Đồ án Thiết kế máy cắt kim loại 1K62

MÁY CẮT KIM LOẠIPHẦN 1 XÁC ĐỊNH ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT CỦA MÁY xác định sai số thực tế so với tiêu chuẩn chọn động cơ xác định các đặc tính kỹ thuật của máy PHẦN 2 THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC CỦA MÁY xác định phương án thiết kế

Đồ áN MáY CắT KIM LOạI

PHầN I : XáC ĐịNH CáC ĐặC TíNH Kỹ THUậT CủA MáY

25 31.5 39,7

0

50,0 2

63,0 2

79,4 1

100, 06

126, 07

158,8 5

400, 3

504, 4

635, 6

800, 9

1009 ,1

1271 ,5

1602 ,1

2018 ,6

2543, 5

Tra bảng(sách thiết kế máy cắt)xác định giá tri số vòng quaytiêu chuẩn của máy:

2500 

%100

,12

5,2543n

4N

N c max



Từ công suất động cơ tính đợc và các loại động cơ thờng đợc

sử dụng phổ biến hiện nay ta chọn loại động cơkiểu:4A112M4Y3 có các thông số sau:

)kw(

phần 2 thiết kế động học của máy

Căn cứ vào chuỗi số vòng quay trục chính(đã xác định ở phần1),tham khảo máy tiện van năng 1K62 ta lựa chọn phơng ánthiết kế nh sau:

-Ph ơng án thứ tự:

đờng truyền 1 Z1 231

đờng truyền 2 Z2 23221

đờng truyền đủ Zdu Z1 Z2 62430

Do yêu câu đề bài chi thiết kế 24 cấp tốc độ ,măt khác để

đảm bảo có thể kết hợp cắt đợc các loại renkhác nhau,yêu cầu

điều chỉnh máy dễ dàng,nên ta làm trùng 6 cấp tốc độ ở ờng truyền 2.Nh vậy đờng truyền đủ của hộp tốc độ là:

Căn cứ vào sơ đồ kết cấu của hộp tốc độ đã lựa chọn (hìnhvẽ),ta lựa chọn phơng án động hoc của hộp tốc độ nh sau:

I II III đờng truyền 1: 231

I II III IVV

đờng truyền 2: 23221Tính lợng mở :ta chọn nhóm I làm nhóm cơ sở nên ta lợng mởcác nhóm truyền nh sau:

Đờng truyền 1: X11 X2 2 X3 0

Đờng truyền 2: X11 X2 2 X3 6 X4 120

Z

Z

i  vớii=1,2,3 , ,11

Căn cứ vào phơng án thiết kế ta vẽ đợc lới kết cấu (hình2),đồthị vòng quay(hình3)

1.26

iin

ni

3 1 0

Dựa vào các tỷ số truyền đã tính cho từng nhóm truyền ởphần 3 ta xác định số răng cho từng bánh răng trong từngnhóm truyền nh sau:

Do thiết kế hộp tốc độ mới nên cha biết khoảng cách giữacác trục Thông thờng trong các máy cắt kim loại môđun củacác bánh răng trong từng nhóm truyền bằng nhau,do đó tachọn môđun của các bánh răng bằng nhau

kí hiệu i1,i2, ,ix, ,ip là tỉ số truyền trong 1 nhóm truyền

a là khoảng cách giữa 2 trục trong 1 nhóm truyền.w

2

1

)ZZ(m2

1)ZZ(m2

x x

g

fZ

x

g

fZ

Z

 Giải hệ phơng trình trên ta đợc:





gf

fZ

x x

x x





gf

fZ

x x

x '

ZkE do đó k E

gf

fZ

x x

x





k E

gf

fZ

x x

x '

x

gf

)gfZE

x

x x min chu

x '

gf

a.TÝnh sè r¨ng cho c¸c b¸nh r¨ng nhãm I:

Ta cã

4

526.1

i1    f1 5;g1 4

1

11

i2   f2 1;g2 1

211gf

945gf

2 2

1 1

38

17k

g

)gf

Z

1

1 1

4Z

30549

5Z

' 1

Z2  2'   

b.TÝnh sè r¨ng cho c¸c b¸nh r¨ng nhãm II

211gf

4 4

3 3

5 5

5 5

' 4

4 4

' 3

3 3

1ZZ

32Z

;20Z

205213

5Z

;325213

8Z

' 5 5

' 4 4

' 3 3

)gf17E

6

6 6 bi

454Z

259

455Z

' 6

211gf

8 8

7 7

f

)gf17

E

8

8 8 chu

2 90 45

1Z

Z7  7'   

72905

4Z

18905

1Z

' 8

Z

18ZZ

45Z

Z

' 8

' 10

8 10

' 9 9

)gf17E

11

11 11 chu

22Z

218729

7Z

' 11

Ta chọn ntt 50(v/ph),do đó xích tính toán là:

11 9 8 4 2

50n

n

160i

nn

160i

nn

630i

nn

)ph/v(1000i

nn

7 VI

9 V

8 III IV

4 II III

2 0 II

-Tính công suất của từng trục:

Hiệu suất của ổ lăn và bánh răng chọn đợc nh sau:

96.0

99.0

NN

8.4

NN

6.4

NN

4.4

NN

2.4

NN

)kw(4N

N

br ol

II I

br ol

III II

br ol

IV III

br ol

V IV

br ol

VI V

max c VI

)Nm(7.48n

N9550T

II

II II

I

I I

N9550T

254n

N9550T

266n

N9550T

VI

VI VI

V

V V

IV

IV IV

2.Xác định sơ bộ khoảng cách giữa các trục:

Theo công thức 6.15a sách thiết kế HTDDCK tập1(tr96) ta có:

H 1 a

w

u

kT)

1u(k

.0315.052.9

05.1254000)

1315.0

Từ kết quả tính đợc ở trên ta thấy trục V,VI có mổmen lớn

do đó cặp bánh răng truyền mômen giữa hai trục này cũngchụi lực lớn nhất Vậy ta tính môđun cho cặp banh răng này

4.Tính khoảng cách thực tế giữa các trục trong hộp tốc

độ.

2

)2430(32

mZ

Nhãm VI

)mm(5.1302

)6621(32

962390d

90303mZd

f a 1

873281d

81273mZd

f a 1

783272d

)mm(72243mZd

f a 1

1023296d

96323mZd

f a 1

663260d

60203mZd

f a 1

843278d

78263mZd

f a 1

Bánh răng Z7 45

5.12735.2135d

14132135d

)mm(135453mZd

f a 1

603254d

54183mZd

f a 1

813275d

75253mZd

f a 1

22232216d

21672

3mZd

f a 1

693263d

63213mZd

f a 1

198

d

20432

198

d

198663

Theo tài liệu TKMCKL ,căn cứ vào sơ đồ kết cấu của hộp

giảm tốc ,để thống nhất và thuận tiện trong tính toán ,chế tạo

6.Kiểm nghiệm bền cho một cặp bánh răng.

Căn cứ vào lực tác dụng lên các bánh răng ta thấy cặp

H 1 H

M H

udb

)1u(kT2Z

1(2.388.1

2 1

Thay các giá tri tính đợc vào công thức tính H ta đơc:

.130315.020

)1315.0(3.12540002

88.076.1

b.Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn.

Theo sách HTDDCK ta có công thức tính độ bền uốn củabánh răng nh sau;

 F

1 w w

F F

1

YYYkT2

416.03.1254000

 

F

FL FC lim

5.16.1550

Nh vậy H  F ,bánh răng thoả mãn điều kiện bềnuốn,do đó các bánh răng trong hộp giảm tốc cũng đảm bảo

điều kiện bền

7.Thiết kế bộ truyền đai.

Để đảm bảo truyền chuyển động từ động cơ đến hộptốc độ,đảm bảo an toàn cho hộp tốc độ khi làm việc quátải,ta phải thiết kế bộ truyền đai :

-Chọn tỉ số truyền: 0.7

1425

1000n

ni

m)

dtíchtiếtdiện(

2

mm )

đkínhbđainhỏ

)mm(

d1

cdàighạn(mm)

200-400 1800-10600-Đờng kính bánh đai chủ động:d1

d    trong đó : là hệ số trợt =0.01-0.01  d =281(mm)2Chọn theo tiêu chuẩn d =280(mm)2

Số dây đai Z tính theo công thức  P0 C C1lCduCuCz

kPZ



 Trong đó P :công suất bánh đai chủ động:1 P1 Pdc 5.5(kw)  P :công suất cho phép ,tra bảng 4.20 0  P0

C :hệ số kể đén ảnh hởng của phân bố tảiztrọng không đều,

tra bảng 4.18 có: C =1z

Thay các giá tri vào công thức tính Z ta đợc:

6.11195.0925.0

75

5

5.15.5





 (mm) chỉ số i là trục thứ i

Thay các số liệu tơng ứng của các trục vào công thức trên ta cókết quả nh sau;

22d

20d

)mm(18d

III II I

30d

)mm(30d

VI V IV

-Khoảng cách tối thiểu giữa 2 bánh răng khi di chuyển là:f=5 (mm)

-Khoảng cách giữa 2 bánh răng trong cụm bánh răng di trợt là:f0

Căn cứ vàô sơ đồ kết cấu trên hình vẽ ,cách bố trí các chitiết trên trục trong hộp tốc độ ta xác định sơ bộ chiều dài cáctrục nh sau:

a.Trục I

LI Bd K3 2B0 K1 2Ba l1

Với

195K

a2B3fl

60ffB2a

1 1

Sơ đồ tải trọng nh trên hình vẽ

Theo xích truyền động thì bánh răng Z8' 72 là bánh bị

động,còn bánh răng Z9 45 là bánh chủ động.Phân tích lực tácdụng lên các bánh răng rồi thu gọn về tâm trục ta có các lực vàmômen sau:Fr1;Ft1;Fr2;Ft2;Fxo1;Fyo1;Fxo2;Fyo2;T1;T2

-Khoảng cách O1O3 B0 K1a 1.5B125(mm)

)mm(165O

OOOL

OO

)mm(125B5.1aKBOO

4 2 3 1 IV 4

3

1 0 4 2

- Về độ lớn :

)N(1438)

(tgFF

)N(3952135

2660002

d

T2F

)N(899)

(tgFF

)N(2470216

2660002

d

T2F

w 2

t 2 r

) 45 ( 1

IV 2

t

w 1

t 1 r

) 72 ( 1

IV 1

-Giải điều kiện cân bằng lực ta có

m 1 0 

)N(1062F

F

F

F

)N(1275l

ll

)ll(Fl

F

F

2 yo 2 r 1

r

1

yo

3 2 1

2 1 2 r 1

ll

lF)ll

(

F

F

3 2 1

1 1 t 2 1

T

)Nmm(159375l

FM

)Nmm(252125l

FM

)Nmm(132750l

FM

)Nmm(66875l

FM

IV

3 4 yo 4 xo

3 2 xo 4 yo

1 1 yo 3 xo

1 1 xo 3 yo

-Xác định đờng kính và chiều dài các đoạn trục

Tại các tiết diện O3;O4 có mômen uốn và mômen xoắn lớnnên nguy hiểm:

)Nmm(377298T

75.0M

MM

)Nmm(274739T

75.0M

MM

2 4

yo

2 4 xo

2 4

2 3

yo

2 3 xo

2 3

Md

)mm(2.351

.0

Md

B nên thân trục ta chọn kết cấu trục trơn(hình vẽ)

11.Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi.

Từ kết quả tính ta thấy tiết diện tại O nguy hiểm hơn tại4

3

O vì có lực tác dụng lớn hơn nên ta chỉ cần kiểm nghiệm bền

đối với tiết diện O 4

a.Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi

Hệ số an toàn mỏi:  s

ss

sss

1

m a

d 1

ks

ks

.0

)Mpa(32743

.0

1 1

b 1

dW

)Nmm(298274M

MM

3 3

4 yo

2 4

xo 2

T8W2

T2

)Mpa(4.33WM

3 o

max m

y

x

1k/

44.2/

56.1k

sss

b.Kiểm nghiệm trục về độ bền tĩnh.

td  2 32  

trong đó 32(Mpa)

d.0

M

3 max 



 14.5(Mpa)

d2.0

T

3 



 thay vào công thức có:td 35.8(Mpa)

ứng suất cho phép   0.8ch 0.8450360(Mpa)

Nh vậy td   trục thoả mãn điều bền tĩnh

12.Tính toán chọn ổ lăn cho các trục

a.Chon ổ lăn cho trục IV

-Chọn loai ổ lăn: Do truc đợc lắp bánh răng trụ răng thẳng nêntrục không chịu lực dọc trục,do đó các ổ lăn lắp trên trrục tachọn loại ổ đỡ.Loai ổ này có đặc điểm khả năng chịu tảitrung bình,khả năng quay nhanh đảm bảo,giá thành rẻ,có khảnăng chịu lực dọc trục nhỏ

-Chọn cấp chính xác ổ lăn:Theo tiêu chuẩn GOST520-71 đối vớihộp tốc độ máy cắt kim loại thờng dùng loại ổ lăn có cấp chínhxác cao cấp 5:độ đảo hớng tâm 5 m ,giá thành vừa phải

-Chọn kích thớc ổ lăn:Căn cứ vào đờng kính ngõng trụcd=40mm ,tra bảngp2.7 ta chọn ổ bi đỡ 1 dãy loại nhẹcó cácthông số sau:

FF

)N(1189F

FF

2 yo

2 2 xo

2 2

1 yo

2 1 xo

2 1

L: tuổi thọ tính bằng triệu vòng quay

m=3 đối với ổ bi

h 6

10

n60L

-Trục III dIII 22 ta chọn d=25mm

Chọn ổ bi đỡ 1 dãy loai nhẹ cho 2 đầu trục:

+Hai ổ đũa côn:

720

9 45 85 70 19 16 20.75 2.0 0.8 15.33 42.7 33.4 64.8Hai ổ bi đỡ:

kí

hiệu d(mm) d(mm) B(mm) r(mm) đkínhbi C(KN) C (KN0

)

209 45 85 19 12.0 12.7 25.7 18.1

13.Tính chọn then lắp ghép.

Căn cứ vào các chi tiết lắp trên trục là các bánh răng cố

định ,các bánh răng di trợt,li hợp phanh ta chọn các loại then vàkích thớc hợp lí đẻ lắp ghép:

a.Tính và kiểm nghiệm then lắp trên trục VI vì truc này chịu mômen xoắn lớn nhất.

-Chọn then bằng đẻ lắp bánh răng cố định với trục:





  d :ứng suất dập cho phép,tra bảng9.5 có  d =150(Mpa)

Nh vậy d  d then thoả mãn điều kiện bền dập

70(Mpa)

bdl

T2

t



 c :ứng suất cắt cho phép,  c =60-90 (Mpa)

Nh vậy c  c nên then thoả mãn điều kiện bền cắt.-họn then hoa để lắp bánh răng di trợt với trục:

kthớc danh nghĩamối ghép

Dd

Z 

tb

d (mm)

h(mm) b(mm)50

46

b.Chọn các loại then cho các truc khác.

Đối với các trục I,II,III,IV,V mômen xoắn tác dụng lên trụcnhỏ hơn nhiều so với trục chính nên ta chọn các loại then bằng

đẻ lắp bánh răng cố định với trục,then hoa để lắp bánh răng

Dd

Z 

tb

d (mm)

h(mm)

b(mm)26

kthíc danh nghÜamèi ghÐp

Dd

Z 

tb

d (mm)

h(mm) b(mm)30

Dd

Z 

tb

d (mm)

h(mm) b(mm)32

Dd

Z 

tb

d (mm)

h(mm)

b(mm)46

động,đóng mở các bộ phận bôi trơn ,làm lạnh do đó yêu cầulàm việc của cơ cấu điều khiển phải đảm bảo:độ an toàncao, điều khiển phải nhanh, điều khiển bằng tay phải nhẹnhàng thuận tiện,dễ nhớ khi điều khiển,tính chính xác ,tincậy của hệ thống điều khiển cao.Từ các nhiệm vụ và yêu cầu

đó ta phân tích kết cấu của hộp tốc độ máy cắt 1K62 đểthiết kế hệ thống điều khiển

Hộp tốc độ máy cắt 1K62 yêu cầu 24 cấp tốc độ, có 5 cụmbánh răng di trợt ,1 li hợp,do đó ta dùng hệ thống điều khiển 1tay gạt,trong đó chỉ có 1 cơ cấu điều khiển đẻ điều khiểnliên kết các mạch điều khiển khác

Căn cứ vào đồ thị số vòng quay, sơ đồ kết cấu ta xác địnhcác xích truyền động nh sau:

11 9 8 3

1

o

12

11 9 8 3 2

o

11

11 9 8 5

1

o

10

11 9 8 5

2

o

9

11 9 8 4

1

o

8

11 9 8 4

2

o

7

11 10 8 3

1

o

6

11 10 8 3

2

o

5

11 10 8 5

1

o

4

11 10 8 5

2

o

3

11 10 8 4

1

o

2

11 10 4

6 3 2 0 23

6 5 1 0 22

6 5 2 0 21

6 4 1 0 20

6 4 2 0 19

11 9 7 3 1 0 18

11 9 7 3 2 0 17

11 9 7 5 1 0 16

11 9 7 5 2 0 15

11 9 7 4 1 0 14

11 9 7 4 2 0 13

i

i

i

nn

i

i

i

nn

i

i

i

nn

i

i

i

nn

i

i

i

nn

i

i

i

nn

Đối chiếu hệ phơng trình trên với sơ đồ động ta có:

ứng với tỉ số truyền i cụm bánh răng 1 B gạt sang vị trí bên1

ứng với tỉ số truyền i cụm bánh răng 8 B gạt sang vị trí bên3

PB(i)

PB(i)

TB(i)

TB(i

nn

)PB(i)

PB(i)

PB(i)

TB(i)

PB(i

nn

)PB(i)

PB(i)

PB(i)

PB(i)

TB(i

nn

)PB(i)

PB(i)

PB(i)

PB(i)

PB(i

nn

)PB(i)

PB(i)

PB(i)

GB(i)

TB(i

nn

)PB(i)

PB(i)

PB(i)

GB(i)

PB(i

nn

5 11 4

10 3

8 2

3 1

1 0 6

5 11 4

10 3

8 2

3 1

2 0 5

5 11 4

10 3

8 2

5 1

1 0 4

5 11 4

10 3

8 2

5 1

2 0 3

5 11 4

10 3

8 2

4 1

1 0 2

5 11 4

10 3

8 2

4 1

2 0 1

Tính toán tơng tự cho các xích truyền động khác ta lập

đ-ợc bảng kết quả sau:

3.Tính toán cam gạt.

a.Thiết kế càng gạt:

Căn cứ vào kết cấu các cụm bánh răng di trợt,kích thớc hộp tốc

độ,ta thiết kế kích thớc và kết cấu càng gạt điều khiển cáccụm bánh răng di trợt nh sau:

cách tính nh sau: LRsin() trong đó L:hành trình gạt

R:bán kính cànggạt

:góc quay cànggạt

Ta chọn góc quay càng gạt =300

Đối với các cụm bánh răng di trợt B1;B3;B4 có 2 bậc ,2 vị trí gạt,cócùng hành trình gạt nên ta có: 90(mm)

30sin

45)

45)

106)

Ta xác định kết cấu và kích thớc cam gạt nh sau:

Ta thiết kế cam đĩa điêu khiển các cụm bánh răng di trợt vìcam đĩa có độ cứng vững tốt hơn,chiều dày cam mỏng,cóthể đặt các rãnh điều khiển ở cả 2 mặt đĩa,do đó kết cấugọn hơn

Xác định độ nâng của cam:

1 2 2 1

L

LLRR

Trong đó L1:bán kính càng gạt

L2:chiề dài cánh tay đòn,chọn L2=90(mm) Đối với cam điều khiển các cum bánh răng di trợt B1;B3;B4 độnâng của cam là:

1 2 2

LLRR

LLRR

LLRR

phần 4 thiết kế vỏ hộp-bôi trơn điều chỉnh

1.Thiết kế thân hộp tốc độ

Công dụng: Để gá chặt hầu hết các chi tiết của hộp tốc độ,

định vị trí tơng đối của các chi tiết và bộ phận máy, trựctiếp tiếp nhận tải trọng do các chi tiết truyền đến, chứa dầubôi trơn và các bộ truyền trong hộp giảm tốc, bảo vệ các chitiết máy…

- Chỉ tiêu cơ bản đặt ra khi chế tạo hộp giảm tốc là khối lợngnhỏ độ cứng cao và giá thành hạ

- Vật liệu chế tạo hộp giảm tốc: gang xám GX 15 – 32

- Phơng pháp chế tạo: Chọn phơng pháp đúc

- Thành phần của hộp tốc độ : thành hộp, gân chịu lực, mặtbích, gối đỡ, các loại vít và bulông lắp ghép

- Kích thớc của các phần tử cấu tạo nên hộp tốc độ trongbảng sau:

-Từ đờng kính bulông tra theo TCVN 1889 – 76 ta có kíchthớc các bulông

5./ Lắp ghép giữa li hợp với trục: H9/h9

6./ Mối ghép then: Then cố định trên trục theo kiểu lắp có độdôi

7./ Mối ghép then hoa :

Do cần di chuyển dọc trục và đảm bảo khoảng cách trụcchính xác ta chọn kiểu lắp định tâm theo đờng kính trongd

- Dung sai lắp ghép theo d :

6g

7H ( Độ hở đồng tâm cao,

di trợt êm )

- Dung sai lắp ghép theo b :

7h

8H ( Để dịch chuyển khidịch chỉnh )

- Miền dung sai của các yếu tố không định tâm :

11a

12H

8./ Lắp bạc trợt trên vành răng :

6p

7H

9./ Lắp vòng chặn, cốc lót :

6h

7H.10./ Lắp ghép giữa bánh răng lồng không và bánh răng trêncông xôn : H7/r6

3 Bôi trơn và điều chỉnh.

a Bôi trơn.

Để giảm sự tổn hao vì ma sát, tăng độ bền mòn của các

bề mặt công tác, đảm bảo nhiệt độ làm việc bình thờng chophép ta phải tiến hành bôi trơn cho hộp chạy dao để bảo vệlâu dài độ chính xác ban đầu của máy trong toàn bộ thời gian

sử dụng

Căn cứ vào điều kiện làm vệc của hộp tốc độ ta sử dụngbôi trơn bằng dầu Dầu từ thùng dầu đợc bơm tia lên màng ởphía trên hộp bằng bơm píttông, sau đó dầu nhỏ dọt đến các

sự ăn khớp đúng Để kiểm tra sự ăn khớp ngới ta bôi một lớp sơntrên bề mặt làm việc của bánh răng, sau đó quay bánh răng vàquan sát vết sơn trên phần răng ăn khớp, nếu ăn khớp đúng thìcác vết tiếp xúc rải đều theo mặt phẳng làm việc của răng

Để đảm bảo độ chính xác về ăn khớp ta dùng phơng pháp dịchchuyển trục trên đó đã gá chắc các bánh răng và các ổ Ngoài

ra, trong quá trình làm việc bề mặt các bánh răng thờng bịmòn tạo nên các khe hở dọc trục và khe hở hớng tâm làm chotrục bị đảo và dao động, bánh răng ăn khớp kém, bộ truyềnlàm việc kém có tiếng ồn, khi đó rất cần phải thực hiện hiệu