a) Nguyên lý làm việc : Xi lanh (1) làm nhiệm vụ mang đầu khoan tịnh tiến theo phương thẳng. Khi bắt đầu xilanh (1) mang đầu dao di chuyển nhanh với vận tốc V0 = 2000 mmphút. Khi tới vị trí gia công xilanh (1) chuyển động chậm lại với khoảng vận tốc Vmin=20 mmphút, Vmax = 500 mmphút. Khi gia công xong chi tiết gia công xilanh (1) chuyển động nhanh lên với vận tốc V0 = 2000 mmphút. Xi lanh (2) làm nhiệm vụ kẹp chặt chi tiết gia công, để tránh sự va đập, vận tốc tịnh tiến vào kẹp chặt chi tiết gia công phải với vận tốc Vmin = 300 mmphút. Khi gia công xong pittông (2) lùi về với vận tốc Vmax = 1000 mmphút. Động cơ dầu (3) tạo chuyển động quay là chuyển cắt chính khi khoan, vận tốc điều chỉnh được với nmin = 30 mmphút, nmax = 1400 mmphút. Lưu lượng cần thiết của bơm dầu bằng tổng lưu lượng cần thiết để 3 cơ cấu chấp hành làm việc : Qbơm = Q1max + Q2max + Q3max Trong đó : Q1max _ Lưu lượng cần thiết để cơ cấu chấp hành (1) thực hiện lượng chạy dao nhanh Q¬2max _ Lưu lượng lớn nhất dùng trong cơ cấu kẹp chặt Q3max _ Lưu lượng lớn nhất dùng trong động cơ dầu Xác định lưu lượng dùng trong cơ cấu chấp hành (1) ( cơ cấu mang dao ) Các thông số cho trước : Lực chạy dao lớn nhất : P¬1max = 12000 N Lượng chạy dao nhanh: S01 = Vmin = 2000 mmphút Lượng chạy dao lớn nhất : S1max = V1max = 500 mmphút Lượng chạy dao nhỏ nhất : S1min = V1min = 20 mmphút Trọng lượng bàn máy : G1 = 2000 N Đường kính xilanh chọn theo tiêu chuẩn : D = 125 mm Áp suất buồng mang cần pittông : p2 = 4 bar Tiết diện pittông ở buồng công tác : F_1=(πD_12)4 = (π〖.125〗2)4 = 12260 mm2 = 122,6 cm2 Trong máy công cụ thường chọn : i = F_1F_2 = 2 Tiết diện pittông ở buồng chạy không : F_2=F_12 = 122,62 = 61,3 cm2 Đường kính cần đẩy d1 d1 = 2 Vì đường kính được tiêu chuẩn hóa nên ta chọn d1= 90 mm Vậy tiết diện thực tế của pittông ở buồng chạy không F_2=F_1(πd_12)4 = 122,6(π〖.90〗2)4×〖10〗(2) = 59 cm2 Phương trình cân bằng tĩnh lực tác dụng lên pittông p1F1 Pmax – Pm – p2F2 = 0 Với Pm là lực ma sát Nếu lấy hệ số ma sát của sóng trượt và đầu trượt µ = 0,2 Pm = µ.G = 0,2.2000 = 400 N. Suy ra : p1 = = 18,4 bar Lưu lượng ra khỏi hệ thống khi làm việc với vận tốc nhỏ nhất Qmin = F1.V1min = 122,6 . 2 = 245,2 cm3phut = 0,25 litphút Lưu lượng ra khỏi hệ thống khi làm việc với vận tốc lớn nhất Qmax = F1.Vmax = 122,6.50 = 6250 cm3phut = 6,25 litphút Lưu lượng cần thiết để thực hiện chạy dao nhanh lúc đi : Qđi = F1.V0 = 122,6 . 200 = 24,5 litphút. Lưu lượng cần thiết để thực hiện chạy dao nhanh lúc về : Qvề = F2.V0 = 59. 200 = 11,8 litphút. Trong hành trình chạy không chỉ sử dụng lưu lượng dầu trong thời gian ngắn nếu ta dùng bơm dầu có lưu lượng lớn thì không kinh tế vì thế ta dùng ắcquy dầu để dự trữ một số năng lượng. Ta chọn gắn ắcquy dầu ở đường vào của hệ thống. Để thực hiện lượng chạy dao nhanh trong hành trình đi thì lưu lượng ắc quy dầu dự trữ phải thỏa điều kiện : Qắcquy ≥ Qđi Qvề =24,5 – 11,8 = 12,3 lítphút Vậy ta chọn lưu lượng cần thiết để cơ cấu chấp hành (1) thực hiện lượng chạy dao nhanh Q1max = 11,8 lítphút (1)
THIẾT KẾ MÁY KHOAN BÀN I Nguyên lý hoạt động : n Máy khoan bàn a) Nguyên lý làm việc : Xi lanh (1) làm nhiệm vụ mang đầu khoan tịnh tiến theo phương thẳng Khi bắt đầu xilanh (1) mang đầu dao di chuyển nhanh với vận tốc V = 2000 mm/phút Khi tới vị trí gia cơng xilanh (1) chuyển động chậm lại với khoảng vận tốc V min=20 mm/phút, Vmax = 500 mm/phút Khi gia công xong chi tiết gia công xilanh (1) chuyển động nhanh lên với vận tốc V0 = 2000 mm/phút Xi lanh (2) làm nhiệm vụ kẹp chặt chi tiết gia công, để tránh va đập, vận tốc tịnh tiến vào kẹp chặt chi tiết gia công phải với vận tốc V = 300 mm/phút Khi gia công xong pittông (2) lùi với vận tốc Vmax = 1000 mm/phút Động dầu (3) tạo chuyển động quay chuyển cắt khoan, vận tốc điều chỉnh với nmin = 30 mm/phút, nmax = 1400 mm/phút Sơ đồ hệ thống dầu ép máy khoan bàn II Xác định lưu lượng bơm dầu : Lưu lượng cần thiết bơm dầu tổng lưu lượng cần thiết để cấu chấp hành làm việc : Qbơm = Q1max + Q2max + Q3max Trong : Q1max _ Lưu lượng cần thiết để cấu chấp hành (1) thực lượng chạy dao nhanh Q2max _ Lưu lượng lớn dùng cấu kẹp chặt Q3max _ Lưu lượng lớn dùng động dầu Xác định lưu lượng dùng cấu chấp hành (1) ( cấu mang dao ) Các thông số cho trước : - Lực chạy dao lớn : P1max = 12000 N - Lượng chạy dao nhanh: S01 = Vmin = 2000 mm/phút - Lượng chạy dao lớn : S1max = V1max = 500 mm/phút - Lượng chạy dao nhỏ : S1min = V1min = 20 mm/phút - Trọng lượng bàn máy : G1 = 2000 N - Đường kính xilanh chọn theo tiêu chuẩn : D = 125 mm - Áp suất buồng mang cần pittông : p2 = bar Tiết diện pittông buồng công tác : = = 12260 mm2 = 122,6 cm2 Trong máy công cụ thường chọn : i = = Tiết diện pittông buồng chạy khơng : = = 61,3 cm2 Đường kính cần đẩy d1 F1 F2 122, 61,3 2 8,8cm 88mm 3,14 d1 = Vì đường kính tiêu chuẩn hóa nên ta chọn d1= 90 mm Vậy tiết diện thực tế pittông buồng chạy khơng = = 59 cm2 Phương trình cân tĩnh lực tác dụng lên pittông p1F1 - Pmax – Pm – p2F2 = Với Pm lực ma sát Nếu lấy hệ số ma sát sóng trượt đầu trượt µ = 0,2 Pm = µ.G = 0,2.2000 = 400 N Pmax Pm F 12000 400 4.105.122, p2 18, 4.105 N 4 m F1 F1 122, 6.10 59 Suy : p1 = = 18,4 bar Lưu lượng khỏi hệ thống làm việc với vận tốc nhỏ Qmin = F1.V1min = 122,6 = 245,2 cm3/phut = 0,25 lit/phút Lưu lượng khỏi hệ thống làm việc với vận tốc lớn Qmax = F1.Vmax = 122,6.50 = 6250 cm3/phut = 6,25 lit/phút Lưu lượng cần thiết để thực chạy dao nhanh lúc : Qđi = F1.V0 = 122,6 200 = 24,5 lit/phút Lưu lượng cần thiết để thực chạy dao nhanh lúc : Qvề = F2.V0 = 59 200 = 11,8 lit/phút Trong hành trình chạy khơng sử dụng lưu lượng dầu thời gian ngắn ta dùng bơm dầu có lưu lượng lớn khơng kinh tế ta dùng ắcquy dầu để dự trữ số lượng Ta chọn gắn ắcquy dầu đường vào hệ thống Để thực lượng chạy dao nhanh hành trình lưu lượng ắc quy dầu dự trữ phải thỏa điều kiện : Qắcquy Qđi - Qvề =24,5 – 11,8 = 12,3 lít/phút Vậy ta chọn lưu lượng cần thiết để cấu chấp hành (1) thực lượng chạy dao nhanh Q1max = 11,8 lít/phút (1) Kiểm tra điều kiện lực cắt Ptt = p1.F1 = 18,4.105 122,6.10-4 = 22558 N > Pmax=12000 N Xác định Lưu lượng lớn dùng cấu kẹp chặt Các thông số cho trước : - Lực chạy dao lớn : P1max = 680 N - Lượng chạy dao vào: Svào = Vvào = 300 mm/phút - Lượng chạy dao : Sra = Vra = 1000 mm/phút - Trọng lượng bàn kẹp : G1 = 200 N - Đường kính xilanh chọn theo tiêu chuẩn : D2 = 75 mm - Áp suất buồng mang cần pittông : p2 = 1,5 bar Tiết diện pittông buồng công tác : = = 4415,6 mm2 = 44,2 cm2 Trong máy công cụ thường chọn : i = = Tiết diện pittông buồng chạy không : = = 22,1 cm2 Đường kính cần đẩy d2 F1 F2 44, 22,1 2 5,3cm 53mm 3,14 d2 = Vì đường kính tiêu chuẩn hóa nên ta chọn d2= 55 mm Vậy tiết diện thực tế pittông buồng chạy không = = 20,5 cm2 Phương trình cân tĩnh lực tác dụng lên pittông p1F1 - Pmax – Pm – p2F2 = Với Pm lực ma sát Nếu lấy hệ số ma sát sóng trượt đầu trượt µ = 0,2 Pm = µ.G = 0,2.200 = 40 N Pmax Pm F 680 40 1,5.105.44, p2 4,9.105 N 4 m F F 44, 2.10 20,5 1 Suy : p1 = = 4,9 bar Lưu lượng khỏi hệ thống khi tiến vào kẹp chặt Qvào = F1.Vvào = 44,2 20 = 1326 cm3/phut = 1,3 lit/phút Lưu lượng khỏi hệ thống tháo chi tiết Qra = F2.Vra = 20,5.100 = 2050 cm3/phut = 2,1 lit/phút = Q2max (2) Kiểm tra điều kiện lực kẹp Ptt = p1.F1 = 4,9.105 44,2.10-4 = 2165 N > Pmax=680 N Xác định lưu lượng lớn dùng động dầu Các thông số cho trước : - Mô men lớn : M = 20 N.m - Số vòng quay lớn nmax = 1400 vòng/phút - Số vòng quay nhỏ nmin = 30 vòng/phút - Lưu lượng riêng động dầu qđ = 0,03 lít/ phút - Mơ men riêng động dầu mđ = 0,41 N/ bar Lưu lượng cần thiết để thực số vòng quay lớn Qmax = nmax qmax = 1400 0,03 = 42 lít/phút = Q3max (3) Lưu lượng cần thiết để thực số vòng quay nhỏ Qmin = nmin qmax = 30 0,03 = 0,9 lít/phút Từ (1),(2),(3) suy lưu lượng cần thiết bơm dầu : Qbơm = Q1max + Q2max + Q3max Qbơm = 11,8 + 2,1 + 42 =55,9 lít/phút Ta chọn bơm theo tiêu chuẩn có lưu lượng Q = 70 lít/phút 4 Tính kiểm tra thể tích ắc quy dầu : Thể tích dầu cần thiết ắc quy dầu : Vd = 0,025 Qbơm = 0,025 70 = 1,75 lít Thể tích tồn phần ắc quy dầu : V = (911) Vd = 10 17,5=17,5 lít > 12,3 lít Vậy gắn ắc quy dầu hệ thống làm việc ổn định Bảng tổng kết: Cơ cấu chấp Thông số cho trước hành Cơ Lực chạy dao lớn : cấu P1max = 12000 N mang Lượng chạy dao nhanh: đầu S01 = Vmin = 2000 mm/phút khoa Lượng chạy dao lớn : n S1max = V1max = 500 mm/phút Lượng chạy dao nhỏ : S1min = V1min = 20 mm/phút Trọng lượng bàn máy : G1 = 2000 N Đường kính xilanh chọn theo tiêu chuẩn D = 125 mm Áp suất buồng mang cần pittông: p2 = bar Cơ cấu kẹp chặt Lực chạy dao lớn : P1max = 680 N Lượng chạy dao vào: Svào = Vvào = 300 mm/phút Lượng chạy dao : Sra = Vra = 1000 mm/phút Trọng lượng bàn kẹp : G2 = 200 N Đường kính xilanh chọn theo tiêu chuẩn: D2 = 75 mm Áp suất buồng mang cần pittông : p2 = 1,5 bar Thơng số tính tốn d1= 90 mm p1 = 18,4 bar Qmin = 0,25 lit/phút Qmax = 6,25 lit/phút Qvề = Q1max = 11,8 lit/phút Kiểm tra điều kiện lực cắt Ptt = p1.F1 = 18,4.105 122,6.10-4 = 22558 N > Pmax=12000 N d2= 55 mm p1 = 4,9 bar Qvào = 1,3 lit/phút Qra = 2,1 lit/phút = Q2max Kiểm tra điều kiện lực kẹp Ptt=p1.F1=4,9.105.44,2.10-4 = 2165 N > Pmax=680 N Động Mô men lớn : M = 20 N.m dầu Số vòng quay lớn nhất: nmax = 1400 vòng/phút Số vòng quay nhỏ nhất: nmin = 30 vòng/phút Lưu lượng riêng động dầu: Qmax = 42 lít/phút = Q3max Qmin = 0,9 lít/phút Qbơm = Q1max + Q2max + Q3max Qbơm = 11,8 + 2,1 + 42 =55,9 lít/phút Ta chọn bơm theo tiêu qđ = 0,03 lít/ phút Mơ men riêng động dầu: mđ = 0,41 N/ bar III chuẩn có lưu lượng Q = 70 lít/phút TÍNH TỐN CƠ CẤU ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ Tính tốn ổn tốc cấu chấp hành (1) Để đảm bảo thực lực chạy dao lớn gia công với lượng chạy dao lớn tính tốn áp suất ta cần ý đến tổn thất cấu dầu ép Đối với van đảo chiều năm cửa vị trí 5/2, tổn thất áp suất cửa vào cửa lấy Δp1 = 0,15 bar Tổn thất áp suất đường vào Δp2 = 1,5 bar Tổn thất áp suất đường vào Δp3 = 0,5 bar Tổn thất áp suất ống nối Δp4 = 0,25 bar Tùy thuộc vào lưu lượng, độ giảm áp van tiết lưu ổn tốc thường : 23 bar độ giảm áp van giảm áp thường có từ 13 Do đó, tổng giảm áp giảm tốc lấy : Δp5 = 3+3 = bar Tổng áp suất tổn thất đường vào áp suất bơm : P0 = Δp1 + Δp2 + Δp3 + Δp4 + Δp5 + p1 P0 = 0,15 + 1,5 + 0,5 + 0,25 + + 18,4 = 26,8 bar Nếu tính tổn thất lọc gây nên đảm bảo áp suất cần thiết, ta lấy p 0= 32 bar Tính tốn ổn tốc cấu chấp hành (3) Từ sơ đồ thủy lực ta thấy đường động dầu nối với van cản nên lấy p2=3 bar Do hiệu áp Δps = p1-p2 = – = bar Khi chạy không, động dầu cần thiết hiệu áp định Hiệu áp tùy thuộc vào kết cấu động dầu thay đổi theo số vịng quay Với nmax=1400 vịng/phút hiệu áp cần thiết chạy không Δpc =7 bar Trên sở mơ men u cầu, ta tính lượng giảm áp có ích: Δp = M/mđ = 20/0,41 = 48,8 bar Từ tính tốn ta xác định áp suất nguồn cần thiết: po = Δps + Δpc + Δp = + + 48,8 = 58,8 bar ... cắt khoan, vận tốc điều chỉnh với nmin = 30 mm/phút, nmax = 1400 mm/phút Sơ đồ hệ thống dầu ép máy khoan bàn II Xác định lưu lượng bơm dầu : Lưu lượng cần thiết bơm dầu tổng lưu lượng cần thiết. .. lượng bàn máy : G1 = 2000 N - Đường kính xilanh chọn theo tiêu chuẩn : D = 125 mm - Áp suất buồng mang cần pittông : p2 = bar Tiết diện pittông buồng công tác : = = 12260 mm2 = 122,6 cm2 Trong máy. .. = bar Khi chạy không, động dầu cần thiết hiệu áp định Hiệu áp tùy thuộc vào kết cấu động dầu thay đổi theo số vòng quay Với nmax=1400 vịng/phút hiệu áp cần thiết chạy không Δpc =7 bar Trên sở