khóa luận tốt nghiệp chuyên ngành chế tạo máy thiết kế chế tạo máy đúc khuôn quay

Ưu nhược điểm của đúc khuôn quay: *Ưu điểm: - Là phương pháp phù hợp để sản xuất các hình dạng phức tạp, có kích thước khác nhau, từ các bộ phận của thiết bị trợ thínhnhỏ đến bể chứa côn

Tp Hồ Chí Minh, ngày 01 tháng 06 năm 2023

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

LỜI CẢM ƠN

Chúng em cảm ơn Trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh đã tạo điều kiện cho chúng em được học tập và phát triển kiến thức, kỹ năng Xuyên suốt quá trình được học tập và rèn luyện tại trường, chúng em đã gặp không ít những khó khăn, thử thách nhưng với sự hướng dẫn, định hướng, giúp đỡ của Nhà trường thì chúng em cũng đi tới chặng cuối của quá trình học tập tại trường

Chúng em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến Thầy TS Nguyễn Khoa Triều đã hướng dẫn và giúp đỡ chúng em tận tình từ khi chúng em bắt đầu nhận và làm cho đến khi hoàn thành đề tài Nhóm xin gửi lời cảm ơn đến những bạn đã cho nhóm mình mượn khuôn để thực hiện quá trình khảo nghiệm Điều này giúp nhóm tiết kiệm được chi phí gia công khuôn

Đồng thời, chúng em cũng xin cảm ơn quý thầy cô Khoa Công nghệ Cơ khí đã nhiệt tình hỗ trợ, giảng dạy và trang bị cho chúng em những kiến thức quan trọng nhất để chúng em có thể giải quyết những khó khăn gặp phải trong quá trình làm khóa luận tốt nghiệp Cảm ơn các Thầy đã cho chúng em sử dụng phòng học, xưởng cơ khí để nghiên cứu, làm việc Chúng em xin chân thành cảm ơn!

LỜI CAM KẾT

Tôi xin cam đoan các kết quả nhóm hoàn thành trong đồ án này là của riêng chúng tôi, không có bất cứ sự sao chép nào, tƣ liệu đƣợc nhóm sử dụng sách , báo , nghiên cứu khoa học,… trong bài đều đƣợc trích dẫn trực tiếp và gián tiếp và cũng chƣa đƣợc từng công bố trong báo cáo, nghiên cứu của tác giả nào khác

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1

I Máy đúc khuôn quay là gì? 1

II.Các thiết bị hiện có 8

CHƯƠNG 2 PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ SƠ BỘ 13

I PHƯƠNG ÁN 1: BỘ TRUYỀN ĐỘNG XÍCH 13

1 Ưu điểm của bộ truyền xích: 13

2 Nhược điểm của bộ truyền xích: 13

3 Phạm vi sử dụng của bộ truyền xích: 13

II PHƯƠNG ÁN 2 :BỘ TRUYỀN ĐỘNG ĐAI 14

1 Ưu điểm của bộ truyền đai: 14

2 Nhược điểm của bộ truyền đai: 14

3 Phạm vi sử dụng của bộ truyền đai: 15

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ 16

I.CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN 16

Tính toán công suất trên trục quay 1 16

Tính toán công suất trên trục quay 2 17

1 Chọn động cơ 17

2 Phân phối tỉ số truyền 18

II.TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN DẪN ĐỘNG 19

1 Tính toán bộ truyền ngoài 19

a)Chọn loại xích 19

b)Số răng đĩa xích 19

c)Xác định bước xích t 19

d)Kiểm nghiệm xích về độ bền 21

e)Các thông số của đĩa xích 22

2 Tính toán bộ truyền bánh răng 23

c)Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực 33

d)Mômen uốn tổng và mômen tương đương: 36

e)Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi : 38

f)Chọn và kiểm nghiệm độ bền then: 41

g)Kiểm nghiệm trục về độ bền tĩnh: 42

4 Tính chọn ổ lăn: 43

a) Tính toán các lực: 43

b) Tính kiểm nghiệm khả năng tải động của ổ: 43

c) Tính kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh: 44

CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ QUY TRÌNH NGUYÊN CÔNG CHI TIẾT TRỤC 45

I.PHÂN TÍCH TÍNH CÔNG NGHỆ TRONG KẾT CẤU CỦA CHI TIẾT 45

II XÁC ĐỊNH DẠNG SẢN XUẤT 46

III XÁC ĐỊNH PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI 48

IV THIẾT KẾ NGUYÊN CÔNG: 49

1 Phương án gia công 49

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Bốn bước cơ bản của khuôn quay 3

Hình 1.2 Khuôn kim loại tấm đã chế tạo (nửa trên và nửa dưới) 5

Hình 1.3 Nửa khuôn nhôm đúc với lớp hoàn thiện làm cứng đường phân khuôn 6

Hình 1.4 Cấu tạo cơ bản của khuôn 7

Hình 1.5 Máy di chuyển hai trục 10

Hình 1.6 Máy Rock and Roll 10

Hình 1.7 Máy đúc loại lò nướng 11

Hình 1.8 Máy quay vòng kiểu con thoi 12

Hình 1.9 Rotational Carousel Machine 12

Hình 1.10 Four Arm Bi-Axial Machines 13

Hình 1.11 Máy đúc xoay DIY 14

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 3.1: Kết quả tính toán bánh răng 36

Bảng 3.2: Thông số tiết diện then: 45

Bảng 3.3: Thông số tiết diện tròn : 45

LỜI MỞ ĐẦU

Ở nhiều quốc gia trên thế giới, trong đó có Việt Nam việc nghiên cứu và ứng dụng công nghệ đúc được quan tâm đặc biệt Nó đóng vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực công nghiệp như chế tạo máy, chế tạo phương tiện giao thông vận tải, dầu khí ,… Đặc biệt là công nghệ đúc nhựa ngày càng phát triển Bởi nhựa là chất liệu phổ biến, gần gũi trong cuộc sống thường ngày của chúng ta Sản xuất nhựa để đáp ứng nhu cầu cuộc sống là việc làm thiết thực, giúp đẩy mạnh phát triển kinh tế, mức sống của người dân

Trong đó, đúc khuôn quay là một công nghệ đúc khá mới trong sản xuất sản phẩm nhựa rỗng mang lại hiệu quả cao

Xét trên những điều tích cực đó, chúng em được hướng dẫn và lên kế hoạch thiết kế và chế tạo máy đúc khuôn quay quy mô phòng thí nghiệm để có thể tìm hiểu và làm rõ nguyên lý cũng như hiệu quả của công nghệ đúc này

Đề tài này là cơ sở để nhóm chúng em có thể góp phần nâng cao hiểu biết, tư duy về công nghệ đúc nhựa để từ đó có thể phát triển kinh nghiệm cho bản thân và giúp ích cho ngành công nghiệp nhựa về sau này Chúng em hi vọng rằng những suy nghĩ, và hành động của nhóm sẽ có những thay đổi tích cực hơn trong tương lai

2 Ưu nhược điểm của đúc khuôn quay: *Ưu điểm:

- Là phương pháp phù hợp để sản xuất các hình dạng phức tạp, có kích thước khác nhau, từ các bộ phận của thiết bị trợ thính(nhỏ) đến bể chứa công nghiệp có dung tích trên 20 gallon (75L) và thuyền dài tới 23 ft (7m)

- Cả khuôn và máy đều đơn giản và tương đối rẻ Cho phép sử dụng các loại khuôn có thành mỏng, độ bền thấp đối với các sản phẩm làm mẫu hoặc số lượng nhỏ

- Hoạt động sản xuất nhỏ có thể tiết kiệm chi phí

- Áp suất thấp và tốc độ quay thấp trong quá trình đúc tạo ra các bộ phận có mức độ căng khi đúc thấp

- Các bộ phận có sự phân bố độ dày thành tương đối tốt so với các quy trình, chẳng hạn như đúc thổi và ép nóng Các góc bên ngoài có xu hướng dày lên, đây có thể là một lợi thế trong các ứng dụng mà độ mài mòn là điều kiện ưu tiên

- Các bộ phận có thể có thành mỏng so với kích thước và khối lượng của chúng, tức là thể tích chứa lớn

- Độ dày của thành phần có thể được điều chỉnh bằng cách điều chỉnh lượng vật liệu được sử dụng

- Các bộ phận có kích thước khác nhau có thể được sản xuất đồng thời trên cùng một máy tại cùng một thời điểm

- Các bộ phận làm bằng các vật liệu khác nhau có thể được đúc đồng thời trên cùng một máy và thậm chí trên cùng một cánh tay máy cùng một lúc - Việc thay đổi màu sắc có thể được thực hiện nhanh chóng và dễ dàng Không

có quy trình làm sạch, chẳng hạn như quy trình trong quy trình ép phun hoặc ép đùn; các bộ phận có thể được đúc bằng một màu mới mà không cần thay đổi vật liệu hoặc các bộ phận.Có thể đúc các sản phẩm có màu sắc khác nhau trên cùng một khuôn mẫu giúp tiết kiệm chi phí sản xuất

- Tất cả vật liệu đặt trong khuôn được sử dụng để tạo thành bộ phận Phế liệu được giới hạn ở những khu vực được loại bỏ khỏi bộ phận trong quá trình hoàn thiện.[1]

* Những hạn chế của đúc quay

- Quy trình này thường không phù hợp với quy mô sản xuất số lượng lớn của các chi tiết nhỏ, đối với các chi tiết dạng nhỏ, đúc thổi hoặc thậm chí ép phun có thể cạnh tranh hơn (mặc dù có thể đạt được tốc độ sản xuất cao thông qua việc sử dụng nhiều khuôn và máy, ví dụ: đồ chơi trẻ em)

- Số lượng vật liệu có sẵn để đúc quay bị hạn chế so với các quy trình khác - Chi phí vật liệu cao hơn do phải nghiền các viên nguyên liệu thô thành bột

mịn để đúc Công nghệ micropelletizing đã được khám phá để giảm chi phí cho quy trình này

- Thời gian chu kỳ dài hơn so với các quy trình khác vì cả khuôn và vật liệu đều phải được làm nóng và làm mát Các vật liệu được sử dụng thường yêu cầu bảo quản cao hơn và có thể đắt hơn một chút so với các quy trình khác - Việc nạp khuôn và dỡ các bộ phận tốn nhiều công sức so với các quy trình

khác, đặc biệt đối với các bộ phận phức tạp

- Cần có chất chống dính khuôn để đảm bảo rằng vật liệu không dính vào khuôn trong quá trình tháo khuôn Điều này thường đòi hỏi sự chú ý liên tục của người vận hành máy

- Bề mặt phẳng lớn khó sản xuất do cong vênh Các nhà thiết kế thường sẽ sử dụng các chi tiết có gờ và bề mặt để ngăn cách chúng thành từng phần

- Bề mặt bên trong của bộ phận được hình thành tự do trong quá trình đúc Điều này có nghĩa là các kích thước về độ dày không thể được kiểm soát với cùng mức độ chính xác, ví dụ như trong ép phun

- Sản phẩm có thể tự do co lại trong khuôn trong quá trình làm mát; độ chính xác về kích thước khó có thể dự đoán.[1]

3 Các bước của quá trình đúc khuôn quay

Đúc khuôn quay (có thể)gồm bốn bước cơ bản: - Cho vật liệu vào khuôn

- Làm nóng vật liệu - Làm nguội

- Tháo khuôn

Hình 1.1 Bốn bước cơ bản của khuôn quay

(A) Cho vật liệu vào (B) Sưởi nóng vật liệu (C) Làm mát (D) Tháo khuôn

Giai đoạn 1 và 4 thường được kết hợp thành một trạm vận hành duy nhất (bảo dưỡng khuôn) trong thiết kế máy sao cho cấu hình cơ bản nhất của máy thường bao gồm ba trạm làm việc: gia nhiệt, làm mát và bảo dưỡng khuôn Tuy nhiên, sự đơn giản bề ngoài của quá trình này không thể phủ nhận sự tương tác phức tạp của quá trình truyền nhiệt và phân phối vật liệu xảy ra bên trong khuôn trong suốt quá trình Đúc quay là công nghệ nhựa duy nhất mà quá trình làm nóng, tạo hình và làm nguội vật liệu đều diễn ra bên trong khuôn mà không sử dụng áp suất Trước đây khi một chiếc khuôn được đưa vào lò đốt, người ta không biết gì khác ngoài việc bột đã tan chảy (hoặc chất lỏng đã phản ứng) và sau đó được làm lạnh để tạo thành phần cuối cùng Ngày nay, các hệ thống điều khiển tinh vi, có thể đo nhiệt độ bên trong khuôn trong chu kỳ, quét bề mặt khuôn liên tục để biết nhiệt độ Trong quá trình này, một số yếu tố chính phải được xem xét để đảm bảo rằng quy trình có hiệu quả và kinh tế, hệ thống thông hơi được sử dụng để đảm bảo rằng áp suất bên trong khuôn cân bằng với môi trường bên ngoài, chất giải phóng phải được sử dụng cho hầu hết các vật liệu để đảm bảo rằng chúng không dính vào bề mặt khuôn, cài đặt xoay phải được lựa chọn cẩn thận vì mối quan hệ giữa trục chính và trục phụ ảnh hưởng đến cách phân phối vật liệu trong phần cuối cùng và chỉ bề mặt bên ngoài của bộ phận tiếp xúc với khuôn, đặc biệt trong trường hợp vật liệu bán kết tinh, chẳng hạn như poly ethylene, có nghĩa là tốc độ làm mát phải được kiểm soát để giảm thiểu biến dạng trong khi đẩy nhanh quá trình.[1]

4 Khuôn cho đúc khuôn quay

Khuôn để đúc quay là loại rỗng, thành mỏng và nhẹ, có đặc tính truyền nhiệt tốt và phải đủ bền để có thể xử lý lặp đi lặp lại Chúng có chi phí tương đối thấp so với các công cụ ép phun hoặc thổi Việc lựa chọn vật liệu khuôn và dạng sản xuất được sử

Bốn yếu tố chính phải được xem xét khi chọn loại khuôn để sử dụng cho một bộ phận cụ thể: kích thước, độ phức tạp của hình thức, số lượng khuôn cần thiết và hình thức bên ngoài của bộ phận được đúc

Các vật liệu chính để sản xuất khuôn mang tính thương mại như : Nhôm đúc

Thép carbon chế tạo Khuôn bọc dầu

Khuôn gia cố sợi carbon hoặc thủy tinh Khuôn kim loại

Hình 1.2 Khuôn kim loại tấm đã chế tạo (nửa trên và nửa dưới)

Hình 1.3 Nửa khuôn nhôm đúc với lớp hoàn thiện làm cứng đường phân khuôn.[1]

Cấu tạo cơ bản của khuôn

Cấu tạo cơ bản của khuôn giống nhau bất kể quy trình sản xuất nào

Khuôn nhôm đúc điển hình gồm các bộ phận: Mỗi khuôn yêu cầu một tấm lắp (1)để có thể gắn khuôn vào máy, một khung đỡ khoang khuôn (2), các trụ để kết nối với khuôn (3) (thường được tải bằng lò xo), một mặt bích đường phân khuôn (4), bản thân khoang (5), cơ cấu kẹp hoặc bắt vít (6), điểm nâng (7), một lỗ thông hơi (8) và các điểm nâng (9) Có thể thêm các hạt dao, lõi có thể tháo rời và các thiết bị phụ trợ khác khi cần thiết.[1]

Hình 1.4 Cấu tạo cơ bản của khuôn

5 Vật liệu cho đúc khuôn quay

Vật liệu đúc khuôn quay cần có một số đặc điểm như:

- Độ bền uốn và độ bền kéo phải đảm bảo tạo sản phẩm chính xác Polyethylene có giá trị độ bền tương đối thấp trong khi các vật liệu kỹ thuật, chẳng hạn như nylon và polycarbonate mang lại mức hiệu suất tốt hơn

- Độ giãn dài (phần trăm dài ra của vật liệu khi chịu tác dụng của lực kéo) phải cao đối với hầu hết các ứng dụng

- Đặc tính vật lý chảy tự do với đặc tính truyền nhiệt tốt giúp vật liệu phân bố đều và nhanh trong chu kỳ gia nhiệt Đặc tính dòng chảy kém có thể ảnh hưởng đáng kể đến bề ngoài và độ dày cuối cùng của một bộ phận

- Nghiên cứu gần đây đã điều tra ảnh hưởng của tính chất lưu biến và nhiệt đối với quá trình thiêu kết và loại bỏ bong bóng trong polyme Các kỹ thuật đã được các nhà nghiên cứu phát triển bao gồm kiểm tra độ nhớt nóng chảy dựa trên tốc độ cắt và nhiệt độ cũng như tính đàn hồi của vật liệu trong điều kiện cắt thấp Những thử nghiệm này đại diện cho một bước tiến quan trọng trong quá trình đánh giá vật liệu trước khi đúc Kết luận từ công trình này cho thấy tính lưu biến nóng chảy và sức căng bề mặt đóng vai trò chính trong giai đoạn đầu của quá trình cô đặc vật liệu Các vật liệu, chẳng hạn như polyetylen mật độ thấp tuyến tính tan chảy chậm với độ nhớt giảm dần Điều này tạo ra một mạng lưới ba chiều gồm các hạt được kết nối tại ranh giới của chúng giữ lại một lượng lớn không khí Các vật liệu có độ nhớt thấp hơn có xu hướng kết hợp nhanh hơn, giữ không khí hơn và do đó củng cố nhanh hơn.[1]

Vật liệu thông dụng

Các đặc điểm cụ thể được yêu cầu trong các điều kiện nhiệt độ cao, lực cắt thấp bên trong khuôn có nghĩa là một loạt vật liệu hạn chế có thể sử dụng được cho quá trình đúc quay so với các quy trình đúc khác Tuy nhiên, nhóm này đang dần phát triển khi nhiều nhà cung cấp nguyên liệu và thị trường đã nhận ra tiềm năng của quy trình Từ góc độ thị trường, các vật liệu chính được sử dụng ngày nay có thể được xếp hạng như sau:

- POLYETHYLENE (ldpe, lldpe, hdpe, xlpe, Mlldpe, eva) 95%,pvc 3% - NYLON (nylon 6, 66, 11, 12) < 0,2%

- POLYPROPYLENE < 0,1% - POLYCARBONATE < 0,1%

- FLUOROPOLYME (etfe, ectfe, pfa, mfa,pvdf) < 0,1%

Tuy nhiên, có nhiều loại polyme hoặc đã được tạo khuôn thành công trong 30 năm qua hoặc đang được sử dụng với số lượng nhỏ cho các ứng dụng chuyên biệt Bao gồm các:

- Acet copolyme - Acrylic

- Abs (acrylonitrile butadiene styrene) - Cellulose

- Epoxy - Ionomers - Phenolic - Polybutylene - Polyester

- Polyester đàn hồi - Polystyrene

- Polystyrene—biến đổi tác động - Polyurethane[1]

II Các thiết bị hiện có

1 Máy di chuyển hai trục

Hình 1.5 Máy di chuyển hai trục

Máy di chuyển hai trục được tích hợp các tính năng mới nhất được cung cấp bởi một số lượng lớn các công ty ở Ấn Độ Máy đúc khuôn xoay hai trục được thiết kế để đáp ứng nhu cầu của bạn một cách hiệu quả và phát triển bất kỳ sản phẩm đúc khuôn quay nào với độ chính xác cũng như sự hoàn hảo tối ưu Cấu tạo phát triển them hệ thống sưởi, cảm biến, cánh tay mạnh mẽ, bộ điều khiển tốc độ, v.v giúp việc phát triển các loại khuôn khác nhau dễ dàng hơn cũng như giảm chi phí bảo trì máy móc.[2]

2 Máy Rock and Roll

Hình 1.6 Máy Rock and Roll

Rocking Oven Rock and Roll là một phát minh của công nghệ hiện đại, một loại máy có khả năng sản xuất những sản phẩm có kích thước lớn mà không gặp bất kỳ khó khăn nào Máy được cấu hình để phù hợp với nhu cầu công nghiệp và nhu cầu sản xuất sản phẩm số lượng lớn.[2]

3 Máy loại lò nướng

Thông thường, tất cả các hệ thống đúc quay đều có một số bộ phận bao gồm khuôn, lò nướng, buồng làm mát và trục xoay khuôn Các khuôn được sử dụng để tạo ra một phần, và thường được làm bằng nhôm Chất lượng và độ hoàn thiện của sản phẩm liên quan trực tiếp đến chất lượng của khuôn được sử dụng Lò được sử dụng để làm nóng bộ phận đồng thời xoay bộ phận để tạo thành bộ phận mong muốn Máy đúc quay lò nướng cũng được sử dụng rộng rãi trên thị trường Máy đúc này bao gồm nhiều tính năng năng động [2]

Hình 1.7 Máy đúc loại lò nướng

4 Shuttle Type Rotational Moulding Machinery (máy đúc quay dạng con thoi)

Hình 1.8 Máy quay vòng kiểu con thoi

Máy quay vòng kiểu con thoi được thiết kế đặc biệt để tiết kiệm năng lượng, buồng gia nhiệt thân thiện với môi trường với công nghệ truyền nhiệt hiệu quả.[2]

5 Rotational Carousel Machine (máy đúc quay băng chuyền)

Hình 1.9 Rotational Carousel Machine

Máy sử dụng hệ thống điều khiển Phương pháp truyền thông cáp mạng Siemens 1200 để thu thập dữ liệu, giảm sự cố của các đường thông thường, đường đặt đẹp hơn Carousel Rotomold Machine phù hợp với yêu cầu của khách hàng cần sản xuất số lượng và chất lượng cao; có thể chọn nhiều cấu hình, chẳng hạn như Ba nhánh độc lập với năm trạm và Bốn nhánh độc lập với sáu trạm.[2]

6 Four Arm Bi-Axial Machines (Máy hai trục bốn cánh tay)

Hình 1.10 Four Arm Bi-Axial Machines Nhiều loại khuôn giúp tiết kiệm thời gian thay khuôn

Thích hợp cho hai khuôn có công suất tối đa hoặc bốn khuôn công suất nhỏ trên tất cả các cánh tay thẳng

Tùy chọn bảng điều khiển PLC với màn hình cảm ứng có sẵn.[2]

7 Máy đúc xoay DIY

Máy tự làm khuôn quay được chế tạo từ vật liệu phế liệu của các sinh viên thiết kế andrew duffy , craig tyler và edward harrison từ trường đại học rochester đã chế tạo một chiếc máy đúc quay nhỏ

Máy đúc xoay DIY được chế tạo để tái tạo quy trình công nghiệp nhằm giúp hiểu thêm về khả năng của nó Với việc sử dụng nhựa sinh học đông kết nguội đã tạo ra các sản phẩm nhựa rỗng

Hình 1.11 Máy đúc xoay DIY

Tiểu kết: Dựa vào yêu cầu đặc tính của máy và một số điều kiện ngoại cảnh của nhóm : nhân lực , kiến thức và điều kiện kinh tế Nhóm chọn máy đúc khuôn quay một động cơ làm đề tài đồ án

CHƯƠNG 2 PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ SƠ BỘ

Từ phương án chọn máy đã chọn ở chương một ―Máy đúc khuôn quay một động cơ‖ nhóm đề xuất 2 phương án thiết kế sơ bộ như sau :

Cấu tạo cơ bản bao gồm: (1)Động cơ, (2)Bộ truyền xích, (3)Trục truyền động, (4)Hệ bánh răng côn, (5)Khung quay 1, (6)Khung quay 2

1 Ưu điểm của bộ truyền xích:

- Không bị trơn trượt, tỷ suất lớn hơn, vẫn hoạt động khi bị quá tải - Không cần lực căng xích, giảm lực lên trục và ổ trục

- Kích thước bộ truyền xích nhỏ hơn bộ truyền đai nếu truyền động có cùng công suất và cùng số vòng quay

- Vị trí góc không bắt buộc như truyền động đai nên có thể truyền đồng thời đến nhiều đĩa xích bị dẫn.[Trang 166.[5] ]

2 Nhược điểm của bộ truyền xích:

- Khi ra vào ăn khớp các mắt xích xoay và tác dụng lên đĩa xích, đĩa xích sẽ mài mòn tạo ra các tải trọng động phụ

- Bộ truyền làm việc có nhiều tiếng ồn

- Yêu cầu phải thường xuyên được bôi trơn bằng dầu, nhớt [Trang 167.[5] ]

- Tỉ số truyền và có thể lên tới lên tới 10

- Hiệu suất trung bình bộ truyền từ 0,95 đến 0,97 [Trang 167.[5] ]

Cấu tạo cơ bản gồm (1) Động cơ, (2) Bộ truyền động đai, (3)Trục, ( 4) Hệ bánh răng côn, (5) Khung quay 1, (6)khung quay 2

1 Ưu điểm của bộ truyền đai:

– Bộ truyền đai có thể truyền lực các trục cách nhau khoảng cách lớn (>15m) – Hoạt động không gây tiếng ồn nhờ tính dẻo của dây curoa nên có thể truyền tốc

độ cao

– Làm cho các chi tiết không có dịch chuyển lớn do tải trọng thay đổi nhờ tính chất đàn hồi của dây curoa

– Khi động cơ khi quá tải xuất hiện sự trơn trượt của đai

– Bộ phận lắp ghép và vận hành đơn giản, giá thành hạ [Trang 122.[5]]

2 Nhược điểm của bộ truyền đai:

– Kích thước truyền đai lớn (lớn hơn 5 khi so sánh với truyền động xích, khi cùng một công suất)

– Tỷ số truyền khi làm việc có thể đổi do trơn trượt tiếp xúc giữa đai và bánh đai khi tải tăng đột ngột (ngoại trừ đai răng)

– Tải trọng tác động lên trục và ổ lăn lớn (hơn từ 2-3 lần đối với bánh xích) vì phải có lực căng đầu

– Ma sát trơn trượt nhiều nên nhanh hỏng (từ 1000-5000 giờ) [Trang 122.[5]]

3 Phạm vi sử dụng của bộ truyền đai:

– Khi sử dụng bộ truyền đai với khoảng cách xa Công suất truyền không lớn hơn 50kW và được sử dụng với trục có tốc độ cao Đai dẹt u, có bộ căng đai, đai thang, đai hình lược có tỷ số truyền nhỏ hơn lần lượt là 5, 10, 10, 15 cuối cùng là đai răng <20:30 Tốc độ cao nhất vmax đai dẹt 40m/s

– Bộ truyền đai được sử dụng nhiều trong các loại máy móc công nghiệp cũng như dân dụng Khi cần truyền lực giữa các trục có khoảng cách xa nhau.Thường dùng để bảo vệ động cơ khi quá tải

- Hiệu suất trung bình bộ truyền từ 0,95 đến 0,97 [Trang 167.[5] ]

Kết luận: Từ những phân tích hai phương án truyền động ở trên, so sánh với một số

điều kiện làm việc của máy như tốc độ, không gian làm việc và dựa vào điều kiện ngoại cảnh của nhóm từ đó chúng em đưa ra quyết định thống nhất là chọn phương án 1 máy truyền động bằng bộ truyền xích

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ

Tính toán công suất trên trục quay 1

Các thông số của khung quay

 Chiều rụng khung :R= 300 mm  Chiều dài khung: L=300 mm  Vòng quay khung : n= 20 vg/ph  Khối lượng khuôn m3 = 1 kg  Khối lượng khung m2=0,7 kg

Giải thiết trọng lượng phân bố đều trên khung quay 1 khi đó lực tác dụng lên khung quay 2 là:

F1 = Vân tốc tại vị trí đặt lực:

nlv =

V1=

m/s P1=

Tính toán công suất trên trục quay 2

Các thông số của khung quay

 Chiều rụng khung :R= 400 mm  Chiều dài khung L=400 mm  Vòng quay khung n=20 vg/ph  Khối lƣợng khuôn m3=1 kg  Khối lƣợng khung 1 m2=0,7 kg  Khối lƣợng khung 2 m1=0,9 kg

Giải thiết trọng lƣợng phân bố đều trên khung 1 khi đó lực tác dụng lên khung quay dẫn là:

V2=

P2=

Công suất động cơ: Pct=

Tính số vòng quay sơ bộ

Côn – trụ : uct = 1

Xích : ux = 1 ut = uct ux = 1

P 8, 26 W

Nđc=1450 vg/ph n1=

23

1 Tính toán bộ truyền ngoài

Các số liệu ban đầu của bộ truyền xích, công suất P3 = 2,6 W và số vòng quay n3 =20 vòng/phút

a) Chọn loại xích

Bộ truyền có tốc độ thấp nên nhóm sẽ chọn loại xích ống con lăn

b) Số răng đĩa xích

Số răng đĩa 1 : Chọn z1 = 26 (răng)

Số răng đĩa 2 : z2 = u.z1 = 1.20 = 26 (răng)

c) Xác định bước xích t

Từ CT12-22[6] công suất là : . z. n.

xK K K PP

Trong đó :

+Kz là hệ số răng đĩa dẫn: Kz=25/Z1=25/26=0,96 +Kn là hệ số vòng quay: Kn=n01/n1=50/26=1,92

+Kx là hệ số khi chọn dãy xích , ta chọn loại xích một dãy =>Kx=1 +K là điều kiện làm việc trên xích; theo CT 5.4[2] :

K=K0.Ka.Kđc.Kb.Kđ.Kc Ta có:

=>Kđ=1(tải trọng tỉnh) -Bộ truyền làm việc 2 ca =>Kc=1,25

=> K=1.1.1.1,3.1.1,25=1,625 => Ptt= =7,78 (W)

-Theo bảng 5.12 [6], chọn loại xích 1 dãy có bước xích t=8 mm

ký hiệu TOCT 10947-64, theo bảng 5.11[6] thỏa mãn t<tmax Khoảng các của hai trục : a = 250 (mm)

t  a

226 26 826 26 2.250

= 252 (mm)

-Tránh xích căng cần giảm khoảng cách : Δa = 0,003a = 0,003.255= 0,756 (mm)  Chọn a =250 mm

 Số lần va dập cho phép:

1. 1 26.20

Z ni

Vậy S > [S], bộ truyền xích hoạt động an toàn

e) Các thông số của đĩa xích

-Đường kính vòng chia của hai đĩa xích:

66,37()sin( /)sin( / 26)

df1 = d1 -2r = 66,37– 2.2,56 = 61,25 (mm) df2 = d2 -2r = 66,37 – 2.2,56 = 61,25 (mm)

Với r = 0,5025d1 +0,05 = 0,5025.5 + 0,05=2,56 (d1 =5 tra bảng 5.2[6])  Tính lại độ bền của đĩa xích:

-ứng suất tiếp xúc H 0, 47 k F kr( t dF E A kvd) /( ) [d  H]

Trong đó:

[H ]-ứng suất tiếp xúc an toàn, tra bảng 5.11[6]

kr – hệ số kể đến tác động của số răng đĩa xích: Z2=26=> kr=0,42 Z1=26=> kr=0,42 Fvđ – lực tác động trên 1m dãy xích:

Fvđ = 13.10-7n1t3m = 13.10-7.20.83=1,55 10-4(N)

E-mô đun đàn hồi : E= 2,1.105 Mpa

A – diện tích chiếu bởi bản lề, tra bảng 5.12[6] => A = 11mm kd - hệ số tải không đều : kd =1

] √ ( MPa

√ (

Vậy dùng thép cacbon S45C đạt ứng suất tiếp xúc cho phép [H ] = 550 Mpa, đáp

ứng độ bền tiếp xúc răng hai đĩa xích

 Lực tác dụng lên trục (theo CT 5.20[2])

713.6.10

kPFk F

Z tn

kx – hệ số về khối lƣợng xích kx =1,15

Thời gian sử dụng = 24000 giờ

Bộ truyền bánh răng côn răng thẳng

a) Chọn vật liệu

- Bánh răng nhỏ: Théo C45 tôi cải thiện có độ cứng HB = (241 … 285)

chọn HB = 280

Giới hạn bền: = 850 ( Pa) Giới hạn chảy: = 580 ( Pa)

- Bánh răng lớn: Thép C45 tôi cải thiện có độ cứng HB = (192 … 240) chọn HB = 240

Giới hạn bền: = 750 ( Pa) Giới hạn chảy: = 450 ( Pa)

b) Ứng suất cho phép

Ứng suất tiếp xúc cho phép [ H] và ứng suất uốn cho phép [ F]:

[ H] =

ZR.ZV.KxH.KHL

[ F] =

YR.YS.KxF.KFC.KFL

(chọn sơ bộ ZR.ZV.KxH = 1 và YR.YS.KFL = 1) [ H] =

KHL

[ F] =

KFC.KFL

Theo bảng 6.2 [2] ta có

= 2HB + 70; ; Flim = 1,8 HB ; ⇒ = 2 280 + 70 = 630 ( Pa)

= 2 240 + 70 = 550 ( Pa)

(

( SH = 1,1 ; SF = 1,75

KFC hệ số an toàn khi tính về tiếp xúc

KHL, KFL hệ số tuổi thọ và cách tải trọng của bộ truyền

KHL = mH

KFL = mF

mH = 6, mF=6 , bậc của đường cong mỏi NHO chu kỳ ứng suất thay đổi tiếp xúc

NHO = 30.H2,4

=> NHO1 = 30.2802,4 = 22,4.106 NHO2 = 30.2402,4 = 15,5.106 NFO = 4.106 chu kì ứng suất đổi Chu kì với tải trọng tĩnh

KFL1 = 1, KFL2 = 1

=> [H1] = 1,1

= 573 MPa

[H2] = 1,1

= 500 MPa

[F1] =

= 288 MPa

[F2] = 75,1

= 247 MPa

=> [ H] = [ H2] = 500 MPa vì ( [ H1]< ([ H2] )

c) Xác định thông số cơ bản của bộ truyền:

Xác định đường kính vòng lăn bánh răng nhỏ:

Đường kính khi tính theo độ bền tiếp xúc:

Kd = 100 MPa1/3:hệ số răng côn thẳng

Kbe hệ số chiều rộng vành răng, với u < 3 chọn Kbe = 0,25 KHβ hệ số tải không dều

= 0,14

Tra bảng 6.21[6] : KHβ = 1,07

T1 = 1337 Nmm - momen xoắn trục chủ động [σH] = 500 MPa - ứng suất tiếp xúc cho phép

Chọn Z1 = 24 răng

Với bánh răng côn răng thẳng: Zvn1 = Z1/cos 1

 1 = arrctg21

= arctg1 = 450

Zvn1 = 24 0

cos 45 = 34 > 17: đáp ứng điều kiện tránh cắt lẹm chân răng

Đường kính trung bình và mođun trung bình:

dm1 = (1 - 0,5.Kbe).de1 = (1 - 0,5.0,25).31,25= 27.34mm mtm = dm1/Z1 = 27,34/24 = 1,14

mte = mtm/(1 - 0,5.Kbe) = 1,14/(1 - 0,5.0,25) =1,3 Theo tiêu chuẩn bảng 6.8[6] ta chọn mte = 1,5

Tính lại mtm:

mtm = mte.(1 - 0,5.Kbe) = 1,5.(1 - 0,5.0,25) = 1,31 Z1 = dm1/ mtm = 27,34/1,31= 20,87 Chọn Z1 =22 răng Số răng bánh 2:

Z2 = u.Z1 =1.22= 22 Chọn Z2 =22 răng Ta tính lại: u = 22/22=1

Sai số  = 0% => chấp nhận

Re = 0,5.mte Z12 Z22 = 0,5.1,5.√ = 23,33 mm Góc côn chi ( =45o

2      90 45 45

Hệ số dịch chỉnh:

xr1 = -xr2 = a +b(u-2,5) = 0,03+0,008(1-2,5) = 0,018 x1 = 0,38; x2 = -0,38 (Tra bảng 6.20[6])

Kiểm lại răng về độ bền tiếp xúc:

Ứng suất tiếp xúc mặt răng của bánh nhỏ đảm bảo điều kiện: 2

21

Z : hệ số ăn khớp của răng

Z=

 : hệ số trùng khớp ngang

 = (1,88 - 3,2(1

Z + 2

Z )).cos m = (1,88 - 3,2.(

+

)).cos00 = 1,59

Z=√ = 0,89

ZH: hệ số hình dạng mặt tiếp xúc Tra bảng 6.12[6]: ZH = 1,76 KH: hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc:

K  = 1 (Răng côn răng thẳng)

KHv: hệ số tải trọng động có trong vùng ăn khớp

KHv = 1 +

vH = H.g0.v.

uudm( 1)

dm1 =27,34 mm đường kính trung bình bánh răng nhỏ