Thiêt kế truyền động quay cho máy mài

tài liệu tham khảo

nhận xét của giáo viên hớng dẫn

lời nói đầu Trong điều kiện công cuộc kiến thiết nớc nhà đang bớc vào thời kỳ công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nớc với những cơ hội thuật lợi và những khó khăn thách thức lớn Đồ án tốt nghiệp iều này đặt ra cho thế hệ trẻ, những ngời chủ tơng lai của đất nớc những nhiệm vụ nặng nề, đất nớc đang cần sức lực và trí tuệ cũng nh lòng nhiệt huyết của những tri thức trẻ

Sự phát triển nhanh chóng của cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật nói chung và lĩnh vực Đồ án tốt nghiệp iện - Đồ án tốt nghiệp iện tử - Tin học nói riêng làm cho bộ mặt của xã hội

thay đổi từng ngày Trong hoàn cảnh đó, để đáp ứng đợc những yêu cầu thực tiễn của sản xuất đòi hỏi những ngời cán bộ kỹ thuật trong tơng lai phải đợc trang bị những kiến thức chuyên ngành một cách sâu rộng

Trong khuôn khổ chơng trình đào tạo các cán bộ ngành tự động hoá -cung cấp điện, nhằm giúp cho sinh viên trớc khi ra trờng có điều kiện hệ thống hoá lại những kiến thức đã đợc trang bị ở trờng cũng nh có điều kiện tiếp cận với những mô hình kỹ thuật chuyên ngành của thực tiễn trong sản xuất, đồng thời giúp cho sinh viên có cơ hội t duy độc lập nghiên cứu và thiết kế thì các sinh viên trớc khi ra trờng đều đợc giao làm đồ án tốt nghiệp Bản thân em sau năm năm học tập tại trờng đến nay em đợc giao đề tài

"Thiết kế hệ thống truyền động quay cho chi tiết máy mài"

với thời gian làm đồ án là ba tháng

Đồ án tốt nghiệp ất nớc ta trong thời kỳ hiện nay nền công nghiệp có hoàn cảnh là có cải tạo, nâng cấp lại những thiết bị và dây truyền sản xuất cũ theo quan điểm là giữ lại những phần thiết bị đã hoàn thiện sẽ còn phù hợp và thay thế những phần đã lạc hậu hoặc có nhiều nhợc điểm để cho ra thị trờng những thiết bị có độ hoàn thiện cao, khi đa vào sản xuất cho năng suất và chất lợng sản phẩm cao Dựa trên nền tảng đó bản đồ án này thiết kế hệ thống trang bị điện cho truyền động quay chi tiết máy mài, tập chung vào giải quyết, cải tạo hệ thống trang bị điện cho hệ thống

Trong quá trình làm đề tài, với sự chỉ bảo tận tình của thầy giáo hớng dẫn Trần Xuân Minh - Trởng bộ môn trang bị điện và, các thầy giáo trong các bộ môn, sự góp ý xây dựng của các bạn đồng nghiệp cùng với sự lỗ lực của bản thân đến nay nội dung bản đồ án đã đợc hoàn thành Với nội dung "Thiết kế hệ thống truyền động cho máy mài" và đợc xây dựng trên cơ sở tính toán lôgic, khoa học có tính thuyết phục cao Bản đồ án đợc trình bày một cách ngắn gọn,

dễ hiểu, các số liệu đợc tra cứu từ những tài liệu có uy tín Tuy nhiên do thời gian làm đồ án và khả năng về lợng kiến thức có hạn, cùng với sự hạn chế về sách tra cứu nên bản đồ án này không thể tránh khỏi những khiếm khuyết, em rất mong đợc sự chỉ bảo của các thầy giáo cũng nh bạn bè đồng nghiệp để bản

đồ án cũng nh sự hiểu biết của em ngày càng đợc hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn !

Ngày 15 tháng 08 năm 2004

Sinh viên thiết kế:

Nguyễn Văn Huệ

PhÇn I



t×m hiÓu

c«ng nghÖ m¸y mµi

Chơng I

khái niệm chung về mài

Hầu hết các chi tiết sau khi gia công về đúc và rèn xong đều phải gia công lại bằng máy móc (Tiện, phay, bào, khoan ) hoặc bằng tay Nhng cho dù gia công bằng phơng pháp náo đi nữa thì chi tiết đó cũng phải yêu cầu đợc gọt, xén đi những phần kim loại thừa, làm cho chúng có hình dạng, kích thớc và độ bóng cần thiết Do đó ở công đoạn cuối của quá trình gia công chúng đợc đa vào để gia công mài Vậy:

- Mài là một phơng pháp gia công kim loại, nguyên công mài thờng là nguyên công cuối cùng của quá trình gia công

- Mài bao gồm: Mài thô, nửa thô, nửa tinh và tinh Ngày nay phơng pháp mài ngày càng đợc sử dụng rộng rãi, nó chiếm cỡ 30% trong tổng số các máy công cụ Riêng với ngành cơ khí chế tạo vòng bi máy mài chiếm khoảng 60% tổng số máy

- Mài không những là nguyên công cắt gọt mà còn là nguyên công tạo độ bóng bề mặt cho chi tiết gia công, nó có thể tạo đợc độ bóng từ

7  13 với độ chính xác từ 1  2

- Phơng pháp mài cho phép gia công những chi tiết có trọng lợng tới 125 tấn Với lợng dịch 6 mm trên máy có công suất 250 KW mỗi giờ có thể cắt gọt

đợc 250  300 kg kim loại ở tốc độ đá 60  80 m/s và tốc độ quay chi tiết là 30 m/s

Hình 1-1a,b: Sơ đồ nguyên lý máy mài kiểu dao chạy dọc và chạy ngang

Đ1-1: công nghệ máy mài

I Đặc điểm

Vì mài thờng là nguyên công cuối cùng của quá trình gia công và là nguyên công tạo độ bóng cho chi tiết nên nó có những đặc điểm sau:

- Tốc độ cắt khi mài lớn nhng lợng phoi cắt ra lại nhỏ

- Diện tích tiếp xúc khi mài lớn, áp lực gia công cao nên cần phải có dung dịch làm mát để khỏi gây biến dạng chi tiết

- Lỡi cắt là tập hợp của vô số hạt mài liên kết với nhau bằng chất kết dính nên không điều chỉnh đực vị trí và hình dạng hạt mài, vì vậy điều chỉnh đá trong quá trình mài là rất khó khăn

Nguyên tắc chung của quá trình cắt gọt kim loại là chi tiết và dao cắt quay ngợc chiều nhau để tạo nên khả năng cắt Khi cắt gọt, lỡi cắt ăn vào chi tiết theo các chuyển động:

- Chuyển động quay đá mài

- Chuyển động ăn dao

- Chuyển động quay chi tiết

Với mỗi phơng pháp mài khác nhau (Mài tròn, mài côn, mài phẳng ) sẽ cho ta một sản phẩm khác nhau

II Phân loại máy mài

Mài có nhiều cách thực hiện tuỳ thuộc vào yêu cầu công nghệ, tổng quát

ta có: Mài tròn và mài phẳng

Trong mài tròn có:

- Máy mài tròn trong

- Máy mài tròn ngoài

- Máy mài hình côn

- Máy mài hình trụ

Trong mài phẳng có:

- Máy có bàn đá chữ nhật

- Máy có bàn đá hình tròn

Ngoài ra còn có những loại máy chuyên dùng nh máy mài cầu, máy mài

định hình, máy mài ren

1 Mài tròn ngoài

Mài tròn ngoài đợc thực hiện theo hai cách là: Mài có tâm và mài vô tâm

a Mài có tâm

Đồ án tốt nghiệp ây là phơng pháp mài có tính vạn năng cao, chi tiết mài đợc tỳ vào hai

lỗ tâm hoặc gá vào đầu cặp của mâm căp, còn đầu kia chống tâm (tâm là một

điểm đợc thống nhất từ nguyên công đầu tiên để đảm bảo lợng d gia công và độ chính xác về hình dáng của chi tiết)

Hình 1 - 2: Nguyên lý mài vô tâm

Mài có tâm có thể gia công đợc các trục trơn hoặc có bậc, có rãnh và góc lợn mà vẫn đảm bảo đợc độ đồng tâm cao

Máy mài có thể dùng kiểu dao chạy dọc (hình 1-1a) Khi này tốc độ của

đá là Vk, của chi tiết là Vb, đá và chi tiết quay ngợc chiều nhau, sau mỗi hành trình dọc Sd thì đá mới ăn sâu vào chi tiết một lợng là Sn

Khi gia công những trục ngắn có đờng kính lớn, lợng d còn nhiều thì ngời

ta dùng kiểu dao chạy ngang (hình 1-1b) Với kiểu chạy dao này yêu cầu chi tiết phải có độ cứng vững cao để tránh bị cong vênh chi tiết

b Mài vô tâm

Đồ án tốt nghiệp ặc điểm của mài vô tâm là chẩn định chi tiết ở mặt ngoài của chi tiết

Nó có thể đợc thực hiện theo hai cách là mài vô tâm dao chạy dọc và mài vô tâm dao chạy ngang

Mài vô tâm dao chạy dọc về nguyên tắc cũng giống nh mài có tâm, nhng

ở đây chi tiết đợc kẹp giữa hai đá Một đá làm nhiệm vụ dẫn (truyền chuyển

động cho chi tiết), một đá làm nhiệm vụ cắt phôi ở dới chi tiết có một thanh đỡ

đặt song song với trục mài làm nhiệm vụ nâng tâm chi tiết lên cao hơn tâm của

đá mài một khoảng (1  2)R nhng không quá 10  15 mm (hình 1-2)

Mài vô tâm dao chạy ngang tơng tự nh mài có tâm dao chạy ngang, nó cho phép ta gia công những chi tiết có bề mặt cần gia công ngắn và yêu cầu chi tiết có độ cứng vững cao

Ưu điểm chính của mài vô tâm là giảm đợc thời gian gá lắp chi tiết, gia công mặt chuẩn, dễ tự động hoá, độ cứng vững cao hơn mài có tâm

Nhợc điểm là không có khả năng đảm bảo độ đồng tâm giữa các mặt nên thờng dùng để gia công mặt tròn

2 Mài tròn trong

Mài tròn trong hay còn gọi là mài lỗ trục có khả năng đạt yêu cầu chính xác khá cao nhng lại đắt tiền Về bản chất nó cũng giống nh mài tròn ngoài

Hình 1-3: Nguyên lý chạy dao dọc, ngang

Hình 1-5: Nguyên lý mài mặt côn Hình 1 – 4: Chuyển động xung quanh lỗ tâm 4: Chuyển động xung quanh lỗ tâm

Đồ án tốt nghiệp iểm khác nhau cơ bản là khi mài bề mặt tiếp xúc giữa đá và chi tiết lớn hơn do

đó nhiệt lợng sinh ra khi gia công sẽ lớn hơn so với mài tròn ngoài Mặt khác do

điều kiện làm mát của mài tròn trong (đặc biệt là với những lỗ gia công nhỏ) kém hơn so với mài tròn ngoài nên đá chóng mòn hơn

Vì là mài tròn trong nên kích thớc đá mài phụ thuộc vào đờng kính lỗ mài, nên khi lỗ nhỏ thì đá mài cũng phải nhỏ suy ra trục mang đá nhỏ khiến độ cứng vững của chi tiết kém làm ảnh hởng không ít đến chất lợng Mặc dù vậy mài lỗ vẫn phát huy đợc u điểm trong những trờng hợp sau:

- Mài những chi tiết đã qua tôi hay vật liệu mềm

- Mài những chi tiết đợc đúc có độ cứng không bằng nhau

- Mài các lỗ có kết cấu không thuận lợi cho các phơng pháp mài khác

- Mài lại các lỗ cần sửa lại vị trí tơng quan của bề mặt do nguyên

công trớc để lại

Mài tròn trong đợc thực hiện theo hai cách:

a Cách thứ nhất

Chi tiết đợc kẹp trên mâm cặp và trục mang đá quay tròn, có thể cho dao chạy dọc hay chạy ngang (hình 1-3) Cách này thờng để gia công những chi tiết nhỏ, dễ gá lắp trên mâm cặp và có thể thực hiện trên máy mài vạn năng

b Cách thứ hai

Chi tiết đợc gá cố định trên máy, trục mang đá thực hiện đồng thời các chuyển động:

- Chuyển động quay đá

- Chuyển động chạy dao

- Chuyển động hành trình của đá xung quanh lỗ tâm (hình 1-4)

Phơng pháp mài này thích hợp để gia công những chi tiết có khối lợng lớn nh: Vỏ, thân động cơ, máy nén khí

3 Mài mặt côn

Dùng cách quay bàn đá để mài hình côn, ta quay bàn đá đi một góc nào

đó cần thiết so với phơng chuẩn của máy Góc độ đợc khắc ở bên trái hay bên phải của bàn máy, góc lớn nhất tới 60  70, đặc biệt góc ở đỉnh có thể đạt từ 120

 140

Mặt ngoài của chi tiết mài song song với mặt làm việc của đá Khi mài, chi tiết mài tiến dọc, đá tiến ngang (hình 1-5)

Đ1-2: các chế độ trong quá trình cắt

Trong quá trình gia công chi tiết, để tạo đợc chi tiết có hình dáng, độ bóng, kích thớc nh yêu cầu thì ta phải định trớc đợc các chế độ gia công sao cho hợp lý nhằm mục đích tăng năng suất lao động và đảm bảo yêu cầu công nghệ

1 Chọn đá mài

Mài có thể gia công đợc những vật liệu cứng nhng không thể gia công

đ-ợc những vật liệu quá mềm, vì khi đó phoi mài sẽ bám vào các khe hở giữa những hạt mài và làm mất tác dụng cắt của đá Nh vậy, việc chọn đá mài phụ thuộc vào những vấn đề sau:

- Vật liệu chi tiết đem mài

- Chất kết dính của đá

- Mật độ hạt mài của đá mài

Cấu trúc của đá có ảnh hởng rất lớn đến chất lợng gia công Đồ án tốt nghiệp á có số hạt nhiều, hạt to cho năng suất cao, hạt càng bé cho độ bóng bề mặt càng cao Loại

đá có nhiều hạt mài, hạt nhỏ có độ cứng thấp rất rễ bị bóc lớp ngay cả khi ở tốc

độ cắt thấp nên thích ứng với việc mài tinh Khi cắt, do nhiệt cắt tăng lên dễ gây mòn đá, vì vậy thờng khi vật liệu cứng ta chọn đá mềm, vật liệu mềm ta chọn đá cứng, vật liệu mài có cạnh sắc nh then hoa, lỗ trục ta chọn đá có độ cứng cao

2 Chọn chế độ gia công

Chọn chế độ gia công nghĩa là chọn tốc độ của đá và tốc độ của chi tiết, l-ợng chạy dao và ll-ợng ăn dao Dới đây là một số ảnh hởng của chúng

- Nếu tốc độ của đá bé sẽ ảnh hởng tới thời gian và chất lợng sản phẩm Mặt khác trong những điều kiện khác nhau sẽ làm lực cắt tăng giảm bất thờng làm hạt mài dễ bị rời ra và đá chóng mòn

- Nếu tốc độ đá quá lớn thì lực ly tâm lớn sẽ gây vỡ đá, gây nguy hiểm

đặc biệt với những đá có kích thớc lớn

- Nếu lợng ăn dao quá lớn dễ làm hỏng đá và giảm chất lợng sản phẩm

Do chế độ mài phụ thuộc vào yêu cầu công nghệ, đặc tính đá và vật liệu gia công nên tốc độ đá thờng nằm vào khoảng 18  50 m/s Tốc độ của chi tiết

phụ thuộc vào độ bóng nhẵn bề mặt mài và lợng ăn dao, thông thờng tốc độ chi tiết vào khoảng 10  30% tốc độ đá mài

Lợng ăn ngang dao phụ thuộc vào hình dạng, độ bóng bề mặt mài và độ cứng của vật liệu đợc mài, thờng lợng ăn dao vào khoảng

0,06  0,15mm trên một hành trình kép

Lợng ăn dao dọc đợc tính theo số vòng quay của chi tiết, đờng kính gia công, độ bóng nhẵn bề mặt:

- Khi mài thô với thép Sd = 0,3  0,7 mm/vòng

- Khi mài tinh với thép Sd = 0,05  0,095 mm/vòng

3 Lợng d gia công

Khi gia công một chi tiết nào đó thì chất lợng sản phẩm và vấn đề thời gian luôn đợc quan tâm số một Do đó trớc khi gia công, thiết kế một chi tiết nào đó ta phải định trớc lợng d gia công, tránh trờng hợp lợng d quá lớn gây lãng phí nguyên vật liệu, trễ thời gian và làm tăng giá sản phẩm vô lý

4 Làm mát khi gia công

Nh đã nêu trong phần đặc điểm máy mài, khi gia công do áp lực và diện tích tiếp xúc lớn nên sinh nhiệt lợng lớn có thể làm hỏng dao và chi tiết Đồ án tốt nghiệp ể tránh hiện tợng này cần phải có dung dịch để làm mát và duy trì liên tục, thờng dung dịch làm mát là nớc sạch hoặc nớc có pha chút xà phòng

5 Các chuyển động trong máy mài

Đồ án tốt nghiệp ối với máy mài tròn chuyển động chính là chuyển động quay đá Chuyển động ăn dao là chuyển động tịnh tiến của bàn trợt và chuyển động quay chi tiết

Với máy mài phẳng chuyển động quay đá là chuyển động chính, chuyển

động ăn dao của bàn máy là chuyển động tịnh tiến

Ngoài ra trong máy mài còn có chuyển động phụ nh: chuyển động bơm dầu bôi trơn, bơm nớc làm mát

Chơng II

các chỉ tiêu kỹ thuật

I Các chỉ tiêu kỹ thuật

Máy mài không có chế độ chạy không tải, mô men cản tĩnh trên trục

động cơ chiếm khoảng 15  20% trị số định mức

Mô men trong quá trình cắt gọt là hằng số

Đồ án tốt nghiệp ộ trơn điều chỉnh: 1

n

n

1 i

i 





Phạm vi điều chỉnh tốc độ: 10

n

n D

min max 



Đồ án tốt nghiệp ộ sai lệch tĩnh: 100 % 5 %

n

n n

% 100 S

0

1 0 0

0

ω

ω ω

Truyền động không yêu cầu đảo chiều quay

Trong quá trình làm việc sai số tốc độ n%  5%

Đồ án tốt nghiệp ặc tính cơ cứng

Do trong quá trình làm việc động năng tích luỹ trên trục động cơ lớn nên yêu cầu phải có hãm cỡng bức ở đây ta sử dụng phơng pháp hãm động năng

Đồ án tốt nghiệp ồ thị phụ tải của máy mài Mc = const trong suốt dải điều chỉnh công suất tỷ lệ bậc nhất với tốc độ Pc = f1(n) = C.n ; Mc = f2(n)

Khi làm việc ổn định Mc = const

Đồ án tốt nghiệp oạn 1: n1  n2 Mô men tỷ lệ với lợng ăn dao

Đồ án tốt nghiệp oạn 2: n2  n3 Máy làm việc ổn định, đảm bảo chất lợng ch chi tiết

Đồ án tốt nghiệp oạn 3: n3  n4 Mô men giảm, kết thúc quá trình mài

Chỉ tiêu về kinh tế: Khi thiết kế phải đảm bảo sao cho phơng án truyền

động có tính u việt, hiện đại, vốn đầu t thấp, hệ số cos cao

II- Yêu cầu trang bị điện của truyền động quay chi tiết máy mài

Các chuyển động của máy mài bao gồm những chuyển động:

- Chuyển động chính là chuyển động quay đá mài

- Chuyển động ăn dao vòng là chuyển động quay chi tiết

- Chuyển động ăn dao dọc trục, ăn dao hớng tâm là chuyển động của ụ

đá

1 Chuyển động chính

Đồ án tốt nghiệp ặc điểm của chuyển động chính là:

- Không đảo chiều quay

- Không cần điều chỉnh tốc độ

- Mở máy không tải, mômen mở máy vào khoảng (15  20) Mđm

- Mô men quán tính, nên cần hãm cỡng bức

-Do những yêu cầu trên chuyển động chính thờng dùng động cơ không

đồng bộ ba pha rôto lồng sóc

0 n

1 n

2 n

3 n

4 n 0 n

1 n

2 n

M,P P

2

M

đm

P

1

M

M

đm

M

Hình1-6: Đồ thị phụ tải của máy mài