Thiết kế ê tô

Bàn kẹp máy

LỜI NÓI ĐẦU

Trong ngành Cơ khí, trang bị công nghệ đóng một vai trò rất quan trọng, nhờ nó

sản xuất cơ khí có thể đảm bảo và nâng cao chất lượng, tăng năng xuất và hạ giá thành

chế tạo sản phẩm cơ khí Vì vậy việc xác định, lựa chọn, thiết kế và tính toán trang bị hợp lí là một nội dung chính trong khâu chuẩn bị công nghệ cho quá trình sản xuất chế tạo các sản phẩm

kế Ê - tô nói riêng Nó giúp em hiểu sâu hơn về các học phần lý thuyết và vận dụng vào thực hành

Do sự hiểu biết về lý thuyết, cũng như các kiến thức ở ngoài sản xuất thực tế còn rất ít nên đề án của chúng em còn nhiều hạn chế và khó tránh khỏi những thiếu sót Chúng em rất mong nhận ñược sự góp ý và bổ xung của các thầy, cô giáo trong bộ môn để đề tài của

em được hoàn thiện hơn

Em xin trân thành cảm ơn sự giúp của các thầy cô trong bộ môn, đặc biệt là sự tận tình giúp đỡ của cô giáo Th.S Nguyễn Thị Hồng Cẩm và cô Vũ Thị Liên đã giúp em hoàn thành tốt đề án này!

Thái Nguyên, ngày tháng năm 2012

Lời nói ñầu………1

Mục lục……… 2

Phần 1 Giới thiệu……… 3

1.1 Khức năng, nhiệm vụ và phân loại ê tô ……….3

1.1.1 Khái niệm về ê tô……….3

1.1.2 Phân loại ê tô………4

1.1.3 Chức năng……….7

1.2 Nội dung thiết kế……….8

Phần 2 Cấu tạo ê tô máy cưa cần……… 9

2.1 Các bộ phận chính và chức năng của từng bộ phận………9

2.2 Nguyên lý hoạt ñộng……… 10

Phần 3 Tính toán thiết kế bộ truyền Vít me - ðai ốc……… …….11

3.1 Dạng hỏng và chỉ tiêu tính……… 11

3.2 Chọn vật liệu……… 11

3.3 Tính toán bộ truyền……… 11

3.3.1 Xác ñịnh các thông số của trục vít me, kiểm tra ñiều kiện tự hãm……… 12

3.3.2 Hiệu suất của bộ truyền………13

3.3.3 Kiểm nghiệm vít về ñộ bền……… 14

3.3.4 Kiểm nghiệm vít về ñộ ổn ñịnh………15

Phần 4 Kết luận……….17

4.1 Tóm tắt các kết quả ñã làm ñược………17

Phần 5 Phụ lục……… 18

Tài liệu tham khảo……….19

PHẦN 1 TỔNG QUAN VỀ SẢN PHẨM

1.1 Chức năng, nhiệm vụ và phân loại ê tô :

1.1.1 Khái niệm về ê tô :

Chất lượng sản phẩm cơ khí, năng suất lao động và giá thành là những chỉ tiêu kinh tế kĩ thuật quan trọng trong sản xuất cơ khí Để bảo đảm các yêu cầu đó ngoài các máy móc như máy cắt (máy công cụ), dụng cụ cắt, máy mài chúng ta cần có các loại đồ

gá và dụng cụ phụ ( gọi là trang bị công nghệ) Trang bị công nghệ đóng 1 vai trò rất quan trọng nhờ nó mà sản xuất cơ khí có thể bảo đảm và nâng cao chất lượng, tăng năng suất và hạ giá thành sản phẩm

Theo kết cấu cấu và công dụng trang bị cơ khí được chia làm 2 loại: Trang bị công nghệ vạn năng và trang bị công nghệ chuyên dùng Đặc điểm của các trang bị công nghệ vạn năng đó là chủ yếu được sử dụng vào các sản xuất loạt nhỏ hoặc đơn chiếc Hiện có rất nhiều loại trang bị công nghệ vặn năng như mâm cặp, ê tô của các loại máy như máy khoan, máy CNC

Êtô là thiết bị công nghệ vặn năng được sử dụng trong gia công các chi tiết đơn chiếc hoặc sản xuất loạt nhỏ Êtô là một trong những dụng cụ hết sức phổ biến và được

sử dụng rộng rãi trong nghành cơ khí Trong bất cứ một tổ hợp sản suất cơ khí nhỏ nào cho đến một nhà máy cơ khí lớn đều có mặt của chiếc bàn kẹp Êtô thông dụng

Ở xưởng gia công nguội nó được bắt trên bàn nguội để kẹp chặt chi tiết cho các thợ sửa chữa nguội

Ở bàn máy nó được kết hợp cùng với bàn máy làm nhiệm vụ kẹp chặt chi tiết trong quá trình gia công cơ

Như vậy êtô là một dụng cụ không trực tiếp gia công ra sản phẩm nhưng nó gián tiếp tạo ra sản phẩm, vì vậy nó không thể thiếu được trong nghành cơ khí

Ê Tô là cơ cấu dùng để kẹp chặt chi tiết gia công ở vị trí cần thiết trong quá trình gia công Êtô gồm một thân và hai hàm kẹp (có thể nói rằng một má là đặt cố định và một má là di động tịnh tiến) để giữ và kẹp chi tiết gia công Êtô ngày nay đã cải tiến hơn rất nhiều với các phương pháp thực hiện lực kẹp khác nhau như bằng tay quay, vít - đai ốc, bằng bánh lệch tâm, bằng khí nén, bằng thuỷ lực…

1.1.2 Phân loại ê tô :

Tuỳ thuộc vào vị trí làm việc, khả năng làm việc và những yêu cầu riêng trong quá trình gia công mà êtô được chia ra những loại chính sau:

 Ê tô tay

 Ê tô lắp trên bàn thợ nguội

 Ê tô lắp trên bàn máy Êtô tay (hình 1.1) dùng dể kẹp chi tiết có kích thước không lớn bằng ren vít, sau

đó dùng tay giữ êtô để gia công (giũa, khoan…)

Hình 1.1 Êtô cầm tay Theo kết cấu, êtô nguội (êtô lắp trên bàn thợ nguội) có nhiều loại: Loại mỏ kẹp (hình 1.2)

Hình 1.2 Êtô nguội loại mỏ kẹp Loại êtô có 2 má song song thường có 2 kiểu: êtô bàn quay và êtô không có bàn quay

Êtô có bàn quay (hình 1.3) bao gồm bàn cố ñịnh ñược kẹp chặt trên bàn nguội, phần thân ñược lắp trên bàn cố ñịnh, có thể quay xunh quanh tâm bàn cố ñịnh và giữ chặt vị trí sau khi quay nhờ bu lông ñưa vào rãnh vòng

Hình 1.3 Êtô xoay với má kẹp song song Êtô không có bàn quay (hình 1.4), phần ñế của êtô có các lỗ ñể ñưa bu lông vào lắp trực tiếp trên bàn nguội hoặc bệ máy

• Dụng cụ cầm tay » Êtô » 4" Êtô 81-601 (hình 1.4)

Hình 1.4 Êtô không có bàn quay 4" Êtô 81-601 với các ñặc ñiểm: Kích cỡ: dài 4'', dùng ñể kẹp, giữ vật cố ñịnh ðược tinh luyện từ thép hợp kim cứng, ñế chắc chắc, cân bằng, lâu bền và

an toàn Tay quay ñược làm từ chất Chromed, chống gỉ sét

Hình 1.5 Êtô IRWIN T135/6 48” Êtô IRWIN T135/6 (hình 1.5) vứi các ñặc ñiểm:

* Thanh trượt và ñầu kẹp êtô thiết kế rất chắc chắn, khoảng cách kẹp của êtô ñược cố ñịnh vị trí bởi nhiều lỗ nhỏ trên thanh trượt

*Thanh trượt và ñầu kẹp có bề mặt phẳng có thể ñứng ñược mà không cần phải

hỗ trợ

* Khả năng mở: 48” (1.220 mm)

* Kích thước thanh trượt: 32 x 6 mm

Ê tô kẹp nhanh 50’’ 550QCEL7 (Hình 1.6)

Hình 1.6 Ê tô kẹp nhanh

1.1.3 Chức năng :

Người phân ra nhiều loai êtô như: êtô cầm tay, êtô lắp trên bàn máy…

nhưng chúng ñều có một công dụng chung là dùng ñể kẹp chặt chi tiết cần gia

công, bảo ñảm chính xác vị trí của các bề mặt gia công, kẹp chặt chi tiết 1 cách

nhanh chóng và dễ dàng, dễ dàng gia công các bề mặt mong muốn bằng cách thay ñổi

Kiểm tra ñộ phẳng, ño ñạc chiều dài, ñộ vuông góc tương ñối dễ dàng khi

kẹp chi tiết trên Ê Tô nhưng ñộ chính xác chỉ tương ñối

Kẹp các chi tiết có ít nhất 1 mặt phẳng

1.2 Nội dung thiết kế:

Êtô ñược sử dụng rất nhiều trong sản xuất công nghiệp, dùng ñể kẹp chặt chi tiết trong quá trình gia công Êtô có ñảm bảo ñủ bền và cứng vững ñể kẹp chặt chi tiết gia công hay không ñiêu này có ảnh hưởng rất lớn ñến chất lượng của chi tiết

ñược gia công, hiệu quả công việc và tính kinh tế Vì vậy việc tính toán và kiểm

nghiệm ñộ bền, ñộ cứng vững cho các chi tiết trong êtô là rất quan trọng, ñặc biệt

là cơ cấu vít me - ñai ốc

Bộ truyền vít me - ñai ốc là bộ truyền làm việc theo nguyên lý ăn khớp của cặp ren (giữa ren trong trên ñai ốc và ren ngoài trên vít me) ñể biến ñổi chuyển

ñộng quay thành chuyển ñộng tịnh tiến Với các ưu ñiểm như: Kết cấu ñơn giản;

nhỏ gọn và dễ chế tạo; Khả năng tải lớn; ðộ tin cậy cao; Làm việc êm không ồn;

ðộ tin cậy cao; Có thể chuyển ñộng chậm với ñộ chính xác cao Nhưng lại có

nhược ñiểm là: Do ma sát lớn nên ren mòn nhanh và hiệu suất thấp Nên việc tính toán kiểm nghiệm ñể ren ñảm bảo các chỉ tiêu về khả năng làm việc, ñặc biệt việc tính toán kiểm nghiệm ñể ren ñảm bảo ñiều kiện về ñộ bền mòn là rất quan trọng

Trong khuôn khổ của ñề án thiết kế mà em ñược giao lần này, em xin trình bày về cách tính toán thiết kế bộ truyền vít me - ñai ốc ñể ñảm bảo các chỉ tiêu

trong quá trình làm việc

PHẦN 2 CẤU TẠO CỦA ÊTÔ MÁY CƯA CẦN

2.1 Các bộ phận chính và chức năng của từng bộ phận:

Êtô máy cưa cần (hình 2.1) bao gồm những bộ phận chính sau:

Má ñộng (chi tiết 4 hình 2.1): Má ñộng êtô là một chi tiết quan trọng của êtô Nó cùng với mỏ tĩnh, trục vít và một số chi tiết khác làm

nhiệm vụ kẹp chặt chi tiết khi gia công cơ Tiếp nhận chuyển ñộng từ cơ cấu vít me - ñai ốc, trượt trên rãnh trượt của bệ máy, có thể tiến lại gần

hoặc ra xa má tĩnh, ñể kết hợp cùng với má tĩnh kẹp chặt chi tiết gia công hoặc tháo chi tiết ra

Má tĩnh (chi tiết 7 hình 2.1): ðược cố ñịnh trên bệ máy, kết hợp cùng với má tĩnh kẹp chặt chi tiết gia công hoặc tháo chi tiết ra

Trục vít me ñai ốc: Tiếp nhận lực từ tay quay, biến chuyển ñộng quay của trục thành chuyển ñộng tịnh tiến của ñai ốc làm má ñộng trượt trên rãnh trượt của bệ máy, có thể tiến lại gần hoặc ra xa má tĩnh, ñể kết hợp cùng với má tĩnh kẹp chặt chi tiết gia công hoặc tháo chi tiết ra

ðai ốc (chi tiết 3 hình 2.1): Kết hợp cùng với trục vít me mang theo má ñộng, trượt trên rãnh trượt của bệ máy, có thể tiến lại gần hoặc ra

xa má tĩnh, ñể kết hợp cùng với má tĩnh kẹp chặt chi tiết gia công hoặc

tháo chi tiết ra

Hai thanh kẹp (chi tiết 4 và 5 hình 2.1) ðược ghép trực tiếp vào cả hai má tĩnh và ñộng, nhờ mối ghép vít, có khía rãnh mặt ñầu, làm từ thép các bon dụng cụ (Y7), ñể kẹp chi tiết ñược chắc và ñảm bảo ñộ bền của êtô

Tay quay (chi tiết 1 hình 2.1) ñể quay trục vít người ta dùng tayquay

PHẦN 3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN VÍT ME - ðAI ỐC

3.1 Dạng hỏng và chỉ tiêu tính:

Dạng hỏng chủ yếu của trục vít me và ñai ốc là mòn ren Do ñó ñể xác ñịnh kích thước bộ truyền ta tính ñộ bền mòn ren theo áp suất cho phép [p] và kiểm nghiệm vít theo ñộ bền

3.2 Chọn vật liệu:

ðể ñảm bảo ñủ ñộ cứng vững, ñộ chịu mòn, tính chính xác khi làm việc, thì việc chọn ñược vật liệu phù hợp ñể chế tạo êtô, ñặc biệt là cơ cấu vít me - ñai ốc có vai trò rất quan trọng

Chọn vật liệu chế tạo trục vít me là thép hợp kim 40Cr Và vật liệu chế tạo ñai

thanh…), bôi trơn bề mặt làm việc ,áp suất cho phép [p] nhỏ Kích thước chủ yếu

của bộ truyền là ñường kính trung bình của ren (d2 mm), xác ñịnh theo ñiều kiện

bền mòn Áp suất trung bình giữa các bề mặt làm việc giữa ren vít và ñai ốc:

ðể tạo lực dọc trục cần thiết Fa Cần tác dụng vào tay quay 1 mô men xoắn T => sinh ra 1 lực vòng Ft, dưới tác dụng của Ft vít sẽ quay ñều,ñai ốc và má tĩnh sẽ di chuyển dọc trục Khi ñó mặt ren trở thành mặt phẳng nghiêng và ñai ốc như 1 con trượt,

3.3.1 Xác ñịnh các thông số của trục vít me, kiểm tra ñiều kiện tự hãm:

Tính toán ñường kính trung bình của vít me:

ψ Hhệ số chiều cao ñai ốc, ψ = 1,8

H chọnñối với ñai ốc nguyên

* [ P ] : Áp suất cho phép, chọn [ñồng thanh ) theo [1]

* F a : Lực dọc trục (N)

d + d 1 28 + 24

p] = 11 ( MPa ) (với vật liệu thép tôi

-* Với d 2 = 2 = = 26 ( mm ) , là ñường kính trung bình của ren

Chọn các thông số của ren:

Chiều cao prôfin renðường kính ngoài ðường kính trong

h = 0,1 d 2 = 0,1.30 = 3 ( mm )

d = d 2 + h = 30 + 3 = 33 ( mm )

d = d − h = 30 − 3 = 27 ( mm ) 1

sát tương ñương trên ren: '

3.3.2 Hiệu suất của bộ truyền:

η qt : Là hiệu suất của bộ truyền

K : Là hệ số tính ñến sự mất mát công suất do ma sát, do cắt renkhông chính xác, K = 0,8 ÷ 0,95

γ : Là góc vít, γ =

chọn K = 0,95 0

= 0,38

Theo [1] với ren vuông thì hệ số ma sát giữa ñai ốc và vít me bằng hệ số ma

f = f = 0,1 (với cặp vật liệu là thép - ñồng thanh thiếc)

Từ công thức 8.5 [1] ta có góc ma sát ñược tính như sau:

ρ = arctg 0

d 1

] : ứng suất kéo hoặc nén cho phép

: ðường kính trong của ren vít, mm

Tiết diện nguy hiểm là tại vị trí vít tiếp xúc với ñai ốc, tại ñó vít tiếp nhậntoàn bộ hoặc một phần lực dọc trục F a, toàn bộ hoặc một phần mômen xoắn T

Mômen xoắn trên vít ñược xác ñịnh theo công thức 8.4 [2]:

T = F a

Trong ñó:

d 2 2

F a

= = 26073,82 ( mm ) 64

26073,82

i =

π d 4

2

1 = = 6,75 ( mm )

2 3,14.27

l : Là chiều dài tính toán của vít, l =

Thay vào (4) ta ñược:

3.3.5 Xác ñịnh kích thước của ñai ốc:

Chiều cao của ñai ốc:

Với ñai ốc bằng ñồng thanh chọn σ K  = 40(MPa)

ðường kính ngoài của ñai ốc:

KẾT LUẬN

4.1 Tóm tắt các kết quả ñã làm ñược

Qua việc tìm hiểu thực tế về ê - tô máy cưa cần tại xưởng cơ khí chính xác Thái

Hà và dựa vào các tài liệu [1], [2], [4], em ñã tính ñể trọn ra lực dọc trục lớn nhất tác dụng lên bộ truyền vít me - ñai ốc và xác ñịnh ñược các thông số cơ bản của trục vít me

và ñai ốc như sau:

Các thông số cơ bản của trục vít me:

Chiều cao prôfin ren:

Các thông số cơ bản của ñai ốc:

Chiều cao của ñai ốc: H = 54 (mm)

Số vòng ren của ñai ốc: z = 9

ðường kính ngoài của ñai ốc: D=50 (mm)

Hiệu suất của bộ truyền là: η

qt = 0,38

PHẦN 5 PHỤ LỤC

Dưới ñây là bản vẽ chế tạo của một số chi tiết máy cơ bản của bộ truyền vít me - ñai ốc:

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ DẪN ðỘNG CƠ KHÍ Tập 1,2 - Trịnh Chất, Lê Văn Uyển - Nhà xuất bản giáo dục, 2006

[2] CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY VÀ CHI TIẾT MÁY - Vũ Ngọc Pi, Trần Thọ, Nguyễn Thị Hồng Cẩm, Nguyễn Thị Quốc Dung - Trường ðại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp - Thái Nguyên, 2001

[3] KỸ THUẬT NGUỘI - Phí Trọng Hảo, Nguyễn Thanh Mai - Nhà xuất bản Giáo dục, 2005

[4] CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY Nguyễn Hữu Lộc Trường ðại Học Bách Khoa ðại Học Quốc Gia Thành Phố HCM

-[5] GIÁO TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY Tập 1, Trường ðại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp - Thái Nguyên, 2011

[6] GIÁO TRÌNH DUNG SAI VÀ LẮP GHÉP - Ninh ðức Tốn - Nhà xuất bản Giáo dục, 2006

[7] SỔ TAY CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY Tập 1, 2, 3 - Nguyễn ðắc Lộc, Lê

Văn Tiến, Ninh ðức Tốn, Trần Xuân Việt - Nhà xuất bản Khoa Học và Kỹ Thuật [8] ðồ Gá Gia Công Cơ Khí - Trần Văn ðịch - Nhà xuất bản Khoa Học và Kỹ Thuật