thiết kế máy công cụ, chương 6

Ch-ơng 7 Thiết kế động lực học máy I. Tính các lực tác dụng trong truyền dẫn Xác định lực chạy dao,lực cắt (Q,P c ) 1. Sơ đồ đặt lực trên cơ cấu chấp hành Lực cắt ZYX PPPP 2. Tính các lực thành phần Theo công thức bảng (II-1) có: P YX ZYX StCPP ,, với C:hệ số kể đến ảnh h-ởng của tính chất vật gia công t:chiều sâu cắt (mm) S:l-ợng chạy dao (mm/v) Sử dụng công thức nguyên lý cắt để tính lực cắt.Mặt khác để tính chính xác theo nguyên lý cắt,ta chọn chế độ cắt theo chế độ thử máy: - Thử có tải: Chi tiết 115,l=2000,thép 45,HRB=207. Dao P18.Chế độ cắt n=40 (v/p) S=1,4 (mm/v) t=6 (mm) 1 6.2000 YX Z StCP . 75,0 4,1 =15445,62 (N) 9,0 6.1250 YX Y StCP . 75,0 4,1 =8069,45 (N) 2,1 6.650 YX X StCP . 65,0 4,1 =6945,08 (N) - Thử công suất: Chi tiết 70,l=350,thép 45. Dao T15K6.n=400 S=0,39 t=5 Tính t-ơng tự nh- công thức trên có: )(2626 )(2432 )(4935 NP NP NP Y X Z Lực chạy dao (Q): Theo công thức thực nghiệm do Rêsêtôp và Lêvít với máy tiện có sống tr-ợt lăng trụ: Q=k. )( GPfP ZX với G:trọng l-ợng phần dịch chuyển =250 kg =2500 N f:hệ số thu gọn ma sát trên sống tr-ợt =0,15 đến 0,18 k:hệ số tăng lực ma sát do X P tạo ra mômen lật; k=1,15 Thay vào công thức trên có: Q=1,15.6945+0,16.(15445,6+2500) =10858(N) 3. Tính mômen xoắn của động cơ điện: Khi máy tiện làm việc trong hộp tốc độ X M của động cơ cân bằng với X M của lực cắt và X M ma sát trong các cặp truyền động.Ta có ph-ơng trình: n i kXmsXPccXd iMMiM 1 0/ hay 0/ .i M M XPc cXd với 0 i :tỉ số truyền tổng cộng xích k i :tỉ số truyền từ cặp có Xms M tới trục chính :hiệu suất toàn xích XPc M :mômen xoắn do lực cắt gây ra XPc M = Z P .d/2 Z P :lực cắt tiếp tuyến d:đ-ờng kính chi tiết gia công -Khi thử có tải: d=115,n=40 v/p, Z P =15445 XPc M = 2 115.15445 =888087 (N.mm) 1450 40 . 75,0 888087 / cXd M =32665 (N.mm) (ở đây hiệu suất =0,75 và tỉ số truyền 0 i =40/1450) -Khi th- ở chế độ thử công suất: d=70,n=400, Z P = 4935 XPc M =4935.70/2=172725(N.mm) 1450 400 . 75,0 172725 / cXd M =63531(N.mm). II- Tính công suất động cơ điện 1.Xác định công suất động cơ truyền dẫn chính: Công suất động cơ gồm: pcdc NNNN 0 với c N : công suất cắt 0 N : công suất chạy không p N : công suất phụ tiêu hao theo hiệu suất và do những nguyên nhân ngẫu nhiên ảnh h-ởng đến sự làm việc của máy. - Công suất cắt 81,9.102.60 .vP N Z c (kW) Theo chế độ thử công suất Z P = 4935(N),n=400(v/p), d=70(mm) 1000 400.70. 1000 dn v =87,92(m/p) - Công suất cắt 81,9.102.60 92,87.4935 c N =7,23(kW) Th-ờng thì dcc NN .)8570( 0 0 nên có thể tính gần đúng: 75,0 23,7 c dc N N =9,64(kW) Do đó chọn động cơ tiêu chuẩn N=10(kW) và n=1450(v/p). 2.Xác định công suất chạy dao: - Khi tính theo tỉ lệ với công suất động cơ chính: dcVdcS NKN . (với máy tiện k=0,04) =0,04.9,64=0,386(kW) -Khi tính theo lực chạy dao: 81,9 10.612 . 4 cd S dcS VQ N (kW) với: S V :tốc độ chạy dao, S V =S.n=0,39.400=156(mm/p) cd :hiệu suất chung của cơ cấu chạy dao ( 2,015,0 ) Q:lực kéo (N).Thay vào công thức trên: 81,9.15,0.10.612 156.10858 4 dcS N 0,188(kW). III. Tính sức bền chi tiết máy: Trục n min n max n tinh M Xtinh N truc d sb d chon IX 5,25 1680 22,2 2193 0,164 21,8 30 X 5,25 1680 22,2 2084 0,156 21,4 30 XI 4,41 2419 21,3 2064 0,149 21,3 30 XII 4,41 2419 17,9 1936 0,131 20,99 30 XIII 3,76 1935 4,84 2923 0,125 18,95 20 XIV 0,55 2419 4,84 8837 0,118 24,2 25 XV 0,28 1209 2,27 15806 0,11 28,8 30 1.Tính sức bền cặp bánh răng 36/36 của trục Nooctông - Trong máy cắt kim loại,việc tính toán động học của bánh răng là xác định môđuyn (m).Tính theo sức bền uốn và kiểm tra theo sức bền tiếp xúc. 1.1. Tính m theo sức bền uốn: n KN yZ m U U . . 1950 .10 3 với: N:công suất trên trục n:số vòng quay nhỏ nhất của bắnh răng (bánh nhỏ) (v/p) m B =6 10 lấy =6 k:hệ số tải trọng,lấy k=1,3 y:hệ số dạng răng,tra trong chi tiết máy y=3,75 Z:số răng (Z=36) f HlFlF U S KK lim0 chọn vật liệu là thép 45,theo chi tiết máy có lim0F =1,8.HB=324 (độ rắn bề mặt sau nhiệt luyện =170 217HB,lấy HB=180). 75,1 8,0 1 F Hl Fl S K K thay vào )/(1,148 2 cmN U Từ đó thay vào công thức tính môđuyn theo uốn: 77,1 126 77,6.3,1 . 1,148.75,3.6.36 1950 .10 3 U m theo tiêu chuẩn lấy m=2. 1.2. Kiểm nghiệm theo sức bền tiếp xúc: Theo chi tiết máy có công thức: ) /()1.( 2 . 2 11 diBiKTZZZ HHMtx ,tra bảng có: 7639,1 20.2sin 2 2sin 2 )(274 0 3/1 H M Z MPaZ [1,88-3,2. ) 11 ( 21 ZZ ]=[1,88- 3,2.2/36]=1,702 766,0 702,1 11 Z Mômen xoắn 1 T =1714,5(N.m) 1 13,1 15,1 HV H H K K K 3,1 VHHH KKKK Tỉ số truyền i=1 Chiều rộng bánh răng B=6m=6.2=12 72)( 2 1 ZZ m d .Thay vào công thức trên 152,140 tx tx đ-ợc tính theo công thức nB NKi iA tx . )1( . 10.05,1 36 A: khoảng cách trục A= 72)( 2 1 ZZ m d Các giá trị khác nh- trên.Thay số vào công thức tx 795,1 Do đó tx < tx nên cặp bánh răng đủ bền. 2.Tính trục chính : 4.4. Bảng tính toán động lực học: Các công thức dùng để lập bảng: idctr t NN n n nn . . 4 min max min với các giá trị hiệu suất : + bộ truyền đai: 97,0 d + truyền động bánh răng: 98,0 br + ổ: 995,0 o )(. .63491 3 mm n N Cd n N M t tr sb t tr Xt (C=100 150) lấy C=100. Bảng: Trục n min n max n tinh M Xtinh N truc d sb d chon I 1450 1450 1450 4349 10 19 20 II 800 800 800 8640 9,65 22,5 30 III 1250 1000 1057 6220 9,18 20,7 28 IV 1250 400 532 12048 8,95 25,8 35 V 1250 100 108 57866 8,726 43,6 45 VI 1250 25 66,5 91544 8,5 50,8 60 VII 2000 12 43,1 133602 8,04 85,2 90 trong đó Xt M : mômen xoắn tính c d : đ-ờng kính chọn. Tính trục VII là trục chính mang 3 bánh răng, bánh 1 cố định , bánh 2 và 3di tr-ợt Z 1 = 54 (m=4), Z 2 = 60(m=2,5), Z 3 =42 (m=3) 2.1.Tính sơ bộ chiều dài trục: Chiều rộng bánh răng b=25mm Khe hở mmf )32( 1 lấy 2 1 f Miếng gạt mmf )128( 2 lấy 11 2 f Rãnh thoát dao mmf )64( 3 lấy 6 3 f Chiều dài trục L = 19b + 18f + f 2 + f 3 2 f = 19.25 + 18.2 + 11 + 6.3 = 540 - Tính ngoại lực tác dụng lên trục và các chi tiết trên trục: +Công suất trên trục:N=8.04(kW) +Số vòng quay trục: t n =43,1(v/p) +Mômen xoắn trên trục: xt M =133600(N.m) bánh 2 là bánh chủ động ,bánh 1 là bánh bị động Lực tác dụng: )(648. )(1781 150 133600.2 2 )(45020.1237. )(1237 216 133600.2 2 22 2 2 0 11 1 1 NtgPP N d M P NtgtgPP N d M P r cs x r cs x -Tính phản lực gối tựa: +Trong mặt phẳng YOZ: mA = 540B X + 270 P 2r = 405P 1r B X = 540 648.270450.405 = 13,5 N mB = 540A X + 270P 2r = 135P 1r A X = 540 648.270450.135 = -211,5 N ( ng-ợc chiều hình vẽ ) 540A y = - 540 1781.2701237.135 = -1199 N ( ng-ợc chiều hình vẽ ) B Y = - 540 1781.2701237.475 = -1978 N ( ng-ợc chiều hình vẽ ) +Trong mÆt ph¼ng XOZ: )(5,1050 )(8,500237.)48148.(148. 21 21 NAABPPX NBBPPm xxxrr xxrrA     - Chän mÆt c¾t ngang nguy hiÓm lµ t¹i C 6,187423381.75,05,18512.75,0 5,185126,994515614 2222 22   xutd uc MMM M - Theo chi tiÕt m¸y lÊy:     38,14 1,0 63 3     td sb M d - C¸c biÓu ®å m«men uèn vµ xo¾n: . (mm/v) t =6 (mm) 1 6. 2000 YX Z StCP . 75,0 4,1 =15445 ,62 (N) 9,0 6. 1250 YX Y StCP . 75,0 4,1 =8 069 ,45 (N) 2,1 6. 650 YX X StCP . 65 ,0 4,1 =69 45,08. 800 800 864 0 9 ,65 22,5 30 III 1250 1000 1057 62 20 9,18 20,7 28 IV 1250 400 532 12048 8,95 25,8 35 V 1250 100 108 57 866 8,7 26 43 ,6 45 VI 1250 25 66 ,5 91544