Máy tiện ren vít vạn năng

Nghiên cứu máy tương tự - chọn máy chuẩn.

Lời nói đầu

Một trong những nội dung đặc biệt quan trọng của cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật trên toàn cầu nói chung và với sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nớc ta nói riêng hiện nay đó là việt cơ khí hoá và tự động hoá quá trình sản xuất Nó nhằm tăng năng xuất lao động và phát triển nền kinh tế quốc dân Trong đó công nghiệp chế tạo máy công cụ và thiết bị

đóng vai trò then chốt Để đáp ứng nhu cầu này, đi đôi với công việc nghiên cứu,thiết kế nâng cấp máy công cụ là trang bị đầy đủ những kiến thức sâu rộng về máy công cụ và trang thiết bị cơ khí cũng nh khả năng áp dụng lý luận khoa học thực tiễn sản xuất cho đội ngũ cán bộ khoa học kỹ thuật là không thể thiếu đợc Với những kiến thức đã đợc trang bị, sự hớng dẫn nhiệt tình của các thầy giáo cũng nh sự cố gắng cuả bản thân Đến naynhiệm vụ đồ án máy công cụ đợc giao cơ bản em đã hoàn thành Trong toàn bộ quá trình tính toán thiết kế máy mới " Máy tiện ren vít vạn năng

"có thể nhiều hạn chế Rất mong đợc sự chỉ bảo của các thầy giáo và cộng sự

Phần tính toán thiết kế máy mới gồm các nội dung sau:

Chơng I : Nghiên cứu máy tơng tự -chọn máy chuẩn

Chơng II :Thiết kế máy mới

Chơng III : Tính toán sức bền chi tiết máy

Chơng IV :Thiết kế hệ thống điều khiển

Chơng I : Nghiên cứu tính năng kỹ thuật của máy chuẩn

Các máy tiện T620 - 1k62 - T616 Có các đặc tính kỹ thuật:

35305400

11920,548242961

20015004002111,512000,0821,590,0270,527

34305400

160700320124419800,061,070,040,784,5

30008100

Nhận xét : So sánh đề tài thiết kế với các máy trên ta thấy máy tiện ren vít

vạn năng T620 có các đặc tính tơng tự Vậy ta máy T620 làm máy chuẩn

cho việc thiết kế máy mơí

II-phân tích máy chuẩn -máy tiện ren vít vạn năng T620

1.Sơ đồ động học máy

a Xích tốc độ :

- Xích nối từ động cơ điện công suất N=10 kw số vòng quay n=1450 vg/ph,

qua bộ truyền đai vào hộp tốc độ làm quay trục chính (VII)

- Lợng di động tính toán ở 2 đầu xích là : nđcơntc Xích tốc độ có đờng

quay và đờng quay nghịch Mỗi đờng truyền khi tới trục chính bị tách ra

làm đờng truyền

- Đờng truyền trực tiếp tới trục chính cho ta tốc độ cao

- Đờngtruyền tốc độ thấp đi từ trục IV-V-VI-VII

Phơng trình xích động biểu thị khả năng biến đổi tốc độ của máy

4545 4545 1450(vg/ph).

trục VI có khối bánh răng di trợt hai bậc có khả năng cho ta 4 tỷ số truyền

tạo nên ikđại dùng cắt ren khuếch đại

b.Xích chạy dao cắt ren

máy tiện ren vít vạn năng T620 có khả năng cắt 4 loại ren :

Một vòng trục chính - cho tiện đợc một bớc ren tp (mm)

Để cắt đợc 4 loại ren máy có 4 khả năng điều khiển sau:

X làm quay khối bánh răng hình tháp xuống trục XI qua C3 tới trục XII

đến trục XIV tới trục vít me

+ Noóctông bị động chuyển động từ trục X thông qua C2 mà đi từ cặp bánh răng

36

28

tới trục XI và 28-25-36 bánh răng hình tháp XII qua bánh răng 35 (không truyền qua trục XV) xuống dới 18-28-35-XIII tiếp tục truyền qua XIV-XV tới vít me

+ Để cắt đợc nhiều ren khác nhau trong cùng một loai ren trong hộp chạy dao của máy dùng khối bánh răng hình tháp 7 bậc và 2 khối báng răng di trợt

- khi cắt ren trái trục chính giữ nguyên chiều quay cũ cần đổi chiều chạy dao ngợc lại trong xích có cơ cấu đổi chiều nối giữa trục VIII và IX tới bánh răng đệm 28

Lợc đồ cấu trúc động học hộp chạy dao

Từ cấu trúc động học xích chạy dao trên ta có phơng trình tổng quát cắt ren

nh sau:

1vòng trục chính x icố định x ithay thế x icơ sở x igấp bội x tv = tp

• Khi cắt ren quốc tế (dùng cho các mối ghép)

- lợng di động tính toán : 1vòng trục chính tp (mm)

- bánh răng thay thế 5042 , bánh noóctông chủ động

• Khi cắt ren anh

- lợng di động tính toán : 1vòng trục chính 25,4/n (mm)

Trong đó n: số vòng quay trên 1 tất anh

bánh răng thay thế 42 , con đờng 2bánh noóctông chủ động

- Bánh răng thay thế 9764 , con đờng 1 noóctông chủ động

- Chạy dao dọc : Từ trục bánh vít 28 (trục XVII ) qua cặp bánh răng 14/60 (bánh răng 60 lồng không) đóng ly hợp bánh răng thanh răng t=10 (m=3)xe dao chạy dọc hớng vào mâm cặp (chạy thuận)khi chạy dao lùi đờng truyền từ trục XVIII xuống ly hợp qua bánh răng đệm 38 tới bánh răng 14/60 tới cặp bánh răng thanh răng 14/60làm bánh xe dao chạy lùi

- Chạy dao ngang : Đờng truyền giống nh chạy dao dộc truyền theo nửa bên phải hộp chạy dao tới vít me ngang t=5 (mm)

- Chạy dao nhanh : Máy có động cơ điện chạy dao nhanh N=1 kw, n

=1410 vg/ph trực tiếp làm quay nhanh trục trơn XVI

c Một số cơ cấu đặc biệt :

+ Cơ cấu ly hợp siêu việt : Trong xích chạy dao nhanh và động cơ chính

đều truyền tới cơ cấu chấp hành là trục trơn bằng hai đờng truyèen khác nhau Nên nếu không có ly hợp siêu việt truyền động sẽ làm xoắn và gẫy trục Cơ cấu ly hợp siêu việtđợc dùng trong nhữnh trờng hợp khi máy chạy dao nhanh và khi đảo chiều quay cảu trục chính

+ Cơ cấu đai ốc mở đôi : vít me truyền động cho 2 má đai ốc mở đôi tới hộp xe dao Khi quay tay quay làm đĩa quay chốt gắn cứng với 2 má sẽ trợt theo rãnh ăn khớp với vít me

+ Cơ cấu an toàn trong hộp chạy dao nhằm đảm bảo khi làm việc quá tải , đợc đặt trong xích chạy dao (tiện trơn)nó tự ngắt truyền động kh máy quá tải

2-Vẽ lới vòng quay

a Tính trị số ϕ

⇒Tia i1 lệch sang phải 2 khoảng logϕ:

Lợng mở giữa hai tia [ ]x : ϕx= i1/i2=ϕ2/ϕ =ϕ = ϕx

Tơng tự nh cách làm nhóm truyền 1 ta có :

X3= -1,56 ≈ -2 ⇒ Tia i3 lệch sang trái 2 khoảng logϕ

X4= -4,16 ≈ -4 ⇒ Tia i4 lệch sang trái 4 khoảng logϕ

X5 =1 ⇒ Tia i5 thẳng đứng

Lợng mở [ ]x = [ ]2 ứng với nhóm truyền khuếch đại:

Nhóm truyền thứ 3 (từ trục III tới trục IV) có 2 tỷ số truyền

i10= 5427

X10= -4 ⇒ Tia i10 lÖch sang tr¸i4 kho¶ng logϕ

Nhãm truyÒn trùc tiÕp (tõ trôc III tíi trôc VI) cã1 tû sè truyÒn

i11=

43 65

X11= 2 ⇒ Tia i11 lÖch sang ph¶i 2 kho¶ng logϕ

PATT : 2[ ]1 3[ ]2 1[ ]0

Chơng II:Thiết kế máy mới phần B: Thiết kế hộp tốc độ

I-thiết lập chuỗi số vòng quay

Mấy tiện ren vít vạn năng T620 z=23 nmin = 11,8 vòng/phút nmax = 1888 vòng/phút

1- Chuỗi số vòng quay tuân theo quy luật cấp số nhân

II-Số nhóm truyền tối thiểu

Trong hộp tốc tỷ số truyền giữa các trục ngời ta lấy trong khoảng 0,25-2u>= 0,25 để thoả man điều kiện mòn đều

u<= 2 để thoả man điều kiện độnglực học và cấp chính xác

Do đó gọi i là số nhóm truyền tối thiểu

3x2x2x2 2x3x2x2 2x2x3x2 2x2x2x3

Dựa vào số nhóm truyền tối thiểu i=4 ta loại trừ các phơng án không gian

và lấy

phơng án không gian là 2x3x2x2 Do trên trục thứ nhất bố trí ly hợp ma sát

đảo chiều nên cố gắng bố trí ít bánh răng kết hợp với yêu cầu số báh răng trên các trục nhỏ dần

Cách bố chí các bộ phận tổ hợp thành xích tỗc độ bố trí theo phơng án hộp tốc độ và hộp trục chính vì máy có độ phức tạp lớn (z=23) công suất lớn N=10 kw

L = Σb + Σf b- chiều rộng bánh răng

f- khoảng hở giữa hai banh răng và khe hở để lắp mién gạt

5- Số bánh răng chịu mô men xoắn ở trục cuối cùng

18519b + 18f2

18519b + 18f2

18519b + 18f3

5 Cơ cấu đặc biệt ly hợp ma

sát đảo chiều

ly hợp ma sát đảo chiều

ly hợp ma sát đ ảo chiều

ly hợp ma sát đảo chiều

Kết luận : Với phơng án và bảng so sánh trên ta thấy nên chọn phơng án

không gian 2x3x2x2 vì

- Tỷ số truyền giảm dần từ trục đầu tiên đến trục cuối Nhng phải bố trí trên trục đầu tiên một bộ ly hợp ma sát nhiều đĩa và một bộ bánh răng đảo chiều

-Số bánh răng phân bố trên các trục đều hơn PAKG 3x2x2x2 và 2x2x3x2

-Số bánh răng chịu mô men xoắn lớn nhất Mmax trên trục chính là ít nhất

Do đó để đảm bảo tỷ số truyền giảm từ từ đồng đều ,u tiên việc bố trí kết cấu ta chọn PAKG 2x3x2x2

3 I IV II III2x3x2x2

[1] [8] [2]

[4]

9 II III IV I2x3x2x2 [2] [4] [12]

[1]

15 III IV I II2x3x2x2[4] [8] [1] [2] 21

2x3x2x2

IV III I II[12] [4] [1] [2]

6 I IV III II2x3x2x2

[1] [8] [4]

[2]

12 II IV I III2x3x2x2[2] [8] [1] [4]

18 III IV II I2x3x2x2[4] [8] [2] [1]

24 IV III II I2x3x2x2[12] [4] [2] [1]

Cụ thể : PAKG 2 x 3 x 2 x 2

PATT I II III IV [x] [1] [2] [6] [12]

Để đảm bảo ϕxmax ≤ 8 ta phải thu hẹp lợng mở tối đa từ ϕxmax = 12 xuống

ϕxmax = 6

Do thu hẹp lợng mở nên số tốc độ thực tế bị giảm Ta có số tốc độ thực tế là

Z1=Z - lợng mở thu hẹp = 24- 6 = 18

PATT bây giờ là: 2[1]x 3[8]x 2[6]x 2[6]

Để bù lại số tốc độ trùng vì thu hẹp lợng mở ta thiết kế thên đờng truyền tốc độ cao (đờng truyền tắt )

PAKG đờng trruyền này là Z2= 2x3x1= 6 tốc độ

Vậy PAKG cuả hộp tốc độ là Z = Z1 + Z2= 24+6 =30

Do trùng 7 tốc độ (tốc độ cuối của đờng truỳên tốc độ thấp trùng với tốc độ của đờng truỳên tốc độ cao )

n0min = nmax/Π1i Umaxi ; n0max = nmin/Π1i Umini

Trong đố i- chỉ số biểu thị nhóm truyền

Π1i Umaxi= Umax1 Umax2 Umaxi

Π1i Umini= Umin1 Umin2 Umini

Có thể lấy Umax= 2 thì Π1i Umaxi=24=16

Umin = 0,25 thì Π1i Umini= 0,254 =1/256

Vậy nomax= 11,8/(1/4)4 = 3020,8 vg/ph

nomin= 1905,61/24 = 119,1 vg/ph

Nh vậy giới hạn no biến thiên trong khoảng 119,1 ≤ no ≤ 3020,8

• Để trục và bánh răng đầu vào của hộp chịu Mx kính thớc nhỏ gọn ờng đặt no ở các trị số no lớn Vì nh vậy sẽ gần vơí nđcơ Hơn nữa no tới

Th-nmin của trục chính bao giờ cũng giảm nhiều hơn tăng

V- Tính toán số răng của các nhóm truyền trong hộp tốc độ

1- Tính nhóm truyền cố định từ trục động cơ đến trục thứ nhất

1 i

i

i i

i

i i

10

11

tối giản fx gx là các số nguyên

Zx + Zx' = ∑Z Zx Zx' là các số nguyên ∑Z = E.K K là bội số chung nhỏ nhất của fx + gx

z

x

x x

)(

z

x

x x

)(

a> Đối với nhóm 1 Có hai tỉ số truyền i1 và i2

Ta có : i1= ϕ1= 1,261≈ 54 có f1=5 g1 =4 và f1 + g1 = 4+5 = 9

I2= ϕ2= 1,262≈ 117 có f1=11 g1 =7 và f1 + g1 = 11+7 =18

Vậy bội số trung nhỏ nhất K = 18

Emin nằm ở tia i2 vì i2 tăng nhiều hơn i1 Khi đó bánh răng Zmin nằm ở tia thứ

2 là bánh răng bị động

Ta có : Emin=

Kg

g f

z

)(

2

2 2 min +

=

18 7

18 17

+ EK Zx'= ∑Z - Zx

Nên ta có ∑Z= E.K =5.18 = 90 răng

Z1=

1 1

1

g f

f

4 5

1

≈ 5422 có f3=22 g3 =54 và f3 + g3 = 22 + 54 = 76

Vậy bội số trung nhỏ nhất K = 76

Emin nằm ở tia i3 vì i3 giảm nhiều hơn i4 Khi đó bánh răng Zmin nằm ở tia thứ

3 là bánh răng chủ động

76 22

76 17

) (

3

3 3 min

K f

g f Z E

Lấy Emin=1 ta có ∑Z= E.K =1.76 = 76 răng

Z3=

3 3

3

g f

f

54 21

4

g f

f

+ EK = 76

46 30

5

g f

f

+ EK = 76

1 1

c> Đối với nhóm truyền thứ 3

Nhóm truyền này có hai tỉ số truyền i6=1/4 , i7 = 1

Trên máy T620thì ta nhận thấy hai tỉ số truyền đó đợc truỳen giữa hai trục của nhóm Do vậy chúng có chung khoảng cách trục ⇒Nếu chúng có cùng môđul thì tổng số răng phảI là nh nhau Nhng máy T620 tổng số răng trong hai tỉ số truyền này là khác nhau do vậy mà mỗi tỉ số truyền sử dụng một cặp bánh răng có môdul của cặp này khác của cặp kia Tơng ứng với hai tỉ số truyền ta lấy hai môdul là m6 và m7

Do kết cấu của hộp tốc độ nên ta chọn môđuyn khác nhau Ta dùng hai loại môđuyn m6 và m7 Điều kiện làm việc là:

K f

g f Z E

Chọn Emin = 11

Z6=

6 6

6

g f

f

5

10 11

Kiểm tra tỷ số truyền : i6 = Z6/ Z6' = 8822= 41 ; i7 = Z7/ Z7' = 4545 = 1

d> Đối với nhóm truyền thứ 4 :

Nhóm truyền này có hai tỉ số truyền i8 =1/4 , i9 = 1

Trên máy T620thì ta nhận thấy hai tỉ số truyền đó đợc truỳen giữa hai trục của nhóm Do vậy chúng có chung khoảng cách trục ⇒Nếu chúng có cùng môđul thì tổng số răng phảI là nh nhau Nhng máy T620 tổng số răng trong hai tỉ số truyền này là khác nhau do vậy mà mỗi tỉ số truyền sử dụng một cặp bánh răng có môdul của cặp này khác của cặp kia Tơng ứng với hai tỉ số truyền ta lấy hai môdul là m8 và m9

Do kết cấu của hộp tốc độ nên ta chọn môđuyn khác nhau Ta dùng hai loại môđuyn m6 và m7 Điều kiện làm việc là:

K f

g f Z E

Chọn Emin = 11

Z8=

8 8

8

g f

f

5

10 11

Z’8= 110 – 22 = 88 răng

∑Z= 90 răng

e>§èi víinhãm truyÒn thø 6

Ta dïng hai lo¹i m«®uyn m10 vµ m11 §iÒu kiÖn lµm viÖc lµ:

KiÓm tra tû sè truyÒn : i10 = Z10/ Z10' = 5427= 21 i11 = Z11/ Z11' = 6642= 1,57

Tõ c¸c sè liÖu tÝnh to¸n ë trªn ta cã b¶ng thèng kª sau:

Số răng bánh

Kiểm nghiệm sai số của chuỗi số vòng quay

sai số của số vòng quay trục chính đợc tính theo công thức

∆n =

n n

n

c t

tính c

t

/

/ −

100%

Trong đó nt/c - Số vòng quay tiêu chuẩn

ntính - Số vòng quay tính toán theo phơng trình xích độ

Nếu ∆n nằm trong khoảng từ (- 2,6 đến 2,6) thì đạt yêu cầu Nếu không thì không đạt yêu cầu , khi đó ta phải điều chỉnh lại tỉ số truyền ở các bộ truyền cố định và bộ truyền ngoài sao cho phù hợp

I Yêu cầu kỹ thuật và đặc điểm hộp chạy dao

Số cấp chạy dao phải đủ

quy luật phân bố lợng chạy dao theo cấp số cộng

phạm vi điều chỉnh của lợng chạy dao smax- smin

tính chất của lợng chạy dao liên tục

độ chính xác của lợng chạy dao yêu cầu chính xác cao

độ cứng vững của xích động nối liền trục chính và trục kéo

Sắp xếp bớc ren đợc cắt tạo thành các nhóm cơ sở và nhóm gấp bội

Trong hộp chạy dao dùng cơ cấu noóctôn để cắt đợc các loại ren: Quốc tế, Môđuyn, Anh

+ Ren quốc tế

Nhóm cơ sở :

tp = 1-1,25-1,5-1,75-2-2,5-3-3,5-4-4,5-5-5,5-6-7-8-9-10-11-12-13-14Nhóm khuếch đại:

tp144-160-176-192

-7-8-9-9,5-10-11-12-14-16-18-20-22-Nhóm khuếch đại: i = 8;2

Sắp xếp bảng ren:

Ren Quốc Tế tp (mm)

Gọi Z1 Z2 Z3 là số răng của bộ bánh răng thuộc cơ cấu noóctông

Ngời ta chứng minh đợc rằng khi cắt ren Anh và ren Pit thì số răng Zi của

bộ nooctong tỷ lệ với số vòng ren n trong một tấc anh và số Dp

nhau,số bánh răng của bộ noóctông phải nhỏ hơn 10ữ13 bánh răng

Nhận xét : Chỉ vì cắt loại ren Anh có n=19 ren/pit nên bộ noóctông phải thêm bánh răng Z5=38 bánh răng này không dùng cắt 3 loại ren còn lại nên

ta bỏ bánh răng Z5=38.Nh vậy bộ noóctông chỉ còn lại 7 bánh răng:

Z 1 : Z 2 : Z 3 : Z 4 : Z 5 : Z 6 : Z 7 = 26 : 28 : 32: 36 : 40 : 44 : 48

3 ThiÕt kÕ nhãm truyÒn gÊp béi

Nhãm gÊp béi ph¶i t¹o ra 4 tØ sè truyÒn víi ϕ=2 Chän cét 7-12 trong b¶ng xÕp ren quèc tÕ lµm nhãm c¬ së th× c¸c tØ sè truyÒn nhãm gÊp béi lµ:

838b+7f2

10310b+9f1

NhËn xÐt: PAKG 4x1 cã sè b¸nh r¨ng trªn mét trôc qu¸ nhiÒu khã chÕ t¹o

2x2

II - I[2] [1]

Tia i1 là tia giảm nhiều hơn tia i2 zmin chủ động nên Emin =

63 2

) 5 2 (

=

18 17

bội số chung nhỏ nhất là K=63

Tia i1 là tia giảm nhiều hơn tia i2 zmin chủ động nên

∑Z=E.K = 2.63 = 126 răng >120 do đó tinhá lại số răng Chọn Zmin =14 răng

(

=1415<1Lấy Emin=1

tv tcsở gb

p

. 12 1 40 / 28

10

=

12 7

Ta chọn icđ= 3625 ibù = itt icđ Ta có 127 = itt 3625 ⇒itt=2521=5042

Khi cắt ren Anh, xích cắt ren đi theo đờng khác bộ bánh răng noóctông bị

động tính icđ khi cắt ren anh nh sau : icđ=

i i i

tv csởt gb tt

p

. cho cắt thử ren

anh với n=8 tp=

8

4 , 25

Ta có icđ= 12.1(28/4025).(,41//82).(42/50)

Tỷ số truyền 36/25 cũng đợc dùng khi cắt ren pitch (bánh răng noóctông bị

động)nhng với hai bánh răng thay thế khác nhau Cuối cùng ta cần tính bánh răng thay thế khi cắt ren pitch và ren môđuyn

Ta có phơng trình cân bằng : itt=

i i i

tv csởt gb c

p



.Cho cắt thử ren pitch Dp= 25,4.π/8=1272.12/52.8.97

) (

2626

) (

2432

) (

3 Tính mômen xoắn của động cơ điện:

Khi máy tiện làm việc trong hộp tốc độ M X của động cơ cân bằng với

c

M

1 0

c

Xd = ηvới i0:tỉ số truyền tổng cộng xích

i k:tỉ số truyền từ cặp có M Xms tới trục chính

η:hiệu suất toàn xích

M XPc:mômen xoắn do lực cắt gây ra M XPc=P Z d/2