ĐỒ ÁN TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY TIỆN REN VÍT VẠN NĂNG CƠ ...

MỤC LỤC

MỤC LỤC...1

LỜI NÓI ĐẦU…2

MỤC LỤC…3

CHƯƠNG I: KHẢO SÁT MÁY TƯƠNG TỰ.. 4

1. Những tính năng kĩ thuật của máy tiện cùng cỡ. 4

2.  Phân tích máy tiện ren vít vạn năng 1K62. 5

2.1. Hộp tốc độ máy. 6

2.2. Hộp chạy dao của máy. 17

2.3 Nguyên lý làm việc và kết cấu của các cụm chi tiết, các cơ cấu đặc biệt. 24

CHƯƠNG II: THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC CHO MÁY.. 32

1 . Thiết kế động học cho hộp tốc độ. 32

1.1. Thiết lập chuỗi số vòng quay. 32

1.2 Phương án không gian: 33

1.3 Phương án thứ tự (PATT), lưới kết cấu và đặc trưng của các các nhóm truyền: 34

2. Hộp chạy dao. 49

2.1. Một số nhận xét ban đầu: 49

2.2. Sắp xếp bước ren: 49

CHƯƠNG III: THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC CHO MÁY CẮT KIM LOẠI 61

1.  Lực tác dụng trong hệ truyền dẫn. 61

1.1. Xác định chế độ làm việc giới hạn của máy. 61

1.2. Chế độ cắt gọt thử máy. 62

1.3. Tính công suất của động cơ điện. 64

1.4. Tính sơ bộ dường kính trục: 66

2. Tính toán sức bền một số chi tiêt 70

2.1. Tính toán thiết kế trục trung gian. 70

2.2. Tính li hợp siêu việt . 74

CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ KẾT CẤU HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN....77

1 .  Nhiệm vụ chung . 77

2. Cấu tạo và nguyên lý. 77

2.1. Phân tích các đường truyền động khi cắt các loại ren, từ đó rút ra các vị trí khác nhau của khối ly hợp C2, C3, C4, C5. 78

2.2 Hệ thống tay gạt thứ nhất (Nhóm A) 81

2.3. Hệ thống tay gạt thứ hai( nhóm B) 89

KẾTLUẬN...................92

TÀI LIỆU THAM KHẢO.. 93

LỜI NÓI ĐẦU

   Máy cắt kim loại chiếm một vị trí quan trọng trong ngành chế tạo máy để sản xuất ra các chi tiết của các máy khác, nghĩa là chế tạo ra tư liệu sản xuất (chế tạo ra các máy móc khác nhau để cơ khí hóa và tự động hóa nền kinh tế quốc dân). Máy tiện là loại máy cắt kim loại được dùng rộng rãi nhất trong ngành cơ khí cắt gọt. Thường nó chiếm khoảng 50-60% trong các phân xưởng cơ khí. Các công việc chủ yếu được thực hiện trên máy tiện ren vít vạn năng là: gia công các mặt tròn xoay ngoài và trong, mặt đầu, taro và cắt răng, gia công các mặt không tròn xoay với các đồ gá phụ trợ,…

   Hiện nay ở nước ta nhu cầu về sản xuất công nghiệp và đời sống ngày càng tăng. Vì vậy yêu cầu phải thiết kế chế tạo ra các máy cắt kim loại vạn năng nói chung và máy tiện nói riêng đáp ứng yêu cầu sản xuất, có năng suất cao, đảm bảo độ chính xác, độ ổn định và độ tin cậy.

   Đồ án thiết kế máy tiện ren vít vạn năng giúp ta tìm hiểu và thiết kế máy tiện ren vít, qua đó ta có thể củng cố lại các kiến thức đã học trong các môn học như cơ sở máy công cụ, thiết kế máy công cụ, chi tiết máy, vẽ kỹ thuật cơ khí... và giúp sinh viên có cái nhìn tổng quan về cấu tạo và thiết kế máy cắt kim loại. Hộp tốc độ máy tiện là một trong những bộ phận điển hình mà công việc thiết kế giúp chúng ta làm quen với các chi tiết như ly hợp ma sát,các khối bánh răng di trượt, ổ lăn, trục chính,…Thêm vào đó, trong quá trình thực hiện các sinh viên có thể bổ sung và hoàn thiện kỹ năng vẽ AutoCad, điều rất cần thiết với một sinh viên cơ khí.

   Em xin chân thành cảm ơn thầy đã giúp đỡ em rất nhiều trong quá trình thực hiện đồ án. Với kiến thức còn hạn hẹp, vì vậy thiếu sót là điều không thể tránh khỏi, em rất mong nhận được ý kiến từ thầy cô và các bạn.

                                                               Hà nội, ngày … tháng … năm 20…

                                                              Sinh viên thực hiện

                                                              ……………….

CHƯƠNG I

KHẢO SÁT MÁY TƯƠNG TỰ

1.1. Những tính năng kĩ thuật của máy tiện cùng cỡ.

Máy tiện là máy công cụ phổ thông, chiếm 40 - 50% số lượng máy công cụ trong các nhà máy, phân xưởng cơ khí. Dùng để tiện các mặt tròn xoay ngoài và trong (mặt trụ, mặt côn, mặt định hình, mặt ren) xén mặt đầu, cắt đứt. Có thể khoan, khoét, doa trên máy tiện.

Trong thực tế, chúng ta có các loại máy tiện vạn năng, máy tiện tự động, bán tự động, chuyên môn hoá và chuyên dùng, máy tiện revolve, máy tiện CNC.

Nhận xét: trên đây chưa phải là tất cả các loại máy trong nước ta có nhưng do hạn chế về tài liệu và kinh nghiệm nên ta mới chỉ phân tích được 4 loại máy trên.

Nhận thấy đề tài thiết kế với các loại máy trên ta thấy máy tiện ren vít vạn năng1K62 có đặc tính tướng tự và có tài liệu tham khảo đầy đủ nhất => ta lấy máy 1K62 để khảo sát cho việc thiết kế máy mới.

1.2. Phân tích máy tiện ren vít vạn năng 1K62.

 Đặc tính kĩ thuật của máy tiện ren vít vạn năng 1K62:

- Đường kính lớn nhất của phôi gia công: 400(mm) trên băng máy, 200(mm) trên bàn máy.

- Số cấp tốc độ trục chính : Z = 23 (cấp)

- Giới hạn vòng quay trục chính: ntc = 12,5 ¸ 2000(vg/ph)

- Tiện trơn:

+ Lượng chạy dao dọc Sd : 0,07 ¸ 4,16(mm/vg)

+ Lượng chạy dao ngang Sng: 0,035 ¸ 2,08 (mm/vg)

-  Tiện ren:

+ Ren Hệ mét: tp = 1 ¸ 192(mm)

+ Ren Anh: n=25,4/ tp = 24 ¸ 2 Þ tp = 25,4/ n(mm)

1.2.1. Hộp tốc độ máy.

Thông số hộp tốc độ:

Số cấp tốc độ trục chính : Z = 23 (cấp)

Giới hạn vòng quay trục chính: ntc = 12,5 ¸ 2000(vg/ph)

Công suất động cơ chính : Nđc1 = 10(kW)

* Kết luận:

 Từ đồ thị vòng quay ta nhận thấy tại máy cơ sở có các cấp tốc độ có sai số vòng quay vượt quá ± 2,6%  ( Sai số cho phép ) như:

+ Dn5 = -3.78%

+ Dn6 = -2.95%

+ Dn11 = -4.30%

+ Dn12 = -2.94%

+ Dn17 = -4.61%

+ Dn18 = -4.57%

+ Dn19 = 4.94%

 Với các giá trị sai số vượt quá giá trị cho phép này sẽ ảnh hưởng đến khả năng làm việc, độ chính xác, hiệu xuất của máy khi gia công.v.v…

1.2.2. Hộp chạy dao của máy

Thông số hộp chạy dao:

- Cắt ren:

Cắt ren hệ mét: tp = 1÷192 (mm)

Cắt ren anh: n = 24÷2

Cắt ren modul: m = 0.5÷48 (mm)

Cắt ren Picth hướng kính: p = 96÷1

- Căt trụ trơn:

Chạy dao dọc: sd  = 0.07÷4.16 (mm/vg)

Chạy dao dọc: sn = 0.035÷2.08 (mm/vg)

1.2.3. Nguyên lý làm việc và kết cấu của các cụm chi tiết, các cơ cấu đặc biệt.

* Cơ cấu Norton

 - Cơ cấu Norton bao gồm một số bánh răng kế tiếp nhau theo dạng hình tháp trên trục (I).Truyền động được đua tới trục (II) qua bánh răng đệm Z36. Bánh răng trung gian Z25 ăn khớp với bánh răng di trượt Z28 được lắp trên khung một. khung này có thể dịch chuyển quanh trục và dọc trục (II)

- Khối bánh răng hình tháp gồm 7 bánh răng:

Z1 = 26, Z2 = 28, Z3 = 32, Z4 = 36,

Z5 = 40, Z6 = 44, Z7 = 48.

- Ưu điểm: cắt được nhiều loại ren, nhờ bánh rănng trung gian nên tổng số răng của 2 bánh trên 2 trục ăn khớp không cần phải là hằng, nên việc lựa chọn các số răng dễ dàng, kích thước nhỏ gọn thực hiện được nhiều tỉ số truyền.

- Nhược điểm: độ cứng vững kém

* Li hợp ma sát:

- Nguyên lý làm việc: ly hợp ma sát M­1 trên trục (I) là ly hợp ma sát đĩa 2 chiều dùng để đóng mở máy và đảo chiều trục chính.

Bánh răng (2) và bánh răng (6) đều lồng không trên trục I, một đầu moay ơ của 2 bánh răng có dạng ống dày trên đó có các rãnh dọc, bên trong có lắp các đĩa ma sát (3) vấu ngoài mắc ào rãnh moay ơ. Đĩa ma sát (12) có lỗ then hoa để lắp vào phần then hoa trên trục I. Các đĩa ma sát (3), (12) lắp xen kẽ và sát nhau để tạo khe hở làm việc, giữa các đĩa ma sát còn lắp xen kẽ các vòng lò xo nén. Các đĩa làm việc theo nguyên lí sau: nếu ép chặt đĩa (3) vào đĩa (12) chúng sẽ liên kết với nhau tạo  lực ma sát bề mặt. Chuyển động từ trục I qua các đĩa ma sát truyền cho khối bánh răng Z­=56-Z=51 hoặc Z=50. Nếu gạt má gạt (7) sang phải thì đòn bẩy sang trái đẩy thanh kéo (9) sang trái và ép các đĩa ma sát chặt với bánh răng Z=51, trục chính quay theo chiều thuận. Nếu má gạt ở giữa, ly hợp ma sát không làm việc, máy ngừng hoạt động.

* Cơ cấu li hợp siêu việt (C0):  

- Ở máy tiện 1K62 chuyển động chạy dao nhanh được thực hiện bằng động cơ riêng. Để trục trơn có thể thực hiện chạy dao nhanh đồng thời với chuyển động chạy dao dọc và chạy dao ngang mà không bị gãy trục do có tốc độ khác nhau trên máy dùng ly hợp siêu việt lắp trên trục trơn XV

* Cơ cấu an toàn bàn xe dao:

 - Khi tiện trơn để đảm bảo an toàn cho máy có lắp cơ cấu an toàn trong bàn xe dao. Cơ cấu này đặt trong xích chạy dao tiện trơn, nó sẽ tự động ngắt xích tryền động khi máy làm việc bị quá tải hoặc gặp sự cố kỹ thuật.

Nhận xét máy tiện 1k62:

- Ưu điểm:

+ Máy có 23 tốc độ khác nhau của trục chính, có tính vạn năng cao, tiện được nhiều kiểu ren khác nhau

+ 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.

+ Máy 1K62 còn có thêm một số cơ cấu đặc biệt giúp nâng cao năng suất, khả năng gia công của máy như: cơ cấu ly hợp siêu việt, cơ cấu đai ốc mở đôi, cơ cấu an toàn trong bàn xe dao…

- Nhược điểm: sai số vòng quay vẫn quá lớn.

Yêu cầu của máy mới :

- Tăng công suất truyền dẫn, hiệu suất làm việc của hộp chạy dao và hộp tốc độ

- Sai số vòng quay quá lớn cần giảm lượng sai số

- Phải dễ điều khiển và điều chỉnh  khi sử dụng

- Đảm bảo tính công nghệ và giá thành

- Đảm bảo độ bền và cứng vững của hệ thống.

- Hộp tốc độ: máy sử dụng

- Hộp chạy dao

+ Ưu điểm:

- Kích thước hộp chạy dao tương đối nhỏ vì số lượng bánh răng trong cơ cấu ít và các bánh răng đặt tương đối khít nhau.

- Tổn thất công suất nhỏ do không có những bánh răng chạy không.

+ Nhược điểm:

Độ cứng vững kém do dùng bánh răng trong gian.

Khó dùng bánh răng nghiêng

- Bộ ly hợp ma sát ở trục I được làm việc ở vận tốc  800 (vg/ph)  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.Khắc phục được những nhược điểm của máy tiện 1k62 là phải đảo chiều thường xuyên, cần phải êm không va đập mạnh..

CHƯƠNG II

THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC CHO MÁY

Số liệu ban đầu:

1 - Hộp tốc độ :

Z= 23  ;  j = 1,26   ;   nmin = 11,8(vg/ph) .

2 - Hộp chạy dao dung cơ cấu nooctông

+ Ren hệ mét :   tp  =  1…14

+ Ren anh  :       n   =  30…4

+ Ren mô đun :  m  =  0,5…7

S dọc min = 2.S ngang min = 0.08 mm/vòng

 Công suất động cơ chính : N=10kW / 1440 vòng/phút.

2.1. Thiết kế động học cho hộp tốc độ

2.1.1. Thiết lập chuỗi số vòng quay

- Theo đề bài ta có Z = 23; j = 1,26; nmin = 11,8(vg/ph). Ta có

- Căn cứ vào bảng tiêu chuẩn số vòng quay của máy cắt kim loại ta chọn được số vòng quay tiêu chuẩn.

2.1.2 Phương án không gian:

* Xác định các PAKG:

Ta có số cấp tốc độ của máy cần thiết kế là: Z = 23.

Đây là một số nguyên tố, ta không thể phân tích được nên ta chọn Zảo = 24. Sau khi tính toán, ta cho trùng một tốc độ để còn lại đúng: Z=23.

Với Z = 24, ta có nhiều phương án không gian (PAKG) khác nhau:

Z  = 12x2 = 24x1 = 8x3 = 6x4

= 6x2x2 = 4x3x2

= 2x3x2x2

Kết luận:

Với x =4, ta chọn các PAKG sau:

Z = 3 x 2 x 2 x 2 ;

    = 2 x 3 x 2 x 2 ;

    = 2 x 2 x 3 x 2 ;

  = 2 x 2 x 2 x 3.

Qua bảng, ta nhận thấy:

- Cả 4 phương án không gian đều có tổng số bánh răng, tổng số trục và chiều dài sơ bộ là giống nhau.

- Phương án (4) có số bánh răng chịu mô men xoắn ở trục cuối là nhiều nhất nên ta không chọn phương án này.

- Phương án (1) cho nhóm truyền có nhiều tỉ số truyền nhất được đặt ở trên trục đầu tiên, nên sẽ cho kích thước hộp tốc độ nhỏ gọn. Tuy nhiên để đổi chiều quay, ta dùng li hợp ma sát cũng trên trục đầu tiên. Như vậy, nếu vẫn chọn phương án (1) thì kích thước sẽ trở nên cồng kềnh.

=> Để thỏa mãn, ta chọn phương án (2): Z = 2x3x2x2

2.2.1. Phương án thứ tự (PATT), lưới kết cấu và đặc trưng của các các nhóm truyền:

* Xác định PATT, lập bảng so sánh và chọn PATT

Ta có

Phương án không gian Z = 2x3x2x2

Ta có số PATT là: 4! =1x2x3x4= 24

2.2.3.1 Kết cấu.

- Lưới kết cấu mang tính định tính nên ta xác định được vị trí n0 tại chính giữa

- Mỗi đường thẳng nằm ngang biểu diễn một trục của hộp tốc độ. Các điểm trên đường thẳng nằm ngang biểu diễn số cấp tốc độ của trục đó.

- Các đoạn thẳng nối các điểm tương ứng trên trục tượng trưng cho các tỉ số truyền giữa các trục đó.

- Lượng mở, tỷ số truyền của các nhóm thay đổi thay đổi từ từ, đều đặn và trong giới hạn cho phép. Lưới kết cấu nên sít đặc, theo dạng mái nhà để đảm bảo tuổi thọ và kích thước của hộp tốc độ.

Như vậy đường truyền gián tiếp nhóm cuối sẽ có lượng mở là

[X] = 12 – 6 = 6 tốc độ

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

=> Số tốc độ của máy là Z = Z1 + Z2 = 18 + 6 = 24 tốc độ

2.2.3.2  Xác định giá trị n0 trên trục 1 và tỷ số truyền cụ thể của các nhóm truyền, vẽ đồ thị vòng quay:

- Đồ thị vòng quay mang tính định lượng. Nó thể hiện được tỉ số truyền cụ thể, các trị số vòng quay cụ thể của các trục nên từ đó tính toán số răng bánh răng trong các nhóm truyền dẫn trong hộp tốc độ. Cũng dựa vào nó, ta có thể đánh giá được toàn diện chất lượng của phương án thực hiện.

- Đồ thị vòng quay đa phần là giảm tốc do động cơ tiêu chuẩn hợp lí nhất là động cơ có 2 cặp cực và nđc = 1440 [vg/ph], trong khi đó nTC­min = 10,6 [vg/ph]. Tuy nhiên từ trục I sang trục II, ta phải tăng tốc để số đĩa ma sát trong li hợp ma sát là ít nhất. Khi ta tăng tốc, chuyển động sẽ được truyền từ bánh răng lớn sáng bánh răng bé nên ta sẽ lợi dụng được bánh răng lớn làm vỏ li hợp ma sát. Khi bánh răng càng lớn thì đường kính sẽ lớn theo, do đó ta có thể lắp được những đĩa li hợp ma sát lớn vào trong lòng bánh răng, từ đó giảm được số đĩa.

* Nhận xét: Từ đồ thị sai số vòng quay ta thấy các sai số ∆n đều nằm trong sai số phạm vi cho phép do đó ta không cần phải tính lại tỉ số truyền.

2.3. Thiết kế truyền dẫn hộp chạy dao

* Một số nhận xét ban đầu:

-  Trong các máy công cụ, hộp chạy dao thường có công suất truyền bé. Tốc độ làm việc chậm hơn nhiều so với hộp tốc độ.

-  Đối với một số máy công cụ, hộp chạy dao phảiđáp ứng được một số yêu cầu cụ thể nhưđộ chính xác, mức độ làm việc êm, chuyển động phức tạp…

-  Đối với máy tiện ren vít vạn năng,đặc trưng nhất là tiện được các loại ren chính xác theo tiêu chuẩn. Do đó nếu tỷ số truyền trong hộp chạy dao có sai số sẽảnh hưởng trực tiếp đến bước ren tiện được.

2.3.1. Sắp xếp bước ren:

2.3.1.1.Cơ sở lý luận:

Theo yêu cầu cần thiết kế cần tiện các loại ren khác nhau (4 loại)

Ren hệ mét :                   tp=1¸14 (mm)

Ren modul :                   m = 0.5¸7 (mm)

Ren Anh :             n = 30 ¸4

- Vì các bước ren được tiêu chuẩn hoá nên cụ thể hộp chạy dao đòi hỏi phải cắt được các bước ren sau:

+) Ren quốc tế:

tp = 1 ; 1,25 ; 1,5 ; 1,75 ; 2 ; 2,25 ; 2,5 ; 3 ; 3,5 ; 4 ; 4,5 ; 5 ; 5,5 ; 6 ; 7 ; 8 ;  9 ; 10 ; 11 ; 12  ; 14 .

+) Ren Anh : Tính theo số vòng ren trên 1 inch:

n = 28; 24 ; 22 ; 20 ; 18 ; 16 ; 14 ; 12 ; 11 ; 10;  9 ; 8 ; 7 ; 6 ; 5,5 ; 5 ; 4,5 ; 4 .

+) Ren Modul :

m = 0,5 ; 1 ; 1,25 ; 1,5 ; 1,75 ; 2 ; 2,25 ; 2,5 ; 3 ; 3,5 ; 4 ; 4,5 ; 5 ; 5,5 ; 6 ; 7 .

Với nhiều bước ren trên,nếu không có phương pháp hợp lý sẽ dẫn đến số bánh răng quá lớn.

Do vậy, cần phải xắp xếp bảng ren để có phương pháp thiết kế sao cho bánh răng không quá lớn mà vẫn tiện đủ được các bước ren. Muốn vậy ta sắp xếp các bước ren thành nhóm cơ sở và nhóm  gấp  bội.

2.3.1.2. Bảng xếp ren:

- Từ những cơ  sở lý luận nêu trên,ta tiến hành sắp xếp bảng ren theo nguyên tắc :

+) Các hàng ngang tuân theo quy luật cấp số nhân(quan hệ giữa các cột).

+) Các giá trị trong  các cột tuân theo quy luật cấp số cộng.

- Sắp xếp sao cho số hàng ngang là  nhỏ nhất vì như vậy mới làm cho số bánh răng của cơ cấu norton là nhỏ nhất.

2.3.1.3. Thiết kế nhóm cơ sở :

Nhóm cơ sở noocton là 1 nhóm bánh răng có hình tháp, tương tự khi ta khảo sát máy 1K62, cơ cấu noocton ăn khớp với một bánh răng, để cắt các bước ren khác nhau thì ta thay đổi ăn khớp giữa bánh răng đó với các bánh răng khác nhau trên cơ cấu noocton.

Nếu gọi số răng của các bánh răng trên cơ cấu Noocton lần lượt là Z1, Z2, Z3… thì các bánh răng này là để cắt ra các ren thuộc nhóm cơ sở, các trị số zi này cần là số nguyên và có tỷ lệ đúng như tỉ lệ của các bước ren trong 1 cột trên bảng xếp ren.

Mặt khác zi không được quá lớn vì nó sẽ làm tăng kích thước của nhóm truyền. Nên

- Để cắt ren Quốc tế:

   Z1 : Z2 : Z3 : Z4 : Z5 : Z6 = 7 :  8  : 9 : 10: 11: 12 = 28 : 32 : 36 : 40 : 44 : 48                                                                       

- Để cắt ren Modul:

   Z1 : Z2 : Z3: Z4 : Z5 : Z6  =  3,5 : 4  : 4,5  : 5 : 5,5 : 6  = 28 : 32 : 36 : 40 : 44 : 48                                                               

- Để cắt ren Anh:

   Z1 : Z2 : Z3 : Z4 : Z5 : Z6  = 2 : 2,25 : 2,5 : 2,75 : 3 : 3,5  = 32 : 36 : 40 : 44 : 48 : 56

* Nhận xét:

- Để nâng cao tính công nghệ (dễ gia công) hộp chạy dao, tâm các trục nhóm gấp bội lấy trùng với tâm các nhóm cơ sở, nên khi chọn số bánh răng Modun cho nhóm gấp bội cần đảm bảo sao cho khoảng cách tâm  (phụ thuộc vào m, z), phù hợp với nhóm cơ sở.

- Đồ thị vòng quay: để tránh sai số trùng lặp dẫn đến cộng hưởng sai số, ta chọn tỷ số giữa các bộ truyền nhóm gấp bội khác 1 và tương tự máy tham khảo ta vẽ được đồ thị vòng quay như hình vẽ.

2.3.1.5. Tính các tỉ số truyền còn lại ibù .

Tính tỷ số truyền còn lại (ibù) bao gồm các bánh răng phụ, bánh răng thay thế của hộp chạy dao

Phương trình xích động :

1vòngt/c . ibù . icơ sỏ . igấp bội .t­v = tp

Vì   ibù = ithay thế . icố định  nên ta có phương trình mới     

1vòngt/c . itt. icđ. ics. igb.t­v = tp

* Kết luận : Toàn bộ đường tiện trơn sẽ đi theo đường tiện ren qua cặp bánh răng vào hộp xe dao.Do đó đường tiện trơn là hệ quả của đường tiện ren,bước tiện trơn dày hơn nhiều so với bước tiện ren tiêu chuẩn.

CHƯƠNG III

THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC CHO MÁY CẮT KIM LOẠI

1. Lực tác dụng trong hệ truyền dẫn. 

1.1. Xác định chế độ làm việc giới hạn của máy.

Chế độ làm việc của máy bao gồm chế độ cắt gọt, chế độ bôi trơn làm lạnh, an toàn… Một máy mới đã thiết kế, chế tạo xong phải quy định rõ ràng về chế độ làm việc của máy trước khi đưa vào sản xuất. Trong mục này chỉ xác định chế độ cắt gọt giới hạn của máy làm cơ sở tính toán động lực học máy cắt kim loại. Hiện nay, có nhiều phương pháp xác định chế độ cắt gọt giới hạn khác nhau: chế độ cắt gọt cực đại, chế độ cắt gọt tính toán, chế độ cắt gọt để thử máy.

1.2. Chế độ cắt gọt thử máy.

Chế độ thử máy là do người thiết kế hoặc nhà máy sản xuất quy định. Trước khi đưa máy mới vào sản xuất, nhà máy chế tạo phải nghiệm thu máy theo một chế độ  kiểm nghiệm nhất định. Thử máy có tải với các chế độ cắt nhanh, cắt mạnh mục đích để kiểm tra các cơ cấu và chi tiết máy làm việc ổn định. Nếu nơi sử dụng máy làm việc với chế độ cắt cao hơn, các cơ cấu và chi tiết máy bị hư hỏng, nhà máy chế tạo sẽ không chịu trách nhiệm, vì vậy ta có thể chọn chế độ thử máy để tính toán sức bền các chi tiết máy mới tương tự với máy đã sản xuất.

1.2.1 Xác định lực tác dụng trong truyền dẫn

Vì phần thiết kế máy mới ta đã sử dụng máy 1K62 làm máy tham khảo nên ta chọn chế độ cắt gọt thử máy 1K62 để tính toán động lực học của toàn máy

- Xác định lực cắt Pc và lực chạy dao Q:

Phân tích các thành phần lực tác dụng lên cơ cấu chấp hành:

Công thức tính lực cắt:

PX = C. tX.sY

PY = C. tX.sY

PZ = C. tX.sY

Trong đó:

C : hệ số kể đến sự ảnh h­ưởng của tính chất vật liệu gia công.

t   : chiều sâu cắt (mm)

s  : l­ượng chạy dao (mm/vòng)

- Thử có tải:

Tham khảo Chế độ thử máy ở nhà máy Cơ khí Hà Nội (TTTKMCKL-trang 219) với máy T620 ta chọn chế độ thử có tải sau:

Thông số chế độ cắt:

+ Đường kính phôi:  

+ Chiều dài chi tiết: l = 350mm.

+ Vật liệu phôi là thép 45.

+ Độ cứng bề mặt phôi HRB=207

- Thử công suất:

Dao tiện T15K6 Thông số chế độ cắt:

+ Đường kính phôi

+ Chiều dài chi tiết l = 350mm

+ Vật liệu phôi: thép 45

+ Tốc độ trục chính n = 375 vòng/phút.

+ Bước tiến dao s = 0,39 mm/vòng

+ Chiều sâu cắt t = 5 mm.

1.4. Tính sơ bộ dường kính trục:

Từ tốc độ lớn nhất và nhỏ nhất trên từng trục, từ đó ta có thể tính ra số vòng quay tới hạn của trục theo công thức (TTTKMCKL-trang 132):

Công suất trên từng trục: Ntrục = Nđc.h (kW)

Với : h : là hiệu suất của các bộ truyền, chi tiết từ động cơ tới trục. h = Õhi với hi là hiệu suất của các bộ truyền đai, bánh răng, cặp ổ lăn... ta có:   hđai = 0,96; hbr = 0,98; hổ = 0,99; htc = 0,88.

* Sơ đồ tính:

Trục động cơ :

- nmax đc =1440 vg/ph.

- nmin đc =1440 vg/ph.

- Nđc =10 (kW).

Trục I:

- nmax I = 950 vg/ph.

- nmin I = 950 vg/ph.

- NI = 10 . 0,96 . 0,99 = 9,50 (kW).

Trục II:

- nmaxII=950 . = 1187,5 vg/ph.

- nminII=950 .  = 950 vg/ph.

- NII = 9,50 . 0,98 . 0,99 = 9,22 (kW).

Trục XII:

- nmaxXII= 4307,84 vg/ph.

- nminXII= 2,86 vg/ph.

- NXII = 0,29 . 0,982 . 0,99 = 0,275 (kW).

Trục XIII:

- nmaxXIII=4307,84. = 3446,27 vg/ph.

- nminXIII= 2,86. = 1,14 vg/ph.

- NXIII= 0,275. 0,98 . 0,99 = 0,267 (kW).

Trục XIV:

- nmaxXIV = 3446,27. = 4307,83  vg/ph

- nminXIV  = 1,14. = 0,36 vg/ph.

- NXIV = 0,29. 0,98 . 0,99 = 0,281 (kW).

Trục XV:

- nmaxXV = 4307,83  . = 2153,92  vg/ph.

- nminXV = 0,36. = 0,18 vg/ph.

- NXV = 0,281 . 0,98 . 0,99 = 0,273 (kW).

* Kết luận: Các đường kính được chọn nên chọn theo đường kính tiêu chuẩn tại các tiết diện lắp bánh răng và ổ bi. Tại các tiết khác, ta có thể lấy tăng hay giảm tuỳ thuộc vào kết cấu và lực tác dụng.

2. Tính toán sức bền một số chi tiêt

2.1. Tính toán thiết kế trục trung gian

Tính trục XIII là trục trung gian trong nhóm gấp bội mang 3 bánh răng cố định Z1= 35, Z2=45, Z­­3 =15 và là trục tâm cho bánh răng Z=28 quay lồng không.

2.1.1. Chọn vật liệu trục

Chọn vật liệu chế tạo trục là thép 45 tôi cải thiện, độ cứng đạt HB=240÷285, σb=850(MPa)

2.1.2. Tính toán các số liệu

* Các số liệu:

Công suất trên trục XIII:           N = 0,33 [kW]

Số vòng quay của trục:             ntính = 8.45 [vg/ph]

Momen xoắn:                          M = 222800 [Nmm]

Đường kính sơ bộ:                             dsơ bộ= 31.73 [mm]

2.1.3. Tính sơ bộ chiều dài trục:

Tra theo bảng P2.7/254 sách TKHDĐCK tập 1 ta chọn ổ bi cỡ trung với thong số :

Chọn sơ bộ ổ có chiều rộng B = 21 mm

Chọn khoảng cách từ bánh răng đến thân máy b1 = 10 mm

Chọn khoảng cách giữa các bánh răng b2 = 10 mm

Chiều rộng bánh răng b = j.m = 8.2=16 mm

Kích thước các bánh răng :

Bánh răng 1 : d1 = m.Z1 = 2.35 = 70 mm

Bánh răng 2 : d2 = m.Z2  = 2.15 = 30 mm

2.1.4. Tính ngoại lực tác dụng lên trục và các chi tiết trên trục:

+ Công suất trên trục : N= 0,33 (Kw)

+ Số vòng quay trục : =8.45  (v/p)

+ Mômen xoắn trên trục : = 222800 (N.m)

+ Đường kính sơ bộ trục :  dsb = 31,73

2.2. Tính li hợp siêu việt .

Để tăng năng suất trong quá trình chuyển động của máy là chạy không và chạy làm việc, thì người ta  đưa vào máy một cơ cấu đặc biệt gọi là li hợp siêu việt.

Cơ cấu li hợp siêu việt trong xích chạy dao nhanh , động cơ điện chạy dao và động cơ điện chính đều truyền chuyển động tới cùng một cơ cấu chấp hành đó là trục trơn. Tốc độ 2 đường truyền khác nhau, nếu không có cơ cấu phân tách chuyển động sẽ làm trục trơn xoắn gẫy.

* Nguyên lý làm việc:

 Chuyển động từ động cơ chính truyền vào vỏ ngoài của cơ cấu theo chiều quay n1 và viên bi bị kẹp vào giữa mặt trong của vỏ với mặt lồi từ đó truyền chuyển động quay từ vỏ vào lõi tới trục trơn  XVI  làm cho trục quay cùng chiều với n2 . Nếu vỏ ngoài quay ngược chiều n1 thì không truyền động.

Vậy li hợp đảm bảo điều kiện làm việc.

CHƯƠNG IV

TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ KẾT CẤU HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN

1. Nhiệm vụ chung .

Hệ thống điều khiển HCD có nhiệm vụ thay đổi các cơ cấu truyền động trong hộp chạy dao để cắt được các lọai ren khác nhau . Quá trình thay đổi các đường truyền thông qua việc đóng mở các li hợp. Tham khảo máy 1K62 ta bố trí 2 nhóm tay gạt I và II để thực hiện các nhiệm vụ trên .

Nhóm I:  Nhiệm vụ thay đổi các bước ren khi cắt mỗi loại ren. Thay đổi vị trí ăn khớp của bánh răng Z = 36 ăn khớp với 1 trong 7 bánh răng của bộ noóc tông để thực hiện các bước ren.Thay đổi vị trí của khối bánh răng di trượt Z = 18, Z =28 trên trục XII và Z = 28, Z =48 trên trục XIVđể thực hiện cắt các bước ren gấp bội.

Nhóm II: Sử dụng để thay đổi truyền động khi cắt các loại ren khác nhau theo yêu cầu. Nhóm II có nhiệm vụ sau :

+ Vị trí tiện ren quốc tế và ren môđuyn

+ Vị trí tiện ren Anh và  ren Pít

+ Vị trí tiện ren chính xác

+ Vị trí tiện ren mặt đầu

+ Vị trí tiện trơn

2. Cấu tạo và nguyên lý

Sử dụng hệ thống cam thùng trong hộp chạy dao

 Cam 1 : Điều khiển li hợp C2 và khối bánh răng Z35, Z37, Z350

 Cam 2 : Điều khiển li hợp C3, C4

 Cam 3 : Điều khiển li hợp C5

Nhiệm vụ của hệ thống cam thùng là điều khiển các li hợp C2, C3, C4, C5 và khối bánh răng A (khối bánh răng di trượt) để cắt các loại ren theo yêu cầu, ứng với mỗi lọai ren có 1 vị trí gạt, theo đường truyền động hoặc theo đường ren cùng loại.

2.1. Phân tích các đường truyền động khi cắt các loại ren, từ đó rút ra các vị trí khác nhau của khối ly hợp C2, C3, C4, C5

+ Khi cắt ren quốc tế và ren môđun, khối bánh răng noóc tông chủ động. Xích truyền động từ trục IX qua C2 vào trục XI vào khối noóc tông qua tỷ số truyền ( Zn/36 x 25/28) xuống trục X qua C4 đến trục XII, lên trục XIII qua tỷ số truyền của nhóm gấp bội đến trục XIV qua C5 vào vít me. 

Tính độ nâng của cam:

 Tính lượng nâng thông qua hành trình gạt L:

+ Chọn cơ cấu càng gạt khuếch đại có hệ số khuếch đại: ix=3

Ly hợp C2: khi gạt để làm việc thì phải đồng thời cắt sự ăn khớp của bánh răng 35/28

Hành trình gạt qua trái: LT = b+f

Hành trình gạt qua phải: LP = b+f

L2= 2b+2f=2.12+2.2=28(mm)

Ly hợp C5: khi gạt để làm việc thì phải đồng thời cắt sự ăn khớp của bánh răng 28/56

Hành trình gạt qua trái: LT = b+f

Hành trình gạt qua phải: LP = b+f

L5= 2b+2f=2.8+2.2=20(mm)

Dcam=50(mm)

Dcon lăn=12(mm)

b= Dcon lăn+1=12+1=13(mm)

Đường kính chốt: d=10(mm)

Bán kính góc lượn rãnh cam: r=rcon lăn + 0,5=6+0,5=6,5(mm)

Kiểm tra điều kiện làm việc của cam hình 4.3

2.2. Hệ thống tay gạt thứ nhất (Nhóm A)

* Cấu tạo:

- Qua việc nghiên cứu máy mẫu 1K62 ta thấy việc bố trí không gian của cơ cấu điều khiển nhóm A đã phù hợp với việc thao tác và điều khiển của người công nhân. Do vậy ta chọn phương án chế tạo nhóm này giống máy nghiên cứu (1K62).

* Nguyên lý điều khiển:

Nhóm A thực hiện điều khiển 2 quá trình

- Điều khiển nhóm cơ sở.

- Điều khiển nhóm gấp bội.

* Nguyên lý điều khiển:

Phải đảm nhiệm 2 nhiệm vụ: Tách bánh răng đệm Z36 khỏi vị trí ăn khớp 1 trong 7 bánh norton và gạt Z36 vào vị trí ăn khớp.

Quá trình tách ăn khớp Z36 với bộ bánh răng Norton:

Dựa theo nguyên lý tay quay, đòn bẩy, thanh trượt.

Trên hình vẽ ta thấy khi kéo gạt ra, trong lúc kéo thông qua đòn bẩy m, tại 1 đầu của đòn bẩy m lắp chốt B và   miếng gạt nằm trong rãnh của thành n. Tại đầu còn lại của thanh n có xẻ rãnh nghiêng và chốt của khối lắp bánh răng đệm Z36 nằm trong rãnh này.

2.3. Hệ thống tay gạt thứ hai (nhóm B)

* Cấu tạo:

- Tay gạt B trục mang 4 cam thùng I,II,III,IV.

- Cụm I điều khiển ly hợp C2 và khối bánh răng Z35, Z38, Z35 trên trục XI.

- Cụm II điều khiển ly hợp C3.

- Cụm III điều khiển ly hợp C4.

- Cụm IV điều khiển ly hợp C5.

* Nhiệm vụ: Các cam thùng là đóng mở các ly hợp để cắt các loại ren: Quốc tế, mô đuyn, Anh, pít, chính xác.

* Yêu cầu: ứng với mỗi vị trí gạt chỉ cắt được 1 loại ren theo đường truyền động hoặc những loại ren cùng loại.

* Nguyên lý điều khiển:

- Để biết được nguyên lý điều khiển ta phải phân tích đường truyền khi cắt các loại ren tương ứng với các vị trí ly hợp C2 – C3 – C4 - C5

+ Khi cắt ren quốc tế và ren môdul: ( con đường 1, khối noóc tông chủ động).

* Kết luận:

- Nhóm tay gạt B phải có 5 vị trí tương ứng với 5 loại bước kể trên.

- Khi tay gạt B quay 1 vòng thì thực hiện được việc điều chỉnh cắt tất cả các loại ren cũng như tiện trơn và tiện chính xác, cắt ren mặt đầu.

KẾT LUẬN

   Trong đồ án môn học này, em được giao nhiệm vụ “Thiết kế máy tiện ren vít vạn năng”. Đồ án được trình bày trong 4 chương. Chương I đưa ra cái nhìn tổng quát về đặc tính kĩ thuật của các loại máy tiện. Đồng thời khảo sát, tìm hiểu chi tiết về hộp tốc độ, hộp chạy dao và các cơ cấu đặc biệt của máy 1K62.

   Chương II trình bày về tính toán thiết kế động học cho máy mới. Trong đó bao gồm tính toán thiết kế chuỗi số vòng quay tiêu chuẩn, xác định phương án không gian, phương án thứ tự, lưới kết cấu, đồ thị vòng quay, tính toán bánh răng trong hộp tốc độ và sắp xếp bảng ren, thiết kế nhóm cơ sở, nhóm gấp bội, xác định các đường truyền tiện ren trong hộp chạy dao.

   Chương III trình bày về tính toán bền các chi tiết máy. Ở chương này, em xác định chế độ làm việc của máy, các lực tác dụng trong truyền dẫn, tính toán công suất động cơ điện và lập bảng tính toán động lực học. Cuối cùng là tính bền cho các chi tiết máy như 1 trục trung gian và ly hợp siêu việt.

   Chương cuối đã tính toán thiết kế kết cấu hệ thống điều khiển hộp chạy dao. Hệ thống điều khiển hộp chạy dao có nhiệm vụ thay đổi cơ cấu truyền động trong hộp chạy dao để cắt được các loại ren khác nhau và các bước ren khác nhau. Quá trình thay đổi các đường truyền được thông qua việc đóng mở các ly hợp.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Phạm Đắp, Nguyễn Đức Lộc, Phạm Thế Trường, Nguyễn Tiến Lưỡng, Tính toán thiết kế máy cắt kim loại, NXB Đại học và Trung học chuyên nghiệp,1971

2. Nguyễn Anh Tuấn, Phạm Đắp, Thiết kế máy công cụ, NXB Khoa học và

Kỹ Thuật,1983

3. Phạm Văn Hùng, Nguyễn Phương, Cơ sở máy công cụ, NXB KH & KT,2005

4. Ninh Đức Tốn, Dung sai và lắp ghép, NXB Giáo dục, 2006

5. Trịnh Chất, Lê Văn Uyển, Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí, NXB Giáo dục, 2006

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"