thiết kế máy ép trục khuỷu 63t

Hình 2-1Nguyên lý làm việc của máy như sau:động cơ1 qua bộ truyền đai2 truyềnchuyển động cho trục3 ,bánh răng4 ăn khớp với bánh răng 5 lắp lồng khôngtrên trục khuỷu5.Khi đóng ly hợp6 trụ

CHƯƠNG 1GIỚI THIỆU VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP

GIA CÔNG ÁP LỰC1.1 THỰC CHẤT, ĐẶC ĐIỂM CỦA GIA CÔNG ÁP LỰC

1.1.1 Thực chất

Gia công kim loại bằng áp lực là một trong những phương pháp cơ bản đểchế tạo các chi tiết máy và các sản phẩm kim loại thay thế cho phương pháp đúchoặc gia công cắt gọt

Gia công kim loại bằng áp lực thực hiện bằng cách dùng ngoại lực tác dụnglên kim loại ở trạng thái nóng hoặc nguội làm cho kim loại đạt đến quá giới hạn đànhồi, kết quả sẽ làm thay đổi hình dạng của vật thể kim loại mà không phá hủy tínhliên tục và độ bền của chúng

1.1.2 Đặc điểm

Kim loại gia công ở thể rắn, sau khi gia công không những thay đổi hìnhdáng kích thước mà còn thay đổi cả cơ, lý, hóa tính của kim loại như : Kim loại mịnchặt hơn hạt đồng đều, khử các khuyết tật (rổ khí, rổ co ) do đúc gây nên, nângcao cơ tính và tuổi bền của chi tiết

Gia công áp lực là quá trình sản xuất cao nó cho phép ta nhận các chi tiết cókích thước chính xác, mặt chi tiết tốt, lượng phế liệu thấp và chúng có tính cơ họccao so với các vật đúc

Gia công kim loại bằng áp lực cho năng suất cao vì có khả năng cơ khí hóavà 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

- Đơn tinh thể là khối kim loại có mang tinh thể đồng nhất khi ứng suấtsinh ra trong kim loại vượt quá giới hạn đàn hồi kim loại bị biến dạng dẻo do trượtvà song tinh

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

Theo hình thức trượt, một phần đơn tinh thể dịch chuyển song song với phầncòn lại theo một mặt phẳng nhất định, mặt phẳng này gọi là mặt trượt (Hình a) Trênmặt trượt, các nguyên tử kim loại dịch chuyển tương đối với nhau một khoảng đúngbằng số nguyên lần thông số mạng, sau dịch chuyển các nguyên tử kim loại ở vị trícân bằng mới, bởi sau khi thôi tác dụng lực kim loại không trở về trạng thái ban đầu Theo hình thức song tinh, một phần tinh thể vừa trượt vừa quay đến một vịtrí mới đối xứng với phần còn lại qua một mặt phẳng gọi là mặt song tinh (Hình b)các nguyên tử kim loại trên mỗi mặt di chuyển một khoảng tỷ lệ với khoảng cáchđến mặt song tinh

Các nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm cho thấy trượt là hình thức chủyếu gây ra biến dạng dẻo trong kim loại các mặt trượt là các mặt phẳng có mật độnguyên tử cao nhất Biến dạng dẻo do song tinh gây ra rất bé, nhưng khi có songtinh trượt sẽ xảy ra thuận lợi hơn

b Biến dạng dẻo trong đa tinh thể

Biến dạng dẻo trong đa tinh thể : Kim loại và hợp kim là tập hợp của nhiềuđơn tinh thể (Hạt tinh thể ), Cấu trúc của chúng được gọi là cấu trúc đa tinh thể.Trong đa tinh thể biến dạng dẻo có hai dạng : Biến dạng trong nội bộ hạt và biếndạng ở vùng tinh giới hạt Sự biến dạng trong nội bộ hạt do trượt và song tinh Đầu

SVTH : Đặng Văn K huyên - Lớp : 98 C1C Trang 1

tiên sự trượt xảy ra ở các hạt có mặt trượt tạo với hướng của ứng suất chính hoặcmột góc bằng hoặc xấp xỉ 450sau đó mới đến các mặt khác Như vậy, biến dạng dẻotrong kim loại đa tinh thể xảy ra không đồng thời và không đồng đều Dưới tác dụngcủa ngoại lực, biên giới hạt của các tinh thể của bị biến dạng, khi đó các hạt trượt vàquay tương đối với nhau Do sự trượt và quay của các hạt, trong các hạt lại xuất hiệncác mặt trượt thuận lợi mới, giúp cho biến dạng trong kim loại tiếp tục phát triển.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 của kim loại dưới tác dụngcủa ngoại lực mà không bị phá hủy Tính dẻo của kim loại phụ thuộc vào hàng loạtnhân tố khác nhau : Thành phần và tổ chức của kim loại, nhiệt độ, trạng thái ứngsuất chính, ứng suất dư, ma sát ngoài, 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, lực liên kết giữa các nguyêntử khác nhau do đó tính dẻo của chúng cũng khác nhau , chẳng hạn đồng nhôm dẻohơn sắt Đối với các hợp kim, kiểu mạng thường phức tạp xô lệch mạng lớn, một sốnguyên tố tạo các hạt cứng trong tổ chức cản trở sự biến dạng do đó tính dẻo giảm.Thông thường kim loại sạch và hợp kim có cấu trúc một pha Các tạp chất thườngtập trung ở biên giới hạt, làm tăng xô lệch mạng cũng làm giảm tính dẻo của kimloại

b Ảnh hưởng của nhiệt độ

Tính dẻo của kim loại phụ thuộc rất lớn vào nhiệt độ hầu hết kim loại khităng nhiệt độ tính dẻo tăng Khi tăng nhiệt độ, dao động nhiệt của các nguyên tửtăng, đồng thời xô lệch mạng giảm, khả năng khuyếch tán của các nguyên tử tănglàm cho tổ chức đồng đều hơn một số kim loại ở nhiệt độ thường tồn tại ở pha kémdẻo, khi ở nhiệt độ cao chuyển biến thù hình thành pha có độ dẻo cao.khi ta nungthép từ 20 đến 1000 C thì đọ dẻo tăng chậm nhưng từ 100 đến 4000C độ dẻo giảmnhanh, độ giòn tăng (đối với thép hợp kim độ dẻo giảm đến 6000C),quá nhiệt độ nàythì dẻo tăng nhanh,ở nhiệt độ rèn nếu hàm lượng cacbon trong thép càng cao thì sứcchống biến dạng càng lớn

c.Ảnh hưởng của ứng suất dư

Khi kim loại bị biến dạng nhiều,các hạt tinh thể bị vở vụn,xô lệnh mạngtăng ứng suất dư lớn Làm cho tính dẻo kim loại giảm mạnh (Hiện tượng biến cứng)Khi nhiệt độ kim loại đạt từ 0,25 đến 0,35 Tnc (Nhiệt độ nóng chảy), ứng suất dưvà xô lệch mạng giảm làm cho tính dẻo kim loại phục hồi trở lại (Hiện tượng phụchồi) Nếu nhiệt độ nung đạt tới 0,4 Tnc trong kim loại bắt đầu xuất hiện quá trìnhkết tinh lại, tổ chức kim loại sau kết inh lại có hạt đồng đều và lớn hơn, mạng tinhthể hoàn thiện hơn nên độ dẻo tăng

d Ảnh hưởng của trạng thái ứng suất chính

Trạng thái ứng suất chính cũng ảnh hưởng đáng kể đến tính dẻo của kimloại Qua thực nghiệm người ta thấy rằng kim loại chịu ứng suất nén khối có tínhdẻo cao hơn khi chịu ứng suất nén mặt, nén đường hoặc chịu ứng suất kéo Úng suất

dư ma sát ngoài làm thay đổi trạng thái ứng suất chính trong kim loại nên tính dẻotrong kim loại cũng giảm

e Ảnh hưởng của tốc độ biến dạng

Sau khi rèn dập, các hạt kim loại bị biến dạng do chịu tác dụng mọi phíanên chai cứng hơn, sức chống lại sự biến dạng của kim loại sẽ lớn hơn, đồng thời khinhiệt độ nguội dần sẽ kết tinh lại như cũ Nếu tốc độ biến dạng nhanh hơn tốc độ kếttinh lại thì các hạt kim loại bị chai chưa kịp trở lại trạng thái ban đầu mà lại tiếp tụcbiến dạng, do ứng suất trong khối kim loại sẽ lớn, hạt kim loại bị dòn và có thể bịnứt

Nếu lấy hai khối kim loại như nhau cùng nung đến nhiệt độ nhất định rồirèn trên máy búa và máy ép, ta thấy tốc độ biến dạng trên máy búa lớn hơn, nhưngtốc độ biến dạng tổng cộng trên máy ép lớn hơn

1.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG KIM LOẠI BẰNG ÁP LỰC

1.3.1 Cán kim loại.

a Thực chất của quá trình cán

Quá trình cán là do kim loại biến dạng giữa hai trục cán quay ngược chiềunhau có khe hở nhỏ hơn chiều cao của phôi, kết quả làm cho chiều cao phôi giảm,chiều dài và chiều rộng tăng Hình dạng của khe hở giữa hai trục cán quyết địnhhình dáng của sản phẩm Quá trình phôi chuyển động qua khe hở trục cán là nhờ

ma sát giữa hai trục cán với phôi

Cán không những thay đổi hình dáng và kích thước phôi mà còn nâng caochất lượng sản phẩm

Máy cán có hai trục cán đặt song song với nhau quay ngược chiều nhau.Phôi có chiều dày lớn hơn khe hở giữa hai trục cán, dưới tác dụng của lực ma sát khikim loại bị kéo vào giữa hai trục cán, biến dạng tạo ra sản phẩm Khi cán chiều dàyphôi giảm, chiều dài và chiều rộng phôi tăng

Hình 1-2 Khi cần dùng các thông số sau để biểu thị :

* Tỷ số chiều dài (Hoặc tỷ số tiết diện) của phôi trước và sau khi cán gọi làhệ số kéo dài

1

0

2

1F

Fl

=µ

* Lượng ép tuyệt đối : ∆h = ( h0 - h1) mm

* Quan hệ giữa lượng ép và góc ăn : ∆h = D.( 1 - cosα) mm

* Sự thay đổi chiều dài trước và sau khi cán gọi là lượng giãn dài :

∆l = l1 - l0

* Sự thay đổi chiều rộng trước và sau khi cán gọi là lượng giãn rộng :

∆b = b1 - b0

Cán có thể tiến hành ở trạng thái nóng hoặc trạng thái nguội Cán nóng có

ưa điểm : Tính dẻo của kim loại cao nên dễ biến dạng, năng suất cao, nhưng chấtlượng bề mặt kém vì có tồn tại vảy sắt trên mặt phôi khi nung Vì vậy cán nóngdùng cán phôi, cán thô, cán tấm dày, cán thép hợp kim Cán nguội thi ngược lại chấtlượng bề mặt tốt hơn song khó biến dạng nên chỉ dùng khi cán tinh, cán tấmmỏng,dải hoặc kim loại mềm

Điều kiện để kim loại có thể cán được gọi là điều kiện cán vào Khi kim loạitiếp xúc với trục cán thì chúng chịu hai lực : Phản lực N và lực ma sát T, nếu hệ số

ma sát giữa hai trục cán và phôi là f thì :

T = N.f

f = tgβ

SVTH : Đặng Văn K huyên - Lớp : 98 C1C Trang 3

B

vì β là góc ma sát nên : T/N = tgβ = f.

Lực N và T có thể chia thành hai thành phần : Nằm ngang và thẳng đứng :

a Dạng hình đơn giản

b Dạng hình phức tạp

hình 1.-3 Dạng tấm : các sản phẩm dạng tấm được phân loại theo chiều dày của tấmthành :

* Mỏng : s = 0,2 đến 3,75 mm ; b = 600 đến 2200 mm

* Dày : s = 4 đến 60 mm ; b = 600 đến 5000 mm

Dạng hình đặc biệt : Các sản phẩm đặc biệt gồm có các loại có hình dángđặc biệt theo yêu cầu riêng như vỏ ô tô và các loại tiết diện thay đổi theo chu kỳ.

c Sơ đồ máy cán

Hình 1-4

Sơ đồ cấu tạo máy cán

1 Trục cán 2 Trục các đăng 3 Hộp giảm tốc

4 Khớp nối 5 Bánh đà 6 Hộp giảm tốc 7 Động cơ1.3.6 Công nghệ dập tấm

b Đặc điểm:

Năng suất lao động cao, dễ tự động hóa và cơ khí hóa

Chuyển động của thiết bị đơn giản, công nhân không cần trình độ cao, đảmbảo độ chính xác cao

Có thể dập được những chi tiết phức tạp và đẹp có độ bền cao

CHƯƠNG IIGIỚI THIỆU VỀ CÁC LOẠI MÁY DẬP VÀ

CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ2.1 ĐỊNH NGHĨA VÀ ỨNG DỤNG CỦA MÁY DẬP

2.1.1 Định nghĩa:

Máy dập là thiết bị cơ khí dùng để gia công áp lực mà công biến dạng đượcsản sinh ra nhờ truyền động cơ khí,truyền động ma sát hay áp lực chất lỏng

2.1.2 Ứïng dụng của máy dập:

Máy dập được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau

a Đối với máy ép trục khuỷu :

Thực hiện được nhiều nguyên công trong công nghệ dập tấm,như cắthình,đột lỗ,dập sâu , uốn

b.Đối với máy ép ma sát trục vít

Dùng ở dạng sản xuất hàng loạt lớn do năng suất thấp nhưng rất phù hợptrong dạng sản xuất hàng loạt nhỏ vì tính vạn năng của nó cao.Máy có khả năng làmthay công nghệ trên máy búa và máy dập nóng,thậm chí dùng trong cả trong côngnghệ kẹp nguội như nắn,uốn,cắt

c.Đối với máy ép thủy lực

Được ứng dụng rộng rãi:rèn tự do,rèn khuôn ép,chất dẻo hoặc các vật liệunhư kim loại,ép bột kim loại

2.2 CÁC LOẠI MÁY DẬP THƯỜNG DÙNG

2.2.1 Máy dập trục khuỷu

Máy dập trục khuỷu có lực ép từ 16

SVTH : Đặng Văn K huyên - Lớp : 98 C1C Trang 6

13

12 11

10 9

Hình 2-1Nguyên lý làm việc của máy như sau:động cơ(1) qua bộ truyền đai(2) truyềnchuyển động cho trục(3) ,bánh răng(4) ăn khớp với bánh răng (5) lắp lồng khôngtrên trục khuỷu(5).Khi đóng ly hợp(6) trục khuỷu(7) quay ,thông qua tay biên(8)làm cho đầu trượt(9) chuyển động tịnh tiến lên xuống ,thực hiện chu trình dập.Đedưới(10) lấp trên bệ nghiêng có thể điều chỉnh được vị trí ăn khớp của khuôn trên vàkhuôn dưới

Đặc điểm của máy dập trục khuỷu: Chuyển động của đầu trượt êm hơn máybúa ,năng suất cao,tổn hao năng lượng ít,nhưng có nhược điểm là phạm vi điềuchỉnh hành trình bé,đòi hỏi tính toán phôi chính xác và phải làm sạch phôi kỹ trướckhi dập

2- Bánh đai nhỏ

3- Bánh đai lớn (Bánh

4

2 1

8 5

Hình 2-21- Xi lanh nâng 2- Xi lanh ép 3- Đầu ép 4- Khuôn trên5- Van phân phối 6- Bình ổn áp7- Bơm cao áp 8- Bể chứa dầu

Nguyên lý làm việc của máy như sau:Đóng động cơ(E),bơm cao áp D làmviệc hút chất lỏng từ bể chứa G qua đường ống dẫn 18 tạo nên dòng chất lỏng caoáp theo ống dẫn 16 đến bộ phân phối B Dòng chất lỏng cao áp này hiệu chỉnh đểđảm bảo áp suất yêu cầu nhờ các bình chứa khí nén 17 của hệ thống hiệu chỉnh ápsuất C Máy ép làm việc có 3 trạng thái:khi muốn đầu máy nâng lên ta kéo tay gạtlên vị trí 1 van a và C đóng, van b và d mở Dòng chất lỏng cao áp đi theo đường16-15-12 vào xi lanh nâng 8 đưa pistông 9 đi lên thông qua xà trên 10 và những trụ

7 sẽ đưa xà dưới mang đầu ép 3 đi lên trượt theo những trụ dẫn hướng 2.Đầu ép đilên pistông ép 4 sẽ đẩy dòng chất lỏng trong xi lanh ép 6 theo đường 11-14-13 về bểchứa chất lỏng G.cũng cách phân tích tương tự đối với trạng thái làm việc dừng và

đi xuống tương ứng vị trí tay gạt

Để tạo áp lực ép lớn trong các máy dập thủy lực thường dùng bộ khuyếchđại áp suất với 2 xi lanh : xi lanh hơi (1)và xi lanh dầu(3)pistông (2) có 2 phầnđường kính khác nhau ,phần nằm trong xi lanh hơi có đường kính lớn (D)và phầnnằm trong xi lanh dầu có đường kính bé(d) Với áp suất hơi P1, áp suất dầu(P2)đượctính theo công thức sau:

Máy dập thủy lực có ưu điểm : Lực ép lớn ,chuyển động của đầu ép êm vàchính xác,điều khiển hành trình ép và lực ép dễ dàng Nhược điểm của máy dậpthủy lực là chế tạo phức tạp ,bảo dưỡng khó khăn

2.2.3 Máy dập ma sát trục vít

Các máy dập ma sát trục vít có lực ép từ 40÷630 tấn Nguyên ly ï làm việccủa máy

Như sau: Động cơ (1) truyền chuyển động qua bộ truyền đai (2), làm quaytrục (4) trên đó có lắp các đĩa ma sát (3)và(5) Khi nhấn bàn đạp (11) cần điều khiển(10) đi lên,đẩy trục(4) dịch chuyển sang phải và đĩa ma sát (3) tiếp xúc với bánh masát (6) làm trục viït quay theo chiều đưa đầu búa đi xuống Khi đến vị trí cuối củahành trình ép , vấu (8) tỳ vaò cử (9) làm cho cần điều khiển (10)đi xuống , đẩytrục (4) qua trái và đĩa ma sát (5) tỳ vào bánh ma sát (6) làm trục vét quay theochiều ngược lại,đưa đầu trượt đi lên , đến cử hành trình(7) cần (10) lại được nhấclên trục (4) được đẩy sang phải , lặp lại quá trình trên Máy dập ma sát có chuyểnđộng đầu , trượt êm tốc độ ép không lớn nên kim loại biến dạng triệt để hơn so vớimáy búa , hành trình làm việc điều chỉnh trong phạm vi khá rộng

SVTH : Đặng Văn K1huyên - Lớp : 98 C1C Trang 8

17

10 2

15

12 11

13 14

Hình 2-32.3 CHỌN MÁY THIẾT KẾ

2.3.1 Phân tích các yêu cầu kỹ thuật

Hiện nay những thiết bị dùng trong dập nguội có nhiều chủng loại phù hợpvới từng yêu cầu công nghệ khác nhau trong ngành gia công áp lực Ơ í đây ta phảithiết kế máy đột dập phục vụ cho quy trình công nghệ sản xuất chấn lưu mà cụ thểlà dùng cho các nguyên công đột ,cắt các loại tôn mà trong các chủng loại máy hayđược sử dụng rộng rãi là chủng loại máy ép lệch tâm và trục khuỷu

Nguyên lý làm việc của hai chủng loại máy này hoàn toàn tương tự nhauđều sử dụng cơ cấu tay quay thanh truyền trong truyền động cơ khí để biến đổichuyển động quay của trục lệch tâm hay trục khuỷu thành chuyển độüng đi lại củađầu trượt để thực hiện nhiều nguyên công trong công nghệ dập tấm như cắt hình ,độtlỗ ,dập sâu uốn nhưng chủng loại máy ép dùng trục lệch tâm có hành trình làmviệc của đầu ép nhỏ và lực ép bé hơn so với máy ép trục khuỷu Vì vậy ,ta chọnphương án là thiết kế máy ép trục khuỷu

Các loại máy ép

Dựa vào các kiểu thân máy , người ta chia ra làm hai kiểu: Thân hở và thânkín

+Kiểu thân hở: Là kiểu thân máy có dạng chữ E có ưu điểm là gọn nhẹ, mởrộng được phạm vi, đưa phôi cả ba phía bàn máy Kiểu này thường có lực dập khônglớn hơn 100 tấn còn khi yêu cầu lực dập lớn hơn nữa người ta dùng kiểu thân kín.Thân máy được liên kết với nhau bằng kết cấu hàn hay bulông giàng

+Kiểu thân kín có độ cứng nòng cao: Thân máy bị biến dạng khi có tải trọng ,sản phẩm dập ra có độ chính xác cao Việc đưa phôi vào máy thực hiện 2 phía trướcsau Ngoài việc phân loại trên, thân máy còn chia làm 2 kiểu: một trục và hai trục +Thân máy kiểu một trục : Là dạng thân máy có bộ phận truyền động nằm vềmột phía của thân máy(hình 2-4 a) biên máy mang đầu trượt nằm ngoài gối đỡ củathân máy,gọi là thân máy có trục công xôn Nhược điểm của loại thân máy này là độücứng của trục chính

Hình 2-4a +Thân máy kiểu 2 trục: Là loại thân máy có bộ phậntruyền động , bố trí ở 2 phía của thân máy (hình 2-4 b) Biênmáy mang đầu trượt nằm giữa 2 gối đỡ của thân máy nên độcứng vững của thân máy cao Thân máy kiểu 2 trục thường có kiểu thân nghiêngđược và thân cố định , loại thân nghiêng được có ưu điểm là sản phẩm sau khi dậprời khỏi lòng khuôn , được ra theo chiều nghiêng của thân máy

SVTH : Đặng Văn K huyên - Lớp : 98 C1C Trang 9

Hình 2.4b2.3.2 Phân tích các kết cấu máy

Về nguyên lý làm việc của máy ép trục khuỷu có chuyển động chính làchuyển động tịnh tiến lên xuống của đầu trượt mang chày tạo ra chuyển động dập.Để tạo ra được chuyển động tịnh tiến này , ta đưa ra một số phương án:

a Chuyển động tịnh tiến nhờ trục khuỷu 2 trụ

Đặc điểm chuyển động của cơ cấu này là biến chuyển động quay n thànhchuyển động tịnh tiến lên xuống của đầu trượt

Cơ cấu này có 2 ưu điểm là đơn giản , hiệu suất cao , độ cứng vững của đầutrượt lớn và hành trình làm việc của đầu ép lớn

Hình 2.5

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

Đặc điểm của chuyển động này là biến chuyển động quay trục lệch tâm CO1

thành chuyển động lên xuống của đầu trượt

Nhưng ở cơ cấu này có đặc điểm là do dùng trục lệch tâm để truyền chuyểnđộng nên lực ép không lớn lắm, độ cứng vững thấp hành trình làm việc nhỏ ,ưuđiểm là đơn giản dễ chế tạo

Hình 2.6

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

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

n

d Chuyển động tịnh tiến nhờ cơ cấu hình sin.

Cơ cấu hình sin chuyển động quay toàn vòng thành chuyển động tịnh tiếnqua lại hay ngược lại Ở đây con trượt 2 đóng vai trò thanh truyền khâu 1 quay trònquanh O làm đầu trượt 2 trượt trong khe k :Nhờ sự trượt trong khe k của khâu 2 làmcho khâu 3 mang đầu trượt gắn liền với khe chuyển động lên xuống Ta thấy việchoạt động của cơ cấu rất phức tạp hiệu suất thấp độ cứng vững thấp nên không đápứng được tính năng kỹ thuật khi thiết kế

Hình 2.8 Kết luận: Qua việc phân tích và đưa ra các phương án thiết kế của cơ cấuchấp hành như trên Ta thấy cơ cấu chuyển động tịnh tiến nhờ tay quay con trượt làtối ưu ,hiệu quả về mặt tính năng kỹ thuật , hiệu suất cao phù hợp với yêu cầu kỹthuật cần thiết kế

2.3.4 Chọn phương án thiết kế

Qua việc phân tích chủng loại máy ép và một số cơ cấu truyền động cùngvới yêu cầu công nghệ chế tạo ta rút ra một số yêu cầu chính để chế tạo máy épdùng để đột dập

Thân máy phải vững chắc đặc biệt là trục chính của máy

Máy dùng để đột dập với lực dập 60 tấn nên thân máy 2 trụ , có bộ truyềnđộng cả 2 phía ,tay biên và con trượt nằm ở giữa nên độ cứng vững cao thân máy cóđộ nghiêng bằng 00

Loại máy ta thiết kế là loại máy vạn năng dùng trong công nghệ dập , độtlỗ, dập sâu, uốn, dập tấm sản phẩm làm ra có độ chính xác lớn Đồng thời kếtcấu chính của máy cũng đơn giản ,dể chế tạo , lắp ráp điều khiển , phụ tùng thay thếcó thể gia công được tại nơi sản xuất ,sử dụng bảo quản dễ dàng Đây là những ưuđiểm về mặt kỹ thuật của máy dẫn đến giá thành hạ

SVTH : Đặng Văn K huyên - Lớp : 98 C1C Trang 11

S 2

13 14

12 11

10 9

CHƯƠNG IIITÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC VÀ TĨNH HỌC

CƠ CẤU KHUỶU- BIÊN- ĐẦU TRƯỢT3.1 CẤU TẠO VÀ NGUYÊN TẮC LÀM VIỆC :

Máy ép trục khuỷu đơn động hiện nay đang chiếm một tỷ lệ lớn trong ngànhgia công áp lực , nó đa dạng về kiểu máy phong phú về chủng loại , mức độ hiện đạingày càng tiến bộ , hình dáng công nghiệp ngày càng đổi mới, nhưng nhìn chung về

cơ bản đều có một nguyên tắc chuyển động giống nhau

3.1.1 Sơ đồ động của máy ép trục khuỷu :

Hình 3-1

1 Động cơ 2 Bánh đai nhỏ 3 Bánh đai lớn 4 Trục 1 5 Bánh răng nhỏ 6 Bánh răng lớn 7 Ly hợp 8 Trục khuỷu 9 Phanh hãm10 Tay biên 11 Con trượt 12 Rãnh trượt 13 Đe dưới 14 Bàn máy

3.1.2 Nguyên lý làm việc của máy ép trục khuỷu :

Qua sơ đồ động ta thấy : Khi mở máy mô tơ 1 quay và truyền động đến bộtruyền bánh đai và ở đầu phải của trục I có lắp bánh răng nhỏ (2) được ăn khớp vớibánh răng ở trục II ( trục khuỷu ) khi chưa sử dụng cơ cấu điều khiển thì bộ phận lyhợp (3) chưa làm việc lúc đó bánh răng lớn quay trên trục chính (trục khuỷu).Trụcchính vẫn đứng yên , trục chính quay khi ta yêu cầu động tác đột dập, bằng cáchđiều khiển bộ phận điều khiển, thông qua bộ phận này cơ cấu ly hợp làm việc,chuyển động quay của bánh đà sẽ được truyền tới trục chính Khi trục chính quaythì đầu trượt (6) sẽ được thực hiện chuyển động tịnh tiến trong máng dẫn rãnh trượt(4) Phanh (8) gài trên trục khuỷu để giữ cho đầu trượt dừng lại ở điểm chết trên saukhi ly hợp đã ra khớp, hoặc khi đầu trượt dừng lại ở một vị trí bất kì lại có thể rơitheo trọng lượng

3.2 THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC MÁY

3.2.1 Các số liệu ban đầu

Thiết kế máy ép trục khuỷu thân hở có lực ép danh nghĩa P = 6o tấn

Tra bảng (1-1) tính năng kỹ thuật của máy ép trục khuỷu đơn động loại thânhở (TCVN 1086-71) [6]

Hành trình đầu trượt S =100 mm

SVTH : Đặng Văn K huyên - Lớp : 98 C1C Trang 13

1314

1211

109

Số hành trình đầu trượt trong 1 phút n = 52 lần / phút

Khoảng cách từ đầu trục của đầu trượt đến thân máy C = 260 mm

Khoảng cách lớn nhất giữa bàn và đầu trượt khi đầu trượt ở vị trí thấp nhất

H = 340 mm

Khoảng cách giữa 2 sống trượt A = 340 mm

Khoảng điều chỉnh giữa bàn và đầu trượt là : 80 mm

Chiều dày tấm lót dưới khuôn dập : h = 80 mm

Độ nghiêng thân máy : 300

Dựa vào các số liệu ,tính năng kỹ thuật của máy ta đi tính và thiết kế độnghọc máy gồm :hành trình và tốc độ đầu trượt

Khoảng cách giữa hai vị trí đó là hành trình toàn phần S của đầu trượt và S

= 2R là một trị số không đổi.Mỗi vòng quay của trục khuỷu đầu trượt thực hiện 2hành trình,hành trình đi xuống và hành trình đi lên

100

260 80

Hình 3-3 Thực chất của phần này là phần động lực học của cơ cấu tay quay thanhtruyền,để xác định công suất trên 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

Từ công thức trên ta thấy S α = Rfphụ thuộc vào góc α và λ

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

Do đó :S α cũng tính từ điểm chết dưới ngược chiều với chiều quay của trụckhuỷu

L

R

=

λ : Hệ số chiều dài của biên

Đê øđơn giản trong việc tính toán người ta tính sẵn các giá trị của f phụthuộc vào α và λ,biết được giá trị của f đem nhân với R thì ta được giá trị của S α

500

, L

R

mm L

=

=

= λ

⇒

=

Đối với máy ép trục khuỷu đơn động lực ép danh nghĩa được tạo nên khi gócquay của trục khuỷu từ 50 → 300 tính từ điểm chết dưới của đầu trượt ,ngược vớichiều chuyển động đi xuống của đầìu trượt

Để đạt được hiệu quả tốt nhất khi dập ta chọn góc α=300 vì ở đó lực dập lớn

SVTH : Đặng Văn K huyên - Lớp : 98 C1C Trang 15

Tra bảng (1-3) theo trang 28,[6] với góc α =30 ta có f =0,146

⇒ Khoảng hành trình làm việc

mm,,

.f

R

Sα= =500146=73

b Tốc độ của đầu trượt

Sau một vòng quay của trục khuỷu đầu trượt đi qua 2 vị trí ĐCT và ĐCD.Quamỗi vị trí đầu trượt thay đổi vị trí chuyển động Giai đoạn bắt đầu dập ,đầu trượt có

1 trị số tốc độ nào đó sau đó hãm dần tới 0 tốc độ đầu trượt phụ thuộc vào bán kínhlệch tâm R,vị trí góc làm việc và số vòng quay của trục khuỷu Tốc độ lớn nhất củađầu 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 trục khuỷu là : 820 ÷ 850

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

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

Chuyển vị của đầu trượt

Hình 3-4

X = AB = OA - ( DO + BD )

X = ( R + L ) - ( Rcosα + L.cosβ )

Trong đó :

L : Chiều dài thanh truyền : L =500 mm

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

α :Góc quay của trục khuỷu tương ứng với X từ ĐCD

β :Góc lệch giữa 2 đường tâm thanh truyền và đường tâm đầu trượt

01

500

50 ,L

RĐCT

X

CL

O

D

A B

Đây là công thức chuyển vị của đầu trượt Để tính toán gần đúng trị số của

X có thể ta dùng công thức Từ ∆OCB,ta có :

α

β

=λ

d

dXdt

d.d

dXdt

ω :Tốc độ góc của trục khuỷu

Do đó : V = R sin sin =R.ω.B

B

Tốc độ trung bình của đầu trượt : Vtb =

30

n

=

⇒

Gia tốc của đầu trượt

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

Gia tốc cực đại khi lấy đạo hàm :

SVTH : Đặng Văn K huyên - Lớp : 98 C1C Trang 17

=ααλ+

α

cossin

cossinsin

sinα =0 khi α=0 hay α=1800

−

=α

⇒

=αλ

Vận tốc truyền của thanh truyền :

Thanh truyền là bộ phận chuyển động phức tạp trong mặt phẳng thẳng gócvới đường tâm trục khuỷu Đầu nhỏ thanh truyền chuyển động tịnh tiến theo đầutrượt Đầu to thanh truyền chuyển động quay tròn quanh đường tâm trục khuỷu vớivận tốc coi như không đổi

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

=

β

arcsin

sinarcsin

=

αα

d.d

ddt

=α

β

cos

cosd

d

αλ

−

ωλ

=β

αωλ

=

sin

.cos

cos

1

Gia tốc góc của thanh truyền

Đạo hàm 3-3 theo thời gian ta được :

α

ωω

=α

ddt

1

1

αλ

−

αλ

−λω

−

=ξ

TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC MÁY Tính toán động lực học của máy thực chất là đi xác định các lực tác dụng lên

cơ cấu máy và phương chiều của chúng ,mục đích là xác định lực tác dụng lên cáckhâu : Đầu trượt ,thanh truyền và cuối cùng là tìm các hệ sô úlực tác dụng lên khâudẫn (trục khuỷu ) Từ các thông số kỹ thuật của máy đã chọn và lục ép danh nghĩacủa máy

4.1 LỰC ÉP DANH NGHĨA VÀ LỰC ÉP CHO PHÉP CỦA ĐẦUTRƯỢT :

Một trong những thông số kỹ thuật cơ bản và quan trọng là lực ép danhnghĩa hay còn gọi là lực ép Đối với ép trục khuỷu góc quay trục khuỷu α từ (5÷

300 ) tính từ điểm chết dưới của đầu trượt ngược với chiều chuyển động đi xuốngcủa nó

Lực ép danh nghĩa không phải là lực cố định mà phụ thuộc vào góc quay vàchiều 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 việc của đầu trượt Trong thựctế ,hành trình lực có lực danh nghĩa râït nhỏ so với hành trình tính toán trong thuyếtminh Lực ép danh nghĩa chỉ phát sinh khi hành trình đầu trượt gần tới điểm chếtdưới

Lực ép danh nghĩa là lực lớn nhất tác dụng vào đầu trượt Không làm hưhỏng đến các bộ phận máy.Do đó , khi tính toán lực ép cần lưu ý máy ép có 1 hệ số

an toàn và độ bền trong phạm vi lực giới hạn đã cho , gọi là lực cho phép của đầutrượt

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

+ Lực quán tính Pqt

`

Hình 4-1 Lực ma sát giữa đầu trượt và rãnh trượt (do lực ma sát nhỏ có thể bỏ qua )

SVTH : Đặng Văn K huyên - Lớp : 98 C1C Trang 19

ĐCT

T

PttTĐCD

Pt

PttPc

Pat

PkZ

OR

N B

Ta có : P 1 = P c + P qt

P1: Lực tác dụng lên đầu nhỏ thanh truyền và đẩy thanh truyền Phân tích P1

thành 2 lực :

+ Lực Ptt : tác dụng dọc theo đường tâm thanh truyền

+ Lực N  : tác dụng theo phương thẳng góc với đường tâm đầu trượt

Ta có : N = P1 tg β , Ptt =

β

cos

P1

Tại C : Ptt được phân tích ra thành 2 thành phần :

+ Lực tiếp tuyến T  và lực pháp tuyến Z  tác dụng lên tâm chốt khuỷu

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

MN =M( lcosβ+Rcosα) =P1tgβ(lcosβ+Rcosα)

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

Đầu trượt có hình khối chữ nhật : a = 300 mm , b = 250 mm , c = 500 mm ⇒ V=300.250.500=37,5dm3

(5,44) 0,866.10 374,8( )

50.5,292

10.30cos.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 chiều với lực ép

Lực tác dụng lên đầu nhỏ của thanh truyền :

10500

50

,

,L

Rtg

=β

⇒

=

=

=β

12,599625cos

CHƯƠNG VTHIẾT KẾ CÁC KẾT CẤU MÁY CHÍNH5.1 TÍNH CHỌN CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN

5.1.1 Tính chọn động cơ điện

Việc chọn động cơ điện cho máy là một vấn đề quan trọng trong việc thiếtkế để cho động cơ không bị làm việc quá tải, tổn hao năng lượng, làm giảm tuổi thọcủa động cơ Vì vậy, tiến trình tính toán động cơ điện sao cho có số vòng quay thíchhợp, để đảm bảo yêu cầu này ta cần tính công suất máy

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

n = 52 lần / phút : Số lần dập trong gian một phút

)s/m(,,

Vtb 00866

60

10

Đối với máy ép trục khuỷu lực đập danh nghĩa ứng với góc quay trục khuỷu

α = ( 5- 300) tính từ điểm chết dưới của đầu trượt ngược với chiều chuyển động đixuống của nó

Do đó, để lực quán tính lớn nhất khi cosα lớn nhất Cosα lớn nhất khi α nhỏnhất nên ta chọn α = 50

Nên lực phanh được tính với α = 50 :

NN

η

≥

Với ηd = η1 η2.η3 : Hiệu suất của máy

Trong đó: η1 = 0,94 : Hiệu suất của bộ truyền đai

η2 = 0,97 : Hiệu suất của bộ truyền bánh răng

η3 = 0,985 : Hiệu suất của một cặp ổ trượt

⇒ηd = 0,94.0,97.(0,985)4 = 0,858

đ d

NN

Số vòng quay : n = 1460 vòng/ phút

Hiệu suất động cơ ηđc = 0,88

5.1.2 Phân phối tỷ số truyền

Ta có tỷ số truyền chung của máy:

082852

1460 ,n

ni

Nên im = iđ.ibr

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

ibr : Tỷ số truyền của bộ truyền bánh răng

[2-2] theo trang 32 ,[2]⇒ iđ = 2  6

Chọn iđ = 5,5

1555

08

,

,i

ii

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

Số vòng quay: n = 1460 vòng / phút

SVTH : Đặng Văn K huyên - Lớp : 98 C1C Trang 23

5.2.1 Thiết kế bộ truyền đai.

a/ Chọn loại đai :

Ta chọn loại đai thang

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

cho mỗi tiết diện đai

Công thức [5-14] theo trang 93,[2]

Có D1 = 140 mm

Kiểm nghiệm lại vận tốc của đai theo điều kiện vận tốc:

sm)(

V

n.D

100060

,

100060

1460140143

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

D2 = i.D1.(1 - ξ) Với ξ = 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

a

h

h o

a o

Nên 0,55(800 + 140) + 10,5 ≤ A ≤ 2(800 + 140)

⇔ 527,5 mm ≤ A ≤ 1880 mm công thức [ 5- 16] theo trang 94,[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

1

−++

π+

)(

,

L

053067

7204

140800800

1402

1437202

2

=

−+

++

=

Công thức[ 5-12] theo trang 92 ,[2]⇒ L = 3150 mm

Kiểm nghiệm số vòng quay của đai trong 1 giây:

s/vgu

,

u= =34 <

153

1 2

2 2 1 2

D(L

A= −π + + −π + − −

8

140 800 8 800 140 14 3 3150 2 800

140 14 3 3150

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

[σ.p]0 : Ứng suất cho phép (N/mm2) σ0 = 1,2  1,5 chọn σ0 = 1,2

Công thức[ 5-17] theo trang 95,[2] có

57

,.,.,.,

,

⇒

Chọn Z = 4 sợi đai

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

Công thức[5- 23] theo trang 96,[2]

Công thức[10-3] theo trang 257 ,[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 :

h ho

t

a o

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

Lực căng ban đầu đối với mỗi đai:

S0 = σ0.F công thức[5-25] theo trang 96,[2]

Với σ0 ứngsuất ban đầu σ0 = 1,2 N/mm2

F = 138 : diện tích của 1 đai

⇒ S0 = 1,2.138 = 165,6 N Lực tác dụng lên trục : R = 3.S0.Z.sin(α1/2)

⇒ 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

5.2.2 Thiết kế bộ truyền bánh răng

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

a Chọn vật liệu chế tạo bánh răng:

Độ cứng : HB = 170

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 đã chọn, ta có :

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

T: tổng số thời gian làm việc

+ Ứng suất tiếp xúc của bánh nhỏ là:

SVTH : Đặng Văn K huyên - Lớp : 98 C1C Trang 27

K.),,

(K.n

Trong đó: σ-1 : Giới hạn cho phép của vật liệu

Thép 45 ta có:

σ-1 = 0,43 σbk = 0,43.580 = 249,4 N/mm2

Gang ta có:

σ-1 = 0,25 σbk = 0,25.420 = 105 N/mm2

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:

8151

142495

,.,

.,

11055

,

,

σ

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 rộng bánh răng:

ΨA = b/A

ΨA = ( 0,30  0,45 ) chọn ΨA = 0,3 vì bộ truyền chịu tải trọng trung bình

Với b: Bề rộng bánh răng

A : Khoảng cách trục

e Tính khoảng cách trục A

[ ]

3

2

2 6

100511

n

N.K.i

.,)i(

±

≥

Công thức [3-9] theo trang 45 ,[2]

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

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

.,

,.,.,

.,),(

5230

9763115306

1005111

2 6

AnV

1100060

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,

55

1460

s/m,),.(

,

115100060

265500143

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

Công thức[3-13] theo trang 49,[2] chọn Kd = 1,45

Thay các giá trị vào ta có:

K = 1,35.1,45 = 1,9575 > Ksơ bộ = 1,3

%,

,

,

,K

K

K sb

533095751

319575

,K

KAA

sb

31

95751

5003

=

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

Xác định môđun bánh răng

m = (0,01 0,02)A công thức [3-22] theo trang 49,[2]

m

A

.)

i(

m

A.Z

1

21

5732

),(

+ Để tránh hiện tượng cắt chân răng hoặc nhọn răng

Công thức [3-15] theo trang 50,[2] ta có:

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

Theo điều kiện nhọn răng : ξ = 0,1

2 2

6

17526519103920

97631101

,

,.,

6

1655297105170

97631101

,

,.,

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: Lực vòng và lực hướng tâm Lực vòng: P1 = 2M/d công thức [3-49] theo trang 54,[2]

Với mômen xoắn

n

N ,

Mx =955106

Do đó

n.d

N ,

P1 = 2955106

Trong đó : N = 6,97: Công suất truyền của trục I mang bánh răng nhỏ

n = 265 vòng / phút : Số vòng quay trục 1

N

, ,

190265

97610559

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 Cacbon hoặc thép hợp kim đối vớinhững máy không quan trọng, không yêu cầu hạn chế kích thước có thể dùng thépCT5 không cần nhiệt luyện Đối với trục trong những máy quan trọng chịu tải lớnthì dùng thép 45 hoặc 40X có nhiệt luyện

Từ những điều kiện trên ta chọn thép 45 có:

σb≥ 600 N/ mm2σch≥ 300 N/ mm2

Hình 5.4

c Tính sức bền trục I

c1/ Tính sơ bộ đường kính trục:

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

)mm(n

N.C

d≥ 3

SVTH : Đặng Văn K huyên - Lớp : 98 C1C Trang 31

K8 K9

K6 K2

Công thức [7-2] theo trang 114,[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 [τ]

Với thép 45 thì C = (110 ÷ 130) ta chọn C = 130

)mm(,

,

265

976

1303 =

≥

⇒

c2/ Tính gần đúng trục I

Để tính gần đúng trục ta dựa vào kích thước chiều dài trục và kết cấu máy Xét đến tác dụng đồng thời về mômen 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 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:

Hình 5-5 Phương trình mômen theo trục OY tại điểm A:

ΣmA = 0 ⇒ Rd.d + RBY(a + b) - Pr1(a + b + c) = 0

N,,

.)

,

(b

a

d.R-c) b(aP

560

514731635

337560

=+

++

D B

BY R

R BX

Rd

r1 P

1

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

N,

.)

,

(b

a

d.R-c) b(aP

560

51476285

337560

=+

++

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,

,

265

9761055

MM

Mu = 2 ux + 2 uy = 926302 +46654252 =475649

Mu n-n = M2u +0,75.M2x

Công thức [7-4] theo trang 117,[2]

Nmm

,M

,M

5230311

Mx = 251183 Nmm

Mux = Muy = 0 ⇒ Mu = 0Vậy Mum−m = 0,75.M2x = 0,75.2511832 =217530 Nmm

2175301

c3/ Tính chính xác trục I:

Tính chính xác trục I, dựa trên hệ số an toàn theo công thức sau:

[ ]nn

n

n.n

+

=

τ σ

τ σ

2 2

Công thức [7-5] theo trang 120,[2]

Trong đó nσ: hệ số an toàn xét đến ứng suất pháp, được xác định như sau:

SVTH : Đặng Văn K huyên - Lớp : 98 C1C Trang 33

=

σ σ

− σ

0 1

τ

=

τσ τ

σa, τa : Biên độ ứng suất và ứng suất tiếp sinh ra trong tiết diện của trục:

2

min max a

σ+σ

=σ

2

min max a

τ

−τ

=τ

Do bộ truyền quay 1 chiều nên ứng suất pháp (uốn) biến đổi theo chu kỳ đối xứng nên:

σa = σmax = σmin = Mu / W

σm = 0Tại tiết diện n - n có Mu = 475649 Nmm

3 3

3

5024032

80143

32.d , . mm

Tại tiết diện m - m có Mu = 0 nên ta chỉ cần kiểm tra tiết diện tại n - n:

Do đó: σa = σmax = σmin = 475649 / 50240 = 9,46 N / mm2

Bộ truyền làm việc 1 chiều nên ứng suất xoắn thay đổi theo chu kỳ mạch động:

τ

Với :

3 3

3

16

80143

16.d , . mm

Mx = 251183 NmmNên ta có:

2

0

2511004802

5211832

.W

Mx

max m

τ

Ψσ va ìΨτ là hệ số xét đến ảnh hưởng của trị số ứng suất trung bình đến ứng suất mỏi.Đối với thép Cacbon trung bình Ψσ = 0,1va ìΨτ = 0,05

631

,.,,

27133161050161631

51

,.,,.,,

19

271337619

2

,,

,.,

+

=

Trong điều kiện làm việc bình thường lấy h = (1,5÷2,5)

n > [n] = 1,5 ÷ 2,5 thỏa điều kiện

Hình 5-6

c4/ Tính then trên trục I

Trên 2 đầu của trục ta lắp bánh răng và bánh đai Để truyền được momenxoắn từ bánh đai sang trục cũng như trục sang bánh răng nhỏ ta dùng then

Công thức [7-23] theo trang 143,[2] với d = 80, ta có:

b = 24 mm, h = 14 mm, t = 7 mm, t1 = 7,2 mm, k = 8,7 mm

SVTH : Đặng Văn K huyên - Lớp : 98 C1C Trang 35

r1

RBXR

251183Nmm

892350Nmm

92630Nmm

466542,5Nmm

Pd

C A

5601

B

MuxMux

324675Nm

337,5D