Thông tin tài liệu
Thiết kế máy ép khuỷu eK2-6.3 thiết kế quy trình công nghệ gia công trục khuỷu thân máy Lời nói đầu Ngày nay, đất nớc giai đoạn tiến tới Công nghiệp hoá - đại hóa, ngành khí nói chung ngành công nghệ chế tạo máy nói riêng trở thành ngành công nghiệp mũi nhọn để phát triển đất nớc Bởi ngành để phát triển tất ngành khác Vì sâu tập trung nghiên cứu vào quan trọng Quyển đồ án đà đa số sở lý thuyết tính toán thiết kế máy ép khuỷu quy trình, trang bị công nghệ để chế tạo thân máy, trục khuỷu Trong trình tính toán thiết kế với điều kiện sản xuất Việt nam chúng em đà cố gắng vận dụng vào thực tế để đảm bảo đồ án thiết kế khả thi Chúng em đà sử dụng phơng án phân tán nguyên công, sử dụng máy công cụ vạn sẵn có Việt nam cộng với đồ gá chuyên dùng tận dụng nguồn nhân lực d thừa để đảm bảo tính kinh tế đồ án Kết cấu đồ án đợc chia làm ba phần Phần I: Nghiên cứu nguyên lý làm việc máy ép khuỷu EK2-6.3 Phần II: Tính toán thiết kế trục khuỷu thân máy Phần III: Thiết kế quy trình công nghệ gia công thân máy, trục khuỷu Mặc dù đà cố gắng tìm tòi học hỏi song đồ án dừng lại mức tập thiết kế sinh viên ngành Cơ khí chế tạo máy nên chắn nhiều sai sót Rất mong thầy cô bạn đồng nghiệp góp ý Chúng em xin chân thành cám ơn thầy Đinh Đắc Hiến, ngời đà trực tiếp hớng dẫn chúng em suốt trình thực tập làm đồ án, thầy cô môn công nghệ đà nhiệt tình bảo chúng em hoàn thành tốt đồ ¸n nµy ThiÕt kÕ m¸y Ðp khủu eK2-6.3 vµ thiết kế quy trình công nghệ gia công trục khuỷu thân máy Phần I Nghiên cứu nguyên lý làm việc máy ép khuỷu EK2 6.3 Phân loại phạm vi sử dụng: Hiện thiết bị dùng công nghệ rèn dập có nhiều chủng loại, phù hợp với yêu cầu công nghệ khác ngành gia công áp lực Một loại thiết bị đợc sử dụng rộng rÃi loại máy ép khuỷu đơn động Máy ép khuỷu đơn động loại máy ép vạn năng, thực đợc nhiều nguyên công công nghệ dập tấm, nh cắt hình, đột lỗ, dập sâu, uốn v.v Đặc điểm chung loại máy ép dùng cấu tay quay truyền, truyền động khí để biến ®ỉi chun ®éng quay cđa trơc khủu thµnh chun ®éng lại đầu trợt Máy có đầu trợt mang khuôn chuyển động lại nên đợc gọi máy ép đơn động Do yêu cầu sử dụng khác công nghệ, thân máy, ngời ta chia làm hai kiểu, thân hở thân kín Kiểu thân hở dạng chữ C có u điểm mở rộng đợc phạm vi đa phôi ba phía vào bàn máy Kiểu thờng có lực dập không lớn 100 tấn, yêu cầu lực dập lớn ngời ta dùng kiểu máy thân kín Thuật ngữ kín phân biệt thân máy theo dạng bên hình chữ C Thân máy đợc liên kết với kết cấu hàn bu lông giằng Kiểu thân kín có độ cứng vững cao, thân máy biến dạng có tải trọng Sản phẩm dập có độ xác cao Việc đa phôi liệu vào bàn máy thực hai phía trớc sau Ngoài việc phân loại trên, thân máy chia kiểu trụ hai trụ Thân máy kiểu trụ dạng máy có phận truyền động nằm phía thân máy (hình 1.a) Biên máy mang đầu trợt lắp đầu cuối trục lệch tâm hay nói cách khác biên máy mang đầu trợt nằm gối đỡ thân máy, ngời ta gọi máy có trục công-sôn Nhợc điểm thân máy kiểu trụ độ cứng vững trục Thân máy kiểu hai trụ, loại máy có phận truyền động, bố trí hai phía thân máy (hình 1.b) Biên máy mang đầu trợt nằm hai gối đỡ thân máy nên độ cứng vững trục cao Thân máy kiểu hai trụ thờng có kiểu thân nghiêng đợc có u điểm sản phẩm sau dập rời khỏi lòng khuôn, đợc rơi theo chiều nghiêng thân máy Trong thực tế sản xuất cần lu ý rằng: tính toán lực cho nguyên công dập cắt, đột lỗ, thực máy ép kiểu thân hở trụ hai trụ, lực phải tÝnh nhá h¬n lùc danh nghÜa tõ 25-30% ViƯc chän khe hở chầy cối thực thân máy kiểu trên, phải chọn lớn so với máy thân kín a) Hình 1.1: Máy Ðp mét b) a- Th©n hë mét trơ b- Th©n hở hai trụ nghiêng đ ợc c- Thân kín c) Thiết kế máy ép khuỷu eK2-6.3 thiết kế quy trình công nghệ gia công trục khuỷu thân máy Cấu tạo nguyên lý làm việc: Máy ép khuỷu đơn động chiếm tỷ lệ lớn ngành gia công áp lực, đa dạng kiểu máy, phong phú chủng loại, mức độ đại ngày tiến bộ, hình dáng công nghiệp ngày đổi mới, nhng nhìn chung có nguyên tắc chuyển động giống Qua sơ đồ động (hình 2) ta thấy từ động bánh đai qua dây đai đến bánh đà Bánh đà có lắp cố định với trục trung gian truyền chuyển động cho bánh khâu có liên kết với trục khuỷu cấu ly hợp Trục khuỷu nối với đầu trợt biên đợc định hớng hai đờng trợt 10 11 Đầu cuối trục khuỷu có cấu hÃm 10 để dừng đầu trợt điểm chết máy không làm việc Khuôn dới lắp lót khuôn 11 đà đợc cố định với thân máy Sơ đồgang độngđúc máyliền, ép khuỷu động Thân máy chiHình tiết2:bằng có độđơn cứng vững cao, hoàn toàn chịu tác dụng lực dập không làm ảnh hởng đến móng nhà xởng Máy ép khuỷu đơn động loại máy ép truyền động khí Nguyên tắc làm việc máy dùng cấu tay quay truyền để biến đổi chuyển động quay trục khuỷu thành chuyển động lại đầu trợt Lực ép cấu tạo nên Cơ cấu có u điểm, sử dụng bền, điều khiển đơn giản, nên đợc ứng dụng rộng rÃi máy ép khí dùng ngành gia công áp lực Thiết kế máy ép khuỷu eK2-6.3 thiết kế quy trình công nghệ gia công trục khuỷu thân máy Phần Ii Tính toán thiết kế trục khuỷu thân máy I Tính toán sơ trục khuỷu: Đối với máy ép khuỷu PH < 200 T = 14 √ P H +0,02 (cm) Trong đó: PH: lực ép danh nghĩa máy (MN) Đối với máy ép khuỷu 6.3T ta có: PH = 6.3 T = 0.063 MN VËy ta cã: √ 063+0 02 d0 = 4.0 (cm) dA d0 Do = 14 lm lo lA l0 Theo b¶ng tÝnh toán ta có thông số trục khuỷu: dA = 1.5 dO = 1.5 40 = 60 (mm) = = 1.5 40 = 80 (mm) lt ThiÕt kÕ m¸y Ðp khủu eK2-6.3 thiết kế quy trình công nghệ gia công trục khuỷu thân máy lK = 2.8 dO = 2.8 40 = 112 (mm) lm = 1.5 = 1.5 40 = 60(mm) lt = 1.7 = 1.7 40 = 68 (mm) r = 0.08 = 0.08 40 = 3.2 (mm) Để đảm bảo an toàn cho cổ trục chính, ngời ta tính thêm hệ số an toàn: n = 1.1 VËy ta cã: = 40 1.1 = 44 (mm) Chän theo d·y tiªu chuÈn = 45 mm Vì trục có bố trí ly hợp then xoay, nên ta phải tính chiều dài trục theo chiỊu dµi d·y then xoay dthen xoay = 0.4 d = 0.4 60 = 24 (mm) Trong ®ã: D đờng kính cổ khuỷu (mm) Chọn theo dÃy tiêu chuẩn Dtx = 25 mm Chiều dài rÃnh then xoay: L= dtx Trong đó: L chiều dài then xoay phần làm việc với trục khuỷu: L = 25 = 75 (mm) II Tính toán thân m¸y: M¸y Ðp cã lùc Ðp danh nghÜa PH > 160 T phải tính đầy đủ sức bền thân máy, độ cứng vững, kết cấu thân máy thép hàn, chịu lực danh nghĩa PH > 160 T Tính thân máy công việc thiết kế mà cần thiết kiểm tra tiết diện chịu tải nguy hiểm chịu lực độ cứng vững diện tích ngang nguy hiểm nh hình vẽ: Đối với thân máy đúc gang: F = K PH (mm2) PH lµ lùc Ðp danh nghĩa máy tính kG K hệ số tra theo bảng kết cấu có rÃnh hốc nguy hiểm (ở thân gang đúc thép) diện tích F tăng từ 1.2 Cũng tơng tự tính độ biến dạng cứng vững phải tăng 1.2 Thân gang: F = K PH PH = 6,3 T = 6300 KG A 110 K theo b¶ng √ P H = √ 6300 = 1,38 Theo b¶ng ta cã K = 1,31 F = 1,31 6300 = 8253 (mm2) Đối với máy trụ : h = (2,3 – ) A h= 2,54 A = 2,54 110 = 280 (mm) h/b = 1- 1,7 b= h/ 1,037= 270 mm Chiều dày vách thân máy Thiết kế máy ép khuỷu eK2-6.3 thiết kế quy trình công nghệ gia công trục khuỷu thân m¸y a 0,09 √ P H a: chiỊu dày vách thân PH lực ép danh nghĩa m¸y tÝnh b»ng Kg a 0,09 √ 6300 = 7,1 thông thờng a mm m¸y Ðp khủu 6,3 T ta lÊy a = 12 mm III Hành trình đầu trợt: Trong máy ép khí, để biến đổi chuyển động quay trục khuỷu, thành chuyển động lại đầu trợt Ngời ta áp dụng phổ biến cấu tay quay truyền (khuỷu biên) Chiều dài tay quay R bán kính lệch tâm trục khuỷu Chiều dài L biên khoảng cách giữahai tâm hai ổ bi hai đầu biên bên bên dới Khi đầu trợt chuyển động qua lại ,có hai vị trí tâm biên tâm trục khuỷu đờng trục Ngời ta gọi hai vị trí điểm chết điểm chết dới L R S = 2R ĐCT S Khoảng cách hai vị trí hành trình toàn phần S đầu trợt S =2R trị số không đổi Mỗi vòng quay trục khuỷu đầu trợt thực đợc hai hành trình Hành trình xuống hành trình lên Trong thuyết minh máy ngời ta ghi trị số hành trình đầu trợt Ta hiểu hành trình toàn phần theo hớng chuyển động Phần hành trình đầu trợt, thực nguyên công công nghệ gọi hành trình làm việc kí hiệu S Góc quay trục khuỷu tơng ứng với hành trình làm việc gọi góc làm việc trục khuỷu Góc đợc tÝnh tõ 5o – 30o Trong thùc tÕ s¶n xuÊt ta thờng phải tính giá trị S Muốn tính ta áp dụng công thức sau: S = R[(1 - cos) + 0,25(1- cos2)] Đặt giá trị dấu móc vu«ng b»ng f ta cã: S = Rf C«ng thøc ta thấy trị số f phụ thuộc vào góc Trong góc quay trục khuỷu đợc tính từ điểm chết dới Do S phải tính từ điểm chết dới ngợc chiều víi chiỊu quay cđa trơc khủu HƯ sè lµ hệ số chiều dài ĐCD R biên = L Thiết kế máy ép khuỷu eK2-6.3 thiết kế quy trình công nghệ gia công trục khuỷu thân máy Để đơn giản việc tính toán ngòi ta tính sẵn giá trị f phụ thuộc vào Biết giá trị của f ta đem nhân với R tính đợc giá trị S Trong trờng hợp hệ số khó xác định ta tính theo trị số trung bình 0.14 0.16 Đối với máy ép khuûu EK2 – 6.3 ta cã R= 22.5 mm gãc lµm viƯc cđa trơc khủu = 30o ; tû số = 0.1 Tìm gia trị f cho b¶ng 1.3 ta cã f = 0.146 Nh vËy khoảng hành trình làm việc tìm đợc: S = Rf = 22.5 0.146 = 3.285 mm IV Tèc ®é đầu trợt: Sau vòng quay trục khuỷu, đầu trợt qua hai vị trí ĐCT ĐCD Qua vị trí đầu trợt thay đổi chiều chuyển động Giai đoạn bắt đầu dập đầu trợt có trị số tốc độ ,sau giảm dần tới Tốc độcủa đầu trợt phụ thuộc vào bán kính lệch tâm R vị trí góc làm việc số vòng quay trục khuỷu Tốc độ lớn đầu trợt đợc tính công thức: V= 0.105 R n (m/s) Tốc độ tơng ứng với góc lµm viƯc cđa trơc khủu = 82o - 85o Trong công thức n số lần hành trình đầu trợt ghi thuyết minh tính phút R bán kính lệch tâm tính m Ta có tốc độ đầu trợt : V= 0.10522.5 145 = 342.5625(m/s) Tốc độ đầu trợt thực ảnh hởng đến độ mòn chày cối Nâng cao tốc độ đầu trợt làm tăng độ mòn khuôn cối V Số hành trình đầu trợt hệ số sử dụng số hành trình: Số hành trình đầu trợt , ta hiểu số lần hành trình đầu trợt chuyển động xuống dới , tính phút Số hành trình đầu trợt ghi thuyết minh máy đợc tính cho chế độ làm việc liên tục phút Trong trờng hợp máy làm việc chế độ dập nhát ,thì số hành trình nhát phút ,gọi số hành trình sử dụng Số hành trình sử dụng tiêu làm việc quan trọng ,nó tính tới suất mức độ tự động hoá máy Để so sánh đợc mức ®é tù ®éng ,ngêi ta ®a mét hÖ sè gọi hệ số sử dụng số hành trình kí hiệu p Nếu gọi số hành trình ghi thuyết minh nm số hành trình sử dụng lµ np Ta cã hƯ sè sư dơng sè hµnh tr×nh: np p = nm Thùc tÕ hƯ sè sư dụng số hành trình phụ thuộc vào mức độ tự động hoá, nh đa phôi tự động, trọng lợng hình dáng sản phẩm dập, tổ chức nơi làm việc công nhân, mà hệ số sử dụng p dao động phạm vi rộng Trị số p nằm khoảng 0.2 0.25 thờng đạt 0.2 VI Công cho phép máy: Một thông số lợng quan trọng máy ép công để hoàn thành nguyên công sau hành trình làm việc đầu trợt Đại lợng lớn công gọi công cho phép Công cho phép máy chủ yếu phụ thuộc vào đặc tính bánh đà động điện Trong máy ép khí bánh đà động điện hệ thống đồng Bánh đà làm nhiệm vụ tích luỹ công để sản thời gian dập, đồng thời làm nhiệm vụ bảo vệ động có xung lực Ngợc lại, động làm nhiệm vụ phục hồi công mà bánh đà đà hai lần dập Trong thời gian bánh đà sinh công bánh đà động giảm thấp vòng quay lợng Lợng vòng quay giảm đợc giới hạn nóng lên Thiết kế máy ép khuỷu eK2-6.3 thiết kế quy trình công nghệ gia công trục khuỷu thân máy động Do công lớn nhất, mà bánh đà sinh ra, khoảng thời gian hai lần dập đợc giới hạn điều kiện phát nhiệt động Trong thực tế sử dụng có trờng hợp ta đà gặp máy làm việc, bánh đà đáng kể số vòng quay sau vài hành trình đầu trợt Động điện bị nóng lên, bánh đà quay chậm dần dừng hẳn Nh ta nói công cần thiết để dập lớn công cho phép động cơ, hay nói cách khác số lần dập chọn cho nguyên công cao Do muốn đảm bảo đợc suất sử dụng phải lu ý đến đièu kiện làm việc động Nếu biết công suất động lắp thân máy công cho phép đợc tính theo công thức sau: 5100ìN nm ì p A= (Kgm) (công thức đà tính 20% an toàn cho công suất động cơ) A tổng công tiêu hao máy N- công suất thực động lắp máy kW VII Những thông số kích thớc: Một thông số kích thớc quan trọng máy chiều cao kín hay không gian lắp khuôn chiều cao kín (H) xác định khoảng cách lớn bàn đầu trợt vị trí thấp , hành trình lớn Khoảng cách bàn máy đầu trợt điều chỉnh đợc phép gá lắp máy với chiều cao khuôn khác Kích thớc lót khuôn (bàn phụ) tính từ phải sang trái, theo mặt trớc máy trớc sau, dùng để xác định kích thớc khuôn mặt phẳng Những máy ép có hành trình cố định ,giới hạn thay đổi chiều cao kín khuôn , xác định trị số điều chỉnh chiều dài biên ChiỊu cao kÝn lín nhÊt cđa khu«n: Hkh(max) = H- h Hkh(min) = H- h - B H – chiÒu cao kÝn ghi thut minh h- chiỊu dµy tÊm lót khuôn (bàn giả) B khoảng điều chỉnh biên Ta có thông số kích thớc nh sau: Hkh(max) = H- h = 122 – 32 = 90 mm Hkh(min) = H- h - B = 122 – 32 – 30 = 60 mm H – chiÒu cao kÝn ghi thuyÕt minh; H = 122 mm h- chiều dày lót khuôn (bàn giả); h = 32 mm B khoảng điều chỉnh biên; B = 30 mm ThiÕt kÕ m¸y Ðp khủu eK2-6.3 thiết kế quy trình công nghệ gia công trục khuỷu thân máy Phần Iii Tính toán thiết kế quy trình công nghệ gia công trục khuỷu thân máy Chơng Tính toán thiết kế quy trình công nghệ gia công trục khuỷu I Phân tích chức điều kiện làm việc trục khuỷu: - Trục khuỷu thuộc phận ly hợp máy ép khuỷu đơn động Trong máy ép khí, ®Ĩ biÕn ®ỉi chun ®éng quay cđa trơc khủu thµnh chuyển động tịnh tiến đầu trợt, ngời ta áp dơng chđ u c¬ cÊu tay quay trun (khủu biên) Mỗi vòng quay trục khuỷu đầu trợt thực hành trình lên xuống - Trục khuỷu có nhiệm vụ truyền chuyển động từ bánh đai đến đầu trợt - Do yêu cầu làm việc máy, nên trục khuỷu chịu tải trọng thay đổi theo cờng độ, theo hành trình gia công Vì cấu tạo trục khuỷu phải đảm bảo yêu cầu sau đây: + Tính chống mài mòn hệ số ma sát bé điều kiện nhiệt độ cao bôi trơn không đầy đủ + Đủ sức bền để làm việc + Tính chịu va đập tốt - Về cấu tạo máy ép trục khuỷu EK2-6.3, không yêu cầu cao độ xác trục (bề mặt yêu cầu cao cấp xác 6) - Dựa vào yêu cầu vào chế độ làm việc trục khuỷu, ta chọn vật liệu để chế tạo trục thép 45 Thép 45 có thành phần hoá học nh sau: M¸c thÐp C Mn Si C45 0.42– 0.50 0.50-0.80 0.17-0.37 P, max 0.04 S, max 0.04 II Ph©n tÝch tÝnh c«ng nghƯ kÕt cÊu: Cr, max 0.25 Ni, max 0.25 Thiết kế máy ép khuỷu eK2-6.3 thiết kế quy trình công nghệ gia công trục khuỷu thân máy - Các bề mặt trục có khả gia công dao thông thờng - Đờng kính cổ trục giảm dần hai đầu: L/D < 10 đảm bảo độ cứng vững cho trờng hợp gia công b»ng nhiỊu dao - KÕt cÊu cđa trơc phï hỵp cho gia công chép hình máy thuỷ lực - Vì yêu cầu máy EK2-6.3 không cao, nên hình dạng trục đơn giản, dễ chế tạo sản xuất - Kết cấu rÃnh then hở, nâng cao suất gia công III Xác định dạng sản xuất: Trong chế tạo máy ngời ta phân ba dạng sản xuất: - Sản xuất đơn - Sản xuất hàng loạt (hàng loạt lớn, hàng loạt vừa hàng loạt nhỏ) - Sản xuất hàng khối Mỗi dạng sản xuất có đặc điểm riêng, phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác Muốn xác định dạng sản xuất, trớc hết phải biết sản lợng hàng năm chi tiết gia công Sản lợng hàng năm đợc xác định theo công thức sau đây: 1+ 100 N = N1.m( ) đây: N - số chi tiết đợc sản xuất năm; N1- số sản phẩm (số máy) đợc sản xuất năm; m- số chi tiết sản phẩm; - số chi tiết đợc chế tạo thêm để dự trữ (5% đến 7%) Nếu tính đến số % phế phẩm chủ yếu phân xởng đúc rèn ta có công thức sau: 1+ N = N1.m( α +β 100 ) Trong ®ã = 3% – 6% VËy ta cã: 1+ 4+6 100 ) = 220 (chi tiết/năm) N = 200.1.( - Träng lỵng chi tiÕt: Q = V. (kG) Q - träng lỵng cđa chi tiÕt (kG); - träng lỵng riªng cđa vËt 3liƯu (thÐp = 7.852 kG/dm3) V - thĨ tÝch cđa chi tiÕt (dm ) V=V1+V2+V3+V4+V5+V6+V7+V8+V9 V1= S1h1 = R1 h1 = 15229 = 20489 (mm3) V2= S2h2 = R22h2 = 17240 = 36298 (mm3) V3= S3h3 = R32h3 = 22.5285 = 135118 (mm3) V4= 2S4h4 = 2R42h4 = 239226.5 = 23880 (mm3) V5= S5h5 = R52h3 = 30267 = 189342 (mm3) V6= S6h6 = R62h6 = 22.5288 = 139887 (mm3) V7= S7h7 = R72h7 = 3125 = 15088 (mm3) V8= S8h8 = R82h8 = 29263 = 166367 (mm3) V9= S9h9 = R92h9 = 282100 = 246176 (mm3) VËy: V=V1+V2+V3+V4+V5+V6+V7+V8+V9= 972645 mm = 0.972645 (dm3) V5 V1 V3 10 V6 V8
Ngày đăng: 29/01/2024, 10:38
Xem thêm:
