thiết kế máy công cụ, chương 6

Tính các lực tác dụng trong truyền dẫn Xác định lực chạy dao,lực cắt Q,Pc 1... Tính sức bền chi tiết máy: 1.Tính sức bền cặp bánh răng 36/36 của trục Nooctông - Trong máy cắt kim loại,vi

Ch-ơng 7 Thiết kế động lực học máy

I Tính các lực tác dụng trong truyền dẫn

Xác định lực chạy dao,lực cắt (Q,Pc)

1 Sơ đồ đặt lực trên cơ cấu chấp hành

Lực cắt P  P X P Y P Z

2 Tính các lực thành phần

Theo công thức bảng (II-1) có: P X Y

Z Y

X,P,P C.t .S

với C:hệ số kể đến ảnh h-ởng của tính chất vật gia công

t:chiều sâu cắt (mm)

S:l-ợng chạy dao (mm/v)

Sử dụng công thức nguyên lý cắt để tính lực cắt.Mặt khác để tính chính xác theo nguyên lý cắt,ta chọn chế độ cắt theo chế độ thử máy:

- Thử có tải:

Chi tiết 115,l=2000,thép 45,HRB=207

Dao P18.Chế độ cắt n=40 (v/p)

S=1,4 (mm/v)

t=6 (mm)

1

6 2000

 X Y

Z C t S

P 1 , 4 0 , 75=15445,62 (N)

9 , 0

6 1250

 X Y

Y C t S

P 1 , 4 0 , 75=8069,45 (N)

2 , 1

6 650

 X Y

X C t S

P 1 , 4 0 , 65=6945,08 (N)

- Thử công suất:

Chi tiết 70,l=350,thép 45

Dao T15K6.n=400

S=0,39

t=5

Tính t-ơng tự nh- công thức trên có:

)

(

2626

) (

2432

)

(

4935

N

P

N

P

N

P

Y

X

Z







Lực chạy dao (Q):

Theo công thức thực nghiệm do Rêsêtôp và Lêvít với máy tiện có sống tr-ợt lăng trụ: Q=k.P X  f(P Z G)

với G:trọng l-ợng phần dịch chuyển =250 kg =2500 N

f:hệ số thu gọn ma sát trên sống tr-ợt =0,15 đến 0,18

k:hệ số tăng lực ma sát do P X tạo ra mômen lật; k=1,15

Thay vào công thức trên có: Q=1,15.6945+0,16.(15445,6+2500) =10858(N)

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 M X của lực cắt và M X ma sát trong các cặp truyền động.Ta có ph-ơng trình:







i

k Xms XPc

c

Xd i M M i

M

1 0

/ hay M / M XPc i0

c

Xd   với i0:tỉ số truyền tổng cộng xích

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

:hiệu suất toàn xích

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

P Z:lực cắt tiếp tuyến

d:đ-ờng kính chi tiết gia công

-Khi thử có tải: d=115,n=40 v/p, P Z=15445

M =

2

115

1450

40 75

,

0

888087

/c 

Xd

(ở đây hiệu suất =0,75 và tỉ số truyền i0=40/1450)

-Khi th- ở chế độ thử công suất: d=70,n=400,P Z= 4935

XPc

M =4935.70/2=172725(N.mm)

1450

400 75

,

0

172725

/c 

Xd

II- Tính công suất động cơ điện

1.Xác định công suất động cơ truyền dẫn chính:

Công suất động cơ gồm:N dc  N cN0N p

với N c: công suất cắt

N0: công suất chạy không

N p: công suất phụ tiêu hao theo hiệu suất và do những nguyên nhân ngẫu nhiên ảnh h-ởng đến sự làm việc của máy

- Công suất cắt

81 , 9 102 60

.v

P

Theo chế độ thử công suất P Z= 4935(N),n=400(v/p), d=70(mm)

1000

400 70 1000









- Công suất cắt

81 , 9 102 60

92 , 87 4935



c

Th-ờng thì N c  ( 70  85 ) 0.N dc nên có thể tính gần đúng:

75 , 0

23 , 7





c

dc

N

Do đó chọn động cơ tiêu chuẩn N=10(kW) và n=1450(v/p)

2.Xác định công suất chạy dao:

- Khi tính theo tỉ lệ với công suất động cơ chính:

dcV

dcS K N

N  (với máy tiện k=0,04)

=0,04.9,64=0,386(kW)

-Khi tính theo lực chạy dao:

81 , 9 10

.

612

4

cd

S dcS

V Q

N



V :tốc độ chạy dao, V S=S.n=0,39.400=156(mm/p)

cd

 :hiệu suất chung của cơ cấu chạy dao ( 0 , 15  0 , 2)

Q:lực kéo (N).Thay vào công thức trên:





81 , 9 15 , 0 10 612

156 10858

4

dcS

III Tính sức bền chi tiết máy:

1.Tính sức bền cặp bánh răng 36/36 của trục Nooctông

- Trong máy cắt kim loại,việc tính toán động học của bánh răng là xác định môđuyn (m).Tính theo sức bền uốn và kiểm tra theo sức bền tiếp xúc

1.1 Tính m theo sức bền uốn:

  n

KN y

Z

m

U

.

1950

10 3





N:công suất trên trục

n:số vòng quay nhỏ nhất của bắnh răng (bánh nhỏ) (v/p)

m

B



 =610 lấy =6

k:hệ số tải trọng,lấy k=1,3

y:hệ số dạng răng,tra trong chi tiết máy y=3,75

Z:số răng (Z=36)

 

f

Hl Fl F

U

S

K

K

.

lim

0



  chọn vật liệu là thép 45,theo chi tiết máy có

lim

0

F

 =1,8.HB=324 (độ rắn bề mặt sau nhiệt luyện

=170217HB,lấy HB=180)

75

,

1

8

,

0

1







F

Hl

Fl

S

K

K

thay vào  U  148 , 1 (N/cm2 )

Từ đó thay vào công thức tính môđuyn theo uốn:





126

77 , 6 3 , 1 1 , 148 75 , 3 6

36

1950

10 3

U

1.2 Kiểm nghiệm theo sức bền tiếp xúc:

Theo chi tiết máy có công thức:

) /(

) 1 (

2

1



tx Z M Z H Z T K H i B i d ,tra bảng có:

7639 , 1 20 2 sin

2 2

sin

2

) (

274

0

3 / 1











H

M

Z

MPa

Z

 [1,88-3,2.( 1 1 )

2

Z  ]=[1,88-3,2.2/36]=1,702

766 , 0 702 , 1

1





Z

Mômen xoắn T1=1714,5(N.m)

1

13

,

1

15

,

1







HV

H

H

K

K

K





K H  K H.K H.K V  1 , 3

Tỉ số truyền i=1

Chiều rộng bánh răng B=6m=6.2=12

72 ) (

2

1  m Z Z 

d Thay vào công thức trên  tx  140 , 152

 tx đ-ợc tính theo công thức  

n B

N K i

i A

tx

.

) 1 (

10 05 ,



 A: khoảng cách trục A= ( ) 72

2

1  m ZZ 

d

Các giá trị khác nh- trên.Thay số vào công thức  tx 795,1

Do đó tx< tx nên cặp bánh răng đủ bền.

2.Tính trục chính :

4.4 Bảng tính toán động lực học:

Các công thức dùng để lập bảng:

i dc tr

t

N N

n

n n n



4 min

max min





với các giá trị hiệu suất :

+ bộ truyền đai: d  0 , 97

+ truyền động bánh răng: br  0 , 98

+ ổ: o  0 , 995

) (

63491

n

N C d

n

N M

t

tr sb

t

tr Xt





(C=100150) lấy C=100 Bảng:

trong đó M Xt: mômen xoắn tính

d c : đ-ờng kính chọn

Tính trục VII là trục chính mang 3 bánh răng, bánh 1 cố định , bánh 2 và 3di tr-ợt

Z1= 54 (m=4), Z2= 60(m=2,5), Z3=42 (m=3)

2.1.Tính sơ bộ chiều dài trục:

Chiều rộng bánh răng b=25mm

Khe hở f1  ( 2  3 )mm lấy f1  2

Miếng gạt f2  ( 8  12 )mm lấy f2  11

Rãnh thoát dao f3  ( 4  6 )mm lấy f3  6

Chiều dài trục L = 19b + 18f + f2+ f3 f2

= 19.25 + 18.2 + 11 + 6.3 = 540

- Tính ngoại lực tác dụng lên trục và các chi tiết trên trục:

+Công suất trên trục:N=8.04(kW)

+Số vòng quay trục:n t=43,1(v/p)

+Mômen xoắn trên trục:M xt=133600(N.m)

bánh 2 là bánh chủ động ,bánh 1 là bánh bị động

Lực tác dụng:

) ( 648

) ( 1781 150

133600

2

2

) ( 450 20

1237

) ( 1237 216

133600

2

2

2

2

2

2

0 1

1

1

1

N tg

P

P

N d

M

P

N tg

tg

P

P

N d

M

P

r

cs

x

r

cs

x



























-Tính phản lực gối tựa:

+Trong mặt phẳng YOZ:

mA = 540BX + 270 Pr2 = 405Pr1

BX=

540

648 270 450

405  = 13,5 N

mB = 540AX + 270Pr2= 135Pr1

AX=

540

648 270 450

135  = -211,5 N ( ng-ợc chiều hình vẽ ) 540Ay =

-540

1781 270 1237

135  = -1199 N ( ng-ợc chiều hình vẽ )

BY =

-540

1781 270 1237

475  = -1978 N ( ng-ợc chiều hình vẽ )

+Trong mặt phẳng XOZ:

) ( 5 , 105 0

) ( 8 , 50 0

237 ) 48 148 (

148 2 1

2 1

N A

A B P P X

N B

B P

P m

x x

x r r

x x

r r

A



































- Chọn mặt cắt ngang nguy hiểm là tại C

6 , 18742 3381

75 , 0 5 , 18512

75 , 0

5 , 18512 6

, 9945 15614

2 2

2 2

2 2

















x u

td

uc

M M

M

M

- Theo chi tiết máy lấy:

 

  14,38

1 , 0

63









td sb

M d

- Các biểu đồ mômen uốn và xoắn: