Bài giảng Thiết kế máy công cụ - Chương 1: Thiết kế động học máy cắt kim loại - Trường Đại học Bách khoa TP Hồ Chí Minh

v/p.  Vận tốc: D : đ-ờng kính chi tiết (mm) n : Số vòng quay (v/ph) ( / ) 1000 Dn v m ph   1. Lý thuyết về chuỗi số vòng quay và chạy Dao 4Coi V là hàm số của biến D, tham số n vẽ đ-ợc đồ thị quan hệ V, n, D: 5 Với mỗi D0  chọn đ-ợc chế độ cắt hợp lý theo: Vật liệu dao, vật liệu phôi Độ chính xác gia công Điều kiện gia công Từ V0, D0  n0  nhợp lý = n0  Vhợplý = V0 Vì truyền dẫn phân cấp  Vk <V0<Vk+1 Th-ờng chọn V0 = Vk  có tổn thất tốc độ: V=V0-Vk (tuyệt đối) 6 Tổn thất t-ơng đối:  Tổn thất đó thay đổi tuy có cùng D0  Tổn thất lớn nhất khi: V0  Vk+1:  Mong muốn tổn thất cực đại Vmax = const: %100. 0 0 V VV V k   0 1 0 max 0 lim .100% k k V V V V V V    1 max 1 1 .100% 1k k k k k V V V V const V V          7 81 1 k k k k V n const V n      Chuỗi số vòng quay phải là một cấp số nhân, có công bội là  = nk+1/nk Công bội : Chuỗi số vòng quay là cấp số nhân tiến:  >1 Vì Vmax  50%  2501001 1   %%). V V ( k k 1 2   9Xét tr-ờng hợp tiện chi tiết chiều dài L. Cho chế độ cắt: n(v/ph) và S(mm/v)  Thời gian tiến dao S: 1/n(ph)  Thời gian gia công xong một chi tiết: L/n.S(ph) Ta lại có: năng suất Q = 1/tct (ct/ph) Q = n.S/L (ct/ph) Q0 = n0.S/L (ct/ph) T-ơng tự ta có tổn hao năng suất:  Số vòng quay theo cấp số nhân thì tổn hao năng suất cực đại cũng bằng hằng số const%). n n (Q k k max   1001 1 10 Trị số công bội  đ-ợc tiêu chuẩn hóa. Tuỳ theo tính chất sử dụng của mỗi loại máy mà ng-ời ta chọn  khác nhau. Các nguyên tắc thành lập giá trị  tiêu chuẩn: Nguyên tắc gấp 10: cách quãng x số hạng thì nx+1=10n1; vì nx+1=n1. x  x = 10 Nguyên tắc gấp 2: cách quãng y số hạng thì ny+1=2n1; vì ny+1 = n1. y  y =2 yx 210  11  Trị số  Bảng trị số  tiêu chuẩn: 1240 210061  ,min x 10 y 2 Trị số  =1,06E Vmax(%) E x y 1,06 1,12 1,26 1,41 1,58 1,78 2,00 1 2 4 6 8 10 12 40 20 10 20/3 5 4 20/6 12 6 3 2 3/2 - 1 5% 10% 20% 30% 40% 45% 50% 12  Phạm vi sử dụng các trị số  tiêu chuẩn:  = 1,06 ít dùng vì chuỗi số dày đặc  = 1,12  dùng cho các máy tự động (cần chế độ cắt chính xác, ít tổn thất n và Q)  = 1,26 và  = 1,41  dùng cho các máy vạn năng  = 1,58 và  = 1,78  dùng cho các máy có tct<tck  = 2  ít dùng, có ý nghĩa trong tính toán nhóm khuyếch đại trong HTĐ, hoặc nhóm gấp bội trong HCD 13  Trị số vòng quay tiêu chuẩn cơ sở: (thành lập từ = 1,06; n1 = 1(vg/ph); nz = n1.  z-1) 1 – 1,06 – 1,12 – 1,18 – 1,25 – 1,32 – 1,41 – 1,5 – 1,6 – 1,7 – 1,8 – 1,9 – 2 – 2,12 – 2,24 – 2,35 – 2,5 – 2,65 – 2,8 – 3 – 3,15 – 3,25 – 3,5 – 3,75 – 4 – 4,25 – 4,5 – 4,75 – 5 –5,3 – 5,6 – 6 - 6,3 – 14  Xác định các giá trị vòng quay tiêu chuẩn khác bằng cách nhân các trị số vòng quay tiêu chuẩn cơ sở với 10x (x: số nguyên âm hay d-ơng)  Muốn xác định chuỗi số vòng quay tiêu chuẩn cơ sở có công bội  khác: = Emin lấy cách quãng các trị số n cách nhau E số hạng trong dãy trên Ví dụ: = 1,26= 1,064  E=4  chuỗi số vòng quay tiêu chuẩn cơ sở là 1 – 1,25 – 1,6 – 2 – 2,5 – 3,35 ... 15 2.1 Công dụng và yêu cầu của hộp tốc độ: Hộp tốc độ truyền tốc độ cắt cho các chi tiết hoặc gia công, thiết kế HTĐ phải đảm bảo các yêu cầu sau: Kết cấu có tính công nghệ cao: dễ gia công, lắp ráp, thay thế, sửa chữa. Sử dụng dễ dàng. Kích th-ớc nhỏ gọn, hiệu suất cao, tiết kiệm vật liệu. Làm việc chính xác, an toàn. 2. Thiết kế truyền dẫn hộp tốc độ 16 Về mặt tốc độ cắt: Đảm bảo khoảng tốc độ cắt: Vmin  Vmax hay nmin  nmax Phạm vi điều chỉnh tốc độ: Smin  Smax  Ví dụ: Máy phay 6H82 có: Nmin  nmax = 30  1500 vg/ph Smin  Smax = 19  1180 mm/ph max min n n R n  max min S S R S  17 Về lực cắt: Tác dụng lên trục chính của máy, HTĐ phải đảm bảo lực cắt này. Khi gia công các chi tiết khác nhau, yêu cầu: 18 BR trung gian Z1 có vị trí bất kỳ khi ăn khớp với BR Z’1. Ta sẽ bố trí BR Z1 ở vị trí sao cho độ võng y nhỏ nhất. y = yFc + ybr y = yFc - ybr 19  Về việc sử dụng máy: Điều khiển HTĐ thực hiện dễ dàng, an toàn  Tạo điều kiện cho HTĐ làm việc với hiệu suất cao (giảm các cặp BR quay không, tránh dùng các truyền dẫn có hiệu suất thấp)  Các chỉ tiêu đánh giá chất l-ợng HTĐ: Công suất truyền dẫn Giới hạn số vòng quay nmin  nmax, công bội  ( càng nhỏ thì các tốc độ càng gần nhau) Mức độ phức tạp và hiệu suất của xích truyền Mức độ điều khiển và độ tin cậy  Tính công nghệ chế tạo các chi tiết 20 2.2 Hộp tốc độ dùng bánh răng di tr-ợt: 2.2.1 Ph-ơng án không gian. nđc n1  nZ, có Z tốc độ Giả sử có Z cấp tốc độ: Z = p1.p2pi pi: số tỷ số truyền nhóm truyền thứ i. Các cách thực hiện các trị số pi khác nhau và hoán vị chúng cho các ph-ơng án không gian khác nhau. HTĐ Có nhiều nhóm truyền 21  Pi là các số nguyên. Chọn pi = 2 hoặc 3 là ph-ơng án tối -u nhất. Đối với một tổng số cấp tốc độ có nhiều ph-ơng án không gian. Ví dụ: Xét một HTĐ có Z = 12. Lập các ph-ơng án không gian có thể: Z = 3 x 2 x 2 = 2 x 3 x 2 = 2 x 2 x 3 22 •Ph-ơng án 3 x 2 x 2 Nhóm 1 p1 = 3 Nhóm 2 p2 = 2 Nhóm 3 p3 = 2 n1 – n12 23 •Ph-ơng án 2 x 3 x 2 •Ph-ơng án 2 x 2 x 3 24 Với Z = 18 có các ph-ơng án không gian: Z = 3 x 3 x 2 = 3 x 2 x 3 = 2 x 3 x 3 Với Z = 24 có các ph-ơng án: Z = 3 x 2 x 2 x 2 = 2 x 3 x 2 x 2 = 2 x 2 x 3 x 2 = 2 x 2 x 2 x 3. (Ph-ơng án Z= 2 x 3 x 2 x 2 dùng cho máy T620)  So sánh các ph-ơng án không gian: bằng các tính toán sơ bộ:  Th-ờng những nhóm truyền có nhiều tst đ-ợc đặt lên tr-ớc sẽ cho kích th-ớc nhỏ gọn hơn (vì trục I có tốc độ quay lớn  mômen xoắn nhỏ  kích th-ớc nhỏ) 25  Tổng số trục: Str= i+1  Tổng số bánh răng: Sr= 2(p1.p2....pi)  Th-ờng chọn sơ bộ chiều rộng bánh răng bằng nhau và bằng b Chiều dài tối thiểu các khối BR: L2bậc = 4b + 2f và L3bậc = 7b + 4f Chú ý: ở đây không kể đến khoảng cách giữa các bánh răng 26 Lập bảng so sánh các ph-ơng án không gian: PAKG Chỉ tiêu 3 x 2 x 2 2 x 3 x 2 2 x 2 x 3 Tổng số BR 14 14 14 Tổng số trục 4 4 4 Chiều dài trục Lmin 15b + 8f 15b + 8f 15b + 8f Số BR chịu Mômen xoắn lớn 2 2 3 Cơ cấu đặc biệt Lựa chọn một ph-ơng án không gian hợp lý 27 2.2.1 Ph-ơng án thứ tự (PA thay đổi)  Thay đổi thứ tự ăn khớp của các BR theo thứ tự nhóm, ta sẽ phân tích kết quả của sự thay đổi đó để tìm quy luật phân bố chuỗi tỷ số truyền u trong từng nhóm truyền. Ví dụ: Z = 12, PAKG: 3 x 2 x 2 - Nhóm 1 gồm các tỷ số truyền: u1, u2, u3 - Nhóm 2 gồm các tỷ số truyền: u4, u5 - Nhóm 3 gồm các tỷ số truyền: u6, u7  Trị số vòng quay trục chính: 28 Gạt: nhóm 1 – nhóm 2 – nhóm 3: Gạt: Nhóm 3 – nhóm 2 – nhóm 1: n1 = n0.u1.u4.u6 n2 = n0.u2.u4.u6 n3 = n0.u3.u4.u6 n4 = n0.u1.u5.u6 n5 = n0.u2.u5.u6 n6 = n0.u3.u5.u6 n7 = n0.u1.u4.u7 n8 = n0.u2.u4.u7 n9 = n0.u3.u4.u7 n10 = n0.u1.u5.u7 n11 = n0.u2.u5.u7 n12 = n0.u3.u5.u7 n1 = n0.u1.u4.u6 n2 = n0.u1.u4.u7 n3 = n0.u1.u5.u6 n4 = n0.u1.u5.u7 n5 = n0.u2.u4.u6 n6 = n0.u2.u4.u7 n7 = n0.u2.u5.u6 n8 = n0.u2.u5.u7 n9 = n0.u3.u4.u6 n10 = n0.u3.u4.u7 n11 = n0.u3.u5.u6 n12 = n0.u3.u5.u7  Tìm quan hệ của từng nhóm (l-u ý: n1 n12 là cấp số nhân công bội ) 29 PATT: I – II – III Nhóm 1: u1:u2:u3 = n1:n2:n3 mà n1:n2:n3 = n1:n1:n1 2 = 1::2 - là cấp số nhân, công bội X với X = 1. Nhóm 2: u4:u5 = n1:n4 = 1: 3; u4, u5 là cấp số nhân, công bội với X1 = 3 = p1. Nhóm 3: u6:u7 = n1:n7 = 1:  6; u6, u7 là cấp số nhân, công bội với X2 = 6 = 3.2 =p1 p2 Gọi nhóm thay đổi 1 là nhóm cơ sở, các tỷ số truyền là cấp số nhân X với X = 1 1X 2X 30 Nhóm thay đổi 2 là nhóm khuếch đại 1, các tỷ số truyền là cấp số nhân, công bội với X1 = p1 – là số tỷ số truyền nhóm cơ sở. Nhóm thay đổi 3 là nhóm khuếch đại 2, các tỷ số truyền là cấp số nhân, công bội với X2 = p1p2, p2 – là số tỷ số truyền nhóm KĐ1  Từ 1 PAKG, có nhiều PATT  Số PATT = (Số nhóm truyền)! Ví dụ: có 3 nhóm truyền  Số PATT là 3! = 3.2.1 = 6 1X 2X 31 PAKG 3 x 2 x 2 PATT I II III Đặc tính nhóm: [1] [3] [6] 3[1] 2[3] 2[6] PAKG 3 x 2 x 2 PATT III II I Đặc tính nhóm: [4] [2] [1] 3[4] 2[2] 2[1] PAKG 3 x 2 x 2 PATT I III II Đặc tính nhóm: [1] [6] [3] 3[1] 2[6] 2[3] PAKG 3 x 2 x 2 PATT II I III Đặc tính nhóm: [2] [1] [6] 3[2] 2[1] 2[6] PAKG 3 x 2 x 2 PATT III I II Đặc tính nhóm: [4] [1] [2] 3[4] 2[1] 2[2] PAKG 3 x 2 x 2 PATT II III I Đặc tính nhóm: [2] [6] [1] 3[2] 2[6] 2[1] 32 2.2.3 L-ới kết cấu  Sơ đồ biểu diễn công thức kết cấu và ph-ơng trình điều khiển Mỗi đ-ờng thẳng ngang biểu diễn 1 trục HTĐ  Số đ-ờng thẳng thẳng đứng biểu diễn số cấp tốc độ Biểu diễn chuỗi n tăng theo cấp số nhân, ta vẽ l-ới kết cấu theo tọa độ logarit và đối xứng. (Ta có: n2 = n1 lgn2 = lgn1+lg u4:u5 = 1: 3  lgu5 = lgu4+3lg) 33  Ví dụ: vẽ l-ới kết cấu cho HTĐ có: PAKG 3 x 2 x 2 PATT I II III Đặc tính nhóm: [1] [3] [6] - Tốc độ trên trục II: nII1 = n0.u1 nII2 = n0.u2 nII3 = n0.u3 u1u2u3 u4u5 III n0 I u6u7 IV n1  n12 II Trên trục III: nIII = nII. u4 nII. u5 34 Theo quy -ớc vẽ đối xứng  n0 nằm chính giữa trục I. Vẽ 3 tia đặc tr-ng cho 3 tỷ số truyền u1, u2, u3 theo các quy -ớc ở trên. Xét các tốc độ trên trục II: nII1: n II 2: n II 3 = u1: u2: u3 = 1:: 2  lg nII3 - lg n II 2 = lg nII2 - lg n II 1 = lg. Các trục khác làm t-ơng tự. 35  Nếu chọn PATT khác sẽ có sự phân bố tốc độ trung gian khác nhau: 3 x 2 x 2 III II I [4] [2] [1]  Mỗi PATT có một l-ới kết cấu 36  Các khái niệm:  L-ợng mở lân cận  L-ợng mở lớn nhất Chọn l-ới kết cấu cần đảm bảo: l-ợng mở, tỷ số truyền của các nhóm thay đổi từ từ, đều đặn, trong giới hạn cho phép. PA hình rẻ quạt cho kích th-ớc hộp nhỏ gọn. 3 x 2 x 2 II III I [2] [6] [1] 37 Bảng so sánh các PATT Nh-ợc điểm của l-ới kết cấu: không biểu diễn đ-ợc tỷ số truyền cụ thể, các trị số vòng quay cụ thể, nên không tính đ-ợc truyền dẫn cho hộp. 38 2.2.4 Đồ thị vòng quay:  Biểu diễn các tỷ số truyền, các số vòng quay cụ thể  Quy -ớc: Chú ý: Các tỷ số truyền có số mũ bằng độ nghiêng của tia (nghiêng mấy ô?) 39  Không cần vẽ đối xứng  Đảm bảo l-ợng mở lân cận  Nên chọn tốc độ n0 về phía tốc độ cao  Nguyên tắc chọn tỷ số truyền:  Giảm đều từ trục đầu tiên  trục cuối cùng  Giới hạn tỷ số truyền: 1/4  u  2  Xmax 8 (Xmax = umax/umin = 8)  Sao cho số vòng quay trục trung gian càng cao càng tốt. 40  Vẫn ví dụ trên: ta chọn tỷ số truyền cho: Nhóm cơ sở: chọn u1 = 1/  2  u2 = 1/ , u3 = 1 (vì u1:u2:u3 = 1: :  2) Nhóm KĐ1: u4 = 1/  2; u5 =  Nhóm KĐ2: u6 = 1/  4; u7 =  2. Ta có ĐTVQ: 41 Có thể có nhiều đồ thị vòng quay khác nhau: Tr-ờng hợp trên sẽ không vẽ đ-ợc nếu  = 1,41 42  Tr-ờng hợp đối với máy tiện T620 có Z = 24 (thực tế là 23), ng-ời ta chọn PAKG: Z = 2 x 3 x 2 x 2 (Nhóm 1 dùng 2 tỷ số truyền để có thể chứa bộ ly hợp ma sát đĩa trên trục thứ nhất). Và PA dùng là: 2 x 3 x 2 x 2 I – II – III – IV [1] [2] [6] [12] L-ợng mở lớn nhất Xmax = 12, v-ợt quá giá trị cho phép (vì HTĐ này có Xmax = 1,2612 =16 > 8) 259,1 5,12 2000 123   43  Giải pháp: - Thu hẹp l-ợng mở  trùng tốc độ, phải tìm cách bù tốc độ - Thêm trục trung gian Xét hình vẽ: Với  = 1,26  u = 1/9: v-ợt quá giới hạn cho phép  Thêm trục trung gian, tách thành 2 tỷ số truyền: u = 1/3 và u = 1/6 9 1  3 3 1 1 1 1,26 2   6 6 1 1 1 1,26 4   • L-ới kế cấu của PA 2 x 3 x 2 x 2 I – II – III – IV [1] [2] [6] [12] Sau khi thu hẹp l-ợng mở Xmax = 12  Xmax = 6: 44  có 6 tốc độ bị trùng  bù 6 tốc độ bằng cách ghép thêm 1 HTĐ mới (thực chất thêm 1 cặp BR u11) PAKG biến hình của T620: Z = Z1 + Z2 Z1 = 2 x 3 x 2 x 2 x 1 Z2 = 2 x 3 x 1 Z = (2 x 3) x [(2 x 2 x 1)+1] 45  Z1 = 2 x 3 x 2 x 2 x 1 [1] [2] [6] [12] [0] [6] Z2 = 2 x 3 x 1 [1] [2] [0] 46  Số cấp tốc độ thực tế còn: (24 - 6) + (6 – 1) = 23  Việc để trùng tốc độ n18 = 630 vg/ph là do chủ ý của ng-ời thiết kế, vì hoàn toàn có thể tạo đ-ợc cả 24 tốc độ khi chọn u11 =  3 = 2 (đ-ờng nét đứt), thực tế không dùng với mục đích tránh ồn  Thực tế còn tuỳ theo yêu cầu tốc độ cao với điều kiện kết cấu và công nghệ nên giữa hai đ-ờng truyền dẫn có thể bố trí trùng tốc độ. Máy 16K20 có 22 tốc độ, do trùng 2 tốc độ: Z1 = 2 x 3 x 2 x 1 x 1 [1] [2] [6] [0] [0] Z2 = 2 x 3 x 2 [1] [2] [6] [4]  Cũng có thể tránh trùng tốc độ bằng cách không thu hẹp l-ợng mở của đ-ờng truyền thứ 2, tức u11 = 3 = 2 47 Đối với một số máy nh- T616  ng-ời ta chia làm hộp tốc độ và hộp trục chính. Hộp trục chính dùng bộ truyền đai  giảm bớt số l-ợng BR  làm việc êm Z=12 = 3 x 2 x 2 6 tốc độ của HTĐ 48  Đối với máy 1A616, có Z = 24 = 3 x 4 x 2 HTĐ HTC  HTĐ: Z1 + Z2 = 3 x 4 = (2 x 4 x 1) +(1 x 4 x 1) Z1 = 2 x 4 x 1 x 2 [1] [2] [0] [8] Z2 = 1 x 4 x 1 x 2 [0] [2] [0] [8] ( = 1,26) 49   Có 24 tốc độ, trùng 3  còn lại 21 tốc độ  Mở rộng l-ợng mở Xmax = 8 lên Xmax = 9  ukđ  Chuỗi số cách quãng ở tốc độ thấp  Do chỉ có 1 đcơ nên không tạo ra n01, mà dùng chung n02  l-ợng mở v-ợt quá giới hạn,  giảm n02  n0 50 2.2.5 Tính số răng của các BR trong một nhóm truyền:  Khi đã biết đ-ợc các tỷ số truyền trong nhóm  cần tìm số răng cho các BR Z1, Z1 ’, Z2, Z2 ’, Có 2 TH xảy ra:  Biết tr-ớc khoảng cách trục A: ví dụ nh- đã có sẵn một vỏ máy,  tính số răng:  Ch-a biết khoảng cách trục A: xác định số răng theo ph-ơng pháp BSCNN: • Các BR nằm trên 2 trục song song • Biết tr-ớc các tỷ số truyền, nh- u = 1, u = 1/x, u = x • Rút gọn thành các phân số tối giản   '2 ; 1 x x x x x A Z Z u Z m u    51 1 1 1 ; f u g  22 2 ; f u g  33 3 ;... f u g  xx x f u g  Nếu cùng môđun, ta có: ' ' ' 1 1 2 2 ... x xZ Z Z Z Z Z Z        Mặt khác: 1 1 1 ; f u g  22 2 ; f u g  33 3 ;... f u g  xx x f u g  ' x x x x x Z Z Z f u g     Là hệ 2 pt, 3 ẩn số Giả sử biết đ-ợc Z ' . ; .x xx x x x x x f g Z Z Z Z f g f g       52 Zx và Zx ’ phải là các số nguyên Z.fx và Z.gx phải chia hết cho (fx + gx). Do fx/gx đã tối giản Z phải chia hết cho (fx + gx): Tức là: Z = EK, trong đó K: BSCNN của các (fx+gx) Trong đó E là số nguyên, E  Emin, để số răng nhỏ nhất  Zmin = 17 -Khi BR nhỏ nhất làm chủ động:   min 17 . x x x f g E f K   Chủ -Khi BR nhỏ nhất làm bị động:   min 17 . x x x f g E g K   Bị • Tr-ờng hợp các cặp BR có Z khác nhau  dùng môđun khác nhau • Cũng cố thể dùng BR dịch chỉnh với Z =  3 53 • Tính số răng các BR cho từng nhóm • Thông th-ờng Z1 < Z2 < Z3 và Z  120 •Tr-ờng hợp với (fx+gx) >120 (không tối giản đ-ợc nữa)  chọn sao cho: x x x f u g  ' ' x x x f u g ' ' 120x xf g  chịu sai số tốc độ, với  [ ] 10 1 %n     Ví dụ tổng hợp: Thiết kế động học HTĐ có Z = 8, nmin = 160 vg/ph; = 1,26. 1.Xác định chuỗi số vòng quay tiêu chuẩn: 54 n1 = nmin = 160 n2 = 200 n3 = 250 n4 = 315 n5 = 400 n6 = 500 n7 = 630 n8 = 800 2. Chọn ph-ơng án không gian: Z = 2 x 2 x 2 3. Chọn ph-ơng án thứ tự: I – II – III [1] [2] [4] 55 4. L-ới kết cấu và đồ thị vòng quay: Nếu chọn đồ thị vòng quay nh- ph-ơng án a) trên hình vẽ  số vòng quay trục trung gian ch-a cao và tốc độ tăng tốc và giảm tốc ở trục cuối cùng có l-ợng mở nh- nhau. Do đó chọn ph-ơng án b 56 5. Tính số răng các bánh răng: Do đã chọn tỷ số truyền cho các nhóm (thể hiện trên ĐTVQ): 1 1 1; 5 4 125 100 25,1 1 26,1 11 21  uu  3 42 2 1 1 1 1 10 5 1 ; 1 1,26 1,58 1,6 16 8 1 u u          5 63 3 1 1 1 5 ; 1,26 1,26 2 4 u u         • Nhóm I: f1 + g1 = 4 + 5 = 9 f2 + g2 = 1 + 1 = 2 K = 18   min 1 17. 4 5 3 Z 3.18 54 4.18 E        57 • Nhóm II: f3 + g3 = 5 + 8 = 13 f4 + g4 = 1 + 1 = 2 K = 26   min 2 17. 5 8 2 Z 2.26 52 5.26 E        • Nhóm III: f5 + g5 = 1 + 2 = 3 f6 + g6 = 5 + 4 = 9 K = 9   min 3 17. 1 2 6 Z 6.9 54 1.9 E        • Từ đó tìm đ-ợc:   ' 1 1 4.54 24 30 4 5 Z Z     • Các cặp khác tìm t-ơng tự. Kết quả: 3 5 61 2 4 ' ' ' ' ' ' 1 2 3 4 5 6 24 27 20 26 18 30 ; ; ; ; ; 30 27 32 26 36 24 Z Z ZZ Z Z Z Z Z Z Z Z       58 • Điền số răng vào SĐĐ: 6. Số vòng quay thực tế: 1 0 1 3 5 24 20 16 . . . 630. . . 157,5 30 32 36 thn n u u u   2 0 2 3 5 27 20 16 . . . 630. . . 196,875 27 32 36 thn n u u u   59 3 0 1 4 5 24 26 16 . . . 630. . . 252 30 26 36 thn n u u u   4 0 2 4 5 27 26 16 . . . 630. . . 315 27 26 36 thn n u u u   5 0 1 3 6 24 20 30 . . . 630. . . 400 30 32 24 thn n u u u   6 0 2 3 6 27 20 30 . . . 630. . . 500 27 32 24 thn n u u u   7 0 1 4 6 24 26 30 . . . 630. . . 630 30 26 24 thn n u u u   8 0 2 4 6 27 26 30 . . . 630. . . 800 27 26 24 thn n u u u   60  Sai số số vòng quay: .100% tc th i i i tc i n n n n    1 160 157,5 .100% 1,56% 160 n     Với [n] = 10( - 1)% T-ơng tự: n2 = 1,56%; n3 = - 0,8%; n4 = 0; n5 = 1,56%; n6 = 1,56%; n7 = 0 n8 = 1,56%  Biểu diễn sai số: 61 2.3 Hộp tốc độ dùng động cơ nhiều tốc độ: Thông th-ờng: 720/1440/2880 (3 tốc độ) 1440/2880 (2 tốc độ) Phải coi động cơ là một nhóm truyền 2 tốc độ   = 2 (X  1) 3 tốc độ   = 2 (X  1) 62  Mặc dù là nhóm đầu, nh-ng không thể chọn nó làm nhóm cơ sở (X với X = 1)  Động cơ có Z = 12 = 2 x 3 x 2, có thể dùng với  =1,26 hoặc  = 1,41 -  = 1,41 thì PA duy nhất là: -  = 1,26 thì sử dụng đ-ợc PA: 2 x 3 x 2 II III I [2] [4] [1] 2 x 3 x 2 II I III [3] [1] [6] 63 3.1 Đặc điểm và các yêu cầu chung về HCD 3.1.1 Đặc điểm:  Công suất truyền dẫn bé: 5  10% công suất chính  Tốc độ quay chậm   HCD cho phép dùng các bộ truyền hiệu suất thấp: + Trục vít – bánh vít + Vít me – đai ốc - L-ới kết cấu không cần dùng PA hình rẻ quạt - Không nhất thiết chọn nhóm I làm nhóm cơ sở - Giới hạn tỷ số truyền: 1/5  u  2,8 3.1.2 Yêu cầu:  Đảm bảo giới hạn l-ợng chạy dao Smin  Smax  Đảm bảo số l-ợng chạy dao ZS 3. Thiết kế truyền dẫn hộp chạy dao 64  Đảm bảo quy luật phân bố l-ợng chạy dao (thông th-ờng là cấp số nhân, khi tiện ren thì vừa theo cấp số nhân, vừa theo cấp số cộng)  Tính chất các l-ợng chạy dao (liên tục/gián đoạn)  Độ chính xác tỷ số truyền (ví dụ ở máy tiện: liên quan đến độ chính xác b-ớc ren)  Đảm bảo độ cứng vững của xích truyền (không dùng ly hợp an toàn, ly hợp siêu việt) 3.1.3 Các loại hộp chạy dao: chia HCD làm 3 nhóm: 1. Hộp chạy dao thông th-ờng, đảm bảo cho dao hoặc phôi có đ-ợc 1 tốc độ di chuyển cần thiết trong quá trình cắt (máy phay, khoan, doa,) 65 L-ợng chạy dao phân bố theo quy luật cấp số nhân  giống nh- HTĐ  cho phép sai số về l-ợng chạy dao S  thiết kế giống HTĐ (chọn PAKG, PATT, LKC, ĐTVQ, số răng, tính S). Chú ý: L-ới kết cấu không cần dùng PA hình rẻ quạt 2. Hộp chạy dao tạo chuyển động không liên tục (gián đoạn) dùng trong các máy bào, xọc. 3. Hộp chạy dao đảm bảo tỷ số truyền chính xác (giữa trục chính và phôi): - HCD tiện ren - HCD tạo ra chuyển động bao hình (1 vòng dao  K/Z vòng phôi) 66 3.2 Thiết kế truyền dẫn HCD đảm bảo tỷ số truyền chính xác (cụ thể là HCD để tiện ren):  Ph-ơng trình xích động tổng quát của xích cắt ren: 1.iS.tx = tp  Các loại ren cần cắt: p S x t i t    Ren quốc tế: mm  Ren Anh: Vòng ren/1”  Ren Môđun: mm  Ren Pit: Số môđun/1” 67  Nếu b-ớc vitme là mm và các b-ớc ren cần cắt:  Quốc tế: tp (mm)  Môđun: m (mm)  Anh: 25,4/n (mm)  Pit: 25,4./Dp (mm) (Dp - Đ-ờng kính pít, đo bằng số răng trên 1 đv đ-ờng kính của Br tính bằng Inch)  Để không có sai số: ren cần cắt và tx phải có cùng một đơn vị.  Máy vạn năng chỉ có một loại ren đ-ợc cắt đúng, 3 loại còn lại có sai số, nhiệm vụ là phải đảm bảo sai số b-ớc ren < [sai số b-ớc ren] (sai số ‰ hoặc ‰0)  đảm bảo sai số tích luỹ Không có sai số` Do lẻ  có sai số` Do lẻ  có sai số` Do lẻ  có sai số` 68  Các b-ớc thiết kế:  Sắp xếp b-ớc ren thành hàng, cột tạo nhóm cơ sở và nhóm gấp bội  Thiết kế truyền dẫn nhóm cơ sở  Thiết kế truyền dẫn nhóm gấp bội  Tính ibù, tính sai số b-ớc ren  Tính sức bền các chi tiết trong hộp chạy dao  Ph-ơng trình cắt ren tổng quát: 1.icđ.iS.tx = tp Để chọn b-ớc ren cần cắt là Quốc tế, Anh, , b-ớc ren trái, phải, ta có ph-ơng trình cụ thể sau: 69 1. ithg. iđ/c. itt. ics. igb. tx = tp Ren th-ờng, ren Kđại Ren phải, ren trái B-ớc ren: Qtế, Anh, Môđun, Pít Chọn b-ớc ren cấp số cộng Chọn b-ớc ren cấp số nhân Thiết kế HCD dùng cơ cấu Nooctông/Br di trượt: tiện các b-ớc ren tiêu chuẩn sau: Ren quốc tế: tp = 1 12 Ren Anh: n = 24  2 Ren Môđun: m = 0,5  3 Ren Pit: Dp = 96  7 70 12631,5 115,5-- 1052,51,25 94,52,25- 8421 73,51,75- a.Sắp xếp b-ớc ren: (không trùng, thiếu tốc độ) 1,75 2,00 2,25 2,50 - 3 - 1 - 1,25 - 1,5 - 0,5 - - - - - - - - - - Cấp số nhân (nhóm gấp bội) C ấ p s ố c ộ n g (n h ó m c ơ s ở ) Ren Quốc tế Ren Môđun 71 - 14 16 18 20 22 24 - - 28 32 36 40 44 48 - - 56 64 72 80 88 96 - - 7 8 9 10 11 12 - 3ẳ 3ẵ 4 4ẵ - 5 - 6 - 7 8 9 (9,5) 10 11 12 13 14 16 18 19 20 (22) 24 - - 2 - - - - 3 Ren Anh Ren Pít Số răng của bộ Nooctông tỷ lệ với n(khi cắt ren Anh), với Dp (khi cắt ren Pitch), với tp (khi cắt ren Quốc tế), với m (khi cắt ren Môđun). Để tránh kém cứng vững, số Br của bộ Nooctông phải < 10  13 bánh 72 b.Thiết kế nhóm cơ sở:  Dựng cơ cấu Nooctụng: Z1, Z2, là số răng của bộ Nooctông, ta có: - Khi cắt ren Quốc tế: Z1:Z2:Z3:Z4:Z5:Z6 = 7:8:9:10:11:12 Chú ý: để kích th-ớc nhóm truyền không quá lớn, ng-ời ta hạn chế 25 < Zi < 60  Chọn: Z1:Z2:Z3:Z4:Z5:Z6 = 28:32:26:40:44:48 - Khi cắt ren môđun: Z1:Z2:Z3:Z4:Z5 = 1,75:2:2,25:2,5:3  Chọn: Z1:Z2:Z3:Z4:Z5 = 28:32:36:40:48 73 - Khi cắt ren Anh: Z1:Z2:Z3:Z4:Z5:Z6:Z7:Z8 = 13:14:16:18:19:20:22:24  Chọn: Z1:Z2:Z3:Z4:Z5:Z6:Z7:Z8 = 26:28:32:36:38:40:44:48 - Khi cắt ren Pit: Z1:Z2:Z3:Z4:Z5:Z6 = 56:64:72:80:88:96  Chọn: Z1:Z2:Z3:Z4:Z5:Z6 = 28:32:36:40:44:48 Để cắt đ-ợc cả 4 loại ren trên, bộ Nooctông phải có các Br: Zn = 26,28,32,36,38,40,44,48 74 Từ các Br của bộ Nooctông: chỉ để cắt ren Anh với n = 19, bộ Nooctông phải thêm Br Z = 38,  để tăng độ cứng vững cho cơ cấu Nooctông loại bỏ Br Z= 38.  Bộ Nooctông chỉ còn:Zn = 26,28,32,36,40,44,48 Ptcbxđ: n tt gb x p Z60 42 1. . .i . .i .t t 60 42 28  iđc ibù Ví dụ: Cắt ren tp=12  bù 48 1.1.1.i . .1.12 12 28  75 Dựng bỏnh răng di trượt: 211/21/4 1473,51,75 12631,5 115,52,75- 1052,51,25 94,52,25- 8421 Ren quốc tế: tp = 1  14 Viết lại pt cắt ren: 1.ithg. iđc. itt. ics. igb. tx = tp Chọn nhóm tp = 4; 4,5; 5; 5,5, 6; 7 làm nhóm cơ sở  ithg = 1, iđc = 1, igb = 1, bước vit me tx và itt chọn trước theo mỏy tham khảo Vớ dụ: mỏy 1A616, tx = 6 mm Chọn itt = 30/36      p cs p cs p t30 36 1 1.1.1. .i .1.6 t i . t 36 6 30 5   cs 4 9 5 11 6 7 i ; ; ; ; ; 5 10 5 10 5 5 76 Chú ý: - Để giảm Số Br di tr-ợt  dùng ph-ơng pháp dịch chỉnh răng - Dùng nhiều loại Môđun khác nhau - Chấp nhận Z =  3 - Dựa vào máy cũ chọn khoảng cách trục thuộc nhóm cơ sở - Ví dụ dựa vào máy 1A616, khoảng cách tâm A=78mm  Với các giá trị của m khác nhau  Z khác nhau. D-ới đây là bảng tính số răng của nhóm cơ sở. 2A Z m   77 Tỷ số truyền nhóm cơ sở cs A i B  4 5 9 10 1 1 11 10 6 5 7 5 36 40 39 39 42 35 32 40 42 30 31 31 33 30 35 25 27 30 29 29 35 25 24 30 27 27 30 25 20 25 21 21 22 20 24 20 18 20 20 20 ----439 --3,543 ---354 ---2,7558 ---2,5063 ---2,2570 --278 1211212199Z - 35 35 gx+fx m 78 - Sau khi đã có bảng này  chọn cỏc cặp ụ cựng hàng ngang liền nhau cú cựng tử (hoặc mẫu)  ghộp thành một đụi (cú 3 Br) tạo ra 3 tst - Các ô lẻ  không ăn khớp chung. - Tr-ờng hợp sau khi tính toán không có Br dùng chung nào  chọn lại A, itt, tx, một loạt ics mới, lặp lại quá trình. Nhóm cơ sở dùng Br di tr-ợt, có 2 Br chung 79 11/21/41/8 211/21/4 12631,5 115,5-- 1052,51,25 94,52,25- 8421 73,51,75- c. Thiết kế nhúm gấp bội: Nhúm gấp bội phải tạo ra 4 TST, cụng bội  = 2 Trị số phụ thuộc vào việc chọn cột nào làm nhúm cơ sở Nhúm gấp bội dựng Br răng di trượt được thiết kế giống như HTĐ đó trỡnh bày: Z = 4 = 2 x 2 I II [1] [2] 80 Vớ dụ: Mỏy T620 và 1A616: nhúm gấp bội dựng Br di trượt cú 4 TST igb = 1, ẵ, ẳ, và 1/8, như hỡnh vẽ a Mỏy 1A62: nhúm gấp bội cú igb = 2, 1, ẵ, ẳ. Như trờn hỡnh vẽ b a) b) d. Tính ibù – Tỷ số truyền còn lại bù vào xích truyền động. – Ví dụ, khi cắt ren quốc tế có tp = 7,8,9,10,12. Với cách chọn nhóm Cơ sở đã trình bày, thì igb = 1. 81 n tt gb x p Z60 42 1. . .i . .i .t t 60 42 28  iđc ibù Ptcđ: (dùng cơ cấu Nooctong) Giả sử cắt tp = 12, lúc này Zn = 48. B-ớc vít me tx = 12. Ta có: bù 48 1.1.1.i . .1.12 12 28   bù 12 28 7 i . 12 48 12 ibù = icđ.itt, chọn tr-ớc itt = 42/50  bù cđ 42 i .i 50  cđ 25 i 36 Chú ý: Khi cắt ren quốc tế và môđun, khối Nooctong chủ động, khi cắt ren Anh và Pit thì khối Nooctong là bị động 82 Cùng với itt đó  dùng để cắt ren Anh, với đ-ờng truyền khác.  n cs Z 25 Nếu coi i . 36 28 igb thỡ  cs n 1 28 36 . i 25 Z Ptxđ khi cắt ren Anh: gb x n 60 42 42 28 36 25,4 1. . . . . .i .t 60 42 50 25 Z n 83 Ren Pit và ren Anh đều dùng chung một đ-ờng truyền, với itt khác nhau. Tính sai số b-ớc ren: - B-ớc ren đ-ợc cắt và b-ớc vít me có cùng hệ thống đo l-ờng (nh- cùng là ren Quốc tế hay ren Anh)  về nguyên tắc là không có sai số. - Các trị số 25,4 và số  đ-ợc thay bằng cá phân số t-ơng đ-ơng, đảm bảo sai số nhỏ nhất. - Mỗi một loại ren chỉ cần kiểm tra một b-ớc, nếu thoả mãn thì các b-ớc còn lại sẽ thoả mãn. Ví dụ: Cắt ren Anh có n = 4  tp = 25,4/n = 25,4/4 = 6,350 mm - Từ bảng sắp ren của ren Anh,  Zn = 32, igb=1/2 84   60 42 42 28 36 1 1. . . . . . .12 6,3504 mm 60 42 50 25 32 2  Ptxđ:  Sai số b-ớc ren: tp = 6,3504 – 6,350 = 0,004 (mm) Sai số b-ớc ren phải đảm bảo: ‰, ‰0 Ch-ơng 2 Thiết kế động lực học máy cắt kim loại 1. Xác định chế độ tải trọng và công suất động cơ điện 2. Tính thân máy 3. Đ-ờng h-ớng 86 1. Xác định chế độ tảI trọng và công suất động cơ điện 1.1 Chế độ làm việc giới hạn của máy. Chế độ cắt gọt, chế độ bôi trơn làm lạnh, an toàn, Phải qui định chế độ làm việc của máy tr-ớc khi đ-a vào sử dụng. Xác định chế độ cắt gọt giới hạn của máy làm cơ sở tính toán động lực học máy cắt kim loại. Các ph-ơng pháp xác định chế độ cắt gọt giới hạn: 87 1.1.1 Chế độ làm việc cực đại (chế độ cắt gọt) - Xác định chiều sâu cắt tmax - Xác định l-ợng chạy dao Smax - Từ đó xác định giới hạn tốc độ: vmin  vmax - Theo kinh nghiệm:  3max maxt C d - Toàn bộ ct máy làm việc ở chế độ tải trọng cực đại  kích th-ớc chi tiết lớn  trọng l-ợng máy tăng lên  Hộp máy to ra Kết cấu máy không nhỏ gọn Lúc này: - Trên thực tế, ít khi công nhân cho máy làm việc ở chế độ cực đại - Độ cứng vững, độ bóng, độ chính xác và trình độ tay nghề, không cho phép máy luôn làm việc với chế độ tải trọng cực đại. Vì vậy sẽ hợp lý nếu chọn chế độ tải trọng khác. 88 1.1.2 Chế độ cắt hợp lý (chế độ cắt gọt tính toán – chế độ tải trọng giới hạn) - Mxmax khi nmin, Smin - Xác định ntính, Stính theo công thức:          max max44 gh tính min min n n min min n n n n n n R vì R n n Không tính chế độ cắt ở Smin, nmin mà tính ở chế độ Stính, ntính 89 1.1.3 Chế độ cắt thử: - Chế độ cắt thử do ng-ời thiết kế hay nhà máy chế tạo máy quy định - Là cơ sở để ng-ời thiết kế tính toán sức bền các ctm - Khi thiết kế máy mới phải dựa theo 1 số máy chuẩn t-ơng tự và chọn chế độ cắt gọt thử của máy t-ơng tự để tính động lực học cho máy. - Chế độ cắt thử máy vạn năng thông dụng (xem phụ lục). - Ví dụ: - Máy tiện: phôi thép C45, 70 x 350, chống tâm - Dao 450 – T15K6, n = 400 vg/ph, S = 0,39 mm/vg t = 5 mm - Lắp W để đo công suất. Kq: NC = 6,5 – 7 kW (th-ờng Ncắt = (0,7 – 0,8)Nđ/c ) 90 1.2 Công suất động cơ điện: 1.2.1 Công suất truyền dẫn chính (xích Hộp tốc độ) - Công suất động cơ: Nđ/c = Nc + Nck + Nfụ Trong đó: - Nc - Công suất cắt - Nck- Công suất chạy không - Nfụ- Công suất phụ   ZC P .v N kW 60.102.9,81   C đ/cThông thường: N 0,7 0,8 N   C đ/c N N hiệu suất chung của truyền dẫn - Công suất chạy không: Nck = f(n).    tbck m 1 tc6 d N K . n K n 10 - Công suất cắt: 91 - Km – hệ số phụ thuộc chất l-ợng chế tạo các chi tiết, điều kiện bôI trơn, lấy Km = 3  6. - dtb - đ-ờng kính trung bình của tất cả các ngõng trục của máy (mm) (khi thiết kế đã tính sơ bộ) - n(vg/ph) – tổng số vòng quay của tất cả các trục, trừ trục chính - K1 – Hế số tổn thất công suất riêng tại trục chính, K1 = 1,5 nếu ổ trục chính là lăn, = 2 nếu là tr-ợt - ntc (vg/ph) – số vòng quay trục chính Công suất phụ:    k fụ đ/c k k 1 N N i 1 - k – hiệu suất các bộ truyền cùng loại (đai, br,) - ik – số l-ợng các bộ truyền cùng loại 92 Vậy công suất động cơ:       C ck đ/c k k k 1 N N N 1 i 1 1.2.2 Công suất truyền dẫn chạy dao (2 ph-ơng pháp) a) Tính theo tỷ lệ công suất chính (pp gần đúng) Nđc CD = K.Nđc chính Đối với máy phay, công suất chạy dao công tác là 0,7 kW. Nh-ng do có chạy dao nhanh nên CS = 1,7 kW b) Tính theo lực chay dao cho phép (chính xác hơn) Máy tiện, khoan K = 0,04 Máy phay K = 0,1  0,15 81,9..10.612 . N 4 CD SCD dc VQ   Q: lực chạy dao cho phép (tra sách) CD = 0,15  0,2 VS - tốc độ chạy dao 93