Từ những phân tích trên và theo yêu cầu của đề tài là máy vừa uốn và vừa cắt nên ta chọn phương án thiết kế máy uốn bằng phương pháp kéo và quay, cụ thể là uốn bằng mâm uốn, cắt bằng cặp lƣỡi dao song song chuyển động tịnh tiến, hơn cả vì nó dùng được cho nhiều trường hợp, có thể điều chỉnh được đường kính của sản phẩm cần uốn, nó cũng có thể dùng để uốn góc, và cắt đƣợc những đoạn thép có chiều dài tùy ý…
3.1. Phân tích yêu cầu động học của máy - Thực hiện quá trình cắt.
- Thực hiện quá trình kẹp và giữ phôi.
- Thực hiện quá trình uốn.
- Lực uốn và lực cắt danh nghĩa của máy phải lớn hơn lực uốn và lực cắt cần thiết.
3.2. Lựa chọn phương án truyền động
Để thực hiện quá trình cắt và uốn thép, ta có thể bố trí các dạng bộ truyền nhƣ: bộ truyền đai, các bộ truyền bánh răng để truyền động từ động cơ đến mâm uốn và cơ cấu cắt.
Tuy nhiên để chọn phương án truyền động hợp lý phải thỏa mãn một số yêu cầu sau:
- Máy thiết kế có hình dạng và kết cấu hợp lý theo quan điểm công nghệ chế tạo và lắp ráp .
- Vật liệu chế tạo chi tiết máy đƣợc chọn hợp lý, đảm bảo các yêu cầu liên quan đến công dụng và điều kiện sử dụng máy .
- Có thể sử dụng các phương pháp công nghệ phù hợp để đơn giản hoá quá trình chế tạo từ khâu chuẩn bị phôi đến gia công chế tạo, kiểm tra, lắp ráp và nghiệm thu sản phẩm .
- Máy phải có khối lượng và kích thước nhỏ gọn .
- Giá thành và chi phí cho sử dụng là thấp nhất, phù hợp với điều kiện hiện có.
3.2.1. Phương án 1
Sử dụng hộp giảm tốc bánh răng hành tinh, truyền động dao cắt bằng cơ cấu bánh lệch tâm.
a) Sơ đồ nguyên lý chung
DUT-LRCC
Hình 3. 1: Sơ đồ nguyên lý phương án 1.
1-Động cơ; 2-Bộ truyền đai; 3-HGT bánh răng hành tinh; 4-Khớp nối;
5-Bộ truyền nón- trụ; 6-Mâm uốn; 7-Lò xo; 8-Cơ cấu bánh lệch tâm; 9-Gía cắt.
b) Phân tích đặc điểm của hộp giảm tốc và cơ cấu bánh lệch tâm
HGT bánh răng hành tinh:
Hình 3. 2:Sơ đồ nguyên lý hộp giảm tốc bánh răng hành tinh.
1,3-Hai bánh trung tâm; 0-Cần; 2-Bánh vệ tinh.
Ƣu điểm:
- Có tỉ số truyền rất lớn nhưng hình dạng, kích thước nhỏ gọn. Phù hợp với những vị trí hẹp, nhỏ mà cần công suất lớn. Hộp giảm tốc loại này ngoài đƣợc kết nối với động cơ điện còn sử dụng đƣợc với các động cơ thủy lực.
- Ứng dụng phần lớn hệ truyền động cho trạm trộn bê tông, hệ thống khuấy men trong nhà máy gạch và khuấy nước thải trong hệ thống xử lý nước thải,…
Nhƣợc điểm:
- Giải nhiệt kém do không gian bên trong hẹp.
- Nâng cao độ chính xác chế tạo và lắp ghép.
- Không có nhiều sự lựa chọn đi kèm ngoài kiểu lắp chân đế và mặt bích.
DUT-LRCC
Cơ cấu bánh lệch tâm:
Hình 3. 3: Sơ đồ cắt bằng cơ cấu bánh lệch tâm.
1-Dao tĩnh; 2-Phôi thép; 3-Dao động; 4-Bánh lệch tâm.
Bánh lệch tâm (4) đƣợc dẫn động quay tròn, truyền chuyển động cho thanh truyền chính là cán dao mang dao (3) chuyển động tịnh tiến dọc theo rãnh trƣợt để thực hiện chuyển động cắt.
Ƣu điểm:
Cơ cấu này có nguyên lý làm việc và kết cấu đơn giản, độ cứng vững cao, dễ chế tạo. Tuy nhiên tạo lực không lớn, dẫn động phức tạp và khó điều khiển.
Nhƣợc điểm: Tạo lực không lớn, dẫn động phức tạp và khó điều khiển.
3.2.2. Phương án 2
Sử dụng hộp giảm tốc bánh răng trụ một cấp, truyền động dao cắt bằng cơ cấu hình sin.
a) Sơ đồ nguyên lý chung
Hình 3. 4: Sơ đồ nguyên lý phương án 2.
1-Động cơ; 2-Bộ truyền đai; 3-HGT bánh răng trụ một cấp; 4-Khớp nối;
5-Bộ truyền nón- trụ; 6-Mâm uốn;7-Cơ cấu hình sin; 8-Gía cắt.
DUT-LRCC
b) Phân tích đặc điểm của hộp giảm tốc và cơ cấu hình sin
HGT bánh răng trụ một cấp:
Ƣu điểm:
- Kết cấu đơn giản, dễ chế tạo.
- Dễ sử dụng và sửa chữa.
Nhƣợc điểm:
- Tỉ số truyền thấp, đƣợc sử dụng khi tỉ số truyền u ≤ 7 † 8 ( nếu dùng bánh răng trụ răng thẳng thì u ≤ 5).
- Nếu dùng tỉ số truyền lớn hơn, kích thước và khối lượng hộp giảm tốc một cấp sẽ lớn hơn hộp giảm tốc hai cấp.
Cơ cấu hình sin:
Hình 3. 5: Sơ đồ cắt bằng cơ cấu hình sin.
1-Dao tĩnh; 2-Phôi thép; 3-Dao động; 4-Đĩa quay; 5-Con trượt.
Khi đĩa quay (4) quay tròn làm cho con trƣợt (5) tịnh tiến lên xuống trong ống, làm cho cần mang dao (3) tịnh tiến qua lại. Dao chuyển động tịnh tiến dọc rảnh trƣợt để thực hiện chuyển động cắt.
Ƣu điểm: Cơ cấu này có hành trình chuyển động tịnh tiến lớn.
Nhƣợc điểm: Kết cấu cồng kềnh, đòi hỏi không gian làm việc của cơ cấu lớn, tạo lực không lớn, cơ cấu kém vững do đó hiệu suất của nó kém.
3.2.3. Phương án 3
Sử dụng hộp giảm tốc 2 cấp đồng trục, truyền động dao cắt bằng cơ cấu bánh lệch tâm.
DUT-LRCC
a) Sơ đồ nguyên lý chung
Hình 3.6: Sơ đồ nguyên lý phương án 3.
1-Động cơ; 2-Bộ truyền đai; 3-HGT hai cấp đồng trục; 4-Khớp nối;
5-Bộ truyền nón- trụ; 6-Mâm uốn;7-Cơ cấu hình sin; 8-Gía cắt.
b) Phân tích đặc điểm của hộp giảm tốc và cơ cấu bánh lệch tâm
HGT 2 cấp đồng trục:
Ƣu điểm:
- Giảm kích thước chiều dài, giúp cho việc bố trí gọn cơ cấu.
- Trọng lƣợng của hộp giảm tốc bé hơn so với các loại khác.
- Tỉ số truyền lớn.
Nhƣợc điểm:
- Phải bố trí các ổ của các trục đồng tâm bên trong hộp giảm tốc, làm phức tạp kết cấu gối đỡ và khó bôi trơn các ổ này.
- Khả năng tải của cấp nhanh chƣa dùng hết.
Cơ cấu bánh lệch tâm: Đã được trình bày ở phương án 1.
3.3. Kết luận
Từ yêu cầu đặt ra là thiết kế máy uốn và cắt thép tròn Dmax=36(mm), qua thực tế và phân tích kết cấu cũng nhƣ tính năng của các loại máy uốn và cắt hiện đang đƣợc sử dụng và nghiên cứu, cũng như những phân tích ưu nhược điểm của các phương án ở trên, ta quyết định chọn phương án 3 làm phương án thiết kế máy.