Thiết kế máy tiện ren vít vạn năng

Chia sẻ: Luyenvan Kien | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:51

Thêm vào BST

Báo xấu

657
lượt xem 192
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

3. Nội dung thuyết minh: - Phân tích máy tương tự. - Tính toán thiết kế động học toàn máy. - Tính toán công suất động cơ chính. - Tính toán hệ điểu khiển của phần phải vẽ. - Tính toán sức bền của trục chính và cặp bánh răng (T6).

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Thiết kế máy tiện ren vít vạn năng

Đồ án môn học: Thiết kế máy cắt kim loại Nhiệm vụ thiết kế: Thiết kế máy tiện ren vít vạn năng. Số liệu ban đầu. 1. Hộp tốc độ. Z = 24; nmax = 2500 (vg/ph); = 1,26. 2. Hộp chạy dao. Ren hệ mét (tp): 1 96. Ren Anh (n): 1 22. Ren Modul (m): 0,5 48. Ren Pitch (Dp): 1 . Sdọc min = 0,07 mm/vòng Sngang = 0,5.Sdọc min = 0,035 mm/vòng. 3. Nội dung thuyết minh: Phân tích máy tương tự. - Tính toán thiết kế động học toàn máy. - Tính toán công suất động cơ chính. - Tính toán hệ điểu khiển của phần phải vẽ. - Tính toán sức bền của trục chính và cặp bánh răng (T6). - 4. Nội dung bản vẽ. Bản vẽ triển khai: - Hộp tốc độ:  + hộp chạy dao:  + Ngày giao nhiệm vụ: Ngày hoàn thành và bảo vệ: Hưng Yên, ngày... tháng... năm 2011.
Đồ án môn học: Thiết kế máy cắt kim loại Lời nói đầu. Hiện nay các ngành kinh tế nói chung và ngành cơ khí nói riêng đòi hỏi kỹ sư cơ khí và cán bộ kỹ thuật được đào tạo ra phải có kiến thức cơ bản tương đối. Bên cạnh đó phải biết vận dụng những kiến thức đó để giải quy ết nh ững vấn đề cụ thể thường gặp trong thiết kế chế tạo và vận dụng và trong s ản xu ất, sửa chữa và sử dụng. Môn học thiết kế máy cắt kim loại là môn học có v ị trí rất quan tr ọng trong chương trình đào tạo kĩ sư và cán bộ kỹ thuật nhất là đối với k ỹ sư và cán b ộ k ỹ thuật về thiết kế, chế tạo các loại máy phục vụ các ngành kinh tế như công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải ... Như ta đã biết trong ngành cơ khí để có một cụm chi tiết hoặc m ột đ ơn v ị thiết bị, máy móc hoàn chỉnh cần có những chi tiết có kích th ước và hình d ạng khác nhau, làm từ những vật liệu khác nhau và lắp ráp lại. Giai đoạn đầu nh ững chi tiết máy chỉ là những phôi có hình dáng thích hợp. Qua những quá trình công nghệ khác nhau như tiện, phay ... chúng được chế tạo thành những chi tiết máy thích hợp. Để thực hiện được những quá trình công nghệ nêu trên c ần ph ải s ử dụng những dụng cụ cắt, đồ gá và đặc biệt là những chiếc máy công c ụ thích hợp. ( Ví dụ để tạo các chi tiết tròn xoay cần sử dụng dụng cụ là dao tiện và th ực hiện trên máy tiện). Mục tiêu của môn học này là tạo điều kiện cho người học n ắm v ững và vận dụng có hiệu quả các phương pháp thiết kế, xây dựng và quản lí các quá trình chế tạo các loại máy công cụ nhằm đạt được những chỉ tiêu kinh tế kỹ thu ật theo yêu cầu trong điều kiện và quy mô sản xuất cụ thể ở nước ta hiện nay. Mặt khác môn học còn truyền đạt những yêu cầu v ề ch ỉ tiêu công ngh ệ thiết kế chế tạo nhằm nâng cao tính công nghệ trong quá trình thiết kế các loại máy phục cho sản xuất các chi tiết chất lượng cao. Trong toàn bộ quá trình thiết kế máy mới “ Máy tiện ren vít vạn năng” có nhiều hạn chế. Rất mong được sự chỉ bảo của thầy cô giáo và cộng sự. Phần tính toán thiết kế máy mới gồm các nội dung sau: Phần I : Phân tích máy tương tự - Chọn máy chuẩn. Phần II : Thiết kế máy mới. Phần III : Thiết kế hệ thống điều khiển. Sinh viên thực hiện: Luyện Văn Kiên
Đồ án môn học: Thiết kế máy cắt kim loại Phần I : Khảo sát máy tương tự. 1. Lựa chọn máy chuẩn. So sánh đặc tính kĩ thuật của một số máy tiện: Chỉ tiêu so sánh T620 T616 1A62 1A616 Công suất động cơ (KW) 10 4,5 7 4,5 Chiều cao tâm máy (mm) 200 160 200 200 Khoảng cách lớn nhất giữa 2 tâm máy(mmm) 1100 750 1500 1000 Số cấp tốc độ 23 12 21 21 Số vòng quay nhỏ nhất nmin (vg/ph) 12,5 44 11,5 11,2 Số vòng quay lớn nhất nmax (vg/ph) 200 1980 1200 2240 Lượng chạy dao dọc nhỏ nhất Sdmin (mm/vòng) 0,7 0,06 0,082 0,08 Lượng chạy dao dọc lớn nhất Sdmax (mm/vòng) 4,16 3,34 1,59 2,64 Lượng chạy dao ngang nhỏ nhất Snmin 0,03 0,04 0,027 0,08 (mm/vòng) 5 Lượng chạy dao ngang lớn nhất S nmax 2,08 2,47 0,52 2,64 (mm/vòng) Trọng lượng của máy (Kg) 2200 1200 1400 Đường kính lớn nhất của phôi (mm) 400 320 320 Theo đề bài thiết kế ta thấy máy tiện ren vít vạn năng T620 có các đ ặc tính tương tự và có tài liệu tham khảo đầy đủ. Vì vậy ta dùng máy T620 làm máy chuẩn để thiết kế máy mới. 2. Phân tích máy chuẩn. 2.1. Đồ thị số vòng quay thực tế của máy T620. Trị số công bội : Từ các thông số của máy có: nmin = 12,5 v/p. nmax = 2000 v/p. Z = 23. Suy ra công bội là: φ = = =1.259 1,26. Vẽ lại sơ đồ vòng quay của máy T620. Sơ đồ động của máy biểu thị các nhóm tỉ số truyền như sau: + Nhóm 1 từ trục II –III: i1 = 1,31 = x1 = 1,13. ⇒ Tia i1 lệch sang phải 1 khoảng là: 1,33.logϕ 56 ≈ 1,65 = ϕX2 ⇒ x2 ≈ 2,17 i2 = 34
Đồ án môn học: Thiết kế máy cắt kim loại ⇒ Tia i2 lệch sang phải 1 khoảng là: 2,17.logϕ ϕ 1,13 i1 Lượng mở giữa hai tia [x]: ϕ = i = ϕ 2,17 = ϕ-1,04 = ϕx x 2  [x] = -1,04. + Nhóm 2 từ trục III – IV: 21 ≈ 0,38 = ϕX3 ⇒ x3 ≈ -4,19 i3 = 55 ⇒ Tia i3 lệch sang trái 1 khoảng là: 4,19.logϕ 29 ≈ 0,62 = ϕX4 ⇒ x4 ≈ -2,07 i4 = 47 ⇒ Tia i4 lệch sang trái 1 khoảng là: 2,07.logϕ 38 = 1 = ϕX5 ⇒ x5 ≈ 0 Tia i5 thẳng đứng. i5 = 38 Lượng mở [x] = [2] ứng với nhóm truyền khuếch đại. + Nhóm 3 từ trục IV – V: 22 ≈ 0,25 = ϕX6 ⇒ x6 ≈ -6 i6 = 88 ⇒ Tia i6 lệch sang trái 1 khoảng là: 6.logϕ 60 = 1 = ϕX7 ⇒ x7 ≈ 0 Tia i7 thẳng đứng i7 = 60 + Nhóm 4 từ trục V – VI: 22 ≈ 0,25 = ϕX8 ⇒ x8 ≈ -6 i8 = 88 ⇒ Tia i8 lệch sang trái 1 khoảng là: 6.logϕ 49 = 1 = ϕX9 ⇒ x9 ≈ 0 Tia i9 thẳng đứng. i9 = 49 + Nhóm gián tiếp từ trục VI – VII: 27 ≈ 0,5 = ϕX10 ⇒ x10 ≈ -3 i10 = 54 ⇒ Tia i10 lệch sang trái 1 khoảng là: 3.logϕ + Nhóm trực tiếp từ trục IV – VII: 60 ≈ 1,50 = ϕX11 ⇒ x11 ≈ 1,754 i11 = 40 ⇒ Tia i11 lệch sang phải 1 khoảng là: 1,754.logϕ + Số vòng quay của động cơ nđc = 1450 v/p. 145 ≈ 0,56. + Tỷ số truyền của bộ truyền đai: iđ = 260 + Hiệu suất của bộ truyền đai: η = 0,985 ⇒ Trị số vòng quay của trục đầu tiên của hộp tốc độ trên trục II: 145 x 0,985 ≈ 800 v/p. n0 = nđc x iđ x η = 1450 x 260
Đồ án môn học: Thiết kế máy cắt kim loại Nhóm truyền Tỷ số Bánh răng x ϕx truyền (chủ động/bịđộng) 1.trục II_III i1 51/39 1,30 1,13 i2 56/34 1,65 2,17 i3 21/55 0,38 - 4,19 2.Trục III_IV i4 29/47 0,62 - 2,07 i5 38/38 1 0 3.Trục IV_V i6 22/88 0,25 -6 i7 60/60 1 0 4.Trục V_VI i8 22/88 0,25 -6 i9 49/49 1 0 5.Trục VI_VII i10 27/54 0,5 -3 6.Trục IV_VII i11 60/40 1,5 1,754 trực (Nhóm tiếp) Qua đó, đồ thị vòng quay của máy T620 có dạng: n®c = 1450 I i ® n 0 II i i 1 2 III i i 4 3 i 5 IV i 6 i 7 i 9 V i 8 i 11 VI i 10 VII 2000 12,5
Đồ án môn học: Thiết kế máy cắt kim loại 2.2.Xích tốc độ quay trục chính: Xích này nối từ động cơ điện có công suất N = 10 Kw, s ố vòng quay n = 1450 (v/p), qua bộ truyền đai vào hộp tốc độ (cũng là hộp trục chính) làm quay trục chính VII. Lượng di động tính toán ở hai đầu xích là: nđc (v/p) (số vòng quay của động cơ) → ntc (v/p) (số vòng quay của trục chính). Từ sơ đồ động ta có thể xác định được đường truy ền động qua các tr ục trung gian tới trục chính. Xích tốc độ có đường truyền quay thuận và đường truy ền quay nghịch, m ỗi đường truyền khi tới trục chính bị tách ra làm hai đường truyền: + Đường truyền trực tiếp tới trục chính cho ra tốc độ cao. + Đường truyền tốc độ thấp đi từ trục III – IV – V – VI. Phương trình xích động biểu thị khả năng biến đổi tốc độ của máy: 60 → trùc tiÕp 29 40 47 56 22 22 34 21 145 × 88 88 n®c × i®ai( )× 27 → 55 260 × × → gi¸n tiÕp 51 54 ntc 60 49 39 38 60 49 38 2.3. Phương án không gian và phương án thứ tự: Từ trên ta xác định được công thức kết cấu của máy là: Z= (2 x 3 x 2 x 2) + (2 x 3 x 1) = 30. Đường truyền chính Đường truyền phụ Ta nhận thấy máy tổ chức hai đường truy ền: đường truy ền gián ti ếp (t ốc độ thấp) và đường truyền trực tiếp (tốc độ cao), như vậy là tốt, vì đ ường truy ền tốc độ cao cần số TST ít dẫn đến sẽ giảm được ồn, rung, gi ảm ma sát, tăng hi ệu suất… khi máy làm việc. Theo lí thuyết tính toán để TST giảm từ từ đồng đều, đảm bảo được mô men xoắn yêu cầu thì số bánh răng các trục đầu phải nhiều hơn. Do đó, đáng ra PAKG là 3 x 2 x 2 x 2 là tốt nhất. Tuy nhiên, phương án 2 x 3 x 2 x 2 là hợp lí nhất vì:
Đồ án môn học: Thiết kế máy cắt kim loại Do yêu cầu thực tiễn, máy có truyền động quay thuận thì phải có truy ền động quay nghịch để phục vụ quá trình gia công và đổi chi ều (gi ả s ử đ ối v ới bàn xe dao chẳng hạn, nếu chỉ có một truyền động thì không thể đưa bàn dao tịnh tiến ngược lại trên băng máy mà chỉ tịnh tiến được một chiều, khi c ắt ren thì tr ục chính phải có chuyển động quay nghịch để chạy dao ra …). Muốn vậy trên trục vào (II) phải dùng li hợp ma sát (gồm 2 nửa: chạy thu ận và ch ạy ngh ịch) đ ể th ực hiện nhiệm vụ đó. Sở dĩ dùng li hợp ma sát mà không dùng các c ơ c ấu khác cùng tác d ụng là vì ở máy tiện cho đảo chiều thường xuyên, do đó cần ph ải êm, không gây va đ ập mạnh…mà li hợp ma sát lại khắc phục được những nhược điểm đó, đồng th ời ding ly hợp ma sát cũng có tác dụng đề phòng quá tải. Do đó, li hợp ma sát được lắp trên trục vào (II), để tránh kết cấu và kích thước lớn (trục II phải lắp thêm vỏ ly hợp)  ta lấy may ơ của bánh răng làm vỏ của LHMS  bánh răng trên trục 2 có đường kính lớn. Nếu trên trục 3 ta ti ệp t ục giảm tốc độ thì đường kính bánh răng trên trục 3 sẽ có đường kính lớn hơn  kết cấu của hộp tốc độ sẽ lớn do đó trên trục 3 người ta tăng tốc độ để kích thước bánh răng trên trục 3 nhỏ  kết cấu hộp tốc độ nhỏ sau đó mới giảm tốc ở trục 4. Đồng thời, trục 2 có lắp LHMS ( thuận 15 má, nghịch 11 má) chiếm chi ều dài khá lớn trên trục, nếu ta lắp thêm bánh răng để thực hiện phương án không gian ( 3x2..) thì trục 3 dài gây ra võng trục ảnh hưởng nhiều đến chất lượng gia công để giảm chiều dài trục tận dụng may ơ của bánh răng và thực hiện phương án không gian (2x3..) Sở dĩ LHMS được đặt trên trục II mà không đặt trên các trục khác là vì: Trục II có tốc độ không đổi và là trục vào nên có mômen xoắn nhỏ, do đó, LHMS đặt trên trục này chỉ có 1 tốc độ, mômen xoắn nhỏ nhất, để đạt kích thước li hợp là hợp lý khoảng D = 100 (mm) thì tốc độ trục II có thể đạt được khoảng n 0 = 800 v/p. Vì vậy PAKG 2 x 3 x 2 x 2 là hợp lí. Về phương án thứ tự (PATT) của máy có dạng là: PATT: I II III IV Ta nhận thấy, máy đã sử dụng PATT rất chu ẩn, do quy lu ật phân b ố TST các nhóm đầu có chênh lệch nhỏ, vì vậy kết cấu máy là hợp lí. Từ đồ thị vòng quay ta nhận thấy máy chỉ có 23 tốc độ riêng biệt, tức là có 7 tốc độ trùng. Ta có: Đối với đường truyền gián tiếp: PAKG : 2x3x2x2 PATT :I II III IV Lượng mở [x]: [1] [2] [6] [12] Đối với đường truyền trực tiếp: PAKG : 2x3x1 PATT :I II IV Lượng mở [x]: [1] [2] [0]
Đồ án môn học: Thiết kế máy cắt kim loại Từ đường gián tiếp ta nhận thấy, lượng mở [x] = 12 là không hợp lí. Trong máy công cụ, ở hộp tốc độ có hạn chế TST i phải đảm bảo theo: 1 ≤i≤2 4 Với công bội ϕ = 1,26 TST i được biểu diễn trên đồ thị vòng quay như sau: i=1 i=2 4 1 nghiêng trái tối đa là 6 ô và tia i 2 = 2 nghiêng phải tối đa Nghĩa là: tia i1 = 4 là 3 ô. Tức là, lượng mở tối đa Xmax = 9 ô. 1 1 1 Mặt khác, i = ϕ [ X ] = 1,2612 < không thoả mãn điều kiện đã phân tích trên. 4 Vì vậy để khắc phục, người ta phải giảm bớt lượng mở của đường truyền gián tiếp từ [X] = 12 xuống [X] = 9, còn đường truy ền trực ti ếp gi ữ nguyên. Giảm như vậy thì đường gián tiếp sẽ có 3 tốc độ trùng. Khi đó, số tốc độ của máy sẽ là: Z = (2x3x2x2 – 3) + (2x3x1) = 27 tốc độ, mà s ố tốc đ ộ yêu c ầu là 23 d ẫn đến là sẽ thừa ra 4 tốc độ Vì vậy, để khắc phục người ta đã xử lí bằng cách: + Vẫn giữ nguyên số cấp tốc độ của đường truyền trực tiếp (6 tốc độ) vì nó có số TST ít dẫn đến sẽ giảm được tiếng ồn, giảm rung động, giảm ma sát, đồng thời lại tăng được hiệu suất… khi máy làm việc. + Mặt khác, tiếp tục giảm thêm 3 tốc độ của đường truyền gián tiếp sẽ có lợi vì: máy sẽ giảm đi được số tốc độ có hiệu suất thấp dẫn đến kết cấu HTĐ sẽ nhỏ, gọn hơn, đồng thời số tốc độ mất đi đó sẽ được bù vào đường truy ền trực tiếp. Ngoài ra khi i = 1/ ϕ9 khá lớn nhất là khi giảm tốc độ khích thước của cặp bánh răng khá lớn. Như vậy đường truyền gián tiếp sẽ có lượng mở nhóm cuối là: [X] = 12 – 6 = 6. Suy ra: Số tốc độ danh nghĩa của đường truyền gián tiếp là: Z1 = 2x3x2x2 – 6 = 18 Số tốc độ danh nghĩa của đường truyền trực tiếp là: Z2 = 2x3x1 = 6 Dẫn đến tổng số tốc độ là: Z = Z1 + Z2 = 18 + 6 = 24 Vì máy chỉ đòi hỏi 23 tốc độ, nên người ta đã xử lí bằng cách: cho tốc độ thứ 18 (cao nhất) của đường truyền gián tiếp trùng với tốc độ thứ 1 (th ấp nhất) của đường truyền trực tiếp, do đó máy chỉ còn 23 tốc độ. Nghĩa là trị số tốc độ thứ 18 (n18 = 630 v/p), có thể đi bằng 2 đường truyền (trực ti ếp và gián ti ếp). Tuy
Đồ án môn học: Thiết kế máy cắt kim loại nhiên, khi sử dụng tốc độ này thì ta nên sử dụng đường truyền trực tiếp (vì những ưu điểm đã nói trên). Vì vậy phương án chuẩn của máy là: Đối với đường truyền gián tiếp: PAKG : 2x3x2x2 PATT :I II III IV Lượng mở [x]: [1] [2] [6] [6] Đối với đường truyền trực tiếp: PAKG : 2x3x1 PATT :I II IV Lượng mở [x]: [1] [2] [0] Do đó, lưới kết cấu của máy T620 sẽ là: Đường truyền gián tiếp Đường truyền trực tiếp (Đường truyền chính) (Đường truyền phụ) 3. Hộp chạy dao: 3.1. Bàn xe dao: Bàn xe dao sử dụng bộ truyền bánh răng thanh răng cho việc chạy dao dọc, sử dụng bộ truyền vít me - đai ốc cho việc chạy dao ngang. Để chạy dao nhanh thì có thêm một động cơ phụ 1 Kw, n = 1410 v/p qua bộ truy ền đai đ ể vào tr ục trơn. Công thức tổng quát để chọn tỷ số truyền trong hộp chạy dao là:
Đồ án môn học: Thiết kế máy cắt kim loại tp (một vòng trục chính) i = ibù.ics.igb = tv Trong đó: tv bước vít me. tp bước ren cần cắt trên phôi. ibù TST cố định bù vào xích tryền động. ics TST của khâu điều chỉnh tạo thành nhóm cơ sở. igb TST nhóm gấp bội. 3.2. Xích chạy dao: Ở máy tiện ren vít vạn năng ngoài xích tốc độ của trục chính thì xích ch ạy dao cũng đóng vai trò rất quan trọng. Chức năng của nó là dùng để cắt ren, ti ện trơn. Thế giới quy chuẩn về 2 hệ ren (trong đó, mỗi hệ có 2 loại ren): + Ren Quốc tế (tr). Ren môđun (m). + Ren Anh (n). Ren Pitch (Dp). Vì vậy, máy tiện ren vít vạn năng T620 cũng đáp ứng được 4 loại ren đó với khoảng 112 bước ren tiêu chuẩn và 112 bước ren khuếch đại ph ủ kín toàn b ộ các loại ren thuộc TCVN, thỏa mãn đầy đủ các nhu cầu trong cơ khí chế tạo và sửa chữa. Lược đồ cấu trúc động học hộp chạy dao: iv đc1igb LĐ1 đc2 Phôi Tv1 Tv2 itt ics igb LĐ4 LĐ2 LĐ3 LĐ5 Sơ đồ KCĐH máy Tiện T620 Từ cấu trúc động học xích chạy dao trên ta có phương trình tổng quát cắt ren như sau: 1 vòng trục chính x ix x tv = tr (1)
Đồ án môn học: Thiết kế máy cắt kim loại Ta thấy rằng để cắt hết được các bước ren như yêu cầu thì với mỗi bước ren thì ta cần phải có một tỉ số truyền, nh ư vậy thì ta cần một số lượng bánh răng rất lớn là 8× 12 = 112, ngoài ra để cắt các b ước ren gấp bội thì cần phải có các tỉ số truyền khác gấp bội lên (× 2; × 4...), do đó số bánh răng cần thiết sẽ là 112 × 2; 112× 4...điều đó nằm ngoài khả năng của máy. Để khắc phục chuy ện này thì qua khảo sát máy mẫu ta đã thấy rằng, để có được có các tỉ số truyền khác nhau để cắt các bước ren khác nhau thì ta chia đường truyền thành các các nhóm khác nhau, trong đó thì có nhóm cơ sở là nhóm tạo ra một tỉ số truy ền c ơ s ở đ ể c ắt các b ước ren cơ sở, rồi từ đó ta mới cho qua một tỉ số gấp bội để thay đ ổi t ỉ s ố truy ền đ ể cắt các bước ren còn lại, ngoài ra ta còn bố trí một tỉ số truy ền khu ếch đ ại đ ể có thể cắt được các bước ren khuyếch đại. Từ các yêu cầu đó ta có được một bảng sắp xếp các bước ren như sau: Ren module Ren quốc tế m=tp/π tp=mm - 1,75 3,5 7 - - - 1,75 1 2 4 8 - 0,5 1 2 - 2,25 4,5 9 - - - 2,25 1,25 2,5 5 10 - - 1,25 2,5 - - 5,5 11 - - - - 1,5 3 6 12 - - 1,5 3 Ren pitch Ren Anh Dp=25,4π/tp n=25,4/tp 1 13 - 3 /4 - - - - - 1 14 7 3 /2 - 56 28 14 7 16 8 4 2 64 32 16 8 1 18 9 4 /2 - 72 36 18 9 19 9,5 - - 80 40 20 10 20 10 5 - 88 44 22 11 22 11 - - 96 48 24 12 24 12 6 3 - - - - 3.3. Một số cơ cấu đặc biệt: Cơ cấu li hợp siêu việt: Trong xích chạy dao nhanh và động cơ chính đều truyền đến cơ cấu chấp hành là trục trơn bằng hai đường truy ền khác nhau. Do vậy nếu không có li hợp siêu việt truyền động sẽ làm xoắn và gãy tr ục. C ơ c ấu li hợp siêu việt được dùng trong những trường hợp khi máy chạy dao nhanh và khi đảo chiều quay của trục chính. Cơ cấu đai ốc mở đôi: Vít me truyền động cho hai má đai ốc mở đôi tới hộp xe dao. Khi quay tay quay làm đĩa quay gắn cứng với hai má s ẽ tr ượt theo rãnh ăn khớp với vít me.
Đồ án môn học: Thiết kế máy cắt kim loại Cơ cấu an toàn trong hộp chạy dao: Nhằm đảm bảo khi làm việc quá tải, được đặt trong xích chạy dao (tiện trơn) nó tự ngắt truyền động khi máy quá tải. 3.4. Nhận xét về máy T620: Máy có 23 tốc độ khác nhau của trục chính, có tính vạn năng cao, tiện được nhiều kiểu ren khác nhau. Đồng thời phương án không gian và phương án thứ tự đã được sắp xếp một cách hợp lý để có được một bộ truyền không bị cồng kềnh. Bộ ly hợp ma sát ở trục I được làm việc ở vận tốc là 800 v/p là một tốc độ hợp lý, đồng thời bộ ly hợp ma sát còn tận dụng được bánh răng trên trục I nên tăng được độ cứng vững. Trong máy có bộ ly hợp ma sát siêu việt, thuận ti ện cho quá trình ch ạy dao nhanh. Phần II: Thiết kế máy mới. Chương I: Thiết kế động học máy cắt kim loại A. Hộp tốc độ trong máy cắt kim loại: 1. Yêu cầu đối với hộp tốc độ: Hộp tốc độ (HTĐ) trong máy cắt kim loại dùng để truyền lực cắt cho các chi tiết gia công với những chế độ cắt cần thiết. Thiết kế HTĐ yêu cầu phải đảm bảo những chỉ tiêu về kỹ thuật, và kinh tế tốt nhất trong điều kiện cụ th ể cho phép. HTĐ phải có kích thước nhỏ gọn, hiệu suất cao, ti ết ki ệm nguyên v ật li ệu, kết cấu có tính công nghệ cao, làm việc chính xác. Từ tính chất quan trọng như vậy của HTĐ và từ yêu cầu thực tế của sản xuất, HTĐ của máy mới mà ta cần thiết kế phải đảm bảo những yêu cầu kỹ thuât sau: + Tốc độ cắt của máy: Từ đề bài cho nmax, φ ta tính nmin theo công thức: φ = = = 12,5 (v/p). ⇒ nmin = Ta có: n1 = nmin n2 = n1. n3 = n2.φ = n1. n4 = n3.φ=n1.φ3 .................... n24=n23.ϕ =n1.φ23= nmax Tính các vòng quay còn lại: Công thức tính nchuẩn ntính
Đồ án môn học: Thiết kế máy cắt kim loại 12,5 12,5 n1 = nmin 15,75 16 n2 = n1. 19,65 20 n3 = n2.φ = n1. n4= n3.φ = n1. 25,00 25 n5= n4.φ = n1. 31,5 31,5 n6= n5.φ = n1. 39,7 40 n7= n6.φ = n1. 50,02 50 n8= n7.φ = n1. 63,02 63 n9= n8φ = n1. 79,41 80 n10= n9.φ = n1. 100,06 100 n11= n10.φ = n1. 126,05 125 n12= n11.φ = n1. 158,85 160 n13= n12.φ = n1. 200,15 200 n14= n13.φ = n1. 252,19 250 n15= n14.φ = n1. 317,76 315 n16= n15.φ = n1. 400,38 400 n17= n16.φ = n1. 504,47 500 n18= n17.φ = n1. 635,64 630 n19= n18.φ = n1. 800,90 800 n20= n19.φ = n1. 1009,14 1000 n21= n20.φ = n1. 1271,51 1250 n22= n21.φ = n1. 1602,11 1600 n23= n22.φ = n1. 2018,65 2000 n24= n23.φ = n1. 2543,50 2500 2.Phạm vi điều chỉnh của hộp tốc độ. Những trị số tốc độ trong khoảng từ V min đến Vmax được quy thành số vòng quay của trục chính. Phạm vi điều chỉnh được xác định theo công th ức: = phạm vi điều chính số vòng quay. Trong đó: nmax, nmin – số vòng quay lớn nhất và nhỏ nhất của trục chính. nmax = (v/p). (v/p). nmin= Vmax, Vmax – tốc độ lớn nhất và nhỏ nhất Trong đó: , – đường kính lớn nhất, nhỏ nhất của chi tiết gia công.
Đồ án môn học: Thiết kế máy cắt kim loại Xuất phát từ tình hình thực tế hiện nay, chúng ta cần sửa chữa và chế tạo những loại máy công nghiệp và nông nghiệp có đường kính trục trong khoảng 40 ÷ 100 mm. Vì vậy chúng ta cần thiết kế máy công cụ hạng trung, thiết kế máy này dựa trên máy T620 Để máy thiết kể ra đảm bảo chất lượng, tính năng thì theo kinh nghiệm cần căn cứ vào những số liệu sơ bộ. Thiết kế máy tiện có nmin= 12,5 v/p,với tốc độ này phù hợp với công nhân khi thao tác tiện ren. Phạm vi điều chỉnh: Rn= = 200. 3.Lưới kết cấu và đồ thị vòng quay của hộp tốc độ. 3.1. Cách xác định các nhóm truyền và tỉ số truyền(TST). Từ công thức: ( ; Trong đó Xi là số nhóm truyền tối thiểu. ndco 1450 lg( ) lg( ) Xi = 12,5 = 3,4 nmin = lg 4 lg 4 Vì số nhóm truyền là nguyên nên chọn Xi = 4. 3.2. Phương án không gian và phương án thứ tự: Chọn phương án không gian: Một phương án bố trí không gian, ta có nhiều phương án thứ tự thay đổi khác nhau. Với số cấp tốc độ được tính dựa vào yêu cầu thực tế của sản phẩm cần gia công, dựa theo máy hiện có T620 đã khảo sát ta có các phương án không gian khác nhau: Z = 24 x 1= 12 x 2= 3 x 4 x 2= 6 x 2 x 2= 2 x 3 x 2 x 2 … Dựa vào số nhóm truyền tối thiểu Xi = 4, đồng thời để kích thước HTĐ nhỏ gọn nên cần phải có TST chênh lệch nhóm đầu ít (dẫn đến chênh lệch bánh răng không quá lớn). Vì vậy, ta có thể loại trừ các phương án không gian trên và ch ọn ph ương án hợp lí nhất là: PAKG: 2 x 3 x 2 x 2 Dựa vào công thức: Z = p1.p2…pj Trong đó pj là TST trong một nhóm. Ta có: Z = 24 = 2 x 2 x 3 x 2 = 2 x 2 x 2 x 3 = 3 x 2 x 2 x 2 = 2 x 3 x 2 x 2 Mỗi thừa số pj là 1 hoặc 2 khối bánh răng di trượt truyền động giữa hai trục liên tục. Tính tổng số bánh răng của HTĐ theo công thức: Sz = 2.(p1 + p2 + … + pj)
Đồ án môn học: Thiết kế máy cắt kim loại + Phương án không gian 2 x 2 x 2 x 3 có: Sz = 2.(2 + 2 + 2 + 3) = 18 + Phương án không gian 3 x 2 x 2 x 2 có: Sz = 2.(2 + 2 + 2 + 3) = 18 + Phương án không gian 2 x 2 x 3 x 2 có: Sz = 2.(2 + 2 + 2 + 3) = 18 + Phương án không gian 2 x 3 x 2 x 2 có: Sz = 2.(2 + 2 + 2 + 3) = 18 Tóm lại tổng số bánh răng của HTĐ cần thiết kế là: SZ = 18 bánh răng. Tính tổng số trục của phương án không gian theo công thức: Str = Xi + 1 = 4 + 1 = 5 Trong đó Xi là số nhóm truyền động Số bánh răng chịu mô men xoắn ở trục cuối cùng: PAKG: 2 x 2 x 3 x 2 ; 2 x 2 x 2 x 3 ; 3 x 2 x 2 x 2 ; 2 x 3 x 2 x 2 2 3 2 2 Chiều dài sơ bộ của HTĐ được tính theo công thức: L = ∑b + ∑ f Trong đó: b là chiều rộng bánh răng f là khoảng hở giữa hai bánh răng. Các cơ cấu đặc biệt dùng trong hộp: Li hợp ma sát (LHMS), phanh … Qua phân tích trên ta có bảng so sánh phương án bố trí không gian: Phương án Yếu tố so sánh 3x2x2x2 2x2x3x2 2x3x2x2 2x2x2x3 Tổng số bánh răng 18 18 18 18 Sz Tổng số trục Str 5 5 5 5 Chiều dài L 19.b + 18.f 19.b + 18.f 19.b + 18.f 19.b + 18.f Số bánh răng Mmax 2 2 2 3 Cơ cấu đặc biệt LHMS LHMS LHMS LHMS
Đồ án môn học: Thiết kế máy cắt kim loại Kết luận: Từ phương án của máy hiện có và bảng so sánh các phương án khảo sát trên ta thấy: nên chọn phương án không gian 2x3x2x2 vì: + Theo lí thuyết thì TST phải đảm bảo gi ảm d ần t ừ tr ục đ ầu tiên đ ến tr ục cuối (tức là PAKG 3 x 2 x 2 x 2 là đúng nh ất). Nh ưng do yêu c ầu v ề k ết c ấu d ẫn đến phải bố trí trên trục II (với tốc độ hợp lí nên là 800 v/p) 1 b ộ li h ợp ma sát nhiều đĩa và 1 bộ bánh răng đảo chiều, vì vậy để tránh cho kết cấu c ồng k ềnh (trục II dài ra để chứa thêm bánh răng) nên ta chọn phương án 2x3x2x2 là h ợp lí. Do đó, cũng như máy mẫu, từ trục II đến trục III ta ph ải tăng t ốc vì: ta dùng bánh răng trên trục II làm vỏ li hợp ma sát dẫn đến kích th ước 2 bánh răng đó khá l ớn, nếu tiếp tục giảm tốc sẽ dẫn đến kích thước bộ truyền rất lớn, vì vậy ta ph ải tăng tốc ở đoạn này. + Số bánh răng phân bố trên các trục đều hơn PAKG 3x2x2x2 và 2x2x3x2. + Số bánh răng chịu mô men xoắn lớn nhất Mmax trên trục chính là ít nhất. Do đó, để đảm bảo yêu cầu về kết cấu cũng như TST ta ưu tiên chọn PAKG là 2x3x2x2. Chọn phương án thứ tự: Số PATT: q = m! m là số nhóm truyền. Suy ra q = 4! = 24 phương án. Để chọn PATT hợp lí nhất ta lập bảng để so sánh tìm ph ương án tối ưu nhất. Bảng so sánh các PATT: TT Nhóm 1 TT Nhóm 2 TT Nhóm 3 TT Nhóm 4 1 2x3x2x2 7 2x3x2x2 13 2 x 3 x 2 x 2 19 2 x 3 x 2 x 2 I II III IV II I III IV III I II IV IV I II III [1] [2] [6] [12] [3] [1] [6] [12] [6] [1] [3] [12] [12] [1] [3] [6] 2x3x2x2 2x3x2x2 2x3x2x2 2x3x2x2 2 8 14 20 I III II IV II III I IV III II I IV IV II I III [1] [4] [2] [12] [2] [4] [1] [12] [6] [2] [1] [12] [12] [2] [1] [6] 3 2x3x2x2 9 2x3x2x2 15 2x3x2x2 21 2x3x2x2 I IV II III II III IV I III IV I II IV III I II [1] [8] [2] [4] [2] [4] [12] [1] [4] [8] [1] [2] [12] [4] [1] [2] 2x3x2x2 2x3x2x2 2x3x2x2 2x3x2x2 4 10 16 22 I II IV III II I IV III III I IV II IV I III II [1] [2] [12] [6] [3] [1] [12] [6] [6] [1] [12] [3] [12] [1] [6] [3] 5 2x3x2x2 11 2x3x2x2 17 2x3x2x2 23 2x3x2x2 I III IV II II IV III I III II IV I IV II III I [1] [4] [12] [2] [2] [8] [4] [1] [6] [2] [12] [1] [12] [2] [6] [1] 2x3x2x2 2x3x2x2 2x3x2x2 2x3x2x2 6 12 18 24 I IV III II II IV I III III IV II I IV III II I [1] [8] [4] [2] [2] [8] [1] [4] [4] [8] [2] [1] [12] [4] [2] [1] Nhận xét:
Đồ án môn học: Thiết kế máy cắt kim loại Qua bảng trên ta thấy các phương án đều có ϕXmax> 8 do đó không thoả mãn điều kiện ϕXmax ≤ 8. Vì vậy, để chọn phương án đạt yêu cầu ta ph ải tăng thêm trục trung gian hoặc tách ra làm hai đường truyền. Ta nhận thấy, máy hiện có đã sử dụng PATT rất chu ẩn, do quy lu ật phân bố TST các nhóm đầu có chênh lệch nhỏ (phân bố hình rẻ quạt) d ẫn đ ến kích thước bộ truyền nhỏ, phương án I II III IV là tốt hơn cả vì nó có lượng mở đều đặn và tăng từ từ, kết cấu chặt chẽ, hộp tương đối gọn… Khi đó ta có: PAKG : 2x3x2x2 PATT :I II III IV Lượng mở [x]: [1] [2] [6] [12] Từ trên ta nhận thấy, lượng mở [x] = 12 là không h ợp lí. Trong máy công cụ, ở hộp tốc độ có hạn chế TST i phải đảm bảo theo: 1 ≤i≤2 4 Với công bội ϕ = 1,26 TST i được biểu diễn trên đồ thị vòng quay như sau: i=1 i =2 4 1 nghiêng trái tối đa là 6 ô và tia i 2 = 2 nghiêng phải tối đa Nghĩa là: tia i1 = 4 là 3 ô. Tức là, lượng mở tối đa Xmax = 9 ô. 1 1 1 Mặt khác, i = ϕ [ X ] = 1,2612 < không thoả mãn điều kiện đã phân tích trên. 4 Vì vậy để khắc phục, ta phải giảm bớt lượng mở từ [X] = 12 xu ống [X] = 9. Giảm như vậy thì với số tốc độ trên máy sẽ có 3 tốc độ trùng. Khi đó, số tốc độ của máy sẽ là: Z = (2x3x2x2 – 3) = 21 tốc độ, mà số tốc độ yêu cầu là 23 d ẫn đ ến là s ẽ thiếu 2 tốc độ Vì vậy, để khắc phục ta đã xử lí bằng cách: Bù số tốc độ thiếu ấy vào một đường truyền khác mà theo máy mẫu ta đã khảo sát, để vẫn giữ nguyên số cấp tốc độ của máy, ta b ố trí thêm đ ường truyền tốc độ cao hay còn gọi là đường truyền trực tiếp. Đường truy ền này có s ố TST ít dẫn đến sẽ giảm được tiếng ồn, giảm rung động, giảm ma sát, đồng thời lại tăng được hiệu suất… khi máy làm việc.
Đồ án môn học: Thiết kế máy cắt kim loại Có thể bù 2 tốc độ bằng đường truyền phụ từ trục II, nh ưng làm nh ư vậy thì khó bố trí tỷ số truyền giữa trục II và trục chính, đ ồng th ời không t ận dụng được nhiều tốc độ cao + Mặt khác, theo máy mẫu ta sẽ giảm thêm 3 tốc độ của đường truy ền gián tiếp sẽ có lợi vì: máy sẽ giảm đi được s ố t ốc đ ộ có hi ệu su ất th ấp d ẫn đ ến kết cấu HTĐ sẽ nhỏ, gọn hơn, đồng thời số tốc độ mất đi đó sẽ được bù vào đường truyền trực tiếp từ trục IV sang trục VI. Như vậy đường truyền gián tiếp sẽ có lượng mở nhóm cuối là: [X]= 12 – 6 =6 Suy ra: Số tốc độ danh nghĩa của đường truyền gián tiếp là: Z1 = 2x3x2x2 – 6 = 18 Số tốc độ danh nghĩa của đường truyền trực tiếp là: Z2 = 2x3x1 = 6 Dẫn đến tổng số tốc độ là: Z = Z1 + Z2 = 18 + 6 = 24 Vì máy chỉ đòi hỏi 23 tốc độ, nên ta đã xử lí b ằng cách: cho t ốc đ ộ th ứ 18 (cao nhất) của đường truyền gián tiếp trùng với tốc độ thứ 1 (thấp nh ất) c ủa đường truyền trực tiếp, do đó máy chỉ còn 23 tốc độ. Nghĩa là tr ị s ố t ốc đ ộ th ứ 18 (n18 = 630 v/p), có thể đi bằng 2 đường truyền (trực ti ếp và gián ti ếp). Tuy nhiên, khi sử dụng tốc độ này thì ta nên sử dụng đường truyền trực tiếp (vì nh ững ưu điểm đã nói trên). Vì vậy phương án chuẩn của máy mới là: Đối với đường truyền gián tiếp: PAKG : 2x3x2x2 PATT :I II III IV Lượng mở [x]: [1] [2] [6] [6] Đối với đường truyền trực tiếp: PAKG : 2x3x1 PATT :I II IV Lượng mở [x]: [1] [2] [0] 3.3. Vẽ lưới kết cấu: Từ hai đường truyền trên ta có sơ đồ lưới kết cấu như sau:
Đồ án môn học: Thiết kế máy cắt kim loại 3.4. Vẽ đồ thị vòng quay: Nhược điểm của lưới kết cấu là không biểu diễn được TST cụ thể, các trị số vòng quay cụ thể trên các trục, do đó không tính được truyền dẫn trong h ộp, để khắc phục nhược điểm này ta vẽ đồ thị vòng quay. Qua khảo sát và nghiên cứu máy hiện có T620, ta nh ận th ấy d ạng máy mà ta đang thiết kế có kết cấu và các ph ương án được ch ọn gần nh ư t ương t ự u. Do đó, để vẽ được đồ thị vòng quay hợp lí, dựa vào máy mẫu và các loại máy hạng trung cung cỡ để khảo sát. Chọn số vòng quay động cơ điện: trên thực tế , đa s ố các máy v ạn năng hạng trung đều dùng động cơ điện xoay chiều ba pha không đồng bộ có n đc = 1450 v/p. Như trên, để dễ dàng vẽ được đồ thị vòng quay nên chọn trước s ố vòng quay n0 của trục vào rồi sau đó ta mới xác định TST. Mặt khác, n 0 càng cao thì càng tốt, vì nếu n0 cao thì số vòng quay của các trục ngang trung gian sẽ cao, mômen xoắn bé dẫn tới kích thước của các bánh răng, các trục... nh ỏ gọn, ti ết kiệm được nguyên vật liệu. Thông qua việc khảo sát máy T620, trên trục đ ầu tiên có lắp bộ li hợp ma sát, để cho li h ợp ma sát làm vi ệc trong đi ều ki ện t ốt nh ất thì ta chọn tốc độ n0 = 800v/p, vận tốc này cũng là một vận tốc của trục cuối cùng. Suy ra: 800 iđ = = 1450.0,985 = 0,54. nđc : số vòng quay của động cơ. Trong đó: iđ : tỉ số truyền từ trục động cơ đến trục đầu tiên (b ộ truy ền đai). η = 0,985: hệ số trượt của dây đai.
Đồ án môn học: Thiết kế máy cắt kim loại Đối với mỗi nhóm tỉ số truyền ta chỉ cần chọn một tỉ số truy ền tuỳ ý (độ 1 ≤ i ≤ 2. Các tỉ số khác dựa vào đặc dốc của tia tuỳ ý) nhưng cần phải đảm bảo 4 tính của nhóm truyền để xác định. Nhóm truyền thứ nhất: Truyền từ trục II sang trục III, có 2 tỉ số truyền (i 1& i2), đặc tính nhóm là 2[1]. Cũng như máy hiện có, do phải bố trí bộ đảo chiều LHMS, nên để kết cấu hợp lí, nhỏ gọn thì ta cần phải tăng tốc độ ở đoạn này (như đã phân tích ở phần chọn PAKG). Do đó, dựa vào máy mẫu ta chọn tỉ số truyền i1 = ϕ1 = 1,261 Tức là tia i1 nghiêng phải 1 khoảng lgϕ, từ đó ta có thể xác định được i 2 thông qua quan hệ: i1 : i 2 = ϕ 1 : ϕ 2 ⇒ i2 = 1,262 = 1,5876 ⇒ tia i2 nghiêng phải 2 khoảng lgϕ. Tương tự như vây ta chọn tỉ số truyền cho các nhóm truyền khác. Nhóm truyền thứ hai: Truyền từ trục III sang trục IV, có 3 tỉ số truy ền (i 3, i4& i5), đặc tính của nhóm truyền là 3[2], đoạn truyền giảm tốc nên i ≤ 1. Ta chọn i5 = 1, nghĩa là tia i5 thẳng đứng. Từ đó xác định hai tỉ số truyền còn lại thông qua quan hệ: i5 : i4 : i3 = 1 : ϕ-2 : ϕ-4 ⇒ i4 = ϕ-2 = 1,26-2 = 0,63 ⇒ tia i4 nghiêng trái 2 khoảng lgϕ. ⇒ i3 = ϕ-4 = 1,26-4 = 0,40 ⇒ tia i3 nghiêng trái 4 khoảng lgϕ. Nhóm truyền thứ ba (theo đường gián tiếp): Truyền từ trục IV sang trục V, có 2 tỉ số truyền (i6& i7), đặc tính của nhóm truyền là 2[6], đoạn truyền giảm tốc nên i≤ 1. Ta chọn i7 = 1. Từ đó ta có: i7 : i6 = 1 : ϕ-6 ⇒ i6 = ϕ-6 = 1,26-6 = 0,25 ⇒ tia i6 nghiêng trái 6 khoảng lgϕ. Nhóm truyền thứ tư (theo đường gián tiếp): Truyền từ trục V sang trục VI, có 2 tỉ số truyền (i8& i9), đặc tính của nhóm truyền là 2[6], đoạn truyền giảm tốc nên i≤ 1. Ta chọn i9 = 1. Từ đó ta có: i9 : i8 = 1 : ϕ-6 ⇒ i8 = ϕ-6 = 1,26-6 = 0,25 ⇒ tia i8 nghiêng trái 6 khoảng lgϕ. Nhóm truyền cuối trên đường truyền gián tiếp (tốc độ thấp): Truyền từ trục VI sang trục VII, có một tỉ số truyền (i10). Tỉ số truyền của nhóm này ta không thể chọn được nữa mà nó phụ thuộc vào vận t ốc nh ỏ nh ất n min của dãy tốc độ trục chính. Ta có quan hệ: nmin = n0.i1.i3.i6.i8.i10 nmin 12,5 ⇒ i10 = n .i .i .i .i = 800.1,26.0,4.0,25.0,25 = 0,496 ≈ 1,26-3 = ϕ-3 01368 ⇒ tia i10 nghiêng trái 3 khoảng lgϕ. Nhóm truyền cuối trên đường truyền trực tiếp (tốc độ cao):