Đồ án máy ép trục khuỷu 60 tấn

Đồ án tốt nghiệp của ngành công nghệ chế tạo máy. Đề tài máy ép trục khuỷu 60 T bảo vệ đạt điểm cao. Cần lấy bản vẽ Autocad vui lòng để lại tin nhắn...........................................................................................................

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP

GIA CÔNG ÁP LỰC 1.1 THỰC CHẤT, ĐẶC ĐIỂM CỦA GIA CÔNG ÁP LỰC

1.1.1 Thực chất:

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

- Gia công kim loại bằng áp lực thực hiện bằng cách dùng ngoại lực tác dụng lên kim loại ở trạng thái nóng hoặc nguội làm cho kim loại đạt đến quá giới hạn đàn hồi, kết quả sẽ làm thay đổi hình dạng của vật thể kim loại mà không phá hủy tính liên 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 hình dáng kích thước mà còn thay đổi cả cơ, lý, hóa tính của kim loại như : Kim loại mịn chặt hơn hạt đồng đều, khử các khuyết tật (rổ khí, rổ co ) do đúc gây nên, nâng cao

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 có kích thước chính xác, mặt chi tiết tốt, lượng phế liệu thấp và chúng có tính cơ học cao so với các vật đúc

- Gia công kim loại bằng áp lực cho năng suất cao vì có khả năng cơ khí hóa và tự động hóa cao

1.1.3 Các phương pháp GCKL bằng áp lực

- Chia làm hai nghành chính

+Ngành luyện kim:bao gồm cán,kéo,ép

+Ngành cơ khí :bao gồm rèn tự do,rèn khuôn,dập tấm

1.2 KHÁI NIỆM VỀ BIẾN DẠNG DẺO KIM LOẠI.

- Dưới tác dung của ngoại lực,kim loại trải qua 3 giai

đoạn

+ Biến dạng đàn hồi

+ Biến dạng dẻo

+ Biến dạng phá hủy

SVTH:NGUYỄN CAO MINH

a

b

c ứng suất

c

σ

Chú thích: oa-biến dạngđàn hồi

ab-biến dạngdẻo đồng đều

bc-biến dạngdẻo cục bộ và phá hủy

δ -biến dạng

dư sau phá hủy

Hình 1.1:Đồ thị quan hệ ứng suất-biến dạng

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 đồngnhất khi ứng suất sinh ra trong kim loại vượt quá giới hạn đànhồi kim loại bị biến dạng dẻo do trượt và song tinh

a) b)

Hình 1.2 Sơ đồ biến dạng trong đơn tinh thể.

- Theo hình thức trượt, một phần đơn tinh thể dịchchuyển song song với phần còn lại theo một mặt phẳng nhấtđịnh, mặt phẳng này gọi là mặt trượt (Hình a) Trên mặttrượt, các nguyên tử kim loại dịch chuyển tương đối với nhaumột khoảng đúng bằng số nguyên lần thông số mạng, saudịch chuyển các nguyên tử kim loại ở vị trí cân bằng mới, bởisau khi thôi tác dụng lực kim loại không trở về trạng thái banđầu

-Theo hình thức song tinh, một phần tinh thể vừa trượtvừa quay đến một vị trí mới đối xứng với phần còn lại quamột mặt phẳng gọi là mặt song tinh (Hình b) các nguyên tửkim loại trên mỗi mặt di chuyển một khoảng tỷ lệ vớikhoảng cách đến mặt song tinh

-Các nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm cho thấytrượt là hình thức chủ yếu gây ra biến dạng dẻo trong kimloại các mặt trượt là các mặt phẳng có mật độ nguyên tửcao nhất Biến dạng dẻo do song tinh gây ra rất bé, nhưng khicó song tinh 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 làtập hợp của nhiều đơn tinh thể (Hạt tinh thể ), Cấu trúc củachúng được gọi là cấu trúc đa tinh thể Trong đa tinh thể biếndạng dẻo có hai dạng : Biến dạng trong nội bộ hạt và biếndạng ở vùng tinh giới hạt Sự biến dạng trong nội bộ hạt dotrượt và song tinh Đầu tiên sự trượt xảy ra ở các hạt cómặt trượt tạo với hướng của ứng suất chính hoặc một gócbằng hoặc xấp xỉ 450 sau đó mới đến các mặt khác Nhưvậy, biến dạng dẻo trong kim loại đa tinh thể xảy ra khôngđồng thời và không đồng đều Dưới tác dụng của ngoại lực,biên giới hạt của các tinh thể của bị biến dạng, khi đó cáchạt trượt và quay tương đối với nhau Do sự trượt và quaycủa các hạt, trong các hạt lại xuất hiện các mặt trượtthuận lợi mới, giúp cho biến dạng trong kim loại tiếp tụcphát triển

- Qúa trình biến dạng dẻo của đa tinh thể chịu ảnhhưởng rõ rệt bởi cấu trúc của đa tinh thể

- Chính vì vậy quá trình biến dạng dẻo đa tinh thể cócác đặc điểm sau

+ khi tác dung tải trọng lên đa tinh thể,các hạt sẽ bịbiến dạng khác nhau.hạt nào có phương mạng định thuận lợicho sự trượt sẽ bị biến dạng dẻo trước với ứng suất tươngđối bé.Ngược lại hạt nào có phương mạng định hướng khanlợi cho sự trượt sẽ bị biến dạng dẻo sau với ứng suất lớnhơn

+ Sự biến dạng dẻo của mỗi hạt luôn có ảnh hưởngđến hạt bên cạnh và bị chúng

Cản trở Do vậy các hạt trong đa tinh thể có thể bị trượt ngaytheo hệ trượt ngay theo nhiều hệ trượt khác nhau.và xảy rađồng thời sự quay của các mặt và phương trượt

+ Vùng biên giới hạt có sắp xếp không trật tự,do đósự trượt rất khó phát triển ở đây vì không hình thành đượccác mặt trượt và phương trượt

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 kimloại dưới tác dụng của ngoại lực mà không bị phá hủy Tínhdẻo của kim loại phụ thuộc vào hàng loạt nhân tố khác nhau :Thành phần và tổ chức của kim loại, nhiệt độ, trạng tháiứng suất 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 liênkết giữa các nguyên tử khác nhau do đó tính dẻo của chúng

cũng khác nhau , chẳng hạn đồng nhôm dẻo hơn sắt Đối vớicác hợp kim, kiểu mạng thường phức tạp xô lệch mạng lớn,một số nguyên tố tạo các hạt cứng trong tổ chức cản trởsự biến dạng do đó tính dẻo giảm Thông thường kim loạisạch và hợp kim có cấu trúc một pha Các tạp chất thườngtập trung ở biên giới hạt, làm tăng xô lệch mạng cũng làmgiảm tính dẻo của kim loại

b Ảnh hưởng của nhiệt độ.

-Tính dẻo của kim loại phụ thuộc rất lớn vào nhiệt độhầu hết kim loại khi tăng nhiệt độ tính dẻo tăng Khi tăngnhiệt độ, dao động nhiệt của các nguyên tử tăng, đồng thời xôlệch mạng giảm, khả năng khuyếch tán của các nguyên tử tănglàm cho tổ chức đồng đều hơn một số kim loại ở nhiệt độthường tồn tại ở pha kém dẻo, khi ở nhiệt độ cao chuyểnbiến thù hình thành pha có độ dẻo cao.khi ta nung thép từ 20đến 1000 C thì đọ dẻo tăng chậm nhưng từ 100 đến 4000C độdẻo giảm nhanh, độ giòn tăng (đối với thép hợp kim độ dẻogiảm đến 6000C),quá nhiệt độ này thì dẻo tăng nhanh,ở nhiệtđộ 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 bịvở vụn,xô lệnh mạng tăng ứng suất dư lớn Làm cho tính dẻokim loại giảm mạnh (Hiện tượng biến cứng) Khi nhiệt độ kimloại đạt từ 0,25 đến 0,35 Tnc (Nhiệt độ nóng chảy), ứngsuất dư và xô lệch mạng giảm làm cho tính dẻo kim loại phụchồi trở lại (Hiện tượng phục hồi) Nếu nhiệt độ nung đạttới 0,4 Tnc trong kim loại bắt đầu xuất hiện quá trình kết tinhlại, tổ chức kim loại sau kết inh lại có hạt đồng đều và lớnhơn, mạng tinh thể 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 kểđến tính dẻo của kim loại Qua thực nghiệm người ta thấyrằng kim loại chịu ứng suất nén khối có tính dẻo cao hơn khichịu ứng suất nén mặt, nén đường hoặc chịu ứng suất kéo.Úng suất dư ma sát ngoài làm thay đổi trạng thái ứng suấtchính trong kim loại nên tính dẻo trong kim loại cũng giảm

e Ảnh hưởng của tốc độ biến dạng.

-Sau khi rèn dập, các hạt kim loại bị biến dạng do chịutác dụng mọi phía nên chai cứng hơn, sức chống lại sự biếndạng của kim loại sẽ lớn hơn, đồng thời khi nhiệt độ nguộidần sẽ kết tinh lại như cũ Nếu tốc độ biến dạng nhanh hơntốc độ kết tinh lại thì các hạt kim loại bị chai chưa kịp trởlại trạng thái ban đầu mà lại tiếp tục biến dạng, do ứng

suất trong khối kim loại sẽ lớn, hạt kim loại bị dòn và có thể

bị nứt

-Nếu lấy hai khối kim loại như nhau cùng nung đến nhiệtđộ nhất định rồi rèn trên máy búa và máy ép, ta thấy tốc độbiến dạng trên máy búa lớn hơn, nhưng tốc độ biến dạngtổng cộng trên máy ép lớn hơn

1.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG KIM LOẠI BẰNG ÁP LỰC

1.3.1 Giới thiệu chung

- Gia công kim loại bằng áp lực là một trong những

phương pháp cơ bản để chế tạo các chi tiết máy và các sảnphẩm kim loại để thay thế cho phương pháp đúc hoặc gia côngcắt gọt

- Gia công kim loại bằng áp lực thực hiện bằng cáchdùng ngoại lực tác dung lên kim loại ở trạng thái nóng haytrạng thái nguội làm cho kim loại đạt đến giới hạn đànhồi,kết quả sẽ làm thay đổi hình dạng của vật thể kim loạimà không phá hủy tính liên tục và độ bền của chúng

a Đặc điểm

- Kim loại gia công ở thể rắn,sau khi gia công không những

thay đổi hình dạng kích thước mà còn thay đổi cả cơ,lý ,hóatính của kim loại như kim loại mịn chặt hơn,hạt đồngđều,khử các khuyết tật, do đúc gây nên,nâng cao cơ tính vàtuổi bền của sản phẩm

b Các hình thức gia công kim loại bằng áp lực

* Gia công nóng

- Gia công nóng:là hình thức gia công áp lực thực hiện ở

nhiệt độ lớn hơn nhiệt độ kết tinh lại

- Thực tế nhiệt độ gia công nóng kim loại

chay

T =(0,7−0,9)

- Ở nhiệt độ gia công nóng kim loại có tính dẻo cao,trở

lực biến dạng giảm,do đó dễ gia công

- Gia công nóng có kèm theo quá trình phục hồi và kết tinhlại nên sau khi gia công kim loại được phục hồi tính dẻo,không

bị biến cứng,phục hồi cơ lý hóa tính

- Tuy nhiên gia công nóng có nhược điểm:ở trạng thái nóngkhó gia công những chi tiết nhỏ và mỏng vì dễ cháy hỏng.Kimloại nung ở nhiệt độ cao dễ bị oxy hóa tạo nên lớp vảy oxitphủ trên bề mặt vật gia công làm độ bóng và độ chính xácthấp,chất lượng lớp bề mặt vật gia công thấp

- Khi gia công ở trạng thái nóng,nếu ngừng gia công ởnhiệt độ cao,tốc độ làm nguội vật gia công quá lớn dễ gâybiến dạng,cong vênh hoặc nứt nẻ

*Gia công nguội

AA

BB

R

l

- Gia công nguội là hình thức gia công bằng áp lực ở

nhiệt độ mà tại đó không xảy ra quá trình kết tinh lại

- Nhiệt độ gia công nguội xác định theo biểu thức

1.3.2 Cán kim loại.

a Thực chất của quá trình cán.

- Quá trình cán là do kim loại biến dạng giữa hai trục cánquay ngược chiều nhau có khe hở nhỏ hơn chiều cao của phôi,kết quả làm cho chiều cao phôi giảm, chiều dài và chiều rộngtăng Hình dạng của khe hở giữa hai trục cán quyết định hìnhdáng của sản phẩm Quá trình phôi chuyển động qua khe hởtrục cán là nhờ ma sát giữa hai trục cán với phôi

- Cán không những thay đổi hình dáng và kích thước phôimà còn nâng cao chất lượng sản phẩm

- Máy cán có hai trục cán đặt song song với nhau quayngược chiều nhau Phôi có chiều dày lớn hơn khe hở giữa haitrục cán, dưới tác dụng của lực ma sát khi kim loại bị kéovào giữa hai trục cán, biến dạng tạo ra sản phẩm Khi cánchiều dày phôi giảm, chiều dài và chiều rộng phôi tăng

α

β

Hình 1.3:sơ đô öcán

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

* Tỷ số chiều dài (Hoặc tỷ số tiết diện) của phôi trướcvà sau khi cán gọi là hệ 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 làlượng giãn dài :

T = N.f

f = tgβ

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

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

Để có thể cán được, phải thỏa mãn điều kiện :

Tx > Nx

f.N.cosα > N.sinα

tgβ > tgα hoặc β > α

- Nghĩa là hệ số ma sát f phải lớn hơn tang của góc ăn α

hoặc góc ma sát lớn hơn góc ăn

- Khi vật cán đã vào giữa hai trục cán thì góc ăn nhỏ dầnđến khi vật cán đã hoàn toàn vào giũa hai trục cán thi góc ănchỉ còn bằng 1/2 Hiện tượng này gọi là ma sát thừa

- Để đảm bảo điều kiện cán vào cần tăng hệ số ma sáttrên bề mặt trục cán

a Dạng hình đơn giản

b Dạng hình phức tạp

Hình 1.4

+Dạng tấm : các sản phẩm dạng tấm được phân loạitheo chiều dày của tấm thành :

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

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

* Ống không hàn được cán từ phôi thỏi có Φ = 5 đến 426

mm , chiều dày thành ống s = 0,5 đến 40 mm

* Ống có mối hàn được chế tạo bằng cách cuốn tấmthành ống sau đó cán để hàn giáp mối với nhau Loại này cóđường kính ngoài đến 720 mm và chiều dày đến 14 mm

- Dạng hình đặc biệt : Các sản phẩm đặc biệt gồm cócác loại có hình dáng đặc biệt theo yêu cầu riêng như vỏ ô tôvà các loại tiết diện thay đổi theo chu kỳ

d Sơ đồ máy cán

Hình 1.5: 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 cơ

473

1.3.3 Kéo kim loại.

a.Thực chất:Kéo sọi là quá trình kéo phôi kim loại qua lỗ

khuôn kéo làm cho tiết diện ngang của phôi giảm và chiều dàităng.Hình dáng và kích thước của chi tiết giống lỗ khuôn kéo

-có khả năng đạt độ chính xác cao hơn đúc

-Vật liệu sau khi kéo bị cứng nguội,độ bền tăng,độ dẻogiảm

-khuôn làm băng hợp kim cứng hoặc kim cương để tránh màimòn nhanh

a)kéo sọi b)kéoống

Hình 1.6:sơ đồ kéo kim loại

1.phôi 2.khuôn kéo 3.sản phẩm 4.lõi sữalỗ

- Khi kéo sợi phôi 1 được kéo qua khuôn kéo 2 với lỗ hìnhcó tiết diện nhỏ hơn tiết diện phôi kim loại và biên dạng theoyêu cầu,tạo thành sản phẩm 3.Đối với kéo ống,khuôn kéo 2tạo thành mặt ngoài ống còn lỗ được sửa đúng đưòng kínhnhờ lõi 4 đặt ở trong

d.Quá trình kéo sợi:Tùy theo từng kim loại,hình dáng lỗ

khuôn,mỗi lần kéo tiết diện có thể giảm xuống 15%÷35% Tỷlệ giữa đường kính trước và sau khi kéo gọi là hệ số kéo dài ( α)

σ

g f P d

d K

cot1

1

1

0

++

=

=

d0,d1:đường kính sợi trước và sau khi kéo (mm)

σ :giới hạn bền của kim loại (N/mm2)

α :góc nghiêng của lỗ khuôn

f :hệ số ma sát

PP

4

-Kéo sợi có thể qua một hay nhiều lỗ khuôn kéo nếu tỷ sốgiữa đường kính phôi và đường kính sản phẩm vượt quá hệsố kéo cho phép.Số lượt kéo có thể được tính toán như sau

d d

d k

d

d k

d k

Lực kéo sợi phải đảm bảo:

-Đủ lớn để thắng lực ma sát giữa kim loại và thànhkhuôn,đồng thời để kim loại biến dạng

-Ứng suất tại tiết diện đã ra khỏi khuôn phải nhỏ hơn giớihạn bền cho phép của vật liệu nếu không sợi sẽ bị đứt

-Lực kéo sợi có thể xác định như sau: σ ( f gα)

F

F F

σ :giới hạn bền của kim loại lấy bằng trị số trung bình giới

hạn bền của vật liệu trước và sau khi kéo

0

F ,F1:tiết diện trước và sau khi kéo (mm2)

f :hệ số ma sát giữa khuôn và vật liệu

-Kéo sọi dùng để chế tạo và các thỏi,ống sợi bằng thépvà kim loại mà có đường kính từ vài mm đến vài chụcmm.kéo sợi còn để dùng gia công tinh bề mặt ngoài ống cáncó mối hàn và một số công việc khác

e.Dung cụ và thiết bị kéo sợi

-Khuôn kéo:khuôn kéo sợi gồm khuôn 1 và đế khuôn 2,biên

dạng lỗ hình của khuôn gồm 4 phần,đoạn côn I là phần làmviệc chính của khuôn có góc côn β=240÷360(thường dùng nhất la

0

26 ),đoạn côn và II có góc côn 900là nơi để phôi vào chúa chấtbôi trơn,đoạn thẳng III có tác dụng định kính đoạn côn thoátphôi IV có góc côn 600 để sợi ra dễ dàng không bị xước

-Vật liệu chế tạo khuôn là thep cacbon dụng cụ,thép hợp kimhoặc hợp kim cứng thường dùng các loạisau:CD80,CD100,CD130,30CrTiSiMo,Cr5Mo

f.Máy kéo sợi:

-Máy kéo sợi có nhiều loại,căn cứ vào phương pháp kéo cóthể chia làm 2 loại:máy kéo thẳng hay máy kéo có tangcuộn:cũng có thể được phân loại theo số lượng khuônkéo,số sợi được kéo đồng thời

-Máy kéo thẳng dùng khi kéo các sợi hoặc ống có đươngkính lớn không thể cuộn được(∅6÷10 hoặc lớn hơn).Lực kéocủa máy từ 0.2÷75 tấn ,tốc độ kéo 15÷45 m/ph

Tùy theo kết cấu của máy mà có thể kéo 1 hoặc 3 sản phẩmcùng một lúc.Để tạo chuyển động thẳng có thể dùng xíchvít và êcu,thanh răng,bánh răng,đầu ép vv

-Máy kéo sợi có tang cuộn dùng khi kéo sợi dài có thể

cuộn tròn được.Máy có tang cuộn có thể là một khuôn kéoa.Nhiều khuôn kéo không trượt b và nhiều khuôn kéo có trượtc

-Trên máy kéo 1 khuôn dùng kéo những sợi hoặc thỏi co

∅6÷10 m.khi tang kéo 5 quay,sợi được kéo qua khuôn 2 đồng thờicuộn thành cuộn.Theo tốc độ kéo,tang cấp sợi 1 liên tục quayđể cấp cho khuôn kéo

-Trên máy kéo nhiều khuôn b sợi được kéo lần lượt quamột số khuôn (5÷19 khuôn)và nhờ tang kéo trung gian 4,các ròngrọc căng sợi 3 nên trong quá trình kéo không xảy ra hiện tượngtrượt

-Máy kéo sợi nhiều khuôn có sự trượt c thì các khuôn kéocó tiết diện giảm dần và những khuôn kéo là những con lăn3,sự quay của trống 5 đồng thời tạo nên tổng lực kéo củacác khuôn

SVTH:NGUYỄN CAO MINH TRANG 11

a

b

c

Hình 1.8:Máy kéo có tang cuộn 1.3.4 Ép kim loại

a.Thực chất:ép là phương pháp chế tạo các sản phẩm kim loại bằng cách đẩy kim loại chứa trong buồng kín hình trụ

,dưới tác dụng của chày ép kim loại biến dạng qua lỗ khuônép có tiết diện giống tiết diện ngang của chi tiết

b.Một số sơ đồ ép kim loại

Khi ép thanh,thỏi người ta có thể tiến hành bằng phương phápép thuận hoặc ép nghịch.Với ép thuận a khi pistong1 ép kimloại trong xilanh 2 bị ép qua lỗ hình của khuôn ép 4 chuyểnđộng ra ngoài,cùng chiều chuyển động của pistong ep Với épnghịch b pistong 1 ép kim loại trong xilanh 2 bị ép qua lỗ hìnhcủa khuôn ép 4 chuyển động ra ngoài ngược chiều chuyểnđộng của pistong ép.Với ép thuận kết cấu đơn giản hơn nhưnglực ép lớn vì ma sát giữa kim loại và thành xilanh làm tănglực ép cần thiết,đồng thời phần kim loại trong xilanh khôngthể ép hết lớn 10÷12% Eïp nghịch lực ép thấp hơn lượng kimloại còn lại trong xilanh ít hơn 6÷8% Nhưng kết cấu ép phứctạp

-Sơ đồ hình c trình bày nguyên lý ép ống,ở đây lỗ ống đượctạo thành nhờ lõi 5 phôi ép có lõi rỗng để đặt lõi 5,khi pistong

1 ép kim loại bị đẩy qua khe hở giữa lỗ hình của khuôn 4 và lõitạo thành ống

Hình 1.9:Sơ đồ nguyên lý ép kim loại

a,b:ép sợi,thanh c:ép ống

1 pistong 2 xilanh 3kim loại 4 khuôn ép 5 lõi tạo lỗ

5

c.Khuôn ép :về kết cấu khuôn ép có 3 dạng:hình côn a hình

phễu b và hình trụ c

a b c

Hình 1.10 :kết cấu khuôn ép

độ,chiều dài đoạn hình trụ từ 5-8mm,được sử dụng nhiều

vì kết cấu tương đối đơn giản kết cấu hình phểu ,kim lọa biến dạng đều hơn nhưng gia công khó khăn hơn,còn kết cấu hình trụ dễ gia công nhưng kim loại biến dạng qua khuôn khó hơn

- Vật liệu chế tạo khuôn là thép hợp kim chứaW,V,Mo,Cr vv.hoặc hợp kim cứng

d.Đặc điểm và ứng dụng

-ép là phương pháp sản xuât các thanh thỏi có tiết diện địnhđịnh hình có năng suất cao ,độ chính xác và độ nhãn bề mặtcao,trong quá trình ép,kim loại chủ yếu chịu ứng suất nén nêntính dẻo tăng,do đó có thể ép được những sản phẩm có tiếtdiện ngang phức tạp.Nhược điểm của phương pháp là kếtcấu ép phức tạp,khuôn éo yêu cầu chống mòn cao.phươngpháp này được ứng dụng rộng rãi để chế tạo các thỏi kimloại màu có đường kính từ 5÷200 mm,các ống có đường kínhngoài đến 800 m,chiều dày 1.5÷8 mm và một số profil khác

e.Một số sản phẩm ép.

Hình 1.11:sản phẩm ép 1.3.5 Rèn tự do

a.Thực chất:Rèn tự do là một phương pháp gia công áp

lực mà kim loại biến dạng không bị không bị khống chế bởimột mặt nào khác ngoài bề mặt tiếp xúc giữa phôi kim loạivơi dụng cụ gia công(búa và đe).Dưới tác động của lực P dobúa 1 gây ra và phản lực N từ đe 3,khối kim loại 2 biến

dạng,sự biến dạng chỉ khống chế bởi hai mặt trên vàdưới,còn các mặt xung quanh hoàn toàn tự do

Hình 1.12:sơ đồ rèn tự do b.Đặc điểm:

- Độ chính xác và độ bóng bề mặt không cao,năng suấtthấp

- Chất lượng và tính chất kim loại từng phần của chi tiếtkhó đảm bảo giống nhau nên chỉ gia công các chi tiết đơn giảnhay các bề mặt không định hình

-Chất lượng sản phẩm phụ thuộc vào tay nghề công nhân -Thiết bị và dụng cụ rèn tự do đơn giản

-Rèn tự do được dùng rộng rãi trong sản xuất đơn chiếc hayhàng loạt nhỏ.Chủ yếu dùng cho sữa chữa và thay thế

c.Dụng cụ

- Nhóm 1:là những dụng cụ công nghệ cơ bản như các loại

đe,búa,bàn là,bàn tóp,sấn chặt,mũi đột

- Nhóm 2:là những dụng cụ kẹp chặt như các loại kềm,êtôvà các cơ cấu kẹp chặt khác

- Nhóm 3:là những dụng cụ kiểm tra đo lường:êke,thướccặp(đo trong,đo ngoài,đo chiều sâu,các loại compa

d.Máy rèn tự do:Máy búa hơi

1.3.5 Dập thể tích

a.Thực chất:dập thể tích là phương pháp gia công áp lực

trong đó kim loại biến dạng trong một không gian hạn chế bởibề mặt lòng khuôn.,dùng lực ép kim loại đã nung nóng (800-

10000C) điền đầy vào khuôn kín tạo hình dáng phức tạp,dạngkhối

1 2 3

N P

Hình 1.13: sơ đồ dập kim loại

b.Đặc điểm

- Độ chính xác và chất lượng bề mặt cao hơn đúc,rèn tự

do,giảm hao hụt kim loại và giảm gia công bề mặt chi tiết

-Khuôn phức tạp và mắc tiền nên chỉ thích hợp cho sảnxuất hàng loạt

-Ít phụ thuộc vào tay nghề công nhân,dễ cơ khí hóa và tựđộng hóa

c.Máy dập thể tích:máy dập trục khuỷu hay máy dập thủy

lực

1.3.6 Dập tấm

a.Thực chất:Dùng chày ép các tấm kim loại mỏng qua khuôn

tạo ra chi tiết với hình dáng mong muốn

-Dập tấm là một phương pháp gia công áp lực tiên tiến đểchế tạo các sản phẩm hoặc chi tiết bằng vật liệu tấm thépbảng hoặc thép dải

-Dập tấm được tiến hành ở trạng thái nguội (Trừ thépcacbon có S > 10 mm) Nên còn gọi là dập nguội

-Vật liệu dùng trong dập tấm : Thép cácbon, thép hợp kimmềm, đồng và hợp kim đồng, nhôm và hợp kim nhôm, niken,thiếc, chì và vật liệu phi kim như : Giấy cactông, êbôníc, fip,amiăng, da

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 cầntrình độ cao, đảm bảo độ chính xác cao

-Có thể dập được những chi tiết phức tạp và đẹp có độbền cao

c Công dụng

-Dập tấm được dùng rộng rãi trong các ngành công nghiệp,đặc biệt ngành chế tạo máy bay, nông nghiệp, ô tô, thiết bịđiện, dân dụng

CHƯƠNG II GIỚI THIỆU VỀ CÁC LOẠI MÁY ÉP VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

2.1 ĐỊNH NGHĨA VÀ ỨNG DỤNG CỦA MÁY ÉP

2.1.1 Định nghĩa:

-Máy ép là thiết bị cơ khí dùng để gia công áp lực mà côngbiến dạng được sản sinh ra nhờ truyền động cơ khí,truyềnđộng ma sát hay áp lực chất lỏng

2.1.2 Ứïng dụng của máy ép:

-Máy ép được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vựckhác nhau

a Đối với máy ép trục khuỷu :

-Thực hiện được nhiều nguyên công trong công nghệ dậptấm,như cắt hình,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 thấpnhưng rất phù hợp trong dạng sản xuất hàng loạt nhỏ vì tínhvạn năng của nó cao.Máy có khả năng làm thay công nghệ trênmáy 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 dẻohoặc các vật liệu như kim loại,ép bột kim loại

2.2 CÁC LOẠI MÁY DẬP THƯỜNG DÙNG

2.2.1 Máy ép trục khuỷu.

-Máy ép trục khuỷu có lực ép từ 16÷10000tấn.Máy này cóloại hành trình đầu con trượt cố định gọi là máy có hànhtrình cứng;có loại đầu con trượt có thể điều chỉnh đượcgọi là hành trình mềm.Nhìn chung các máy lớn đều có hànhtrình mềm.Trên máy dập cơ khí có thể làm được các côngviệc khác nhau :rèn trong khuôn hở,ép phôi,đột lỗ,cắt bavia Sơđồ nguyên lý được trình bày trên hình sau:

7 8

9

10

đóng ly hợp(6) trục khuỷu(7) quay ,thông qua tay biên(8) làm chođầu trượt(9) chuyển động tịnh tiến lên xuống ,thực hiệnchu trình dập.Đe dưới(10) lấp trên bệ nghiêng có thể điềuchỉnh được vị trí ăn khớp của khuôn trên và khuôn dưới.

-Đặc điểm của máy dập trục khuỷu: Chuyển động củađầu trượt êm hơn máy búa ,năng suất cao,tổn hao năng lượngít,nhưng có nhược điểm là phạm vi điều chỉnh hành trìnhbé,đòi hỏi tính toán phôi chính xác và phải làm sạch phôi kỹtrước khi dập

2.2.2 Máy ép thủy lực:

-Các máy dập thủy lực là các loại máy rèn truyền dẫnbằng dòng chất lỏng (dầu hoặc nước) có áp suất cao.Máy

được chế tạo với lực ép từ 300

3

76

4

21

85

ống dẫn 18 tạo nên dòng chất lỏng cao áp theo ống dẫn 16đến bộ phân phối B Dòng chất lỏng cao áp này hiệu chỉnhđể đảm bảo áp suất yêu cầu nhờ các bình chứa khí nén 17của hệ thống hiệu chỉnh áp suất C Máy ép làm việc có 3trạng thái:khi muốn đầu máy nâng lên ta kéo tay gạt lên vị trí 1van a và C đóng, van b và d mở Dòng chất lỏng cao áp đi theođường 16-15-12 vào xi lanh nâng 8 đưa pistông 9 đi lên thông quaxà trên 10 và những trụ 7 sẽ đưa xà dưới mang đầu ép 3 đi lêntrượt theo những trụ dẫn hướng 2.Đầu ép đi lên pistông ép 4sẽ đẩy dòng chất lỏng trong xi lanh ép 6 theo đường 11-14-13về bể chứa chất lỏng G.cũng cách phân tích tương tự đốivới trạng thái làm việc dừng và đi xuống tương ứng vị trí taygạt.

-Để tạo áp lực ép lớn trong các máy dập thủy lựcthường dùng bộ khuyếch đại áp suất với 2 xi lanh : xi lanh hơi(1)và xi lanh dầu(3)pistông (2) có 2 phần đường kính khácnhau ,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)được tính theo công thức sau:

2

2 1 2

d

D P

P = ⋅

-Máy dập thủy lực có ưu điểm : Lực ép lớn ,chuyểnđộng của đầu ép êm và chính xác,điều khiển hành trình épvà lực ép dễ dàng Nhược điểm của máy dập thủy lực làchế 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 lý làm việc của máy như sau:

Động cơ (1) truyền chuyển động qua bộ truyền đai (2), làmquay trục (4) trên đó có lắp các đĩa ma sát (3)và(6) Khi nhấnbàn đạp (11) cần điều khiển (10) đi lên,đẩy trục(4) dịchchuyển sang phải và đĩa ma sát (3) tiếp xúc với bánh ma sát (5)làm trục viït quay theo chiều đưa đầu búa đi xuống Khi đến vịtrí cuối của hành trình ép , vấu (9) tỳ vaò cử (8) làm chocần điều khiển (10) đi xuống , đẩy trục (4) qua trái và đĩa ma

sát (6) tỳ vào bánh ma sát (5) làm trục vét quay theo chiềungược lại,đưa đầu trượt đi lên , đến cử hành trình(7) cần(10) lại được nhấc lên trục (4) được đẩy sang phải , lặp lạiquá trình trên Máy dập ma sát có chuyển động đầu , trượt

êm tốc độ ép không lớn nên kim loại biến dạng triệt để hơn

so với máy búa , hành trình làm việc điều chỉnh trong phạm vikhá rộng

-Mối nhóm máy ép có thể chia ra những nhóm nhỏ hơn

+Máy ép có công dung chung

+Máy ép tự động

Máy ép trụ c khuỷu

Để dậ p nguộ i Để dậ p nóng và nửa nóng Uố n

Máy ép dậ p vuố t

Máy ép uố n

Có nhiề u vị trí Có truyề n độ ng phía dưới Máy tự độ ng có đầ u trượ t tùy độ ng

Công dụ ng chung Máy cắ t thép hình và thép vụ n Máy ép dậ p nóng Máy rèn ngang Máy ép dậ p nổ i Máy ép cắ t Máy ép uố n và nắ n Máy rèn hướng kính

Cán rèn

Hình:Phân loại máy ép trục khuỷu

2.4CÁC DẠNG SẢN PHẨM ĐƯỢC GIA CÔNG TRÊN MÁY ÉP TRỤC KHUỶU

Uố n Biến phôi thẳng thành phôi cong

nhưng không làm thay đổ i chiề u dày của vậ t liệ u,đượ c thự c hiệ n nhờ phầ n lồ i phầ n lõm tương ứng của các bộ phậ n của khuôn

rồ i sau đó khoan lỗ cho chính xác,ghi rõ loạ t sản xuấ t hay lôgo của sản phẩ m

Dậ p phố i

hợ p Đồvài nguyên công khác nhau trong ng thời thực hiện hai hoặc một

mộ t bộ khuôn sau mộ t hành trình của máy với mộ t lầ n đặ t phôi

Tên nguyên

công Hình vẽ chi tiết Định nghĩa và đặ các nguyên côngc điểm

Cắ t vậ t liệ u thành các phầ n theo đường bao không khép kín Cắ t phôi

Cắ t cụ c bộ mộ t phầ n vậ t liệ u ra khỏi phôi

Tách mộ t phầ n kim loạ i theo mộ t đường bao khép kín,phầ n kim loạ i tách ra là chi tiế t

cắ t vậ t liệ u theo đường bao khép kín để tạ o lỗ suố t trên chi tiế t hoặ c trên tấ m.phầ n vậ t liệ u cắ t ra là phế liệ u

tách mộ t phầ n vậ t liệ u theo đường bao không khép kín.phầ n vậ t liệ u tách ra không rời khỏi chi tiế t Cắ t phôi phẳ ng,phôi cong hoặ c phôi rỗ ng thành hai hoặ c mộ t vài chi tiế t riêng biệ t.

Áp dụ ng khi chế tạ o những chi tiế t không đố i xứng,ban đầ u chế tạ o thành phôi đố i xứng sau đó cắ t chia Cắ t bỏ kim loạ i thừa theo đường bao ngoài hoặ c phầ n mép không đề u của chi tiế t cong hoặ c chi tiế t đã dậ p vuố t

Cắ t bỏ phầ n lượ ng dư công nghệ rấ t nhỏ theo đường bao của phôi hoặ c lỗ nhằ m mụ c đích đạ t đượ c hình dạ ng và kích thước chính xác,bề mặ t cắ t sạ ch và vuông góc với bề mặ t chi tiế t

2.4 CHỌN MÁY THIẾT KẾ

2.3.1 Phân tích các yêu cầu kỹ thuật

-Hiện nay những thiết bị dùng trong dập nguội có nhiềuchủng loại phù hợp với từng yêu cầu công nghệ khác nhautrong ngành gia công áp lực Ơ í đây ta phải thiết kế máy độtdập phục vụ cho quy trình công nghệ sản xuất chấn lưu màcụ thể là dùng cho các nguyên công đột ,cắt các loại tôn màtrong các chủng loại máy hay được sử dụng rộng rãi là chủngloại máy ép lệch tâm và trục khuỷu

-Nguyên lý làm việc của hai chủng loại máy này hoàn toàntương tự nhau đều sử dụng cơ cấu tay quay thanh truyềntrong truyền động cơ khí để biến đổi chuyển động quay củatrục lệch tâm hay trục khuỷu thành chuyển độüng đi lại củađầu trượt để thực hiện nhiều nguyên công trong công nghệdập tấm như cắt hình ,đột lỗ ,dập sấn uốn Nhưng chủngloại máy ép dùng trục lệch tâm có hành trình làm việc củađầu ép nhỏ và lực ép bé hơn so với máy ép trục khuỷu Vìvậy ,ta chọn phương án là thiết kế máy ép trục khuỷu

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

+Kiểu thân hở: Là kiểu thân máy có dạng chữ E có ưuđiểm là gọn nhẹ, mở rộng được phạm vi, đưa phôi cả baphía bàn máy Kiểu này thường có lực dập không lớn hơn 100tấn còn khi yêu cầu lực dập lớn hơn nữa người ta dùng kiểuthân kín Thân máy được liên kết với nhau bằng kết cấu hànhay bulông giàng

+Kiểu thân kín có độ cứng nòng cao: Thân máy bị biếndạng khi có tải trọng , sản phẩm dập ra có độ chính xác cao.Việc đưa phôi vào máy thực hiện 2 phía trước sau Ngoài việcphân loại trên, thân máy còn chia làm 2 kiểu: một trục và haitrục

+Thân máy kiểu một trục : Là dạng thân máy có bộphận truyền động nằm về một phía của thân máy(hình 2-4 a)biên máy mang đầu trượt nằm ngoài gối đỡ của thân máy,gọi

là thân máy có trục công xôn Nhược điểm của loại thân máynày là độü cứng của trục chính

+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 cókiểu thân nghiêng được và thân cố định , loại thân nghiêngđược có ưu điểm là sản phẩm sau khi dập rời khỏi lòngkhuôn , được ra theo chiều nghiêng của thân máy

2.3.2 Phân tích các kết cấu máy

-Về nguyên lý làm việc của máy ép trục khuỷu có chuyểnđộng chính là chuyển động tịnh tiến lên xuống của đầutrượt mang chày tạo ra chuyển động dập Để tạo ra đượcchuyển 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 chuyểnđộng quay n thành chuyển động tịnh tiến lên xuống của đầutrượt

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

S n

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

-Đặc điểm của chuyển động này là biến chuyển động quaytrục lệch tâm CO1 thành chuyển động lên xuống của đầutrượt

-Nhưng ở cơ cấu này có đặc điểm là do dùng trục lệch tâmđể truyền chuyển động nên lực ép không lớn lắm, độ cứngvững thấp hành trình làm việc nhỏ ,ưu điểm là đơn giản dễchế tạo

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

-Đặc điểm của cơ cấu truyền động: biến chuyển độngquay của khuỷu 1 thành chuyển động tịnh tiến của đầutrượt Ta thấy ở loại cơ cấu này truyền động rất phức tạp ,chiếm không gian máy lớn do dùng cơ cấu thanh truyền vàkhuỷu bản lê,hiệu suất truyền động thấp , hành trình làmviệc nhỏ , không đáp ứng được tính năng kinh tế Kỹ thuật khithiết kế máy

d Chuyển động tịnh tiến nhờ cơ cấu hình sin.

-Cơ cấu hình sin chuyển động quay toàn vòng thành chuyểnđộng tịnh tiến qua lại hay ngược lại Ở đây con trượt 2 đóngvai trò thanh truyền khâu 1 quay tròn quanh O làm đầu trượt 2trượt trong khe k :Nhờ sự trượt trong khe k của khâu 2 làm chokhâu 3 mang đầu trượt gắn liền với khe chuyển động lênxuống Ta thấy việc hoạt động của cơ cấu rất phức tạp

SVTH:NGUYỄN CAO MINH

C

O 1

S

S

hiệu suất thấp độ cứng vững thấp nên không đáp ứngđược tính năng kỹ thuật khi thiết kế

-Kết luận: Qua việc phân tích và đưa ra các phương án

thiết kế của cơ cấu chấp hành như trên Ta thấy cơ cấuchuyển động tịnh tiến nhờ tay quay con trượt là tối ưu ,hiệuquả về mặt tính năng kỹ thuật , hiệu suất cao phù hợp vớiyêu cầu kỹ thuật cần thiết kế

2.3.3 Chọn phương án thiết kế

-Qua việc phân tích chủng loại máy ép và một số cơ cấutruyền động cùng với yêu cầu công nghệ chế tạo ta rút ramột số yêu cầu chính để chế tạo máy ép dùng để độtdập

-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 2trụ , có bộ truyền động cả 2 phía ,tay biên và con trượt nằm

ở giữa nên độ cứng vững cao thân máy có độ nghiêng bằng

4 5 6

7 8

10

CHƯƠNG III TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC VÀ TĨNH HỌC

CƠ CẤU KHUỶU- BIÊN- ĐẦU TRƯỢT 3.1 CẤU TẠO VÀ NGUYÊN TẮC LÀM VIỆC :

-Máy ép trục khuỷu đơn động hiện nay đang chiếm một tỷlệ lớn trong ngành gia công áp lực , nó đa dạng về kiểu máyphong phú về chủng loại , mức độ hiện đại ngày càng tiếnbộ , hình dáng công nghiệp ngày càng đổi mới, nhưng nhìnchung về cơ bản đều có một nguyên tắc chuyển động giốngnhau

3.1.1 Sơ đồ động của máy ép trục khuỷu :

Hình 3-1

4 5 6

7

8

9

10

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 hãm 10 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 vàtruyền động đến bộ truyền bánh đai và ở đầu phải của trục

I có lắp bánh răng nhỏ (2) được ăn khớp với bánh răng ở trục II( trục khuỷu ) khi chưa sử dụng cơ cấu điều khiển thì bộphận ly hợp (3) chưa làm việc lúc đó bánh răng lớn quay trêntrục chính (trục khuỷu).Trục chính vẫn đứng yên , trục chínhquay khi ta yêu cầu động tác đột dập, bằng cách điều khiểnbộ phận điều khiển, thông qua bộ phận này cơ cấu ly hợplàm việc ,chuyển động quay của bánh đà sẽ được truyền tớitrục chính .Khi trục chính quay thì đầu trượt (6) sẽ đượcthực hiện chuyển động tịnh tiến trong máng dẫn rãnh trượt(4) Phanh (8) gài trên trục khuỷu để giữ cho đầu trượt dừnglại ở điểm chết trên sau khi ly hợp đã ra khớp, hoặc khi đầutrượt dừng lại ở một vị trí bất kì lại có thể rơi theo trọnglượng

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 danhnghĩa P = 6o tấn

Tra bảng (1-1) tính năng kỹ thuật của máy ép trục khuỷuđơn động loại thân hở (TCVN 1086-71) [6]

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 đitính và thiết kế động học máy gồm :hành trình và tốc độđầu trượt

3.2.2.Hành trình và tốc độ đầu trượt

+Hmin,Hmax:chiều cao khép kín nhỏ nhất và lớn nhất của máy +S=2R :hành trình toàn bộ của máy

+ Sα :Hành trình tức thời của máy tương ứng với gócquay α

+α :Góc quay trục khuỷu tính từ đường trục tới bán

kính khuỷu(ngược chiều quay trục khuỷu)

100

260 80

+β :Góc kẹp giữa biên và đường trục

+R,L :Bán kính khủyu và chiều dài biên R=OA,L=AB

+λ=

L

R

:hệ số tay biên +ω :tốc độ không đổi của trục khuỷu

+B1,B2 :Điểm chết trên và điểm chết dưới của máy

O R

+ Bán kính lệch tâm trục khuỷu R = 50 mm

+ Chiều dài tay quay L = 500 mm

+ Hành trình của đầu trượt S =100 mm

+ Sα =R [ ( 1 − cos α ) + 0 , 25 λ ( 1 − cos 2 α ) ]

- Góc quay của trục khuỷu tương ứng với hành trình làmviệc gọi là góc làm việc của trục khuỷu ,góc này được tínhtừ 5 - 300

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

Aïp dụng công thức :

Sα =R[ (1−cosα)+0,25λ(1−cos2α) ]

Đặt f = [ (1−cosα)+0,25λ(1−cos2α) ]

Sα =R.f

-Từ công thức trên ta thấy Sα =R.f phụ thuộc vào góc α và

λ

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

-Do đó : Sα cũng tính từ điểm chết dưới ngược chiều vớichiều quay của trục khuỷu

nhân với R thì ta được giá trị của S α

-Để đạt được hiệu quả tốt nhất khi dập ta chọn góc30

b Tốc độ của đầu trượt

-Sau một vòng quay của trục khuỷu đầu trượt đi qua 2 vịtrí ĐCT và ĐCD.Qua mỗi vị trí đầu trượt thay đổi vị trí chuyểnđộng Giai đoạn bắt đầu dập ,đầu trượt có 1 trị số tốc độnào đó sau đó hãm dần tới 0 tốc độ đầu trượt phụ thuộcvào bán kính lệch tâm R,vị trí góc làm việc và số vòng quaycủa trục khuỷu Tốc độ lớn nhất của đầu trượt được tính :

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

d d

ω :Tốc độ góc của trục khuỷu

Do đó : =ω sinα + 2 sin2α

K R

B

Tốc độ trung bình của đầu trượt : Vtb =

30

n.S m/s

=

⇒

Gia tốc của đầu trượt

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

d d

dv dt

Gia tốc cực đại khi lấy đạo hàm :

(1 4 ) 0

04

=αλ+α

=ααλ+α

cossin

cossinsin

sinα =0 khi α=0 hay α =1800

−

=α

⇒

=αλ

2 = π.n= , . = ,

Vận tốc truyền của thanh truyền :

-Thanh truyền là bộ phận chuyển động phức tạp trong mặtphẳng thẳng góc với đường tâm trục khuỷu Đầu nhỏ thanhtruyền chuyển động tịnh tiến theo đầu trượt Đầu to thanhtruyền 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 hệsau đây :

( )

λ

=β

αλ

=

β

arcsin

sinarcsin

=

αα

β

=

β

=ω

d

ddt

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

( )

( 2 2 )3

2 2

1

1

αλ

−

αλ

−λω

−

=ξ

-Tính toán động lực học của máy thực chất là đi xácđịnh các lực tác dụng lên cơ cấu máy và phương chiều củachúng ,mục đích là xác định lực tác dụng lên các khâu : Đầutrượt ,thanh truyền và cuối cùng là tìm các hệ sô úlực tácdụng lên khâu dẫn (trục khuỷu ) Từ các thông số kỹ thuậtcủa máy đã chọn và lục ép danh nghĩa của máy

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

-Một trong những thông số kỹ thuật cơ bản và quan trọnglà lực ép danh nghĩa hay còn gọi là lực ép Đối với ép trụckhuỷu góc quay trục khuỷu α từ (50÷300 ) tính từ điểm chếtdưới của đầu trượt ngược với chiều chuyển động đi xuốngcủa nó

-Lực ép danh nghĩa không phải là lực cố định mà phụthuộc vào góc quay và chiều dài hành trình S (mm) của đầutrượt Như vậy muốn xác định lực ép danh nghĩa trước hết

ta phải xác định phần hành trình làm việc của đầu trượt.Trong thực tế ,hành trình lực có lực danh nghĩa râït nhỏ sovới hành trình tính toán trong thuyết minh Lực ép danh nghĩachỉ phát sinh khi hành trình đầu trượt gần tới điểm chếtdưới

-Lực ép danh nghĩa là lực lớn nhất tác dụng vào đầutrượt Không làm hư hỏng đến các bộ phận máy.Do đó , khitính toán lực ép cần lưu ý máy ép có 1 hệ số an toàn và độbền trong phạm vi lực giới hạn đã cho , gọi là lực cho phépcủa đầu trượt -Ta chọn lực ép danh nghĩa :

P = 60 (tấn) = 600 (kN)

4.2 PHÂN TÍCH LỰC TRÊN CƠ CẤU :

-Trong quá trình chuyển động công tác của máy ép (cơ cấutay quay con trượt ) chịu tác dụng của các lực :

+Lực quán tính của các chi tiết có khối lượngchuyển động

+Lực ép đầu trượt

+Trọng lực

+Lực ma sát các khớp động

Tại đầu ép B

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

-Lực ma sát giữa đầu trượt và rãnh trượt (do lực ma sátnhỏ có thể bỏ qua ).

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

+ Lực tiếp tuyến T và lực pháp tuyến Ztác dụng lêntâm chốt khuỷu

=β+α

=

cos

cosPcos

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

MN =M(l.cosβ+Rcosα)=P1tgβ(lcosβ+Rcosα)

1

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

-Tính khối lượng sơ bộ của đầu trượt :

M = V.d

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

Đầu trượt có hình khối chữ nhật : a = 300 mm , b = 250

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 vớilực ép

-Lực tác dụng lên đầu nhỏ của thanh truyền :

1,050050

β

L

R tg

Vậy : N = 599625,2.0,1 =59962,52 (N)

-Lực Ptt tác dụng theo đường tâm thanh truyền

Ptt = P1 ( ) 602604,7369

7,5cos

12,599625cos

5.1.1 Tính chọn động cơ điện

-Việc chọn động cơ điện cho máy là một vấn đề quantrọng trong việc thiết kế để cho động cơ không bị làm việcquá tải, tổn hao năng lượng, làm giảm tuổi thọ của động cơ

Vì vậy, tiến trình tính toán động cơ điện sao cho có số vòngquay thích hợp, để đảm bảo yêu cầu này ta cần tính côngsuất máy

60

.S

n

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

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

1,0.52

s m

Lực phanh được tính theo công thức:

)2cos(cos

Lực quán tính phụ thuộc vào góc quay α

-Đối với máy ép trục khuỷu lực đập danh nghĩa ứng vớigóc quay trục khuỷu α = ( 5- 300) tính từ điểm chết dưới củađầu trượt ngược với chiều chuyển động đi xuống của nó -Do đó, để lực quán tính lớn nhất khi cosα lớn nhất Cosα

lớn nhất khi α nhỏ nhất nên ta chọn α = 50

-Nên lực phanh được tính với α = 50 :

Q = 292,5.9,8 + 292,5.0,5.(5,44)2.(cos50 + 0,1.cos100) =7604(N)

⇒ Công suất dập là: Nd = (63.103 + 7604).0,0866= 6119 (W) -Xác định công suất động cơ điện

Với ηd = η1 η2. η34 : 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

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:

08,2852

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

1,55,5

08,

- Các số liệu đã biết

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

+Số vòng quay: n = 1460 vòng / phút