Trang 1 HỌ VÀ TÊN SINH VIÊN: TUẤN HỒI + VIẾT Q…TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU, TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾMÁY CÁN THÉP VẰN Ø162021ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNGĐà Nẵng, tháng 08 năm 2021TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THU
Khái niệm về biến dạng của kim loại
Biến dạng đàn hồi
Vật thể dưới tác dụng ngoại lực bị biến dạng Nếu sau khi cất tải biến dạng bị mất đi, vật thể trở về hình dạng kích thước ban đầu như khi chưa bị tác dụng lực, gọi biến dạng đó là biến dạng đàn hồi.
Biến dạng đàn hồi phụ thuộc vào hai yếu tố:lực và nhiệt độ.
Biến dạng dẻo
Là biến dạng vẫn còn lại sau khi bỏ tải trọng.
Nguyên nhân là do khi tăng tải, nguyên tử của kim loại chuyển dời sang một vị trí xa hơn và ổn định hơn, không trở về vị trí cân bằng cũ khi thôi lực tác dụng.
Phá huỷ
Phá huỷ là ngoài sự thay đổi hình dáng và kích thước của vật thể dưới tác dụng của ngoại lực, sau khi cất tải chúng không còn giữ nguyên liên kết ban đầu giữa các nguyên tử hoặc các phần Phá huỷ là nứt, gãy, vỡ mối liên kết giữa các nguyên tử do ứng suất kéo gây nên.
Ta có biểu đồ thể hiện mối liên hệ giữa lực tác dụng và biến dạng đối với vật liệu dẻo bị kéo như sau:
- Nếu giá trị của tải trọng đặt vào P ≤ PA thì quan hệ giữa P và Δl là bậc 1 Đây là l là bậc 1 Đây là giai đoạn biến dạng đàn hồi.
- Nếu tải trọng PA ic ; thường thì in = (1,21,3)ic Với : in : Tỉ số truyền của bộ truyền bánh răng nghiêng cấp nhanh ic : Tỉ số truyền của bộ truyền bánh răng nghiêng cấp chậm.
Số vòng quay của các trục: nI = nđc= 750 (vg/ph) nII = n I i n = 750 = 292 (vg/ph) 2,57 nIII = n II i c = 292 = 136 (vg/ph) 2,14
Công suất trên các trục của hộp:
NI = Nđc.ho.hkn (KW) Với: Nđc = 55 (KW) ho = 0,99 Hiệu suất của một cặp ổ lăn. hkn = 1 Hiệu suất của khớp nối.
NI = Nđc.ho.hkn = 55.0,99.1 = 54,45 (KW)
NII = NI.ho.hbr = 54,45.0,99.0,98 = 52,83 (KW) NIII = NII.ho.hbr = 52,83.0,99.0,98 = 51,26 (KW) hbr = 0,98 : Hiệu suất của bộ truyền bánh răng trụ)
Mômen xoắn trên các trục:
Ta có bảng tổng kết số liệu sau:
Trục đông cơ I II III i i = 5,5 in= 2,57 ic = 2,14 n (vg/ph) 750 750 292 136
T (N.m) 700,33 693,33 1727,83 3599,51 b) Tính bộ truyền bánh răng cấp nhanh:
Chọn bộ truyền làm việc trong 5 (năm) mỗi năm làm việc 250 (ngày) và một ngày làm việc 16(giờ).
Vậy tổng thời gian làm việc trong 5 (năm):
Chọn vật liệu bánh răng và cách nhiệt luyện:
Bánh nhỏ: thép C45 thường hoá.
Bánh lớn: thép C35 thường hoá.
Tra bảng 3-8 [ sách ] ta có cơ tính như sau (giả thiết đường kính phôi
Ứng suất uốn cho phép:
Khi răng làm việc một mặt ta có:
n = 1,5 là hệ số an toàn.
K = 1,8 là hệ số tập trung ứng suất ở chân răng.
-1 là giới hạn mỏi uốn; -1 = (0,40,45)B (N/mm2) Giới hạn mỏi của thép C45 của bánh nhỏ:
-1 = 0,43.B = 0,43.600= 258 (N/mm2) Giới hạn mỏi của thép C35 của bánh lớn là:
K ’’ là hệ số chu kỳ ứng suất uốn Tương tự như trên lấy gần đúng
Vậy ứng suất uốn cho phép của bánh răng nhỏ.
Chọn sơ bộ hệ số tải trọng: K = 1,31,5.
Chọn hệ số chiều rộng bánh răng A Xác đinh khoảng cách trục A:
Theo công thức 3-10 [sách] ta có b = 0,4.
A 287 (mm) Chọn sơ bộ A = 290 (mm)
Tính vận tốc vòng của bánh răng và chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng:
Tra bảng 3-11 [sách] ứng với V=6,38 m/s ta chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng là cấp 8.
Định chính xác hệ số tải trọng và khoảng cách trục:
Hệ số tải trọng: K= Ktt.Kđ
Trong đó: + Ktt là hệ số tập trung tải trọng, lấy gần đúng Ktt= 1
+ Kđ là hệ số tải trọng động. Ứng với cấp chính xác 8, độ cứng HB No = 107 nên ta lấy K’n = 1
Do đó theo bảng 3-9 [sách] ta có công thức tính ứng suất tiếp xúc cho phép:
[]1tx = 2,6.HB = 2,6.200 = 520 (N/mm2) []2tx = 2,6.HB = 2,6.160 = 416 (N/mm2) Để tính bền ta dùng trị số nhỏ là []tx = 416 (N/mm2)
Ứng suất uốn cho phép:
Khi răng làm việc một mặt ta có:
Tương tự như ở bộ truyền cấp nhanh, ở bộ truyền cấp chậm ta cũng tính được ứng suất uốn cho phép của bánh răng nhỏ và lớn như sau:
Chọn sơ bộ hệ số tải trọng K = 1,5.
Chọn hệ số chiều rộng bánh răng A Xác đinh khoảng cách trục A:
Theo công thức 3-10 [sách] ta có b = 0,4.
A 364,1 (mm) Chọn sơ bộ A = 366 (mm)
Tính vận tốc vòng của bánh răng và chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng:
Tra bảng 3-11 [sách] ứng với V=3,56 m/s ta chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng là cấp 9.
Định chính xác hệ số tải trọng và khoảng cách trục:
Hệ số tải trọng: K= Ktt.Kđ [3.25]
Trong đó: + Ktt là hệ số tập trung tải trọng, lấy gần đúng Ktt= 1
+ Kđ là hệ số tải trọng động. Ứng với cấp chính xác 9, độ cứng HB0 nên chỉ có ổ tại vị trí B chịu lực dọc trục.
Vì QB>QA nên ta chọn ổ cho gối đỡ tại B, còn ổ của gối đỡ tại A ta lấy cùng kích thước.
= 960(750.20000) 0,3 = 124997 Theo bảng 18P [4] ứng với dnt = 45 mm có Cbảng= 128000
Vậy chọn ổ có kí hiệu 7309 có các kích thước: Đường kính ngoài : D= 100 (mm)
Ta có: Đường kính tại chỗ lắp bánh răng dII = 75 mm nên chọn đường kính ngõng trục: dnt = 60 mm Tra bảng 18P [4] ứng với ổ cỡ trung, sơ bộ chọn ổ có β 11o30’, ký hiệu 7300.
Sơ đồ lực tác dụng lên ổ đỡ như sau:
+ Tính phản lực tại các gối đỡ:
+ Hệ số khả năng làm việc:
C = Q(nh)0,3 Cbảng h= 20000 (giờ) là tổng thời gian làm việc n = 292 (vg/ph)
+ Tính tải trọng tương đương:
Q = (Kv.R + m.At).Kn.Kt m: hệ số chuyển tải trọng dọc trục về tải trọng hướng tâm, m = 1,8.
Kt = 1,3 1,5 ta chọn Kt = 1,3 hệ số tải trọng động (Bảng 3_8 [4]) Kn = 1: hệ số nhiệt độ (Bảng 8_4 [4]).
Kv = 1: hệ số xét đến vòng nào của ổ là vòng quay Tổng lực chiều trục: At
At = S + (SC – SD) Ở đây: S = -Pa2 +Pa3 = -1495 + 2810 (N)
SC = 1,3RC.tgβ = 1,3.11390.tg11o30’ = 3013 (N) SD = 1,3RD.tgβ = 1,3.13474.tg11o30’ 3564 (N)
Với sơ đồ bố trí ổ như trên, At>0 nên chỉ có ổ tại vị trí D chịu lực dọc trục.
Vì QD>QC nên ta chọn ổ cho gối đỡ tại D, còn ổ của gối đỡ tại C ta lấy cùng kích thước.
= 1930(292.20000) 0,3 = 178886 Theo bảng 18P [4] ứng với dnt = 60 mm có Cbảng= 194000
Vậy chọn ổ có kí hiệu 7312 có các kích thước: Đường kính ngoài: D= 130 (mm)
Ta có: Đường kính tại chỗ lắp bánh răng dIII = 85 mm nên chọn đường kính ngõng trục: dnt = 75 mm Tra bảng 18P [4] ứng với ổ cỡ trung, sơ bộ chọn ổ có β 12o20’, ký hiệu 7300.
Sơ đồ lực tác dụng lên ổ đỡ như sau:
+ Tính phản lực tại các gối đỡ:
+ Hệ số khả năng làm việc:
C = Q(nh)0,3 Cbảng h= 20000 (giờ) là tổng thời gian làm việc n = 136 (vg/ph) + Tính tải trọng tương đương:
Q = (Kv.R + m.At).Kn.Kt m: hệ số chuyển tải trọng dọc trục về tải trọng hướng tâm, m = 1,8.
Kt = 1,3 1,5 ta chọn Kt = 1,3 hệ số tải trọng động (Bảng 3_8 [4]) Kn = 1: hệ số nhiệt độ (Bảng 8_4 [4]).
Kv = 1: hệ số xét đến vòng nào của ổ là vòng quay.
+ Tổng lực chiều trục: At
At = S + (SE – SF) Ở đây: S = -Pa4 = -2735 (N)
SE = 1,3RE.tgβ = 1,3.5992.tg12o20’ = 1706 (N) SD = 1,3RF.tgβ = 1,3.10140.tg12o20’ 2886 (N)
Với sơ đồ bố trí ổ như trên, AtQF nên ta chọn ổ cho gối đỡ tại E, còn ổ của gối đỡ tại F ta lấy cùng kích thước.
= 1695(136.20000) 0,3 = 144391 Theo bảng 18P [4] ứng với dnt = 75 mm có Cbảng= 280000
Vậy chọn ổ có kí hiệu 7315 có các kích thước: Đường kính ngoài : D= 160 (mm)
Bề rộng của ổ : B= 37 (mm) g) Cấu tạo vỏ hộp:
Chọn vật liệu vỏ hộp bằng gang xám GX 15-32
Chọn mặt ghép theo bề mặt đi qua đường tâm trục, nhờ đó việc lắp ghép thuận tiện hơn.
Các kích thước cơ bảng của hộp theo bảng 10_9 tài liệu [4] như sau:
- Chiều dày thành thân hộp:
- Chiều dày thành nắp hộp
- Chiều dày mặt bích dưới thân hộp b= 1,5. = 1,5.12 = 18 (mm)
- Chiều dày mặt bích trên của nắp hộp b1 = 1,51 = 1,5.11 = 16,5(mm) Chọn b1 = 17(mm)
- Chiều dày gân ở nắp hộp: m1=(0,85 1)1 =(0,85
- Chiều dày gân ở thân hộp: m = (0,85 1) =(0,85
- Chiều dày mặt đế không có phần lồi:
- Đường kính Bulông nền: dn = 0,036.A + 12 = 0,036.358 + 12 = 24,888(mm) Chọn dn = 30 (mm)
Bulông cạnh ổ: d1 = 0,7dn = 21 mm, chọn d1 = 20 (mm)
Bulông ghép nắp vào thân: d2 = 0,5dn = 15(mm), chọn d2 = 14 (mm)
Bulông ghép nắp ổ: d3= 0,4dn = 12(mm), chọn d3 = 12 (mm)
Bulông ghép nắp ở cửa thăm: d4 = 0,3.dn = 9(mm), chọn d4 8 Số lượng bulông nền chọn n = 6.
- Khoảng cách C1 từ mặt ngoài của vỏ đến tâm bu lông dn, d1 và d2: C1= 1,2.d1+ (58) (mm)
- Chiều dày mặt bích (không kể chiều dày thân hoặc nắp hộp)
- Để quan sát các chi tiết máy trong hộp và rót dầu vào hộp, trên đỉnh nắp hộp có cửa thăm , theo bảng 10_12 [4] chọn nắp cửa thăm có các kích thước sau.
A = 200(mm); A1 = 250 (mm); B = 150(mm); B1 200 (mm); C = 230(mm); C1130 (mm); K = 180(mm); R 15 (mm);
Số lượng 6 vít, kích thước vít M10x22.
Trọng lượng của hộp giảm tốc khoảng 645(KG).
Bôi trơn hộp giảm tốc: Để giảm mất mát công suất vì ma sát, giảm mài mòn răng, đảm bảo thoát nhiệt tốt và đề phòng các chi tiết máy bị han gỉ cần phải bôi trơn liên tục các bộ truyền trong hộp giảm tốc.
Chiều cao mức dầu: 1/6 bán kính bánh răng cấp nhanh và dưới 1/3 bán kính bánh răng cấp chậm Mức dầu nhỏ nhất là ngập chân răng bánh lớn của bộ truyền cấp nhanh.
Các loại dầu bôi trơn hộp giảm tốc.
Thường dùng các loại dầu sau đây để bôi trơn hộp giảm tốc:
+ Dầu côg nghiệp được dùng rộng rãi để bôi trơn nhiều loại máy khác nhau Bôi trơn bằng phương pháp lưa thông nên dùng dầu công nghiệp 45.
+ Dầu tuabin có chất lượng tốt nênthương dùng để bôi trơn cho các loại bánh răng quay nhanh.
+ Dầu ôtô máy kéo cũng được bôi trơn hộp giảm tốc.
Vậy chọn loại dầu ôtô máy kéo AK-20 để bôi trơn hộp giảm tốc.
Thiết kế hộp phân lực
Các thông số cơ bản để thiết kế hộp phân lực:
+ Công suất trên ba trục của hộp phân lực đều bằng nhau.
+ Góc nghiêng của răng chữ V chọn sơ bộ β= 300 (tài liệu [4]) Góc ăn khớp 200.
+ Bánh răng có rảnh thoát dao ở giữa.
+ Tỉ số truyền của ba trục đều bằng nhau và bằng 1. a) Xác định các thông số của hộp phân lực:
Trong đó: i = 1; K = 1,3 ; N = 51,26(KW) ; n2 = 136(vg/ph);
Chọn khoảng cách trục A = 350(mm).
Tính vận tốc vòng của bánh răng và chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng:
Tra bảng 3-11 [4] ứng với V=2,49 m/s ta chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng chữ V là cấp 9.
Số răng của bánh răng chữ V:
Kiểm nghiệm theo sức bền tiếp xúc của bánh răng.
(Với b = A.A = 0,9.350 = 315 mm là chiều dài răng).
tx = 312 < tc = 572 (N/mm 2 ) thoả mãn.
Kiểm nghiệm sức bền uốn của báng răng.
’’ = (1,4 1,6) là hệ số phản ánh sự tăng khả năng tải khi tính theo sức bền uốn của bánh răng nghiêng so với bánh răng thẳng Chọn ” = 1,5
26,51 N / mm2 Ứng suất uốn cho phép:
Vì bánh răng làm bằng thép ta có:
+ k =1,8 là hệ số tập trung ứng suất ở chân răng.
+ k " =1 là hệ số chu kì ứng suất uốn.
148 N / mm 2 > (Thoả mãn điều kiện bền) u 1,8.1,8 u
Định các thông số hình học của bánh răng.
+ Chiều cao răng: h = 2,25.mn = 11,25 (mm)
+ Chiều sâu rãnh thoát dao: t = 2,5mn = 2,5.5 = 12,5 (mm)
+ Chiều rộng rãnh thoát dao: Theo bảng 10-1 [4] chọn a= 58 (mm)
+ Đường kính vòng chia: dc = m n z cos
+ Đường kính vòng lăn: d1 = dc = 352 (mm)
+ Đường kính vòng đỉnh răng:
+ Đường kính vòng chân răng:
+ Chiều rộng của bánh răng. b = .A = 0,9.350 = 315 (mm) + Lực tác dụng lên bánh răng.
Lực dọc trục Pa triệt tiêu (Pa = 0) b) Tính toán thiết kế trục cho hộp phân lực:
Chọn khoảng cách của chi tiết quay đến thành trong của hộp a(mm). a = 40(mm) Chiều dày thành hộp (mm).
Khoảng cách từ cạch ổ đến thành trong của hộp l(mm). l = 15(mm) Chọn vật liệu làm trục là thép C45 tôi cải thiện.
Tính sơ bộ đường kính trục. d C 3 N
Chọn C = 110; NQ,26 (KW); n= 136 (vg/ph)
79,46(mm) , chọn sơ bộ đường kính trục là 80(mm) 136
Các kích thước cơ bản của hộp phân lực:
Bề rộng bánh răng: b= 315 (mm)
Sơ bộ chọn bề rộng của ổ theo bảng 14P [4] ứng với đường kính trục d mm, loại ổ bi đỡ lòng cầu hai dãy cỡ nhẹ ta có: B = 26 mm.
Tính các phản lực tại các gối đỡ:
Sơ đồ phân tích lực tác dụng lên bánh răng và gối đỡ trục: y
Hình 3.6: Biểu đồ mômen của trục trong hộp phân lực
Mômen uốn ở tiết diện chịu tải lớn:
Mtđ Đường kính trục ở tiết diện chịu tải :
Vậy chọn đường kính trục của hộp phân lực là d= 85mm.
Kiểm nghiệm theo hệ số an toàn:
Tương tự như trục trong hộp giảm tốc ta có: n [n] (1,5 2,5)
Tính chọn ổ đỡ cho một trục, hai trục còn lại lấy cùng kích thước vì trục giống nhau và phản lực ở các gối đỡ đều bằng nhau.
Sơ đồ lực tác dụng lên ổ đỡ như sau:
+ Tính phản lực tại các gối đỡ:
RB = RA = 11092 (N) + Hệ số khả năng làm việc:
C = Q(nh)0,3 Cbảng h = 20000 (giờ) là tổng thời gian làm việc n = 136 (vg/ph)
+ Tính tải trọng tương đương:
Q = (Kv.R + m.A).Kn.Kt [3.47] m: hệ số chuyển tải trọng dọc trục về tải trọng hướng tâm, m = 1,8.
Kt = 1,2 là hệ số tải trọng động (Bảng 3_8 [4]) Kn = 1: hệ số nhiệt độ (Bảng 8_4 [4]).
Kv = 1: hệ số xét đến vòng nào của ổ là vòng quay.
Theo bảng 15P [4] ta chọn ổ bi đỡ lòng cầu hai dãy cỡ trung rộng, kí hiệu 1215, có các kích thước: Đường kính trong: d = 75 (mm) Đường kính ngoài: D= 100 (mm)
Tính toán thiết kế giá cán
Trục cán thép hình thường được làm bằng hợp kim chất lượng cao như: thép 40XH, 50XH, 40X, …
Bề mặt trục phải có độ cứng từ 5264 HRC, bên trong lại phải dẻo, dai, chịu uốn tốt, chịu va đập mạnh, trục cán khi cán nóng không bị giãn nở vì nhiệt.
Cấu tạo hình học và kích thước cơ bản của trục cán:
+ Đường kính trục cán: chọn D = 350 (mm).
+ Chiều dài bề mặt làm việc của trục cán:
+ Đường kính cổ trục cán d (mm) d = (0,550,65)D Chọn d = 0,6D = 0,6.350 = 210 (mm)
+ Chiều dài cổ trục l : Lấy l = d = 210 (mm)
+ Bán kính góc lượn ở trục và cổ trục:
+ Khoảng cách từ tâm cổ trục tới tâm mép ngoài mặt trục làm việc (c) c = l d
+ Khoảng cách tâm của điểm đặt hai phản lực P1 và P2 :
+ Chiều dài phần nối của trục cán với trục khớp nối
+ Đường kính phần tham gia lắp với các khớp nối trục (d1): d1 =(0,650,75)d (mm), chọn d1 = 0,66d = 140
Các kích thước của trục cán nư hình vẽ sau:
Hình 3.7: Các kích thước của trục cán
Khả năng chịu lực của trục cán:
+ Lực tác dụng lên bề mặt trục cán :
[]u = 120 (N/mm2) = 12 (KG/mm2) là giới hạn bền uốn cho phép đối với vật liệu là trục cán bằng thép. a = 840 (mm) là khoảng cách tâm của hai điểm đặt phản lực. b là chiều dài phôi tiếp xúc với bề mặt trục cán qua mỗi lần cán Với năm lỗ hình trục cán ta có các bề rộng như sau: b1 = 30,1 (mm); b2 = 34 (mm); b3 = 26
Khả năng chịu tải lớn nhất của trục cán (PMax) khi tại vị trí có b lớn nhất Vậy tại lỗ hình thứ hai có bmax = 34 (mm)
+ Lực tác dụng lên cổ trục cán: c6 c5c4c3c2 b5 b4 b3 b2 u
Nghiệm bền trục cán khi làm việc: (khi chịu tải trọng)
Sơ đồ phân bố lực cán và các thông số cần thiết sau:
Hình 3.8: Lực tác dụng lên trục cán
Khi làm việc, trục cán bị lực cán Pmax tác dụng lên trục So sánh các lực cán, tại lỗ hình thứ tư có lực cán lớn nhất Pmax = 11966 (KG) Khi ấy, thân trục cán bị uốn, cổ trục cán vừa chịu uốn vừa chịu xoắn và tại đầu nối trục chịu uốn thuần tuý.
Tại thân trục cán: Ở đây chỉ chịu uốn cho nên nghiệm bền theo điều kiện uốn.
Từ hình vẽ ta có:
= 30,1+ 34+ 26+ 28,5+ 17,5 = 136,1 (mm) Chiều dài của đoạn trục không gia công lỗ hình:
Tại cổ trục cán: Ở đây vừa chịu uốn vừa chịu xoắn cho nên nghiệm bền theo điều kiện tđ.
Vậy td td = (4550) (KG/mm2)
Tại đầu nối trục cán: Ở đây chỉ chịu mômen xoắn thuần tuý cho nên nghiệm bền theo điều kiện tx t M x
Với Mc = 537000 (KG.mm) d1 = 140 (mm)
W 0,2.d 3 0,2.1403 x b)Tính chọn gối đỡ và ổ đỡ cho trục cán:
Trục cán được đặt trên thân giá cán và quay được là nhờ gối đỡ và ổ đỡ trục.
Gối đỡ trục là bộ phận quan trọng đặt ở hai bên thân giá cán để lắp ổ đỡ hai đầu trục cán Gối đỡ trục thường làm bằng hai nửa ghép lại Vật liệu làm gối đỡ thường làm bằng gang xám.
Trong quá trình làm việc, trục cán giữa của giá cán thường được cố định, cho nên nửa gối đỡ dưới của nó được đặt trực tiếp vào thân giá cán. gối đỡ
Hình 3.9: Kích thước gối đỡ của trục trên được lắp vào thân giá cán và được nâng lên nhờ cơ cấu đối trọng, cơ cấu thuỷ lực hoặc lò xo nâng trục (ở đây ta dùng cơ cấu vít nén).
Các kích thước của gối đỡ chọ sơ bộ như sau :
Ổ đỡ trục: Đây là chi tiết đượclắp vào 2 cổ trục cán và tất cả lại được lắp vào gối đỡ trục. Khi trục cán làm việc, ổ đỡ là nơi chứa chất bôi trơn cho trục cán và đỡ trục cán qua cổ trục Khi ấy ổ trục sẽ chịu một áp lực rất lớn và còn bị nóng do ma sát sinh ra giữa bạc lót với cổ trục.
Trong cán thép người ta thường dùng 3 loại ổ đỡ chính: ổ đỡ ma sát lỏng, ổ lăn và ổ trượt. Ở đây ta dùng ổ trượt để đỡ trục Nó là loại ổ được dùng nhiều, đặc biệt là trong máy cán hình Vì ở trượt chịu va đập tốt, làm việc tốt trong môi trường ăn nước và các môi trường khác, giá thành rẻ, chế tạo và lắp ráp dễ dàng.
Vật liệu làm ổ trượt có hệ số ma sát thấp, chọn vật liệu là Bacbit 83.
Các kích thước của bạc lót như sau : d g
- Chiều dài L = l (với l là chiều dài cổ trục cán)
L = 210 (mm) - Chiều rộng gờ bạc : b = 1,5 s b
Hình 3.10: Các thông số của bạc lót
- Đường kính gờ dg = dn +2h
Nghiệm bền bạc lót theo điều kiện :
[ P ] là áp lực cho phép của vật liệu làm bạc lót. Đối với Bacbit [ P ] = 2,5 ( KG/mm 2 )
Pmax là áp lực lớn nhất tác dụng lên bạc lót
(KG/mm2 ) Ta có lực tác dụng lên cổ trục :
Diện tích tiếp xúc của cổ trục với bọc lót :
138544 c) Vít nén và cơ cấu điều chỉnh lượng ép :
Cấu tạo và kích thước hình học của vít ép trên :
Các kích thước của vít me như sau:
Hình 3.11: Các kích thước của trục vít me
- Đường kính trung bình của vít me: dtb = ( 0,55 0,62)d
Với d = 210 (mm) là đường kinh cổ trục cán
- Các kích thước của mũ ốc: Đường kính: D = ( 1,6 1,8) dtb (mm)
Chiều cao của mũ ốc:
- Các kích thước còn lại:
Nghiệm bền vít ép trên:
Khi làm việc vít ép chịu nén, vì vậy nghiệm bền theo độ bền nén.
Với: Q là lực tác dụng lên vít nén
2 2 d là đường kính chân ren Tra theo tiêu chuẩn ứng với dtb = 120 (mm) ta chọn: d = 113 (mm)
Vậy vít nén đủ bền.
Cấu tạo và nghiệm bền vít nén dưới:
- Chiều dài phần ren: l = 400 (mm)
- Đường kính chỗ lắp chêm điều chỉnh: D = 90 (mm)
- Đường kính hai đầu vít ép: d= 70 (mm)
- Chiều dài phần ren: l = 400 (mm)
- Đường kính chỗ lắp chêm điều chỉnh: D = 90 (mm)
- Đường kính hai đầu vít ép: d= 70 (mm) l= 400
Hình 3.12: Cấu tạo vít me dưới
Nghiệm bền vít ép: Đối với vít ép dưới, ta nghiệm bền theo điều kiện sức bền dập của ren để bảo đảm ren làm việc bình thường.
Với: F1 là lực tác dụng vuông góc với vít nén.
Vậy vít nén đủ bền.
Tính chọn khớp nối và trục nối
Chọn khớp nối giữa động cơ và hộp tốc độ:
Thường giữa động cơ và hộp giảm tốc người ta dùng nối trục vòng đàn hồi Do tốc độ trục ra của động cơ lớn, truyền qua hộp giảm tốc thường có va đập, chấn động, hay có sự lệch trục Mặt khác nối trục vòng đàn hồi có cấu tạo đơn giản, dễ chế tạo, giá rẻ và dùng khá rộng rãi Do đó chọn khớp nối vòng đàn hồi là hợp lý.
Theo bảng 9-11 [4] ta chọn các kích thước như sau: d = 70 (mm)
Số chốt Z Đường kính vòng ngoài: D= 250 (mm) Đường kính vòng tròn qua tâm các chốt:
Do = D – do – (1020) mm Với do = 46 là đường kính lỗ lắp chốt bọc vòng đàn hồi.
Do = 250 – 46 – 14 = 190 (mm) Đường kính chốt: dc = 24 (mm)
Chiều dài toàn bộ của vòng đàn hồi : lv = 44 (mm)
Chiều dài chốt: lc = 52 (mm)
Nghiệm bền theo sức bền dập của vòng đàn hồi.
K = (23) là hệ số tải trọng động đối với máy cán thép. o c
Nghiệm bền theo sức bền uốn của chốt.
Vậy khớp nối đủ bền.
Chọn khớp nối giữa trục ra của hộp giảm tốc và trục vào của hộp phân lực: Ở đầu trục ra của hộp tốc độ số vòng quay khá nhỏ so với động cơ, tải trọng thay đổi lớn, mômen xoắn lớn Các trục thường bị nghiêng hoặc bị lệch Vì vậy để truyền động giữa hộp giảm tốc và hộp phân lực êm, đồng thời có hiệu suất cao ta dùng nối trục xích con lăn một dãy.
Mômen xoắn trên trục ra của hộp giảm tốc:
Tra bảng (9-5) tài liệu[4] ta có các kích thước cơ bản của nối trục xích ống con lăn một dãy như sau: d
Hình 3.13: Cấu tạo nối trục xích
- Khe hở lắp ghép: C = 2 (mm)
- Đường kính bao ngoài: D = 280 (mm)
- Đường kính chốt: dc = 32 (mm)
- Khoảng cách giữa hai má: t = 31 (mm)
Kiểm nghiệm khớp nối theo hệ số an toàn:
Q = 160000 (N) [n] = 9,3 là hệ số an toàn cho phép.
P là lực tác dụng lên xích:
196,3 (mm) là đường kính vòng chia của đĩa xích.
Vậy đảm bảo điều kiện bền. b) Trục nối và ổ nối trục cán:
Trục khớp nối và ổ nối trục cán đóng vai trò rất quan trọng trong quá trình truyền động Nó là bộ phận làm nhiệm vụ truyền mômen xoắn từ hộp phân lực sang trục cán để trục cán quay và ép kim loại, làm kim loại biến dạng Vì vậy phải đảm bảo điều kiện bền và chính xác Có nhiều loại trục khớp nối nhưng đối với máy thiết kế là loại máy cán hình cỡ nhỏ nên ta chọn trục khớp nối Cardang. Ưu điểm của trục khớp nối Cardang là dễ chế tạo, giá thành rẻ, truyền lực khoẻ , chịu tải lớn và chuyển động tương đối êm.
Hình 3.14: Cấu tạo trục Cardang
Trục khớp nối Cardang có hai chi tiết chính là ống nối và trục nối Vật liệu chế tạo là thép Cacbon hoặc thép hợp kim thường Cấu tạo như hình vẽ sau:
Ống nối: Khi làm việc, ống nối vừa chịu xoắn vừa chịu kéo, vì vậy kiểm tra bền theo σtđtđ
K = 2 là hệ số tải trọng động.
.R(D 2 d 2 ) Với R= 70 (mm) là khoảng cách từ điểm đặt lực vòng đến tâm của tiết diện ống
Vậy σtđtđ < [σtđ] tđ nên ống nối đủ bền.
Trục nối: chỉ chịu xoắn thuần tuý, vì vậy nghiệm bền theo xoắn. t M x
Như vậy trục khớp nối đảm bảo điều kiện bền.
Tính toán năng suất máy .Error! Bookmark not defined THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO CHI TIẾT
Phân tích chức năng làm việc của chi tiết
Trục là một chi tiết quan trọng trong nhiều sản phẩm trong ngành chế tạo máy.Trục là chi tiết dùng chủ yếu để truyền chuyển động, trục có bề mặt cơ bản cần gia công là các bề mặt trụ tròn xoay ngoài và bề mặt ren Các bề mặt tròn xoay thường dùng làm mặt lắp ghép Do vậy các bề mặt này thường được gia công với các độ chính xác khác nhau và cũng có nhiều bề mặt không phải gia công.
Bảng 4.1: Hàm lượng các nguyên tố của thép C45
Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết
tiết Chi tiết gia công là chi tiết dạng trục.
Các bề mặt trục có khả năng gia công bằng các dao tiện thông thường. Đường kính các cổ trục giảm dần về hai phía.
Kết cấu của trục không đối xứng vì vậy không thể gia công trên máy chép hình thuỷ lực.
Khi gia công trục chúng ta phải gia công hai lỗ tâm hai đầu làm chuẩn định vị.
Không thể thay thế trục bậc bằng trục trơn được bởi vì đây là trục vít chúng ta phải có những bậc để lắp ổ lăn hay lăp trục với các bộ phận khác của máy.
Chọn phương pháp chế tạo phôi
Đối với các chi tiết dạng trục ta dùng vật liệu bao gồm thép các bon như thép 35,
40, 45; thép hợp kim như thép crôm, crôm-niken; 40X; 40T; 50T…
Trong bài này ta chọn vật liệu để gia công chi tiết trục vít là thép C45.
Việc chọn phôi để chế tạo trục phụ thuộc vào hình dáng ,kết cấu và sản lượng của loại trục đó.Ví dụ đối với trục trơn thì tốt nhất dùng phôi thanh.Với trục bậc có đường kính chênh nhau không lớn lắm dùng phôi cán nóng.
Trong sản xuất nhỏ và đơn chiếc phôi của trục được chế tạo bằng rèn tự do hoặc rèn tự do trong khuôn đơn giản ,đôi khi có thể dùng phôi cán nóng Phôi của loại trục lớn được chế tạo bằng cách rèn tự do hoặc hàn ghép từng phần.
Trong sản xuất hàng loạt lớn và hàng khối phôi của trục được chế tạo bằng dập nóng trên máy dập hoặc ép trên máy ép, với trục bậc có thể rèn trên máy rèn ngang và cũng có thể chế tạo bằng phương pháp đúc. Đối với chi tiết trục ta không nên chọn phôi là phôi đúc vì phôi đúc cho chất lượng bề mặt không tốt với lại chi tiết đúc thường có cơ tính không cao.Chúng ta có thể chọn phôi thanh với độ chính xác có thể chấp nhận được nhưng nhược điểm lớn nhất của loại phôi này là rất tốn vật liệu.
Từ đó ta thấy rằng chọn phôi dập nóng là tốt nhất bởi vì loại phôi này đảm bảo được những tiêu chuẩn như:hình dáng phôi gần với chi tiết gia công ,lượng dư hợp lí,có thể sản xuất phôi hàng loạt,…
Tính công nghệ của chi tiết
- Kết cấu của chi tiết gia công 6 mặt trụ, 2 mặt đầu và 2 rãnh then.
- Hai mặt trụ ỉ60 yờu cầu gia cụng bỏn tinh nờn phải gia cụng đạt Rz = 20.
- Hai mặt phẳng đầu và các mặt trụ còn lại gia công đạt Rz@.
Hình 4.1: Tính công nghệ của chi tiết
Lập tiến trình công nghệ
Khi xác định thứ tự các nguyên công cần chú ý các nguyên tắc:
- Nguyên công sau ( bước sau ) phải giảm được sai số và tăng được độ bóng của nguyên công trước để lại.
- Trước hết phải gia công những bề mặt dùng để làm chuẩn cho các nguyên công sau.
- Tiếp theo đó cần gia công những bề mặt có lượng dư lớn nhất để có khả năng phát hiện những biến dạng của chi tiết.
- Những nguyên công có khả năng gây khuyết tật bên trong, gây biến dạng thì nên gia công đầu tiên.
- Các bề mặt còn lại thì nên gia công theo trình tự như sau: bề mặt càng chính xác thì càng được gia công sau.
- Cuối cùng là gia công bề mặt có độ chính xác cao nhất và có ý nghĩa lớn nhất đối với tính chất sử dụng của chi tiết Nếu bề mặt này đã được gia công trước thì cuối cùng cũng nên gia công lại.
- Các lỗ trên chi tiết nên được gia công sau cùng ( trừ những lỗ dùng làm chuẩn khi gia công ).
- Không nên gia công thô và gia công tinh bằng những dao định kích thước trên cùng một máy.
- Nếu chi tiết cần phải nhiệt luyện nên chia qui trình công nghệ ra hai.
Phương án gia công chi tiết:
- Nguyên công 1: Khỏa mặt đầu và khoan lỗ tâm 2 đầu trục.
- Nguyên công 2: Tiện các mặt trụ.
- Nguyên công 3: Phay 2 rãnh then.
Xác định đồ gá và định vị chi tiết
- Nguyên công 1 là tiện khỏa 2 mặt đầu số bằng dao tiện mặt phẳng đầu (dao xén mặt), được thực hiện trên máy tiện Chuẩn định vị là mặt trụ ngoài của phôi.
- Nguyên công 2 là tiện các mặt trụ trên máy tiện Chuẩn định vị là 2 lỗ tâm vừa gia công.
- Nguyên công 3 là phay rãnh then bằng dao phay ngón trên máy phay đứng Chuẩn định vị là lỗ tâm và mặt trụ đầu.
Chọn máy cho từng nguyên công
Sau khi xác định được phương pháp gia công và đồ gá đặt ta tiến hành chọn máy. Chọn máy phụ thuộc vào độ chính xác và độ bóng bề mặt gia công.
Nếu những yêu cầu này được thỏa mãn bằng nhiều loại máy khác nhau thì lúc đó ta chọn một máy cụ thể theo những yêu cầu sau đây:
- Kích thước của máy phù hợp với kích thước của chi tiết gia công và phạm vi gá đặt phôi trên máy.
- Máy phải đảm bảo được năng suất gia công.
- Máy phải có khả năng làm việc với chế độ cắt tối ưu.
- Nên chọn những máy vạn năng, máy chuyên dùng phù hợp với điều kiện sản xuất thực tế và trình độ phát triển khoa học kỹ thuật của Việt Nam.
Trong sản xuất lớn, tại mỗi nguyên công không nên dùng quá 2 máy Nếu điều kiện này không được thỏa mãn nên chọn những máy có năng suất cao.
- Nguyên công 1 tiện khỏa mặt đầu trên máy tiện T620 (máy số 1).
- Nguyên công 2 tiện các mặt trụ trên máy tiện T620 (máy 2).
- Nguyên công 3 phay rãnh then trên máy phay đứng 6H10 (máy số 3).
Thiết kế nguyên công
Lập sơ đồ gá đặt
Chuẩn định vị dùng để gá lắp lần đầu tiên gọi là chuẩn thô.
Các mặt đã gia công được dùng làm để định vị dùng trong quá trình gia công về sau gọi là chuẩn thô.
Mục đích của việc chọn chuẩn là đảm bảo:
- Chất lượng của chi tiết trong quá trình gia công.
- Nâng cao năng suất và giảm giá thành.
Các nguyên tắc chọn chuẩn thô:
Khi chọn chuẩn thô phải chú ý hai yêu cầu:
- Phân phối đủ lượng dư cho các bề mặt cần gia công.
- Đảm bảo độ chính xác cần thiết về vị trí tương quan giữa các bề mặt.
- Lấy mặt nào dùng để tiếp tục gia công các bề mặt khác làm chuẩn thô.
- Đói với các chi tiết không cần phải gia công tất cả các bề mặt thì cố gắng làm mặt không gia công làm chuẩn thô.
- Đối với các chi tiết cần phải gia công tất cả các bề mặt thì phải chọn mặt có lượng dư gia công nhỏ nhất làm chuẩn thô.
- Nên chọn mặt phẳng, nhẵn không có lỗ rót làm chuẩn thô.
- Nên chọn mặt phẳng tương tối vững chắc làm chuẩn thô để tránh cho kẹp bị hỏng hoặc kẹp không chặt.
Các nguyên tắt chọn chuẩn tinh:
- Nên chọn chuẩn tinh chính làm chuẩn tinh, nghĩa là chọn những mặt của chi tiết sẽ được lắp trên máy công tác sau này để làm chuẩn tinh, như vậy sẽ không tạo nên sai số tích lũy làm hỏng chi tiết, phải bỏ đi.
- Chọn chuẩn định vị trùng với gốc kích thước đê sai số chuẩn bằng không.
- Chọn chuẩn thật cứng vững sao cho khi gia công chi tiết không bị biến dạng do lực kẹp và diện tích định vị phải đủ lớn.
- Chọn chuẩn sao cho kết cấu đồ gá đơn giản và thuận tiện khi sử dụng.
- Cố gắng chọn chuẩn thống nhất, tức là trong nhiều lần cũng chỉ dùng một chuẩn để thực hiện các nguyên công của quá trình công nghệ, vì khi thay đổi chuẩn sẽ sinh ra sai số tích lũy ở những lần gá sau.
Nguyên công 1: Khỏa mặt đầu.
- Bước 1: Khỏa mặt đầu đầu số 1 đạt cấp 4, Rz = 40.
- Bước 2: Khoan lỗ tâm đầu 1.
- Bước 3: Khỏa mặt đầu đầu số 2 đạt cấp 4, Rz = 40.
- Bước 4: Khoan lỗ tâm đầu 2.
Hình 4.2: Nguyên công 1 Định vị: sử dụng mâm cập 3 chấu tự định tâm, phôi được kẹp chặt với L>D để khống chế 4 bậc tự do.
Nguyên công 2: Tiện các mặt trụ.
- Bước 1: Tiện thụ 2 mặt trụ ỉ75
- Bước 2: Tiện thụ 2 mặt trụ ỉ66
- Bước 3: Tiện thụ 2 mặt trụ ỉ60
- Bước 2: Tiện bỏn tinh 2 mặt trụ ỉ60
Hình 4.3: Nguyên công 2 Định vị: sử dụng 2 mũi chống tâm để khống chế 5 bậc tự do.
Nguyên công 3: Phay các rãnh then.
- Bước 1: Phay rãnh then đầu 1.
- Bước 2: Phay rãnh then đầu 2.
P t X V n K P Định vị: sử dụng mũi chống tâm và mâm cập 3 chấu tự định tâm kết hợp với đầu phân độ để khống chế 5 bậc tự do.
Tính toán chế độ cắt
Tính chế độ căt cho các nguyên công còn lại
T620 Dao tiện mặt phẳng đầu
Nguyên công 2: Tiện các mặt trụ
Bảng 4.4: Thông số chế độ cắt của nguyên công 2
Máy Dao N (KW) t (mm) S VT
Tiện bán tinh mặt trụ ỉ60
Nguyên công 3: Phay 2 rãnh then
Bảng 4.5: Thông số chế độ cắt của nguyên công 3
Máy Dao N (KW) t (mm) S VT
Tính toán thời gian gia công cơ bản
Nguyên công 1
Nguyên công 2
Bước 1: Tiện thụ mặt trụ đạt ỉ75 và đạt cấp 4, Rz = 40.
Mà: l = 258 mm l = tg t + (0,5 ÷2) = 2,5 tg6O +1 = 5,3 mm l2 = 3 mm
Bước 2: Tiện thụ mặt trụ đạt ỉ66 và đạt cấp 4 Rz = 40.
Bước 3: Tiện thụ mặt trụ đạt ỉ60 và đạt cấp 4, Rz = 40.
Bước 4: Tiện bỏn tinh mặt trụ số 4, 6 đạt ỉ60 và đạt cấp 6, Rz = 20.
Nguyên công 3
Phay rãnh then trên mặt trụ số 3 đạt cấp 4, Rz = 40
SMb lượng chạy dao đứng (mm/phút)
S Mn lượng chạy dao dọc (mm/phút)
AN TOÀN VẬN HÀNH VÀ BẢO DƯỠNG MÁY
Yêu cầu về lắp ráp
Việc lắp ráp máy cán cũng như các máy khác nói chung là phải bảo đảm an toàn tuyệt đối về người và thiết bị Phải tuân theo qui định, qui phạm lắp ráp máy, theo sự chỉ đạo của cán bộ chuyên môn trực tiếp chỉ huy. Đối với động cơ, hộp giảm tốc, hộp phân lực và giá cán cần phải đủ độ cứng vững với nền móng khi vận hành Khi vận hành máy ít rung động, cả hệ thống hoạt động ít ồn.
Trục tâm của các trục dẫn động từ trục cán đến động cơ, đặc biệt là từ trục động cơ đến hộp phân lực phải nằm trên cùng một mặt phẳng.
Chế độ và dầu bôi trơn máy cán
Bôi trơn nhằm các mục đích sau: giảm ma sát, chống mài mòn, tăng tuổi thọ của các chi tiết, giảm tiêu hao điện năng, tăng năng suất.
Máy cán cũng như các máy khác cần có dầu mỡ bôi trơn và chế độ bôi trơn hợp lý để đạt được các mục đích trên.
Vật liệu bôi trơn cần phải lựa chọn sao cho khi máy làm việc phải luôn luôn hình thành và duy trì một màng dầu mỏng bám vào bề mặt các chi tiết tại những nơi tiếp xúc như ổ trục và ngỗng trục, các khớp nối, ổ nối, ….
Các loại dầu, mỡ bôi trơn thường ở dạng lỏng như dầu khoáng vật, dầu công nghiệp; ở dạng đặc như mỡ công nghiệp, mỡ động thực vật hay ở dạng rắn như parafin, than chì, …
Khi chọn dầu mỡ bôi trơn cần chú ý tới các tính chất cơ bản sau:
An toàn vận hành máy
Khi máy đã hoàn tất việc chế tạo và lắp đặt, chuẩn bị đưa vào vận hành, chúng ta cần phải làm tốt những công việc sau:
- Kiểm tra và bảo quản các cơ cấu an toàn điện của máy trước khi làm việc.
- Kiểm tra các thùng dầu bôi trơn và nước làm mát, nếu thiếu phải bổ sung cho đủ theo yêu cầu.
- Trước khi cán phải kiểm tra xem phôi cán có đảm bảo các điều kiện kỹ thuật không.
- Công nhân vận hành máy phải được đào tạo kỹ thuật trước để nắm vững các nguyên lý hoạt động của máy, phải hiểu rõ các cơ cấu an toàn về điện, phải biết điều khiển và điều chỉnh máy để kịp thời xử lý khi xự cố xảy ra gây nguy hiểm trong nhà máy.
- Khi máy lắp ráp xong phải cho máy chạy không tải một thời gian để kiểm tra lại các thiết bị điện, hộp giảm tốc và các chi tiết khác Đặc biệt là kiểm tra trục cán, trục khớp nối, các bulông lắp ghép,… Chạy không tải làm cho các bạc lót trục được mòn đều với cổ trục để máy sau này làm việc êm và chính xác Trước khi mở máy chạy thử cần chú ý không để bất kỳ một vật gì rơi và khe hở giữa hai trục cán.
- Trong không gian nhà máy phải bố trí bảng nội qui, qui định về an toàn, các cơ cấu bảo đảm an toàn cho người công nhân làm việc tốt, phải có biện pháp phòng chống cháy nổ hiệu quả.
- Trang bị đầy đủ bảo hộ lao động cho công nhân đúng qui trình của pháp lệnh nhà nước về an toàn lao động.
Bảo dưỡng máy
Qua một thời gian làm việc, để dảm bảo năng suất cũng như tuổi thọ của máy, đem lại cho máy những điều kiện kỹ thuật tốt nhất để duy trì thời gian làm việc đem lại hiệu quả kinh tế cao hơn, chúng ta phải có các khoảng thời gian định kỳ dành cho việc bảo dưỡng máy.
Bảo dưỡng máy phải thực hiện các công việc sau:
- Kiểm tra lại các hệ thống mạng điện cung cấp và bảo vệ an toàn cho nhà máy.
- Điều chỉnh lại khe hở của các lỗ hình nếu cần thiết.
- Kiểm tra lại trục cán, điều chỉnh lại khỏi bị dao động, đảm bảo các điều kiện để trục cán làm việc an toàn.
- Kiểm tra lại các khớp nối, trục truyền, thoả mãn các điều kiện làm việc.
- Kiểm tra dầu mỡ của của các ổ lăn, ổ trượt.
- Điều chỉnh độ rơ của hộp giảm tốc, hộp phân lực và các cơ cấu khác.
- Có chế độ chạy thử máy sau khi bảo dưỡng để kiểm tra các điều kiện làm việc của máy.