NHỮNG CƠ CẤU TRUYỀN DẪN TRONG MÁY CẮT KIM LOẠI (Máy công cụ)

CHƯƠNG II NHỮNG CƠ CẤU TRUYỀN DẪN TRONG MÁY CẮT KIM LOẠI 2 1 Cơ cấu truyền dẫn chuyển động quay 2 1 1 Cơ cấu đai a Phạm vi sử dụng Cơ cấu đai thường dùng để truyền công suất nhỏ, được sử dụng trong cá.

Hình 2.1 Cơ cấu đai

Hình 2.2 Cơ cấu xích

CHƯƠNG II NHỮNG CƠ CẤU TRUYỀN DẪN TRONG

MÁY CẮT KIM LOẠI

2.1 Cơ cấu truyền dẫn chuyển động quay

2.1.1 Cơ cấu đai

a Phạm vi sử dụng

Cơ cấu đai thường dùng để truyền công suất nhỏ, được sử dụng trong các trường hợp: Khi cần tách động cơ ra khỏi hộp tốc độ (giảm ảnh hưởng rung động của động cơ) và trong các truyền dẫn của trục chính các máy cao tốc, đặc biệt trong các máy dùng để gia công chính xác (tiện, mài…)

Ưu điểm: Kết cấu đơn giản Nhược điểm: Cồng kềnh khi truyền công suất lớn

và không thuận tiện khi thay đổi tỷ số truyền

b Các loại đai

- Đai phẳng: Bảo đảm truyền dẫn êm, do có độ uốn lớn và chiều dày bé nên

được sử dụng để truyền chuyển động với tốc độ vòng lớn (đến 80m/s) và đường kính bánh đai bé

- Đai hình thang: Do tiết diện đai là hình thang và độ bền lớn nên cho phép

truyền chuyển động với công suất lớn khi sức căng ban đầu nhỏ So với đai phẳng, đai hình thang chịu uốn kém hơn nên đòi hỏi bánh đai phải lớn

- Đai hình răng cưa: Dùng trong trường hợp đòi hỏi truyền dẫn không có sự

trượt (khi không sử dụng được bộ truyền bánh răng)

Tỷ số truyền của cơ cấu đai được

xác định:

η

2

1 1

2 12

D

D n

n

i = =

Trong đó: �- Hệ số trượt

D- Đường kính bánh đai

n- Số vòng quay

2.1.2 Cơ cấu xích

Trong máy cắt kim loại cơ cấu xích được dùng trong chuyển động chính, trong truyền dân chạy dao, (máy xọc 514), trong các cơ cấu khác (bơm dầu, cơ cấu điều khiển)

- Ưu điểm

+ Truyền công suất lớn (10kw)

+ Thay thế bộ truyền bánh răng khi

khoảng cách trục lớn, Thay thế bộ truyền

đai làm việc trong môi trường dầu mỡ và

yêu cầu truyền dẫn không bị trượt

Hình 2.2 Cơ cấu bánh răng

- Nhược điểm

+ Kém bền do tải trọng thay đổi, nhất là khi có tải trọng va đập, thay đổi hướng

chuyển động, khi hãm

+ Xích bị giãn sau thời gian làm việc do các khớp nối bị mòn

Tỷ số truyền của cơ xích được xác định:

2

1 1

2

Z

Z n

n

i x = =

Trong đó: Z1, Z2,- Số răng của đĩa xích

n1, n2- Số vòng quay các trục

2.1.3 Cơ cấu bánh răng

Cơ cấu bánh răng được sử dụng rộng rãi nhờ các ưu điểm sau:

- Truyền chuyển động giữa 2 trục bất kỳ, song song, cắt nhau, chéo nhau

- Truyền công suất lớn với phạm vi điều chỉnh tốc độ rộng, kích thước bộ truyền nhỏ

và hiệu suất cao

- Kết cấu đơn giản, độ tin cậy cao và tuổi thọ lâu

- Cơ cấu bánh răng bị hạn chế sử dụng trong các máy cao tốc để gia công chính xác, tiện chính xác, mài… do có nhược điểm:

- Gây ồn và rung động trong quá trình làm việc

- Tốc độ vòng bị hạn chế đến 20m/s

- Đòi hỏi bôi trơn tốt

- Giá thành chế tạo cao

Tỷ số truyền của cơ bánh răng được xác định

4

3 2

1 1

Z

Z Z

Z n

n

Trong đó: Z1, Z2, Z3, Z4- Số răng của BR

n1, n2 n3- Số vòng quay các trục

a Cơ cấu bánh răng cố định

Hai bánh răng ăn khớp với nhau và có tỷ số truyền cố định Trong máy cắt kim loại thường dùng cơ cấu bánh răng trụ (răng thẳng, răng nghiêng), bánh răng côn, bánh vít, trục vít Phổ biến nhất là cơ cấu bánh răng trụ truyền dẫn giữa 2 trục song song vì chế tạo và lắp ráp đơn giản, giá thành thấp

b Cơ cấu bánh răng thay thế

Trên hình vẽ các bánh răng lắp trên phần cuối của các trục có khoảng cách không đổi Vì vậy với cùng một mô đun, tổng số răng của các cặp bánh răng là không đổi a + b = const

Trên hình b là cơ cấu bánh răng với chạc điều chỉnh luôn có 2 cặp bánh răng

a – b và c – d ăn khớp với nhau Độ cứng của chạc điều chỉnh nhỏ nên chỉ sử dụng để truyền dẫn với tốc độ vòng và công suất bé Khi thay đổi tỷ số truyền cần phải có thời gian tháo lắp các bánh răng thay thế, nên chỉ dùng cho các máy có thời gian làm việc dài

Hình 2.3 Cơ cấu bánh răng thay thế

H×nh 2.4 C¬ cÊu b¸nh r¨ng di tr ît

Điều kiện ăn khớp của các bánh răng được kiểm tra theo công thức

a + b > c +15; c + d > b + 15

2.1.4 Cơ cấu bánh răng di trượt

Gồm nhiều cặp bánh răng trụ răng thẳng, trên 1 trục có lắp cứng các bánh răng, trên trục kia lắp khối bánh răng di trượt bằng then hoặc then hoa, số lượng các bánh răng là 1, 2, 3 hoặc 4

Cơ cấu có khối bánh răng di trượt 3 bậc, khi gạt thay đổi tốc độ lần lượt bánh

3 2 , 2 1 ,

1 ; ;

Z

Z Z

Z Z Z

- Ưu điểm: Chế tạo đơn giản, các bánh răng không truyền tải không bị mòn

Hình 2.5 Ly hợp vấu và ly hợp ma sát

Hình 2.6 Cơ cấu phản hồi

- Nhược điểm: Không thay đổi được tỷ số truyền khi máy đang làm việc và kích thước

chiều trục lớn

2.1.5 Ly hợp vấu và ly hợp ma sát

Để khắc phục các nhược điểm của bánh răng người ta dùng ly hợp vấu hoặc ly hợp ma sát, cho phép sử dụng các bánh răng nghiêng nên truyền động êm hơn

Cơ cấu dùng ly hợp vấu không cho phép thay đổi số vòng quay trong quá trình làm việc, còn cơ cấu dùng ly hợp ma sát cho phép thay đổi số vòng quay trong quá trình làm việc Hiện nay để dễ dàng tự động hóa truyền dẫn người ta dùng các ly hợp điện từ thay cho ly hợp ma sát và ly hợp vấu

Nhược điểm của cơ cấu dùng ly hợp là giá

thành cao, khó bôi trơn, tổn thất không tải lớn

2.1.6 Cơ cấu phản hồi

Bánh răng Z1, Z5 quay lồng không trên trục

I, chuyển động quay của bánh răng Z1 (nhờ

chuyển động quay bánh răng Z5) có thể truyền

cho trục I qua các cặp bánh răng Z1 – Z2 ; Z3 –Z4

và trực tiếp nếu gạt Z4 sang trái

Cơ cấu phản hồi cho phép tạo ra dãy tốc độ

cao bằng con đường trực tiếp nên giảm được tổn

thất công suất và dãy tốc độ thấp bằng con

đường phản hồi nên mở rộng phạm vi điều chỉnh

Hình 2.6 Cơ cấu nooc tông

mà không phải thêm nhóm truyền, giảm số trục và kích thước hướng kính của truyền dẫn

2.1.7 Cơ cấu Nooc tông

Gồm khối BR

hình tháp (Z1, Z2 …Zn)

lắp cứng trên trục I;

BR di trượt Zb ăn khớp

với BR Za lắp trong

khung quay; Khung

quay trượt dọc trục II,

để BR Za ăn khớp với

các BR Z1, Z2…Zn và

tạo ra 6 tỷ số truyền từ

trục I sang trục II

b

n

b

a

a

n

Z

Z Z

Z

Z

Z

Tỷ

số truyền của cơ cấu được xác định:

Cơ cấu Nooc tông kết cấu đơn giản, gọn, tỷ số truyền chính xác, dễ nhận được

sự phân bố tốc độ một cách tùy ý, nhưng độ cứng vững kém, khó bôi trơn, thường dùng trong xích chạy dao các máy tiện ren vít để tạo ra các đại lượng chạy dao phân

bố theo quy luật cấp số cộng

2.1.8 Cơ cấu Mê - an

Cơ cấu Mê an có độ cứng vững cao hơn cơ cấu Nooc tông, thường dùng trong hộp chạy dao của máy tiện, có hai loại cơ bản giống nhau, trên trục I có 3 khối bánh răng 2 bậc, một khối bánh răng lắp cố định với trục, còn hai khối lắp lồng không Trục

II có 4 khối bánh răng hai bậc lắp lồng không trên trục

+ Loại thứ nhất (hình 2.7a)

Trên trục III có lắp 1 bắnh răng di trượt lần lượt ăn khớp với 4 bánh răng lớn trên trục II cho ta 4 tỷ số truyền khác nhau

+ Loại thứ hai (hình 2.7b)

Nó được lắp thêm bánh đệm Z (giống như cơ cấu noóc tông), bảo đảm cho bánh răng Z ăn khớp với mọi bánh răng to nhỏ trên trục II cho ta 8 tỷ số truyền Trong máy tiện ren vít người ta thường lấy: và

Do vậy cơ cấu Mean cho ta một chuỗi tỷ số truyền như sau:

0

0

/

1 Z

Z = Z1 =2Z2

8

1

; 4

1

; 2

1

; 1

1

; 1 2

a) b)

Hình 2.7 Cơ cấu mê an

* Tỷ số truyền của cơ cấu (hình 2.7a) được xác định:

2

2

2

2 2

1 /

1

2

1

Z

Z Z

Z Z

Z

Z

Z

i

1 2/ / 1 1

2

Z

Z Z

Z Z

Z i

; 8

1

3 =

i

; i4 =

2.1.9 Cơ cấu then kéo

Cơ cấu then kéo gồm 2 khối bánh răng hình tháp lắp đối nhau, khối I lắp cố định trên trục I, khối II lắp lồng không trên trục có rãnh then, Then kéo lắp trên trục II Nếu then kéo nối ghép với bánh răng nào thì truyền động theo bánh răng đó còn bánh răng khác quay tự do

Hình 2.8 Cơ cấu theo kéo

Hình 2.9 Cơ cấu bánh ma sát

Cơ cấu then kéo có kích

thước chiều trục bé, song trục bị

dẫn kém cứng vững và hiệu suất

thấp (tổn thất công suất do ma sát

của các bánh răng lồng không lớn),

do đó cơ cấu then kéo không dùng

để truyền mô men lớn hay tốc độ

vòng cao Thường chỉ dùng cho

truyền dẫn chạy dao có công suất bé

và tốc độ thấp (Dùng trong máy

khoan hoặc máy Rêvove cỡ nhỏ)

2.1.10 Cơ cấu truyền động bằng ma sát

Trong chế tạo máy thường dùng cơ cấu truyền động bằng ma sát để điều chỉnh

vô cấp số vòng quay của trục Giữa 2 cốc 1 và 3 gắn trên các trục chủ động và bị động, con lăn 2 là khâu trung gian Bề mặt làm việc của các cốc là cung tròn, bề mặt các con lăn là bề mặt côn ngắn, khi quay lắc các con lăn, bề mặt côn của nó tiếp xúc với mặt cong của các cốc thay đổi dẫn đến thay đổi tỉ số truyền của cơ cấu

2.2 Cơ cấu truyền dẫn chuyển động thẳng

Trong truyền dẫn chuyển động chính, người ta sử dụng các cơ cấu thanh truyền - tay quay, cu lít, thanh răng Trong xích chạy dao sử dụng phổ biến các cơ cấu vít me, thanh răng và cam

2.2.1 Cơ cấu vít me – đai ốc

Là bộ truyền biến chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến, khi trục vít me quay đứng yên thì đai ốc tịnh tiến và ngược lại Độ dài tịnh tiến S (mm) được tính theo

số vòng quay n và bước trục vít Tx

Truyền dẫn vít me - đai ốc có ưu điểm giảm tốc nhanh, truyền động êm và chính xác Trục vít me có thể một hoặc hai đầu mối, ren trái hặc phải

) ( T mm n

S = x

Hình 2.10 Cơ cấu vít me - đai ốc

Hình 2.11 Cơ cấu bánh răng – thanh răng

Hình 2.12 Cơ cấu cam

2.2.2 Cơ cấu bánh răng – thanh răng

Truyền động bánh răng - thanh răng (hình 2.10) cũng là dạng biến chuyển động quay tròn thành chuyển động tịnh tiến và ngược lại Truyền dẫn bánh răng - thanh răng truyền công suất lớn và hiệu suất cao Được sử dụng trong chuyển động chính và chạy

dao

Khi bánh răng quay, thanh răng tịnh tiến được một lượng:

Trong đó : m- Môdun của răng

n- Số vòng quay của bánh răng Z

Z- Số răng của bánh răng

2.2.3 Cơ cấu cam

Được sử dụng rộng rãi trong các xích truyền dẫn chạy dao và truyền động phụ Trong nhiều trường hợp chu kỳ chuyển động thẳng được lặp đi lặp lại nhiều lần, khi cam quay liên tục với tốc độ góc thay đổi Lúc này đặc tính chuyển động của khâu bị dẫn phụ thuộc vào biên dạng của cam

) (

t

Hình 2.13 Cơ cấu đảo chiều

2.3 Cơ cấu đảo chiều

Nhóm thiết bị này dùng để thay đổi phương chuyển động cơ cấu chấp hành của máy Hầu hết đảo chiều được thực hiện nhờ các bộ truyền bánh răng trụ và côn Trên hình 2.13 a, b cơ cấu đảo chiều bánh răng trụ Khi truyền chuyển động qua 2 bánh răng trục I và II quay ngược chiều nhau Còn khi truyền dẫn qua 3 bánh răng thì trục I và II quay cùng chiều nhau

Thiết bị đảo chiều làm việc với các bánh răng côn (hình 2.13c, d) Các bánh răng 1 và 3 ăn khớp với bánh răng 2 có chiều quay ngược nhau Trong trường hợp này đảo chiều người ta gạt ly hợp M sang trái hay sang phải (hình 2.13 c) hay di chuyển khối bánh răng 1 – 3 (hình 2.13 d)

2.4 Cơ cấu vượt

Trong nhiều trường hợp chuyển động quay của một trục có thể nhận được từ hai nguồn truyền động độc lập qua cơ cấu vượt Để rút ngắn thời gian chạy không nhằm nâng cao năng suất

2.4.1 Cơ cấu vượt dùng bánh cóc, con cóc

Bánh cóc 1 lắp then với trục 4, bánh răng 2 có gắn con cóc 3 ăn khớp với bánh răng 5 và lồng không với trục 4 Khi bánh răng 5 quay theo chiều kim đồng hồ sẽ dẫn

Hình 1.14 Cơ cấu vượt dùng bánh cóc, con cóc

Hình 1.15 Cơ cấu vượt dùng con lăn

Hình 2.16 Cơ cấu cóc

động cho bánh 2 quay ngược chiều kim đồng hồ

thông qua cóc 3, bánh cóc 2 và trục 4 cũng quay

ngược chiều kim đồng hồ Nếu trục 4 nhận được

chuyển động quay nhanh hơn từ một nguồn

chuyển động khác thì cóc 3 sẽ trượt trên răng

bánh cóc 2, chuyển động chậm từ bánh răng 5

truyền đến sẽ bị ngắt Khi chuyển động quay

nhanh của trục 4 kết thúc lập tức chuyển động

chậm được nối lại

2.4.2 Cơ cấu vượt dùng con lăn

Cơ cấu vượt kiểu con lăn được sử dụng

rộng rãi, trục 4 lắp then với đĩa 7, bạc 6 lắp lồng không

với đĩa 7 Trong đĩa 7 có 3 rãnh hình chêm, lò xo 8 ép

các con lăn tỳ vào bề mặt của các rãnh chêm và bề mặt

trong của bạc 6, Khi bạc 6 quay chậm theo chiều kim

đồng hồ do ma sát giữa con lăn với bề mặt các rãnh

chêm và mặt trong các bạc 6 làm đĩa 7 và trục 4 cùng

quay chậm Nếu trục 4 nhận được một chuyển động

quay nhanh từ một nguồn truyền động khác, đĩa 7 sẽ không nhận được chuyển động quay chậm của bạc 6 truyền đến Khi chuyển động nhanh kết thúc thì trục 4 lập tức lại nhận được chuyển động quay chậm

2.5 Các cơ cấu thực hiện chuyển động có chu kỳ

Để thực hiện chuyển động quay có chu kỳ người ta thường dùng cơ cấu cóc và

cơ cấu Mantơ Cơ cấu cóc áp dụng trong các trường hợp cần thiết thực hiện chuyển động gián đoạn của cơ cấu chấp hành trong thời gian ngắn Để thực hiện quay có chu

kỳ đi 1 góc nhất định người ta dùng cơ cấu

Mantơ

2.5.1 Cơ cấu cóc

Bánh răng culít Z=100 truyền chuyển

động cho bánh răng Z1→ Z2→ chốt 7→ Thanh

giằng 5 → Thân cóc- con cóc 4→ Bánh cóc

2→ Trục vít me 3→ Chạy dao ngang bàn máy;

điều chỉnh lượng S thông qua vỏ che chắn 1 và

chốt 7

2.5.2 Cơ cấu Mantơ

Để quay trục đi 1 góc có chu kỳ người ta sử dụng cơ cấu

Mantơ Nó bao gồm tay quay 1 có chốt 2 ở đầu mút và đĩa 3 có

các rãnh hướng kính Cần 1 quay liên tục trong một số thời gian

nhất định chốt vào khớp với rãnh và cùng đĩa 3 quay đi một góc

10

2β sau đó vào khớp Đĩa dừng lại cho đến lúc chốt lại vào khớp với rãnh tiếp theo cách rãnh trước 1 góc γ = π/2

Góc quay của đĩa 2α = 2π/z Ở đây z là số rãnh

Góc quay làm việc của cần: 2β = π.2α

z z

) 2 ( 2

2β =π − π =π −

Nếu n là số vòng quay của cần trong 1 phút, T là thời gian ứng với đĩa quay đi 1 góc

2α và cần quay đi 1 góc 2β, thì trục của cần quay đi góc 2π với 1/n phút và quay đi 1 góc 2β mất T n

1 2

2 π

β

=

phút

Do đó tần số quay của cần n = π.T

β

(vòng/phút)

Thay giá trị β vào ta có T

z n n

.

2π

−

=

, phổ biến z = 4 ÷ 6

CÂU HỎI CUỐI CHƯƠNG

1 Trình bày công dụng, phân loại, ký hiệu, tỷ số truyền, ưu, nhược điểm của cơ cấu đai; Bánh răng; Trục vít đai ốc; Bánh răng thanh răng

2 Trình bày cấu tạo, nguyên lý làm việc, tỷ số truyền, ưu, nhược điểm, ứng dụng của

cơ cấu phản hồi; Noóc tông; Then kéo; Man tơ; Mêan

3 Vẽ hình, trình bày cấu tạo, nguyên lý làm việc, tỷ số truyền, ưu, nhược điểm, ứng dụng của cơ cấu dùng bánh răng di trượt; Cơ cấu đảo chiều dùng bánh răng trụ