Thiết kế máy CNC tạo hình kim loại tấm theo nguyên lý biến dạng cục bộ

Mục tiêu đề tài: - Nghiên cứu công nghệ tạo hình kim loại tấm bằng phương pháp biến dạng cục bộ.. - Tính toán, thiết kế máy CNC tạo hình kim loại tấm bằng phương pháp biến dạng cục bộ..

GIỚI THIỆU

Tính cấp thiết của đề tài

Biến dạng cục bộ là phương pháp gia công kim loại bằng áp lực để hình thành chi tiết từ phôi phẳng hoặc phôi trụ rỗng dưới tác dụng của lực làm biến dạng dẻo theo quỹ đạo xác định Ngày nay, công nghệ biến dạng kim loại được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực công nghiệp như sản xuất hàng tiêu dùng, ô tô và công nghệ quốc phòng Sản phẩm biến dạng cục bộ rất đa dạng về chủng loại, hình dáng, kích thước và vật liệu; đặc điểm nổi bật là phát sinh ứng suất cục bộ ở từng phần nên năng suất của thiết bị tạo hình nhỏ hơn nhiều so với các phương pháp biến dạng kim loại truyền thống Hiện nay, các công ty, trường đại học và viện nghiên cứu đã có nhiều nghiên cứu liên quan đến lĩnh vực biến dạng kim loại, nhưng chủ yếu tập trung vào công nghệ và ứng dụng trên nền tảng các thiết bị ngoại nhập, cùng với sản phẩm có dung sai kích thước và sai lệch hình dạng tương đối lớn Vì vậy, với những ưu điểm nổi trội của phương pháp biến dạng cục bộ trong chế tạo các sản phẩm từ phôi tấm, việc nghiên cứu, ứng dụng và phát triển công nghệ cùng thiết bị biến dạng cục bộ là rất cần thiết.

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Đề tài có những ý nghĩa khoa học và thực tiễn:

- Thiết kế mẫu máy miết CNC với chất lượng sản phẩm miết tốt phục vụ cho công việc nghiên cứu và giảng dạy trên trường lớp

Chúng tôi tập trung phát triển chất lượng mẫu miết và tối ưu kết cấu máy để mang lại hiệu suất vượt trội so với các dòng máy miết truyền thống trên thị trường, đồng thời vẫn đảm bảo mức giá hợp lý cho khách hàng Quá trình cải tiến nhằm nâng cao độ chính xác, độ bền và vận hành ổn định, đồng thời tối ưu hóa tính dễ bảo trì và tiện ích sử dụng hàng ngày Nhờ ứng dụng công nghệ mới và vật liệu cải tiến, sản phẩm miết này giúp tăng năng suất, giảm chi phí vận hành và tổng chi phí đầu tư, từ đó mang lại lợi ích kinh tế lâu dài cho doanh nghiệp.

Mục tiêu nghiên cứu

Nghiên cứu công nghệ tạo hình kim loại tấm bằng phương pháp biến dạng cục bộ

Tính toán, thiết kế máy CNC tạo hình kim loại tấm bằng phương pháp biến dạng cục bộ.

Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu

1.4.1 Đối tượng nghiên cứu Đối tượng: Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo máy CNC tạo hình kim loại tấm theo nguyên lí biến dạng cục bộ

Nghiên cứu tổng quan về công nghệ biến dạng kim loại tấm theo phương pháp biến dạng cục bộ

Nghiên cứu, thiết kế cơ cấu truyền động của máy

Nghiên cứu tính toán phần điện

Nghiên cứu phần mềm giao tiếp, hỗ trợ lập trình

Nghiên cứu, tính toán đường chạy dao tối ưu

Dựa trên cơ sở từ các tài liệu tham khảo, kết quả nghiên cứu và các đề tài trước đây, cùng với các mẫu máy đang có trên thị trường, chúng tôi phân tích kỹ lưỡng ưu điểm và nhược điểm của các dòng máy tiền nhiệm và từ đó lựa chọn các đặc tính thiết kế chủ đạo để tạo ra một mẫu máy tối ưu hơn.

1.4.2.2 Phương pháp nghiên cứu Đề tài kết hợp nghiên cứu giữa phương pháp lý thuyết và thực nghiệm trên mô hình Cụ thể:

- Tìm kiếm, tổng hợp các tài liệu liên quan đến đề tài

- Nghiên cứu về lý thuyết tạo mẫu với công nghệ biến dạng kim loại tấm theo phương pháp biến dạng cục bộ

- Tổng hợp tài liệu tính toán, thiết kế cơ cấu truyền động đảm bảo độ chính xác, tối ưu hóa chuyển động

- Tìm hiểu về thuật toán điều khiển đường chạy của dao miết Thực nghiệm:

- Chế tạo mô hình máy miết CNC từ đó áp dụng, kiểm tra lại các lý thuyết trước đó đã nghiên cứu

- Nghiên cứu các kiểu đường chạy dao có thể sử dụng đối với các mẫu miết để tối ưu mẫu miết.

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

TRỤC VITME

2.1.1 Phương pháp lăp trục vitme

Việc thay đổi tải trọng và tốc độ quay cho phép của trục vitme phụ thuộc vào phương pháp lắp đặt, do đó lựa chọn phương pháp lắp đặt phải phù hợp với điều kiện hoạt động cụ thể Dưới đây là sơ đồ minh họa điển hình của một số cách lắp trục vitme, giúp hình dung các tùy chọn lắp đặt và đánh giá tác động của chúng đối với hiệu suất và độ bền của hệ thống.

Hình 2 1: Phương pháp cố định cố định

Hình 2 2: Phương pháp cố định gối đỡ

Hình 2 3: Phương pháp cố định tự do

2.1.2 Xác định bước trục vitme (l) [1]

Bước trục vitme được xác định theo công thức : max max l = V

 V max là vận tốc dài lớn nhất của trục vitme (mm/phút)

 N max là tốc độ lớn nhất của động cơ (vòng/ phút)

2.1.3 Xác đinh lực dọc trục [1]

2.1.3.1 Cơ chế di chuyển ngang qua lại

Hình 2 4: Cơ chế di chuyển ngang

Đối với cơ chế di chuyển ngang qua lại, ta có thể tính toán bằng các phương trình sau: Tăng tốc (về trái): F = μ·m·g + f + m·a; Đuề (về trái): F = μ·m·g + f; Giảm tốc (về trái): F = μ·m·g + f − m·a; Tăng tốc (về phải): F = −μ·m·g − f − m·a; Đuề (về phải): F = −μ·m·g − f; Giảm tốc (về phải): F = −μ·m·g − f + m·a.

 V max : tốc độ quay lớn nhất (m/s)

 μ : hệ số ma sát trượt bề mặt

2.1.3.2 Cơ chế di chuyển dọc lên xuống [1]

Hình 2 5: Cơ chế di chuyển dọc o Tăng tốc (đi lên): F = m.g + μ.m.g + f + m.a a1 o Đều (đi lên): F = m.g + μ.m.g + f a2 o Giảm tốc (đi lên): F = m.g + μ.m.g + f - m.a a3 o Tăng tốc (đi xuống): F = m.g - μ.m.g - f - m.a a4 o Đều (đi xuống): F = m.g - μ.m.g - f a5 o Giảm tốc (đi xuống): F = m.g - μ.m.g - f + m.a a6

 a là gia tốc ( V max a = t ),V max : tốc độ quay lớn nhất (m/s)

 m là tổng khối lượng(kg)

 μlà hệ số ma sát trượt bề mặt

 f :là lực chống không tải (N)

2.1.4 Xác định tải trọng trung bình [1]

 Lực dọc trục biến thiên theo từng cấp với mức độ tăng dần có thể xác định theo công thức:

Hình 2 6: Lực dọc trục biến thiên theo từng cấp

Hình 2 7: Đường biểu diễn lực dọc trục biến thiên theo từng cấp

Tốc độ quay trung bình có thể xác định theo công thức:

 Lực dọc trục biến thiên tương tự giống đường thẳng:

Hình 2 8: Lực dọc trục biến thiên tương tự giống đường thẳng Trường hợp này có thể xác định tải trọng trung bình theo công thức: m min max

 Lực dọc trục biến thiên theo đường sin: có 2 trường hợp

- Trường hợp 1: đồ thị lực dọc trục được biến thiên như biểu đồ: Lực trung bình có thể xác định theo công thức: F = 0,65.F m max

Hình 2 9: Lực dọc trục biến thiên theo đường sin1

- Trường hợp 2: đồ thị lực dọc trục được biến thiên như biểu đồ: Lực trung bình có thể xác định theo công thức: F = 0,75.F m max

Hình 2 10: Lực dọc trục biến thiên theo đường sin2

2.1.5 Xác định các hệ số tải trọng [1]

 F max là lực dọc trục lớn nhất (N).C o là hệ số tải trọng tĩnh

 f s là hệ số an toàn tĩnh.(Trong máy công nghiệp f s = 1,2…2; Trong máy công cụ f s = 1,5…3)

- Có 3 cách xác định thời gian bền mỏi làm việc: o Theo số vòng quay: a 3 6 a w

F f o Theo tổng thời gian hoạt động: t L

L 60.n o Theo chiều dài hoạt động: s L.l 6

 L: thời gian bền mỏi (tổng số vòng quay)

 L t : thời gian bền mỏi (theo thời gian hoạt động)

 L s : thời gian bền mỏi (theo chiều dài hoạt động)

 n : tốc độ quay (vòng/phút)

 f w : hệ số tải trọng động.(xác định trong bảng sau)

Bảng 2 1 Điều kiện chuyển động Tốc độ hoạt động f w

Không va chạm và rung động

Va chạm và rung động nhẹ 15 < V  60 (m/phút) 1.2÷1.5

Va chạm và rung động vừa phải

2.1.6 Xác định tốc độ quay cho phép [1]

- Được xác định theo công thức:

 n là tốc độ quay cho phép (rpm)

 αlà hệ số an toàn (α= 0,8)

 E là ứng suất Young (2,1.10 (kgf/mm )) 4 2

 I là moment quán tính mặt cắt ngang

 d r là đường kính trục vitme (mm)

 L là chiều dài trục vitme (mm)

 g là gia tốc trọng trường (g (m 2 ) s )

 γ là khối lượng riêng ( = 7,8.10 (kgf/mm ) -6 3 )

 f,λ là hệ số phụ thuộc vao phương pháp lắp :

2.1.7 Xác định tải trọng cho phép của trục vitme [1]

- Tải trọng cho phép của trục vitme có thể xác định theo công thức:

 α là hệ số an toàn (α = 0,5)

 E là ứng suất Young (2,1.10 (kgf/mm )) 4 2

 I là moment quán tính mặt cắt ngang

 d r là đường kính trục vitme (mm)

 L là chiều dài trục vitme (mm)

 m, N là hệ số phụ thuộc vao phương pháp lắp:

2.1.8 Xác định sai số vị trí đo nhiệt độ [1]

- Độ dãn nở hoặc co rút của trục vitme do nhiệt độ có thể xác định theo công thức: ΔL = ρ.θ.Lo

 ρ là hệ số giãn nỡ nhiệt (μm/m C 0 )

 L là chiều dài trục vitme (mm), θ là độ lệch nhiệt độ ( o C)

- Lực gây ra sự dãn nở vì nhiệt: F = ΔL K 0 0 s

 ΔL 0 là độ dãn nỡ hoặc co rút của trục vitme (mm)

 K s là độ cứng theo hướng dọc trục của trục vitme ( kgf/μm )

 E là ứng suất Young (2,1.10 (kgf/mm )) 4 2

 L là chiều dài trục vitme (mm)

 d r là đường kính trục vitme (mm).

CHỌN ĐỘNG CƠ

2.2.1 Xác định moment phát động

- Xác định theo công thức: ao p

 k là hệ số moment xoắn đặt trước (k = 0,05.(tanβ) -0,5 )

 F ao là tải trọng đặt trước (N) ( ao F max

 l là bước ren trục vitme (mm/vòng)

Biến chuyển động thẳng thành chuyển động quay gọi là moment hoạt động ngược

- Xác định theo công thức: a b

 F a là tải trọng dọc trục (kgf)

 l là bước ren trục vitme (mm/vòng)

2.2.1.3 Moment do lực ma sát [1]

- Xác định theo công thức: a a

 F a là tải trọng dọc trục trung bình (kgf)

 l là bước ren trục vitme (mm/vòng)

Tổng moment cho trước là:

2.2.2 Xác định moment quán tính khối [1]

- Xác định theo công thức:

 γ là trọng lượng riêng của thép (γ = 7,8.10 (kgf/cm ) 3 )

 D là đường kính trục vitme (mm)

 L là chiều dài trục vitme (mm)

 Moment trên phần dịch chuyển:

- Xác định theo công thức:

 W là trọng lượng tác dụng lên trục vitme (kgf)

 l là bước ren trục vitme (mm)

 Moment trên phần khớp nối:

- Xác định theo công thức:

 γ là trọng lượng riêng của thép (γ = 7,8.10 (kgf/cm )) 3

 l là chiều dài khớp nối ( ' l = 3.D ) '

 D ' là đường kính khớp nôi (D = 1,7D ' )

Suy ra, tổng moment quán tính khối: GD = GD + GD + GD 2 L 2 s 2 W 2 J

- Tính toán moment ma sát: ms m.g.μ.l.cos(α)

 m là khối lượng tác dụng lên trục vitme (kg)

 g là gia tốc trọng trường (m/s 2 )

 μ là hệ số ma sát bề mặt

 l là bước ren trục vitme (mm)

 α là góc nghiêng của trục

 η là hiệu suất động cơ

- Tính moment chống trọng lực của kết cấu: tl m.g.μ.l.sin(α)

 m là khối lượng tác dụng lên trục vitme (kg)

 g là gia tốc trọng trường (m/s 2 )

 μ là hệ số ma sát bề mặt

 l là bước ren trục vitme (mm)

 α là góc nghiêng của trục

 η là hiệu suất động cơ

- Xác định vận tốc dài: max π.D.n v 60.1000

 D là đường kính trục vitme (mm)

 n là tốc độ quay của động cơ (vòng/phút)

- Xác định moment máy: a m max

 F a là tải trọng dọc trục (N)

 η là hiệu suất động cơ

 l là bước ren trục vitme (mm/vòng)

- Suy ra, tổng moment tĩnh: tinh ms tl m

- Xác định tốc độ quay của động cơ: max motortt v i n l

 l là bước ren trục vitme (mm/vòng)

Ta chọn động cơ dựa vào điều kiện sau : motor motortt motor tinh n n

2.2.3 Kiểm tra thời gian cần thiết để đạt vận tốc tối đa [1] a '

 J là tổng moment (kgf.cm)

 T L là tổng moment đặt trước (kgf.cm)

 N là tốc độ quay của động cơ (vòng/phút)

 f là hệ số an toàn

2.2.4 Xác định ứng suất tác dụng lên trục vitme [1]

Công thức xác định σ, τ max

 F max là lực dọc trục lớn nhất (N)

 d r là đường kính trục vitme (mm)

 r là bán kính trục vitme (mm)

Bộ truyền đại răng [2]

Đai răng là một loại đai dẹp được chế tạo thành vòng kín, có răng ở mặt trong Khi đai răng tiếp xúc với bánh răng có răng, các răng hai chi tiết ăn khớp với nhau và truyền động theo nguyên lý ăn khớp răng Do truyền lực bằng ăn khớp răng, truyền động bằng đai răng có những ưu điểm nổi bật như truyền lực đồng đều và chính xác, hạn chế trượt, vận hành êm và ít tiếng ồn ở tốc độ cao, đồng thời khả năng chịu tải tốt và bảo trì tương đối dễ.

- Tỉ số truyền lớn (u ≤ 12, đôi khi u < 20)

- Không cần lực căng ban đầu

- Lực tác dụng lên trục và lên ổ nhỏ Đai răng được chế tạo từ cao su trộn với nhựa nairic hoặc đúc từ cao su poliauretan (CKY-7) Lớp chịu tải chủ yếu là sợi thép, sợi thủy tinh hoặc sợi poliamit Đường kính dây thép bằng 0,3….0,4 mm (đối với đai có modun m = 2,3,4) và bằng 0.65….0,8 (m = 4,5,7,10) thường dùng loại đai răng bằng cao su nhân tạo có cốt là dây kim loại Modun là thông số cơ bản của đai răng

Hình 2 11: Các thông số của đai răng

2.3.2 Xác định modun và chiều rộng đai [2]

- Modun được xác định bởi công thức:

 P 1 là công suất trên bánh đai chủ động, kW

 n 1 là số vòng quay của bánh đai chủ động, (vòng/ phút)

 ψ đ = 6÷9 là hệ số chiều rộng đai, chọn giá trị nhỏ khi lấy modun tiêu chuẩn lớn hơn modun tính toán, và lấy giá trị lớn cho trường hợp ngược lại

2.3.3 Xác định các thông số bộ truyền [2]

Số răng Z1 của bánh đai nhỏ được chọn theo bảng 4.29 trang 69 sách hướng dẫn TTTKHDĐCK tập I Số răng bánh đai lớn: Z2 = u.Z1

 Khoảng cách trục được chọn theo điều kiện: a min  a  a max

 Đường kính vòng chia của các bánh đai: d = m.Z 1 1 , d = m.Z 2 2

 Đường kính ngoài của bánh đai: d = m.Z - 2.δ a1 1 , d = m.Z - 2.δ a2 2

 δ là khoảng cách từ đáy răng đến đương trung bình của lớp chịu tải

 Số răng đồng thời ăn khớp trên bánh đai nhỏ: Z = Z α /360 o 1 1 o

 α 1 là góc ôm trên bánh đai nhỏ; α = 180 - m(Z -Z )/a 57,31  2 1  o

2.3.4 Kiểm nghiệm đai về lực vòng riêng [2]

- Lực vòng riêng trên đai phải thỏa điều kiện: t đ m 2   q = F K +q v £ q b

 F t : lực vòng (N), xác định theo công thức: t 1000P 1

 q m là khối lượng 1m đai có chiều rộng 1mm

 Kđ là hệ số tải động

  qo là lực vòng cho phép, N/mm

 CZ là hệ kể đến ảnh hưởng của số răng đồng thời ăn khớp

 Cu là hệ số kể đến ảnh hưởng của truyền động tang tốc

2.3.5 Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục [2]

Khác với bộ truyền đai dẹt, đai thang và đai nhiều răng, các đai phải mắc lên bánh răng với lực đủ lớn để tạo ra lực ma sát cần thiết Trong bộ truyền đai răng, lực căng ban đầu nhằm khắc phục khe hở khi ăn khớp và đảm bảo đai ăn khớp tốt với bánh đai Nó chỉ cần lớn hơn lực căng do lực ly tâm sinh ra.

Lực tác dụng lên trục (khi V < 20 m/s) tính theo công thức: r t

 L: thời gian bền mỏi (tổng số vòng quay)

 L t : thời gian bền mỏi (theo thời gian hoạt động)

 L s : thời gian bền mỏi (theo chiều dài hoạt động)

 n : tốc độ quay (vòng/phút)

 f w : hệ số tải trọng động.(xác định trong bảng sau)

2.3.6 Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục [2]

Khác với bộ truyền đai dẹt, đai thang và đai nhiều chiêm, bộ truyền đai răng đòi hỏi mắc đai lên bánh răng với lực căng ban đầu đủ lớn để tạo ra lực ma sát cần thiết; trong bộ truyền đai răng, lực căng ban đầu chỉ nhằm khắc phục khe hở khi ăn khớp và đảm bảo đai ăn khớp tốt với bánh đai, và nó chỉ cần lớn hơn lực căng do lực ly tâm sinh ra.

Lực tác dụng lên trục (khi V < 20 m/s) tính theo công thức: r t

Bộ truyền đai thang [2]

Đai thang có tiết diện hình thang, mặt làm việc là hai mặt bên tiếp xúc với các rãnh hình thang trên bánh đai, nhờ đó hệ số ma sát giữa đai và bánh đai thang lớn hơn so với đai dẹt và do đó khả năng kéo cũng lớn hơn Tuy nhiên, cũng do ma sát lớn hơn nên hiệu suất của đai thang thấp hơn đai dẹt.

Có 3 loại đai hình thang:

- Đai thường tỉ số giữa chiều rộng tính toán b t đo theo lớp trung hòa và chiều cao h của tiết diện hình thang b t h  1,4, làm việc với vận tốc v  30 (m/s)

- Đai thang hẹp t h b  1,05 ÷ 1,1, có thể làm việc với vận tốc v  40 (m/s)

Hình 2 12: Bảng các thông số của đai thang

2.4.1 Xác định các thông số của bộ truyền [2] Đường kính bánh đai nhỏ được chọn theo bảng 4.13 trang 60 sách hướng dẫn TTTKHDĐCK tập I, trong đó ghi giá trị số nhỏ nhất và giá trị nên dùng o Từ đường kính bánh đai xác định vận tốc đai: π.d n 1 1 ( v = m/s)

Khoảng cách giữa hai trục a nên được chọn từ bảng 4.14 trên trang 60 của sách hướng dẫn TTTKHDĐCK tập I, dựa vào tỉ số truyền u và đường kính bánh đai Giá trị a được tính từ bảng và cần thỏa mãn các điều kiện nhằm bảo đảm hiệu suất truyền động và độ tin cậy của hệ thống.

Chiều dài đai (l) được xác định theo khoảng cách trục đã chọn a qua công thức 4.14, sau đó được làm tròn theo tiêu chuẩn tại bảng 4.13 và tiếp tục kiểm nghiệm đai về tuổi thọ để đánh giá khả năng vận hành dài hạn ở vận tốc tối đa (vmax).

Góc ôm trên bánh đai nhỏ được xác định theo công thức (4.7) với điều kiện:

- Số đai z được xác định theo công thức:

 P l : Công suất trên trục bánh đai chủ động kW

   P 0 : Công suất cho phép kW

 K d : Hệ số tải trọng động, bảng 4.7

 C α : Hệ số kể đến ảnh hưởng của góc ôm α 1 , bảng 4.15 hoặc tính theo công thức C = 1 - 0.0025(180-α ) α 1 khi α = 150 180 1 0

 C l : Hệ số ảnh hưởng của chiều dài đai, trị số của C l cho trong bảng 4.16

 C u - hệ số kể đén ảnh hưởng của tỉ số truyền cho trong bảng 4.17

 C z - hệ số kể đến ảnh hưởng của sự phân bố không đều tải trọng cho các dây đai cho trong bảng 4.18

- Từ số đai z có thể xác định chiều rộng bánh đai B theo công thức:

- Đường kính ngoài của bánh đai: d = d + 2h a 0

2.4.3 Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục [2]

- Lực căng trên 1 đai được xác định theo công thức sau:

 F v : Llực căng do lực li tâm sinh ra, trường hợp bộ truyền có khả năng tự động điều chỉnh lực căng F = 0 v , nếu định kì điều chỉnh lực căng thì

- Nếu định kì điều chỉnh lực căng thì:

 q m khối lượng 1 mét chiều dài

- Lực căng tác dụng lên trục: r 0

2.4.4 Tính toán động cơ trục chính [2]

- Xác đinh vận tốc cắt: v p v v qv v y v x u P m z

- Xác định lực cắt: p p v x y u p z z c t s B z qp wp p (N)

Ray dẫn hướng [3]

Trong Hình 2.14 về hình dạng ray dẫn hướng, để có một mô hình phù hợp nhất với các điều kiện hiện có của hệ thống ray dẫn hướng, khả năng chịu tải và tuổi thọ của mô hình phải được cân nhắc kỹ Để xác định khả năng tải tĩnh, việc đánh giá tải trọng danh nghĩa và tải trọng tương đương là cần thiết, và đánh giá thông qua giá trị Co (tải trọng tính định mức) được xem là phương pháp khả quan và chính xác nhất để xác định tải trọng tính định mức của hệ thống.

Tuổi thọ có thể được ước tính thông qua phương pháp tính toán có căn cứ lý thuyết đi kèm với công thức thực nghiệm, được xây dựng dựa trên việc đánh giá tải trọng động danh nghĩa Phương pháp này kết hợp dữ liệu thực nghiệm và mô hình lý thuyết để ước lượng khả năng chịu đựng và thời gian làm việc của sản phẩm dưới tác động của động lực Việc đánh giá tải trọng động danh nghĩa cho phép dự báo tuổi thọ một cách có hệ thống và lặp lại trong thiết kế, kiểm tra và bảo trì Nhờ sự giao thoa giữa lý thuyết và thực nghiệm, tuổi thọ có thể được ước lượng một cách tin cậy hơn.

Tải trọng tĩnh định mức Co được đặt theo giới hạn tải tĩnh cho phép

Biến dạng tập trung không đổi sẽ tăng giữa kênh dẫn và bi lăn khi ray dẫn hướng chịu tải trọng thừa hoặc chịu va đập diện rộng Nếu độ lớn của biến dạng vượt quá giới hạn cho phép, nó sẽ cản trở sự di trượt của ray dẫn hướng.

2.5.2 Momen tĩnh cho phép Mo [3]

Momen tĩnh cho phép Mo được đặt theo giới hạn momen tĩnh

Khi một momen tác dụng lên ray dẫn hướng, các vị trí bi lăn ở cuối dãy bi lăn sẽ chịu áp lực lớn nhất so với các vị trí còn lại trong toàn bộ hệ thống, do sự phân bố áp lực trên các bi lăn không đồng đều.

Hình 2 15: Hướng momen tác dụng lên ray trượt

2.5.3 Hệ số an toàn tĩnh f s [3]

 f s : Hệ số an toàn tĩnh

 C o : Tải trọng tĩnh định mức (N)

 P: Tải trọng làm việc tính toán (N)

 M o : Momen tĩnh cho phép (Nm)

Các giá trị tham khảo của cho các máy công nghiệp thường và máy công cụ cho trong bảng dưới:

Kiểu máy Điều kiện tải trọng f s (giới hạn thấp nhất)

Máy công nghiệp thường Điều kiện tải trọng bình thường

Có va chạm và rung động 2.0 ÷ 3.0

Máy công cụ Điều kiện tải trọng bình thường

Có va chạm và rung động 2.1 ÷ 7.0

2.5.4 Hệ số tải trọng động định mức C [3]

Ngay cả khi các ray dẫn hướng được sản xuất theo cùng quy trình và chịu tác động dưới điều kiện giống nhau, thời gian phục vụ của chúng vẫn có sự khác biệt Do đó, thời gian phục vụ được xem là chỉ tiêu chính để xác định tuổi bền của hệ thống ray dẫn hướng, từ đó đánh giá độ tin cậy, lập kế hoạch bảo trì và tối ưu chi phí vận hành.

Tải trọng động định mức C được dùng để tính toán thời gian phục vụ của hệ thống ray dẫn hướng chịu tải C được xác định như một tải trọng có hướng và độ lớn khi nhóm các ray dẫn hướng làm việc đồng bộ ở cùng điều kiện Tuổi bền trung bình của ray dẫn hướng được xem là 50 km, áp dụng cho trường hợp bộ phận lăn là bi.

2.5.5 Tính toán tuổi bền danh nghĩa L [3]

Tuổi bền danh nghĩa của ray dẫn hướng chịu ảnh hưởng của tải trọng làm việc thực tế

Tuổi bền danh nghĩa có thể được tính toán dựa trên tải trọng động định mức và tải trọng làm việc thực tế

Tuổi bền của hệ thống ray chịu ảnh hưởng lớn bởi các yếu tố môi trường như độ cứng và sự ổn định của đường ray, nhiệt độ môi trường và điều kiện chuyển động Vì vậy, các tham số này được tích hợp vào tính toán tuổi bền danh nghĩa nhằm dự báo thời gian vận hành, từ đó hỗ trợ lên kế hoạch bảo trì và nâng cao độ tin cậy của hệ thống.

- Công thức tính ứng với bộ phận lăn: o Bi:

 L: Tuổi bền danh nghĩa (km)

 C: Hệ số tải trọng động (N)

f_T là hệ số nhiệt độ Để đảm bảo khả năng chịu tải tối ưu của hệ thống ray, độ cứng vững của đường ray phải nằm trong khoảng HRC 58–64; nếu độ cứng thấp hơn mức này, tải trọng cho phép và tuổi bền danh nghĩa sẽ giảm Vì lý do này, tải trọng động định mức và tải trọng tĩnh định mức sẽ được nhân với hệ số cứng vững trong tính toán Bảng dưới đây cho thấy đồ thị cứng vững đảm bảo HRC lớn hơn 58, do đó f = 1.

Hình 2 16: Hệ số cứng vững

Trong hệ số nhiệt độ f_T, khi nhiệt độ điều khiển vượt quá 100°C thì tuổi bền danh nghĩa sẽ giảm, nên tải trọng động định mức và tải trọng tĩnh định mức phải được nhân với hệ số nhiệt độ trong tính toán Nhiều phần của ray làm từ nhựa và cao su nên duy trì nhiệt độ dưới 100°C là tối ưu, tương ứng với f_T = 1.0 Đối với các yêu cầu đặc biệt, liên hệ với nhà sản xuất để được tư vấn.

Hình 2 17: Hệ số nhiệt độ

Hệ số tải trọng f_w: Mặc dù tải trọng làm việc của ray đã được xem xét trong tính toán, tải trọng thực tế thường cao hơn do rung động và va đập khi máy chuyển động Rung động xảy ra khi điều khiển ở tốc độ cao, va đập xảy ra khi máy khởi động lại và dừng máy Do đó, xét đến tốc độ chuyển động và rung động, tải trọng động định mức phải được chia cho hệ số tải trọng theo bảng dưới.

Bảng 2 3: Điều kiện chuyển động Tốc độ hoạt động f w

Không va chạm và rung động

Va chạm và rung động nhẹ 15 < V  60 (m/phút) 1.2÷1.5

Va chạm và rung động vừa phải

Va chạm và rung động mạnh V  120 (m/phút) 2.0÷3.5

2.5.6 Tính toán tuổi bền phục vụ theo thời gian L h [3]

Xét đến tuổi bền danh nghĩa, tuổi bền phục vụ được tính toán từ các giá trị đo được khi chiều dài hành trình và vòng quay được giữ ở mức ổn định Quá trình này cho thấy mối liên hệ giữa tuổi bền danh nghĩa và tuổi bền phục vụ dựa trên các tham số hành trình và chu kỳ vận hành không đổi Nhờ vậy, việc ước lượng tuổi thọ sử dụng của sản phẩm có thể chính xác hơn khi các yếu tố chiều dài hành trình và vòng quay duy trì ở mức cố định.

 L: Tuổi bền danh nghĩa (km)

 L h : Tuổi bền phục vụ theo thời gian (h)

Ray dẫn hướng được điều khiển bởi chuyển động của các viên bi lăn giữa phần bi và phần di trượt, cho phép cơ cấu hoạt động trơn tru Lực cản ma sát được tính dựa trên tải trọng làm việc và lực cản chốt, giúp ước lượng hiệu quả truyền động một cách chính xác Hệ số ma sát khác nhau giữa các sê-ri, và với loại con trượt dùng bi, hệ số ma sát ở mức khoảng 0,002 đến 0,003.

 μ : Hệ số ma sát động

Hình 2 18: Hệ số lực ma sát trong con trượt

2.5.8 Tính toán tải trọng làm việc [3]

Bảng 2 4: Điều kiện làm việc

Sơ đồ lực Công thức tính

Hệ bàn máy nằm ngang, tải trọng đặt trên bàn máy, chuyển động đều

Hệ bàn máy nằm ngang, tải trọng đặt ngoài bàn máy, chuyển động đều

Hệ bàn máy thẳng đứng, di chuyển lên xuống, chuyển động đều

Hệ bàn máy thẳng đứng, di chuyển ngang, chuyển động đều

Hệ bàn máy nằm ngang, chuyển động có gia tốc

Hệ bàn máy thẳng đứng, chuyển động có gia tốc

2.5.9 Tính toán tải trọng tương đương [3]

Hệ thống ray dẫn hướng có thể chịu tải và momen theo cả 4 hướng của tải trọng, bao gồm hướng tâm, tải trọng đảo chiều hướng tâm và tải trọng mặt bên đồng thời Khi có nhiều tải tác dụng lên hệ thống ray cùng lúc, các tải trọng khác sẽ được coi là hướng về tâm hoặc về mặt bên tương ứng để tính tuổi thọ và hệ số an toàn tĩnh Công thức tính toán được nêu dưới đây thể hiện cách xác định các tham số này phục vụ cho thiết kế, kiểm tra và vận hành an toàn của hệ thống ray dẫn hướng.

 P R : Tải trọng hướng tâm tác dụng mặt trên (N)

 P T : Tải trọng tác dụng mặt bên (N)

Hình 2 19: Hướng tải trọng tác dụng

- Nếu có momen tác dụng thì được tính theo công thức:

Hình 2 20: Hướng tải trọng tác dụng và momen tác dụng Trong đó:

 C o : Tải trọng tĩnh định mức (N)

2.5.10 Tính toán tải trọng trung bình [3]

- Công thức tính tải trọng trung bình:

 L n : Khoảng cách dịch chuyển dưới tác dụng của lực Pn (m)

 L: Tổng chiều dài dịch chuyển (m)

Tính toán tải tác dụng

Tính toán tải trọng tương đương

Tính toán hệ số an toàn

Kiểm nghiệm hệ số an toàn

Tính toán tải trọng trung bình

Tính toán tuổi thọ danh nghĩa

Kiểm nghiệm tuổi thọ danh nghĩa Xác định điều kiện làm việc

Xác định độ cứng vững

Xác định độ chính xác

Bôi trơn và chống bụi

Hoàn thành Đúng Đúng Sai Đúng Sai

Hình 2 21: Quy trình tính toán ray dẫn hướng

NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ BIẾN DẠNG KIM LOẠI TẤM

Tổng quan về công nghệ biến dạng kim loại tấm

3.1.1 Lịch sử phát triển của tạo hình kim loại tấm Ở Châu Âu, công nghệ gia công kim loại tấm ra đời từ thời kì đồ sắt, đồ đồng nhưng đến thời trung cổ mới có nhiều sản phẩm đa dạng phục vụ cho cuộc sống, cho chiến tranh như ly, tách, thìa, dao, kiếm… các bộ giáp tinh xảo được lắp ráp với các khớp động cho phép người mặc cử động dễ dàng Thời gian này thợ rèn kiêm luôn thợ gò và được xem như một ngành nghề quyết định sự tồn vong của một xã hội: chế tạo vũ khí Vào các thời kì sau này như phục hưng, cổ điển… sản phẩm chế tạo từ tấm kim loại phát triển rất chậm vì chỉ phục vụ các dụng cụ gia đình hay chiến tranh do kỹ nghệ cơ khí chưa phát triển Phải đến thế kỉ 18 khi cuộc cách mạng công nghiệp phát triển tại Anh và lan rộng ra trên thế giới thì công nghệ gia công tấm mới được nghiên cứu và phát triển

3.1.2 Các phương pháp tạo hình tấm truyền thống

Phương pháp biến dạng kim loại bằng áp lực, hay còn gọi là công nghệ biến dạng tạo hình, là công nghệ vừa chuẩn bị - tạo phôi cho công nghệ cơ khí vừa là công nghệ tạo hình sản phẩm cuối cùng Không những cho phép xác định hình dáng và kích thước, phương pháp này còn mang lại sản phẩm kim loại chất lượng cơ – lý cao, tiết kiệm nguyên liệu và tăng năng suất lao động, từ đó hạ giá thành sản phẩm Đây là dạng công nghệ duy nhất có thể đồng thời biến đổi hình dáng, kích thước và tổ chức kim loại, nên được ứng dụng khi yêu cầu chất lượng sản phẩm ở mức cao.

Qua một quá trình phát triển lâu dài, ngành công nghệ kim loại được các nhà khoa học nghiên cứu lý thuyết và phân loại dựa trên đặc điểm gia công hình thành sản phẩm Các công nghệ gia công áp lực cổ điển như cán, kéo, ép, rèn và dập chiếm trên 80% tổng sản lượng các sản phẩm kim loại tấm, đồng thời đang được tiếp tục hoàn thiện để tăng năng suất và đảm bảo chất lượng Việc xác định và tối ưu các phương pháp gia công này giúp ngành công nghiệp chế biến kim loại tấm nâng cao hiệu quả sản xuất và đáp ứng ngày càng tốt hơn yêu cầu của thị trường.

Phân tích công nghệ biến dạng kim loại tấm bằng phương pháp biến dạng cục bộ 53

3.2.1 Lịch sử phát triển của công nghệ biến dạng kim loại tấm bằng phương pháp biến dạng cục bộ

Vào năm 1967, Leszak đã phát minh ra phương pháp tạo hình kim loại không dùng khuôn bằng cách sử dụng chuyển động của dụng cụ được điều khiển số Phương pháp này dùng dụng cụ đơn giản để biến dạng từ từ vật liệu kim loại dạng tấm theo từng lớp nhằm đạt được hình dạng sản phẩm hoàn thiện; tuy nhiên, khả năng ứng dụng điều khiển số khi đó còn hạn chế nên phương pháp này chưa thể triển khai thực tế Đầu những năm 1990, một số nghiên cứu công bố về phương pháp này trong lĩnh vực kim loại tấm, nhưng vẫn còn nhiều hạn chế và vấn đề về độ chính xác là thách thức lớn khiến nó chưa được phổ biến trong công nghiệp Đến cuối năm 2005, phương pháp này đã trở thành chủ đề của nhiều hội nghị khoa học trên toàn cầu, với nhiều công trình nghiên cứu công bố giúp làm rõ mối quan hệ giữa các tham số và quá trình biến dạng của công nghệ tạo hình kim loại tấm này.

Khác với các quá trình biến dạng và gia công hình dạng phức tạp, quá trình biến dạng cục bộ liên tục không yêu cầu chày hay khuôn chuyên dụng, nên giống như mô phỏng nhanh Quá trình này sử dụng một dụng cụ đầu cầu tiêu chuẩn với đường kính có thể nhỏ hơn rất nhiều so với chi tiết gia công Suốt quá trình biến dạng, dụng cụ di chuyển theo một chuỗi các đường cong kín phù hợp với hình dạng cuối cùng của chi tiết và biến dạng cho đến khi đạt được hình dạng mong muốn.

Quá trình tạo hình tấm cục bộ liên tục dựa trên nguyên lý gia công theo lớp, mô hình được chia thành các lát cắt ngang và đường chạy dao được điều khiển số để xác định đường viền của từng lát cắt Trong quá trình gia công dạng bán cầu đơn, dụng cụ di chuyển dọc theo đường chạy dao NC: di chuyển xuống để tiếp xúc tấm, vẽ đường viền trên mặt phẳng ngang, sau đó thực hiện một bước xuống và lặp lại việc vẽ đường viền cho các lát cắt tiếp theo cho đến khi hoàn tất Để soạn mã NC, người ta sử dụng phần mềm tích hợp CAD-CAM-CNC, cho phép chuyển đổi mô hình thành đường cắt và đường viền trên bề mặt một cách hiệu quả và tự động hóa quy trình.

Hình 3 1: Biểu đồ sơ lược của quá trình tạo hình kim loại tấm bằng phương pháp biến dạng cục bộ

Các cạnh còn dư của tấm thường được cố định trong mặt phẳng nằm ngang bằng dụng cụ giữ tấm đặc biệt trong suốt quá trình

Có 2 phương pháp tạo hình cơ bản tạo hình cục bộ liên tục: tạo hình không có vật đỡ và tạo hình với vật đỡ

Hình 3 2: Biểu đồ sơ lược của quá trình tạo hình kim loại tấm bằng phương pháp biến dạng cục bộ

3.2.3 Khả năng biến dạng dẻo của vật liệu trong công nghệ biến dạng kim loại tấm theo phương pháp biến dạng cục bộ

Khả năng biến dạng của vật liệu được đặc trưng bởi góc biến dạng lớn nhất, a_max Thông số này được nghiên cứu trong nhiều công trình và tài liệu công bố trên thế giới, cho thấy mức độ phụ thuộc của a_max vào các yếu tố như nhiệt độ và điều kiện tải, tốc độ biến dạng, thành phần hóa học và cấu trúc vi mô, trạng thái ứng suất, kích thước và hình dạng mẫu thử, cũng như các đặc tính cơ học của vật liệu như mô-đun đàn hồi và độ bền.

- Bề dày tấm kim loại ảnh hưởng lên góc xuống dụng cụ tạo hình lớn nhất Theo định lý Sin: t = t0.Sin = t0 Cos 

Trong đó: t: bề dày tấm sau khi biến dạng t0:bề dày tấm lúc ban đầu

: góc giới hạn biến dạng Bước tiến dụng cụ theo phương Z:

Kích thước xuống dao Δz ảnh hưởng đến khả năng tạo hình và độ nhám bề mặt Tương tự như khi cắt kim loại, bước tiến Z lớn gây ra lực biến dạng lớn và làm tăng độ nhám bề mặt.

Tốc độ di chuyển dụng cụ F:

Thông số này ảnh hưởng đến quá trình biến dạng và chất lượng bề mặt của sản phẩm; khi tốc độ tiến dụng cụ tăng lên, các ứng suất kéo tăng theo và gây ra mức biến dạng lớn hơn trong vật liệu, làm ảnh hưởng đến kết quả thí nghiệm khả năng biến dạng Đây là một tham số quan trọng cần được xem xét trong quá trình thiết kế và đánh giá hệ thống gia công, nhất là khi tối ưu hóa đường kính dụng cụ tạo hình D để kiểm soát phân bố ứng suất và chất lượng bề mặt.

Đường kính dụng cụ D là một tham số quan trọng trong thiết kế và tối ưu quá trình gia công Đầu dụng cụ là nơi tập trung ứng suất khi hình thành chi tiết Khi tăng bán kính dụng cụ, sự tập trung lực được trải rộng trên một vùng lớn hơn của bề mặt đầu dụng cụ, từ đó làm giảm cường độ gia công hiệu quả Ngược lại, khi đường kính dụng cụ tăng lên, quá trình gia công càng trở nên giống với công nghệ giập truyền thống, dẫn tới giảm giới hạn tạo hình.

- Mỗi vật liệu có khả năng biến dạng khác nhau và các vật liệu khác nhau có các góc biến dạng giới hạn khác nhau

3.2.4 Ưu nhược điểm của công nghệ biến dạng kim loại tấm theo phương pháp biến dạng cục bộ Ưu điểm:

Trong quy trình thiết kế và gia công, chi tiết có thể được tạo hình và sửa chữa trực tiếp từ phần mềm CAD với công cụ tối thiểu, giúp rút ngắn thời gian và giảm thiểu các bước thủ công Nhờ khả năng chỉnh sửa nhanh trên CAD, người dùng có thể biến ý tưởng thành mô hình chuẩn một cách chính xác, từ đó có thể tạo mẫu nhanh hoặc triển khai sản xuất hàng loạt nhỏ một cách linh hoạt và hiệu quả.

- Quá trình biến dạng không cần khuôn Tuy nhiên nó cần tấm đỡ phía dưới để tạo sự chuyển góc rõ ràng tại mặt tấm kim loại

- Thay đổi kích thước chi tiết nhanh chóng và dễ dàng, tạo khả năng linh hoạt cao

- Tạo mẫu nhanh và dễ dàng

- Vùng biến dạng dẻo nhỏ và sự gia tăng của quá trình góp phần làm tăng khả năng biến dạng, giúp tấm kim loại dễ tạo hình hơn

- Máy phay CNC truyền thống có thể thực hiện được quá trình này

- Chất lượng bề mặt có thể thay đổi được theo yêu cầu

- Quá trình biến dạng không gây tiếng ồn

Phương pháp biến dạng này có giới hạn biến dạng cao hơn các phương pháp biến dạng dùng khuôn mẫu khác, vì khi biến dạng, vật liệu dưới tấm không bị đùn lại vào lòng khuôn Điều này giúp quá trình gia công diễn ra ổn định, tăng chất lượng và tính đồng nhất của sản phẩm, đồng thời tối ưu hiệu suất sản xuất.

- Hạn chế chính là thời gian tạo hình dài hơn nhiều sơ với những phương pháp tương đương như dập sâu

- Kích thước chi tiết bị giới hạn kích thước bởi máy CNC

- Giới hạn trong sản xuất nhỏ, đơn chiếc

- Quá trình tạo hình trải qua nhiều bước

- Xuất hiện biến dạng đàn hồi

- Chất lượng bề mặt không cao, phụ thuộc nhiều yếu tố

Đường biểu diễn giới hạn biến dạng truyền thống không đủ để dự đoán các khuyết tật và có nguy cơ gây phá hỏng chi tiết trong công nghệ này Vì vậy, cần xây dựng một đường biểu diễn mới để dự đoán các khuyết tật đặc thù cho phương pháp này, từ đó nâng cao độ tin cậy của quá trình sản xuất và tối ưu hóa chất lượng sản phẩm.

- Khả năng biến dạng cao những góc giới hạn biến dạng lại thấp

- Độ chính xác biên dạng chưa cao

- Trong quá trình biến dạng đòi hỏi phải có một lượng lớn chất bôi trơn để làm giảm ma sát và nhiệt sinh ra.

Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình biến dạng kim loại tấm

3.3.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình biến dạng kim loại tấm

Trong quá trình biến dạng kim loại tấm, các yếu tố như vật liệu tấm, kích thước dụng cụ, góc tạo hình, bước tiến dao, tốc độ tiến dao, độ dày tấm và chất bôi trơn có tác động khác nhau lên kết quả gia công Mỗi tham số ảnh hưởng đến độ chính xác của sản phẩm, hình dạng, góc tạo hình tối đa và phân bố độ dày, từ đó quyết định chất lượng và hiệu suất sản xuất Do đó, cần phân tích và nhận diện tham số nào ảnh hưởng lớn nhất đến sản phẩm mong muốn để tối ưu quá trình biến dạng kim loại tấm và đạt được kết quả tốt nhất.

3.3.2 Vật liệu https://www.ijert.org/incremental-sheet-metal-forming-process-a-review Ảnh hưởng của vật liệu đến quá trình biến dạng kim loại tấm tạo ra sự quan tâm đáng kể trong giới nghiên cứu Vì vậy, nhiều nhà nghiên cứu đã quan tâm đến việc tìm hiểu xem vật liệu tấm ảnh hưởng đến quá trình ISF như thế nào

Nghiên cứu của Frentini và cộng sự cho thấy hệ số biến cứng (strain hardening coefficient) ảnh hưởng lớn nhất đến khả năng tạo hình so với các đặc tính khác như hệ số bền (K), độ bền kéo (ultimate tensile strength) và độ giãn dài tại điểm đứt Do hệ số biến cứng và hệ số bền ở mỗi vật liệu khác nhau nên khả năng định hình cũng khác nhau Các nhà nghiên cứu nhận thấy hệ số biến cứng càng cao thì khả năng định hình càng cao.

Kích thước dụng cụ đóng vai trò then chốt trong hiệu suất gia công, ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng tạo hình và chất lượng bề mặt của sản phẩm Việc chọn đúng kích thước giúp tối ưu hóa đường đi dao, giảm rung động và hạn chế sai số gia công, từ đó nâng cao độ chính xác và sự bóng láng của bề mặt Vì vậy, kích thước dụng cụ cần được tính toán kỹ lưỡng trong quá trình thiết kế và chọn dụng cụ để cân bằng giữa hiệu suất, chất lượng và chi phí Việc tối ưu hóa kích thước dụng cụ mang lại sản phẩm đạt yêu cầu về hình học, độ đồng nhất của bề mặt và tăng tuổi thọ của cụm gia công.

Các nghiên cứu cho thấy bán kính dụng cụ nhỏ ảnh hưởng nhiều hơn đến khả năng tạo hình so với các dụng cụ có bán kính lớn [5] Thực tế, khi bán kính dao lớn hơn, diện tích tiếp xúc với tấm trong quá trình gia công tăng lên và lực tác động lên bề mặt cũng lớn hơn Ngược lại, dụng cụ có đường kính nhỏ hơn tạo ra vùng biến dạng tập trung nhiều hơn và diện tích tiếp xúc ít hơn, dẫn đến ứng suất thấp hơn và khả năng tạo hình cao hơn [6].

Tuy nhiên, độ ổn định và độ cứng của dụng cụ không cho phép có đường kính quá nhỏ [39]

Góc tạo hình (ψ) là góc hình thành giữa mặt bên của tường và mặt phẳng nằm ngang XY (xem Hình 2.13) Góc hình thành chủ yếu dựa vào tính chất của vật liệu và chiều dày ban đầu của tấm [6] Martinis [7] đã cố gắng dự đoán góc tạo hình, hình thành liên quan đến các thuộc tính vật liệu và các thông số hình thành như trong (Công thức 2.2): π εt ψ = - e.

Trong mô hình, t đại diện cho chiều dày khi giới hạn khả năng tạo hình, còn εt là chiều dày biến dạng được tính từ thử nghiệm độ biến dạng phẳng và độ giãn đồng trục trong FFL Phương trình tương ứng mô tả sự bắt đầu rách do sự kết hợp của yếu tố FFL trong không gian biến dạng và góc tạo hình tối đa tại thời điểm bắt đầu rách.

Trong quá trình gia công CNC, bước tiến của dụng cụ cắt theo phương Z để lại các vết trên bề mặt sau mỗi vòng chạy, ảnh hưởng trực tiếp đến hình dạng và độ nhám của bề mặt Bước xuống hoặc mũi dao xác định mức biến dạng của vật liệu sau từng lượt cắt, từ đó ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt, độ chính xác và hiệu suất gia công.

Một số luận điểm chứng minh bước tiến dao dọc chỉ có ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt chứ không phải khả năng định hình Ngoài ra người ta tin tưởng rằng bằng cách tăng bước tiến dao dọc, nó sẽ làm giảm khả năng tạo hình Tuy nhiên, Ham etal

[8] đã cho thấy rõ rằng bước tiến dao dọc không ảnh hưởng đáng kể đến khả năng tạo hình trong nghiên cứu của mình Hơn nữa, bước tiến nhỏ hơn dường như mất nhiều thời gian hơn trong sản xuất các sản phẩm

Trong các bước tiến lớn của quá trình gia công, cần chú ý đến độ cứng của tấm và bề dày tấm, cùng với khả năng chịu quá tải của trục chính và dụng cụ tạo hình, nhằm ngăn ngừa quá tải và bảo vệ máy cũng như đảm bảo sản phẩm đạt yêu cầu.

3.3.6 Ảnh hưởng của tốc độ tiến dụng cụ và tốc độ trục chính

Đối với phương pháp tạo hình kim loại này, tốc độ tiến dụng cụ (mm/phút) là một thông số quan trọng cần được xem xét kỹ lưỡng Khi tốc độ tiến dụng cụ thay đổi, các ứng suất kéo sẽ biến đổi và ảnh hưởng đến khả năng biến dạng của vật liệu trong quá trình gia công Do đó, tối ưu hóa tốc độ tiến dụng cụ giúp kiểm soát biến dạng và nâng cao chất lượng sản phẩm gia công.

Trong quá trình gia công, khi tốc độ tiến dụng quá lớn, lực biến dạng tăng lên và gây rung động cho dụng cụ gia công Máy có thể rung giật khi gặp biên dạng phức tạp, dẫn tới tăng độ nhám bề mặt và xuất hiện gợn sóng trên bề mặt chi tiết Do đó, việc tối ưu tốc độ tiến dụng và điều chỉnh biên dạng gia công là rất quan trọng để giảm rung động, cải thiện chất lượng bề mặt và độ chính xác của quá trình gia công.

Nhiệt sinh ra do ma sát trực tiếp giữa dụng cụ và tấm vật liệu tỉ lệ thuận với chuyển động tương đối giữa chúng Việc điều chỉnh tốc độ của công cụ tạo hình ảnh hưởng đến khả năng tạo hình; ở tốc độ cao hơn, nhiệt phát sinh tại vùng tiếp xúc ít hơn, dẫn đến nhiệt cục bộ thấp hơn và làm giảm khả năng tạo hình.

3.3.7 Chiều dày sản phẩm Độ dày của sản phẩm là một giá trị cần được kiểm soát, có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến giá trị này mà ảnh hưởng lớn nhất là góc biến dạng

Đặc điểm của công nghệ biến dạng cục bộ kim loại tấm

Biến dạng cục bộ là phương pháp gia công dựa trên khả năng biến dạng dẻo của kim loại, do đó phôi gia công cần có những yêu cầu riêng về chất lượng bề mặt và trạng thái vật liệu Độ ổn định và chất lượng sản phẩm trong quá trình tạo hình phụ thuộc vào nhiều yếu tố, đặc biệt là chất lượng phôi; sự tồn tại của gỉ sét và các vết xước trên bề mặt phôi sẽ làm giảm khả năng biến dạng và gây khuyết tật gia công Vật liệu của phôi khi biến dạng cục bộ phải thỏa mãn các yêu cầu về cơ – lý – hóa và các yêu cầu công nghệ gia công Vật liệu được quy định trước hết về tính chất cơ tính, bao gồm giới hạn chảy, giới hạn bền và độ giãn dài tương đối; với vật liệu có độ giãn dài tương đối lớn thì khả năng gia công biến dạng cục bộ lớn hơn, ngược lại với việc tăng độ cứng sẽ làm quá trình biến dạng khó thực hiện.

Các nghiên cứu trước đây về độ chính xác của các sản phẩm được chế tạo bằng biến dạng cục bộ cho thấy công nghệ này có thể áp dụng cho cả các hình dạng đối xứng và không đối xứng từ phôi kim loại tấm thông qua các đầu tạo biến dạng khác nhau; tuy nhiên, thiết kế đầu biến dạng là một thách thức lớn, nếu đầu không phù hợp có thể gây sai lệch hình học nghiêm trọng, làm giảm độ chính xác và thậm chí dẫn tới phá hủy sản phẩm Sai lệch hình học này phần lớn bắt nguồn từ biến dạng đàn hồi do hiện tượng vặn xoắn và tính chất đàn hồi của vật liệu; nhiều nghiên cứu đề xuất thiết kế đường chạy dao phù hợp với biên dạng sản phẩm nhằm giảm hiện tượng biến mỏng của phôi Trong những năm gần đây, sự quan tâm đến quy trình tạo hình bằng biến dạng cục bộ (ISF) ngày càng tăng, bắt đầu từ Nhật Bản thập niên 1990 và sau đó lan rộng sang châu Âu cùng với sự phát triển của máy CNC và phần mềm CAD/CAM Một đặc trưng quan trọng của ISF là hình dạng cuối cùng phụ thuộc hoàn toàn vào chuyển động của dụng cụ biến dạng; các biến thể phổ biến nhất là biến dạng đơn điểm SPIF và biến dạng đa điểm TPIF Đánh giá quá trình phát triển kỹ thuật này được thể hiện trong nghiên cứu của Emmens và cộng sự, nội dung SPIF được mô tả chi tiết với một tấm kim loại được kẹp và biến dạng bằng một dụng cụ hình cầu nhỏ đi theo một đường đi phức tạp để đạt được hình dạng mong muốn; hình 2 trình bày sơ đồ biến dạng đơn điểm và hình 3 minh họa đường chạy dao cho một sản phẩm hình nón.

Hình 3 5: Mô tả sơ đồ của SPIF (Henrard et al., 2010)

Hình 3 6: Đường chạy dao cho sản phẩm hình nón (He et al , 2005)

SPIF nổi bật với tính linh hoạt trong quá trình tạo hình, khi hình dạng được xác định hoàn toàn bởi chuyển động của dụng cụ và không cần khuôn, cho phép thay đổi nhanh chóng bằng CAD/CAM Đường đi của đầu biến dạng có thể được kiểm soát dễ dàng nhờ phần mềm CAD/CAM, giúp điều chỉnh hình dáng cuối cùng một cách nhanh chóng và tiết kiệm Nhờ đặc tính này, SPIF trở thành giải pháp tạo mẫu nhanh với chi phí sản xuất thấp hơn các quy trình khác Bên cạnh đó, Jeswiet et al đã trình bày một đánh giá toàn diện về các đặc điểm và ứng dụng của công nghệ SPIF trong nghiên cứu của họ.

SPIF (Single Point Incremental Forming) đã mở rộng từ sản xuất phụ tùng ô tô đến dụng cụ y tế từ năm 2005, được chứng minh qua Ambrogio et al (2005) và Duflou et al (2008) Quy trình SPIF thể hiện giới hạn biến dạng cao hơn so với các quy trình dập khuôn thông thường, theo nhận định của Emmens và van den Boogaard.

Đến năm 2009, quá trình SPIF vẫn còn tồn tại một số nhược điểm: độ chính xác hình học phụ thuộc vào các thông số công nghệ (Jeswiet et al., 2005; Ambrogio et al., 2010); và SPIF chưa được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp (Allwood et al., 2005) Bên cạnh đó, quá trình gia công còn mất nhiều thời gian do giới hạn tốc độ biến dạng của vật liệu (Ambrogio et al., 2010).

Để cải thiện độ chính xác, nhiều kỹ thuật đã được đề xuất trong các nghiên cứu trước (Micari et al., 2007; Duflou et al., 2008a; Essa et al., 2010) Micari và các cộng sự cho thấy cách tối ưu để giảm sự thiếu chính xác là sử dụng đường tạo biên dạng hiệu chỉnh khác với mô hình CAD, nhằm loại bỏ biến dạng đàn hồi của phôi và dụng cụ tạo hình.

Trong lĩnh vực mô hình hóa biến dạng cục bộ, phương pháp phần tử hữu hạn (FEM) đã được nhiều tác giả như Bambach et al (2005) và Henrard (2008) chú ý và nghiên cứu Kết quả cho thấy do kích thước dụng cụ gây biến dạng nhỏ và cơ chế biến dạng phức tạp, cần lưới phần tử có kích thước nhỏ để bảo đảm hội tụ và độ chính xác cao Đối với các mô hình rõ ràng, các kỹ thuật số như chia tỷ lệ khối lượng và/hoặc chia tỷ lệ thời gian có thể làm giảm đáng kể thời gian tính toán mà vẫn duy trì độ chính xác; tuy nhiên việc tìm kiếm các giá trị tỷ lệ tối ưu còn khá khó khăn và cần tiếp tục nghiên cứu (Henrard, 2008) Việc lựa chọn phần tử hữu hạn cũng rất quan trọng; TTS đã được chứng minh là một đặc điểm nổi bật của phương pháp SPIF để đánh giá sai lệch giữa mô phỏng và thí nghiệm và giải thích khả năng định hình của phương pháp này so với các phương pháp gia công kim loại tấm khác như dập sâu và dập vuốt Nhìn chung, nghiên cứu toàn diện về hiện tượng này đòi hỏi sử dụng các phần tử khối (solid), nhưng thời gian mô phỏng có thể cực kỳ lâu ngay cả đối với các sản phẩm có hình dạng đơn giản [43, 44].

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC Z

Tính toán trục vitme

4.1.1 Các thông số đầu vào

- Khối lượng đặt lên: M = 105 (kg) (đã nhân hệ số an toàn k =1,5)

- Vận tốc lớn nhất : 12 (m/ph)

- Thời gian làm việc: L = 14600 (h) (5 năm x 8h/ngày x 365 ngày)

- Gia tốc lớn nhất của hệ thống: a = g/2 = 10/2 = 5 (m/s 2 )

- Tốc độ vòng động cơ: = 3000 (vòng/phút)

- Độ chính xác vị trí không tải: ±0,03/1000 (mm)

- Độ chính xác lặp: ±0,005 (mm)

- Độ lệnh truyền động: 0,02 (mm)

- Hệ số ma sỏt bề mặt: à = 0,1

- μ = 0,05 hệ số ma sát giữa tấm và dụng cụ tạo hình trong trường hợp bôi trơn tốt

4.1.2 Bước vitme max max max

4.1.3 Tính toán lựa trọn trục vitme

 Hệ số ma sỏt lăn : à = 0,1

 Khối lượng tổng cộng : 105 (kg)

- Lực tác dụng lên dụng cụ tạo hình:

 Ứng suất đàn hồi: [105 (Mpa)]=2,8x10 (N/m ) 8 2

- Lực tác dụng theo phương Z

- Tính các lực dọc trục đi xuống: o Tăng tốc:

F 14 = mg - àmg - ma - f = 105.10 - 0,1.105.10 - 105.5 - 105 = 315 (N) o Chạy đều:

F 16 = mg - àmg + ma - f = 105.10 - 0,1.105.10 + 105.5 - 105 = 1365 (N) o Gia công:

- Tính các lực dọc trục đi lên: o Tăng tốc:

F 18 = mg + àmg + ma + f = 105.10 + 0,1.105.10 + 105.5 + 105 = 1785 (N) o Chạy đuề:

 Lực dọc trục lớn nhất khi đi xuống : F5max = 1365 (N)

 Lực dọc trục lớn nhất khi đi lên : F6max = 1785 (N)

3 3 3 i i i 3 5max 5max 1 6max 6max 6 m 3 i i 5max 5 6max 6

 F5max, F6max: lực dọc trục lớn nhất khi đi xuống và đi lên

n5max và n6max là tốc độ quay tối đa của trục máy ở hai trạng thái: gia công và không gia công Do khi máy di chuyển xuống và lên, trọng lượng của máy ở hai trạng thái này gần như tương đương nên cùng một tốc độ quay, dẫn tới n5max và n6max thể hiện giới hạn tốc độ quay tối đa bất kể có gia công hay không gia công, điều này hữu ích cho lập trình và tối ưu tham số gia công.

 t5, t6 : thời gian máy hoạt động ở chế độ không tải và có tải

4.1.4 Tính tải trọng động và tải trọng tĩnh ( C o ;C a )

 : hệ số an toàn tĩnh (với máy sản xuất công nghiệp : 1,2 ÷ 2 ; với máy công cụ : 1,5 ÷ 3),suy ra chọn = 2

 : lực dọc trục lớn nhất ( = 14200 (N))

Thời gian làm việc của máy: L t = 14600 (h)

Lực dọc trục trung bình: F m = 1516 (N)

Hệ số tải: f w được tra dựa vào bảng sau:

Tác động Vận tốc Hệ số tải Nhẹ V < 15 ( m/ phút ) 1 ÷ 1,2 Trung bình 15 < V < 60 ( m/phút ) 1,2 ÷ 1,5 Nặng V>60 ( m/phút ) 1,5 ÷ 3

4.1.5 Tính toán chọn bán kinh vitme

L = chiều dài di chuyển + chiều dài đai ốc + chiều dài vùng thoát

Ta chọn kiểu ổ bi là lắp chặt 2 đầu nên f = 21,9

Ta chọn tốc độ quay động cơ khoảng 80% tốc độ quay tới hạn của động cơ nên :

Suy ra,bán kính trục vitme được tính theo công thức :

Chọn DFV02510 – 4.8 chọn: d = 25 (mm) C a = 3040 (kgf) , C a = 6547 (kgf)

Vì trục vitme cố định chặt 2 đầu nên: f = 21,9

4.1.7 Độ dịch do thay đổi nhiệt độ

 ρ: là hệ số giãn nỡ nhiệt (ρ= 12μm/m C 0 )

 L là chiều dài trục vitme (L = 1000 mm)

 θ : là độ lệch nhiệt độ (θ= 3 0 C )

Tính toán ray dẫn hướng trục Z

Sử dụng ray dẫn hướng có series HSR-30B

Hệ số tải động: C = 40.5 kN

Hệ số tải tĩnh: Co = 53.7 kN

Và các thông số như hình dưới

- Các thông số đầu vào: Chọn hệ số an toàn K = 1,5

 Khối lượng đặt lên vitme trục Z: m = 105 (kg)

 Vận tốc chạy lớn nhất: m = 400 (kg) 1

 Hành trình dịch chuyển: L = L = 455 (mm) s z

 Khoảng cách giữa hai con chạy cùng ray: l = 199 (mm) 1

 Khoảng cách giữa hai con chạy khác ray: l = 197 (mm) 2

 Khoảng cách từ tâm bộ phận gia nhiệt và thanh gắn bộ phận gia nhiệt tới tâm trục vitme theo phương vuông góc với ray dẫn: l = 392 (mm) 3

 Khoảng cách từ tâm bộ phận gia nhiệt và thanh gắn bộ phận gia nhiệt tới tâm trục vitme theo phương song song với ray dẫn: l = 0 (mm) 4

4.2.1 Tính toán các lực riêng rẽ

- Chuyển động đều, lực hướng kính P n

- Chuyển động tăng tốc đi xuống, lực P da n 1

- Chuyển động giảm tốc đi xuống, lực P da n 3

- Chuyển động giảm tốc đi lên, lực P ua n 3

- Chuyển động tăng tốc đi lên, lực P n ua 1

4.2.2 Tính toán tải tương đương

- Khi tăng tốc đi xuống:

- Khi giảm tốc đi xuống:

- Khi giảm tốc đi lên:

4.2.3 Tính toán hệ số tĩnh

 Đủ điều kiện an toàn

- Tính toán tải trung bình P mn

- Tính toán tải trọng danh nghĩa L n

Tính toán chọn động cơ trục Z

Suy ra, tổng moment quán tính:

GD = GD + GD + GD = 8,27+ 2,66 + 1,87 = 12,8 (kgf.cm 2 )

- Moment do lực ma sát: amax a

4.3.3 Tính toán chọn động cơ

- Các dữ liệu cho tính toán chọn động cơ:

 Chọn vitme có bước: l= 10 (mm/vòng)

 Hệ số ma sát trượt: μ = 0,1

 Tỉ số truyền giảm tốc: i= 1 (vì không qua hộp giảm tốc)

 Tốc độ quay lớn nhất của động cơ: n= 3000 (vòng/phút)

- Tính moment ma sát: ms m.g.μ.l.cos(α) 105.10.0,1.0,01.cos(0)

- Tính vận tốc dài: max π.D.n π.25.3000 v = = = 3,93 (m/s).

- Tính moment tĩnh: tinh ms tl m

- Tốc độ quay của motor max motortt v i 3,93.1 n = = = 393 l 0,01 (vòng/ phút)

- Dựa vào đó ta chọn động cơ SGMGV_13A với điều kiện:

Kiểm tra thời gian cần thiết để đạt vận tốc cực đại

4.4.1 Thời gian cần thiết để đạt thời gian cực đại

 J : là tổng moment quán tính

 TL: là moment phát động

 f : là hệ số an toàn ( = 1,2)

4.4.2 Tính ứng suất tác dụng lên trục vitme

Trục vitme được làm từ hợp kim 105CrMo17 Vật liệu này có độ bền kéo và độ cứng biến dạng ở mức 610×10^6 N/m^2, vượt σ_max, đồng thời độ bền đàn hồi và độ cứng chống uốn ở mức 408×10^6 N/m^2 cũng vượt σ_max σ_max được tính bằng công thức σ_max = σ + τ, với các thành phần (3,64.10 ) +(1,44.10 ) = 3914486 N.

→ Do vậy vít me đảm bảo an toàn

4.4.3 Tính tải trọng tác dụng lên trục

Chọn gối đỡ trục Z

Chọn FK20,FF20 trang 60/76 cuốn BALL CREW (dựa vào trục vitme tính toán ổ trên và theo tiêu chuẩn trục vitme 25 là gối đỡ la FK20,FF20)

Tính toán chọn đai răng trục Z

4.6.1 Các thông số của đai răng

Công suất bánh đai chủ động P (kW) (công suất động cơ P = 1000 W)

Số vòng quay của bánh đai chủ động (số vòng quay của động cơ n = 3000

 Môđun m xác định theo công thức thực nghiệm:

 P là công suất truyền ,kW (theo công suất động cơ P = 1 KW)

 k = 35 (đai hình thang); k = 25 (đai hình tròn)

 n là số vòng quay bánh răng chủ động (ở đây chính là số vòng quay của trục motor ; = 3000 v/p)

Dựa vào bảng thông số trên chọn m = 4

 ψ đ là hệ số chiều rộng đai, chọn giá trị nhỏ khi lấy modun m lớn hơn giá trị tính toán và ngược lại ( ψ đ = 6 ÷ 9),chọn ψ đ = 6

Dựa vào các thông số bề rộng đai tiêu chuẩn trong tài liệu: Tính toán, thiết kế hệ dẫn động cơ khí - Trịnh Chất và Lê Văn Uyển – Tập I [39]

Xác định các tham số của bộ truyền bánh đai Trong điều kiện làm việc này, ta chọn hai trục quay cùng tốc độ nên số răng (Z1 = Z2) của hai bánh đai bằng nhau Suy ra, tỉ số truyền bằng Z2/Z1, với Z2 = Z1 nên tỉ số truyền bằng 1.

- Tính toán số răng ở 2 bánh đai:

Khoảng cách a được tính theo điều kiện: a min aa max min 1 2 a = 0,5.m.(Z +Z ) + 2.m max 1 2 a = 2.m.(Z +Z )

Dựa vào bảng 4.29 trang 69 [39] ta chọn Z 1 = 20 răng

Dựa vào bảng 4.30 trang 70 [39], ta chọn = 63 răng đai

- Xác định chiều dài đai răng :

Dựa vào bảng 4.30 ta chọn l đ = 791,3 mm

- Xác định lại khoảng cách trục a :

Ta thấy khoảng cách trục tính toán lớn hơn khoảng cách trục ta thiết kế vì vậy ta cần lắp thêm bộ căng đai

- Xác định đường kính vòng chia bánh đai:

- Xác định đường kính vòng ngoài của bánh đai: a1 a2 d = d = m.Z-2.δ

Trong đó : δ là khoảng cách từ đáy răng đến đường trung bình của lớp chịu tải, dựa vào bảng 4.27 trang 68 [39], chọn δ = 0,8 mm

- Số răng ăn khớp đồng thời trên bánh đai:

 α : góc ôm trên bánh đai: 1 1 0 m.(Z -Z )/a 2 0 1 0 α = 180 - = 180

 Kiểm nghiệm đai về lực vòng riêng:

- Lực vòng riêng đai phải thỏa mãn điều kiện :

 F t là lực vòng (N), được xác định theo công thức: t 1000.P

 q m là khối lượng 1 mét đai có chiều rộng 1mm, trị số q m được tra trong bảng 4.31[39], chọn q m = 0,005

 K đ là hệ số tải trọng, tra bảng 4.7 [39], chọn K đ = 1

  q0 là lực vòng riêng cho phép, dựa vào bảng 4.31[39], chọn  q0 = 15 (N/mm)

 C Z là hệ số kể đến ảnh hưởng của răng đồng thời ăn khớp, xác định theo bảng trang 71 [39], chọn C = 1 Z

 C u là hệ số ảnh hưởng đến truyền động tang tốc,xác định theo bảng trang

Ta thấy , q ≤   q nên thỏa điều kiện làm việc

 Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục:

- Lực tác dụng lên trục:

4.6.2 Tính toán chọn đai răng cho động cơ trục chính

 Các thông số của đai răng:

Công suất bánh đai chủ động P (kW) (công suất động cơ P = 3500 W)

Số vòng quay của bánh đai chủ động (số vòng quay của động cơ n = 3000 v/p) Khoảng cách trục a = 187 mm

 Môđun m xác định theo công thức thực nghiệm

 P là công suất truyền ,kW (theo công suất động cơ P = 1 KW)

 k = 35 (đai hình thang); k = 25 (đai hình tròn)

 n là số vòng quay bánh răng chủ động (ở đây chính là số vòng quay của trục motor ; = 3000 v/p)

Dựa vào bảng thông số trên chọn m = 4

 ψ đ là hệ số chiều rộng đai, chọn giá trị nhỏ khi lấy modun m lớn hơn giá trị tính toán và ngược lại (ψ đ = 6 ÷ 9),chọn ψ đ = 6

Dựa vào các thông số bề rộng đai tiêu chuẩn trong tài liệu: Tính toán, thiết kế hệ dẫn động cơ khí - Trịnh Chất và Lê Văn Uyển – Tập I [39]

Để xác định các thông số của bộ truyền đai, ta phân tích điều kiện làm việc của hệ thống Trong trường hợp này, hai trục quay được chọn cùng tốc độ quay nên số răng (Z1 = Z2) của hai bánh đai bằng nhau Việc hai bánh đai có cùng số răng giúp truyền động đồng bộ, giảm sai số tốc độ và mô-men giữa các trục, đồng thời tối ưu hóa hiệu suất làm việc của bộ truyền Các tham số cần xác định tiếp theo gồm tốc độ quay mong muốn, độ căng đai, vật liệu đai và bánh đai, cũng như hệ số ma sát và điều kiện truyền động giữa đai và bánh răng nhằm đảm bảo độ bền và tuổi thọ cho hệ thống.

Suy ra, tỉ số truyền 2

- Tính toán số răng ở 2 bánh đai: min max a  a  a

Dựa vào bảng 4.29 trang 69 [39] ta chọn Z 1 = 20 răng

Dựa vào bảng 4.30 trang 70 [39], ta chọn = 56 răng đai

- Xác định chiều dài đai răng l đ :

Dựa vào bảng 4.30 ta chọn l đ = 703,4 mm

- Xác định lại khoảng cách trục a :

Ta thấy khoảng cách trục tính toán lớn hơn khoảng cách trục ta thiết kế vì vậy ta cần lắp thêm bộ căng đai

- Xác định đường kính vòng chia bánh đai:

- Xác định đường kính vòng ngoài của bánh đai: a1 a2 d = d = m.Z-2.δ

Trong đó: δ là khoảng cách từ đáy răng đến đường trung bình của lớp chịu tải, dựa vào bảng 4.27 trang 68 [39], chọn δ = 0,8 mm

- Số răng ăn khớp đồng thời trên bánh đai:

 α 1 : góc ôm trên bánh đai: 1 0 m.(Z -Z )/a 2 0 1 0 α = 180 - = 180

 Kiểm nghiệm đai về lực vòng riêng:

- Lực vòng riêng đai phải thỏa mãn điều kiện :

 F t là lực vòng (N), được xác định theo công thức: t 1000.P

 q m là khối lượng 1 mét đai có chiều rộng 1mm, trị số q m được tra trong bảng 4.31[39], chọn q m = 0,005

 K đ là hệ số tải trọng, tra bảng 4.7 [39], chọn K đ = 1

  q0 là lực vòng riêng cho phép, dựa vào bảng 4.31[39], chọn  q0 = 15 (N/mm)

 C Z là hệ số kể đến ảnh hưởng của răng đồng thời ăn khớp, xác định theo bảng trang 71 [39], chọn C =1 Z

 C u là hệ số ảnh hưởng đến truyền động tang tốc,xác định theo bảng trang

Ta thấy , q ≤   q nên thỏa điều kiện làm việc

 Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục:

- Lực tác dụng lên trục:

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC X, Y