CHỌN CÔNG SUẤT TRUYỀN ĐỘNG CHÍNH MÁY BÀO GIƯỜNG 3 1.1 Giới thiệu chung về máy bào giường
Đặc điểm công nghệ
Máy bào giường là thiết bị chuyên dụng để gia công các chi tiết có kích thước và khối lượng lớn, với chiều dài bàn máy dao động từ 1,5 đến 12m Dựa vào chiều dài bàn máy và lực kéo, máy bào giường được phân chia thành ba loại khác nhau.
- Máy cở nhỏ có chiều dài Lb< 3m,lực kéo Fk0 ¿ 50 KN
- Máy cở trung bình: Lb=4 ¿ 5 m, FkP ¿ 70 KN
- Máy cở lớn (nặng): có Lb> 5m, Fk>70 KN
Hình 1; Hình dạng bên ngoài của máy bào giường 1-chi tiết gia công 5- Xà ngang
4- Bàn máy 8- Hộp điều khiển
Hoạt động của máy
Trong quá trình gia công, chi tiết được kẹp chặt trên bàn máy, trong khi bàn máy thực hiện chuyển động tịnh tiến qua lại dọc theo thân máy, đây là chuyển động chính của máy bào giường Dao cắt được cố định trên bàn dao đứng, và bàn dao đứng được gắn trên xà ngang, xà ngang giữ cố định trong suốt quá trình gia công Bàn máy di chuyển theo các chu kỳ lặp đi lặp lại, mỗi chu kỳ bao gồm một hành trình thuận và một hành trình ngược Trong hành trình ngược, bàn máy di chuyển nhanh về vị trí ban đầu mà không thực hiện cắt gọt, được gọi là hành trình không tải.
Khi kết thúc một hành trình kép, bàn dao dịch theo phương ngang một khoảng S, được gọi là lượng ăn dao (mm/hành trình kép) Chuyển động của bàn dao, hay còn gọi là chuyển động ăn dao, diễn ra từ thời điểm đảo chiều từ hành trình ngược sang hành trình thuận cho đến khi dao ăn vào chi tiết ở hành trình tiếp theo Phạm vi điều chỉnh lượng ăn dao là D=(100-200)/1, với lượng ăn dao cực đại có thể đạt tới (80-100) mm/hành trình kép Cơ cấu ăn dao yêu cầu làm việc với tần số cao, có thể lên tới 1000 lần/giờ, và thường được thực hiện bằng động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc kết hợp với hộp tốc độ.
Lượng ăn dao trong một hành trình kép khi truyền động bằng hệ trục vít-êcu được tính bằng biểu thức:
Còn nếu hệ truyền động là bánh răng-thanh răng thì :
Trong đó: ω br ,ω tv là vận tốc góc của bánh răng,trục vít (l/s)
Z: là số răng của bánh răng t :là bước răng của trục vít hoặc thanh răng (mm)
T:là thời gian làm việc của trục vít ,thanh răng(s)
Truyền động phụ đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo các chuyển động nhanh chóng của bàn dao và xà ngang nâng đầu dao Quá trình này được thực hiện bởi động cơ không đồng bộ kết hợp với nam châm điện.
Đồ thị vận tốc
Đồ thị vận tốc máy bào giường mô tả quá trình làm việc của máy trong một chu kỳ, bắt đầu từ khi bàn máy ở đầu hành trình thuận và tăng tốc độ đến V0 = 5-15m/ph (tốc độ vào dao) trong khoảng thời gian t1 Tốc độ này được duy trì ổn định trong t2, sau đó dao cắt bắt đầu ăn vào chi tiết với tốc độ V0 trong khoảng thời gian t3 Cuối cùng, bàn máy tăng tốc lên đến tốc độ Vth trong thời gian t4.
Bàn máy duy trì tốc độ cắt gọt Vth trong thời gian t5, sau đó giảm tốc độ xuống V0 trong khoảng thời gian t0 khi gần hết hành trình Tốc độ V0 được duy trì trong t7 và t8 cho đến khi dao ra khỏi chi tiết Động cơ thực hiện hãm dừng trong thời gian t9, sau đó đảo chiều và tăng tốc lên Vng trong t10, duy trì tốc độ này trong t11 Gần cuối hành trình ngược, bàn máy giảm tốc độ xuống V0 trong t12, và tốc độ này được duy trì cho đến khi động cơ thực hiện hãm dừng để chuẩn bị đảo chiều sang hành trình thuận trong khoảng thời gian t14.
Phân tích đồ thị vận tốc của bàn máy cho thấy quá trình quá tốc độ trong truyền động chính của máy bào giường diễn ra mạnh mẽ, đặc biệt trong các khoảng thời gian t1, t4, t6, t9, t10 và t14 Động cơ truyền động chính hoạt động dưới điều kiện nặng nề với tần số đảo chiều cao.
Tốc độ hành trình thuận Vth thường nằm trong khoảng 5-75 mm/ph, trong khi công suất tối đa có thể đạt từ 75-120 mm/ph Để nâng cao năng suất máy, tốc độ không tải Vng cần gấp 2-3 lần Vth Tuy nhiên, nếu Vng quá cao, thời gian quá độ của các chu kỳ làm việc sẽ tăng, dẫn đến hiệu suất máy không được cải thiện nhiều Do đó, khi thiết kế truyền động chính cho máy bào giường, cần chú ý giảm thời gian quá độ Một trong những biện pháp quan trọng là xác định tỷ số truyền tối ưu giữa cơ cấu truyền động và cơ cấu làm việc, đảm bảo máy khởi động với gia tốc lớn nhất.
Tỷ số truyền tối ưu được xác định bởi biểu thức: itư M C
Mc: Mômen cản trên trục làm việc (Nm)
M: Mômen cơ lúc khởi động (Nm)
Jp: Mômen quán tính của động cơ (kgm)
Jm: Mômen quán tính của máy (kgm) itư: Tỷ số truyền tối ưu của máy
Hình 2: Biểu đồ quan hệ giữa quán tính với chiều dài máy bào giường
Lựa chọn tỷ số truyền tối ưu cho máy bào giường là rất quan trọng, vì thời gian quá độ phụ thuộc vào mômen quán tính của máy Mômen quán tính tăng tỷ lệ với chiều dài của bàn máy, và mối quan hệ này được thể hiện rõ trong đồ thị hình 2.
Jb: momen quán tính của bàn
Jct: momen quán tính của chi tiết
Jt: momen quán tính của bộ truyền
Thời gian quá độ không thể giảm quá nhỏ do lực động cơ phát sinh trong hệ thống, và cần đủ lớn để di chuyển đầu dao Phụ tải của truyền động chính được xác định bởi lực kéo tổng, bao gồm hai thành phần: lực cắt Fz và lực ma sát Fms tại gờ trượt với bàn máy Công thức tính phụ tải là Fk = Fz + Fms.
- Ở hành trình thuận : + Lực ma sát : Fms= μ [ F y + g ( m b +m ct ) ] (6)
Hệ số ma sát giữa bàn máy và gờ trượt μ dao động từ 0,05 đến 0,08 Thành phần thẳng đứng của lực cắt được tính bằng công thức Fy = 0,4Fz (N), trong đó Fz là lực cắt Trọng lượng của chi tiết được ký hiệu là Gct (N) và trọng lượng của bàn máy là Gb (N) Lực cắt Fz được tính bằng công thức Fz = 9,81.CF.t xF S yF V n.
( Các hệ số cF,xF,yF,n được tra ở bảng ) - Ở hành trình ngược : Fz=0l; Fms= μ ( G ct +G b ) (8)
Khi đó lực kéo tổng hợp là: Fk=Fms= μ ( G ct +G b ) (9)
Quá trình bào chi tiết trên máy bào giường diễn ra với công suất gần như không đổi (P=const) Điều này có nghĩa là lực cắt lớn tương ứng với tốc độ thấp và ngược lại Đối với các máy có trọng lượng lớn, đồ thị phụ tải thường có dạng đặc trưng.
Hình 3 Đồ thị phụ tải của truyền độngchính máy bào giường
+ Ở vùng 0