a. Phơng pháp đồ thị
Vẽ giản đồ nội lực cho một nửa dàn, nửa còn lại lấy đối xứng + Phản lực tựa
YA = YB = 44,5 kN
Hình 4-4. Kết cấu đốt mắt của dàn phẳng tĩnh định ngang đứng chính I và tải trọng phân bố
+ Chia và ký hiệu các miền ngoài chu vi dàn bằng các chữ cái a, a1, b, b1, c, c1, d, d1.. u, u1 theo chiều kim đồng hồ. Mỗi miền đợc giới hạn trong phạm vi hai ngoại lực (kể cả phản lực)
+ Vẽ đa giác lực cho các ngoại lực và phản lực theo tỷ lệ xích (trên hình) và ghi hai chỉ số tơng ứng biểu thị lực. Chỉ số đầu biểu thị gốc, chỉ số thứ 2 biểu thị ngọn của vectơ lực tơng ứng.
Lực YA đợc biểu thị bằng đoạn aa1 trên đa giác, vì lực YA hớng lên nên điểm gốc nằm dới a, điểm ngọn a1. Đa giác lực của ngoại lực và phản lực với dàn là một đ- ờng khép kín
+ Đánh số các miền trong dàn bằng các con số theo số thứ tự 1,2,3 lúc này nội…
lực trong mỗi thanh đợc đọc bằng hai con số biểu thị hai miền ở hai bên thanh + Khi cắt một thanh nào đó ta phải thay thế tác dụng của nó bằng hai lực ngợc chiều có giá trị bằng nhau đặt tại hai mắt mà thanh đó nối.
+ Lần lợt vẽ đa giác lực theo từng mắt theo thứ tự sao cho tại mỗi mắt chỉ có hai thanh cha biết nội lực.
Xét mắt đầu tiên từ trái sang phải đoạn a1b biểu thị lực G’1 đã biết từ a1 và b lần l- ợt vẽ các đờng thẳng song song với các lực cha biết 1-a1 và b-1. Giao điểm của hai đờng này xác định vị trí điểm 1. Đoạn 1-a2 và b-1 trên đa giác lực biểu thị giá trị của lực 1-a1 và b-1, tiếp tục với các mắt tiếp theo, từ b và 1 vẽ các đờng thẳng song song với đoạn a1-2 và 2-1 giao điểm của hai đờng này xác định đợc vị trí của điểm 2. Các đoạn a1-2 và 2-1 trên hình biểu thị giá trị của các lực a1-2 và 2-1.
Lần lợt xét các mắt tiếp theo cho đến khi xác định đợc vị trí của điểm 57 sẽ đợc giản đồ nội lực nh hình vẽ.
Ta thấy mỗi mắt của dàn tơng ứng một đa giác lực khép kín, mỗi miền của dàn t- ơng ứng với một điểm của giản đồ nội lực.
4.2.4 Đờng ảnh hởng của phản lực tựa
Đờng ảnh hởng của các phản lực tựa YA, YB trong dầm A, B là đồ thị biểu diễn sự biến thiên của phản lực A, B khi tải trọng di động P trên dầm.
Lực P hớng từ trên xuống và di động vuông góc với dầm - giả thiết tải trọng P đặt tại mắt nào đó cách A một đoạn x
- Xác định đại lợng nghiên cứu đờng ảnh hởng tơng ứng với vị trí của lực P có tọa độ x sẽ đợc biểu thức S(x)
- Cho tọa độ x biến thiên tức P di động trên dầm, căn cứ vào biểu thức S(x) tức là phơng trình của đờng ảnh hỏng S vẽ đồ thị hàm S(x) nghĩa là vẽ đợc đờng ảnh h- ởng S.
+ Xác định phản lực tựa A với P = 160 kN, trong đó P là tổng trọng lợng của xe hàng ( có hàng) di động trên dầm.
Viết phơng trình cân bằng tĩnh học của dầm dới tác dụng của P, tổng mômen đối với điểm B :
∑MB = 0 YA.l - P.(l-x) = 0 YA = l ) x l .( P −
Phản lực tựa YA là một hàm bậc nhất của biến x , khi x thay đổi thì đờng ảnh hởng A đợc xác định bởi hai tọa độ
x = l; YA = 0;
Đờng ảnh hởng B ta xét điều kiện cân bằng tĩnh học dới dạng tổng mômen đối với điểm A :
∑MA = 0 YB.l - P.x = 0 YB = l x . P Khi x = 0; YB = 0 Khi x = l; YB = P = 160 kN;
Đờng ảnh hởng của mômen uốn và lực cắt tại tiết diện + Khi tiết diện a đặt trong nhịp
Tải trọng di động có thể đặt bên trái tiết diện a hoặc bên phải tiết diện a ứng với mỗi vị trí đó đờng ảnh hởng sẽ khác nhau.
- Khi P di động sang trái tiết diện a Khảo sát sự cân bằng của phần bên trái
Ma = YB.(l-x0) = .(l x ) l x . P 0 − Qa = - YB = l x . P −
Ta sẽ đợc đờng thẳng biểu thị hai phơng trình trên ứng với vị trí P = 160 kN ở bên trái tiết diện gọi là đờng trái, mỗi đờng thẳng đó biểu thị bằng 2 điểm
Khi x = 0 ; Ma = 0 ; Qa = 0;
Khi x = l ; Ma = P.(l-x0) ; Qa = -P = 160 kN; - Khi P di động sang phần bên phải tiết diện a
Mômen uốn và lực cắt tại tiết diện a nh sau : Ma = YA.x0 = .x0 l ) x l .( P −
Qa = YA = l ) x l .( P − Khi x = 0 ; Ma = P.x0 ; Qa = P = 160 kN; Khi x = l ; Ma = 0 ; Qa = 0
+ Khi tiết diện b đặt ở đầu công sôn.
- Khi tải trọng di động P di chuyển sang trái tiết diện b Xét sự cân bằng của phần dầm có ít lực : Mb = -P.x
Qb = -P
khi x = 0 ; Mb = 0 ; Qb = -P = 160 kN khi x = x1 ; Mb = -P.x1 ; Qb = -P = 160 kN Mb = -160.6,4 = -1024 kN
Qb = -160 kN
- Khi P di chuyển sang phải tiết diện b. Ta vẫn xét sự cân bằng phần đầu thừa
Mb = 0 Qb = 0
Nh vậy đờng ảnh hởng của Mb, Qb bên phải hoàn toàn trùng với đờng chuẩn. + Tiết diện c đặt ở đầu công sôn.
- Khi tải trọng di động đặt ở bên trái tiết diện c : khảo sát sự cân bằng của phần dầm chịu ít lực
Mc = 0 Qc = 0
Khi tải trọng di động đặt ở bên phải tiết diện c: khảo sát sự cân bằng Mc = -P.x Qc = P Khi x = 0 ; Mc = 0 ; Qc = P = 160 kN; Khi x = x2 ; Mc = - P.x2 ; Qc = P = 160 kN; Mc = -160.8 = -1280 kN Qc = 160 kN Kết luận
1. Nội lực trong các thanh dằng biên trên luôn chịu nén. 2. Nội lực trong các thanh dằng biên dới luôn chịu kéo. 3. Nội lực trong các thanh dằng đứng luôn chịu nén. 4. Nội lực trong các thanh dằng xiên phải luôn chịu kéo. 5. Nội lực trong các thanh dằng xiên trái luôn chịu kéo.
6. Dới tác dụng của tải trọng di động các thanh biên dới, thanh xiên còn chịu thêm ứng suất uốn và ứng suất cắt.
Chơng 5
Tính toán và thiết kế trục tang cuốn cáp
5.1 Thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết trục tang.5.1.1 Chức năng và điều kiện làm việc của chi tiết . 5.1.1 Chức năng và điều kiện làm việc của chi tiết .
Trục tang đợc lắp trong cơ cấu nâng của cổng trục 7 tấn. Trục tang có chức năng truyền chuyển động quay của động cơ sang tang cuốn cáp, khi tang quay dây cáp sẽ chuyển động lên (xuống) kéo theo gầu ngoạm sẽ đợc nâng (hạ)
Điều kiện làm việc : Cờng độ làm việc 40% và sức nâng tối đa 7 tấn vì vậy trong quá trình làm việc trục tang chịu chế độ tải trọng uốn và xoắn lớn.
Với cờng độ làm việc và chế độ tải trọng trên có thể chế tạo trục tang cuốn cáp bằng phơng pháp đúc.
5.1.2 Tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết
Kết cấu của trục có thể cho phép gia công bằng dao tiện thờng.
Trục tang có kết cấu trục bậc đờng kính giảm dần từ trong ra ngoài nên tạo điều kiện gia công dễ dàng, trục có đủ độ cứng cao vì đờng kính trục lớn.
Trục tang không yêu cầu độ cứng bề mặt cao do đó không phải nhiệt luyện. Các bề mặt của trục có sai lệch chế tạo và độ nhám phù hợp với các thiết bị máy và trang bị công nghệ, có thể đạt đợc dễ dàng.
5.1.3 Xác định dạng hình sản xuất
Số máy của cơ sở sản xuất cần có là 3 chiếc vì vậy số trục phải chế tạo là 6 chiếc. Ngoài ra cần phải có trục dự phòng để đảm bảo sản xuất liên tục là 6 vì vậy số trục phải chế tạo là 12 chiếc.
Trọng lợng của chi tiết đợc xác định : Q1 = V.γ
Trong đó :
Q1 : Trọng lợng của chi tiết
V : Thể tích của chi tiết ; V = 10,8 dm3
γ : Trọng lợng riêng của vật liệu, với chi tiết đúc bằng thép
γ = 7,852 Kg/dm3
Q1 = V.γ = 10,8.7,852 = 85 kg
Với trọng lợng 85 kg, số chi tiết sản xuất 1 năm là 12 chiếc tra (bảng 2) tài liệu “Hớng dẫn thiết kế công nghệ chế tạo máy” ta xác định đợc dạng sản suất là đơn chiếc.
5.1.4 Thiết kế quy trình công nghệ.
Nhìn chung chi tiết với dạng hình sản xuất đơn chiếc, có thể phân ra các nguyên công và bớc chế tạo sau :
Tất cả các bề mặt của trục có thể gia công bằng hai nguyên công tiện và 1 nguyên công mài. Để thực hiện các nguyên công này ta lấy 2 lỗ tâm làm chuẩn hạn chế 4 bậc tự do, bề mặt đầu trục làm chuẩn hạn chế 1 bậc tự do. Nh vậy để gia công tất cả các bề mặt trụ của trục ta cần hạn chế 5 bậc tự do.
Nguyên công mài bề mặt trụ φ 95 đợc gá đặt nh nguyên công tiện.
Nguyên công phay rãnh có chiều rộng b = 16 mm đối xứng qua bề mặt chứa trục, chi tiết đợc định vị trên khối V dài hạn chế 4 bậc tự do, bề mặt đầu đợc tỳ lên phiến tỳ hạn chế 1 bậc tự do.
Th tự các nguyên công và bớc của quy trình công nghệ gia công đợc đợc trình bầy ở bảng trang 92 và 93.
5.1.5 Chọn máy gia công chi tiết
a. Máy tiện 1K62
Chiều cao tâm 200 mm
Khoảng cách giữa 2 tâm đến 1400 mm Công suất động cơ N = 10 KW
Hiệu suất máy η = 0,75 Đờng kính lỗ suốt trục chính 45 mm - côn móc số 5 Số vòng quay của trục chính (v/ph) : 12,5 ; 16; 20; 25; 31,5; 40; 50; 63; 80; 100; 125; 160; 200; 250; 315; 400; 500; 630; 800; 1000; 1250; 1600; 2000. Lợng tiến dọc (mm/v) : 0,07; 0,014; 0,084; 0,097; 0,11; 0,12; 0,13; 0,14; 0,15; 0,17; 0,195; 0,21; 0,23; 0,26; 0,28; 0,30; 0,34; 0,39; 0,43; 0,47; 0,52; 0,57; 0,61; 0,7; 0,78; 0,87; 0,95; 1,04; 1,14; 1,21; 1,4; 1,56; 1,74; 1,9; 2,08; 2,28; 2,42; 2,8; 3,12; 3,48; 3,8; 4,16;
Lợng tiến dao ngang (mm/v) : 0,035; 0,037; 0,042; 0,048; 0,055; 0,06; 0,065; 0,07; 0,074; 0,084; 0,097; 0,11; 0,12; 0,13; 0,14; 0,15; 0,17; 0,195; 0,21; 0,23; 0,26; 0,28; 0,30; 0,34; 0,39; 0,43; 0,47; 0,52; 0,57; 0,6; 0,7; 0,78; 0,87; 0,95; 1,04; 1,14; 1,21; 1,4; 1,56; 1,74; 1,9; 2,08;
Lực cho phép của cơ cấu chạy dao Px = 360 kg
b. Máy mài tròn ngoài 3164A
Đờng kính và chiều dài lớn nhất có thể gia công 400x2000 mm Côn móc ụ trớc N6
Đờng kính đá mài 500, 700 mm
Số vòng quay của trục chính (v/ph) : 920 ; 1240 Tốc độ bàn máy (mm/ph) : 0,1ữ5
Chạy dao ngang sau hành trình kép của bàn máy : 0,01 ữ 0,03 Giới hạn số vòng quay : 30 ữ 180 (v/ph)
Công suất của động cơ : 13 KW Kích thớc máy : 1550x6040
c. Máy phay 6H13
Bề mặt làm việc của bàn máy ; 400x1600 (mm2) Công suất động cơ : 10 KW
Hiệu suất máy : η = 0,75
Số vòng quay trục chính (v/ph) : 30-37; 5-4; 75-60-75-95-118-150-190-235- 300-375-475-600-753-950-1180-1500
Bớc tiến của bàn (mm/ph) : 23-30-37-47-60-75-95-120-150-190-240-300- 370-470-600-750-1200
Lực lớn nhất cho phép theo cơ cấu tiến của máy : 2000 kg
5.1.6. Chọn dao.
a. Dao tiện mặt đầu, gắn mảnh thép hợp kim dụng cụ.
ϕ = 450; ϕ1 = 450; γ = -100; α = 1200; λ = 00
b. Dao tiện ngoài.
h B L n l R
25 16 140 6 20 1,0
c. Đá mài bề mặt tròn ngoài φ 0,038 003 , 0 95+ + D = 150 mm; d = 20 mm; H = 20 mm e. Dao phay cắt rãnh. D = 100 mm; B = 16 mm; d = 32; số răng = 16 γ = 200; α = 140
5.1.7. Tính toán lợng d gia công bề mặt φ 0,038 003 , 0 95+
+
Phôi đúc độ chính xác cấp III, khối lợng 85 kg, vật liệu là thép 45. Các bớc công nghệ: Tiện thô, tiện tinh, mài thô, mài tinh
Sai lệch vị trí không gian của phôi khi gia công trục bậc gá trên 2 mũi tâm.
lt 2 cv +ρ ρ = ρ Trong đó :
ρcv : sai lệch cong vênh
ρcv = ∆K.L
∆K: độ cong giới hạn của phôi trên một mm chiều dài, tra (bảng 15) [CN]
∆K = 1,2
L: chiều dài chi tiết đúc L = 1330 mm
ρcv = 1,2.1330 = 1,596 mm
ρlt = 0,25 δ2 +1
Dung sai của phôi đúc với đờng kính lớn nhất φ110, chiều dài lớn nhất 1330mm, δ
= 2 mm ρlt = 0,25 22 +1=0,56 mm 2 2 2 dk 2 cv +ρ = 1,596 +0,56 ρ = ρ = 1,69 mm = 1690 àm
Sai lệch không gian còn lại : Sau tiện thô.
ρt thô = 0,06.1690 = 101,4 àm Sau tiện tinh.
ρt tinh = 0,04.1690 = 67,6 àm Sau mài thô.
ρm thô = 0,02.1690 =33,8 àm Lợng d nhỏ nhất đợc xác định nh sau : 2.zmin = 2.( Rz i-1 + Ti-1 + ρi-1 ) Ta có :
Phôi đúc :dung sai δP = 2 mm ; Rz = 250 àm ; Ti = 350 àm Tiện thô : dung sai δt thô = 0,46 mm ; Rz = 50 àm ; Ti = 50 àm Tiện tinh : dung sai δt tinh = 0,14 mm ; Rz = 20 àm ; Ti = 30 àm Mài thô : dung sai δm thô = 0,07 mm ; Rz = 10 àm ; Ti = 20 àm
Mài tinh : dung sai δm tinh = 0,035 mm ; Rz = 5 àm ; Ti = 15 àm - Tiện thô : 2.zmin = 2.(250 +350 +1690) = 2.2290 àm = 4,580 mm - Tiện tinh : 2.zmin = 2.(50 +50 +101,4) = 2.201,4 àm = 0,4028 mm - Mài thô : 2.zmin = 2.(20 +30 + 67,6) = 2.117,6 àm = 0,235 mm - Mài tinh : 2.zmin = 2.(10 +20 +33,8) = 2.63,8 àm = 0,127 mm Cột “ kích thớc tính toán” đợc xác định nh sau :
Lấy kích thớc chi tiết lần lợt cộng với lợng d nhỏ nhất Mài thô : d3 = 95,003 + 0,127 = 95,13 mm Tiện tinh : d2 = 95,13 + 0,235 = 95,365 mm Tiện thô : d1 = 95,365+ 0,4028 = 95,767 mm Phôi : dP = 95,767 + 4,58 = 100,347 mm Cột “ kích thớc giới hạn “ đợc xác định nh sau :
Làm tròn số kích thớc tính toán tới giá trị có nghĩa của dung sai ta đợc kích thớc giới hạn nhỏ nhất, sau đó lấy kích thớc giới hạn cộng với dung sai ta đợc kích thớc giới hạn lớn nhất :
Mài tinh :
Mài thô : dmax3 = 95,13 + 0,07 = 95,2 mm Tiện tinh : dmax2 = 95,365 + 0,14 = 95,505 mm Tiện thô : dmax1 = 95,767 + 0,46 = 96,227 mm Phôi : dmaxP = 100,347 + 2 = 102,347 mm Cột lợng d giới hạn đợc xác định nh sau :
zmax là kích thớc giới hạn lớn nhất còn zmin là kích thớc giới hạn nhỏ nhất : Mài tinh : 2.zmax 4 = 95,2 - 95,038 = 0,162 mm = 162 àm 2.zmin 4 = 95,13 - 95,003 = 0,127 mm = 127 àm Mài thô : 2.zmax 3 = 95,505 - 95,2 = 0,305 mm = 305 àm 2.zmin 3 = 95,365 - 95,13 = 0,235 mm = 235 àm Tiện tinh : 2.zmax 2 = 96,227 - 95,505 = 0,722 mm = 722 àm 2.zmin 2 = 95,767 - 95,365 = 0,402 mm = 402 àm Tiện thô : 2.zmax 1 = 102,347 – 96,227 = 6,12 mm = 6120 àm 2.zmin 1 = 100,347 – 95,767 = 4,58 mm = 4580 àm