đồ án thiết kế máy

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 cũ

Đồ án thiết kế máy GVHD: Ts Lê Đức Bảo

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

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

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

Đồ án thiết kế máy GVHD: Ts Lê Đức BảoLỜI MỞ ĐẦU

Đồ án thiết kế máy là một trong những môn học chuyên ngành sâu của sinh viênngành 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 vềkiến 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 nêncó 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 vàkhả 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 cụtrong các nhà máy, phân xưởng cơ khí Dùng để tiện các mặt tròn xoay ngoài vàtrong (mặt trụ, mặt côn, mặt định hình, mặt ren) xén mặt đầu, cắt đứt Có thểkhoan, khoét, doa trên máy tiện

Trong thực tế, chúng ta có các loại máy tiện vạn năng, máy tiện tự động, bán tựđộng, 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 tachỉ xem xét, khảo sát nhóm máy tiện ren vít vạn năng hạng trung (đặc biệt làmáy 1K62).

Máycầnthiếtkế

Khoảng cách lớn nhất giữa hai mũi

Số vòng quay nhỏ nhất n (v/p)min 12,5 11,5 44 12,5Số vòng quay lớn nhất n (v/p)Max 2000 1200 1980Lượng chạy dao dọc nhỏ nhất

Đồ án thiết kế máy GVHD: Ts Lê Đức Bảo(mm/v)

Lượng chạy dao ngang lớn nhất SnMax

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 dohạn chế về tài liệu và kinh nghiệm nên ta mới chỉ phân tích được 4 loại máytrên.

Nhận thấy đề tài thiết kế với các loại máy trên ta thấy máy tiện ren vít vạnnăng1K62 có đặc tính tướng tự và có tài liệu tham khảo đầy đủ nhất ta lấymáy 1K62 để khảo sát cho việc thiết kế máy mới.

1.2 Phân tích máy tiện ren vít vạn năng 1K62 Đặc tính kĩ thuật của máy tiện ren vít vạn năng 1K62.

Đường kính lớn nhất của phôi gia công: 400(mm) trên băng máy,200(mm) trên bàn máy.

Số cấp tốc độ trục chính : Z = 23 (cấp)

Giới hạn vòng quay trục chính: n = 12,5 tc 2000(vg/ph)Tiện trơn:

+ Lượng chạy dao dọc S : 0,07 4,16(mm/vg)d + Lượng chạy dao ngang S : 0,035 2,08 (mm/vg)ng Tiện ren:

+ Ren Hệ mét: t = 1 192(mm)p

+ Ren Anh: n=25,4/ t = 24 2 t = 25,4/ n(mm)pp+ Ren Module: m=t / = 0,5 48 t = pp m(mm)

+ Ren Pitch hướng kính: Dp=25,4 / t = 96 1 t = 25,4 / Dppp(mm) Động cơ điện:

+ Công suất động cơ chính : N = 10(kW)đc1 + Số vòng quay động cơ chính: n = 1450(vg/ph)đc1+ Công suất động cơ chạy nhanh : N = 1(kW)đc2 + Số vòng quay động cơ chạy nhanh: n = 1410(vg/ph)đc2

Hình1: Sơ đồ động máy 1k62

Hình 2: Sơ đồ cấu trúc động học

Đồ án thiết kế máy GVHD: Ts Lê Đức Bảo1.2.1 Hộp tốc độ máy.

Thông số hộp tốc độ:

Số cấp tốc độ trục chính : Z = 23 (cấp)

Giới hạn vòng quay trục chính: n = 12,5 2000(vg/ph)tcCông suất động cơ chính : N = 10(kW)đc1

Số vòng quay động cơ chính: n = 1450(vg/ph)đc11.2.1.1 Tính trị số công bội φ

Từ các thông số của máy n = 12,5 v/p.min n = 2000 v/p.Max

Suy ra công bội là: = = = 1,259 =1,261.2.1.2 Phương trình xích tốc độ:

Đường truyền tốc độ cao:

Từ động cơ 1 bộ truyền đai (I) (II) (III) (VI) Trục chính

+ Đường tốc độ cao có 6 cấp tốc độ: Z = 2x3 từ n2 19 n24 = 6302000(vg/ph)

Do n = n = 630(vg/ph)1819

Số tốc độ thực trong hộp tốc độ: Z = (Z + Z ) -1 = (18+6) - 1 = 23(cấp)121.2.1.4 Xác định số vòng quay thực của máy và so sánh số vòng quay chuẩnvới số vòng quay thực tế.

Để tính được sai số của các tốc độ trục chính ta lập bảng so sánh, với sai số chophép [ n] = 10.( - 1)% = 10.(1,26 - 1)% = 2,6%

n% = 100.( nlý thuyết - n ) / ntính lý thuyết

+ Các thông số: n = 12,5 (vg/ph), n = 2000 (vg/ph) và Z = 23(cấp)minmax + Trị số công bội = 1,26:

+ Tỉ số bộ truyền đai: i = 142/254 0,56đ + Hiệu suất bộ truyền đai = 0,985

Số vòng quay của trục I: n = n i 0đc1đ = 1450 0.56 0,985 = 800 (vg/ph) Ta có bảng như sau:

n Phương trình xích tốc độ ntính(vg/ph)

nlý thuyết(vg/ph)

Đồ án thiết kế máy GVHD: Ts Lê Đức Bảo

123456789 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

0.412.6 2; 2.63; 2.64; 2.65; 2.66; 2.67; 2.68; 2.69; 2.610; 2.611; 2.612; 2.613; 2.614; 2.615; 2.616; 2.617; 2.618; 2.619; 2.620; 2.621; 2.622; 2.623; 2.6

-2.6 2; -2.63; -2.64; -2.65; -2.66; -2.67; -2.68; -2.69; -2.610; -2.611; -2.612; -2.613; -2.614; -2.615; -2.616; -2.617; -2.618; -2.619; -2.620; -2.621; -2.622; -2.623; -2

Hình 3: Đồ thị sai số vòng quayKết luận:

Từ đồ thị vòng quay ta nhận thấy tại máy cơ sở có các cấp tốc độ có sai số vòng quay vượt quá ± 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 các giá trị sai số vượt quá giá trị cho phép này sẽ ảnh hưởng đến khảnăng làm việc, độ chính xác, hiệu xuất của máy khi gia công.v.v… Nhưng vẫndùng bới vì khả năng ảnh hưởng của nó là nhỏ nhất.

1.2.1.5 Đồ thị vòng quay thực tế của máy 1K62

Đồ án thiết kế máy GVHD: Ts Lê Đức BảoLưới kết cấu:

Hình 4 : Lưới kết cấu của máy 1k62

*Nhận xét:- Có 2 đường truyền

- Từ trục (IV) sang (V) có sự thu hẹp lượng mở do trùng tốc độ.

Ta có đồ thị vòng quay của máy 1K62 như hình vẽ dưới:

Hình 5: Đồ thị vòng quayTa suy ra phương pháp tính:

Tính lượng mở [X]:

Nhóm 1 từ trục I – II:i1 = 51/ 39 1,31 = X1 x 1,17

1

Tia i lệch sang phải 1 khoảng: 1,17 lg1i2 = 56/ 34 1,65 = X2 x 2,17

2

Tia i lệch sang phải 1 khoảng : 2,17 lg2

Lượng mở giữa hai tia của nhóm 1:

Nhóm 2 từ trục II – III: i3 = 21/ 55 0,38 = X3 x - 4,19

3

Đồ án thiết kế máy GVHD: Ts Lê Đức Bảo Tia i lệch sang trái 1 khoảng: 4,19.lg3

i4 = 29/ 47 0,62 = X4 x - 2,07 4 Tia i lệch sang trái 1 khoảng: 2,07.lg4i5 = 38/ 38 1 = X5 x 0

5 Tia i thẳng đứng5

Lượng mở giữa hai tia của nhóm 2:

Nhóm 3 từ trục III – IV: i6 = 22/ 88 0,25 = X6 x - 6

6 Tia i lệch sang trái 1 khoảng : 6.lg6i7 = 45/ 45 1 = X7 x 0

7 Tia i thẳng đứng7

Lượng mở giữa hai tia của nhóm 3:

Nhóm 4 từ trục IV – V: i = 22/ 88 0,25 = 8 X8 x - 6 8

Tia i lệch sang trái 1 khoảng : 6.lg8 i = 45/ 45 1 = 9 X9 x 0 9

Tia i thẳng đứng.9

Lượng mở giữa hai tia của nhóm 4:

Nhóm 5 từ trục V – VI: i = 27/ 54 0,5 = 10 X10 x -3 10

Tia i lệch sang trái 1 khoảng : 3.lg10Lượng mở tia của nhóm 5: x 3 [X] = 3

Nhóm 6 từ trục: III– VI: i11 = 65/43 1,51 = X11 x111,87

Tia i11 lệch sang phải 1 khoảng: 1,87.lg

Lượng mở tia của nhóm 6: x 1,87 [X] = 2Ta có bảng tổng hợp sau:

Nhóm truyền Tỷtruyền số Bánh răng

Ta nhận thấy máy tổ chức hai đường truyền: đường truyền gián tiếp (tốc độthấp) và đường truyền trực tiếp (tốc độ cao), như vậy là tốt, vì đường truyền tốcđộ cao cần số TST ít dẫn đến sẽ giảm được ồn, rung, giảm ma sát, tăng hiệusuất… khi máy làm việc.

Theo lí thuyết tính toán để TST giảm từ từ đồng đều, đảm bảo được mô menxoắn yêu cầu thì số bánh răng các trục đầu phải nhiều hơn Do đó, đáng raPAKG là 3 x 2 x 2 x 2 là tốt nhất Tuy nhiên, phương án 2 x 3 x 2 x 2 là hợp línhất vì:

Đồ án thiết kế máy GVHD: Ts Lê Đức Bảo Do yêu cầu thực tiễn, máy có truyền động quay thuận thì phải có truyềnđộng quay nghịch để phục vụ quá trình gia công và đổi chiều (giả sử đối với bànxe dao chẳng hạn, nếu chỉ có một truyền động thì không thể đưa bàn dao tịnhtiến ngược lại trên băng máy mà chỉ tịnh tiến được một chiều, khi cắt ren thìtrục chính phải có chuyển động quay nghịch để chạy dao ra…) Muốn vậy trêntrục vào (II) phải dùng li hợp ma sát (gồm 2 nửa: chạy thuận và chạy nghịch) đểthực hiện nhiệm vụ đó.

Sở dĩ dùng li hợp ma sát mà không dùng các cơ cấu khác cùng tác dụng là vìở máy tiện cho đảo chiều thường xuyên, do đó cần phải êm, không gây va đậpmạnh…mà li hợp ma sát lại khắc phục được những nhược điểm đó, đồng thờidùng ly hợp ma sát cũng có tác dụng đề phòng quá tải.

Sở dĩ LHMS được đặt trên trục I mà không đặt trên các trục khác là vì:Trục I có tốc độ không đổi và là trục vào nên có mômen xoắn nhỏ, do đó,LHMS đặt trên trục này chỉ có 1 tốc độ, mômen xoắn nhỏ nhất, để đạt kíchthước li hợp là hợp lý khoảng D = 100 (mm) thì tốc độ trục I có thể đạt đượckhoảng n = 800 v/p.0

Dùng phương án thứ tự như trên sẽ tạo ra lưới kết cấu có hình rẻ quạt do đó làm cho kết cấu máy hợp lí ( Bản chất của lưới kết cấu hình rẻ quạt là do sự chênh lệch tỷ số truyền của nhốm truyền đầu tiên là nhỏ vì vậy cho ta kết cấu máy hợp lí ).

Ta có:

Đối với đường truyền gián tiếp: PAKG : 2 x 3 x 2 x 2

-1.78-1.222.6 2; 2.63; 2.64; 2.65; 2.66; 2.67; 2.68; 2.69; 2.610; 2.611; 2.612; 2.613; 2.614; 2.615; 2.616; 2.617; 2.618; 2.619; 2.620; 2.621; 2.622; 2.623; 2.6

-2.6 2; -2.63; -2.64; -2.65; -2.66; -2.67; -2.68; -2.69; -2.610; -2.611; -2.612; -2.613; -2.614; -2.615; -2.616; -2.617; -2.618; -2.619; -2.620; -2.621; -2.622; -2.623; -2

Hình 2.5: Đồ thị sai số vòng quay

Đồ án thiết kế máy GVHD: Ts Lê Đức BảoKết luận : Với yêu cầu thiết kế có =1,26 dựa vào công thức [ n] = 10.( - 1)% ta có [ n] = 2,6% là sai số lớn nhất có thể chấp nhận được trong quá trình thiết kế nhằm đảm bảo khả năng làm việc ổn định hiệu quả của máy công cụ Từ sơ đồ sai số vòng quay của máy mới ở trên ta thấy tất cả các giá trị đều tronggiới hạn sai số cho phép.

Hình 2.6 : Sơ đồ động và số răng của máy thiết kế

2.2 Thiết kế hộp chạy dao 2.2.1 Yêu cầu kĩ thuật hộp chạy dao

* Yêu cầu kỹ thuật:

- Số cấp chạy dao Z phải đủ s

- Quy luật phân bố của các lượng chạy dao phân bố theo quy luật cấp số cộng.- Phạm vi điều chỉnh của lượng chạy dao Smin S max

- Tính chất của lượng chạy dao liên tục

- Độ chính xác của lượng chạy dao yêu câu chính xác cao.- Độ cứng vững xích động nối liền giữa trục chính và trục kéo.* So với hộp tốc độ, hộp chạy dao có những đặc điểm sau:

- Công suất truyên bé thường chỉ bằng (5 10)% công suất truyền dẫn chính.

- Tốc độ làm việc chậm hơn nhiều so với hộp tốc độ,do vậy cho phép sử dụng cácbộ truyền như là vít me-đai ốc(có hiệu suất thấp).

- Cho phép sử dụng bộ truyền có kết cấu không đòi hỏi độ cứng vững cao.-Lưới kết cấu không nhất thiết phải có hình rẻ quạt.

- Phạm vi điều chỉnh tỉ số truyền động: 1/5 i 2,8; sRs max= = = 14

Tính toán thiết kế hộp chạy dao.

Máy ta cần thiết kế là máy tiện ren vít vạn năng hạng trung, hộp chạy dao có2 công dụng là tiện trơn và tiện ren, tuy nhiên ta cần chú ý đến khâu tiện renlà chủ yếu, sau khi thiết kế xong ta có thể kiểm tra lại các bước tiện trơn, cóthể bị trùng nhau, sát nhau hoặc cách quãng.

Có 2 dạng hộp chạy dao cơ bản là hộp chạy dao dùng cơ cấu noocton và hộpchạy dao dùng bánh răng di trượt Để thuận tiện cho quá trình thiết kế ta sẽchọn kiểu hộp chạy dao dùng cơ cấu noocton tương tự như máy tham khảo1K62

Máy yêu cầu cần tiện được các ren :- Ren hệ mét : t = 1,5 ÷ 16 p- Ren Anh : 48 ÷ 4

- Ren mo đun : m = 0,75 ÷ 8

2.2.2 Sắp xếp bước ren thành nhóm cơ sở và nhóm gấp bội.

tp : 1,5 ; 1,75 ; 2 ; 2,5 ; 3 ; 3,5 ; 4 ; 5 ; 5,5 ; 6 ; 6,5 ; 7 ; 7,5 ; 8 ;10 ; 11 ; 12 ; 13 ; 14;15;16

n = 4 ; 5 ; 5,5; 6 ; 6,5 ; 7 ; 7,5 ; 8 ; 10 ; 11 ; 12 ; 13 ; 14 ; 15 ; 16; 20 ; 22 ; 24 ; 26; 28 ; 32 ;36; 40; 44; 48

m = 0.75 ; 1 ; 1,25; 1,5 ; 1,75 ; 2 ; 2,5 ; 3 ; 3,5 ; 4 ; 4,5 ; 5 ; 5,5 ;6 ; 7; 8

1 Sắp xếp các bước ren.

Đầu tiên cần xếp bước ren được cắt thành nhóm cơ sở và những nhómkhuếch đại với tỷ số truyền nhóm khuếch đại là 1; 2 ;4 ;8 hoặc, nghĩa là cáctỷ số khuếch đại hợp thành cấp số nhân có công bội là φ = 2 Khi sắp xếp cầnchú ý những điểm sau:

Đồ án thiết kế máy GVHD: Ts Lê Đức Bảo- Số hàng ngang phải ít nhất để cho số bánh răng của nhóm cơ sở Norton làít nhất Nếu số bánh răng của nhóm này nhiều thì khoảng cách giữa 2 gốitựa của bộ Norton càng xa, độ cứng vững càng kém

Nhóm cơ sở norton là 1 nhóm bánh răng có hình tháp, tương tự khi takhảo sát máy 1k62, cơ cấu norton ăn khớp với một bánh răng, để cắt các

bước ren khác nhau thì ta thay đổi ăn khớp giữa bánh răng đó với cácbánh răng khác nhau trên cơ cấu norton.

Nếu gọi số răng của các bánh răng trên cơ cấu Norton lần lượt là Z ,1Z2, Z … thì các bánh răng này là để cắt ra các ren thuộc nhóm cơ sở, các3trị số z này cần là số nguyên và có tỷ lệ đúng như tỉ lệ của các bước renitrong 1 cột trên bảng xếp ren

Mặt khác z không được quá lớn vì nó sẽ làm tăng kích thước củainhóm truyền Nên

- Khi cắt ren quốc tế cần có 6 bánh răngZ1 :Z :Z :Z :Z :Z = 4 : 4,5 : 5 : 5,5 : 6 : 723456

Do đó : Z :Z :Z :Z :Z :Z = 32 : 36 : 40 : 44 : 48 : 56123456- Khi cắt ren modul cần có 6 bánh răng

Z1 :Z :Z :Z :Z :Z Z : = 4 : 4,5 : 5 : 5,5 : 6 : 7234566Do đó : Z :Z :Z :Z :Z :Z : = 32 : 36 : 40 : 44 : 48 : 56123456- Khi cắt ren Anh cần có 7 bánh răng:

Z1 :Z :Z :Z :Z :Z23456:Z7= 7,5 : 8 : 9 : 10 : 11 : 12 : 14

Do đó số răng : Z :Z :Z :Z :Z :Z = 30 : 32 : 36: 40 :44 : 48 : 56123456Kết luận: để cắt được 3 loại ren trên thì số bánh răng trong bộ bánh rănghình tháp là: Z :Z :Z :Z :Z :Z : Z =30 : 32 : 36 : 40 : 44: 48 : 561234567Vậy bộ truyền bánh răng hình tháp gồm các bánh răng sau:Z1 =30; Z = 32 ; Z = 36 ; Z = 40 ; Z = 44 ; Z = 48; Z = 56234567Ta có cơ cấu nooctông như hình 2.7.

Đồ án thiết kế máy GVHD: Ts Lê Đức Bảo

Hình 2.7 – Cơ cấu Nooctông.2.2.4 Thiết kế nhóm gấp bội:

Nhóm gấp bội phải tạo ra 4 tỷ số truyền với công bội =2 Chọn cột có các tỷsố truyền 8 ; 9 ; 10 ; 11 ; 12 ; 13 ; 14 làm nhóm cơ sở thì muốn tiện ra toàn bộsố ren có tỷ số truyền nhóm gấp bội bằng: 1/8; ;1/4; 1/2 ; 1

Hộp chạy dao có công suất bé, hiệu suất thấp, các bánh răng có cùng môdulnên việc chọn phương án thứ tự M trên các trục trung gian tăng dần không cònxquan trọng nữa Mặt khác bánh răng có cùng môdul nên việc chọn PAKG đểgiảm cấp số vòng quay không làm tăng kích thước bộ truyền.

Do đó để đơn giản ta tham khảo máy chuẩn chọn ra PAKG & PATTta chọn PAKG : Z = 2 x 2 là hợp lý

Z3=36 Z4=40

Z5=44Z6=48Z7=56

Đồ thị vòng quay : để tránh sai số trùng lặp dẫn đến cộng hưởng saisố ta chọn tỷ số giữa các bộ truyền nhóm gấp bội khác 1 tương tự nhưmáy tham khảo ta vẽ được đồ thị vòng quay:

Tương tự như phần thiết kế hộp tốc độ, đến đây ta tính toán số bánhrăng từng nhóm theo phương pháp bội số chung nhỏ nhất

- Nhóm 1

Bội số chung nhỏ nhất của (f + g ) = 63 Vậy K = 63xxVì tia có tỷ số truyền nghiêng trái nhiều nhất do đó E minđược tính theo bánh răng bị động

Ta lấy E = 1Vậy răng

- Nhóm 2

Bội số chung nhỏ nhất của (f + g ) = 63 Vậy K = 63xxVì tia có tỷ số truyền nghiêng trái nhiều nhất do đó E min

Đồ án thiết kế máy GVHD: Ts Lê Đức Bảođược tính theo bánh răng bị động

Ta lấy E = 1Vậy răng

2.2.5 Tính các tỷ số truyền còn lại (i ).bù

Tỷ số truyền còn lại bao gồm các bánh răng phụ, bánh răng thay thế của hộp chạy dao.

Đồ án thiết kế máy GVHD: Ts Lê Đức BảoTa có phương trình cân bằng xích chạy dao

1 vòng tc.i i i t = tbùcsgbvpTrong đó i = ibùthaythế icốđịnh

Nên phương trình có dạng như sau:1 vòng tc.i i i i t = tttcdcsgbvpTrong đó:

ics : là tỷ số truyền của nhóm nortonigb : là tỷ số truyền của nhóm gấp bộitv :là bước vít me.

tp : là bước ren được cắt

ibù : là tỷ số truyền còn lại bù vào xích độngĐể tính i ta chọn cắt thử một bước ren nào đó.bù

Cắt thử:

o Ta thử cắt ren quốc tế t = 5 mmpQua bảng xếp ren ta có i = ½gb

Tham khảo máy 1K62 ta chọn t = 12 mm, Z = 36 răngv0Thì ( Norton chủ động)

Cho cắt thử ren Anh có n = 4 Bánh norton bị độngDựa vào bảng xếp ren ta có:

Thay vào công thức ta có:

o Cắt thử ren mô đun

Chọn m = 3 ta có t = π m = π 3pm = 3 ; ;

Như vậy ta có cặp bánh răng thay thế và ( Kiểm tra điều kiện lắp:Ta nhận thấy 2 cặp bánh răng này thỏa mãn điều kiện lắp

Dựa vào máy tham khảo 1K62 ta có các tỷ số truyền thay thế là:- Để cắt ren quốc tế và ren Anh :

Tính sai số bước ren

Do sai số trong các bước tính toán, cần tiến hành kiểm tra sai số bước ren về mặt thiết kế Ta tiến hành kiểm tra cho từng loại ren riêng biệt, mỗi loại ren chỉ cần kiểm tra một bước Nếu sai số một bước ren trong loạt ren đó đạt yêu cầu thì các bước ren còn lại cũng sẽ đạt.

Sai số bước ren ∆ = |t’tpp-tp | ≤ [∆t ]p

Với [∆t ] là sai số cho phép của bước ren, có thể lấy [∆t ] =0,1 ∆d (dung sai pp0đường kính trung bình của ren) Thông thường có thể so sánh với sai số bước ren máy tham khảo để đánh giá kết quả tính toán.

- Ren quốc tếVới t = 10 ; ; ; ;p

Ta có phương trình xích động học1 vòng tc.i i i t = tttgbcsxp không có sai số

Đồ án thiết kế máy GVHD: Ts Lê Đức Bảo- Ren modun.

Với m = 3 t = m.π = 3.π ≈ 3.3,1416 =9,4248p ; ; ;

Sai số 0,0021% (so với sai số của máy tham khảo 1K62 là 0,0008 có lớn hơn nhưng vẫn chấp nhận được).

- Ren Anh:Với n = 6 ; ; ;

Sai số 0,0003 ( bằng sai số của máy tham khảo 1K62)- Ren Pitch:

Với n = 6

25, 4 25, 4.3,1416 13, 29946

; ; ;

Sai số 0,002 (so với sai số của máy tham khảo 1K62 cũng là 0,002).=> Nhận xét: khi cắt ren có sai số nhưng sai số rất nhỏ nên có thể chấp nhận được

Xích cắt ren khuếch đại.

Phương trình xích cắt ren khuếch đại1 vòng tc i i i i i t = tkđcđttcsgbxp

ikd=

Có 3 tỷ số truyền khuếch đại là 2; 8 ; 32

Mà theo yêu cầu bài toán phải thiết kế i = 2 ; 8; 16 ; 32kđ

Tham khảo máy tham khảo 1K62 trên trục IX, ta cần thiết kế thêm một cặp bánh răng có tỷ số truyền i = 2 với số răng tương ứng là Z = 28; Z = 5612

Bánh răng Z được lắp trên bánh răng di trượt, để cắt ren khuếch đại ta 2chỉ cần gạt sang bánh răng đó và tiến hành cắt ren

Xác định thông số tiện trơn.

Hình 2.9: Sơ đồ kết cấu động họcSdọcmin = 0,08 mm/vòng;

Ta chọn con đường đi qua i =64/97 và cơ cấu Noorton chủ động nên ta điềuttchỉnh cặp trục vít từ 4/20 thành 4/30 và (27/20).(20/28) thành(24/Z).(Z/28) ,

Đồ án thiết kế máy GVHD: Ts Lê Đức Bảolúc đó:

Sdọc min=

28 24. . . 4 40 14. . .3.105628 30 37 66

S ngang min=

28 24. . .4 40 40 61. . . .55628 30 37 61 20

1 i vt/cgb

28 24. . .4 40 40 61. . . .55628 30 37 61 20

Kết luận: toàn bộ đường tiện trơn sẽ đi theo đường tiện ren qua cặp bánh răng 28/56 vào hộp xe dao Do đó đường tiện trơn là hệ quả của đường tiện ren, bước tiện trơn dày hơn nhiều so với tiện ren tiêu chuẩn.

CHƯƠNG III

Tính toán công suất, sức bền cho một số cơ cấu chính3.1 Lực tác dụng trong hệ truyền dẫn

3.1.1Xác định chế độ làm việc giới hạn của máy

Chế độ làm việc của máy bao gồm chế độ cắt gọt, chế độ bôi trơn làm lạnh, an toàn… Một máy mới đã thiết kế, chế tạo xong phải quy định rõ ràng về chế độ làm việc của máy trước khi đưa vào sản xuất Trong mục này chỉ xác định chế độ cắt gọt giới hạn của máy làm cơ sở tính toán động lực học máy cắt kim loại Hiện nay, có nhiều phương pháp xác định chế độ cắt gọt giới hạn khác nhau: chế độ cắt gọt cực đại, chế độ cắt gọt tính toán, chế độ cắt gọt để thử máy.

minmin1 12 41 13 7

t sCv

t s

Sử dụng chế độ cắt gọt cực đại sẽ dẫn đến toàn bộ chi tiết máy làm việc với tải cực đại, tăng kích thước và trọng lượng máy Thực tiễn chứng tỏ rằng người công nhân không cho máy làm việc hết tải trọng Độ bóng, độ chính

Đồ án thiết kế máy GVHD: Ts Lê Đức Bảoxác, trình độ nghề nghiệp và những yếu tố khác là nguyên nhân hạn chế khả năng sử dụng của máy Để tính toán hợp lý hơn có thể dùng chế độ cắt gọt tính toán.

b Chế độ cắt gọt tính toán:

Chuỗi vòng quay n của máy biến đổi từ n - n , Z cấp độ khác nhau minmaxChuỗi lượng chạy dao S biến đổi từ S - Sminmax , Z cấp độ khác nhau Tại các trị số n ,S máy làm việc với Mminminxmax

Vì vậy phải xác định trị số n , S theo công thứctínhtínhc Chế độ cắt gọt thử máy

Chế độ thử máy là do người thiết kế hoặc nhà máy sản xuất quy định Trước khi đưa máy mới vào sản xuất, nhà máy chế tạo phải nghiệm thu máy theo một chế độ kiểm nghiệm nhất định Thử máy có tải với các chế độ cắt nhanh, cắt mạnh mục đích để kiểm tra các cơ cấu và chi tiết máy làm việc ổnđịnh Nếu nơi sử dụng máy làm việc với chế độ cắt cao hơn, các cơ cấu và chi tiết máy bị hư hỏng, nhà máy chế tạo sẽ không chịu trách nhiệm, vì vậy ta có thể chọn chế độ thử máy để tính toán sức bền các chi tiết máy mới tương tự với máy đã sản xuất.

3.1.2 Xác định lực tác dụng trong truyền dẫn

Vì phần thiết kế máy mới ta đã sử dụng máy 1K62 làm máy tham khảo nên giờ ta chọn chế độ cắt gọt thử máy 1K62 để tính toán động lực học của toàn máy

Hình 3.1: Các thành phần lực tác dụngLực cắt P PX PY PZ

Với P : thành phần lực dọc trụcx

P : thành phần lực hướng tâmy P : thành phần lực tiếp tuyếnzCông thức tính lực cắt:

PX = C tX.sYPY = C tX.sYPZ = C tX.sYTrong đó:

C - là hệ số kể đến sự ảnh hưởng của tính chất vật liệu gia công.t - là chiều sâu cắt (mm)

s - lượng chạy dao (mm/vòng)a Thử có tải

Tham khảo máy 1K62, ta chọn chế độ thử có tải sau:Thông số chế độ cắt:

Đường kính phôi d=115mmChiều dài chi tiết :l = 350 mm Vật liệu phôi là thép 45.Độ cứng bề mặt phôi HRB=207 Vật liệu dao cắt là thép gió P18.Tốc độ trục chính n = 45 vòng/phút.Bước tiến dao s = 1,4 mm/vòng.Chiều sâu cắt t = 6 mm.

Theo công thức trên, các hệ số C, x, y tra bảng II – 1 ta cóCác lực thành phần:

b Thử công suất45 có mũi tỳ nhọn

Dao tiện T15K6 Thông số chế độ cắt:Đường kính phôi d=70mmChiều dài chi tiết l = 350mmVật liệu phôi: thép

Tốc độ trục chính n = 450 vòng/phút.Bước tiến dao s = 0,39 mm/vòngChiều sâu cắt t = 5 mm.

Tương tự như trên ta tính được các lực thành phần như sau

Đồ án thiết kế máy GVHD: Ts Lê Đức Bảoc Tính lực chạy dao Q

Theo công thức thực nghiệm của D.N Rê-sê-tốp và T.A Lê-vít , với máy tiện có sống trượt lăng trụ thì lực chạy dao Q tính theo công thức:

Trong đó:

G – trọng lượng phần dịch chuyển; G = 250 kg = 2500 Nf – hệ số thu gọn ma sát trên sống trượt; f = 0,15 ÷ 0,18k – hệ số tăng lực ma sát do Pxtạo momen lật; k = 1,15- Theo chế độ thử tải ta có: Px 6945,09( );N Pz 15444,62( )N

d Tính momen xoắn của động cơ

Trong hộp tốc độ, khi máy làm việc Mxcủa động cơ điện (Mxdc) phải cân bằng với Mx lực cắt (MxPc

) và Mx ma sát (Mxms) trong các cặp truyền động:

Mxdc = i

0 xPcM

+ 1n

M ik hay Mxdc = MxPc

4935,13 172729,55 2

172729,55 5956,19 0,8

No- công suất chạy không

Np- công suất phụ tiêu hao do hiệu suất và do những nguyên nhân ngẫu nhiên ảnh hưởng đến sự làm việc của máy.

Công suất động cơ điện phải khắc phục ba thành phần công suất trên, bảođảm cho máy làm việc ổn định.

Thường Nc

chiếm 70 80 Ndc , cho nên có thể tính gần đúng công

suất động cơ điện theo công suất cắt

P v

Trong đó PZ- lực cắt (N)

v - tốc độ cắt chọn (m/phút)Ta có :

v = 1000

d n=

P v

Vậy công suất gần đúng của động cơ điện được tính qua công suất cắtDo đó ta chọn động cơ điện theo tiêu chuẩn N = 10 (kW)dc

Đồ án thiết kế máy GVHD: Ts Lê Đức Bảo

3.1.4 Tính sơ bộ đường kính trục

Từ tốc độ lớn nhất và nhỏ nhất trên từng trục, từ đó ta có thể tính ra số vòng quay tới hạn của trục theo công thức (TTTKMCKL-trang 132):

ntính = n [min vg/ph]

Công suất trên từng trục: N = Ntrụcđc [kW]

Với là hiệu suất của các bộ truyền, chi tiết từ động cơ tới trục = i với i là hiệu suất của các bộ truyền đai, bánh răng, cặp ổ lăn ta có:

đai = 0,96; br = 0,98; ổ = 0,99; tc = 0,88.Mômen xoắn tính toán trên từng trục:

Mx tính = 716200 [Nmm]Đường kính sơ bộ của các trục:dsơ bộ = C [mm];

(C=100150) lấy C=100Sơ đồ tính:

Trục động cơ :nmax đc =1440 [vg/ph].nmin đc =1440 [vg/ph].Nđc =10 [kW].Trục I:

nmax I = 1120 [vg/ph].nmin I = 1120 [vg/ph].

NI = 10 0,96 0,99 = 9,50 [kW].Trục II:

nminII=1120 = 1400 [vg/ph] nmaxII=1120 =1760 [vg/ph].

NII = 9,50 0,98 0,99 = 9,22 [kW].Trục III:

nmaxIII=1400 = 1400 [vg/ph].nminIII=1760 = 710.18 [vg/ph].NIII = 9,22 0,98 0,99 = 8,95 [kW].Trục IV:

nmaxIV=1400 = 1400 [vg/ph].nminIV=710.18 = 177.55 [vg/ph].NIV = 8,95 0,98 0,99 = 8,68 [kW].Trục V

nmaxV= 1400 = 1400 [vg/ph].nminV= 177.55 = 44.39 [vg/ph].NV = 8,68 0,98 0,99 = 8,42 [kW].Trục VI:

nmaxVI= 1400 = 2200 [vg/ph].nminVI= 44.39 = 22.20 [vg/ph].NVI = 8,42 0,98 0,99 = 8,17 [kW].

Trục nmax[vg/ph]

g cơ

1440,0

Đồ án thiết kế máy GVHD: Ts Lê Đức Bảo

Bảng 3.1: Bảng thống kê số liệu tính toán

Kết luận: Các đường kính được chọn nên chọn theo đường kính tiêu chuẩn tại các tiết diện lắp bánh răng và ổ bi Tại các tiết khác, ta có thể lấy tăng hay giảm tuỳ thuộc vào kết cấu và lực tác dụng.

3.2 Tính bền chi tiết máy3.2.1 Tính bền trục chính3.2.1.1 Yêu cầu tính trục chính

Trục chính là chi tiết quan trọng hệ thống truyền động để truyền chuyển động quay cho quá trình cắt gọt của máy tiện Do vậy trục chính cần phải đạt được các yêu cầu sau:

Bảo đảm độ cứng vững.Độ chịu mòn cao.

Chuyển động êm và chính xác.3.2.1.2 Vật liệu và cách nhiệt luyện

Đối với trục quay trong ổ lâu, cổ trục chính không cần phải có độ cứng vững đặc biệt Trong máy thiết kế ta chọn thép 40X, thấm Cacbon, nhiệt luyện đạt đến HRC=35-42, có

3.2.1.3 Tính trục chính

Để tính toán trục chính ta tính ở chế độ cắt cực đại.

Vị trí của các bánh răng bố trí trong không gian đối với trục chính có ý nghĩa quan trọng góp phần vào khả năng chịu tải của trục chính và độ võng của trục chính Giả sử xét cặp bánh răng 27/54 Trong không gian bánh răng chủ động Z27 có thể bố trí ở bất kỳ vị trí nào xung quanh Z54 Ở đây ta xét 4 vị trí điển hình I, II, III, IV như hình vẽ.

Hình 3.2: Sơ đồ bố trí không gian của bánh răng 27Từ hình vẽ ta thấy:

Nếu xét riêng về lực thì tại vị trí II là tốt hơn cả vì là bé nhất

Nếu xét riêng ảnh hưởng của lực đến độ chính xác làm việc của trục chính thì vịtrí IV là tốt nhất vì