Chơng IV: Tính toán thiết kế ụ revolve
I.2. Các chi tiết cơ bản của hệ thống ổ tích dao
Tên chi tiết Thông số Số lợng
Vỏ tránh bụi 1
ổ tích dao chữ T 1
§êng dÉn dÇu 1
Khíp nèi A U08460-100XV-1408 1
ô revolve 1
Chốt côn 10x35 6
Vòng chữ O đệm dầu P10A 1
Vòng chữ O G160 1
Vòng chữ O G110 1
Vòng chữ O P9 2
ô Revolve
Vòng chữ O G125 1
Vòng chữ O S36 1
Vòng chữ O S100 1
Vòng chữ O S80 1
Vòng chữ O P115 1
Vòng chữ O P115 1
190
C C
400W
Đĩa định vị 1
Đĩa cảm biến 1
Bộ cảm biến 1
Đầu cảm biến 1
Bộ điều chỉnh 1
Đài dao hình trụ 1
Lỗ chốt lục giác GM1/16-28 3
Vòng găng SDR180 1
Bạc lót SPB607530 1
Đệm kín khí SKY70 1
Piston ch÷ T 1
Chốt lò xo F6x20 1
Nắp xylanh 1
Trục đài dao chữ T 1
Vòng gioăng SDR180 1
ống đệm 1
Chèt ®ai èc ch÷ T 1
§Çu trôc ch÷ T 1
Vòng chắn dầu AC1532FO 1
Động cơ servo HC-UF43 1
Bộ khuếch đại động cơ MR-J2-40D-S28 1
Vòng găng đàn hồi F6 2
Khối kẹp 8
ổ chứa dao 8
Chốt côn F10x32 4
Ii. Tính toán trục của đầu Revolve:
- Mô hình hóa:
Px
Pz
Py
192
Trong đó:
PX: Lực hớng tâm vào chi tiết gia công PY: Lực tiếp tuyến chi tiết gia công PZ: Lực dọc trục
Để thuận tiện cho việc tính toán đầu revolve ta tiến hành rời lực cắt tác dụng lên dao về điểm nằm trên trục đầu revolve (điểm I). Nh vậy:
+ Dời lực PX về điểm I ta đợc một lực tơng đơng là PX và do PX có phơng h- ớng tâm nên không có mômen.
+ Lực PY sẽ gây ra lực tiếp tuyến với phôi và sinh ra mômen xoắn trên trục của đầu revolve có trị số:
MY1 = PY.l
+ Dời PZ về điểm I ta đợc một lực tơng đơng là PZ4982 và mômen tơng đơng là:
MZ1 = PZ.l (l = 160 mm)
Vì đầu revolve hoạt động trên nguyên tắc khi thay đổi vị trí của dao nó đợc thay đổi bằng động cơ riêng biệt đến vị trí gia công. Còn để đảm bảo đầu revolve ở một vị trí nhất định và dao ở vị trí cố định không bị dịch chuyển trong quá
trình gia công nó đợc đảm bảo bằng chốt định vị và cơ cấu piston-xylanh chữ T.
- Chốt định vị sinh ra mômen chống xoắn MX, có giá trị bằng mômen xoắn do tác dụng của lực cắt gây ra.
- Lực dọc trục PZ đợc triệt tiêu bằng áp lực của dầu trong piston-xylanh chữ
T sinh ra.
Nh vậy, mô hình hóa đợc trục của đầu revolve nh sau:
Tính toán các phản lực tại gối đỡ:
- Theo phơng X:
∑My =0
⇔ FX1+ FX2 + PX = 0 PX.190 - FX1..90 = 0
ở đây:
PX = 5180 N PY = 9496 N PZ = 3946 N
Py Pz
Px
Fy2
Fx2 Fx1
Fy1
MT
VËy:
FX1 = - PX. 19090 = - 5180. 19090 = - 10936 N FX2 = - FX1 - PX = 10936 - 5180 = 5756 N Do đó, FX1 ngợc chiều hình vẽ.
- Theo phơng Y:
∑Fy =0 ⇔ FY1+ FY2 - PY = 0
∑My =0 PY.190 - FY1..90 = 0
194
FY1 = - PY. 19090 = - 9496. 19090 = 20047 N
⇒ FY2 = - FY1 - PY = 9496 - 20047 = - 10551 N Do đó, FY2 ngợc chiều hình vẽ.
Vẽ biểu đồ mômen:
Mômen xoắn MXY trong trờng hợp này đợc cân bằng mômen cản của chốt chèng xoay MCX.
MCX = PY. l = 9496 . 160 = 1519360 (Nmm)
MT Fy1
Fx1 Fx2
Fy2
Px Pz
Py
My Mx
- Xác định đờng kính trục:
dj = 3 0,1.[ ]tdjσ
M
Trong đó:
[ ]σ : ứng suất cho phép của thép chế tạo trục, [ ]σ = 50 (Mpa)
Mtdj: Mômen tơng tơng
Mtdj = 0,75.MT2+MX2 +MY2 = 0,75.8546402+9496002+5180002
= 1310676 (Nmm)
Ta tính đợc: dj = 313106760,1.50 = 63,9 (mm) Chọn theo máy chuẩn: d1 = 70 (mm)
d2 = 50 (mm)
III. Tính công suất động cơ bớc
Mômen xoắn do động cơ sinh ra phải thắng đợc mômen do lực ma sát của trục trên ổ trợt để đảm bảo đầu revolve quay đến vị trí yêu cầu.
MX§C =
1 n
MSi i
M
∑=
ở đây mômen ma sát là:
MMS = MMS1 + MMS2
MMS1 = FMS1. d1/2 = f.N.d1/2 MMS2 = FMS2. d2/2 = f.N.d2/2 Trong đó:
f: Hệ số ma sát trợt, f = 0,15 N1: áp lực tác dụng lên ổ 1.
196
Theo sơ đồ mô hình hóa trục của đầu revolve, ta tính đợc:
Py
N1 N2
Q
N1 + N2 - Q = 0 ⇒ N1 = 517 (N) N1.90 - Q.155 = 0 N2 = -217 (N) Tính đợc:
MMS1 = 0,15.517.60/2 = 2326,5 MMS2 = 0,15.217.20/2 = 325,5 MMS = 2326,5 + 325,5 = 2652 Yêu cầu MXĐC > MMS
Do đó, công suất động cơ là:
N§C > 9,55.10MXDC.n6 =9,55.102652.206 = 5,55.10-3 (kW)
IV. Tính toán ổ trợt:
Vật liệu ổ phải thỏa mãn các yêu cầu sau đây:
- Hệ số ma sát thấp.
- Có khả năng giảm mòn và chống dính.
- Dẫn nhiệt tốt và hệ số nở dài thấp (để khe hở trong ổ bi ít bị thay đổi do nhiệt).
- Có đủ độ bền.
Do vận tốc quay của đầu revolve không cao (n = 20 vg/ph) nên ta dùng loại ổ trợt loại đồng thau, ký hiệu: ΠΑΨΜ 52-5-2-1
Tính cho ổ trợt có đờng kính trong φ70 Tính toán theo áp suất cho phép:
P = FR/(d.l) Trong đó:
FR: Tải trọng hớng tâm trong ổ đỡ, FR = 517 (N) d: Đờng kính trong của ổ, d = 70 (mm)
l: Chiều dài ổ, l = 30 (mm)
P = 517/(70.30) = 0,287 (MPa)
áp suất P sinh ra trong ổ trợt không vợt quá áp suất cho phép [P], theo bảng (16.13) sách TTTKGTDĐ ta có: [P] = 12 (MPa)
⇒ P < [P] : ổ trợt đủ bền.
V. Tính toán đờng kính của chốt chống xoay:
Chốt định vị ngoài nhiệm vụ xác định vị trí của piston chữ T khớp với thân máy còn có vai trò chống xoay cho đầu revolve khi gia công. Mô men xoay khi gia công do hai Px và Py sinh ra. Chọn vật liệu chế tạo bulông là thép CT45 σch = 360Mpa.
198
Mô hình hóa bài toán ta có hình vẽ dới đây:
Py
Pz Px
- Kiểm nghệm bulông theo điều kiện bền cắt:
[ ]c
c d
ZD
kT τ
τ = ≤
4 2
2 1
⇒ ≥d ZD81kT[ ]τc
Với : τc : Là ứng suất cắt lớn nhất
T : Mômen xoắn lớn nhất truyền qua bu lông k : Hệ số an toàn k = 1,3
D1: Đờng kính đờng tròn đi qua tâm bulông D1 = 2.60 mm = 120 mm Z : Số bulông lắp ghép Z = 1
d : Đờng kính bulông
[ ]τc : ứng suất cắt cho phép [ ]τc = 0,25σch
= 90Mpa =90.106 Pa T = MX2 +MY2 = 9496002+5180002 = 1081695 (Nmm)
Thay sè ta cã: 8.1,3.1081695
d ≥ = 0,0223 m = 22,3 mm