Thiết kế và chế tạo máy cắt đá hoa cương

Hiện nay trong cuộc sống ngày càng tiến bộ , khoa học đời sống được nâng cao, nhiều loại máy móc, công nghệ có nhu cầu cần thiết với nhiều công việc khác nhau giúp người nông dân gánh bớt đi những công sức bỏ ra so với làm thủ công trước đó, giúp doanh nghiệp giảm bớt chi phí về nhân lực, nhân công. Cũng như trong lĩnh vực nội thất nhà ở, nhu cầu của người dân càng lúc càng hiện đại. Nhiều loại thiết kế có chi tiết cao đòi hỏi nhu cầu là người thi công cần phải thi công chính xác trong lúc lắp ráp. Trong lĩnh vực xây dựng thì các loại đá , gỗ, được sử dụng làm nội thất khá nhiều. Với nhiều chủng loại khác nhau , đá hoa cương Granit sẽ là một trong những loại vật liệu có độ thẩm mĩ cao được người dân ưa chuộng sử dụng phổ biến . Nói đến lĩnh vực đá hoa cương Granit, hiện nay có rất nhiều máy móc được tạo ra nhưng vẫn được gia công theo phương pháp thủ công là cắt bằng tay năng suất rất thấp và không đảm bảo an toàn cho người lao động. Trên thị trường hiện nay có rất nhiều loại máy hiện đại nhưng chỉ phù hợp cho các doanh nghiệp lớn, còn doanh nghiệp vừa và nhỏ không thể tiếp cận đƣợc vì rào cản kinh phí quá lớn. Do đó , việc chế tạo máy cắt đá hoa cương granit cho doanh nghiệp vừa và nhỏ là rất cần thiết hiện nay.

Mục đích và yêu cầu kỹ thuật của máy cắt

Để giảm chi phí cho doanh nghiệp vừa và nhỏ, máy cắt đá hoa cương cần đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật và mục đích cụ thể.

+ Phải có chi phí đầu tƣ cho máy thấp, chi phí bảo trì bảo dƣỡng đơn giản, rẻ tiền giảm chi phí phát sinh trong quá trình làm việc

Diện tích mặt bằng khi lắp ráp của các doanh nghiệp vừa thường nhỏ, với mẫu đá chuyên dụng có diện tích N mm², do đó diện tích máy cần thiết không vượt quá 5m².

Máy có diện tích nhỏ nhưng cần phải gia công được nhiều kích thước khác nhau, phù hợp với bề rộng của mặt đá hoa cương Việc không hạn chế số đường cắt trong một lần gá mặt đá lên bàn máy là rất quan trọng.

Có thể sử dụng các công nghệ đơn giản với tay quay để điều chỉnh lưỡi cắt theo chiều rộng của đá, đồng thời có khả năng nâng cấp công nghệ trong tương lai nếu cần thiết.

Máy yêu cầu kỹ thuật cao với độ chính xác ổn định, cần tránh rung lắc trong quá trình hoạt động Điều này là cần thiết vì momen tại vị trí trục lưỡi cắt có thể làm giảm độ chính xác trong gia công.

+ Bảo trì bảo dƣỡng đơn giản (các chi tiết máy cần đƣợc tiêu chuẩn hóa để tiện bảo trì khi bị hƣ hỏng)

+ Có chế độ an toàn, bảo vệ người công nhân trong lúc máy làm việc, tránh các tai nạn nghề nghiệp.

Các nguyên lí cắt gọt khi gia công

Trong quá trình cắt đá granite thì chi tiết cắt và dụng cụ cắt có những chuyển động chủ yếu nhƣ sau :

Chuyển động chính trong quá trình gia công đá là chuyển động quay tròn của lưỡi cắt, giúp lưỡi cắt ăn sâu vào bề mặt đá tùy thuộc vào độ dày của nó Do đó, việc tính toán lực cắt phù hợp là rất cần thiết để tránh tình trạng mòn lưỡi cắt trong quá trình gia công.

Chuyển động chạy bàn dao là quá trình di chuyển bàn dao theo yêu cầu của người gia công, nhằm đảm bảo tính liên tục trong quá trình cắt Điều này giúp vùng gia công lan tỏa đều khắp bề mặt đá Bàn máy chủ yếu di chuyển theo chiều tịnh tiến, hướng về phía mặt đá.

SVTH: Đinh Văn Pháp – Lê Hồng Quân GVHD: TS Tào Quang Bảng Trang 12

2.4 Xây dựng phương án thiết kế

Để thiết kế máy cắt đá granite hiệu quả, việc nắm rõ thông số kỹ thuật của đá hoa cương là rất quan trọng Điều này giúp lựa chọn lưỡi cắt, trục chịu tải, động cơ truyền lực cắt và nhiều yếu tố khác một cách phù hợp.

Vậy đá hoa cương (granite) có những đặc tính như sau :

Granite là loại đá quý với vẻ đẹp và độ bền cao, nhưng nguồn cung ngày càng khan hiếm Do đó, đá granite nhân tạo đã ra đời để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về vật liệu này.

Để phân biệt đá granite tự nhiên và đá granite nhân tạo, trước tiên, chúng ta cần tìm hiểu các đặc tính của từng loại Đá granite tự nhiên có nguồn gốc từ thiên nhiên, thường có độ bền cao và màu sắc đa dạng, trong khi đá granite nhân tạo được sản xuất từ hỗn hợp khoáng chất và nhựa, mang lại tính đồng nhất và dễ bảo trì Việc nhận diện dựa vào những đặc điểm này sẽ giúp bạn chọn lựa phù hợp cho nhu cầu sử dụng.

Di chuyể n bàn dao chạ y

Di chuyể n bàn dao chạ y dọ c

Đá granite tự nhiên, hay còn gọi là đá hoa cương, là loại đá có nguồn gốc từ thiên nhiên, hình thành qua quá trình tác động của thời tiết và khí hậu Loại đá này nổi bật với độ bền cao và màu sắc đa dạng, mang lại vẻ đẹp sang trọng cho các công trình.

Đá granite tự nhiên nổi bật với nhiều ưu điểm như độ cứng chắc, bền bỉ và khả năng chịu lực tốt Loại đá này không dễ bị trầy xước và có khả năng chịu tác động mạnh mà không bị biến dạng Bên cạnh đó, màu sắc của đá granite tự nhiên cũng rất đẹp mắt, tạo nên sự thu hút cho không gian sử dụng.

Đá granite nhân tạo, hay còn gọi là đá granite nhuộm màu, được sản xuất bằng cách thấm hóa chất vào một mặt của tấm đá Kết quả là mặt sau của đá không có hoa văn và màu sắc giống như đá tự nhiên Đá granite nhuộm cũng không được đánh bóng, dẫn đến bề mặt phía sau có màu xám trắng, mờ và có thể xuất hiện các chấm đen hoặc hoa văn ẩn chìm.

Hình 2.4.2 : Đá hoa cương nhân tạo

Khi mua đá granite, bạn nên chú ý đến chất lượng của sản phẩm Đá nhuộm thường sử dụng công nghệ trét hóa chất, dẫn đến tình trạng cạnh bị vỡ và màu sắc không đều, thường đậm hơn đá tự nhiên Để kiểm tra, bạn có thể dùng chìa khóa cào nhẹ lên bề mặt; nếu có vết xước, đá có thể kém chất lượng Ngoài ra, hãy so sánh bề mặt đá với màu trong thân đá; nếu không đồng đều, tốt nhất bạn nên tránh mua sản phẩm đó.

Thành phần chính của đá granite là:

Feldspar (>= 50%) Quartz (25-40%) Mica (3-10%) Tùy tỉ lệ khác nhau mà granite mang màu sắc, kết cấu và đặc tính riêng biệt

Một số thông số kĩ thuật khác của đá granite:

Hình 2.4.3 : Các thông số cơ bản của đá hoa cương

Thông số kỹ thuật cơ bản của đá hoa cương granite rất quan trọng, giúp chúng ta có những thông tin cần thiết để tính toán và áp dụng trong các công trình xây dựng.

+ Diện tích trung bình : S tb = 0.7x3= 2.1( m 2 /tấm)

+ Độ dày trung bình : t tb = 2(mm)

Đá hoa cương có độ bền thấp và dễ vỡ nhưng lại rất cứng, vì vậy cần chọn lưỡi cắt có công suất phù hợp để tránh hư hỏng trong quá trình thi công, giúp giảm nguy cơ tai nạn.

Hình 2.4.4 : Hình dạng lƣỡi cắt cơ bản

Hình 2.4.5 : Thông số cơ bản của dao

Chọn đường kính lưỡi để tính toán là D = 300 (mm)

Lƣợng lƣỡi cắt chính G = 10(mm)

Để đảm bảo hiệu suất tối ưu cho động cơ điện, việc tính toán chọn lưỡi cắt và động cơ phù hợp với công suất cao và độ ổn định tốt là rất quan trọng Lực truyền động đến trục lưỡi cắt cần được thực hiện thông qua một cặp bánh đai hợp lý, đảm bảo sự kết nối hiệu quả và bền bỉ.

Bộ truyền lực động cơ đến trục lưỡi cắt cần được thiết kế một cách chính xác để đảm bảo hiệu suất tối ưu Việc tính toán thiết kế trục vít me là rất quan trọng, nhằm truyền lực cho trục bàn máy chạy dao di chuyển ngang Quá trình này dựa trên trọng lượng của toàn bộ cụm dao, bao gồm động cơ điện, lưỡi cắt, bánh đai và các thành phần liên quan khác.

+ Tính toán tốc độ chạy bàn dao (tính toán trục chạy bàn dao dọc)

+ Truyền lực nhờ các bộ truyền xích

+ Tính toán chọn động cơ truyền lực cho trục chạy dao dọc đến các bộ truyền xích +Tính toán tổng hợp các kết cấu cần thiết có trong máy

Phương án 1: Dao cắt đứng yên, bàn máy di chuyển

Phương án này được ưa chuộng nhờ vào hiệu suất cao và khả năng giảm thiểu thiệt hại do sai sót Nó sử dụng các chi tiết máy đơn giản với chi phí thấp hơn so với phương án thứ hai Đặc biệt, phương án này đảm bảo độ chính xác cao nhờ vào việc giữ cho cụm máy đứng yên trong khi bàn máy di chuyển.

Bàn máy cắt đá hoa cương cần có chiều dài gấp đôi diện tích mặt đá, dẫn đến việc chiếm nhiều không gian Độ bền của máy cắt phụ thuộc vào mức độ rung động trong quá trình cắt, dễ gây mất cân bằng và tiềm ẩn nguy cơ tai nạn lao động Quá trình sản xuất cũng bao gồm nhiều bước cần thiết để đảm bảo chất lượng sản phẩm.

Phương án 2 : Dao cắt di chuyển, bàn máy đứng yên

TÍNH TOÁN SỨC BỀN VÀ THIẾT KẾ MÁY

Thiết kế và quy trình công nghệ gia công trục cắt

- Lựa chọn phương pháp chế tạo phôi

Việc chọn phôi để chế tạo chi tiết phụ thuộc vào kích thước, kết cấu, sản lượng chi tiết

Vì ở đây phôi đƣợc sử dụng đợn chiếc nên ta chọn loại phôi thanh

- Tra lƣợng dƣ tổng cộng

Để tạo bản vẽ lồng phôi cho chi tiết, cần dựa vào chiều dài tổng cộng và đường kính của mỗi trục bậc để xác định lượng dư cần thiết.

Tra sách Kỷ thuật rèn và dập nóng (Lê Nhương) trang 123 ta có các thông số của bản vẽ vật dập nhƣ sau:

Dung sai và lư ợ ng dư :

+ Đối với kích thước chiều dài lượng dư là 8 mm, với dung sai là +2, -2

+ Đối với kích thước đường kính lương dư là 4 mm, với dung sai là +1, -1 + Độ nghiêng thành vật dập: Thành ngoài là 11  , thành trong là 13 

+ Bán kính góc lƣợn: Phần lõm của chi tiết là 3 , phần lồi là 3 

- Lựa chọn các phương pháp gia công và quy trình công nghệ gia công

+ Nguyên công 1: Phay mặt đầu và gia công lỗ tâm:

Phương pháp gia công phay mặt đầu và khoan 2 lỗ tâm

Phân tích chuẩn định vị

Gia công được thực hiện trên hai khối V ngắn, cho phép định vị 4 bậc tự do Để ngăn chặn sự dịch chuyển theo chiều dọc trục, một chốt định vị bậc tự do thứ 5 được sử dụng.

+ Nguyên công 2: Tiện thô, tiên bán tinh, tiên tinh các mặt trục bên phải:

Phư ơ ng pháp tiệ n bề mặ t trụ c:

Bước 1: Tiện thô bề mặt trục 25, 30

Bước 2: Tiện bán tinh các bề mặt 25, 30

Bước 3: Tiện tinh các bề mặt 25, 30

Phân tích chuẩn đinh vị:

Chi tiết đƣợc định vị bằng hai mũi chống tâm ở hai đầu định vị 5 bậc tự do, để truyền moomen xoắn ta dung thêm tốc cặp và mâm quay

+Nguyên công 3: Phay then của trục 25:

Chi tiết đƣợc định vị bằng hai mũi chống tâm ở hai đầu định vị 5 bậc tự do, dùng tốc kẹp cố định để phay rãnh then

+Nguyên công 4: Tiện thô, tiên bán tinh, tiên tinh, tiện rảnh các mặt trục bên trái: Phương pháp tiện bề mặt trục:

Bước 1: Tiện thô bề mặt trục 20, 18

Bước 2: Tiện bán tinh các bề mặt 20, 18

Bước 3: Tiện tinh các bề mặt 20, 18

Chi tiết đƣợc định vị bằng hai mũi chống tâm ở hai đầu định vị 5 bậc tự do, để truyền moomen xoắn ta dung thêm tốc cặp và mâm quay

Bước 1: Phay mặt đầu Kích thước cần đạt được 400 mm Bước 2: Khoan tâm

Chọn mũi khoan là mũi khoan thép gió tâm đuôi trụ có các kích thước nhƣ sau: d =5mm; L = 131mm; l = 60mm

Chúng tôi đã chọn máy gia công phay và khoan tâm MP-71M với các thông số kỹ thuật nổi bật Máy có khả năng gia công đường kính từ 25 đến 125 mm và chiều dài chi tiết từ 200 đến 500 mm Dao phay có giới hạn chạy dao là 6 và số vòng quay dao phay dao động từ 125 đến 712 vòng/phút.

Số cấp tốc độ của dao khoan là 6G Giới hạn số vòng quay của dao khoan là 20-300 (vòng/phút) Công suất động cơ phay -khoan là 7.5 – 2.2 KW

Ta chọ n dao phay mặ t đầ u bằ ng hợ p kim T15K6, vớ i các thông số sau: D= 80 mm, Z = 5 ră ng

Chọ n mũ i khoan là mũ i khoan tâm đuôi trụ làm bằ ng vậ t liệ u T15K6 có các kích thướ c như sau: d = 5mm, L = 132mm, l = 87 mm

Chi tiết đƣợc định vị trên 2 khối V ngắn định vị 4 bậc tự do và một chốt tì điều chỉnh định vị một bậc tự do

Để thực hiện việc đo lường chính xác, sử dụng thước cặp với giới hạn đo lên đến 150mm Đối với việc bôi trơn và làm nguội, có thể sử dụng nước hoặc các dung dịch khác như chất phụ gia bôi trơn và phụ gia chống rỉ.

+ Nguyên công 2 : Tiện thô, tiên bán tinh, tiên tinh các mặt trục bên phải

Bước 1: Tiện thô bề mặt trục 25, 30

Bước 2: Tiện bán tinh các bề mặt 25, 30

Bước 3: Tiện tinh các bề mặt 25, 30

 Chọn máy: Các thông số của máy tiện T620 Đường kính gia công lớn nhất [D]max = 400 mm

Khoảng cách giữa hai mũi tâm là 1400mm

Số cấp tốc độ trục chính là 23

Giới hạn vòng quay trúc chính là 25-2000

Công suất động cơ là 10KW

 Các bước công nghệ và chọn dao

Bước 1: Gia công thô các bề mặt trục có đường kính 25, 30

Chọn dao tiện mặt trụ: Chọn dao tiện ngoài thân cong, vật liệu thép hợp kim cứng T15K6, theo bảng 4-4 STCNCTM1, ta chọn kích thước của dao nhƣ sau:

H ; B , L = 100, m = 8, a = 8; r = 0,5 Bước 2: Gia công bán tinh các bề mặt trục có đường kính: 25, 30Chọn dao: Chọn dao tiện ngoài thân cong, vật liệu thép hợp kim cứng

T15K6, theo bảng 4-4 STCNCTM1, ta chọn kích thước của dao như sau:

SVTH: Đinh Văn Pháp – Lê Hồng Quân GVHD: TS Tào Quang Bảng Trang 26 trơi, phụ gia chống rỉ

+Nguyên công 3: Phay then của trục 25

Trên đầu trục, việc sử dụng then giúp lắp ghép trục với các chi tiết khác Đối với những chi tiết không yêu cầu độ nhám bề mặt, quá trình phay chỉ cần thực hiện một lần để đạt được kích thước và hình dạng cần thiết.

Dựa vào bảng 9-38 Sách CNCTM3 ta chọn máy 6H82 có các thông số sau:

Khoảng cách từ trục chính đến bàn máy(mm): 30 - 350

Khoảng cách từ sống trượt thân máy tới tâm bàn máy dao động từ 220 đến 480 mm Khoảng cách lớn nhất từ mặt mút trục chính tới ổ đỡ trục dao là 700 mm Bước tiến của bàn máy theo phương thẳng đứng nằm trong khoảng từ 8 đến 390 mm/ph.

Lực kéo lớn nhất của cơ cấu chạy dao:

Ngang: 1200 Đứng: 500 Đường kính lỗ trục chính(mm): 29 Độ côn trục chính: N03 Đường kính trục gá dao: 32

Dự a vào bả ng 4-65 ta chọ n dao phay ngón thép gió các kích thướ c nhƣ sau:

Chi tiết đƣợc định vị bởi 2 đầu chống tâm kết hợp với tốc kẹp để cố chống xoay cho chi tiết

Để thực hiện đo lường chính xác, chúng ta sử dụng thước cặp với chiều dài 150 mm Ngoài ra, cần chuẩn bị dung dịch bôi trơn như nước hoặc các loại dung dịch khác, bao gồm chất phụ gia bôi trơn và phụ gia chống rỉ.

+ Nguyên công 4: Tiện thô, tiên bán tinh, tiên tinh, tiện rảnh các mặt trục bên trái

Bước 1: Tiện thô các bề mặt 20, 18 và rãnh 2x0.5

Bước 2: Tiện bán tinh các bề mặt 20, 18 Bước 3: Tiện tinh các bề mặt 20, 18

Các thông số của máy tiện T620 Đường kính gia công lớn nhất [D] max = 400 mm Khoảng cách giữa hai mũi tâm là 1400mm

Số cấp tốc độ trục chính là 23 Giới hạn vòng quay trúc chính là 25-2000 Công suất động cơ là 10KW

 Các bước công nghệ và chọn dao

Bước 1: Gia công thô các bề mặt trục có đường kính 20, 18 và rãnh 2x0.5

Chọn dao tiện mặt trụ: Chọn dao tiện ngoài thân cong, vật liệu thép hợp kim cứng T15K6, theo bảng 4-4 STCNCTM1, ta chọn kích thước của dao nhƣ sau:

SVTH: Đinh Văn Pháp – Lê Hồng Quân GVHD: TS Tào Quang Bảng Trang 28 nhƣ sau: H %; B , L = 140, a = 14; m = 8; r = 1 Bước 3: Tiện tinh các biên dạng trục có đường kính: 20, 18

Chọn dao: Chọn dao tiện ngoài thân cong, vật liệu thép hợp kim cứng T15K6, theo bảng 4-4 STCNCTM1, ta chọn kích thước của dao nhƣ sau: H %; B , L = 140, a = 14; m = 8; r = 1

Chi tiết đƣợc định vị bởi 2 đầu chống tâm kết hợp với tốc kẹp để quay chi tiết

Dụng cụ đo: Ta chọn thước cặp có chiều dài l = 150 mm

Dung dịch bôi trơn: Nước hoặc các dung dịch khác như: Chất phụ gia bôi trơn, phụ gia chống rỉ

Bước 1: Tiện thô Ren trục vít Bước 2: Tiện bán tinh Ren trục vít

Các thông số của máy tiện T620

SVTH: Đinh Văn Pháp – Lê Hồng Quân GVHD: TS Tào Quang Bảng Trang 29 Đường kính gia công lớn nhất [D]max = 400 mm Khoảng cách giữa hai mũi tâm là 1400mm

Số cấp tốc độ trục chính là 23 Giới hạn vòng quay trúc chính là 25-2000 Công suất động cơ là 10KW

Chọn dao tiện gắn hợp kim cứng, vật liệu T15K6 Theo bảng 4-12 STCNCTM I, ta chọn kích thước của dao như sau:

H2; B ; L0; n=5; l Bước 2: Gia công bán tinh Ren

Chọn dao tiện gắn hợp kim cứng, vật liệu T15K6 Theo bảng 4-12 STCNCTM I, ta chọn kích thước của dao như sau:

Chi tiết đƣợc định vị bởi 2 đầu chống tâm kết hợp với tốc kẹp để quay chi tiết

Dụng cụ đo: Ta chọn thước cặp có chiều dài l = 150 mm

Dung dịch bôi trơn: Nước hoặc các dung dịch khác như: Chất phụ gia bôi trơi, phụ gia chống rỉ.

Thiết kế động học cụm cắt gọt

Để thiết kế đƣợc động học cụm cắt gọt thì các thông số đƣợc tính ở mục trên rất thông dụng :

+ Tốc độ quay của dao = 1312(vòng/ phút)

+ Mô men xoắn trên trục chính của máy = 0.195 N.m

+ Công suất cắt Ne : = 2.78(Kw)

+ Đường kính lỗ trục của lưỡi d= 30(mm)

Tính sơ bộ đường kính trục: Để tính sơ bộ đường kính trục thì ta tính theo công thức sau d

 trong đó : M x là momen xoắn (M x = 0.195 N mm )

Tính gần đúng momen uốn và momen xoắn tác dụng lên trục :

Chọn động cơ và thiết kế bộ truyền đai thang

Xác định công suất cần thiết của động cơ:

Khi chọn động cơ điện, cần xem xét loại động cơ, kiểu dáng, công suất, điện áp và số vòng quay Để tính công suất của động cơ, bạn có thể áp dụng công thức sau:

 trong đó: N dm - là công suất định mức của động cơ (kw)

N lv – công suất làm việc đƣợc tính ở trên (N lv = 2.78Kw)

 là hiệu suất truyền động của các bộ truyền     1 2 3

 1 là hiệu suất của bộ truyền đai là 0.95

 2 là hiệu suất của cặp ổ lăn là 0.99

Vậy thay vào ta có : N dm 2

Khi lựa chọn động cơ điện, cần đảm bảo công suất đáp ứng yêu cầu Ndc và Nct Có nhiều loại động cơ điện trong tiêu chuẩn thỏa mãn các điều kiện này Theo bảng tham khảo, động cơ A0212-6 là một lựa chọn phù hợp với các thông số kỹ thuật đã được xác định.

Kiểu động cơ Công suất Vận tốc Hiệu suất

Phân phối tỉ số truyền, vì động cơ đƣợc truyền chỉ qua bộ truyền đai nên tỉ số truyền chung là: i ch = dc t

Vậy tỉ số truyền chung chính là tỷ số truyền của bộ truyền đai i ch =i d =1.12 đây đƣợc xem nhƣ là hộp tăng tốc độ cho trục cắt

Công suất trên trục cắt:

Mô men xoắn cho trục động cơ

Tính toán thiết kế bộ truyền đai:

93 , ta chọn loại đai A hoặc B Ta tính theo cả 2 phương án và chọn phương án nào có lợi hơn

Kích thước tiết diện đai ah, mm và diện tích tiết diện F , mm 2 (Tra bảng [ 1 ]

5  ) Các thông số tính toán Các số liệu tính đƣợc

F , (mm 2 ) 81 138 Định đường kính bánh đai lớn: D1

Kiểm nghiệm vận tốc của đai: Áp dụng công thức [ 1 ]

Kiểm nghiệm vận tốc đai theo điều kiện: 60 1000 max

Tính toán đường kính bánh đai nhỏ: D 1 Áp dụng công thức sau:

D= i D 1 1   trong đó hệ sô trƣợt ξ =0.02 (đối với đai thang)

Dựa vào bảng 5-15 (trang 93 / [1]) ta chọn

Chọn sơ bộ khoảng cách trục A theo đường kính bánh đai lớn thì ta có:

+ Tính sơ bộ chiều dài đai L theo khoảng cách trục A Q2

Ta áp dụng công thức 5-1 [1]:

Theo tiêu chuẩn chọn L = 1640mm

Kiểm nghiệm số vòng chạy u trong 1 giây: U v

 L đều nhỏ hơn U max = 10 + Xác định khoảng cách trục A theo chiều dài đã lấy theo tiêu chuẩn

Khoảng cách trục A thỏa mãn theo tiêu chuẩn 5-19 [1]

Khoảng cách nhỏ nhất cần thiết để mắc đai:

+ Tính góc ôm cần thiết 120

+ Xác định số đai Z cần thiết Chọn ứng suất căng ban đầu = 1.2N/ mm 2 và theo trị số D 1 tra bảng 5-17 [1] ta tìm đƣợc ứng suất cho phép [ ] = 1.67 N/ mm 2

Ta áp dụng công thức lấy số dây đai nhƣ sau:

    trong đó F là diện tích tiết diện đai tra bảng 5-11 [1]

Tính đƣợc Z=1.84 chọn Z bằng 2 vậy số dây đai cần thiết là 2

+ Định các kích thước của bánh đai

= (2 1) 20     2 12.5 = 45mm Đường kính ngoài cùng của bánh đai (công thức 5-24) bánh dẫn

Tính toán thiết kế trục vít me đai ốc

Trục vít me trong chi tiết máy được lựa chọn để đảm bảo an toàn khi chịu tải từ động cơ cắt có khối lượng 55kg.

Trục vít me đƣợc làm với vật liệu thép C45

Vì lực chỉ chịu tác dụng của trọng lực P của khối lƣợng động cơ nên vị trí nguy hiểm ở đây cần tính toán là chính giữa trục:

Ta có thể thấy răng theo sức bền vật liệu thì tải trọng chịu lực lớn nhất của trục là:

P N N trong đó N 1 N 2 là phản lực của gối đỡ

P là trọng lƣợng đặt lên trục vit me: P= mg= 55.9.8S9 N

Vậy ta có thể phản lực tác dụng lên 2 gối đỡ là N 1 N 2 = 539/2 &9.5 N

Vậy ta có thể chọn trục có đường kính phù hợp chịu được tải trọng của khối lượng động cơ là: D= 35mm

Tương tự có thể chọn được gối đỡ tương tự có D = 35mm

Thiết kế tính toán bộ chạy dao của bàn dọc máy

Để đạt năng suất 3000 mm/phút với lƣợng chạy dao 3 mm/vòng, tốc độ chạy dao của bàn máy phụ thuộc vào đường kính của con lăn ray, được chọn vì dễ chế tạo.

Bánh xe được chế tạo từ thép C45 và C55, với bề mặt được nhiệt luyện đạt độ rắn 300-400 HB và độ sâu 15mm Độ rắn của bánh xe cần phải thấp hơn độ rắn của bề mặt ray mà nó tiếp xúc.

+ Tính toán đường kính bánh ray: được xác định theo công thức kinh nghiệm như sau:

F tb là lực trung bình tác dụng lên 1 bánh xe trong thời gian chạy máy

B là chiều rộng hữu ích của ray

P l là áp suất giới hạn cảu bánh xe (phụ thuộc vào vật liệu chết tạo bánh xe P=5MPA)

Hình 3.5.2 Bộ con lăn bánh ray

Thiết kế tính toán bộ dầm cho toàn bộ thân máy

Máy cắt đá hoa cương được thiết kế dựa trên nguyên lý của hệ thống cầu trục, nhưng chức năng của nó đơn giản hơn nhiều Cơ cấu cầu trục chỉ có nhiệm vụ di chuyển bộ phận máy qua lại, không bao gồm khả năng nâng hạ vật thể như trong hệ thống cầu trục thông thường Do đó, kết cấu tính toán cho máy cắt đá hoa cương dễ dàng và đơn giản hơn so với các hệ thống cầu trục phức tạp.

Cơ cấu di chuyển của cầu trục và cổng trục thường sử dụng bánh xe dẫn động và bánh xe bị động lăn trên đường ray Toàn bộ hệ thống máy di chuyển theo chiều ngang nhờ vào trục vít me, với 4 con lăn ray dẫn động trực tiếp giúp bàn máy di chuyển một cách hiệu quả.

Hình 3.6.1 Sơ đồ động của bộ bàn dao

- Giới thiệu kết cấu kim loại

Kết cấu kim loại là thành phần chính trong máy, giữ vai trò quan trọng trong việc lắp đặt các cơ cấu và bộ phận Thông thường, kết cấu này được chế tạo từ thép tấm và thanh thép hình, được kết nối với nhau thông qua các phương pháp như hàn, đinh tán hoặc bu lông.

Dầm thường được cấu tạo từ thép hình hoặc các thanh thép hộp hàn lại với nhau Hầu hết các dầm có tiết diện ngang ổn định, không thay đổi theo chiều dài của dầm.

Hình 3.6.2 Thép hộp trong chế tạo khung máy

- Tính toán thiết kế kết cấu kim loại:

Tính toán thiết kế kết cấu kim loại cẫn thực hiện những yêu cầu sau:

Để xác định chiều dài của dầm, cần xem xét các yếu tố như chiều dài, chiều rộng, chiều cao của giàn cũng như kích thước của máy móc Việc này có thể thực hiện thông qua phương pháp đo hoặc tính toán kích thước dầm dựa trên các công thức hình học phù hợp.

Để đảm bảo an toàn và hiệu quả cho kết cấu kim loại, cần xác định các thành phần tải trọng tác dụng, bao gồm tải trọng cố định, tải trọng di động, tải trọng quán tính và tải trọng gió tác động lên dầm.

Tải trọng cố định bao gồm trọng lượng của kết cấu kim loại, các cơ cấu máy, đối trọng, và các bộ phận khác như lưỡi cắt và động cơ.

 Tải trọng di động bao gồm lực tác dụng của các bánh xe nhƣ bánh ray (trọng lƣợng của xe, trọng lƣợng của động cơ, …)

Tải trọng quán tính xuất hiện do các khối lượng chuyển động có gia tốc, chủ yếu trong quá trình khởi động và tắt máy Tuy nhiên, trong trường hợp cơ cấu vít me được dẫn động bằng lực quay của con người, tải quán tính này được xem là không đáng kể và có thể bỏ qua.

- Chọn vật liệu cho kết cấu kim loại:

Vật liệu chính cho kết cấu máy cắt là thép hợp kim tiêu chuẩn, đặc biệt là sắt hộp, được sử dụng phổ biến trong các kết cấu máy.

Sắt hộp là vật liệu lý tưởng cho kết cấu máy nhờ vào giá thành hợp lý và đa dạng mẫu mã kích thước Nó dễ dàng lắp ráp và vận chuyển, với hàm lượng cacbon thích hợp cho việc gia công lắp ghép tại các vị trí cần thiết Hơn nữa, việc lựa chọn hình dạng dầm phù hợp giúp đảm bảo sức bền đồng đều cho các phần tử trong cấu trúc.

Chiều cao H và H1 của dầm lấy theo kích thước chiều dài L theo tỉ lệ:

Chiều rộng B của dầm có quan hệ với chiều cao H theo tỉ lệ :

Chiều dài đọn C của dầm có thể lấy:

Các kích thước và chiều dày của tấm biên và thành dầm được tính toán để dầm đủ độ cứng vững khi máy hoạt động…

Để đảm bảo hiệu quả trong việc sử dụng máy cắt đá hoa cương gắn trên tổ hợp thép, việc tính toán và xác định kích thước mặt cắt ngang của dầm là rất quan trọng Cần chú ý đến chiều dày của thành biên và tấm thành dầm để đảm bảo tính bền vững và an toàn cho cấu trúc.

+ Tính ứ ng suấ t uố n tạ i tiế t diệ n nguy hiể m ở giữ a dầ m theo công thứ c: max u W u

M max là momen uố n lớ n nhấ t tạ i tiế t diệ n lớ n nhấ t củ a dầ m Nmm

W u là momen chố ng uố n củ a tiế t diệ n dầ m, mm3

G q là trọ ng lư ợ ng củ a vậ t nâng N

G xe là trọ ng lư ợ ng củ a xe và độ ng cơ nâng máy N

Q là cư ờ ng độ trọ ng tả i phân bố N/mm

+ Xác đị nh ứ ng suấ t uố n cho phép  u củ a dầ m cho thỏ a mãn điề u kiệ n bề n củ a máy như sau:

+ Tính đư ợ c momen chố ng uố n củ a tiế t diệ n

+ Chọn kích thước tiết diện dầm thỏa mãn điều kiện trên

+ Tính võng y tại tiết diện nguy giữa dầm :

E là mô đun đàn hồi của vật liệu chế tạo dầm (tra sổ tay công nghệ)

J x là momen quán tính tiết diện dầm với trục Ox

Xác định độ võng của dầm có thể lấy theo công thức kinh nghiệm nhƣ sau :

+ Kiểm tra độ cứng của dầm theo điều kiện cứng: y [y]

Nếu dầm không đạt yêu cầu về độ cứng, cần tăng kích thước tiết diện ngang của dầm và kiểm tra lại độ cứng cho đến khi đạt tiêu chuẩn Nếu dầm thỏa mãn điều kiện cứng, kích thước tiết diện sẽ được giữ nguyên.

Kết cấu trục được thiết kế dựa trên các công thức đã chọn và kinh nghiệm thực tế, dẫn đến việc lựa chọn kết cấu thanh dầm như hình 3.6.3.

Hình 3.6.3 Kế t cấ u dầ m thự c

Các thanh dầm đƣợc bố trí một cách hợp lí nhằm tránh gây ra sai sót hƣ hỏng trong quá trình vận hành máy

Các mối ghép hàn và bu lông đóng vai trò quan trọng trong các chi tiết máy, do đó cần được thực hiện một cách chi tiết và cẩn thận Đặc biệt, đối với bu lông, việc sử dụng thêm các đệm vênh sẽ giúp chống lỏng cho các chi tiết máy hoặc khung hàn, đảm bảo tính ổn định và an toàn trong quá trình hoạt động.

Và dưới đây là một số hình ảnh khung dầm của máy được hoàn thiện và được lắp ráp ra thành một máy

Hình 3 6.4: Mô hình máy cắt đá hoa cương

Hình 3.6.5 Một số hình ảnh máy sau khi hoàn thiện

Hình 3.6.6 Một số hình ảnh máy sau khi hoàn thiện

AN TOÀN VÀ BẢO TRÌ

Tiêu đề	Thiết Kế Và Chế Tạo Máy Cắt Đá Hoa Cương
Tác giả	Đinh Văn Pháp, Lê Hồng Quân
Người hướng dẫn	TS. Tào Quang Bảng
Trường học	Đại Học Đà Nẵng
Chuyên ngành	Công Nghệ Chế Tạo Máy
Thể loại	Đồ án tốt nghiệp
Năm xuất bản	2019
Thành phố	Đà Nẵng

Định dạng
Số trang	61
Dung lượng	3,04 MB

Tài liệu tham khảo	Loại	Chi tiết
[1] Thiết kế chi tiết máy_ Nguyễn Trọng Hiệp – Nguyễn Văn Lẫm [2] Hướng dẫn thiết kế đồ án CNCTM_GS,TS Trần Văn Địch	Khác
[3] Thiết kế dẫn động cơ khí – Tập 1,Tập 2_ Trịnh Chất- Lê Văn Uyển [3] Dung sai lắp ghép _Ninh Đức Tốn	Khác
[4] Kỹ thuật đo cơ khí_PGS.TS Lưu Đức Bình (chủ biên)	Khác
[5] Sổ tay công nghệ chế tạo máy- Tập 1,Tập 1,Tập 3_ Trần Văn Địch [6] Thiết kế đồ án chi tiết máy-Tập 1, Tập 2_Trịnh Chất	Khác
[7] Công nghệ chế tạo phôi _Lưu Đức Hòa Ngoài ra còn có một số thông tin được tra cứu trên mạng theo đường link	Khác