Khoan là phương pháp gia công cắt gọt kim loại tạo lỗ trên phôi đặc có đường kính từ 0.1 đến 80 (mm). Máy thiết kế với đường kính khoan lớn nhất là 35 (mm) Máy khoan có các khả năng công nghệ chủ yếu: Gia công các lỗ thông hay không thông, lỗ côn hay trụ… Gia công mở rộng lỗ bằng dao khoét Gia công tạo độ bóng cao cho lỗ bằng dao doa Gia công ren bằng mũi tarô
Đồ án môn học : Máy công cụ Phần 1: THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC MÁY Khoan phương pháp gia công cắt gọt kim loại tạo lỗ phôi đặc có đường kính từ 0.1 đến 80 (mm) Máy thiết kế với đường kính khoan lớn 35 (mm) 1.1 Phân tích chuyển động tạo hình để thiết lập sơ đồ kết cấu động học máy: 1.1.1 Khả công nghệ máy khoan: Máy khoan có khả công nghệ chủ yếu: − − − − Gia công lỗ thông hay không thông, lỗ côn hay trụ… Gia công mở rộng lỗ dao khoét Gia công tạo độ bóng cao cho lỗ dao doa Gia công ren mũi tarô Trang Đồ án môn học : Máy công cụ − Q Q T a) T Q T b) c) T Q T Q d) f) Ngoài gia công bề mặt có tiết diện nhỏ, thẳng góc hay chiều trục với mũi khoan 1.1.2 Phân tích chuyển động tạo hình: Để tạo nên bề mặt gia công cần có chuyển động tạo hình: − Chuyển động chuyển động quay tròn dao − Chuyển động chạy dao chuyển động tịnh tiến dao thực Trang Đồ án môn học : Máy công cụ Ngoài có chuyển động phụ chuyển động tịnh tiến bàn máy nhờ cấu trục vitme Như để thiết kế máy khoan ta cần tạo chuyển động quay tròn trục (trục gá dao) chuyển động lên xuống trục dao tạo chiều sâu cắt Ngoài cần tạo chuyển động tịnh tiến lên xuống bàn gá phôi để tạo điều kiện cho dao thực khả công nghệ yêu cầu Để thực chuyển động ta phải thiết kế xích tốc độ để tạo nhiều cấp tốc độ khác cho trục cho xích chạy dao 1.1.3 Sơ đồ kết cấu động học: ĐC ĐC iv iv is 4 is S S V V so so ĐC1 iv ĐC2 is S V so - Phương trình xích động : Sơ đồ 1: Xích tốc độ: ntc = nđc.i12.iv (v/ph) Trang Đồ án môn học : Máy công cụ Xích chạy dao: s = 1vòng trục chính.i34.is.i56.k (mm) Sơ đồ 2: Xích tốc độ: ntc = nđc.i12.iv (v/ph) Xích chạy dao: s = 1vòng trục chính.i13.is.i45.k (mm) Sơ đồ 3: Xích tốc độ: ntc = nđc1.i12.iv (v/ph) Xích chạy dao: s = 1vòng trục chính.i34.is.i56.k (mm) Trong k hệ số chuyễn đổi đơn vị Dựa vào sơ đồ kết cấu phương trình xích động để đơn giản hộp chạy dao ta chọn phưong án 1.2 Tính toán xác định thông số kỹ thuật máy: a) Máy khoan dùng để gia công vật liệu sau: - Các loại thép như: Thép kết cấu, thép không gỉ, thép chịu nhiệt, thép đúc - Các loại gang như: Gang dẻo, gang xám - Các loại hợp kim đồng, hợp kim nhôm b) Các loại dao dùng máy khoan: - Vật liệu dùng làm mũi khoan loại dao gắn máy khoan chủ yếu thép gio (P18), dùng loại hợp kim cứng c) Các phạm vi điều chỉnh: - Để đảm bảo máy làm việc với suất cao nhất, đồng thời đảm bảo chất lượng chi tiết gia công, máy thiết kế cần phải có khả để lựa chọn chế độ cắt thích hợp - Gia công chi tiết có kích thước, vật liệu khác nhau, yêu cầu kỹ thuật khác nhau, điều kiện chế tạo khác dẫn đến đưa lý thuyết cắt gọt, lý thuyết suất máy phải đảm bảo trị số biến đổi kích thước phạm vi Những kích thước qui thành số vòng quay trục - Phạm vi thay đổi vận tốc hai giới hạn n max nmin gọi phạm vi điều chỉnh Rn, xác định sau: Rn = n max nmin nmax = nmin = Trong đó: 1000.Vmax π Dmin 1000.Vmin πDmax phạm vi điều chỉnh vận tốc phạm vi điều chỉnh đường kính chi tiết gia công Trang Đồ án môn học : Máy công cụ Dmax Dmin Thông thường Rd = =4÷8 d) Tính chế độ cắt máy thiết kế: Chọn: Phạm vi điều chỉnh chi tiết gia công Rd= Dmax =35 (mm) ⇒Dmin = (mm) Dmax =5 Dmin − Chiều sâu cắt t (mm): theo sổ tay CNCTM ta có: Ta có: tmax = C x C : hệ số tính toán Đối với thép C = 0.7 tmax= 0.7 x= 2.047 (mm) tmin = ( ÷ ) x tmax Ta chọn tmin = x tmax tmin= x 2.047 = 1.0235 (mm) D s t − Lượng chạy dao s (mm/vg): Lượng chạy dao s tra bảng (5-25) trang 21 Sổ tay CNCTM tập Với cách tra dựa vào đường kính lỗ gia công Vật liệu gia công thép : smax=0,78 mm, smin=0,09 mm Vật liệu gia công gang xám, gang rèn, hợp kim đồng , hợp kim nhôm: smax=1,19 mm, smin=0,12 mm − Tốc độ cắt v (m/ph) : Theo công thức tính tốc độ cắt khoan (Trang 20 Sổ tay CNCTM tập 2): V= Cv × Dq × kv T m × Sy (m/ph) Ta lập bang tính toán với số liệu tính toán xác định theo bảng sổ tay CNCTM tập sau: Trang Đồ án môn học : Máy công cụ Hệ số Cv số mũ dùng cho khoan cho bảng (5-28), Chu kỳ bền T tra bảng (5-30), Hệ số điều chỉnh chung cho tốc độ cắt tính đến điều kiện cắt gọt thực tế: kv=kMV kuv klv Trong đó: kMV - hệ số phụ thuộc vào vật liệu gia công bảng(5-1÷5-4), kuv - hệ số phụ thuộc vào vật liệu dung cụ cắt(bảng 5-6), klv - hệ số phụ thuộc vào chiều sâu khoan (bảng 5-31), Bảng thông số tốc độ cắt đươc thiết lập sau đây: Vật liệu Thép HB240 D(mm) 35 35 T(phút) 70 25 70 25 35 105 35 35 105 35 35 105 35 Gang xám HK nhôm HK đồng Cv 9.8 9.8 17 14 32 28 40 36 q 0.4 0.4 0.4 0.4 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 y 0.7 0.5 0.5 0.7 m 0.2 0.2 0.2 0.2 s 0.78 0.11 0.48 0.08 kv 0.6 0.8 0.8 0.8 v(m/ph) 12.4 14.48 16.09 4.79 0.4 0.125 0.12 0.8 24.24 0.55 0.125 0.71 0.8 12.8 0.4 0.125 1.1 0.7 30.66 0.55 0.125 0.2 0.7 25.09 0.4 0.125 1.1 0.6 45.1 0.55 0.125 0.2 0.6 27.78 Từ bảng thông số tốc độ cắt ta xác định tốc độ cắt lớn tốc độ cắt bé sau : vmin = 4,79 (m/ph) vmax = 45,1 (m/ph) Ta suy dược số vòng quay lớn số vòng quay nhỏ động = = 2050,83 (v/ph) = =43,56 (v/ph) Phạm vi điều chỉnh tốc độ Rn: Rn = = = 47,08 Máy khoan sản phẩm không đa dạng, mức độ chuyên môn hoá thấp, dùng để sản xuất đơn nên ta chọn công bội máy theo tiêu chuẩn ϕ = 1,41 Số cấp tốc độ máy: Zv = + = =12,2 Chọn Z = 12 Các số vòng quay theo số vòng quay tiêu chuẩn chọn: Trang Đồ án môn học : Máy công cụ Chọn n1 = 45(vg/ph) n2 = n1 ϕ = 45.1,41 = 63.45 n3 = n2 ϕ = 63.1,41 = 88,83 n4 = n3 ϕ = 90.1,41 = 126,9 n5 = n4 ϕ = 125.1,41 = 176.25 n6 = n5 ϕ = 180.1,41 = 253.8 n7 = n6 ϕ = 250.1,41 = 352,5 n8 = n7 ϕ = 355.1,41 = 500,55 n9 = n8 ϕ = 500.1,41 = 705 n10 = n9 ϕ = 710.1,41 = 1001,1 n11 = n10 ϕ = 1000.1,41 = 1410 n12 = n11 ϕ = 1410.1,41 = 1988,1 ⇒ chọn n2 = 63 (vg/ph) ⇒ chọn n3 = 90 (vg/ph) ⇒ chọn n4 = 125 (vg/ph) ⇒ chọn n5 = 180(vg/ph) ⇒ chọn n6 = 250(vg/ph) ⇒ chọn n7 = 355 (vg/ph) ⇒ chọn n8 = 500 (vg/ph) ⇒ chọn n9 = 710 (vg/ph) ⇒ chọn n10 = 1000 (vg/ph) ⇒ chọn n11 = 1410 (vg/ph) ⇒ chọn n12 = 2000 (vg/ph) nt = nmin = =116,19 (v/ph) Số cấp chạy dao máy: Rs = = =13,22 Chọn ϕs = 1,26 Chọn Z = 12 Các giá trị lượng tiến dao: Chọn S1 = Smin= 0,1 (mm/vg) S2 = S1 ϕs = 0,1.1,26 = 0,126 S3 = S2 ϕs = 0,125.1,26 = 0,1575 S4 = S3 ϕs = 0,16.1,26 = 0,2016 S5 = S4 ϕs = 0,2.1,26 = 0,252 S6 = S5 ϕs = 0,25.1,26 = 0,315 S7 = S6 ϕs = 0,32.1,26 = 0,4032 S8 = S7 ϕs = 0,4.1,26 = 0,504 S9 = S8 ϕs =0,5.1,26 = 0,63 S10 = S9 ϕs = 0,63.1,26 = 0,7938 S11 = S10 ϕs = 0,8.1,26 = 1,008 S12 = S11 ϕs = 1,01.1,26 = 1,2726 Trang ⇒ Chọn S2 = 0,125 (mm/vg) ⇒ Chọn S3 = 0,16 (mm/vg) ⇒ Chọn S4 = 0,2 (mm/vg) ⇒ Chọn S5 = 0,25 (mm/vg) ⇒ Chọn S6 = 0,32 (mm/vg) ⇒ Chọn S7 = 0,4 (mm/vg) ⇒ Chọn S8 = 0,5 (mm/vg) ⇒ Chọn S9 = 0,63 (mm/vg) ⇒ Chọn S10 = 0,8 (mm/vg) ⇒ Chọn S11 = 1,01 (mm/vg) ⇒ Chọn S12 = 1,28 (mm/vg) Đồ án môn học : Máy công cụ 1.3 Thiết kế động học toàn máy: 1.3.1 Thiết kế động học hộp tốc độ: a) Thiết kế phương án không gian ( PAKG) : − Tính số nhóm truyền tối ưu: x = 1,6log = 1,6.log =2,636 ta chọn x = Với số cấp tốc độ z = 12 số nhóm truyền tối thiểu x=3 ta có PAKG Z = 12 = x x = x x = x x Vậy ta có phương án bố trí không gian nhóm truyền dùng chung bánh di trượt nên ta chọn phương án tối ưu Ta so sánh phương án không gian để xem + Phương án mà hộp có tổng số bánh nhỏ + So sánh tổng số trục phương án không gian − Tính chiều dài hộp: l = ∑b + ∑f với b = (6 ÷ 10)m ; m = (0,75 ÷ 0,3)A m: Môđun A: Khoảng cách trục f: Các loại khe hở + Chú ý lượng bánh chịu mômen xoắn trục cuối + Chú ý cấu đặc biệt dùng ly hợp ma sát, phanh sau tính toán xong tất yếu tố ta lập bảng so sánh sau Lập bảng so sánh phương án không gian: PAKG 3x2x2 2x3x2 2x2x3 Tổng số bánh 14 14 14 Tổng số trục 4 Chịu mômen xoắn 2 Từ bảng ta chọn phương án không gian x x hay x x Vì phương án không gian x x có bánh chịu tốc độ cao dẫn đến mau mòn nhanh, không kinh tế,và giảm tốc tốt Vậy ta chọn phương án x x tốt b) Phân tích chọn phương án thứ tự ( PATT) : Với phương án không gian ta có nhiều phương án thay đổi thứ tự khác Số phương án thứ tự tính theo công thức: Bn = K! = 3! = (K: Số nhóm bánh truyền dẫn hộp tốc độ) Trang Đồ án môn học : Máy công cụ Ta có phương án thứ tự sau: PAKG 2x3x2 2x3x2 2x3x2 2x3x2 2x3x2 2x3x2 PATT I II III I III II II I III III II I Lượng mở 6 Lượng mở max 8 6 4xmax ≤ 7,85 15,6 7,86 15,6 7,86 7,86 II III I III I II 6 Vì số vòng quay trục cấp số nhân nên tỷ số truyền nhóm cấp lượng cấp số nhân có công bội 4xi + xi gọi đặc tính hay lượng mở nhóm truyền động số nguyên, lượng mở xi phụ thuộc vào thứ tự hoán vị nhóm truyền + Tỉ số truyền lượng mở phải nằm giới hạn cho phép ϕxmax ≤ ϕxmax = 4x(p-1) Trong đó: x: Lượng mở p: Số tỷ số truyền nhóm Từ ta loại PATT I-III-II II-III-I Ta có lưới kết cấu PATT khác sau: PAKG x x PATT I II III (x) (1) (2) (6) I II III n1 n2 n3 n4 n5 n6 n7 n8 n9 n10 n11n12 PAKG x x PATT II I III Trang IV Đồ án môn học : Máy công cụ (x) (3) (1) (6) I II III n1 n2 n3 n4 n5 n6 n7 n8 n9 n10 n11n12 IV PAKG x x PATT III II I (x) (6) (2) (1) I II III n1 n2 n3 n4 n5 n6 n7 n8 n9 n10 n11n12 PAKG x x PATT III I II (x) (6) (1) (3) Trang 10 IV Đồ án môn học : Máy công cụ [σ]uqt1 = 0,8.300 = 240 (N/mm2) [σ]uqt2 = 0,8.260 = 208 (N/mm2) σuqt1 = σu1.Kqt = 35,8.1,5 = 53,7(N/mm2) < [σ]uqt1 σuqt2 = σu2.Kqt = 28,34.1,5 = 42,51 (N/mm2) < [σ]uqt2 i Các thông số truyền: − Mođun m = mn = ms = 2,5 − Số Z1 = 17; Z2 = 30 − Góc ăn khớp α = 200 − Chiều rộng b = 18 (mm) − Khoảng cách trục A = 58,75 (mm) − Đường kính vòng chia (vòng lăn): dc1 = ms.Z1 = 2,5.17 = 42,5 (mm) dc2 = ms.Z2 = 2,5.30 = 75 (mm) − Đường kính vòng đỉnh răng: De1 = dc1 + 2mn = 42,5 + 2.2,5 = 47,5 (mm) De2 = dc2 + 2mn = 75 + 2.2,5 = 80 (mm) j Tính lực tác dụng lên trục: − Đối với bánh nhỏ: Pt1 = Lực vòng: 2M xV 2.8508 = = 400,38 d c1 42,5 (N) Lực hướng tâm: Pr1 = Pt1.tgα = 400,38.tg200 = 145,59 (N) Lực dọc trục: Pa1 = − Đối với bánh lớn: Pt = Lực vòng: M xVI 2.20440,8 = = 545,09 d c2 75 (N) Lực hướng tâm: Pr2 = Pt2.tgα = 545,09.tg200 = 198,40 (N) Lực dọc trục: Pa2 = 2.4 Tính toán thiết kế trục chọn ổ: 2.4.1 Thiết kế trục: a Tính gần trục: Trang 37 Đồ án môn học : Máy công cụ − Thiết kế trục V hộp Chọn vật liệu trục thép 45 thường hóa Tra bảng 3-8 sách TKCTM ta có σbk = 580 (N/mm2); σch = 290 (N/mm2); HB = 210 Để tính kích thước chiều dài trục ta chọn kích thước sau: + Khoảng cách từ mặt cạnh bánh đến thành hộp a = 10 (mm) + Chọn chiều rộng ổ lăn sơ theo đường kính trục B = 16 (mm) + Khe hở bánh với thành hộp ∆ = 10 (mm) + Khoảng cách từ cạnh ổ đến thành hộp l2 = (mm) + Giữa bánh then kéo có vòng đệm để tránh then móc vào hai bánh cung lúc, chọn c = (mm) Như vậy: a = b1 = e = B b 15 31 + l2 + a + = + + 10 + = 38 2 2 b 31 c1 = d1 = + c = + = 36 2 a1 b1 c1 d1 e1 Chiều dài trục L = a1 + b1 + c1 + d1 + e1 = 38.3+36.2= 186 (mm) Trường hợp bánh ( Z1 = 27) ăn khớp: − Đường kính vòng chia: dc1 = ms.Z1 = 2,5.27 = 67,5 (mm) Pt1 = − Lực vòng: − Lực hướng tâm: 2M xV = 563,88 d c1 (N) Pr1 = Pt1.tgα = 2181.tg200 = 205,23 (N) dc = ms.Z = 2,5.50 = 125 (mm) Pt = M xV 2.20440,8 = = 327 dc 125 (N) Pr = Pt.tgα = 327.tg200 = 119 (N) Trang 38 Đồ án môn học : Máy công cụ ∑ M Ay = Pr a1 − Pr1.b1 + R By ( b1 + c1 + d1 + e1 ) = R By = ⇒ − Pr a1 + Pr1 b1 − 119.38 + 205,23.38 = = 22,14 b1 + c1 + d1 + e1 38.2 + 36.2 (N) ∑ y = R Ay − Pr − Pr1 + R By = ⇒ RAy = – RBy + Pr + Pr1 = – 22,14 + 119 + 205,23 = 302,1(N) ∑ M Ax = Pt a1 − Pt1.b1 − R Bx (b1 + c1 + d1 + e1 ) = R Bx = ⇒ Pt a1 − Pt1 b1 327.38 − 563,88 38 = = −60,82 b1 + c1 + d + e1 (36 + 38).2 (N) ∑ x = R Ax + Pt + Pt1 + R Bx = ⇒ RAx = – Pt – Pt1 – RBx = – 327 – 563,88 + 60,82 = – 830,1 (N) − Tính momen uốn mặt cắt nguy hiểm: + Tại mặt cắt n – n : Mu(yz) = Pr.a1 = 119.38 = 4522 (N.mm) ; Mu(xz) = Pt.a1 = 327.38 = 12426 (Nmm) M ux2 + M uy2 = 45222 + 124262 = 13223,24 Ta có: Mu(n – n) = (N.mm) + Tại mặt cắt m – m: Mu(yz) = RBy.(c1 + d1 + e1) = 22,14.(38+36+36)= 2435,4 (N.mm) Mu(xz) = RBx.(c1 + d1 + e1) = – -60,82.( 38+36+36) = – 6690,2 (N.mm) M u (m − m) = M ux2 + M uy2 = 2435,4 + ( 6690,2 ) = 7120 ⇒ (Nmm) Trang 39 Đồ án môn học : Máy công cụ Pt RAy Pr n A RAx n RBy m B Pr1 Pt1 RBx m c1+d1+e1 b1 a1 Muy 4522 2435,4 6690,2 Mux 12426 20440,8 Mx − Tính gần trục: + Tính gần trục tiết diện n – n : d≥3 M tđ 0,1(1 − β )[ σ] M u2 + 0,75M x2 = 13223,2 + 0,75.20440,8 = 22095,78 Với Mtđ = β= d0 d (N.mm) ; d0 – đường kính trục rỗng Vì trục khoét lỗ nên chọn β = 0,5 [σ] - ứng suất cho phép (N/mm 2), tra theo bảng 7-2 sách TKCTM ta có [σ] = 63 (N/m2) d ≥3 ⇒ 22095,78 = 15,52 0,1(1 − 0,5 ).63 + Tính gần trục tiết diện m – m : M u2 + 0,75M x2 = 7120 + 0,75.20440,8 = 21645,34 Mtđ = (N.mm) Trang 40 Đồ án môn học : Máy công cụ d ≥3 ⇒ 21645,34 = 15,41 0,1(1 − 0,5 ).63 Tra theo đường kính tiêu chuẩn ta chọn chỗ lắp bánh d =25 (mm) (vì trục có rãnh then), chỗ lắp ổ bi d = 20 (mm) Trường hợp bánh (Z2 = 31) ăn khớp: − Đường kính vòng chia: dc2 = ms.Z2 = 2,5.31 = 77,5 (mm) Pt = − Lực vòng: 2M xV 2.20440,8 = = 527,5 d c2 77,5 − Lực hướng tâm: Pr2 = Pt2.tgα = (N) 527,5 tg200 = 192 (N) dc = ms.Z = 2,5.50 = 125 (mm) Pt = M xV 2.20440,8 = = 327 dc 125 (N) Pr = Pt.tgα = 327.tg200 = 119 (N) ∑ M Ay = Pr a1 − Pr1.( b1 + c1 ) + R By ( b1 + c1 + d1 + e1 ) = R By = ⇒ − Pr a1 + Pr ( b1 + c1 ) − 119.38 + 192.( 38 + 36) = = 65,44 b1 + c1 + d1 + e1 38.2 + 36.2 (N) ∑ y = R Ay − Pr − Pr + R By = ⇒ RAy = – RBy + Pr + Pr2 = – 65,44+ 119 + 192 = 245,55 (N) ∑ M Ax = Pt a1 − Pt ( b1 + c1 ) − R Bx (b1 + c1 + d1 + e1 ) = R Bx = ⇒ Pt a1 − Pt ( b1 + c1 ) 327.38 − 527,5.( 38 + 36) = = −261,54 b1 + c1 + d1 + e1 (38 + 36).2 ∑ x = R Ax + Pt + Pt + R Bx = ⇒ RAx = – Pt – Pt2 – RBx = – 327 – 527,5 + 261,54 = – 593(N) − Tính momen uốn mặt cắt nguy hiểm: + Tại mặt cắt I – I : Mu(yz) = Pr.a1 = 119.38 = 4522 (N.mm) ; Mu(xz) = Pt.a1 = 327.38 = 12426 (Nmm) Trang 41 (N) Đồ án môn học : Máy công cụ M ux2 + M uy2 = 4522 + 12426 = 13223,24 Ta có: Mu(I – I) = (N.mm) + Tại mặt cắt II – II: Mu(yz) = RBy.(d1 + e1) = 65,44.(36 + 38) = 4842,56 (N.mm) Mu(xz) = RBx.(d1 + e1) = -261,54.(36 + 38) = – 19576 (N.mm) M u ( II − II ) = M ux2 + M uy2 = 4842,56 + (−19576) = 20166 ⇒ (N.mm) Pt RAy A I Pr RAx II RBy Pr2 B Pt2 I RBx II d1+e1 b1+c1 a1 Muy 482,56 4522 19576 Mux 12426 20440,8 Mx − Tính gần trục: + Tính gần trục tiết diện I – I : d≥3 M tđ 0,1(1 − β )[ σ] M u2 + 0,75M x2 = 13223,24 + 0,75.20440,8 = 22095,78 Với Mtđ = β= d0 d (N.mm) ; d0 – đường kính trục rỗng Vì trục khoét lỗ nên chọn β = 0,5 [σ] - ứng suất cho phép (N/mm 2), tra theo bảng 7-2 sách TKCTM ta có [σ] = 63 (N/m2) Trang 42 Đồ án môn học : Máy công cụ 22095,78 = 15,52 0,1(1 − 0,5 ).63 d ≥3 ⇒ + Tính gần trục tiết diện II – II : M u2 + 0,75M x2 = 20166 + 0,75.20440,8 = 26833,5 Mtđ = d ≥3 ⇒ (N.mm) 26833,5 = 16,56 0,1(1 − 0,5 ).63 Tra theo đường kính tiêu chuẩn ta chọn chỗ lắp bánh d = 25 (mm) (vì trục có rãnh then), chỗ lắp ổ bi d = 20 (mm) Trường hợp bánh (Z3 = 36) ăn khớp: − Đường kính vòng chia: dc3 = ms.Z3 = 2,5.36 = 90 (mm) Pt = 2M xV 2.20440,8 = = 454,24 d c3 90 − Lực vòng: (N) − Lực hướng tâm: Pr3 = Pt3.tgα = 454,24.tg20 = 165,33 (N) dc = ms.Z = 2,5.50 = 125 (mm) Pt = M xV 2.20440,8 = = 327 dc 125 (N) Pr = Pt.tgα = 327.tg200 = 119 (N) ∑M Ay = Pr a1 − Pr1 ( b1 + c1 + d1 ) + RBy ( b1 + c1 + d1 + e1 ) = RBy = ⇒ − Pr a1 + Pr ( b1 + c1 + d1 ) − 119.38 + 165,33.( 38 + 36 + 36) = = 92,33 b1 + c1 + d1 + e1 36.2 + 38.2 (N) ∑ y = R Ay − Pr − Pr + R By = ⇒ RAy = – RBy + Pr + Pr3 = – 92,33+ 119 + 165,33 = 192(N) ∑ M Ax = Pt a1 − Pt ( b1 + c1 + d1 ) − R Bx (b1 + c1 + d1 + e1 ) = R Bx = ⇒ Pt a1 − Pt ( b1 + c1 + d1 ) 327.38 − 454,24.( 38 + 36 + 36) = = −253,65 b1 + c1 + d1 + e1 36.2 + 38.2 Trang 43 (N) Đồ án môn học : Máy công cụ ∑ x = R Ax + Pt + Pt + R Bx = ⇒ RAx = – Pt – Pt3 – RBx = – 327 – 454,24 + 253,65 = – 527,6 (N) − Tính momen uốn mặt cắt nguy hiểm: + Tại mặt cắt III – III : Mu(yz) = Pr.a1 = 119.38 = 4522 (Nmm) ; Mu(xz) = Pt.a1 = 327.38 = 12426 (Nmm) M ux2 + M uy2 = 45222 + 124262 = 13223,24 Ta có: Mu(III – III) = (Nmm) + Tại mặt cắt IV – IV: Mu(yz) = RBy.e1 = 92,33.38 = 3508,54 (Nmm) Mu(xz) = RBx.e1 = – 253,65.38 = – 9638,7 (Nmm) M u ( IV − IV ) = M ux2 + M uy2 = 3508,54 + ( - 9638,7 ) = 10257,4 ⇒ Pt (Nmm) RAy Pr A RAx IV III Pr3 Pt3 III IV b1+c1+d1 a1 RBy B RBx e1 Muy 3508,54 4522 9368,7 12426 Mux 20440,8 Mx − Tính gần trục: + Tính gần trục tiết diện III – III : d≥3 M tđ 0,1(1 − β )[ σ] Trang 44 Đồ án môn học : Máy công cụ M u2 + 0,75M x2 = 13223,24 + 0,75.20440,8 = 22095,78 Với Mtđ = β= d0 d (Nmm) ; d0 – đường kính trục rỗng Vì trục khoét lỗ nên chọn β = 0,5 [σ] - ứng suất cho phép (N/mm 2), tra theo bảng 7-2 sách TKCTM ta có [σ] = 63 (N/m2) d ≥3 ⇒ 22095,78 = 15,5 0,1(1 − 0,5 ).63 + Tính gần trục tiết diện IV – IV : M u2 + 0,75M x2 = 10257,4 + 0,75.20440,8 = 20459,3 Mtđ = (Nmm) d ≥3 ⇒ 20459,3 = 15,13 0,1(1 − 0,5 ).63 Tra theo đường kính tiêu chuẩn ta chọn chỗ lắp bánh d = 25 (mm) (vì trục có rãnh then), chỗ lắp ổ bi d = 20 (mm) b Tính xác trục: − Kiểm nghiệm trục theo hệ số an toàn: n= n σ n τ n σ2 + n 2τ ≥ [n ] Trong đó: nσ = nσ – hệ số an toàn xét riêng ứng suất pháp: nτ = nτ – hệ số an toàn xét riêng ứng suất tiếp: σ −1 kσ σ a + ψ a σ m ε σ β τ −1 kτ τ a + ψ τ τ m ε τ β σ-1 τ-1 – giới hạn mỏi uốn xoắn ứng với chu kì đối xứng Trang 45 Đồ án môn học : Máy công cụ Chọn σ-1 = 0,45σb = 0,45.580 = 261 (N/mm2) τ-1 = 0,25σb = 0,25.580 = 145 (N/mm2) σa τa – biên độ ứng suất pháp tiếp sinh tiết trục Vì trục quay nên ứng suất thay đổi theo chu trình đối xứng: σa = σmax = – σmin = Mu W ; σm = Ứng suất xoắn thay đổi theo chu kỳ mạch động: τa = τ m = τ max Mx = 2 W0 Trong đó: W W0 – momen cản uốn momen cản xoắn tiết diện trục Xét bánh làm việc với: Mx = 20440,8 (Nmm) Mumax = 40652,3 (Nmm) σm τm – trị số trung bình ứng suất pháp tiếp, thành phần không đổi chu trình ứng suất − Tại tiết diện II – II : W = W0 = πd bt ( d − t ) π 25 8.6,25(25 − 6,25) (1 − α ) − = (1 − 0,5 ) − = 1085 ,8 32 2d 32 2.25 πd bt (d − t ) π 25 8.6,25(25 − 6,25) (1 − α ) − = (1 − 0,5 ) − = 2523,2 16 2d 16 2.25 ⇒ σa = σmax = - σmin = τa =τm = (mm3) (mm3) M u 20166 = = 18,57 W 1085,8 (N/mm2) τ max M x 20440,8 = = = 4,05 2W0 2.2523,2 (N/mm2) + ψa ψτ – hệ số xét đến ảnh hưởng trị số ứng suất trung bình đến sức bền mỏi Có thể lấy ψa = 0,1 ψτ = 0,05 thép cacbon trung bình + εσ ετ – hệ số kích thước, xét ảnh hưởng kích thước tiết diện trục đến giới hạn mỏi Chọn εσ = 0,88 ετ = 0,77 (tra bảng 7-4 sách TKCTM) + β – hệ số tăng bền bề mặt trục; β = (không dùng phương pháp tăng bền) + kσ kτ – hệ số tập trung ứng suất thực tế uốn xoắn Trang 46 Đồ án môn học : Máy công cụ Tập trung ứng suất lắp căng, áp suất bề mặt p ≥ 30 N/mm 2, tra bảng 7-10 kσ = 2,3 εσ ta có: nσ = ⇒ nτ = ⇒ σ −1 kσ σ a + ψ a σ m ε σ β τ −1 kτ τ a + ψ τ τ m ε τ β n= ⇒ nσ nτ n +n σ τ = = k kτ = + 0,6 σ − 1 = + 0,6(2,3 − 1) = 1,78 ετ εσ = 261 = 3,55 2,3.32 + 0,1.0 145 =8 1,78.9,9 + 0,05.9,9 3,55.8 3,55 + = 3,2 > [n] = 1,5 ÷ 2,5 Thỏa mãn điều kiện nên chọn d = 25 (mm) 2.4.2 Chọn ổ: − Dự kiến chọn ổ bi đỡ, ký hiệu 204, hệ số làm việc C = 16000 RB RA − Hệ số khả làm việc tính theo công thức: C = Q(nh)0,3 ≤ Cbảng Ở h = 10.325.16 = 52000 giờ, n = 34,573 (vg/ph) 2 R A = R Ax + R Ay = (−59,3) + 24,555 = 64,183 (daN) 2 R B = R Bx + R By = (−26,154) + 6,5442 = 26,96 (daN) Ta tính cho gối đỡ A có lực lớn : Q = RA = 64,183(daN) C = Q(nh)0,3 ≤ Cbảng C = 64,183.(34,573.52000)0,3 = 4828,88 < Cbảng = 16000 Trang 47 Đồ án môn học : Máy công cụ Vậy ta chọn loại ổ chọn sơ d = 20 (mm), D = 47 (mm), C =16000, B = 14 (mm), d2 = 28,3 (mm), D2 = 39,5 (mm), r = 1,5 (mm) Bảng thông số bánh 27 Môđun (mm) 2.5 Dc (mm) 67.5 Di (mm) 61.25 De (mm) 72.5 Z’1 54 2.5 135 128.75 140 31 Z2 31 2.5 77.5 71.25 82.5 31 Z’2 50 2.5 125 118.75 130 31 Z3 36 2.5 90 83.75 95 31 Z’3 45 2.5 112.5 106.25 117.5 Z4 31 2.5 77.5 71.25 82.5 Z’4 50 2.5 125 118.75 130 31 Z5 45 2.5 112.5 106.25 117.5 31 Z’5 36 2.5 90 83.75 95 31 Z6 54 2.5 135 128.75 140 31 Z’6 27 2.5 67.5 61.25 72.5 31 Bánh Số Z1 A (mm) 101,25 b (mm) 31 31 31 Bảng thông số trục: Trục V VI VII VIII nt (vg/ph) 86,43 34,573 19,44 16,15 N (KW) 0,077 0,074 0,071 0,068 Mx (Nmm) 8508 20440,8 34879,12 40210,53 dsb 14,5 16,75 20,02 21 dchọn 25 25 30 30 2.5 Thiết kế cấu đặc biệt hộp chạy dao: Ly hợp ma sát 2.5.1 Đặc điểm cấu ly hợp ma sát an toàn: − Ly hợp ma sát dùng để nối tải trục lúc dù vận tốc trục dẫn có chênh lệch nhiều với vận tốc trục bị dẫn không xảy va đập − Ly hợp ma sát an toàn dùng máy cấu hay bị tải đột ngột thời gian ngắn, thường va đập Trang 48 Đồ án môn học : Máy công cụ − Cấu tạo ly hợp ma sát an toàn tương tự ly hợp đĩa ma sát Chỉ khác không dùng cấu điều khiển mà có lò xo luôn ép đĩa vào với với lực định Lò xo ly hợp ma sát an toàn phải điều chỉnh để thay đổi trị số momen xoắn giới hạn ly hợp − Kiểu ly hợp ma sát an toàn dùng chủ yếu kiểu có nhiều đĩa ma sát − Tính toán theo sách TKCTM Nguyễn Trọng Hiệp (tr 239) 2.5.2 Định đường kính bề mặt làm việc đĩa: − Đường kính trung bình: Dtb = (2,5 ÷ 4)d d – đường kính trục − Chọn tính ly hợp M1 có d = 25, nVIII = 16,15 Dtb = (2,5 ÷ 4).25 = (62,5 ÷100) mm Chọn Dtb =64 (mm) − Đường kính đĩa trong: D = 1,25Dtb = 1,25 64 = 80 (mm) − Đường kính đĩa ngoài: D1 = 0,75Dtb = 0,75.64 =48 (mm) 2.5.3 Chọn vật liệu cách bôi trơn bề mặt ma sát: − Chọn vật liệu thép với thép tôi, bề mặt bôi trơn có hệ số ma sát là: f = 0,06, áp suất cho phép [p] = 0,6 ÷ 0,8 (N/mm2) − Vận tốc vòng trung bình bề mặt ma sát: πDtb n 3,14.100.16,15 v= 60.1000 = = 0,085 60.1000 (m/s) 2.5.4 Tính số bề mặt tiếp xúc: Z≥ 2KM x πfD tb b[p] Trong đó: b= D − D1 100 − 60 = = 20 2 (mm) chiều rộng vành khăn bề mặt ma sát Số bề mặt ma sát Z ≤ 30 Chọn Z = Z1 = Số đĩa ngoài: Z = =3 2 Trang 49 Đồ án môn học : Máy công cụ Z2 = Số đĩa trong: Z +1 = +1 = 2 2.5.5 Tính lực ép cần thiết lên đĩa: Q= π π ( D − D12 )[ p] = (80 − 482 )0,7 = 2251 4 (N) TÀI LIỆU THAM KHẢO Thiết kế máy cắt kim loại – Trần Quốc Hùng – Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP HCM Giáo trình máy cắt kim loại – Khoa Cơ Khí - Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật - Đại học Thái Nguyên (2006) Sổ tay công nghệ chế tạo máy tập II – GS.TS Nguyễn Đắc Lộc, PGS.TS Lê Văn Tiến, PGS.TS Ninh Đức Tốn, PGS.TS Trần Xuân Việt – Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật (2005) Trang 50 Đồ án môn học : Máy công cụ MỤC LỤC Phần 1: THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC MÁY .2 1.1 Phân tích chuyển động tạo hình để thiết lập sơ đồ kết cấu động học máy: 1.2 Tính toán xác định thông số kỹ thuật máy: 1.3 Thiết kế động học toàn máy: Phần : THIẾT KẾ KẾT CẤU MÁY 22 2.1 Tính công suất máy chọn động cơ: 22 2.2 Tính công suất, số vòng quay tính toán, mô men xoắn, đường kính sơ trục xích chạy dao: 23 2.3 Thiết kế truyền động xích chạy dao: 26 2.4 Tính toán thiết kế trục chọn ổ: 34 2.5 Thiết kế cấu đặc biệt hộp chạy dao: Ly hợp ma sát .44 Trang 51 ... gang xám - Các loại hợp kim đồng, hợp kim nhôm b) Các loại dao dùng máy khoan: - Vật liệu dùng làm mũi khoan loại dao gắn máy khoan chủ yếu thép gio (P18), dùng loại hợp kim cứng c) Các phạm vi điều... Smax = 1,19(mm/vg); Smin = 0,09 (mm/vg) Zs = 12; ϕ = 1,26 Yêu cầu: − Hộp chạy dao máy khoan đảm bảo cho máy khoan có tốc độ cần thiết trình cắt, lượng di động không đòi hỏi xác − Để đảm bảo chiều... dao tính theo tỷ lệ phần trăm công suất truyền dẫn Ndcs = k.Nđcv Máy khoan k = 0,04 Ndcs = 0,04.6,035 = 0,241 (KW) Trong máy khoan dùng động cho truyền dẫn lẫn truyền dẫn chạy dao nên: Nđc = Nđcv