III. Hệ thống đóng mở máy.
1. Tính toán thiết kế then quay:
Để tính hành trình dập từng nhát một khiộng cơ vẫn quay liên tục thì phải dùng ly hợp. Đối với máy thiết kế này ta chọn loại ly hợp then quay nó phù hợp với những u điểm: Làm việc êm ít va đập, có độ tin cậy cao, áp dụng cho loại máy có lực ép không quá lớn, việc tính toán khớp ly hợp then quay tiến hành từ điều kiện dập bề mặt truyền Mômen công tác với trục khủyu.
M < 200dthen = 680 [Nm]
Mômen cần truyền: Mmax = 4775 Mm Do đó:
+ Đờng kính then quay tính theo công thức kinh nghiệm dthen = 0.4dtrục = 0.4*84 = 34mm
+ Chiều dài phần làm việc của then. Lthen = 3*dthen=3*34=102mm
Mômen xoắn chuyển động đợc tính theo công thức Kiểm tra áp suất trung bình tại bề mặt của then:
P = [VI]
Hình 28
Hình 29
Cos γ = R = = 17mm
Thông thờng góc quay của then: α = 400 ữ 500. + Chon α = 450; r0 = 45mm ;a =38mm
Thay vào công thức [VII] Ta đợc. P = =34N/mm2.
Vật liệu chế tạo then chọn thép 40X đảm độ bền. Bạc trung gian đợc chế tạo từ thép 45 sau nhiệt luyện đạt độ cứng 40ữ45 HRC.
Khi đóng ly hợp phát sinh Mômen động có thể lớn vợt quá Mômen tính. Vì vậy việc kiểm tra theo Mômen động chỉ đ- ợc tiến hành khi tốc độ vòng quay của tâm then lớn hơn 0,8m/s
Tốc độ vòn quay của tâm then quay là: V = a*u = a* = 0,038*= 0,198 m\s
Do vậy ta không phải tính mômen động. Kết cấu của ly hợp đợc trình bày ở bản vẽ chính (Trục khuỷu).
2. Tính phanh:
Phanh cũng nh ly hợp là bộ phận chịu lực chính của hệ thống đóng mở máy. Phanh dùng để hãm động năng của cơ cấu chấp hành và giữ đầu trợt ở vị trí bất động của máy khi đã nhả ly hợp, đảm bảo cho đầu trợt không bị rơi tự do theo phơng trọng lợng của bản thân nó. Phanh là cơ cấu an toàn không thể thiếu trong máy ép.
Đối với máy này thiết kế loại phanh chu kỳ chỉ làm việc trong từng đoạn nhất định của hành trình nhờ cơ cấu cam địa. Khi quay đĩa cam xung quanh trục của nó thời điểm phanh sẽ thay đổi. Ta cũng chọn loại phanh là phanh đai thông dụng trong các máy có ly hợp cứng và đặt ở vị trí trên trục khuỷu.
Cấu tạo của phanh.
Khi kết cấu một loại phanh phải dựa trên một số điều kiện sau:
+ Mômen quán tính lớn hoặc nhỏ. + Cờng độ đóng và nhả phanh + Số vòng quay của trục đặt phanh + Đặc điểm của hệ thống truyền động + Số hành trình của máy
+ Đặc tính của vật liệu ma sát đợc sử dụng.
Tính toán phanh: Thông số đặc trng cho phanh là Mômen hãm (m) và góc hãm Vm. Phanh đai góc hãm Vm = 100 ữ150
Để đảm bảo điều kiện an toàn khi máy làm việc. Góc hãm phụ thuộc vào số vòng quay của bánh phanh. Khi tăng số vòng quay góc hãm sẽ bị tăng.
Mômen hãm đợc tính:
M =S1*(α-1)*r (VII) Trong đó:
+ S1 là lực căng đai
+ r là bán kínhđai chọn theo công thức kinh nghiệm: r = (1,2 ữ1,4) d0 => r = 120 mm
+ d0 là đờng kính ngõng tựa của trục khuỷu: (d0 = 90mm) + f là hệ số ma sát trong phanh (f = 0.35) + α góc ôm tính bằng Radian Góc hãm đợc tính theo công thức: Vm = A/M (VIII)
Trong đó: A là động năng của các phần chuyển động cần phanh.
A = 1.1 (IX)
Với J là Mômen quán tính các phần chuyển động quy đổi về trục phanh.
Từ lực S1 ta tính đợc lò xo phanh.
Mômen quán tính j chọn theo công thức kinh nghiệm. J = (2ữ5) %Jbd = (2ữ5)%*37 = 0,8 (KGm)
Thay các giá trị vào công thức (IX) để tính A A = 1,1 = 12 KGm
Chọn góc phanh: Um 140 = 0.244 rad
Thay trị số vào công thức (VIII) đế tính M. M = = 49.2 KGm
Thay trị số vào công thức (VII) ta tính S1 49,2 = S1*3.3*0.12 => S1 = 124 (KG) Từ lực phanh ta chọn lò xo phanh: Đờng kính dây lò xo: d = 7mm Đờng kính lò xo: D = 45mm
Chiều cao lò xo ở trạng thái tự do: H = 140mm Chiều cao lò xo cực đại: Hx =101mm
IV. Tính đầu trợt
Vật liệu làm đầu trợt chọn bằng ngang GC 412- 40 có hóa già, độ cứng bề mặt làm việc (48ữ53) HRC.
Đầu trợt chuyển động tịnh tiến trong sống trợt của thân máy. Phần trên của đầu trợt lắp với ổ tựa dới của mặt biên,
mặt phẳng dới của đầu trợt dùng để kẹp chặt, nửa khuôn K trên phần này có lỗ và đồ gá đặc biệt để kẹp chặt chuôi khuôn. Cấu tạo của đầu trợt phải bền, cứng vững, trọng l- ợng phù hợp để đầu trợt giảm đợc năng lợng nâng nó lên và giảm đợc góc phanh cũng nh lực phanh khi dừng đầu trợt. Sống dẫn hớng của đầu trựơt là một hình lăng trụ, hình thang vuông với góc nhọn α =450
Kích thớc tơng đối của đầu trợt tính theo công thức: LH /B= (1.4 ữ2.5) [X]
Chọn B = 240 mm => LH = 460 mm
Việc tính toán đầu trợt tức là tính lực tác dụng lên phần dẫn hớng và xoay đầu trợt. Bằng cách chọn chế độ áp suất P < [P]
Xét trạng thái cân bằng của đầu trợt dới tác dụng của lực vàMômen nh là một vật rắn tuyệt đối.
Biểu đồ phần cứng suất tác dụng lên đầu trợt nh (Hình vẽ) Ta tiến hành kiểm nghiệm các bề mặt chịu dập:
Nn = [XI]
Với f = 0.06 (Hệ số ma sát)
Coi áp suất tác dụng lên dẫn hớng là đều, ta có: PN = [XII]
Lực ngang đạt tới giá trị lớn nhất ứng với α = 600 Khi đó β = arcsin (K.sinα) 4058’
Do vậy thay các giá trị vào [XI] ta có: Nn = = 5.55 tấn
Chiều rộng dẫn hớng a thiết kế lấy a = 60mm Thay các trị số vào công thức [XII] có:
Hình 30 – 31
P = = 0.99 (Kg/cm2)
Mômen xoay đầu trợt tính theo công thức. M = Nn* (-b-yd) +P –xí nghiệp [XIII] Trong đó: Xn = rb [sin (α+β)+f] Hay Xn = 4.5*[sin (4048’+30)+0.06] = 1.07 (cm) Chọn b = 80mm Yđ =rb.cos(α+β) = 4.5 *cos(4048’+30) 4.55 (cm) M = 5.55. (-8-4.45) +40*1.07 = 98.3 (Kgm) PM = [XIV] Thay số ta có: PM = = 18.2 (Kg/cm2) Do đó: Pmax = PN +PM = 18.2+0.99=19.19 (Kg/cm2)
l h b pn pm pmax pmin pn + pm = pmax pn - pm = pmin Nh vậy là đảm bảo độ bền. V. Tính thân máy.
Thân máy là bộ phận định vị kẹp chặt tất cả các chi tiết, các bộ phận khác của máy đồng thời lực dập cũng đợc truyền qua đó.
Đối với thân máy cỡ nhỏ ngời ta thờng chọn loại máy, thân nhỏ nghiêng đợc.
Theo tiêu chuẩn thì loại máy ép trục khuỷu vạn năng 40 tấn có loại thân máy nghiêng một góc 300. Thân máy hở bao giờ cũng chịu lực tải trọng lệch tâm, điều đó sẽ dẫn đến hiện tợng bị nghiêng sống dẫn hớng đầu trợt với bàn máy. Trong phần thiết kế này ta dùng loại máy hai trụ thân hở đ- ợc đúc từ vật liệu ngang xám GX 424 – 44 kiểu thân máy nghiêng đợc.
Hình 32-Biểu đồ lực táo dụng lên đầu trợt
Đa số máy ép thân hở có tiết diện ngang thay đổi đáng kể dọc theo chiều cao. Thờng trọng tâm của các tiết diện
ngang thực tế là đoạn thẳng dịch chuyển tơng đối với nhau. Trong các tiết diện nguy hiểm của thân máy thì tiết diện I – I nguy hiểm nhất.
ứng dụng ứng xuất kéo tại tiết diện I –I là: δP = + [XV] Trong đó: M = PH*yi
yi: Khoảng cách từ tâm tiết diện tính toán đến đờng tác dụng lực hP = yi –C
I: Mômen quán tính
F: Diện tích tiết diện đã cho của thân máy
δP = + [XVI]
Kích thớc tiết diện ngang của thân máy tính theo công thức kinh nghiệm.
Đối với gang: F = K.PH [XVII] Trong đó: PH = 4*103 Kg (Lực ép danh nghĩa) K: Hệ số tra bảng theo từng loại máy (1 trụ – 2 trụ) Khi = = 1.11 => K = 1.18
Thay các giá trị vào công thức [XVII] ta có: F = 1.18*40*103 = 4.72*104 (mm2)
Chọn h = 580mm = (2.3ữ4)C
Theo kinh nghiệm có: b = = 440 mm
Chiều dày S của thân máy sẽ là: F = 2*(h*S+S2)
=> 4.72*104 = 2*(580*S+S2) Giải phơng trình S = 32 mm Ta coi trọng tâm của tiết diện I–I Trung với trọng tâm của hai thành bên.
Do đó Mômen quán tính là: I = I1 + I2 Trong đó: I1 = 2* = 2* = 168*103 (cm4)
I2 = 2*+2742*35*35=23.6 (cm4) Giá trị trên nhận đợc qua phép biến đổi trục.
Do đó I = I2 +I1 = (168+23.6)*103 = 1916*103 (cm4) Ta có M =PH*yi với yi = 510 mm = 51 cm
M = 40*103*51204*104 KG cm
Ta có giá trị của ứng suất kéo tại tiết diện I – I là: δS = + = 95.6 (KG/mm2)
δS = 95.6 (KG/mm2)<[δn] = 44 (KG/mm2)
Đặc điểm của gang là chịu nén rất tốt. Kiểm nghiệm lại sức bền chịu nén thay giá trị vào [XVI]
δS = + = 23 (KG/mm2)
δS = 23 (KG/mm2)<[δn] = 44 (KG/mm2)
VI. Cơ cấu bảo hiểm
Trong rèn dập máy ép trục khuỷu có thể bị quá tải do nhiều nguyên nhân, nh dập phải kim loại có chiều dày lớn hơn so với tính toán… Vì vậy trong máy ép thờng có bộ phận chống quá tải để bảo vệ máy tránh phá hỏng các chi tiết máy.
Hình 34-36
Hiện nay để bảo vệ máy ngời ta dùng cơ cấu bảo hiểm khác nhau. Ta chọn dùng loại bảo hiểm cốc cắt vì nó đơn giản và phù hợp với máy ép vạn năng có ngăn kéo dễ thay thế trong quá trình máy bị quá tải phá hỏng cối an toàn.
Kích thớc cối an toàn (nh hình vẽ) Tính toán cối an toàn:
Vật liệu chế tạo: Thép 45 hoặc gang FC 28
Chiều dày vật liệu (S) chỗ bị cắt đợc tính theo công thức.
S = [XVIII]
Trong đó: P = 1.3 *PH (N)
δb = 600 N/mm2 ứng suất bền tới hạn của thép 45 Thay trị số vào công thức [XVIII] ta có.
δ = => S = 4.4 mm VII. Hệ thống bôi trơn
Trong máy ép các phần chuyển động khi làm việc cần đợc bôi trơn để tránh mài mòn nhanh và giảm ma sát.
Đặc điểm làm việc:
+Điều kiện làm việc tơng đối nặng áp suất trong các ổ đỡ và các mặt trợt …
Đặc biệt là ở bạc biên lên đến 80ữ100 (MN/m2)chịu tải trọng va đập đổi số điểm bôi trơn lớn khó quan sát bộ phận bôi trơn chính của máy ép.
- Bộ phận dẫn hớng đầu trợt.
- Chi tiết chuyển động tịnh tiến các con trợt bộ phận đẩy. -Khớp nối và ổ đỡ của cơ cấu biên –trục khuỷu …
- Các bộ truyền bánh răng - Các chi tiết điều khiển
Trong máy ép vạn năng này nguồn cấp nhiên liệu bôi trơn đợc tiến hành tập trung và do một bơm tay cung cấp. Bơm đợc lắp ở thân máy phía bên trái, cơ cấu tay cầm điều kiển bơm dễ thao tác. Dầu đợc cấp từ bơm qua ống dẫn vào bộ phận phân phối, ra các đờng ống dẫn tới các bộ phận cần bôi trơn nh. Vào các ổ đỡ, mặt trợt, các cơ cáu chuyển động khớp nối, then quay, bánh răng, bạc lót..
Mỗi lần bôi trơn ta dùng tay điều khiển cần bơm để bơm dầu (bơm piston) cấp dầu đến các bộ phận cần bôi trơn. Lợt dầu trong bình dầu đợc quan sát qua mắt báo dầu.
Ngoài ra các các vị trí bôi trơn khác dùng mỡ để bôi trơn. Việc bôi trơn cho thiết bị phải thực hiện nghiêm túc vì nó ảnh hởng đến tuổi thọ của thiết bị.
Dầu bôi trơn dùng dầu CN30 hoặc CS45. Khi sử dụng dầu bôi trơn phải xem cẩn thận về đặc điểm, công dụng của dầu do nhà chế tạo đa ra và sử dụng đúng hớng dẫn của nhà chế tạo để đạt hiệu quả kinh tế cao.