Qui trình công nghệ chế tạo bánh xe chủ động của cần trục chân đế 7,5 Tấn và 10 Tấn

Tài liệu tham khảo kỹ thuật công nghệ cơ khí Qui trình công nghệ chế tạo bánh xe chủ động của cần trục chân đế 7,5 Tấn và 10 Tấn

QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO BÁNH XE CHỦ ĐỘNG CỦA CẦN TRỤC CHÂN ĐẾ

I

Chức năng và điều kiện làm việc của chi tiết :

Bánh xe làm việc trong điều kiện khắc nghiệt , hệ thống bánh xe chịu toàn bộ tải trọng của cần trục và trọng lượng vật nâng Quá trình xe chuyển động trên đường ray , tải trọng tác động thay đổi liên tục vành bánh xe chiïu tác động của moment uốn, moment xoắn phức tạp , việc thay đổi liên tục các moment sẽ tạo ứng suất tập trung cục bộ tại vành bánh xe và các ngỗng trục sẽ tạo các vết nứt , gây hư hỏng

+ Bề mặt tiếp xúc giữa bánh xe và ray làm việc trong điều kiện thiếu bôi trơn, ma sát lớn, gây mòn nhanh và xuất hiện nhiệt lớn, làm ảnh hưởng đến tuổi bền của bánh

xe

+ Dao động xuất hiện trong trong quá trình cần trục chuyển động và trên bánh cũng xuất hiện dao động nội bộ phân tử quá trình này gây biến dạng cong vênh bánh,

ta có thể khử ứng suất nội phân tử bằng cánh tạo các lỗ trên vành mayơ để ứng suất triệt tiêu tại tâm các lỗ Tuy nhiên việc tạo lỗ trên vành mayơ phải tăng kích thước chiều dày của vành mayơ tăng lên đồng nghĩa với kích thước tổng thể của cần trục tăng thêm Nếu ta thay đổi kết cấu mặt cắt, gia tăng kích thước vành gần ngỗng trục sẽ phù hợp hơn về mặt bố trí vật liệu, cũng như tải trọng ở ổ đỡ khiến trục kích thước

cũng tăng dần về vị trí vành Việc này sẽ tăng độ cứng vững cho bánh xe

Qua quá trình phân tích điều kiện và kết cấu làm việc của chi tiết ,chúng ta có thể rút ra bố trí tổng thể hình dáng của chi tiết như HV sau:

II.Dáng Sạn Xuaât:

Soâ löôïng sạn phaơm ạnh höôûng tröïc tieâp ñeân dáng sạn xuaât, noù phú thuoôc vaøo möùc caău cụa thò tröôøng, sạn löôïng cung caâp cụa nhieău nhaø sạn xuaât cuøng sạn xuaât moôt loái maịt haøng, cú theơ phú thuoôc vaøo hôïp ñoăng sạn xuaât giöõa nhaø cheâ táo vaø nhaø phađn phoâi sạn phaơm

Phú thuoôc vaøo möùc ñoô sạn xuaât maø ngöôøi ta chia dáng sạn xuaât ra laøm 3 loái : + Sạn xuaât haøng khoâi lôùn

+ Sạn xuaât haøng loát vöøa

+ Sạn xuaât ñôn chieâc

Ñeơ xaùc ñònh ñöôïc möùc ñoô sạn xuaât ngöôøi ta döïa vaøo hai yeâu toâ sau:

+ Sạn löôïng haøng naím ñöôïc tính theo cođng thöùc sau :

N = N1* m  1+ 

Trong ñoù

+ N1:soâsạn phaơm ñöôïc sx trong 1naím

+  : soâ chi tieât ñöôïc cheâ táo theđm +  : soâ sạn phaơm hö hoûng

N=18.1[1+(5%+5%)/100]=18

Tróng löôïng cụa chi tieâ xaùc ñònh baỉng heô thöùc sau :

Q1 V 

Trong ñoù :

+ Q : tróng löôïng sp

+ V : theơ tích cụa sạn phaơm

Q1 9,6.7,852 75,5( kG)

Sạn löôïng haøng naím sạn xuaât theo yeđu caău N1 = 18 chi tieât /naím

Tróng löôïng sạn phaơm tính theo bạn veõ cheâ táo M = 75,5 KG

Cađn ñoâi giöõa soâ löôïng va tróng löôïng chi tieât ñöôïc cheâ táo trong naím, sạn xuaât ôû dáng ñôn chieâc

III Cheâ táo phođi :

III.1 Vaôt lieôu cheâ táo phođi :

Döïa vaøo ñieău kieôn tại tróng ,söùc beăn & tính kinh teâ cho thaây Vaôt lieôu cheâ táo, phại coù tính keùo , neùn toẫt tái caùc beă maịt laøm vieôc phại coù ñoô cöùng lôùn (300 HB 

350 HB), ñoăng thôøi phại chòu ñöôïc ñoô beăn ma saùt tröôïc lôùn tính oơn ñònh nhieôt cao Tái loõi ñoô cöùng giạm daăn

Tröôùc caùc yeđu caău veă vaôt lieôu cheâ táo phođi cho thaây neâu söû dúng vaôt lieôu gang ñeơ cheâ táo seõ khođng ñát caùc yeđu caău kyõ thuaôt tređn, söû dúng hôïp kim loái toât seõ ñát yeđu caău kyõ thuaôt Tuy nhieđn giaù thaønh hôïp kim hieđn nay khaù ñaĩt khođng phuø hôïp tính kinh teâ vaø nhaât laø ñieău kieôn cođng ngheô chuùng ta hieôn nay chöa ñụ söùc cheâ táo phođi

bằng hợp kim màu Nếu sử dụng thép cacbon , chất lượng tốt để chế tạo phôi, sau gia công nhiệt luyện bề mặt để đạt yêu cầu kỹ thuật, là có thể được

Về mặt kinh tế thép cacbon giá thành tương đối rẻ, công nghệ nhiệt luyện chúng

ta có thể làm được , phù hợp được về mặt giá cả sản phẩm

Tra cứu các tài liệu kỉ thuật nhiệt luyện và số liệu kĩ thuật làm việc của mác thép : 45XH là phù hợp với yêu cầu kĩ thuật

Các thông số của mác thép 45XH:

 = (300 350) 0 C

C =0.35

III.2 Phương pháp chế tạo phôi :

Phương pháp chế tạo phôi ảnh hưởng trực tiếp tới giá thành sản phẩm chi tiết tuỳ thuộc vào dạng sản xuất, mức độ chính xác mà ta chọn cách chế tạo phôi cho phù hợp với yêu cầu sản xuất

Một số phương pháp tạo phôi thông dụng :

* Đúc : tạo được phôi có hình dáng phức tạp , độ chính xác tương đối cao , tạo được phôi có trọng lượng lớn trang bị đầu tư thấp Tuy nhiên đúc cũng có một số nhược điểm lớn phần phôi liệu thừa do phễu rót và đậu rót, hay tạo bọ khí, gây ứng xuất tập trung không có lợi trong quá trình sử dụng

* Rèn khuôn (dập thể tích) : tạo phôi có dạng phức tạp, độ chính xác cao đạt được cơ tính tốt tránh được các rỗmọt, tính đồng nhất kim loại cao Tuy nhiên giá thành kinh tế chế tạo phôi cao, không tạo được phôi có trọng lượng lớn, tốn thời gian gia nhiệt

* Cán : năng suất cán rất cao cơ tính tốt, giá thành trên một đơn vị sản phẩm thấp nhờ vào năng xuất cao.Tuy nhiên sản phẩm cán có trọng lượng lớn cần phải gia nhiệt để giảm áp lực cán tăng tuổi thọ cho bánh cán và máy cán, biến dạng dẻo trên bề mặt kim loại tạo lớp cứng trên bề mặt điều đó không có lợi cho một số sản phẩm

* Ngoài các phương pháp nói trên còn rất nhiều phương pháp tạo phôi khác Tuỳ thuộc vào điều kiện cần, tình hình sản xuất mà người chế tạo chọn phương pháp tạo phôi cho hiệu quả với điều kiện sản xuất

* So sánh cách tạo phôi :

Phương án 1:

Tạo phôi bằng phương pháp rèn khuôn năng xuất cao cơ tính tốt , ở vị trí rãnh bánh xe, nơi tiếp xúc giữa bánh xe và ray sẽ làm liền thành khối để phù hợp với điều kiện công nghệ và tuổi bền của khuôn sau đó sẽ gia công sau , ở vành mặt đầu sẽ làm

nghiêng đi một góc 3  50 để tạo điều kiện thoát khuôn tốt Quá trình rèn sẽ tạo lỗ 

100 mm nhưng không thông suốt, để tránh áp lực khuôn rèn tập trung ứng xuất dễ gây nứt khuôn

Nhờ năng suất cao nên giá thành trên một đơn vị sản phẩm thấp nhưng phải sản xuất ở số lượng lớn thì chi phí giá thành cho đầu tư khuôn cũng như máy móc, trang thiết bị mới hiệu qủa và phù hợp với điều kiện kinh tế

Phương án 2:

Tạo phôi bằng phương pháp đúc mẫu gỗ, khuôn cát, lõi cát thuận lợi cho việc tạo phôi có trọng lượng lớn giá thành chế tạo mẫu thấp ít tốn kém, thời gian chế tạo nhanh Tuy nhiên phế phẩm lớn khả năng chính xác thấp , lượng dư gia công lớn và tính đồng nhất kim loại không cao, phần lớn hạt kim loại nhỏ tập trung phía ngoài do nguội nhanh Hạt kim loại lớn nằm trong do nhiệt phía trong thoát chậm nên tổ chức hạt không tốt

Quá trình đúc chi tiết sẻ đúc liền nơi rãnh tiếp xúc với ray và tạo góc nghiêng

3  50 để phù hợp với điều kiện công nghệ, sua đó sẽ gia công sau

Vì năng suất không cao nên giá thành tạo phôi trên một đơn vị sản phẩm cao tuy nhiên phí đầu tư ban đầu thấp không cần nhiều các thiết bị máy móc cũng như qui trình công nghệ phức tạp phù hợp cho chế tạo sản phẩm lớn hoặc sản xuất đơn chiếc

* Nhận xét :

+ Ở phương án một phương pháp tạo phôi hiệu quả , cho năng xuất và chất lựơng cao tuy nhiên phí đầu tư lớn nên không phù hợp cho sản xuất đơn chiếc

+ Phương án 2 tuy kém hiệu quả hơn về mặt năng suất nhưng chi phí đầu tư thấp xét về hiệu quả kinh tế phương án hai đạt hiệu quả cao hơn phương án một Vì vậy ta chọn phương án hai để chế tạo phôi

Từ chi tiết cần sản xuất là bánh xe ta chọn phôi hình hộp như hình vẽ

+Trước khi gia công phải đánh sạch phôi

Thiết kế nguyên công :

+ Đánh số vị trí gia công

5 4

1

2

3' 3

Thiết kế các nguyên công:

Nguyên công 1:chọn mặt 3 làm chuẩn thô để gia công các mặt 1,2,4

Nguyên công 2: chọn mặt 4 làm chuẩn tinh để gia công các mặt 3,3’

Nguyên công 3:chọn mặt 4 làm chuẩn tinh để gia công mặt 5

1 Nguyên công 1:

Bước 1 : Tiện thô mặt 1

Bước 2 : Tiện thô+tiện tinh mặt 4

Bước 3: Tiện thô mặt 2

Kẹp chặt : mâm cặp 3 chấu

Tiện thô :

Dao tiện :T15K6

t= 3 mm

S= 1,35 mm/vòng

n=38 v/ph

V= 92 m/ph

tgc= 14,5 ph

Máy tiện : 1295

Đường kính gia công lớn nhất : 640

Chiều dài gia công : 350

Số trục chính : 6

Giới hạn số vòng quay/phút : 19-269

Số cấp tốc độ : 24

Công suất động cơ : < 55 Kw

Tiện tinh :

Dao tiện :T15K6

t= 0,5 mm

S= 0,2 mm/vòng

n=110 v/ph

V= 265 m/ph

tgc= 27,86 ph

Máy tiện : 1259

2 Nguyên công 2 :

Dùng mặt 4 làm chuẩn tinh

+ tiện thô mặt 3

+tiện thô mặt 3’

+tiện tinh mặt 3

+tiện tinh mặt 3’

- Dao tiện lỗ tiêu chuẩn gán mãnh hợp kim cứng BK6

 : Góc nghiêng trước của dao ( = 900)

- Chiều sâu cắt Bước thô t = 2 mm

- Số vòng quay : n thô =75,22 v/ph

ntinh = 201,6 v/ph

- Lượng tiến dao Sthô = 0.2 mm/ v

- Vận tốc cắt : Vthoâ =167,8 m/ph

Vtinh =449,8 m/ph

- Thời gían gia công : thô T=14,25 ph

tinh T=20,8 ph

.3 Nguyên công 3 :

Dùng mặt 4 làm chuẩn tinh để khoan lỗ 5

Dùng máy khoan cần 2E52 với các thông số KT:

Đường kính gia công lớn nhất:25(mm)

Khoảng cách từ trục chính tới bàn máy:900(mm)

Số cấp tốc độ:8

Gioíi hạn vòng quay:56-1400(v/ph)

Số cấp tốc độ chạy dao:3

Công suất động cơ:2,2KW

V.Tính lượng dư gia công:

Chất lượng bề mặt phôi : (bảng 10.[7])

Phôi đúc : cấp chính xác 7-9 ; Rz =250  m ; Ti =350  m

Các thông số đạt được sau khi gia công bề mặt : (bảng 12.[7])

Gia công thô: cấp chính xác 3-4 ; Rz =50  m ; Ti =50  m

Gia công tinh : cấp chính xác 4-5 ; Rz =20 m ; Ti =30 m

Sai lệch vị trí không gian :

cm

c 



  

 k = 0,7 mm : đường cong giới hạn trên 1mm chiều dài (phôi đúc)

 c =  k = 0,7 mm

2 2

2 2

m

b b



























  ( 700 ) 2  ( 284 ) 2  755 , 4 ( m)

Sai số kẹp chặt :

gd  c2  k2  60 2  160 2  170 , 88 ( m)

 k= 160  m (bảng 21 [7] )

 c = 60  m

Sai số kẹp chặt còn lại ở nguyên công tinh :

 gd2 = 0,05  gd =0,05.170,88 =8,54  m

Lượng dư nhỏ nhất của tiện thô :

2Zmin = 2.( Rz + Ti +  2 2gd ) =

= 2( 250 + 350 + ( 755 , 4 ) 2  ( 170 , 88 ) 2 ) =2.1374,4  m

Lượng dư nhỏ nhất của tiện tinh :

2.Zmin = 2( 50 + ( 37 , 7 ) 2  ( 8 , 54 ) 2 ) =2.88,6 m

Lượng dư lớn nhất :

2Zmax = 2Zmin + TD = 2.1374 + (170-50) = 2868  m

TD : hiệu dung sai của bước sát trước và bước hoàn thành

VI Tính và tra chế độ cắt :

Tính cho các nguyên công tiện bao gồm tiện sơ bộ và tiện tinh

Công việc được thực hiện trên máy 1295, công suất động cơ N= 50 Kw

* Tiện thô :

Chọn t = 3 mm

 Lượng chạy đao : S (mm/vòng)

Xác định theo công thức : m xV yV V

V k S t T

C

 Trong đó :

T =30÷60 phút : trị số trung bình của tuổi bền, lấy T =45 ph

CV =292 : hệ số điều chỉnh

xV=0,15

yV=0,3

m=0,18

( Tra bảng 1-1 [6] )

V

n

b m















750

: hệ số phụ thuộc vật liệu gia công (bảng 2-1 [6] ) b= 600 N/mm2

kn = 1

nv = -1

600

750 1





























V

n

b m

k



knv = 1 (do không có vỏ cứng bảng 7-1 [6] )

kuv=1 ( thép đúc bảng 8-1 [6] )

suy ra : kv = kmv.knv.kuv = 0,72.1.1 = 0,72

35 , 1 3 45

292

.

S t T

C

v m xV V yV V  

440 14 , 3

86 1000

1000

ph v D

V



nm =(19 ÷ 269) v/ph (lấy nm = 38 v/ph)

52 , 5 ( / ) 53 ( / )

1000

.

ph m ph

v n

D







Lực cắt P (N) : chia 3 thành phần theo tọa độ của máy

-lực cắt theo hướng tiếp tuyến : Pz

-lực cắt theo hướng kính : Py

-lực cắt theo hướng trục : Px

Pxyz=Cp.tx.Sy.vn.Kp =

Pz=Cp.tXpz.SYpz.vnz.Kpz =300.31.1,350,75.84-0,15 = 515,7 (KG)

60 102

60 7 , 515 60

v P













Nc < Nm.k mv=50.0,8 =40 vậy thỏa về công suất

* Tiện tinh :

 Chiều sâu cắt : t = 0,5 mm (t = lượng dư gia công Zb)

Chọn S = 0,2 mm/vòng

Xác định theo công thức : m xV yV V

V k S t T

C

 Trong đó :

T =30 ÷ 60 phút : trị số trung bình của tuổi bền, lấy T =45 ph

CV =292 : hệ số điều chỉnh

xV=0,15

yV=0,3

m=0,18

( Tra bảng 1-1 [6] )

V

n

b m



750

: hệ số phụ thuộc vật liệu gia công (bảng 2-1 [6] )  b = 600 N/mm2

kn = 1

nv = -1

600

750 1





























V

n

b m

k



knv = 1 (do không có vỏ cứng bảng 7-1 [6] )

kuv=1 ( thép đúc bảng 8-1 [6] )

suy ra : kv = kmv.knv.kuv = 0,72.1.1 = 0,72

35 , 1 3 45

292

.

S t T

C

v m xV V yV V  

440 14 , 3

92 , 265 1000

1000

ph v D

V



nm =(19 ÷ 269) v/ph (lấy nm = 110 v/ph)

1000

.

ph m ph

v n

D







 Lực cắt P (N) : chia 3 thành phần theo tọa độ của máy

Pxyz=Cp.tx.Sy.vn.Kp =

Tra bảng 11-1 [6] ta có các thông số : Cpz, Xpz, Ypz, nz, Kpz

Pz=Cp.tXpz.SYpz.vnz.Kpz =300.(0,5)1.(0,2)0,75.110-0,15 = 22,16 (KG)

 Công suất cắt : Nc (Kw)

110 16 , 22 60

v P













Nc < Nm.k m =50.0,8 =40 vậy thỏa về công suất

*Tiện lỗ:

Máy tiện như trên

Định vị và kẹp chặt không thay đổi

Dao tiện lổ tiêu chuẩn gắn mảnh hợp kim cứng

Thông số dao

Mảnh hợp kim cứng BK6  = 900

Tiện thô :

Tính vận tốc cắt

Chọn chiều sâu cắt t = 2 mm V= (CV x KV / Tm x tx x Sy ) = 324 x 0.72 / 500.2 x 2 0.2 x 0.2 0.4

= 167,8 m/ p

Các thông số tra bảng :

Cv = 324

Kv = K1 x K2 x K3 x K4 x K5 x K6 = 0,72

T = 30 ÷ 60

m = 0.2

t = 2

x = 0.2

y = 0.4

S = 0.2 Số vòng quay n = 167,8 x 1000 / 3.14 x 710

= 75,22 v/ ph

Tiện tinh :

Tính vận tốc cắt

Chọn chiều sâu cắt t =0.3 mm V= (CV x KV / Tm x tx x Sy ) = 324 x 0.72 / 500.2 x (0.3) 0.2 x 0.05 0.4

= 449,8 m/ p

Các thông số tra bảng tương tự như trên

Số vòng quay n = 449,8 x 1000 / 3.14 x 710

= 201,6 v/ ph

* khoan lỗ dường kính 25(mm)

Chiều sâu cắt: t=D/2=25/2=12,5(mm)

Lượng chạy daoSt: S t 0,058.25 1.0,85 0,029(6  mm v/ )

Tốc độ cắt: V t 45,6( /m ph)

Số vòng quay trục chính:

1000 1000.45,5

1254, 4( / ) 3,14.25

t

t

V

D



Chọn n=1300 v/ph do đó Vt=30,5m/ph

VII Thời gian gia công :

VII.1 Nguyên công 1và 2 :

Tiện tinh :

a Bề mặt bên :

L L L To

.

2

1





5 , 0 5 , 0

tg tg

t

L     



L2=(1 ÷3) mm = 2 (mm)

2 1 610

2

n S

L L L







b Bề mặt làm việc :

5 , 0 5 , 0

tg tg

t

L     



L2=(1 ÷ 3) mm = 2 (mm)

2 1 180

2

n S

L L L







Tiện thô :

S n

L L L To

.

2

1





3 5 , 0

tg tg

t

L     



L2=(1 ÷ 3) mm = 2 (mm)

4 2 740

2

n S

L L L







b Bề mặt làm việc :

3 5 , 0

tg tg

t

L     



L2 = 2 mm

2 1 180

2

n S

L L L

To       VII.2 Nguyên công 3 :

Tiện thô

2 180

2 1

n S

L L L

T      

Tiện tinh

2 180

2 1

n S

L L L

T      

*Thời gian gia công tổng cộng :

 Ttc =To + Tp + Tpv + Ttn =

T0 : thời gan cơ bản

Tp : thời gian phụ ; Tp = 10%.T0

Tpv : thời gian phụ việc ; Tpv = 3%.T0

Ttn : thời gian nghỉ ngơi tự nhiên của công nhân ; Ttn = 5%.T0

Nguyên công 1:

T0 = 14,5+27,8=42,3 (ph)