đề tài thiết kế hệ truyền động chính máy tiện

LI NểI U Trong cụng cuc xõy dng v i mi t nc thỡ vic phỏt trin khoa hc k thut ó ng dng vo lnh vc cụng nghip. nc ta ó nhp khỏ nhiu cỏc loi mỏy múc,thit b hin i.Do vy ũi hi quỏ trỡnh ging dy cho hc sinh,sinh viờn phi trang b nhng kin thc c bn v nguyờn lý hot ng cng nh nguyờn tc vn hnh ca trang thit b nhm nm bt kp thi vi thc t ca xó hi trong hin ti v trong nhng nm ti. Trong quỏ trỡnh hc tp tai trng em ó c hc mụn hc Trang B in, cng c kin thc mụn hc ny ó cú nhiu ti ỏn mụn hc v cỏc loi mỏy khỏc nhau giao cho HS-SV.Em ó nhn ti:thit k h truyn ng chớnh mỏy tin.Thit k h truyn ng chớnh mỏy tin l ti tng i khú,trong thi gian lm ỏn va qua vi s n lc ca bn thõn cựng s giỳp ch o tn tỡnh ca cỏc thy,cụ giỏo trong b mụn trang b in c bit l s giỳp ch o tn tỡnh ca cụ giỏo:Nguyn Minh Th em ó hon thnh xong bn ỏn ny. ti gm 6 phn ln: 1-Tớnh chn cụng sut truyn ng Em xin chân thành cảm ơn! Vinh, ngày tháng năm 2010 Sinh viên Nguyn Khc Hu Phần I Tính chọn công suất động cơ truyền động I . Khái niệm chung : 1. Đặc điểm công nghệ : Nhóm máy tiện rất đa dạng, gồm các máy tiện đơn giản, Rơvonve, máy tiện vạn năng, chuyên dùng, máy tiện cụt, máy tiện đứng. Trên máy tiện có thể thực hiện đợc nhiều công nghệ tiện khác nhau: Tiện trụ ngoài, tiện trụ trong, tiện mặt đầu, tiện côn, tiện định hình Trên máy tiện có thể thực hiện đợc doa, khoan và tiện ren bằng các dao cắt, dao doa, tarô ren. Kích thớc gia công trên máy tiện có thể từ cỡ vài milimét đến hàng chục mét (Trên máy tiện đứng). 1 : Thân máy 2 : ụ trớc 3 : Bàn dao 4 : ụ sau Dạng bên ngoài máy tiện Chuyển động chính của máy tiện làm việc ở chế độ dài hạn, đó là chuyển động quay của mâm cặp, chuyển động tịnh tiến liên tục của bàn dao. Các chuyển động phụ gồm chuyển động phanh cầu dao và ụ sau, kéo phôi, bơm nớc, nâng hạ, kẹp và nới xà v.v ở các máy cỡ nhỏ, ngời ta thờng dùng động cơ lồng sóc để kéo các truyền động cơ bản. Loại động cơ này có u điểm về mặt kinh tế, đơn giản và đặc tính cơ cứng. Điều chỉnh tốc độ bằng phơng pháp cơ khí, trong phạm vi không rộng lắm. Khi máy yêu cầu phạm vi tốc độ rộng thờng sử dụng động cơ lồng sóc hai hay nhiều tốc độ. Một trong những đặc điểm của máy tiện cỡ nặng là yêu cầu điều chỉnh tốc độ động cơ trong phạm vi rộng. Vì vậy phần nhiều, ngời ta dùng động cơ điện một chiều kết hợp với tốc độ 3 ữ4 cấp. Điều chỉnh tốc độ điện khí đợc thực hiện bằng cách thay đổi từ thông động cơ, hoặc bằng phơng pháp điều chỉnh 2 vùng 2. Các thông số đặc tr ng cho chế độ cắt gọt của máy tiện a. Tốc độ cắt : Là tốc độ di chuyển tơng đối của bàn dao so với chi tiết tại điểm tiếp xúc. Đây là thông số cơ bản để xác định chế độ làm việc của máy và để tính toán chế độ cắt gọt của máy, nó phụ thuộc vào các yếu tố nh vật liệu làm dao và chi tiết gia công. - Lợng ăn dao : S (mm/vg) - Chiều sâu cắt : t (mm) - Tuổi thọ của dao : T Tốc độ cắt đợc xác đinh theo biểu thức kinh nghiệm : ( / ) . . V V V z x y m C V m ph T t S = Trong đó : - t là chiều sâu cắt - T là tuổi thọ (độ bền) của dao - S là lợng ăn dao khi chi tiết quay đợc một vòng - C V , x V , y V , m là hệ số mũ phụ thuộc vào chi tiết gia công, vật liệu làm dao và phơng pháp gia công. Vật liệu gia công là gang, thép CT45 và vật liệu làm dao bằng thép hợp kim cờng độ cao, nên chọn: C V = 40 ữ 260 lấy C V = 200; x V = 0,15 ữ 0,2 chọn: x V = 0,2; y V = 0,35 ữ0,8 chọn: y V = 0,35; m = 0,1 ữ 0,2 chọn: m = 0,1; T = 60 ữ 80 ph chọn: T = 60 ph. Để đảm bảo năng suất cao nhất, sử dụng máy triệt để nhất thì trong quá trình gia công phải luôn đạt tốc độ tối u, nó đợc xác định bởi những thông số nh: độ sâu cắt t, lợng ăn dao S và tốc độ trục chính ứng với đờng kính chi tiết xác định. Khi tiện ngang chi tiết có đờng kính lớn, trong quá trình gia công đờng kính chi tiết giảm dần, để duy trì tốc độ cắt (m/s) tối u là hằng số thì phải tăng liên tục tốc độ góc của trục chính theo quan hệ: 3 0,5. . .60.10 ( / ) z ct ct V d m ph = Trong đó : - d ct : là đờng kính chi tiết (mm) - ct : tốc độ góc của chi tiết (rad/s) b. Lực cắt : Là lực tác động tại điểm tiếp xúc giữa dao và chi tiết, lực đẩy tại điểm tiếp xúc gọi là lực pháp tuyến chia làm ba thành phần : - Lực tiếp tuyến F z : chống lại sự quay của chi tiết, - Lực dọc trục F x : chống lại sự di chuyển của bàn dao. - Lực hớng kính F y : Chống lại sự tì của dao và chi tiết. Tỉ lệ các thành phần lực : F z : F y : F x = 1 : 0,4 : 0,25 Lực cắt là thông số quan trọng xác định từ các chế độ cắt của máy. Thông thờng lực cắt đợc xác định theo công thức kinh nghiệm : n Z yx FZ VStCF FF 81,9= (N) Trong đó : C F , X F , Y F , n là hệ số và mũ phụ thuộc vào vật liệu làm dao, chi tiết gia công và phơng pháp gia công. c. Công suất cắt : Là công suất yêu cầu của cơ cấu chuyển động chính. Quá trình tiện xảy ra với công suất cắt là hằng số và đợc xác định. )(, 10.60 . 3 kW VF P ZZ Z = Bởi vì lực cắt lớn nhất F max sinh ra khi lợng ăn dao và độ sâu ăn dao lớn, t- ơng ứng với tốc độ cắt nhỏ V zmin ; còn gọi là lực cắt lớn nhất F max xác định bởi t, s tơng ứng với tốc độ cắt V zmin ; nghĩa là tơng ứng với hệ thức : F max . V zmin = F min .V zmax Sự phụ thuộc của lực cắt vào tốc độ nh hình vẽ : d. Thời gian máy : Là thời gian để gia công chi tiết, nó còn đợc gọi là thời gian công nghệ hay thời gian hữu ích. Để tính thời gian máy phải căn cứ vào các yếu tố của chế độ cắt gọt và phơng pháp gia công. 3 .10 ( ) M ad L t s V = ( ) . M L t ph n S = Trong đó : - L : là chiều dài gia công - V ad : là tốc độ ăn dao - S : là lợng ăn dao - N : tốc độ quay của chi tiết vg/ph Nh vậy để giảm thời gian gia công, ta phải tăng tốc độ cắt, lợng ăn dao và năng suất sẽ tăng. 3. Phụ tải của cơ cấu truyền động cơ bản của máy tiện a. Trong truyền động chính của máy tiện lực cắt là lực hữu ích của máy nó phụ thuộc vào chế độ cắt ( t, S, V) vật liệu chi tiết làm dao. Chuyển động chính của máy tiện là chuyển động quay đợc xác định : . ( . ) 2 Z Z F d M N m = Trong đó : - F Z là lực cắt (N) - d là đờng kính gia công (m) Mô men hữu ích trên trục động cơ : . ( . ) 2. Z hi F d M N m i = i là tỉ số truyền từ trục động cơ đến trục chính của máy. * Đối với chuyển động chính là chuyển động tịnh tiến : M hi = F Z . (N.m) là bán kính quy đổi lực cắt về trục động cơ. * Mô men cản tĩnh trên trục động cơ : ).( mN M M hi c = - là hiệu suất của bộ truyền từ trục động cơ đến trục chính . Với máy tiện đứng do có chuyển động trợt trên băng máy nên có xuất hiện lực ma sát nơi gờ trợt của máy. F ms = F N . à = [g (m b + m ct ) + F y ]. à (N) F N - là lực đẩy tác dụng lên gờ trợt. à - là hệ số ma sát trợt phụ thuộc vào tốc độ mâm cặp ở tốc độ định mức. * ở chế độ xác lập lực kéo của các chuyển động mâm cặp đợc xác định là tổng lực cắt và lực ma sát. F K = F Z + F ms = F Z + [g (m b + m ct ) + F y ] . à (N) Khi đó mô men trên trục động cơ ứng với chuyển động quay là: ).( .2 . mN i dF M K c = Đối với chuyển động tịnh tiến là : ).( . mN F M z c = b. Cơ cấu truyền động ăn dao - Trong lực truyền động ăn dao động cơ thực hiện di chuyển bàn dao hoặc chi tiết để đảm bảo quá trình gia công. Hệ truyền động ăn dao đ- ợc thực hiện bằng nhiều phơng án khác nhau. 1. Động cơ truyền động 2. Hộp giảm tốc 3. Trục vít 4. Bánh vít 5. Bàn dao 6. Băng máy Động cơ truyền động ăn dao sẽ đảm bảo một lực cần thiết để di chuyển tịnh tiến bàn dao. Lực này đợc xác định bởi lực cản chuyển động khi di chuyển bàn dao : F ad = k.F x + F ms + F d (N) - k = (1,2 ữ 1,5) là hệ số dự trữ - F ms : là lực ma sát của bàn dao ở hớng gờ trợt - F d : là lực dính. F ms = à . (g.m b + F Y + F Z ) (N) - à : là hệ số ma sát của bàn dao theo hớng gờ trợt. Lực dính sinh ra khi khởi động bàn dao : F d = .S (N) - áp suất dính, thờng bằng 0,5 M/m 2 S - diện tích bề mặt tiếp xúc ở gờ trợt của bàn dao, cm 2 Các thành phần lực ăn dao : F x , F ms , F d không đồng thời trong quá trình làm việc. Nên khi xác định phụ tải truyền động ăn dao phân ra thành hai chế độ làm việc là khởi động làm việc và ăn dao làm việc. Khi khởi động, lực ăn dao xác định bởi 2 lực ma sát do khối lợng củ bộ phận di chuyển và lực dính : F ad.kđ = 0 à .g.m b +F d (N) Với 0 à = 0,2 ữ 0,3 - hệ số ma sát khi khởi động. Khi cơ cấu ăn dao làm việc, lực ăn dao đợc tính : F ad.lv = k.F x + à .( g.m b +F y + F x ) (N) Với hệ số ma sát khi làm việc, à = 0,05 ữ 0,15 * Mô men trục vít vô tận đợc xác định theo biểu thức : M tv = 0,5 . F ad . d tv . tg( ) + (N.m) Trong đó : d tv - đờng kính trung bình của trục vít vô tận; mm - góc lệch của đờng ren trục vít; độ - góc ma sát của đờng ren trục vít; độ * Mô men cản tĩnh trên trục động cơ đợc xác định bằng công thức : ( . ) . tv c M M N m i = i, - là tỉ số và hiệu suất của bộ truyền Khi xác định công suất động cơ truyền động ăn dao lần lợt chọn từ điều kiện mô men lớn nhất trong hai trị số mô men tơng ứng với hai lực ăn dao khi khởi động và làm việc. Bởi vì truyền động ăn dao thờng có phạm vi điều chỉnh tốc độ rộng nên động cơ cần đợc kiểm tra theo điều kiện mômen cản tĩnh ở tốc độ nhỏ nhất có tính đến sự giảm mô men động cơ do điều kiện làm mát xấu và kiểm tra theo điều kiện mô men khởi động. Đồ thị phụ tải của truyền động chính Đồ thị phụ tải truyền động ăn dao c. Phụ tải của cơ cấu truyền động chính máy tiện : Truyền động chính máy tiện đứng có đặc thù riêng. Trên máy tiện đứng chi tiết gia công có đờng kính lớn và đợc đặt trên mâm cặp nằm ngang. Do trọng lợng mâm cặp và chi tiết lớn nên lực ma sát ở gờ trợt và hộp tốc độ khá lớn. Vì vậy phụ tải trên trục động cơ truyền động chính là tổng các thành phần lực cắt, lực ma sát ở gờ trợt, lực ma sát ở hộp tốc độ. Đồ thị biểu diễn các thành phần công suất của truyền động chính máy tiện. - P 1 là công suất khắc phục lực cắt - P 2 là công suất khắc phục lực ma sát ở gờ trợt - P 3 , P 4 là công suất khắc phục lực ma sát trong hộp tốc độ tơng ứng do lực ma sát và sự quay của mâm cặp - P 5 là tổng công suất của truyền động chính II. Chọn công suất động cơ trUYền động chính máy tiện : 1. Quá trình chọn công suất động cơ Việc chọn động cơ là hết sức quan trọng, nếu chọn công suất lớn hơn trị số cần thiết thì vốn đầu t sẽ tăng, động cơ thờng làm việc ở chế độ non tải, làm cho hệ số và hiệu suất thấp. Nếu chọn công suất nhỏ hơn trị số yêu cầu thì sẽ không bảo đảm năng suất cần thiết, động cơ chạy quá tải, giảm tuổi thọ động cơ, tăng phí tổn vận hành. * Quá trình tính toán chọn công suất động cơ đợc chia làm 2 bớc : + B ớc 1 : Chọn sơ bộ động cơ theo trình tự sau. Xác định công suất hoặc mô men tác dụng trên trục làm việc của hộp tốc độ. a) - Xác định công suất trên trục động cơ điện và thành lập đồ thị phụ tải tỉnh. b) - Muốn thành lập đồ thị phụ tải cho truyền động trong một chu kỳ, ta phải xác định công suất hoặc mô men trên trục động cơ và thời gian làm việc ứng với từng giai đoạn. Công suất trên trục động cơ đợc xác định theo biểu thức : Z C P P = - là hiệu suất cơ cấu truyền động ứng với phụ tải P Z b k a MM M pt mshi hi ++ = + = 1 1 [...]... của sơ đồ động học khi tính toán ta thờng lấy giá trị trung bình x = 1,5 khi đó ta sẽ có : a = 0,6 (adm + bdm) ; b = 0,4 (adm + bdm) + Bớc 2 : Kiểm nghiệm động cơ theo những điều kiện cần thiết, tuỳ thuộc vào đặc điểm cơ cấu truyền động mà động cơ đã chọn kiểm nghiệm theo điều kiện phát nóng, quá tải và mở máy 2 Phơng án chọn công suất động cơ cho hệ truyền động chính Truyền động chính của máy tiện thờng... các chi tiết ngắn, ở các máy trung bình và nhỏ do quá trình thay đổi nguyên công và chi tiết thời gian quá lớn nên truyền động chính sẻ làm việc chế độ ngắn hạn lặp lại Khi xác định công ruất động cơ truyền động chính phải tiến hành tính toán ở chế độ nặng nề nhất Để chọn công suất động cơ truyền động chính ta cần thực hiện các bớc : + Bớc 1 : Xác định các nguyên công cần thiết trong quá trình gia... thời gian máy ứng với từng nguyên công + Bớc 3 : Chọn nguyên công nặng nề nhất và giả thiết ở chế độ đó máy làm việc ở chế độ định mức, từ đó tính hiệu suất của máy ứng với từng nguyên công + Bớc 4 : Tính công suất động cơ ứng với từng nguyên công Pd = PZ Giả thiết trong thời gian gá lắp, tháo gở, đo, kiểm tra kích thớc động cơ làm việc không tải thì lúc này công suất trên trục động cơ chính là công... tMi công suất trên trục động cơ, thời gian máy của nguyên công thứ i P0j , t0j công suất không tải trên trục động cơ, thời gian làm việc không tải của máy P0j = P0 Chọn động cơ có công suất định mức lớn hơn 20 - 30 % công suất đẳng trị: Pdm = (1,2 - 1,3).Pdt Bớc 7 : Động cơ truyền động chính máy tiện cần phải đợc kiểm nghiệm theo điều kiện phát nóng và quá tải PTB = P1 t M 1 + P2 t M 2 + P01 t 01 + P02... kiện kiểm nghiệm động cơ : PTB Pđm 1 dm 1 0,85 Pdm = Pdm = 153,846 = 27,15 (kW) dm 0,85 Ta thấy PTB = 19,146 (kW) < Pđm = 27,15 (kW) Động cơ đợc chọn thỏa mản với điều kiện phát nóng, phù hợp với tốc độ và yêu cầu của đề tài Đồ thị phụ tải của động cơ Phần II Lựa chọn phơng án truyền động I Khái niệm chung : Ngày nay với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật, các máy sản xuất ngày... kéo : FK = Fms + FZ - Lực ma sát khi máy có tải nhng dao cha ăn vào chi tiết gia công : FKcad = Fms.cad = 1153,075 (N) - Khi tiện mặt trụ : FK1 = Fms1 + FZ1 = 1291,7613 + 6934,315 = 8226,0673 (N) - Khi tiện cắt ngang : FK2 = Fms2 + FZ2 = 1238,991 + 4295,7746 = 5534,7651 (N) 1.3.3 Xác định mô men trên trục chính của máy : FZ d (N.m) 2 - Mô men trên trục chính của máy khi có tải nhng dao cha ăn vào chi... trên trục động cơ : PC = PZ (kW ) Khi tiện mặt trụ : + Khi máy có tải nhng dao cha ăn vào chi tiết gia công : P 1,57 PC1.cad = Z 1cad = = 402,56 (kw) cad 0, 0039 + Khi máy có tải dao ăn vào chi tiết gia công : PC1 = PZ 1 11,171 = = 13,14 (kw) 1 0,85 - Khi tiện cắt ngang : + Khi máy có tải nhng dao cha ăn vào chi tiết gia công : PC 2.cad = PZ 2 cad 0, 6 = = 153,846 (kw) cad 0, 0039 + Khi máy có tải... cầu đề tài ta có hai nguyên công : - Nguyên công 1 (Khi tiện mặt trụ) L1 = 400 mm - Nguyên công 2 (Khi tiện cắt ngang) L2 = 500 mm Chi tiết gia công : Gang, thép CT5 có kích thớc 1000mm x L 500mm Để động cơ làm việc với các nguyên công ta chọn : - Tỷ số truyền i = 10 - Thời gian nghỉ sau mỗi nguyên công là 50 s 1.3 Tính các thông số đặc trng cho chế độ cắt : 1.3.1 Xác định tốc độ cắt : - Khi tiện. .. chung : Ngày nay với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật, các máy sản xuất ngày một đa dạng dẫn đến hệ thống trang bị điện ngày càng phức tạp và đòi hỏi sự chính xác và tin cậy cao Một hệ thống truyền động không những phải đảm bảo đợc yêu cầu công nghệ, mà còn phải ổn định Tuỳ theo loại máy công ... Khi tiện mặt trụ : + Khi máy có tải nhng dao cha ăn vào chi tiết gia công : PZ 1.cad = FKcad VZ 1 1153, 075.81, 48 = = 1,57(kw) 60.103 60.103 + Khi máy có tải dao ăn vào chi tiết gia công : FK 1.VZ 1 8226, 0673.81, 48 = = 11,171(kw) 60.103 60.103 - Khi tiện cắt ngang : + Khi máy có tải nhng dao cha ăn vào chi tiết gia công : F V 1153, 075.31,41 PZ 2.cad Kcad Z 2 = = 0, 6(kw) 3 60.10 60.103 + Khi máy . khởi động. Đồ thị phụ tải của truyền động chính Đồ thị phụ tải truyền động ăn dao c. Phụ tải của cơ cấu truyền động chính máy tiện : Truyền động chính máy tiện đứng có đặc thù riêng. Trên máy tiện đứng. suất động cơ truyền động I . Khái niệm chung : 1. Đặc điểm công nghệ : Nhóm máy tiện rất đa dạng, gồm các máy tiện đơn giản, Rơvonve, máy tiện vạn năng, chuyên dùng, máy tiện cụt, máy tiện. cơ cấu truyền động mà động cơ đã chọn kiểm nghiệm theo điều kiện phát nóng, quá tải và mở máy. 2. Ph ơng án chọn công suất động cơ cho hệ truyền động chính Truyền động chính của máy tiện thờng