Thiết kế máy khoan đứng vạn năng

Cấp chính xác khi khoan: IT = 12 ÷ 13Độ nhám bề mặt △ 2 ÷ 5 Ra = 40 ÷ 5µm Độ nhám thường dùng △ 3 ÷ 4 Ra = 20 ÷ 10µm Chuyển động chính: chuyển động quay của trục chính mang dao Chuyển độ

LỜI NÓI ĐẦU

Trong quá trình công nghiệp hóa - hiện đại hóa sản xuất của nước ta, ngành cơkhí chế tạo máy đóng vai trò quan trọng trong việc sản xuất ra các thiết bị, công cụphục vụ cho mọi ngành kinh tế quốc dân và tạo tiền đề cần thiết để các ngành pháttriển mạnh hơn.Vì vậy việc phát triển khoa học kỹ thuật trong lĩnh vực chế tạo máy

có ý nghĩa hàng đầu nhằm thiết kế hoàn thiện và vận dụng qúa trình sản xuất đạthiệu qủa kinh tế cao nhất

Để đánh giá kết qủa học tập, củng cố lại những kiến thức đã học và làm quenvới công việc thiết kế của một cán bộ kỹ thuật, em được thầy giáo Trần Minh Chínhgiao nhiệm vụ thiết kế : “ Thiết kế máy khoan đứng vạn năng“

Sau hơn ba tháng làm việc dưới sự hướng dẫn tận tình của thầy Trần MinhChính và các thầy cô giáo trong khoa cơ khí, sự hợp tác làm việc của các bạn cùngkhoá cùng với sự nỗ lực của bản thân em đã hoàn thành đồ án này

Vì đây là lần đầu tiên thực hiện công việc thiết kế hoàn chỉnh mặc dù bảnthân đã cố gắng tìm hiểu, tham khảo nhiều tài liệu nhưng kinh nghiệm thực tế chưa

có và kiến thức còn hạn chế nên chắc chắn không thể tránh khỏi sai sót Em rấtmong sự góp ý, giúp đỡ của các thầy cô để đồ án được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo hướng dẫn TrầnMinh Chính và các thầy cô trong khoa cơ khí Và em xin gởi lòng biết ơn sâu sắcnhất đến các thầy cô đã tạo điều kiện giúp đỡ em hoàn thành đồ án này

Đà Nẵng, ngày 15 tháng 05 năm 2016

Sinh viên thực hiện

PHẦN I: CÁC VẤN ĐỀ CHUNG1.1 ĐẶC ĐIỂM CỦA MÁY KHOAN ĐỨNG

Máy khoan là loại máy công cụ dùng để gia công lỗ : lỗ côn, lỗ trụ ngoài ra,máy khoan còn dùng để khoét, doa, tarô

Cấp chính xác khi khoan: IT = 12 ÷ 13

Độ nhám bề mặt △ 2 ÷ 5 (Ra = 40 ÷ 5µm)

Độ nhám thường dùng △ 3 ÷ 4 (Ra = 20 ÷ 10µm)

Chuyển động chính: chuyển động quay của trục chính mang dao

Chuyển động chạy dao: chuyển động tịnh tiến của trục chính mang dao

Các thông số cơ bản của máy khoan:

- Đường kính khoan được lớn nhất Φmax = 25 mm

- Hành trình chạy dao lớn nhất của trục chính

- Số cấp tốc độ ,Lượng tốc độ khoan sâu

- Mômen xoắn trên trục chính

- Giới hạn tốc độ quay của trục khoan

- Khoảng cách từ tâm trục chính đến mặt trượt than máy

- Ngoài ra còn có các thông số kích thước tổng quát của máy

1.1.1 Công nghệ khoan:

Khoan là phương pháp gia công cắt gọt phổ biến để gia công lỗ trên vật liệuđặc Khoan không những thực hiện trên nhóm máy khoan mà còn thực hiện rộngrãi và thường xuyên trên các loại máy tiện vạn năng tự động và bán tự động

Bộ phận chính của máy khoan bao gồm : đế máy , thân máy , hộp tốc độ , hộpchạy dao , trục chính và bàn máy

Các chuyển động cần thiết bao gồm chuyển động quay của trục chính vàchuyển tịnh tiến chạy dao của trục chính

Các chuyển động phụ bao gồm : chuyển động nâng hạ bàn máy và chuyểnđộng nâng hạ hộp chay dao

Sơ đồ gia công trên máy khoan :

n : chuyển động quay của dao

S : chuyển động tịnh tiến của dao

1 : dao

2 : chi tiết

Sơ đồ gia công trên máy khoan

Hình 1.1 : sơ đồ gia công trín mây khoan

Dụng cụ để khoan lă mũi khoan Để gia công lỗ thường có d/l < 5 thường dùngmũi khoan ruột gă

Khoan có thể gia công dụng cụ lỗ có đường kính 0.1 ÷ 80 mm Nhưng phổbiến nhất lă ≤ 25 mm vì khi gia công vật liệu đặc yíu cầu phải có công suất cắt rấtlớn nín không kinh tế

Đối với câc lỗ có đường kính lớn, nếu khoan một lần không đủ công suất.Người ta có thể khoan nhỏ rồi khoan rộng bằng mũi khoan lớn hơn Có thể lăm nhưvậy từ 2 ÷ 3 lần cho tới khi đạt kích thước cần thiết Khi khoan lỗ lớn, sđu thường

sử dụng mũi khoan nòng súng hoặc mũi khoan rỗng

Căn cứ văo chỉ số giữa chiều sđu lỗ (L) vă đường kính lỗ (D) người ta phđn ra :

+ Lỗ ngắn L/D < 0.5

+ Lỗ trung bình L/D = ( 0.5 → 5)+ Lỗ dăi L/D = (5 → 10)

+ Lỗ sđu L/D > 10

Do điều kiện thoât phôi khi khoan nín việc phđn chiều sđu lỗ ra lă rất quantrọng trong việc tìm biện phâp gia công chúng

1.1.2 Khả năng công nghệ của mây khoan :

Mây khoan có câc khả năng công nghệ chủ yếu:

+ Gia công câc lỗ thông hay không thông, lỗ côn hay trụ…

+ Gia công mở rộng lỗ bằng dao khoĩt

+ Gia công tạo độ bóng cao cho lỗ bằng dao doa

+ Gia công ren bằng mũi tarô

+ Ngoài ra còn gia công các bề mặt có tiết diện nhỏ, thẳng góc hay cùng chiều trục với mũi khoan.

Hình 1.2 : khả năng công nghệ của máy khoanTrong các loại mũi khoan trên mũi khoan xoắn là phổ biến hơn cả đồng thời

là đại diện cho các loại

Độ chính xác gia công khi khoan thấp, chỉ đạt cấp chính xác 12 ÷ 13 Do đó,khoan chỉ dùng để gia công các lỗ bắt bulông Đối với các lỗ có yêu cầu chính xáccao hơn, khoan chỉ là nguyên công thô để bóc đi phần lớn lượng dư và chỉ để lạiphần lượng dư cần thiết cho nguyên công bán tinh hoặc tinh sau đó

Khoan còn là nguyên công chuẩn bị cho việc cắt ren lỗ tiêu chuẩn và khôngtiêu chuẩn Tiện tinh các lỗ khó thực hiện bằng các nguyên công khác

Đối với các lỗ đúc hay dập sẵn nói chung không dùng khoan đê gia công phá

vì mũi khoan có sức bền kém, không chụi nổi lớp vỏ cứng của lỗ và bị lệch theohướng của lỗ đúc trên phôi

Sở dĩ khoan chỉ đạt độ chính xác thấp vì:

Kết cấu mũi khoan chưa hoàn thiện

T Q

Các sai số do chế tạo và mũi khoan sinh ra sẽ làm cho lỗ gia công bị lay rộng

ra Trên mũi khoan, phần cắt thường có độ côn ngược, khi mũi khoan mòn phảidụng cụ mài lại, lượng mài càng nhiều thì kích thước lỗ có thể sẽ nhỏ đi

Nếu mài hai lưỡi cắt của mũi khoan không đều, lực tác dụng dọc trục của mũikhoan sẽ không đều, làm cho lỗ khoan bị cong hoặc lệch đi hoặc bị loe dẫn đến sai

số về hình dáng và kích thước và vị trí tương quan Để khắc phục những sai số đó,ngoài những yêu cầu đảm bảo về máy, dao còn có biện pháp công nghệ sau:

+ thực hiện khoan trên máy tiện (vật gia công quay, dao tịnh tiến) biệnpháp này có hiệu quả khi khoan lỗ sâu

+ cung cấp đầy đủ dung dịch trơn nguội

1.2 SƠ ĐỒ KẾT CẤU ĐỘNG HỌC MÁY.

Do chuyển động chính của máy là chuyển động quay của trục chính mang dao

và chuyển động chạy dao là chuyển động tịnh tiến của trục chính mang dao Dovậy, ta cần hai xích truyền động: một xích tốc độ và một xích chạy dao:

Theo thực tế thi` công suất sử dụng cho hộp chạy dao nhỏ hơn rất nhiều so vớicông suất của hộp tốc độ nên ta dùng chung một động cơ cho cả 2 hộp tốc độ vàhộp chạy dao

Để thuận lợi cho công việc tính toán thiết kế và dễ dàng đạt được độ ổn địnhchính xác cho số vòng quay của hộp chạy dao thì đầu vào của hộp chạy dao ta chọn

ở đầu ra của hộp tốc độ

Ta có sơ đồ kết cấu động học máy như hình vẽ :

is

DC

n S

is : hộp tốc độ

iv : hộp chay dao

Sơ đồ kết cấu động học máy Hình 1.3 : sơ đồ kết cấu động học mây

1.3.CÂC THÔNG SỐ KĨ THUẬT CHỦ YẾU ĐỂ THIẾT KẾ MÂY:

Dựa trín yíu cầu thiết kế với Φmax = 25 mm ta tiến hănh đi xâc định câc thông số

kỹ thuật của mây :

Đường kính khoan nhỏ nhất:

)(55

255

Chọn C = 0,7 (đối với thĩp) :

)(204,225.7,

)(12.2

14

12

)/(8,004,2.3

13

17

13

1

max max

110

16

v y m

q v

v y m

q v

K S T

D C V

K S T

D C V

max max

min min

min min

max max

Dmax: = 25 Tmax = 70

Dmin: = 5 Tmin = 25Xác định hệ số điều chỉnh chung có tốc độ cắt tính đến điều kiện cắt thực tế:

75075,0

9 , 0

Klv = 0,85

Kv=0,75.0,6.0,85 =0,38

)/(0.638,08,0.70

5.7,14

)/(4.2238,01,0.25

25.8,14

55 , 0 125 , 0

25 , 0 min

55 , 0 125 , 0

25 , 0 max

p mm V

p mm V

6.1000

.1000

)/(14265

.14,3

4.22.1000

.1000

max

min min

min

max max

p v D

V n

p v D

V n

Xích tốc độ: động cơ - hộp tốc độ - trục chính (chuyển động quay)

Xích chạy dao: trục chính - hộp chạy dao - trục chính (chuyển động tịnh tiến)

Để các máy truyền dẫn phân cấp làm việc có kinh tế ở mỗi cấp tốc độ trunggian giữa nmax - nmin cần phải có tổn thất không đổi khi chuyển từ số vòng quay nàysang số vòng quay khác Viện Sĩ Hàn Lân Khoa Học Liên Xô đã chúng minh: chuỗi

số vòng quay hợp lý nhất là chuỗi thay đổi theo quy luật cấp số nhân

Công bội của cấp số nhân là: ϕ

Phạm vi điều chỉnh số vòng quay:

2067

1364

min max = =

=

n

n

R n

Và người ta chứng minh được chuỗi số vòng quay hợp lý nhất là chuỗi

số vòng quay thay đổi theo quy luật cấp số nhân với các ưu điểm nổi bật :

+ Số vòng quay phân phối tương đối đều từ ( nmaxx → nmin ) + Tổn thất công suất phụ thuộc vào công bội ψ mà ở đây ψ = constnên tổn thất này là cố định không thay đổi

+ Ngoài ra tỷ số truyền cấp số nhân còn có ý nghĩa quan trọng trongviệc xác định các phương án truyền động trong công tác thiết kế tính toánsau này

Với công bội ψ máy thiết kế phải có tổn thất công suất cũng như năng suấtkhông vượt quá 50% tức :

∆maxx ≤ 50% hay ( 1- ϕ

1

) 100% ≤ 50% ⇔ ψ ≤ 2 Giới hạn công bội ψ : 1 < ψ ≤ 2

Công bội ψ có giá trị phù hợp cho máy có độ chính xác cao ngược lại ψ cũngphù hợp với máy không yêu cầu máy có chế đô cắt chính xác

Theo công thức ở bảng II_1[2] : chọn ψ = 1,41

Với công bội ψ = 1,41 ta tiến hành chọn số vòng quay tiêu chuẩn.

Tra công thức theo bảng II_2 [2] : với

Số cấp tốc độ của máy :

41,1ln

20ln1ln

ln

=+

=+

81,0

8,0

min max = =

Để xác định công suất động cơ ta tiến hành cắt thử Từ đó, ta xác định lực cắt

→ công suất cắt → công suất động cơ

Thực hiện khoan thử với chế độ:

Khoan lỗ Φ25 mmThép 45 HB = 170

n = 185 v/p

S = 0.36 mm/vKhi khoan, lực cắt chủ yếu là: mômen cắt và lực chiều trục

Mômen xoắn trên trục chính :

Do chọn nguồn dẫn động là 1 động cơ cho 2 xích truyền động nên công suấttrong xích tốc độ lớn hơn nhiều so với xích chạy dao Nên công suất chạy dao chỉlấy theo phần trăm của công suất xích tốc độ.

Công suất hộp chạy dao :

NCD = 4%.NTĐ

Công suất cắt :

)(81,19750

185.952239750

kw n

N = 1,81 + 0,1 = 1,91 (kw)Công suất động cơ :

ηđ: hiệu suất bộ truyền đai = 0,95

ηđc: hiệu suất động cơ = 0,8

η = 0,95.0,8 = 0,76

)(5,276,

0

9,1

Phần II: THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC MÁY

2.1 THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC TOÀN MÁY:

Để tính toán động học trong truyền dẫn máy cắt kim loại có chuyển độngchính là chuyển động quay người ta thường dùng phương pháp phân tích biểu đồ.Trong phương pháp này ta xây dựng lưới đồ thị kết cấu và lưới đô thị vòng quay

2.1.1 Chọn dạng truyền dẫn:

Dạng truyền dẫn được chọn: truyền dẫn phân cấp vì:

+ phù hợp với máy có công suất nhỏ

+ đơn giản kết cấu

+ Giá thành thấp hơn so với truyền dẫn bố trí riêng biệt

+ Có khả năng tập trung được cơ cấu điều khiển

Nhược điểm:

+ Truyền rung động của các cơ cấu trong hộp tốc độ đến cụm trục chính.+Truyền nhiệt độ sinh ra trong các cơ cấu của hộp tốc độ đến cụm trụcchính

+ Khó bố trí các bộ truyền đến trục chính

Chọn loại bộ truyền nối với trục chính.

Dạng truyền dẫn được chọn là truyền dẫn phân cấp nên bộ truyền bánh răngđược chọn làm truyền nối với trục chính Nhằm đảm bảo trục chính quay đồng đều

và loại trừ được sự rung động mạnh

Chọn nguồn động :

Động cơ ba pha không đồng bộ: phổ biến, giá thành rẻ

2.1.2.Hộp tốc độ.

2.1.2.1.Chọn phương án không gian tối ưu.

Tính tỷ số truyền tối thiểu:

min

log6,1

Chọn nđc = 1430 (v/p)

i = 2,1Vậy số nhóm truyền tối thiểu là: 3

Phân tích Z ra thành các thừa số nguyên tố :

Z = 9 = 3.3.1 = 3.1.3 = 1.3.3

Số bánh răng của từng phương án:

Pa1: S1 = 2(3+3+1) =14Pa2: S2 = 2(3+1+3) =14Pa3: S3 = 2(1+3+3) =14Các phương án có cùng số trục và số bánh răng

Chiều dài sơ bộ của hộp tốc độ

Một phương án tối ưu là phương án có phạm vi điều chỉnh tỷ số truyền trongnhóm truyền động trong giới hạn cho phép, lượng mở và các tia đặc trung cho tỷ sốtruyền thay đổi từ từ, tạo thành lưới kết cấu có hình rẽ quạt

Hộp tốc độ có 3 nhóm truyền tương ứng với 6 PATT

Bảng 2.2: so sánh các phương án thứ tự

PAKG 3.1.3 3.1.3 3.1.3 3.1.3 3.1.3 3.1.3

PATT I-II-III I-III-II II-I-III II-III-I III-I-II III-II-I

Để đảm bảo điều kiện làm việc của bánh răng thì lượng mở lớn nhất : ψxmax≤ 8

Do vậy phương án thứ 2 và thứ 4 không phù hợp

Lưới kết cấu là loại sơ đồ biểu diễn mối quan hệ về kết cấu của các nhómtruyền động Từ đó ta có thể thấy được số nhóm truyền động và mối quan hệ giữachúng

Các đường nằm ngang biểu thị cho các trục của hộp , khoảng cách giữa 2đường thẳng nằm kề nhau tương ứng với lượng mở , các điểm giao nhau giữađường nằm ngang và đường thẳng đứng biểu thị cho số vòng quay của trục , các tianối giữa 2 điểm giao nhau biểu diễn cho tỷ truyền

Từ các phương án còn lại ta thấy chọn phương án thứ tự II_I_III là phương án

có lượng mở thay đổi từ từ và đồng đều tạo thành lưới kết cấu hình rẽ quạt vì lướikết cấu dạng này cho kết cấu máy nhỏ, gọn, bố trí các cơ cấu truyền dẫn của hộpchặt chẽ

Ta có lưới kết cấu :

n0

II(3)II(1)I(1)

Số vòng quay n0 trên trục đầu vào thường không rơi vào điểm có trong số vòngquay tiêu chuẩn nên muốn có được số vòng quay tiêu chuẩn thì ta phải lựa chọn tỷ

số truyền thích hợp cho bộ truyền đai, trên cơ sở đó ta có :

Lưới đồ thị vòng quay:

II(3) II(1) I(1)

1 ≤i≤Thường thì trong một số trường hợp cần thiết ta có thể lấy cao hơn giới hạntrên một ít nếu các tỷ truyền đó không làm tăng kích thước chính của máy

Kiểm tra giới hạn tỷ truyền thì các tỷ truyền trên đều nằm trong giới hạn chophép

2.1.2.4.Xác định số răng của các bánh răng trong các nhóm truyền:

Có nhiều cách tính số răng của các bánh răng trong một nhóm truyền : phươngpháp bội số chung nhỏ nhất , phương pháp phương pháp tính gần đúng , phươngpháp tra bảng lập sẵn Các phương pháp này đều được dùng phổ biến trong từngtrường hợp cụ thể Ở đây ta xác định số răng của các bánh răng theo phương pháptính chính xác Yêu cầu khi tính theo phương pháp này là các bánh răng có cùngmôđun và các khoảng cách trục trong một nhóm truyền là bằng nhau

Ta có khoảng cách trục trong một nhóm truyền :

A = mΣZ I = mΣZ II = = mΣZ P

2

1

2

12

1

⇒ ΣZI = ΣZII = = ΣZP Mặt khác : ΣZx = Zx + Z`x

ix =

x

x x

x

g

f Z

Z' =

Suy ra : x

x x

x

g f

x

g f

Gọi k là bội số chung nhỏ nhất của các tổng (fx + gx ) :

ΣZx = k.E Vậy : Z x = k.E x

x x

x

g f

f

x x

x

g E k Z

Nếu bánh chủ động có số răng nhỏ nhất thì : Zx ≥ Zmin

f k

g f Z E

)(

min +

=

min chuí

Bánh bị động

x

x x

g k

g f Z E

)(

min +

=

min bë

Khi i > 1 : ta xác định E theo Ebëmin

Khi i < 1 : ta xác định E theo Echuímin

Và khi E không nguyên thì lấy giá trị E là lớn hơn và gần E tính nhất

Xác định số răng của các bánh răng trong nhóm I :

Ta có : i1 = 3

1

541,1

2 ≈ ⇒ (f2 + g2) = 1 + 2 = 3

i3 = ϕ

1

= 1,411 ≈118 ⇒ (f3 + g3) = 8 + 11 = 19Vậy bội số chung nhỏ nhất của các tổng trên : k = 19.3= 57

Emin tính tại tia có tỷ số truyền i1 ; Bánh răng Zmin là chủ động nên :

Eminc = Z (f f.k g )

1

1 1 min +

Với Zmin = 17

Ta có Eminc = ( . ) 17(55.5714) 1,12

1

1 1

k f

g f Z

52.57

1 1

+

=+g f

f

84)145(

142.57

1 1

1 '

+

=+

=

g f

g E k

)21(

12.57

2 2

+

=+g f

f

76)21(

22.57

2 2

2 '

+

=+

=

g f

g E k

)118(

82.57

3 3

+

=+g f

f

66)118(

112.57

3 3

3 '

+

=+

=

g f

g E k

Z

Ta có hình vẽ thể hiện sự ăn khớp giữa các cặp bánh răng trong nhóm truyềnthứ nhất :

Hình 2.3 : thể hiện sự ăn khớp của các cặp bánh răng

Xác định số răng của các bánh răng trong nhóm III:

Ta có : i5 = 4

1

1141,1

Vậy bội số chung nhỏ nhất của các tổng trên : k = 22.33=108

Emin tính tại tia có tỷ số truyền i5 ; Bánh răng Zmin là chủ động nên :

Eminc = Z (f f.k g )

5

5 5 min +

Với Zmin = 17

Ta có : Eminc = ( . ) 1717(11.10843) 0.77

5

5 5

k f

g f Z

Chọn E = 1

Tổng số răng của một cặp bánh răng ăn khớp trên trục :

Z = k E = 108 1 = 108

Số răng của các cặp bánh răng trong nhóm truyền thứ III :

Z 5 = k.E 108.1(111143) 22

5 5

+

=+g f

f

86)4311(

431.108

5 5

5 '

+

=+

=

g f

g E k

Z 6 = k.E 108.1(557) 45

6 6

+

=+g f

f

63)75(

71.108

6 6

6 '

+

=+

=

g f

g E k Z

Z 7 = k.E 108.1(221) 72

7 7

+

=+g f

f

36)12(

11.108

7 7

7 '

+

=+

=

g f

g E k

Ta có hình vẽ thể hiện sự ăn khớp giữa các cặp bánh răng trong nhómtruyền thứ 3 :

Hình 2.4 : thể hiện sự ăn khớp của các cặp bánh răng

Xác định số răng của các bánh răng trong nhóm II :

Trong nhóm truyền thứ hai chỉ có một tỷ số truyền nên ta chọn tổng số răngcủa cặp bánh răng ăn khớp sao cho kết cấu nhỏ gọn nhất

i4 = ϕ

1

=

75

(1)

Muốn tìm số răng của cặp bánh răng trong nhóm 2 ta phải thông qua khoangcách giữa hai trục truyền động trong nhóm truyền

Ta chọn bánh răng có số răng lớn nhất của bánh bị động ở nhóm I và bánhrăng có số răng lớn nhất của bánh chủ động ở nhóm II

Zmax(bị động I) = 84 =Z1’

Zmax(chủ động III) = 72 =Z7

1567284)(

4 =

Z Z

Hình 2.5 : thể hiện sự ăn khớp của các cặp bánh răng

Vậy số răng của các bánh răng trong hộp như sau :

n

n n

∆

≤

−Sai số vòng quay cho phép [∆n]

[∆n] = ± 10 (ϕ - 1)% = ± 10 (1,41 - 1 ) = 4,1%

Số vòng quay tiêu chuẩn ntc :

Tra bảng số vòng quay tiêu chuẩn , ta có chuỗi số vòng quay :

6584

n2 = 1000 91,3

86

2291

6576

n3 = 1000 133

86

2291

6566

n4 = 1000 185

63

4591

6584

n5 = 1000 255

63

4591

6576

n6 = 1000 371

63

4591

6566

n7 = 1000 510

36

7591

6584

n8 = 1000 730

36

7591

6576

n9 = 1000 1039

36

7591

6566

Từ các giá trị trên ta tính sai số và lập được bảng sau :

Bảng 2.3 : Bảng tính toán và so sánh sai số vòng quay :

Hình 2.6 : đồ thị sai số vòng quay

+ kết cấu đơn giản, giá thành rẻ.

Vì vậy ta chọn bộ truyền đai để nối từ động cơ đến trục vào hộp tốc độ

d dc

n

n i

nđc số vòng quay của động cơ = 1430

η hiệu suất bộ truyền đai = 0,95

74,095,0.1430

=

i

2.1.3 Thiết kế hộp chạy dao :

Hộp chạy dao trong máy khoan có nhiệm vụ đảm bảo cho mũi khoan vùa tịnhtiến vừa quay trong quá trình gia công Lượng chạy dao đối với máy khoan đứngkhông đòi hỏi chính xác lắm Cho nên ta sử dụng hộp chạy dao thông thường , loạinày cho phép có thể có sai lệch giữa tốc độ di động thực tế và tốc độ di động chọntrước Trong đa số trường hợp thiết kế động học loại này giống như thiết kế hộp tốc

độ , nghĩa là đảm bảo cho chuổi số chạy dao là cấp số nhân

Đặc điểm kết cấu hộp chạy dao của máy khoan đứng là dịch chuyển theo trụcchính nên đòi hỏi phải bố trí riêng và có kết cấu nhỏ gọn , khối lượng càng nhỏcàng tốt Cho nên ta sử dụng hộp chạy dao có cơ cấu then kéo Cơ cấu này đơngiản bao gồm một số bánh răng hình tháp ghép ngược nhau , có một trục gồm các

bánh răng cố định , trục kéo gắn các bánh răng lồng không, khi cần sự ăn khớp củacặp bánh răng nào chỉ việc di chuyển then kéo

Cơ cấu này có ưu điểm là kích thước chiều trục rất gọn vì các bánh răng lắp sátnhau và có thể dùng bánh răng nghiêng Bên cạnh đó nó có nhiều khuyết điểm làmhạn chế khả năng ứng dụng vào các máy

+ Do phải phay một rãnh sâu trên trục để đặt then nên sức bền trục bị giảmnhiều

+ Do toàn bộ các bánh răng trong hộp luôn luôn ăn khớp, kể cả bánh răngkhông truyền mômen xoắn nên các răng bị mòn nhanh và gây ra hiệu suất thấp

+ Vì chiều rộng bánh răng không thể thay đổi tuỳ ý (làm cho kích thướcchiều trục tăng lên) nên các bánh răng của cơ cấu này xếp thành hai khối hình thápngược nhau, vì vậy ta không dùng được bánh răng có đường kính lớn tránh kết cấu

vỏ hộp không gọn chắc

Giữa các bánh răng của bộ then kéo có đặt vòng đệm, vòng này ngăn ngừathen móc vào hai bánh răng cùng một lúc làm trục bị động quay với hai tỷ số truyềnkhác nhau gây ra gẫy trục hoặc then

Số bánh răng trên một trục bộ then kéo từ 3 ÷ 5 không nên lớn hơn Trườnghợp yêu cầu rất nhiều lượng chạy dao ta có thể dùng cơ cấu này nối với một số răng

di trượt đóng vai trò nhóm khuếch đại Thỉnh thoảng cũng gặp bộ then kéo 8 bánhrăng trở lên, kết cấu này không tốt vì trục các bánh răng khá nhỏ, lắp nhiều bánhrăng sẽ làm cho khoảng cách giữa các ổ đỡ tăng lên, trục bị võng nhiều Muốn giảmkhoảng cách cách kéo của then, ta có thể dùng then kéo kiểu kép

Để đảm bảo then kéo không móc vào 2 bánh răng cùng một lúc thì hai đỉnhthen kéo cần cách nhau một khoảng bằng (k -1/2).b ; với b là khoảng cách giữa haibánh răng lân cận, k là số bánh răng của mổi hệ hình tháp

2.1.3.1 Yêu cầu

Đảm bảo các thông số truyền động cần thiết như số cấp chạy dao z, phạm viđiều chỉnh lượng chạy dao Rs cũng như phạm vi giới hạn của tỷ số truyền

Đảm bảo chiều sâu cắt chính xác

Đảm bảo công suất để thắng lực cắt dọc trục Px, truyền động êm có khả năngđảo chiều, có xích chạy dao nhanh để giảm bớt thời gian gia công

2.1.3.2 Lựa chọn phương án không gian và phương án thứ tự

Theo sự phân tích ở phần một ta có:

Zs = 9 = 3.3

Trong trường hợp này ta có một phương án không gian :

Hình 2.8 : lưới kết cấuVới yêu cầu thiết kế hộp chạy dao ta phải chọn một phương án thứ tự tốt , ởđây phương án tốt là phương án có phạm vi điều chỉnh tỷ số truyền trong nhómtruyền động nằm trong giới hạn cho phép , lượng mở cũng như các tia đặc trưng cho

tỷ số truyền phải thay đổi từ từ ,tạo thành lưới kết cấu hình rẽ quạt trên cơ sở đó tachọn phương án ( I II ) là thích hợp hơn cả Trong phương án này số vòng quaygiảm từ trục vào đến trục ra các tỷ số truyền cũng thay đổi từ từ

Để đẩm bảo việc truyền động, giảm momen trên các trục và cơ cấu then kéo cóhiệu suất thấp Ta thiết kế thêm vào đó hai nhóm truyền, mỗi nhóm một tỷ số truyền

11

5 = =ϕ

i

587,1

)/(038,014.3.14,3

50.1,0

50

min

Z m

50.8,0

50

max

Z m

0 i i n

)/(15,058,1

24,0

6 3

max

i i

126

,1

11

1 1 2

426,1

11

2 2

2 = = ≈ ⇒ f +g = =

i

ϕ

211

3 = ⇒ + = + =

Vậy bội số chung nhỏ nhất là: k=2.32.5=90

Trong nhóm truyền có imin=i1 , imax=i3 nên bánh răng chủ động, do vậy bánhrăng nhỏ nhất nằm ở i1, tức là bánh chủ động

Từ công thức EminC tính Emin như sau:

472,02.90

)32.(

17

)(

min

x

x x

f K

g f Z E

Chọn Emin =1

Do đó: ∑Z =K E =90.1=90≤120⇒Thoả mãn giá trị ∑Z ≤[ ∑Z =120]

3632

2.90

1 1

1

+

=+

=

g f

f E K Z

3.90

.'

1 1

1

+

=+

=

g f

g E K Z

4054

4.90

2 2

2

+

=+

=

g f

f E K Z

5054

5.90

.'

2 2

2

+

=+

=

g f

g E K Z

4511

1.90

3 3

3

+

=+

=

g f

f E K Z

4511

1.90

.'

3 3

3

+

=+

=

g f

g E K Z

Ta có hình vẽ thể hiện số răng giữa các cặp bánh răng trong nhóm truyền thứ 1 :

Hình 2.10 : số răng giữa các nhóm truyền

+ Nhóm 2:

Theo phương án chọn thì bánh răng dùng chung ở tia i6

Z6=Z’1 = 54

34587,1

54

6

6 '

Ta có hĩnh vẽ thể hiện số răng giữa cặp bánh răng:

Hình 2.11 : số răng giữa nhóm truyền 2

Ta lại có thêm số răng ở các cặp bánh răng còn lại :

49

3926,1

11

/ 5

63

2526,1

11

4 4

/ 4

Ta có hình vẽ thể hiện số răng ở cặp bánh răng trên :

Hình 1.12 : số răng giữa nhóm truyền

Bang 2.5 : tổng số răng ở các nhóm truyền

i0

58,1

1

26,1

52,2

1

26,1

25)38,0(45,114.3.14,3.63

25.5436

50.125,0

50

1 4

=

z m i i

S i

π

ε

Vậy dùng 1 trục trung gian với 2 cặp bánh răng

6525

2.1.3.6 Kiểm nghiệm sai số.

Lượng chạy dao tiêu thực tế :

)/(128,063

25.54

36.50

14.3.14,3.65

25.65

25

)/(161,063

25.50

40.50

14.3.14,3.65

25.65

25

)/(2,063

25.45

45.50

14.3.14,3.65

25.65

25

)/(245,049

39.54

36.50

14.3.14,3.65

25.65

25

)/(31,049

39.50

40.50

14.3.14,3.65

25.65

25

)/(39,049

39.45

45.50

14.3.14,3.65

25.65

25

)/(51,034

54.54

36.50

14.3.14,3.65

25.65

25

)/(64,034

54.50

40.50

14.3.14,3.65

25.65

25

)/(81,034

54.45

45.50

14.3.14,3.65

25.65

2.2 SƠ ĐỒ ĐỘNG HỌC TOÀN MÁY:

Sơ đồ động học toàn máy :

Hình 2.7 : sơ đồ động học toàn máy

Phương trình xích tốc độ :

n1 = nđc iđ 86

22.91

65.8430

n2 = nđc iđ 86

22.91

65.7638

n3 = nđc iđ 86

22.91

65.6648

n4 = nđc iđ 63

45.91

65.8430

n5 = nđc iđ 63

45.91

65.7638

n6 = nđc iđ 63

45.91

65.6648

n7 = nđc iđ 36

75.91

65.8430

n8 = nđc iđ 36

75.91

65.7638

n9 = nđc iđ 36

75.91

65.6648

Phương trình xích chạy dao :

s1 = ntc .Π .Ζ

50

1.63

25.54

36.65

25.65

25.50

40.65

25.65

25.65

45.65

25.65

39.54

36.65

25.65

39.50

40.65

25.65

39.45

45.65

25.65

54.54

36.65

25.65

54.50

40.65

25.65

54.45

45.65

25.6525

m

3.1 TÍNH CÔNG SUẤT MÁY,CHỌN ĐỘNG CƠ:

Để xác định công suất động cơ ta tiến hành cắt thử Từ đó, ta xác định lực cắt

→ công suất cắt → công suất động cơ

Thực hiện khoan thử với chế độ:

Khoan lỗ Φ25 mmThép 45 HB = 170

n = 185 v/p

S = 0.36 mm/vKhi khoan, lực cắt chủ yếu là: mômen cắt và lực chiều trục

Mômen xoắn trên trục chính :

Công suất hộp chạy dao :

NCD = 4%.NTĐ

Công suất cắt :

)(81,19750

185.952239750

kw n

ηđ: hiệu suất bộ truyền đai = 0,95

ηđc: hiệu suất động cơ = 0,8

η = 0,95.0,8 = 0,76

)(5,276,

0

9,1

kw

N dc = =

Vậy chọn động cơ không đồng bộ ba pha có:

Ta chọn hiệu suất của các bộ truyền như sau :

Hiệu suất bộ truyền đai: ηđ = 0,95

Hiệu suất bộ truyền bánh răng : ηbr = 0,97

Hiệu suất của 1 cặp ổ lăn : ηổl = 0,99

Công suất trên từng trục được xác định như sau :

− Công suất trên trục I:

30 1050 min

min = I I−II = =

269 91

65 375 min

min min = II II−III = =

68 86

22 269 min

min min = III III−IV = =

48 1050 max

max = I I−II = =

1050 30

72 546 max

max max = III III−IV = =

446375

764

=

II tênh

n (vòng/phút)

319269

530

=

III tênh

n (vòng/phút)

13367

1050

=

IV tênh

n (vòng/phút) Tính mômen xoắn trên các trục :

Ta có : Mx = 9,55 106

tênh

n N

Suy ra : MX- I = 9,55 106

1050

8,2

= 25467 (N/mm)

MX- II = 9,55 106

446

7,2

= 57814 (N/mm)

MX- III = 9,55 106

319

6,2

= 77910 (N/mm)

MX- IV = 9,55 106

133

47,2

= 176958 (N/mm)Tính đường kính sơ bộ các trục :

Theo công thức thiết kế chi tiết máy ta có :

Suy ra : 17

1050

8,2

=

I sb

22446

7,2

=

II sb

24319

6,2

=

III sb

31133

47,2

=

IV sb

Bảng động lực học hộp tốc độ :

3.2.2 Lập bảng tính công suất, số vòng quay, mômen, đường kính sơ bộ các

trục trong hộp chạy dao :

Công suất trên từng trục được xác định như sau :

− Công suất trên trục I: là công suất của hộp chạy dao :Ncd = 0,04.Ntđ

25 25 min

min = I I−II = =

5 54

36 5 , 8 min

min min = II II−III = =

2 63

25 5 min

min min = III III−IV = =

04 , 0 50

1 2 min min min = IV IV−V = =

25 28 max

max = I I−II = =