nghiên cứu máy tương tự – phân tích máy chuẩn

Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 Lời mở đầu Nớc ta đang trong thời kỳ công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nớc. Phấn đấu trở thành một nớc công nghiệp hiện đại. Muốn vậy chúng ta phải tự sản xuất đợc các trang thiết bị công nghiệ phục vụ cho sản xuất. Trong đó công nghiệp chế tạo máy công cụ và thiết bị đóng vai trò then chốt. Để đáp ứng nhu cầu này, đi đôi với công việc nghiên cứu, thiết kế nâng cấp máy công cụ là trang bị đầy đủ những kiến thức sâu rộng về máy công cụ và trang thiết bị cơ khí cũng nh khả năng áp dụng lý luận khoa học thực tiễn sản xuất cho đội ngũ cán bộ khoa học kỹ thuật là không thể thiếu đợc. Là sinh viên trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội, chúng em đợc trang bị kiến thức cơ bản nhất để thiết kế máy công cụ. Đồ án môn học Thiết kế Máy Cắt Kim Loại là bớc đầu tạo cho sinh viên kỹ năng thiết kế Máy công cụ và ứng dụng những kiến thức đợc học vào việc thiết kế Máy công cụ. Bởi thế, đồ án môn học này thực sự hữu ích và quan trọng. Ngoài việc vận dụng những kiến thức đã đợc học, các tài liệu Hớng dẫn Thiết kế Máy cắt Kim loại. Em đợc sự hớng dẫn tận tình, chu đáo của các thầy trong bộ môn, đặc biệt thầy Nguyễn Phơng đã hớng dẫn rất tận tình, chu đáo để em hoàn thành đồ án này đúng theo yêu cầu. Phần tính toán thiết kế máy gồm các nội dung sau: Phần I: Nghiên cứu máy tơng tự phân tích máy chuẩn Phần II: Thiết kế máy mới Phần III: Thiết kế hệ thống điều khiển Phần IV: Thiết kế động lực học toàn máy Với thời gian và trình độ còn hạn chế, nên bài làm không tránh những sai lầm và thiếu sót, em mong đợc sự quan tâm chỉ bảo tận tình của các thầy để em thực sự vững vàng khi ra trờng nhận công tác. Em xin chân thành cảm ơn! 1 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 Phần I: Phân tích máy tơng tự I. Xét đặc tính kỹ thuật của máy 1A62 và một số máy t- ơng tự Tính năng kỹ thuật 1A62 T620 1K62 Đờng kính gia công lớn nhất 400 400 400 Đờng kính gia công lớn nhất dới bàn dao 210 220 220 Đờng kính lớn nhất lỗ trục gá 36 36 45 Khoảng cách tâm 1000 710, 1000, 1400 710, 1000, 1400 Số cấp tốc độ trục chính 21 23 23 Số vòng quay trục chính 11,5ữ1200 12,5ữ2000 12,5ữ2000 Lợng chạy dao Dọc 0,082ữ1,59 0,07ữ4,46 0,07ữ4,46 Ngang 0,027ữ0,52 0,035ữ2,08 0,035ữ2,08 Cắt các loại ren Quốc tế 1ữ192 1ữ192 1ữ192 Anh 24ữ2 24ữ2 24ữ2 Mođun (0,5ữ48) (0,5ữ48) (0,5ữ48) Pit 96ữ1 96ữ1 96ữ1 Chạy dao nhanh Dọc - 3,4 3,4 Ngang - 1,7 1,7 Công suất của động cơ chính (kW) 7 10 10 Công suất của động cơ chạy nhanh (kW) - 1 1 Kích thớc Máy (mm) Rộng 1580 1166 1140 Cao 1210 1324 1350 Dài 2510/2650/3170 2522/2812/3212 2762/2950/3350 Trọng lợng máy 2045/2405/2370 2161/2293/2401 2277/2418/2505 II. Phân tích máy chuẩn 1A62 1. Sơ đồ động của máy 1A62 Từ máy 1A62 ta có sơ đồ động của máy (trang bên): 2 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 3 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 2. Các xích truyền động 2.1. Xích tốc độ Từ động cơ điện 7 kW qua bộ truyền đai 260 130 vào hộp tốc độ đến trục chính. Tóm tắt đờng truyền theo hình vẽ sau (các số ghi (1), (2), (3) trên sơ đồ là số cặp bánh răng ăn khớp): Phơng trình tổng quát xích tốc độ: Từ phơng trình trên ta thấy xích tốc độ gồm hai đờng truyền: Đờng truyền thuận cho trục chính VI: 1x2x3x1=6 tốc độ cao 1x2x3x2x2x1=24 tốc độ thấp Trên thực tế trong nhóm truyền: = = = = 1 1 50 50 . 50 50 4 1 80 20 . 50 50 4 1 50 50 . 80 20 16 1 80 20 . 80 20 4 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 Có tỷ số truyền 4 1 trùng nhau nên nhóm này chỉ còn 3 tỷ số truyền. Số tỷ số truyền còn lại trong đờng truyền tốc độ thấp là: 1x2x3x3x1=18. Suy ra số cấp tốc độ Z=Z cao + Z thấp =6 + 18 =24. Lại thấy trong nhóm: Cả hai đờng truyền tốc độ cao và tốc độ thấp đều có tỷ số truyền 1 1 có ba tốc độ sẽ trùng nhau. Tức là số cấp tốc độ còn lại là: Z=24 - 3 = 21 cấp tốc độ. Lý do để làm trùng tỷ số truyền 1 1 là để cắt ren khuếch đại. Đờng truyền quay ngợc trục chính: 1x1x3x1 = 3 tốc độ cao 1x1x3x2x2x1 =12 tốc độ thấp lý thuyết 1x1x3x3x1 = 9 tốc độ thấp thực tế Suy ra có Z ng =3+9 = 12 cấp tốc độ ngợc Tuy nhiên cũng tơng tự nh trên ở đây cũng có 3 tốc độ trùng nên cũng chỉ còn: Z = 12-3 =9 tốc độ ngợc thực tế. Vậy trục chính máy tiện ren vít vạn năng 1A62 có 21 cấp tốc độ thuận và 9 cấp tốc độ ngợc. 2.2. Xích chạy dao cắt ren Máy 1A62 có khả năng cắt đợc 4 loại ren khác nhau ứng với 4 khả năng điều chỉnh: dùng 2 cặp bánh răng thay thế ( 100 42 & 97 32 ) và nhóm cơ sở dùng cơ cấu Norton chủ động hoặc bị động. Đờng truyền động chung của 4 loại ren theo quy luật: Trục chính quay 1 vòng (1vòng tc) thì bàn xe dao mang dao phải tịnh tiến một lợng bằng bớc ren cần cắt t c . 5 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 Sơ đồ nguyên lý truyền dẫn cho xích cắt ren đợc mô tả bởi hình vẽ sau: t c 1 vòng tc U đc U tt U cs U cs U cs U gb t m 1 U đc : tỷ số truyền đảo chiều bàn máy để cắt ren phải hoặc ren trái. U tt : tỷ số truyền cho bánh răng thay thế U cs : tỷ số truyền trong nhóm cơ sở. ở máy 1A62 dùng cơ cấu Norton cho 8 tỷ số truyền tơng ứng với các số răng là: Z 1 = 26; Z 2 = 28; Z 3 =32; Z 4 =36; Z 5 =38; Z 6 =40; Z 7 =44; Z 8 =48. U gb : tỷ số truyền của nhóm gấp bội. Nhóm gấp bội có 4 tỷ số truyền: = = = = 1 2 56 28 . 56 28 2 1 42 42 . 56 28 1 1 28 56 . 56 28 4 1 56 28 . 56 28 t m : bớc của trục vít me dọc t m =12. Xích cắt ren Quốc tế (còn gọi là ren hệ mét) dùng cặp bánh răng thay thế 100 42 và cơ cấu Norton chủ động: cimgb i tt.4M.U. 25 36 . 36 25 . 28 34 34 Z . 36 25 . 100 42 . 38 32 . 50 50 )VI(vòngtc1 = Trong đó Z i là một trong 8 bánh răng trong cơ cấu Norton tơng ứng số bớc ren cần cắt t ci tơng ứng. Từ đó đa ra công thức điều chỉnh: t ci =k 1 .Z i .U gb. k 1 : tích số cho các số cố định trong phơng trình trên; ta thấy tci tỷ lệ với Z i và U gb. 6 U tt U cs Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 Xích cắt ren Modun: loại ren này dùng trong mối ghép động. Ký hiệu = c t m . Phơng trình cắt ren Modun nh cắt ren Quốc tế nhng chỉ khác là dùng cặp bánh răng thay thế 97 32 U tt = . 68,16 28,10144.2 26,338462 W.2 T 155 14,5072 741690269950 W MM W M 0 a 22 2 y 2 x u a === = + = + == Tơng tự suy ra công thức điều chỉnh: m i =k 2 .Z i .U gb. k 2 : tích số cho các số cố định trong phơng trình trên; ta thấy tci tỷ lệ với Z i và U gb. Xích cắt ren Anh: loại ren này tơng tự nh ren Quốc tế. Ký hiệu K- số vòng ren trên một tấc Anh (một tấc Anh 1=25,4mm). Đờng truyền cắt ren Anh theo cơ cấu Norton bị động và dùng cặp bánh răng thay thế nh ren Quốc tế 100 42 . i cimgb i K 4,25 tt.4M.U. 25 36 . Z 34 . 34 28 .2M. 100 42 . 38 32 . 50 50 )VI(vòngtc1 == Từ trên ta suy ra: gb i3i U 1 .ZkK = . K i tỷ lệ thuật với Z i và tỷ lệ ngịch với U gb . Xích cắt ren Pit: loại ren này dùng nh ren Modun. Ký hiệu: m .4,25 m 4,25 m "1 D pi === (D pi ính theo đơn vị Anh, số modun trong một tấc Anh). Phơng trình xích động nh cắt ren Anh dùng cặp bánh răng thay thế 97 32 . Phơng trình xích động: pi cimgb i D .4,25 tt.4M.U. 25 36 . Z 34 . 34 28 .2M. 97 2 . 38 32 . 50 50 )VI(vòngtc1 == 7 U tt U cs U tt U cs U tt U cs Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 Từ trên ta suy ra: gb i4pi U 1 .ZkD = . D pi tỷ lệ thuật với Z i và tỷ lệ ngịch với U gb . Cắt ren khuếch đại: ren khuếch đại là ren có bớc lớn, thờng dùng cắt ren nhiều đầu mối, tiện rãnh dầu trong bạc Ren khuếch đại sẽ khuêch đại đợc 4 loại ren tiêu chuẩn trên. Tỷ số truyền khuếch đại là 2, 8, 32 lần và với bộ đảo chièu có 2 tỷ số truyền 2 1 & 1 1 sẽ cho ta thêm hai tỷ số truyền khuêch đại nữa là 4, 16 lần. Phơng trình cắt ren khuếch đại có thể tóm tắt nh sau: Cắt ren chính xác: Yêu cầu đờng truyên ngắn nhất, đờng truyền ngắn nhất là đến U tt các ly hợp M2, M3, M4 đóng trực tiếp chuyền chuyển động tới trục vít me XV. Cắt ren mặt đầu: là đờng xoắn Acsimét nh trong mâm cặp ba vấu. Nguyên tắc là phôi quay tròn và dao tiện tịnh tiến đều vào tâm. Tiện ren yêu cầu tỷ số truyền chính xác. ở đây bố trí thêm ở li hợp M4 có cặp bánh răng Z=28 ăn khớp với bánh răng Z=56 lắp trên trục XVI và từ đó qua bàn xe dao đến trục vít me ngang có bớc t=5. 8 32 64 )VI(vòngtc1 ckdmgbcsttdc tt.4M.U.U.U.U 50 50 = Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 2.3. Tiện trơn Đờng truyền nh tiện ren nhng đến ly hợp M4 ở giữa hai vị trí bánh răng Z=28 ăn khớp với bánh răng có Z=56 truyền qua ky hợp vào trục trơn tới trục vít bánh vít (4/30). Từ trục này truyền về hai ngả về phía trái để tiện dọc về phải và phía trái đến vít me ngang. - Tiện trơn dọc: từ trục bánh vít Z=30 qua cặp bánh răng 24/50 qua cặp bánh răng 23/69, tới bánh răng Z=12, m=3, truyền cho bàn xe dao chuyển động về phía mâm cặp, muốn đảo chiều ngợc lại thì gạt bánh răng di trợt trên trục vít cho ăn khớp với bánh trung gian Z=33, đờng truyền ngợc lại qua bánh răng thanh răng bàn dao chạy dọc. - Tiện trơn ngang: giống nh tiện trơn dọc nhng tới trục bánh vít thì nó đi qua ngả bên phải để đến bàn dao ngang vít me t=5mm. 3. Một số cơ cấu đặc biệt của máy + Cơ cấu an toàn của máy 1A62: dùng cơ cấu trục vít rơi. Truyền động từ trục trơn tới ly hợp trục vít lồng không, bánh vít đến bàn xe dao, khi quá tải bánh vít bị giữ lại, ly hợp trợt ép lò xo đẩy thanh chống sang phải trục vít rơi xuống. Muốn tiếp tục làm việc thì phải nâng trục vít về vị trí ăn khớp đợc. + Đai ốc hai nửa: quay tay quay, đĩa quay. Trên mặt đầu đĩa có rãnh cong h- ớng tâm dẫn hớng cho hai chôt dịch chuyển, các chốt này gắn cứng với hai nửa đai ốc. Hai nửa đai ốc này cùng tiến hoặc cùng lùi ra theo đờng thẳng đứng. III. Phơng án không gian và phơng án thứ tự của máy Tính công bội theo công thức = 1z min max n n Ta có = 2616,1 5,11 1200 1 - 21 = Chọn theo tiêu chuẩn: = 1,26. Từ sơ đồ động của máy ta thấy rằng: xích tốc độ chia ra thành hai đờng truyền đờng truyền tốc độ thấp và đờng truyền tốc độ cao. 9 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 Phơng án không gian của máy: Z1=2x3x2x2=24 Z2=2x3x1 =6 Z=Z1+Z2 =24 + 6 = 30. Phơng án thứ tự của Z 1 : Z 1 =2[1]x3[2]x2[6]x2[12] trong đó nhóm truyền 2[1] có lợng mở max = 12 =1,26 12 =16>8. Cho nên ngời ta khắc phục bằng cách thu hẹp lợng mở xuống còn 2[6]. Khi đó Z1=2[1]x3[2]x2[6]x2[6] và số tốc độ bị trùng do thu hẹp lợng mở là: Z t =12 - 6 = 6. Để bù lại số cấp tốc độ bị trùng ngời ta tách thành hai đờng truyền. Số cấp tốc độ của cả hai đờng truyền là 24. nhng trong thực tế do phân bố các tỷ số truyền ở hai đờng truyền đã tạo ra ba cặp tốc độ trùng nhau nên số cấp tốc thực tế chỉ còn: Z=24-3 =21(cấp tốc độ). IV. Đồ thị vòng quay Từ sơ đồ động ta biết đợc số răng và modun của từng cặp bánh răng, từ đó ta có thể thiết lập lại lới đồ thị vòng quay thực tế của hộp tốc độ. Ta có: n min =11,5 (v/ph) n max =1200 (v/ph) Z = 21. 1. Tính trị số Tính công bội theo công thức: 1z min max n n = Ta có = 1 -21 5,11 1200 =1,2616 Chọn theo tiêu chuẩn: =1,26. 10 [...]... 0918.775.368 2 Bớc 2: Phân tích phơng án không gian Dựa vào công thức z= p1 p2 p3 pj Trong đó: pj là tỷ số truyền trong một nhóm Ta có thể chọn các phơng án không gian nh sau: Ta có: Z=21 =21x3 =7x3 Ta thấy nếu chọn các phơng án trên thì trên một trục quá nhiều bánh răng di trợt, chiều dài trục lớn, nên độ cứng vững của trục kém Mặt khác các Z=21 là số tối giản nên khi phân tích thành các thừa số... trục I ta bố chí 2 bánh răng - Số bánh răng phân bố trên các trục đều hơn PAKG 3x2x2x2 và 2x2x3x2 - Số bánh răng chịu mô men xoắn lớn nhất Mmax trên trục chính là ít nhất Do đó để đảm bảo tỷ số truyền giảm từ từ đồng đều, u tiên việc bố trí kết cấu ta chọn PAKG 2x3x2x2 3 Bớc 3: Tính toán phơng án thứ tự Số phơng án thứ tự: K! = 4! =1x2x3x4 =24 Có 24 phơng án thứ tự; từ đó ta lập bảng lới kết cấu nhóm:... lại bằng đờng truyền thứ hai có phơng án không gian: 2x3 Phơng án thứ tự: 2[1]x3[2]x1[0] 13 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 Phần II: Thiết kế máy mới I Tính toán thiết kế động học hộp tốc độ 1 Bớc 1: Tính thông số thứ t và dãy số lý thuyết Ta có : = Z 1 nZ 1200 = 211 = 1,2616 n1 11,5 Theo tiêu chuẩn chọn: = 1,26 Với = 1,26 ta có dãy số lý thuyết: n1 = nmin =... toán bớc tiện ren II.1.1 Bớc 1: số liệu bớc ren Quốc tế: tp = 1 ữ 192 mm Anh: K = 24 ữ 2 Modun: m = (0,5 ữ 48) Pict: Dp = 96 ữ 1 II.1.2 Bớc 2: chọn cơ cấu cho ics và igb Trên cơ sở máy chuẩn 1A62 ta thấy số lợng bớc ren máy phải cắt tơng đối lớn, nên nhóm gấp bội ta dùng bánh răng di trợt còn nhóm cơ sở dùng cơ cấu Norton 8 bánh răng II.1.3 Bớc 3: xếp bảng ren Trong bảng xếp ren thì số hàng thể hiện... chạy dao có công suất bé, hiệu suất thấp, các bánh răng có cùng môdul nên việc chọn phơng án thứ tự Mx trên các trục trung gian tăng dần không còn quan trọng nữa Mặt khác bánh răng có cùng môdul nên việc chọn PAKG để giảm cấp số vòng quay không làm tăng kích thớc bộ truyền Do đó để đơn giản ta tham khảo máy chuẩn chọn ra PAKG & PATT PAKG có thể chọn: Z= 4= 2x2 = 4x1 Bảng so sánh PAKG: Phơng án Yếu tố... án 1 vì là phơng án có hình dẻ quạt và các tia xếp khít nhau Đồ thị vòng quay: để tránh sai số trùng lặp dẫn đến i0 công hởng sai số ta chọn tỷ số giữa các bộ truyền nhóm I i1 gấp bội khác 1 và tơng tự máy chuẩn ta vẽ đợc đồ thị vòng i2 2[1] quay nh hình trên Tính lại các tỷ số truyền gấp bội: II 1 1 1 1 1 ' i3 i4 i 1 = i 1 i 3 = = 2 2 = 4 2[2] i ' = i i = 0 1 = 1 1 = 1 2 3 2 2 2 i '3 = i 1... = = 0,25; i7 = 7 = =1 Z 6 ' 80 Z 7 ' 50 5.4 Tính số răng của nhóm truyền thứ IV: Tơng tự nhóm truyền thứ III, nên ta có: Z8=20; Z8=80; Z9=Z9=50 5.5 Tính số răng của nhóm truyền thứ V: Do kết cấu của hộp tốc độ nên ta chọn hai cặp bánh răng có môđuyn khác nhau và cặp bánh răng có tỷ số truyền i 10 là cặp bánh răng nghiêng với góc giêng là = 200 Ta dùng hai loại môđuyn m10 và m11 Điều kiện làm việc... Khoảng cách trục Z10, Z11- Tổng số răng của nhóm bánh răng có môđuyn m10, m11 25 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 Z Z 10 = 11 m 11 m 10 cos 1 1 1 Tìm Z10 bằng cách phân tích: i 10 = 3 = 1,26 3 2 ; Chọn m10 = 3,25 1 i 11 = 0 = ; với m11 = 2,5 1 Z Z 10 11 = m 11 2,5 32 = = hay Z10 = 32K ; Z11 = 33K 0 m 10 cos 3,25 cos 15 33 Với tỷ số truyền i10 = 1 , tổng số Z6... vòng quay theo công thức n = n t/c ntính n 100% t/c Trong đó: nt/c - Số vòng quay tiêu chuẩn ntính - Số vòng quay tính toán theo phơng trình xích độ Sai số [n] 5% 27 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 Từ đó ta các bảng tính số vòng quay trục chính và sai số so với vong quay tiêu chuẩn: TT Phơng trình xích động ntính nt/c 1 32 20 20 20 50 750 1440 64 80 80 52... 23 18,5 14,5 11,5 VI i11 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 5 Kết luận Công thức động học của máy 1A62 Phơng án không gian chạy chậm 2x3x2x2x1= Z1 Phơng án không gian chạy nhanh 2x3x1= Z2 Số tốc độ đủ: Z = Z1+ Z2 = 24 + 6 =30 Phơng án thứ tự của Z1=24=: 2[1]x3[2]x2[6]x2[12] Trong đó nhóm truyền 2[12] có 12=1,2612=16>8 không thoả mãn điều kiện 8 max Nên phải tạo ra . thiết kế máy gồm các nội dung sau: Phần I: Nghiên cứu máy tơng tự phân tích máy chuẩn Phần II: Thiết kế máy mới Phần III: Thiết kế hệ thống điều khiển Phần IV: Thiết kế động lực học toàn máy Với. http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 Phần I: Phân tích máy tơng tự I. Xét đặc tính kỹ thuật của máy 1A62 và một số máy t- ơng tự Tính năng kỹ thuật 1A62 T620 1K62 Đờng kính gia công lớn. 1 Kích thớc Máy (mm) Rộng 1580 1166 1140 Cao 1210 1324 1350 Dài 2510/2650/3170 2522/2812/3212 2762/2950/3350 Trọng lợng máy 2045/2405/2370 2161/2293/2401 2277/2418/2505 II. Phân tích máy chuẩn 1A62 1.