Phân tích động học và thiết kế động lực học toàn máy tiện vạn năng 1K62 trên nền tảng máy chuẩn T620
MỤC LỤC
PHÂN TÍCH ĐỘNG HỌC MÁY CHUẨN T620 1. Các xích truyền động của máy tiện T620
Một số cơ cấu đặc biệt
+ Cơ cấu ly hợp siêu việt : Trong xích chạy dao nhanh và động cơ chính đều truyền tới cơ cấu chấp hành là trục trơn bằng hai đường truyền khác nhau. + Cơ cấu an toàn: Trong hộp chạy dao nhằm đảm bảo khi làm việc quá tải, được đặt trong xích chạy dao (tiện trơn)nó tự ngắt truyền động khi máy quá tải.
Phương án thứ tự của máy chuẩn T620
Nhận xét: Nhìn chung bố cục của máy chuẩn T620 không có gì đặc biệt so với các loại máy tiện vạn năng thông thường khác, ở đây ta chỉ đưa ra phương án bố trí không gian trong hộp tốc độ của máy, đặc biệt là chuỗi vòng quay của trục chính. Động cơ chính yêu cầu phải công suất tương đối lớn, số vòng quay cao mà hộp tốc độ trục chính không cần quay cao vì nếu cao thì không phù hợp với công nghệ gia công.Tốc độ trục chính trên thực tế sản xuất chỉ yêu cầu ở dạng trung bình (sử dụng rất nhiều) để bố cục bên ngoài máy nhỏ gọn, người ta đã bố trí một cặp bánh răng để giảm tốc độ, ở ngay trục I có lắp bánh đai nhỏ gọn.
TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC MÁY MỚI
Bộ thông số tính năng kỹ thuật máy mới
Đối với máy tiện, trong hộp tốc độ, để có thể đáp ứng được yêu cầu thay đổi chiều quay của trục chính đồng thời làm thay đổi chiều quay của động cơ cần thiết phải có đường truyền quay nghịch. Để chọn PATT hợp lý nhất ta lập bảng để so sánh tìm phương án tối ưu * Bảng so sánh các phương án thứ tự.
III IV
Kiểm nghiệm sai số
- Giá trị số vòng quay thực tế của trục chính được tính theo số răng các bánh răng trong xích truyền vừa được xác định.
Z ZZZ
Một số nhận xét ban đầu
- Đối với một số máy công cụ, hộp chạy dao phải đáp ứng được một số yêu cầu cụ thể như độ chính xác, mức độ làm việc êm, chuyển động phức tạp…. Vấn đề đó không quan trọng lắm vì trên thực tế các bước tiện nói chung khá dày đặc nên chỗ cách quãng hầu như ít gây ra tổn thất năng suất gia công.
Sắp xếp bước ren
- Đối với máy tiện ren vít vạn năng, đặc trưng nhất là tiện được các loại ren chính xác theo tiêu chuẩn. Do đó nếu tỷ số truyền trong hộp chạy dao có sai số sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến bước ren tiện được. - Hộp chạy dao của máy tiện tuy có hai công dụng tiên ren và tiện trơn nhưng thiết kế ta chỉ chú ý đến tiện ren. Sau khi thiết kế song nếu tính các bước tiên trơn thấy chúng có thể trùng nhau, sát nhau hoặc có thể cách quãng. Vấn đề đó không quan trọng lắm vì trên thực tế các bước tiện nói chung khá dày đặc nên chỗ cách quãng hầu như ít gây ra tổn thất năng suất gia công. - Với nhiều bước ren trên, nếu không có phương pháp hợp lý sẽ dẫn đến số bánh răng quá lớn. VD: Để cắt được 19 bước ren quốc tế cần có 38 bánh răng nên dẫn đến số bánh răng quá lớn. - Do vậy, cần phải xắp xếp bảng ren để có phương pháp thiết kế sao cho bánh răng không quá lớn mà vẫn tiện đủ được các bước ren. Muốn vậy ta sắp xếp các bước ren thành nhóm cơ sở và nhóm gấp bội. - Dựa theo máy chuẩn phân tích, trong hộp chạy dao máy tiện mới ta cũng dùng cơ cấu noóctông để tiện các bước ren cơ sở. Nhờ có các nhóm bánh răng di trượt.. thực hiện các tỷ số truyền gấp bội.. - Để đảm bảo độ cứng vững của cơ cấu noóctông, số bánh răng trong khối bánh răng hình tháp phải nhỏ nhất có thể. - Với loại ren Anh, nếu số vòng ren trên 1 inch càng ít thì bước ren càng lớn nên ta phải sắp xếp bước ren lớn, tức K nhỏ về phía phải của bảng xếp ren:. - Tài liệu thiết kế máy đã viết:. +) Khi cẳt ren Anh và ren Pitch, số răng Zi của bộ nooc tông tỷ lệ so với số vòng ren trong 1 inch. +)Khi cắt ren quốc, số răng Zi của bộ noóctông tỷ lệ với bước ren quốc tế. Bảng xếp ren:. - Từ những cơ sở lý luận nêu trên, ta tiến hành sắp xếp bảng ren theo nguyên tắc:. +) Các hàng ngang tuân theo quy luật cấp số nhân (quan hệ giữa các cột). +) Các giá trị trong các cột tuân theo quy luật cấp số cộng. Vậy ta tìm bộ bánh răng thay thế khi cắt ren modun (hai loại này dùng chung bộ bánh răng thay thế). Ta có phương trình cắt ren : 1vòng tc. Thử lại phương trình xích động:. Dựa vào bảng xếp ren: ics=. Phương trình xích: 1 vòng TC.ih.ics.igb.tv=1 vòng TC. Dựa vào bảng xếp ren: ics=. Khi cắt ren khuếch đại : Khi cắt ren khuếch đại thì xích truyền không có gì thay đổi so với các xích trên mà chỉ thêm vào các tỷ số truyền khuếch đại phương trình cắt ren khuếch đại).
THIẾT KẾ ĐỘNG LỰC HỌC TOÀN MÁY MỚI
LỰC TÁC DỤNG TRONG HỆ TRUYỀN DẪN
Trong các chế độ cắt gọt thử máy, chế độ cắt nhanh và chế độ cắt mạnh thường được sử dụng để tính toán thiết kế về động lực học. Trong một số trường hợp người ta còn dùng chế độ cắt thử ly hợp để tính toán một số máy. - Sử dụng chế độ cắt gọt cực đại sẽ dẫn toàn bộ chi tiết máy làm việc với tải trọng cực đại, tăng kích thước và trọng lượng máy. Thực tiễn chứng tỏ người công nhân không cho máy làm hết tải trọng. Có nhiều nguyên nhân gây ra sự hạn chế khả năng sử dụng máy. Do đó khi tính toán thiết kế máy mới ta không được sử dụng chế độ này. - Chế độ cắt gọt hợp lý hơn trong việc tính toán thiết kế. Người ta sử dụng chế độ này để tính toán thiết kế máy mới khi không chọn được loại máy chuẩn có chế độ thử máy tương tự. - Đói với các quá trình thiết kế máy mới, việc chọn chế độ cắt gọt thử máy tương tự để tính toán động lực học là hợp lý nhất. Xác định lực chạy dao. a) Sơ đồ đặt lực trên cơ cấu chấp hành. P: Lực cắt. Qcd: Lực chạy dao. Mxđc: Mô men xoắn động cơ điện QPl: Lực bu li. b) Tính các lực thành phần. Theo công thức thực nghiệm do Rêsêtôp và Lêvít với máy tiện có sống trượt lăng trụ: Q=k.PX + f(PZ +G). Hiện nay tính chính xác công xuất động cơ điện là một vấn đề khó khăn và khó xác định đúng điều kiện làm việc và hiệu suất của máy, điều kiện chế tạo cũng như những ảnh hưởng khác. Xác định công suất động cơ truyền dẫn chính:. Công suất của động cơ gồm có: Ndc=Nc+N0+NP. Ndc là công suất cắt. N0 công suất chạy không. NP công suất phục vụ tiêu hao do hiệu suất và do những nguyên nhân ngẫu nhiên ảnh hưởng đến sự làm việc của máy. Công suất động cơ điện phải khắc phục ba thành phần công suất trên bảo đảm cho máy làm việc ổn định. Trong đó ; η là hiệu suất chung truyền dẫn. NC được xác định theo công thức:. V: Là vận tốc cắt được xác định từ công thức:. Xác định công suất chạy dao:. Khi xác định công suất chạy dao có hai phương pháp là xác định gần đúng tỷ lệ với công suất động cơ điện chính và tính chính xác theo lực chạy dao. Nên phương pháp tính theo công suất của động cơ điện chính chỉ nên dùng để tính sơ bộ công suất chạy dao. Để tính chính xác công suất chạy dao nhằm phục vụ cho các tính toán sau này ta tính theo công thức: NdcS=. Tính công suất chạy không:. Trong đó : km là hệ số phụ thuộc chất lượng chế tạo các chi tiết và điều kiện bôi trơn. k1 Hệ số tổn thất riêng tại trục chính. Tính công suất phụ:. ik là lượng các bộ truyền cùng loại. Tính momen xoắn động cơ điện:. Khi máy làm việc MX của động cơ cân bằng với lực cắt và momen ma sát. Ta có phương trình:. i0 : Là tỷ số truyền tổng cộng của xích, ik là tỷ số truyền từ cặp bánh răng có momen ma sát tới trục chính. Mxpc : Là momen xoắn do lực cắt gây ra η: Là hiệu suất của xích truyền. PZ : Là các lực thành phần. Mxms : Momen lực do lực ma sát gây ra. Tính sơ bộ đường kính trục và công suất các trục của hộp tốc độ:. nti : Giá trị tính số vòng quay trên các trục nmin :Giá trị số vòng quay trên các trục. nmax: Giá trị lớn nhất số vòng quay trên các trục. Ntrục i : Công suất truyền dẫn trên các trục Nđ/c : Công suất động cơ điện. Nti = công suất truyền dẫn trên các trục nti = số vòng quay tính trên các trục d) dsb=C.4.
TÍNH BỀN CHI TIẾT MÁY I. Tính bánh răng
- Nguyên nhân hỏng chủ yếu: Do tróc mỏi lớp bề mặt răng, do mòn răng, nát đầu răng, do thay đổi tốc độ khi gạt các khối bánh răng di trượt để ăn khớp. * Tính trục chính (tính đường kính) một cách chính xác hơn theo công thức của Atsercan:. - Kσ, Kτ trị số phụ thuộc vào hình dáng kích thước ảnh hưởng đến ứng suất của trục. e) Tính trục chính theo độ cứng vững.
THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TOÀN MÁY
YÊU CẦU ĐỐI VỚI HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN MÁY
Phương chuyển động của các tay gạt nên chung với phương chuyển động của các bộ phận máy điều khiển. Thiết kế cả hệ thống điều khiển là một vấn đề lớn, trong khuôn khổ đồ án, người thiết kế chỉ đi vào hai mảng lớn là thiết kế hệ thống điều khiển hộp tốc độ và thiết kế hệ thống điều khiển hộp chạy dao.
THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN HỘP TỐC ĐỘ
Ta bố trí riêng các cam điều khiển khối A, khối B, khối C (mỗi cam trên 1 trục điều khiển). Riêng khối D và khối E ta bố trí cần gạt trên cùng một trục điều khiển và liên kết với cùng một biên dạng để khoá lẫn không cho hai bánh răng cần điều chỉnh cùng vào khớp. Thiết kế hệ thống điều khiển hộp chạy dao. Hệ thống điều khiển hộp chạy dao có tác dụng điều khiển sự ăn khớp các bánh răng trong các nhóm nhằm đảm bảo cắt được chính xác các loại ren, bước ren cũng như điều khiển hoạt động của xích tiện trơn theo yêu cầu. Thiết kế hệ thống điều khiển chủ yếu là chọn được cơ cấu điều khiển một cách hợp lý để đơn giản trong quá trình thiết kế cũng như có thể kế thừa những ưu điểm đã có của hệ thống điều khiển của máy chuẩn, ta chọn hệ thống điều khiển của máy 1K62 làm hệ thống điều khiển cho máy mới đang thiết kế, ở đây ta chỉ tìm hiểu nguyên lý hoạt động của hệ thống điều khiển hộp chạy dao của máy chuẩn để áp dụng một cách hợp lý cho máy mới mà thôi. Đối với máy tiện 1K62, hộp chạy dao được điều khiển thông qua 2 tay gạt. Kết hợp vị trí thích hợp của hai tay gạt đó sẽ cắt được các loại ren, các bước ren cũng như điều khiển được xích tiện trơn thích hợp. Hệ thống điều khiển hộp chạy dao máy tiện 1K62 hoạt động dựa trên hoạt động của hệ thống cỏc cam và cỏc càng gạt, thanh răng.. để hiểu rừ thêm ta tìm hiểu hoạt động của từng tay gạt. a) Tính tay gạt nhóm cơ sở. (Trên tay gạt F đã có 7 vị trí xác định bằng các lỗ chốt tương ứng với thanh răng nooctong). Cuối cùng đẩy tay gạt vào. Quá trình sảy ra ngược với khi kéo làm cho khối D ăn khớp với bánh răng của khối noóctong. b) Để điều khiển nhóm gấp bội:. Điều kiện của nhóm gấp bội là thay đổi vị trí ăn khớp của 2 cặp bánh răng di trượt trên trục XIII và XV để cho ta 4 vị trí ăn khớp với các bánh răng cố định trên trục XIV tương ứng với 4 tỷ số truyền của nhóm gấp bội. Muốn điều chỉnh được ta chỉ cần quay tay gạt đi các góc nhất định đến những vị trí thích hợp. Khi quay, thông qua các bánh răng ăn khớp và các chốt lệch tâm làm cho các khối bánh răng di chuyển thay đổi sự ăn khớp. Tính rãnh cam trên thanh để điều khiển lắc khối bánh răng đệm:. Như đã nói, muốn điều chỉnh để cắt được các bước ren khác nhau, trước hết phải điều khiển khối bánh răng đệm lắc rời khỏi vị trí ăn khớp trước rồi mới di chuyển dọc trục đến vị trí mới. Quá trình đó được điều khiển bằng rãnh cam trên thanh n. Khi rút thanh gạt thanh n di chuyển về phía bên trái làm cho chốt Q chạy trên rãnh A, làm lắc P quanh chốt 0, thông qua chốt T làm cho khối D quay quanh trục XII tách sự ăn khớp giữa các khối D và khối noóctong, do đó có hai vấn đề sảy ra :. *) Tính độ rộng a của rãnh A để có thể tách khỏi vị trí ăn khớp với khối noóctong và khi gạt theo khối noóctong không bị ảnh hưởng vàn một bánh răng nào. *) Xác định góc nâng α để phù hợp với hành trình gạt và chốt Q chạy trong rãnh được dễ dàng. a) Tính độ rộng a: Muốn tính a phải tìm độ lắc yêu cầu của bánh răng ăn khớp với khối noóctong và tỷ số lắc (là tý số giữa khoảng di chuyển của điểm tiếp xác trên bánh răng đệm với khối noóctong vào khoảng dịch chuyển chốt Q).
PHÂN TÍCH THEO BẢN VẼ
ĐẠI CƯƠNG VỀ MÁY CẮT KIM LOẠI
- Phương pháp tăng độ giảm chấn có thể đạt được với những biện pháp đơn giản trên những máy có sẵn có thể đạt được năng suất gấp đôi mà không sinh rung động. - Điều trỉnh thay thế và kiểm tra kích thước dao tiến hành ở ngoài máy hoàn thiện về kết cấu của những bộ phận chi tiết tiêu chuẩn để nâng cao tính vạn năng khi thay đổi cấu trúc máy.
THIẾT KẾ MÁY CẮT KIM LOẠI
- Tiến hành lựa chọn phương án thích hợp nhất về cách bố trí các bộ phận của máy, tiến hành tính toán sơ bộ các bộ phận cơ bản.
HỘP TỐC ĐỘ PHÂN CẤP
Kết cấu hộp tốc độ đơn giản đồng thời thực hiện được nhiều cấp vận tốc, người ta dùng động cơ điện có nhiều cấp vận tốc để thực hiện việc truyền động. - Nếu một cấp vận tốc của động cơ qua các hộp tốc độ có số cấp vận tốc là x và trục chính thực hiện được một dãy số vòng quay thì động cơ đổi sang một vận tốc khác.
THIẾT KẾ HỘP CHẠY DAO
- Hiệu suất truyền động kém, vì tất cả các bánh răng đều quay, loại bánh răng trung gian kém cứng vững không truyền được công suất lớn. - Bánh răng của khối bánh răng hình tháp cần mỏng để hạn chế chiều dài, do đó không thể dùng bánh răng có đường kính lớn.