MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU 3 CHƯƠNG I: KHẢO SÁT MÁY TƯƠNG TỰ 4 1.1. Những tính năng kĩ thuật của máy tiện cùng cỡ 4 1.2. Phân tích máy tiện ren vít vạn năng 1K62 5 1.2.1. Hộp tốc độ máy 7 1.2.2. Hộp chạy dao của máy 18 1.2.3. Các cơ cấu đặc biệt của máy 1K62 24 1.3. Nhận xét về máy 1K62 28 CHƯƠNG II: THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC CHO MÁY 29 2.1. Thiết kế truyền dẫn tốc độ 29 2.1.1. Thiết kế chuỗi vòng quay tiêu chuẩn 29 2.1.2. Lưới kết cấu 33 2.1.3. Tính số răng các bánh răng của từng nhóm truyền 40 2.1.4. Tính sai số, vẽ đồ thị sai số vòng quay 46 2.2. Thiết kế hộp chạy dao 49 2.2.1. Yêu cầu kĩ thuật 49 2.2.2. Sắp xếp bước ren 50 2.2.3. Thiết kế nhóm cơ sở 51 2.2.4. Thiết kế nhóm gấp bội 52 2.2.5. Tính các tỉ số truyền còn lại 56 CHƯƠNG III: THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC CHO MÁY CẮT KIM LOẠI 62 3.1. Lực tác dụng trong hệ truyền dẫn 62 3.1.1. Xác định chế độ làm việc giới hạn của máy 62 3.1.2. Xác định lực tác dụng lên hệ truyền dẫn 63 3.1.3. Tính công suất của động cơ điện 66 3.1.4. Tính sơ bộ đường kính trục 67 3.2. Tính bền chi tiết máy 69 3.2.1. Tính bền trục chính 69 3.2.2. Tính bền một cặp bánh răng (cặp bánh răng 2754 giữa trục VVI) 83 CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 86 4.1. Lý luận để chọn kiểu gạt 86 4.1.1. Các yêu cầu đối với hệ thống điều khiển 86 4.2. Bảng hệ thống điều khiển chung của hộp tốc độ máy tiện 87 4.3. Tính toán thiết kế hệ thống điều khiển 90 KẾT LUẬN 110 TÀI LIỆU THAM KHẢO 111 LỜI MỞ ĐẦU Đồ án thiết kế máy là một trong những môn học chuyên ngành sâu của sinh viên ngành chế tạo máy trường Đại học Bách Khoa Hà Nội. Đồ án này giúp trang bị thêm những hiểu biết nhất định về kết cấu, nguyên lý hoạt động cũng như công dụng của một số máy cắt kim loại thường dùng. Qua sự phân công của thầy hướng dẫn em được giao nhiệm vụ tính toán, thiết kế Máy tiện ren vít vạn năng, dựa trên cơ sở máy 1K62 (T620), một loại máy rất phổ biến trong các phân xưởng cũng như nhà máy cơ khí. Bước đầu em còn gặp nhiều khó khăn trong việc tìm kiếm tài liệu, thiếu hụt về kiến thức chuyên môn, nhưng được sự hướng dẫn nhiệt tình của các thầy cô cũng như sự cố gắng của bản thân, em đã cơ bản hoàn thành nhiệm vụ được giao. Tuy nhiên trong quá trình thực hiện, do năng lực bản thân còn hạn chế nên có thể còn nhiều sai sót. Do vậy, em rất mong được sự chỉ bảo thêm của thầy cô để có thể hoàn thiện bài làm của mình hơn nữa. Cũng thông qua đồ án môn học này, cùng với sự giảng dạy nhiệt tình của TS. Lê Đức Bảo đã giúp em phần nào có cái nhìn tổng quát hơn về cách tính toán thiết kế máy cắt kim loại, tích lũy thêm những kiến thức về chuyên môn và khả năng tổ chức hoạt động theo nhóm. Bước đầu đặt nền móng cơ bản về kiến thức cũng như kỹ năng của người kỹ sư chế tạo máy trong tương lai. Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ và chỉ bảo tận tình của các thầy cô trong bộ môn, đặc biệt của TS. Lê Đức Bảo đã giúp em hoàn thành tốt đồ án môn học này. Sinh viên thực hiện Trần Văn Ngọc CHƯƠNG I KHẢO SÁT MÁY TƯƠNG TỰ. 1.1. Những tính năng kĩ thuật của máy tiện cùng cỡ. Máy tiện là máy công cụ phổ thông, chiếm 40 – 50% số lượng máy công cụ trong các nhà máy, phân xưởng cơ khí. Dùng để tiện các mặt tròn xoay ngoài và trong (mặt trụ, mặt côn, mặt định hình, mặt ren) xén mặt đầu, cắt đứt. Có thể khoan, khoét, doa trên máy tiện. Trong thực tế, chúng ta có các loại máy tiện vạn năng, máy tiện tự động, bán tự động, chuyên môn hoá và chuyên dùng, máy tiện revolve, máy tiện CNC . Tuy nhiên do thực tế yêu cầu thiết kế máy tiện vạn năng hạng trung, vì vậy ta chỉ xem xét, khảo sát nhóm máy tiện ren vít vạn năng hạng trung (đặc biệt là máy 1K62). Chỉ tiêu so sánh 1K62 1A62 T616 Máy cần thiết kế Công suất động cơ (Kw) 10 7 4,5 10 Chiều cao tâm máy (mm) 200 200 160 Khoảng cách lớn nhất giữa hai mũi tâm (mm) 1400 1500 750 Số cấp tốc độ 23 21 12 23 Số vòng quay nhỏ nhất nmin (vp) 12,5 11,5 44 12,5 Số vòng quay lớn nhất nMax (vp) 2000 1200 1980 Lượng chạy dao dọc nhỏ nhất Sdmin (mmv) 0,07 0,082 0,06 0,08 Lượng chạy dao dọc lớn nhất SdMax (mmv) 4,16 1,59 1,07 Lượng chạy dao ngang nhỏ nhất Snmin (mmv) 0,035 0.027 0,04 0.04 Lượng chạy dao ngang lớn nhất SnMax (mmv) 2,08 0,52 0,78 Các loại ren tiện được Ren quốc tế, ren Anh, ren mô đun, ren pitch Bảng 1: Bảng so sánh máy tương tự và máy cần thiết kế Nhận xét: trên đây chưa phải là tất cả các loại máy trong nước ta có nhưng do hạn chế về tài liệu và kinh nghiệm nên ta mới chỉ phân tích được 4 loại máy trên. Nhận thấy đề tài thiết kế với các loại máy trên ta thấy máy tiện ren vít vạn năng1K62 có đặc tính tướng tự và có tài liệu tham khảo đầy đủ nhất ta lấy máy 1K62 để khảo sát cho việc thiết kế máy mới. 1.2. Phân tích máy tiện ren vít vạn năng
Đồ án thiết kế máy GVHD: Ts Lê Đức Bảo MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG I: KHẢO SÁT MÁY TƯƠNG TỰ 1.1 Những tính kĩ thuật máy tiện cỡ 1.2 Phân tích máy tiện ren vít vạn 1K62 1.2.1 Hộp tốc độ máy 1.2.2 Hộp chạy dao máy .18 1.2.3 Các cấu đặc biệt máy 1K62 24 1.3 Nhận xét máy 1K62 CHƯƠNG II: THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC CHO MÁY 2.1 Thiết kế truyền dẫn tốc độ 2.1.1 Thiết kế chuỗi vòng quay tiêu chuẩn 29 2.1.2 Lưới kết cấu 33 2.1.3 Tính số bánh nhóm truyền 40 2.1.4 Tính sai số, vẽ đồ thị sai số vịng quay .46 2.2 Thiết kế hộp chạy dao 2.2.1 Yêu cầu kĩ thuật 49 2.2.2 Sắp xếp bước ren 50 2.2.3 Thiết kế nhóm sở 51 2.2.4 Thiết kế nhóm gấp bội 52 2.2.5 Tính tỉ số truyền lại .56 CHƯƠNG III: THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC CHO MÁY CẮT KIM LOẠI 3.1 Lực tác dụng hệ truyền dẫn 3.1.1 Xác định chế độ làm việc giới hạn máy .62 3.1.2 Xác định lực tác dụng lên hệ truyền dẫn 63 3.1.3 Tính cơng suất động điện 66 3.1.4 Tính sơ đường kính trục 67 SVTH: Trần Văn Ngọc – KTCK-03-K61 Đồ án thiết kế máy GVHD: Ts Lê Đức Bảo 3.2 Tính bền chi tiết máy 3.2.1 Tính bền trục 69 3.2.2 Tính bền cặp bánh (cặp bánh 27/54 trục V/VI) .83 CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 4.1 Lý luận để chọn kiểu gạt 4.1.1 Các yêu cầu hệ thống điều khiển 86 4.2 Bảng hệ thống điều khiển chung hộp tốc độ máy tiện 4.3 Tính toán thiết kế hệ thống điều khiển KẾT LUẬN 110 TÀI LIỆU THAM KHẢO 111 SVTH: Trần Văn Ngọc – KTCK-03-K61 Đồ án thiết kế máy GVHD: Ts Lê Đức Bảo LỜI MỞ ĐẦU Đồ án thiết kế máy môn học chuyên ngành sâu sinh viên ngành chế tạo máy trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Đồ án giúp trang bị thêm hiểu biết định kết cấu, nguyên lý hoạt động công dụng số máy cắt kim loại thường dùng Qua phân công thầy hướng dẫn em giao nhiệm vụ tính tốn, thiết kế "Máy tiện ren vít vạn năng", dựa sở máy 1K62 (T620), loại máy phổ biến phân xưởng nhà máy khí Bước đầu em cịn gặp nhiều khó khăn việc tìm kiếm tài liệu, thiếu hụt kiến thức chun mơn, hướng dẫn nhiệt tình thầy cô cố gắng thân, em hoàn thành nhiệm vụ giao Tuy nhiên trình thực hiện, lực thân cịn hạn chế nên cịn nhiều sai sót Do vậy, em mong bảo thêm thầy để hồn thiện làm Cũng thơng qua đồ án môn học này, với giảng dạy nhiệt tình TS Lê Đức Bảo giúp em phần có nhìn tổng qt cách tính tốn thiết kế máy cắt kim loại, tích lũy thêm kiến thức chuyên môn khả tổ chức hoạt động theo nhóm Bước đầu đặt móng kiến thức kỹ người kỹ sư chế tạo máy tương lai Em xin chân thành cảm ơn giúp đỡ bảo tận tình thầy môn, đặc biệt TS Lê Đức Bảo giúp em hồn thành tốt đồ án mơn học Sinh viên thực Trần Văn Ngọc SVTH: Trần Văn Ngọc – KTCK-03-K61 Đồ án thiết kế máy GVHD: Ts Lê Đức Bảo CHƯƠNG I KHẢO SÁT MÁY TƯƠNG TỰ 1.1 Những tính kĩ thuật máy tiện cỡ Máy tiện máy công cụ phổ thông, chiếm 40 – 50% số lượng máy công cụ nhà máy, phân xưởng khí Dùng để tiện mặt trịn xoay ngồi (mặt trụ, mặt cơn, mặt định hình, mặt ren) xén mặt đầu, cắt đứt Có thể khoan, khoét, doa máy tiện Trong thực tế, có loại máy tiện vạn năng, máy tiện tự động, bán tự động, chuyên môn hoá chuyên dùng, máy tiện revolve, máy tiện CNC Tuy nhiên thực tế yêu cầu thiết kế máy tiện vạn hạng trung, ta xem xét, khảo sát nhóm máy tiện ren vít vạn hạng trung (đặc biệt máy 1K62) Máy cần thiết kế 1K62 1A62 T616 Công suất động (Kw) 10 4,5 Chiều cao tâm máy (mm) 200 200 160 Khoảng cách lớn hai mũi 1400 tâm (mm) 1500 750 Số cấp tốc độ 23 21 12 23 Số vòng quay nhỏ nmin (v/p) 12,5 11,5 44 12,5 Số vòng quay lớn nMax (v/p) 2000 1200 1980 0,07 0,082 0,06 1,59 1,07 Chỉ tiêu so sánh Lượng chạy dao dọc nhỏ Sdmin (mm/v) Lượng chạy dao dọc lớn SdMax 4,16 (mm/v) SVTH: Trần Văn Ngọc – KTCK-03-K61 10 0,08 Đồ án thiết kế máy GVHD: Ts Lê Đức Bảo Lượng chạy dao ngang nhỏ Snmin 0,035 (mm/v) 0.027 0,04 Lượng chạy dao ngang lớn S nMax 2,08 (mm/v) 0,52 0,78 Các loại ren tiện 0.04 Ren quốc tế, ren Anh, ren mô đun, ren pitch Bảng 1: Bảng so sánh máy tương tự máy cần thiết kế Nhận xét: chưa phải tất loại máy nước ta có hạn chế tài liệu kinh nghiệm nên ta phân tích loại máy Nhận thấy đề tài thiết kế với loại máy ta thấy máy tiện ren vít vạn năng1K62 có đặc tính tướng tự có tài liệu tham khảo đầy đủ ta lấy máy 1K62 để khảo sát cho việc thiết kế máy 1.2 Phân tích máy tiện ren vít vạn 1K62 Đặc tính kĩ thuật máy tiện ren vít vạn 1K62 Đường kính lớn phôi gia công: 400(mm) băng máy, 200(mm) bàn máy Số cấp tốc độ trục : Z = 23 (cấp) Giới hạn vòng quay trục chính: ntc = 12,5 2000(vg/ph) Tiện trơn: + Lượng chạy dao dọc Sd : 0,07 4,16(mm/vg) + Lượng chạy dao ngang Sng: 0,035 2,08 (mm/vg) Tiện ren: + Ren Hệ mét: = 192(mm) + Ren Anh: n=25,4/ = 24 = 25,4/ n(mm) + Ren Module: m=tp/ = 0,5 48 = .m(mm) + Ren Pitch hướng kính: Dp=25,4/ = 96 1 = 25,4./ Dp(mm) Động điện: + Công suất động : Nđc1 = 10(kW) + Số vịng quay động chính: nđc1 = 1450(vg/ph) + Cơng suất động chạy nhanh : Nđc2 = 1(kW) + Số vòng quay động chạy nhanh: nđc2 = 1410(vg/ph) SVTH: Trần Văn Ngọc – KTCK-03-K61 Đồ án thiết kế máy GVHD: Ts Lê Đức Bảo Hình1: Sơ đồ động máy 1k62 Hình 2: Sơ đồ cấu trúc động học SVTH: Trần Văn Ngọc – KTCK-03-K61 Đồ án thiết kế máy GVHD: Ts Lê Đức Bảo 1.2.1 Hộp tốc độ máy Thông số hộp tốc độ: Số cấp tốc độ trục : Z = 23 (cấp) Giới hạn vịng quay trục chính: ntc = 12,5 2000(vg/ph) Cơng suất động : Nđc1 = 10(kW) Số vịng quay động chính: nđc1 = 1450(vg/ph) 1.2.1.1 Tính trị số cơng bội φ Từ thông số máy nmin = 12,5 v/p nMax = 2000 v/p √ Z −1 Suy công bội là: = nMax nmin = √ 23−1 2000 12, = 1,259 =1,26 1.2.1.2 Phương trình xích tốc độ: 1.2.1.3 Xích tốc độ: +Phân tích: Đường truyền tốc độ thấp : Từ động 1 truyền đai (I)(II)(III)(IV)(V)(VI)Trục + Đường tốc độ thấp có 24 cấp tốc độ: 2x3x2x2 Ta thấy từ trục (IV) tới trục (V) có khối bánh di trượt hai bậc có khả tạo tỷ số truyền thực tế có tỷ số truyền 1, 1/4, 1/16 Số cấp tốc độ thấp: Z1 = 2x3x(2x2-1) = 18(cấp) từ n1n18 = 12,5 630 (vg/ph) SVTH: Trần Văn Ngọc – KTCK-03-K61 Đồ án thiết kế máy GVHD: Ts Lê Đức Bảo Đường truyền tốc độ cao: Từ động 1 truyền đai (I)(II)(III)(VI)Trục + Đường tốc độ cao có cấp tốc độ: Z = 2x3 từ n19n24 = 630 2000(vg/ph) Do n18 = n19 = 630(vg/ph) Số tốc độ thực hộp tốc độ: Z = (Z1+ Z2) -1 = (18+6) - = 23(cấp) 1.2.1.4 Xác định số vòng quay thực máy so sánh số vòng quay chuẩn với số vòng quay thực tế Để tính sai số tốc độ trục ta lập bảng so sánh, với sai số cho phép [n] = 10.( - 1)% = 10.(1,26 - 1)% = 2,6% n% = 100.( nlý thuyết - ntính ) / nlý thuyết + Các thông số: nmin = 12,5 (vg/ph), nmax = 2000 (vg/ph) Z = 23(cấp) + Trị số công bội = 1,26: + Tỉ số truyền đai: iđ = 142/254 0,56 + Hiệu suất truyền đai = 0,985 Số vòng quay trục I: n0 = nđc1 iđ = 1450 0.56 0,985 = 800 (vg/ph) Ta có bảng sau: n Phương trình xích tốc độ ntính nlý thuyết (vg/ph) (vg/ph) n% n1 51 21 22 22 27 n0×39 ×55 ×88 ×88 ×54 12,46 12,5 0,32 n2 56 21 22 22 27 n0×34 ×55 ×88 ×88 ×54 15,72 16 1,75 n3 51 29 22 22 27 n0×39 ×47 ×88 ×88 ×54 20,17 20 -0,85 n4 56 29 22 22 27 n0×34 ×47 ×88 ×88 ×54 25,41 25 -1,64 n5 51 38 22 22 27 n0×39 ×38 ×88 ×88 ×54 32,69 31,5 -3,78 n6 56 38 22 22 27 n0×34 ×38 ×88 ×88 ×54 41,18 40 -2,95 SVTH: Trần Văn Ngọc – KTCK-03-K61 Đồ án thiết kế máy GVHD: Ts Lê Đức Bảo n7 51 21 45 22 27 n0×39 ×55 ×45 ×88 ×54 49,93 50 0,14 n8 56 21 45 22 27 n0×34 ×55 ×45 ×88 ×54 62,88 63 0,19 n9 51 29 45 22 27 n0×39 ×47 ×45 ×88 ×54 80,69 80 -0,86 n10 56 29 45 22 27 n0×34 ×47 ×45 ×88 ×54 101,63 100 -1,63 n11 51 38 45 22 27 n0×39 ×38 ×45 ×88 ×54 130,77 125 -4,62 n12 56 38 45 22 27 n0×34 ×38 ×45 ×88 ×54 164,71 160 -2,94 n13 51 21 45 45 27 n0×39 ×55 ×45 ×45 ×54 202,37 200 -1.19 n14 56 21 45 45 27 n0×34 ×55 ×45 ×45 ×54 251,55 250 -0,62 n15 51 29 45 45 27 n0×39 ×47 ×45 ×45 ×54 323,51 315 -2,70 n16 56 29 45 45 27 n0×34 ×47 ×45 ×45 ×54 406,51 400 -1,63 n17 51 38 45 45 27 n0×39 ×38 ×45 ×45 ×54 523,07 500 -4,61 n18 56 38 45 45 27 n0×34 ×38 ×45 ×45 ×54 658,82 630 -4,57 n19 56 21 65 n0×34 ×55 ×43 760,50 800 4,94 n20 51 29 65 n0×39 ×47 ×43 975,75 1000 2,43 n21 56 29 65 n0×34 ×47 ×43 1228,98 1250 1,68 n22 51 38 65 n0×39 ×38 ×43 1581,39 1600 1,16 SVTH: Trần Văn Ngọc – KTCK-03-K61 Đồ án thiết kế máy N23 GVHD: Ts Lê Đức Bảo 56 38 65 n0×34 ×38 ×43 1991,79 2000 0,41 Bảng 2: Bảng so sánh số vòng quay chuẩn số vòng quay thực tế 6.00 % 4.94 4.00 2.43 2.6 1.75 1.68 2.00 1.16 0.41 0.16 0.14 0.19 -0.62 0.00 -0.85 -0.86 -1.19 -1.64 -1.63 10 11 12 13 14 15 -1.63 16 17 18 19 20 21 22 23 n -2.41 -2.00 -2.95 -2.94 -2.6 -3.78 -4.30 -4.61-4.57 -4.00 -6.00 Hình 3: Đồ thị sai số vịng quay Kết luận: Từ đồ thị vòng quay ta nhận thấy máy sở có cấp tốc độ có sai số vòng quay vượt ± 2,6% ( Sai số cho phép ) như: +n5 = -3.78% +n6 = -2.95% +n11 = -4.30% +n12 = -2.94% +n17 = -4.61% +n18 = -4.57% +n19 = 4.94% Với giá trị sai số vượt giá trị cho phép ảnh hưởng đến khả làm việc, độ xác, hiệu xuất máy gia công.v.v… Nhưng dùng bới khả ảnh hưởng nhỏ SVTH: Trần Văn Ngọc – KTCK-03-K61 10