II: THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC VÀ NGUYÊN LÍ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG
b. Kích thước đài dao với chuôi BT30
3.2.1. Tính toán trục dẫn hướng [1
Để dẫn hướng cho Tang chứa dụng cụ thực hiện quá trình thay dao, ta dùng hai trục lắp trên thân đỡ để dẫn hướng. Sơ đồ bố trí 2 trục dẫn hướng trên hệ thống thay dao:
lượng của Tang chứa dụng cụ, Động cơ để truyền chuyển động quay phân độ Tang và thân đỡ Tang. Ta chọn vật liệu của trục là C45.
Đường kính trục dẫn hướng được tính theo hai chỉ tiêu là độ bền uốn vào độ võng lớn nhất cho phép. Đầu vào là khối lượng của hệ thống tang chứa dụng cụ, và khoảng các giữa hai gá ổ cố định được lấy gần bằng hành trình dịch chuyển của tang.
Đầu vào:
+ Lực của Tang và dụng cụ tác dụng lên trục dẫn hướng PT = 2301,426(N).
+ Vật liệu thép C45 với các thông số như sau: úb=600(MPa),ứng suất xoắn cho phép [ ]τ
=12 20(MPa).
+ Chiều dài trượt: Ltd= 130 mm
Tính đường kính trục dựa trên độ bền uốn.Kết quả tính toán trong trường hợp Tang và dụng cụ nằm tại vị trí giữa của trục dẫn hướng.Khi đó lực tác dụng lên 2 ổ đỡn sẽ là PT/2. Như vậy mô men lớn nhất là tại vị trí giữa của trục có độ lớn M = PT/2.Ltđ.
[ ] 3 0,1.td M d σ ≥ , Mtđ = 2301,426.130/2=149592,69 (N.mm) 149592,69 13,56( ) 3 0,1.600 mm d ≥ =
Hình 2.6. Biểu đồ mô men 3 3 5 4 . 1 1 2301, 426.130 . . . . 0,15 . 2 2 4. 4.2,1.10 .0,05.30 T td T td td td P L P f L L L mm E J EJ = = = =
3.2.2Tính toán động học cho đài dao Động học đẫn động quay đài dao a, tính toán động học quay đài dao
Phương trình xích động : nđc.iman =ndđ nđc : số vòng quay của động cơ iman = : tỷ số truyền của cơ cấu Man ndđ= số vòng quay của đài dao
Pđc : công suất của động cơ Pc : công suất cản
Tính lực quán tính tại vị trí lớn nhất = 69,3889o
Dựa vào sơ đồ ta có phương trình cân bằng momen:
Trong đó :
- lực quán tính của một dụng cụ trên đĩa ứng với max =15,463 (rad/s) - lực quán tính trên đĩa do tay quay gây ra .
- lực ma sát tại ổ đũa côn do trọng lượng Tang tạo ra = Q.f = 2500.0,02 = 50 (N)
Trong đó: Q=Q1+Q2+Q4=80+10+160=250(kg) F = 0.02 : là hệ số của ổ đũa côn đỡ chặn. = (100+55)/2 = 77,5 – bán kính trung bình của ổ đũa côn Theo sơ đồ ta có :
= 0,13
=> = =
=> = = 76,690
Mặt khác trong tam giác O1AO2 : =
=> O2A = O1A = 31. = 228,354 (mm)
Thay vào pt cân bằng momen ta đc:
7. 0,312.22,16 = . . 0,228 – 70. 0,0775 => = 387 (N)
Momen cản do gây ra cho đĩa 1 là :
Mc = . O1A = 387 . 0,031 = 11,997 ( Nm) Công suất của động cơ :
Pc Mc .max/
=>Pc = 273 (W)
b, Lựa chọn động cơ dẫn động quay đài dao.
Với yêu cầuPc273 (w) (370>273) ta chọn động cơ điện xoay chiều không đồng bộ 3 pha 3K90Sa6 với các số liệu như bảng dưới :
+ Tìm tỉ số truyền và Momen đầu ra của hộp số. + Tính toán các bánh răng hộp số .
Từ việc chọn động cơ ta đi tính toán thông số đầu vào và đầu ra của hộp số để chọn hộp số cho phù hợp.
+ Đầu vào nđc = 930 (vg/ph), công suất Nđc = 370(w) -> Momen xoắn đầu vào Mv = = 3,8 (Nm)
Mà ta lại phải có tốc độ ra nc = 120 (vg/ph) ->xét tỷ số = = 7,75
Như vậy ta lấy tỷ số truyền của hộp số ihs = 7,75
Z2 = 19.7,75 = 147,25. Chọn Z2 = 148
d, Tính ly hợp masat
Ly hợp có tác dụng truyền dộng momen giũa 2 trục và ngắt truyền động nhanh , dứt khoát trong những trường hợp cần thiết .
Ưu điểm của ly hợp masat là truyền động êm ,tự động ngắt truyền dộng khi hệ thống quá tải nên ta chọn lắp ly hợp masat cho hệ thống dẫn động quay đài dao .
Tính toán ly hợp nhiều đĩa : Cơ sở để tính ly hợp Masat nhiều đĩa là hệ số Masat của vật liệu làm đĩa Masat , đồng thời yêu cầu ly hợp phải có kết cấu phù hợp.
Ta có công thức tính đường kính trung bình của đĩa Masat : Dtb=( 2,5 4) . 18 = 45 72 (mm)
Chọn Dtb = 60 (mm)
Trong đó d = 18 (mm) – đường kính trục động cơ hay đường kính lắp ly hợp Đường kính ngoài của đĩa Masat:
D = 1,25 . Dtb = 1,25 . 60 = 75 (mm) Đường kính trong đĩa Masat :
d = 0,75 . Dtb = 0,75 .60 = 45 (mm) chọn ly hợp masat là thép tôi
Bôi trơn bằng nhỏ dầu ,có hệ số masat f = 0,1 , hệ số ma sát lực riêng cho phép là p = 4 kg/cm2.
Hình và bảng các thông số của then
Với d = 18 mm ta tra bảng có : b = 6mm , h = 6 mm , t1 = 3,5 mm , t2 = 2,8 mm , bán kính góc lượn : r = (0,16 – 0,25 )
Ta kiểm nghiệm then theo điều kiện bền dập và điều kiện cắt : ) (1)
= 2T/ () [] (2)
Then làm việc chịu va đập , vật liệu thép nên có : = 150 MPa
[] = 80 MPa.
CHƯƠNG4: SƠ ĐỒ KHÍ NÉN Nguyên lý hoạt động:
Khi đóng công tắc S1 cuộn dây Y1 được cấp điện, các tiếp điểm thường mở Y1 đóng để duy trì dòng điện cho cuộn dây Y1. Lúc này dưới tác dụng của lực từ do cuộn dây sinh ra, con trượt của van điều khiển 3/5 bị kéo sang trái. Khí nén được đưa vào buồng bên phải của xi lanh sinh lực đẩy pittong sang trái (đài dao được đưa đến điểm thay dao). Ở cuối hành trình cán pittong chạm vào công tắc hành trình S2, Y1 mất điện, mất đi lực từ lò xo đang bị biến dạng đưa con trượt về vị trí giữa hệ thống đứng yên.
Ngược lại khi đóng công tắc S3, hệ thống đài dao được đưa trở lại vị trí ban đầu.
Trong quá trình thay dao tự động ta cần thực hiện chuyển động tịnh tiến của
Đĩa tích dao về phía trục chính.Với tải trọng của Đĩa tích dao và dụng cụ không lớn, chỉ thực hiện quá trình chuyển động thẳng nên để tạo ra chuyển động của Đĩa tích dao về phía trục chính ta dùng hệ thống xylanh khí nén
Lmax=+k=204+ 250=454(mm) Với kZ/2 +r+f
Để khi đài dao ra vào không chạm với truc chính. Z: chiều rộng bàn Z của máy, Z=340mm
r: bán kính cổ chuôi dao BT30, r=23mm f: khoảng an toàn, chọn f=20mm
k213mm chọn k=250
Hành trình của piston là H=Lmax-Lmin=454-204=250mm Khối lượng của cả đài dao và các chi tiết lắp ghép khác:Q(kg) -Trọng lượng của tang và dụng cụ Q0=398kg
-Trọng lượng của động cơ quay đài dao: Q1=28,7kg -Trọng lượng của trục đỡ tang: Q2=12kg
Hệ số ma sát giữa đài dao và trục dẫn hướng:f=0.1 Hành trình của piston H=250mm
Ta tính áp lực do cần piston tạo ra theo công thức
F=
Trong đó: D- đường kính của xylanh P- áp suất làm việc
Áp suất khoang làm việc 6-8 bar
Áp suất khoang thoát khí tối thiểu là 1,4 bar – hệ số hiệu dụng của xylanh
Đa số các xylanh khí nén làm việc chịu tải trọng động.khi đó do tổn hao về masat, do có tính đàn hồi của khí nén khi chịu tải thay đổi, do sức ỳ của piston trước khi dịch chuyển, vì vậy hệ số hiệu dụng giảm thường chọn bằng 0,5
Chọn sơ bộ áp suất làm việc của hệ thống là: P=8bar=8kg/cm2
Để piston di chuyển đươc thì F=
Fms: lực masat giữa đài dao và thanh dẫn hướng Ta có:
Đường kính cần piston là d=20mm Vậy áp suất thực tế cần là:
F=.+.
Với Pa: áp suất buồng thoát khí- chon pa=1,5bar=1,5kg/cm2 Thay số ta được P6,075kg/cm2 =6,075bar
Chọn P=7 kg/cm2= 7 bar
Chọn được kết cấu của xylanh-pistong khí nén theo cataloge của nhà sản xuất:
Ở đây ta lựa chọn xylanh có kết cấu giảm chấn khí nén ở cả 2 dau với các thông số hình học như sau:
Tính toán lưu lượng qua van tiết lưu: Hành trình của xylanh là: H=250mm
Lưu lượng qua van tiết lưu chiều về là:
Q2
Từ Q1,Q2 ta lựa chọn được van tiết lưu phù hợp cho hệ thống: Bảng thông số của hệ thống khí nén
Tên kích thước Kích thước
Đường kính trong của Xy lanh D=50mm
Đường kính cần piston d=20mm
Hành trình của xylanh piston H=250mm
Thời gian đi hết hành trinh của xylanh Piston T=2s
Áp suất khoang làm việc P=7bar
PHẦN 5 MÔ PHỎNG HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG THAY DAO TỰ ĐỘNG BẰNG PHẦN MỀM SOLID WORKS
Dưới đây trình bày quy định mô phỏng quá trình lấy dao bằng Motion study trong Phần mềm solidworld, quy trình mô phỏng thay dao và trả dao chúng ta làm tương tự: Bước 1 : chuẩn bị phai lắp ghép , chuyển trục chính về home -> chọn new Motion study
- Chọn đĩa Man,giữ chuột trái,kéo cho đĩa man quay đến khi dao cần lấy có trục trùng với hốc trục chính ( nhìn theo hướng song song với trục chính) sau đó thả chuột ra
Bước 5: Tạo chuyển động về của cụm đài dao về vị trí gốc