MỤC LỤC

MỤC LỤC..............................................................................................................4

LỜI NÓI ĐẦU...................................................................................................... 5

Chương I: TỔNG QUAN VỀ NHÓM THIẾT BỊ PHỤC VỤ KHÂU ĐỔ BÊ TÔNG TRONG XÂY DỰNG NHÀ DÂN DỤNG........ 6

1.1. Tổng quan.......................................................................................................6

1.2. Công tác và cơ giới trong xây dựng dân dụng............................................... 7

1.2.1. Công tác bê tông và bê tông cốt thép toàn khối.......................................... 7

1.2.2. Phương tiện vận chuyển............................................................................ 8

1.2.3. Máy nâng..................................................................................................... 9

1.2.4. Đầm bê tông (đầm chấn động)................................................................. 10

1.2.5. Máy trộn bê tông....................................................................................... 10

Chương II: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ................................................ 12

2.1. Phương án thiết kế........................................................................................ 12

2.1.1. Máy trộn bê tông....................................................................................... 13

2.1.2. Thiết bị nâng.............................................................................................. 16

2.2. Chọn phương án............................................................................................ 19

Chương III: THIẾT KẾ KỸ THUẬT THIẾT BỊ..................................................... 20

3.1. Bài toán động lực học cho thiết bị.................................................................. 20

3.1.1. Tính toán năng suất................................................................................... 20 

3.1.2. Tính toán cơ bản cho máy trộn bê tông tự do............................................ 22

3.1.3. Phân phối tỷ số truyền.............................................................................. 27

3.1.4. Lập bảng thông số kỹ thuật của hệ thống................................................. 27

3.2. Thiết bị nâng.................................................................................................. 28

3.2.1. Tính chọn phanh đai (phanh đai đơn giản)................................................ 32

3.2.2. Thiết bị dừng.............................................................................................. 37

3.3. Tính toán bền các thiết bị.............................................................................. 39

3.3.1. Tính sức bền tang...................................................................................... 39

3.3.2. Hộp giảm tốc máy trộn bê tông................................................................. 42

3.3.2.1. Thiết kế bộ truyền đai thang.................................................................. 42

3.3.2.2. Chọn loại đai........................................................................................... 43

3.3.2.3. Xác định đường kính bánh đai............................................................. 43

3.3.2.4. Tính đường kính bánh đai lớn.............................................................. 44

3.3.2.5. Chọn sơ bộ khoảng cách trục (A_sb)..................................................... 44

3.3.2.6. Xác định chính xác chiều dài L và khoảng cách trục A........................ 44

3.3.2.7. Kiểm nghiệm góc ôm bánh đai............................................................. 45

3.3.2.8. Xác định số đai cần thiết....................................................................... 45

3.3.2.9. Xác định kích thước bánh đai.............................................................. 46

3.3.2.10. Xác định lực tác dụng lên trục............................................................ 46

3.3.3. Thiết kế bộ truyền bánh răng cấp nhanh............................................... 46

3.3.3.1. Chọn vật liệu chế tạo bánh răng.......................................................... 46

3.3.3.2. Xác định ứng suất cho phép................................................................. 47

3.3.3.3. Chọn sơ bộ hệ số tải trọng.................................................................... 49

3.3.3.4. Chọn hệ số chiều rộng bánh răng........................................................ 49

3.3.3.5. Xác định khoảng cách trục A............................................................... 49

3.3.3.6. Chọn vận tốc vòng và chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng............ 49

3.3.3.7. Xác định chính xác khoảng cách trục A............................................... 49

3.3.3.8. Xác định môđun, số răng, chiều rộng bánh răng............................... 50

3.3.3.9. Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng..................................................... 50

3.3.3.10. Định các thông số hình học bộ truyền................................................. 51

3.3.3.11. Tính lực tác dụng lên trục................................................................... 51

3.3.4. Thiết kế bộ truyền bánh răng cấp chậm................................................. 51

3.3.5. Thiết kế bộ truyền bánh răng hở.............................................................. 57

3.4. Thiết kế trục.................................................................................................. 63

3.4.1. Chọn vật liệu trục...................................................................................... 64

3.4.2. Tính sơ bộ trục........................................................................................... 64

3.4.3. Tính gần đúng............................................................................................ 64

3.4.4. Xây dựng sơ đồ tính toán trục.................................................................. 65

3.4.5. Kiểm nghiệm trục theo hệ số an toàn........................................................ 71

3.4.6. Thiết kế cấu tạo hộp giảm tốc.................................................................. 81

3.4.6.1. Thiết kế cấu tạo các chi tiết truyền động............................................... 81

3.4.6.2. Thiết kế cấu tạo hộp giảm tốc................................................................ 81

3.4.6.3. Một số kích thước cơ bản của vỏ hộp.................................................... 81

3.4.6.4. Bôi trơn hộp giảm tốc............................................................................ 82

3.4.6.5. Cố định ổ trên trục và trong vỏ hộp........................................................ 83

Chương IV: LẬP QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG BÁNH RĂNG TRUYỀN ĐỘNG.........84

4.1. Quy trình công nghệ gia công bánh răng truyền động................................... 84

4.1.1. Yêu cầu kỹ thuật........................................................................................ 84

4.1.2. Chọn vật liệu chế tạo bánh răng................................................................ 84

4.1.3. Tính công nghệ trong kết cấu.................................................................... 84

4.1.4. Xác định dạng sản xuất.............................................................................. 85

4.1.5. Xác định phương pháp chế tạo phôi và tính lượng chi tiết gia công và chuẩn bị phôi.....87

4.1.6. Xác định lượng dư gia công....................................................................... 87

4.1.7. Thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết........................................... 93

4.1.8. Thiết kế nguyên công................................................................................ 95

4.1.8.1. Nguyên công 1........................................................................................ 95

4.1.8.2. Nguyên công 2........................................................................................ 97

4.1.8.3. Nguyên công 3 ....................................................................................... 98

4.1.8.4. Nguyên công 4........................................................................................ 99

4.1.8.5. Nguyên công 5........................................................................................ 99

4.1.8.6. Nguyên công 6....................................................................................... 100

5.1.8.7. Nguyên công 7....................................................................................... 101

4.1.8.8. Nguyên công 8....................................................................................... 103

5.1.8.9. Nguyên công 9....................................................................................... 104

4.2.  Xác định chế độ cắt.................................................................................... 104

4.2.1. Chế độ cắt nguyên công 1....................................................................... 105

4.2.1.1. Chế độ cắt tiện mặt đầu........................................................................ 105

4.2.1.2. Chế độ cắt khi khoan lỗ......................................................................... 107

4.2.1.3. Chế độ cắt khi khoét............................................................................. 109

4.2.1.4. Chế độ cắt khi doa................................................................................ 111

4.2.2. Chế độ cắt nguyên công 2....................................................................... 112

4.2.3. Chế độ cắt nguyên công 3....................................................................... 112

4.2.4.Chế độ cắt nguyên công 4........................................................................ 115

4.2.5.Chế độ cắt nguyên công 5........................................................................ 115

4.2.6.Chế độ cắt nguyên công 6........................................................................ 115

4.2.7.Chế độ nguyên công khi mài lỗ răng......................................................... 117

Chương V: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN.................................................. 118

5.1.Kết luận.......................................................................................................... 118

5.2. Đề xuất ý kiến................................................................................................ 118

Tài liệu tham khảo.............................................................................................. 120

LỜI NÓI ĐẦU

  Nhà ở luôn là vấn đề hàng đầu và là nhu cầu của mọi tầng lớp trong xã hội. Ngày nay với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật ngày càng nhiều máy móc hiện đại ra đời mục đích giảm bớt sức lao động, nâng cao năng suất chất lượng và hiệu quả. Sự phát triển trên mọi lĩnh vực đã đem lại thành tựu đáng kể cho con người, trong đó không thể không kể đến ngành chế tạo máy xây dựng.

  Để chủ động trong sản xuất và từng bước nội địa hóa các sản phẩm cơ khí, vấn đề đặt ra cho ngành chế tạo máy nước ta là nghiên cứu tìm ra các phương pháp chế tạo các sản phẩm cơ khí có chất lượng cao, giá thành hạ để phục vụ tốt cho công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước.

  Xuất phát từ yêu cầu thực tế của xã hội, là một kỹ sư chế tạo máy tương lai, tôi được ban chủ nhiệm khoa cơ khí giao cho đề tài “ Thiết kế kỹ thuật nhóm thiết bị phục vụ khâu đổ bê tông trong xây dựng nhà dân dụng ”. Với nội dung thực hiên sau:

Chương 1: Tổng quan về thiết bị phục vụ xây dựng.

Chương 2: Lựa chọn phương án thiết kế.

Chương 3: Thiết kế kỹ thuật thiết bị.

Chương 4: Lập quy trình chế tạo chi tiết điển hình.

Chương 5: Kết luận và đề xuất ý kiến.

  Sau hơn ba tháng thực hiện đề tài đến nay tôi đã hoàn thành. Tuy nhiên trong quá trình thực hiện do tiếp cận với vấn đề mới nên còn gặp nhiều khó khăn và thiếu sót rất mong sự đóng góp của quý thầy và các bạn sinh viên để đề tài được hoàn thành hơn.

  Qua đây tôi xin chân thành cảm ơn thầy ……………. đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn tôi để hoàn thành đồ án này.

                                                                                                                ………,ngày….tháng …năm 20…

                                                                                                                   Sinh viên thực hiện

                                                                                                                   …………………

CHƯƠNG I

TỔNG QUAN VỀ NHÓM THIẾT BỊ PHỤC VỤ KHÂU ĐỔ BÊ TÔNG

TRONG XÂY DỰNG NHÀ DÂN DỤNG

1.1. TỔNG QUAN.

 Xây dựng và phát triển các công trình xây dựng dân dụng, công nghiệp cơ sở hạ tầng… Đóng vai trò rất quan trọng trong việc phát triển kinh tế xã hội nhất là các nước đang phát triển như nước ta hiện nay. Vì vậy bên cạnh việc tăng cường về đầu tư về tài chính thì việc áp dụng những công nghệ mới nhằm nâng cao chất lượng, hạ giá thành cũng như đảm bảo tiến độ thi công là việc làm hết sức cần thiết. Với việc ứng dụng các công nghệ mới tiên tiến thì việc sử dụng các máy và thiết bị là điều tất yếu. Khi đó máy và thiết bị xây dựng không những chỉ tăng năng suất lao động, tăng nhịp độ thi công mà còn là yếu tố không thể thiếu được để đảm bảo chất lượng và giảm giá thành công trình và thậm trí trở thành nhân tố quyết định đến sự  hình thành một công trình hiện đại.

Thực tế xây dựng ở các nước tiên tiến cũng như ở nước ta đã chỉ ra rằng việc xây dựng các nhà cao tầng không thể thiếu được các nhóm thiết bị phục vụ hỗ trợ trong xây dựng phục vụ khâu đổ bê tông để liên kết với nhau, đầm bê tông, giáo chống ván khuôn, giáo trong, máy trộn đổ bê tông, phương tiện vận chuyển, các máy bơm bê tông hiện đại cũng như nhiều thiết bị phục vụ khác…Việc xây dựng các công trình thủy điện, bến cảng, cầu đường, nhà dân dụng…không thể hoàn thành và đảm bảo chất lượng nếu không sử dụng máy làm đất, các thiết bị gia cố nền móng, các thiết bị sản xuất vật liệu và nhiều thiết bị khác có tính năng kỹ thuật phù hợp v.v…chính vì những lý do nêu trên, máy xây dựng và các thiết bị cơ khí phục vụ trong ngành xây dựng dân dụng ngày càng có ý nghĩa và vai trò lớn trong công tác xây dựng cơ bản nói riêng và nền kinh tế nói chung.

Các công đoạn phụ trợ không thể thiếu được cho công việc nhào trộn là việc định lượng, nạp các phối liệu và xả hỗn hợp thành phẩm. Các thiết bị để thực hiện các công việc phụ trợ này có thể thiết kế như bộ phận không thể tách rời của máy trộn cũng có thể thiết kế như các loại máy làm việc độc lập cùng tham gia với máy trộn trong các trạm trộn.

Trong xây dựng nhà ở dân dụng thiết bị cơ khí phục vụ gồm nhiều bộ phận phục vụ chuyên dùng để hoàn thành. Ta phân ra những công tác sau :

+ Công tác thủ công bằng tay, sức người.

+ Công tác cơ giới trong xây dựng.

1.2. CÔNG TÁC VÀ CƠ GIỚI TRONG XÂY DỰNG NHÀ DÂN DỤNG.

1.2.1. Công tác bê tông và bê tông cốt thép toàn khối :

Để tạo nên những kết cấu bê tông và bê tông cốt thép toàn khối có hình dạng và kích thước như thiết kế cần phải làm ba việc chính sau :

+ Thi công ván khuôn và đà giáo .

+ Thi công cốt thép.

+ Thi công bê tông .

- Thi công ván khuôn:

Ván khuôn tạo cho bê tông sau khi đông cứng có hình dạng và kích thước theo yêu cầu.Ván khuôn cùng với hệ thống chống đỡ giữ cho kết cấu bê tông va bê tông cốt thép mới thi công ở vị trí thiết kế cho tới khi nó đạt cường độ nhất định theo quy phạm kỹ thuật thì tháo đỡ.

- Phân loại ván khuôn.

+ Phân loại theo vật liệu: có ba loại thường dùng.

- Ván khuôn bằng gỗ.

- Ván khuôn bằng kim loại.

- Ván khuôn bằng bê tông.

+ Phân loại theo cách sử dụng : theo cách sử dụng có thể phân loại ván khuôn làm 2 loại :   - Ván khuôn cố định

- Ván khuôn di động.

- Giàn giáo trong công tác ván khuôn.

Giàn giáo có chức năng chống đỡ ván khuôn tạo nên các sàn thao tác để làm ván khuôn và làm công việc khác (buộc cốt thép, đỡ bê tông…).

+ Giáo chống khi chiều cao nhỏ hơn 6 m : Qua các tầng khác nhau cột giáo phải đặt trên một trục thẳng đứng để tải trọng ở các cột tầng trên truyền trực tiếp xuống cột tầng dưới mà không truyền trực tiếp xuống sàn bê tông.

- Thi công cốt thép.

Cốt thép có thể được gia công trong xưởng tập trung hoặc ở những lán đặt ngay địa điểm xây dựng.

+ Gia công cốt thép: sửa nắn thẳng cốt thép, cắt cốt thép, uốn cốt thép, nối cốt thép, buộc khung, lưới cốt thép.

- Đổ bê tông.

  Trước khi đổ bê tông cần tiến hành kiểm tra lần cuối cùng ván khuôn và cốt thép, kiểm tra giàn giáo và hệ thống sàn công tác.

1.2.2. Phương tiện vận chuyển :

Trong công tác vận chuyển, nhân lực và phương tiện tập chung khá cao, giá thành vận chuyển chiếm tỷ lệ đáng kể. Ô tô là phương tiện vận chuyển rất thông dụng, tùy theo loại vật liệu mà sử dụng loại xe thích hợp. Tiện nhất là loại ô tô tự đổ có thùng đổ bên hoặc đổ sau, vật liệu đổ ra từ thùng xe rất nhanh, loại này dùng để trở các loại vật liệu rời rạc như cát, sỏi, đá, bê tông.

Loại xe đẩy bằng tay để trở vật liệu bê tông đến nơi xây dựng .         

1.2.3. Máy nâng :

Trong công tác xây dựng nhà dân dụng tời được sử dụng vào công việc nâng hạ vật nặng, bốc dỡ hàng hóa, tính chất đặc trưng của tời là khả năng kéo ( tải trọng), khả năng chứa cát của trống tời, tốc độ quấn cáp và đường kính của dây cáp.

Tời xây dựng được dùng trong lắp ráp thiết bị và kết cấu xây dựng, dùng để vận chuyển các hàng nặng trên công trường cây dựng hoặc là một bộ phận của cần trục, thang nâng và các máy xây dựng khác.

Theo công dụng có các loại tời nâng (dùng để nâng vật) và tời kéo (dùng để vận chuyển vật theo phương ngang).

Theo nguồn dẫn động có tời dẫn động bằng tay và tời dẫn động bằng máy. Theo số tang có tời một tang, tời nhiều tang và tời với puli dẫn cáp bằng ma sát.

- Tời tay: tời tay bao gồm tời gắn tường hoặc tời có khung bệ gắn trên nền.

Tời có khung bệ đặt trên nền dùng để lắp dựng, kéo dây ứng lực trước. Để điều khiển tốc độ hạ vật, sử dụng tay quay an toàn hoặc phanh đai.

- Tời điện: tời điện làm việc theo hai chiều nhờ đảo chiều động cơ, tời điện bao gồm động cơ dẫn động, khớp nối, hộp giảm tốc hoặc các cặp bánh răng để hở, tang cuốn cáp.

Tời điện đảo chiều thường được chế tạo với lực kéo của cáp 3,2 – 125 KN, tốc độ cáp trên tang 80 – 800m. Khi kết hợp với palăng cáp, chúng có thể nâng hàng nặng và dùng trong công việc lắp ráp. Tời điện thuận nghịch cũng thường được sử dụng làm cơ cấu dẫn động của cần trục, thang nâng và các máy xây dựng khác.

Động cơ điện thường dùng loại động cơ điện xoay chiều với rôto dây cuốn

Hoặc lồng sóc; việc đảo chiều quay của tang được thực hiện bằng cách đảo chiều động cơ điện. Tời điện đảo chiều được trang bị phanh hai má loại thường đóng. Bánh phanh là nửa khớp nối đàn hồi và đặt trên trục vào của hộp giảm tốc. Lực đóng phanh là lực nén lò xo còn mở phanh do nam châm điện từ hoặc cần đẩy thủy lực ( phanh mở đồng thời với động cơ và đóng khi tắt động cơ hoặc mất điện ). Để tăng tốc độ khi ta hạ vật nhẹ, một số tời sử dụng phanh hai má có thêm bộ phận phanh bằng bàn đạp. Khi đạp chân lên bàn đạp, phanh mở và vật hạ xuống do trọng lượng của nó.

1.2.4. Đầm bê tông (đầm chấn động).

Vữa xi măng có độ quánh lớn nên những hạt cốt liệu khó di chuyển trong đó. Khi chấn động, vữa bê tông bị rung, lực ma sát giữa các hạt cốt liệu giảm đi, do đó độ chẩy vữa tăng lên, các hạt cốt liệu dần dần lắng xuống xít lại gần nhau đẩy không khí ra ngoài làm cho bê tông rắn chắc.

- Phân loại đầm bê tông : Căn cứ vào vị trí đặt máy đầm tác dụng vào khối bê tông có thể chia ra máy đầm bê tông làm bốn nhóm máy (đó là bốn phương pháp đầm cơ bản).

+ Đầm mặt.

+ Đầm trong (đầm chiều sâu).

+ Đầm cạnh.

+ Đầm từ phía dưới.

Thời gian đầm tại chỗ của đầm bàn từ 15 đến 20 giây; chiều sâu tác dụng của đầm khoảng 20 ÷ 25 cm.

Đầm có thể tự di chuyển trong quá trình làm việc và thanh 3 để điều khiển hướng di chuyển của đầm.

Đầm dùi có ưu điểm là truyển xung lực ngang trong lòng hỗn hợp bê tông cho nên hiệu quả đầm lèn cao, kết cấu máy gọn nhẹ có thể xách tay di chuyển trong quá trình đầm vào mọi vị trí. Do vậy máy đầm dùi hiện nay sử dụng tương đối phổ biến rộng rãi trong công nghệ đầm lèn bê tông.

1.2.5. Máy trộn bê tông :

Nhà ở thường được xây dựng bằng bê tông và bê tông cốt thép vì các vật liệu này có tính chất bền vững, mỹ quan và phòng cháy tốt, các loại máy được sử dụng trong dây chuyền công nghệ sản xuất bê tông xi măng, thi công công trình bê tông và bê tông cốt thép có rất nhiều chủng loại chủ yếu là máy trộn bê tông, máy đầm bê tông, bơm bê tông.

Phân loại máy trộn bê tông: theo phương pháp nhào trộn có thể phân thành hai nhóm máy; máy nhào trộn cưỡng bức và loại máy nhào trộn tự do (máy trộn tự do). Ở máy trộn cưỡng bức, các cánh trộn được bố trí trên các trục chính, khi trục trộn quay, các cánh trộn sẽ nhào trộn hỗn hợp. Ở máy trộn tự do, các cánh trộn được bố trí ở thành trong các thùng trộn. Khi thùng trộn quay các cánh trộn sẽ múc hỗn hợp lên cao rồi đổ xuống để nhào trộn. Máy trộn tự do có kết cấu đơn giản hơn và có khả năng trộn các vữa bê tông có kết liệu lớn hơn.

Theo nguyên lý làm việc có các loại máy trộn làm việc theo chu kỳ, các máy trộn làm việc liên tục. Máy trộn làm việc theo chu kì có các công đoạn phân tách rõ ràng trong một chu kì làm việc: nạp phối liệu nhào trộn hỗn hợp và xả hỗn hợp thành phần. Thông số chính của máy trộn là dung tích hỗn hợp bê tông sau đã trộn sau một mẻ trộn. Ở Liên Xô (cũ) chế tạo các máy trộn làm việc theo chu kì có dung tích hỗn hợp bê tông là : 65, 100, 165, 250, 330,425, 880, 1600 và 3000 lít. Trong máy trộn làm việc liên tục, quá trình nạp phối liệu và xả hỗn hợp thành phần tiến hành liên tục. Các loại máy trộn này có năng suất tương đối cao. Thông số chính của máy trộn làm việc liên tục là năng suất của chúng.

CHƯƠNG II

LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

2.1. PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ.

Trong nhóm thiết bị phục vụ khâu đổ bê tông trong xây dựng nhà dân dụng các thiết bị phục vụ khâu trộn đổ bê tông rất quan trọng trong sự hình thành nên cấu trúc. Ở đây ta đưa ra phương án thiết kế là máy trộn bê tông và tời để nâng vật liệu xây dựng. Trong đó nhiệm vụ thiết kế và yêu cầu của máy thiết kế phải là :

Nhiệm vụ của máy trộn bê tông là tạo ra vữa bê tông từ hỗn hợp các chất kết dính như: Xi măng, đá dăm, sỏi, cát và nước ( bằng cánh nhào trộn chúng trong thùng trộn của máy trộn ). Sau đó bê tông được đưa đến các công trình xây dựng như: Thủy lợi, nhà cao tầng hoặc cầu đường…

Nhiệm vụ của tời nâng hạ vật liệu là phải đưa vật liệu xây dựng đúng yêu cầu đề ra, nơi đặt vật liệu thích hợp, dễ dàng với công việc trộn đổ, đảm bảo được độ cao xây dựng, đưa đúng nơi công nhân cần, chu kỳ nâng hạ đúng thời gian quy định theo từng ca…

Yêu cầu của máy trộn bê tông và tời nâng là :

- Tuyệt đối bảo đảm tỷ lệ của thành phần hỗn hợp bê tông, trộn đúng thời gian và trộn đều.

- Khối lượng sắt thép tiêu hao đơn vị dùng để chế tạo máy cần phải nhỏ tới mức tối thiểu bằng cách thiết kế máy hợp lý và chọn kim loại có chất lượng cao.

- Tiêu hao ít năng lượng đơn vị chẳng hạn bằng cách chọn kết cấu hợp lý của các cơ cấu làm việc của máy.

- Đi lại cơ động, tốc độ làm việc cao để đạt năng suất cao.

- An toàn trong thi công và các chi tiết máy lâu mòn (yêu cầu này đạt được nhờ sử dụng các vật liệu đảm bảo cho độ kín các chi tiết).

- Kết cấu máy đơn giản, tháo lắp dễ dàng, khi cần thay các chi tiết máy làm cho việc sửa chữa thuận lợi.

Nếu các yêu cầu trên đều thỏa mãn và sử dụng máy móc đúng quy định thì các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của máy trong thi công sẽ được nâng cao.

2.1.1. MÁY TRỘN BÊ TÔNG :

Máy trộn bê tông có hai loại là máy trộn tự do và máy trộn cưỡng bức. Ở đây ta đưa ra chọn phương án thiết kế loại máy trộn tự do.

- Phương án 1 : Máy trộn đổ bê tông kiểu rơi tự do không có gầu tiếp liệu, đổ bằng cách lật úp thùng để bê tông tự chảy ra, có thùng trộn dạng quả táo.

Hình 2.1 :   Máy trộn bê tông hình nón cụt dạng quả táo không có gầu tiếp liệu.

1- Khung máy; 2- Thùng trộn; 3- Vô lăng quay giá lật thùng; 4- Hộp giảm tốc; 5- Bộ truyền đai; 6- Động cơ điện; 7- Đĩa địng vị thùng trộn; 8- Bàn đạp kéo thanh dài đĩa định vị thùng trộn; 9- Bánh răng nón; 10- Vành răng quanh thùng trộn; 11- Giá lật thùng trộn; 12 - Trục và ổ quay.

+ Nguyên lý hoạt động :

Để trộn vật liệu thì thùng trộn để nghiêng một góc 45^o so với phương nằm ngang.

Động cơ điện (6) quay, truyền chuyển động qua bộ truyền đai và hộp giảm tốc làm bánh răng nón (9) quay, kéo theo vành răng gắn vào thùng trộn (10) quay, làm cho vật liệu ở trong thùng trộn được nhào trộn.

Khi xả hỗn hợp bê tông ra khỏi thùng trộn thì trước hết đạp bàn đạp (8) để kéo thanh gài ra khỏi đĩa định vị, rồi quay vô lăng (3), nhờ chuyển động của cặp bánh răng ăn khớp trong, giá lật (11) quay, làm thùng trộn úp xuống để đổ vật liệu đã trộn ra ngoài. Khi đổ thì thùng trộn quay một góc 135^o so với phương thẳng đứng.

+ Ưu điểm :

Loại này có cấu tạo đơn giản, tiêu hao năng lượng ít, được dùng nhiều nhưng chất lượng bê tông chưa thật tốt thường dùng để trộn bê tông nặng, bê tông cốt liệu lớn, di chuyển dễ dàng, không đòi hỏi người sử dụng có trình độ cao, chế tạo gọn nhẹ, vật liệu chế tạo không cao, sử dụng rộng rãi.

+ Nhược điểm :

Đòi hỏi người công nhân phải đổ vật liệu trực tiếp vào thùng trộn, với kết cấu miệng thùng trộn cao nên người công nhân phải mất nhiều công sức và thời gian để đổ hết vật liệu vào thùng trộn, cung cấp vật liệu bê tông xây dựng nhà cao tầng năng suất thấp, đòi hỏi phải liên tục, tuổi bền sử dụng không cao, nên chỉ dùng cho các loại máy trộn dung tích nhỏ.  

- Phương án 2 : Máy trộn bê tông kiểu rơi tự do, có gầu tiếp liệu, đổ bằng cách lật úp thùng để bê tông tự chảy ra, có thùng trộn dang quả táo.

Hình 2.2 :  Máy trộn dơi tự do làm việc theo chu kì kiểu lật đổ.

a) Sơ đồ cấu tạo máy trộn bê tông có thùng trộn dạng quả táo.

b) Sơ đồ truyền động của máy trộn bêtông có thùng trộn dạng quả táo.

1- Giá máy; 2- Thùng trộn; 3- Gầu tiếp liệu; 4- Thùng đong nước; 5- Li hợp; 6- Động cơ điện; 7- Phanh; 8- Cáp kéo gầu ; 9- Giá lật; 10- Xích ; 11- Tăng xích;12- Vành răng; 13- Hộp giảm tốc; 14- Bánh răng nón quay thùng trộn; 15- Trục dẫn động gầu nạp liệu; 16 - Giá dẫn; A- Đòn điều khiển kéo gầu; B- Vô lăng; C- Tay đòn giật nước; c) Hệ thống truyền động riêng :

I – Cụm dẫn động gầu nạp;  II – Cụm dẫn động quay thùng .

+ Nguyên lý hoạt động:

Động cơ (6) qua hộp giảm tốc (13) làm bánh răng nón (14) và xich (10) quay. Bánh răng (14) làm quay vành răng (12) gắn trên thùng trộn làm nó quay quanh trục y-y (nghiêng 45^o so với mặt phẳng đứng ) để trộn vật liệu. Xích (10) quay làm bộ phận chủ động b của li hợp (5) quay trơn trên trục (15). Muốn đổ vật liệu vào thùng trộn, kéo tay đòn A, nó sẽ nới phanh hãm (7) và đóng li hợp (5) lại ; nhờ vậy lực sẽ từ b truyền sang a làm trục (15) quay và cuốn dây cáp (8) để kéo gầu (3) trượt theo giá dẫn (16) lên dần tới miệng thùng trộn. Khi gầu tới đỉnh giá dẫn thì bị chặn lại, gầu bị lật ngược và đổ vật liệu đã trộn ra ngoài.

+ Ưu điểm:

Loại này đổ bê tông ra rất nhanh và tương đối sạch, năng suất cao, không mất nhiều công sức lao động, vận chuyển vật liệu nhanh gọn, chu kỳ nhào trộn khép kín, thùng quay đều trong thời gian cung cấp, có khả năng trộn các vữa bê tông có kết cấu lớn hơn.

+ Nhược điểm:

Chế tạo phức tạp, giá thành cao, đòi hỏi người công nhân sử dụng phải có trình độ, hao tốn điện năng, cồng kềnh trong sử dụng, nhưng động tác lật thùng tốn nhiều lực, nhất là khi quay thùng ngược lại vị trí cũ, nên chỉ dùng cho các loại máy trộn dung tích nhỏ.

- Phương án 3 : Máy trộn bê tông kiểu rơi tự do, có gầu tiếp liệu, đổ bằng cách lật

úp thùng để bê tông tự chảy ra, có thùng trộn dạng quả lê.

Hình 2.3 :  Máy trộn nghiêng đổ.

a) Hình chung;  b) Sơ đồ động học 2. Máy trộn cưỡng bức làm việc theo chu kì.

+ Nguyên lý hoạt động :

Loại máy này thể hiện loại máy trộn có cốt liệu tới 120 mm. Máy trộn có giá đỡ (5), thùng trộn (2) trong có lắp cánh trộn, động cơ điện (3), xi lanh khí ép nghiêng thùng (4) và vành (1). Từ động cơ điện qua khớp nối (14) ( hình b) trục – bánh răng (15), các bánh răng (16), (17), (18) truyền mômen xoắn tới bánh răng (13) và tới vành răng (11) của thùng trộn. Để nghiêng thùng đổ vật liệu và đưa thùng về vị trí ban đầu người ta dùng hệ thống khí nén gồm xi lanh (9), van phân phối (8), cái lọc khí bằng dầu (7), khóa (6) và bộ phận đóng mở (19). Thùng trộn khi quay tì vào các con lăn đỡ. Các con lăn này quay trong ổ (10) và (12).

+ Ưu điểm :

Loại này đổ bê tông ra rất nhanh và tương đối sạch, năng suất cao, không mất nhiều công sức lao động, vận chuyển vật liệu nhanh gọn, chu kỳ nhào trộn khép kín, thùng quay đều trong thời gian cung cấp, cung cấp vật liệu nhanh gọn thường sử dụng cho xây dựng nhà cao tầng, công trình xây dựng lớn, độ đồng đều của bê tông, mỹ quan và tiện nghi, có khả năng trộn các vữa bê tông có kết cấu lớn hơn.

+ Nhược điểm :

Chế tạo phức tạp, giá thành cao, đòi hỏi người công nhân sử dụng phải có trình độ, hao tốn điện năng, cồng kềnh trong sử dụng, nhưng động tác lật thùng tốn nhiều lực, nhất là khi quay thùng ngược lại vị trí cũ, hao tốn nhiên liệu, bảo dưỡng máy phải đúng quy định, khi hư hỏng thay linh kiện khó khăn, cơ cấu truyền chuyển động phức tạp.

2.1.2. Thiết bị nâng :

+ Phương án 1 : Tời dẫn động bằng tay.

Tời dẫn động tay thường được chế tạo với lực kéo của cáp 5 – 80 kN và dùng lượng cáp trên tang 50 – 200 m. Sơ đồ động của loại tời tay dùng trong lắp ráp cho ở hình vẽ bên.

+ Ưu điểm :

 Tời này dễ chế tạo, không tốn kém, giảm được điện năng, gọn nhẹ.

+ Nhược điểm :

Tuy nhiên tời này năng suất thấp, mất nhiều năng lượng, phải mất nhân công sử dung,…

- Nguyên lý hoạt động :

Để nâng hạ vật, tời gồm tang cuốn cáp (1), các cặp bánh răng truyền động (3) và khung tời (2), được hàn từ thép tấm và thép hình. Nâng hạ vật bằng cách quay tay quay (6). Trên trục dẫn động có hai bánh răng có  thể dịch chuyển dọc trục (5) để thay đổi tỉ số truyền. Khi nâng vật nặng thì dùng bánh răng nhỏ còn khi nâng vật nhẹ dùng bánh răng lớn để tăng tốc độ. Để đảm bảo an toàn, tời được trang bị phanh tự động có mặt ma sát tách rời (4) (nguyên lý hoạt động giống như phanh trong kích thanh răng). Phanh được đặt trên trục thứ hai của bộ truyền để có thể sang số khi nâng vật. Vật nâng chỉ có thể hạ được khi quay tay quay (6) theo chiều hạ. Tay quay được đặt ở cả hai đầu của trục dẫn động để đảm bảo cho một, hai hoặc bốn người có thể làm việc đồng thời.

+ Phương án 2 : Tời dẫn động bằng điện.

Tời điện làm việc theo hai chiều nhờ đảo chiều động cơ, tời điện bao gồm động cơ dẫn động, khớp nối, hộp giảm tốc hoặc các cặp bánh răng để hở, tang cuốn cáp.

+ Ưu điểm :

- Làm việc bền lâu.

- Điều khiển đơn giản, có thể điều khiển từ xa.

- Dễ khống chế tốc độ nâng hạ vật.

- Động cơ cần mômen khởi động lớn ( lớn hơn tời điện ma sát).

+ Nhược điểm :

- Giá thành cao, chế tạo phức tạp.

- Nguyên lý hoạt động :

Trong tời này có sự truyền lực cứng từ trục động cơ điện (7) đến trục tang tời (11) bằng các cặp bánh răng trong hộp truyền lực (10) khi hạ vật xuống, chỉ cần cho động cơ quay ngược chiều như vậy đảm bảo an toàn. Giữ vật ở vị trí nâng bằng bộ phận hãm (9). Các bộ phận của tời đặt trên bệ bằng thép hàn và cố định bằng bulông.

Để nâng hỗn hợp bê tông ta nhấn công tắc mở động cơ theo chiều thuận. Tang quay sẽ cuốn cáp lại đưa vật liệu lên. Khi cần đưa thùng đựng xuống ta chỉ việc đảo chiều quay của động cơ; tang sẽ nhả cáp ra . Kết thúc một chu kỳ nâng hạ ngoài ra để đảm bảo an toàn thiết bị này còn được trang bị phanh hai má loại thường đóng.

+ Phương án 3 : Tời với khớp ma sát.

- Nguyên lý hoạt động :

Tời với khớp ma sát có thể có một hay nhiều tang dẫn động từ một động cơ (hình vẽ ). Mỗi tang có khớp ma sát (14) và hoạt động khi đóng khớp ma sát. Động cơ không đảo chiều quay và khi động cơ quay vật được nâng lên. Vật được hạ xuống do trọng lượng bản thân vật khi mở khớp ma sát và tốc độ hạ vật được điều chỉnh bằng phanh đai (13) thường đóng. Để ngăn ngừa khả năng vật hạ ngẫu nhiên, trên mỗi tang còn có cơ cấu dừng kiểu bánh cóc (12) điều khiển bằng tay gạt. Khi nâng vật, con cóc ăn khớp răng bánh cóc. Khi hạ, dùng tay gạt điều khiển nhấc con cóc khỏi răng bánh cóc và điều chỉnh tốc độ hạ bằng phanh đai. Khi vật ở trang thái treo, con cóc phải ăn khớp răng bánh cóc.

+ Ưu điểm :                                                                       

Đơn giản, dễ sử dụng, sự ma sát tốt trong khi nâng, hạ vật.

+ Nhược điểm :

Chế tạo phức tạp, giá thành cao,…

2.2. CHỌN PHƯƠNG ÁN .

Căn cứ vào tình hình thực tế theo đặc điểm kỹ thuật phù hợp với xây dựng nhà ở và có sẵn trên thị trường, nhìn chung trong nhóm phục vụ khâu trộn đổ bê tông trong xây dựng nhà dân dụng ta phân tích ra một số thiết bị cơ khí cơ bản để thiết kế. Ở đây mục đích thiết kế chính là máy trộn đổ bê tông và thiết bị nâng.

Vậy đối với máy trộn bê tông ta chọn phương án 1 với dung tích 250 lit ( có hình dạng quả táo: Máy trộn bê tông có thùng trộn dạng quả táo, không có gầu tiếp liệu, kết cấu thùng trộn đơn giản, cơ cấu truyền động đơn giản, gọn nhẹ, dễ sử dụng trong công việc nhào trộn bê tông và thao tác lật đổ bê tông phục vụ trong xây dựng nhà dân dụng, dễ chế tạo trong thiết kế máy, …

Đối với tời nâng ta chọn phương án 2 ( tời điện thuận nghịch) vì:

Làm việc bền lâu, điều khiển đơn giản, có thể điều khiển từ xa, dễ khống chế tốc độ nâng hạ vật, động cơ cần mômen khởi động lớn ( lớn hơn tời điện ma sát).

CHƯƠNG III

THIẾT KẾ KỸ THUẬT THIẾT BỊ

3.1. BÀI TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC CHO THIẾT BỊ.

3.1.1. TÍNH TOÁN NĂNG SUẤT :

- Chọn máy trộn bê tông tự do có dung tích 250 lít và tính lượng vật liệu tiêu thụ.

Chọn máy trộn bê tông mỗi ngày sản xuất (10 ÷ 20) m³ vữa bê tông, tính khối lượng vật liệu (nước, xi măng, cát, đá) tiêu thụ hàng ngày.

+ Năng suất máy trộn bê tông di động: năng suất kỹ thuật của máy trộn tính bằng công thức :

  [m³/h].

Trong đó :

e - Dung tích máy trộn [lít].

n - Số mẻ trộn trong 1 giờ.

K_p - Hệ số thành phần : K_p = 0,65.

+ Số mẻ trộn trong 1 giờ tính bằng công thức :

.

Trong đó :

T = t₁ + t₂ + t₃, Với :       t₁ - Thời gian đổ vật liệu vào thùng.

t₂ - Thời gian trộn (S).

t₃ - Thời gian đổ bê tông ra.

Tra bảng 14.1 (máy xây dựng).

+ Máy trộn dung tích 250 l :   .

Năng suất mỗi ca của máy trộn : N_ca = N_sd.t

+ Năng suất mỗi ca của máy trộn 250 l.

N_ca = 4.8 = 32  m³/ca.

- Tính toán các khối lượng vật liệu.

+ Lượng xi măng :                         hay .

+ Lượng cát :                                   [l].

+ Lượng đá dăm (hoặc sỏi) :        [l].

+ Lượng nước :                               [l].

Trong đó :

l : m : n – Thành phần vật liệu (vữa bê tông có thành phần; Xi măng : cát : đá =1 : 2,2 : 4,2).   Tra sách vật liệu và cấu kiện XD.

γ_x – Trọng lượng thể tích xi măng [Kg/l] : γ_x = 1,3

Vậy             [l],       hoặc 33,8.1,3 = 34  [Kg].

       [l].

  [l].

 N = 34.0,60 = 20,4         [l].

Kiểm tra lại tính toán :  L = X + C + Đ = 33,8 + 74 + 142,2 = 100 [l].

- Lượng vật liệu tiêu thụ hàng ngày :

+ Xi măng :   34.31.0,8.8 = 6745,6  [Kg].

+ Cát :           74.31.0,8.8 = 14681,6  [Kg].

+ Đá :            142,2.31.0,8.8 = 28172,8 [Kg].

Ở đây :    Số mẻ trộn mỗi giờ :         31.

Hệ số sử dụng thời gian : 0,8.

Giờ làm mỗi ca :                8.

Qua tính toán trên ta chọn máy trộn tự do có dung tích 250 l ta thiết kế kỹ thuật cho máy sau.

Sơ đồ dộng máy trộn hình quả táo :

Hình 3.1 : Sơ đồ dẫn động thùng trộn.

a) Sơ đồ động;   b) Vị trí thùng cấp liệu;   c)  Vị trí thùng khi trộn;

d) Vị trí thùng khi dỡ sản phẩm;

1 – thùng trộn; 2 – Cánh trộn;  3 – Bánh răng hình côn và vành răng; 4 – Bộ truyền động đai hình thang; 5 – Động cơ;  6 – Trục và ổ trục thùng quay; 7 – Khung cong; 8 – Khung máy; 9,11 – Cặp bánh răng quay lật thùng ( ăn khớp trong ); 10 – Vô lăng thùng quay; 12 – Vành răng thùng; 13 – Bánh đai ( bánh đà); 14 – Phanh.

3.1.2. TÍNH TOÁN CƠ BẢN CHO MÁY TRỘN BÊ TÔNG TỰ DO :

Năng suất sử dụng máy trộn.

N_sd = N_kt . K_t

Trong đó :

K_t : Hệ số sử dụng thời gian ( K_t = 0,8 ).

N_kt: Năng suất kỹ thuật của máy trộn.

N_kt =      

e :  Dung tích hình học máy trộn.

K_{p :} Hệ số thành phần ( 0,65 – 0,7 ).

n : Số mẻ trộn trong một giờ.

n  =

T : Thời gian để cốt liệu vào cối, thời gian trộn và thời gian trộn và thời gian đổ vữa bê tông ra khỏi cối trộn .  T = 115    [s]

N_kt =  = 5,09

Vậy năng suất máy trộn: N_sd = 5,09.0,8 = 4,07 [m³/h]

Công suất động cơ dẫn động quay cho thùng trôn.

Phần lớn năng lượng truyền động cho máy trộn tự do bị tổn hao cho việc nâng hỗn hợp trong thùng trộn khi quay thùng.

Hình 3.2 : Sơ đồ tính toán cho máy trộn bê tông tự do.

Ở dạng tổng quát công tiêu hao cho một chu kỳ di chuyển khép kín của hỗn hợp.

A = G_CM.H      [J] .

Trong đó :

G_CM: Trọng lượng hỗn hợp [N].

H :    Chiều cao nâng hỗn hợp trong thùng trộn [m].

Trọng lượng hỗn hợp trong thùng trộn :

G_CM = V.f.g   [N].

V : Dung tích của hỗn hợp bê tông trong thùng trộn [m³].

V = 0,25 m³.

f : Khối lượng riêng của hỗn hợp bê tông.

f = 1800 [kg/m³]

g : Gia tốc rơi tự do [m/s²].

g = 9,8   [m/s²]

G_CM = 0,25.1800.9,8 = 4410 [N].

Quỹ đạo chuyển động của hỗn hợp ở trong thùng trộn rất phức tạp. Một phần hỗn hợp được nâng lên bằng các cánh trộn, phần còn lại được nâng lên do tác dụng của lực ma sát.

Công suất cần tiêu hao để nâng hỗn hợp:

N_kt =     (Kw).

Trong đó:

G₁ : Trọng lượng hỗn hợp được nâng lên do tác dụng của lực ma sát.

G₁ = 0,85. G_CM = 0.85.4410 = 3748,5 [N].

G₂ : Trọng lượng hỗn hợp được nâng lên bằng các cánh trộn.

G₁ = 0,15. G_CM = 0.15.4410 = 661,5 [N].

h_1np : Chiều cao nâng của hỗn hợp do tác dụng của lực ma sát [m].

h₂ : Chiều cao nâng hỗn hợp bằng cánh trộn.

Z₁, Z₂ : Số lượng chu kỳ khép kín của hỗn hợp sau một vòng quay của thùng trộn được thực hiện tương ứng do lực ma sát và bằng các cánh trộn.

n : Số vòng quay của thùng trộn.

n = 0,38 [v/s].

Ta có :         h₂ = R + Rsinβ = R( 1+ sinβ)

R : Bán kính trong của thùng trộn.

R = 0,32  [m].

Góc β có thể lấy bằng góc ma sát.

Β = 45º

Khi đó: h = 0,32 . 4,07 = 1,3024  [m].

Chuyển động của hỗn hợp dưới tác dụng của lực ma sát phức tạp hơn so với trường hợp đã xét ở trên. Xét chuyển động của phần tử hỗn hợp nằm trên thành tang trộn, khi thùng trộn quay thì phần tử này sẽ được nâng lên, được xác định bằng góc ma sát ƒ₁ nhưng do chịu ảnh hưởng của các cánh trộn và được tỳ lên các phần tử khác, do đó góc nâng thực ƒ₂ sẽ lớn hơn (khoảng 90º) sau đó phần tử này sẽ bị trượt xuống theo bề mặt của hỗn hợp.

Tiếp nhận góc chuyển dịch của hỗn hợp từ điểm A tới điểm B₁ (ƒ₂ = 90º) thì chiềucao nâng của hỗn hợp do tác dụng của lực ma sát sẽ là:

H_1np = R = 0,32 [m].

- Số chu kỳ chuyển động khép kín của hỗn hợp dưới tác dụng của lực ma sát sau một vòng quay của tang trộn (coi thời gian mà hỗn hợp trượt xuống về vị trí ban đầu bằng thời gian nâng lên tới độ cao h_1np.

Z₁ =

- Thời gian nâng cánh trộn bằng hỗn hợp.

t­₁ =

t₁ =  =  [s].

- Thời gian rơi tự do hỗn hợp từ độ cao h_2.

T­₂ =  =  [s].

Số lượng chu trình chuyển động khép kín của hỗn hợp do các cánh trộn thực hiện được sau một vòng quay của tang trộn.

Z₂ =  =  = 2

Trong đó :

                    t_v =  Thời gian thực hiện vòng quay của thùng trộn [s].

n : Tần số vòng quay của thùng trộn [v/s].

R : Bán kính trong của tang trộn [m].

Vậy :

Z₂ =  = 2

Số lượng chu trình khép kín của hỗn hợp do các cánh trộn thực hiện được sau một vòng quay của tang trộn là: Z₂ = 2. Điều đó cho thấy rằng: số lượng chu trình khép kín của hỗn hợp cho cả hai trường hợp đã xét trên có thể coi bằng nhau. Có nghĩa là:

 Z₁ = Z₂ = Z = 2.

Do vậy công suất tiêu hao để nâng hỗn hợp: N₁ =

Thay các giá trị vào công thức trên ta có:

N₁ =  =  = 1,2  [Kw].

Bán kính của thùng trộn với độ chính xác cần thiết có thể lấy bằng bán kính phần hình trụ của nồi trộn, bởi lẽ phần hỗn hợp tập trung ở giai đoạn này.

Ngoài công để nâng hỗn hợp động cơ còn phải tiêu hao năng lượng để khắc phục lực ma sát ở các gối đỡ thùng trộn. Thành phần công suất tiêu hao nà có thể được xác định theo công thức sau:

Đối với máy trộn có cụm dẫn động thùng trộn trung tâm:

 N₂ =

G_T : Trọng lượng thùng trộn.     G_T = 800 Kg.

ω   :   Vận tốc góc thùng trộn.     ω =  =   [rad/s].

µ  : Hệ số ma sát trong ổ trục của thùng trộn để lắp ghép thùng trộn với đầu trục ra của hộp giảm tốc. µ = 0,06.

  :  Bán kính ngỗng trục. = 0,05     [m].

N₂ =  = 0,04   [Kw].

Công suất động cơ truyền chuyển động quay cho thùng trộn.

N_đc = .

 : Hiệu suất bộ truyền.     = _d. _o. _br = 0,95.0,99.0,96 = 0,9. ( tài liệu chi tiết máy ).

N_đc =  = 1,24      [Kw].

Chọn động cơ tiêu chuẩn. Theo bảng 3 ( 5 trang 29 chi tiết máy ).

3.1.3. Phân phối tỷ số truyền:

i_h =  =  = 63

Theo sơ đồ động máy trộn ta có : i_h = i_d. i_br. i_brhở = 2.3,5.3,3 =23,1.

3.1.4. Lập bảng thông số kỹ thuật của hệ thống:

Công suất của động cơ:

N₁ = N_đc = 1,7   [Kw].

N₂ = N_đc . η_đ . η_ổ = 1,7 . 0.95 . 0,99 = 1,6 [Kw].

N₃ = N₂ . η_br . η_ổ = 1,6. 0,96 . 0,99 = 1,52 [Kw].

N₄ = N₃ . η_br . η_ổ = 1,52 . 0,96 .0,99 = 1,44  [Kw].

Số vòng quay trục.

n_đc = 1420 [vòng/phút]                     n₂ =  =  = 710  [v/ph].

n₃ =  =  = 203     [v/ph] ;     n₄ =  = = 68  [v/ph].

n_{thùng trộn} =  =    [v/ph] 

Mômen xoắn các trục.

M_x1 = M_xđc = 9,55.10⁶.  = 9,55.10⁶.  = 11433,1  [N.mm]

M_x2 =       M_x1. i_đ . η_đ           =   11433,1 . 2 . 0,95   = 21723  [N.mm]

M_x3 = M_x2. i_brn . η_ổ . η_br = 21723 . 3,5 . 0,99 .0,96  = 72259,4 [N.mm]

M_x4 = M_x3. i_brc . η_ổ . η_{br nén} = 72259,4.3 .0,99 .0,94 = 201734 [N.mm].

Giá trị thông số động. Động lực học các cấp của bộ truyền động.

3.2.THIẾT BỊ NÂNG:

Nội lực mỗi nhánh dây chính là lực căng của cáp cuốn lên tang khi nâng một vật nặng tính bằng công thức:

a = 1/cosφ                   

φ = 30⁰   =>  a =1,15

Hinh 3.3 : Quang cáp mang tải.

G : Trọng lượng vật nâng.      G = 980  [N].

n  :  Số nhánh dây nâng.

m : Hệ số không điều hòa trong các nhánh dây.

       Khi n = 4 ÷ 8 thì m = 0,75.

φ : Góc nghiêng của nhánh dây so với đường thẳng đứng. φ = 30⁰

a :  Hệ số phụ thuộc góc nghiêng của dây.

S =  = 375    [N].

Lực kéo đứt cáp của nhánh cáp cuốn lên tang:

S_đ = n . S

  Ở đây: n – hệ số an toàn bền nhỏ nhất cho phép của cáp được xác định bằng thực nghiệm. Cáp được dẫn động bằng máy ở chế độ làm việc nhẹ.

n = 5

S_đ – lực đứt của cáp sợi bông cuốn lên tang : S_đ = 5 . 375 = 1875 [N].

Tra bảng 51 ( 10 trang 125 máy XD ) với S_đ = 1875 [N]  ta chọn cáp sợi bông có:

Đường kính cáp :                         d_c = 10 [mm].

Chu vi :                                        C = 30 [mm].

Số vòng xoắn trong 1m cáp :       100.

Số tao trong cáp :                          15.

- Bán kính uốn cong thỏa mãn điều kiện :  D_t ≥ ( e – 1 )d_c

e – Hệ số được tra trong tiêu chuẩn: e = 20      (1 trang 63 CSTKMXD).

=>  D_t =  ( 20 – 1).10 = 190     [mm].

  - Số vòng lớp cáp Z (cuốn lên tang n lớp cáp):

Z =

H – chiều cao nâng  H = 15 m ( 4 tầng cho mỗi tầng cao 3,75 m).

a – Bội suất palăng cáp : a = 1.

a. H – Dung lượng của palăng cáp cuốn lên tang.

n – Số lớp cáp cuốn lên tang : n = 2.

Z =  = 12  [vòng].

 - Chiều dài làm việc của cáp tang cuốn hai lớp cáp được xác định :

L_t = Z . t . φ

Z =  = .

L_c – Dung lượng cáp cuốn lên tang :

L_c = a . H + 1,5.π .D_t= 1.15 + 1,5.3,14.0,19 = 16     [m].

L_t =  = 0,14   [m].

φ = 1,1 – Hệ số lớp cáp không đều.

t = d_c – Bước cáp đối với tang trơn.

- Chiều dầy thanh tang (δ):

δ = 0,01.D_t + 3 = 0,01.190 + 3 = 5  [mm].

- Tốc độ cáp cuốn lên được tính từ tốc độ nâng vật theo công thức :

V_c  = a.V_n

V_n  : Tốc độ nâng cho trước.  V_n = 0,5 [m/s].

→  V_c = 1.0,5 = 0,5  [m/s].

- Công suất động cơ xác định theo lực căng cáp cuốn lên tang và tốc độ cáp với hiệu suất chung của cơ cấu  η_e = 0,97

N_đc =  =  = 0,2    [Kw]

- Theo bảng 3 ( trang 29 sách HDTK chi tiết máy) ta chọn động cơ có đặc điểm 1440 v/ph (đồng bộ).

1. Kiểu động cơ                                                 : ĐK31 - 4

2. N_dn  [Kw] Khi pB% = 25%                            : 0,6  [Kw].

3. Độ trượt                                                          : 13%

4. Tốc độ quay danh nghĩa (n_dn)                         : 1440  [v/ph].

5. Dòng điện stato A khi hiệu điện thế               : 220 (V) : 2,4 (A).

6. Hiệu suất                                                         : 65%

7. Cos φ                                                               : 0,76

- Số lớp cáp chứa trên tang. n = 2

Hình 3.4:  Sơ đồ truyền động hệ thống tời.

- Tốc độ quay trục tang.      n_lv =

D_tb : Đường kính trung bình tang.  D_tb =

D_n – Đường kính bó cáp trên tang:

D_n = D_t + (2.n – 1).d_c = 190 + (2.2 – 1).10 = 220 [mm].

=> D_tb =  = 205    [mm].

n_lv =  = 45 [v/ph].

- Tỷ số truyền :  i_h =  =  = 32

- Phân phối tỷ số truyền :

i_h = i₁.i₂.i₃ = 3.3,2.3,33 = 32

- Số vòng quay các trục:

n₁ = 1440     [v/ph].

n₂ =  =   = 480  [v/ph].

n₃ =     =  = 150   [v/ph].

n₃ =     =  = 45,04   [v/ph].

- Momen xoắn các trục.

Mx₁ = Mx_dc = 9,55.10⁶.  =  9,55.10⁶.   = 3979[N.mm].

Mx₂ = Mx₁. i₁.η_ổ.η_bn = 3979.3.0,99.0,96 = 11340,15  [N.mm].

Mx₃ = Mx₂. i₂. η_ổ. η_C = 11340,15.3,2.0,99.0,97 =34488,6 [N.mm].

Mx₄ = Mx₃. i₃. η_ổ. η_C = 34488,6.3,33.0,99.0,97 =106876,56 [N.mm].

 3.2.1. Tính chọn phanh: (Phanh đai đơn giản).

Phanh là quá trình chuyển hệ thống đang chuyển động về trạng thái tĩnh.

Hình 3.5 : Sơ đồ lực tác dụng của đai lên bánh phanh.

Nhờ có mômen ma sát (mômen phanh) trong bề mặt tiếp xúc của phanh, động năng của hệ thống sẽ được chuyển thành nhiệt năng và hệ thống sẽ dừng lại sau một thời gian t_ph.Trong quá trình phanh còn có sự tham gia của mômen cản tĩnh; trong trường hợp chung mômen cản tĩnh giúp quá trình phanh khi hạ vật sẽ nguy hiểm hơn phanh khi nâng vật, tức là yêu cầu mômen phanh lớn, bởi vì lúc này mômen tĩnh có chiều theo chiều hạ, sẽ có xu hướng làm hệ thống tiếp tục đi xuống, chứ không cản trở. Do đó mômen còn phải đảm bảo yêu cầu của “quy phạm an toàn thiết bị nâng”, là phải lớn hơn mômen tĩnh một lượng nhất định.

Khi phanh đặt trên trục 1:

Trong đó:

Q - Trọng lượng vật nâng: Q = 980 N.

D₁ - Đường kính tang kể đến tâm cáp:

D₁ = D_t + 2.d_c = 190 + 2.10 =210 [mm].

a ­- Bội suất palăng : a = 1 .

i - Tỷ số truyền động của bộ truyền : i = 32

η - Hiệu suất chung của cơ cấu : η = 0,95

n - Hệ số an toàn: đối với cơ cấu nâng dùng một phanh.    n = 2,5

M_ph =  = 7637,15   [N.mm].

Phanh đai gồm một đai thép không bao quanh bánh phanh với góc ôm α. Lực phanh tạo ra nhờ ma sát giữa đai và bánh phanh. Để tăng ma sát giữa đai và bánh phanh, ta gắn lên đai thép một lớp lót bằng amiăng.

Lực đóng phanh là lực lò xo, đối trọng hoặc sức người. Lực mở phanh là lực hút nam châm điện.

Xét quá trình làm việc của đai trên bánh phanh (hình vẽ). Theo công thức Ơle ta có lực căng đai S tại điểm có góc ôm β là :

S = S_min.e^ƒβ

Trong đó: ƒ – Hệ số ma sát giữa đai và bánh phanh : ƒ = 0,15.

Với β = α ta có    S = S_min.e^ƒα

_­Mômen phanh tạo ra trên bánh phanh do lực ma sát là :

M_p = ( S_max – S_min).

Từ các biểu thức trên ta tìm được giá trị lực căng S_max, S_min cần thiết ở các đầu đai để tạo mômen phanh M_p.

S_max = . = . = 209,4       [N].

S_min = . = . = 133,05   [N].

D – Đường kính đĩa phanh : D = 200 mm  (tài liệu).

α - Góc ôm giữa băng và đĩa phanh : α = 250º = 4,36 rad.

Trên mặt đai, từ điểm có lực căng S với góc ôm β ta tách một cung giới hạn bởi góc dβ vô cùng bé, lực căng đai ở điểm cuối cung dβ là S + dS và áp lực lên đai dN gây ma sát ƒ.dN. Xét cân bằng phân tố đai đã tách ta có : y = 0.

dN – S.sin - ( S + dS ). sin = 0

Do góc dβ vô cùng bé nên ta thấy sin =  và do đó :

dN – S. - ( S + dS ). = 0

Bỏ qua thành phần vô cùng bé bậc cao dS ta có :

dN = S . dβ

Áp lực riêng của bánh đai lên bánh phanh tại điểm có góc ôm β là :

 = 0,03  [N/mm²].

Trong đó : B – chiều rộng của đai phanh : B = 70 mm.

p_max=   [N/mm²].

p_max=   [N/mm²].

Tính mômen phanh M_p cho cả hai chiều quay của bánh phanh (hạ và nâng) bằng cách xét cân bằng tay đòn nằm ngang khi lấy mômen các lực ứng với điểm 0.

Hạ :

S_min.a₁ = (G_t.b + G_n.c + G.d).η

Nâng :

S_max.a₁ = ( G_t.b + G_n.c + G.d ).η

Hình 3.6 :  Phanh đai đơn giản.

Ở đây : G₁ – Trọng lượng tay đòn;                                     G₁= 49 N

G_n – Trọng lượng ngàm hút của nam châm điện ;  G_n= 20 N

G – Trọng lượng đối trọng;                                     G = 70 N

η – Hiệu suất của tay đòn ;                                      η = 0,9 .

a₁= 15 cm .                       b = 20 cm

c = 30 cm                          d = 40 cm

Vậy mômen phanh ứng với mỗi chiều quay là :

 =

=  [N/mm].

 =

=  [N/mm].

=>  

Như vậy phanh đai đơn giản luôn có >.

Hành trình đầu đai khi phanh : Δ = ε.α = 0,8.4,36 = 3,5  [mm].

Do có thể tạo nên mômen phanh rất lớn mà phanh đai thường được đặt trên trục động cơ có tốc độ thấp. Trong trường hợp này có thể bỏ qua phép tính kiểm tra phát nhiệt của phanh mà chỉ tiến hành kiểm tra áp lực riêng của đai lên bánh phanh:

  [N/mm²] < [p].

Hành trình cần thiết của nam châm điện để mở phanh là:     

Với hệ số lợi dụng hành trình m = 0,85.

  [mm].

Chiều dày đai phanh δ được tính theo sức bền kéo:  δ ≥

n – Số đinh tán trên mặt cắt tính toán ; n = 3

d – Đường kính đinh tán ;

 - ứng suất cho phép kéo : đối với đai thép lót amiăng _k = 80  [N/mm²].

  [mm].      Chọn  = 10 mm.

- Mối ghép đinh tán giữa đai phanh với các chi tiết máy liên kết được kiểm nghiệm về cắt đinh và bề mặt tiếp xúc giữa chúng với đai phanh :

Z – Số đinh tán giữa đai phanh với các chi tiết máy liên kết được kiểm nghiệm về cắt đinh và dập đinh bề mặt tiếp xúc giữa chúng với đai phanh :

 - ứng suất cắt cho phép :  = 50 [N/mm²].

  [N/mm²].           

 - ứng suất dập cho phép :  = 100    [N/mm²].

    [N/mm²].

3.2.2. Thiết bị dừng :

Hình 3.7 : Thiết bị dừng bánh cóc.

Thiết bị dừng chỉ để dừng vật nâng ở một vị trí cần thiết. Chỉ cho ta quấn phần tử mềm quay theo chiều nâng, không cho tang quay theo chiều ngược lại. Nó được lắp kết hợp với phanh để nâng cao mức độ an toàn.

- Thiết bị dừng bánh cóc: bánh răng cóc 1 lắp trên trục 2 của cơ cấu, cùng quay với cơ cấu, chốt cóc 3 có trục quay 4. Bánh răng 1 có răng xuôi một chiều, khi chốt cóc vào ăn khớp chỉ cho cơ cấu quay theo chiều nâng, không cho quay theo chiều hạ. Muốn hạ vật phải lấy chốt cóc ra khỏi bánh răng bằng tay qua đòn bẩy.

Vị trí nguy hiểm nhất ứng với lúc bắt đầu vào ăn khớp, khi đầu chốt tựa vào đỉnh răng, trong đó biên răng và đầu chốt bị dập (hình b).

Áp lực riêng p được xác định theo:

Ở đây : p – Lực vòng [N].

b – Chiều rộng biên răng  [N].

[p] – áp lực riêng cho phép.  [p] = 30 [N/mm²].

 và

=>    [N/mm].

Ở đây:       M_x – Mômen xoắn trên trục bánh răng; M_x = 106876,56 [N/mm].

D – Đường kính ngoài bánh răng.

m – Môđun.    =13  [mm].

z – Số răng bánh cóc;  z = 11.

c – Hệ số;  c = 4 (thép) .

  [N/mm²].

Răng của bánh răng cũng tính theo uốn ( hình b ), ta xét lúc nguy hiểm nhất khi bắt đầu vào ăn khớp và giả thiết mômen uốn ở tiết diện đó:

  [N/mm²].

Và ứng suất uốn:    .

Trong đó:       a – Chiều dầy răng tại tiết diện bị gãy;

Từ đó để ăn khớp ngoài (ta có:

    [mm].

Chọn   m = 11 [mm].

  [N/mm²].       Với  σ_c = 280 [N/mm²].

 <  .

Mặt tiếp xúc phát sinh lực ma sát :

F = f.P.cosα =  0,2.35,2.cos20 = 9,13  [N/mm²].

Chốt cóc chỉ có thể di chuyển tới đáy răng, nếu : P.sinα > f.P.cosα.

Từ đó :  tgα > f = tgρ

Ở đây    ρ – Góc ma sát (ρ = 0,20 ); f – trị số trung bình ( f = 0,20 ).

Tính thân chốt cóc theo nén và uốn. Ứng suất uốn lớn nhất phát sinh khi chốt bắt đầu vào ăn khớp ở tiết diện nguy hiểm ( phần mặt cắt hình b ).

   [N/mm²].

Ở đây :     b’- Chiều rộng chốt cóc;

δ – Chiều cao tiết diện ;

e – Khoảng cách từ trọng tâm tiết diện tới đường tác dụng của lực vòng qua tâm trục chốt;    e = 80.

[σ]_u - ứng suất uốn cho phép của vật liệu;  [σ]_u = 65 [N/mm²].

3.3. TÍNH TOÁN BỀN CÁC CHI TIẾT

3.3.1. TÍNH SỨC BỀN TANG:

Trong quá trình làm việc tang hình trụ chịu lực nén do dây cáp cuốn quanh tang khi có tải. Ngoài ra tang còn bị xoắn và bị uốn do mômen tạo ra bởi lực căng của dây cáp; và trọng lượng bản thân của tang và dây cáp cũng làm tăng thêm độ uốn của tang. Mômen lớn nhất sẽ xảy ra khi dây cáp có tải ở vị trí khoảng giữa chiều dài của tang. Đối với tang có chiều dài làm việc  l_o ≤ 2. D_t  thì ứng suất nén có ý nghĩa quyết định đối với độ bền của tang.

Khi quấn nhiều lớp cáp lên tang, trạng thái ứng suất rất phức tạp, bởi vì các lớp cáp đè lên nhau, lớp trong cùng (lớp thứ nhất) chịu áp lực của các lớp trên nó.

Coi áp lực p do lực căng S gây ra tác dụng đều trên toàn bộ thân tang. Khi quấn lớp thứ hai, ta coi lớp thứ nhất trở thành thân tang và chịu áp lực của lớp thứ hai này như là lớp thứ nhất, và áp lực của lớp thứ m tác dụng lên thành tang sẽ là:

Tham số ω phụ thuộc vào môđun đàn hồi ngang và dọc của cáp:

ω = .

E_k – Môđun kéo dọc:      E_k = 1,27.10⁵    [N/mm²].

K – Môđun nén ngang cáp: cáp lõi hữu cơ      K = 250  [N/mm²].

γ – Hệ số điền đầy các lớp cáp :                       γ = 0,37

=>   .

  Trị số :

;

Ở đây:              

Trong đó:

δ - Chiều dày thành tang. δ = 5 mm

μ - Hệ số poatxtong : μ = 0,25.

D_t - Đường kính tang: D_t =190 mm.

E – Môđun đàn hồi thành tang.

Trị số :                            

D_n = D_t + 2.d_c.n = 190 + 2.10.2 =230    

Lực kéo riêng của cáp :          [N/mm²].

 = 22,10 [N/mm²].

Khi tang quấn nhiều lớp cáp với số lớp n và áp lực riêng p’ có thể nhận công thức sau:

   [N/mm²].

Với số lớp cáp n =2 thì ξ = 0,7 (ξ < 1 – hệ số tính đến độ chùng của các lớp cáp do độ đàn hồi của cáp và độ nén của thân tang).

Ngoài ứng suất nén, với những tang có chiều dài l ≥ 3D_t còn phải tính ứng suất uốn và xoắn. Ứng suất uốn sẽ lớn nhất khi cáp đi vào giữa tang.

.

Mômen xoắn:          .

S – Lực căng cuốn lên thành tang. S = 375 N.

l – Chiều dài làm việc của cáp.  L = 140 mm.

                 [N.mm].

                    [N.mm].

Và ứng suất:

.

   mm.

   mm.

    [N/mm²].

  [N/mm²].

Ứng suất tổng :

 [N/mm²] < [σ]_u.

   Ở đây : α = 0,75 (chọn) – hệ số quy đổi, tính đến sự khác nhau của các trị số ứng suất nguy hiểm.

Ứng suất cho phép của gang đúc không quá 23 [N/mm²]. Đối với tang 2 lớp cáp ứng suất nén của tang sẽ tăng khi tăng số lớp cáp. Do đó để kiểm tra sức bền theo ứng suất nén ta có thể sử dụng công thức (ứng suất nén cho phép phải được giảm thấp tương ứng với số lớp cáp):

+ Khi tang cuốn hai lớp cáp : [σ_n]₂ = 0,9. [σ_n] = 0,9.4 =3,6 [N/mm²].

3.3.2.  HỘP GIẢM TỐC MÁY TRỘN BÊ TÔNG.

Hộp giảm tốc cũng như hộp số, hộp trích công suất cơ cấu đảo chiều quay những cụm truyền động cơ khí biệt lập thường được sử dụng trên máy xây dựng.

Sự khác nhau giữa các hộp giảm tốc cũng được phân biệt bởi cấp số truyền, sơ đồ bố trí trục và độ lớn. Các thông số cơ bản của hộp giảm tốc là tỷ số truyền I, công suất truyền N và mômen xoắn M_x.

3.3.2.1. Thiết kế bộ truyền động đai.

Truyền động đai được dùng để thiết kế truyền chuyển động giữa các trục tương đối xa nhau. Bộ truyền có ưu điểm là kết cấu đơn giản, làm việc êm, có khả năng bảo vệ cho các tết máy khác và động cơ khi bị quá tải đột ngột. Tuy nhiên chúng có nhược điểm khuôn khổ kích thước quá lớn ( khi dùng một điều kiện làm việc, thường riêng đường kính bánh đai đã lớn hơn đường kính bánh răng 5 lần ), tỷ số truyền không ổn định, là có trượt đàn hồi của đai trên bánh. Lực tác dụng lên trục và ở lớn do phải căng đai (lực tác dụng lên trục và ổ tăng thêm khoảng 2 ÷ 3 lần so với trong truyền động bánh răng). Tuổi thọ thấp khi làm việc với vận tốc cao.

Truyền động đai có thể làm việc với công suất 150Kw, tuy nhiên thông dụng nhất làm việc trong khoảng 0,3 ÷ 50 Kw. Bộ truyền động đai thường được bố trí ở cấp tốc độ nhanh, bánh dẫn lắp mòn trục động cơ. Trong trường hợp này, kích thước bộ truyền tương đối nhỏ gọn. Thu hình có tiết diện đai có 4 loại truyền động đai chính. Truyền động đai dẹt có thể truyền với tỷ số truyền i ≤ 5, nên dùng bánh răng i^o ≤ 10. Truyền động đai thang i ≤ 10. Trong các thiết bị dân dụng còn dùng truyền động đai tròn, trong các thiết bị đo dùng đai hình lực (đai răng).

3.3.2.2 . Chọn loại đai:

Đai thang là chi tiết tiêu chuẩn chúng được cấu tạo hàng loạt từ vật liệu vải cao su theo chiều dài.

Chọn tiết diện đai thang theo giá trị mômen xoắn trên trục dẫn.

3.3.2.3. Xác định đường kính bánh đai .

- Chọn đường kính bánh đai nhỏ theo bảng 17 (5 – trang 44). D_t = 63 [mm]

- Kiểm nghiệm vận tốc bánh đai theo điều kiện.

   m/s

n₁ – số vòng quay trục dẫn :      n₁ = 1420      [vg/ph].

    [m/s].

V < V_max= 30 ÷ 35       [m/s].

3.2.2.4. Tính đường kính bánh đai lớn. (hình vẽ).

D₂ = i.D₁.( 1 – ζ )

Đai thang : ζ = 0,02

   [mm].

Chọn D₂ = 125 [mm].

- Số vòng quay trục bị dẫn .

   [vg/ph].

3.3.2.5. Chọn sơ bộ khoảng cách trục ( Asb).

Khoảng cách trục Asb được chọn theo điều kiện.

0,55.( D₁ + D₂ ) + h ≤ Asb ≤ 2.( D₁ + D₂ )

0,55.( 63 + 125 ) + 6 ≤ Asb ≤ 2. ( 63 + 125 )

109,4 ≤ Asb ≤ 376.

Chọn Asb = 1,2.D₂ = 1,2.125 = 150   [mm].

3.3.2.6. Xác định chính xác chiều dài đai L và khoảng cách trục A .

- Tính chiều dài đai sơ bộ.

   [mm].

Theo bảng 20 ( 5 trang 46 ) ta có:

L = 600    [mm].

- Kiểm tra số vòng chạy của đai theo điều kiện.

- Xác định chính xác khoảng cách trục A theo L.

 [mm].

- Khoảng cách nhỏ nhất cần thiết để mắc đai :

   [mm].

- Khoảng cách lớn nhất cần thiết để tạo lực căng :

 [mm].

3.3.2.7. Kiểm nghiệm góc ôm bánh đai.

3.3.2.8. Xác định số đai cần thiết.

- Số đai cần thiết Z được xác định theo khả năng kéo của bộ truyền.

.

Trong đó :

F – Diện tích tiết diện đai  [mm²].

Tra bảng 17, 21, 12, 22, 23 (5 trang 46 ) ta có :

F = 47    [mm²].

[σ_p]_o = 1,45   [N/mm²].

Ct = 0,9   ( 2 ca )

Với α = 156^o  => Cα = 0,94

V =  5 m/s   =>  Cv = 1,04

.

Chọn Z = 2.

3.3.2.9. Xác định kích thước bánh đai.

- Chiều rộng đai.

B = ( Z – 1 ).t + 2S

Tra bảng 87 (5 trang 147 HDTKCTM) ta có:   t = 12

S = 8

B = (2 – 1).12 + 2.8 =28  [mm].

- Đường kính ngoài cùng của bánh đai.

D_n1 = D₁ + 2.Y_o = 63 + 2.2,1 = 67,2  [mm].

D_n2 = D₂ + 2.Y_o = 125 + 2.2,1 = 129,2 [mm].

3.3.2.10. Xác định lực tác dụng lên trục.

   [N].

3.3.3 Thiết kế bộ truyền bánh răng cấp nhanh.

3.3.3.1. Chọn vật liệu chế tạo bánh răng.

Đối với bộ truyền chịu tải trọng nhỏ và trung bình có thể dùng thép tôi cải thiện (tôi rồi ram ở nhiệt độ cao).

Thép thường hóa hoặc thép đúc để chế tạo bánh răng, độ rắn bề mặt HB ≤ 350.

Bánh nhỏ: thép 45 thường hóa [đường kính phôi (100 ÷ 300) [mm].

σ_b = 580  [N/mm²]

σ_ch = 290 [N/mm²]

HB = 180

Bánh lớn : thép 45 thường hóa ( đường kính phôi < 100 mm ).

σ_b = 560  [N/mm²]

σ_ch = 280 [N/mm²]

HB = 200

3.3.3.2. Xác định ứng suất cho phép.

- Ứng suất tiếp xúc cho phép.

Trong đó :

- ứng suất tiếp xúc cho phép khi bánh răng làm việc lâu dài.

Theo bảng 30 (5 trang 62) ta có :

Bánh răng nhỏ :     = 2,5 HB

= 2,5.180 = 396  [N/mm²]

Bánh răng lớn :       = 2,6 HB

= 2,6.200 = 520  [N/mm²]

N₀ – Số chu kỳ cơ sở của đường cong mỏi tiếp xúc.

N_td – Số chu kỳ ứng suất tương đương khi bánh răng chịu tải trọng thay đổi.

m – Bậc đường cong mỏi uốn.

Đối với thép thường hóa hoặc tôi cải thiện m = 6 .

M_i, n_i, t_i – Là mômen xoắn số vòng quay trong một phút và tổng số giờ làm việc của bánh răng ở chế độ thứ I .

M_max – Là mômen xoắn lớn nhất tác dụng lên bánh răng ( không kể m (không kể mômen quá tải)).

Vì         N_td1 > N₀ = 10⁷ nên chọn  K’.N = 1

N_td1 > N₀ = 10⁷ =>  K’.N = 1

Bánh nhỏ :      = 369.1 = 369   [N/mm²].

Bánh lớn :       =  520.1 = 520  [N/mm²].

- Ứng suất uốn cho phép.

Trong đó :

σ_-1 – Giới hạn mỏi uốn trong chu kỳ đối xứng được xác định.

Đối với thép 

= 0,4.580 =232  [N/mm²]

  [N/mm²].

n – Hệ số bền dự trữ :   n = 1,5

K’’N – Hệ số chu kỳ ứng suất.

N₀ – Số chu kỳ cơ sở của đường cong mỏi uốn.  N₀ ≈ 5.10⁶ (5 trang 60 ).

Vì N_tđ1 và N_tđ2 > N₀ nên chọn K’’N =1

K_σ – Hệ số tập chung ứng suất : K_σ = 1,8

Vậy :               [N/mm²].

     [N/mm²].

- Ứng suất quá tải cho phép.

+ Ứng suất tiếp xúc quá tải cho phép.

   [N/mm²].

  [N/mm²].

+ Ứng suất uốn quá tải cho phép.

   [N/mm²].

   [N/mm²].

3.3.3.3. Chọn sơ bộ hệ số tải trọng.

K_sb = 1,5

3.3.3.4. Chọn hệ số chiều rộng bánh răng.

- Bộ truyền bánh răng chịu tải trọng nhỏ:   Ψ_A = 0,4

3.3.3.5. Xác định khoảng cách trục A.

  [mm].

3.3.3.6. Chọn vận tốc vòng và chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng.

=      [m/s].

Theo bảng 31 (5 trang 63) chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng cấp 9.

3.3.3.7. Xác định chính xác khoảng cách trục A.

Hệ số tải trọng K được xác định :

K = K_tt.K_đ

K_tt - Hệ số tập trung tải trọng.

Tra bảng 32 ( 5 trang 64 ):  K’_tt = 1

K_đ - Hệ số tải trọng động.

Tra bảng 33 ( 5 trang 64 ): K_đ = 1,45.

K_tt = 1

Vậy:            K = 1.1,45 = 1,45

Vậy giá trị K tính toán không khác so với Ksb 5% nên:

Asb  = 68   [mm].

3.3.3.8. Xác định môđun, số răng, chiều rộng bánh răng.

- Trị số môđun:

M = (0,01 ÷ 0,02)A = 0,02.68 = 1,36

Theo bảng 3.1  (6 trang 34) chọn m = 2.

- Số răng bánh răng nhỏ:

  [răng].

- Số bánh răng lớn:

Z₂ = i.Z₁ = 3,5.15 = 53    [răng].

- Chiều rộng bánh răng:

b₁ = Ψ_A.A = 0,4.68 =27    [mm].

3.3.3.9. Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng.

Bánh nhỏ :

y₁ – Hệ số dạng răng

Theo bảng 36 (5 trang 67):  y₁ = 0,338 [mm].

b₁ - Chiều rộng răng :                    b₁ = 27      [răng].

Z₁ - Số răng:                                  Z₁ = 15     [răng].

                                                      n₁ =  710    [vg/ph].

   [N/mm²] ≤

Ứng suất uốn bánh lớn .

y₂ = 0,490

   [N/mm²] < [σ_u2]

3.3.3.10. Định các thông số hình học bộ truyền.

- Khoảng cách trục A:

   [mm].

- Đường kính vòng chia.

d_e1 = m.Z₁ = 2.15 = 30  [mm].

d_e2 = m.Z₂ = 2.53 = 106  [mm].

- Chiều rộng bánh răng.

b  = 27  [mm].

- Đường kính vòng đỉnh răng.

D_e1 = d_e1 + (2.m) = 30 + 2.2 = 34      [mm].

D_e2 = d_e2 + (2.m) = 106 + 2.2 = 110  [mm].

- Đường kính vòng chân răng.

D_e1 = d_e1 – (2,5.m) = 30 – 2,5.2 = 25      [mm].

D_e2 = d_e2 – (2,5.m) = 106 – 2,5.2 = 101   [mm].

3.3.3.11. Tính lực tác dụng lên trục.

- Lực vòng :

    [N].

- Lực hướng tâm :

p_r1 = p_r2 = p.tgα

α – Góc ăn khớp : α = 20º

=>     p_r1 = p_r2 = 987,41.tg20º = 987,41.0,364 = 359,4  [N].

3.3.4. Thiết kế bộ truyền bánh răng cấp chậm.

3.3.4.1. Chọn vật liệu chế tạo bánh răng và phương pháp nhiệt luyện.

Đối với bộ truyền chịu tải trọng nhỏ và trung bình có thể dùng thép tôi cải thiện (tôi rồi ram ở nhiệt độ cao).

Thép thường hóa hoặc thép đúc để chế tạo bánh răng, độ rắn bề mặt HB ≤ 350.

- Bánh nhỏ: thép 50 thường hóa [đường kính phôi < 100 mm].

σ_b = 620  [N/mm²]

σ_ch = 320 [N/mm²]

HB = 180

- Bánh lớn : thép 55 thường hóa ( đường kính phôi = 300 ÷ 500 mm ).

σ_b = 640  [N/mm²]

σ_ch = 320 [N/mm²]

HB = 220

3.3.4.2. Xác định ứng suất cho phép.

- Ứng suất tiếp xúc cho phép.

Trong đó :

- ứng suất tiếp xúc cho phép khi bánh răng làm việc lâu dài.

Theo bảng 30 ( 5 trang 62 ) ta có :

- Bánh răng nhỏ :     = 2,6 HB

= 2,6.180 = 468  [N/mm²]

- Bánh răng lớn :       = 2,6 HB

= 2,6.220 = 572  [N/mm²]

N₀ - Số chu kỳ cơ sở của đường cong mỏi tiếp xúc.

N_td - Số chu kỳ ứng suất tương đương khi bánh răng chịu tải trọng thay đổi.

m - Bậc đường cong mỏi uốn.

Đối với thép thường hóa hoặc tôi cải thiện m =6 .

M_i, n_i, t_i - Là mômen xoắn số vòng quay trong một phút và tổng số giờ làm việc của bánh răng ở chế độ thứ I .

M_max - Là mômen xoắn lớn nhất tác dụng lên bánh răng ( không kể m (không kể mômen quá tải)).

Vì         N_td1 > N₀ = 10⁷ nên chọn  K’’.N = 1

N_td1 > N₀ = 10⁷ =>  K’’.N = 1

Bánh nhỏ :      = 468.1 = 468   [N/mm²].

Bánh lớn :       =  572.1 = 572  [N/mm²].

- Ứng suất uốn cho phép.

+ Khi bánh răng quay một chiều, ứng suất trong răng sẽ thay đổi mạch động.

Trong đó :

σ_-1 – Giới hạn mỏi uốn trong chu kỳ đối xứng được xác định.

Đối với thép 

= 0,45.620 = 279 [N/mm²]

  [N/mm²].

n – Hệ số an toàn :   n = 1,5

K’’N – Hệ số chu kỳ ứng suất.

N₀ – Số chu kỳ cơ sở của đường cong mỏi uốn.  N₀ ≈ 5.10⁶ (5 trang 60 ).

Vì N_tđ1 và N_tđ2 > N₀ nên chọn K’’N =1

K_σ – Hệ số tập chung ứng suất : K_σ = 1,8

Vậy :                   [N/mm²].

     [N/mm²].

- Ứng suất quá tải cho phép.

+ Ứng suất tiếp xúc quá tải cho phép.

Bánh răng chế tạo từ thép có độ rắn HB ≤ 350.

   [N/mm²].

  [N/mm²].

+ Ứng suất uốn quá tải cho phép.

   [N/mm²].

   [N/mm²].

3.3.4.3. Chọn sơ bộ hệ số tải trọng.

K_sb = 1,4

3.3.4.4. Chọn hệ số chiều rộng bánh răng.

- Bộ truyền bánh răng chịu tải trọng nhỏ:   Ψ_A = 0,45

3.3.4.5. Xác định khoảng cách trục A.

  [mm].

3.3.4.6. Chọn vận tốc vòng và chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng.

=      [m/s].

Theo bảng 31 (5 trang 63 STCNCTM tập 2) chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng cấp 9.

3.3.4.7. Xác định chính xác khoảng cách trục A.

Hệ số tải trọng K được xác định :

K = K_tt.K_đ

K_tt – Hệ số tập trung tải trọng.

Tra bảng 32,33 ( 5 trang 64 ):  K’_tt = 1

K_đ – Hệ số tải trọng động.

Tra bảng 33 (5 trang 64): K_đ = 1,45.

K_tt = 1

Vậy            K = 1.1,1 = 1,1

Vị trí số K khác nhiều so với trị số chọn sơ bộ nên ta tính lại khoảng cách trục.

   [mm].

3.3.4.8. Xác định môđun, số răng, chiều rộng bánh răng.

- Trị số môđun:

m = (0,01 ÷ 0,02).88 = 0,02.88 = 1,76

Theo bảng 3.1  (6 trang 34) chọn m = 2.

- Số răng bánh răng nhỏ:

  [răng].

- Số bánh răng lớn:

Z₂ = i.Z₁ = 3.22 = 66             [răng].

- Chiều rộng bánh răng:

b₁ = Ψ_A.A = 0,45.88 = 40      [mm].

3.3.4.9. Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng.

Bánh nhỏ :

y₁ – Hệ số dạng răng

Theo bảng 36 (5 trang 67):  y₁ = 0,392  [mm].

b₁ – Chiều rộng răng :                    b₁ =  40     [răng].

Z₁ – Số răng:                                  Z₁ = 15     [răng].

                                                      n₁ =  710   [vg/ph].

   [N/mm²] ≤

Ứng suất uốn bánh lớn .

y₂ = 0,499

   [N/mm²] < [σ_u2]

3.3.4.10. Định các thông số hình học bộ truyền.

- Khoảng cách trục A:

   [mm].

- Đường kính vòng chia.

d_e1 = m.Z₁ = 2.22 =  44   [mm].

d_e2 = m.Z₂ = 2.66 = 132   [mm].

- Chiều rộng bánh răng.

b  = 40  [mm].

- Đường kính vòng đỉnh răng.

D_e1 = d_e1 + (2.m) = 44 + 2.2 = 48            [mm].

D_e2 = d_e2 + (2.m) = 132 + 2.2 = 136        [mm].

- Đường kính vòng chân răng.

D_e1 = d_e1 – (2,5.m) = 44 – 2,5.2 = 39       [mm].

D_e2 = d_e2 – (2,5.m) = 132 – 2,5.2 = 127   [mm].

3.3.4.11. Tính lực tác dụng lên trục.

- Lực vòng :

    [N].

- Lực hướng tâm :

p_r1 = p_r2 = p.tgα

α – Góc ăn khớp : α = 20º

=>     p_r1 = p_r2 = 2312,3.tg20º = 2312,3.0,364 = 841,7  [N].

3.3.5. Thiết kế bộ truyền bánh răng hở.

3.3.5.1. Chọn vật liệu chế tạo bánh răng và phương pháp nhiệt luyện.

- Bánh nhỏ: thép 35 CR thường hóa [đường kính phôi 60 ÷ 100 mm].

σ_b = 750  [N/mm²]

σ_ch = 600 [N/mm²]

HB = 190

- Bánh lớn : thép 55 thường hóa ( đường kính phôi = 300 ÷ 500 mm ). (tài liệu)

σ_b = 580  [N/mm²]

σ_ch = 290 [N/mm²]

HB = 230

3.3.5.2. Xác định ứng suất cho phép.

- Ứng suất tiếp xúc cho phép.

- Bánh răng nhỏ :     = 2,6 HB

= 2,6.190 = 494  [N/mm²]

- Bánh răng lớn :      = 2,6 HB

= 2,6.230 = 598  [N/mm²]

Bánh nhỏ :                 = 494.1 = 494   [N/mm²].

Bánh lớn :                  =  598.1 = 598  [N/mm²].

- Ứng suất uốn cho phép.

+ Khi bánh răng quay một chiều, ứng suất trong răng sẽ thay đổi mạch động.

Trong đó :

σ_-1 – Giới hạn mỏi uốn trong chu kỳ đối xứng được xác định.

Đối với thép 

= 0,45.780 = 351 [N/mm²]

  [N/mm²].

n – Hệ số an toàn :   n = 1,5

K’’N – Hệ số chu kỳ ứng suất.

N₀ – Số chu kỳ cơ sở của đường cong mỏi uốn.  N₀ ≈ 5.10⁶(5trang 60 ).

Vì N_tđ1 và N_tđ2 > N₀ nên chọn K’’N =1

K_σ – Hệ số tập chung ứng suất : K_σ = 1,8

Vậy :                  [N/mm²].

     [N/mm²].

- Ứng suất quá tải cho phép.

+ Ứng suất tiếp xúc quá tải cho phép.

Bánh răng chế tạo từ thép có độ rắn HB ≤ 350.

   [N/mm²].

  [N/mm²].

+ Ứng suất uốn quá tải cho phép.

   [N/mm²].

   [N/mm²].

3.3.5.3. Chọn sơ bộ hệ số tải trọng và hệ số chiều rộng bánh răng.

K_sb = 1,5

   Ψ_m = 15.

- Số răng Z₁ được chọn theo kinh nghiệm thỏa mãn điều kiện :

  Z₁ > Z_1min = 17 => Z₁ = 19

  Z₂ = i. Z₁ = 3.19 = 57  răng.

3.3.5.5. Xác định môđun theo sức bền uốn.

  Trong đó:

N – Công suất bộ truyền :              N = 1,44 Kw.

y – Hệ số dạng răng :                      y = 0,392.

Z – Số răng :                                   Z₁ = 19.

n  - Số vòng quay bánh răng dẫn :  n = 23 [vg/ph].

Ψ_m = 15 .

[σ_u] = 155  [N/mm²].

Vì bánh bị dẫn lắp trên thùng trộn nên ta chọn: m = 4.

3.3.3.6. Chọn vận tốc vòng và chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng.

- Đối với bộ truyền bánh răng nón :

Khoảng cách trục A của bộ truyền (chiều dài nón) :

    [mm].

=>     [m/s]. 

     Theo bảng 31 (5 trang 63) chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng cấp 9.

3.3.3.7. Tính chính xác hệ số K.

Hệ số tải trọng K được xác định :

K = K_tt.K_đ

K_tt – Hệ số tập trung tải trọng.

Tra bảng 32,33 ( 5 trang 64 ):  K’_tt = 1

K_đ – Hệ số tải trọng động.

Tra bảng 33 (5 trang 64): K_đ = 1,1.

K_tt = 1

Vậy            K = 1.1,1 = 1,1

   [mm].

 Từ giá trị K chính xác, xác định lại giá trị m.

   [mm].

3.3.3.8. Kiểm nghiệm bánh răng quá tải đột ngột.

σ_tx – Giá trị ứng suất tiếp xúc của bộ truyền được tính theo tải trọng danh nghĩa.

    [N/mm²].

K_qt – Hệ số quá tải trọng của hệ thống.

=> 

σ_u – Giá trị ứng suất uốn tính theo tải trọng danh nghĩa.

     [N/mm²].

=>   σ_uqt = 68.1,8 = 122  <[σ_uqt].

3.3.3.9. Xác định thông số hình học của bộ truyền.

- Chiều dài nón :

  [mm].

- Môđun trên mặt mút lớn :

- Môđun trung bình :

- Góc nón mặt răng :

=> 

- Đường kính vòng răng (chia)

d₁ = m_s.Z₁ = 5.19 = 95  [mm]

d₂ = m_s.Z₂ = 5.57 = 285 [mm]

- Đường kính vòng răng trung bình.

   [mm]

  [mm]

- Đường kính vòng đỉnh răng.

 5.(19 + 2.cos18,4°) = 105  [mm]

    [mm]

- Góc chân răng.

- Góc đầu răng.

- Góc mặt nón chân răng.

φ_i1 = φ₁ – 7 = 18,4 – 2,39 = 16°

- Góc mặt nón đỉnh răng.

φ_e1 = φ₁ + Δ = 18,4 + 1,9 = 20,3°

3.3.3.11. Tính lực tác dụng lên trục.

- Lực vòng :

    [N].

- Lực hướng tâm (P_r1) và lực dọc trục (P_a):

p_r1 = p_r2 = p.tgα.cosφ₁

 = 1056.tg20°.cos18,4° = 364,7    [N].

p_a1 = p_a2 = p.tgα.sinφ₁

             = 1056.tg20°.sin18,4° = 121,32  [N].

3.4. THIẾT KẾ TRỤC.

Trục là chi tiết máy dùng để đỡ các chi tiết  máy quay hoặc truyền mômen xoắn các chi tiết máy lắp trên nó đến các chi tiết máy khác hoặc làm 2 chức năng nhiệm vụ sau đây :

Theo đặc điểm chịu tải, trục chia ra hai loại trục truyền và trục tâm.

Trục truyền vừa đỡ các chi tiết máy vừa truyền mômen xoắn, nghĩa là chịu cả mômen uốn và xoắn.

Khác với trục truyền, trục tâm chỉ chịu mômen uốn.

Ngoài ra còn có trục truyền chung là trục chịu mômen xoắn đến bộ phận công của máy.

Theo hình dạng đường tâm chia ra: Trục thẳng, trục khuỷu và trục mềm. Trục máy được dùng cho các máy có píttông (động cơ đốt trong máy bơm píttông). Trục mềm có độ uốn cong khá lớn, được dùng để truyền chuyển động quay và mômen xoắn giữa các bộ phận hoặc giữa các máy có vị trí thay đổi khi làm việc (vì trục mềm dùng trong các máy chữa răng). Trục khuỷu và trục mềm thuộc loại chi tiết máy có công dụng riêng.

Theo cấu tạo chia ra trục đơn và trục bậc.

Trục làm việc tốt hay cần có ảnh hưởng trực tiếp đến sự làm việc của các chi tiết máy lắp trên trục hoặc của cả bộ máy. Khi thiết kế trục ta cần xét các vấn đề kết cấu, độ bền, độ cứng và dao động các trục. Ngoài ra còn chú ý đến quá trình chế tạo nhiệt luyện trục và các biện pháp bảo dưỡng trục… Là các nhân tố ảnh hưởng đến độ bền và tuổi thọ của trục.

- Trình tự thiết kế trục :  Thiết kế trục các thông số cần thiết là: ứng dụng, điều kiện làm việc và tải trọng tác dụng lên trục. Để xác định các kích thước chủ yếu của trục có thể tiến hành theo các bước sau :

3.4.1. Chọn vật liệu trục.

Trục được chế tạo bằng thép cácbon hoặc thép hợp kim. Dùng thép C45 làm vật liệu chế tạo trục.

3.4.2. Tính sơ bộ trục.

Giá trị đường kính sơ bộ được xác định theo công thức.

Trong đó :

M_x – Mômen xoắn truyền trên trục  [N.mm].

[τ_x] - ứng suất xoắn cho phép  [N/mm²].

[τ_x] = 20 [N/mm²]

Trục 2 :

=>   chọn  d = 15 [mm].

Trục 3 :

=>  chọn  d = 20   [mm].

Trục 4 :

=>  chọn  d = 30   [mm].

Để tiện cho bước tính toán gần đúng, trong ba giá trị sơ bộ, ta lấy d_sb = 30 [mm].

3.4.3. Tính gần đúng.

- Chọn sơ bộ ổ : với d_sb = 30 [mm] tra bảng 10.2 ( 7 trang 189 ) ta có chiều rộng ổ lăn b_o = 19 [mm].

Để xác định dài của trục ta chọn kích thước các chi tiết của hộp giảm tốc :

+ Khe hở giữa các bánh răng = 15 mm.

+ Khe hở giữa các bánh răng và thành trong hộp giảm tốc = 15 mm.

+ Chiều rộng ổ B = 19 mm.

+ Khoảng cách từ thành trong của hộp đến mặt bên ổ = 15 mm.

Hình 3.9:  Phác thảo kết cấu hộp giảm tốc.

+ Chiều cao bulông thép lắp ổ = 18 mm.

+ Khe hở giữa mặt bên bánh đai và đầu bulông = 10 mm.

Từ các kích thước trên ta xác định được chiều dài các trục và khoảng cách giữa gối đỡ.

3.4.4. Xây dựng sơ đồ tính toán trục.

- Trục I :     

Hình 3.10: Biểu đồ nội lực.

Ta có :    R_đ = 331  [N];   P = 987  [N];    P_r = 164 [N].

- Xác định phản lực ở các gối đỡ.

ΣM_Ay = R_đ.50 – P_r.53 + R_By.161 = 0

  [N].

R_Ay = R_đ + P_r + R_By = 331 + 164 +49 = 544 [N].

M_Ax = P.53 – R_Bx.161 = 0

         [N].

R_Ax = P – R_Bx = 987 – 325 = 662  [N].

- Xác định mômen uốn ở tiết diện nguy hiểm.

+ Tiết diện a – a :

M_{u a – a} = R_đ.50 = 331.50 = 16550   [N.mm].

+ Tiết diện b – b :

M_ux = R_Bx.108 = 325.108 = 35100  [N.mm].

M_uy = R_By.108 = 49.108 = 5292      [N.mm].

   [N.mm].

+ Đường kính trục ở tiết diện a – a.

        [N.mm].

Tra bảng 10.5 (7 trang 195) ta có vật liệu chế tạo trục thép 45 có σ_b = 600 [Mpa] với d_sb = 30 => [σ] = 63 [N/mm²].

Chọn d = 15  [mm].

Tương tự ta có :

 [N.mm].

   [mm].

Chọn d = 17  [mm].

- Trục III:

P_r1 = 372  [N].                              P_r2 = 164 [N].

P_­1 = 2312 [N].                               P₂ = 987 [N].

Hình 3.11:  Biểu đồ nội lực.

+ Xác định phản lực.

ΣM_Cy = R_Dy.161 + P_r1.101,5 + P_r2.53 = 0

=   [N].

R_Cy = P_r1 + R_Dy – P_r2 = 372 – 180 – 164 =28  [N].

ΣM_Cx = R_Dx.161 – P₁.101,5 – P₂.53 = 0

       . 

  [N].

R_Cx = P₁ + P₂ – R_Dx = 2312 + 987 – 1782 = 1517 [N].

- Xác định mômen uốn ở tiết diện nguy hiểm.

 + Tiết diện c – c :

Ở đây :        M_ux = R_cx.53 = 1517.53 = 80401       [N.mm].

M_uy = R_cy.53 = 28.53 = 1484             [N.mm].

  [N.mm].

+ Tiết diện e – e :

M_ux = R_Dx.59,5 = 1782.59,5 = 106029  [N.mm].

M_uy = R_Dy.59,5 = 180.59,5 =10710       [N.mm].

  [N.mm].

+ Đường kính trục ở tiết diện c – c :

       [N.mm].

    [mm].

Chọn d = 20   [mm].

Tương tự ta có :

  [N.mm].

    [mm].

Chọn   d = 25  [mm].

-Trục IV :

Ta tính được nội lực sau :

P_r1 = 364  [N].              P_r2 = 371  [N].

P_a1 = 121  [N].              P­₁ =1056  [N].                   P₂ = 2312   [N].

Hình 3.12: Biểu đồ nội lực.

+ Xác định phản lực gối đỡ :

ΣM_Fy = R_Ey.161 – P_r1.225 + P_r2.59,5 + P_a1. = 0

=>  R­_Ey =    [N].

R_Fy = R_Ey + P_r1 + P_r2 = 343 + 364 + 371 = 1078  [N].

ΣM_Fx = R_Ex.161 – P₁.215 + P₂.59,5 = 0

=>  R­_Ex =

  =   [N].

R_Fx = R_Ex + P₁ + P₂ = 556 + 987 + 2312 = 3924  [N].

- Xác định mômen uốn ở tiết diện nguy hiểm.

+ Tiết diện k – k :

Ở đây :  M_ux = R_Fx.225 = 3924.225 = 882900  [N.mm].

M_uy = R_Fy.225 = 1078.225 = 163800   [N.mm].

   [N.mm].

+ Tiết diện i – i  :

M_ux = R_Ex.101,5 = 556.101,5 = 56434  [N.mm].

M_uy = R_Ey.101,5 = 343.101,5 = 34824,5  [N.mm].

  [N.mm].

+ Đường kính trục ở tiết diện k – k :

  [N.mm].

=>     [mm].

Chọn   d = 45  [mm].

Tương tự ta có :

   [N.mm].

=>     [mm].

Chọn   d = 25  [mm].

3.4.5. Kiểm nghiệm trục theo hệ số an toàn.

- Trục II :

Xác định kết cấu trục cần kiểm nghiệm theo hệ số an toàn của trục tại tiết diện nguy hiểm và cần thiết.

Hệ số an toàn được kiểm nghiệm theo điều kiện.

Với   n_σ – Hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất pháp.

n_τ – Hệ số an toàn  chỉ xét riêng ứng suất tiếp.

Trong đó :

σ_-1 , τ_-1 – Giới hạn mỏi uốn và xoắn ứng với chu kỳ đối xứng có thể nhận gần đúng.

σ_-1 = ( 0,4 ÷ 0,5 ) σ_b = 0,5.600 = 300   [N/mm²].

Ở đây :   σ_b = 600  [N/mm²] – thép 45.

τ_-1 = ( 0,2 ÷ 0,3 ) σ_b = 0,2.600 =120  [N/mm²].

σ_a , τ_a – biên độ ứng suất pháp và tiếp sinh ra trong tiết diện trục.

                                   .

Ứng suất uốn thay đổi theo chu kỳ đối xứng.

Tại tiết diện b – b có M_u =35497   [N.mm].

   [mm³].

  [N/mm²].

M_x = 21723  [N.mm].

    [mm³].

    [N/mm²].

W_u , W_b – Là mômen cản uốn và xoắn của tiết diện trục.

Ψ_σ , Ψ_τ – Hệ số xét đến ảnh hưởng của trị số ứng suất trung bình đến sức bền mỏi.

Trục chế tạo bằng thép cácbon trung bình nên :

Ψ_σ = 0,10

Ψ_τ = 0,05

ε_σ , ε_τ – Hệ số xét đến ảnh hưởng của kích thước tuyệt đối trục đến sức bền mỏi, giá trị của chúng được xác định theo bảng 57 ( 5 trang 98 ).

ε_σ  = 0,93

ε_τ = 0,85

β – Hệ số tăng bề mặt trục.

K_σ , K_τ – Hệ số tập trung ứng suất thực tế khi uốn và xoắn.

Giá trị của chúng được xác định theo bảng 59 ( 5 trang 99 ).

Với :                      σ_b = 600     [N/mm²]  ta có :

K_σ = 1,63

K_τ = 1,5

Trị số   tại chỗ lắp ghép bằng độ dôi giữa trục và các chi tiết khác phụ thuộc vào đường kính trục và áp suất trên bề mặt lắp ghép.

Trị số :                  

Vì bề mặt lắp ghép có  P ≥ 30 [N/mm²] trên theo bảng 63 ( 5 trang 103 ) có :

 có thể xác định theo công thức :

[n] – Hệ số an toàn cho phép của trục :    [n] = 2,5

Từ các giá trị trên ta có :

                        .

- Trục III :

Tương tự trục II ta có :

- Tại tiết diện c – c, mômen uốn M_u = 80415  [N.mm].

   [mm³].

  [N/mm²].

M_x = 72259,4  [N.mm].

    [mm³].

=>     [N/mm²].

                        .

- Tại tiết diện e – e có M_u = 106568  [N.mm].

    [mm³].

    [mm³].

=>     [N/mm²].

                        .

.

- Trục IV :

- Tại tiết diện i – i có mômen uốn M_u = 66308   [N.mm].

M_x = 201734  [N.mm].

   [mm³].

=>   [N/mm²].

    [mm³].

=>     [N/mm²].

                        .

- Tại tiết diện k – k có M_u = 897966  [N.mm].

    [mm³].

    [mm³].

=>     [N/mm²].

                        .

.

Tính chọn then.

Hình 3.13: Then trục.

Để cố định bánh răng theo phương tiếp tuyến ta dùng then.

Trục II :  Đường kính để lắp then d = 17 mm. Theo bảng 52 – a (5 trang 93) ta có :

b = 5;          h = 6,5;            d₁ = 16;            l = 15,7.

t₁ = 4,5;       r_min = 0,16;      r_max = 0,25;       k = 2.

Vì khoảng cách từ chân răng tới rãnh then < 5 mm lên nhánh răng được chế tạo liền trục.

Trục III :  Đường kính để lắp then d = 25. Tương tự ta có :

b = 6;          h = 7,5;            d₁ = 22;            l = 21,6.

t₁ = 6,5;       r_min = 0,16;      r_max = 0,25;       k = 2,5.

Kiểm nghiệm sức bền dập :

Theo bảng 53 (5 trang 95) [σ_d] = 150 [N/mm²].

Ở đây :  M_x = 72259,4   [N.mm].

Kiểm nghiệm sức bền cắt :

Theo bảng 54 ( 5 trang 95 ) [τ_c] = 150 [N/mm²].

Trục IV :   Đường kính để lắp then d = 25. tương tự ta có :

b = 6;          h = 7,5;            d₁ = 22;            l = 21,6.

t₁ = 6,5;       r_min = 0,16;      r_max = 0,25;       k = 2,5.

Kiểm nghiệm sức bền dập :

Theo bảng 53 (5 trang 95) [σ_d] = 150 [N/mm²].

Ở đây :  M_x = 201734   [N.mm].

Kiểm nghiệm sức bền cắt :

Theo bảng 54 ( 5 trang 95 ) [τ_c] = 150 [N/mm²].

.

Thiết kế gối đỡ trục .

- Trục II :

Hình 3.14.

+ Chọn ổ : chọn loại ổ bi đỡ.

  [N].

  [N].

Với :    R_A = 640  [N]  ta có 

Trong đó :

Q – Tải trọng tương đương.

h – Thời gian phục vụ.

n – Số vòng quay ổ.         n = 720  [vg/ph].

Đối với ổ đỡ :   

Trong đó :

R = 64  [daN].

A – Tải trọng dọc trục.                     A = 0

M – Hệ số chuyển tải trọng dọc trục về tải trọng hướng tâm:

 m = 0

K_đ – Hệ số tải trọng động.                K_đ = 1

K_t – Hệ số nhiệt độ.                          K_t = 1,05

K_v – Hệ số vòng quay của ổ.            K_v = 1,0

  [daN].

 Vậy :      

- Trục III :

Hình 3.16.

  [N].

  [N].

Xét gối đỡ D có :

Với :    R_D = 905  [N]  ta có 

Trong đó :

Q – Tải trọng tương đương.

h – Thời gian phục vụ.     h = 26000  [giờ].

n – Số vòng quay ổ.         n = 206  [vg/ph].

Đối với ổ đỡ :   

Trong đó :

R = 90,5  [daN].

A – Tải trọng dọc trục.                     A = 0

M – Hệ số chuyển tải trọng dọc trục về tải trọng hướng tâm:

  m = 0

K_đ – Hệ số tải trọng động.                 K_đ = 1

K_t – Hệ số nhiệt độ.                          K_t = 1,05

K_v – Hệ số vòng quay của ổ.            K_v = 1,0

  [daN].

Vậy :        .

Tra bảng 71 ( 5 trang 112) ta chọn ổ bi ký hiệu 105

 Ứng với:    d = 25 [mm];      D = 47 [mm];    B = 12   [mm].

d₂ = 32,2[mm];   D₂ = 39,8 [mm].

Hệ số khả năng làm việc :    C = 11300

 Q_{t bảng} = 500.

- Trục IV :

Hình 3.17.

  [N].

  [N].

Xét gối đỡ E có :

Với :    R_E = 415 [N]  ta có 

Trong đó :

Q – Tải trọng tương đương.

h – Thời gian phục vụ.     h = 26000  [giờ].

n – Số vòng quay ổ.         n = 206  [vg/ph].

Đối với ổ đỡ :   

Trong đó :

R = 41,5  [daN].

A – Tải trọng dọc trục.                     A = 0

M – Hệ số chuyển tải trọng dọc trục về tải trọng hướng tâm:

  m = 0

K_đ – Hệ số tải trọng động.                 K_đ = 1

K_t – Hệ số nhiệt độ.                          K_t = 1,05

K_v – Hệ số vòng quay của ổ.            K_v = 1,0

  [daN].

Vậy :        .

Tra bảng 71 (5 trang 112) ta chọn ổ bi ký hiệu 105

 Ứng với:   d = 25 [mm];        D = 47  [mm];   B = 12   [mm].

    d₂ = 32,2[mm];     D₂ = 39,8 [mm].

Hệ số khả năng làm việc :    C = 11300

 Q_{t bảng} = 500.

Tương tự ta có :   

Trong đó :

Q – Tải trọng tương đương.

h – Thời gian phục vụ.     h = 26000  [giờ].

n – Số vòng quay ổ.         n = 206  [vg/ph].

Đối với ổ đỡ :   

Trong đó :

R – Lực hướng tâm.           R = P_r1 = 213 N = 21,3 [daN].

A – Tải trọng dọc trục.                     A = P_a1 = 71 N = 7,1 [daN].

M – Hệ số chuyển tải trọng dọc trục về tải trọng hướng tâm:

  m = 0

K_đ – Hệ số tải trọng động.                 K_đ = 1

K_t – Hệ số nhiệt độ.                          K_t = 1,05

K_v – Hệ số vòng quay của ổ.            K_v = 1,0

  [daN].

Vậy :        .

Tra bảng 71 ( 5 trang 112) ta chọn ổ bi ký hiệu 309

 Ứng với: d = 45 [mm];     D = 100 [mm];      B = 25  [mm];

 d₂ = 62,7 [mm]; D₂ = 82,6 [mm];    Q_{t bảng} = 2500 > 33,55 [daN].

3.4.6. Thiết kế cấu tạo hộp giảm tốc :

3.4.6.1.  Thiết kế cấu tạo các chi tiết truyền động :

Bao gồm : bánh đai, bánh răng trụ và trục được thể hiện trên phần bản vẽ.

3.4.6.2. Thiết kế cấu tạo hộp giảm tốc :

- Vỏ hộp chế tạo bằng gang.

- Nắp và thân ghép bằng bulông.

- Bề mặt lắp ghép giữa nắp và thân hộp song song với đáy hộp.

- Các chi tiết quay trong hộp được bôi trơn bằng phương pháp ngâm dầu, que thăm dầu và nút tháo dầu.

- Thân hộp có chân đế và liên kết với bề mặt bằng bulông nền.

- Tại các ổ đỡ có bộ phận lót kín.

- Trên nắp vỏ hộp có vít nâng.

3.4.6.3. Một số kích thước cơ bản của vỏ hộp :

- Chiều dầy thành thân hộp.

δ = 10 [mm].

- Chiều dầy thành nắp hộp.

δ₁ = 10 [mm].

- Chiều dầy mặt bích dưới thân hộp.

b = 1,5. δ = 1,5.10 = 15  [mm].

- Chiều dầy mặt bích trên thân hộp.

b = 1,5. δ₁ = 1,5.10 = 15 [mm].

- Chiều mặt đế.

P = 2,35. δ = 2,35.10 = 23,5 [mm].

- Chiều dầy gân hộp.

m  = ( 0,85 ÷ 1 ).δ = ( 0,85 ÷ 1 ).10 = 0,85 ÷ 10  [mm].

Chọn m = 10 [mm].

- Đường kính bulông nền.

d_n = 0,036.A + 12 = 0,036.88 + 12 = 15 [mm].

- Đường kính các bulông.

     + Ở cạnh ổ :        d­₁ = 0,7. d_n = 0,7.15 = 10,5   [mm].

Chọn d₁ = 12  [mm].

 + Ghép mặt bích nắp và thân.

d₂  = (0,5 ÷ 0,6).d_n = ( 0,5 ÷ 0,6 ).15 = ( 7,5 ÷ 9 )  [mm].

Chọn d₂ = 8  [mm].

 + Ghép nắp ổ :

d₃  = (0,4 ÷ 0,5).d_n = ( 0,4 ÷ 0,5 ).15 = ( 6 ÷ 7,5 )  [mm].

Chọn d₃ = 7  [mm].

+ Lắp ghép cửa thăm :

d₄  = (0,3 ÷ 0,4).d_n = ( 0,3 ÷ 0,4 ).15 = ( 4,5 ÷ 6 )  [mm].

Chọn d₄ = 6  [mm].

- Khoảng cách C₁ từ mặt ngoài của vỏ hộp đến tâm các bulông d_n, d₁, d_2, d₃, d₄.

C_1n  = 1,2.d_n + (5 ÷ 8)  [mm].

Chọn:     C_1n = 24  [mm];     C₁₁ = 22  [mm];    C₁₂ = 16  [mm].

 C₁₃ = 14  [mm];     C₁₄ = 12  [mm].

- Chiều rộng mặt bích :

K = C₁₂ + C₂ = C₁₂ + 1,3.d₂ = 16 + 1,3.8 = 26,4  [mm].

Chọn K = 28  [mm].

- Chiều rộng mặt bích chỗ lắp ổ :    l₁ = 30  [mm].

- Khoảng cách từ mép lỗ lắp ổ đến tâm bulông d₁ :  e = 14  [mm].

- Khe hở nhỏ nhất của bánh răng và thành trong hộp.

a  = 1,2.δ = 1,2.10 = 12  [mm].

- Số bulông nền:      n = 6 .

3.4.6.4. Bôi trơn hộp giảm tốc :

Do vận tốc làm việc nhỏ nên chọn phương pháp bộ phận truyền động (cặp bánh răng trụ hai cấp) được bôi trơn bằng phương pháp ngâm dầu, các gối đỡ được bôi trơn bằng mỡ. Chọn bộ nhớt của dầu bôi trơn bánh răng ở 50ºC là 116 centistoc chọn loại AK20 .

3.4.6.5. Cố định ổ trên trục và trong vỏ hộp :

- Cố định ổ trên trục: Dùng đệm chắn mặt đầu là phương pháp đơn giản và chắc chắn.

- Cố định ổ trong vỏ hộp: Đặt vòng ngoài của ổ vào giữa mặt trong của nắp ổ và vòng chắn.

CHƯƠNG IV

LẬP QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG BÁNH RĂNG TRUYỀN ĐỘNG

4.1. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG BÁNH RĂNG TRUYỀN ĐỘNG.

4.1.1. Yêu cầu kỹ thuật :

Ngoài các yêu cầu về độ chính xác khi cắt răng. Khi chế tạo các chi tiết này cần có yêu cầu kỹ thuật sau :

- Độ không đồng tâm giữa mặt lỗ và đường tròn cơ sở trong khoảng 0,05 ÷ 0,1 mm.

- Độ không vuông góc giữa mặt đầu và tâm lỗ nằm trong khoảng 0,01 ÷ 0,15 mm .

- Mặt lỗ và lỗ trục được gia công đạt độ chính xác cấp 7.

- Độ nhám của bề mặt trên đạt R_a =1,25 ÷ 0,63.

- Đường kính ngoài của bánh răng gia công đạt độ chính xác cấp 8.

- Sau khi nhiệt luyện đạt độ cứng 50 ÷ 60 HRC.

- Độ cứng của bề mặt gia công thường đạt 200HB.

4.1.2. Chọn vật liệu chế tạo bánh răng :

Vật liệu có ảnh hưởng đến khả năng làm việc của chi tiết và phụ thuộc vào điều kiện làm việc của chúng. Vì vậy cần phải chọn vật liệu đảm bảo khả năng làm việc của chi tiết, đó chính là tính chống mài mòn và độ cứng thép phải có tính chịu nhiệt chịu được ứng suất lớn để tránh gãy răng…

Chọn thép C45 và C35 (thép kết cấu cácbon chất lượng tốt) vì lượng chứa các tạp chất ≤ 0,04% ; R = 0,035% được cung cấp ở dạng vật rắn, rèn và các bán thành phẩm được quy định cả thành phần hóa học lẫn cơ tính. Do có thành phần lẫn cơ tính quy định chặt chẽ, nên được dùng chủ yếu trong các chi tiết máy.

σ_b = 560 [N/mm₂].

σ_ch = 280 [N/mm₂].

HB = 200 [N/mm₂].

4.1.3. Tính công nghệ trong kết cấu :

Tính công nghệ trong kết cấu là một tính chất quan trọng trong chi tiết cơ khí nhằm bảo đảm chất lượng tiêu hao của kim loại là ít nhất, khối lượng gia công và lắp ráp là ít nhất, giá thành chế tạo là thấp nhất trong điều kiện và quy mô sản xuất nhất định. Khi nghiên cứu nâng cao tính công nghệ trong kết cấu chi tiết cần phải đảm bảo những nguyên tắc sau :

- Tính công nghệ trong kết cấu phụ thuộc rất nhiều vào quy mô sản xuất cũng tính hàng loạt sản phẩm.

- Tính công nghệ trong kết cấu phải được nghiên cứu triệt để trong từng giai đoạn của quá trình chế tạo sản phẩm cơ khí.

- Tính công nghệ kết cấu cần được nghiên cứu theo điều kiện sản phẩm cụ thể.

- Kết cấu phải đảm bảo sao cho trọng lượng kết cấu là nhỏ nhất.

- Sử dụng vật liệu thống nhất, dễ kiếm và rẻ tiền.

- Quy định kích thước dung sai và độ nhám bề mặt hợp lý.

- Phải kết cấu hợp lý để gia công cơ khí, lắp ráp thuận lợi.

Tính công nghệ trong kết cấu bánh răng :

- Hình dáng lỗ phải đơn giản, vì nếu hình dáng lỗ phức tạp ta phải dùng máy  rơvônve hoặc máy bán tự động để gia công.

- Ngoài mặt hình răng phải đơn giản, bánh răng có tính công nghệ cao nhất là khi hình dáng bề mặt ngoài phẳng, không có mayơ.

- Bề dày của mặt phải đủ để tránh biến dạng khi nhiệt luyện.

- Hình dáng và kích thước các rãnh thuận tiện cho việc thoát dao.

- Kết cấu bánh răng phải tạo điều kiện cho việc gia công nhiều dao cùng một lúc.

- Các bánh răng bậc có cùng một môđun.

- Kích thước kết cấu bánh răng có thể lấy như sau :

d_e = ( 1,5 ÷ 1,7 ).d                      l_c = ( 0,8 ÷ 1,5 ).d

e = ( 0,15 ÷ 0,3 )                         s = ( 1,5 ÷ 3 )   mm.

4.1.4. Xác định dạng sản xuất :

Dựa vào nhu cầu xã hội, nhà máy cần sản xuất một số lượng sản phẩm lớn trong một thời gian nhất định. Đó là kế hoạch sản xuất của nhà máy, kế hoạch sản xuất này có thể là cấp trên giao, cũng có thể là do bản thân nhà máy tự lập ra.

- Trong kế hoạch sản xuất chi tiết quan trọng là sản lượng hàng năm tính theo đơn vị sản phẩm (chiếc) hoặc trọng lượng tấn.

- Trong chế tạo máy người ta phân ra 3 dạng sản xuất.

+ Sản xuất đơn chiếc.

+ Sản xuất hàng loạt (hàng loạt lớn, hàng loạt vừa, hàng loạt nhỏ).

+ Sản xuất hàng khối.

Mỗi dạng sản xuất có những đặc điểm riêng phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau. Tuy nhiên ở đây ta không đi sâu vào nghiên cứu những đặc điểm của từng loại sản xuất mà chỉ nghiên cứu phương pháp tính toán.

Muốn xác định dạng sản xuất trước hết phải biết sản lượng hàng năm của chi tiết gia công. Sản lượng hàng năm được xác định theo công thức :

.

Trong đó :

N – Số chi tiết được sản xuất trong năm.

N₁ – Số sản phẩm được sản xuất trong 1 năm N = 1000 chiếc/năm.

m – Số chi tiết trong 1 sản phẩm.

β – Số chi tiết được chế tạo thêm để dự trữ : β = 300 chiếc.

 chiếc/năm.

- Xác định sản lượng hàng năm của chi tiết (xác định trọng lượng chi tiết).

Trọng lượng chi tiết :      Q = V.γ

Ở đây :  V – Thể tích chi tiết [dm³].                        V = 0,75.(D² – d²).l.

γ – Trọng lượng riêng vật liệu :                  γ = 7,852 [kg/m³].

D – Đường kính ngoài trung bình chi tiết : D = 1,1 [dm].

d – Đường kính trong chi tiết :                   d = 0,20  [dm]. 

l – Chiều dài chi tiết :                         l = 0,3 [dm³].                       

=> Q = 0,75.( 1,1² – 0,2² ).0,3.7,852 = 2  [kg].    

Căn cứ vào trọng lượng chi tiết và số chi tiết được sản xuất trong năm ta xác định được là sản xuất vừa. (4 bảng 21 trang 24).

4.1.5. Xác định phương pháp chế tạo phôi và tính lượng chi tiết gia công và chuẩn bị phôi :

Loại phôi được xác định theo kết cấu của chi tiết, vật liệu, điều kiện sản xuất cụ thể của từng nhà máy xí nghiệp địa phương. Chọn phôi tức là chọn phương pháp chế tạo phôi, xác định lượng dư, kích thước và dung sai của phôi.

Xác định loại phôi và phương pháp chế tạo phôilà một bài toán tổng hợp phải nhằm mục đích đảm bảo tính kinh tế kĩ thuật chung của quy định chế tạo chi tiết máy. Như vậy, khi xác định loại phôi và phương pháp chế tạo phôi cho chi tiết máy phải chú ý đến các chi tiết sau:

- Đặc điểm về kết cấu và yêu cầu chịu tải khi làm việc của chi tiết máy (hình dạng, kích thước vật liệu, chức năng làm việc).

- Sản lượng hàng năm của chi tiết máy có xét đến số lượng, dư trữ và tỷ lệ phế phẩm trong quá trình sản xuất.

- Điều kiện sản xuất thực tế xét về mặt kỹ thuật sản xuất và tổ chức sản xuất (khả năng về trang thiết bị chế tạo phôi, khả năng hợp tác trong chế tạo phôi).

Căn cứ vào các yếu tố trên ta đưa ra phương pháp chế tạo phôi của cặp bánh răng truyền động là phôi đúc (chịu tải trọng trung bình và nhỏ).

4.1.6. Xác định lượng dư gia công :

Phôi được xác định hợp lý phụ thuộc vào việc xác định lượng dư gia công. Lượng dư gia công được xác định hợp lý về trị số và dung sai sẽ góp phần đảm bảo hiệu quả kinh tế của quá trình công nghệ vì :

Lượng dư quá lớn sẽ tốn nguyên vật liệu, tiêu hao lao động để gia công nhiều, tốn năng lượng điện, dụng cụ cắt, vận chuyển nặng…dẫn đến giá thành tăng.

Ngược lại lượng chi phí quá nhỏ sẽ không đủ hết độ sai lệch của phôi để biến phôi thành chi tiết hoàn hảo.

Tính lượng dư gia công cho lỗ bánh răng :

- Bề mặt lỗ bánh răng có đường kính d = 20 ^+0,021 với R_z = 0,63 µm.

Lượng dư gia công tính cho các bước khoan, khoét, doa, mài lỗ :

Trong đó :

Z_min - Lượng dư bé nhất của bước công nghệ thứ i.

R_{zi – 1} - Chiều cao nhấp nhô bề mặt.

T_{i – 1} - Chiều sâu lớp bề mặt hư hỏng.

ρ_{i – 1} - Sai số không gian bề mặt gia công.

ε_i - Sai số gá đặt phôi.

- Khoan lỗ đạt Ø 19,6^+0,21 từ phôi đúc T₁ = 100 µm  R_z1 = 50 µm.

Với :     C₀ – Độ lệch đường tâm lỗ :     C₀ = 25 µm.

Δy – Độ cong đường trục lỗ.   Δy = 0,9 µm/mm.

l – Chiều dài lỗ :                      l = 30 mm.

- Khoét lỗ sau bước khoan  Ø19,8^+0,1 R_Z = 30 µm,  T₂ = 40 µm.

Sai lệch không gian chính là độ lệch tâm lỗ C₀ nhân với hệ số giảm sai K_s = 0,05.

P₂ = C₀.0,05 = 25.0,05 = 1,25

Lượng dư để khoét lỗ sau bước khoan nếu không xét đến sai số gá đặt chi tiết gia công ở bước khoét ( ε₂ = 0 ).

=> 2Z_min = 2.( 50 + 100 + 6,08) = 312  µm.

- Doa lỗ sau bước khoan Ø19,8^+0,1   R_Z2 = 5µm,  T₂ = 10 µm.

Sai số hình dáng lỗ :

+ Độ không bằng đường trục.          x = 5 µm.

+ Độ méo bằng đường trục :          y = 5 µm.

+ Độ côn bằng đường trục.            z = 6  µm.

Sai số hình dáng tổng cộng :

  µm.

Lượng dư để doa lỗ sau bước khoét nên bỏ qua sai số gá đặt ( ε₂ = 0 ).

=> 2Z_min2 = 2.( 30 + 40 + 1,25 ) =142,5 µm.

Lượng dư gia công cho bước mài :

2Z_min2 = 2.K.( R_zi + ΔΦ ) .

K – hệ số xét đến khuyết tật của bề mặt gia công cho bước trước để lại.

ΔΦ – sai số hình dáng bề mặt gia công cho bước sát trước để lại.

- Mài lỗ đạt Ø 20^+0,021.

+ Độ không bằng đường trục         x = 3 µm.

+ Độ méo bằng đường trục :          y = 3 µm.

+ Độ côn bằng đường trục.            z = 4  µm

Sai số hình dáng tổng cộng :

  µm.

Lượng dư gia công cho bước mài sau khi doa:

2Z_min3 = 2.K.( R_z2 + ΔΦ ) = 2.( 5 + 9,3 ).1,25 = 35,75

Kích thước tính toán được xác định như sau :

+ Kích thước lớn nhất của lỗ chi tiết.  D_max = 20,021  mm.

Kích thước trung gian của lỗ trước khi mài.

D_max2 = D_max – 2.Z_min3 =20,021 – 0,03575 = 19,98 mm.

D_max1 = D_max2 – 2.Z_min2 =19,98 – 0,1425 = 19,83mm.

D_max = D_max1 – 2.Z_min1 =19,83 – 0,312 = 19,52 mm.

Dung sai kích thước :

Dung sai khi khoan :      δ₀ = 0,21  µm.

Dung sai khi khoét :       δ₁ = 0,1  µm.

Dung sai khi doa :          δ₂ = 0,052  µm.

Dung sai khi mài :          δ₃ = 0,021  µm.

Kích thước nhỏ nhất :

D_min3 = D_max3 - δ₃ = 20,021 – 0,021 = 20 [mm].

D_min2 = D_max2 – δ₂ = 19,98 – 0,052 = 19,93 [mm].

D_min1 = D_max1 – δ₁ = 19,83 – 0,1 = 19,73 [mm].

D_min0 = D_max0 – δ₀ = 19,52 – 0,21 = 19,31 [mm].

Lượng dư trung gian nhỏ nhất và lớn nhất khi :

- Bước mài : 

2Z_min3 = D_max3 – D_max2 = 20,021 – 19,98 = 0,041 mm.

2Z_max3 = D_min3 – D_min2 = 20 – 19,93 = 0,07 mm.

- Bước doa :

2Z_min2 = D_max2 – D_max1 = 19,98 – 19,83 = 0,15 mm.

2Z_max2 = D_min2 – D_min1 = 19,98 – 19,73 = 0,25 mm.

- Bước khoét :

2Z_min1 = D_max1 – D_max0 = 19,83 – 19,52 = 0,31 mm.

2Z_max3 = D_min1 – D_min0 = 19,73 – 19,31 = 0,42 mm.

Tổng lượng dư nhỏ nhất :

2Z_min = 0,041 + 0,15 + 0,31 = 0,501    mm.

Tổng lượng dư lớn nhất :

2Z_max = 0,07 + 0,25 + 0,42 = 0,74    mm.

Lượng dư tổng cộng :

δ_Z = Z_max – Z_min = 0,74 – 0,501 = 0,239  mm.

δ₀ – δ₃ = 0,21 – 0,021 = 0,189   mm.

Lượng dư khi khoét :

δ₂ = Z_max1 – Z_min1 = 0,42 – 0,31 = 0,11  mm.

δ₀ – δ₁ = 0,21 – 0,1 = 0,11   mm.

Lượng dư tổng cộng danh nghĩa :

2Z₀ = 2Z_max – ES_ph + ES_ct

Trong đó :

ES_th – Sai lệch với giới hạn trên của phôi.        ES_ph = 0,1

ES_ct – Sai lệch với giới hạn trên của chi tiết.    ES_ct = 0,021

2Z₀ = 0,74 – 0,1 + 0,021 = 0,661.

Kích thước đường kính lỗ cần khoan là :

D₀ = D_ct – 2Z₀ = 20,021 – 0,661 = 19,36^+0,21

Tính lượng dư cho bề mặt trụ ngoài.

- Bánh răng có Ø110_-0,087.

Tra bảng 3 – 95 ( 11 trang 252 ) ta xác định được lượng dư tổng cộng là 1,5 mm (lượng dư một phía), dung sai kích thước phôi .

Kích thước trụ ngoài của phôi là 110 + 2.1,5 = 113 mm.

Kích thước trụ ngoài lớn nhất là D_max = 113 + 1,7 = 114,7  mm.

Kích thước trụ ngoài nhỏ nhất là D_min = 113 – 1,7 = 111,3  mm.

Quá trình công nghệ gồm các bước sau :

+ Tiện thô.

+ Tiện bán tinh.

+ Tiện tinh.

+ Mài lỗ.

- Tiên thô, độ chính xác đạt được là H15, dung sai cho kích thước = 1,85 mm.

- Tiện bán tinh, độ chính xác đạt được là H12, dung sai cho kích thước = 0,46 mm.

- Tiện tinh, độ chính xác đạt được là H9, dung sai cho kích thước  = 0,087 mm.

Tra bảng 3.120 (12 trang 265) ta có lượng dư trung gian cho bước tiện tinh : 2Z₃ = 1,2.

Lượng dư cho bước tiện thô và tiện bán tinh là :

Z_max – Z₃ = 4,7 – 1,2 = 3,5 mm.

Lượng dư cho tiện bán tinh là : Z₂ = 1,4 mm.

Lượng dư cho tiện thô là :         Z₁ = 2,1 mm.

Đường kính phôi sau bước tiện thô :

D_max1 = D_max – Z₁ = 114,7 – 2,1 = 112,6 mm.

Đường kính phôi sau bước tiện bán tinh :

D_max2 = D_max1 – Z₂ = 112,6 – 1,4 = 111,2 mm.

Đường kính phôi sau bước tiện tinh :

D_max3 = D_max2 – Z₃ = 111,2 – 1,2 = 110 mm.

Bảng kết quả tính lượng dư và kích thước trung gian bằng cách tra bảng.

Tính lượng dư cho bề mặt mặt bên :

Tra bảng 3 – 103 (12 trang 256) lượng dư tổng cộng cho bề mặt trụ (mặt bên) là 2mm (lượng dư một phía), dung sai kích thước phôi là .

Lượng dư tổng cộng hai phía là : 2Z₀ = 2.2 = 4 mm.

Chiều dài của phôi là : 30 + 4 = 34 mm.

Chiều dài lớn nhất của phôi là : L_max = 34 + 1,7 = 35,7 mm.

- Quy trình công nghệ gồm các bước sau :

+ Tiện thô.

+ Tiện bán tinh.

+ Tiện tinh.

- Tiện thô, độ chính xác đạt được là H15, dung sai kích thước = 0,84 mm.

- Tiện bán tinh, độ chính xác đạt được là H12, dung sai cho kích thước = 0,21 mm.

- Tiện tinh, độ chính xác đạt được là H9, dung sai cho kích thước bằng  = 0,052 mm.

Tra bảng 52 – 1 (11 trang 76) ta có :

 Lượng dư trung gian cho bước tiện tinh là :

2Z₃ = 0,4 mm.

Lượng dư trung gian cho bước tiện bán tinh là :

Z₂ = 1,5 mm.

Lượng dư trung gian cho bước tiện thô là :

Z₁ = 3,8 mm.

Đường kính phôi sau bước tiện thô :

D_max1 = D_max – Z₁ = 35,7 – 3,8 = 31,9 mm.

Đường kính phôi sau bước tiện bán tinh :

D_max2 = D_max1 – Z₂ = 31,9 – 1,5 = 30,4 mm.

Đường kính phôi sau bước tiện tinh :

D_max3 = D_max2 – Z₃ = 30,4 – 0,4 = 30 mm.

Chọn lại lượng dư sau bước tiện tinh :

2Z₃ = 30,052 – 30 = 0,052 mm.

4.1.7. THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT :

Số lượng các nguyên công của một quá trình công nghệ thuộc vào phương pháp thiết kế của các nguyên công. Trong thực tế người ta thường áp dụng hai phương pháp thiết kế nguyên công tùy theo trình độ phát triển sản xuất của ngành chế tạo máy. Đó là phương pháp tập trung nguyên công và phân tán nguyên công.

Thiết kế quy trình công nghệ gia công một chi tiết phụ thuộc rất nhiều vào trang bị công nghệ của từng xí nghiệp, nhà máy chế tạo cơ khí. Căn cứ vào điều kiện trang bị công nghệ sao cho đảm bảo được 2 điều kiện đó là kinh tế kỹ thuật.

Hình 4.1: Sơ đồ đánh số bề mặt gia công chi tiết.

Phương pháp gia công bánh răng trụ :

4.1.8. Thiết kế nguyên công :

4.1.8.1. Nguyên công 1 :

a. Nội dung các bước trong nguyên công :

- Tiện mặt đầu (3,4)

- Tiện bán tinh (3,4)

- Khoan (1)

- Khoét (1)

- Doa (1)

Hình 4. 2: Sơ đồ gá đặt của nguyên công 1.

b. Chọn máy công nghệ :      Chọn máy tiện T630

Đặc tính kỹ thuật máy tiện T620

- Đường kính lớn nhất của phôi Ø400 (mm).

- Khoảng cách giữa 2 mũi tâm : 710,100,1400 (mm).

- Số cấp vòng quay trục chính : Z = 23.

- Số vòng quay trục chính : n = 12,5 – 2000 (vòng/s).

- Ren cắt được  (Tra ren tài liệu máy dụng cụ).

- Lượng chạy dao :  Dọc             0,07 – 4,16  mm/v

    :   Ngang        0,035 – 2,08  mm/v

- Động cơ điện     :  Công suất   N = 10 Kw.

: Số vòng quay n = 1450 v/s.

c. Xác định chuẩn công nghệ và phương pháp gá đặt :

- Chi tiết được định vị mặt trụ ngoài bằng mâm cặp 3 chấu, khống chế 4 bậc tự do. Chuẩn định vị là chuẩn thô với các yêu cầu độ đồng tâm giữa mặt trụ ngoài và mặt trụ trong. Yêu cầu này được thực hiện dễ dàng. Nếu bề mặt trụ ngoài và bề mặt trụ trong cùng một chuẩn nghĩa là trong cùng một lần gá phôi trên cặp.

d. Dụng cụ cắt :

- Dao tiện thô, vật liệu làm dao T15K6 (6% cacbon, 15% cacbit titan, 79% cacbit vonfram).

Các thông số hình học như sau :

Hình 4. 3: Kết cấu của dao tiện.

- Mũi khoan hợp kim cứng T15K6. Thông số hình học của mũi khoan như sau.

D = 19,6; 2φ = 116º ; L = 140 mm; l = 65(mm).sổ tay CNCTM tập1 (bảng 4- 40 trang 321).        Kết cấu mũi khoan hợp kim cứng T15K6.

Hình 4.5: Kết cấu mũi khoan.

- Mũi khoét làm bằng hợp kim T15K6. Thông số hình học mũi khoét như sau:

Hình 4. 6: Kết cấu mũi khoét.

D = 19,8; L = 130 mm;  l = 55 mm. (sổ tay CNCTM1 bảng 4 – 47 trang 332).

- Mũi doa : Vật liệu làm mũi doa là thép hợp kim T15K6. Các thông số hình học như sau :            L = 130 (mm); l = 20 (mm) ; D = 19,9 (mm)

Hình 4.7: Kết cấu mũi doa.

e. Dung dịch trơn nguội :     Emuxi 10%

f. Dụng cụ kiểm tra :

Để kiểm tra kích thước ở nguyên công này, ta dùng thước 0 – 150 x 0, (mm).

4.1.8.2. Nguyên công 2 :

a. Thứ tự nguyên công :

- Tiện mặt đầu (8,9)

- Tiện bán tinh (8,9).

- Sơ đồ gá đặt nguyên công 2 :

b. Chọn máy công nghệ :

Chọn máy tiện T620

c. Xác định chuẩn công nghệ và phương pháp gá đặt :

                                                              Hình 4. 8: Sơ đồ gá đặt nguyên công 2.

- Chi tiết được định vị mặt trụ ngoài bằng mâm cặp 3 chấu, khống chế 4 bậc tự do. Chuẩn định vị là chuẩn thô với các yêu cầu độ đồng tâm giữa mặt trụ ngoài và mặt trụ trong. Yêu cầu này được thực hiện dễ dàng. Nếu bề mặt trụ ngoài và mặt trụ trong cùng một chuẩn nghĩa là trong cùng một lần gá phôi trên mâm cặp trong cùng một lần gá phôi trên.

d. Dụng cụ cắt :

Dao tiện mặt đầu làm bằng vật liệu T15K6. Dao giống như dao tiện ở nguyên công 1.

e. Dung dịch : trơn nguội Enuxi 10%

f. Dụng cụ đo: Để kiểm tra kích thước ở nguyên công này, ta dùng thước cặp 0 – 100 x 0,02 (mm).

4.1.8.3. Nguyên công 3 :

a. Thứ tự nguyên công :

- Tiện thô (6)

- Tiện bán tinh (6).

- Tiện tinh (6)

- Vát mép .

b. Chọn máy công nghệ :

chọn máy tiện T620

Hình 4.9: Sơ đồ gá đặt nguyên công 3.

c. Xác định chuẩn công nghệ và phương pháp gá đặt :

- Chuẩn công nghệ là chuẩn tinh chỉnh bề mặt định vị là bề mặt trụ trong.

- Gá đặt trên trục gá, hai đầu chống tâm một đầu kẹp tốc.(hình vẽ).

d. Dụng cụ cắt :

Dao tiện thô

Hình 4.10: Kết cấu dao tiện.

và tiện tinh làm bằng vật liệu T15K6 giống như các nguyên công trước.

e. Dụng cụ kiểm tra :

Thước cặp phạm vi đo 0 – 150 (mm), giá trị vạch chia 0,02 (mm).

f. Dung dịch trơn nguội : Emuxi 10%.

4.1.8.4. Nguyên công 4 :

a. Thứ tự nguyên công :

- Tiện tinh (3,4).

- Vát mép.

b. Chọn máy công nghệ :

Máy tiện T620.

c. Xác định chuẩn công nghệ và

phương pháp gá đặt :

- Chuẩn định vị công nghệ và phương

pháp gá đặt.

HÌnh 4.11: Sơ đồ gá đặt nguyên công 4.

- Chi tiết được gá đặt là chuẩn tinh.

- Chi tiết được gá trên mâm cặp 3 chấu khống chế 4 bậc tự do.                       

d. Dụng cụ cắt :

Dao tiện tinh và dao vát mép làm vật liệu T15K6.

Hình 4.12: Kết cấu dao tiện.

e. Dụng cụ đo : như nguyên công 3.

f. Dung dịch trơn nguội : Emuxi 10%.

4.1.8.5. Nguyên công 5 :

a. Thứ tự nguyên công :

- Tiện tinh (8,9).

- Vát mép.

b. Chọn máy công nghệ : Máy tiện T620.

c. Xác định chuẩn công nghệ

và phương pháp gá đặt :

- Chuẩn định vị công nghệ và

phương pháp gá đặt.

- Chi tiết được gá đặt là chuẩn tinh.

- Chi tiết được gá trên mâm

cặp 3 chấu khống chế 4 bậc tự do.

                                                        Hình 4.13: Sơ đồ gá đặt nguyên công 5.

d. Dụng cụ cắt :

Dao tiện tinh và dao vát mép làm vật liệu T15K6. (giống nguyên công 4).

e. Dụng cụ đo : Như nguyên công 4.

f. Dung dịch trơn nguội : Emuxi 10%.

4.1.8.6. Nguyên công 6 :

a. Thứ tự nguyên công :

- Phay răng (6).

b. Chọn máy công nghệ : Chọn máy phay 5B312.

Đặc tính kỹ thuật của máy phay răng

- Đường kính lớn nhất của bánh răng        : 320 (mm).

- Môđun lớn nhất của máy                         : 6 (mm).

- Đường kính lớn nhất của dao                  : 160  (mm).

- Công suất động cơ chính (KW)               : 7,5 (KW).

- Kích thước phủ bì ( dài x dọc x cao )       : 1790 x 1000 x 2450.

- Khối lượng                                                : 5250 (kg).

(Tra bảng 9 – 65 trang 117 STCNCTM tập 3 ).

c. Xác định chuẩn công nghệ và pgương pháp gá đặt :

- Chuẩn công nghệ là chuẩn tinh. Bề mặt định vị là bề mặt trụ trong. Gá đặt trên trục gá.

Hình 4.14: Sơ đồ gá đặt nguyên công 6.

d. Dụng cụ cắt :    Chọn dao phay đĩa môđun có các thông số sau :

Môđun = 3 (mm); D = 63 (mm); d = 22 (mm); B = 8 (cm).

(Tra bảng 4-80 trang 368 STCNCTM tập 1).

Kết cấu dao phay đĩa

.

Hình 4.15: Kết cấu dao phay đĩa.

e. Dụng cụ đo : Dùng đồng hồ đo.

f. Dung dịch trơn nguội : Emuxi 10%

5.1.8.7. Nguyên công 7 :

a. Thứ tự nguyên công :

Nhiệt luyện :

Nhiệt luyện là nguyên công có tác dụng quyết định đến chất lượng sản phẩm cơ khí nên là nguyên công không thể thiếu trong quy trình công nghệ. Tác dụng nhiệt ở hai điểm.

- Tăng độ bền, độ cứng và tính chống mài mòn chi tiết.

- Cải thiện tính công nghệ.

b. Tôi :

Chi tiết được gia công sơ bộ rồi đem tôi với mục đích :

- Nâng cao độ bền và tính chống mài mòn của thép, do đó kéo dài thêm thời hạn làm việc của chi tiết chịu mài mòn.

- Nó quyết định cơ tính của thép phù hợp với điều kiện làm việc, do đó quyết định tuổi thọ của chi tiết.

+ Chọn phương án tôi :

Với yêu cầu mặt trụ trong, mặt răng có độ cứng cao để chống mài mòn và sai lệch hình dáng sau khi tôi phải nhỏ.

Để đáp ứng các điều kiện trên, ta chọn phương án tôi cao tần.

+ Đặc điểm của phương pháp tôi cao tần :

Có thể khống chế tự động, hiệu suất cao, nói chung các thao tác có thể hoàn thành trong một thời gian ngắn (2 – 15 ) giây.

Có thể bảo đảm chi tiết có chất lượng cao, như bề mặt thì rất cứng mà phần lõi lại bền và dai, không thể làm cho hạt tinh thể lên vì quá nhiệt không có hiện tượng thoát cacbon và oxy hóa bề mặt.

Có thể dùng tần số và tốc độ tôi khác nhau, ta sẽ có được chiều dày lớp tôi tùy ý.

- Các thiết bị tôi cao tần :

Nguồn điện xoay chiều, tùy theo tần số dòng điện khác nhau mà ta chọn máy phát tần số khác nhau.

Tần số dòng điện quyết định chiều dày lớp nung nóng, do đó quyết định chiều dày lớp thấm tôi : Căn cứ vào chiều dày lớp thấm tôi δ = 0,3 – 1 mm, (5 bảng 72 trang 311) ta chọn được tần số dòng điện f = 250.000 Hz.

Vòng cảm ứng

Là bộ phận dùng để nung nóng bề mặt chi tiết cần tôi, vòng cảm ứng được làm bằng vật liệu đồng đỏ và nó được nối với nguồn điện phát ra tần số cao. Tùy theo hình dạng chi tiết tôi bề mặt, người ta dùng các loại vòng cảm ứng khác nhau.

- Chọn nhiệt độ tôi :

Chất lượng của thép tôi phụ thuộc rất nhiều vào cách chọn nhiệt độ tôi, vì thép được tôi là thép C45, C50 nên ta chọn được nhiệt độ tôi là : V = 600^oC/s.

- Môi trường làm nguội :

Vì tôi cao tần nên môi trường làm nguội là nước.

c. Ram :

Như đã biết sau khi tôi, thép đạt được độ cứng cao, độ dẻo, độ dai thấp có ứng suất bên trong. Với trạng thái như vậy, tuy có tính chống mài mòn tốt nhưng thép rất dễ bị phá hủy vì dòn. Vì vậy sau khi tôi đạt tổ chức Mactexit phải tiến hành ram để giảm bớt độ cứng, tăng độ dẻo, độ dai, khi bỏ ứng suất bên trong làm cơ tính mã thép phù hợp với điều kiện làm việc của chi tiết. Vì vậy yêu cầu chi tiết sau khi nhiệt luyện đạt độ cứng 60 – 62 HRC trên cơ sở đó ta chọn phương pháp ram thấp. Với phương pháp này thì độ cứng giảm đi đôi chút nhưng khi được ứng suất bên trong của chi tiết. Ở đây độ cứng chỉ giảm đi 1 – 7 HRC.

Ta chọn nhiệt độ ram 150 – 160^oC (5 bảng 559) thời gian làm nguội cùng lò.

4.1.8.8. Nguyên công 8 :

a. Thứ tự nguyên công :

Mài lỗ (1)

Sơ đồ gá đặt nguyên công 8.

Hình 4.16: Sơ đồ gá đặt nguyên công 8.

b. Chọn máy công nghệ : Chọn máy mài vạn năng 3A227B

Đặc tính kỹ thuật máy mài lỗ vạn năng 3A227B

Xem tài liệu (Bảng 9-52 trang 99 CNCTM tập 3)

c. Xác định chuẩn công nghệ và phương pháp gá đặt :

- Chuẩn công nghệ là chuẩn tinh.

- Định vị bằng mặt răng. 

d. Dụng cụ cắt : chọn loại nguyên đá V1: 

Hình 4.17: Kết cấu đá mài lỗ.

Dụng cụ đo :

f . Dung dịch trơn nguội : Emuxi 10%

5.1.8.9. Nguyên công 9 :

a. Thứ tự nguyên công :

Mài răng.

b. Chọn công nghệ máy :

Chọn máy mài răng 586

Hình 4.18: Sơ đồ gá đặt nguyên công 9.

c. Xác định chuẩn công nghệ và phương pháp gá đặt :

Chọn chuẩn công nghệ và sơ đồ gá đặt.

d. Dụng cụ cắt : Đá mài định hình

e. Dung dịch trơn nguội : Emuxi 10%

4.2.  XÁC ĐỊNH CHẾ ĐỘ CẮT :

Xác định chế độ cắt là nhiệm vụ quan trọng trong khi thiết kế quy trình công nghệ, chất lượng bề mặt, năng suất gia công phụ thuộc rất nhiều vào chế độ gia công.

Mục đích của phần này là chính xác chế độ gia công một cách hợp lý sao cho đảm bảo chất lượng (độ nhám) bề mặt gia công, độ chính xác yêu cầu (hình dáng hình học) đảm bảo được năng suất gia công (tốc độ cắt) mà chi phí cho công việc gia công là thấp nhất (sử dụng dụng cụ được làm bền, máy móc được đảm bảo một cách an toàn khi gia công, năng lượng tiêu hao ít).

Chế độ cắt phụ thuộc vào vật liệu gia công, kết cấu của dụng cụ cắt, phương pháp gá dụng cụ cắt, dụng dịch trơn nguội và tình trạng của hệ thống công nghệ.

Chế độ cắt bao gồm các thông số sau :

- Chiều sâu cắt t (mm).

- Lượng chạy dao S  (mm/vòng).

- Vận tốc cắt v  (m/phút).

4.2.1. Chế độ cắt nguyên công 1 :

4.2.1.1. Chế độ cắt tiện mặt đầu :

Chiều sâu cắt t (mm)

Chọn tiện = 2Z_max/2

Trong đó : 2Z_max  : Lượng dư đối xứng đã được tính toán  = 1,5 (mm).

Ta được :    t = 1,5/2 = 0,75 (mm).

Vậy tiện thô ta chọn t = 0,75 (mm).

Lượng chạy dao S (mm/vòng)

+ Tiện thô  : S = 0,6 (mm/vòng) ( Bảng 5 – 11 Trang 11 STCNCTM Tập 2)

Vận tốc cắt : (m/phút)

Trong đó :

     T: Tuổi bền của dụng cụ cắt T = 60 phút.

C_v      : Trị số điều chỉnh C_v = 292

m, x, y    : Là số mũ  x = 0,15;    y = 0,3;   m = 0,18.

(Bảng 5 – 17 Trang 14 STCNCTM Tập 2).

K_v = K_mv.K_nv.K_uv

Trong đó :

K_mv : Hệ số phụ thuộc vào chất lượng vật liệu gia công, với thép : K_mv = K_n­(750/τb)^r

τb : Giới hạn bền vật liệu gia công.

K_n : Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào nhóm thép gia công K_n = 1 (Bảng 5-2 Trang 6 STCNCTM

Vậy :

K_nv : Hệ số phụ thuộc vào tình trạng phôi với phôi đúc = 0,85 ( Bảng 5-5 Trang 8 STCNCTM tập 2 ).

K_uv : Hệ số phụ thuộc vào chất lượng dụng cụ cắt.   K_uv = 1 ( Bảng 5-6 Trang 8 STCNCTM tập 2 ).

Thay vào công thức trên :

K_v = 1,7.0,85.1 = 1,445

Thay vào công thức (8-1) ta có :

Khi tiện thô :

 (m/phút).

Số vòng quay trục chính :

n =   (v/phút).

So sánh với vòng quay trên máy ta chọn :

n = 560 (v/phút).

- Vận tốc cắt thực tế :

 (m/phút).

Tính lực cắt :     P₂ (N).

P₂ = 10.C_p. t^x. S^y. Vⁿ. k_p

Trong đó :  n, x, y : Số mũ với điều kiện gia công n = -0,15; x = 1; y = 0,75 và

C_p = 200 (Bảng 5-23 Trang 18 STCNCTM tập 2).

P         :  Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào chế độ cắt cụ thể

k_p = K_MP . k_φp . k_γp . k_λp . k_rp

Với : K_MP = (τb/270)^m = (2700/750) = 3,6. (Bảng 5-9 Trang 9, dùng cho thép).

 Và  k_φp = 0,98;  k_γp = 1;  k_λp = 1;  k_rp = 1 => k_p = 0,98.3,6 = 3,5.

Thay vào ta được :

P_Z = 10.200. 0,75¹. 0,4^0,75. 142^-0,15. 3,5 = 1257,5 (N).

Công suất tiêu thụ khi cắt :

  KW.

So sánh với công suất của máy N ≤ N_máy :  4,04 < 10,08.

Vậy máy đảm bảo công suất để thực hiện bước này :

Thời gian máy :

Trong đó :     L    : Chiều dài bề mặt gia công (mm).

L₁   : Chiều dài dao (mm).

L₂   : Chiều dài thoát dao (mm).

n     : Số vòng quay trục chính.

Khi tiện mặt đầu :  L = D/2 = 110/2 = 55 (mm).

L₁ = t/tgφ + 1 = 0,5/tg45^o + 1 = 1,5 (mm).

Vậy :

  (phút).

4.2.1.2. Chế độ cắt khi khoan lỗ :

- Chiều sâu cắt  t = 0,5.D = 0,5.19,6 = 9,8 (mm)

- Lượng chạy dao S (mm/phút).

Khi khoan lỗ thông thường ta chọn lượng chạy dao lớn nhất cho phép theo độ bền của mũi khoan. Căn cứ vào loại thép gia công (Bảng 5-25 Trang 21 Tập 3) ta chọn S = 0,48 (mm/vòng). Vì L ≤ 5D nên ta chọn với hệ số K_ls = 0,9.

Trong đó L chiều dài lỗ cần gia công.

Vậy S = 0,48.0,9 = 0,432 (mm/vòng).

- Tốc độ cắt V (m/phút) : tốc độ cắt khi khoan được xác định theo công thức sau

 .

Trong đó : C_v = 25,3;  q = 0,25;  y = 0,40;  m = 0,125. (Bảng 5-28 Trang 23 tập 2).

K_v = K_Mv . K_uv . K_lv

Trong đó :

K_uv  : Hệ số phụ thuộc vào vật liệu dụng cụ cắt.

K_uv  : Hệ số phụ thuộc vào chiều sâu khoan.

σ_b    : Giới hạn bền của vật liệu gia công   =  2700 (N/mm²).

K_n   : Hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc vào nhóm thép theo tính gia công

K_n = 0,8;     n_v = 1 Thay vào

K_nv = 1,4;   K_lv = 1   ( Bảng 5-6 Trang 8 và 5-31 trang 24 tập 2 )

K_v = 0,2.1,4.1 = 0,28.

T    : Chu kỳ bền trung bình ( T phút ) = 70.

Vậy :

  (m/phút).

Số vòng quay tính toán :

 (vg/phút).

Chọn theo máy  n_tt > n_m. chọn  n_m = 180 (vg/phút).

Vận tốc cắt thực tế :

 (m/ph).

Mômen xoắn M_x (N.m) và lực chiếu trục phương pháp (N). Khi khoan lỗ mômen xoắn :

M_x = 10. C_M . D^q . S^y . k_p

Trong đó :              C_M = 0,09;  q = 1;  x = 0,9;  y = 0,8

k_p = k_mp(σ_b/750) = 3,6  (Bảng 5-32 trang 25 tập1).

Thay vào đó :

M_x = 10.0,09.19,6¹.0,43^0,8.3,6 = 32,2 (N).

Công suất cắt N_e (KW)

 (KW).

So sánh với công suất của máy là 10( KW) thì máy đủ công suất để khoan.

- Thời gian để khoan :

T_M = ( L + L₁ + L₂ )i/S.n

Trong đó :     L = 30 (mm)

L₁ = 0,5.d.cotgφ + 0,3 = 11,5 (mm)

L₂ = 2 (mm).

Vậy :

 (phút).

4.2.1.3. Chế độ cắt khi khoét :

- Chọn   (mm).

- Lượng chạy dao S (mm/vòng) với đường kính mũi khoét là 19,9 vật liệu gá vòng thép tra bảng (Bảng 5-26 trang 22 tập 2).

Ta được :S = 0,7 (mm).Với hệ số điều chỉnh K_ns = 0,7 ta được S = 0,7.0,7 = 0,49.

- Vận tốc cắt khi khoét được xác định theo công thức :

Trong đó :

Dựa vào vật liệu dao khoét, vật liệu gia công chưa qua tôi theo (Bảng 5-29 trang 23 tập 1) ta có :

C_v = 18;       x = 0,2;     y = 0,3;     m = 0,25;      q = 0,6.

T = 60;       K_v = 1,445;    D = 19,9.

Thay vào công thức ta được :

 (m/ph).

Số vòng quay tính toán :

 (vg/ph).

Chọn theo máy  n_tt > n_m . Chọn n_m = 500 (vg/ph).

Vận tốc cắt thực tế :

  (m/ph).

Mômen xoắn M_x (N.m).

 M_x = 10. C_M . D^q . t^x . S^y . k_Mp

Trong đó :

C_M = 0,09;   q = 1;  y = 0,8.   (Bảng 5-28).

Thay vào công thức ta được :

M_x = 10. 0,09 . 19,9¹ . 0,2^0,9 . 0,49^0,8 . 3,6 = 8,6  (N.m)

- Công suất cắt :

  (KW).

So với công suất của máy 10 KW, vậy máy được chọn là đủ công suất.

- Thời gian máy :

T_M = ( L + L₁ + L₂ )I/S.n

Trong đó :     L = 30 (mm).

L₁ = D – d/2.Cotgφ + 1 = 1,2.

L₂ = 2 (mm).

 (ph).

4.2.1.4. Chế độ cắt khi doa :

- chọn    (mm).

- Lượng chạy dao S (mm/vòng)  ( Bảng tương tự trên).

- Vận tốc cắt

Khi doa vận tốc được xác định theo công thức :

Vật liệu gia công thép hợp kim, vật liệu mài doa T15K6 theo (Bảng 5-29 trang 23 tập 1). Ta có :

C_v = 10,5;    q = 0,3;   x = 0,2;   y = 0,65;   m = 0,4;   T = 20.

K_v = K_mv . K _uv . K_LV = 1,25.1.1  = 1,25.

Thay vào :

  (m/ph).

Số vòng quay tính toán :

  (vg/ph).

Chọn theo máy  n_tt > n_m . Chọn n_m = 250 (vg/ph).

- Mômen xoắn khi doa nhỏ bỏ qua:

- Vận tốc cắt thực tế :

 (m/ph).

- Thời gian máy :

  (ph).

Bảng chế độ cắt nguyên công 1

4.2.2. Chế độ cắt nguyên công 2 :

a. Chế độ cắt khi tiện mặt đầu :

b. Tiện bán tinh :

- Tiện bước này giống với 2 bước đầu của nguyên công 1.

4.2.3. Chế độ cắt nguyên công 3 :

a. Chế độ cắt khi tiện thô mặt trụ :

- Chiều sâu cắt t (mm)

Chọn t = 2,1 (mm).

- Lượng chạy dao :

Với chiều sâu t = 2,1 ta chọn  S = 0,5 (mm). (Bảng 5-11 trang 11 tập 2).

- Vận tốc cắt :

Trong đó :

C_v    : Hệ số điều chỉnh C_v = 292

T      : Chu kì tuổi bền của dao T = 45 phút.

S      : Lượng chạy dao S = 0,5 (mm).

m, x, y   : Là số mũ;    m = 0,18;  x = 0,15;  y = 0,35 (Bảng 5-17 trang 14).

K_v = 1.

 (m/ph).

Số vòng quay tính toán :

  (vg/ph).

Chọn theo máy  n_tt > n_m . Chọn n_m = 250 (vg/ph).

- Vận tốc cắt thực tế :

 (m/ph).

- Thời gian máy :

  (ph).

b. Chế độ cắt khi tiện bán tinh :

- Chiều sâu cắt t (mm), chọn t = 0,45 (mm)

- Lượng chạy dao S (mm/vòng)

Với độ nhám bề mặt R_Z = 20 (μm)

Chọn S = 0,35 (mm/vòng)  (Bảng 5-14 trang 13).

- Vận tốc cắt :

Trong đó :

C_v  : Hệ số điều chỉnh C_v = 350

T    : Chu kì tuổi bền của dao T = 60 phút.

S    : Lượng chạy dao S = 0,35 (mm).

m, x, y : Là số mũ;    m = 0,2;  x = 0,15;  y = 0,35 (Bảng 5-17 trang 14).

K_v = 1.

 (m/ph).

Số vòng quay tính toán :

  (vg/ph).

Chọn theo máy  n_tt > n_m . Chọn n_m = 503 (vg/ph).

- Vận tốc cắt thực tế :

 (m/ph).

- Thời gian máy :

  (ph).

c. Chế độ cắt khi tiện tinh :

- Chiều sâu cắt t (mm), chọn t = 0,1 (mm)

- Lượng chạy dao S (mm/vòng)

Chọn S = 0,35 (mm/vòng)  (Bảng 5-14 trang 13).

- Vận tốc cắt :

Trong đó :

C_v  : Hệ số điều chỉnh C_v = 350

T    : Chu kì tuổi bền của dao T = 60 phút.

S    : Lượng chạy dao S = 0,35 (mm).

m, x, y : Là số mũ;    m = 0,2;  x = 0,15;  y = 0,35 (Bảng 5-17 trang 14).

K_v = 1.

 (m/ph).

Số vòng quay tính toán :

  (vg/ph).

Chọn theo máy  n_tt > n_m . Chọn n_m = 723 (vg/ph).

- Vận tốc cắt thực tế :

 (m/ph).

- Thời gian máy :

  (ph).

Bảng tổng kết chế độ cắt nguyên công 3.

4.2.4.Chế độ cắt nguyên công 4 :

4.2.5.Chế độ cắt nguyên công 5 :

Bảng tổng kết chế độ cắt nguyên công 4 và 5.

4.2.6.Chế độ cắt nguyên công 6 :

- Chiều sâu cắt :

Vì m = 2 < 4 nên chỉ cần cắt trong một lát cắt t = n = 2,2.m = 2,2.2 = 4,4(mm).

- Bước tiến dao : S (mm/vòng).

Với S = 0,1 (mm/vòng) (Bảng 5-17 trang 14) ta có :

- Vận tốc cắt V :

Ta có : C_v = 49; y_v = 0,45;   x_v = 0;  m = 0,33 và T = 480(ph).

Tra bảng 5-4 và 5-6 ta có : K_mv = 1;  K_zv = 1; K_v =1

Thay vào ta được :

 (m/ph)

- Công suất cắt :

N = 10^-3 . C_N . S^yn . m^xN . D^KN . Z^qN . V  .K_N.

(Bảng 26-8) ta có :

C_N           y_N            x_N             K_N               q_N

124         0,9           1,7            -1                 0

Trong đó :

C_N : Hệ số xét đến đặc trưng điều kiện cắt đến công suất.

y_N, x_N, K_N, q_N : Chỉ số mũ xét đến ảnh hưởng của S, m, z, d, D đến công suất

K_N : Hệ số điều chỉnh công suất khi điều kiện cắt biến đổi so với số liệu chuẩn.

- Vậy công suất cắt :

N = 10^-3 . 124. 0,1^0,9 . 3^1,7 . 80^-1 . 25⁰ . 18 .1 = 0,1 (KW)

- Thời gian gia công cơ bản :

Trong đó :  B : Chiều rộng bánh răng B = 27 (mm)

L : Chiều dài răng

   (mm)

L₂  = 2 (mm).

Với h = f.m = 1,25.3 = 3,75 mm.

Thay vào :

 (ph).

Bảng tổng kết chế độ nguyên công 6.

4.2.7.Chế độ nguyên công khi mài lỗ răng : (tra bảng)

- Lượng dư hai phía : 2Z_min = 0,1 mm.

- Lượng dư một phía : 2Z_min = 0,1/2 = 0,05 mm.

- Chiều sâu cắt : t = 0,005 mm.

- Chọn vân tốc mài V = 20 m/phút.

Nguyên công 8 :

Chuẩn công nghệ là chuẩn tinh.

Định vị bằng mặt răng.

Nguyên công 9 :

- Mài răng.

- Chọn máy mài răng 586.

- Chọn chuẩn công nghệ và sơ đồ gá đặt.

- Dụng cụ cắt : Đá mài định hình.

- Dung dịch trơn nguội : Emuxi 10%.

CHƯƠNG V

 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN

5.1. KẾT LUẬN.

- Việc thiết kế kỹ thuật máy trộn bê tông tự do dung tích 250 lít và thiết bị nâng sử dụng tang tời trơn để cuốn nhiều lớp cáp không những giúp cho người thực hiện nắm vững các phương pháp gia công các chi tiết có hình dạng, độ chính xác, vật liệu khác nhau và công nghệ lắp ráp chúng thành sản phẩm mà còn giúp cho người thực hiện có khả năng phân tích, kết hợp và lựa chọn tối ưu để hoàn thiện một chi tiết, một máy một cách nhanh nhất nhưng khả năng làm việc lại hiệu quả nhất. Nắm bắt được các công nghệ gia công mới và những hình thức sản xuất mới để nâng cao năng suất lao động. Bên cạnh đó có khả năng nắm bắt được các nhu cầu xã hội về máy móc thiết bị để có thể cho ra thị trường những máy móc đơn giản nhưng đáp ứng được nhu cầu.

- Sau hơn ba tháng kiên trì thực hiện, nghiên cứu bảo đảm các nguyên tắc của các nguyên tắc nghiên cứu khoa học đến nay đề tài “ Thiết kế kỹ thuật nhóm thiết bị phục vụ khâu đổ bê tông trong xây dựng nhà dân dụng ” đã được hoàn thành. Các thông số kỹ thuật và quy trình công nghệ trong đề tài phù hợp với điều kiện ở nước ta và trang thiết bị cơ khí chế tạo ở nước ta. Đồng thời đáp ứng nhu cầu về máy trộn bê tông và bộ phận tời cho thị trường và cũng đáp ứng được yêu cầu đề ra cho ngành chế tạo máy là một nội địa hóa các sản phẩm cơ khí.

- Máy trộn bê tông và tang nâng là những chi tiết lớn nhưng độ chính xác đòi hỏi không cao. Do đó việc chọn lựa thiết bị để gia công cho phù hợp là rất cần thiết để làm sao cho giá thành thấp nhưng vẫn đáp ứng được các nhu cầu đề ra.

5.2. ĐỀ XUẤT Ý KIẾN.

Ngày nay nhu cầu xây dựng nhà cửa (nhà cao tầng,…) và theo ước đoán nhu cầu đó còn cần cho nhiều năm tới vì dân số, môi trường thay đổi cơ sở hạ tầng, đô thị hóa ở các khu vực đang còn nghèo, đang dần nâng cao. Đất nước ta đang phát triển vì vậy dự đoán đó là có cơ sở. Hơn nữa ngày nay người ta đã khám phá rất nhiều vật liệu xây dựng mới (đất sét, rơm,…) và nhà cửa đang dần trở nên cao ốc nhưng tất cả đều cần đến máy trộn và máy vận chuyển lên cao. Vì vậy, sản xuất ra các loại máy trộn, máy nâng tời đáp ứng nhu cầu thị trường là việc làm hết sức cần thiết, nhất là ngành cơ khí.

Lĩnh vực chế tạo máy xây dựng là một lĩnh vực mới đây đối với trường ta. Vì vậy cần giới thiệu, khuyến khích nhất là cung cấp tài liệu cho sinh viên nhiều hơn về các dạng máy xây dựng đang là nhu cầu để họ có điều kiện nghiên cứu, cọ sát. Phải liên kết giữa ngành cơ khí ở trường ta với các trường xây dựng ở các tỉnh để sinh viên không những chỉ biết hạn chế về các ngành cơ khí ở trường ta mà còn hiểu biết nhiều về cơ khí xây dựng khi ra ngoài làm việc có thể áp dụng kiến thức đã học vào công việc của mình.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. PGS.TS. Nguyễn Văn Ba - Lê Chí Dũng

Sức bền vật liệu.

NXB Nông nghiệp – 1994.

2. PGS.TS - Phạm Hùng Thắng.

Giáo trình hướng dẫn thiết kế đồ án môn học chi tiết máy.

NXB Giáo dục - 1999.

3. Vũ Liêm Chính - Đỗ Xuân Định - Nguyễn Văn Hùng - Hoa Văn Ngũ.

Trương Quốc Thành - Trần Văn Tuấn.

Sổ tay máy xây dựng.

NXB Khoa học kỹ thuật.

4. PGS.TS Vũ Liêm Chính - TS Phạm Quang Dũng - TS Trương Quốc Thành.

Cơ sở thiết kế máy xây dựng.

NXB Xây dựng.

5. Nguyễn Văn Hợp - Phạm Thị Nghĩa - Lê Thiện Thành.

Máy trục vận chuyển.

NXB Giao thông vận tải.

6. Lê Văn Kiểm.

Thiết kế thi công.

NXB Đại học quốc gia TPHCM.

7. Trường đại học Thủy Sản Nha Trang.

Giáo trình hướng dẫn thiết kế đồ án môn học chế tạo máy.

NXB Nông nghiệp.

8. TS Trần Quang Quý - TS Nguyễn Văn Vịnh - TS Nguyễn Bính.

Máy và thiết bị sản xuất vật liệu xây dựng.

NXB Giao thông vận tải.

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"