Thiết kế chế tạo Máy ép nối dây cáp điện

NhiÖm vô thiÕt kÕ tèt nghiÖp §Ò tµi :ThiÕt kÕ chÕ t¹o M¸y Ðp nèi d©y c¸p ®iÖn Néi dung c¸c phÇn thuyÕt minh vµ tÝnh to¸n: - Giíi thiÖu chung vÒ m¸y nèi d©y c¸p ®iÖn. - TÝnh to¸n thiÕt kÕ mét sè bé phËn c¬ khÝ. - LËp quy tr×nh c«ng nghÖ chÐ t¹o hµm kÑp. - LËp quy tr×nh c«ng nghÖ chÕ t¹o van ®iÒu khiÓn. - §iÒu chØnh vµ chÕ ®é b¶o d­ìng thiÕt bÞ. - KÕt luËn. PhÇn b¶n vÏ: B¶n vÏ tæng thÓ m¸y, B¶n vÏ s¬ ®å nguyªn lý cña hÖ thèng thuû lùc, B¶n vÏ hµm kÑp, B¶n vÏ van thuû lùc, c¸c b¶n vÏ s¬ ®å nguyªn c«ng ….. Tæng:...9¸10 b¶n. Lời nói đầu Ngày nay với sự phát triển mạnh mẽ của nền kinh tế thế giới, sự phát triển vượt bậc của khoa học kỹ thuật cũng như những phát hiện mới trong nhiều ngành của cuộc sống đã giúp cho con người có nhiều thay đổi trong đời sống hiện tại. Trong những ngành phát triển thì phải kể đến một ngành then chốt đóng vai trò hết sức quan trọng trong cuộc sống đời thường của con người đó là ngành cơ khí. Hiện nay các sản phẩm cơ khí ngày càng được chế tạo chính xác hơn, độ tin cậy cao hơn và được tích hợp trên nó các sản phẩm của nhiều ngành khác như Điện tử, Tự động hoá, Điều khiển tự động, Tin học làm cho tính năng của sản phẩm tăng, tạo ra nhiều tiện ích cho người tiêu dùng, nâng cao năng suất lao động. Cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ, đặc biệt là ngành công nghệ thông tin thì nghành cơ khí có những bước phát triển to lớn trong các lĩnh vực thiết kế và sản xuất có sự trợ giúp của máy tính. Tuy có sự trợ giúp của máy tính trong quá trình thiết kế và chế tạo các chi tiết đạt được độ chính xác cao hơn nhưng kiến thức công nghệ chế tạo máy trong ngành cơ khí vẫn đóng vai trò cơ bản của một kỹ sư cơ khí. Đồ án công nghệ chế tạo máy là một cơ hội để tổng hợp lại những kiến thức đã học ứng dụng vào trong quá trình thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết trên các máy gia công truyền thống. Quá trình làm đồ án tốt nghiệp là quá trình giúp tổng hợp các kiến thức trong thiết kế và chế tạo góp phần nâng cao kiến thức cũng như các phương án tối ưu cho quá trình sản xuất. Đồ án tốt nghiệp được giao là thiết kế chế tạo máy ép nối dây cáp điện . Trong quá trình tính toán thiết kế tuy đã cố gắng nhưng vẫn còn có nhiều thiếu sót do kiến thức còn hạn chế, kinh nghiệm thực tế chưa nhiều nên chúng em mong rằng tiếp tục nhận được sự chỉ bảo, giúp đỡ của các thầy cô giáo. CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MỐI NỐI và MÁY MỐI DÂY ĐIỆN 1.1)GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MỐI NỐI DÂY ĐIỆN - Đối với một nền kinh tế hệ thống điện có vai trò như hệ thống huyết mạch ,vì vậy hệ thống điện luôn được sửa chữa do hỏng hóc vì nhiều nguyên nhân,nâng cấp cải tạo do quá cũ và xây dựng mới để đáp ứng nhu cầu phát triển của nền kinh tế .Hệ thống điện truyền dẫn cao thế có thể dài hàng ngàn kilômét trong khi dây dẫn khi xuất xưởng được cuộn lại với độ dài không quá 500 mét.Do vậy nhu cầu nối dây dẫn trong quá trình sửa chữa, cải tạo nâng cấp, xây dựng mới các hệ thống điện cao thế cáp treo là không thể thiếu. - Theo lí thuyết về truyền dẫn diện,dòng điện và hiệu điện thế chủ yếu tập trung ở phía ngoài của dây dẫn , điều đó có nghĩa là phần lõi của dây hầu như không có tác dụng dẫn điện,mặt khác vật liệu của dây dẫn cao thế chủ yếu bằng hợp kim nhôm nên sức bền kém do vậy người ta chế tạo dây gồm hai phần : -Phần vỏ bên ngoài dùng để dẫn điện gồm nhiều dây nhôm được bện lại dạng dây cáp bao lấy phần lõi -Phần lõi gồm nhiều sợi dây thép (thường là 7hoặc 9 sợi) được bện lại dạng dây cáp có tác dụng chịu lực ,nâng đỡ toàn bộ khối lượng của dây. - Vì vậy vấn đề chủ yếu khi nối dây chính là nối phần lõi chịu lực của dây. Có nhiều cách để nối hai đầu song có thể tổng kết được 4 kiểu cơ bản sau: -Kiểu 1:Xoắn hai đầu dây sau đó dùng dây hoặc bulông chữ U khoá lại. -Kiểu 2:Uốn hai đầu dây 180 độ móc ngoặc với nhau rồi dùng dây quấn hoặc hai tấm kim loại và đai ốc khoá lại. -Kiểu 3:Dùng hai tấm kim loại có rãnh để ép hai đầu dây bằng đai ốc. -Kiểu 4:Dùng một ống thép lồng vào hai đầu dây sau đó dùng lực ép cho ống biến dạng tạo ra mối nối . Hình vẽ 1. -Nối bằng kiểu 1 và kiểu 2 không đảm bảo độ bền, mối nối lớn ảnh hưởng xấu đến mối nối phần dây dẫn phía ngoài, lãng phí dây dẫn. Thời gian nối lâu năng suất thấp. -Nối bằng kiểu 3 độ bền đảm bảo,mối nối đơn giản, nhưng kích cỡ lớn ảnh hưởng xấu đến mối nối phần dây dẫn phía ngoài, tốn vật liệu. Năng suất thấp -Nối bằng kiểu 4 độ bền đảm bảo,kết cấu nhỏ gọn,tiết kiệm vật liệu và dây dẫn , hình thức đẹp. - Nhược điểm là cần trang thiết bị chuyên dùng Dù có những nhược điểm như trên nhưng phương pháp này vẫn được lựa chọn và được sử dụng rộng rãi ở nước ta và các nước phát triển như Nhật Bản ,Hàn Quốc , v.v.Trang thiết bị chuyên dùng ở đây là máy ép nối để tạo ra mối nối. 1.2) GIỚI THIỆU VỀ MÁY ÉP NỐI DÂY ĐIỆN Hình vẽ số 2 - Nguyên lý chung của máy ép nối dây điện là một hệ thống thuỷ lực và có thể chia thành 5 phần chính như sau: 1)Động lực Do điều kiện thi công xây dựng trên địa hình phức tạp,phải vận chuyển nhiều, nên đòi hỏi máy phải có kết cấu nhỏ gọn, nhẹ dễ vận chuyển, dễ vận hành độ tin cậy cao, công suất đòi hỏi không lớn (khoảng 3 KW)do đó động cơ được dùng là động cơ xăng 4 thì được chế tạo sẵn 2)Bơm cao áp Do yêu cầu bơm làm việc ở áp suất rất cao (khoảng 700-750 kg/cm),lưu lượng nhỏ (chỉ khoảng vài ml/vòng ) nên bơm cao áp là một hệ thống gồm hai bơm mắc nối tiếp với nhau bơm sơ cấp và bơm thứ cấp Nhiệm vụ của bơm sơ cấp là cấp áp cho hành trình lùi, đây là hành trình chạy không của cơ cấu chấp hành, cấp áp nối tiếp cho bơm thứ cấp để tăng áp ở hành trình tiến đây là hành trình làm việc do đó yêu cầu áp suất của bơm sơ cấp không quá cao và đòi hỏi nhỏ gọn, độ tin cậy cao đơn giản, giá thành hạ. Nhiệm vụ của bơm thứ cấp là cấp áp suất rất cao cho cơ cấu chấp hành ở hành trình tiến (hành trình làm việc) đòi hỏi kết cấu nhỏ gọn đơn giản ,dễ chế tạo, làm việc tin cậy. 3)Van phân phối và điều khiển. Bao gồm hệ thống các van tràn ,van một chiều ,van an toàn nhằm phối hợp giữa hai bơm,và một van bốn cửa ba vị trí điều khiển đặt giữa hệ thống bơm và cơ cấu chấp hành 4)Cơ cấu chấp hành. Cơ cấu chấp hành là một động cơ thuỷ lực chuyển động thẳng có hành trình ngắn (khoảng 20 mm).Bộ phận chấp hành đơn giản là một hàm kẹp gồm hai nửa, nửa trên được cố định với thân xilanh trong quá trình làm việc ,nửa dưới tỳ lên mặt trên của piston. Khi piston chuyển động đi lên đẩy hàm dưới đi lên tạo ra mối hàn 5)Khung giá đỡ. Khung giá đỡ có tác dụng nâng đỡ toàn bộ trọng lượng của hệ thống, cố định vị trí của các cụm động cơ và bể dầu, che chắn bảo vệ, chống va đập cho hệ thống trong khi vận chuyển. Khung giá đỡ được chế tạo từ thép dạng ống được uốn và hàn kín lại theo hình dáng yêu cầu. CHƯƠNG 2 GIỚI THIỆU CÁC PHẦN TỬ THUỶ LỰC 2.1)Những ưu và nhược điểm của hệ thống thuỷ lực a)Ưu điểm - Truyền tải được công suất cao và lực lớn nhờ các cơ cấu tương đối đơn giản ,hoạt động với độ tin cậy cao. - Có khả năng điều chỉnh tinh và vô cấp tốc độ, dễ thực hiện tự động hoá theo điều kiện làm việc hoặc theo chương trình lập sẵn. - Kết cấu gọn nhẹ, vị trí của các phần tử dẫn và bị dẫn không lệ thuộc nhau, các bộ phận nối thường là những đường ống nối dễ dàng đổi chỗ. - Có khả năng giảm khối lượng và kích thước nhờ chọn áp suất cao. - Nhờ quán tính nhỏ của bơm và của động cơ thuỷ lực, nhờ tính chịu nén của dầu nên có thể làm việc ở tốc độ cao mà không có va đập như khi truyền động điện, tác động nhanh. - Dễ dàng biến đổi chuyển động quay của động cơ thành chuyển động tịnh tiến của cơ cấu chấp hành. - Có khả năng chống quá tải tốt nhờ các van an toàn - Dễ dàng theo dõi điều khiển nhờ quan sát được bằng áp kế kể cả đối với mạch phức tạp - Dễ dàng tự động hoá kể cả các thiết bị phức tạp nhờ các thiết bị tiêu chuẩn hoá . - Tuổi thọ cao. - Hiệu suất biến đổi cao. b)Nhược điểm - Dễ cháy nổ khi nhiệt độ cao do có dầu. - Chịu tác động của từ trường ,điện trường , phóng xạ . - Môi trường bẩn do dầu dễ bị rò rỉ trong quá trình làm việc và sửa chữa. - Giá thành cao. - Công nghệ chế tạo phức tạp đạt độ chính xác cao . - Người sử dụng phải được đào tạo . 2.2)SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ CỦA HỆ THỐNG THUỶ LỰC Hình vẽ 3 1)Xilanh thuỷ lực 7)Bơm sơ cấp 2)Van điều khiển 8)Van tràn 3)Đồng hồ đo áp 9)Lọc dầu 4)Bơm thứ cấp 10)Van một chiều 6)Van an toàn 2.3.BƠM THUỶ LỰC 2.3.1.BƠM BÁNH RĂNG a)Kết cấu và nguyên lý làm việc Bơm bánh răng là một loại máy rôto được sử dụng rất rộng rãi vì những ưu điểm sau: kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, độ tin cậy cao, kết cấu nhỏ gọn, số vòng quay và công suất trên một đơn vị trọng lượng lớn .Bơm bánh răng được sử dụng trong hệ thống truyền động thuỷ lực thể tích có công suất không lớn. trong những hệ thống truyền động thể tích có áp suất cao, bơm bánh răng thường dùng làm bơm sơ cấp. Bơm bánh răng là loại bơm không thực hiện được việc điều chỉnh lưu lượng và áp suất khi số vòng quay cố định. Bơm bánh răng có hai loại là bơm bánh răng ăn khớp ngoài và bơm bánh răng ăn khớp trong. Khi cần tăng lưu lượng người ta dùng bơm bánh răng có nhiều bánh răng ăn khớp. Trên hình vẽ số 3 trình bày sơ đồ kết cấu của bơm bánh răng hai bánh răng ăn khớp ngoài với các bộ phận : (1) là bánh răng chủ động ,(2) là bánh răng bị động ,(3) là Stato vỏ ,(4) là ống hút,(5) ống đẩy. Hình vẽ 3 Hai bánh răng chủ động (1) và bị động (2) ăn khớp ngoài với nhau và được đặt “khít” trong Stato (3) trên ống đẩy còn có lắp van an toàn có nhiệm vụ xả chất lỏng khi áp suất vượt quá giới hạn cho phép . Nguyên lý làm việc: Bơm bánh răng làm việc theo nguyên lý dãn và nén chất lỏng trong một thể tích kín thay đổi được dung tích .Quá trình hút đẩy xảy ra như sau : Bánh răng chủ động (1) được nối với trục của bơm quay và kéo theo bánh răng bị động (2) quay theo .Chất lỏng ở trong các rãnh răng theo chiều quay của các bánh răng, được vận chuyển từ khoang hút A đến khoang đẩy B được ngăn cách nhau bởi những mặt tiếp xúc của các bánh răng ăn khớp và được xem là kín . Khi một cặp răng vào khớp dung tích của khoang đẩy B giảm xuống, chất lỏng được đưa vào khoang đẩy B bị chèn ép và bị dồn vào ống đẩy (5),đó là quá trình đẩy .Đồng thời với quá trình đẩy (tức là có một cặp răng vào ăn khớp ở khoang đẩy B )là quá trình hút ở khoang hút A.Quá trình xảy ra tương ứng với sự ra khớp của một cặp răng, lúc đó dung tích khoang hút được mở ra, áp suất ở khoang hút giảm hơn áp suất trên mặt thoáng của bể hút (bể chứa dầu) và chất lỏng sẽ được hút từ bể qua ống hút vào bơm .Nếu áp suất của mặt thoáng thông với không khí thì áp suất ở khoang hút sẽ là áp suất chân không. Về nguyên lý, nếu bơm tuyệt đối kín, nghĩa là khoang hút và khoang đẩy không có sự rò rỉ chất lỏng qua nhau hoặc ra ngoài, thì áp suất của bơm chỉ phụ thuộc vào tải. Trong thực tế không có bơm tuyệt đối kín do khả năng công nghệ hoặc nhiều trường hợp, người ta cố ý tạo ra sự thoát lưu để làm giảm lực đẩy hướng kính và làm giảm sự thay đổi đột ngột của chất lỏng trong vùng ăn khớp bằng cách : Làm các rãnh thoát thông vùng ăn khớp với khoang hút hoặc khoang đẩy .Rãnh thoát này có thể nằm ở bề mặt tiếp xúc giữa mặt đầu của bánh răng và Stato, hoặc có thể là lỗ thoát hướng kính.Các biện pháp này gây thất thoát lớn về lưu lượng nên làm giảm hiệu suất của bơm. Làm bánh răng nghiêng hoặc bánh răng chữ V để sự vào khớp và ra khớp là từ từ.Góc nghiêng ăn khớp và chiều dày của bánh răng b phải tính toán hợp lý để tránh hiện tượng bao chất lỏng trong vùng ăn khớp b)Lưu lượng lý thuyết trung bình của bơm bánh răng Giả sử thể tích của mỗi răng là a, số vòng quay của bơm là n, nếu bánh răng chủ động và bánh răng bị động giống nhau và có số cánh z, thì lưu lượng lý thuyết trung bình của bơm là : (1) Trong đó : với là bước răng ; D là đường kính vòng lăn ; b là chiều dày bánh răng ; h là chiều cao ăn khớp (h = 2.m),với m = D/z là môdun của bánh răng. Như vậy : (2) Để hiệu chỉnh người ta lấy : 2. = 7 Nếu như số răng của hai bánh răng không như nhau thì sẽ lấy số răng của bánh răng chủ động để tính .Ở công thức trên t và h được áp dụng đối với bánh răng không dịch chỉnh. c)Tổn thất và hiệu suất trong bơm bánh răng Đối với bơm bánh răng cũng như một số máy thuỷ lực khác, tổn thất cột áp nhỏ có thể bỏ qua nhưng tổn thất cơ khí và lưu lượng là đáng kể. Tổn thất cơ khí là tổn hao do ma sát giữa các bề mặt chi tiết có chuyển động tương đối với nhau. Hiệu suất cơ khí của bơm bánh răng khoảng từ 0,8 đến 0,95, phụ thuộc vào kết cấu và chất lượng chế tạo bơm. - Tổn thất lưu lượng trong bơm bánh răng gồm : ●Tổn thất rò rỉ giữa mặt đầu của bánh răng và thành trong của Stato.Tổn thất này phụ thuộc vào độ chính xác gia công của hai cụn chi tiểt Rôto và Stato. Tổn thất lưu lượng ở phần này rất quan trọng ,chiếm khoảng 70% - 80% tổn thất toàn bộ. Giải phương trình chất lỏng chuyển động qua khe hẹp giữa hai tấm tròn nhẵn ,một đứng yên, một tấm quay, chúng ta có công thức tính lưu lượng rò rỉ như sau. (3) Trong đó : r và r là bán kíng trong và bán kính ngoài của khe hở mặt đầu. là giá trị thay đổi được theo góc quay của mặt đầu là hệ số nhớt của chất lỏng . p là áp suất của chất lỏng ở buồng đẩy. là góc xác định kích thước buồng hút và buồng đẩy. ● Tổn thất do dòng chất lỏng chảy ngược qua khe hở vòng đỉnh răng và mặt trong của vỏ bơm. Giải phương trình Reynolds cho chất lỏng chảy qua khe hẹp giữa hai mặt trụ đồng tâm, một mặt trụ cố định và một mặt trụ quay với vận tốc chúng ta có phương trình : (4) Trong đó : là khe hở hướng kính giữa hai mặt trụ . Re : là hệ số Reynolds b :là chiều rộng bánh răng l :là chiều dài cong của khe hẹp ( l được tính là tổng chiều dài của các cung đỉnh răng ). ● Tổn thất lưu lượng do rãnh “cố ý’’ tạo ra để giảm lực hướng kính hoặc hạn chế sự thay đổi áp suất đột ngột của vùng ăn khớp .Tổn hao này được tính theo kết cấu của rãnh. ● Tổn thất lưu lượng do các rãnh không điền đầy chất lỏng .Hiện tượng này thường gây nên gây nên dao động phụ của áp suất, vì gần đến khoang đẩy, chất lỏng có xu hướng chảy ngược vào các rãnh . Để hạn chế hiện tượng này có thể dùng các biện pháp sau : - Tăng áp suất ở mặt thoáng hoặc đặt bơm thấp hơn bể hút để tạo ra được áp suất ở khoang hút nhỏ hơn áp suất ly tâm của bánh răng . - Giảm vận tốc hút của chất lỏng nhỏ hơn 3 (m/s) - Hạn chế vận tốc làm việc của bánh răng để vận tốc của đỉnh răng nhỏ hơn 8 (m/s) Thực tế cho thấy , hiệu suất lưu lượng chung của bơm bánh răng khoảng từ 0.7 đến 0,9 ,và hiệu suất chung của bơm bánh răng là : = 0,6 0,85. 2.3.2 )BƠM THUỶ LỰC CÁNH GẠT a)Đặc điểm ,cấu tạo, và nguyên lý làm việc Đặc điểm : Máy thuỷ lực cánh gạt là một loại máy thuỷ lực Rôto có kết cấu đơn giản và làm việc ít ồn .Máy cánh gạt có khả năng điều chỉnh được lưu lượng . Loại máy này nhạy với chất lỏng bẩn hơn so với máy bánh răng, nên nó yêu cầu một sự lọc chất lỏng khắt khe hơn (<25).Phạm vi làm việc của bơm cánh gạt tác dụng đơn tương đối hẹp . Nhưng đối với bơm cánh gạt tác dụng kép phạm vi của nó được mở rộng nhiều . Máy thuỷ lực cánh gạt được sử dụng nhiều trong hệ thống máy công cụ (Máy khoan, doa, phay , tiện , mài ), Trong công nghiệp đúc áp lực , trong giao thông vận tải ( hệ thống cường hoá tay lái ôtô, máy kéo..), trong công nghiệp hoá chất, trong các máy chế biến thực phẩm và trong công nghiệp khai thác. Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động Trên hình vẽ 4 trình bày sơ đồ kết cấu của bơm cánh gạt tác dụng đơn.Các bộ phận chính của bơm cánh gạt là Rôto (1), vỏ (2) và các cánh gạt (3). Trên Rôto có xẻ các rãnh để các cánh gạt chuyển động tịnh tiến ở trong . Rôto và Stato được đặt lệch tâm với nhau để tạo nên sự thay đổi thể tích của các khoang làm việc khi Rôto chuyển động tương đối với nhau .Khi bơm làm việc, các cánh gạt luôn tỳ sát vào thành Stato dưới tác dụng của lực li tâm hoặc lực lò xo hoặc áp lực của chất lỏng từ buồng đẩy tới .Với chiều quay như trên hình vẽ, thể tích V thông với khoang hút được mở rộng ra sẽ hút chất lỏng theo khoang hút vào. Khi chuyển sang vùng V’, thể tích này bị thu hẹp lại và đẩy chất lỏng vò khoang đẩy . Với kết cấu bơm cánh gạt ở trên, trong một vòng quay, máy thực hiện một lần hút và một lần đẩy, gọi là bơm tác dụng đơn. Bơm càng nhiều cánh gạt thì lưu lượng càng đều ,thông thường là 4 đến 12 cánh .Nhược điểm của loại bơm này là có lực hướng kính lệch (từ phía khoang đẩy )làm phá huỷ các ổ đỡ nhất là khi áp suất cao. Bơm cánh gạt tác dụng đơn có thể thay đổi lưu lượng bằng cách thay đổi độ lệch tâm giữa Rôto và Stato . Hình vẽ 4 Trên hình vẽ 5 trình bày sơ đồ kết cấu của bơm cánh gạt tác dụng kép . Khác với trường hợp tác dụng đơn, để tăng thể tích làm việc trong quá trình hút đẩy, người ta không bố trí Rôto và Stato lệch tâm nhau mà mặt trong của Stato có dạng cung tròn có bán kính khác nhau và nối tiếp nhau .Hai khoang hút và đẩy đối xứng nhau qua tâm của vỏ .Như vậy trong một lần quay bơm thực hiện hai lần hút - đẩy .Để tăng chiều dài khe hẹp giảm lực dẫn động các cánh gạt và tránh cho các cánh gạt không bị kẹt, người ta có thể bố trí cánh gạt nghiêng so với phương hướng kính một góc = 6 ÷ 13và như vậy máy chỉ làm việc được một chiều . Cũng như đối với bơm bánh răng, ở bơm cánh gạt, để tăng áp người ta dùng bơm nhiều cấp có nhiều Rôto lắp trên cùng một trục. Trên hình vẽ 6 trình bày kết cấu của một bơm cánh gạt có vành điều chỉnh lưu lượng . Sự điều chỉnh này có thể thực hiện bằng tay tác dụng vào vít hoặc có thể điều chỉnh tự động. Hình vẽ 5 Hình vẽ 6 b)Lưu lượng của bơm cánh gạt tác dụng đơn Lưu lượng tức thời Nếu : O Là tâm Stato, Olà tâm Rôto; R là khoảng cách từ tâm Ođến vỏ bơm. là góc quay của Rôto tính từ đường nối tâm AB; e là độ lệch tâm ; h là chiều dài phần làm việc của cánh gạt; c là phần trọng tâm của cánh gạt; Ta có : R = r.cos+e.cos(180-) = r. cos - e.cos. (5) Chiều dài phần làm việc của cánh gạt là : H = R- r +e hay h = r.( cos- 1)+ e ( 1- cos) (6) Trong thực tế rất nhỏ nên : cos 1, và h được tính gần đúng là : h e.( 1 - cos ) Vận tốc trượt của các cánh trong rãnh : v = = e .sin = e..sin (7) Vận tốc vòng của trọng tâm C là : u = (R – 0,5 h). = r. cos - e.cos - 0,5e.( 1 - cos ) (8) Nếu cos 1 thì u = [ r - 0,5e.( 1 - cos )] Thay biểu thức của vận tốc u và h vào công thức tính lưu lượng, chúng ta có biểu thức tính lưu lượng tức thời của bơm khi chưa tính đến chiều dày của của các cánh gạt như sau : Q = u.b.h = [ r - 0,5e.( 1 + cos )].e..b..( 1 - cos ) (9) Từ biểu thức tính vận tốc trọng tâm ta thấy Qluôn đạt giá trị cực đại tại =180, và lúc đó : Q= 2.r..b.e (10) Và Qđạt giá trị cực tiểu tại : = - , với a = hay = - . Nghĩa là giá trị cực tiểu Qphụ thuộc vào số cánh z. Nếu số z càng nhỏ thì chênh lệch giữa Qvà Q càng lớn, và lưu lượng dao động càng nhiều. Muốn giảm biên độ của dao động cần tăng số cánh z. Khi tính dến ảnh hưởng của chiều dày của cánh gạt, lưu lượng của bơm nhỏ hơn lưu lượng tính theo công thức (10) một lượng bằng thể tích các cánh gạt bị thụt vào Rôto : Q = v.b. (11) Với là chiều dày của cánh gạt . Số cánh gạt trong khu vực khu vực đẩy là : z= (-1) cánh nên : (12) Như vậy lưu lượng của bơm cánh gạt có kể đến chiều dày của cánh gạt là: (13) với a là góc giữa hai cánh gạt : a = 2./z -Lưu lượng trung bình Gọi t và tlà thời điểm cánh gạt bắt đầu vào và ra khỏi gờ chắn AB với các góc quay = - a/2 và = + a/2 Lưu lượng riêng của bơm khi chưa kể đến chiều dày của cánh gạt là : q=z. (14) Với . Thay Qtừ công thức (9),tích phân (14) chúng ta có : (15) Tổn thất lưu lượng riêng (trong một vòng quay )do chiều dày cánh gạt là: (16) Nếu só cánh gạt đủ lớn thì : ; , và lưu lượng riêng của bơm khi kể đến số cánh gạt là: (17) Như vậy lưu lượng lý thuyết trung bình của bơm là : (18) Và lưu lượng thực tế là: Q = (19) -Lưu lượng của bơm cánh gạt tác dụng kép Lưu lượng lý thuyết trung bình của bơm cánh gạt tác dụng kép khi chưa kể đến chiều dày cánh gạt là : (20) Trong đó : , rvà r là các bán kính nhỏ và lớn của Stato. r là bán kính của Rôto. Cũng giống bơm tác dụng đơn, khi kể tới ảnh hưởng của chiều dày cánh gạt, lưu lượng lý thuyết của bơm cánh gạt tác dụng kép là : = (21) Trong đó : là góc nghiêng của cánh gạt so với phương hướng kính. là chiều dày cánh gạt. Công thức (21) cho thấy, lưu lượng của bơm cánh gạt tác dụng kép phụ thuộc vào hiệu số bán kính lớn nhất và nhỏ nhất của Stato. Hiệu số đó càng lớn thì lưu lượng của bơm càng lớn. Với kết cấu cho trước, lưu lượng của bơm không thay đổi. Vì vậy bơm cánh gạt tác dụng kép không có khả năng điều chỉnh lưu lượng. 2.3.3.BƠM PISTON HƯỚNG KÍNH Nguyên lý và phân loại Bơm piston hướng kính là bơm nhiều lần tác dụng có các piston được bố trí hướng tâm với nhau trong một block xi lanh, tuỳ theo block xilanh đó đứng yên hay quay mà người ta chia làm hai loại : Bơm piston hướng kính có block xilanh quay và Bơm piston hướng kính có block xilanh không quay .Trên hình vẽ 6 trình bày một kết cấu bơm piston có block xilanh không quay. Các piston trong block xilanh được dẫn động nhờ chuyển động quay của một ngõng trục lệch tâm. Trong trường hợp này các họng hút và họng đẩy được bố trí lệch trên block xilanh và thực hiện việc phân phối bằng van .Đặc điểm của bơm này là : Độ cứng vững cao do trục bơm ngắn và ít chi tiết tham gia chuyển động. Kết cấu hướng kính cồng kềnh do có cấu tạo van hút và đẩy . Cũng như bơm piston dãy phẳng, áp suất tạo được của bơm này rất cao và chúng thuộc loại không điều chỉnh được lưu lượng . Hình vẽ 6 : Bơm piston Block xilanh không quay Trên hình vẽ số 7 trình bày sơ đồ kết cấu của một bơm hướng kính có block xilanh quay trong một vỏ lệch tâm. Chính độ lệch tâm giữa vỏ và block xilanh tạo nên hành trình chuyển động của piston .Loại kết cấu này thực hiện việc phân phối ở phía tâm tức là phân phối qua trục. Đặc điểm của loại bơm loại này là : Do tính chất phân phối chất lỏng qua trục, khe hở giữa trục phân phối và block xilanh gây tổn thất lưu lượng trong hành trình đẩy. Vì vậy áp suất làm việc của loại máy phân phối trục này hạn chế hơn loại máy piston hướng kính phân phối van. Khả năng tự hút kém, nên đặt bơm thấp hơn bể chứa . Kết cấu kiểu block xilanh dễ dàng việc thực hiện việc điều chỉnh lưu lượng bằng cách điều chỉnh độ lệch tâm. Khi thay đổi chiều lệch tâm chiều lưu lượng sẽ thay đổi . Ngày nay kiểu kết cấu block xilanh quay phân phối trục ít được sử dụng đối vơi bơm nhưng lại sử dụng rất rộng rãi để chế tạo thiết kế động cơ thuỷ lực thể tích có vận tốc nhỏ và mômen lớn. Hình vẽ 7 b)Lưu lượng của bơm piston hướng kính Lưu lượng tức thời của mỗi piston là : (22) Lưu lượng tức thời của z piston là : (23) Lưu lượng lý thuyết trung bình của bơm là : (24) Gọi hệ số không đều lưu lượng của bơm là : Bằng thực nghiệm ,người ta thu được kết quả như sau: z z 3 0,146 4 0,327 5 0,07 6 0,141 7 0,04 8 0,075 10 0,056 Kết quả trên cho thấy trong một mặt phẳng vuông góc trục xilanh ta nên bố trí số piston lẻ. 2.3.4.BƠM PISTON HƯỚNG TRỤC 1)Đặc điểm và phân loại Máy piston hướng trục là loại bơm piston nhiều lần tác dụng vói các piston bố trí song song (hoặc nghiêng một góc nào đó )quanh trục của block xilanh . chuyển động tịnh tiến của các piston trong xilanh được thực hiện nhờ một cơ cấu đĩa nghiêng làm điểm tỳ hay khớp nối với một đầu của piston. Đĩa nghiêng này nghiêng một góc so với trục của block xilanh .Trong một số kết cấu các piston có thể được bố trí nghiêng một góc so với trục của block xilanh nhưng bơm vẫn làm việc theo nguyên ý của máy piston hướng trục. Hiện nay máy piston hướng trục được sử dụng rất rộng rãi nó có nhưng ưu điểm sau: Kích thước nhỏ gọn , công suất trên một đơn vị trọng lượng lớn, mômen quán tính nhỏ, tạo được áp suất rất cao ( 600 đến 800 at) với vận tốc quay cao tới 3000v/p, hiệu suất lưu lượng cao (= 0,93 – 0.99).Tuy nhiên, sự phân phối bằng đĩa mặt đầu đòi hỏi độ chính xác gia công cao nên giá thành cao . Trên hình vẽ số 8 trình bày kết cấu của một bơm hướng trục có liên kết giữa piston và đĩa ngiêng là liên kết tỳ. Bơm thực hiện phân phối chất lỏng nhờ đĩa phân phối . Block xilanh quay cùng trục và nghiêng với đĩa nghiêng một góc .Các piston có dạng cầu nhờ đĩa chặn và khớp cầu giúp các đế của piston luôn tỳ vào đĩa nghiêng, khi block xilanh quay tạo nên hành trình của piston. Hình vẽ 8 2)Lưu lượng của bơm hướng trục Lưu lượng lý thuyết trung bình của bơm hướng được tính theo công thức sau: (25) Trong đó : d là đường kính của piston. s là hành trình của piston . z là số piston . s = Dsin= Dtg (26) Với : D là đường kính làm việc của đĩa nghiêng. D là đường kính của mặt trụ trên đó phân bố các đường trục của các xilanh . Vì vậy : (27) Hình vẽ 9,10 trình bày một số kết cấu bơm hướng trục block xilanh quay đang được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống thuỷ lực áp suất cao như trong các máy xúc, máy nâng , ôtô ,v..v Hình vẽ 9 Hình vẽ 10 3) Thiết kế máy piston hướng trục a) Chọn số piston : Số piston của máy hướng trục thường chọn từ 7 – 11 . Với động cơ , thường chọn như sau : Lưu lượng riêng (cm/vg) 100 100-250 250 Số xilanh z 7 9 11 b) Tỷ số hành trình lớn nhất và đường kính piston & góc nghiêng của đĩa nghiêng và trục block xilanh Gọi trong đó : s là hành trình lớn nhất của piston. d là đường kính của piston . nên chọn trong khoảng từ 1÷ 2 Với góc : Đối với bơm. = 30 Đối với động cơ. Đường kính của piston và đường kính ngoài của block xilanh Trong bước tính sơ bộ có chọn đường kính của piston như sau : (28) Trong đó : là thể tích làm việc của một xilanh . Đường kính (D) phân bố trục các xilanh của block xilanh được tính và chọn theo nguyên tắc nhỏ nhất mà đảm bảo chiều dày theo điều kiện sức bền của các vách ngăn giữa hai xilanh kề nhau . D = (0,35 ÷ 0,4 )d.z (29) D= D + 1,6d (30) c)Đĩa phân phối Thông thường đĩa phân phối tiếp xúc với mặt đầu của block xilanh .Các quan hệ kích thước thường được lấy như sau : a = 0,2d , b= 0,3d ,b = (0,8 ÷ 1 )b Hình 11 Trong trường hợp bề mặt tiếp xúc dạng cầu (để tăng diện tích tiếp xúc), với mục đích giảm vận tốc vòng ở của ra của đĩa phân phối người ta lấy D< D. Vật liệu làm đĩa phân phối thường tuân theo tính tương thích về phương diện ma sát giữa đĩa và block xilanh có chuyển động trượt tương đối .Có thể tham khảo cặp vât liệu trong bảng sau : Block xilanh (mặt đầu) БpOCH 10-23 X21Ф1 12XH3A Đồng thanh Đĩa phân phối X21Ф1 БpOCH 10-23 Đồng thanh 12XH3A Block xilanh (mặt đầu Đồng thanh Antimon Thép thấm nitơ (60-62 HRC) Đồng thanh thiếc БpOФ1 10 – 1 Đĩa phân phối Thép XBГ (60HRC) Gang đúc Thép thấm nitơ (60-62 HRC) 20X (60– 62HRC) Bảng 1 Các yêu cầu kỹ thật đối với bề mặt làm việc của đĩa phân phối và mặt đầu của block xilanh : Độ không song song giữa hai mặt là : <0,005÷0,01 Độ không vuông góc giữa các mặt đầu này với trục <0,005 Không cho phép độ lồi trên các bề mặt làm việc ,độ lõm <0,005 Độ bóng của các bề mặt làm việc của đĩa phân phối : ,độ bóng của block xilanh : Gia công lần cuối bề mặt làm việc của đĩa phân phối có thể bằng phương pháp cạo, nghiền hoặc mài tinh (đối với mặt phẳng) Từ những phân tích trên ta thấy rằng với hệ thống thuỷ lực của máy ép nối dây điện thì bơm sơ cấp phù hợp nhất là kiểu bơm bánh răng, kiểu của bơm áp suất phù hợp nhất là kiểu bơm piston hướng trục có block xilanh không quay. 2.3.5.CƠ CẤU CHẤP HÀNH Trong hệ thống thuỷ lực cơ cấu chấp hành là các động cơ thuỷ lực . Dựa vào chuyển động của động cơ người ta chia làm hai loại. Động cơ thuỷ lực trục quay . Động cơ thuỷ lực trục tịnh tiến. Kết cấu của loại động cơ kiểu quay giống như kết cấu của các loại bơm như bơm bánh răng, tương ứng với nó là động cơ bánh răng, bơm cánh gạt tương ứng với nó là bơm cánh gạt .v..v Kết cấu của động cơ chuyển động thẳng giống như bơm piston hướng trục tác dụng đơn . Trục của động cơ có chuyển động hai chiều là hành trình tiến (thường là hành trình làm việc ) và hành trình lùi . Trên hình 24 trình bày kết cấu của động cơ chuyển động thẳng . Hình 12 Gọi đường kính của xilanh là D, đường kính của trục là d, áp suất làm việc là P, lưu lượng là Q ta có : -Lực tác động trên trục ở hành trình tiến : (N) (31) - Vận tốc của hành trình tiến : (m/s) (32) - Lực tác động trên trục ở hành trình lùi : (N) (33) - Vận tốc của hành trình lùi : (m/s) (34) CHƯƠNG 3 VAN PHÂN PHỐI 3.1.VAN ĐẢO CHIỀU a) Nhiệm vụ của van là để điều khiển chuyển động của cơ cấu chấp hành (động cơ thuỷ lực quay hoặc cơ cấu tịnh tiến xilanh –piston ). Kết cấu của van loại này rất đa dạng phong phú. - Nếu phân chia theo chuyển động để đóng mở ta có van trục mở tịnh tiến và van quay ,trong mỗi loại lại phân ra theo phương thức điều khiển như điều khiển bằng tay, điều khiển bằng tín hiệu điện hay bằng thuỷ lực. - Nếu phân chia theo số cửa và số vị trí ta có : van 4 cửa hai vị trí và van 4 cửa 3 vị trí. 3.1.1.VAN ĐẢO CHIỀU 4 CỬA 2 VỊ TRÍ(4/2) Trên hình vẽ số 11 trình bày kết cấu của một loại van bốn cửa hai vị trí và kí hiệu của nó trên sơ đồ thuỷ lực.Theo kết cấu này ở vị trí như hình vẽ cửa P thông với cửa B, và cửa A thông với cửa T lúc này xilanh thực hiện hành trình lùi. Nếu ta xoay lõi van đi 90thì cửa P thông với cửa A, cửa B thông với T, xilanh thực hiện hành trình tiến. Như vậy trong khoảng thời gian quay lõi van lưu lượng bằng không áp suất trong bơm tăng đột ngột do đó gây quá tải cho bơm . Do vậy van này thường được sử dụng trong hệ thống có bình tích áp. 3.1.2.VAN ĐẢO CHIỀU 4 CỬA 3 VỊ TRÍ (4/3) a) Van đảo chiều 4/3 kiểu tịnh tiến Van đảo chiều 4/3 được sử dụng rất rộng rãi bởi những ưu điểm của nó trong các hệ thống tự động hoá trong công nghiệp cũng như các máy điêu khiển bằng tay. Trong các hệ thống làm việc với áp suất rất cao lưu lượng lớn của máy xúc, máy mỏ hàng ngàn Kw đến các máy nhỏ chỉ một vài Kw ví dụ như máy nối dây cáp điện. Trên hình vẽ 20 trình bày nguyên lý kết cấu của một số kiểu van đảo chiều 4/3 trục piston tịnh tiến và kí hiệu trên hệ thống thuỷ lực. a b c d Hình vẽ 20 Trục piston có thể được định tâm bằng lò xo hoặc không định tâm . Ở kết cấu trên hình a và c .khi trục piston ở giữa cửa áp cao P bị vít dầu từ máy bơm đến bình tích áp hoặc qua van an toàn về thùng chứa. Khi trục piston dịch chuyển sang trái cửa áp cao P thông với cửa A ,cửa B thông với T xilanh thực hiện hành trình tiến, và ngược lại khi trục piston dịch chuyển sang phải. Ở kết cấu b và d khi trục piston ở giữa cửa P thông với cửa T hệ thống chạy không tải ,khi trục piston dịch chuyển sang hai bên chức năng tương tự như trên . b) Van đảo ch._.iều 4/3 kiểu quay Trong các hệ thống thuỷ lực làm việc với lưu lượng nhỏ điều khiển bằng tay ngưòi ta thường dùng van đảo chiều 4/3 kiểu trục phân phối quay.Ưu điểm của kiểu van này là đơn giản dễ chế tạo nên giá thành rẻ, làm việc tin cậy .Trên hình vẽ 21 trình bày kết cấu của một van đảo chiều 4/3 kiểu quay điều khiển bằng tay, và nguyên lý của nó. Như hình vẽ trên lỗ số 21 thông với lỗ số 3 bằng một rãnh dẫn, tương tự lỗ số 5 thông với lỗ số 7, lỗ số 6 thông với lỗ số 2. Ở vị trí như hình vẽ cửa áp cao P thông với cửa thoát T, cơ cấu chấp hành không làm việc. Khi trục phân phối quay đi một góc 45 độ theo chiều thuận (ngược chiều kim đồng hồ) lúc này cửa áp cao P thông với lỗ số 7, cửa A thông với lỗ số 5, lỗ số 1 thông với cửa B lỗ số 3 thông với cửa T. Như vậy dầu áp cao đi vào buồng phía dưới của xilanh đẩy piston đi lên thực hiện hành trình ép, dầu ở buồng trên bị ép trở về cửa B sang cửa T rồi về thùng. Ngược lại nếu xoay ngược một góc 45 độ so với vị trí giữa thì cửa áp cao P thông với lỗ số 5, cửa B thông với lỗ số 7, cửa A thông với lỗ số 3, lỗ số 1 thông với cửa T. Như vậy dầu có áp suất trung bình đi vào buồng phía trên của xilanh đẩy Hình 21 đi xuống thực hiện hành trình lùi,dầu ở buồng dưới bị ép trở về cửa A sang cửa T rồi về thùng . Do trục phân phối làm việc bằng mặt đầu tiếp xúc với bốn cửa khi điều khiển trục quay, bề mặt của các cửa và trục trượt tương đối với nhau nối các đường dẫn liền mạch do vậy thường xảy ra hiện tượng mòn vì ma sát do đó vật liệu của trục phân phối phải tuân theo tính tương thích về phương diện ma sát. Độ nhẵn bóng mặt đầu trục phân phối phải đạt 7 - 8 . độ nhẵn bóng của các cửa phải đạt 9 - 10. Vật liệu của trục phân phối và các cửa van có thể tham khảo bảng 1 . Từ những phân tích trên ta thấy rằng kiểu van đảo chiều 4 cửa 3 vị trí kiểu có trục phân phối quay là phù hợp nhất đối với máy ép nối dây điện. 3.2.VAN AN TOÀN Van an toàn có nhiện vụ bảo vệ hệ thống khỏi quá áp bằng cách hạn chế áp suất không tăng quá một giá trị đặt trước. Van an toàn có kết cấu rất đa dạng. Nếu phân loại theo phần tử đóng mở ta có : Van an toàn dạng cầu . Van an toàn dạng cone. Van an toàn dạng phẳng , dạng trụ. Trong các loại van dạng cầu lại được chia làm nhiều loại. Van an toàn dạng cầu có định tâm . Van an toàn dạng cầu không có định tâm. Van an toàn dạng cầu có giảm chấn . Van an toàn dạng cầu không có giảm chấn. Nếu phân loại theo số cấp tác động ta có : Van an toàn một cấp (tác động trực tiếp) Van an toàn hai cấp (tác động gián tiếp) Trên hình 22 trình bày kết cấu một loại van an toàn dạng cone tác động trục tiếp (a) và tác động gián tiếp (b) (a) (b) Hình 22 Nguyên lý làm việc Khi van đóng phương trình cân bằng lực tác động trên trụ bằng lực đẩy của lò xo : C.x = (35) Khi < thì van sẽ đóng kín . Khi = trạng thái van không xác định đóng mở. Khi > van mở . Gọi x là độ mở của van , xlà khoảng nén ban đầu của lò xo khi van mở hoàn toàn ta có: C.( x+x) = p. (36) Cửa vào có đường kính là dphụ thuộc vào lưu lượng và xác định khi vận tốc vào là : v = 3 ÷ 4 (m/s) Cửa ra có đường kính d phụ thuộc vào lưu lượng , vân tốc chất lỏng ra lấy là: v = 1÷ 1,5 (m/s) Độ mở của của bi cũng phụ thuộc vào lưu lượng và được xác định theo công thức : x = 2,3 3.3. VAN MỘT CHIỀU Van một chiều có tác dụng chỉ cho chất lỏng đi theo một chiều xác định khi: p- p ≥ 1 (bar) Van một chiều có hai loại : có điều khiển và không có điều khiển . Trên hình 23 trình bày kết cấu và kí hiệu trên sơ đồ hệ thống thuỷ lực. Hình 23 Cũng giống như trường hợp van an toàn, để giảm tổn thất cục bộ thì vận tốc chất lỏng qua van một chiều : v = 3 ÷ 4 (m/s). đối với van trong mạch thuỷ lực áp cao. Nếu ở cửa xả của hệ thống có thể lấy giá trị nhỏ hơn. 3.4.Bộ lọc Theo thống kê có 75% hỏng hóc trong các hệ thống thuỷ lực có nguyên nhân do bộ lọc do vậy lọc sạch dầu là rất cần thiết.Trong quá trình làm việc có nhiều nguyên nhân gây bẩn cho dầu nhưng có hai nguyên nhân chính là: Nguyên nhân bên trong : + Do mài mòn tạo ta các mạt sắt . + Do các bộ phận làm kín như ống dẫn, dầu bị lão hoá, kết tủa. Nguyên nhân bên ngoài : + Bụi bẩn từ môi trường bên ngoài xâm nhập vào dầu theo không khí, khi thay dầu hoặc khi bảo trì lắp ráp . Các chất gây bẩn dầu có chia làm hai loại: hữu cơ và vô cơ (kim loại , chất nhiễm từ , phi kim) Phân loại bộ lọc - Theo độ tinh của mức độ lọc: + Lọc thô : Lọc các hạt lớn d ≤ 1 (mm) + Lọc bán tinh : Lọc các hạt nhỏ d ≤ 0,1 (mm) + Lọc tinh : d ≤ 0,01 (mm) + Lọc siêu tinh : d ≤ 0,001 (mm) - Theo cấu tạo của lưới lọc: + Dùng lưới lọc. + Dùng giấy lọc. + Lọc bằng lá kim loại. + Lọc bằng điện từ , nam châm vĩnh cửu. + Lọc bằng tĩnh điện . + Lọc ly tâm. Vị trí lắp của bộ lọc sao cho dễ quan sát , dễ tháo lắp,thay thế , bảo dưỡng và làm sạch. Trên hình 24 là kí hiệu và vị trí của bộ lọc trong hệ thống thuỷ lực. (a) (b) (c) (d) (e) Hình 25 3.5.BỂ DẦU và ỐNG DẪN a)Ống dẫn Để nối liền các phần tử điều khiển (các loại van) với các cơ cấu chấp hành, với hệ thống biến đổi năng lượng (bơm dầu, động cơ dầu), người ta dùng các ống dẫn, ống nối hoặc các tấm nối. 1. Ống dẫn. a. Yêu cầu. Ống dẫn dùng trong hệ thống điều khiển bằng thủy lực phổ biến là ống dẫn cứng (ống đồng và ống thép) và ống dẫn mềm (vải cao su và ống mềm bằng kim loại có thể làm việc ở nhiệt độ 1350C). Ống dẫn cần phải đảm bảo độ bền cơ học và tổn thất áp suất trong ống nhỏ nhất. Để giảm tổn thất áp suất, các ống dẫn càng ngắn càng tốt, ít bị uốn cong để tránh sự biến dạng của tiết diện và sự đổi hướng chuyển động của dầu. b. Vận tốc dầu chảy trong ống ( Hình 3.78 ). Vận tốc dầu chảy trong ống thường dùng là: - Ở ống hút v = 0,5 + 1,5m/s - Ở ống nén p < 50 bar v = 4 ¸ 5m/s p = 50 ¸ 100 bar v = 5 ¸ 6 m/s p > 100 bar v = 6 ¸ 7 m/s - Ở ống xả v = 0,5 ¸ 1,5 m/s Hình 3.78 Các đường ống hút, nén và xả trong mạch thủy lực. Ký hiệu: Các đường ống hút Các đường ống nén Các đường ống xả c. Chọn kích thước đường kính ống dẫn. Để lựa chọn kích thước đường kính ống dẫn, ta xuất phát từ phương trình lưu lượng chảy qua ống dẫn. Lưu lượng qua ống dẫn: qv = A.v Trong đó: Tiết diện A = Để cho đơn giản, ta chọn công thức tính vận tốc như sau: v = Trong đó: d (mm). qv (lít/phút). v (m/s). Như vậy, kích thước đường kính ống dẫn là: d = 10 (mm). d. Tổn thất áp suất trong ống dẫn, ống nối. Sự phụ thuộc lưu lượng qv và tổn thất áp suất Dp với các loại dòng chảy tầng (1) và dòng chảy rối (2) qua ống dẫn (hình 3.79). Hình 3.79 Tổn thất áp suất trong ống dẫn. a. Tổn thất áp suất Dp = p1 - p2 b. Biểu đồ qv, Dp và loại dòng chảy. Biểu đồ sự phụ thuộc tổn thất áp suất Dp, lưu lượng qv và đường kính f qua ống nối b) BỂ DẦU Bể dầu có nhiệm vụ : + Chứa đủ dầu để hệ thống làm việc ổn định. + Là nơi làm mát dầu . + Là nơi tách không khí, cặn bẩn ra khỏi dầu. + Là nơi thu giữ và tái sử dụng dầu rò rỉ . + Thay dầu cũ bằng dầu mới . Có hai loại bể dầu : - Bể có áp dư . - Bể không áp thông với môi trường . Thể tích của có thể được xác định bằng điều kiện cân bằng nhiệt . Để nhiệt độ dầu ổn định ở 50 ÷ 60C. Trong thực tế thể tích được xác định theo kinh nghiệm : Hệ thống cố định : = (3 ÷4 ) Q Hệ thống di động : = ( 2 ÷3)Q Nếu nhiệt độ vượt quá 60C thì phải làm mát cưỡng bức bằng quạt gió hoặc nước . Bể dầu thường có dạng hình hộp nằm , kết cấu vững chắc để có thể mang trên nó các thiết bị khác như bơm . Có thể có cánh tản nhiệt chiều của cánh phù hợp để toả nhiệt tốt nhất . Trong bể có các vach để tạo đường đi của dầu là xa nhất để có thời gian toả nhiệt . Trên hình 26 trình bày kết cấu bên trong của một bể dầu : Hình 26 CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MỘT SỐ BỘ PHẬN CƠ KHÍ 4.1. THIẾT KẾ VÀ KIỂM NGHIỆM BỀN KHUNG GIÁ ĐỠ Hình 27 a) Nhiệm vụ của khung giá đỡ -Nâng đỡ toàn bộ khối lượng của máy. -Cố định vị trí giữa động cơ và thùng dầu. -Bảo vệ cho cụm động cơ và thùng dầu trong quá trình vận chuyển. b) Tính toán thiết kế -Động cơ và thùng dầu đều được đặt trên hai thanh dầm ngang của khung dài 400 mm, hai đầu đặt lên khung và toàn bộ khung được nâng đỡ bằng bốn tấm đỡ Khối lượng của động cơ khi đầy nhiên liệu khoảng 35 (kg). Khối lượng của toàn bộ thùng dầu khi đầy dầu khoảng 30 (kg) Phần đế của động cơ là tấm phẳng nên ta coi trọng lực của động cơ được phân bố đều trên khoảng chiều dài 16 (cm), và coi gần đúng hai thanh chịu lực như nhau .Ta có mô hình chịu lực như hình vẽ. Hình 28 Sơ đồ nội lực của thanh dầm đỡ động cơ Tải trọng phân bố đều q = (KN/m) Trong quá trình làm việc không có lực động chỉ có trọng lực . Áp dụng phương trình cân bằng cho dầm ta có. 400.R= 350.230 → R= 201 (N) → R = 149 (N) Theo phương pháp hàm gián đoạn ta có phương trình mômen như sau : M= R - + (37) Thay các giá trị vào phương trình trên ta được: M= 0.15 - 0.011 + 0.011 (37) Trong đó x là hoành độ của dầm lấy gốc phía bên trái . Dựa vào phương trình (37) ta tính được : x = 0 ; M= 0 x = 15 ; M= 5,066 (KN.cm) x = 40; M= 0 x = 31 ; M = 1,834 (KN.cm) Từ đó ta có được biểu đồ mômen và biểu đồ lực cắt như hình vẽ trên. Ta thấy tại vị trí x = 15 (cm) là mặt cắt nguy hiểm nên ta kiểm nghiệm bền tại đây. (KN/cm) (38) (39) Theo lý thuyết bền : , Điều kiện bền được đảm bảo . Chuyển vị của dầm là y được tính theo công thức : EJy = -M═>EJy = - (40) EJy = +Cx +C (1) Trong đó : Cvà Clà các hệ số tích phân được xác định từ điều kiện ban đầu . x = 0 : y = 0 => C= 0 x = 0 : y= 0 => C = 32,2 Thay các hệ số vào phương trình (1) ta có phương trình chuyển vị của dầm đỡ động cơ. EJy = +32,2x Qua biểu đồ ta thấy tại x = 15 (cm ) là vị trí chuyển vị lớn nhất đối với động cơ thay x = 15cm vào phương trình (1) và nếu ta chọn E = 20000 (KN/cm)và chọn thanh dầm là thép hình V2,8 tra bảng TCVN 1654-75 về thép cán nóng ta có J= 1,16 (cm).Thay vào phương trình chuyển vị tính được: Lượng chuyển vị rất nhỏ nên ta có thể bỏ qua. Đối với thanh dầm đỡ thùng dầu và cụm máy bơm cao áp cũng tương tự với khối lượng khi đầy dầu là khoảng 30 (kg) lượng chuyển vị cũng không đáng kể. Vì hai đầu của dầm đỡ động cơ cũng như thùng dầu được đặt lên hai tấm đỡ nên phần khung hầu như không chịu tác dụng của trọng lực. Phần khung có tác dụng bảo vệ cho máy trong quá trình vận chuyển, cố định vị trí của hai dầm đỡ.Các lực va chạm trong quá trình vận chuyển, vận hành có phương ngẫu nhiên nên ta chọn tiết diện của khung là thép ống có được hàn thành khung kín như hình vẽ 27 . 4.2. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KHỚP NỐI Khớp nối là chi tiết nối và truyền công suất giữa động cơ và máy công tác .Khớp nối là chi tiết tiêu chuẩn vì vậy trong thiết kế dựa vào mômen xoắn tính toán T, được xác định theo công thức sau : T= k.T [T] Trong đó : T là mômen xoắn danh nghĩa k = 1,5 là hệ số chế độ làm việc phụ thuộc vào loại máy công tác (tra bảng 16 – 1 trang 58 (1)) a)Phân loại khớp nối : Khớp nối trục có 3 kiểu chính. - Nối trục chặt ( Nối trục ống, Nối trục đĩa ) Đặc điểm của nối trục chặt là dùng để nối các cứng các đầu trục có đường tâm trên cùng một đường thẳng và không di chuyển tương đối với nhau. Nối trục chặt có cấu tạo đơn giản nhưng đòi hỏi chế tạovà lắp ghép chính xác. - Nối trục bù ( Nối trục răng, Nối trục xích, Nối trục chữ thập) Nối trục bù dùng để nối các đầu trục có sai lệch về vị trí tương đối giữa các đầu trục;độ lệch dọc trục, độ lệch góc, độ lệch tâm hay độ lệch tổng hợp, nhờ khả năng di động giữa các chi tiết cứng trong nối trục bù. Nối trục đàn hồi ( Nối trục vòng đàn hồi, Nối trục với đĩa hình sao, Nối trục vỏ đàn hồi ) Trong nối trục đàn hồi, hai nửa nối trục nối với nhau bằng bộ phận đàn hồi. Bộ phận đàn hồi có thể là kim loại hoặc không kim loại . Nhờ có bộ phận đàn hồi cho nên nối trục đàn hồi có khả năng : giảm va đập và chấn động, đề phòng cộng hưởng do dao động xoắn gây nên và bù lại độ lệch trục. Nối trục có bộ phận đàn hồi bằn vật liệu không kim loại rẻ hơn và đơn giản, vì vậy nó được dùng để truyền mômen xoắn nhỏ và trung bình. Khi mômen xoắn lớn thường dùng nối trục có bộ phận đàn hồi là kim loại. 1) Nối trục ống Cấu tạo bởi một ống bằng thép hoặc gang lồng vào đoạn cuối của hai trục và ghép với trục bằng chốt, then hoặc then hoa . Nối trục ống chỉ dùng để nối các trục có đường kính nhỏ ( không quá 60÷70 mm). Nối trục ống rất đơn giản, nhẹ và rẻ. Tuy nhiên khi lắp cần có khoảng di chuyển dọc trục lớn và yêu cầu cao độ chính xác của vị trí đầu trục . Vật liệu của ống thường là thép 45, khi trục quay chậm có thể dùng gang . Ứng suất xoắn của ống và ứng suất cắt của chốt phải thoả mãn hệ thức sau: (41) (42) Trong đó : ; 2) Nối trục đĩa Nối trục đĩa bao gồm hai đĩa có moay ơ , mỗi đĩa moay ơ lắp lên cuối của đoạn trục bằng mối ghép then. Hai nửa đĩa được nối với nhau bằng mối ghép bulông . bulông ghép có thể có khe hở hoặc không có khe hở trong trường hợp thứ nhất, mômen được truyền từ đĩa này sang đĩa khác nhờ lực ma sát sinh ra trên mặt ghép hai đĩa do lực xiết bulông gây nên. Trong trường hợp thứ hai mômen xoắn truyền trực tiếp qua thân bulông . Cách lắp không có khe hở kích thước nối trục nhỏ gọn hơn do đó được sử dụng nhiều . Mặt tiếp xúc của hai đĩa cần phải vuông góc với tâm lỗ. Độ đảo mặt đầu không được vượt quá 0.05mm trên đường kính 300mm. Nếu độ đảo mặt đầu lớn sẽ phát sinh lực lớn tác dụng lên ổ và trục . Vật liệu của đĩa thường là thép hoặc gang .Gang chỉ dùng khi nối trục làm việc với vận tốc nhỏ ( v ≤ 25 m/s). Nếu dùng bulông lắp không có khe hở, lực xiết cần thiết đối với mỗi bulông là : V ≥ Trong đó : Dlà đường kính vòng tròn qua các tâm bulông. z là số bulông. f là hệ số ma sát có thể lấy trong khoảng 0,15÷0,2 . Và bulông được kiểm nghiệm bền theo công thức sau : là đường kính trong của bulông . là ứng suất kéo cho phép . Nếu dùng bulông lắp không có khe hở, cần kiểmnghiệm bulông theo điều kiện cắt . = 0,25 3) Nối trục răng Nối trục răng có kích thước nhỏ, có khả năng truyền tải cao, cho phép làm việc với vận tốc lớn, và có tính công nghệ cao . Nối trục răng được sử dụng rộng rãi nhất là trong công nghiệp nặng. Vật liệu chế tạo ống trong và ống ngoài là thép 40 trở lên. Để nâng cao độ bền mòn, bề mặt răng được nhiệt luyện không dưới 40 HRC đối với răng ống trong không dưới 35 HRC đối với răng ống ngoài. Trường hợp nối trục làm việc với vận tốc nhỏ (≤ 5 m/s) có thể tôi cải thiện đạt độ rắn trên 280 HB. Cần được bôi trơn để giảm mòn bề mặt răng. Kích thước chủ yếu của nối trục răng có thể chọn theo đường kính của trục. Sau khi chọn khớp nối cần kiểm nghiệm điều kiện : Trong đó : là hệ số an toàn phụ thuộc tính chất nguy hiểm của bộ phận khi nối trục bị hỏng : = 1 : phải dừng máy ; = 1,5 :khi hỏng 1 loạt máy : = 1,8 khi nguy hiểm đến tính mạng . -Hệ số diều kiện làm việc của khớp . = 1 khi làm việc êm ; = 1÷1,3 khi làm việc không đều ; = 1,3 ÷1,5 khi chế độ làm việc nặng. 4) Nối trục xích Nối trục xích thường chế tạo với đường kính nhỏ : d = 18÷125 mm và các đĩa lắp trên trục bằng mối ghép then . So với nối trục răng, khả năng tải của nối trục xích nhỏ hơn. Nhưng nhờ khe hở giữa xích và răng đĩa, nôi trục cho phép các trục có thể nghiêng với nhau một góc đến và độ lệch tâm từ 0,05 đến 0,25 mm. Kết cấu đơn giản, thuận tiện khi lắp ghép. Vì có khe hở giữa và răng đĩa nên không dung nối trục xích trong các truyền động quay hai chiều hoặc tải trọng va đập lớn, hoặc khi số vòng quay vượt quá số vòng quay cho phép. Sauk hi chọn kích thước nối trục cần kiểm nghiệm hệ số an toàn theo công thức sau : Q là tải trọng phá hỏng của xích. là lực vòng tác dụng lên xích. [S] là hệ số an toàn cho phép của đĩa xích. ; Với z là số răng của đĩa xích 5) Nối trục chữ thập . Nối trục chữ thập gồm hai nửa nối trục có rãnh ăn khớp với các gờ của đĩa giữa. Nối trục chữ thập dung để nối các đầu trục có độ lệch tâm lớn (không vượt quá 0,05d, d là đường kính trục). Tuy vậy nhờ có khe hở giữa các nối trục và đĩa cho nên cũng có thể nối các trục có độ lệch dọc trục và độ lệch góc nhỏ (). Trên thực tế đôi khi đĩa giữa được thay thế bằng một đĩa hình vuông nên diện tích tiếp xúc tăng lên và có rãnh chứa dầu bôi trơn nên giảm mài mòn. Vật liệu của đĩa hình vuông bằng technolít hoặc cao su. Các kích thước chủ yếu của nối trục được chọn theo kích thước đường kính trục. Sau khi chọn được nối trục cần kiểm tra áp suất theo công thức sau : Đối với trục chữ thập : Đối với đệm hình vuông : Trong đó : là áp suất lớn nhất sinh ra trên bề mặt làm việc. [p] là áp suất cho phép, phụ thuộc vào vật liệu, nhiệt luyện và điều kiện làm việc của trục: Đối với thép : [p] = 15÷25 MPa Technolít với thép : [p] = 8 ÷ 10 MPa Từ những phân tích trên ta thấy rằng nối trục ống là phù hợp nhất cho may nối dây cáp điện. Vì đường kính của bơm và của trục là , công suất của máy nhỏ (khoảng 3 kW) nên ta chọn phương pháp nối trục ống ghép bằng then .Vật liệu của nối trục là thép 45. Dựa vào đường kính của trục ta chọn nối trục số hiệu là 1 (bảng 16-2 trang 59 (1)) Mômen truyền trên trục là : P = T. Trong đó : P = 3 kw = 3000 (w), == 377 rad/s T = (N.m) T= 1.5.7,95 = 12(N.m) < [T] = 71 (N.m) -KIỂM TRA THEN THEO ĐIỀU KIỆN BỀN DẬP và CẮT Điều kiện bền dập và điều kiện điều kiện bền cắt có dạng như sau: Tra bảng 9.1a trang 173 (1) ta có : d = 20 (mm) :l = 28 (mm) : h = 6 (mm) :t = 3,5 (mm) : b = 6 (m) : Thay vào điều kiện trên được : Vậy điều kiện bền được thoả mãn . 4.3. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ VAN ĐIỀU KHIỂN Van điều khiển trong hệ thống là van đảo chiều điều khiển hành trình chuyển động của cơ cấu chấp hành ở đây là động cơ chuyển động thẳng . Từ những phân tich ở chương III van đảo chiều 4/3 kiểu quay là thích hợp cho máy nối cáp điện bởi kết cấu đơn giản. dễ chế tạo, làm việc tin cậy.Các yếu tố kỹ thuật của van là : Áp suất làm việc Lưu lượng Áp suất làm việc của van quyết định kết cấu và vật liệu chế tạo van để đảm bảo độ bền cơ học, độ kín làm việc khi nhiệt độ thay đổi, và khả năng chịu mài mòn, Van kiểu quay làm việc bằng mặt đầu nên phần tử làm việc là trục phân phối và các cửa van. Dựa vào bảng 1 ta chọn cặp vật liệu trong đó vật liệu của trục phân phối là thép 12HX3A , Vật liệu của các cửa van là đồng thanh. Lưu lượng của van quyết định diện tích thiết diện của các máng dẫn . Để tránh tổn thất lớn ở van thường chọn vận tốc chất lỏng qua van (m/s). Lưu lượng của máy là : Q = 1,6 (l/p) nên đường kính của máng dẫn là: d Ta có : Q = S. = = 2,06 (mm) Chọn đường kính máng dẫn là d = 2 (mm). Trong kết cấu của van đảo chiều 4/3 kiểu quay chi tiết làm việc chính là trục phân phối và các cửa van. Các cửa van có thể tự lựa và luôn tỳ vào bề mặt của trục phân phối nhờ các lò xo. Bề mặt tiếp xúc của trục phân phối và các cửa được mài tinh độ bóng đạt 8 ÷ 10. Vị trí của các cửa van cố định trên thân van. Khi thao tác trục phân phối quay nối các cửa thông nhau phù hợp theo từng vị trí. CHƯƠNG 5 THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG CHẾ TẠO CHI TIẾT TRỤC PHÂN PHỐI CỦA VAN ĐẢO CHIỀU 4/3 KIỂU QUAY 5.1.Dạng sản xuất: Chế tạo máy nối dây điện tại trung tâm nghiên cứu cơ khí chính xác đang ở giai đoạn chế tạo thử do vậy dạng sản xuất là chế tạo thử. 5.2.Phương pháp chế tạo phôi : Phôi được cắt từ thanh phôi tròn được cán nóng Ø40. 5.3.Chọn phương pháp gia công: Vì quy mô sản xuất là sản xuất thử nên đường lối công nghệ thích hợp là phân tán nguyên công sử dụng máy vạn năng kết hợp với đồ gá chuyên dùng. 5.4.Phân tích chi tiết: Chi tiết trục phân phối của van đảo chiều 4/3 có mặt làm việc là mặt đầu A. Khi làm việc mặt đầu A tiếp xúc với các cửa van để dẫn chất lỏng có áp suất cao từ bơm đến cơ cấu chấp hành do vậy bề mặt A cần phải được mài nhẵn đạt cấp nhẵn bóng tương ứng với cấp nhẵn bóng đạt được khi mài tinh. Mặt đầu B tỳ lên ổ chặn, và là chuẩn tinh để gia công mặt A và để đảm bảo độ không song song giữa hai mặt phẳng A và B không quá 0,01. Mặt phẳng B ghép với tấm che phía trên để tạo ra rãnh dẫn nên mặt B cần được mài tinh. Do các cửa van tỳ lên mặt phẳng A nhờ các lò xo do đó độ chính xác kích thước giữa hai mặt phẳng A và B là không đòi hỏi quá chính xác : 5.5.TIẾN TRÌNH CÔNG NGHỆ Phân tích chọn chuẩn : Chi tiết dạng trục nên chuẩn thô là mặt trụ ngoài và chuẩn tinh là một trong hai mặt đầu của trục. Tham khảo tài liệu công nghệ chế tạo máy và các sổ tay công nghệ chế tạo máy ta lập thứ tự nguyên công như sau: ● Nguyên công 1 : Tiện mặt đầu và cắt đứt. ● Nguyên công 2 : Khoan các rãnh dẫn và lỗ ren. ● Nguyên công 3 : Phay rãnh dẫn. ● Nguyên công 4 : Ta rô ren . ● Nguyên công 5 : Mài hai mặt đầu. ● Nguyên công 6 : Kiểm tra. 5.6.THIẾT KẾ NGUYÊN CÔNG ● NGUYÊN CÔNG 1 : TIỆN MẶT ĐẦU và CẮT ĐỨT Định vị và kẹp chặt: Phôi thanh được kẹp chặt trên mâm cặp ba chấu tự định tâm nên được hạn chế ba bậc tự do. Chọn máy gia công là máy tiện vạn năng 1K62 Chọn dao : Vì vật liệu gia công là thép hợp kim 12HX3A có độ cứng cao có = 100kg/mm. Chọn dao tiện có gắn mảnh hợp kim cứng T15K6 . Hình vẽ : Sơ đồ nguyên công 1 Bước 1: Tiện khoả mặt đầu Tiện thô: Tra bảng 5-64 Sổ tay công nghệ chế tạo máy chọn : Chiều sâu cắt : t = 1,4 (mm) Lượng chạy dao : S = 0,75 mm/v Vận tốc cắt : V = 159 m/p Tốc độ quay của trục chính được tính theo công thức : = (v/p) Chọn tốc độ cắt theo máy : 1250 (v/p) Vận tốc cắt thực là : V = Bước tiện thô chỉ dùng khi cắt phôi đầu tiên của thanh phôi. Các phôi sau chỉ tiện tinh. Tiện tinh: Tra bảng 5-64 Sổ tay công nghệ chế tạo máy chọn : Chiều sâu cắt : t = 0,5 (mm) Lượng chạy dao : S = 0,25 mm/v Vận tốc cắt : V = 227 m/p Tốc độ quay của trục chính được tính theo công thức : = (v/p) Chọn tốc độ cắt theo máy : 1600 (v/p) Vận tốc cắt thực là : V = Bước 2: Tiện dọc ngoài Tra bảng 5-64 Sổ tay công nghệ chế tạo máy chọn : Chiều sâu cắt : t = 1 (mm) Lượng chạy dao : S = 0.54 mm/v Vận tốc cắt : V = 144 m/p Tốc độ quay của trục chính được tính theo công thức : = (v/p) Chọn tốc độ cắt theo máy : 1000 (v/p) Vận tốc cắt thực là : V = Bước 3: Tiện cắt đứt: Tra bảng 5-74 Sổ tay công nghệ chế tạo máy chọn : Chiều dày dao : B = 3 (mm) Lượng chạy dao : S = 0.16 (mm) Vận tốc cắt : V = 75 (m/p) Tốc độ quay của trục chính được tính theo công thức : = (v/p) Chọn tốc độ cắt theo máy : 315 (v/p) Vận tốc cắt thực là : V = ● NGUYÊN CÔNG 2 : KHOAN RÃNH DẪN VÀ LỖ REN Định vị : Chi tiết được định vị bằng một trong hai mặt phẳng hạn chế 3 bậc tự do và khối V ngắn hạn chế 2 bậc tự do. Kẹp chặt : Chi tiết được kẹp trên đồ gá được gắn trên đầu phân độ. Phương của lực kẹp vuông góc với chiều tiến của dao. Chọn dao là mũi khoan ruột gà bằng thép gió. Chọn máy khoan 2M112 công suất 0,6 (kw) Bước 1: Khoan các rãnh dẫn Ø2 Ở bước công nghệ này do đường kính lỗ khoan nhỏ, chiều sâu lớn so với đường kính dao, vật liệu gia công cứng nên phải có dung dịch trơn lạnh. Tra chế độ cắt theo bảng 5-87 Sổ tay CNCTM . Lượng chạy dao : S = 0,06 (mm/v) Vận tốc cắt : V = 4,8 (m/p) Hình : Sơ đồ nguyên công 2 Tốc độ quay của trục chính được tính theo công thức : = (v/p) Chọn tốc độ cắt theo máy : 450 (v/p) Vận tốc cắt thực là : V = Bước 2: Khoan lỗ ren Ø4 Tra chế độ cắt theo bảng 5-86 Sổ tay CNCTM . Lượng chạy dao : S = 0,27 (mm/v) Vận tốc cắt : V = 13 (m/p) Tốc độ quay của trục chính được tính theo công thức : = (v/p) Chọn tốc độ vòng quay theo máy : = 450 (v/p) Vận tốc cắt thực là : = 3,14.0,004.450 = 5,65 (m/p) Bước 3: Khoan lỗ Ø8 Tra chế độ cắt theo bảng 5-86 Sổ tay CNCTM . Lượng chạy dao : S = 0,36 (mm/v) Vận tốc cắt : V = 15 (m/p) Tốc độ quay của trục chính được tính theo công thức : = (v/p) Chọn tốc độ vòng quay theo máy : = 450 Vận tốc cắt thực là : 3,14.0,04.450 = 11,3 (m/p) ● NGUYÊN CÔNG 3 : PHAY RÃNH DẪN - Định vị : Chi tiết được định vị bằng một trong hai mặt phẳng hạn chế 3 bậc tự do và khối V ngắn hạn chế 2 bậc tự do. - Kẹp chặt : Chi tiết được kẹp trên đồ gá được gắn trên đầu phân độ. Phương của lực kẹp vuông góc với chiều tiến của dao - Chọn máy phay 6P12 công suất 7Kw. - Chọn dao phay là dao phay ngón Ø4 bằng thép gió. Hình : Sơ đồ nguyên công 3 Tra chế độ cắt theo bảng 5-186 Sổ tay CNCTM . Lượng chạy dao : S = 422 (mm/p) Vận tốc cắt được tính theo công thức : Tra bảng 5-39 có các hệ số : C= 22,5, q = 0,35 , x = 0,21 , y = 0,48 , u = 0,03 , p = 0,1 , m = 0,27 , = 0,6.1.1= 0,6. Thay vào công thức tính vận tốc ta được : = 6.2 (m/p) Chiều sâu cắt sau một lần chuyển dao : t = 0,2 (mm) Tốc độ quay của trục chính được tính theo công thức : = (v/p) Chọn tốc độ vòng quay theo máy : = 400 Vận tốc cắt thực là : = 3,14.0.004.400 = 5 (m/p) ● NGUYÊN CÔNG 4 : TARÔ REN M4 - Định vị : Chi tiết được định vị bằng một trong hai mặt phẳng hạn chế 3 ba bậc tự do và 2 khối V ngắn hạn chế 3 bậc tự do còn lại. Kẹp chặt : Chi tiết được kẹp chặt trên êtô có hàm là hai khối V Chọn dao Tarô ren bằng thép gió.Trong khi gia công có dung dịch trơn nguội. Hình : Sơ đồ nguyên công 4 Vì lỗ ren nhỏ, lỗ ren là lỗ tịt vì vậy chọn phương pháp gia công ren bằng tay với dụng cụ cắt là đầu cắt ren bằng thép gió. Trong quá trình gia công có dung dịch trơn nguội. Tra chế độ cắt theo bảng 5-189 Sổ tay CNCTM. Vận tốc cắt : V = V.k= 2,2.0,8 = 1,76 (m/p) ● NGUYÊN CÔNG 5 : MÀI HAI MẶT ĐẦU - Định vị : Chi tiết được định vị bằng một trong hai mặt phẳng hạn chế 3 bậc tự do. Kẹp chặt : Chi tiết được kẹp chặt trên bàn máy bằng lực từ Chọn máy mài 3701 công suất 2,2 Kw Chọn đá mài Hình : Sơ đồ nguyên công 5 Bước 1: Mài thô mặt phẳng B Tra chế độ cắt theo bảng 5-218 Sổ tay CNCTM -Vận tốc dịch chuyển của phôi: = 10 (m/p) - Chiều rộng đá : B = 50 (mm) - Lượng chạy dao theo chiều sâu sau một hành trình của bàn: -Lượng chạy dao theo chiều sâu : t = t. = 0,061.1.0,95 = 0,056 mm Trong đó : k= 0,95 là hệ số điều chỉnh lượng chạy dao theo chiều sâu. k= 1 là hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào độ chính xác gia công. Bước 2: Mài tinh mặt phẳng B Tra chế độ cắt theo bảng 5-218 Sổ tay CNCTM -Vận tốc dịch chuyển của phôi: = 8 (m/p) - Chiều rộng đá : B = 50 (mm) - Lượng chạy dao theo chiều sâu sau một hành trình của bàn: -Lượng chạy dao theo chiều sâu : t = t. = 0,039.1.0,8 = 0,031 mm Trong đó : k= 1 là hệ số điều chỉnh lượng chạy dao theo chiều sâu. k= 0,8 là hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào độ chính xác gia công. Bước 3: Mài thô mặt phẳng A Tra chế độ cắt theo bảng 5-218 Sổ tay CNCTM -Vận tốc dịch chuyển của phôi: = 10 (m/p) - Chiều rộng đá : B = 50 (mm) - Lượng chạy dao theo chiều sâu sau một hành trình của bàn: -Lượng chạy dao theo chiều sâu : t = t. = 0,061.1.0,95 = 0,056 mm Trong đó : k= 0,95 là hệ số điều chỉnh lượng chạy dao theo chiều sâu. k= 1 là hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào độ chính xác gia côn Bước 4: Mài tinh mặt phẳng A Tra chế độ cắt theo bảng 5-218 Sổ tay CNCTM -Vận tốc dịch chuyển của phôi: = 8 (m/p) - Chiều rộng đá : B = 50 (mm) - Lượng chạy dao theo chiều sâu sau một hành trình của bàn: -Lượng chạy dao theo chiều sâu : t = t. = 0,039.1.0,8 = 0,031 mm Trong đó : k= 1 là hệ số điều chỉnh lượng chạy dao theo chiều sâu. k= 0,8 là hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào độ chính xác gia công. ● NGUYÊN CÔNG 6 : TỔNG KIỂM TRA Yêu cầu kỹ thuật của chi tiết : Độ không song song giữa hai mặt đầu : ≤ 0,005 ÷ 0,01 Độ không phẳng trên bề mặt làm việc : ≤ 0,005 Độ nhám của bề mặt làm việc : Ra ( 0,32 ÷ 0,16) Hình : Sơ đồ kiểm tra độ song song của hai mặt đầu CHƯƠNG 6 THIẾT KẾ QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO HÀM KẸP 6.1 . Phân tích chức năng làm việc của chi tiết · Dựa vào bản vẽ chi tiết ta thấy chi tiết kết cấu và chức năng như sau: Hàm kẹp là một chi tiết gồm có hai rãnh trươt mà đường tâm của chúng đồng tâm với nhau. Chi tiết hàm kẹp ngoài hai rãnh cơ bản cần được gia công chính xác, còn có hai mặt đầu, hai mặt phẳng, và những yếu tố khác cần được gia công. · Những điều kiện kỹ thuật của càng hàm kẹp. Khi gia công chi tiết hàm kẹp cần đạt được những yêu cầu kỹ thuật sau: Kích thước các lỗ cơ bản được gia công với độ chính xác và độ nhám bề mặt Rz20 . Độ không song song của tâm các lỗ. Các bề mặt làm việc còn lại của hàm kẹp được gia công đạt độ nhám bề mặt là Rz40 ( mặt phẳng,mặt đáy…) Các mặt làm việc của càng hàm kẹp được nhiệt luyện đạt độ cứng > 50HRC. · Vật liệu dùng để chế tạo hàm kẹp là thép hợp kim C45 . Vì hàm kẹp làm việc với áp suất lớn, để tăng độ bền nên dùng vật liệu thép hợp kim C45 có nhiệt luyện để đạt được độ dẻo độ cúng yêu cầu Dạng phôi để chế tạo nên chi tiết hàm kẹp là dạng phôi cán. 6.2 . Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết · Cũng như các dạng chi tiết khác, đối với chi tiết hàm kẹp tính công nghệ có ý nghĩa quan trọng vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến năng suất và độ chính xác gia công. Vì vậy khi thiết kế hàm kẹp nên chú ý tới kết cấu của nó như: Độ cứng vững của hàm kẹp. Chiều dài các rãnh trượt nên đảm bảo kích thước, hai rãnh trượt phải đối xứng nhau Các mặt đầu của chúng nằm trên hai mặt phẳng song song với nhau . Các lỗ cơ bản ta phải dùng phương pháp khoan khoét trên cùng một là gá. Hình dáng thuận lợi cho chọn chuẩn thô và chuẩn tinh thống nhất. · Để đảm bảo những yêu cầu kỹ thuật chức năng làm việc của hàm kẹp thì phải có kết cấu hợp lý nhằm nâng cao tính công nghệ, cho phép giảm khối lượng lao động, tăng hệ số sử dụng vật liệu và hạ giá thành sản phẩm. Theo bản vẽ ta nhận thấy kết cấu chi tiết là hợp lý thoả mãn đầy đủ các yêu cầu về tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết dạng hộp ta không phải sửa lại kết câu của chi tiết nữa. Chi tiết chế tạo bằng vật liệu thép hợp kim để tăng năng suất cho sản xuất ta chọn phương phát tạo phôi theo phương pháp cán : 6.3 . Xác định dạng sản xuất. Trong chế tạo máy người ta phân biệt ra làm ba dạng sản xuất như sau: + Dạng sản xuất đơn chiếc:là dạng sản xuất có sản lượng hàng năm nhỏ, sản phẩm không ổn định,nhiều chủng loại khác nhau. Chu kỳ sản xuất không ổn định ta sử dụng các loại máy vạn năng để gia công chi tiết cho ta năng suất thấp . + Dạng sản xuất hàng loạt: là dạng sản xuất có sản lượng hành năm không quá ít, sản phảm được chế tạo hàng loạt và có chu kỳ xác định. ._.