CHƯƠNG II : THIẾT KẾ TRUYỀN DẪN MÁY THIẾT KẾ MỚI
2.3 Thiết kế truyền dẫn hộp chạy dao:
2.3.2 Phương án không gian và lập bảng so sánh phương án không gian:
Z = (2 x 9) = (9 x 2) = (3 x 6) = (6 x 3) = (2 x 3 x 3) = (3 x 2 x 3) = (3 x 3 x 2) Ta lập bảng so sánh các phương án không gian như sau:
2x9 9x2 3x6 6x3 3x3x2 2x3x3 3x2x3 Thông số so sánh
+ Tổng số bánh răng trên trục chính 9 2 6 3 2 3 3 + Tổng số trục S = i+1 3 3 3 3 4 4 4 +Số bánh răng chịu Mxmax 9 2 6 3 2 3 3
Bảng 2.11: Bảng so sánh các phương án không gian
Ta thấy các phương án: Z = 9 x 2 = 2 x 9 = 6 x 3 = 3 x 6 có tổng số răng được bố trí trên 1 trục lớn sẽ gây ra truyền động khơng êm trong q trình gia cơng. Mặt khác tải trọng trên 1 trục quá lớn sẽ không đảm bảo độ bền trục và gây ra phá hủy trục do đó ta loại bỏ 4 phương án này.
Hơn nữa, ta thấy rằng trục cuối cùng thường là trục chính hay trục kế tiếp với trục chính vì trục này có thể thực hiện chuyển động quay với số vịng quay từ nmin÷nmax nên khi tính tốn sức bền dựa vào vị trí số nmin ta có Mx max.
Do đó kích thước trục lớn suy ra các bánh răng lắp trên trục có kích thước lớn mặt khác số bánh răng trên trục chính càng ít thì trục chính giảm bớt được tải trọng, do đó máy sẽ gia cơng được chính xác hơn. Vì vậy, ta tránh bố trí nhiều chi tiết trên trục cuối cùng, do đó 2 PAKG cuối cùng có sơ bánh răng chịu Mx max lớn hơn cho nên ta chọn phương án (1) là phương án tối ưu nhất đó là phương án: 3 x 3 x 2.
18B+17f 7B+6f
7B+6f
4B+3f
Hình 2.9: Sơ đồ động sơ bộ
2.3.3 Chọn phương án thứ tự cho hộp chạy dao:
Hộp tốc độ có 3 tỉ số truyền nên sẽ có 3! = 6 PATT. Ta có bảng PATT và so sánh và phương án đó như sau:
PAKG 3 x 3 x 2 3 x 3 x 2 3 x 3 x 2 3 x 3 x 2 3 x 3 x 2 3 x 3 x 2 PATT I II III II I III III II I I III II II III I III I II
Lượng
mở (X) [1][3][9] [3][1][9] [6][2][1] [1][6][3] [2][6][1] [6][1] [3] x
max 9 = 8 9 = 8 2*6 = 16 2*6 = 16 2*6 = 16 2*6 = 16 Kết quả Đạt Đạt Không đạt Không đạt Không đạt Khơng đạt
Theo điều kiện φ(p -1)Xmax ≤ 8 có 2 PATT đạt, khi đó có 2 PATT thỏa mãn:
PAKG 3 x 3 x 2 3 x 3 x 2
PATT I II III II I III
Lượng mở (X) [1][3][9] [3][1][9]
Từ 2 PATT trên ta vẽ lưới kết cấu như sau: a. Phương án
PAKG: 3 x 3 x 2 PATT: I II III ĐTN : [1] [3] [9] Sơ đồ kết cấu như sau:
n1 n2 n3 n4 n5 n6 n7 n8 n9 n10 n11 n12 n13 n14 n15 n16 n17 n18 n0 I II III IV 3[1] 3[3] 2[9]
Hình 2.10: Lưới kết cấu phương án thứ tự I II III
b. Phương án:
PAKG: 3 x 3 x 2 PATT: II I III ĐTN : [3] [1] [9]
Sơ đồ kết cấu như sau: n1 n2 n3 n4 n5 n6 n7 n8 n9 n10 n11 n12 n13 n14 n15 n16 n17 n18 n0 I II III IV 3[3] 3[1] 2[9]
Hình 2.11: Lưới kết cấu phương án thứ tự II I III
Nhận xét:
- Khác với hộp tốc độ, hộp chạy dao thực hiện 3 hướng chạy dao là: dọc, ngang, đứng; mỗi hướng lại sử dụng ly hợp vấu đảo chiều trái-phải, lại có thêm nhiều cơ cấu hỗ trợ khác như: vít-me, ê-cu, ly hợp ma sát, … Ngồi ra cịn có xích truyền động cho cơ cấu chạy dao nhanh nên ta không thể chọn phương án thứ nhất xếp hình rẻ quạt sít đặc được mà phải sử dụng phương án thứ hai mới có khơng gian để lắp đặt các cơ cấu phụ.
Lý luận: Tuy đã chọn phương án thứ hai làm lưới kết cấu nhưng trên thực tế ta
vẫn không đủ không gian để lắp đặt các cơ cấu phụ trợ (nếu vẫn cố tình sử dụng sẽ làm máy rất cồng kềnh) nên ta bỏ bớt trục số 4 trong lưới kết cấu và tiến hành vẽ thêm cơ cấu phản hồi từ trục 3 về trục 2.
Do cơ cấu phản hồi nên lưới kết cấu có sự biến hình dẫn đến phương án thứ tự của hộp chạy dao thay đổi với Z = 3 x 3 x 2 được tách làm 2 phần:
Với Z1 = 3 x 3 [3] [1]
Và Z2 = 2[9] gồm đường truyền trực tiếp và đàn hồi. Ngồi ra lưới cịn có thêm đường chạy dao nhanh. Lưới kết cấu phản hồi như sau:
n1 n2 n3 n4 n5 n6 n7 n8 n9 n10 n11 n12 n13 n14 n15 n16 n17 n18 n0 I II III IV 3[3] 3[1] 2[9]
Hình 2.12: Lưới kết cấu phản hồi
2.3.4 Vẽ đồ thị vịng quay và chọn tỷ số truyền các nhóm:
Để vẽ đồ thị vịng quay của hộp chạy dao máy phay ta làm như sau :
Lấy nguyên lưới kết cấu của hộp chạy dao sang để vẽ đồ thị/
vòng quay,đăt vào trục III , IV ,V của đtvq .
Dựa vào máy tham khảo ta vẽ các trục I ,II phía trên .
Dựa vào máy tham khảo ta vẽ các trục phía dưới từ trục VI đến trục XIII .
Vẽ các trục dọc biểu thị giá trị từ n1 đến n28 .
Vì no=1420[vg/ph] nên ta phải tính các giá trị n tiếp theo sau n18 đến khi vượt qua giá trị 1420[vg/ph] thì dừng lại ngay ,ở đây ta tính đến n27 = 1356[vg/ph] .
Ghi các giá trị tốc độ từ n1 đến n28 vào phía dưới trục XI(các tốc độ tính tốn cụ thể) .
Đặt nđc vào trục I sao cho hợp lý (trong khoảng n27 – n28) .
Tính tốn .
Tham khảo máy tương tự ta chọn
Để tiện cho việc biểu diễn và tính tốn ta dịch vào điểm .
Ta đi tính lại tỉ số ,với điều kiện
.
Chọn .
Di chuyển lưới kết cấu ở trục III ,IV ,V sao cho .
Tham khảo máy tương tự ta có đường truyền xích chạy dao nhanh từ ; các nhóm truyền từ trục V đến trục XI
- Chọn xích chạy dao nhanh:
Như đã lý luận ở trên và ta thấy đường chạy dao nhanh với lượng chạy dao giống như của máy tương tự là Snhanh = 2300 (mm/ph) cho nên với động cơ chọn như máy tương tự thì ta cũng chọn xích chạy dao nhanh như máy tương tự.
ndc=1420 v/p I II III IV V VI VII VIII IX i12 i13 i14 XI 3,3 4,2 5,29 6,67 8,4 10,59 13,34 16,81 21,18 26,68 33,62 42,05 53,37 67,25 84,12 106,77 134,53 169,5 383,3 S (mm/ph) i01 i02 i1 i 2 i3 i4 i5 i6 i7 i8 i9 i10 i11 X
Hình 2.13. Đồ thị vịng quay xích chạy dao dọc
2.3.5Tính số răng của các bánh răng theo từng nhóm truyền:
Nhóm 1: Nhóm 2: Nhóm 3: ta có: ta có: ta có: K = BSCNN của các tổng nằm ở tỉ số truyền và Chọn
Nhóm 4:
ta có:
ta có: ta có: của các tổng là
Theo tỉ số truyền ta thấy giảm nhiều nhất trong 3 tỉ số truyền. Theo cơng thức ta có
Chọn (thỏa mãn) Vậy
Nhóm 5: Đây là cơ cấu phản hồi từ trục V về trục IV nên phải đảm bảo
khoảng cách trục A đã xác định trước đó Với m là mơđun của các bánh răng
Nhóm 6: Nhóm 7: i10= Nhóm 8: i11== Nhóm 9: i12== Nhóm 10: i13= =1.26= Nhóm 11: i14=1 Ta có bảng thống kê số răng:
Cặp bánh răng ăn khớp nhóm 6H82 Máy
mới
i02 24/64 24/64 Nhóm 1 i1 18/36 18/36 i2 27/27 27/27 i3 36/18 36/18 Nhóm 2 i4 18/40 18/45 i5 21/37 21/42 i6 24/34 24/39 Nhóm 3 i7 13/45 15/48 i8 18/40 18/45 Nhóm cịn lại i9 40/40 45/45 i10 28/35 28/35 i11 18/33 18/33 i12 33/37 33/37 i13 18/16 18/16 i14 18/18 18/18
Bảng 2.10: Bảng thông số bánh răng hộp chạy dao máy mới
2.3.6 Tính sai số chuỗi lượng chạy dao:
Ta có bảng kết quả sai số lượng chạy dao như sau: n0=1420.i01.i02=1420.
n n_dc i01 i02 I II III i10 i11 i12 i13 i14 n_t n_tc Δn% n1 1420 26/45 24/64 i1 i4 i7.i8.i9 4/5 6/11 33/37 18/16 1 3,37 3,33 1,03 n2 1420 26/45 24/64 i1 i5 i7.i8.i9 4/5 6/11 33/37 18/16 1 4,21 4,2 0,23 n3 1420 26/45 24/64 i1 i6 i7.i8.i9 4/5 6/11 33/37 18/16 1 5,18 5,29 -2,1 n4 1420 26/45 24/64 i2 i4 i7.i8.i9 4/5 6/11 33/37 18/16 1 6,74 6,67 1,01 n5 1420 26/45 24/64 i2 i5 i7.i8.i9 4/5 6/11 33/37 18/16 1 8,42 8,4 0,21 n6 1420 26/45 24/64 i2 i6 i7.i8.i9 4/5 6/11 33/37 18/16 1 10,36 10,59 -2,11 n7 1420 26/45 24/64 i3 i4 i7.i8.i9 4/5 6/11 33/37 18/16 1 13,47 13,34 0,99 n8 1420 26/45 24/64 i3 i5 i7.i8.i9 4/5 6/11 33/37 18/16 1 16,84 16,81 0,19 n9 1420 26/45 24/64 i3 i6 i7.i8.i9 4/5 6/11 33/37 18/16 1 20,72 21,18 -2,13 n10 1420 26/45 24/64 i1 i4 i9 4/5 6/11 33/37 18/16 1 26,94 26,68 0,97 n11 1420 26/45 24/64 i1 i5 i9 4/5 6/11 33/37 18/16 1 33,68 33,62 0,17 n12 1420 26/45 24/64 i1 i6 i9 4/5 6/11 33/37 18/16 1 41,45 42,36 -2,15 n13 1420 26/45 24/64 i2 i4 i9 4/5 6/11 33/37 18/16 1 53,88 53,37 0,96 n14 1420 26/45 24/64 i2 i5 i9 4/5 6/11 33/37 18/16 1 67,35 67,25 0,15 n15 1420 26/45 24/64 i2 i6 i9 4/5 6/11 33/37 18/16 1 82,9 84,74 -2,17 n16 1420 26/45 24/64 i3 i4 i9 4/5 6/11 33/37 18/16 1 107,77 106,77 0,94 n17 1420 26/45 24/64 i3 i5 i9 4/5 6/11 33/37 18/16 1 134,71 134,53 0,14 n18 1420 26/45 24/64 i3 i6 i9 4/5 6/11 33/37 18/16 1 165,79 169,5 -2,19
Từ bảng sai số ta có biểu đồ sai số như sau: 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 -3.00% -2.00% -1.00% 0.00% 1.00% 2.00% 3.00% -2.60% 2.60% n n%
Hình 2.14: biểu đồ sai số hộp chạy dao
Nhận xét:
Qua bảng ta thấy có sai số giữa số vịng quay tính tốn và số vịng quay lí thuyết (tiêu chuẩn) do khi tính ta đã làm trịn các tỉ số truyền để xác định bánh răng. Đồ thị sai số phân bố đều, các giá trị sai số đều nằm trong khoảng cho phép (∆n<2,6%),
Thiết kế các truyền dẫn còn lại:
Dựa vào máy tương tự ta có các cặp bánh răng ăn khớp sau: - Đường chạy dao ngang:
Các cặp bánh răng ăn khớp từ trục: V – VI là: VI – VII là: VII – VIII là: VIII – IX là: IX – vít ngang là: 49
- Đường chạy dao thẳng đứng:
Ta chọn cặp bánh răng ăn khớp như đường chạy dao ngang.
V – VI là:
VI – VII là:
VII – VIII là:
Sau đó đến cặp bánh răng 22 / 33 và truyền tới trục vít me được thơng qua cặp bánh răng côn 22 / 44.
- Với đường chạy dao nhanh ta thấy như máy tương tự cho nên ta chọn đường truyền của máy tương tự.
Đường chạy dao nhanh:
Sai lượng chạy dao nhanh:
- Vậy đường chạy dao đạt yêu cầu.
-------------------------------
CHƯƠNG III: TÍNH CƠNG SUẤT ĐỘNG CƠ CHÍNH 3.1 Chế độ cắt thử 3.1 Chế độ cắt thử
Chế độ chạy thử mạnh:
- Dao: thép gió P18; D = 90 mm; Z = 8
- Chi tiết làm bằng vật liệu gang có HB = 180. - Chế độ gia công:
n = 47,5 (vg / ph); t = 12 (mm); S = 118 (mm / ph); B = 100 (mm); v = 13,5 (mm / ph);
N = 6,3 (kw)
Chế độ cắt nhanh:
- Dao thép hợp kim T15k6 ; D = 100 (mm) ; Z = 4 - Vật liệu làm chi tiết thép C45; HRB = 195
- Chế độ gia công:
n = 750 (vp / ph ) ; t = 3 (mm); S = 750 (mm / ph); B = 50 (mm); v = 235 (mm / ph);
N = 8,5 (kW) dùng đầu dao phay
Thử ly hợp an tồn:
- Dao thép gió P18 ; D = 110 mm ; Z = 8
- Chi tiết làm vật liệu: Thép 45 ; Mx = 20.000 (N.cm). - Chế độ gia công:
n = 47,5 (vg / ph); t = 10 (mm); S = 118 (mm / ph); B = 100 (mm) chạy nhanh 870 vg/ph kiểm tra sự trượt n= 20vg/ph.
3.2 Cơng suất động cơ chính:
Trong q trình gia cơng thì q trình phay nghịch tạo ra lực cắt lớn nhất,vì vậy ta tính cơng suất cắt theo q trình phay nghịch.
Sơ đồ phay nghịch
Hình 3.1: Các chuyển động khi phay thuận và phay nghịch
3.2.1Công suất động cơ truyền dẫn chính (hộp tốc độ) :
Cơng suất động cơ chính tính theo cơng thức:
Trong đó:
- NC : là công suất cắt
- NO : là công suất chạy không.
- NP : là công suất phụ tiêu hao dao hiệu suất và các ngun nhân ngẫu nhiên.
Cơng suất cắt:
Trong đó:
Trong đó Sz=
Với chế độ cắt nhanh: v=235 m/ph
Tra bảng ta được các hệ số sau: C = 682 , y= 0,72, k = 0,82 ;B=100; S=750 mm/ph; t = 3 mm; D = 100 , Z = 4 Pz = 0.54.682. 50. 4.()0,82=1330 (N) Nc = =5,21 (kW) Ndc = = = 6,94 (kW) Ta chọn Ndc = 7 KW, n = 1440 v/ph Với chế độ cắt mạnh: C = 682 ; y = 0,72 ; k = 0,86 Pz = 0,54.682.100.8.()0,72.(12/90)0,86=22440 (N) Nc = 22440.13,5/60.102.9,81 =5.046 (kW) Ndc = Nc / 0,75 = 6,73 (kW) Vậy ta chọn dộng cơ DK 52- 4 :Ndc = 7 KW, n = 1440 vg/ph, d =35 mm
Trong đó: chiếm: 70-80% động cơ nên có thể tính gần đúng cơng suất động cơ chính theo cơng suất cắt : . là hiệu suất của bộ truyền, với máy có chuyển động chính quay trịn.
3.2.2Động cơ hộp chạy dao:
Công suất của động cơ HCD được tính theo cơng thức:
Trong đó:
vs là tốc độ chạy dao [m/ph].
là hiệu suất chung của cơ cấu chạy dao, thường rất thấp. Lấy = 0,15. Q là lực chạy dao [N].
Ở đây: G là trọng lượng bàn dao, lấy G = 22000 [N]
k = 1,4; f = 0,2 là hệ số ma sát thu gọn trên sống trượt Px = 0,3.Po.tan = 0,3.34520,23.tan20 = 3769,3 [N]. Py = 0,2.Po = 0,2.34520,23 = 6904 [N].
[N]
Vậy ta chọn DK.41 – 4: Nđccd = 1,7 [kW]; n = 1420 [vg/ph].
3.3 Tính cơng suất, momen xoắn max, số vịng quay min trên các trục của hộp chạy dao: của hộp chạy dao:
1, Tính cơng suất trên các trục: + Hiệu suất của một cặp ổ lăn + Hiệu suất của một cặp bánh răng
+ Công suất trên trục động cơ: Nđc = 1,7 [kW] + Công suất trên trục I của HCD:
+ Công suất trên trục II của HCĐ:
+ Công suất trên trục III của HCD:
+ Công suất trên trục IV của HCD:
+ Công suất trên trục V của HCD:
+ Công suất trên trục VI của HCD:
Số vòng quay:
Do các trục quay với số vòng quay thay đổi từ nmin đến nmax cho nên khi máy làm việc ở cấp tốc độ thấp máy được làm việc đén momen xoắn giới hạn. Không làm việc hết cống suất N. Thực tế cho thấy do yêu cầu về cơng nghệ và chất lượng cũng như trình độ nghề nghiệp và những yếu tố khác nhau nữa dẫn đến hạn chế khả năng sử dụng hết công suất của máy. Để tính tốn hợp lý thì người ta dùng chế độ cắt gọt tính tốn, lấy số vịng quay tính tốn trên từng trục là:
+) nI = nđc = 1420 [vg/ph].
+) nII = nI . i01 = 1420. = 820,4 [vg/ph].
+) nIII = nI . i01 . i02 = 1420.. = 307,67 [vg/ph]. +) nIV min = nIII. i1= 307,67. = 153,85 [vg/ph]. nIV max = nIII. i3 = 307,67. = 615,4 [vg/ph]. → ntính IV = [vg/ph].
+) nV min = nIV min . i4 = 153,84. = 61,54 [vg/ph]. nV max = nIV max . i6 = 615,4. = 378,71 [vg/ph]. → ntính V = [vg/ph].
+)
- Mô men lớn nhất trên các trục của hộp chạy dao:
- Tính đường kính sơ bộ:
Từ mơmen trên các trục đã tính ở trên ta tính được đường kính sơ bộ của các