THIẾT KẾ MÁY KHOAN TỰ ĐỘNG VỚI CHU TRÌNH KHOAN 3 LỖ

a) Nguyên lý làm việc : Quá trình thực hiện quy trình khoan 3 lỗ gồm 11 nhịp. Khi xy lanh A(kẹp) kẹp chi tiết và giữ yên thì xy lanh B(khoan) thực hiện khoan lỗ thứ 1 và xy lanh B lui về. Lúc này xy lanh C(đẩy) sẽ đẩy bàn trượt lên nữa chu trình cham CTHT S56 thì xy lanh B khoan lỗ thứ 2 và cũng lùi về. Khi đó, khi xy lanh C được đẩy lên nữa chu trình còn lại gặp CTHT S6 thì xy lanh B khoan lỗ thứ 3 và sau đó cũng lùi về. Tiếp theo đó, xy lanh A và xy lanh C cũng đồng thời lùi về. Kết thúc chu trình khoan 3 lỗ. Gia công lỗ có đường kính d=16mm Chiều sâu cắt: t =162= 162= 8 mm Lượng chạy dao S=0,3 mmvòng Tốc độ cắt được tính theo công thức: Trong đó: Cv , m , x , y , q – hệ số mũ. với vật liệu gia công là gang xám HB190, vật liệu lưỡi cắt là thép gió P6M5 có: CV = 42,7; q = 1; y = 0,8; m = 0,125 T: Chu kỳ tuổi bền dao. Ta có: T = 60 phút. Hệ số điều chỉnh chung cho tốc độ cắt, phụ thuộc vào các điều kiện cắt cụ thể: kv = kMV. klv.kuv kMV: hệ số phụ thuộc vào chất liệu của vật liệu gia công: kn = 1, nv = 1,3 ; với gang xám : HB = 190 (Ncm2)  kMV = 1 Klv: hệ số phụ thuộc vào chiều sâu khoan. Klv = 1 kuv: hệ số phụ thuộc vào vật liệu dụng cụ cắt : kuv = 0,83 Vậy ta có: kv= 1. 1. 0,83 = 0,83  V = = 82,38 (mphút).  n = = 1639,9 (vongphút). Chọn tốc độ vòng quay trục chính : nm = 1700 (vòngphút). Tốc độ thực tế: Vt = = 85,408 (mphút). Lực cắt P0: Po = 10.Cp. Dq Sy.kp Trong đó : Cp, q, y là các số mũ và hệ số Cp = 42,7; q = 1; y = 0,8 Kp – hệ số tính đến gia công thực tế, trong trường hợp này chỉ phụ thuộc vào vật liệu gia công và được xác định bằng: kp= kMP Ta có: kp= P0 = 10.42,7.161.0,30,8.1= 2608 (N) Mômen xoắn Mx Nm:

MSSV: 10303069

THIẾT KẾ MÁY KHOAN TỰ ĐỘNG VỚI CHU TRÌNH KHOAN 3 LỖ

I.SƠ ĐÒ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY KHOAN TỰ ĐỘNG VỚI CHU TRÌNH KHOAN 3 LỖ.

Cấu tạo:

a) Nguyên lý làm việc :

- Quá trình thực hiện quy trình khoan 3 lỗ gồm 11 nhịp Khi xy lanh A(kẹp) kẹp chi tiết và giữ yên thì xy lanh B(khoan) thực hiện khoan lỗ thứ 1 và xy lanh B lui về Lúc này xy lanh C(đẩy) sẽ đẩy bàn trượt lên nữa chu trình cham CTHT S56 thì xy lanh B khoan lỗ thứ 2 và cũng lùi về Khi đó, khi xy lanh C được đẩy lên nữa chu trình còn lại gặp CTHT S6 thì xy lanh B khoan lỗ thứ 3 và sau đó cũng lùi

về Tiếp theo đó, xy lanh A và xy lanh C cũng đồng thời lùi về Kết thúc chu trình khoan 3 lỗ

Gia công lỗ có đường kính d=16mm

II TÍNH CHẾ ĐỘ CẮT KHI KHOAN.

- Chiều sâu cắt:

t =16/2= 16/2= 8 mm

- Lượng chạy dao S=0,3 mm/vòng

- Tốc độ cắt được tính theo công thức: V m y q k V

S T

D C



MSSV: 10303069

Trong đó: Cv , m , x , y , q – hệ số mũ với vật liệu gia công là gang xám HB190, vật liệu lưỡi cắt là thép gió P6M5 có:

CV = 42,7; q = 1; y = 0,8; m = 0,125

- T: Chu kỳ tuổi bền dao Ta có: T = 60 phút

- Hệ số điều chỉnh chung cho tốc độ cắt, phụ thuộc vào các điều kiện cắt cụ thể:

kv = kMV klv.kuv

kMV: hệ số phụ thuộc vào chất liệu của vật liệu gia công:

v n n

MV

HB k











kn = 1, nv = 1,3 ; với gang xám : HB = 190 (N/cm2)

 kMV = 1

Klv: hệ số phụ thuộc vào chiều sâu khoan Klv = 1

kuv: hệ số phụ thuộc vào vật liệu dụng cụ cắt : kuv = 0,83

Vậy ta có: kv= 1 1 0,83 = 0,83

 V = 0 , 125 0 , 55

25 , 0 3 , 0 60

83 0 16 7 , 42

= 82,38 (m/phút)

 n =

16

38 , 82 1000

1000



 D 

V

= 1639,9 (vong/phút)

Chọn tốc độ vòng quay trục chính : nm = 1700 (vòng/phút)

Tốc độ thực tế: Vt =

1000

1700 16



= 85,408 (m/phút)

Lực cắt P0:

Po = 10.Cp Dq Sy.kp

Trong đó : Cp, q, y là các số mũ và hệ số

Cp = 42,7; q = 1; y = 0,8

Kp – hệ số tính đến gia công thực tế, trong trường hợp này chỉ phụ thuộc vào vật liệu gia công và được xác định bằng: kp= kMP

Ta có: kp= 1

6 , 0

6 , 0



P0 = 10.42,7.161.0,30,8.1= 2608 (N)

- Mômen xoắn Mx [Nm]:

Mx = 10.CM.Dq.Sy.kp

 Mx = 10.0,021.162.0,30,8.1= 20,5 (N.m)

Công suất được tính như sau:

Nc =

9750

1700 5 , 20 9750



n

M x

= 3,57 (KW)

III CÁC THÔNG SỐ XÁC ĐỊNH TRƯỚC:

1.Xác định cơ cấu chấp hành (1) ( cơ cấu mang dao )

Các thông số cho trước :

- Lực chạy dao lớn nhất : P1max = 10000 N

- Lượng chạy dao nhanh: S01 = Vmin = 2000 mm/phút

- Lượng chạy dao lớn nhất : S1max = V1max = 600 mm/phút

- Lượng chạy dao nhỏ nhất : S1min = V1min = 20 mm/phút

- Trọng lượng bàn máy : G1 = 2000 N

2.Xác định thông số cơ xấu kẹp chặt (2)

- Lực kẹp: P2max = 1000 N

- Lượng chạy kẹp nhanh: S01 = Vmax = 1000 mm/phút

- Lượng chạy kẹp chi tiết : S1 = V1min = 100 mm/phút

- Trọng lượng cơ cấu kẹp: G2 = 150 N

3.Xác định thông số cơ đẩy phôi (3)

- Lực đẩy: P3max = 1000 N

- Lượng chạy đẩy phôi chậm: S01 = Vmin = 100 mm/phút

- Lượng chạy đẩy phôi nhanh: S1max = V1max = 1000 mm/phút

- Trọng lượng cơ cấu kẹp: G3 = 100 N

IV XÁC ĐỊNH LƯU LƯỢNG ĐỂ CHỌN BƠM:

1a.Xác định lưu lượng của pittông cơ cấu mang dao :

-Dựa vào lực cắt lớn nhất p=10000 Ta chọn áp xuất theo bảng trang 79 sách truyền động dầu ép ρ=9bar=9.105 N/m2

-dựa vào lực và áp suất ta tính sơ bộ đường kính xylanh:

4 2

10 9 14 , 3

10

2



p

118 mm

MSSV: 10303069

-Đường kính xilanh chọn theo dãy số tiêu chuẩn : D = 125 mm

- Áp suất buồng mang cần pittông : p2 = 9 bar

-Tiết diện pittông ở buồng công tác :

= = 12260 mm2 = 122,6 cm2

-Trong máy công cụ thường chọn : i = = 2 -Tiết diện pittông ở buồng chạy không :

= = 61,3 cm2 -Đường kính cần đẩy d1

d1 = 2 1 2 122,6 61,3

3,14

F F

cm mm



-Đường kính xilanh chọn theo dãy số tiêu chuẩn : d = 90 mm

- Vậy tiết diện thực tế của pittông ở buồng chạy không

-Phương trình cân bằng tĩnh lực tác dụng lên pittông

p1F1 - Pmax – Pm – p2F2 = 0

Với Pm là lực ma sát

-Nếu lấy hệ số ma sát của sóng trượt và đầu trượt µ = 0,2

Pm = µ.G = 0,2.2000 = 400 N

m

N F

F p F

P

3 17 10

3 17 2

10 9 10

126

400 10000

2 5 5

4 1

2 2 1

-Lưu lượng ra khỏi hệ thống khi làm việc với vận tốc nhỏ nhất

Qmin = F1.V1min = 122,6 2 = 245,2 cm3/phut = 0,25 lit/phút

-Lưu lượng ra khỏi hệ thống khi làm việc với vận tốc lớn nhất

Qmax = F1.Vmax = 122,6.60 = 7356 cm3/phut = 7,356 lit/phút

-Lưu lượng cần thiết để thực hiện chạy dao nhanh lúc đi :

Qđi = F1.V0 = 122,6 100 = 12.26 lit/phút

-Lưu lượng cần thiết để thực hiện chạy dao nhanh lúc về :

Qvề = F2.V0 = 59 100 = 0.59 lit/phút

-Kiểm tra điều kiện về lực cắt

Ptt = p1.F1 = 17,3.105 122,6.10-4 = 21200 N > Pmax=12000 N

1b.Xác định lưu lượng acquy dầu :

Đẻ có hành trình chạy không ta sử dụng lưu lượng dầu trong thời gian ngắn nếu ta dùng bơm dầu có lưu lượng lớn thì lãng phí.ta khắc phuc bằng cách thử dung ác quy dầu muốn vậy ta phải kiểm tra diều kiện để dùng ắc quy dầu khi dự trữ một số năng lượng dầu Ta chọn gắn ắcquy dầu ở đường vào của hệ thống

điều kiện :

Qắcquy Qđi - Qvề =12.26 – 0.59 = 11.67 lít/phút

2.Xác định lưu lượng của pittông cơ cấu kẹp :

-Dựa vào lực cắt lớn nhất p=1000 Ta chọn áp xuất theo bảng trang 79 sách truyền động dầu ép ρ=3bar=3.105 N/m2

-dựa vào lực và áp suất ta tính sơ bộ đường kính xylanh:

10 3 14 , 3

1000

2



p

65.1mm

-Đường kính xilanh chọn theo dãy số tiêu chuẩn : D = 65mm

- Áp suất buồng mang cần pittông : p2 = 3bar

-Tiết diện pittông ở buồng công tác :

=

4

14 3 5

= 3316.625 mm2 = 33,16 cm2

-Trong máy công cụ thường chọn : i = = 2 -Tiết diện pittông ở buồng chạy không :

= 16.58 cm2

-Đường kính cần đẩy d1

d1 =

14 3

2 F 1 F2

=

14 3

58 16 16 33

=45.3mm

-Đường kính xilanh chọn theo dãy số tiêu chuẩn : d = 45mm

- Vậy tiết diện thực tế của pittông ở buồng chạy không

MSSV: 10303069

F2= 33.5 cm2

-Phương trình cân bằng tĩnh lực tác dụng lên pittông

p1F1 - Pmax – Pm – p2F2 = 0

Với Pm là lực ma sát

-Nếu lấy hệ số ma sát của sóng trượt và đầu trượt µ = 0,2

Pm = µ.G = 0,2.2000 = 400 N

m

N F

F p F

P

6 10

23 , 6 6 1

3 3 10 3 10 126

30 1000

2 5 5

4 1

2 2 1

-Lưu lượng ra khỏi hệ thống khi làm việc với vận tốc nhỏ nhất

Qmin = F1.V1min = 33 10 = 330 cm3/phut = 0.3 lit/phút

-Lưu lượng ra khỏi hệ thống khi làm việc với vận tốc lớn nhất

Qmax = F1.Vmax = 15.58.100 = 158.8cm3/phut = 1.6 lit/phút

-Kiểm tra điều kiện về lực cắt

Ptt = p1.F1 = 6.105 33.1610-4 = 1980 N > Pmax=12000 N

3.Xác định lưu lượng của pittông cơ cấu kẹp :

-Dựa vào lực đẩy lớn nhất p=1000 Ta chọn áp xuất theo bảng trang 79 sách truyền động dầu ép ρ=3bar=3.105 N/m2

-dựa vào lực và áp suất ta tính sơ bộ đường kính xylanh:

10 3 14 , 3

1000

2



p

65.1mm

-Đường kính xilanh chọn theo dãy số tiêu chuẩn : D = 65mm

- Áp suất buồng mang cần pittông : p2 = 3bar

-Tiết diện pittông ở buồng công tác :

=

4

14 3 5

= 3316.625 mm2 = 33,16 cm2

-Trong máy công cụ thường chọn : i = = 2 -Tiết diện pittông ở buồng chạy không :

= 16.58 cm2

-Đường kính cần đẩy d1

d1 =

14 3

2 F 1 F2

=

14 3

58 16 16 33

=45.3mm

-Đường kính xilanh chọn theo dãy số tiêu chuẩn : d = 45mm

- Vậy tiết diện thực tế của pittông ở buồng chạy không

F2= 33.5 cm2

-Phương trình cân bằng tĩnh lực tác dụng lên pittông

p1F1 - Pmax – Pm – p2F2 = 0

Với Pm là lực ma sát

-Nếu lấy hệ số ma sát của sóng trượt và đầu trượt µ = 0,2

Pm = µ.G = 0,2.2000 = 400 N

m

N F

F p F

P

6 10

23 , 6 6 1

3 3 10 3 10 126

30 1000

2 5 5

4 1

2 2 1

-Lưu lượng ra khỏi hệ thống khi làm việc với vận tốc nhỏ nhất

Qmin = F1.V1min = 33 10 = 330 cm3/phut = 0.3 lit/phút

-Lưu lượng ra khỏi hệ thống khi làm việc với vận tốc lớn nhất

Qmax = F1.Vmax = 15.58.100 = 158.8cm3/phut = 1.6 lit/phút

-Kiểm tra điều kiện về lực cắt

Ptt = p1.F1 = 6.105 33.1610-4 = 1980 N > Pmax=12000 N

V KIỂM TRA ĐIỀU KIỆN ẮC QUY DẦU:

MSSV: 10303069

Thể tích dầu cần thiết trong ắc quy dầu :

Vd = 0,025 Qbơm = 0,025 50= 1.25 lít

Thể tích toàn phần của ắc quy dầu :

V = (9 11) Vd = 10 1,25=12,5 lít > 11,67 lít

Vậy khi gắn ắc quy dầu thì hệ thống làm việc ổn định

VI CHỌN BƠM VÀ BẢNG TỔNG KẾT CÁC THÔNG SỐ VÀ TÍNH TOÁN BỘ

ỔN TỐC:

1 Tính toán bộ ổn tốc của cơ cấu chấp hành (1)

Để đảm bảo thực hiện lực chạy dao lớn nhất khi gia công với lượng chạy dao lớn nhất khi tính toán áp suất ta cần chú ý đến tổn thất trong cơ cấu dầu ép

Đối với van đảo chiều năm cửa 2 vị trí 5/2, tổn thất áp suất ở cửa vào cũng như cửa ra có thể lấy Δp1 = 0,15 bar

Tổn thất áp suất ở đường vào Δp2 = 1,5 bar Tổn thất áp suất ở đường vào Δp3 = 0,5 bar Tổn thất áp suất ở ống nối Δp4 = 0,25 bar Tùy thuộc vào lưu lượng, độ giảm áp trên van tiết lưu của bộ ổn tốc thường

là : 2 3 bar và độ giảm áp trên van giảm áp thường có từ 1 3 Do đó, tổng giảm áp trên bộ giảm tốc có thể lấy :

Δp5 = 3+3 = 6 bar Tổng áp suất tổn thất trên đường vào và áp suất của bơm là :

P0 = Δp1 + Δp2 + Δp3 + Δp4 + Δp5 + p1

P0 = 0,15 + 1,5 + 0,5 + 0,25 + 6 + 17,3 = 25,7bar Nếu tính tổn thất do bộ lọc gây nên và đảm bảo áp suất cần thiết, ta lấy

p0= 32 bar

2 Tính toán bộ ổn tốc trong cơ cấu chấp hành (3)

Từ sơ đồ thủy lực ta thấy vì đường ra của động cơ dầu nối với van cản nên

có thể lấy p2=3 bar Do đó hiệu áp Δps = p1-p2 = 9– 3 = 6 bar Khi chạy không, động cơ dầu cần thiết một hiệu áp nhất định Hiệu áp này tùy thuộc vào kết cấu của động cơ dầu thay đổi theo số vòng quay

Với nmax=1639,9 vòng/phút thì hiệu áp cần thiết chạy không Δpc =7 bar Trên cơ sở mô men yêu cầu, ta tính lượng giảm áp có ích:

Δp = M/mđ = 20/0,41 = 48,8 bar

Từ những tính toán trên ta có thể xác định áp suất nguồn cần thiết:

po = Δps + Δpc+ Δp = 9 + 7 + 48,8 = 64,8 bar

3.CHỌN BƠM:

Qbơm = Q1max + Q2max + Q3max

Qbơm = 12.26 + 1.6+ 1.6 =15.46 lít/phút

Vi ta co thêm bơm dầu nên ta chọn bơm theo bảng trang 157 sách truyền động dầu ép trong máy cắt kim loại

Q=50lít/phút

4.BẢNG KIỂM TRA THÔNG SỐ:

Bảng tổng kết:

MSSV: 10303069

1 Cơ cấu

mang đầu

khoan

Lực chạy dao lớn nhất : P1max = 10000 N Lượng chạy dao nhanh: S01 = Vmin =

1000 mm/phút Lượng chạy dao lớn nhất : S1max = V1max

= 600 mm/phút Lượng chạy dao nhỏ nhất : S1min = V1min

= 20 mm/phút Trọng lượng bàn máy : G1 = 2000 N Đường kính xilanh chọn theo tiêu chuẩn

D = 125 mm

Áp suất buồng mang cần pittông:

p2 = 9 bar

d1= 90 mm

p1 = 17,3bar

Qmin = 0,25 lit/phút

Qmax = 7,356 lit/phút

Qvề= Q1max = 12.26lit/phút

2 Cơ cấu

01 = Vmax =

1000 mm/phút Lượng chạy kẹp chi tiết : S1 = V1min =

100 mm/phút Trọng lượng cơ cấu kẹp: G2 = 150 N Lực kẹp: P2max = 1000 N

Đường kính xilanh chọn theo tiêu chuẩn

D2 = 65 mm

P2 = 3bar

d

2

= 45 mm

p1 = 6bar

Qvào = 0.3 lit/phút

Qra = 1.6 lit/phút = Q2max

3. Cơ cấu

đẩy phôi

Lượng chạy kẹp nhanh: S01 = Vmax =

1000 mm/phút Lượng chạy kẹp chi tiết : S1 = V1min =

100 mm/phút Trọng lượng cơ cấu kẹp: G2 = 100 N Lực kẹp: P2max = 1000 N

Đường kính xilanh chọn theo tiêu chuẩn

D2 = 65 mm

d

2

= 45 mm

p1 = 6bar

Qvào = 0.3 lit/phút

Qra = 1.6 lit/phút = Q2max

p1 = 3bar

Chọn bơm với Q=50 lit/phút