tg  0,45 tg   - Tính mômen xoắn P.t.v.m 4193.0,012 M 18(Nm) K 2. . 2. .0,45 4. Tính sức bền. - ứng suất tương đương: 1 2 8.M K  t d P ( )   F di 2 P = 4193 (N) ; MK =18 (Nm) ; di = 31 (mm) ; F = 7,55 (cm )  3.104 [ ] T 7500(N / cm2 ) 4 4 trêng ®hkt c«ng nghiÖp -11/2002- 97
ThuyÕt minh §å ¸n tèt nghiÖp  Bé m«n m¸y vµ tù ®éng 98 ho¸ Thay số ta được : 1 8.1800   (4193) 2 ( ) 2 829(N / cm 2 ) td 7,55 3,1 2 2 So sánh thấy:  td 829(N / cm ) [ ] 7500(N / cm ) Vậy thoả mãn điều kiện bền mòn. 5. Tính theo độ cứng. - Sai số bước ren do biến dạng đàn hồi là : P.t t = vm < [ t] E.F P = 4193 N ; E = 19,6 .104 N/mm2 ; F = 755 mm2 tvm = 12 (mm) ; theo bảng 16[1] có [ t] = 0,0006 mm Thay số được. 4193.12 t = 0,00034(mm) 19,6.104.755 Thấy t < [ t] thoả mãn 6. Tính theo độ ổn định. Theo vít me đã chọn ; 4 Jmin = 58000 (mm ) 4 2 llv = 1500 (mm) ; E = 19,6.10 N/mm / - Đặc tính kẹp chặt của đai ốc : c = 2 / -ổ trái :  ot = 60/30 = 2 / -ổ phải : of = 80/30 = 2,65 trêng ®hkt c«ng nghiÖp -11/2002- 98
ThuyÕt minh §å ¸n tèt nghiÖp  Bé m«n m¸y vµ tù ®éng 99 ho¸ - Do đó : = 0,7 4 E.J min . 19,6.10 .58000. 3 Vậy được Pth 2 32,5.10 N  .llv 0,7.1500 Độ ổn định: P 32,5.103 n th 7,751 [n ] y P 4,193.103 y với [ny] = 2 4 : Vậy độ ổn định của vít me khá cao. V.TÍNH TOÁN CHỌN BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG THANH RĂNG. Lực kéo P = 4193 (N) = 419,3 (KG) Z = 10 m = 3 Vì ta chọn m và Z trướt khi tính toán động học nếu ta cần tính chiều rộng răng b đảm bảo sức bền uốn dập Công thức tính modul theo uốn là P m mm y. m . .[ u ] b  Trong đó m m Vậy công thức xác định chiều rộng bánh răng như sau : P b mm y.m. .[ ] trêng ®hkt c«ng nghiÖp -11/2002- 99
ThuyÕt minh §å ¸n tèt nghiÖp  Bé m«n m¸y vµ tù ®éng 100 ho¸ Chọn vật liệu bánh răng thanh răng là thép 40X hoá tốt với độ cứng bánh răng thanh răng nhỏ hơn HB350 2 T = 60 KG/,mm , với hệ số an toàn n = 3 2 Ta có ứng suất uốn cho phép [u] = 16 Kg/mm ; với y = 0,084 Thay số được 419,3 b 33(mm) 0,084.3. .16 Kiểm tra theo dập ( áp dụng biểu thức ) P.E q 3 (KG / mm 2 ) 1,4.m.Z.b.sin 2 t Với : P = 4193 (N) = 919,3 (KG) E = 2.104 (KG/mm2) m = 3 ; Z = 12 ; sin2 = 0,642 Thay số tìm được 419,3.2.104 q 97(KG / mm2 ) 1,4.3.10.33.0,642 2 2 Thấy q = 97 (KG/mm ) < 3t = 180 (KG/mm ) Vậy bánh răng không bị dập. trêng ®hkt c«ng nghiÖp -11/2002- 100
ThuyÕt minh §å ¸n tèt nghiÖp  Bé m«n m¸y vµ tù ®éng 101 ho¸ PHẦN VI TÍNH TOÁN HỆ THỐNG BÔI TRƠN VÀ LÀM MÁT trêng ®hkt c«ng nghiÖp -11/2002- 101
ThuyÕt minh §å ¸n tèt nghiÖp  Bé m«n m¸y vµ tù ®éng 102 ho¸ I. HỆ THỐNG BÔI TRƠN VÀ CÁC BỘ PHẬN CỦA NÓ. Công dụng cơ bản của hệ thống bôi trơn là làm giảm sự tổn hao vì ma sát, tăng độ bền mòn của các bê mặt công tác, đảm bảo nhiệt độ làm việc bình thường cho phép. Thiết kế hệ thống bôi trơn đúng sẽ bảo vệ được lâu dài độ chính xác ban đầu của máy trong toàn bộ thời gian sử dụng máy. Các cặp ma sát được bôi trơn như sống trượt, ổ bi ổ trượt, cá truyền động, các khớp cầu. . . Hệ thống bôi trơn phải dẫn được dầu bôi trơn cần thiết tới các bề mặt công tác, phải có bộ phận cung cấp dầu, làm sạch dầu và bộ phận kiểm tra dầu. Trong các máy công cụ hiện nay hệ thống bôi trơn cơ bản được dùng trong chế tạo máy, cách này tiện lợi và tin cậy. Ngoài ra người ta còn dùng một số hệ thống bôi trơn khác phụ thuộc và kết cấu của máy. Dầu khoáng chất và mỡ là những chất cơ bản được dùng trong chế tạo máy. Tốc độ trượt của các bề mặt công tác càng cao, áp lực của các bề mặt công tác càng nhỏ thì độ nhớt của dầu phải càng nhỏ. Phương pháp dẫn dầu phụ thuộc chủ yếu vào lượng dầu cần thiết phải dẫn đi. Để dẫn dầu bôi trơn ít có thể dùng các mắt dầu nhỏ giọt hoặc bấc nhỏ giọt. Khi cần phải dẫn lượng dầu lớn tới các bề mặt công tác ( các ổ trượt và sống trượt làm việc trong điều kiên ma sát ướt) người ta dùng các bơm có kết cấu đơn giản nhất ( bơm bánh răng, bơm cánh gạt, bơm Pittông). Nếu các cặp ma sát làm việc không liên tục mà theo chu kỳ làm việc bôi trơn trong thời gian cơ cấu công tác . Lượng dầu bôi trơn qúa thừa sẽ gây tác hại vì có thể dẫn tới tổn thất phụ, tăng nhiệt độ công tác và đốt nóng, tất cả các bộ phận máy, Ngoài ra lượng dầu bôi trơn cần thiết để bôi trơn tốt có thể thay đổi trong chu kỳ sử dụng do mòn, do khe hở ở các cặp ma sát tăng lên . v.v. vì vậy phải có bộ phận điều chỉnh lượng dầu bôi trơn. Trong hệ thống bôi trơn tuần hoàn cần thiết phải có bộ phận lọc dầu thường là loại màng mỏng, bằng Nỉ hoặc lưới. trêng ®hkt c«ng nghiÖp -11/2002- 102
ThuyÕt minh §å ¸n tèt nghiÖp  Bé m«n m¸y vµ tù ®éng 103 ho¸ Để bảo đảm hệ thống bôi trơn có thể làm việc tốt phải có hệ thống kiểm tra. Thường người ta đặt các mắt dầu để kiểm tra mức dầu ở trong thùng, ở các cặp mà sát và ỏ chỗ dòng dầu chảy qua các cặp bề mặt tương ứng. Tự động kiểm tra là hình thức cải tiến hơn trong đó mỗi sai sót của hệ thống bôi trơn được báo hiệu bằng đèn 3 hoặc tự động dùng máy. 1: Bể chứa 2: Bể thu hồi 4 2 3: Buồng phân phối 6 5 4: Phin W 5: Bơm 1 6: Van H12: Sơ đồ hệ thống bôi trơn. II. XÁC ĐỊNH LƯU LƯỢNG CỦA BƠM. Người ta có thể xác định lưu lượng của bơm dùng cho hệ thống bôi trơn trên cơ sở phương trình cân bằng nhiệt xuất phát từ giả thiết: tất cả các nhiệt lượng toả ra do ma sát ở các cặp ma sát bằng nhiệt thu vào của chất lỏng bôi trơn. - Nhiệt lượng toả ra ở các cặp ma sát được tính theo công thức: W1 = 860 N (1-) (kcal/h) (1) Trong đó N: Công suất của các cặp ma sát tính bằng kw  : Hiệu suất của tất cả các cặp ma sát được bôi trơn. trêng ®hkt c«ng nghiÖp -11/2002- 103
ThuyÕt minh §å ¸n tèt nghiÖp  Bé m«n m¸y vµ tù ®éng 104 ho¸ - Nhiệt lượng thu vào của chất lỏng bôi trơn được tính theo công thức: W2 = 60.Q.C.. t ( kcal /h) Q: Lượng chất lỏng bôi trơn chảy qua lit/phút c: Nhiệt dung riêng của dầu ( C 0,4 kcal/kg0 C ) : Khối lượng riêng của dầu Kg/dm3 :  = 0,9 t: Nhiệt độ nung nóng của dầu khi chảy qua bề mặt làm việc t = 50  80 truyền bánh răng. t = 300  400 với ổ trượt. Cân bằng 2 phương trình W1 và W2 ta được công thức gần đúng sau: Q = KN(1-) (lít/phút) Trong đó: K: hệ số phụ thuộc vào sự hấp thụ nhiệt độ của dầu. Thực tế K = 1  3 (1-)N : Công suất mất mát do ma sát trong các cơ cấu được bôi trơn. Thay số được: Q = 6 (lit/phút) - Năng suất của bôi trơn: Qb = K.Q Với K = 1,4  1,6 là hệ số dự trữ để hệ thống làm việc bình thường. lấy K = 1,5 Qb = 6. 1,5 = 9 (lit/phút) trêng ®hkt c«ng nghiÖp -11/2002- 104
ThuyÕt minh §å ¸n tèt nghiÖp  Bé m«n m¸y vµ tù ®éng 105 ho¸ - Đường kính ống lớn nhất: Q d 1,13 v Với v = 2 –4 (m/s) chọn v = 2 (m/s) 6 Q = 6 (lit/phút) = 6dm3/phút = 1.10 4 (m3 / s) 60.103 Thay số được 1.10 4 d 1,13 0,008(m) 2 d 8 (mm) - Thể tính bể chứa lấy bằng năng suất của bơm sau 4 – 5 phút: V = Qb 5 = 9 5 = 45 (lít) - Diện tính mặt thoáng của Phin lọc : 6.10 9.Q. F (m 2 ) . P Trong đó : Q là lưu lượng của dầu qua phin: .104(m3/s). P = 5.104 N/m2 độ giảm áp của dầu qua phin. : Khả năng lưu thông của phin (m3/m2).  : Hệ số nhớt động lực học  = 12 Thay số được : trêng ®hkt c«ng nghiÖp -11/2002- 105
ThuyÕt minh §å ¸n tèt nghiÖp  Bé m«n m¸y vµ tù ®éng 106 ho¸ 6.10 9.1.10 4.12 72 F 2,88.10 14 (m 2 ) 500.10 3.5.104 250.1013 III. HỆ THỐNG LÀM MÁT VÀ CÁC BỘ PHẬN CỦA NÓ. Việc dùng dung dịch trơn nguội tưới vào vùng cắt làm tăng độ bền của dụng cụ cắt chất lượng bề mặt gia công tốt hơn, làm tăng năng suất cắt gọt và sử dụng chế độ cắt cao hơn. Ngoài ra việc dùng nước làm lạnh có ảnh hưởng tốt đến quá trình cắt vì nó làm nhiệm vụ tách phoi và làm lạnh chi tiết. Hệ thống làm lạnh chi tiết đã được tiêu chuẩn hoá. - Hệ thống làm nguội bào gồm: Bể chứa, bơm ống dấn, dầu phun, ống thu hồi dung dịch trơn nguội để tưới vào vùng cắt, Van. - Lưu lượng của bơm trong hệ thống làm lạnh cũng có thể xác định tương tự như lưu lượng của bơm trong hệ thống bôi trơn. Nếu giả thiết rằng toàn bộ công suất cắt chuyển thành nhiệt và nhiệt này hoàn toàn chỉ do nước làm W lạnh hấp thụ thì chúng ta có phương trình cần bằng nhiệt như sau: 102.60.N Q. .c. t (Kcal/lÝt) 427 H13 : Sơ đồ hệ thống làm làm nguội Khi làm lạnh Emunxi có  = 1kg/lít c = 1kgcal/kg0c thì N Q 14. (lÝt/phót) Δt Trong đó: Q là lưu lượng của bơm trong hệ thống làm lạnh N là công suất cắt N = 5,249(kw) trêng ®hkt c«ng nghiÖp -11/2002- 106
ThuyÕt minh §å ¸n tèt nghiÖp  Bé m«n m¸y vµ tù ®éng 107 ho¸ t là độ tăng nhiệt độ của dung dịch trơn nguội phụ thuộc vào qua trình cắt, phương pháp dẫn nước lạnh, sự nguội lạnh của nó trong hệ thống = 150  200 chọn = 200 Thay số được: 5,249 Q 14. 3,67(lÝt/phót) 20 - Dung tích bể chứa lấy bằng năng suất bơm 10 –20 phút b = Q.15 = 3,67 15 55 (lít) - Trong hệ thống làm lạnh phin chỉ có tác dụng cản phoi chư không làm sạch nên được làm ỏ dạng lưới hay lỗ tấm có lỗ. o0o trêng ®hkt c«ng nghiÖp -11/2002- 107
ThuyÕt minh §å ¸n tèt nghiÖp  Bé m«n m¸y vµ tù ®éng 108 ho¸ TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Thiết kế máy cắt kim loại: Mai Trọng Nhân 2. Thiết kế máy công cụ: Tập1, 2, 3 Nguyễn Anh Tuấn và Phạm Đắp 3. Tính toán thiết kế máy cắt kim loại: Phạm Đắp, Nguyễn Đức Lợi, Phạm Thế Trường, Nguyễn Tiến Lưỡng – Nhà xb ĐH & TH CN 1971 4. Thiết kế chi tiết máy: Nguyễn Trọng Hiệp 5. Chi tiết máy: Tập 1, 2 – Nhà xb KH & KT 1998 6. Nguyên lý máy : Đinh Gia Tường - Nhà xb KH & KT 1990 7. Dung Sai và đo lường kỹ thuật: Ninh Văn Tốn - Nhà xb KH & KT 1998 8. Kỹ thuật tiện: Nhà Xb CN KT 1971 9. Tính toán hệ dẫn động cơ khí tập 1, 2 – 1998 10.Sức bền vật liệu: Nhà xb giáo dục 1998 11.Giáo trình máy cắt kim loại: Dương Đình Giáp, Hoàng Duy Khản, Hoàng Vị, Nguyễn Đăng Hoè – Trường ĐH KT CN Thái Nguyên. trêng ®hkt c«ng nghiÖp -11/2002- 108
ThuyÕt minh §å ¸n tèt nghiÖp  Bé m«n m¸y vµ tù ®éng 109 ho¸ MỤC LỤC Nội dung Trang Lời nói đầu 1 Phần thứ nhất: Thiết kế động học máy 2 Phần I: Tổng hợp cấu trúc động học 2 Phần II: Đặc trưng kỹ thuật 4 Phần III: Động học 12 A.Hộp tốc độ 12 B.Hộp chạy dao 26 C.Hộp xe dao 35 Phần thứ hai: Thiết kế động lực học 37 Phần thứ ba: Thiết kế chi tiết máy 41 A. Lập bảng động lực hộp tốc độ 41 B. Bộ truyền đại 42 C. Bộ truyền bánh răng 43 D. Ly hợp ma sát 51 E. Tính toán trục 52 G. Động lực học hộp chạy dao 61 Phần thứ tư: Thiết kế hệ thống điều khiển 67 I. Điều khiển hộp tốc độ và chạy dao 67 II. Cơ cấu điều khiển liên động phanh ly hợp 67 III. Hệ thống bôi trơn làm nguội 68 Phần thứ năm: Thành lập sơ đồ động máy để cắt ren có bước ren thay đổi 70 trêng ®hkt c«ng nghiÖp -11/2002- 109
ThuyÕt minh §å ¸n tèt nghiÖp  Bé m«n m¸y vµ tù ®éng 110 ho¸ trêng ®hkt c«ng nghiÖp -11/2002- 110