Đồ án máy khoan đứng k125

14 Khoảng cách từ mặt dưới trục khoan đếnII:ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO HỘP TỐC ĐỘ MÁY KHOAN K125 Hộp tốc độ lắp trên thân máy, vỏ hộp đúc bằng gang xám có gia côngcác lỗ để lắp các ổ bi đỡ của trụ

LỜI MỞ ĐẦU

Máy công cụ đã có lịch sử phát triển từ lâu đời, nhưng mãi đến thế

kỷ 18 mới có thể nói máy cắt kim loại đã ra đời.Những máy công cụ nàychủ yếu dùng để gia công lổ Cùng với sự phát triển của khoa học kỹthuật, máy công cụ đã có những bước phát triển lớn đáp ứng được yêucầu của sản xuất

Máy công cụ là thiết bị cơ bản để tạo nên các máy móc và dụng cụcủa các ngành kinh tế khác nhau Do đó mỗi quốc gia đều có chính sáchnhằm phát triển về số lượng và chất lượng của máy cắt kim loại và cũngchính loại trang thiết bị kỹ thuật này được coi là một yếu tố đặc trưng chotrình độ sản xuất, trình độ phát triển của mổi nước

Máy khoan là máy cắt kim loại chủ yếu dùng để gia công lỗ Ngoài

ra, nó còn dùng để khoét, doa, cắt ren bằng tarô, hoặc gia công những bềmặt có tiết diện nhỏ, thẳng góc hoặc cùng chiều trục với lỗ khoan

Việc thiết kế một cái máy khoan đứng là một quá trình rất phức tạpđòi hỏi người thiết kế phải vận dụng những kiến thức đã học để tính toáncác thông số của máy , tìm phương án tối ưu trong việc thiết kế, chế tạosao cho đảm bảo tính năng hoạt động và hiệu quả kinh tế của máy

CHƯƠNG I PHÂN TÍCH MÁY TƯƠNG TỰ

I CHỌN MÁY TƯƠNG TỰ

Chọn máy khoan đứng K125 do nhà máy cơ

khí Hà Nội sản xuất để phân tích

1 Sơ bộ về máy khoan đứng K125

- Giải thích kí hiệu K125

+ K: Khoan

+ 1: Máy khoan đứng

+ 25: Đường kính mũi khoan lớn nhất là 25

Máy có thể gia công các lỗ có đường kính là (0

÷25)mm Độ chính xác gia công đạt (1÷17) Ra.Máy

còn có thể taro, doa, khoét

2 Các thông số kĩ thuật của máy khoan K125

5 Khoảng cách từ tâm trục chính đến mặt

trượt thân máy

6 Khoảng cách lên xuống của trục khoan khi

đĩa phân khắc quay1vòng(bằng tay tự động)

7 Khoảng trượt của hộp tốc độ khoan sâu là 200 mm

9 Giới hạn tốc độ quay của trục khoan 97 ÷ 1360 V/p

10 Các tốc độ quay của trục khoan: 97, 140,

14 Khoảng cách từ mặt dưới trục khoan đến

II:ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO HỘP TỐC ĐỘ MÁY KHOAN K125

Hộp tốc độ lắp trên thân máy, vỏ hộp đúc bằng gang xám có gia côngcác lỗ để lắp các ổ bi đỡ của trục

Trong hộp gia công rỗng để lắp các trục, trên các trục có bố trí cáckhối bánh răng cố định và di trượt Trên trục 2 có lắp cam lệch tâm để giúpcho bơm pistong làm việc, phía ngoài hộp có hai tay gạt, trên có lắp cácbánh răng rẻ quạt để điều khiến các tốc độ và để tạo ra 9 tốc độ cho máykhoan K125

Hộp tốc độ máy khoan K125 có các trục được bố trí theo phương thẳngđứng có tác dụng : Làm hộp giảm tốc nhỏ gọn, đỡ cồng kềnh, giảm giáthành khi gia công

Hình 1: Cảnh toàn hộp.

- HTĐ máy khoan K125 gồm có 3 trục, trên mỗi trục có lắp các khốibánh răng di trượt và cố định Vỏ hộp có dạng hình hộp chữ nhật được đúcbằng gang xám Cψ15 ÷ 32

Hình 2: Hình dáng bên ngoài HTĐ máy khoan K125

1 Các trục trong hộp tốc độ

1.1 Trục I:

Là trục then hoa Trên trục có lắp khối bánh răng di trượt 3 bậc Cácbánh răng này lắp ghép với nhau bằng lắp ghép trung gian có sử dụng thenbằng và vòng phanh

Đặc điểm của lắp ghép trung gian là có cả độ hở và độ dôi nhưng trị số

bé Khi lắp ghép có thể dùng tay, dùng búa hoặc dùng máy ép

Ưu điểm của việc lắp ghép đó là có thể thay thế từng bánh răng mộtkhi bánh răng khác bị hỏng hóc

Khối bánh răng di trượt ba bậc gồm:

• Bánh răng Z23 x 2,5: Có 23 răng mô đun là 2,5

• Bánh răng Z27 x 2,5: Có 27 răng mô đun là 2,5

• Bánh răng Z25 x 2,5: Có 25 răng mô đun là 2,5

Bánh răng ( Z25 x 2,5 ) có tác dụng như một bánh răngrộng bản, phía đầu có giacôngmột rãnh để lắp ngàm gạt Bánh răng Z25 gia công rộng bản để tạo đủ 9 tốc độ cho hộp

2 Trục II.

Là trục then hoa Trên trục có lắp các khối bánh răng di trượt ba bậc Các bánh răng này lắp ghép với nhau bằng lắp ghép trung gian và định tâmtheo đường kính ngoài

Các trục được cố định với nhau bằng than bằng và vòng phanh

Khối bánh răng di trượt 3 bậc gồm :

• Bánh răng Z18 x 3: Có 18 răng mô đun bằng 3

• Bánh răng Z70 x 3: Có 70 răng mô đun bằng 3

• Bánh răng Z25 x 2,5: Có 25 răng mô đun bằng 2,5

• Bánh răng Z36 x 3: Có 36 răng mô đun bằng 3

Phía đầu bánh răng Z36 x 3 có gia công một rãnh để lắp ngàm gạt.Đồng thời trên trục còn có hai bánh răng cố định là:

• Bánh răng Z68 x 2,5: Có 68 răng mô đun bằng 2,5

• Bánh răng Z72 x 2,5: Có 72 răng mô đun bằng 2,5

Hai bánh răng này được lắp cố định trên trục bằng 2 vòng phanh

Phía đầu trục có lắp một cam lệch tâm để bơm dầu pistong hoạt động.Trục được đỡ bằng 2 ổ bi đỡ

3 Trục III

Đây là trục chính của hộp cà cũng là trục chính của máy

Trục được chế tạo rỗng, đoạn đầu của trục gia công then hoa phíatrong

Trên trục có lắp 3 bánh răng cố định:

Bánh răng Z45 x 3: Có 45 răng mô đun bằng 3

• Bánh răng Z27 x 3: Có 27 răng mô đun bằng 3

• Bánh răng Z63 x 3: Có 25 răng mô đun bằng 3

Các bánh răng này được cố định trên trục nhờ vai trục và vòng phanh

III:NGUYÊN LÝ VÀ ĐẶC ĐIỂM LÀM VIỆC

1. Nguyên lý làm việc

Chuyển động được truyền từ động cơ đến trục I qua bộ truyền đai.Trục I quay làm khối bánh răng di trượt 3 bậc là Z25, Z27, Z23 lắptrên trục I quay cùng vận tốc

Dùng tay gạt điều chỉnh để khối bánh răng này lần lượt ăn khớp vớikhối bánh răng di trượt trên trục II là Z18, Z45, Z36 hoặc ăn khớp với 2bánh răng lắp cố định trên trục là Z36 và Z72 Làm chi trục II chuyển độngvới các vận tốc khác nhau tùy vào sự ăn khớp của các bánh răng trên trục I

và II

Dùng tay gạt điều chỉnh khối bánh răng di trượt trên trục II lần lượt ănkhớp với khối bánh răng cố định trên trục III là Z45, Z27, Z63 làm trục IIIchuyển động quay tròn với các vận tốc khác nhau Tùy vào sự ăn khớp củacác cặp bánh răng

Động cơ n v p

kw N

/ 1420

8 , 2

II

27

54

Z Z

Vậy HTD máy K125 có 9 tỷ số truyền cụ thể như sau:

1 PHÂN TÍCH CÁC CHUYỂN ĐỘNG TẠO HÌNH – THIẾT KẾ SƠ ĐỒ KẾT CẤU ĐỘNG HỌC CỦA MÁY

- Máy khoan dùng để gia công lỗ, mở rộng lỗ, khoét ,doa lỗ Ngoài ra máy có thể gia công tự động, liên tục ren trong và ren ngoài bằng taro máy

- Các chuyển động tạo hình của máy khoan bao gồm chuyển động quay tròn V của trục chính và chuyển động tịnh tiến của mũi khoan.Với + Tỉ số truyền cửa hộp tốc độ : iv

+ Tỉ số truyền của hộp chạy dao : is

Phương án 2 không có mối quan hệ trực tiếp giữa số vòng quay trục chính

và lượng chạy dao, nếu ta điều chỉnh máy để gia công phải tính toán để tìmmối quan hệ giữa V và S điều này rất khó

Phương án 3 sử dụng 2 động cơ nên rất tốn kém, hơn nữa việc bố trí 2 dộng cơ trên máy cũng khó khăn, làm cho máy công kềnh Phương án này cúng giống như phương án 2 không có mối quan hệ trực tiếp giữa tốc độ cắt và lượng tiến dao

Vậy ta chon phương án 1 là phương án tối ưu nhất

1. CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA MÁY

Theo đề bài cho ta có

1 1 min

=

= z z n

n n

n

ϕ ϕ

D C

- Km v = 1,02 (hệ số phụ số phụ thuộc chất lượng vật liệu gia công)

- Ku v = 1 thuộc chất lượng vật liệu dụng cụ cắt)

- Kn v = 0,75 (hệ số phụ thuộc tình trạng bề mặt gia công)

- Kv =1,02.1.075 = 0,765

- Vm a x = 70 0,1 0,765 43,2

25 1 , 17

4 , 0 125 , 0

25 , 0

7 , 0 2

, 0

4 , 0

p m

1840

43,8 42

n

- Các số vòng quay:

Theo bảng chuỗi số vòng quay tiêu chuẩn và tốc độ min, max ta có:

1, 4 14 0,1

1840 1,6 log 1, 6 log 2, 62

42

n x

n

Chọn x = 3

Vậy số nhóm truyền tối thiểu là x = 3

Với số cấp tốc độ của máy là 12 ta có các phương án không gian:3x2x2; 2x3x2; 2x2x3

Vậy có 3 phương án không gian và ta chọn phương án tối ưu nhất

So sánh các phương án không gian :

+tổng số trục của các phương án không gian bằng nhau :

St r = x + 1 = 3+1 = 4 (trục)

+tổng số bánh răng trong các phương án không gian bằng nhau và bằng:

Sr = 2∑=x

i i

p

1 =2(3+2+2) = 2(2+3+2) = 2(2+2+3) = 14 (bánh răng)i: số nhóm truyền

P: số tỷ số truyền

+chú ý lượng bánh răng chịu mômen xoắn ở trục cuối cùng

+chú ý các cơ cấu đặt biệt trong ly hợp ma sát , phanh

Lập bảng so sánh phương án không gian:

1) Z = 2 x 3 x 2 2) Z = 2 x 3 x 2 3) Z = 2 x 3 x 2

PATT I II III PATT I III II PATT II I III

1 2 6 1 4 2 3 1 64) Z = 2 x 3 x 2 5) Z = 2 x 3 x 2 6) Z = 2 x 3 x 2

PATT II III I PATT III I II PATT III II I

Còn lại các phương án sau:

c) PATT III I II

Từ các phương án ta chọn phương án thứ tự b:II, I, III phương án này

có ưu điển sau:

+ kích thước hộp ngắn

+ có tầm với rộng

+Các tia nghiên sang phải biểu diễn tỷ số truyền i > 1+Các tia nghiên sang trái biểu diễn tỷ số truyền i < 1+Các tia thẳng đứng biểu diễn tỷ số truyền i = 1+ các tia song song có giá trị như nhau

b) ta có công thức kết cấu sau:

Z = 12 = 2[3] x 3 [1] x 2 [6]

ϕ = 1,41

Tỷ số truyền I phải thoải mảng điều kiện:

1/4 ≤ i ≤ 2+ Nhóm 1: i1 : i2 = 1:ϕ3 ; chọn i1 = 1/ϕ2 do đó i2 = ϕ

+ Nhóm 2: i3 : i4 : i5 = 1 : ϕ : ϕ2 ; chọn i3 = 1/ϕ3 ; i4 = 1/ϕ2, i5 = 1/ϕ+Nhóm 3: i6 : i7 = 1 : ϕ6 ; chọn i7 = ϕ2⇒ i6 = 1/ϕ4

PAKG : 2 X 3 X 2 PATT : II I III Lượng mở: [3] [1] [6]

Vậy đường kính bánh đai nhỏ và lớn là: d = 128 (mm); D = 200 (mm)

• Từ các thông số trên ta vẽ được đồ thị vòng quay

• Xác định số răng của các bánh răng :

Ở đây ta xác định số răng của các bánh răng theo phương pháp tínhchính xác Yêu cầu khi tính theo phương pháp này là các bánh răng có cùng môđun và các khoảng cách trục trong một nhóm truyền là bằng nhau Hay : ΣZx = E1 (f1 + g1 ) = E2 (f2 + g2 ) = = EP (fP + gP )

Gọi k là bội số chung nhỏ nhất của các tổng (fx + gx ):

ΣZx = k.E

Vậy : Z x = k.E x x x

x g f

f

x x

g f

g E k Z

+

=

'

(2)

Trị số E cần phải chọn trong một giới hạn giới hạn nào đó để cho

số răng tính ra không nhỏ hơn số răng giới hạn Zm i n = 17 Cho nên đểtránh hiện tượng cắt chân răng thì cần đảm bảo: Z ≥ Zm i n

f k

g f Z E

.

) (

min +

=

min chuí

và ta xác định E theo Echuímin khi i < 1

♦ Bánh bị động x

x x g k

g f Z E

.

) (

min +

=

min bë

và ta xác định E theo Ebëmin khi i > 1

Và khi E không nguyên thì lấy giá trị E là lớn hơn và gần E tính nhất Trong hộp tốc độ có 3 nhóm truyền với các tỷ số truyền sau :

Vì i1 <1 nên ta tính Em i n theo Zm i n chủ động:

Em i n c = f k

g f Z

.

) (

1

1 1 min +

Với Zm i n = 17

Ta có: Em i n c = 1.12 4,25

) 2 1 ( 17

) (

1

1 1

K f

g f Z

+

= +g f f

40 ) 2 1 (

2 5 12

.

1 1

1 '

+

= +

=

g f

g E

+

= +g f f

25 ) 5 7 (

5 5 12

.

2 2

2 '

+

= +

=

g f

g E

1

≈

⇒ (f5 + g5) = 5 + 7 = 12Vậy bội số chung nhỏ nhất của các tổng trên: K = 12x7 = 84

Vì i3 <1 nên ta tính Emin theo Zmin chủ động:

Eminc = f K

g f Z

.

) (

3

3 3 min +

Với Zmin = 17

Ta có: Eminc = 11.84 0,772

) 31 11 ( 17

) (

3

3 3

K f

g f Z

11 1 84 3 3

+

= +g f f

62 ) 31 11 (

31 1 84

.

3 3

3 '

+

= +

=

g f

g E K

Z

Z4 = K.E (1 2) 28

1 1 84 4 4

+

= +g f f

56 ) 2 1 (

2 1 84

.

4 4

4 '

+

= +

=

g f

g E K

Z

Z5 = K.E (5 7) 35

5 1 84 5 5

+

= +g f f

49 ) 7 5 (

7 1 84

5 5

5 '

+

= +

=

g f

g E K

1

4 ≈

⇒ (f 6 + g 6 ) = 11 + 43 = 54 = 2.3 3

i 7 = ϕ2= 1 , 41 2 ≈ 2⇒ (f 7 + g 7 ) = 2 + 1 = 3

Vậy bội số chung nhỏ nhất của các tổng trên : K = 2.33 = 54

Em i n tính tại tia có tỷ số truyền i6 ; Bánh răng Zm i n là chủ động nên :

Em i n c = f K

g f Z

.

) (

6

6 6 min +

Với Zm i n = 17

Ta có : Em i n c = 54.11 1,54

) 43 11 ( 17

) (

6

6 6

k f

g f Z

Chọn E=2 Tổng số răng của một cặp bánh răng ăn khớp trên trục:

Z = K E = 54.2 = 108

Số răng của các cặp bánh răng trong nhóm truyền thứ III:

Z 6 = K.E (11 43) 22

11 2 54 6 6

+

= +g f f

86 ) 43 11 (

43 2 54

.

6 6

6 '

+

= +

=

g f

g E K Z

Z 7 = K.E

72 ) 1 2 (

2 2 54 7 7

+

= +g f f

36 ) 1 2 (

1 2 54

7 7

7 '

+

= +

=

g f

g E K Z

Vậy số răng của các bánh răng trong hộp như sau :

.d

Sai số vòng quay trục ra ∆n = tc % [ n]

th tc

n

n n

∗ Số vòng quay tiêu chuẩn n tc:

Tra bảng số vòng quay tiêu chuẩn , ta có chuỗi số vòng quay: 42.5, 60, 86, 118, 170, 236, 335, 475, 670, 950,1320, 1900

vòng/phút

∗ Số vòng quay thực tế nt h

nt h = nđ c.ηđ a i.iđ a i.Π= 1  '

i i n

i Z Z

Với : nđ c = 1450 (vòng/phút)

ηđ a i = 0,985 (ηđ a i : hiệu suất bộ truyền đai)

iđ a i = 0,7 (iđ a i :tỷ số truyền của bộ truyền đai)

⇒ nt h = 995Π= 1  '

i i n

i Z Z

Ta có phương trình đường truyền của xích tốc độ nhơ sau:

Từ các giá trị trên ta tính sai số và lập được bảng sau:

Lập bảng tính sai số tốc độ của trục chính theo cong thức sau:

∆ n: sai số vòng quay cho phép .

Bảng 2.3 : Bảng tính toán và so sánh sai số vòng quay:

Vậy ∆n <[∆n]thỏa mãn Vậy bộ truyền thiết kế thỏa mãn yêu cầu thiết kế

- Lập bảng tính sai sô từng cặp bánh răng như sau:

20 41 , 1 1

35 41 , 1

22 41 , 1 1

28 41 , 1 1

1

1 49

35 41

1

1 86

22 41

1

36

72 41

,

1

x 100%

72

28 35 25

200

40

35 20

128

N= 4 Kw

4 THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC XÍCH CHẠY DAO

Đặc điểm kết cấu hộp chạy dao của máy khoan đứng là dịch chuyển theotrục chính nên đòi hỏi phải bố trí riêng và có kết cấu nhỏ gọn, khối lượngcàng nhỏ càng tốt Cho nên ta sử dụng hộp chạy dao có cơ cấu then kéo và

sử dung bánh răng dùng chung Cơ cấu này đơn giản bao gồm một số bánhrăng hình tháp ghép ngược nhau, có một trục gồm các bánh răng cố định,trục kéo gắn các bánh răng lồng không, khi cần sự ăn khớp của cặp bánhrăng nào chỉ việc di chuyển then kéo

Số bánh răng trên một trục bộ then kéo từ 3 ÷ 5 không nên lớnhơn Để đảm bảo then kéo không móc vào 2 bánh răng cùng một lúc thìhai đỉnh then kéo cần cách nhau một khoảng bằng (k - 2

1).b; với b làkhoảng cách giữa hai bánh răng lân cận, k là số bánh răng của mổi hệ hìnhtháp

4.1 Xác định chuỗi số vòng quay và công bội ϕ:

Các thông số ban đầu dựa trên tính năng kỹ thuật của máy K125:

Sm i n = 0,1 (mm/vòng); Sm a x = 1,4 (mm/vòng);

Zv = 9

∗ Hệ số công bội ϕ : ϕ = 1,26

Hình vẽ: Sơ đồ phương án không gian HCD

1, 4 1,6log 1,83

0,1

S

⇒ Ta chọn x = 2

4.2 Thiết kế phương án không gian :

♦ Phương án không gian :

Từ cấp số vòng quay Zs = 9 và số nhóm truyền tối thiểu x = 2 ta cócác phương án không gian sau :

(K: số nhóm bánh răng truyền dẫn trong hộp tốc độ)

Ta có các phương án thứ tự sau: Do cả 2 nhóm bánh răng đều có 3 cặpbánh răng nên PATT là như nhau

+ xi gọi là đặc tính hay lượng mở của nhóm truyền động nó là một sốnguyên, lượng mở í xi phụ thuộc hoán vị các nhóm truyền.

+tỷ số truyền và lượng mở phải nằm trong giới hạn cho phép

Từ phương án trên ta chọn phương án thứ tự I-II với lượng mở tươngứng [1] - [3] Vì theo phương án này lưới kết cấu có dạng rẻ quạt đồngđều, điều đó chứng tỏ hộp tốc độ nhỏ gọn, các tỷ số truyền tăng đều, cácbánh răng làm việc với tốc độ hơn kém nhau không đều nên các bánh răngmòn đồng đều.

∗Lưới đồ thị vòng quay:

Ta có phương trình xích động xích chạy dao là:

1 vòng trục chính M.is.i3 4.i5 6 = S

is là chạc điều chỉnh lượng chạy dao

M là cơ cấu bánh răng làm nhiệm vụ biến đổi chuyển động quaythành chuyển động tịnh tiến