Thiết kế máy tiện 16K20 pptx

Nếu sử dụng thêm các đồ gá chuyên dùng thi có thể mở rộng thêm khả năng công nghệ của máy để thực hiện các nguyên công khác như khoan, khoét, doa, tiện, các bề mặt định hình, mặt phẳng,

ĐỀ TÀIThiết kế máy tiện 16K20

MỤC LỤC

L I NÓI Ờ ĐẦ 5U

I CÔNG D NG C A MÁY TI N REN V T V N N NG.Ụ Ủ Ệ Í Ạ Ă 7

Máy ti n ren vít v n n ng l máy công c ệ ạ ă à ụ được dùng ph bi n nh t trong các ổ ế ấ nh máy, phân xà ưởng c khí c a các xí nghi p Nó ơ ủ ệ được dùng để gia công các b m t tròn xoay, b m t ren Phù h p v i các lo i hình s n xu t ề ặ ề ặ ợ ớ ạ ả ấ đơn chi c ế lo t nh , thính h p v i s a ch a,ch t o các chi ti t thay th ạ ỏ ợ ớ ử ữ ế ạ ế ế 7

II T O HÌNH B M T CHI TI T C A GIA CÔNG.Ạ Ề Ặ Ế Ủ 7

1 S ơ đồ gia công 7

2 Các chuy n ể động c n thi t c a máy.ầ ế ủ 9

3 Liên k t ông h c v nhóm ế đ ọ à động h c.ọ 10

II THÀNH L P S Ậ Ơ ĐỒ Ầ C U TRÚC ĐỘNG H C MÁY.Ọ 11

PH N IIẦ 15

I ĐẶC TR NG CÔNG NGH Ư Ệ 16

II ĐẶC TR NG K CH THƯ Í ƯỚC MÁY 16

III ĐẶC TR NG Ư ĐỘNG H C.Ọ 18

1 Xích t c ố độ 18

2.Xích ch y dao.ạ 19

IV.ĐẶC TR NG Ư ĐỘNG L C H C MÁY.Ự Ọ 20

1 Ch ế độ ắ c t tính toán 20

2 L c c t.ự ắ 21

3 Mô men xo n l n nh t.ắ ớ ấ 22

5 Ch n s b ọ ơ ộ động c ơ 22

PHÂN III 24

A: H P T C Ộ Ố ĐỘ 25

I CH N PHỌ ƯƠNG ÁN TRUY N D N.Ề Ẫ 25

1 Ch n ki u truy n d n.ọ ể ề ẫ 25

2 B trí c c u truy n ố ơ ấ ề động 25

3 L a ch n b truy n cu i cùng.ự ọ ộ ề ố 26

II CH N PHỌ ƯƠNG ÁN K T C U.Ế Ấ 26

1 Ch n d ng k t c u.ọ ạ ế ấ 26

2 Ch n phọ ương án k t c u.ế ấ 27

3 Ch n công th c c u trúc.ọ ứ ấ 29

4 Lướ ấi c u trúc .30

5.Đồ ị th vòng quay 33

III T NH TOÁN Í ĐỘNG H C BÁNH R NG.Ọ Ă 37

1 Phương án tính 37

2 Tính s r ng cho phép các c u trúc truy n d n ố ă ấ ề ẫ 40

3 Tính toán h c b truy n aiọ ộ ề đ 45

4 Ki m tra sai s vòng quay v i u ki n l m vi c.ể ố à đ ề ệ à ệ 46

B THI T K H P CH Y DAOẾ Ế Ộ Ạ 48

I.NH NG L A CH N CHUNG Ữ Ự Ọ 48

2.Ch n c c u i u ch nh ọ ơ ấ đ ề ỉ 49

II THI T K H P CH Y DAO.Ế Ế Ộ Ạ 49

1.X p b ng ren.ế ả 53

2 Thi t k nhóm c s ế ế ơ ở 55

3 Thi t k nhóm bù.ế ế 57

3 Thi t k nhóm truy n g p b i.ế ế ề ấ ộ 60

Hình 8: 62

5 Ki m tra sai s bể ố ước ren 64

1.Ch ế độ ắ ọ ự đạ 72 c t g t c c i 1.Ch ế độ ắ ọ c t g t tính toán 73

1.Ch ế độ ử th máy 74

II T NH L C C T.Í Ự Ắ 75

1.Theo phương Z ( 0Z ) 75

2.Theo phương y ( 0y ) 75

3.Theo phương y ( 0x ) 75

III T NH CÔNG SU T Í Ấ ĐỘNG C Ơ 75

1.Xác nh công su t truy n d n chính xác.đị ấ ề ẫ 76

B NG Ả ĐỘNG L C H C MÁYỰ Ọ 78

2.Tính công ch y dao nhanh.ạ 80

3.Tính mô men xo n trên các tr c c a h p t c ắ ụ ủ ộ ố độ 80

4.Tính s vòng quay nt cho các tr c trong h p ch y dao.ố ụ ộ ạ 81

5 Tính công su t c t trên các tr c HCD.ấ ắ ụ 84

6 Tính mômen xo n trên các tr c ắ ụ 85

PH N V Ầ 86

I THI T K B TRUY N BÁNH R NG TRONG H P CH Y DAO.Ế Ế Ộ Ề Ă Ộ Ạ 87

1 Ch n v t li u.ọ ậ ệ 87

2 Ch n các h s ọ ệ ố 87

3 H s t i tr ng K.ệ ố ả ọ 87

4 Tính môdun 89

5 Ki m tra theo u n.ể ố 89

6 Xác nh các kích thđị ước còn l i c a b truy n.ạ ủ ộ ề 90

II T NH LY H P AN TOÀN V U.Í Ợ Ấ 91

III T NH B TRUY N V T ME - AI C (Vít me d c).Í Ộ Ề Í Đ Ố ọ 94

1 Ch n v t li u l m vít me - ai c.ọ ậ ệ à đ ố 94

2 L c kéo.ự 94

3 Tính theo độ ề b n mòn 95

4 Tính s c b n.ứ ề 96

5 Tính theo độ ứ c ng 97

6 Tính theo độ ổ đị n nh 97

V.T NH TOÁN CH N B TRUY N BÁNH R NG THANH R NG.Í Ọ Ộ Ề Ă Ă 98

I H TH NG BÔI TR N VÀ CÁC B PH N C A NÓ.Ệ Ố Ơ Ộ Ậ Ủ 101

II XÁC NH L U LĐỊ Ư ƯỢNG C A B M.Ủ Ơ 102

III H TH NG LÀM MÁT VÀ CÁC B PH N C A NÓ.Ệ Ố Ộ Ậ Ủ 105

H13 : S ơ đồ ệ ố h th ng l m l m ngu ià à ộ 105

TÀI LI U THAM KH OỆ Ả 107

N i dung Trang ộ 108

LỜI NÓI ĐẦUMáy cắt kim loại chiếm một vị trí quan trọng trong ngành chế tạo máy, để sản xuất ra các chi tiết máy của các máy khác nhau nghĩa là chế tạo ra tư liệu sản xuất chế tạo ra máy móc khác nhau để cơ khí hoá và tự động hoá ngành kinh tế quốc dân

Máy công cụ có nhiều loại như: tiện, phay, bào máy vạn năng, chuyên dùng, tự động, bán tự động sản phẩm cơ khí đa dạng, phong phú, do vậy cần có các máy vạn năng để đảm nhận Máy vạn năng cần phải được cải tiến liên tục để đáp ứng được các yêu cầu công nghệ của các sản phẩm cần gia công, để gia công được các chi tiết khác nhau, các bề mặt khác nhau, vậy nó không thể thiếu được ở các nhà máy cơ khí

Đề tài tốt nghiệp của em là thiết kế Máy tiện Ren vít vạn năng với số cấp

tốc độ Zn = 22; H = 200 Máy tiện ren vít vạn năng rất quan trọng, nó có công dụng

rất lớn Máy này có thể tiện trơn, tiện lỗ, tiện côn, tiện các bề mặt định hình, tiện các loại ren hệ mét, hệ Anh, hệ ren Quốc tế, Môđul, ren trái, ren phải, một đầu mối, nhiều đầu mối, ren mặt đầu

Vì khả năng công nghệ lớn như vậy cho nên cấu trúc, kết cấu máy rất phức

tạp Với sự giúp đỡ nhiệt tình của thầy giáo Thạc Sỹ: Nguyễn Thuận cùng với sự

cố gắng của bản thân, nhưng là lần đầu tiên thiết kế tỉ mỉ một cách phức tạp do vậy không thể tránh khỏi những sai sót trong quá trình thiết kế

Rất mong nhận được sự góp ý của các thầy giáo và các bạn Em xin chân thành cảm ơn

Ngày tháng 11 năm 2002

Sinh viên thiết kế :

PHẦN I TỔNG HỢP CẤU TRÚC ĐỘNG HỌC MÁY

I CÔNG DỤNG CỦA MÁY TIỆN REN VÍT VẠN NĂNG.

Máy tiện ren vít vạn năng là máy công cụ được dùng phổ biến nhất trong các nhà máy, phân xưởng cơ khí của các xí nghiệp Nó được dùng để gia công các bề mặt tròn xoay, bề mặt ren Phù hợp với các loại hình sản xuất đơn chiếc loạt nhỏ, thính hợp với sửa chữa,chế tạo các chi tiết thay thế

Ngày nay do tiến bộ không ngừng của khoa học kỹ thuật, máy tiện ren vít vạn năng được cải tiến nhiều cho phù hợp với nhu xu hướng phát triển của thời đại Đặc biệt là các máy được điều khiển theo chương trình số (CNC), ứng dụng công nghệ mới CAD/CAM/CNC

Ngoài việc gia công các bề mặt tròn xoay, bề mặt ren Nếu sử dụng thêm các

đồ gá chuyên dùng thi có thể mở rộng thêm khả năng công nghệ của máy để thực hiện các nguyên công khác như khoan, khoét, doa, tiện, các bề mặt định hình, mặt phẳng, cắt đứt có độ chính xác cao

Những công việc chủ yếu của máy tiện ren vít vạn năng là để tiện tròn và tiện ren Máy có thể tiện được các loại ren hệ mét, ren hệ Anh, ren nhiều đầu mối, ren khuếch đại, ren tiêu chuẩn và phi tiêu chuẩn, ren trái và ren phải

II TẠO HÌNH BỀ MẶT CHI TIẾT CỦA GIA CÔNG.

1 Sơ đồ gia công.

Máy tiện ren vít vạn năng chủ yếu gia công các bề mặt tròn xoay (Trụ tròn)

và bề mặt ren Chọn hai nguyên công đặc trưng này của máy để xác định sơ đồ gia công

a Nguyên công tiện trụ trơn.

Bề mặt này được hình thành nhờ hai chuyển động: chuyển động quay tròn của trục chính mang phôi Q1 và chuyển động tịnh tiến bàn máy mang dao T2 tạo ra lượng chạy dao

Vậy có hai chuyển động tạo hình là:

+ φS(Q1): Chuyển động tạo hình đường sinh 1

+ φc(T1): Chuyển động tạo hình đường chuẩn 2

phương pháp tạo hình bề mặt vết ( quỹ tích)

maý mang dao phải dịch chuyển một lượng bằng bước ren t hay bước xoắn H đối

với ren nhiều đầu mối Vậy có hai loại chuyển động tạo hình là :

φS (Q1) : Chuyển động tạo hình đường sinh 1

φc (Q1, T2) : Chuyển động tạo hình của đường chuẩn 2

2 Các chuyển động cần thiết của máy.

a Chuyển động tạo hình (ký hiệu φ)

Chuyển động tạo hình là chuyển động cần thiết để tạo ra đường sinh và đường chuẩn Số lượng các chuyển động tạo hình được xác định qua biểu thức:

Nφ = Nφs+ Nφc- 1/2 NφT

Trong đó:

Nφs : Số lượng thành phần chuyển động tạo hình đường sinh

Nφc : Số lượng thành phần chuyển động tạo hình đường chuẩn

NφT : Số chuyển động trùng

Trong đó : Nφs=0 ; Nφc =2 ; NφT =0 (Tiện ren)

Nφs=1 ; Nφc=1 ; NφT =0 (Tiện trơn)Như vậy trong cả hai trường hợp tiện thì Nφ=2 nghĩa là chuyển động tạo hình gồm có 2 thành phần φ(Q1,T2)

b Chuyển động cắt gọt.

Chuyển động căt gọt là chuyển động cần thiết để thực hiện và duy trì quá trình bóc phoi, ở đây chuyển động cắt gọt trùng với chuyển động tạo hình do đó cấu trúc động học máy đơn giản nhưng nó lại hạn chế công suất cắt gọt Ngoài các chuyển động chạy dao dọc của bàn máy chuyển động phụ còn có chuyển động dao ngang để thực hiện một số nguyên công khác như : Xén măt đầu, tiện cắt đứt

c Chuyển động phân độ.

Chuyển động phân độ là chuyển động cần thiết để dịch chuyển tương đối giữa dao và phôi sang vị trí mới, khi trên chi tiết gia công có nhiều bề mặt gia công căn bản giống nhau Ví dụ như : Tiện ren nhiều đầu mối

d Chuyển động định vị.

Chuyển động định vị là chuyển đông nhằm khống chế kích thước gia công của chi tiết gia công, nó có nhiệm vụ xác định hướng và tạo độ phôi và dao với nhau, tức là xác định vị trí tương đối của đường sinh với đường chuẩn trong các trục toạ độ của máy Chuyển động định vị có thể là chuyển động ăn dao điều nếu trong lúc thực hiện có tiến hành cắt gọt và có thể là chuyển động điều chỉnh nếu trong lúc thực hiện không có quá trình cắt gọt

e Chuyển động điều khiển.

Là chuyển động nhằm đảm bảo máy hoạt động theo một tiến trình công nghệ xác định, chuyển động này của máy là chuyển động cần thiết để cho máy trở thành máy tự động hay bán tự động Ví dụ như những chuyển động đóng mở lý hợp hay khống chế hành trình

g Các chuyển động phụ khác.

Là các chuyển động thực hiện dịch chuyển dao hay phôi với tốc độ lớn mà không tham gia cắt gọt, các chuyển động này cần thiết khi kết thúc một lượt để chuyển sàng lượt gia công khác

3 Liên kết đông học và nhóm động học.

a Liên kết động học.

Để thiết lập một chuyển động chấp hành hoàn toàn cần thực hiện một liên kết về chuyển động giữa các khâu chấp hành với nhau và với nguồn chuyển động liên kết đó gọi là liên kết động học, có hai loại liên kết động học là:

+ Liên kết trong: Có nhiệm vụ nối giữa các khâu chấp hành với nhau đảm bảm

chuyên động chấp hành đi theo quỹ đaọ đã cho và bản thân nó nếu không có nguồn chuyển động thì không thể chuyển động được

+ Liên kết ngoài: Là liên kết nối các khâu chấp hành với nguồn chuyển động đảm

bảo thực hiện các thông số gốc, hướng, tốc độ và hành trình của chuyển động chấp hành đã cho

- Các thành phần tạo nên một liên kết là: khâu cố định có tỷ số truyền cố định vì lý

do kết cấu và để cân bằng động học ký hiệu trên sơ đồ bằng nét ((- - - -))

khâu điều chỉnh có tỷ số truyền điều chỉnh được tuỳ theo các thông chuyển động chấp hành, ký hiệu trên sơ đồ bằng hình thoi (( φ )) hay dấu ((- x -))

b Nhóm động học.

Liên kết trong và liên kết ngoài hợp lại tạo thành nhóm động học và thực hiện một chuyển động chấp hành xác định Liên kết ngoài và liên kết trong không nhất thiết phải tại khâu chấp hành mà có thể nối tại bất kỳ một khâu cố định nào ( gọi là khâu bị động) của liên kết trong tên của nhóm sẽ mang tên của chuyển động chấp hành mà nó thực hiên như :

+ Nhóm tạo hình

+ Nhóm phân độ

II THÀNH LẬP SƠ ĐỒ CẦU TRÚC ĐỘNG HỌC MÁY.

Tập hợp một hay vài nhóm động học nối liên kết hay nối động học với nhau, tạo thành cấu trúc động học toàn máy Vì vậy muốn xây dựng cấu trúc động học máy cần nắm vững nguyên tắc nối động và nguyên tắc bố trí các khâu điểu chỉnh biết rằng ngoài chuyển động chạy dao dọc T2 máy còn có chuyển động chạy dao ngang T3 để tiện ren mặt trục, tiện phẳng, tiện mặt đầu tiện căt đứt Do đó liên kết của máy phải có vít me ngang Khi thực hiện tiện trơn chuyển động tịnh tiến của bàn xe dao T2 sẽ do cơ cấu bánh răng thanh răng đảm nhận khi cắt ren sử dụng vít me dọc để chạy dạo dọc

Theo yêu cầu máy chế tạo ra phải gia công được các loại phôi có kích thức khác nhau nằm trong phạm vi cho phép nhằm thoả mãn tính công nghệ để chọn chế độ cắt hợp lý vì vậy trục chính phải có nhiều tốc độ tương ứng với chế độ cắt

Để bảo đảm điều đó ta phải thiết kế hộp tốc độ(iv) và cơ cấu điều chỉnh tốc độ cho

trêng ®hkt c«ng nghiÖp -11/2002- 11

+ +

4

78

M1

is

56

iv 321

trục chính Để tạo ra các lượng chạy dao khác nhau (dọc, ngang) trong máy cần bố trí hộp chạy dao (is) khi này sơ đồ cấu trúc động học máy và điều chỉnh động học máy được thể hiện như hình vẽ.

Trục vít me ngang- T3Trục vít me dọc T2

t

H 3 : Sơ đồ cấu trúc động học máy.

* Xích chạy dao tiện trơn.

- Từ trục chính mang phôi bộ truyền bánh răng thanh răng

- Công thức động học

is= Cs2 t

* Xích chạy dao ngang

- Từ trục chính đến bộ truyền vít me đai ốc ngang (tvmn)

M2 – 10 – 9 – tvmn

- Phương trình điều chỉnh

nđ/c(M 2 ) ×i109×tvmn = Sng(mm)

PHẦN II ĐẶC TRƯNG KỸ THUẬT CỦA MÁY

- Các dụng cụ cắt được sử dụng trên máy tiện thường la : Thép cacbon dụng cụ, thép gió, thép hợp kim dụng cụ, hợp kim cứng

- Phôi có thể gia công được trên máy là phôi thanh, phôi rèn hoặc đúc Vật liệu phôi chủ yế là thép cacbon, thép hợp kim , gang Ngoài ra còn có hợp kim mầu và vật liệu phi kim loại

- Tuy nhiên phương pháp đạt độ chính xác khi gia công mà chi tiết gia công có thể đạt được độ chính xác và độ bóng bề mặt khác nhau

Cấp chính xác Độ bóng Rz( µ m) phương pháp gia công

- Máy phù hợp với sản xuất loạt vừa và phục vụ sửa chữa thay thế

II ĐẶC TRƯNG KÍCH THƯỚC MÁY

Đặc trưng kích thước là khả năng thích ứng của máy đối với việc gia công các chi tiết về mặt kích thước

- Chiều cao tâm máy: H=200 (mm)

- Đường kính chi tiết lớn nhất có thể gia công được trên băng máy:

- Đường kính chi tiết lớn nhất có thể gia công trên bàn dao, là đường kính gia công hiệu quả nhất mà ta dùng để tính toán các đặc trưng kỹ thuật là:

D1max = (1,241.4) HChọn D1max = 1,3H = 1,3.200 = 260 (mm)Chọn theo máy có trước 16K20 lấy D1max = 220 (mm)

- Đường kính bé nhất của phôi có thể gia công được trên máy

max 1 min

1

1

D R

- Khoảng cách xa nhất giữa hai mũi tâm : Lấy theo kiểu máy có trước

L= 710(mm) ; 1000(mm) ; 1400 (mm) ; 2000 (mm)L= (3,547).200 =70041400 (mm)

Chọn L= 1000(mm)

- Số tốc độ quay của trục chính : 24 (22 cấp khác nhau)

- Giới hạn tốc độ quay của trục chính:

nmin =12,5 (vòng/phút) ; nmax= 1600 (vòng/phút)

- Giới hạn bước tiện dao:

+ Dọc: Sd= 0,0542,8 (mm/vòng)+ Ngang: Sng= 0,02541,4 (mm/vòng)

sự tiến bộ về mặt kết cấu và vật liệu dụng cụ cắt

+ Chuỗi số vòng quay tới hạn của trục chính

Theo đề tài thiết kế ta có:

nmin= 12,5 (v/ph) ; nmax= 1600 (v/ph)+ Số cấp tốc độ là zn= 22

+ Phạm vi điều chỉnh tốc độ

128 5

, 12

Với ϕ = 1,26 ta được số vòng quay của trục chính như sau:

- Chiều sâu cắt tmax được lấp bằng lượng dư hạ thấp, khi gia công cơ, theo bảng 6[1], với kích thước phôi là: 200×1000 (mm) có lượng dư 2 phía

là a= 14(mm)

2

142

- Chiều sâu tmin được tính gần đúng theo biểu thức sau:

max min

4

12

- Lượng chạy dao Smax tra theo tmaxkhi tiện thô ngoài

- Lượng chạy dao Smin tra theo chất lượng bề mặt gia công cụ thể.Bởi vì hộp chạy dao tiện ren dùng để tiện trơn trên phạm vi điều chỉnh bước ren và lượng chạy dao phải đảm bảo giống nhau Rt = Rs

Chạy dao dọc: Sd =0,0542,8 (mm/v)Chạy dao ngang: Sng= 0,02541,4 (mm/v)

IV.ĐẶC TRƯNG ĐỘNG LỰC HỌC MÁY.

- Để thiết kể truyền dẫn nhỏ gọn kích thước phù hợp mà máy vẫn đủ bền khi làm việc ở mọi tốc độ vì vậy phải chọn chế độ cắt phù hợp Đặc trưng động lực học của máy được xác định theo chế độ cắt tính toán có tải trọng và công suất lớn nhất

Với D1max=220 (mm) thay số

226 , 4 220 7

S t

K C

093 , 29 )

39 , 1 (

) 226 , 4 (

09 1 2 ,

50

66 , 0 25

, 0

z=Cpz.t*xpz.S*ypzVới t*= 4,226 (mm) ; S*= 1,39 (mm/v)

220108202

max 1 max

60

093 , 29 10820 10

Để chọn lựa phương án truyền dẫn ta cần xác định sơ bộ công suất động cơ

và chọn động cơ cho máy Công suất động cơ truyền dẫn chung cho cả xích tốc độ

N K

N =

trong đó: Ks=(1,0241,2) là hệ số kể đến công suất chạy dao chọn Ks=1,2

) 85 , 0 75 , 0

249,5.2,1

Vậy ta chọn sơ bộ động cơ không đồng bộ 3 pha có

N= 10(Kw) ; n=1460(v/ph)

PHÂN III

THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC MÁY

A: HỘP TỐC ĐỘ

Hộp tốc độ trong máy cắt kim loại dùng để truyền lực cắt cho các chi tiết gia công, có kích thước, vật liệu khác nhau với những chế độ cắt cần thiết Thiết kế hộp tốc độ yêu cầu phải đảm bảo những chỉ tiêu về kỹ thuật và kinh tế tốt nhất trong điều kiện cụ thể cho phép Hộp tốc độ phải có kích thước nhỏ gọn, hiệu suất cao, tiết kiệm nguyên vật liệu, kết cấu có tính công nghệ cao, làm việc chính xác, sử dụng bảo quản dễ dàng, an toàn khi làm việc

I CHỌN PHƯƠNG ÁN TRUYỀN DẪN.

1 Chọn kiểu truyền dẫn.

Khi chọn phương án truyền dẫn cần căn cứ vào phạm vi điều chỉnh, công suất truyền, trị số trượt, thuận tiện điều khiển, thay đổi tốc độ nhanh, tính công nghệ tốt

Với máy truyền động chính là quay có công suất nhỏ hơn 100KW, theo ENIMS nên dùng truyền dẫn điều chỉnh tốc độ cơ khí gồm một động cơ xoay chiều

và một hộp tố độ bánh răng

2 Bố trí cơ cấu truyền động.

Có hai phương án bố trí truyền dẫn sau :

+ Phương án 1: Hộp tốc độ và hộp trục chính chung một vỏ+ Phương án 2 Hộp tốc độ tách rời hộp trục chính

- Trong hai phương án trên, phương án một thường áp dụng với các máy cỡ trung và lớn, nhưng yêu cầu độ chính xác không cao ta chọn phương

án 1 Nó có các ưu điểm sau: Kết cấu gọn nhẹ, giá thành hạ, dễ tập chung cơ cấu điều khiển tạo điều kiện thuận lợi cho người thao tác đứng máy

Nhược điểm: Có thể truyền dung động trong hộp tốc độ sang hộp trục chính, có thể truyền nhiệt trong hộp tốc độ sang hộp trục chính, khó dùng truyền động đai cho trục chính

3 Lựa chọn bộ truyền cuối cùng.

Bộ truyền cuối cùng có ảnh hưởng nhiều đến chế độ cắt, độ điều hoà chuyển động, độ bóng bề mặt gia công

- Trục chính quay với tốc độ 1600(v/ph) nên chọn bộ truyền cuối cùng

là bộ truyền bánh răng Để cho trục chính quay êm với tốc độ vòng của bánh răng không quá lớn và đường kính bánh răng lắp trên trục chính không

bé hơn đường kính phôi lớn nhất Nếu gọi [ ]v là tốc độ vòng cho phép của bánh răng thì đường kính lớn nhất cho phép của bánh răng là:

[ ] [ ]

[ ]

)/(66,26)/(1600

)/(9000)

/(9

)(5,10766

,26.14,3

9000

max

max max

s v ph

v n

s mm s

m v

mm n

v D

Khi thiết kế máy việc lựa chọn kết cấu đơn giản hay phức tạp cần căn

cứ vào phạm vi điều chỉnh yêu cầu, công dụng của máy Theo kinh nghiệm của các nhà thiết kế máy, chỉ ra rằng cấu trúc đơn giản được sử dụng khi phạm vi điều chỉnh yêu cầu nhỏ hơn trị số tới hạn: Rn ≤ R *

với [Ri] = 8 ; ϕ = 1,26 ; R*

n=50

5,12

1600min

241

626,1lg

8lg224lg

lg2

0

/ 1

0

×

×+

R Z

ϕ

Cấu trúc phức tạp có ưu điểm là:

- Mở rộng phạm vi điều chỉnh

- Rút ngắn xính truyền dẫn các tốc độ cao, dẫn đến giảm được tổn thất

ma sát Nâng cao hiệu suất của máy, giảm tải trọng và kích thước bộ truyền, giảm quán tính quay

2 Chọn phương án kết cấu.

- Phương án kết cấu được biểu diễn thông qua công thức kết cấu:

k m

- Để tiện phân tích ta lấy Z = 24 cấp tốc độ và bố trí theo các phương án sau:

Z = 2×3×2×2 ; Z = 2×2×2×3

Z = 2×2×3×2 ; Z = 3×2×2×2Vậy ta có thể thiết lập cấu trúc truyền dẫn, và phân tích ra 2,3 hoặc 4 nhóm

là cuối cùng Vì cùng một số lượng bộ truyền sẽ có số cấp tốc độ lớn nhất.Ta không phân tích thành Z = 2×3×4 vì 4 = 2+2 = 2×2

Khi chấp nhận 1 trong 4 phương án trên ta sẽ có công thức như sau:

m: là số nhóm truyền bánh răng trong hộp số tốc độ m = 4

q: là số nhóm có cùng số lượng bộ truyền giống nhau

K: là phương án thay đổi vị trí của các nhóm truyền

4

!3

!4

=

=

⇒ K (phương án)Các phương án trên gọi là phương án hợp lývì:

Vì số bộ truyền trong nhóm Pk=2; 3 đảm bảo số bộ truyền là nhỏ nhất Trong bốn phương pháp trên để đảm bảo điều kiện trong lượng truyền dẫn là nhỏ nhất

P1 > P2 > P3 tức là càng về cuối trục chính số bộ truyền là giảm dần Mặt khác

do tốc độ quay giảm dần làm mô men xoắn tăng lên ở các trục dẫn nên khi tính toán kết cấu của trục cũng như trọng lượng của nó cũng tăng dần lên đảm bảm sự phân bố của nhóm truyền trong hộp về trọng lượng Vì vậy chọn phương án tốt nhất là: Z=3×2×2×2

Theo máy có trước 16K20 cùng chủng loại, ở bộ truyền tốc độ thấp bố trí thêm hai nhóm truyền mỗi nhóm có duy nhất một bộ truyền để giảm tốc độ sở dĩ như vậy là để kết cấu không gian của máy hợp lý và khi cắt ren khuyếch đại người

ta lợi dụng đoạn khác nhau giữa xích tốc độ thấp và xích tốc cao để tạo ra nhóm khuyếch đại và thường trên trục đầu tiên trong hộp tốc độ có bố trí ly hợp ma sát

để đảo chiều quay của trục chính, vì vậy để giảm kích thước chiều trục, tránh gây yếu trục người ta bố trí sao cho P1< P2 tức là P1=2 , P2=3 ta có Z= 2×3×2×2

- Chọn số trục của phương án kết cấu

ST = m+1 , m = 4 ⇒ ST = 4+1 =5 (trục)

3 Chọn công thức cấu trúc.

Trong bộ truyền mà có m nhóm truyền thì sẽ có m! phương án thay đổi trị số vòng quay Đối với hộp tốc độ của máy công cụ thì tỉ số truyền nên chọn trong giới hạn:

imin≤ i ≤ imax ; imin=1/4 ; imax=2 ; ⇒1/4≤ i < 2

vậy ta dùng cấu trúc nhân phức tạp để đảm bảo truyền dẫn ở tốc độ cao, mặt khác do máy có nhiều cấp tốc độ nên ta tách làm 2 đường truyền:

+ Đường truyền có tốc độ cao: Z1=2×3×2

+ Đường truyền có tốc độ chậm: Z2=2×3×2×1×1

phương án thứ tự hợp lý nhất sẽ là:

x1<x2<x3< < xn

và ϕx(p-1) < 8 ( với xi=x1, x2 , x3 , xn )

p - là số bộ truyền trong mỗi nhóm

-Với đường truyền tốc độ cao : Z1= 2×3×2

Trật tự động học là :

III II

I

Z1 = 21 × 32 × 26

kiểm tra lại lượng mở của nhóm truyền đảm bảo trị số truyền 1/4≤ i ≤ 2

Nhóm I : ϕx(p-1)= 1,261(2-1) = 1,26 < 8Nhóm II : ϕx(p-1)= 1,262(3-1) = 2,56 < 8Nhóm III : ϕx(p-1)= 1,266(2-1) = 4 < 8

- Đường truyền tốc độ thấp trật tự hợp lý là

1 1 2 3

Vậy ta có phương án động học của hộp tốc độ là:

Zn = 2×3(2+2×1×1) = 22 = Z1 + Z2

III II

I

Z1 = 21 × 32 × 24

1 1 2 3

+ Thứ tự thay đổi động học, đặc tính x và mối liên hệ tỷ số truyền mỗi nhóm.

+ Phạm vi điều chỉnh của các nhóm truyền và bộ truyền dẫn

+ Số cấp tốc độ của trục dẫn và bị dẫn của mỗi nhóm truyền

Tuy nhiên thông qua lưới cấu trúc này ta không thể xác định cụ thể gía trị của các đại lượng vì vậy mà qua đó chỉ đánh giá sơ bộ truyền dẫn, trong quá trình lựa chọn phương án truyền dẫn để khắc phục nhược điểm này, ta đi xây dựng đồ thị vòng quay của máy

Ta có sơ đồ lưới cấu trúc truyền động như hình vẽ (5)

n 2 2

V I V

I V III

II I

5.Đồ thị vòng quay.

- Muốn xây dưng được đồ thị vòng quay ta phải xác định được số vòng quay của trục dẫn n0 , mục đính là tạo ra tỷ số truyền giảm dần về phía trục chính nên ta chọn điểm đầu vào bắt đầu từ trục I

- Số vòng quay của trục I xác định như sau: Từ động cơ có n = 1460(v/ph) qua bộ truyền đai φ 148/ φ 268 có tỷ số truyền là 1,86 do đó tốc độ rơi trên trục I sẽ

còn lại là 800( / )

86,1

1460

ph v

n= ≈ ta lấy đây làm điểm n0

- Chọn các tỉ số truyền : Trong mỗi nhóm chỉ cần một tỉ số truyền có độ dốc của tia tuỳ ý và phải đảm bảo điều kiện tỉ số truyền 1/4 < i < 2 Mặt khác các tỉ số truyền được tiêu chuẩn hoá để thuận tiện trong việc tính toán thiết kế, chúng phụ thuộc số bộ truyền p, đặc tính x, của nhóm và công bội ϕ của chuỗi vòng quay vòng quay nó có dạng:

i =ϕE(E: nguyên và E > 0, E<0)

Do vậy với ϕ =1,26 ta có điều kiện chọn tỉ số truyền như sau :

2 4

i8 = 1 6

ϕ = 11 , 26 6 = 14

i9 = ϕ0 = 1

∗ Tỉ số truyền của đường phản hồi :

- Vẽ đồ thị vòng quay như hình vẽ: Dựa vào tốc độ vòng quay ở trục I như

đã chọn n0 = 800 (v/ph) và các tỷ số truyền còn lại trong các nhóm ( Xác định bằng phương pháp đồ thị giải theo lưới cấu trúc)

+ Số cấp tốc độ chung cho cả truyền dẫn Z= 22 (từ n1=12,5 (v/ph) đến n22= 1600(v/ph))

+ Số cấp tốc độ trùng z= 2 ( n17=500 v/ph và n8=630 v/ph )

- Đồ thị vòng quay theo phương án:

22)1122(3

I

Z1 = 21 × 32 × 24

1 1 2

n 2 2

V I V

I V III

II I

III TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC BÁNH RĂNG.

1 Phương án tính.

Cơ sở để tính toán động học bánh răng là xác định số răng Z của các bánh răng sao cho đảm bảo tỉ số truyền đã chọn Trong một nhóm truyền để các bánh răng ăn khớp được thì các bánh răng phải có cùng modul với nhau, trong nhóm truyền có lượng mở lớn do chịu lực cắt của bánh răng khác nhau nhiều giữa các bộ truyền, nếu có thể sử dụng những giá trị modul khác nhau cho một nhóm truyền Trong hộp tốc độ khi ta thay đổi tốc độ của trục chính sử dụng khối bánh răng di trượt thì dùng bánh răng thẳng Có thể tính số răng của từng nhóm bằng nhiều phương án như : Phương án giải tích, tra bảng hay tính gần đúng

* Tính số răng của các bánh răng thẳng trong một nhóm truyền có cùng môdul

- Trong một nhóm truyền khoảng cách trục được xác đinh theo

Công thức: A= m(Z j −Z′j) =const

2 1

=

const S

m

A Z

Z

i Z Z

Z j

j

j j j

2

Với: Sz- tổng số răng của bộ truyền

ij - tỉ số truyền của bộ truyền thứ j

- Để cơ cấu nhỏ gọn trong truyền dẫn chính người ta giớ hạn Sz ≤ 100 ÷ 120 răng

- Để khỏi bị cắt chân răng số răng tối thiểu của bánh răng Zmin =18 ÷ 20 răng

- Giải hệ phương trình trên ta có Zi và Zj

- Để giải hệ phương trình trên, trước hết ta phân các tỉ số truyền ij thành những tỉ số gần đúng như sau:

; aj , bj là các số nguyên đơn giản

sau khi giải ta có:

Zj =

j j

j

b a

a

+ .Sz ; Zj' =

j j

j

b a

b

+ .Sz

Muốn số răng Zj và Zj' là những số nguyên thì Sz phải là bội số của tổng aj + bj.

Nếu trong nhóm có p đôi bánh răng và ij =

a1 + b1 ; a2 + b2; a3 + b3 … ap + bp.Với trị số bánh răng Smin nếu tính ra số răng của bánh răng nhỏ Zmin bé hơn

Zmin cho phép,ta phải tăng Zmin lên E lần và ta sẽ có :

Sz= E.K

Zj =

j j

j

b a

a

+ .E.K ; Zj' =

j j

j

b a

j

b a a

+ .Emin.K ≥ zmin

Vậy : Emin = min

.K z a

b a

j

b a

b a

j

j

j +

Các trị số Emin và E’

min tính ra thường là số lẻ cần phải quy tròn lên phía trên

- Nếu số răng của các bánh răng tính ra có Sz > Sz max cần phải điều

chỉnh lại, bằng cách giảm bớt trị số K và chịu sai số tỉ số truyền i∆ (

% 2

<

∆i ) Có hai phương pháp để giảm trị số K:

+ Phân tích lại tỉ số truyền có a j +b j làm cho K lớn, sau đó tính lại K và

Emin ,chọn lại E , tính lại Zj và Zj'

+ bỏ bớt thừa số của K rồi tính lại như trên song lúc này Zj và Zj' tính ra thường bị lẻ ,sau khi quy tròn thì khoảng cách trục A của các bộ truyền này sẽ

bị thay đổi, do đó phải dịch chỉnh các cặp bánh răng

* Tính số răng của các bánh răng thẳng trong cùg một nhóm truyền có modul khác nhau

- Trong trường hợp này :

j

m

A b a

.

+ ; Zj’=

j j j

j m

A b a

.

+

Vì 2A = const nên các Zj và Zj’ khi tính ra có thể là số lẻ , ta phải quy tròn và dịch chỉnh bánh răng.

Số răng của các bánh răng chỉ nguyên khi : 2A = E mj (a j +b j)

Do đó 2A sẽ là bội số chung nhỏ nhất của các mj (a j +b j) Nếu bội số chung nhỏ nhất này quá lớn thì lấy bội số chung nhỏ nhất của các mj Sau khi nhân bội số chung nhỏ nhất này với một số nguyên ta lấy kết quả làm 2A

j z

m

A

S = 2 là số nguyên , nhưng số răng Zj =

j j j

j

m

A b a

.

+ ; Zj’ =

j j j

j m

A b a

.

+

có thể là số lẻ phải quy tròn và dịch chỉnh răng nếu cần thiết

2 Tính số răng cho phép các cấu trúc truyền dẫn

* Tính toán nhóm truyền I (chung cho cả hai xích truyền động chậm và nhanh

- Nhóm có hai tỉ số truyền là :

13

1726

,1

,1

2

2 2 2

17

3990.30

13

1′ = =

5690

28

2 = =