Thiet ke may tien ren vit van nang 87794

Tổng quan về máy tiện ren vít vạn năng

Trong nhà máy cơ khí, máy tiện chiếm một tỉ lệ khá lớn so với các máy móc trang thiết bị khác Máy tiện đợc sử dụng để gia công các chi tiết có bề mặt trụ tròn xoay (bao gồm cả bề mặt trụ trong và trụ ngoài), bề mặt ren; bề mặt định hình tròn xoay; bề mặt cam đĩa; xén mặt đầu; cắt rãnh; … Khi có Khi có thêm đồ gá và các cơ cấu phụ trợ đặc biệt, máy tiện có khả năng hớt l ng, tiện trục khuỷu, tiện các mặt đa diện và có thể khoan, khoét, doa, đánh bóng khi có yêu cầu.

2 Phân loại máy tiện: Để thuận tiện cho việc nghiên cứu khảo sát, trong nhóm máy tiện ngời ta cũng chia ra các nhóm sau:

* Phân loại theo trọng lợng máy:

- Máy tiện loại nhẹ (< 1 tấn).

- Máy tiện loại trung (< 10 tấn).

* Phân loại theo mức độ chính xác máy:

- Máy chính xác thông thờng (cấp E).

- Máy chính xác nâng cao (cấp D).

- Máy chính xác cao (cấp C).

- Máy chính xác đặc biệt cao (cấp B)

- Máy chính xác siêu cao (cấp A).

* Phân loại theo mức độ chuyên môn hoá:

SVTH: Trần Trung Thành - Lớp: TC99M

Thuyết minh Đồ án tốt nghiệp  Bộ môn: Máy  Tự động Hoá

- Máy tiện chuyên môn hoá.

* Phân loại theo mức độ tự động:

- Máy tiện bán tự động.

3 Các bộ phận chính của máy tiện:

1 Tay đặt trị số bớc tiến hoặc bớc ren; 2 Tay đặt bớc tiến hoặc bớc ren; 3, 20 Tay điều khiển khớp ly hợp ma sát truyền động chính; 4, 7 Tay đặt tần số quay của trục chính; 5 Tay đặt ren tiêu chuẩn hoặc ren bớc tăng; 6 Tay đặt ren trái hoặc ren phải; 8 Tay ngắt bánh răng ra khỏi thanh răng khi cắt ren; 9 Tay dịch chuyển bàn trợt ngang; 10 Tay quay và kẹp chặt ổ dao; 11 Tay dịch chuyển bàn trợt dọc; 13 Tay gạt bớc tiến dọc và ngang;

14 Tay hãm nòng ụ sau; 15 Tay hãm ụ sau trên băng máy; 21 Tay điều khiển đai ốc 2 m- ởng của vít me; 12 Công tắc cho chạy nhanh xe dao; 22 Nút bấm đóng mở động cơ truyền động chính; 16 Vô lăng nòng ụ sau; 23 Vô lăng dịch chuyển bàn xe dao; 17 Công tắc của đèn chiếu sáng cục bộ; 18 Công tắc chung; 19 Công tắc của máy bơm dung dịch làm nguéi

4 Các hệ thống điều khiển của máy tiện:

* Hệ thống điều khiển của máy tiện rất đa dạng và phức tạp, tuy nhiên về cơ bản nó bao gồm ba bộ phận chính sau:

- Bộ phận chấp hành để thực hiện các chuyển động theo tín hiệu điều khiển.

- Bộ phận trung gian truyền tín hiệu điều khiển từ bộ phận điều khiển đến bộ phận chấp hành.

* Một số cơ cấu điều khiển chính của máy.

- Cơ cấu tác động vào hệ thống điều khiển.

- Cơ cấu dịch chuyển bánh răng.

- Cơ cấu xác định vị trí tay gạt.

- Cơ cấu điều khiển kẹp chặt.

- Cơ cấu điều khiển tập trung một tay gạt.

- Cơ cấu điều khiển chọn tốc độ,… Khi có

Đặc điểm của máy tiện ren vít vạn năng

Máy tiện ren vít vạn năng là loại máy đợc sử dụng rất phổ biến trong thực tế Với khả năng công nghệ của máy rất rộng rãi, gia công đạt độ chính xác cao Chính vì vậy máy tiện đóng vai trò rất quan trọng trong quá trình sản xuất ra sản phẩm của nhà máy cơ khí.

* Đặc trng kỹ thuật của máy tiện.

Kích thớc giới hạn của phôi và dao trong quá trình công nghệ đợc xác định theo kích thớc cơ bản của máy Máy tiện ren vít vạn năng thiết kế có đ- ờng kính gia công lớn nhất trên băng máy là:

Dmax = 2H + Chiều cao tâm máy H = 200(mm)

Dmax = 400(mm) + Khoảng cách giữa hai mũi tâm:

+ Đờng kính lớn nhất của phôi gia công trên bàn dao là đờng kính gia công có hiệu quả nhất mà ta dùng để tính các đặc trng kỹ thuật Theo 3-2[1]

+ Đờng kính phôi thanh lớn nhất có thể luồn qua lỗ trục chính

LÊy dmax = 0,2 D1max = 0,2 240 = 48(mm) + Đờng kính bé nhất của phôi, theo 3-3[1]:

Trong đó: Rd - là phạm vi thay đổi đờng kính: Rd = 8  10

Sử dụng đài gá dao, 4 chỗ gá bốn dao.

* Cấu trúc truyền dẫn động học máy gồm:

+ Xích chạy dao tiện ren.

+ Xích chạy dao tiện ren chính xác.

Phân tích, lựa chọn phơng án thiết kế

Thiết kế máy là một quá trình tổng hợp phức tạp bao gồm các giai đoạn sau:

1- Tổng hợp cấu trúc động học máy:

Nội dung công việc tổng hợp cấu trúc động học máy xuất phát từ đối t- ợng gia công, phơng pháp gia công, dụng cụ gia công để xây dựng sơ đồ cấu trúc động học máy.

2- Xác định các đặc trng cơ bản của máy bao gồm:

Các đặc trng công nghệ, kích thớc, động học và động lực học.

3- Tổng hợp động học máy:

Xuất phát từ sơ đồ cấu trúc động học và các đặc trng động học cơ bản để xác định các thông số động học cơ bản của cơ câú máy và lập sơ đồ động.

4- Tính toán động lực học máy:

Nhiệm vụ của bớc thiết kế này là giải quyết bài toán thuận của động lực học, xuất phát từ chế độ chuyển động, tính toán lực tác dụng trên các chi tiết, tính toán chi phí năng lợng cung cấp và điều hoà năng lợng trong máy.

Xác định kích thớc, hình dạng chi tiết đảm bảo chịu đợc tải trọng yêu cÇu

Trên cơ sở các giai đoạn trên và cùng với những hiểu biết về kết cấu,ngời thiết kế tiến hành xây dựng kết cấu các bộ phận và toàn máy trên các bản vẽ lắp.

7- Đề xuất những nguyên tắc cơ bản về chạy thử và sử dụng máy: 8- Biện luận máy:

Biện luận về hiệu quả kinh tế của phơng án thiết kế máy.

Quá trình thiết kế máy là một quá trình tổng hợp phức tạp Công việc hoàn chỉnh bản thiết kế máy không phải dễ dàng đạt đợc ngay, mà đòi hỏi ng- ời cán bộ thiết kế phải có đợc kiến thức chuyên môn nhất định, phải luôn trau rồi tích lũy kinh nghiệm phong phú về nhiều mặt mới có thể hoàn thành bản thiÕt kÕ theo mong muèn.

PhÇn I Thiết kế sơ đồ cấu trúc động học máy

I.1 Tổng quát về sản phẩm và các phơng pháp gia công trên máy:

Một sản phẩm nào đó có thể thực hiện bằng những quy trình công nghệ khác nhau và tơng ứng là những máy khác nhau.Vì vậy yếu tố bậc nhất ảnh h- ởng tới sơ đồ nguyên tắc máy là quy trình công nghệ mà máy đó thực hiện. Cho nên phân tích lựa chọn phơng pháp tạo hình tốt là nhiệm vụ đầu tiên của tổng hợp cấu trúc động học máy Máy máy tiện ren vít vạn năng là loại máy công cụ đợc sử dụng rất rộng rãi, để gia công các bề mặt định hình tròn xoay, các loại ren nh ren quốc tế, ren môđun, ren anh, ren pít Có khả năng tiện trơn, tiện cắt đứt, tiện ngoài, tiện trong, ngoài ra còn có thể tiện đợc các bề mặt là elíp nhng phải chế tạo và thiết kế đồ gá Máy còn có khả năng thực hiện các nguyên công khoan, khoét, doa Với loại máy này phù hợp với các loại hình sản xuất.

I.2 Các sơ đồ gia công điển hình trên máy:

Bề mặt hình học các chi tiết máy rất đa dạng, nó thờng đợc hợp thành từ các bề mặt cơ bản khác nhau Việc tạo hình các bề mặt cơ bản thực chất là tạo hình đờng sinh và đờng sinh và đờng chuẩn hay có thể tạo hình bằng cách tạo

Thuyết minh Đồ án tốt nghiệp  Bộ môn: Máy  Tự động Hoá ra đờng sinh và thực hiện trợt đờng sinh theo đờng chuẩn Trong chế tạo máy có các phơng pháp tạo hình nh:

- Phơng pháp quỹ tích (vết).

- Phơng pháp tiếp xúc ở máy tiện ren vít vạn năng thì công việc gia công ren trên máy đợc coi là điển hình vì sơ đồ gia công ren có số lợng chuyển động tạo hình là nhiều nhất và phức tạp nhất Nó có ý nghĩa quyết định nhất đối với sơ đồ cấu trúc động học toàn máy Ngoài ra trên máy còn làm đợc những công việc nh gia công các bề mặt tròn xoay ngoài và trong Các bề mặt này đợc hình thành theo nguyên tắc sau:

Bề mặt trụ trơn đợc hình thành bởi các đờng tạo hình Số lợng thành phần chuyển động tạo hình đợc xác định theo công thức 2-1[1]/(37)

2 N T Trong đó: NS- là số lợng thành phần chuyển động tạo hình đờng sinh.

NC- là số lợng thành phần chuyển động tạo hình đờng chuẩn.

NT- là số lợng thành phần chuyển động tạo hình trùng.

Với máy tiện ren vít vạn năng, số lợng thành phần chuyển động tạo hình là:

Là chuyển động cần thiết để thực hiện và duy trì quá trình cắt Thông thờng chuyển động cắt trùng với chuyển động tạo hình, điều này làm cho cấu tạo của máy đơn giản, song nó làm giảm năng xuất của máy.

Là chuyển động cần thiết để dịch chuyển tơng đối giữa dao và phôi sang vị trí mới khi trên chi tiết có nhiều bề mặt cơ bản giống nhau Với máy

T § êng sinh (1) thiết kế thì chuyển động phân độ đợc sử dụng khi ta cắt ren nhiều đầu mối hoặc dịch bàn dao.

Là chuyển động thực hiện dịch chuyển dao hay phôi với tốc độ lớn khi không tham gia cắt gọt Với máy tiện ren vít vạn năng gồm có các chuyển động: chuyển động chạy dao nhanh, đóng mở các cơ cấu dẫn động, đảo chiều, Để tạo hình bề mặt trụ trơn cần có hai chuyển động chính là chuyển động quay tròn của trục chính mang phôi (Q) và chuyển động tịnh tiến của dao (T).

- Đờng tạo hình động (đờng sinh (1)).

- Đờng tạo hình tĩnh (đờng chuẩn (2)).

- Phơng pháp gia công trụ trơn là phơng pháp quỹ tích - sở dĩ nh vậy là vì khi tiện ngoài đờng sinh (1) nhận đợc do vết của điểm A (điểm đỉnh của mũi dao) Do phôi quay nên điểm đỉnh mũi dao luôn tiếp xúc với đờng sinh

(1), đờng chuẩn đợc tạo thành do phôi quay.

Bề mặt ren đợc hình thành nh sau:

- Đờng sinh là prôfin của ren đợc tạo ra bằng phơng pháp chép hình, khi đó Ns = 0.

- Đờng chuẩn là đờng xoắn vít trụ đợc tạo thành bằng phơng pháp quỹ tích Nc = 2 hay Nc(Q, T) để tạo ra bề mặt ren thì hai chuyển động thành phần là Q và T phải đảm bảo mối quan hệ động học khi trục chính mang phôi quay đợc một vòng thì bàn xe dao dịch chuyển đợc một lợng bằng bớc ren Tiện ren chính là phơng pháp chép hình quỹ tích với các chuyển động thành phần,

SVTH: Trần Trung Thành - Lớp: TC99M is tvm iv

Thuyết minh Đồ án tốt nghiệp  Bộ môn: Máy  Tự động Hoá chuyển động tạo hình N là chuyển động cần thiết để tạo ra đờng sinh công nghệ và dịch chuyển nó theo đờng chuẩn

I.3 Tổng hợp cấu trúc động học máy:

Tổng các liên kết trong và các liên kết ngoài tạo thành nhóm động học, thực hiện một chuyển động chấp hành xác định

Liên kết trong là xích liên kết giữa 2 khâu chấp hành, theo đờng:

Liên kết ngoài là liên kết nối từ nguồn chuyển động đến khâu chấp hành nhằm xác định tốc độ của khâu chấp hành.

* Điều chỉnh động học máy trên sơ đồ cấu trúc động học:

+ Xích tốc độ: Động cơ (M) - 1 - 2 - iv - 3 - 4 - trục chính

- Ta có phơng trình điều chỉnh: n®c(vg/ph)  i12 iv  i34 = ntc (vg/ph)

- Công thức điều chỉnh: iv n tc n dc Cv

+ Xích chạy dao: Trục chính - 4 - 5 - is - 6 - 7 - t1vm

1 vòng trục chính  i4-5  is i6-7  t1vm = tp = k.t Trong đó: k- là số đầu mối

- Công thức điều chỉnh: is t p t 1 vm  C s

+ Xích chạy dao để tiện trơn:

Trôc chÝnh - 4 - 5 - is - 6 - 7 - 8 - thanh r¨ng.

1 vòng trục chính  i4-5  is  i6-7  i7-8  mz = Sd (mm/vg)

- Công thức điều chỉnh: is s d π mz Cs

1 vòng trục chính  i4-5 is  i6-7  i7-9  i2 vm = Sn (mm/vg)

- Công thức điều chỉnh: is = Sn Cs

Thiết kế sơ đồ cấu trúc động học máy

Các sơ đồ gia công điển hình trên máy

Bề mặt hình học các chi tiết máy rất đa dạng, nó thờng đợc hợp thành từ các bề mặt cơ bản khác nhau Việc tạo hình các bề mặt cơ bản thực chất là tạo hình đờng sinh và đờng sinh và đờng chuẩn hay có thể tạo hình bằng cách tạo

Thuyết minh Đồ án tốt nghiệp  Bộ môn: Máy  Tự động Hoá ra đờng sinh và thực hiện trợt đờng sinh theo đờng chuẩn Trong chế tạo máy có các phơng pháp tạo hình nh:

- Phơng pháp quỹ tích (vết).

- Phơng pháp tiếp xúc ở máy tiện ren vít vạn năng thì công việc gia công ren trên máy đợc coi là điển hình vì sơ đồ gia công ren có số lợng chuyển động tạo hình là nhiều nhất và phức tạp nhất Nó có ý nghĩa quyết định nhất đối với sơ đồ cấu trúc động học toàn máy Ngoài ra trên máy còn làm đợc những công việc nh gia công các bề mặt tròn xoay ngoài và trong Các bề mặt này đợc hình thành theo nguyên tắc sau:

Bề mặt trụ trơn đợc hình thành bởi các đờng tạo hình Số lợng thành phần chuyển động tạo hình đợc xác định theo công thức 2-1[1]/(37)

2 N T Trong đó: NS- là số lợng thành phần chuyển động tạo hình đờng sinh.

NC- là số lợng thành phần chuyển động tạo hình đờng chuẩn.

NT- là số lợng thành phần chuyển động tạo hình trùng.

Với máy tiện ren vít vạn năng, số lợng thành phần chuyển động tạo hình là:

Là chuyển động cần thiết để thực hiện và duy trì quá trình cắt Thông thờng chuyển động cắt trùng với chuyển động tạo hình, điều này làm cho cấu tạo của máy đơn giản, song nó làm giảm năng xuất của máy.

Là chuyển động cần thiết để dịch chuyển tơng đối giữa dao và phôi sang vị trí mới khi trên chi tiết có nhiều bề mặt cơ bản giống nhau Với máy

T § êng sinh (1) thiết kế thì chuyển động phân độ đợc sử dụng khi ta cắt ren nhiều đầu mối hoặc dịch bàn dao.

Là chuyển động thực hiện dịch chuyển dao hay phôi với tốc độ lớn khi không tham gia cắt gọt Với máy tiện ren vít vạn năng gồm có các chuyển động: chuyển động chạy dao nhanh, đóng mở các cơ cấu dẫn động, đảo chiều, Để tạo hình bề mặt trụ trơn cần có hai chuyển động chính là chuyển động quay tròn của trục chính mang phôi (Q) và chuyển động tịnh tiến của dao (T).

- Đờng tạo hình động (đờng sinh (1)).

- Đờng tạo hình tĩnh (đờng chuẩn (2)).

- Phơng pháp gia công trụ trơn là phơng pháp quỹ tích - sở dĩ nh vậy là vì khi tiện ngoài đờng sinh (1) nhận đợc do vết của điểm A (điểm đỉnh của mũi dao) Do phôi quay nên điểm đỉnh mũi dao luôn tiếp xúc với đờng sinh

(1), đờng chuẩn đợc tạo thành do phôi quay.

Bề mặt ren đợc hình thành nh sau:

- Đờng sinh là prôfin của ren đợc tạo ra bằng phơng pháp chép hình, khi đó Ns = 0.

- Đờng chuẩn là đờng xoắn vít trụ đợc tạo thành bằng phơng pháp quỹ tích Nc = 2 hay Nc(Q, T) để tạo ra bề mặt ren thì hai chuyển động thành phần là Q và T phải đảm bảo mối quan hệ động học khi trục chính mang phôi quay đợc một vòng thì bàn xe dao dịch chuyển đợc một lợng bằng bớc ren Tiện ren chính là phơng pháp chép hình quỹ tích với các chuyển động thành phần,

SVTH: Trần Trung Thành - Lớp: TC99M is tvm iv

Thuyết minh Đồ án tốt nghiệp  Bộ môn: Máy  Tự động Hoá chuyển động tạo hình N là chuyển động cần thiết để tạo ra đờng sinh công nghệ và dịch chuyển nó theo đờng chuẩn.

Tổng hợp cấu trúc động học máy

Tổng các liên kết trong và các liên kết ngoài tạo thành nhóm động học, thực hiện một chuyển động chấp hành xác định

Liên kết trong là xích liên kết giữa 2 khâu chấp hành, theo đờng:

Liên kết ngoài là liên kết nối từ nguồn chuyển động đến khâu chấp hành nhằm xác định tốc độ của khâu chấp hành.

* Điều chỉnh động học máy trên sơ đồ cấu trúc động học:

+ Xích tốc độ: Động cơ (M) - 1 - 2 - iv - 3 - 4 - trục chính

- Ta có phơng trình điều chỉnh: n®c(vg/ph)  i12 iv  i34 = ntc (vg/ph)

- Công thức điều chỉnh: iv n tc n dc Cv

+ Xích chạy dao: Trục chính - 4 - 5 - is - 6 - 7 - t1vm

1 vòng trục chính  i4-5  is i6-7  t1vm = tp = k.t Trong đó: k- là số đầu mối

- Công thức điều chỉnh: is t p t 1 vm  C s

+ Xích chạy dao để tiện trơn:

Trôc chÝnh - 4 - 5 - is - 6 - 7 - 8 - thanh r¨ng.

1 vòng trục chính  i4-5  is  i6-7  i7-8  mz = Sd (mm/vg)

- Công thức điều chỉnh: is s d π mz Cs

1 vòng trục chính  i4-5 is  i6-7  i7-9  i2 vm = Sn (mm/vg)

- Công thức điều chỉnh: is = Sn Cs

KÕt luËn

Sơ đồ cấu trúc động học máy đợc thiết lập trên đây, chính là sơ đồ nguyên tắc hoạt động của máy tiện ren vít vạn năng kiểu 1k62 cần thiết kế Sự phối trí theo sơ đồ cấu trúc, là sự kết hợp của các chuyển động chấp hành thành phần, nhằm tạo ra các chuyển động chấp hành cần thiết giúp cho việc hoàn thành một số quá trình công nghệ nhất định thực hiện đợc trên máy.

- Khâu điều chỉnh iV đợc bố trí trên xích tốc độ từ động cơ (nguồn chuyển động) tới trục chính, về bản chất nó chính là hộp tốc độ Nhiệm vụ chính của iV là nhằm tạo ra chuỗi vòng quay của trục chính, đáp ứng yêu cầu thay đổi và điều chỉnh tốc độ vòng quay trục chính máy.

- Khâu điều chỉnh iS đợc bố trí theo xích chạy dao, về bản chất nó chính là hộp chạy dao Nhiệm vụ chính của iS là tạo ra đợc lợng chạy dao thích hợp, đáp ứng cho các quá trình công nghệ cụ thể. ở đây việc sử dụng các khâu chấp hành là các truyền động vít me - đai ốc, thanh răng - bánh răng bên cạnh những nhợc điểm nh tổn hao công xuất lớn, bớc tiến dao chịu ảnh hởng của bớc vít me, thì nó cũng có những u điểm rất lớn mà các truyền động khác không đáp ứng đợc nh: thực hiện biến đổi chuyển động quay - tịnh tiến thuận lợi, chuyển động êm; có khả năng khử đ- ợc khe hở sau quá trình sử dụng bị mòn Điều này làm tuổi thọ của máy đợc nâng cao, từ đó góp phần nâng cao độ chính xác của máy.

Thiết kế đặc tính kỹ thuật của máy

Thiết kế đặc tính công nghệ

Máy tiện ren vít vạn năng có thể gia công đợc các bề mặt tròn xoay (trụ trong và trụ ngoài), mặt đầu, các bề mặt ren Đồng thời có thể thực hiện đợc các công việc khoan, khoét, doa, tarô, Nếu có thêm các trang bị công nghệ có thể mở rộng khả năng công nghệ của máy.

Vật liệu dụng cụ cắt đợc sử dụng trên máy là các loại thép các bon dụng cụ, thép gió (P9, P18), thép hợp kim dụng cụ (T15K6, BK6, BK8, ), vật liệu sứ Việc sử dụng loại dao cụ thể phụ thuộc vào vật liệu gia công và tính công nghệ cũng nh điều kiện kỹ thuật.

Vật liệu gia công trên máy là các loại thép, hợp kim mầu, nhng chủ yếu là thép với thông số b = 750(KN/mm 2 ) Phôi gia công có thể là phôi chiếc đợc gá kẹp bằng mâm cặp hay chống tâm, nếu là phôi thanh đợc luồn qua trục chính máy.

* Độ bóng, độ chính xác có thể đạt đợc trên máy:

+ Tiện thô: - Độ chính xác có thể đạt đợc cấp 7  8.

- Độ bóng đạt đợc từ Ra = 50  12,5 m.

+ Tiện bán tinh: - Độ chính xác có thể đạt đợc cấp 5  7

- Độ bóng đạt đợc Ra = 12,5 m

+ Tiện tinh: - Độ chính xác có thể đạt đợc cấp 2.

- Độ bóng đạt đợc Ra = 2,5  0,63 m.

+ Tiện ren thì có thể đạt đợc cấp chính xác là 3.

Thiết kế đặc tính kích thớc

Kích thớc giới hạn của phôi và dao đợc xác định theo kích thớc cơ bản của máy Máy tiện ren vít vạn năng thiết kế có đờng kính gia công lớn nhất trên băng máy là: Dmax= 2H

+ Chiều cao tâm máy H = 200(mm)

Dmax = 400(mm) + Khoảng cách giữa hai mũi tâm:

+ Đờng kính lớn nhất của phôi gia công trên bàn dao là đờng kính gia công có hiệu quả nhất mà ta dùng để tính các đặc trng kỹ thuật:

+ Đờng kính phôi thanh lớn nhất có thể luồn qua lỗ trục chính: dmax = (0,15  0,2)D1max

+ Đờng kính bé nhất của phôi:

Trong đó: Rd - là phạm vi thay đổi đờng kính: Rd = 8  10

Sử dụng đài gá dao, 4 chỗ gá bốn dao.

Thiết kế đặc tính động học

1 Xích tốc độ: a) Tốc độ cắt:

Việc tính toán tốc độ cắt lớn nhất và nhỏ 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 máy rất phức tạp.

Do đó chọn các trị số tốc độ cắt tới hạn tốt nhất căn cứ vào các tài liệu thống kê trên các máy khác nhau có thể tăng trị số tốc độ cắt lên 25% khi kể đến sự tiến bộ của kết cấu và vật liệu dụng cụ.

Thuyết minh Đồ án tốt nghiệp  Bộ môn: Máy  Tự động Hoá b) Tần số quay hay số hành trình kép giới hạn:

Với máy có chuyển động chính quay, tần số giới hạn tính theo công thức 3.11[1] và 3.12[1]/(51): nmax 1000.V max πD min nmin 1000.V min πD max

- Với thông số ban đầu nmin = 12,5(vòng/phút) nmax = 2000(vòng/phút)

- Vận tốc cắt lớn nhất và nhỏ nhất là:

- Phạm vi điều chỉnh tốc độ:

- Số cấp tốc độ: Zn = 23

- Công bội  đợc tính theo công thức:

+ Theo bảng 4[1]/(197) các trị số công bội  tiêu chuẩn, ta chọn  = 1,26.

- Các trị số trong chuỗi số vòng quay đợc xác định theo công thức 1.14[1] nz = n1  z-1

- Hay ta có thể xác định các giá trị theo bảng 5(1), vì ta đã có nmin, , Z. Vậy chuỗi số vòng quay trục chính nh sau: 12,5 - 16 - 20 - 25 - 31,5 -

Tốc độ chạy dao của máy tiện tuỳ thuộc chủ yếu vào chiều sâu cắt và chất lợng bề mặt Nếu chọn phôi rèn, phôi thép kết cấu thì chiều sâu cắt đợc tính theo công thức 3.19[1].

3 √ 240 = 4,35(mm) LÊy tmax = 4,4(mm) tmin ( 1

- Lợng chạy dao tính toán S đợc xác định theo công thức 3.20[1]

3 Xích chạy dao nhanh: Để đảm bảo thời gian phụ, ở một số máy có hành trình của cơ cấu công tác lớn, ngời ta bố trí xích chạy dao nhanh cơ cấu công tác và nối với xích chạy chậm gần trục kéo qua cơ cấu nối tuần tự Theo bảng 8[1]/(200) chọn tốc độ và thời gian chạy dao nhanh:

- Bàn dao chạy dọc nhanh:

Vdn = 2,2  4(m/ph) chọn Vdn = 3 (m/ph)

- Bàn dao chạy ngang nhanh:

Vngn= 0,75  1,25 (m/ph) chọn Vngn = 1,25 (m/ph)

Thiết kế đặc tính động lực học

Đặc trng động lực máy đợc 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 t* đợc xác định theo công thức 3.19[1] t* = 0,7

- Lợng chạy dao tính toán S* đợc xác định theo công thức 3.20[1]

- Tốc độ cắt tính toán V* đợc xác định theo công thức:

Tra bảng 4.58(2-TK.DCC), ta chọn vật liệu làm dao là thép P18, vật liệu gia công là thép các bon có b = 700N/mm 2

Thuyết minh Đồ án tốt nghiệp  Bộ môn: Máy  Tự động Hoá xv = 0.25 - là số mũ xét tới ảnh hởng của t đến v.

Cv - để đặc trng cho chế độ cắt nặng nhọc, khó khăn hơn chế độ cắt gọt hợp lý trên đây

Lực cắt khi tiện đợc tính theo công thức, theo bảng 9[1]/(201).

+ Lùc tiÕp tuyÕn: pz = Cpz t xpz S ypz

+ Công suất cắt có hiệu quả đợc tính theo công thức:

4 Chọn sơ bộ động cơ điện:

Một máy công cụ muốn làm việc đợc thì nhất thiết phải có một hay nhiều động cơ điện để truyền dẫn chuyển động chính, chuyển động chạy dao, Để có cơ sở lựa chọn truyền dẫn cho máy ta xác định sơ bộ và chọn sơ bộ động cơ điện cho máy

Công suất động cơ truyền dẫn chung cho cả xích tốc độ và xích chạy dao là:

Thiết kế động học máy

Hộp tốc độ

III.1.1 Phân tích các lựa chọn chung:

Chọn kiểu truyền dẫn có ý nghĩa rất lớn đến chất lợng bề mặt gia công, giá thành của máy, phạm vi sử dụng, kết cấu không gian của máy.

Khi chọn kiểu truyền dẫn cần căn cứ vào phạm vi điều chỉnh, công suất truyền, trị số trợt thuận tiện cho điều khiển, thay đổi tốc độ nhanh và tính công nghệ phải tốt.

Từ những vấn đề trên cùng kinh nghiệm của ENIMS với máy có chuyển động chính quay, có công suất nhỏ thua 100 KW ta chọn phơng án truyền dẫn điều chỉnh tốc độ bằng cơ khí gồm:

+ 1 động cơ không đồng bộ 3 pha.

+ 1 hộp tốc độ - bộ truyền bánh răng.

2 Bố trí cơ cấu truyền dẫn :

Trong thực tế có hai phơng án bố trí cơ cấu truyền động nh sau:

+ Hộp tốc độ và hộp trục chính chung 1 vỏ.

+ Hộp tốc độ tách rời hộp trục chính.

Trong hai phơng án trên thì phơng án đầu thờng áp dụng với các máy cỡ lớn, cỡ vừa và trung Do máy thiết kế là máy cỡ vừa nhng không yêu cầu độ chính xác đặc biệt cao nên ta chọn phơng án đầu Với phơng án chọn có u nh- ợc điểm nh sau:

- Kết cấu gọn nhẹ, giá thành hạ, vì chỉ chung một vỏ hộp nên dễ tập trung các cơ cấu điều khiển.

- Có thể truyền nhiệt trong hộp tốc độ sang hộp trục chính.

- Có thể ảnh hởng rung động trong hộp tốc độ sang hộp trục chính.

- Khó dùng truyền động đai cho trục chính.

3 Bè trÝ kÝch thíc vá hép :

Máy đợc thiết kế là máy hạng vừa nên ta chọn quan hệ kích thớc bình thêng.

4 Lựa chọn bộ truyền cuối cùng:

Bộ truyền cuối cùng ảnh hởng rất lớn đến chế độ cắt gọt lớn nhất và độ điều hoà chuyển động, đến độ bóng bề mặt gia công.

Máy có trục chính quay với tốc độ trung bình nên ta chọn bộ truyền cuối cùng là bánh răng Để đảm bảo trục chính quay êm cần đảm bảo tốc độ vòng của bánh răng không đợc lớn quá, đờng kính bánh răng lắp trên trục chính không đợc bé quá đờng kính phôi lớn nhất.

- Đờng kính bánh răng lớn nhất cho phép là:

Trong đó: [V] - là tốc độ vòng cho phép của bánh răng, ta dùng bộ truyền cuối cùng là bộ truyền bánh răng thẳng lúc đó tốc độ vòng cho phép

[V] = 9 (m/s) = 9000(mm/s) nmax = 2000 (vg/ph) = 33(vg/s)

Ta thấy đờng kính bánh răng lớn nhất lắp trên trục nhỏ hơn đờng đờng kính lớn nhất của phôi D1max = 240(mm), nên để thoả mãn điều kiện Dmax >

D1max ta phải dùng hai bánh răng dẫn cho trục chính bằng hai đờng truyền:

+ Đờng truyền tốc độ thấp.

+ Đờng truyền tốc độ cao.

III.1.2 Chọn phơng án kết cấu:

Chọn dạng kết cấu đơn giản hay phức tạp cần căn cứ vào phạm vi điều chỉnh yêu cầu, công dụng của máy Để lựa chọn một phơng án thích hợp ta tiến hành tính và so sánh phạm vi điều chỉnh tốc độ Rn và phạm vi điều chỉnh tới hạn R n ¿ ; trong đó Rn = 160.

So sánh ta thấy Rn > R n ¿ ; nghĩa là phạm vi điều chỉnh yêu cầu lớn hơn trị số điều chỉnh tới hạn nên phải dùng kết cấu phức tạp.

* Ưu điểm của kết cấu truyền dẫn phức tạp là cho phép mở rộng phạm vi điều chỉnh, đáp ứng yêu cầu điều chỉnh Rn, rút ngắn đờng truyền trên các xích có tốc độ cao, do đó giảm đợc công suất mất mát, giảm tải trọng và kích thớc bộ truyền tiết kiệm nguyên vật liệu Khi dùng kết cấu truyền đơn này ta chỉ cần dùng một kết cấu phụ là đủ.

Với: k- là trật tự kết cấu của nhóm dọc theo xích truyền động.

Pk- số bộ truyền trong nhóm thứ k.

Thuyết minh Đồ án tốt nghiệp  Bộ môn: Máy  Tự động Hoá m- sè nhãm truyÒn.

Nh vậy Z ít nhất phải là tích của hai số Do đó, ta lấy giá trị gần nhất của số cấp tốc độ là Z = 24.

6 - 1 = 3 Dạng kết cấu nh sau: Z = 24 = 6 (1 + 3) = Z1 + Z2

2 Lựa chọn phơng án kết cấu:

Phơng án kết cấu đợc biểu diễn qua công thức kết cấu: Z = k=1 Π m

Phơng án kết cấu quyết định số lợng bánh răng, số trục, số ổ bi, số lỗ trong vỏ hộp và tổng chi phí chế tạo vỏ hộp Vì vậy cần chọn phơng án tốt nhất khi so sánh một số chỉ tiêu sau đây:

+ Tổng số bộ truyền bé nhất:

Ta lấy P là số nguyên gần e (hay P ¿ e ), nghĩa là P = 2 hoặc 3, thì sẽ đợc phơng án có tổng số bộ truyền là bé nhất.

+ Số lợng nhóm truyền bé nhất: m = mmin

Ta cã: nmin = n®c  i1min  i2min   immin

Trong đó: nmin - tốc độ nhỏ nhất của chuỗi ra. nđc - tốc độ của động cơ: nđc = 1460(vg/ph) imin - tỷ số truyền nhỏ nhất của nhóm thứ i.

Theo kinh nghiệm để giảm kích thớc hớng kính của các bộ truyền nên lÊy: immin = 1/4 nmin = n®c

2 2 mmin lg4 = lg n dc n min mmin 1 lg4 lg n dc n min 1 lg 4 lg

+ Trọng lợng truyền dẫn là nhỏ nhất:

Ta biết rằng mô men xoắn tăng khi tần số quay giảm và làm tăng kích thớc của truyền dẫn Thực tế cho thấy Mx tăng dần từ trục động cơ tới trục chính, cho nên để nhận đợc truyền dẫn là nhẹ nhất, làm giảm trọng lợng của truyền dẫn cần lấy Pk giảm dần về phía trục chính

Gần trục chính nên lấy Pm = 1 hoặc Pm = 2

Qua đó ta thấy từ dạng kết cấu:

- Với Z1 = 6  1 = 6 có các phơng án sau:

6  1 Xét thấy có phơng án: Z1 = 3  2  1 đảm bảo điều kiện trọng lợng truyền dẫn nhỏ nhất (P1 > P2 > P3), nhng do phải kết hợp với đờng truyền nhóm

2 (Z2) nên ta chọn dùng phơng án: Z1 = 2  3  1

- Với Z2 = 6  3 = 18 vì đờng truyền này ta còn có thể dùng để tạo tỉ số truyền khuếch đại để tiện ren, với công bội khuếch đại ϕ = 2 ; Z = 24.

Nh vậy số cấp tốc độ tăng lên là: 24 - 18 = 6 cấp.

Vì thiết kế có tạo tốc độ trùng với Z1 nên phơng án không gian là:

Xét các phơng án trên có phơng án: Z2 = 3  2  2  2 là thoả mãn: đảm bảo điều kiện trọng lợng truyền dẫn nhỏ nhất P1 > P2 > > Pm ,số lợng nhóm truyền với P = 2; 3 là ít nhất, tổng số bộ truyền là ít nhất,… Khi có

Tham khảo máy chuẩn 1K62 ta thấy trên trục đầu tiên trong hộp tốc độ có bố trí li hợp ma sát để đảo chiều quay của trục chính Vì vậy, để đảm bảo kích thớc chiều trục để tránh yếu trục đầu tiên ta bố trí sao cho P1 < P2 tức là P1 = 2, P2= 3 và khi đó phơng án chọn sẽ là: Z2 = 2  3  2  2

Nh vậy: Z1 = 2  3  1 - đờng truyền tốc độ cao.

Z2 = 2  3  2  2 - đờng truyền tốc độ thấp.

3 Chọn phơng án động học:

Phơng án động học là phơng án về trật tự thay đổi các bộ truyền trong các nhóm để nhận đợc dãy tốc độ đã cho Với mỗi phơng án kết cấu đã chọn sẽ có một phơng án động học Vì vậy cần chọn một phơng án tối u theo các chỉ dẫn sau: + Phơng án tối u là phơng án có: x1 < x2 < < xm nÕu P1 > P2 > > Pm

* Ưu điểm của phơng án này là với số vòng quay bé nhất nh nhau, trục trung gian có số vòng quay cực đại là bé nhất nên giảm thấp yêu cầu về độ chính xác chế tạo các chi tiết của bộ truyền, giảm tải trọng động, giảm rung động, giảm mòn, giảm tổn thất ma sát, tăng hiệu suất khi số vòng quay trục chÝnh cao.

Nh đã phân tích trong phần chọn phơng án kết cấu, ở trục I có thể bố trí li hợp ma sát để đảo chiều, hơn nữa cần phải kết hợp hai đờng truyền Z1 và Z2, để tạo trùng tốc độ nên không áp dụng đợc phơng án tối u đã nói mà ta dùng phơng án sau: Z1 = 21  32  16 ; Z2 = 21  32  26  212

- Phạm vi điều chỉnh của nhóm khuếch đại sau cùng không đợc vợt quá phạm vi điều chỉnh cho phép:

Do đó lợng mở cho phép lớn nhất của hai tia biên của nhóm là:

Xmax = xm (pm - 1) lg[R i ] lgϕ = lg 8 lg 1 ,26 = 9

Vậy lợng mở cho phép là: Xmax = 9.

- Khi dùng nhóm cuối cùng của hộp tốc độ làm khâu tăng bớc của xích cắt ren thì nhóm này phải công bội chuỗi tỉ số truyền theo: ϕ im = ϕ s R s

- là công bội tỉ số truyền của nhóm khuếch đại sơ cấp trong hộp chạy dao tiện ren n - là số cột ren (n = 4)

Rs - Phạm vi điều chỉnh của nhóm khuếch đại sơ cấp (Rs = ϕ s n−1

Do đặc tính của nhóm cuối cùng khi dùng nó làm khâu tăng bớc là:

2 4 n23 n22 n21 n20 n19 n18 n17 n16 n15 n14 n13 n12 n11 n10 n9 n8 n7 n6 n5 n4 n3 n2 n1 xm n.lg 2 lgϕ n = 4.lg2 lg 1 ,26 = 12

Từ phơng án kết cấu ta có:

Sơ đồ líi cÊu tróc

Ta thấy rằng Xmax = 12 không thoả mãn: ϕ x m ( P−1) < [Ri] = 8

Do đó, để thoả mãn điều kiện trên và cũng để tạo ra hiện t ợng trùng tốc độ: Zđủ = 2(1)  3(2) 2(6) 2(12)

Lợng mở thu hẹp từ Xmax = 12 xuống còn Xmax = 6

Số cấp tốc độ trùng là:  Ztrùng = (12 - 6) = 6

Và nó đợc bù lại bằng đờng truyền tốc độ cao.

Vậy phơng án cuối cùng ta chọn là:

Ta có lới cấu trúc đợc vẽ nh hình dới:

SVTH: Trần Trung Thành - Lớp: TC99M n23 n22 n21 n20 n19 n18 n17 n16 n15 n14 n13 n12 n11 n10 n9 n8 n7 n6 n5 n4 n3 n2 n1

5 Xác định tỉ số truyền, xây dựng đồ thị vòng quay:

Từ lới cấu trúc ta chỉ biết đợc tỉ số truyền trong mỗi nhóm truyền, tổng số trục và số cấp tốc độ trên trục, lợng mở của từng nhóm truyền, thứ tự ăn khớp của các bánh răng trong nhóm Nhng không cho ta biết tỉ số truyền cụ thể, các trị số vòng quay của trục cụ thể Do vậy không thể dùng nó để tính toán động học bánh răng đợc Để đạt đợc việc đó ngời ta sử dụng đồ thị vòng quay

Chọn n0 = 800 (vg/ph) trên trục I

Hộp chạy dao

III.2.1 Phân tích các lựa chọn chung:

1 Chọn đặc tính chạy dao:

Hộp chạy dao máy tiện ren vít vạn năng có hai tác dụng chính là tiện trơn và tiện ren Để tiện ren chính xác ta thiết kế hộp chạy dao đáp ứng yêu cầu chạy dao là chính, chuỗi chạy dao tiện trơn đợc xây dựng trên cơ sở hộp chạy dao cắt ren đã đợc thiết kế.

Vì truyền dẫn nhỏ, công suất chỉ bằng 5  7 công suất truyền dẫn chính, làm việc chậm hơn nhiều so với hộp tốc độ, hiệu suất thấp và phạm vi điều chỉnh hẹp.

Với truyền dẫn chạy dao, chọn:

5 = 14 Vì hộp tốc độ và hộp trục chính chung vỏ nên hộp tốc độ và hộp chạy dao nhỏ gọn, rung động sẽ không ảnh hởng đến hộp xe dao Ta bố trí hộp chạy dao dới hộp tốc độ.

Hộp chạy dao phải có tỉ số truyền chính xác để cắt các loại ren, do vậy ta xây dựng chuỗi chạy dao theo chuỗi ren Mặt khác các bớc ren đã đợc tiêu chuẩn hoá, nếu có sai số giữa tỉ số truyền thực tế và tỉ số truyền tính toán nó sẽ ảnh hởng tới độ chính xác của bớc ren gia công vì nó tạo ra tốc độ cắt của dao không đều.

2 Chọn cơ cấu điều chỉnh:

Trong máy cắt kim loại có nhiều cơ cấu điều chỉnh khác nhau, mỗi loại có u nhợc điểm riêng Song ở máy thiết kế ta chọn cơ cấu Noóctông để điều chỉnh cho nhóm cơ sở Cơ cấu Noóctông tạo ra các lợng chạy dao tuân theo quy luật cấp số cộng Dùng cơ cấu Noóctông có u điểm là đảm bảo tỉ số truyền chính xác, đơn giản hoá hệ thống điều khiển, nhận đợc sự phân bố tốc độ một cách tuỳ ý Nhợc điểm là độ cứng vững kém, khó bôi trơn Để khắc phục độ cứng vững kém do kích thớc chiều trục lớn ta hạn chế số bánh răng của cơ cấu Noóctông nhỏ hơn 10  13 bánh.

III.2.2 Thiết kế hộp chạy dao:

1 Chọn sơ đồ truyền dẫn xích cắt ren:

Ta chọn cơ cấu Noóctông để điều chỉnh hộp chạy dao Khi thay đổi loại ren ta thay đổi bánh răng thay thế Để giảm bớt số lợng bánh răng thay thế ta

VÝt me Cơ cấu đảo chiều

Trôc chÝnh itt1 itt2 M1 M2 M3 ic® ic® ics ic® igb igb

Thuyết minh Đồ án tốt nghiệp  Bộ môn: Máy  Tự động Hoá dùng biện pháp đảo đờng truyền trong nhóm cơ sở khi chuyển từ ren hệ mét sang ren hệ anh.

Xích cắt ren phải đảm bảo cứ sâu một vòng quay của phôi thì dao phải tịnh tiến dọc trục một lợng đúng bằng bớc ren cần gia công, nên giữa hai khâu chấp hành phải có khâu điều chỉnh bớc ren đó là is.

Thông thờng để đáp ứng đợc tính vạn năng của máy thì khâu điều chỉnh is đợc phân thành các nhóm khác nhau:

- Nhóm cơ sở: đây là nhóm chính tạo ra các tỉ số truyền khác nhau.

- Nhóm gấp bội: để cắt ren trong cùng bảng và bớc ren gấp hai lần nhau.

- Nhóm bù: dùng để điều chỉnh lại đờng truyền, tức là lại sai số của đ- êng truyÒn.

- Nhóm đảo chiều: dùng để cắt ren trái hay ren phải.

Vậy ta có sơ đồ miêu tả sơ lợc truyền dẫn xích cắt ren nh sau:

2 Sắp xếp bảng ren: a) Các loại ren cắt đợc trên máy:

* Ren hệ mét: gồm hai loại:

+ Ren quốc tế: đợc đặc trng bởi chiều dài bớc ren là t, góc đỉnh ren 60 0 , nó đợc dùng để kẹp chặt.

+ Ren môđuyn: đợc đo bằng số môđuyn m, nó đợc dùng làm ren trục vÝt, bíc ren t =  m

* Ren hệ anh: gồm hai loại:

+ Ren anh: đợc đo bằng số vòng ren n trên một tấc anh, một tấc anh bằng 25,4 mm, dùng để kẹp chặt, góc đỉnh ren  = 55 0 , bớc ren t 25,4 n

+ Ren pít: đợc đo bằng số môđuyn p trong một tấc anh, nó đợc dùng để làm ren trục vít Bớc ren: t = 25,4∏ ¿ p ¿ Đặc điểm chung là chuỗi giá trị của chúng tuân theo quy luật cấp số cộng Cứ sau một giá trị nào đó thì giá trị của nó lớn hơn hoặc kém hơn hai lÇn.

Các bớc ren mà máy cắt đợc:

+ Ren quèc tÕ : t = 1  192mm + Ren môđuyn : m = 0,5  48mm + Ren anh : n = 24  2 vòng ren/1”

+ Ren pit : p = 96  1 vòng ren/1” b) Sắp xếp bảng ren:

Các chuỗi bớc ren đã cho đều có thể xếp thành bảng gồm các hàng và cột sao cho các bớc ren theo cột tạo thành cấp số cộng, theo hàng tạo thành cấp số nhân, với công bội  = 2 Sắp xếp nh vậy rất thuận tiện cho việc thiết kế, nguyên tắc sắp xếp bảng ren nh sau:

- Nếu trong nhóm cơ sở không đảo đờng truyền khi chuyển từ ren hệ mét sang ren hệ anh thì các bớc ren phải xếp lớn dần từ trái qua phải và từ trên xuèng díi

+ Ren hệ mét có trị số min đặt ở vị trí (1,1).

+ Ren hệ anh có trị số min đặt ở vị trí (m,n).

- Nếu đổi hớng truyền của nhóm cơ sở khi chuyển từ ren hệ mét sang ren hệ anh thì:

+ Ren hệ mét có trị số min đặt ở vị trí (1,1).

+ Ren hệ anh có trị số min đặt ở vị trí (1,n). ở đây ta thiết kế nhóm cơ sở có đảo đờng truyền, nên sơ đồ hoá nguyên tắc sắp xếp bảng nh sau:

Ren hệ mét Ren hệ anh

Thuyết minh Đồ án tốt nghiệp  Bộ môn: Máy  Tự động Hoá min(1,1) min(1,n)

Nh vậy đảm bảo dùng một nhóm cơ sở chung cho hai hệ ren mà không cần đa vào nhiều bánh răng thay thế.

- Chú ý khi sắp xếp bảng ren là:

+ Số cột không lên lớn quá bốn (n ¿ 4)

+ Số hàng không lên lớn quá mời (m ¿ 10)

Khi sắp xếp bảng ren, lấy ren quốc tế làm cơ sở sắp xếp Các bảng ren đợc sắp sếp nh sau:

Ren thờng Ren khuếch đại Ren thờng Ren khuếch đại

Ren thờng Ren khuếch đại

3 Thiết kế nhóm cơ sở:

Theo tài liệu thiết kế máy cắt kim loại ([2]-Phạm Đắp) thì khi cắt ren quốc tế, số răng Zj của cơ cấu Noóctông tỉ lệ với bớc ren quốc tế ở đây ta lấy ren quốc tế làm cơ sở Gọi Z1, Z2, , Zn là số răng của bộ bánh răng Noóctông. a) Để cắt ren quốc tế:

Số răng Z1, Z2, , Zj không quá lớn vì sẽ làm tăng kích thớc chiều trục, làm yếu trục nên ngời ta chọn hạn chế trong giới hạn: 25  Zj  60. ở đây ta chọn: Z1: Z2: Z3: Z4: Z5: Z6 = 28: 32: 36: 40: 44: 48 b) Để cắt ren môđuyn:

Nh vậy để cắt đợc bốn loại ren trên thì cơ cấu Noóctông cần có:

Xét bốn bảng ren trên ta thấy chỉ vì cắt loại ren anh có bớc ren n = 19 vòng ren/1pít nên bộ điều chỉnh Noóctông phải thêm bánh răng Z = 38, bánh răng này không sử dụng để cắt ba loại ren còn lại Do đó ta thấy rằng không cần thiết cắt bớc ren đó Vậy ta bỏ bớc ren này, tức là bỏ bánh răng Z = 38.

SVTH: Trần Trung Thành - Lớp: TC99M i2 i4 i1 i3

Nh vây bộ truyền Noóctông chỉ còn lại 7 bánh răng sau:

4 ThiÕt kÕ nhãm gÊp béi :

Hép xe dao

Trong hộp xe dao chỉ chứa những bộ truyền đơn, vì vậy quy luật phân bố lợng chạy dao s cũng giống nh luật phân bố bớc ren Lúc đó ta dùng hộp chạy dao vừa tiện ren vừa tiện trơn Vì vậy phạm vi điều chỉnh lợng chạy dao

5 2 và bớc ren phải giống nhau Căn cứ vào đó ta xếp bảng lợng chạy dao s tơng ứng với bảng ren quốc tế nh sau:

+ Phạm vi điều chỉnh bớc ren: Rs = 4

+ Phạm vi điều chỉnh lợng chạy dao: chạy dao dọc: Sd = 0,07  4,16

Sau khi tính toán và sắp xếp lợng chạy dao xong ta tính toán chỉ số truyền tổng cộng i của hộp xe dao nh sau:

- Khi cắt ren bớc bé nhất ta có phơng trình liên kết:

Tức là khi cắt ren theo bảng xếp ren tmin= 1 mm

1 vòng T/C ibmin icsmin igbmin tvm = tmin

- Khi tiện trơn với lợng chạy dao bé nhất ta có phơng trình liên kết :

Pmi iSmin i  m z = Sdmin (2) Theo bảng lợng chạy dao dọc; Smin = 0,07

1 vòng T/C ibmin icsmin igbmin i  mz = Smin

Trong đó: m, z- là môđuyn và số răng của bánh răng ăn khới với thanh răng Để Mômen trên vô lăng lúc chạy dao bằng tay không quá lớn ta dùng bánh răng có z , m =3; i là tỷ số truyền tổng cộng của hộp xe dao.

Chia (2) cho (1) ta cã: i S min t min t vm1 π mz 0 ,07

Lợng chạy dao Sn = 0,5.Sd, do đó ta chỉ cần thêm những bộ truyền thích hợp tới vít me ngang là đợc Để bố trí kết cấu không gian cho hợp lý và đảm

Thuyết minh Đồ án tốt nghiệp  Bộ môn: Máy  Tự động Hoá bảo thoả mãn các điều kiện về động lực học của các bộ truyền, về mặt động học

Tham khảo máy chuẩn 1K62 và một số máy khác ta chọn:

- Đờng truyền xích chạy dao:

(Tiện trơn đờng truyền đi theo đờng truyền tiện ren quốc tế đến trục XV)

- Tại hộp xe dao có các đờng truyền tiện trơn nh sau:

Thiết kế động lực học máy

Xác định chế độ làm việc của máy

Chế độ làm việc của máy bao gồm chế độ cắt gọt, chế độ chạy không và chế độ bôi trơn làm nguội Với máy thiết kế, ở đây ta chọn chế độ cắt làm chế độ tính toán động lực học Chế độ cắt gọt của máy bao gồm: chế độ cắt gọt cực đại, chế độ cắt gọt tính toán và chế độ thử máy.

1 Chế độ cắt gọt cực đại:

Theo công thức thực nghiệm ta có: chiều sâu cắt tới hạn: tmax = C.

- Lợng chạy dao tới hạn: Smax = ( 13ữ1

7) t max  lÊy S max= 1,52 (mm/vg)

10) S max  lÊy S min = 0,152 (mm/vg)

2 Chế độ cắt tính toán:

Từ công thức: nt = nmin

+ Trên trục động cơ: nmin = nmax = 1460  ntt = 1460 vg/ph

+ Trôc I: nmin = nmax = 800 vg/ph  ntt = 800 vg/ph

39 n minI = 1046; Chọn 1000 vg/ph nmax 56

3 √ 1250 1000 = 1077 vg/ph + Trôc III: nmin

55 ; Chọn n min = 400 vg/ph nmax 38

3 √ 1250 400 = 585 vg/ph + Trôc IV: nmin

45 1250 = 1250 vg/ph  ntt = 232 vg/ph

+ Trôc VI: nmin = 12,5 vg/ph ; nmax = 2000 vg/ph

3 √ 2000 12, 5 = 67,8 vg/ph Bảng thống kê:

Trục Đơn vị I II III IV V VI nmin Vg/ph 800 1000 400 100 25 12,5 nmax Vg/ph 800 1250 1250 1250 1250 2000 ntt Vg/ph 800 1077 585 232 92 67,8

3 Chế độ cắt thử máy

Dựa vào máy chuẩn 1k62 có chế độ cắt gọt tơng tự nên ta không cần dùng chế độ cắt tính toán, còn chế độ cắt cực đại dùng để tham khảo Khi đa

5 6 máy mới vào sản xuất, nhà máy chế tạo phải nghiệm thu máy theo 1 chế độ nghiệm thu máy nhất định Chế độ này là chế độ có tải, cắt với tốc độ cao, lực cắt lớn, mục đích là để kiểm tra các cơ cấu và chi tiết máy có ổn định hay không Từ đó ta có thể chọn chế độ cắt thử máy (lấy theo máy chuẩn 1k62).

Giả sử ta cho cắt thử chi tiết 115, thép 45 với HB = 207, dao thép P18 với chế độ cắt: n = 40vg/ph; S = 1,4 mm/vg; t = 6mm

1000 = 14,4 m/ph Khi cắt thử ở chế độ này ta đợc Dmax, nmax quá tải 25% trong thời gian ngắn. Thử với Mx và Pz = 2/3 khi n = 63 vg/ph, t = 3 mm và S = 0,75  0,756 ta thấy li hợp ma sát và li hợp an toàn không bị trợt.

Xác định lực kéo chạy dao

Lực kéo Q cần để khắc phục trở lực có ích và tổn thất ma sát đợc xác định theo Resetop nh sau:

Px- đợc tính ở phần trớc; Px = 4919 (N)

Kn - hệ số tính tới ảnh hởng của mô men trợt, phát sinh do phân tố lực chạy dao không đối xứng.

F- lực ma sát trong sống trợt, trị số của nó đợc xác định theo tiêu chuẩn H48.61

Bàn dao máy tiện sống trợt tam giác: F = f (G + Pz) (N)

Với G là trọng lợng phần dịch chuyển (bàn máy, bàn dao cùng với phôi hay dụng cụ), gần đúng có thể lấy: G = (0,1  0,2) Pz , Pz = 11688 (N)

F - là hệ số ma sát thu gọn; lấy f = 0,15

Tính công suất động cơ

Công suất động cơ điện chỉ có thể tính gần đúng vì điều kiện làm việc và hiệu suất của máy, điều kiện chế tạo và nhiều điều kiện khác không thể xác định chính xác đợc.

1 Xác định động cơ truyền dẫn chính:

Từ công thức: Nđc = Nc + No + Np

Nc - là công suất cắt.

No - là công suất chạy không

Np - là công suất phụ tiêu hao do hiệu suất và do những nguyên nhân ngẫu nhiên ảnh hởng tới sự làm việc của máy. a) Tính công suất cắt: xác định chế độ cắt thử của máy ở trờng hợp này.

Cho: n = 400vg/ph ; s = 0,39 mm/vg ; t = 5 mm ; v = 88 m/ph; vật liệu gia công là thép 45,  70 và l = 350mm

Ta có công thức: Pz = Cpz t xpz S ypz

Cpz = 2000 ; xpz = 1 ; ypz = 0,75  Pz = 2000 5 1 0,39 0,75 = 4950 (N) VËy Nc P z V

60 10 4 4950 88 60.10 4 =7,2 (KW) b) Tính công suất chạy không:

10 6 [n + Ktc d tc d tb tc] Trong đó:

Km - Hệ số phụ thuộc chất lợng chế tạo chi tiết và điều kiện bôi trơn; Chọn Km = 4 dtb - Đờng kính trung bình của các trục trung gian: dtb = c

Ntr : công suất trên trục

NT : công suất toàn bộ, NT = Nđc  C: hệ số, C = 110  125

KTc : hệ số công suất riêng tại trục chính; KTc = 1,8 đối với ổ lăn

KTc = 2 đối với ổ trợt ở phần đặc trng động học máy đã chọn sơ bộ Nđc = 10KW

n - tổng số vòng quay của các trục trung gian ứng với tần số quay của trôc chÝnh  = ∏ i=1 n η i

Ta có 19 bộ truyền bánh răng Tra bảng 17 [I]

br = 0,99 với bánh răng trụ răng thẳng

VI = V ổ br = 0,907 0,995 0,99 = 0,893Còn n ta tính đợc là: n = 2786(cha kể trục chính).

 Tính sơ bộ đờng kính các trục trên hộp tốc độ

3 √ 800 9 , 65 = 29,8; chọn d I sb = 30mm d II sb = 130

3 √ 1077 9,5 = 26,8; chọn d II sb = 28mm d III sb = 130

3 √ 585 9 , 35 = 32,7; chọn d III sb = 35mm d IV sb = 130

3 √ 232 9, 21 = 44,3; chọn d IV sb = 45mm d V sb = 130

3 √ 67 8 , 93 , 8 = 66,2; chọn d VI sb = 80mm dtb 1 n ∑ i=1 n d i sb

46 , 3 67,8] = 0,55 (KW) c) Tính công suất phụ: áp dụng công thức: Np = Nđc ∑ x =1 n i x ( 1−η x )

Trong đó: ix - các bộ truyền cùng loại.

x - hiệu suất của các bộ truyền tơng ứng Với lu ý Np không nên lấy quá 10  15%, ta thấy có 19 bộ truyền.

2 Công suất động cơ chạy nhanh:

Khi chạy dao nhanh ta dùng một động cơ khác, điều này tạo điều kiện bố trí truyền dẫn Mục đích chạy dao nhanh để giảm thời gian chạy không làm tăng năng suất làm việc của máy Theo kinh nghiệm thì vận tốc chạy dao nhanh đợc khống chế 2 < v < 12 m/ph Vì cần đảm bảo chạy dao nhanh sau khi hết hành trình làm việc, không cần phải tắt máy nên ta lắp thêm li hợp siêu vợt.

Chọn tốc độ chạy dao nhanh bằng 4 m/ph = 4000 mm/ph, công suất của động cơ chạy dao nhanh phải đảm bảo dịch chuyển đợc bàn xe dao nặng 200 kg.

612.10 4 0,15 0,87(KW) Để dự trù sai số do tính toán và do chế tạo ta chọn động cơ chạy dao nhanh N = 1 KW; n = 1410 vg/ph.

Động lực học máy trong thời kỳ ổn định

Trong thời kỳ ổn định không có lực quán tính Vì vậy hệ lực gồm: động lực, ma sát, lực cắt là một hệ lực cân bằng.

1 Hộp tốc độ : Tính mô men xoắn trên các trục của hộp tốc độ. áp dụng công thức: Mx = 9,55 10 3

Trong đó: NT - công suất các trục của hộp tốc độ: NT = Nđc 

N®c = 10KW ; Ni = 9,65KW ; NII = 9,5KW ; NIII = 9,35KW

NIV = 9,21KW ; NV = 9,07KW ; NVI = 8,93KW.

Thiết kế chi tiết máy

ThiÕt kÕ côm trôc chÝnh

Trục chính dùng để thực hiện chuyển động tròn xoay, chính xác của dụng cụ cắt hoặc phôi gia công, là một trong những chi tiết quan trọng nhất của máy công cụ, nó ảnh hởng trực tiếp đến độ chính xác gia công Vì vậy trục chính cần đảm bảo một số yêu cầu kỹ thuật sau:

- Đảm bảo độ chính xác quay: đặc trng bằng độ đảo hớng kính và độ đảo hớng trục.

- Đảm bảo bóng và độ cứng bề mặt của những cổ trục hay những chỗ bị mòn khác Trục chính máy tiện có độ bóng là 8 khi quay trong ổ lăn Độ cứng cần đảm bảo để các mối ghép ổn định và khả năng chống mài mòn cao.

- Đảm bảo độ chống rung đặc trng bằng độ cứng vững động lực học nhằm đảm bảo độ quay giới hạn cao.

- Đảm bảo toả nhiệt tốt và biến dạng ít.

2 Vật liệu của trục chính:

PAz PAy Fr Ft Pcx Pcy Bz PBy

Cơ sở chọn vật liệu làm trục chính là độ chống mài mòn Máy ta thiết kế do không có yêu cầu đặc biệt nên ta dùng vật liệu làm trục chính là thép 45 tôi và ram cao đạt HRC(22  28) tôi bề mặt đạt HRC (48  56).

3 Sơ đồ trục trục chính:

Dựa vào bảng 21-[1], ta chọn đợc sơ đồ trục chính gối trớc là ổ bi con lăn hai dãy kiểu 3182100, phía sau là hai ổ bi để chặn kiểu 46000.

4 Lựa chọn các thông số cơ bản:

Theo kiến thức kết cấu ta chọn: a = 125 (mm).

L = 640 (mm). b = 430 (mm). Đờng kính sơ bộ đã tính đợc là: dsb = 60 (mm). d0tb = 40 (mm).

5 Tính phản lực tác đụng lên ổ:

Giả sử ta có sơ đồ hoá nh trên.

Tìm các lực tác dụng vào trục.

Lực tác dụng vào trục xuất phát từ cặp bánh răng truyền động.

Fr = Ft tg20 0 = 41973 tg20 0 = 15277 N Các lực tác dụng lên ổ đỡ:

Fz = FAz Fr + Fcz - FDz = 0 (1)

mA = -430Fr + 640 Fcz - Pdz 760 + Mz = 0 (2)

Tõ (2) ta cã: Mz = (0,3  0,35)Mx P cz C0 F r +P dz 760−M  x

Trong đó: a = 125(mm); PDz = Pz = 4935 N.

Tõ (1) ta cã: PXz = -PCz + Pr + PDz = -16124 + 15277 + 1935 = 4088(N)

Fy = PAy + Fy - PCy + PDy = 0 (3)

PDy = Py = C t x S y Tra bảng 97-[1], có C = 1250 ; x = 0,9 ; y = 0,75

Tõ (3) ta cã: PAy = PCy - Ft - FDy = 31319 - 41973 - 2626 = -13280 N

PAy = -13280 N chứng tỏ PAy ngợc chiều với giả thiết.

Vậy ta có sơ đồ hoá lực nh sau:

6 Tính chính xác đờng kính trục: d=2 , 17 √ √ [ kσ (l +C 1 ) M ( ub 1−ξ ] 2 + [ 4 ( ) σ σ σ −1 t n −1 + kz C 2 ) M tB ] 2

Trong đó:  là tỷ số giữa hai đờng kính trong và ngoài của trục. ξ=d 0τbb d sb @

C1, C2 - hệ số phụ thuộc quá trình cắt.

C1 C2  0,1  0,2 chọn = 0,2 k, kc - hệ số phụ thuộc vào hình dáng kích thớc trục.

-1 - giới hạn mỏi: -1 = (0,4  0,6)B 10 7 N/m 2 Tra bảng ta có: B = 80kg = 800 N

1+C 1 Với Mumax là mô men uốn lớn nhất.

M UB =M td =√ Mz 2 + My 2 = √ 2171930 2 + 5710406 2 a09497 Nmm

Dựa vào máy chuẩn ta chọn đờng kính ngoài: dl = 90 (mm). §êng kÝnh trong dt P (mm).

7 Tính toán độ võng và góc xoay của trục chính: a) Tính độ võng của hai đầu trục chính: y d = 1

3EJ [ P Dz L 32 ( L 3 + L 2 ) − 0,5 F r L 1 ( L 22 −L 32 ) L L 3 2 −M L 2 L 3 ] ( 1 ) áp dụng công thức ta có:

Ta coi trục chính nh là một dầm đặt trên gối tựa hình cầu: M = 0

Theo sức bền vật liệu:

E - môđun đàn hồi vật liệu chế tạo trục:

J - mô men quán tính độc cực:

Thay các số liệu vào (1) ta có: y d =1

Dấu(-) chứng tỏ ngợc chiều với giả thiết. y d = 1

Dấu(-) chứng tỏ ngợc chiều với giả thiết. y=√ y t 2 + y n 2 ≤ [ y ] =0 , 0002 y=√ 0 , 00065 2 + 0 ,000165 2 = 0 ,000172 ≤ [ y ] =0 , 0002 b) Tính độ võng của hai đầu trục chính:

Ta có công thức sau: θ d = 1

Các giá trị nh phần trên: θ d =1

Dấu(-) chứng tỏ ngợc chiều với giả thiết. θ= √ θ d 2 +θ n 2 = √ 0 ,0002 2 +0 , 00077 2 =0 , 00088 ( rad )

Do vậy đảm bảo đợc điều kiện của trục.

Trên trục chính đợc lắp bánh răng thẳng do đó không đợc gây ra lực chiều trục, đầu trục chính có lực cắt chiều trục (do quá trình cắt gây ra) tác dụng nhng nhỏ hơn lực hớng tâm tác dụng lên bi đũa hai dãy, vậy bỏ qua lực này khi tính ổ.

Lực hớng tâm tác dụng lên ổ:

Ta chọn ổ đũa trụ tại đây ở gối C với hai ổ bi đỡ chặt tại gối A.

Qt® = (X V Fn + Y Fa) Kf Kd Đó là bánh răng trụ răng thẳng trên trục chính nên:

Fr: Tải trọng hớng tâm.

X: Hệ số tải trọng hớng tâm; X = 1.

V: hệ số kể đến vòng nào quay.

V = 1 ứng với vòng trong quay.

Kt: Hệ số kể đến ảnh hởng của nhiệt độ; Kt = 1 khi nhiệt độ  165 0 C

Kđ: Hệ số kể đến đặc tính tải trọng.

Kđ = 1,2(va đập nhẹ, quá tải, ngắn hạn)

Qt®A = 1.1.13815.1.1,2 = 16674 N = 16,674 KN Xác định tuổi thọ (n.h) 3

Vậy theo bảng (2 - 12) ta chọn ổ bi để chặn kiểu 46216 có: d = 80mm; D = 140mm; B = 26mm

C = Q T = 42,2712 163,7 ¿ 6920 Dựa vào máy chuẩn ta chọn ổ kiểu 3182124 ổ đĩa trụ hai dãy có: d = 100mm D = 180mm B= 46mm

- Chọn cấp chính xác của ổ lăn.

Máy thiết kế có độ chính xác bình thờng (A)

Vậy cấp chính xác của ổ là:

- ổ ở gối A có cấp chính xác A.

- ổ ở gối C có cấp chính xác A.

Kiểm tra việc chọn lựa: Δ=1,5[ √ ΔC m c ± 1 k ( √ ΔC m c + √ ΔA m A ) ]

- độ đảo cố định tâm mâm cặp

c- độ đảo hớng kính vòng trong ổ trớc

A- độ đảo hớng kính vòng trong ổ sau. mc - tổng số ổ trong gối C: mc = 1. mA - tổng số ổ trong gối A: mA = 2.

Vậy đảm bảo giới hạn cho phép:

Theo đồ thị hình VI.8 có:

+ Tại ổ chặn loại 46000 với d = 80; j kG/K.

Do ở gối sau ta bố trí hai ổ nên ta có jA = 16 KG/K.

+ ở ổ đỡ con lăn loại 3182100 với d = 100 có j = 120 KG /K.

Tính toán bộ truyền bánh đai của hộp tốc độ

Trong hộp tốc độ có nhiều cặp bánh răng ăn khớp Để tính toán ta tính cho một cặp để đặc trng Còn các cặp khác tơng tự.

Ta tính cho cặp lắp trên trục II  III có tỷ số truyền là: i 10 =1

Dạng hỏng chủ yếu của bánh răng trong máy là do nối mặt răng, do mòn va đập mặt đầu lúc vào khớp, ít khi gãy do mỏi hay quá tải Vậy ta chọn vật liệu cho cả hai bánh là thép 40X, tôi đạt 45  50 HRC.

2 Tính toán: a) Chọn hệ số :

- Hệ số chiều rộng răng:  b m = 5  10 Ta chọn m = 10. b) Hệ số tải trọng K:

Ktt, Kđ, Kcđ - là hệ số tập trung ứng suất, tải trọng động chế độ tải trọng.

Ktt = 1,2 ứng với thép đã tôi.

Kcđ = 1 vì ta tính mô đuyn theo ứng suất tiếp xúc.

VËy: K = 1,2 1,2 1 = 1,44 c) Tính môđun theo công thức tiếp xúc:

Số răng Z đã đợc xác định trong phần động học, tính sức bền dẫn tới xác định môđun m Sử dụng kết quả của “chi tiết máy” và biến đổi theo yêu cầu, ta có công thức xác định môđun theo độ bền mỏi bề mặt.

Trong đó: N- công suất truyền qua bộ truyền; N = 8,94 N. i - tỷ số truyền lấy theo gia điểm của chi tiết máy.

Ngợc lại với tỷ số truyền tính toán động học máy cắt, z số răng bánh bé.

Thuyết minh Đồ án tốt nghiệp  Bộ môn: Máy  Tự động Hoá i 10 = 27

; id - lÊy id = 0,201 [tx] - ứng suất tiếp xúc cho phép của vật liệu.

Theo môđun chuẩn ta chọn m = 3,5. d) KiÓm tra theo uèn:

Trong đó: N - công suất truyền dẫn của bánh răng; N = Nz 

Nz - công suất động cơ: Nz = 10 KW;  = 9,84

 N = 10 8,94 = 89,4 n - số vòng quay nhỏ nhất của bánh nhỏ ; n = 25 vg/ph. y - hệ số dạng răng; y = 0,268 z- số răng bánh nhỏ; z = 27 ϕ=6 m = (6  10) ; chọn  = 10. m tt 3 √ 1950 27.10.0 ,286.3700 25 1 , 44.8 , 94 =3,3

Vậy: mtx = 3,5 > mtt = 3,3 nghĩa là thoả mãn điều kiện.

Tính ly hợp ma sát đĩa

1 Đặc điểm và kết cấu:

Ta bố trí ly hợp ma sát đĩa trên trục đầu tiên của hộp tốc độ dùng để đảo chiều quay, ly hợp ma sát đĩa cho phép ta đóng dễ dàng khi tốc độ khâu dẫn cao, đảm bảo gia tốc êm, thay thế khâu an toàn của xích Nhng dễ bị trợt, ly hợp ma sát chỉ dùng cho liên kết ngoài của máy hay liên kết không cần chính xác.

Vật liệu làm bề mặt của ma sát đĩa có thể là gang, thép, có thể là đồng thau ở đây ta chọn chọn vật liệu là thép.

Ly hợp ma sát nhiều đĩa đã đợc tiêu chuẩn hoá.

2 Tính toán ly hợp đĩa:

Mô men xoắn giới hạn truyền đợc qua ly hợp ma sát là:

P - là áp lực riêng cho phép; tra bảng [19] có P = (6  8) 10 5 N/m 2 Chọn P = 6 10 5 N/m 2

Dtb - đờng kính trung bình của bề mặt tiếp xúc; Dtb

D - đờng kính ngoài của đĩa trong Theo tiêu chuẩn D = 170 mm. d - đờng kính trong của đĩa ngoài Theo tiêu chuẩn ta lấy: dtb = 144 mm VËy d = 0,75 144 = 108 mm.

Z - số bề mặt chịu ma sát; Z 2 K M x π f d tb 2 b P 0,5 Với: Mx - là mô men xoắn ở trục I: Mx = 115,2Nm f - hệ số ma sát Tra bảng [19] có f = 0,06. b - chiều rộng vành khăn. b=D−d

K - hệ số d trục ăn khớp; K = 1,25  1,3 ; chọn K = 1,3

Tổng số đĩa ngoài chịu ma sát; Z’ = 2 Z = 2 8 = 16 bề mặt

2 +1=9 đĩa Lùc Ðp cÇn thiÕt:

4 (170 2 - 108 2 ) 0,2 = 2706 N [P] - áp suất cho phép của vật liệu = 0,2N/mm 2

Tính ly hợp vấu

Ly hợp vấu hay răng đợc dùng để nối tạm thời hai trục với chi tiết lắp trên nó.

* Ưu điểm là khả năng chịu tải cao, kích thớc bé, độ cứng xoắn của xÝch lín. Đóng ly hợp lúc máy đang chạy chỉ thực hiện đợc khi vận tốc vòng dới

1 m/s Vật liệu là thép 40X thẩm thấu và tôi đạt 40  60 HRC.

Tính toán ly hợp vấu dẫn tới kiểm tra theo dập và uốn. a) Khi dập các vấu:

Trị số mô men cho phép: Mk = 0,5 Dtb Zp a h p (Nm)

Dtb - đờng kính trung bình của vấu; Dtb = D - b.

D - đờng kính ngoài của vấu; D = 2d. d - đờng kính trong của then hoa, mỗi vấu lắp ở trục nào có đờng kính d riêng, ta tính cho một trờng hợp vấu lắp ở hộp xe dao có d = 26 mm.

D = 2d =2 26 = 52 mm. b - chiÒu réng vÊu b = 0,15; D = 0,15 52 = 7,8; LÊy b = 8 mm.

Zb - số vấu tính toán; Zb(0,3  0,5)Z.

Z - sè vÊu thùc; LÊy Z = 6. a - chiều dài vấu; a = (D - Dtb) 2 = (52 - 44).2 = 16 mm. h - chiÒu cao vÊu; b = 0,5b = 0,5 8 = 4 mm

P (500  700) 10 5 N/m 2 ly hợp đóng khi quay chậm.

MK = 212,2 (Nm). b) Khi uốn các vấu:

2 h Trong đó: [u] - ứng suất uốn cho phép; [u] = 320 10 6 N/m 2

W- mô men chống uốn của tiết diện vấu.

Tính toán bộ truyền bánh răng - thanh răng

Trong cơ cấu chạy dao để nhận đợc mô men xoắn trên trục kéo bé và rút ngắn xích, giảm tốc độ nên có khuynh hớng giảm thấp số răng và môđuyn của bánh răng ở phần tính toán hộp xe dao ta đã chọn bánh răng:

Ta chọn vật liệu bánh răng là thép hợp kim 40X, thanh răng là 40X tôi đạt 45  50HRC Vì Z và m đã chọn trớc, ở đây ta chỉ cần tính chiều rộng răng b để đảm bảo sức bền uốn và dập. áp dụng công thức (2 - 60) - [1] có:

Trong đó: P- lực kéo ; P = 6922,5 ; N = 692,25 KG ; y = 0,084

Bánh răng làm bằng thép hợp kim 40X thấm nitơ có giới hạn chảy:

T - giới hạn chảy của vật liệu bằng 80KG/mm 2 n - hệ số an toàn: với vật liệu thép tôi có n = 1,8  2 Chọn n = 2

Vậy ứng suất cho phép:

m - hệ số chiều rộng răng:  b m

Vậy từ công thức (1) ta có:

- KiÓm tra theo dËp. áp dụng công thức:

Q = √ 1,4 m Z P b E sin 2 α ≤3 σ T KG/mm 2 = 240 KG/mm 2

E = 2 10 4 KG/mm 2 Sin2 = sin 2 20 = sin40 = 0,643

Nh vậy thoả mãn điều kiện dập.

ThiÕt kÕ vÝt me ®ai èc

1 Vật liệu và kết cấu:

- Vật liệu vít me chọn thép 45. Đai ốc là đồng thanh ЂP010-0,5.

Vít me phải đạt cấp chính xác 2.

Các thông số cần đạt tvm = 12; một đầu mối, ren vít me ta chọn là ren thang có góc prôfin  = 30 o , đảm bảo dễ dàng mở, đóng đai ốc và chính xác đủ dùng, vít me đợc đặt trên ổ trợt và ổ chặn trục nút bên trái, khoảng cách giữa hai ổ là 1500mm.

* Chọn ren cắt thử: tp = 12mm; d = 60,5 mm ; vật liệu gia công có b = 75KG/mm 2

Chiều rộng cắt b = 0,5; tp = 0,5.12 = 6mm.

Theo bảng (9)- [1] ta có PZ = C t x S y = 2000 6 1 0,4 0,75 = 6036 N Thành phần lực cắt trong hệ trục của máy là:

* Mô men xoắn trên trục vít me:

P - lùc kÐo P = 69225 N tvm - bíc vÝt me tvm = 12

 - hiệu suất của bộ ttruyền vít me đai ốc η= tg β tg(β+ρ)

 - góc ma sát  = 6 0 η= tg20 0 tg(20 0 +6 0 )=0,75

3 Tính theo độ bền mòn:

Khi qui định áp lực cho phép [P] trên mặt ren ta tính đợc đờng kính trung b×nh dtb 0,8.√ λ' e P [ P ]

[P] = 3 10 6 N/m 2 (vít me thép + đai ốc đồng thanh) d tb =0,8 √ λ ' e P [ P ] =0,8 √ 6922 2.3 10 , 5 6 =0 , 027 m' mm

Theo tiêu chuẩn lấy: de = 54 mm ; di = 31 mm ; dtb = 37,5 mm.

4 Tính toán theo độ bền:

Vít me chịu kéo (nén) và xoắn đợc tính theo ứng suất tơng đơng: δ td =1

F - tiết diện cắt ngang của lõi vít.

F = 1104 mm 2 di - đờng kính trong của lõi vít; di = 31. δ td =1

 - giới hạn chảy của vật liệu.

Sai số bớc ren do kéo nén là: Δt=±

E.F ¿ ¿ [t] - sai sè bíc ren cho phÐp

6 Tính theo độ ổn định:

Tiến hành cho trục vít me dài chịu nén: Lúc đó lực kéo tới hạn là:

( v L v ) 2 j - mô men quán tính trung tâm của trục vít me.

Thiết kế hệ thống bôi trơn làm nguội

Thiết kế hệ thống bôi trơn

Bôi trơn có tác dụng làm giảm ma sát trong các cặp bề mặt làm việc, do đó làm giảm tổn thất công suất tiêu hao do ma sát, giảm tiếng ồn và làm tắt dao động do ma sát gây ra

Tăng tuổi bền mòn của các bề mặt làm việc, giữ cho máy làm việc ở nhiệt độ cho phép Trên cơ sở đó máy có điều kiện làm việc với tốc độ cao và tự động hoá dễ dàng Hệ thống bôi trơn của máy phải đảm bảo bôi trơn cho mọi chi tiết cần bôi trơn nh: ổ trục, bánh răng, sống dẫn hớng, các khớp… Khi có Vậy các bề mặt làm việc cần bôi trơn đầy đủ liên tục, lợng dầu lớn và áp suất bôi trơn, lớn hơn áp xuất tại bề mặt đang làm việc, có những chỗ máy cần bôi trơn định kỳ bằng bơm dầu hoặc mỡ Do vậy ta có các phơng pháp bôi trơn sau:

- Hộp tốc độ hoặc hộp chạy dao, ta dùng phơng pháp bôi trơn lu thông.

- Các bộ phận khác: hộp xe dao, sống trợt, vít me… Khi có ta dùng phơng pháp bôi trơn tự chảy (dùng phễu có bậc hoặc van tiết lu)

1 Bôi trơn hộp tốc độ:

Hộp tốc độ dùng bôi trơn bằng phơng pháp lu thông bao gồm: bơm, phin lọc, ống dẫn, buồng phân phối, bể thu hồi.

- Tính lu lợng dầu cần bôi trơn:

Việc tính toán dựa vào điều kiện cân bằng nhiệt để tính lu lợng bôi trơn, có nghĩa là lợng nhiệt sinh ra trong các cơ cấu cân bằng với lợng nhiệt dẫn đi của dầu bôi trơn.

Gọi: N là công suất cắt của hộp tốc độ;  là hiệu suất.

N đã tính ở phần xác định công suất động cơ.

 đã tính ở phần trớc nh sau: η=0,965+0,95+0,935+0,921+0,907+0,813

Lúc đó nhiệt dộ do ma sát tạo ra là:

W 1 =N(1−η) (dj/s) Khi dầu chảy qua với lu lợng Q (m 3 /s) thì lợng nhiệt mà nó hấp thụ là:

 = 0,9 10 3 là mật độ của dầu (kg/m 3 ). c = 1,700 ( dj/kg độ) là nhiệt dung của dầu.

t- là độ gia nhiệt của dầu sau khi bôi trơn.

Từ đó rút ra biểu thức xác định lu lợng dầu cần thiết:

(m 3 /s) Với K = (2  5).10 -7 : Là hệ số truyền nhiệt của dầu  Lấy K = 3 10 -7

Với K = 1,4  1,6 : Là hệ số dự trữ để hệ thống làm việc bình thờng.

Q b =1,5 19,3 10 −7 ) 10 −7 (m 3 /s) + §êng kÝnh èng dÇu lín: d=1,13√ Q V (mm)

V: Tốc độ dầu trong ống: V = 2  4 (m/s)

+ Diện tích của phin lọc dầu:

Q: Lu lợng dầu qua phin (m 3 /s)

p = 5.10 4 N/m 2 là độ dâng áp của dầu qua phin.

 - Khả năng lu thông của phin, với phin lọc bằng lới kim loại

 - là hệ số nhớt động lực học

+ Thể tích bể chứa: Vt = (4  5) Qb = 5 60 29 10 -7- = 8,7 10 -4 (m 3 ) Để bơm dầu cho hệ thống ta dùng loại bơm piston.

2 Bôi trơn hộp chạy dao:

Hộp chạy dao dùng phơng pháp bôi trơn lu thông bao gồm: bơm, phin lọc, ống dẫn, buồng phân phối, bể thu hồi.

+ Tính lu lợng dầu cần bôi trơn:

Gọi Ns - công suất của hộp chạy dao.

Khi đó nhiệt lợng do ma sát tạo ra là:

W1 = N (1 - ) ( dj/s ) (1) Khi dầu chảy qua với lu lợng Q(m 3 /s) thì nhiệt lợng mà nó hấp thụ là:

W2 = Q  C.t (dj/s) (2) Với  = 0,9 10 3 ; C = 1,17 (dj/kg độ)

+ Với bánh răng t = 5  8 0 C + Với ổ trợt t = 30  40 o C

C ρ Δt N(1 - ) = K N (1 - ) Với K = (2  5) 10 -7 là hệ số truyền nhiệt của dầu.

Qb = K Q (m 3 /s) Với K = 1,4  1,5 là hệ số dự trữ để hệ thống làm việc bình thờng.

Qb = 1,5 3,1 10 -8 = 4,6 10 -8 (m 3 /s) + §êng kÝnh èng dÇu lín: d = 1,13 √ Q V ; V = 2  4 (m/s) d = 1,13 √ 3,1 10 2 −8 = 1,4 10 -4 mm + Diện tích của phin:

VËy F 6.10 −9 3,1.10 −8 500.10 −3 5.10 4 = 7,4 10 -21 (cm 2 ) Thể tích bể chứa lấy bằng năng suất bơm sau 4  5 phút:

Ta sử dụng bơm Piston dùng để bơm dầu cho hộp chạy dao

3 Bôi trơn hộp xe dao:

Do công suất của hộp xe dao nhỏ hơn công suất của hộp chạy dao, do vậy ta lấy công suất theo trục cuối cùng của hộp chạy dao và tính lu lợng bơm:

Vì hộp xe dao chỉ có các bộ truyền đơn, do vậy quy luật phân bố lợng chạy dao S cũng giống nh quy luật phân bố bớc ren.

Q = 2,6 10 -8 (m 3 /s) + Năng suất bơm hộp xe dao:

Qb = 1,5 2,6 10 -8 = 3,9 10 -8 (m 3 /s) + §êng kÝnh èng dÇu lín: d = 1,13 √ Q V ; V = 2  4 (m/s) d = 1,13 √ 3,9 10 2 −8 = 1,57 10 -4 mm + Diện tích của phin:

500 10 −3 5.10 4 = 9,36 10 -21 (cm 2 ) Thể tích bể chứa lấy bằng năng suất bơm sau 4  5 phút:

Ta sử dụng bơm Piston dùng để bơm dầu cho hộp chạy dao

Hớng dẫn sử dụng và điều chỉnh máy

Hớng dẫn sử dụng

Máy tiện ren vít vạn năng dùng để gia công bề mặt tròn xoay, tiện ren Vì vậy, khi gia công một loại sản phẩm gì, đạt cấp chính xác, độ nhẵn bao

Buồng phân phối èng dÉn

8 2 nhiêu, dựa vào đó ta tiến hành chọn chế độ cắt cho hợp lý Bớc chuẩn bị gia công rất quan trọng, nó quyết định đến chất lợng sản phẩm, an toàn cho máy và ngời công nhân đứng máy Dới đây là một số chỉ dẫn khi thực hiện gia công một số sản phẩm.

Khi tiện trơn trớc tiên ta phải gá đặt chi tiết và kẹp chặt, có thể dùng mâm cặp ba chấu, dùng mũi chống tâm và tốc kẹp, các loại sanga Phôi phải đợc kẹp chặt và không đợc rung động khi gia công Gá kẹp dụng cụ cắt: Dụng cụ cắt phải đầy đủ thông số hình học tuỳ thuộc vào chất liệu gia công mà ta chọn cho hợp lý Dao đợc kẹp trên đài gá dao, khi gá phải xiết chặt các bulông kẹp để đảm bảo chính xác khi gia công và an toàn lao động.

Chọn tốc độ cắt: Chọn tốc độ cắt cho hợp lý thông qua các tay gạt trên hộp tốc độ Khi muốn cắt ở tốc độ nào ta chỉ cần quay tay vặn về đúng số đã vạch trong bảng Ngoài ra, còn ba núm vặn nữa ở hộp tốc độ để điều chỉnh tốc độ cao, đảo chiều, khuếch đại.

Chọn lợng chạy dao: Lợng chạy dao dọc đi theo đờng truyền tiện ren quốc tế Lợng chạy dao từ 0,07  4,16 mm/vòng Lợng chạy dao phải hợp lý với tốc độ cắt mới có thể cho độ nhẵn bóng và chính xác cao, thay đổi tốc độ dao bằng các núm vặn gắn trên hộp chạy dao Trên vành của núm này có ghi các số, muốn điều chỉnh ta vừa rút ra vừa vặn tới mức cần chọn.

Chọn chiều sâu để cắt: Chiều xâu cắt hợp lý sẽ cho chất lợng sản phẩm tốt Nếu chiều sâu cắt không hợp lý, chọn lớn quá sẽ gây rung động chi tiết gia công gây mất chính xác, điều chỉnh chiều sâu cắt bằng tay vặn gắn trên bàn xe dao Việc chọn này phụ thuộc vào tay nghề công nhân.

Sau khi đã thực hiện xong các công việc trên ta tiến hành kiểm tra hệ thống điện, hệ thống làm nguội, đậy khung bảo hiểm khi nào thấy đủ độ an toàn mới mở máy để tiến hành gia công Trờng hợp chọn chế độ cắt không hợp lý cho chất lợng xấu thì phải ngừng máy để điều chỉnh lại.

Khi có sự cố về máy móc, điện, hệ thống làm nguội phải báo ngay cho bộ phận sửa chữa.

Trớc khi tiện ren ngời công nhân phải đừng máy phải biết đợc bớc ren cần cắt là bao nhiêu để điều chỉnh.

Việc kẹp phôi, dao tiến hành nh trên.

Chọn tốc độ cắt nh phần tiện trơn.

Khi có bớc ren cần cắt, ngời công nhân đứng máy phải tra bảng và điều chỉnh núm vặn gắn trên hộp chạy dao, núm vặn này đã đợc ghi đầy đủ chỉ số. Nếu rút núm vặn ra thì nó là nhóm cơ sở, nếu không rút mà vặn vành trong thì điều chỉnh nhóm gấp bội.

Chọn và điều chỉnh cặp bánh răng thay thế, khi tiện phải mở sự ăn khớp bánh răng, thanh răng trong hộp xe dao nhng phải đóng đai ốc bổ đôi ở hộp xe dao thì mới gia công đợc ren.

Nếu tiện ren khuếch đại phải gạt tay gạt thứ hai trên hộp tốc độ Nếu tiện ren chính xác thì đóng hết các ly hợp trong hộp chạy dao bằng núm vặn thứ hai trong hộp chạy dao.

Khi tiện ren không cho phép sai số bớc ren, nếu sai số thì sẽ trở thành phế phẩm Vì vậy trớc khi mở máy để gia công ngời thợ phải kiểm tra lại xem điều chỉnh các núm vặn đã chính xác cha.

Trớc tiên phải gá đặt chi tiết, chọn tốc độ quay của phôi Gá mũi khoan

Chiều sâu và lợng chạy dao điều chỉnh bằng tay, bằng các tay vặn trên ụ động.

4 Kiểm tra và bảo dỡng máy:

Vấn đề bôi trơn rất cần thiết, nó bảo đảm tuổi thọ của máy là điều kiện để có đợc sản phẩm chính xác Do vậy, việc kiểm tra hệ thống bôi trơn phải thờng xuyên, tránh trờng hợp hệ thống bôi trơn h hỏng mà vẫn cho máy chạy. Tra dầu mỡ thờng xuyên vào các bộ phận nh: sống trợt, ụ động, vít me, đai ốc, vì các bộ phận này không có hệ thống bôi trơn tự động.

Chọn dung dịch hợp lý sẽ cho năng suất chất lợng sản phẩm cao, tuổi bền của dụng cụ lâu Phải đảm bảo dung dịch làm nguội đúng thành phần hoá học, lu lợng và độ sạch, đặc biệt là không lẫn các chất ăn mòn phá huỷ gây hỏng máy.

Sau mỗi lần làm việc phải dọn vệ sinh, lau chùi máy cẩn thận Đặc biệt khi lắp đặt máy phải ở nơi đủ ánh sáng, độ ẩm, không khí

Muốn máy bền và gia công chính xác thì ngời sử dụng phải thực hiện đúng quy tắc kiểm tra và bảo dỡng.

Hớng dẫn điều chỉnh máy

Máy tiện ren vít vạn năng gia công đợc các chi tiết tròn xoay, ren, khoan, khoét, doa đã hớng dẫn sử dụng Ngoài ra máy còn tiện đợc ren nhiều đầu mối, ren chính xác, ren ngoài bảng, tiện côn

1 Điều chỉnh máy để cắt ren nhiều đầu mối: Điều chỉnh máy để cắt ren có bớc xoắn tp = k t (k là số đầu mối) có hai cách:

C ách 1 : Mở máy cắt xong rãnh thứ nhất phải dừng máy, gạt bánh răng

60 trên trục II và III không cho ăn khớp nữa để quay trục chính, bàn dao vẫn giữ nguyên.

Quay trôc chÝnh ®i mét gãc  360

K (dùng cơ cấu phân độ) Gạt cho hai bánh răng

60 ăn khớp lại Mở máy cắt rãnh tiếp theo Cách này cho độ chính xác cao nhng mất nhiều thời gian.

Cách 2: Điều chỉnh máy để cắt rãnh thứ nhất xong sau đó dừng máy.

Quay tay quay của bàn dao trên để đa bàn dao tiến tới một lợng t tp k và mở máy cắt rãnh tiếp theo, phơng pháp này đơn giản nhng độ chính xác thấp.

2 Điều chỉnh máy cắt ren chính xác:

Từ trục chính tới vít me dọc ta tiến hành đóng các ly hợp M1, M2, M3 là xích truyền không đi qua nhóm cơ sở, nhóm gấp bội.

Muốn thay đổi bớc ren cần cắt thì ta phải tính lại tỷ số truyền của cặp bánh răng thay thế.

3 Điều chỉnh máy để cắt ren ngoài bảng:

Tiêu đề	Thiết Kế Máy Tiện Ren Vít Vạn Năng 87794
Tác giả	Trần Trung Thành
Người hướng dẫn	TS. Hoàng Vị
Trường học	Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên
Chuyên ngành	Máy và Tự động Hoá
Thể loại	Đồ án tốt nghiệp
Năm xuất bản	2004
Thành phố	Thái Nguyên

Định dạng
Số trang	85
Dung lượng	1,85 MB