thuyet minh tot nghiep minh thanh doc

Gia công kim loại bằng áp lực thực hiện bằng cáchdùng ngoại lực tác dụng lên kim loại ở nhiệt độ rènhoặc nhiệt độ bình thường làm cho kim loại đạt đến quágiới hạn đàn hồi, kết quả sẽ làm

LỜI NÓI ĐẦU

Nền công nghiệp trên thế giới hiện nay đã và đang

phát triển, thay đổi ào ạt Trong khi đó, nước ta mới chỉ ởtrong giai đoạn công nghiệp hóa, hiện đại hóa Để tồn tạivà kịp theo sự phát triển của thế giới, chúng ta cần phảiđổi mới và tận dụng tất cả những gì hiện có Trong đónghành Chế tạo tạo máy là một ngành then chốt đi đầutrong công cuộc cơ khí hóa của nước nhà

Qua thời gian dài học tập, nghiên cứu lý thuyết vàthực tế cùng với sự hướng dẫn, giúp đỡ nhiệt tình củathầy giáo Nguyễn Thanh Việt cũng như các thầy cô giáotrong ngành chế tạo máy thuộc khoa cơ khí Em đã đượcnhận nhiệm vụ thiết kế Máy ép trục khuỷu 63T làm đềtài tốt nghiệp của mình

Sau 14 tuần thực hiện được sự hướng dẫn củathầy Nguyễn Thanh Việt đến nay đồ án tốt nghiệp của

em đã hoàn thành Tuy nhiên thời gian thiết kế có hạn vànhững kinh nghiệm chưa đầy đủ của bản thân nên đồ ánkhông tránh khỏi những sai sót Mong các quí thầy cô giáocác bạn bè đóng góp ý kiến để đồ án được hoàn thiệnhơn

Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dần, cácthầy cô giáo bộ đã tạo điều kiện giúp đỡ em hoàn thànhđồ án này

Đà Nẵng, ngày 26 tháng 5 năm

2004

Sinh viên thiết kế:

Đỗ Minh Thành

PHẦN A CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP

GIA CÔNG ÁP LỰC 1.1 THỰC CHẤT, ĐẶC ĐIỂM CỦA GIA CÔNG ÁP LỰC 1.1.1 Thực chất

Gia công kim loại bằng áp lực là một trong nhữngphương pháp cơ bản để chế tạo các chi tiết máy và cácsản phẩm kim loại thay thế cho phương pháp đúc hoặc giacông cắt gọt

Gia công kim loại bằng áp lực thực hiện bằng cáchdùng ngoại lực tác dụng lên kim loại ở nhiệt độ rènhoặc nhiệt độ bình thường làm cho kim loại đạt đến quágiới hạn đàn hồi, kết quả sẽ làm thay đổi hình dạng củavật thể kim loại mà không phá hủy tính liên tục và độbền của chúng.Lực làm biến dạng có thể là lục độnghay lực tĩnh

Gia công kim loại bằng áp lực ngoài tác dụng tạohình và kích thưốccnfcó tác dụng cải thiện và đồng điềuhoá tổ chức kim loại trên toàn bộ sản phẩm loại trừmột số khuyết tậ của đúc, nâng cao cơ tính chi tiết giacông

Gia công áp lực thường chuẩn bị phôi cho gia công

cơ khí, nó có tác dụng nâng cao cơ tính, giảm lượng dư giacông cơ, nâng cao độ chính xác và năng suất cắt gọt

Gia công áp lực có thể gia công được nhiều kim loạikhác nhau như: thép các bon, thép hợp kim, hợp kim màu.Độ dẻo của hợp kim càng cao thì việc gia công áp lựccàng dể dàng

Phôi liệu khi gia công áp lực có thể là thỏi đúc,thanh cán, sản phẩm cán chu kỳ , thép tấm.v.v

SVTH : Đỗ Minh Thành - Lớp : 99 C1A Trang 2

Gia công kim loại bằng áp lực cho năng suất cao vìcó khả năng cơ khí hóa và tự động hóa cao.

1.2 KHÁI NIỆM VỀ BIẾN DẠNG DẺO KIM LOẠI.

1.2.1 Biến dạng dẻo của kim loại.

a Biến dạng dẻo trong đơn tinh thể.

- Nếu vật tinh thể có mạnh thống nhất và

phương không đổi trong toàn bộ thể tích thì gọi là đơn tinhthể

- Đơn tinh thể là khối kim loại có mạng tinh thểđồng nhất khi ứng suất sinh ra trong kim loại vượt quágiới hạn đàn hồi kim loại bị biến dạng dẻo do trượt vàsong tinh

a) b)Hình 1.1 Sơ đồ biến dạng trong đơn tinh thể

Theo hình thức trượt, một phần đơn tinh thể dịchchuyển song song với phần còn lại theo một mặt phẳngnhất định, mặt phẳng này gọi là mặt trượt (Hình a) Trênmặt trượt, các nguyên tử kim loại dịch chuyển tương đốivới nhau một khoảng đúng bằng số nguyên lần thông sốmạng, sau dịch chuyển các nguyên tử kim loại ở vị trí cânbằng mới, bởi sau khi thôi tác dụng lực kim loại không trởvề trạng thái ban đầu

Theo hình thức song tinh, một phần tinh thể vừatrượt vừa quay đến một vị trí mới đối xứng với phầncòn lại qua một mặt phẳng gọi là mặt song tinh (Hình b)các nguyên tử kim loại trên mỗi mặt di chuyển mộtkhoảng tỷ lệ với khoảng cách đến mặt song tinh

Các nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm cho thấytrượt là hình thức chủ yếu gây ra biến dạng dẻo trongkim loại các mặt trượt là các mặt phẳng có mật độnguyên tử cao nhất Biến dạng dẻo do song tinh gây ra rấtbé, nhưng khi có song tinh trượt sẽ xảy ra thuận lợi hơn

b Biến dạng dẻo trong đa tinh thể.

Đa tinh thể gồm rất nhiều tinh thể nhỏ gọi là hạttinh thể, có cùng cấu trúc mạng nhưng với định hướngkhác nhau mang tính ngẫu nhiên liên kết bằng biên giới hạt.

Trong đa tinh thể các hạt có định hướng khác nhau vàbiên giới hạt giữa chúng là các cản trở chuyển động lệchmạng Sự khác nhau về định hướng thể hiện ở chổtrượt sẽ chỉ bắt đầu trong một số ít hạt có định hướngthuận lợi (dẻo vi mô) Để lệch có thể trượt trong toàn bộ

đa tinh thể mà vẫn đảm bảo tính liên tục cần phải có ítnhất năm hệ trượt hoạt động độc lập.Vì vậy ngay từđầu trượt phức tạp đã xảy ra trong đa tinh thể với ưngsuất cao hơn nhiều so với trượt đơn giản trong đơn tinh thẻcùng loại mạng Biên hạt chính là nơi mà cáclệch trượt

bị dừng lại , tạo thành một tập hợp với số lượng lệchđáng kể, tạo ra một trườn ứng suất bổ sung cùng vớingoại lực đủ để kích thích nguồn tạo lệch trong các hạtlân cận hoạt động , cứ như vậy quá trình biến dạng dẽođược thực hiện từ hạt này sang hạt khác.Quá trình nàytrở nên khó khăn nếu kích thước hạt càng nhỏ , vì khi đósốluợng lệch trong tập hợp sẽ giảm và trường ứng suấtsẽ yếu đi

Khi ở nhiệt độ cao hơn 0,5 nhiệt độ nóng chảy,biên hạt có thể đóng góp vào biến dạng dẻo do chúngtrược được Khi đó vai trò cản trở chuyển động lệch củachúng không còn mạnh nữa

1.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến tính dẻo và biến dạng của kim loại.

Tính dẻo của kim loại là khả năng biến dạng củakim loại dưới tác dụng của ngoại lực mà không bị pháhủy Tính dẻo của kim loại phụ thuộc vào hàng loạt nhântố khác nhau : Thành phần và tổ chức của kim loại, nhiệtđộ, trạng thái ứng suất chính, ứng suất dư, ma sátngoài, lực quán tính, tốc độ biến dạng

a Ảnh hưởng của thành phần và tổ chức kim loại.

Các kim loại khác nhau có kiểu mạng tinh thể, lựcliên kết giữa các nguyên tử khác nhau do đó tính dẻo củachúng cũng khác nhau , chẳng hạn đồng nhôm dẻo hơn sắt.Đối với các hợp kim, kiểu mạng thường phức tạp xôlệch mạng lớn, một số nguyên tố tạo các hạt cứngtrong tổ chức cản trở sự biến dạng do đó tính dẻo giảm.Thông thường kim loại sạch và hợp kim có cấu trúc một

SVTH : Đỗ Minh Thành - Lớp : 99 C1A Trang 4

pha Các tạp chất thường tập trung ở biên giới hạt, làmtăng xô lệch mạng cũng làm giảm tính dẻo của kim loại

b Ảnh hưởng của nhiệt độ.

Tính dẻo của kim loại phụ thuộc rất lớn vào nhiệtđộ hầu hết kim loại khi tăng nhiệt độ tính dẻo tăng Khităng nhiệt độ, dao động nhiệt của các nguyên tử tăng,đồng thời xô lệch mạng giảm, khả năng khuyếch tán củacác nguyên tử tăng làm cho tổ chức đồng đều hơn mộtsố kim loại ở nhiệt độ thường tồn tại ở pha kém dẻo, khi

ở nhiệt độ cao chuyển biến thù hình thành pha có độ dẻocao.khi ta nung thép từ 20 đến 1000 C thì đọ dẻo tăng chậmnhưng từ 100 đến 4000C độ dẻo giảm nhanh, độ giòn tăng(đối với thép hợp kim độ dẻo giảm đến 6000C),quá nhiệtđộ này thì dẻo tăng nhanh,ở nhiệt độ rèn nếu hàm lượngcacbon trong thép càng cao thì sức chống biến dạng cànglớn

c.Ảnh hưởng của ứng suất dư.

Khi kim loại bị biến dạng nhiều,các hạt tinh thể

bị vở vụn,xô lệnh mạng tăng ứng suất dư lớn Làm chotính dẻo kim loại giảm mạnh (Hiện tượng biến cứng) Khinhiệt độ kim loại đạt từ 0,25 đến 0,35 Tnc (Nhiệt độnóng chảy), ứng suất dư và xô lệch mạng giảm làm chotính dẻo kim loại phục hồi trở lại (Hiện tượng phụchồi) Nếu nhiệt độ nung đạt tới 0,4 Tnc trong kim loại bắtđầu xuất hiện quá trình kết tinh lại, tổ chức kim loại saukết inh lại có hạt đồng đều và lớn hơn, mạng tinh thểhoàn thiện hơn nên độ dẻo tăng

d Ảnh hưởng của trạng thái ứng suất chính.

Trạng thái ứng suất chính cũng ảnh hưởng đáng kểđến tính dẻo của kim loại Qua thực nghiệm người tathấy rằng kim loại chịu ứng suất nén khối có tính dẻocao hơn khi chịu ứng suất nén mặt, nén đường hoặc chịuứng suất kéo Úng suất dư ma sát ngoài làm thay đổitrạng thái ứng suất chính trong kim loại nên tính dẻo trongkim loại cũng giảm

e Ảnh hưởng của tốc độ biến dạng.

Sau khi rèn dập, các hạt kim loại bị biến dạng dochịu tác dụng mọi phía nên chai cứng hơn, sức chống lạisự biến dạng của kim loại sẽ lớn hơn, đồng thời khi nhiệtđộ nguội dần sẽ kết tinh lại như cũ Nếu tốc độ biếndạng nhanh hơn tốc độ kết tinh lại thì các hạt kim loại bịchai chưa kịp trở lại trạng thái ban đầu mà lại tiếp tục

biến dạng, do ứng suất trong khối kim loại sẽ lớn, hạtkim loại bị dòn và có thể bị nứt.

Nếu lấy hai khối kim loại như nhau cùng nung đếnnhiệt độ nhất định rồi rèn trên máy búa và máy ép, tathấy tốc độ biến dạng trên máy búa lớn hơn, nhưng tốcđộ biến dạng tổng cộng trên máy ép lớn hơn

1.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG KIM LOẠI BẰNG ÁP LỰC

1.3.1 Công nghệ dập tấm

a Thực chất.

Dập tấm là một phương pháp gia công áp lực tiêntiến để chế tạo các sản phẩm hoặc chi tiết bằng vậtliệu tấm thép bảng hoặc thép dải

Dập tấm được tiến hành ở trạng thái nguội (Trừthép cacbon có s > 10 mm và một số thép hợp kim đặcbiệt thường phải gia công ở trạng thái nóng) nên còn gọi làdập nguội

Vật liệu dùng trong dập tấm : Thép cácbon, théphợp kim, đồng và hợp kim đồng, nhôm và hợp kim nhôm,niken, thiếc, chì và một số vật liệu phi kim như : Giấycactông, êbôníc, fip, amiăng, da

Các nguyên công cơ bản trong dập tấm được chia

thành hai nhóm:

+Nhóm nguyên công cắt: thực hiện tách một phầnphôi ra khỏi phần khác bằng đường cắt hở hoặc kín

+Nhóm nguyên công tạo hình: làm thay đổi hìnhdạng phôi ban đầu để nhận được vật dập có hình dángvà kích thước theo yêu cầu

* Các nguyên công cắt

SVTH : Đỗ Minh Thành - Lớp : 99 C1A Trang 6

Các nguyên công cắt trong dập tấm gồm :cắt đức ,dập cắt và đôt lỗ.

-Cắt đức: là nguyên công tách một phần phôi theođường cắt hở Để thực hiện nguyên công cắt có thể sửdụng máy cắt có hai lưỡi dao song song, máy cắt có mộthoặc hai lưỡi dao nghiêng, máy cắt lưỡi dao dạng đĩa

-Dập cắt và đột lỗ: là nguyên công cắt phôi theomột đương cắt kin Khi dập cắt phân phân bao bởi đườngcắt là sản phẩm, khi đột lỗ phần phôi ngoài đường cắt làsản phẩm

Dụng cụ cơ bản để dập cắt và đột lỗ là bộ cốivà chày Khe hở giữa cối và chày bằng khoảng(5 - 10)%chiều dày phôi( s)

Hình 1.2 Sởđồ dậpcắt và độtlỗ

1 chày

2 phôi 3cối

Để đảm bảo chất lượng phôi, khi dập cắt và độtlỗ cần lưu ý:

+Đường kính lỗ không quá bé, đối với chi tiết thépd> s

+Khoảng cách giữa hai lỗ gần nhau phải đủ lớn

+Đường cắt tránh tạo thành góc nhọn sắc

+Hai cạnh giáp nhau phải có góc lượn

* Các nguyên công tạo hình.

- Uốn: là nguyên công làm thay đổi trục của một

phần phôi so với các phần khác

Khi uốn phần trên của phôi chịu nén, phần dưới chịukéo có thể gây ra vết nức tại vùng uốn Mặt khác dobiến dạng đàn hồi , sau khi uốn góc uốn của phôi thườnglớn hơn góc của khối v Bởi vậy , khi uốn cần phải chọngóc lượn của mũi chày đủ lớn, góc của khối v nhỏ hơn góccần uốn của phôi từ 1dến 10 độ

Nguyên công dập vuốt: nguyên công tạo hình các chitiết hoặc phôi dạng ống từ phôi tấm phẳng ngươi ta chia

P

1 2 3

dập vuốt thành hai dạng: dập vuốt không làm mỏng thànhvà dập vuốt có làm mỏng thành.

Khi dập vuốt không làm mỏng thành, chiều dày chitiết chi tiết dập bằng chiều dày phôi ban đầu Với các chitiết chiều cao thành vật dập không lớn hơn chiều dàynhiều, dùng chày dập và khuôn để dập,còn khi chiều caocủa vật lớn hơn chiều dày nhiều, thường dùng thêm vànhép để tránh hiện tượng gấp mép ở miệng vật dập

P

4 3

1

Hình 1.3 Sơ đồ nguyên công dập vuốt không làmmỏng thành

1 chày dập 2 vành ép 3phôi 4 phôi dập

- Nguyên công uốn vành

- Nguyên công tóp miệng

Dụng cụ chủ yếu của dập thể tích là khuôn dập,hình dáng kích thước của lòng khuôn không phụ thuộc vàohình dáng kích thước của sản phẩm

b Đặc điểm:

Hình dáng và kích thước sản phẩm có độ chính xácvà độ bóng bề mặt cao: khi dùng những thiết bị đặc biệtthì vật dập có thể đạt độ chính xác kích thước đến

±(0,1÷ 0,05) Về chất lượng chi tiết thì có cơ tính đồngđiều và cao do sự biến dạng kim loại thấu triệt và đềukhắp.Nhờ sự khống chế và biến dạng cưỡng bức tronglòng khuôn nên phương pháp dập thể tích có khả năng dậpđược những chi tiết có hình dáng phức tạp, tiết kiệmđược kim loại,thao tác đơn giản và vì vậy không yêu cầutrình độ công nhân quá cao Điều quan trọng là năng xuấtlao động rất cao, dể cơ khí hoá, thường được dùng trongsản xuất hàng loạt hay hàng khối

SVTH : Đỗ Minh Thành - Lớp : 99 C1A Trang 8

Dập thể tích có nhược điểm là yêu cầu công xuấtcủa thiết bị lớn do đó việc nâng cao khối lượng của chitiết bị hạn chế Hiện nay khối lượng của vật nhỏ hơnhoặc bằng 1 tấn Việc chế tạo và yêu cầu vật liệu mọtbộ khuôn khá phức tạp, vì vậy giá thành của khuôn cao,mỗi bộ khuôn chỉ dùng để chế tạo một loại chi tiết màthôi.

c Phân loại dập thể tích

-Phân loại theo trạng thái nhiệt của phôi

Người ta chia thành dập khuôn nóng và dập khuôn nguội Dập khuôn nóng là phương pháp dập mà phôi liệu giacông được nung đến nhiệt độ rèn: phương pháp này đượcsử dụng rộng rãi hơn vì sự biến dạng kim loại đượcdể dàng ,khả năng điền thấu được tốt Không yêu cầucông suất thiết bị quá cao,khuôn đỡ mòn v.v.Tuy nhiên vớirèn khuôn nóng chất lượng bề mặt chi tiết bị hạnchế ,độ chính xác về kích thước thấp, bộkhuôn phải chịunhiệt tốt Vì vậy người ta thường dùng dập khuôn nóngđể dập những chi tiết yêu cầu độ bóng bề mặt,độchính xác không cao

Dập khuôn nguội: phương pháp này ta chỉ nung phôi giacông đến khoản nhiệt độ kết thúc rèn hoặc có khi khôngnung, vì thế nên sự biến dạng kim loại khó khăn , khảnăng điền thấu kém, đòi hỏi công suất thiết bị cao,bộkhuôn chóng mòn gây ứng suất dư trong kim loại Dậpkhuôn nguội thì chất lượng bề mặt tốt ,độ chính xác vềkích thước cao, cho nên thường dùng cho những nguyên côngchính xác, sửa đúng vào lần cuối cùng trước khi ra thànhphẩm

- Phân loại theo kết cấu lòng khuôn:

Người ta phân thành : dập trong khuôn kín và dập trongkhuôn hở Khuôn hở là khuôn có mặt phân khuôn tại vùngtiếp giáp với vật gia công thẳng góc với phương của lựctác dụng, cửa ba via không hạn chế sự biến dạng kimloại ra chung quanh

Mặt phân khuôn là mặt tiếp giáp giữa hai khuôn, bề mặtnày thông thường là phẳng nhưng cũng có thể là mặtgẫy khúc, mặt cong hay định hình

Dập trong khuôn hở thì tính dẻo kim loại thấp, sự điềnthấu không cao, kim loại htừa tạo thành ba via là điềukhông thể tránh khỏi có khi chiếm tới 20% khối lượng củaphôi, yêu cầu công suất thiết bị lớn.Nhưng việc dập trong

khuôn hở thì việc tính toán phôi liệu không yêu cầu quáchính xác, mặt phân khuôn tương đối đơn giản.

Khuôn kín là khuôn có mặt phân khuôn tại vùng tiếp giápvới vật gia công song song hay gần song song với phương củalực tác dụng, vật dập có hay không có ba via.Dập trongkhuôn kín thì tính dẻo của kim loại được tăng, tính điềnthấu được tốt,yêu cầu công suất thiết bị không lớn Tuynhiên dập trong kín thì yêu cầu việc tính toán phôi phảichính xác, yêu cầu chất lượng nung cao

Trong trường hợp các điều kiện kỹ thuật dập trong khuônkín đảm bảo, vật dập sẽ không có ba via thì được gọi làdập không ba via Dập không ba via không những tiết kiệmđược kim loại mà cho phép giảm công suất yêu cầu củathiết bị dập 40% so với dập trong khuôn hở

1 2

3 4

Hình 1.4 Sơ đồ khuôn hở

1 nửa khuôn dưới 2 lòng khuôn 3 vành ba via 4nửa khuôn trên

Hình 1.5 Sơ đồ khuôn kín

- Phân loại theo cách bố trí lòng khuôn trên khối khuôn:

SVTH : Đỗ Minh Thành - Lớp : 99 C1A Trang 10

Theo cách phân loại này, người ta chia dập khuôn thành dậptrong khuôn có một lòng khuôn và dập trong khuôn có nhiềulòng khuôn.

Dập trong khuôn một lòng khuôn thì phôi phải được dập sơbộ trước hoặc có thể dùng ngay phôi thép định hình Vìvậy nó chỉ được ứng dụng trong dạng sản xuất trungbình, kết cấu bộ khuôn đơn giản, yêu cầu công suất thiết

bị không cao Rèn trong khuôn nhiều lòng khuôn thì phôi liệuđược đưa vào những lòng khuôn kế tiếp nhau trên cùngmột khối khuôn Thiết kế những bộ khuôn này phức tạpvà có thể dùng trên những máy có công suất lớn Phươngpháp rèn khuôn này được dùng trong những dạng sảnxuất trung bình lớn hay hàng khối

- Phân loại theo thiết bị gia công

Đây là cách phân loại thường hay dùng, nhất là khi xét đếnnhững điều kiện và quá trình công nghệ Cách phân loạinày chia ra: dập khuôn trên máy búa dập thể tích, dậpkhuôn trên máy ép thuỷ lực, dập khuôn trên máy ép dậpnóng hay máy dập ngang và dập khuôn trên các máy chuyêndùng

CHƯƠNG 2 GIỚI THIỆU VỀ THIẾT BỊ DẬP THỂ TÍCH

2.1 Ứng dụng của thiết bị dập thể tích.

Thiết bị dập thể tích có thể làm được những côngviệc như : dập trong khuôn kín, dập trong khuôn hở, ép tinh ,đột lỗ, cắt ba via, có thể dập được những chi tiết cóhình dáng phức tạp và những chi tiết lớn

2.2 Các thiêt bị dập thể tích thường dùng.

2.2.1 Máy dập trục khuỷu

Máy dập trục khuỷu có lực ép từ 16

1 0 2

1

F F l

9

3 2

11

13 12 10

8

7 6

4

5 1

Hình 2-1 Máy ép trục khuỷuNguyên lý làm việc của máy như sau:động cơ(1) quabộ truyền đai(2) truyền chuyển động cho trục(4), bánhrăng(5) ăn khớp với bánh răng (6) lắp lồng không trên trụckhuỷu(8) Khi đóng ly hợp (7) trục khuỷu (8) quay, tay biên(10)làm cho đầu trược chuyển động tịnh tiến lên xuống ,thực hiện chu trình dập

Đặc điểm của máy dập trục khuỷu: Chuyển độngcủa đầu trượt êm hơn máy búa, năng suất cao, tổn haonăng lượng ít, nhưng có nhược điểm là phạm vi điềuchỉnh hành trình bé, đòi hỏi tính toán phôi chính xác và phảilàm sạch phôi kỹ trước khi dập

SVTH : Đỗ Minh Thành - Lớp : 99 C1A Trang 12

2.2.2 Máy dập thủy lực:

Là loại máy rèn truyền dẫn bằng dòng chất lỏng

Hình 2-2 Sơ đồ máy dập thuỷ lực

1- Xi lanh nâng 2- Xi lanh ép 3- Đầu ép 4- Khuôn

trên5- Van phân phối 6- Bình ổn áp 7- Bơm cao áp 8- Bể

chứa dầuNguyên lý làm việc của máy như sau:Dầu từ bểchứa (8) được bơm cao áp (7) đẩy tới bình ổn áp (6) và điqua van phân phối (5), tuỳ thuộc vào vị trí của van, dầuđược dẫn vào xi lanh (1) hoặc xi lanh ép (2) Khi ta điềukhiển van phân phối để dầu đi vào xi lanh nâng, pistong nâng

đi lên mang đầu trược (3) đi lên, khi xả dầu về bể chứapistong nâng hạ xuống Khi ép, điều khiển van phân phốiđể dầu đi vào xi lanh ép, đẩy pistong ép đi xuống Kết thúcquá trình ép , dầu được dẫn từ xi lanh ép qua van phânphối trở về bể chứa , pistong ép được nâng lên

2.2.3 Máy dập ma sát trục vít.

Các máy dập ma sát trục vít có lực ép từ 40630tấn

Nguyên ly ï làm việc của máy

Động cơ (1) truyền chuyển động qua bộ truyền đai(2), làm quay trục (5)trên đó có lắp các đĩa ma sát (4) và (7)khi nhấn bàn đạp (17) cần điều khiển đi lên đẩy trục (5)dịch chuyển sang phải và đĩa ma sát (4) tiếp xúc với đĩa masát (6) làm trục vít quay theo chiều đưa đầu búa đi xuống

3

7 6

4

2 1

8 5

Khi đến vị trí cuối cùng của đầu ép vấu (14) tỳ vào cử(15) làm cho cần điều khiển đi xuống đẩy trục (5) dịchchuyển qua trái và đỉa ma sát (7) tỳ vào đĩa ma sát (6) làmtrục vít quay theo chiều ngược lại , đưa đầu trược đi lênkhi vấu (14) tỳ vào cử (13) cần được nhất lên , trụcđược đẩy sang phải, sau đó được lập lại quá trình trên.

6 4

Hình 2-3 Sơ đồ máy ép ma sát

PHẦN B THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN CHƯƠNG 3 PHÂN TÍCH VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT

KẾ 3.1 Phân tích các yêu cầu kỹ thuật

Hiện nay những thiết bị dùng trong dập nguội cónhiều chủng loại phù hợp với từng yêu cầu công nghệkhác nhau trong ngành gia công áp lực Ơ í đây ta phải thiếtkế máy dập thể tích phục vụ cho quy trình công nghệsản xuất chấn lưu mà cụ thể là dùng cho các nguyên côngđột ,cắt các loại tôn mà trong các chủng loại máy haySVTH : Đỗ Minh Thành - Lớp : 99 C1A Trang 14

được sử dụng rộng rãi là chủng loại máy ép lệch tâm vàmáy dập thể tích trục khuỷu.

Nguyên lý làm việc của hai chủng loại máy này hoàntoàn tương tự nhau đều sử dụng cơ cấu tay quay thanhtruyền trong truyền động cơ khí để biến đổi chuyểnđộng quay của trục lệch tâm hay trục khuỷu thành chuyểnđộüng đi lại của đầu trượt để thực hiện nhiều nguyêncông trong công nghệ dập tấm như cắt hình ,đột lỗ ,dậpsâu uốn nhưng chủng loại máy ép dùng trục lệch tâm cóhành trình làm việc của đầu ép nhỏ và lực ép bé hơn sovới máy ép trục khuỷu Vì vậy ,ta chọn phương án là thiếtkế máy ép trục khuỷu

Cấu tạo của thân máy dập trục khuỷu thường có:Thân hở và thân kín

+Kiểu thân hở: khoảng làm việc thường hở ở 3 phía:phía trước và hai hông, loại này lực dập không lớn hơn 100tấn

+Kiểu thân kín: máy làm việc thườn hở ở hai phíatrước và sau, ở hông có cửa sổ dùng khi dập tự độngcác phôi băng.Thân máy còn chia ra kiểu một trục và haitrục:

Thân máy kiểu một trục : Là dạng thân máy có bộphận truyền động nằm về một phía của thân máy(hình 3-

1 a) biên máy mang đầu trượt nằm ngoài gối đỡ của thânmáy,gọi là thân máy có trục công xôn Nhược điểm củaloại thân máy này là độü cứng của trục chính

dập rời khỏi lòng khuôn , được ra theo chiều nghiêng củathân máy.

Hình 3.1b Thân máy kiểu hai trục

3.2 Phân tích các kết cấu máy

a Chuyển động tịnh tiến nhờ trục khuỷu 2 trụ.

Đặc điểm chuyển động của cơ cấu này là biếnchuyển động quay n thành chuyển động tịnh tiến lênxuống của đầu trượt

Cơ cấu này có ưu điểm là đơn giản , hiệu suất cao ,độ cứng vững của đầu trượt lớn và hành trình làm việccủa đầu ép lớn

Hình 3.2 Truyền động đến trục khuỷu từ hai phía

b Chuyển động tịnh tiến nhờ trục lệch tâm kiểu 1 trục:

Đặc điểm của chuyển động này là biến chuyểnđộng quay trục lệch tâm CO1 thành chuyển động lên xuốngcủa đầu trượt

Nhưng ở cơ cấu này có đặc điểm là do dùng trụclệch tâm để truyền chuyển động nên lực ép không lớnlắm, độ cứng vững thấp hành trình làm việc nhỏ ,ưuđiểm là đơn giản dễ chế tạo

SVTH : Đỗ Minh Thành - Lớp : 99 C1A Trang 16

C

O 1

S

S n

Hình 3.3 Truyền động đến trục khuỷu từ một phía

c Cơ chế chuyển động thông qua các khâu bản lề:

Đặc điểm của cơ cấu truyền động: biến chuyểnđộng quay của khuỷu 1 thành chuyển động tịnh tiến củađầu trượt Ta thấy ở loại cơ cấu này truyền động rấtphức tạp , chiếm không gian máy lớn do dùng cơ cấu thanhtruyền và khuỷu bản lê,hiệu suất truyền động thấp ,hành trình làm việc nhỏ , không đáp ứng được tính năngkinh tế Kỹ thuật khi thiết kế máy

Kết luận: Qua việc phân tích và đưa ra các phươngán thiết kế của cơ cấu chấp hành như trên Ta thấy cơcấu chuyển động tịnh tiến nhờ tay quay con trượt là tối

ưu ,hiệu quả về mặt tính năng kỹ thuật , hiệu suất caophù hợp với yêu cầu kỹ thuật cần thiết kế

3.3 Chọn phương án thiết kế

Qua việc phân tích chủng loại máy ép và một số cơcấu truyền động cùng với yêu cầu công nghệ chế tạo tarút ra một số yêu cầu chính để chế tạo máy ép dùng đểđột dập

Thân máy phải vững chắc đặc biệt là trục chínhcủa máy

Máy dùng để đột dập với lực dập 63tấn nên thânmáy 2 trụ , có bộ truyền động cả 2 phía ,tay biên và contrượt nằm ở giữa nên độ cứng vững cao thân máy có độnghiêng bằng 00

Loại máy ta thiết kế là loại máy vạn năng dùngtrong công nghệ dập , đột lỗ, dập sâu, uốn, dập tấm sản phẩm làm ra có độ chính xác lớn Đồng thời kết cấuchính của máy cũng đơn giản ,dể chế tạo , lắp ráp điềukhiển , phụ tùng thay thế có thể gia công được tại nơisản xuất ,sử dụng bảo quản dễ dàng Đây là những ưuđiểm về mặt kỹ thuật của máy dẫn đến giá thành hạ

9 3

2

11

13 12 10

8

7 6

4

5 1

hình 3.4 Máy ép trục khuỷu

CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC VÀ TĨNH HỌC

CƠ CẤU KHUỶU- BIÊN- ĐẦU TRƯỢT 4.1 Các số liệu ban đầu

Thiết kế máy ép trục khuỷu thân hở có lực ép danhnghĩa P = 63 tấn

khuỷu Chiều dài L của biên là khoảng cách giũa hai tâm của

2 ổ bi ở 2 đầu biên trên và dưới.Khi đầu trượt chuyểnđộng đi lại có hai vị trí mà ở đó tâm biên và tâm trụckhuỷu cùng trên đường trục Người ta gọi 2 vị trí này làđiểm chết trên (ĐCT) và điểm chết dưới (ĐCD)

Khoảng cách giữa hai vị trí đó là hành trình toànphần S của đầu trượt và S = 2R là một trị số khôngđổi.Mỗi vòng quay của trục khuỷu đầu trượt thực hiện 2hành trình,hành trình đi xuống và hành trình đi lên

Hình 4-1Sơ đồ hành trình đầu trượt Thực chất của phần này là phần động lực họccủa cơ cấu tay quay thanh truyền,để xác định công suấttrên máy ta cần xác định các lực tác dụng các khâu từlực dập ở đầu trượt bằng cách phân tích lực

Với: + Bán kính lệch tâm trục khuỷu R = 50 mm+ Chiều dài tay quay L = 500 mm

+ Hành trình của đầu trượt S =100 mm

+ S =R  1 cos0,251 cos2 

Góc quay của trục khuỷu tương ứng với hành trìnhlàm việc gọi là góc làm việc của trục khuỷu ,góc nàyđược tính từ 5 - 300

Trong thực tế sản xuất thì ta phải tính giá trị của S

Từ công thức trên ta thấy S   Rf phụ thuộcvào góc  và 

Trong đó ::Góc quay của trục khuỷu được từ ĐCD

Do đó :S cũng tính từ điểm chết dưới ngượcchiều với chiều quay của trục khuỷu

L

R



 : Hệ số chiều dài của biên

Đê øđơn giản trong việc tính toán người ta tính sẵncác giá trị của f phụ thuộc vào  và

f nhân với R thì ta được giá trị của S

Ta có :

R S 50 mm

2 100

2 



10

500 50 500 , L R mm L

,.f

R

S  50 0146 7 3

b Tốc độ của đầu trượt

Sau một vòng quay của trục khuỷu đầu trượt đi qua 2

vị trí ĐCT và ĐCD.Qua mỗi vị trí đầu trượt thay đổi vị tríchuyển động Giai đoạn bắt đầu dập ,đầu trượt có 1 trịsố tốc độ nào đó sau đó hãm dần tới 0 tốc độ đầutrượt phụ thuộc vào bán kính lệch tâm R,vị trí góc làmviệc và số vòng quay của trục khuỷu Tốc độ lớn nhấtcủa đầu trượt được tính :

V = 0,105.R.n (m/s) theo trang 19,[6]

 V = 0,105.50.52 = 273mm/s = 0,273m/s

Tốc độ này tương ứng với góc làm việc của trụckhuỷu là : 820  850

vmax < 0,6 m/s (Máy ép sản xuất trong nước)

SVTH : Đỗ Minh Thành - Lớp : 99 C1A Trang 20

Tốc độ của đầu trượt thực ra chỉ ảnh hưởng đến độmòn của chày và cối.Khi tốc độ đầu trượt tăng thì tốcđộ mòn của khuôn cối cũng tăng theo :

Chuyển vị của đầu trượt

Hình 4-2 Sơ đồ chuyển vị của đầutrượt

X = AB = OA - ( DO + BD )

X = ( R + L ) - ( Rcos + L.cos  ) Trong đó :

L : Chiều dài thanh truyền : L =500 mm

R :Bán kính quay của trục khuỷu :R =50 mm

 :Góc quay của trục khuỷu tươngứng với X từ ĐCD

 :Góc lệch giữa 2 đường tâm thanh truyền vàđường tâm đầu trượt

1

500 50 , L

R ĐCT







 sin sin

và cos  1  sin2

1 2 2 2

Lấy đạo hàm (3-1) đối với thời gian ta có tốc độcủa đầu trượt tính theo công thức :

V = 

 d dX dt d d dX dt dX

Trong đó :  ddt :Tốc độ góc của trục khuỷu

Do đó : V = R  sin  sin 2    R  B

2 (3-2) Trong đó : B   sin 2  

Tốc độ trung bình của đầu trượt : Vtb =

30

n S









Gia tốc của đầu trượt

Lấy đạo hàm của công thức (3-2) đối với thờigian ,ta có công thức gia tốc của đầu trượt là :

d d

dv dt

dv j

dj

Tức là :sin   2  sin 2  0

sinsin144sincoscos00

sin0 khi 0 hay   180 0

5 44

30

52 14 3 30

SVTH : Đỗ Minh Thành - Lớp : 99 C1A Trang 22

Vận tốc truyền của thanh truyền :

Thanh truyền là bộ phận chuyển động phức tạptrong mặt phẳng thẳng góc với đường tâm trụckhuỷu Đầu nhỏ thanh truyền chuyển động tịnh tiến theođầu trượt Đầu to thanh truyền chuyển động quay trònquanh đường tâm trục khuỷu với vận tốc coi như không đổi

Vì vậy chuyển động thanh truyền biến thiên theoquan hệ sau đây :

arcsinarcsinsin 

d d

d dt

cos d

cos

1

Gia tốc góc của thanh truyền

Đạo hàm 3-3 theo thời gian ta được :

d dt

CHƯƠNG V TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC MÁY

Tính toán động lực học của máy thực chất là đixác định các lực tác dụng lên cơ cấu máy và phươngchiều của chúng ,mục đích là xác định lực tác dụng lêncác khâu : Đầu trượt ,thanh truyền và cuối cùng là tìm cáchệ sô úlực tác dụng lên khâu dẫn (trục khuỷu ) Từ cácthông số kỹ thuật của máy đã chọn và lục ép danh nghĩacủa máy

5.1 LỰC ÉP DANH NGHĨA VÀ LỰC ÉP CHO PHÉP CỦA ĐẦU TRƯỢT :

Một trong những thông số kỹ thuật cơ bản và quantrọng là lực ép danh nghĩa hay còn gọi là lực ép Đối vớiép trục khuỷu góc quay trục khuỷu  từ (5300 ) tính từ

điểm chết dưới của đầu trượt ngược với chiều chuyểnđộng đi xuống của nó.

Lực ép danh nghĩa không phải là lực cố định màphụ thuộc vào góc quay và chiều dài hành trình S (mm)của đầu trượt .Như vậy muốn xác định lực ép danhnghĩa trước hết ta phải xác định phần hành trình làm việccủa đầu trượt .Trong thực tế ,hành trình lực có lựcdanh nghĩa râït nhỏ so với hành trình tính toán trong thuyếtminh Lực ép danh nghĩa chỉ phát sinh khi hành trình đầutrượt gần tới điểm chết dưới

Lực ép danh nghĩa là lực lớn nhất tác dụng vàođầu trượt Không làm hư hỏng đến các bộ phận máy.Dođó , khi tính toán lực ép cần lưu ý máy ép có 1 hệ số antoàn và độ bền trong phạm vi lực giới hạn đã cho , gọilà lực cho phép của đầu trượt

Ta chọn lực ép danh nghĩa :

Lực ma sát các khớp động

Quá trình phân tích lực thể hiện (hình vẽ 4-1) gồm : Tại đầu ép B

+ Lực ép để làm biến dạng và cắt vật liệu Pc

Pt

PttPc

Pat

PkZ

OR

N B

Hình 5-1 Sơ đồ phân tích lực Lực ma sát giữa đầu trượt và rãnh trượt (do lực

ma sát nhỏ có thể bỏ qua )

P1

Tại C : Ptt được phân tích ra thành 2 thành phần : + Lực tiếp tuyến T và lực pháp tuyến Ztác dụnglên tâm chốt khuỷu

P

Tại đây xuất hiện lực quán tính chuyển động quay

Pk tác dụng lên chốt khuỷu

Trong đó : LA là khoảng cách từ lực N đến tâm khuỷu

MN Ml.cosRcosP1tglcosRcos

5.3.KẾT QUẢ TÍNH TOÁN LỰC MOMEN TÁC DỤNG LÊN CƠ CẤU :

Tính khối lượng sơ bộ của đầu trượt :

M = V.d

Với d : Khối lượng riêng (d = 7,8 kg/dm2)

Đầu trượt có hình khối chữ nhật : a = 300 mm , b =

5 , 44 0 , 866 10 374 , 8 ( )

50 5 , 292

10 30 cos 44 , 5 50 5 , 292

3 2

3 0

N P

(Dấu trừ thể hiện lực quán tính đi xuống)

Vậy lực quán tính có lợi cho lực ép vì cùng chiềuvới lực ép

Lực tác dụng lên đầu nhỏ của thanh truyền :

1 0 500 50

,

, L

R tg

Z = P tt cos   602604 , 7369 cos30 0  5 , 7 0 = 489365,380 (N) Momen làm quay trục khuỷu do lực tiếp tuyến T tạo

CHƯƠNG VI THIẾT KẾ CÁC KẾT CẤU MÁY CHÍNH

6.1 TÍNH CHỌN CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN

6.1.1 Tính chọn động cơ điện

Việc chọn động cơ điện cho máy là một vấn đềquan trọng trong việc thiết kế để cho động cơ không bịlàm việc quá tải, tổn hao năng lượng, làm giảm tuổi thọcủa động cơ Vì vậy, tiến trình tính toán động cơ điện saocho có số vòng quay thích hợp, để đảm bảo yêu cầu này

ta cần tính công suất máy

60

S n

Vtb Trong đó : S = 100 mm = 0,1 m : Hành trình dập

n = 52 lần / phút : Số lần dập trong gianmột phút

) s / m ( , ,

Vtb 0 0866

60

1 0 52

Ta có công thức tính lực quán tính của đầu trượt :

Pqt = - MR2cos

Lực quán tính phụ thuộc vào góc quay 

Đối với máy ép trục khuỷu lực đập danh nghĩa ứngvới góc quay trục khuỷu  = ( 5- 300) tính từ điểm chếtdưới của đầu trượt ngược với chiều chuyển động đixuống của nó

Do đó, để lực quán tính lớn nhất khi cos lớn nhất.Cos lớn nhất khi  nhỏ nhất nên ta chọn  = 50

Nên lực phanh được tính với  = 50 :

Q = 292,5.9,8 + 292,5.0,5.(5,44)2.(cos50 + 0,1.cos100)

=7604 (N)

 Công suất dập là: Nd = (63.103 + 7604).0,0866= 6119(W).

Xác định công suất động cơ điện

Ta có công thức:

đ d

N N





Với d = 1 2. 34 : Hiệu suất của máy

Trong đó: 1 = 0,94 : Hiệu suất của bộ truyền đai

2 = 0,97 : Hiệu suất của bộ truyền bánh răng

3 = 0,985 : Hiệu suất của một cặp ổ trượt

 d = 0,94.0,97.(0,985)4 = 0,858

đ d

N N

Số vòng quay : n = 1460 vòng/ phút

Hiệu suất động cơ đc = 0,88

6.1.2 Phân phối tỷ số truyền.

Ta có tỷ số truyền chung của máy:

08 28 52

1460

, n

n i

tk

đc

m   

Do cơ cấu làm việc của máy là trục khuỷu thanh

truyền con trượt nên số vòng quay của trục khuỷu cũng chính là số lần trượt của con trượt trong thời gian 1 phút

Nên im = iđ.ibr

Trong đó : iđ : Tỷ số truyền của bộ truyền đai

ibr : Tỷ số truyền của bộ truyền bánh răng.Theo [2] iđ = 2  6

Chọn iđ = 5,5

1 5 5 5

08

,

, i

i i

Hình 6-1 Sơ đồ nguyên lý truyền động

Các số liệu đã biết

Động cơ không đồng bộ 3 pha: N = 7,5 KW

Số vòng quay: n = 1460 vòng / phút

6.2.1 Thiết kế bộ truyền đai.

a/ Chọn loại đai :

Ta chọn loại đai thang.

Hình 6.2 Mặt cắt ngang của đai

b/ Xác định đường kính bánh đai:

a

h

h o

a o

Đường kính D1 của bánh đai nhỏ dựa vào trị số nhỏnhất và trị số lớn nhất nên dùng

cho mỗi tiết diện đai

V

n D

1000 60

,

1000 60

1460 140 14 3

(thỏa điều kiện)Tính đường kính bánh đai lớn D2:

D2 = i.D1.(1 - ) Với  = 0,02 : Hệ số trượt đai thang

iđ = 5,5

 D2 = 5,5.140.(1-0,02) = 754,6 mm

Chọn D2 = 800 mm

c/ Tính sơ bộ khoảng cách trục A

Khoảng cách trục A phải thỏa mãn điều kiện sau:

0,55(D2 + D1) + h  A  2(D1 + D2) Trong đó: h = 10,5 mm : Chiều cao tiết diện đai Nên 0,55(800 + 140) + 10,5  A  2(800 + 140)

 527,5 mm  A  1880 mmTheo [2] với i = 5,5

 A = 0,9.D2 = 0,9.800 = 720 mm

d Tính chính xác chiều dài L và khoảng cách trục A.

Theo khoảng cách trục A đã chọn ta tính chiều dài đai:

A

)DD()DD(AL

42

2

2 1 2 2

.

) (

) (

,

L

05 3067

720 4

140 800 800

140 2

14 3 720 2

u s / vg , ,

,

u   3 4  15

3

7 10

(thoả điều kiện) Tính chính xác khoảng cách trục A

8

8 2

1 2

2 2 1 2

1 D ) L ( D D ) ( D D ) D

( L

A          

8

140 800 8 800 140 14 3 3150 2 800

140 14 3 3150

) (

) (

,

) (

,

A - 0,015L  A  A + 0,03L Thay các giá trị vào, ta có:

f Xác định số đai cần thiết.

Gọi Z là số đai và được tính như sau:

 p C C C F

V

N Z

5 7 1000

,

, , , ,

,



g/ Định các kích thước của bánh đai.

Tỷ số truyền : i = 5,5

Khoảng cách trục : A = 766 mm

Chiều dài danh nghĩa : L = 3150 mm

Đường kính bánh nhỏ: D1 = 140 mm

Đường kính bánh lớn : D2 = 800 mm

Tính chiều rộng bánh đai B = (Z - 1).t + 2s Theo [2]Theo [2]ta có:

h0 = 5 mm, t = 20 mm, s = 12,5 mm, z =7, e = 16 mmThay các giá trị vào ta được:

B = (7 - 1).20 + 2.12,5 = 145 mm Đường kính ngoài của bánh đai nhỏ và lớn :

Dt1 = Dn1 + 2.e = 150 - 2.16 = 118 mm

Dt2 = Dn2 + 2.e = 810 - 2.16 = 778 mm

Hình 6.3 Sơ đồ lắp ghép đai

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

Lực căng ban đầu đối với mỗi đai:

S0 = 0.F theo [2]

Với 0 ứngsuất ban đầu 0 = 1,2 N/mm2

F = 138 : diện tích của 1 đai

 S0 = 1,2.138 = 165,6 NSVTH : Đỗ Minh Thành - Lớp : 99 C1A Trang 32

B

l

s a

h ho

t

a o

Lực tác dụng lên trục : R = 3.S0.Z.sin(1/2)

 R = 3.165,6.7.sin( 130,88/2) = 3163 N

Lực vòng Pd : Pd = (2.9,55.106.N1) / (D2.n1) = 628 N

i Xác định kết cấu của bánh đai, vật liệu chế tạo bánh đai và tính sức bền bánh đai.

Vật liệu và kết cấu bánh đai:

Bánh đai thực hiện truyền động từ động cơ qua trục Để kết cấu máy đơn giản ta sử dụng bánh đai dùng làm bánh đà, do đó cần tính chính xác kích thước cơ bản của bánh đai dựa theo mômen quán tính bánh đà

Vì bánh đai làm việc với vận tốc v = 10,7 m/s nên bánh đai được làm bằng gang

6.2.2 Thiết kế bộ truyền bánh răng.

Bộ truyền bánh răng trụ được dùng phổ biến trong các bộ truyền của máy vì có cấu tạo đơn giản, hiệu suấttruyền động và tuổi thọ bền cao, phạm vi tốc độ và tải trọng lớn, sửa chữa và bảo vệ dễ dàng

a Chọn vật liệu chế tạo bánh răng:

b Định ứng suất cho phép.

Ta chọn thời gian làm việc của bộ truyền bánh răng là: 5 năm mỗi năm 300 ngày, mỗi ngày 12 giờ

Số chu kỳ làm việc của bánh răng lớn là : N2

Số vòng quay của trục I : n1 = n/iđ = 1460/5,5 = 265 vòng / phút

Tỷ số truyền : i = 5,1

Bộ truyền quay 1 chiều và làm việc theo thời gian đãchọn, ta có :

Ntd2 = 60.n.T Với : n: số vòng quay trong 1 phút của bánh răng

T: tổng số thời gian làm việc

Ntd2 = 60.52,5.300.12 = 56,16.106

Số chu kỳ làm việc của bánh nhỏ:

Ntd1 = 60.265.5.300.12 =286,2.106

Vì N1 và N2 đều lớn hơn số chu kỳ cơ sở của đường

cong tiếp xúc và đường cong uốn nên khi ta tính ứng suất

cho phép cho bánh nhỏ và bánh lớn lấy chu kỳ hệ số ứng

K.)

,,

(K

.n

n : hệ số an toàn: - Đối với thép 45 : n = 1,5

- Đối với gang : n = 1,8

K : Hệ số tập trung ứng suất ở chân răng

- Đối với thép 45 thường hóa : K = 1,8

- Đối với gang : K = 1

Vậy ứng suất uốn cho phép của bánh răng lớn và

bánh răng nhỏ là:

8 1 5 1

1 4 249 5 1

mm / N ,

, ,

, ,

1 105 5 1

mm / N , ,

.

,



c Sơ bộ chọn hệ số tải trọng K: K = 1,3  1,5

Bộ truyền bánh răng hiện đang thiết kế có vận

tốc nhỏ nên ta chọn K = 1,3 d Chọn hệ số chiều

A : Khoảng cách trục.

e Tính khoảng cách trục A

 

3

2

2 6

10 05 1 1

n

N K i.

, ) i ( A

n2 = 52 vòng/ phút : số vòng quay của bánh lớn cũng chính là số lần dập trong 1 phút

ibr = 5,1 : tỷ số truyền của cặp bánh răng

mm ,

,

, , ,

, ) , (

52 3 0

97 6 3 1 1 5 306

10 05 1 1 1

5 3

2 6

.

An V

1 1000 60

Dấu (+) dùng khi cặp bánh răng ăn khớp ngoài

Dấu (-) dùng khi cặp bánh răng ăn khớp trong

A: Khoảng cách trục

n1: Số vòng quay của bánh bị dẫn

ph / vg ,

5 5

1460

s / m , ) , (

.

,

1 1 5 1000 60

265 500 14 3 2







Theo [2]

Chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng là cấp 9

Hệ số tải trọng K được tính theo công thức:

g Định hướng hệ số tải trọng K và khoảng cách trục A chính xác. K = Ktt.Kd theo [2]

Trong đó: - Ktt :hệ số tập trung tải trọng Bộ truyền làm việc chịu tải trọng thay đổi do vậy Ktt được tính theo công thức gần đúng:

Ktt = (Ktt bảng + 1) / 2

Trong đó Ktt bảng : hệ số tập trung tải trọng khi bộ truyền không chạy mòn.

,

, ,

K

K

K sb

5 33 0 9575 1

3 1 9575 1

, K

K A A

sb

3 1

9575 1

500 3



h Xác định môđun, số răng và chiều rộng bánh răng.

Xác định môđun bánh răng

A ) i ( m

A Z

1

2 1

Theo [2] nên:

78 18 1 1 5 10

573 2

) , (

.



Chọn Z1 = 19 răng

Theo điều kiện cắt chân răng :  = 0,1

Theo điều kiện nhọn răng :  = 0,1

Bề rộng bánh răng b = A.A = 0,3.573 = 171,9 mm Chọn bề rộng bánh răng nhỏ : b1 = 175 mm

Chọn bề rộng bánh răng lớn : b2 = b1 - 10 = 175 -10 =

165 mm

i Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng

SVTH : Đỗ Minh Thành - Lớp : 99 C1A Trang 36

 u u

b n z m y

N K

2 2

6

175 265 19 10 392 0

97 6 3 1 10 1

,

, ,

6

165 52 97 10 517 0

97 6 3 1 10 1 19

mm / N

,

, ,

dc1 =m.z1 = 10.19 = 190 mm

dc2 =m.z2 = 10.97 = 970 mm Khoảng cách trục : A = (dc1 + dc2) / 2 = (190 + 970) / 2 =

580 mm

Bề rộng bánh răng : b1 = 175 mm

b2 = 165 mm Đường kính vòng đỉnh răng

Dc1 = dc1 + 2.m = 190 + 2.10 = 210mm

Dc2 = dc2 + 2.m = 970 + 2.10 = 990mm

k Tính lực tác dụng lên bánh răng

Lực tác dụng lên bánh răng gồm 2 thành phần: Lựcvòng và lực hướng tâm

Lực vòng: P1 = 2M/d , theo [2]

Với mômen xoắn

n

N ,

M x

6

10 55 9



Do đó

n d

N , P

6 1

10 55 9 2

, ,

190 265

97 6 10 55 9

a Các số liệu đã có :

Số vòng quay của trục I : n1 = 265 vòng / phút

Công suất truyền tải của trục I: N = 6,97 KW

b Chọn vật liệu

Trục hướng tâm thường làm bằng thép Cacbonhoặc thép hợp kim đối với những máy không quan trọng,không yêu cầu hạn chế kích thước có thể dùng thép CT5không cần nhiệt luyện Đối với trục trong những máy quantrọng chịu tải lớn thì dùng thép 45 hoặc 40X có nhiệtluyện

Từ những điều kiện trên ta chọn thép 45 có:

K6 K2

- Tính sơ bộ đường kính trục:

Đường kính sơ bộ của trục I được tính theo công thức:

) mm ( n

N C

d  3 theo [2]

Trong đó: d: đường kính trục

N: công suất của bộ truyền

n: số vòng quay trục truyền

C: hệ số tính toán phụ thuộc vào [] Với thép 45 thì C = (110  130) ta chọn C = 130

) mm ( , ,

.

265

97 6

130 3 





- Tính gần đúng trục I

Để tính gần đúng trục ta dựa vào kích thước chiềudài trục và kết cấu máy Xét đến tác dụng đồng thời vềmômen uốn và mômen xoắn đến sức bền của trục

Lực tác dụng lên máng dẫn ở trục I

Lực vòng : P1 = 2644 N

Lực hướng tâm : Pr1 = 962 N

Lực tác dụng lên bánh đai: Rd = 3163 N, Pd = 628 N

Ta chọn sơ bộ khoảng cách giữa các chi tiết như sau: Bề rộng đầu trượt : B = 340 mm

Bề rộng sống trượt : b = 80 mm

Suy ra khoảng cách giữa 2 thành trong của máy

LR = B + 2b = 340 + 2.80 = 500 mm Bề dày thành máy : K1 = 30 mm

Bề rộng mặt bích lắp ổ: K2 = 40 mm Bề dày nắp ổ: K3 = 20 mm

Bề dày ổ : K4 = 40 mm

Khoảng cách giữa 2 chi tiết quay: K5 = 15 mm

Bề rộng bánh răng: K6 = 165 mm Bề rộng bánh đai : K7 = 145 mm Phần ren đai ốc: K11 = 40 mm

Bề rộng ly hợp và cơ cấu điều khiển : K8 = 180 mm Khoảng cách từ nắp đến ly hợp: K9 = 15 mm Vậy chiều dài sơ bộ của trục:

L = LR + 2K2 + 2K3 + K5 + K6 + 2K11 + K7 + K9 + K8

= 500 + 2.40 + 2.20 + 15 + 165 + 2.40 + 145 +15 + 180

= 1220 mm

Vị trí đặt lực phương chiều như hình vẽ:

SVTH : Đỗ Minh Thành - Lớp : 99 C1A Trang 39

Rd

R AY

AX R

BY R

R BX P r1

1 P

Hình 6-5 Sơ đồ lực tác dụng lên trục.

Phương trình mômen theo trục OY tại điểm A:

mA = 0  Rd.d + RBY(a + b) - Pr1(a + b + c) = 0

N,,

.)

,(

ba

d.R-c) b(aP

560

514731635

337560962

mA = O  P1 (a + b + c) - RB X(a + b) - Pd. d = 0

N,

.),(

ba

d.R-c) b(aP

560

51476285

3375602644

Tính mômen tại những tiết diện nguy hiểm:

Tại tiết diện n - n

Mômen Mx được xác định theo công thức

1 1 6

10559n

N ,

Mx  Với N = 6,97 KW (Công suất trên trục I)

n1 = 265 vòng / phút: số vòng quay trên trục I

Nmm ,

,

Mx 251183

265

97 6 10 55

MM

, M

, M

Đường kính trục tại tiết diện n - n

SVTH : Đỗ Minh Thành - Lớp : 99 C1A Trang 40