đồ án thiết kế máy tiện ren vít vạn năng (Hust)

MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU 3 CHƯƠNG I: KHẢO SÁT MÁY TƯƠNG TỰ 4 1.1. Những tính năng kĩ thuật của máy tiện cùng cỡ 4 1.2. Phân tích máy tiện ren vít vạn năng 1K62 5 1.2.1. Hộp tốc độ máy 7 1.2.2. Hộp chạy dao của máy 18 1.2.3. Các cơ cấu đặc biệt của máy 1K62 24 1.3. Nhận xét về máy 1K62 28 CHƯƠNG II: THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC CHO MÁY 29 2.1. Thiết kế truyền dẫn tốc độ 29 2.1.1. Thiết kế chuỗi vòng quay tiêu chuẩn 29 2.1.2. Lưới kết cấu 33 2.1.3. Tính số răng các bánh răng của từng nhóm truyền 40 2.1.4. Tính sai số, vẽ đồ thị sai số vòng quay 46 2.2. Thiết kế hộp chạy dao 49 2.2.1. Yêu cầu kĩ thuật 49 2.2.2. Sắp xếp bước ren 50 2.2.3. Thiết kế nhóm cơ sở 51 2.2.4. Thiết kế nhóm gấp bội 52 2.2.5. Tính các tỉ số truyền còn lại 56 CHƯƠNG III: THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC CHO MÁY CẮT KIM LOẠI 62 3.1. Lực tác dụng trong hệ truyền dẫn 62 3.1.1. Xác định chế độ làm việc giới hạn của máy 62 3.1.2. Xác định lực tác dụng lên hệ truyền dẫn 63 3.1.3. Tính công suất của động cơ điện 66 3.1.4. Tính sơ bộ đường kính trục 67 3.2. Tính bền chi tiết máy 69 3.2.1. Tính bền trục chính 69 3.2.2. Tính bền một cặp bánh răng (cặp bánh răng 2754 giữa trục VVI) 83 CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 86 4.1. Lý luận để chọn kiểu gạt 86 4.1.1. Các yêu cầu đối với hệ thống điều khiển 86 4.2. Bảng hệ thống điều khiển chung của hộp tốc độ máy tiện 87 4.3. Tính toán thiết kế hệ thống điều khiển 90 KẾT LUẬN 110 TÀI LIỆU THAM KHẢO 111 LỜI MỞ ĐẦU Đồ án thiết kế máy là một trong những môn học chuyên ngành sâu của sinh viên ngành chế tạo máy trường Đại học Bách Khoa Hà Nội. Đồ án này giúp trang bị thêm những hiểu biết nhất định về kết cấu, nguyên lý hoạt động cũng như công dụng của một số máy cắt kim loại thường dùng. Qua sự phân công của thầy hướng dẫn em được giao nhiệm vụ tính toán, thiết kế Máy tiện ren vít vạn năng, dựa trên cơ sở máy 1K62 (T620), một loại máy rất phổ biến trong các phân xưởng cũng như nhà máy cơ khí. Bước đầu em còn gặp nhiều khó khăn trong việc tìm kiếm tài liệu, thiếu hụt về kiến thức chuyên môn, nhưng được sự hướng dẫn nhiệt tình của các thầy cô cũng như sự cố gắng của bản thân, em đã cơ bản hoàn thành nhiệm vụ được giao. Tuy nhiên trong quá trình thực hiện, do năng lực bản thân còn hạn chế nên có thể còn nhiều sai sót. Do vậy, em rất mong được sự chỉ bảo thêm của thầy cô để có thể hoàn thiện bài làm của mình hơn nữa. Cũng thông qua đồ án môn học này, cùng với sự giảng dạy nhiệt tình của TS. Lê Đức Bảo đã giúp em phần nào có cái nhìn tổng quát hơn về cách tính toán thiết kế máy cắt kim loại, tích lũy thêm những kiến thức về chuyên môn và khả năng tổ chức hoạt động theo nhóm. Bước đầu đặt nền móng cơ bản về kiến thức cũng như kỹ năng của người kỹ sư chế tạo máy trong tương lai. Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ và chỉ bảo tận tình của các thầy cô trong bộ môn, đặc biệt của TS. Lê Đức Bảo đã giúp em hoàn thành tốt đồ án môn học này. Sinh viên thực hiện Trần Văn Ngọc CHƯƠNG I KHẢO SÁT MÁY TƯƠNG TỰ. 1.1. Những tính năng kĩ thuật của máy tiện cùng cỡ. Máy tiện là máy công cụ phổ thông, chiếm 40 – 50% số lượng máy công cụ trong các nhà máy, phân xưởng cơ khí. Dùng để tiện các mặt tròn xoay ngoài và trong (mặt trụ, mặt côn, mặt định hình, mặt ren) xén mặt đầu, cắt đứt. Có thể khoan, khoét, doa trên máy tiện. Trong thực tế, chúng ta có các loại máy tiện vạn năng, máy tiện tự động, bán tự động, chuyên môn hoá và chuyên dùng, máy tiện revolve, máy tiện CNC . Tuy nhiên do thực tế yêu cầu thiết kế máy tiện vạn năng hạng trung, vì vậy ta chỉ xem xét, khảo sát nhóm máy tiện ren vít vạn năng hạng trung (đặc biệt là máy 1K62). Chỉ tiêu so sánh 1K62 1A62 T616 Máy cần thiết kế Công suất động cơ (Kw) 10 7 4,5 10 Chiều cao tâm máy (mm) 200 200 160 Khoảng cách lớn nhất giữa hai mũi tâm (mm) 1400 1500 750 Số cấp tốc độ 23 21 12 23 Số vòng quay nhỏ nhất nmin (vp) 12,5 11,5 44 12,5 Số vòng quay lớn nhất nMax (vp) 2000 1200 1980 Lượng chạy dao dọc nhỏ nhất Sdmin (mmv) 0,07 0,082 0,06 0,08 Lượng chạy dao dọc lớn nhất SdMax (mmv) 4,16 1,59 1,07 Lượng chạy dao ngang nhỏ nhất Snmin (mmv) 0,035 0.027 0,04 0.04 Lượng chạy dao ngang lớn nhất SnMax (mmv) 2,08 0,52 0,78 Các loại ren tiện được Ren quốc tế, ren Anh, ren mô đun, ren pitch Bảng 1: Bảng so sánh máy tương tự và máy cần thiết kế Nhận xét: trên đây chưa phải là tất cả các loại máy trong nước ta có nhưng do hạn chế về tài liệu và kinh nghiệm nên ta mới chỉ phân tích được 4 loại máy trên. Nhận thấy đề tài thiết kế với các loại máy trên ta thấy máy tiện ren vít vạn năng1K62 có đặc tính tướng tự và có tài liệu tham khảo đầy đủ nhất  ta lấy máy 1K62 để khảo sát cho việc thiết kế máy mới. 1.2. Phân tích máy tiện ren vít vạn năng

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU

CHƯƠNG I: KHẢO SÁT MÁY TƯƠNG TỰ

1.1 Những tính năng kĩ thuật của máy tiện cùng cỡ

1.2 Phân tích máy tiện ren vít vạn năng 1K62

1.2.1 Hộp tốc độ máy 7

1.2.2 Hộp chạy dao của máy 18

1.2.3 Các cơ cấu đặc biệt của máy 1K62 24

1.3 Nhận xét về máy 1K62

CHƯƠNG II: THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC CHO MÁY

2.1 Thiết kế truyền dẫn tốc độ

2.1.1 Thiết kế chuỗi vòng quay tiêu chuẩn 29

2.1.2 Lưới kết cấu 33

2.1.3 Tính số răng các bánh răng của từng nhóm truyền 40

2.1.4 Tính sai số, vẽ đồ thị sai số vòng quay 46

2.2 Thiết kế hộp chạy dao

2.2.1 Yêu cầu kĩ thuật 49

2.2.2 Sắp xếp bước ren 50

2.2.3 Thiết kế nhóm cơ sở 51

2.2.4 Thiết kế nhóm gấp bội 52

2.2.5 Tính các tỉ số truyền còn lại 56

CHƯƠNG III: THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC CHO MÁY CẮT KIM LOẠI

3.1 Lực tác dụng trong hệ truyền dẫn

3.1.1 Xác định chế độ làm việc giới hạn của máy 62

3.1.2 Xác định lực tác dụng lên hệ truyền dẫn 63

3.1.3 Tính công suất của động cơ điện 66

3.1.4 Tính sơ bộ đường kính trục 67

3.2 Tính bền chi tiết máy

3.2.1 Tính bền trục chính 69

3.2.2 Tính bền một cặp bánh răng (cặp bánh răng 27/54 giữa trục V/VI) .83 CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN

4.1 Lý luận để chọn kiểu gạt

4.1.1 Các yêu cầu đối với hệ thống điều khiển 86

4.2 Bảng hệ thống điều khiển chung của hộp tốc độ máy tiện

4.3 Tính toán thiết kế hệ thống điều khiển

KẾT LUẬN 110

TÀI LIỆU THAM KHẢO 111

LỜI MỞ ĐẦU

Đồ án thiết kế máy là một trong những môn học chuyên ngành sâu của sinh viênngành chế tạo máy trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Đồ án này giúp trang bị thêm những hiểu biết nhất định về kết cấu, nguyên lý hoạt động cũng như công dụng của một số máy cắt kim loại thường dùng

Qua sự phân công của thầy hướng dẫn em được giao nhiệm vụ tính toán, thiết

kế "Máy tiện ren vít vạn năng", dựa trên cơ sở máy 1K62 (T620), một loại máy rất phổ biến trong các phân xưởng cũng như nhà máy cơ khí

Bước đầu em còn gặp nhiều khó khăn trong việc tìm kiếm tài liệu, thiếu hụt vềkiến thức chuyên môn, nhưng được sự hướng dẫn nhiệt tình của các thầy cô cũng như sự cố gắng của bản thân, em đã cơ bản hoàn thành nhiệm vụ được giao Tuy nhiên trong quá trình thực hiện, do năng lực bản thân còn hạn chế nên

có thể còn nhiều sai sót Do vậy, em rất mong được sự chỉ bảo thêm của thầy cô

để có thể hoàn thiện bài làm của mình hơn nữa

Cũng thông qua đồ án môn học này, cùng với sự giảng dạy nhiệt tình của

TS Lê Đức Bảo đã giúp em phần nào có cái nhìn tổng quát hơn về cách tính toán thiết kế máy cắt kim loại, tích lũy thêm những kiến thức về chuyên môn vàkhả năng tổ chức hoạt động theo nhóm Bước đầu đặt nền móng cơ bản về kiến thức cũng như kỹ năng của người kỹ sư chế tạo máy trong tương lai

Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ và chỉ bảo tận tình của các thầy cô trong bộ môn, đặc biệt của TS Lê Đức Bảo đã giúp em hoàn thành tốt đồ án môn học này

Sinh viên thực hiện Trần Văn Ngọc

CHƯƠNG I KHẢO SÁT MÁY TƯƠNG TỰ.

1.1 Những tính năng kĩ thuật của máy tiện cùng cỡ.

Máy tiện là máy công cụ phổ thông, chiếm 40 – 50% số lượng máy công cụtrong các nhà máy, phân xưởng cơ khí Dùng để tiện các mặt tròn xoay ngoài vàtrong (mặt trụ, mặt côn, mặt định hình, mặt ren) xén mặt đầu, cắt đứt Có thểkhoan, khoét, doa trên máy tiện

Trong thực tế, chúng ta có các loại máy tiện vạn năng, máy tiện tự động, bán tựđộng, chuyên môn hoá và chuyên dùng, máy tiện revolve, máy tiện CNC

Tuy nhiên do thực tế yêu cầu thiết kế máy tiện vạn năng hạng trung, vì vậy tachỉ xem xét, khảo sát nhóm máy tiện ren vít vạn năng hạng trung (đặc biệt làmáy 1K62)

Máycầnthiếtkế

Khoảng cách lớn nhất giữa hai mũi

Lượng chạy dao ngang nhỏ nhất Snmin

1.2 Phân tích máy tiện ren vít vạn năng 1K62.

Đặc tính kĩ thuật của máy tiện ren vít vạn năng 1K62.

 Đường kính lớn nhất của phôi gia công: 400(mm) trên băng máy,200(mm) trên bàn máy

 Số cấp tốc độ trục chính : Z = 23 (cấp)

 Giới hạn vòng quay trục chính: ntc = 12,5  2000(vg/ph)

 Tiện trơn:

+ Lượng chạy dao dọc Sd : 0,07  4,16(mm/vg)

+ Lượng chạy dao ngang Sng: 0,035  2,08 (mm/vg)

+ Công suất động cơ chạy nhanh : Nđc2 = 1(kW)

+ Số vòng quay động cơ chạy nhanh: nđc2 = 1410(vg/ph)

Hình1: Sơ đồ động máy 1k62

Hình 2: Sơ đồ cấu trúc động học

Đường truyền tốc độ cao:

Từ động cơ 1 bộ truyền đai (I)(II)(III)(VI)Trục chính

+ Đường tốc độ cao có 6 cấp tốc độ: Z2 = 2x3 từ n19n24 = 6302000(vg/ph)

-4.61-4.57

4.94 2.43 1.68 1.16

0.41 2.6

Từ đồ thị vòng quay ta nhận thấy tại máy cơ sở có các cấp tốc độ có sai

số vòng quay vượt quá ± 2,6% ( Sai số cho phép ) như:

1.2.1.5 Đồ thị vòng quay thực tế của máy 1K62

Ta có đồ thị vòng quay của máy 1K62 như hình vẽ dưới:

Lượng mở giữa hai tia của nhóm 1:  [X] = 1

 Tia i10 lệch sang trái 1 khoảng : 3.lg

Lượng mở tia của nhóm 5:  [X] = 3

 Nhóm 6 từ trục: III– VI:

i11 = 65/43 1,51 = X11 x11¿1,87

 Tia i11 lệch sang phải 1 khoảng: 1,87.lg

Lượng mở tia của nhóm 6:  [X] = 2

Bảng 3 : Bảng tổng hợp lượng mở của các nhóm truyền.

Phương án không gian và phương án thứ tự :

Từ trên ta xác định được công thức kết cấu của máy là:

Z = (2 x 3 x 2 x 2) + (2 x 3 x 1) = 30

Đường truyền chính Đường truyền phụ

Ta nhận thấy máy tổ chức hai đường truyền: đường truyền gián tiếp (tốc độthấp) và đường truyền trực tiếp (tốc độ cao), như vậy là tốt, vì đường truyền tốc

độ cao cần số TST ít dẫn đến sẽ giảm được ồn, rung, giảm ma sát, tăng hiệusuất… khi máy làm việc

Theo lí thuyết tính toán để TST giảm từ từ đồng đều, đảm bảo được mô menxoắn yêu cầu thì số bánh răng các trục đầu phải nhiều hơn Do đó, đáng raPAKG là 3 x 2 x 2 x 2 là tốt nhất Tuy nhiên, phương án 2 x 3 x 2 x 2 là hợp línhất vì:

Do yêu cầu thực tiễn, máy có truyền động quay thuận thì phải có truyềnđộng quay nghịch để phục vụ quá trình gia công và đổi chiều (giả sử đối với bàn

xe dao chẳng hạn, nếu chỉ có một truyền động thì không thể đưa bàn dao tịnhtiến ngược lại trên băng máy mà chỉ tịnh tiến được một chiều, khi cắt ren thìtrục chính phải có chuyển động quay nghịch để chạy dao ra…) Muốn vậy trêntrục vào (II) phải dùng li hợp ma sát (gồm 2 nửa: chạy thuận và chạy nghịch) đểthực hiện nhiệm vụ đó

Sở dĩ dùng li hợp ma sát mà không dùng các cơ cấu khác cùng tác dụng là vì

ở máy tiện cho đảo chiều thường xuyên, do đó cần phải êm, không gây va đậpmạnh…mà li hợp ma sát lại khắc phục được những nhược điểm đó, đồng thờidùng ly hợp ma sát cũng có tác dụng đề phòng quá tải

Sở dĩ LHMS được đặt trên trục I mà không đặt trên các trục khác là vì:

Trục I có tốc độ không đổi và là trục vào nên có mômen xoắn nhỏ, do đó,LHMS đặt trên trục này chỉ có 1 tốc độ, mômen xoắn nhỏ nhất, để đạt kíchthước li hợp là hợp lý khoảng D = 100 (mm) thì tốc độ trục I có thể đạt đượckhoảng n0 = 800 v/p

Vì vậy PAKG 2 x 3 x 2 x 2 là hợp lí

Về phương án thứ tự (PATT) của máy có dạng là:

PATT: I II III IV

Dựa vào đồ thị vòng quay của máy 1k62 ta thấy từ trục I đến trục II lượng

mở tăng từ 1->2 tương tự từ (II) đến (III) lượng mở tăng từ 2->6 Từ (III) ->(IV) lượng mở lẽ ra phải tăng từ 6 -> 12 nhưng do có sự trùng tốc độ nên từ 6-

>6 Do vậy ta chọn PATT là I II III IV và có thêm đường truyền phụ

Dùng phương án thứ tự như trên sẽ tạo ra lưới kết cấu có hình rẻ quạt do đó làm cho kết cấu máy hợp lí ( Bản chất của lưới kết cấu hình rẻ quạt là do sự

chênh lệch tỷ số truyền của nhốm truyền đầu tiên là nhỏ vì vậy cho ta kết cấu máy hợp lí ).

1 i 

Nghĩa là: tia i1 = 4

1

nghiêng trái tối đa là 6 ô và tia i2 = 2 nghiêng phải tối đa

là 3 ô Tức là, lượng mở tối đa Xmax = 9 ô

Với công bội  = 1,26 TST i được biểu diễn trên đồ thị vòng quay như sau:

Vì vậy để khắc phục, người ta phải giảm bớt lượng mở của đường truyền giántiếp từ [X] = 12 xuống [X] = 9, còn đường truyền trực tiếp giữ nguyên Giảmnhư vậy thì đường gián tiếp sẽ có 3 tốc độ trùng Khi đó, số tốc độ của máy sẽlà:

Z = (2x3x2x2 – 3) + (2x3x1) = 27 tốc độ, mà số tốc độ yêu cầu là 23 dẫn đến

là sẽ thừa ra 4 tốc độ

Vì vậy, để khắc phục người ta đã xử lí bằng cách:

+ Vẫn giữ nguyên số cấp tốc độ của đường truyền trực tiếp (6 tốc độ) vì nó có

số TST ít dẫn đến sẽ giảm được tiếng ồn, giảm rung động, giảm ma sát, đồngthời lại tăng được hiệu suất… khi máy làm việc

+ Mặt khác, tiếp tục giảm thêm 3 tốc độ của đường truyền gián tiếp sẽ có lợivì: máy sẽ giảm đi được số tốc độ có hiệu suất thấp dẫn đến kết cấu HTĐ sẽnhỏ, gọn hơn, đồng thời số tốc độ mất đi đó sẽ được bù vào đường truyền trựctiếp Ngoài ra khi i = 1/ 9 khá lớn nhất là khi giảm tốc độ khích thước của cặpbánh răng khá lớn

Như vậy đường truyền gián tiếp sẽ có lượng mở nhóm cuối là:

[X] = 12 – 6 = 6

Suy ra:

Số tốc độ danh nghĩa của đường truyền gián tiếp là: Z1 = 2x3x2x2 – 6 = 18

Số tốc độ danh nghĩa của đường truyền trực tiếp là: Z2 = 2x3x1 = 6

Dẫn đến tổng số tốc độ là: Z = Z1 + Z2 = 18 + 6 = 24

Vì máy chỉ đòi hỏi 23 tốc độ, nên người ta đã xử lí bằng cách: cho tốc độ thứ

18 (cao nhất) của đường truyền gián tiếp trùng với tốc độ thứ 1 (thấp nhất) củađường truyền trực tiếp, do đó máy chỉ còn 23 tốc độ Nghĩa là trị số tốc độ thứ

18 (n18 = 630 v/p), có thể đi bằng 2 đường truyền (trực tiếp và gián tiếp) Tuynhiên, khi sử dụng tốc độ này thì ta nên sử dụng đường truyền trực tiếp (vìnhững ưu điểm đã nói trên)

Vì vậy phương án chuẩn của máy là:

Đối với đường truyền gián tiếp:

PAKG : 2 x 3 x 2 x 2

PATT : I II III IV

Với thiết kế như vậy gây ra hiện tượng lượng mở vượt quá giới hạn cho phép.

Để khắc phục điều đó ta có biện pháp thu hẹp lượng mở bằng cách thêm trụctrung gian dẫn đến thêm tỉ số truyền

Dựa vào tính toán lượng mở, PATT và PAKG ta tính được lưới kết cấu Lướikết cấu biểu diễn số tốc độ ứng với cột dọc, số trục công tác ứng với cột ngang

Ta nhận thấy máy tổ chức hai đường truyền: đường truyền gián tiếp (tốc độthấp) và đường truyền trực tiếp (tốc độ cao), như vậy là tốt, vì đường truyền tốc

độ cao cần số TST ít dẫn đến sẽ giảm được ồn, rung, giảm ma sát, tăng hiệusuất… khi máy làm việc

Máy có 23 tốc độ khác nhau của trục chính Có 2 đường truyền, đường truyềntốc độ thấp có 18 tốc độ, đường truyền tốc độ cao có 6 tốc độ và có 2 tốc độ trùng Với giải tốc rộng nên có thể đáp ứng được nhiều trong gia công cắt gọt.Phương án không gian và phương án thứ tự hợp lý để bộ truyền không bị cồng kềnh

Động học:

Ta chia lưới kết cấu thành 2 phần là vì như lý giải ở trên, từ PAKG và PATT

ta chia thành hai đường truyền trực tiếp và giản tiếp Mỗi đường truyền vẽ ra một lướt kết cấu để đảm bảo tính đối xứng

1.2.2 Xích chạy dao của máy

Xích chạy dao của máy 1k62 bắt đầu từ trục chính và kết thúc là con dao.Nhưng máy 1k62 trên xích chạy dao, người ta phân loại như sau

Phân loại:

+Xích tiện trơn: S dọc và S ngang

+Xích tiện ren : Ren theo hệ met (Quốc tế + Modun) và Ren theo hệ anh(Anh

Phương trình xích cắt ren tổng quát:

1 vòng TC (mm/vòng) (1.1)

Trong đó:

1VTC: 1 vòng trục chính

idc: là tỉ số truyền bộ bánh răng đảo chiều

itt: là tỉ số truyền bộ bánh răng thay thế

ics: là tỉ số truyền bộ bánh răng cơ sở (norton thuận)

1/ics: là tỉ số truyền bộ bánh răng cơ sở (norton nghịch)

igb: là tỉ số truyền bộ bánh răng gấp bội

tx: bước xích vít me

tp: bước ren

1.2.2.1 Xác định phương trình cắt ren

+ Ren hệ Mét :

- Ren tiêu chuẩn:

1v.tc × 6060 (VII) ×4242 (VIII) × 4295 ×9550 (IX) [ C2−trái ¿ ] ¿

Ren mặt đầu được sử dụng để gia công đường xoắn Acsimet trên mâm cặp

3 vấu… Khi đó dao tiện chạy hướng kính nên không dùng trục vít me dọc,không qua li hợp siêu việt, vào trục trơn, vào hộp xe dao rồi tới trục vít mengang có =5mm

1.2.2.2 Xác định phương trình cắt trụ trơn:

Đây là nguyên công chiếm nhiều thời gian nhất trong thời gian phục vụ củamáy tiện Phương trình xích động của nó như xích cắt ren nhưng không qua trụcvít me mà đi qua li hợp siêu việt rồi đến hộp xe dao.Lượng chạy dao dọc bằng0,7÷4,16 mm/vòng.

+ Lượng chạy dao dọc:

- Ưu điểm: (cơ cấu norton)

 Kích thước hộp chạy dao tương đối nhỏ vì số lượng bánh răng trong

cơ cấu ít và các bánh răng đặt tương đối khít nhau

 Tổn thất công suất nhỏ do không có những bánh răng chạy không

- Nhược điểm:

 Độ cứng vững kém do dùng bánh răng trung gian

 Khó dùng bánh răng nghiêng

1.2.3 Các cơ cấu đặc biệt của máy 1K62.

1.2.3.1 Cơ cấu Norton

* Nguyên lý làm việc

Các bánh răng được cố định trên trục theo thứ tự từ nhỏ đến lớn tạo thànhhình tháp, cơ cấu gồm các bánh răng 28-25-36 sẽ được quay ra khỏi vị trí ăn khớp sau đó dịch chuyển dọc theo trục XI tới vị trí bánh răng cần chọn thì quay lại cho ăn khớp với bánh răng đó và tạo ra 1 tỉ số truyền mới

- khối bánh răng hình tháp gồm 7 bánh răng:

* Nhược điểm: độ cứng vững không cao

1.2.3.2 Cơ cấu đai ốc bổ đôi

Hình 8: Cơ cấu đai ốc bổ đôi

* Ưu điểm: đóng tách đai ốc khỏi trục vít me dễ dàng, ren của vít me và ren của

đai ốc là ren hình thang và luôn có cơ cấu để khử khe hở của ren

1.2.3.3 Ly hợp siêu việt:

* Nguyên lý làm việc

- Khi chạy dao, khối bánh răng có 2 tỉ số truyền 2856 làm cho vỏ (1) quay theo chiều ngược kim đồng hồ Do ma sát và lực tác dụng của lò xo(4), con lăn sẽ bị kẹt ở chỗ giữa vỏ (1) và lõi (2) Do đó lõi (2) sẽ nhận chuyển động chạy dao truyền cho trục trơn XV Trục trơn sẽ quay cùng chiều và cùng vận tốc với vỏ

(1) Khi vỏ (1) chuyển động theo chiều kim đồng hồ, con lăn (3) sẽ chạy đến chỗ rỗng giữa vỏ (1) và lõi (2) Lõi (2) qua then sẽ đứng yên cùng trục trơn XV,xích chạy dao ngắt muốn cho trục trơn XV chuyển động theo chiều này phải cho khối bánh răng Z28-Z28 trên trục XIV vào ăn khớp với bánh răng Z56 lắp

cố định trên trục XV ngoài ly hợp siêu việt, truyền động này còn dùng để cắt ren mặt đầu

- Khi chạy dao nhanh, trục trơn XV nhận chuyển động từ động cơ ĐC2

(N=1KW) làm lõi quay nhanh theo chiều ngược kim đồng hồ.Lúc này vỏ (1) cũng vẫn nhận chuyển động chạy dao theo chiều ngược kim đồng hồ, nhưng vận tốc chậm hơn lõi (2) Do đó các con lăn (3) đều chạy đến vị trí rộng giữa vỏ(1) và lõi (2) Xích chạy dao bị cắt đứt và trục trơn được chuyển động với tốc độnhanh

Hình 9: Ly hợp siêu việt

* Ưu điểm: Trong khi vành ngoài quay cùng chiều kim đồng hồ, nếu cho trục màu xanh quay cùng chiều kim đồng hồ nhanh hơn (từ nguồn dẫn động khác), thì vành ngoài vẫn quay theo chiều và vận tốc đã có, không bị ảnh hưởng gì

1.2.3.4 Cơ cấu ly hợp ma sát:

Hình 10: Ly hợp ma sát.

1: Trục rỗng; 2: Bánh răng khi trục chính quay thuận; 3, 12: Đĩa ma sát

4, 5: Đai ốc điều chỉnh; 6: Bánh răng khi trục chính quay ngược

7: Khớp trục; 8: Thanh giằng; 9: Thanh kéo; 10: Chốt; 11: Khớp ma sát.Trong máy tiện 1K62 ly hợp ma sát M1 trên trục (I) là ly hợp ma sát đĩa 2 chiều dùng để đóng mở máy và đảo chiều trục chính

* Nguyên lý làm việc

Bánh răng (2) và bánh răng (6) đều lồng không trên trục I, một đầu moay ơ của 2 bánh răng có dạng ống dày trên đó có các rãnh dọc, bên trong có lắp các đĩa ma sát (3) vấu ngoài mắc ào rãnh moay ơ Đĩa ma sát (12) có lỗ then hoa để lắp vào phần then hoa trên trục I Các đĩa ma sát (3), (12) lắp xen kẽ và sát nhau

để tạo khe hở làm việc, giữa các đĩa ma sát còn lắp xen kẽ các vòng lò xo nén Các đĩa làm việc theo nguyên lí sau: nếu ép chặt đĩa (3) vào đĩa (12) chúng sẽ liên kết với nhau tạo lực ma sát bề mặt Chuyển động từ trục I qua các đĩa ma sát truyền cho khối bánh răng Z=56-Z=51 hoặc Z=50 Nếu gạt má gạt (7) sang phải thì đòn bẩy sang trái đẩy thanh kéo (9) sang trái và ép các đĩa ma sát chặt với bánh răng Z=51, trục chính quay theo chiều thuận Nếu má gạt ở giữa, ly hợp ma sát không làm việc, máy ngừng hoạt động Đai ốc (4),(5) dùng để điều chỉnh khe hở làm việc của các đĩa ma sát khi nó bị mòn hoặc sửa chữa

* Ưu điểm: đóng mở máy và đảo chiều trục chính nhanh chóng, làm việc êm.

* Nhược điểm: các đĩa ma sát bị mài mòn liên tục và sinh ra hiện tượng

trượt, phải thường xuyên điều chỉnh hai đai ốc 4,5 để ép đĩa vào nhau

 Về kết cấu :

Phương án không gian và phương án thứ tự hợp lý Lưới kết cấu với lượng

mở và tỷ số truyền thay đổi từ từ, đều đặn, trong giới hạn cho phép Với phương

án không gian trên tạo kết cấu hộp nhỏ gọn, hiệu suất cao, dễ lắp ráp sửa chữa

 Kết cấu đặc biệt

Bộ ly hợp ma sát ở trục I được làm việc ở vận tốc 800 (vg/ph) một tốc độhợp lý, đồng thời bộ ly hợp ma sát còn tận dụng được bánh răng trên trục I nêntăng được độ cứng vững

Máy có bộ ly hợp siêu việt, thuận tiện cho quá trình chạy dao nhanh

Cơ cấu đai ốc bổ đôi: có nhiệm vụ quan trọng trong quá trình tiện ren với ưuđiểm sử dụng dễ dàng đáp ứng nhanh, đảm bảo độ chính xác Nhược điểm kếtcấu khá phức tạp khó chế tạo

CHƯƠNG II: THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC CHO MÁY

Ta có số cấp tốc độ của máy cần thiết kế là: Z = 23

Đây là một số nguyên tố, ta không thể phân tích được nên ta chọn Zảo = 24 Sau khi tính toán, ta cho trùng một tốc độ để còn lại đúng: Z=23

Với Z = 24, ta có nhiều phương án không gian (PAKG) khác nhau:

Số bánh răng chịu M Xmax 2 2 2 3

Cơ cấu đặc biệt Ly hợp ma sát Ly hợp ma sát Ly hợp ma sát Ly hợp ma sát

Bảng 2.2: Bảng so sánh phương án bố trí không gian Với: b: chiều rộng các bánh răng

f: khe hở giữa các bánh răng và bề rộng cần gạt

Qua bảng, ta nhận thấy:

Cả 4 phương án không gian đều có tổng số bánh răng, tổng số trục và chiều dài

sơ bộ là giống nhau

Phương án (4) có số bánh răng chịu mô men xoắn ở trục cuối là nhiều nhất nên

ta không chọn phương án này

Phương án (1) cho nhóm truyền có nhiều tỉ số truyền nhất được đặt ở trên trục đầu tiên, nên sẽ cho kích thước hộp tốc độ nhỏ gọn Tuy nhiên để đổi chiều quay, ta dùng li hợp ma sát cũng trên trục đầu tiên Như vậy, nếu vẫn chọn phương án (1) thì kích thước sẽ trở nên cồng kềnh

Hình 2.1: Sơ đồ không gian các khối bánh răng

2.1.1.2 Phương án thứ tự (PATT), lưới kết cấu và đặc trưng của các các nhóm truyền

T I II III IV I II IV III I III II IV I III IV II I IV II III I IV III IIĐTN [1] [2] [6]

[12] [1] [2] [12] [6] [1] [4] [2] [12] [1] [4] [12] [2] [1] [8] [2] [4] [1] [8] [4][2]Lưới

T II I III IV II I IVIII II III I IV II III IV I II IV I III II IV III IĐTN [3] [1] [6]

[12] [3][1][12][6] [2] [4] [1] [12] [2] [4] [12] [1] [2] [8] [1] [4] [2] [8] [4] [1]Lưới

T IV I

ĐTN [6] [1] [3]

[12] [6][1][12][3] [6] [2] [1] [12] [6] [2] [12] [1] [4] [8] [1] [2] [4] [8] [2] [1]Lưới

kết

1 1

T IV I II III IV I III II IV II I III IV II III I IV III I II IV III IIIĐTN [12] [1] [3]

[6] [12][1][6][3] [12] [2] [1] [6] [12] [2] [6] [1] [12] [4] [1] [2] [12][4][2][1]Lưới

φ X max>8như vậy không thỏa mãn điều kiện

Do đó để thỏa mãn điều kiên φ X max ≤ 8ta phải thêm một trục trung gian hoặc tách

ra thành hai đường truyền

Theo sự so sánh giữa các phương án ta thấy phương án thứ tự I II III IV( φ X max=16) có lượng mở tăng dần theo từng nhóm truyền Mặt khác theo máy tham khảo đã chọn thì phương án I II III IV là tốt hơn cả, có lượng mở đều đặn

và tăng từ từ, kết cấu chặt chẽ, hộp tương đối gọn và lưới kết cấu có hình rẻ quạt đều đặn

2.1.2 Lưới kết cấu

Lưới kết cấu mang tính định tính nên ta xác định được vị trí n0 tại chính giữa

Mỗi đường thẳng nằm ngang biểu diễn một trục của hộp tốc độ Các điểm trên đường thẳng nằm ngang biểu diễn số cấp tốc độ của trục đó.

Các đoạn thẳng nối các điểm tương ứng trên trục tượng trưng cho các tỉ số truyền giữa các trục đó

Lượng mở, tỷ số truyền của các nhóm thay đổi thay đổi từ từ, đều đặn và trong giới hạn cho phép Lưới kết cấu nên sít đặc, theo dạng mái nhà để đảm bảo tuổi thọ và kích thước của hộp tốc độ

Ta có 2 lưới kết cấu điển hình :

Có thể bù 2 tốc độ bằng đường truyền phụ từ trục II Nhưng như vậy thì khó bố trí tỷ số truyền giữa trục II và trục chính, đồng thời không tận dụng được nhiều tốc độ cao.

Mặt khác tham khảo máy 1K62 ta giảm thêm 3 tốc độ của đường truyền gián tiếp sẽ có lợi vì máy sẽ giảm được số tốc độ có hiệu suất thấp dẫn đến hộp tốc

độ sẽ nhỏ gọn đồng thời số tốc độ mất đi sẽ được bù vào đường truyền trực tiếp

từ trục IV sang VI

Như vậy đường truyền gián tiếp nhóm cuối sẽ có lượng mở là

[X] = 12 – 6 = 6 tốc độ

Số tốc độ danh nghĩa của đường truyền gián tiếp là: Z1 = 2x3x2x2 – 6 = 18

Số tốc độ danh nghĩa của đường truyền trực tiếp là : Z2 = 2x3x1 = 6

Số tốc độ của máy là Z = Z1 + Z2 = 18 + 6 = 24 tốc độ

Vì yêu cầu Z = 23 tốc độ  Ta xử lý bằng cách cho tốc độ thứ 18 (cao nhất) của đường truyền gián tiếp trùng với tốc độ thứ nhất (thấp nhất) của đường truyền trực tiếp, khi đó máy chỉ còn 23 tốc độ Nghĩa là tốc độ số 18 có thể truyền theo 2 đường truyền trực tiếp và gián tiếp Thường chạy theo đường truyền trực tiếp.Tốc độ n18 là tốc độ thường được sử dụng Làm như vậy, tốc độ

18 có thể truyền theo cả 2 đường truyền: trực tiếp – gián tiếp Tăng thêm thời gian sử dụng tốc độ này

Vì vậy phương án của máy sẽ là:

Đối với đường truyền gián tiếp: Đối với đường truyền trực tiếp:

PATT : I II III IV PATT : I II III

[x] : [1] [2] [6] [6] [x] : [1] [2] [0]

Bảng 2.4: Phương án máy thiết kế

Ta có lưới kết cấu của hai đường truyền như sau:

Hình 2.3: Lưới kết cấu

Đồ thị vòng quay đa phần là giảm tốc do động cơ tiêu chuẩn hợp lí nhất là động

cơ có 2 cặp cực và nđc = 1440 [vg/ph], trong khi đó nTCmin = 14 [vg/ph] Tuy nhiên từ trục I sang trục II, ta phải tăng tốc để số đĩa ma sát trong li hợp ma sát

là ít nhất Khi ta tăng tốc, chuyển động sẽ được truyền từ bánh răng lớn sáng bánh răng bé nên ta sẽ lợi dụng được bánh răng lớn làm vỏ li hợp ma sát Khi bánh răng càng lớn thì đường kính sẽ lớn theo, do đó ta có thể lắp được những đĩa li hợp ma sát lớn vào trong lòng bánh răng, từ đó giảm được số đĩa

Đồ thị vòng quay thừa hưởng tất cả những lí luận trước đó cho lưới kết cấu.Quy ước các điểm trên trục nằm ngang chỉ số vòng quay cụ thể Các tia nối các điểm tương ứng giữa các trục biểu diễn trị số tỉ số truyền của từng cặp bánh răng (hay các cặp truyền động khác) Tia nghiêng phải biểu thị i > 1 Tia

nghiêng trái biểu thị i < 1 Tia thẳng đứng biểu thị i = 1

Xác định vị trí n đc: Từ đề bài ra n đc= 1440[vg/ph] ta xác định vị trí thích hợp của

n đc trên trục động cơ

Xác định vị trí n0:

Ta có: n0 = nđc.iđ η với 14≤i ≤ 2

Trong đó: - nđc– số vòng quay của động cơ; nđc = 1440 [vg/ph]:

- iđ – tỉ số truyền từ trục động cơ đến trục đầu tiên của hộp tốc độ( thường dung dây đai)

- η: hệ số trượt bộ truyền đai, η=0,985

- n0 – tốc độ của trục đầu tiên

 i2 = 1,262 = 1,5876  tia i2 nghiêng phải 2 khoảng lg.

Tương tự như vây ta chọn tỉ số truyền cho các nhóm truyền khác

 i4 = -2 = 1,26-2 = 0,63  tia i4 nghiêng trái 2 khoảng lg

 i3 = -4 = 1,26-4 = 0,40  tia i3 nghiêng trái 4 khoảng lg

Nhóm truyền thứ ba (theo đường gián tiếp):

Truyền từ trục III sang trục IV, có 2 tỉ số truyền (i6 & i7), đặc tính của nhómtruyền 2[6], đoạn truyền giảm tốc nên i1 Ta chọn i7 = 1 Từ đó ta có:

i7 : i6 = 1 : -6

 i6 = -6 = 1,26-6 = 0,25  tia i6 nghiêng trái 6 khoảng lg

Nhóm truyền thứ tư (theo đường gián tiếp):

Truyền từ trục IV sang trục V, có 2 tỉ số truyền (i8 & i9), đặc tính của nhóm truyền 2[6], đoạn truyền giảm tốc nên i1 Ta chọn i9 = 1 Từ đó ta có:

i9 : i8 = 1 : -6

 i8 = -6 = 1,26-6 = 0,25  tia i8 nghiêng trái 6 khoảng lg

Nhóm truyền cuối trên đường truyền gián tiếp (tốc độ thấp):

Truyền từ trục V sang trục VI, có một tỉ số truyền (i10) Tỉ số truyền của nhóm này ta không thể chọn được nữa mà nó phụ thuộc vào vận tốc nhỏ nhất

nmin của dãy tốc độ trục chính Ta có quan hệ:

nmin = n0.i1.i3.i6.i8.i10

⇒i10=n nmin

0.i1.i3.i6.i8=14900 1 , 26 0,4 0,25 0 25 =0 ,49≈1 ,26−3=ϕ−3

 tia i10 nghiêng trái 3 khoảng lg

Nhóm truyền cuối trên đường truyền trực tiếp (tốc độ cao):

Truyền từ trục III sang trục VI, có 1 tỉ số truyền (i11) Tương tự như trên, tỉ số truyền này phụ thuộc vào vận tốc lớn nhất nmax của dãy tốc độ trục chính Ta có quan hệ:

nmax = n0.i2.i5.i11

⇒i11=n nmax

0 i2 i5=2240900 1 ,5876 1 =1 , 57≈1 , 262=ϕ2

 tia i11 nghiêng phải 2 khoảng lg.

Qua phần chọn tỉ số truyền trên ta thấy tất cả các tỉ số truyền đều đạt yêu

cầu nằm trong khoảng (

1

4 ; 2)

Từ đó ta có thể xác định được đồ thị vòng quay của hộp tốc độ:

Hình 2.4: Đồ thị vòng quay máy thiết kế

2.1.3 Tính số răng các bánh răng của từng nhóm truyền

K : bội số chung nhỏ nhất (fx + gx ) trong một nhóm truyền;

Khi bánh răng nhỏ nhất làm bị động (nhóm truyền tăng tốc) thì: