CHƯƠNG 1. PHÂN TÍCH MÁY TƯƠNG TỰ 1.1 Tính năng kỹ thuật của máy cùng cỡ Máy tiện là máy công cụ phổ thông, chiếm 40 – 50% số lượng máy công cụ trong nhà máy, phân xưởng cơ khí. Trong thiết kế chế tạo máy mới ta thường tham khảo các máy tương tự để tận dụng các ưu điểm máy đã có cho nên giảm thời gian tính toán thiết kế. Bảng 1 Tính năng kỹ thuật của các máy đã có Đặc tính kỹ thuật Kiểu máy 1K62 T616 1A62 1A616 Máy mới Số cấp tốc độ trục chính 23 12 21 21 12 Khoảng cách 2 mũi tâm 710 710 1000 710 Đường kính lớn nhất gia 400 320 400 320 công trên máy Đường kính lỗ trục chính 47 36 36 35 Số vòng quay nhỏ nhất 12,5 44 11,5 11,2 31,5 nmin ( vòng/ phút) Số vòng quay lớn nhất 2000 1980 1200 2240 1400 nmax (vòng/ phút) Phạm vi bước ren cắt dc 1 ÷ 192 0,5 ÷ 24 1 ÷ 192 0,5 ÷ 24 1 ÷ 12 của hệ Mét Ren hệ Anh 24 – 2 56 – 1 24 – 2 56 – 1 24 – 2 Ren modun 0,5 ÷ 48 0,25 ÷ 22 0,5 ÷ 48 0,25 ÷ 22 0,5 ÷3 Ren pit 96 – 1 96– 7 Nhận xét: Nhận thấy đề tài thiết kế với các loại máy trên ta thấy máy tiện ren vít vạn năng T616 có đặc tính tương tự và có tài liệu tham khảo đầy đủ => Ta có máy T616 để tham khảo thiết kế máy mới 1.2 Phân tích máy tiện T616.
Hộp tốc độ nmin = 44 vòng/ phút. nmax = 1980 vòng/ phút Z = 12 tốc độ Lớp CN CTM K19 5 SVTH: Dương Bảo Long TRƯỜNG ĐH HẢI PHÒNG Đồ án thiết kế Máy Ta có công bội 𝜑 = = = 1,411 , Lấy 𝜑 = 1,41. - Hộp tốc độ máy T616 gồm 2 phần: hộp giảm tốc và hộp trục chính - Xích tốc độ nối từ động cơ điện có công suất n =4,5 kW, số vòng quay n=1445 (vòng /phút) qua hộp giảm tốc đặt dưới chân máy và truyền chuyển động qua hộp trục chính qua bộ truyền đai. Đồng thời trong hộp tốc độ có 2 đường truyền động đến trục chính là trực tiếp và gián tiếp - Lượng di động tính toán: Nđc (số vòng quay của động cơ) → ntc (số vòng quay trục chính) - Từ sơ đồ động ta có thể xác định được đường truyền qua các trục trung gian tới trục chính - Hộp trục chính sử dụng cơ cấu Hacne để giảm tốc độ Đường truyền động được xuất phát từ động cơ điện có công suất 4,5kW đến trục chính.
Phương trình xích biểu thị khả năng biến đổi tốc độ: Đường truyền gián tiếp: ( tốc độ thấp) 31 47 50 58 (I) 38 (II) 48 (III) 200 (IV) 27 17 1445 (v/ph) = 58 40 200 63 (V) 58 (VI) = n1 - n6 (v/ph) 45 27 33 71 Đường truyền trực tiếp: ( tốc độ cao) 31 47 50 58 (I) 38 (II) 48 (III) 200 (IV) 27 1445 (v/ph) = 58 40 200 27Li (VI) = n7 - n12 (v/ph) 45 27 71 33 Để xác định được sai số của các tốc độ trục chính ta lập bảng so sánh, với sai số cho phép [Δ] = ±10. (𝜑 − 1)% = 2,6% Lớp CN CTM K19 6 SVTH: Dương Bảo Long TRƯỜNG ĐH HẢI PHÒNG Đồ án thiết kế Máy Bảng 2 Bảng so sánh sai số của các tốc độ trục chính n Phương trình xích tốc độ ntinh ntiêu chuẩn Δn% n1 1445 × × × × 0,985 × × 44,845 44 1,92 n2 1445 × × × × 0,985 × × 64,591 63 1,58 n3 1445 × × × × 0,985 × × 92,714 90 2,22 n4 1445 × × × × 0,985 × × 122,840 125 -2,4 n5 1445 × × × × 0,985 × × 176,929 180 -2,33 n6 1445 × × × × 0,985 × × 253,965 250 1,2 n7 1445 × × × × 0,985 × 𝑍27.1 1 Đồ Đồthị thịsai saisốsốvòng vòngquay quay Hình 1.1: Đồ thị sai số vòng quay Lớp CN CTM K19 7 SVTH: Dương Bảo Long TRƯỜNG ĐH HẢI PHÒNG Đồ án thiết kế Máy Để vẽ được lưới kết cấu và đồ thị vòng quay ta cần phải tính được các tỷ số truyền của từng nhóm truyền. Ta thấy chuỗi số vòng quay của trục chính biến thiên theo quy luật cấp số nhân với công bội = 1,26 vì vậy các tỉ số truyền trong từng nhóm truyền cũng tuân theo quy luật cấp nhân có nghĩa i = f(). Vậy với các tỉ số truyền tuân theo quy luật cấp số nhân ta đi xác định i dựa vào số bánh răng và trị số : Nhóm truyền I: 31 𝑍31 𝑙𝑛 𝑖 = =𝜑 => 𝑋1 = 47 ≈ −1 𝑍47 𝑙𝑛1,41 38 𝑍38 𝑙𝑛 𝑖 = =𝜑 => 𝑋2 = 40 ≈ 0 𝑍40 𝑙𝑛1,41 45 𝑍45 𝑙𝑛 𝑖 = =𝜑 => 𝑋3 = 33 ≈ 1 𝑍33 𝑙𝑛1,41 Nhóm truyền II: 27 𝑍27 𝑙𝑛 𝑖 = =𝜑 => 𝑋4 = 71 ≈ −3 𝑍71 𝑙𝑛1,41 50 𝑍50 𝑙𝑛 𝑖 = =𝜑 => 𝑋5 = 48 ≈ 0 𝑍48 𝑙𝑛1,41 Nhóm truyền IV: 27 𝑍27 𝑙𝑛 𝑖 = =𝜑 => 𝑋5 = 63 ≈ −2 𝑍63 𝑙𝑛1,41 Nhóm truyền V: 17 𝑍17 𝑙𝑛 𝑖 = =𝜑 => 𝑋1 = 58 ≈ −3 𝑍58 𝑙𝑛1,41 Nhóm truyền trực tiếp VI: 27 𝑍27 𝑙𝑛 𝑖 = =𝜑 => 𝑋8 = 27 ≈ 0 𝑍27 𝑙𝑛1,41 Lớp CN CTM K19 8 SVTH: Dương Bảo Long TRƯỜNG ĐH HẢI PHÒNG Đồ án thiết kế Máy Phương trình xích động biểu thị khả năng biến đổi tốc độ của máy : Xích nối từ động cơ điện công suất N = 4,5 (kw) với số vòng quay trục động cơ nđc = 1445 (vòng/phút) , qua bộ truyền đai vào hộp tốc độ làm quay trục chính.
Ta thấy trên trục IV của hộp tốc độ có cơ cấu gạt để đường truyền tốc độ của hộp tốc độ được tách ra làm 2 đường truyền : © Đường truyền trực tiếp từ trục IV đến trục chính cho ta chuỗi tốc độ cao. © Đường truyền gián tiếp từ trục IV qua các trục, V đến trục chính cho ta chuỗi tốc độ thấp. Phương án không gian của máy là: 𝑍 =3×2×2 Số tốc độ của máy : 𝑍 = 12 Phương án thứ tự của máy: + Phương án thứ tự: 3 x 2 x 2 I II III [1] [3] [6] n0 i2 i1 i3 i4 i5 i6 i7 n1 n2 n3 n4 n5 n6 n7 n8 n9 n10 n11 n12 Hình 2 Lưới kết cấu Lớp CN CTM K19 9 SVTH: Dương Bảo Long TRƯỜNG ĐH HẢI PHÒNG Đồ án thiết kế Máy n0 i2 i1 i3 i4 i5 i6 i8 i7 n1 n2 n3 n4 n5 n6 n7 n8 n9 n10 n11 n12 Hình 3 Đồ thị vòng quay Đánh giá: + Nhận xét về tốc độ: Từ phương trình xích tốc độ và đồ thị vòng quay ta thấy trên thực tế máy chỉ có 12 tốc độ. Trên đường truyền tốc độ thấp chỉ tạo ra 6 tốc độ n 1 ÷ n6, trên đường truyền tốc độ cao tạo ra 6 tốc độ n7 ÷ n12.
+ Nhận xét về phương án không gian: Về mặt lý thuyết phương án không gian 3x2x2 là tốt nhất, đây là phương án không gian tối ưu. Khi thiết kế máy nên để số bánh răng chịu momen xoắn lớn nhất càng ít càng tốt, số bánh răng trên trục đầu vào ( momen xoắn nhỏ) càng nhiều càng tốt, bánh răng chịu momen xoắn lớn nhất là trục chính ( cuối) tránh kích thước các trục lớn, bánh răng lớn gây tốn kém, kích thước hộp tăng, độ ồn khi làm việc lớn. Ngoài ra trên máy T616 còn có kết cấu Hacne cơ cấu này thực hiện giảm tốc trục chính dễ dàng nhưng độ cứng vững kém và kết cấu cồng kềnh. Vì thế PAKG 3x2x2 là thích hợp nhất.
+ Nhận xét về phương án thứ tự: PAKG: 3 x 2 x 2 PATT I II III Dùng phương án thứ tự như trên sẽ tạo ra lưới kết cấu hình dẻ quạt do đó làm cho kết cấu máy hợp lý. Lớp CN CTM K19 10 SVTH: Dương Bảo Long TRƯỜNG ĐH HẢI PHÒNG Đồ án thiết kế Máy b. Hộp chạy dao Nhận xét về kết cấu động học của xích cắt ren. Các loại hộp chạy dao hiện nay có sơ đồ động, hình dáng kết cấu rất khác nhau, tuy vậy người ta có thể chia chúng ra làm 3 nhóm cơ bản có nguyên tắc thiết kế khác nhau: · Hộp chạy dao thông thường bảo đảm cho dao hoặc phôi có được 1 tốc độ di động cần thiết trong quá trình cắt.
· Hộp chạy dao bảo đảm tỉ số truyền chính xác giữa trục chính và phô. · Hộp chạy dao tạo ra chuyển động chạy dao không liên tục. Hộp chạy dao để tiện ren cần có tỉ số truyền đảm bảo thật chính xác vì nó ảnh hưởng trực tiếp tới độ chính xác gia công. Vì vậy trên máy tiện ren vít cần sử dụng hộp chạy dao đảm bảo tỉ số truyền chính xác.
Loại hộp chạy dao này phải đảm bảo một loại tỉ số truyền chính xác do phôi gia công yêu cầu. Đặc trưng nhất của loại hộp này làđể cắt các hệ thống ren khác nhau. Ta biết rằng bước ren được cắt thường đã được tiêu chuẩn hoá. Nếu giữa tỉ số truyền thực tế của hộp chạy dao có sai số so với tỉ số truyền tính toán thì sai số đó sẽ phản ánh trực tiếp đến độ chính xác bước ren được cắt Vì vậy tỉ số truyền của hộp chạy dao loại này phải bảo đảm thật chính xác.
Ta đi khảo sát hộp chạy dao để cắt ren ở máy tiện. Gọi tv là bước vít me tp là bước ren cần cắt trên phôi i là tỉ số truyền chung giữa trục chính và vít me Ta có phương trình xích cắt ren: 1 vòng trục chính (phôi). tv = tp tp i= tv Các bước ren được tiêu chuẩn hoá nhưng không tiêu chuẩn theo cấp số nhân (vì quá lẻ) do đó người ta tiêu chuẩn các bước ren theo cấp số cộng với công sai dễ nhớ (có công sai không đều - không có qui tắc thiết kế). Các bước ren tạo thành từng nhóm có giá trị gấp đôi nhau Þ tận dụng để hợp lí hoá kích thước hệ thống chạy dao.
Do yêu cầu sử dụng thế giới vẫn tồn tại 2 loại ren: - Ren dùng đẻ kẹp chặt (ren Metric và ren Inch) Lớp CN CTM K19 11 SVTH: Dương Bảo Long TRƯỜNG ĐH HẢI PHÒNG Đồ án thiết kế Máy - Ren dùng để truyền động (ren Module và ren Pitch) Bàn xe dao Bàn xe dao sử dụng bộ truyền bánh răng thanh răng cho việc chạy dao dọc, sử dụng bộ truyền vít me – đai ốc cho việc chạy dao ngang. Công thức tổng quát để chọn tỷ số truyền trong hộp chạy dao là: 𝑖 = 𝑖 ù.