MỤC LỤC
Mục lục.
Lời nói đầu.
1. Phần 1: Xác định các đặc tính của máy.
2. Phần 2: Thiết kế động học của máy.
3. Phần 3: Tính toán động lực học hộp tốc độ.
4. Phần 4: Tính toán thiết kế cơ cấu điều khiển.
5. Phần 5: Thiết kế vỏ hộp và bôi trơn, điều chỉnh.
Tài liệu tham khảo.
LỜI NÓI ĐẦU
Máy cắt kim loại chiếm một vị trí đặc biệt trong ngành chế tạo máy, để sản xuất ra các chi tiết của máy khác, nghĩa là chế tạo ra tư liệu sản xuất (chế tạo ra các máy móc khác nhau để cơ khí hoá và tự động hoá nền kinh tế quốc dân).
Ngày nay nhu cầu về sản xuất công nghiệp ngày càng tăng, vì vậy yêu cầu phải thiết kế chế tạo ra các máy cắt kim loại vạn năng, chuyên dùng có năng suất cao, đảm bảo độ chính xác, độ tin cậy, nguyên lí làm việc của máy hiện đại, kết cấu máy đơn giản tới mức có thể, có tính kinh tế cao và phù hợp với điều kiện chế tạo,sử dụng của từng cơ sở sản xuất.
Để thiết kế ra một máy công cụ, xuất phát điểm tốt nhất là xác định tính năng kĩ thuật hợp lí của máy đúng với yêu cầu trong sản xuất. Từ những tính năng kĩ thuật hợp lí đó người thiết kế phải so sánh các phương án khác nhau để tổng hợp thành máy và thiết kế ra sơ đồ động của máy, xác định các ngoại lực tác dụng lên máy trong những điều kiện làm việc khác nhau để tính toán sức bền các chi tiết máy, chọn giải pháp kết cấu cho từng chi tiết máy, và hoàn chỉnh một quá trình thiết kế qua các loại bản vẽ để đưa vào chế tạo.
Đồ án thiết kế máy cắt kim loại là một nhiệm vụ rất cần thiết đối với một học viên ngành cơ,giúp cho học viên nắm được các loại máy công cụ, máy vạn năng đã và đang được sử dụng hiện nay, giúp cho học viên nắm được cách thức khi thiết kế một loại máy công cụ, nâng cao trình độ và các kĩ năng tra các loại bảng, sổ tay kĩ thuật, điều này hết sức cần thiết đối với một kĩ sư.
Trong thời gian hoàn thành đồ án, được sự chỉ bảo tận tình của thầy giáo Tạ Đăng Doanh và các thầy giáo trong bộ môn chế tạo máy cộng với nỗ lưc của bản thân em đã hoàn thành đồ án môn học .
Tuy nhiên do điều kiện trình độ, khả năng và thời gian còn hạn chế nên đồ án được hoàn thành với chất lượng chưa cao.Em rất mong được sự đánh giá chỉ bảo tận tình của các thầy để cho em có thể hoàn thành đồ án một cách xuất sắc hơn.
Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo: TS …………. và các thầy giáo trong bộ môn Chế Tạo Máy đã giúp em hoàn thành đồ án.
Hà nội, ngày…tháng…năm 200..
Học viên thực hiện
………...……
PHẦN I. XÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT CỦA MÁY
Qua nghiên cứu máy khoan cần 2B56 ta thấy máy có những đặc tính sau:
Máy khoan cần 2B56 là máy chuyên dùng, đưòng kính khoan lớn nhất khoan được là 65mm
*Chuyển động chính:
Xích chuyển động có khâu đầu là động cơ ĐC1(N=5,5KW, n=1440vg/ph); khâu cuối là trục chính VII.
Bắt nguồn từ ĐC1 truyền qua cặp bánh răng ăn khớp 31-49 tới trục II của hộp tốc độ. Từ trục II qua các cặp bánh răng 40-40;31-49;23-57 tới trục III. Tiếp theo chuyển động được truyền qua cặp bánh răng thay thế A-B tới trục IV. Từ trục IV chuyển động truyền tới trục V qua 22-48;34-36 tới trục V. Qua 43-27;27-43 chuyển động được truyền tới trục VI,từ trục VI chuyển động đựơc truyền tới trục chính VII qua mối lắp then hoa.
* Chọn công suất động cơ:
Đối với hộp tốc độ máy cắt kim loại, thông thường hiệu suất đạt 70%- 80%. Do đó ta tính sơ bộ công suất động cơ.
Từ công suất động cơ tính được và các loại động cơ thường được sử dụng phổ biến hiện nay ta chọn loại động cơ kiểu K160S4.
PHẦN 2. THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC CỦA MÁY
1. Xác định phương án thiết kế
Căn cứ vào chuỗi số vòng quay trục chính (đã xác định ở phần 1), tham khảo máy khoan cần 2B56 ta lựa chọn phương án thiết kế như sau:
Phương án thứ tự: z = 12 = 3x2x2
Phương án động học : z=31 x 23 x 26
Để thay đổi số vòng quay khi khoan người ta chế tao thêm cặp bánh răng thay thế A-B và trục bánh răng di trượt lắp ở đầu ra của trục động cơ.
Vậy phương án động học : z = 1(0) x 31 x 23 x 10 x 26
2. Vẽ lưới kết cấu và đồ thị số vòng quay
Đặt các tỉ số truyền. Với i = 1,2,3 ,....,7.
Căn cứ vào phương án thiết kế ta vẽ được lưới kết cấu (hình2), đồ thị vòng quay. Ta chọn trước tốc độ trục I trùng với một cấp tốc độ nào đó của trục cuối cùng nằm trong giải tốc độ của máy, ta chọn: n0 = 2000 (v/p).
3. Tính các tỉ số truyền trong hộp tốc độ
Căn cứ vào đồ thị số vòng quay ta tính được tỷ số truyền của các cặp bánh răng trong từng nhóm truyền.
*Kiểm giá trị số vòng quay thực tế của máy :
Ta thấy các giá trị số vòng quay đều nằm trong giá trị cho phép.
PHẦN 3. TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC HỘP TỐC ĐỘ
Căn cứ vào tính toán ở phần 1,2 và các số liệu ban đầu, dùng các công thức đã học trong chi tiết máy, sức bền vật liệu, dung sai. Để ta phân tích tính toán động lực học hộp tốc độ như sau:
1. Xác định xích tính toán
Ngoại lực tác dụng lên hộp tốc độ gồm có lực cắt Pc đặt lên trục chính và các phản lực tác dụng lên gối đỡ. Theo yêu cầu HTĐ điều chỉnh theo công suất không đổi N = const nên trị số lớn nhất khi trị số n = nmin =63 (v/ph) .Khi đó kích thước của HTĐ sẽ cồng kềnh.
2. Xác định tốc độ và momen xoắn của các trục trong xích tính toán
2.1 Trên trục VI :
- Công suất : NVI = Ncmax = 5 kW
- Tốc độ : nVI = 125 (v/ph)
3. Tính toán đông lực học bánh răng
3.1. Chọn vật liệu
Chọn vật liệu đảm bảo cho bánh răng không bị gãy do quá tảI đột ngột dưới tác dụng của tảI trọng va đập , răng không bị tróc vì mỏi do ứng suất tiếp xúc thay đổi gây ra.
3.2. Xác định ứng suất cho phép
Xác định ứng suất tiếp xúc cho phép:
Công thức tính: σ = ZR Z V .KXH KHL
Trong đó:
+ ZR- Hệ số xét đến độ nhám của mặt răng làm việc
+ ZV- Hệ số kể đến ảnh hưởng của vận tốc vòng
+ KXH- Hệ số kể đến ảnh hưởng của kích thước bánh răng
+ KHL- Hệ số tuổi thọ khi xét đến sức bền tiếp xúc
3. Chọn môđun cho các bánh răng
Từ kết quả tính được ở trên ta thấy trục V,VI có momen lớn do đó cặp bánh răng truyền mômen giữa hai trục này cũng chiụ lực lớn nhất. Vậy ta tính môđun cho cặp banh răng này đồng thời dùng cho cả hộp tốc độ.
Môđun bánh răng đã được tiêu chuẩn hoá nên ta chọn m=3. Để đảm bảo không bị xít trục ta lấy mô đun nhóm I , II, III, IV, với m = 4
5. Tính toán các bánh răng trong hộp tốc độ
Các công thức tính kích thước bánh răng như sau:
- Đường kính vòng chia (lăn) : d1 = m.z
- Đường kính vòng đỉnh răng : da = d1 + 2m
- Đường kính vòng chân răng : df = d1 - 2.5m
Theo tài liệu TKMCKL, căn cứ vào sơ đồ kết cấu của hộp giảm tốc, để thống nhất và thuận tiện trong tính toán, chế tạo lắp ráp ta chọn sơ bộ chiều rộng vành răng các bánh răng chọn sơ bộ B=20 (mm).
9. Tính sơ bộ chiều dài các trục
Như đã tính ở phần trên ta có:
- Chiều rộng vành răng của các bánh răng là: B = 20 (mm)
- Khoảng cách tối thiểu giữa 2 bánh răng khi di chuyển là: f = 10 (mm)
- Khoảng cách giữa 2 bánh răng trong cụm bánh răng di trượt là: f0 = 15 (mm)
- Khoảng cách từ cạnh chi tiết đến thành trong vỏ hộp là: k1=10 (mm)
- Khoảng cách từ mặt cạnh ổ đến thành trong của hộp giảm tốc: K2 = 10 (mm)
- Chiều cao nắp ổ và đầu bu lông là: k3 = 20 (mm)
- Chiều rộng ổ (chọn sơ bộ) là: B0 = 25(mm)
Căn cứ vàô sơ đồ kết cấu trên hình vẽ, cách bố trí các chi tiết trên trục trong hộp tốc độ ta xác định sơ bộ chiều dài các trục như sau:
L = 4K1 + 2 K2 + 4 f + 2B0 + f0+ 4lm = 285(mm)
10. Tính bền cho 1 trục chịu tải lớn nhất trong xích truyền
Căn cứ vào đồ thị số vòng quay,mômen xoắn tác dụng lên các trục ta thấy trục VI là trục chịu tải lớn ,kém cứng vững hơn các trục khác nên ta tính bền cho trục VI.
- Dựa theo tiêu chuẩn ổ lăn và tiêu chí thiết kế đồng bộ,dễ thay thế ta chọn ổ lăn có đường kính trong d=30(mm) do đó đường kính 2 ngõng trục cũng là d=25mm.
- Xác định kết cấu trục: Trên trục có lắp khối bánh răng di trượt nên thân trục ta chọn kết cấu trục trơn (hình vẽ).
12. Tính toán chọn ổ lăn cho các trục
- Chọn loai ổ lăn: Do truc được lắp bánh răng trụ răng thẳng nên trục không chịu lực dọc trục hoặc có chịu lực dọc trục nhưng rất nhỏ không đáng kể,do đó các ổ lăn lắp trên trục ta chọn loại ổ đỡ.Loai ổ này có đặc điểm khả năng chịu tải trung bình,khả năng quay nhanh đảm bảo,giá thành rẻ,có khả năng chịu lực dọc trục nhỏ.
- Chọn cấp chính xác ổ lăn: Theo tiêu chuẩn GOST520-71 đối với hộp tốc độ máy cắt kim loại thường dùng loại ổ lăn có cấp chính xác cao cấp 5: độ đảo hướng tâm 5, giá thành vừa phải.
- Chọn kích thước ổ lăn: Căn cứ vào đường kính ngõng trục d=40mm, tra bảng p 2.7 ta chọn ổ bi đỡ 1 dãy loại nhẹ.
13.Tính chọn then lắp ghép
Căn cứ vào các chi tiết lắp trên trục là các bánh răng cố định ,các bánh răng di trượt, ta chọn các loại then và kích thước hợp lí đẻ lắp ghép.
Đối với các trục I,II,III,IV,V mômen xoắn tác dụng lên trục nhỏ hơn nhiều so với trục chính nên ta chọn các loại then bằng để lắp bánh răng cố định với trục,then hoa để lắp bánh răng di trượt.
Trục I , II , III, IV , đều có đường kính là 25 nên ta chọn cùng một then để lắp ghép các bánh răng cố định.
PHẦN IV. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CƠ CẤU ĐIỀU KHIỂN
Thiết kế cơ cấu điều khiển cho hộp tốc độ là nhiệm vụ rất quan trọng,cơ cấu điều khiển trong hộp tốc độ có chức năng đóng ngắt truyền động chính, thực hiện đóng mở các bánh răng di trượt để thay đổi tỉ số truyền dẫn đến thay đổi tốc độ trục chính,đóng mở li hợp để đảo chiều chuyển động,đóng mở các bộ phận bôi trơn ,làm lạnh..
Hộp tốc độ máy khoan cần 2B56 yêu cầu 12 cấp tốc độ, có 3 cụm bánh răng di trượt , do đó ta dùng hệ thống điều khiển bánh răng thanh răng,trong đó mỗi một cơ cấu điều khiển điều khiển 1 cụm bánh răng di trượt.
Các cơ cấu điều khiển bằng tay phải nhẹ nhàng, thuận tiện. Khi thiết kế cần bố trí tay gạt vôlăng,nút ấn điều khiển tại các vị trí hợp lý phù hợp với tầm công nghệ,phải dễ nhớ khi điều khiển,điều khiển phải chính xác,tin cậy.
Đối với cụm bánh răng di trượt 3 bậc, yêu cầu 3vị trí làm việc thì hành trình gạt sẽ là:
Lt=B1+B2+f; Lp=B2+B3+f
Trong đó:
- B1, B2, B3: là chiều rộng của các cặp bánh răng.
- f: là khoảng cách tối thiểu của các bánh răng ở vị trí không làm việc.
Do các cụm bánh răng trong hộp tốc độ của máykhoan làm việc ở trạng thái đứng nên ta bố trí cơ cấu bánh răng thanh răng đơn giản cho mỗi một cụm bánh răng tương ứng,yêu cầu đẳm bảo về độ chính xác và đảm bảo về hành trình gạt của các cụm bánh răng di trượt trên.
PHẦN V. THIẾT KẾ VỎ HỘP-BÔI TRƠN ĐIỀU CHỈNH
1.Thiết kế thân hộp tốc độ
Công dụng: Để gá chặt hầu hết các chi tiết của hộp tốc độ, định vị trí tương đối của các chi tiết và bộ phận máy, trực tiếp tiếp nhận tải trọng do các chi tiết truyền đến, chứa dầu bôi trơn và các bộ truyền trong hộp giảm tốc, bảo vệ các chi tiết máy.
- Chỉ tiêu cơ bản đặt ra khi chế tạo hộp giảm tốc là khối lượng nhỏ độ cứng cao và giá thành hạ.
- Vật liệu chế tạo hộp tốc độ: gang xám GX 15 - 32.
- Phương pháp chế tạo: Chọn phương pháp đúc.
- Thành phần của hộp tốc độ : thành
2. Dung sai, lắp ghép
Theo yêu cầu của từng bộ phận ta chọn các loại mối ghép sau:
- Lắp ghép giữa trục với ổ lăn: Lắp theo hệ thống lỗ: H7/k6.
- Lắp ghép giữa ổ lăn với vỏ hộp: H7/k6
- Lắp ghép giữa nắp ổ và thân hộp: H7/k6
- Lắp ghép giữa bánh răng cố định với trục: H7/k6 (Lắp có đô dôi).
4. Đánh giá chỉ tiêu kinh tế
Từ nhiệm vụ và yêu cầu làm việc của hộp tốc độ máy khoan trong quá trình tính toán thiết chúng ta cần chú trọng tới tính kinh tế theo quan điểm đảm bảo hệ thống làm việc đúng yêu cầu nhiêm vụ đặt ra với những chi tiết phần nhiều đã được tiêu chuẩn hoá hoặc những chi tiết đảm bảo có thể chế tạo được trong điều kiện thực tại của nền kinh tế và công nghiệp trong nước hiện nay, vật liệu chế tạo ra chi tiết đều có sẵn các cơ tính phù hợp, giá thành rẻ, có bán rộng rãi trên thị trường mà vẫn đảm bảo yêu cầu kỹ thuật.
5. Một số yêu cầu khi sử dụng
- Trước khi vận hành máy phải kiểm tra bộ phận bôi trơn của hộp chạy dao, chế độ bôi trơn ở các ổ.
- Kiểm tra sự chắc chắn của các mối ghép như bắt chặc các bulông..
- Kiểm tra các bộ phận liên quan đến hộp, dẫn động đến hộp.
- Theo định kỳ phải tiến hành bảo dưỡng.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Thiết kế hệ dẫn động cơ khí T1,2-TrịnhChất,Lê Văn Uyển - NXBGD
2. Tính toán thiết kế máy cắt kim loại-PhạmĐắp,Nguyễn Đắc Lộc - ĐHBK
3. Sổ tay CN Chế tạo máy-Ninh Đức Tốn,Trần Xuân Việt. - NXBKHKT
4. Tập Bài Giảng”Máy cắt Kim Loại”-Vũ Hữu Nam - HVKTQS
"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"