hướng dẫn đồ án thiết kế cơ khí,.....:: Thiết kế hệ thống dẫn hướng dùng cho máy phay cnc 3 trục...... Tính toán thiết kế và lựa chọn hệ thống vít me bi, hệ thống ray hướng dẫn cho trục X, và Y , chọn ổ bị... Tính toán lựa chọn động cơ điện phù hợp để điều khiển trục X và Y...
NỘI DUNG CHƯƠNG І TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU VÀ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG CỦA MÁY CNC 1.1 Khái niệm máy điều khiển số 1.2 Kết cấu hệ thống dẫn động máy CNC CHƯƠNG ІІ: TÍNH CHỌN THIẾT BỊ DẪN ĐỘNG HỆ BÀN MÁY CNC 2.1 Tính chọn vít me: 2.1.1 Kết cấu truyền vitme đai ốc bi 2.1.2 Tính chọn vitme bi .7 2.1.3 Ví dụ q trình tính tốn lựa chọn trục vít 17 2.2 Tính chọn ray dẫn hướng 25 2.2.1 Quy trình tính tốn 26 2.2.3 Momen tĩnh cho phép M0 27 2.2.4 Hệ số an toàn tĩnh .27 2.2.5 Hệ số tải trọng động định mức C .28 2.2.6 Tính tốn tuổi bền danh nghĩa L 28 2.2.7 Tính tốn tuổi bền dịch vụ theo thời gian 29 2.2.8 Hệ số ma sát .30 2.2.9 Tính tốn tải trọng làm việc .30 2.2.10 Tính tốn tải trọng tương đương 33 2.2.11 Tính tốn tải trọng trung bình 34 2.2.12 Ví dụ tính toán 34 Chương III: TÍNH CHỌN ĐỘNG CƠ 39 3.1 Các bước tính chọn động inverter 39 3.2 Chọn động servo để điều khiển quỹ đạo chuyển động theo trục Ox trục Oy 40 3.2.1 Tính mơ men ma sát: 40 3.2.2 Tính mơ men thắng trọng lực kết cấu 40 3.2.3 Tính vận tốc dài: 40 3.2.4 Tính mơ men máy: 40 3.2.5 Tính mơ men tĩnh: .41 3.2.6 Tính tốc độ quay motor: .41 Tài liệu tham khảo .42 LỜI NĨI ĐẦU Đóng góp vào phát triển nhanh chóng khoa học cơng nghệ thời gian gần đây, tự động hóa sản xuất có vai trò quan trọng Nhận thức điều này, chiến lực cơng nghiệp hóa đại hóa kinh tế đất nước, công nghệ tự động ưu tiên đầu tư phát triển nước có cơng nghiệp phát triển việc tự động hố ngành kinh tế, kỹ thuật có khí chế tạo thực từ nhiều thập kỷ trước Một vấn đề định tự động hố ngành khí chế tạo kỹ thuật điều khiển số công nghệ máy điều khiển số Các máy công cụ điều khiển số (NC CNC) dùng phổ biến nước phát triển Trong năm gần NC CNC nhập vào Việt Nam sử dụng rộng rãi viện nghiên cứu công ty liên doanh Máy công cụ điều khiển số đại (các máy CNC) thiết bị điển hình cho sản xuất tự động, đặc trưng cho ngành khí tự động Vậy để làm chủ cơng nghệ cần làm chủ thiết bị quan trọng điển hình Trong máy cơng cụ điều khiển số CNC việc đảm bảo điều kiện bền thiết bị dẫn động bàn máy, cụm trục ảnh hưởng chúng đến dao động bàn máy phần quan trọng trình thiết kế máy CNC Đảm bảo điều kiện giúp cho q trình gia cơng liên tục, sai số q trình gia cơng nhỏ nhất, góp phần nâng cao hiệu sử dụng máy Việc tính tốn lựa chọn thiết bị dẫn động công việc đòi hỏi xác hợp lí để lựa chọn thiết bị phù hợp với nhu cầu sử dụng, đảm bảo điều kiện bền tính kinh tế Thơng thường với máy định, người sản xuất phải tính tốn cho thiết bị vất vả, sản xuất loại máy lại phải tính chọn lại từ đầu Quyển sách trình bày q trình thiết lập cơng thức tính, xây dựng chương trình tự động tính chọn thiết bị dẫn động phương pháp tính chọn động điện để điều khiển dịch chuyển theo trục Đây tốn điển hình giúp sinh viên tích lũy kiến thức máy điều khiển số, sử dụng kiến thức tổng hợp từ môn học để vào giải toán kỹ thuật Để sách ngày hồn thiện hơn, chúng tơi mong nhận đóng góp quý báu độc giả Hà Nội, ngày 20 tháng 12 năm 2011 Nhóm tác giả CHƯƠNG І TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU VÀ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG CỦA MÁY CNC 1.1 Khái niệm máy điều khiển số Điều khiển số đời cách 30 năm tác động mạnh mẽ đến ngành chế tạo máy, tạo máy cơng cụ tự động hố kết cấu khí Máy điều khiển số CNC-Computer Numerical Control máy cơng cụ điều khiển theo chương trình số, q trình gia cơng thực cách tự động Trước gia công người ta đưa vào hệ thống điều khiển chương trình gia cơng dạng chuỗi lệnh điều khiển Hệ thống điều khiển số cho khả thực lệnh kiểm tra chúng nhờ hệ thống đo dịch chuyển bàn trượt máy Các loại máy CNC phổ biến gồm có: • Máy tiện CNC • Máy phay CNC • Máy khoan tia lửa điện CNC • Máy cắt dây CNC Ưu điểm máy CNC So với máy công cụ thông thường, máy CNC có nhiều nét ưu việt hơn, thể điểm sau: Gia công chi tiết phức tạp Quy hoạch thời gian sản xuất tốt Thời gian lưu thông ngắn tập trung nguyên công cao giảm thời gian phụ Tính linh hoạt cao Độ lớn loạt tối ưu nhỏ Độ xác gia cơng cao ổn định Chi phí kiểm tra giảm Chi phí phế phẩm giảm Hoạt động liên tục nhiều ca sản xuất Giảm số nhân công Hiệu suất cao Tăng lực sản xuất Có khả tích hợp hệ thống gia công linh hoạt.\ 1.2 Kết cấu hệ thống dẫn động máy CNC • Kết cấu: - Bệ máy - Các bàn máy theo trục X, Y, Z - Các hệ thống dẫn động vít me bi, hệ thống dẫn hướng tương ứng theo trục X, Y, Z - Các điều khiển, động bố trí bàn máy,… Hình 1.1 Máy tiện phay CNC Thơng thường, bàn máy gắn chặt với block, dịch chuyển nhờ lực đẩy vít me trượt hai ray dẫn hướng Trong máy CNC, đặc biệt máy phay cao tốc, việc đảm bảo điều kiện bền thiết bị dẫn động phần quan trọng q trình tính tốn lựa chọn thiết bị CHƯƠNG ІІ: TÍNH CHỌN THIẾT BỊ DẪN ĐỘNG HỆ BÀN MÁY CNC Các thiết bị dẫn động có vai trò quan trọng máy CNC, nhân tố đảm bảo vận hành gia cơng xác máy Việc tính tốn lựa chọn thiết bị dẫn động công việc bắt buộc phức tạp với nhiều công thức cần thiết lập Vì vậy, để thuận tiện cho cơng việc lựa chọn thiết bị dẫn động, chương xây dựng cơng thức tính tốn chương trình tính chọn thiết bị dẫn động Nội dung chương gồm có • Tính chọn vít me • Tính chọn block, ray dẫn hướng Các tính tốn thực theo catalog hãng NSK 2.1 Tính chọn vít me: Hình 2.1 Trục vít me dùng máy CNC 2.1.1 Kết cấu truyền vitme đai ốc bi 2.1.1.1 Kết cấu chung: Bộ truyền vít me - đai ốc bi thường dùng chuyển động chạy dao máy công cụ NC, CNC dùng máy cơng cụ máy mài, máy doa tốc độ loại máy khác Đơi dùng máy tiện, máy tổ hợp, dùng truyền dẫn di động xà, trụ máy công cụ hạng nặng Ngồi dẫn dùng truyền loại máy có chuyển động tịnh tiến máy bào giường, máy chuốt Các ưu điểm: - Khắc phục độ rơ khớp ren, chịu lực kéo với kết cấu đảm bảo độ cứng vững chiều trục cao - Tổn thất ma sát bé, hiệu suất truyền đạt tới 0,9 so với vít me đai ốc trượt 0,2 ÷ 0,4 - Gần độc lập hoàn toàn với lực ma sát (biến đổi theo tốc độ), ma sát tĩnh bé nên chuyển động êm Hình 2.2 Kết cấu sơ vít me đai ốc bi Kết cấu truyền vít me - đai ốc bi hình bao gồm trục vít me, đai ốc, dòng bi chuyển động vít me - đai ốc ống hồi bi đảm bảo dòng bi tuần hồn liên tục 2.1.1.2 Các dạng prơfin ren vít me đai ốc sau Dạng chữ nhật (hình b), dạng hình thang (hình c), dạng nửa cung tròn dạng rãnh (dạng cung nhọn) Dạng chữ nhật dạng prơfin ren hình thang có khả tải thấp, dùng máy có khả chịu tải trọng chiều trục bé độ cứng vững khơng cao Dạng nửa cung tròn (hình d) sử dụng phổ biến nhất, bán kính rãnh r2 gần bán kính viên bi R1 giảm tối đa ứng suất tiếp xúc, chọn r2/r1=0,95÷0,97, giá trị r2/r1 làm tổn thất ma sát cách rõ rệt Tại góc tiếp xúc bé truyền có độ cứng vững bé khả tải bé, lực hướng kính lớn Do tăng góc tiếp xúc khả đảo độ cứng vững truyền động tăng hạ thấp tổn thất ma sát khe hở đường kính ∆d phải chọn để góc tiếp xúc đạt 45° ∆d = 4.(r2 − r1 ).(1 − cos α ) Hình 2.3 Các dạng profin ren vít me ổ bi Dạng rãnh cung nhọn (a) có nhiều ưu điểm loại cung tròn, cho phép truyền động khơng rơ chọn độ dơi đường kính viên bi Còn dạng nửa tròn muốn khử độ rơ tạo độ dơi dùng thêm đai ốc thứ hai để điều chỉnh 2.1.2 Tính chọn vitme bi Chọn kiểu trục vít me xác(Precision Ballscrew) Q trình tính tốn hình vẽ sau: Hình 2.4 Sơ đồ tính chọn vít me bi Các thông số đầu vào - nmax: Tốc độ quay lớn động dẫn động vít me - Vmax: Tốc độ dịch chuyển lớn bàn máy - amax: Gia tốc lớn bàn máy - Wi: Các khối lượng - Lt: Tuổi thọ vít me - ls: Hành trình - Các thơng số hình học hệ dẫn động - Fm, Fmz: Lực cắt - Chế độ làm việc ( Biểu đồ làm việc ) 2.1.2.1 Chọn kiểu lắp ổ đỡ Có phương pháp lắp đặt : đầu lắp chặt : fixed-fixed - Hình 2.5 Sơ đồ lắp đặt ổ đỡ đầu lắp chặt -1 đầu tùy chỉnh : fixed- supported Hình 2.6 Sơ đồ lắp ổ đỡ - đầu lắp chặt – đầu để tự : fixed – free Hình 2.7 Sơ đồ lắp ổ đỡ 2.1.2.2 Tính tốn tải cho phép tác dụng lên trục a Tải trọng uốn: Tải trọng uốn tính theo cơng thức sau: π NEI dr P =α = m ×103 2 L L α : hệ số an toàn ( α =0.5 ) E : Suất Young (E=2,1.104 kgf/mm2) I : mơmen qn tính hình học trục vitme π dr I= (mm ) 64 dr : đường kính trục vitme L : Khoảng cách ổ đỡ N,m : hệ số phụ thuộc kiểu lắp support-support : m=5,1 (N=1) fix-support : m=10,2 (N=2) fix-fix : m=20,3 (N=4) fix-free : m=1,3 (N=1/4) b Tải kéo nén cho phép: Tải kéo nén tính theo cơng thức: dr P = σ A = σ π P : tải trọng kéo nén cho phép (kgf) σ : ứng suất kéo nén cho phép A: diện tích tiết diện trục vitme 2.1.2.3 Tốc độ quay cho phép a Tốc độ quay tới hạn: Khi tốc độ quay động trùng với tần số tự nhiên hệ thống tiếp nhận, cộng Trong đó: hưởng bắt đầu xảy Tốc độ quay gọi tốc độ quay tới hạn Cần chọn tốc độ động để cộng hưởng không xảy Chúng ta chọn khoảng 80% tốc độ quay giới hạn làm tốc độ quay cho động 2.2.5 Hệ số tải trọng động định mức C Thậm chí ray dẫn hướng sản xuất theo cách chịu tác dụng điều kiện nhau, tuổi bền dịch vụ khác Vậy nên, tuổi bền dịch vụ sử dụng tiêu xác định tuổi bền hệ thống ray dẫn hướng Tải trọng định mức động C sử dụng để tính tốn tuổi bền dịch vụ hệ thống ray dẫn hướng chịu tải Tải trọng định mức động C xác định tải trọng có hướng độ lớn nhóm ray dẫn hướng làm việc điều kiện, tuổi bền trung bình cuả ray dẫn hướng 50 km( phận lăn bi ) 2.2.6 Tính tốn tuổi bền danh nghĩa L Tuổi bền danh nghĩa ray dẫn hướng chịu ảnh hưởng tải trọng làm việc thực tế Tuổi bền danh nghĩa tính tốn dựa tải trọng động định mức tải trọng làm việc thực tế Tuổi bền hệ thống ray chịu ảnh hưởng lớn hệ số môi trường độ cứng vững đường ray , nhiệt độ mơi trường , điều kiện chuyển động Vì vậy,những thơng số có tính tốn tuổi bền danh nghĩa Cơng thức tính ứng với - f × f C Loại xích bi: L = H T ì ữ ì 50 P fw 10 - Loại xích cuộn: L = f H × fT ì C ữ ì100 P fw Trong ú - f H : hệ số cứng vững - fT : hệ số nhiệt độ - f w : hệ số tải trọng - C : hệ số tải trọng động (N) - P : tải trọng làm việc (N) Để đảm bảo khả tải tối ưu hệ thống ray, độ cứng vững đường ray phải khoảng HRC58-64 Nếu độ cứng khoảng nói trên, tải cho phép tuổi bền danh nghĩa giảm Vì lí này, tải trọng động định mức tải trọng tĩnh định mức nhân với hệ số cững vững tính tốn Bảng đồ thị độ cứng vững đảm bảo HRC lớn 58, f H = 1.0 Với hệ số nhiệt fT : Khi nhiệt độ điều khiển lớn 100 độ C, tuổi bền danh nghĩa giảm bớt Do tải trọng động tĩnh định mức nhân với hệ số nhiệt độ tính tốn Xem hình bên Nhiều phần ray làm từ nhựa cao su, nên nhiệt độ phải 100 độ C tốt Các yêu cầu đặc biệt phải liên hệ với nhà sản xuất Hệ số tải trọng f w : Mặc dù tải trọng làm việc ray đước xét tính tốn, tải trọng thực tế hầu hết cao tính tốn Đó rung động va đập máy chuyển động Rung động xảy điều khiển tốc độ cao, va đập xảy máy khởi động lại dừng máy Do đó, xét đến tốc độ chuyển động rung động, tải trọng động định mức phải chia cho hệ số tải trọng theo bảng bên cạnh 2.2.7 Tính tốn tuổi bền dịch vụ theo thời gian Khi tuổi bền danh nghĩa xét đến , tuổi bề dịch vụ tính tốn theo thơng số có chiều dài hành trình vòng quay khơng đổi Lh = L ×103 × ls × n1 × 60 Trong đó: - L : tuổi bền danh nghĩa - ls : chiều dài hành trình - n1 : tốc độ vòng (min-1) 2.2.8 Hệ số ma sát Ray dẫn hướng điều khiển nhờ chuyển động viên bi lăn ray phần di trượt Lực cản ma sát tính tốn dựa tải trọng làm việc lực cản chốt Nói chung, hệ số ma sát khác sê ri khác Hệ số ma sát sêri MSA v MSB khong 0.002 ti 0.003 F = àìP+ f Trong - µ : hệ số ma sát động - P : tải trọng làm việc - f : sức chịu vòng đệm 2.2.9 Tính tốn tải trọng làm việc Một số ví dụ cơng thức tính tải trọng làm việc cho bảng sau: Điều kiện làm việc Sơ đồ lực Cơng thức tính Hệ bàn máy nằm ngang, chuyển động không tải Hệ bàn máy nằm ngang nhơ ngồi, chuyển động không tải Hệ bàn máy thẳng đứng, chuyển động không tải P1 = F Fl3 Fl4 + − 2l1 2l2 P2 = F Fl3 Fl4 − − 2l1 2l2 P3 = F Fl3 Fl4 − + 2l1 2l2 P4 = F Fl3 Fl4 + + 2l1 2l2 P1 = F Fl3 Fl4 + + 2l1 2l2 P2 = F Fl3 Fl4 − + 2l1 2l2 P3 = F Fl3 Fl4 − − 2l1 2l2 P4 = F Fl3 Fl4 + − 2l1 2l2 P1 = P2 = P3 = P4 = Fl3 2l1 P1T = P2T = P3T = P4T = Fl4 2l1 Hệ bàn máy đứng, di chuyển ngang chuyển động không tải hệ bàn máy ngang, có đặt phơi P1 = P2 = P3 = P4 = Fl4 2l2 P1T = P2T = F Fl3 + 2l1 P3T = P4T = F Fl3 − 2l1 tăng tốc: P1 = P4 = mg ma1l3 − 2l1 P2 = P3 = mg ma1l3 + 2l1 P1T = P2T = P3T = P4T = ma1l4 2l1 chạy đều: P1T = P2T = P3T = P4T = mg giảm tốc: P1 = P4 = mg ma3l3 + 2l1 P2 = P3 = mg ma3l3 − 2l1 P1T = P2T = P3T = P4T = ma3l4 2l1 hệ bàn máy đứng, tăng tốc: có đặt phơi P1 = P4 = P2 = P3 = m ( g + a ) l3 2l1 P1T = P2T = P3T = P4T = m ( g + a1 ) l4 2l1 chạy đều: P1 = P4 = P2 = P3 = mgl3 2l1 P1T = P2T = P3T = P4T = mgl4 2l1 giảm tốc: P1 = P4 = P2 = P3 = m ( g − a ) l3 2l1 P1T = P2T = P3T = P4T = m ( g − a1 ) l4 2l1 2.2.10 Tính tốn tải trọng tương đương Hệ thống ray dẫn hướng chịu tải mô men theo hướng tải trọng hướng tâm, tải trọng đảo chiều hướng tâm, tải trọng mặt bên đồng thời Khi tải trọng tác dụng lên hệ thống ray đồng thời, tải trọng khác hướng vào tâm mặt bên tương đương, cho việc tính tốn tuổi bền dịch vụ hệ số an tồn tĩnh Cơng thức tính tốn : PE = PR + PT Trong đó: - PE : tải trọng tương đương - PR : tải trọng hướng tâm tác dụng mặt - PT : tải trọng tác dụng lên mặt bên Momen tác dụng tính theo cơng thức: PE = PR + PT + C0 M MR Trong đó: - C0 : tải trọng tĩnh định mức - M : momen tính tốn - M R : momen tĩnh cho phép 2.2.11 Tính tốn tải trọng trung bình Cơng thức tính tải trọng trung bình: Pm = n × ∑ ( Pn3 Ln ) L n =1 Trong đó: - Pn : tải trọng biến thiên - Ln : khoảng dịch chuyển tác dụng Pn - L : tổng chiều dài dịch chuyển 2.2.12 Ví dụ tính tốn Các điều kiện đầu Sử dụng ray dẫn hướng có series : Modle MSA35LA2SSFC + R2520-20/20 P II Hệ số tải động : C = 63.6kN Hệ số tải tĩnh khối lượng vận tốc Các giai đoạn : C0 = 100.6kN m1 = 700kg tổng chiều dài dịch chuyển m2 = 450kg ls = 1500mm v = 0.75m / s t1 = 0.05s đoạn di chuyển t2 = 1.9s l2 = 450mm t3 = 0.15s gia tốc l3 = 135mm a1 = 15m / s a3 = m / s l1 = 650mm l4 = 60mm l5 = 175mm l6 = 400mm Hình 2.15.Sơ đồ đặt lực chế độ chuyển động 2.2.12.1 Tính tốn lực riêng rẽ a Chuyển động đều, lực hướng kính Pn P1 = m1 g m1 gl3 m1 gl4 m2 g − + + =2562.4 N 2l1 2l2 P2 = m1 g m1 gl3 m1 gl4 m2 g + + + =3987.2 N 2l1 2l2 P3 = m1 g m1 gl3 m1 gl4 m2 g + − + =3072.6 N 2l1 2l2 P3 = m1 g m1 gl3 m1 gl4 m2 g − − + =1647.8 N 2l1 2l2 b Chuyển động tăng tốc sang trái , lực Pnla1 Pla 1 = P1 − m1a1l6 m2 a1l5 − = −1577 N 2l1 2l1 P2la1 = P2 + m1a1l6 m2 a1l5 + = 8126, N 2l1 2l1 P3la1 = P3 + m1a1l6 m2 a1l5 + = 7212 N 2l1 2l1 P4la1 = P4 − m1a1l6 m2 a1l5 − = −2491.6 N 2l1 2l1 Tải phụ Pnt1la1 : Pt1la1 = − m1a1l4 = −484.6 N 2l1 Pt3la1 = m1a1l4 = 484.6 N 2l1 Pt2la1 = − m1a1l4 = −484.6 N 2l1 Pt4la1 = − m1a1l4 = −484.6 N 2l1 c Chuyển động giảm tốc sang trái Pnla3 Pla = P1 + m1a3l6 m2 a3l5 + = 3942.2 N 2l1 2l1 P2la3 = P2 − m1a3l6 m2 a3l5 − = 2607.4 N 2l1 2l1 P3la3 = P3 − m1a3l6 m2 a3l5 − = 1692.8 N 2l1 2l1 P4la3 = P4 + m1a3l6 m2 a3l5 + = 3027.6 N 2l1 2l1 Tải phụ Pnt1la3 : PE 3la1 = P3la1 + Pt3la1 = 7696.6 N PE 4la1 = P4la1 + Pt4la1 = 2976.2 N Pt3la3 = m1a3l4 = 161.5 N 2l1 Pt4la3 = m1a3l4 = −161.5 N 2l1 d Chuyển động tăng tốc sang phải Pn ra1 Tính tốn tương tự ta có: Pra 1 = 6701.8 N P3 ra1 = −1066.8 N P2 ra1 = −152.2 N P4 ra1 = 5787.2 N Tải phụ Ptn ra1 : Pt1ra1 = 484.6 N Pt3 ra1 = −484.6 N Pt2 ra1 = −484.6 N Pt4 ra1 = 484.6 N e Chuyển động giảm tốc sang phải: Pn ra3 Pra = 1182.6 N P3 ra3 = 4452.4 N P2 ra3 = 5367 N P4 ra3 = 268 N Tải phụ Ptn ra3 : Pt1ra3 = −161.5 N Pt3 ra3 = 161.5 N Pt2 ra3 = 161.5 N Pt4 ra3 = −161.5 N 2.2.12.2 Tính tốn tải tương đương a Khi chuyển động PE1 = P1 = 2562.4 N PE = P3 = 3072.6 N PE = P2 = 3987.2 N PE = P4 = 1647.8 N b Tăng tốc sang trái PE1la1 = Pla 1 + Pt1la1 = 2061.6 N PE 3la1 = P3la1 + Pt3la1 = 7696.6 N PE 2la1 = P2la1 + Pt2la1 = 8611.2 N PE 4la1 = P4la1 + Pt4la1 = 2976.2 N c Giảm tốc sang trái PE1la3 = Pla + Pt1la3 = 4103.7 N PE 3la3 = P3la3 + Pt3la3 = 1854.3N PE 2la3 = P2la3 + Pt2la3 = 2768.9 N PE 4la3 = P4la3 + Pt4la3 = 3189.1N d Tăng tốc sang phải PE1ra1 = Pra 1 + Pt1ra1 = 7186.4 N PE 3ra1 = P3 ra1 + Pt3ra1 = 1551.4 N PE ra1 = P2 ra1 + Pt2 ra1 = 636.8 N PE ra1 = P4 ra1 + Pt4 ra1 = 6271.8 N e Giảm tốc sang phải PE1ra3 = Pra + Pt1ra3 = 1344.1N PE 3ra3 = P3ra3 + Pt3 ra3 = 4613.9 N PE ra3 = P2 ra3 + Pt2 ra3 = 5528.5 N PE ra3 = P4 ra3 + Pt4 ra3 = 429.5 N 2.2.12.3 Tính tốn hệ số tĩnh fs = C0 100.6 × 103 = = 11.7 PE 2la1 8611.2 2.2.12.4 Tính tốn tải trung bình Pmn : Pm1 = (P la13 X + PE31 X + PE1la33 X + PE1ra13 X + PE31.X + PE1ra33 X ) E1 2ls = 2700.7 N Tương tự ta có : Pm = 4077.2 N , Pm3 = 3187.7 N , Pm = 1872.6 N 2.2.12.5 Tính tốn tuổi thọ danh nghĩa Ln 3 C L1 = ÷ × 50 = 193500km f w Pm1 C L2 = ữ ì 50 = 56231km f w Pm C L3 = ữ ì 50 = 117700km f w Pm C L4 = ữ ì 50 = 580400km f w Pm Chương III: TÍNH CHỌN ĐỘNG CƠ 3.1 Các bước tính chọn động inverter Thơng số Cơng thức m.g.µ h.cosα Mơ men ma sát M fric = 2.π i.η Giải thích m: Khối lượng g: Gia tốc trọng trường μ: Hệ số ma sát h: Bước vít me α: Góc nghiêng trục i: Tỉ số truyền giảm tốc Mô men chống trọng lực M Wz = m.g.h.cosα 2.π i.η η: Hiệu suất máy m: Khối lượng g: Gia tốc trọng trường μ: Hệ số ma sát h: Bước vít me α: Góc nghiêng trục i: Tỉ số truyền giảm tốc Mô men gia công Mô men tĩnh Tốc độ giới hạn motor Chọn động M mach = h.Pmax 2.π i.η.v η: Hiệu suất máy Pmax : Lực cắt (N) M stat = M fric + M Wz + M mach nnoml = vmax i h Vmax: Tốc độ cắt (m/s) M 0motor ≥ M Stat nNmotor ≥ nnoml Chọn Inverter I Ninverter ≥ I motor Ở phần sau ta thử tính với giá trị đầu vào giả định 3.2 Chọn động servo để điều khiển quỹ đạo chuyển động theo trục Ox trục Oy 3.2.1 Tính mơ men ma sát: M fric = m.g µ h.cosα 2.π i.η - Chọn vít me có bước h = 10mm - hệ số ma sát thép gang ta chọn μ = 0,12 - Gia tốc trọng trường g = 10m/s2 - Khối lượng phần đầu dịch chuyển (lấy m = 200Kg) - α = 0O - i=1 ( chọn phương án động nối trực tiếp với vít me bi khơng qua hộp tốc độ), trường hợp ta cần chế độ làm việc máy êm, mô men cần cung cấp nhỏ, vận tốc Vmax=4000 vg/ph đảm bảo (vì tốc độ trục trường hợp đạt 12000 vg/ph) - η công suất (chọn η = 0,9) Thay số ta kết tính tốn sau M fric = 200.10.0,12.0.01.cos0 = 0, 4( N / m) 2.π 1.0,9 3.2.2 Tính mơ men thắng trọng lực kết cấu M Wz = m.g h.cosα 2.π i.η o Wz Vì cấu chấp hành đặt nằm ngang nên α = nên M =0 3.2.3 Tính vận tốc dài: Chọn đường kính vít me bi 30mm, ta có: vmax = π D.n π 30.4000 = = 6, 2( m / s ) 60.1000 60.1000 3.2.4 Tính mơ men máy: M mach = h.Pmax 0.01.2700 = = 0,9( N / m) 2.π i.η v 2.π 0,9.6, 3.2.5 Tính mơ men tĩnh: M stat = M fric + M Wz + M mach = 0, + + 0,9 = 1,3( N / m) 3.2.6 Tính tốc độ quay motor: nnoml = vmax i 4000 = = 800(vg / phut ) h Dựa vào mô men tĩnh động tốc độ motor Ta chọn loại động AM 820A có mơ men khởi động (N/m), tốc độ vòng quay lớn 4500 Vg/Ph Chọn inverter dựa điều kiện I NInverter ≥ I 0.Motor Tài liệu tham khảo PMI ballscrews catalog, Precision motion industries, INC AMT linear guideway, Precision motion industries, INC Ballscrews technical information, Hiwin motion control and system technology Linear guideway technical information, Hiwin motion control and system technology Machine tools for high performance machining, L.N.López de Lacalle, A.Lamikiz Website hãng www.pmi-amt.com , www.Hiwin.com ... mức phải chia cho hệ số tải trọng theo bảng bên cạnh 2.2.7 Tính tốn tuổi bền dịch vụ theo thời gian Khi tuổi bền danh nghĩa xét đến , tuổi bề dịch vụ tính tốn theo thơng số có chiều dài hành trình... 60 t2 = 55 Kiểu ratio(%) tốn gia cơng Cao tốc Phay tinh Phay thô F3 = 1140 N = 15 N = 12 t3 = 15 Tính tốn tải trọng danh nghĩa tốc độ quay danh nghĩa, ta có: Tính Ca: Ca L L= ữ ì 10 , Lt... hướng 50 km( phận lăn bi ) 2.2.6 Tính tốn tuổi bền danh nghĩa L Tuổi bền danh nghĩa ray dẫn hướng chịu ảnh hưởng tải trọng làm việc thực tế Tuổi bền danh nghĩa tính tốn dựa tải trọng động định mức