Thông tin tài liệu
Đồ án thiết kế máy công cụ Lời nói đầu Một nội dung đặc biệt quan trọng cách mạng khoa học kỹ thuật toàn cầu nói chung với nghiệp công nghiệp hoá, đại hoá đất nớc ta nói riêng việt khí hoá tự động hoá trình sản xuất Nó nhằm tăng xuất lao động phát triển kinh tế quốc dân Trong công nghiệp chế tạo máy công cụ thiết bị đóng vai trò then chốt Để đáp ứng nhu cầu này, đôi với công việc nghiên cứu,thiết kế nâng cấp máy công cụ trang bị đầy đủ kiến thức sâu rộng máy công cụ trang thiết bị khí nh khả áp dơng lý ln khoa häc thùc tiƠn s¶n xt cho đội ngũ cán khoa học kỹ thuật thiếu đợc Với kiến thức đợc trang bị, hớng dẫn nhiệt tình thầy giáo nh cố gắng cuả thân Đến naynhiệm vụ đồ án máy công cụ đợc giao em hoàn thành Trong toàn trình tính to¸n thiÕt kÕ m¸y míi " M¸y tiƯn ren vÝt vạn "có thể nhiều hạn chế Rất mong đợc bảo thầy giáo cộng _ CTk40l Đồ án thiết kế máy công cụ Phần I: khảo sát máy cỡ Máy tiện máy công cụ phổ thông, chiếm 40 50% số lợng máy công cụ nhà máy, phân xởng khí Dùng để tiện mặt tròn xoay (mặt trụ, mặt côn, mặt định hình, mặt ren) xén mặt đầu, cắt đứt.v.v Có thể khoan, khoét, doa máy tiện Trong thực tế, có loại máy tiện vạn năng, máy tiện tự động, bán tự động, chuyên môn hoá chuyên dùng, máy tiện revolve, máy tiện CNC Tuy nhiên thực tế yêu cầu thiết kế máy tiện vạn hạng trung, ta xem xét, khảo sát nhóm máy tiện ren vít vạn hạng trung (đặc biệt máy T620) Các máy hạng trung đợc sử dụng rộng rãi thị trờng Việt Nam đợc thống kê bảng sau: Chỉ tiêu so sánh T620 T616 1A62 Công suất động (Kw) Chiều cao tâm máy (mm) Khoảng cách lớn hai mũi tâm (mm) Số cấp tốc độ Số vòng quay nhỏ nmin (v/p) Số vòng quay lớn nMax (v/p) Lợng chạy dao dọc nhỏ Sdmin (mm/v) Lợng chạy dao dọc lớn SdMax (mm/v) Lợng chạy dao ngang nhỏ S nmin (mm/v) Lợng chạy dao ngang lớn SnMax (mm/v) Các loại ren tiện đợc 10 200 4,5 160 200 1A61 4,5 200 1400 750 1500 1000 23 12,5 2000 12 44 1980 21 11,5 1200 21 11,2 2240 0,070 0,060 0,082 0,080 4,16 1,07 1,59 1,36 0,035 0,040 0,027 0,080 2,08 0,78 0,52 1,36 Ren Quèc tÕ, Anh, Môđun, Pitch Nhận xét: cha phải tất loại máy nớc ta có nhng hạn chế tài liệu kinh nghiệm nên ta phân tích đ ợc loại máy Nhận thấy đề tài thiết kế với loại máy ta thấy máy tiện ren vít vạn năngT620 có đặc tính tớng tự có tài liệu tham khảo đầy đủ ta lấy máy T620 để khảo sát cho việc thiết kế máy I Khảo sát động học máy mẫu (T620): Đồ thị số vòng quay thực tế máy T620: Trị số công bội : _ CTk40l Đồ án thiết kế máy công cụ Từ thông số máy nmin = 12,5 v/p nMax = 2000 v/p Z = 23 Suy công bội là: = Z nMax = nmin 23 −1 2000 = 1,259 =1,26 12,5 VÏ lại đồ thị vòng quay máy T620: Sơ đồ động máy biểu thị nhóm tỷ số truyền nh sau: + Nhãm tõ trôc II – III: i1 = 51 ≈ 1,30 = ϕX1 ⇒ x1 ≈ 1,13 39 ⇒ Tia i1 lƯch sang ph¶i kho¶ng lµ: 1,33.logϕ 56 ≈ 1,65 = ϕX2 ⇒ x2 ≈ 2,17 i2 = 34 ⇒ Tia i2 lƯch sang ph¶i khoảng là: 2,17.log i1 1,13 x Lợng mở gi÷a hai tia [x]: ϕ = = 2,17 = ϕ-1,04 = ϕx i2 ϕ [x] = -1,04 + Nhãm tõ trôc III – IV: i3 = 21 ≈ 0,38 = ϕX3 ⇒ x3 ≈ -4,19 55 ⇒ Tia i3 lệch sang trái khoảng là: 4,19.log 29 0,62 = ϕX4 ⇒ x4 ≈ -2,07 i4 = 47 Tia i4 lệch sang trái khoảng là: 2,07.log i5 = 38 = = ϕX5 ⇒ x5 ≈ Tia i5 thẳng đứng 38 Lợng mở [x] = [2] ứng với nhóm truyền khuếch đại + Nhóm tõ trôc IV – V: i6 = 22 ≈ 0,25 = ϕX6 ⇒ x6 ≈ -6 88 ⇒ Tia i6 lệch sang trái khoảng là: 6.log 60 = = X7 x7 Tia i7 thẳng đứng i7 = 60 + Nhãm tõ trôc V – VI: i8 = 22 ≈ 0,25 = ϕX8 ⇒ x8 ≈ -6 88 ⇒ Tia i8 lƯch sang tr¸i khoảng là: 6.log 49 = = X9 x9 Tia i9 thẳng đứng i9 = 49 + Nhãm gi¸n tiÕp tõ trơc VI – VII: i10 = 27 ≈ 0,5 = ϕX10 ⇒ x10 ≈ -3 54 _ CTk40l Đồ án thiết kế máy công cụ Tia i10 lệch sang trái khoảng là: 3.log + Nhãm trùc tiÕp tõ trôc IV – VII: i11 = 60 ≈ 1,50 = ϕX11 ⇒ x11 ≈ 1,754 40 Tia i11 lệch sang phải khoảng là: 1,754.log + Số vòng quay động nđc = 1450 v/p + Tû sè trun cđa bé trun ®ai: i® = 145 ≈ 0,56 260 + HiƯu st cđa truyền đai: = 0,985 Trị số vòng quay trục hộp tốc độ trơc II: n0 = n®c x i® x η = 1450 x Nhãm trun 1.trơc II_III 2.Trơc III_IV 3.Trơc IV_V 4.Trôc V_VI 5.Trôc VI_VII 6.Trôc IV_VII (Nhãm trùc tiÕp) Tû sè truyÒn i1 i2 i3 i4 i5 i6 i7 i8 i9 i10 i11 145 x 0,985 ≈ 800 v/p 260 Bánh (chủ động/bịđộng) 51/39 56/34 21/55 29/47 38/38 22/88 60/60 22/88 49/49 27/54 60/40 ϕx 1,30 1,65 0,38 0,62 0,25 0,25 0,5 1,5 x 1,13 2,17 - 4,19 - 2,07 -6 -6 -3 1,754 Qua đó, đồ thị vòng quay máy T620 có dạng: _ CTk40l Đồ án thiết kế máy công cụ nđc =1450 i n i i II i i III i i i I ® IV i V i i 11 VI i 10 VII 2000 12,5 2.XÝch tốc độ quay trục chính: Xích nối từ động điện có công suất N = 10 Kw, số vòng quay n = 1450 (v/p), qua truyền đai vào hộp tốc độ (cũng hộp trục chính) làm quay trục VII Lợng di động tính toán hai đầu xích là: nđc (v/p) (số vòng quay động cơ) ntc (v/p) (số vòng quay trục chính) Từ sơ đồ động ta xác định đợc đờng truyền động qua trục trung gian tới trơc chÝnh XÝch tèc ®é cã ®êng trun quay thn đờng truyền quay nghịch, đờng truyền tới trục bị tách làm hai đờng truyền: + §êng trun trùc tiÕp tíi trơc chÝnh cho tèc ®é cao + §êng trun tèc ®é thÊp ®i tõ trục III IV V VI Phơng trình xích động biểu thị khả biến đổi tốc độ máy: 56 34 ì trực tiếp 60 40 _ CTk40l Đồ án thiết kế máy công cụ 29 47 nđc ì iđai( ì 145 ) 260 21 55 51 39 22 88 → gi¸n tiÕp 60 60 22 88 × 49 49 × 27 54 → ntc 38 38 Phơng án không gian phơng án thứ tự: Từ ta xác định đợc công thức kết cấu máy là: Z = (2 x x x 2) + (2 x x 1) = 30 §êng trun chÝnh §êng trun phơ Ta nhËn thấy máy tổ chức hai đờng truyền: đờng truyền gián tiếp (tốc độ thấp) đờng truyền trực tiếp (tốc độ cao), nh tốt, đờng truyền tốc độ cao cần số TST dẫn đến giảm đợc ồn, rung, giảm ma sát, tăng hiệu suất máy làm việc Theo lí thuyết tính toán để TST giảm từ từ đồng đều, đảm bảo đợc mô men xoắn yêu cầu số bánh trục đầu phải nhiều Do đó, đáng PAKG x x x lµ tèt nhÊt Tuy nhiên, ph ơng án x x x hợp lí vì: Do yêu cầu thực tiễn, máy có truyền động quay thuận phải có truyền động quay nghịch để phục vụ trình gia công đổi chiều (giả sử bàn xe dao chẳng hạn, có truyền động đa bàn dao tịnh tiến ngợc lại băng máy mà tịnh tiến đợc chiều, cắt ren trục phải có chuyển động quay nghịch để chạy dao ra) Muốn trục vào (II) phải dùng li hợp ma sát (gồm nửa: chạy thuận chạy nghịch) để thực nhiệm vụ Sở dĩ dùng li hợp ma sát mà không dùng cấu khác tác dụng máy tiện cho đảo chiều thờng xuyên, cần phải êm, không gây va đập mạnh mà li hợp ma sát lại khắc phục đợc nhợc điểm đó, đồng thời ding ly hợp ma sát có tác dụng đề phòng tải Do đó, li hợp ma sát đợc lắp trục vào (II), để tránh kết cấu kích thớc lớn (trục II phải lắp thêm vỏ ly hợp) ta lấy may bánh làm vỏ LHMS bánh trục có đờng kính lớn Nếu trục ta tiệp tục giảm tốc độ đờng kính bánh trục có đờng kính lớn kÕt cÊu cđa hép tèc ®é sÏ lín trục ngời ta tăng tốc độ để kích thớc bánh trục nhỏ kết cấu hộp tốc độ nhỏ sau giảm tốc trục Đồng thời, trục có lắp LHMS ( thuận 15 má, nghịch 11 má) chiếm chiều dài lớn trục, ta lắp thêm bánh để thực phơng án không gian ( 3x2 ) trục dài gây võng trục ảnh hởng nhiều đến chất _ CTk40l Đồ án thiết kế máy công cụ lợng gia công để giảm chiều dài trục tận dụng may bánh thực phơng án không gian (2x3 ) Sở dĩ LHMS đợc đặt trục II mà không đặt trục khác vì: Trục II có tốc độ không đổi trục vào nên có mômen xoắn nhỏ, đó, LHMS đặt trục có tốc độ, mômen xoắn nhỏ nhất, để đạt kích thớc li hợp hợp lý khoảng D = 100 (mm) tốc độ trục II đạt đợc khoảng n0 = 800 v/p V× vËy PAKG x x x hợp lí Về phơng án thứ tự (PATT) máy có dạng là: PATT: I II III IV Ta nhận thấy, máy sử dụng PATT chuẩn, quy luật phân bố TST nhóm đầu có chênh lệch nhỏ, kết cấu máy hợp lí Từ đồ thị vòng quay ta nhận thấy máy có 23 tốc độ riêng biệt, tức có tốc độ trùng Ta có: Đối với đờng truyền gián tiếp: PAKG : x x x PATT : I II III IV Lợng mở [x]: [1] [2] [6] [12] Đối với đờng truyÒn trùc tiÕp: PAKG : x x PATT : I II IV Lỵng më [x]: [1] [2] [0] Từ đờng gián tiếp ta nhận thấy, lợng mở [x] = 12 không hợp lí Trong máy công cụ, hộp tốc độ có hạn chế TST i phải đảm bảo theo: i2 Với công bội = 1,26 TST i đợc biểu diễn đồ thị vòng quay nh sau: i =1 i =2 Nghĩa là: tia i1 = nghiêng trái tối đa ô tia i = nghiêng phải tối đa ô Tức là, lợng mở tối đa Xmax = ô Mặt khác, i = [X ] = 1 không thoả mãn điều kiện phân 12 < 1,26 tích _ CTk40l Đồ án thiết kế máy công cụ Vì để khắc phục, ngời ta phải giảm bớt lợng mở đờng truyền gián tiếp từ [X] = 12 xuống [X] = 9, đờng truyền trực tiếp giữ nguyên Giảm nh đờng gián tiếp sÏ cã tèc ®é trïng Khi ®ã, sè tèc độ máy là: Z = (2x3x2x2 3) + (2x3x1) = 27 tốc độ, mà số tốc độ yêu cầu 23 dẫn đến thừa tốc độ Vì vậy, để khắc phục ngời ta xử lí cách: + Vẫn giữ nguyên số cÊp tèc ®é cđa ®êng trun trùc tiÕp (6 tèc ®é) v× nã cã sè TST Ýt dÉn ®Õn sÏ giảm đợc tiếng ồn, giảm rung động, giảm ma sát, đồng thời lại tăng đợc hiệu suất máy làm việc + Mặt khác, tiếp tục giảm thêm tốc độ đờng truyền gián tiếp có lợi vì: máy giảm đợc số tốc độ có hiệu suất thấp dẫn đến kết cấu HTĐ nhỏ, gọn hơn, đồng thời số tốc độ đợc bù vào đờng truyền trực tiếp Ngoài i = 1/ lớn giảm tốc độ khích thớc cặp bánh lớn Nh đờng truyền gián tiếp có lợng mở nhãm cuèi lµ: [X] = 12 – = Suy ra: Sè tèc ®é danh nghÜa cđa ®êng trun gián tiếp là: Z1 = 2x3x2x2 = 18 Sè tèc ®é danh nghÜa cđa ®êng trun trùc tiÕp là: Z2 = 2x3x1 = Dẫn đến tổng số tốc độ là: Z = Z1 + Z2 = 18 + = 24 Vì máy đòi hỏi 23 tốc độ, nên ngời ta xử lí cách: cho tèc ®é thø 18 (cao nhÊt) cđa ®êng trun gián tiếp trùng với tốc độ thứ (thấp nhất) đờng truyền trực tiếp, máy 23 tốc độ Nghĩa trị số tốc độ thứ 18 (n 18 = 630 v/p), cã thĨ ®i b»ng đờng truyền (trực tiếp gián tiếp) Tuy nhiên, sử dụng tốc độ ta nên sử dụng đờng truyền trực tiếp (vì u điểm nói trên) Vì phơng án chuẩn máy là: Đối với đờng truyền gián tiếp: PAKG : x x x PATT : I II III IV Lợng mở [x]: [1] [2] [6] [6] Đối với ®êng truyÒn trùc tiÕp: PAKG : x x PATT : I II IV Lỵng më [x]: [1] [2] [0] Do đó, lới kết cấu máy T620 là: _ CTk40l Đồ án thiết kế máy công cụ Đờng truyền gián tiếp trực tiếp (Đờng truyền chính) Đ ờng truyền (Đờng truyền phụ) II Hộp chạy dao: Bµn xe dao: Bµn xe dao sư dơng truyền bánh cho việc chạy dao däc, sư dơng bé trun vÝt me - ®ai èc cho việc chạy dao ngang Để chạy dao nhanh có thêm động phụ Kw, n = 1410 v/p qua truyền đai để vào trục trơn Công thức tổng quát để chọn tỷ số truyền hộp chạy dao là: i = ibù.ics.igb = tv (một vòng trục chính) Trong đó: tv bớc vít me bớc ren cần cắt phôi ibù TST cố định bù vào xích tryền động ics TST khâu điều chỉnh tạo thành nhóm sở igb TST nhóm gấp bội Xích chạy dao: máy tiện ren vít vạn xích tốc độ trục xích chạy dao đóng vai trò quan trọng Chức dùng để cắt ren, tiƯn tr¬n ThÕ giíi quy chn vỊ hƯ ren (trong đó, hệ có loại ren): + Ren Quốc tế (tr) Ren môđun (m) _ CTk40l Đồ ¸n thiÕt kÕ m¸y c«ng + Ren Anh (n) Ren Pitch (Dp) Vì vậy, máy tiện ren vít vạn T620 đáp ứng đợc loại ren với khoảng 112 bớc ren tiêu chuẩn 112 bớc ren khuếch đại phủ kín toàn loại ren thuộc TCVN, thỏa mãn đầy đủ nhu cầu khí chế tạo sửa chữa Lợc đồ cấu trúc động học hộp chạy dao: iv ĐC1 igb2 LĐ1 §C2 Ph«i Tv2 itt igb1 Tv1 ics L§4 L§2 L§3 LĐ5 Từ cấu trúc động học xích chạy dao ta có phơng trình tổng quát cắt ren nh sau: vßng trơc chÝnh x ix x tv = tr (1) Ta thấy để cắt hết đợc bớc ren nh yêu cầu với bớc ren ta cần phải có tỉ số truyền, nh ta cần số lợng bánh lớn 8ì 12 = 112, để cắt bớc ren gấp bội cần phải có tỉ số truyền khác gấp bội lên (ì 2; ì ), số bánh cần thiết 112ì 2; 112ì điều nằm khả máy Để khắc phục chuyện qua khảo sát máy mẫu ta thấy rằng, để có đợc có tỉ số truyền khác để cắt bớc ren khác ta chia đờng truyền thành các nhóm khác nhau, có nhóm sở nhóm tạo tỉ số truyền sở để cắt bớc ren sở, tõ ®ã ta míi cho qua mét tØ sè gÊp bội để thay đổi tỉ số truyền để cắt bớc ren lại, ta bố trí tỉ số truyền khuếch cắt đợc bớc ren khuyếch đại Từ yêu cầu ta có đợc bảng xếp bớc ren nh sau: 10 _ CTk40l Đồ án thiết kế máy công cụ + Công suất trục: Ntrục = Nđc. (kW) Với hiệu suất truyền, chi tiết từ động tới trục = i với i hiệu suất truyền đai, bánh răng, ổ lăn ta có: η®ai = 0,985; ηbr = 0,95; ηỉ = 0,995; ηtc = 0,88 + Mômen xoắn tính toán trục: Ntrơc Mx tÝnh = 716200 (Nmm) ntÝnh + §êng kÝnh sơ trục: Ntrục dsơ = C (mm); chän C = 120 ntÝnh Tõ ®ã ta có bảng tính toán động lực: Trục I nmin 1450 nmax 1450 ntÝnh 1450 Ntrơc Ds¬ bé dchän 10 Mx tÝnh 4939 II 800 800 800 9,85 8818 28 35 III 800 1000 846 9,26 7839 27 30 IV 317 1000 422 8,71 14782 33 40 V 80 1000 150 8,19 46 50 VI 20 1000 53 7,71 63 70 VII 10 1600 355 7,25 39104 10418 14626 71 90 Kết luận: Các đờng kính đợc chọn bảng đờng kính tiêu chuẩn tiết diện lắp bánh ổ bi Tại tiết khác, ta lấy tăng hay giảm tuỳ thuộc vào kết cấu lực tác dụng III Tính to¸n søc bỊn c¸c chi tiÕt m¸y: 1.TÝnh to¸n ly hợp ma sát trục 1: Để tính toán ly hợp ma sát đĩa thi chủ yếu tính số cặp ly hợp ma sát dựa theo việc chọn sơ đờng kính đờng kính ly hợp ma sát, tính toán thực cho nửa ly hợp quay thuận Chọn sơ đờng kính ly hợp D = 98 mm Đờng kính ly hợp d = 52 mm Chọn cặp ly hợp ma sát thép _ thép Bộ ly hợp đợc bôi trơn nhỏ dầu nên f = 0,1, hệ số ma sát áp lực riêng cho phÐp p = kG/cm2 (b¶ng 13-2 ) Tõ công thức : 42 _ CTk40l Đồ án thiết kế máy công cụ (D d ) p 12 100 12.100.M x 1200.8818 ⇒m= = = 10,52 CỈp 3 f Π ( D − d ) p 0,1.3,14.(983 52 ).4 Lấy chẵn số cặp ly hợp m = 11 cặp Lực ép chiều trơc cÇn thiÕt: M x = f m Π.( D − d ) p 3,14.(98 − 52 ).4 Pt = = = 216,66 (kG ) 100 4.100 Nửa ly hợp quay nghịch ta giảm số đĩa 30% nửa ly hợp quay nghịch chủ yếu để đảo chiều quay, số đĩa ly hợp ma sát nghịch cặp Tính cặp bánh 27/54(giữa trục VI/VII): Trong máy công cụ, xác định đợc số bánh trên, công việc thiết kế lại tính module bánh răng, từ định đến khả tải bánh Ta chọn vật liệu làm bánh thép 45 Việc tính toán module kiểm nghiệm bền bánh ta cần tiến hành tính toán cho bánh chủ động (Z = 27) bánh chủ động có đờng kính nhỏ chịu tải lớn so với bánh bị động Ta có công thức tính module theo ®é bỊn n nh sau: 1950 k.N m = 10 Z.ϕ.y.[ σ u ] n Trong đó: N: công suất trục n: số vòng quay nhỏ bánh (bánh nhỏ) ( v/ph) B ϕ= = ÷ 10 ⇒ lÊy ϕ = m k: hệ số tải trọng, lấy k =kđ.ktt.kN = 1,3.2.1 = 2,6 y: hệ số dạng răng, tra sách Chi tiết máy y = 0,5 Z: số (Z1 = 27; Z2 = 54) [σu] = σ F0lim K FL K HL HB SF Víi vËt liƯu ®· chän thép 45, theo sách Chi tiết máy có: F0lim = 1,8 HB = 324 (độ rắn bề mặt sau nhiƯt lun b»ng 170 ÷ 217 HB, lÊy HB = 180) KFL = KHL = 0,8 SF = 1,75 Thay vµo ⇒ [σu] = 148,1 (N/cm2) 43 _ CTk40l Đồ án thiết kế máy công cụ Từ thay vào công thức tính môđun theo uốn: m= 10 1950 2,6.8,19 ≈ 4,2 ⇒ lÊy theo tiªu chn ta cã 27.8.0,5.148,1 25 m = 4mm KiĨm nghiƯm bánh theo tiêu bền tiếp xúc: Theo sách Tính toán thiết kế hệ dẫn động khí ta cã c«ng thøc: σtx = ZM ZH Zε 2.T1 K H ( i + 1) B.i.d Tra bảng có ZM = 274 (MPa1/3) vật liệu hai cặp bánh thép 2 ZH = ≈ 1,7639 = sin2α sin2.20° 1 , 88 − , + εα = = 1,88 − 3,2 = 1,702 Z 36 Z Ta cã Z đợc tính theo công thức: Z = = 0,766 1,702 Mômen xoắn trục bánh chủ động T = 1168,7 (kNm) KH = 1,15 KHα = 1,13 ⇒ KH = KHβ KHα KHV = 1,3 KHV = TØ sè truyền i = 1/2 Chiều rộng bánh B = m.ϕ = 4.6 = 24mm dω1 = m (Z + Z) = 180mm Thay vào công thức ®ỵc: σtx = 281,49 (N/cm2) [σtx ] ®ỵc tÝnh theo công thức [tx] = A: khoảng cách trục A = dω1 = 1,05.106 Ai ( i ± 1)3 K N B.n m (Z + Z’) = 180mm C¸c giá trị khác nh Thay vào công thức [σtx ] = 304,18 (N/cm2) Do ®ã: σtx < [σtx] nên cặp bánh đủ bền Tính toán cặp bánh 66/42(giữa trục IV/VII) : Tơng tự nh ta có module tính đợc là: 1950 k.N m = 10 Z.ϕ.y.[ σ u ] n Víi số Z lấy theo bánh bị động (Z = 42); 44 _ CTk40l Đồ án thiết kế máy công cụ B = ữ 10 lÊy ϕ = m 1950 2,6.8,19 m = 10 ≈ 3,64 ⇒ lÊy theo tiªu chuÈn m = 42.8.0,5.148,1 25 3mm Kiểm nghiệm bánh theo tiêu bền tiếp xúc: Theo sách Tính toán thiết kế hệ dẫn động khí ta có công thức: 2.T1.K H ( i + 1) σtx = ZM ZH Zε B.i.dω21 ϕ= 1 = 1,88 − 3,2 + = 1,755 + εα = 1,88 − 3,2. 66 42 Z Z Ta có Z đợc tính theo công thức: 1 = 0,755 1,755 Mômen xoắn trục bánh chủ động T = 104 (kNm) Tỉ số truyền i = 1,571 Chiều rộng bánh B = m.ϕ = 3.8 = 24mm Zε = dω1 = m (Z + Z’) = 162mm ⇒ Thay vào công thức đợc: tx = 401,47 (N/cm2) 1,05.106 ( i ± 1)3 K N Ai B.n C¸c gi¸ trị khác nh Thay vào công thức [tx ] = 835,41 (N/cm2) Do đó: tx < [tx] nên cặp bánh đủ bền [tx ] đợc tính theo công thức [tx] = Tính toán trục chính: Để thn tiƯn cho tÝnh to¸n ta coi trơc chÝnh nh dầm đợc đặt hai gối tựa hai ổ lăn, trục có mang hai bánh di trợt bánh cố định Ta chọn sơ đờng kính trục khoảng 85 mm Để tính toán trục ta tính thử công suất nh tính trên, điểm đặt lực cắt nằm cách gối tựa khoảng 200mm Các thành phần lùc c¾t: Px = 650.51,2.(0,39)0,65 = 2431 (N) Py = 1250.50,9.(0,39)0,75 = 2626 (N) Pz = 2000.51.(0,39)0,75 = 4935 (N) Công suất trục chính:P = 7,25 (kW) Mômen xoắn trục: Mxt = 129811 (Nmm).Ta tính toán trờng hợp thử công suất, trục có cặp bánh 27/54 ăn khớp, bánh 54 bánh bị động nằm trục Vị trí bánh 27 bố trí không gian ®èi víi trơc chÝnh cã ý nghÜa quan träng gãp phần vào khả 45 _ CTk40l Đồ án thiết kế máy công cụ chịu tải trục ®é cđa trơc chÝnh Trong kh«ng gian ta cã khả bố trí bánh 27 trôc chÝnh nh sau: F t III P c IV F t II I F I t F t Tõ hình vẽ ta thấy: Nếu xét riêng lực vị trí II tốt R1 = Pc – Q R2 = Pc + Q NÕu xÐt riêng độ võng vị trí IV trục bị võng f1 < f2 Trục xác yêu cầu độ xác cao nên ta chọn vị trí truyền dẫn bánh vị trí IV Theo chế độ thử máy với chi tiết φ=70, l=350 , thÐp 45 cã chèng t©m dao T15K6, n=400v/ph, s = 0,39mm, t =5 mm thay vào công thøc tÝnh ë trªn ta cã Px=4935 N Py=2626 N 46 Q P Q _ CTk40l Đồ án thiết kế máy công cụ Pz=2431 N Ta có: = α + γ + ρ Trong ®ã α = 200 (góc ăn khớp ) = (góc ma s¸t ) γ = arctg(Py/Pz) = 280 VËy: β = α + γ = 200 +280 = 480 Ta cã lùc vßng : Ft = 2MVII/d MVII = 1211830 Nmm d = m.Z = 4.54 = 216 mm ⇒ Ft= 11220,6(N) Fr = Fttgα = 4083,96 (N) Q= Ft + Fr = 11940,7N QZ = Qcosγ = 11940,7.cos 280 = 10543 (N) Qy = Qsinγ = 11940.sin280 = 5605,8N + TÝnh trơc theo søc bỊn: Ra z Ra y Rb y Q z Rb y B A 50 20 Q y 20 R z M z P z R y M y P y 35 Khi dao tiện sinh lực cắt điểm cách mâm cặp khoảng x x= 530 =202 mm Ta tính lực mâm cặp lực cắt gây Gäi chóng lµ X vµ X2 - XÐt theo ph¬ng Oz ta cã: δ X + ∆ Pz = (1) Trong ®ã δ1: chuyển vị lực đơn vị tạo 1: chuyển vị lực Pz gây Nhân biểu ®å Vªrªsagin ta cã l 2.l l3 ; δ1 = ( )= EJ 3EJ x x Pz.x ∆ Pz = [ Pz x (l − )] = (3l − x) EJ EJ Thay giá trị vào (1) ta có: 47 _ CTk40l Đồ án thiết kế máy công cô l3 Pz.x X1 − (3l − x) = 3EJ EJ Pz.x (3l − x) 3EJ Pz.x (3l − x) ⇒ X1 = = EJ l 2l Raz Rby Qz Rz Rby Ry Mz My B A Ray 500 200 Qy 200 655500Nmm 898700Nmm 352500Nmm 300015Nmm 406848Nmm 159400Nmm 18211270Nmm Thay c¸c sè liƯu ®· biÕt ta cã 4935.202 2.(3.350 − 202) X1 = = 1992 N 2.350 T¬ng tù xÐt phơng trình oy ta có: Py.x (3l − x) 2626.202 2.(3.350 − 202) X2 = = = 1062 N 2.l 2.350 Phản lực mâm cặp Rz = Pz X1 = 4935-1292 =2943N Mz = Pz.x – X1.l = 4935.202- 1992.350 = 300015 Nmm Ry = Py –X2 = 2626 – 1062 = 1564 N My = 2626.202 - 1062.350 = 159400 Nmm Ta tính phản lực gối đỡ trục chính: + Xác định phản lực: Xét mặt phẳng xoz: + ΣMB (Pi) = - Qz 200 + RAz (500+200) + Rz 200 + Mz = 48 _ CTk40l Đồ án thiết kế máy công cụ Q z 200 − R z 200 − Mz 9082.200 − 2992.200 − 300015 = = 1311 4( N ) 700 700 RBz = QZ – RAz + Rz= 9082 - 1311+2992 = 11482,6 (N) RBz theo chiều hình vẽ MB (Pj) = - Qy 200 + RAy (200+500) + Ry 200 +Mz = Q 200 − R y 200 − My 4829.200 − 1564.200 − 159450 ⇒ RAy = y = = 705( N ) 700 700 Qy - RAy +Ry = RBy ⇒ RBy = 4829 + 1564 - 705 = 5688 (N) Từ phản lực ta vẽ đợc biểu đồ mômen trục Căn vào biểu đồ mômen ta thấy vị trí đặt bánh mômen lớn Do ta tính đờng kính cho trục vị trí RAz = [ K σ (1 + C1 ).M u ] + σ −1 + Kτ C .M x σ t σ − ξ −1 n 2 d = 2,17 ( ) Trong ®ã ξ = d0/d = 1/2 (Theo 1K62) C2 = ϕ = 0,5 (gia c«ng th«) Kτ = K σ = σ-1 = 0,4 σ0 = 0,4 60 107 = 24 107 (N/m2) στ = 36 107 (N/m2) → σ-1/στ = 0,8 vµ n = M u max 986,51 = = 658,8( Nm) + C1 + 0,5 M x max 1921,273 = = 1281( Nm) Mx = + C2 + 0,5 Mu = Thay vào công thức ta cã: [ 2.1,5.659] + [ ( 0,8 + 1).1281] d = 2,17 24.10 1 − = 0,082 (m) = 82(mm) 49 _ CTk40l Đồ án thiết kế máy công cô a M 50 20 20 Q z L1 R z L2 y Để tiêu chuẩn hoá chọn ổ, tăng độ cứng vững ta chän: d = 90 (mm) TÝnh ®é vâng: XÐt mặt phẳng xOz Ta có QZ = 9082 N RZ = 2943N y= 3EJ 2 l1 R z l1 ( l1 + l ) − 0,5.QZ a l − a − M p l1 l ≤ 0,3 = [ y ] l2 ( ) Trong ®ã: E = 2,1.105 (N/mm2) J = 0,05 d4 (1-η4) = 0,05 854 (1- 0,54) = 307550 mm4 Thay sè: 200 2943.200 2.900 − 0,5.9082.500 700 − 500 yz = 700 3.2.10 307550 = 0,082 mm Xét mặt phẳng xoy Ta cã Qy = 4829 N Ry = 1564 N ( yy = ) 200 1564.200 2.900 − 0,5.4829.500.( 700 − 500 ) = 0,042 mm 700 3.2.10 307550 y = y z + y y = 0,092 mm < [ y ] Vậy trục đảm bảo đủ bền Tính góc xoay: - Xét mặt phẳng xoz z = 3EJ a 2 R z l1 l − 0,5.Q z l − a − M l l2 ( ) 50 _ CTk40l Đồ án thiết kế máy c«ng ( ) 500 2943.700.200 − 0,5.9082 700 − 500 − 0 700 3.2.10 357055 = 0,00064 rad - XÐt mặt phẳng xoy 500 2 1564 700 200 − , 4829 700 − 500 − θy= = 0,0003 rad 700 3.2.10 357055 θ = θ z + θ y = 0,00071 rad < [θ] = 0,001 = ( ) KiÓm nghiƯm then vµ then hoa: Chän vËt liƯu thÐp 45, có [c]tĩnh = (60 ữ 90) Mpa Chọn then bán nguyệt, lắp cố định với bánh răng, chịu va đập nhẹ có thông số sau: D(mm) b(mm) h(mm) 70 10 13 d1(mm ) 32 l(mm) t1(mm) t2(mm) 31,4 10 3,3 Kiểm nghiệm then theo điều kiện bền dập bền cắt Theo bảng (9.5), bánh có d = 120 mm, ta chän [σd] = 100MPa [τ ] 90 [τc] = c Tinh = = 30 Mpa σd = 2.M xy = 2.129499 = 39,27 < [σd] = 100 MPa 70.31,4.(13 − 10) d l.( h − t1 ) 2.M xy 2.129499 = τc = = 11,78 < [τc] = 30MPa d l.b 70.31,4.10 KiÓm nghiệm then hoa: (then hoa lắp với bánh di trợt Z11= 35.) - Chọn mối ghép then hoa hình ch÷ nhËt cì nhĐ [σd] = (5 ÷ 10) Mpa Điều kiện tải trọng nặng va đập hai phía, với chiều dài làm việc l = 110 mm - Bảng (9.3) cho ta c¸c kÝch thíc sau: ZxdxD 10 x 72 x 82 dtb(mm) 75 h(mm) b(mm) 12 l(mm) 110 - Theo c«ng thøc (9.3) ta cã: σd = 2.M xy d tb l.h.Z = 2.129499 = 1,57 < [σd] = (5 ÷ 10) Mpa 75.110 2.10 KÕt luËn: Then bán nguyệt then hoa đủ bền Tính ổ lăn: Dựa vào máy có khảo sát, ta chọn ký hiệu loại ổ lăn cho trục nh ổ lăn máy chuẩn chọn 51 _ CTk40l Đồ án thiết kế máy công cụ Các ổ lăn trục có thông số sau đây: - ổ trớc ta chọn cặp ổ côn đũa - cỡ trung có thông số nh sau: KÝ hiÖu 7317 D 85 D 180 D1 190 B 41 C1 35 T 44,5 r r1 a 4,0 1,5 α 11,83 o - æ sau ta chän mét cặp ổ bi đỡ chặn - cỡ trung có th«ng sè nh sau : KÝ hiƯu d D 46306 30 72 PhÇn III b = r T 19 4,0 r1 1,5 ThiÕt kÕ hƯ thèng ®iỊu khiĨn: Chøc yêu cầu hệ thống điều khiển a Chức năng: Điều khiển để thay đổi tốc độ trục theo yêu cầu để đạt tốc độ cắt phù hợp b Yêu cầu: Đảm bảo độ xác tin cậy,điều khiển dẽ dàng ,an toàn ,nhẹ nhàng thn tiƯn dƠ nhí 2.TÝnh hƯ thèng ®iỊu khiĨn Víi máy thiết kế có phơng án kết cấu sau : PAKG 2x3x2x2x1+2x3x1 I II III IV I II [1] [2] [6] [12] [1] [2] Cơ cấu chấp hành khối bánh di trựơt bao gồm: - Khối A khối bánh di trợt bậc trục III - Khối B khối bánh di trợt bậc trục IV - Khối C, D hai khối bánh di trợt bậc trên trục V - Khối E khối bánh di trợt bậc trục VI 52 _ CTk40l Đồ án thiết kế máy công cụ - Trục III có cặp bánh di trợt bậc - Trục IVcó cặp bánh di trợt bậc - Trục V có cặp bánh di trợt bậc - Trục VI có cặp bánh di trợt bậc Để di trợt cặp bánh theo phơng án thay đổi thứ tự ta dùng cấu cam Dựa vào đồ thị vòng quay máy ta có bảng xắp xếp trị số vòng quay trơc chÝnh Qua ®ã, cho ta hƯ thèng ®iỊu khiển tay bố trí trục điều khiển, ta phân cụm điều khiển nh sau: I 630 850 1000 1250 1600 2000 II 12,5 16 20 25 31,5 40 III 50 63 80 100 125 160 IV 200 250 315 400 500 630 Côm 1: Điều khiển gạt khối bánh A di trợt trục III Điều khiển gạt khối bánh B di trợt trục IV Cụm 2: Điều khiển gạt khối bánh C, D di trợt trục V Điều khiển gạt khối bánh E di trợt trục VII Tính toán kết cấu thành phần hộp điều khiển Xác định hành trình gạt: Hệ thống ®iỊu khiĨn cđa cơm §èi víi khèi A tacã: b1 = b2 = 14 mm, f1 = f2 = mm, f3 = mm Hành trình gạt qua tr¸i: l1 = b1 + f1 = 14 + = 16 mm Hành trình gạt qua phải: l2 = b2 + f2 = 14 + = 16 mm Do ®ã, LA = 2.b1 + 2.f1 = 2.14 + 2.2 = 32 mm §èi víi khèi B ta cã: b3 = b4 = b5 = 18 mm, f4 = f5 = f6 = f7 = f8 = mm Hành trình gạt qua trái : l1 = 2.b3 + 2.f6 = 2.18 + 2.2 = 40mm Hành trình gạt qua ph¶i: l2 = 2.b5 + 2.f7 = 2.18 + 2.2 = 40mm Do ®ã, LA = 2.b1 + 2.f1 = 2.14 + 2.2 = 32 mm Tõ trªn ta có bảng quy trình gạt hành trình gạt đợc biĨu diƠn díi d¹ng: TT A n2 T B P C G D E T 53 _ CTk40l §å ¸n thiÕt kÕ m¸y c«ng n2 P P 0 T T T 0 T P T 0 T T G 0 T P G 0 T T P P P P P P P P P T T P P P P T P P P T G P P P P G P P P T P P T P P P P T P T T P T P P T P T P T P T P T G G P P T T G G P P P T T T T T T T T T T P T T T T P P P P P P P P P n2 n2 n2 n1 n1 n1 n1 n1 n1 n1 n1 n1 n1 n9 n8 n7 n6 n5 n4 n3 n2 n1 Nguyên lý điều khiển phần tử hệ thống Để có đợc tốc độ từ n1 đến n6 khối bánh A B phải có ba lần xác định vị trí: Khối bánh A phải thay đổi vị trí lần: P – T – P – T – P – T 54 _ CTk40l Đồ án thiết kế máy công cụ Khối bánh B có chu kỳ gạt đối xứng: 2T 2G 2P Để điều chỉnh khối ta phải dùng chốt lệch tâm quay đờng tròn ta có vị trí quay vòng có vị trí: 2T 2G 2P Ta chọn nguyên lý điều khiển khí tập trung để điều khiển khối A B tay gạt, tơng ứng với vị trí kép khối B phải có vị trí khối A.Vì vị trí giữa, chọn hệ thống điều khiển khối A chốt lệch tâm vít đai ốc, bánh mà điều khiển cam Khi bán kính cam thay đổi (đi xa gần ) xác định đợc vị trí trái phải khối A kỳ xa ổ cam gần (bán kính cam không thay đổi) tơng ứng với vị trí (G) khối B Từ việc chän nguyªn lý cđa cam sÏ thÊy ngay, ta chØ cần chép chuyển động điều khiển đĩa quay có chốt lệch tâm để gạt khối A B dùng chốt lệch tâm đồng trục với đĩa cam Xác định kết cấu chủ yếu phần tử điều khiển : Đĩa lắp chốt lệch tâm: Ta có: RL = LT cos α Víi α lµ gãc quay Do đó, với =300 LT = LP = 40 mm ⇒ RL = LT 40 = = 46mm cos cos 30 Chọn đờng kính chốt dchốt = 10 mm Do đó, đờng kính tối thiểu là: d > 2.RL + 10 ⇒ d > 2.46 + 10 = 102 mm Chọn đĩa bánh Z = 60 m = Chọn cấu gạt L có hệ số khuyếch đại ix = Vậy để gạt đủ hành trình LA = Xcam.ix Mặt khác, Xcam = L A 32 = = 10,7 mm iX Do®ã, Rmax - Rmin = 10,7 mm Để đảm bảo áp lực lên cấu không qu¸ lín ta chän Rmin = 28mm Víi gãc cã bán kính không đổi 120 o đối xứng nên ta vẽ đợc biên dạng cam Chọn bề rộng rãnh cam 12mm, đờng kính đĩa cam đợc tính nh sau: Dde = 2.(38,7 + 12 + 6,3) = 102 mm Đĩa lắp chốt lệch tâm đợc mô tả nh hình vẽ sau: 55 _ CTk40l Đồ án thiết kế máy công cụ 120° 60° t p g Để dẫn động cho cấu ®iỊu khiĨn phï hỵp víi kÕt cÊu cđa hép ta dùng bánh trung gian có Z = 60 m = ăn khớp với bánh đĩa lắp chốt lệch tâm Nguyên lý điều khiển a b R Khi tác dụng lực điều khiển, quay cần gạt từ T sang P khối A 22 ăn khớp, miếng B không chun 88 22 ®éng Sau ®ã quay tay quay tiÕp miếng B gạt cặp bánh 88 gạt cặp bánh vào ăn khớp khối A không ăn khớp Do vậy, ta đợc phơng án thứ tự yêu cầu 56 _ CTk40l ... ren, tiện trơn Thế giới quy chuẩn hệ ren (trong đó, hƯ cã lo¹i ren) : + Ren Qc tÕ (tr) Ren môđun (m) _ CTk40l Đồ án thiết kế máy công cụ + Ren Anh (n) Ren Pitch (Dp) Vì vậy, máy tiện ren vít vạn. .. mặt ren) xén mặt đầu, cắt đứt.v.v Có thể khoan, khoét, doa máy tiện Trong thực tế, có loại máy tiện vạn năng, máy tiện tự động, bán tự động, chuyên môn hoá chuyên dùng, máy tiện revolve, máy tiện. .. máy tiện CNC Tuy nhiên thực tế yêu cầu thiết kế máy tiện vạn hạng trung, ta xem xét, khảo sát nhóm máy tiện ren vít vạn hạng trung (đặc biệt máy T620) Các máy hạng trung đợc sử dụng rộng rãi thị
Ngày đăng: 19/11/2017, 19:32
Xem thêm:
