Lời Nói Đầu Đồ án Thiết kế máy cắt kim loại hộp chạy dao

          Để xây dựng đất nước Việt Nam trở thành một quốc gia giàu mạnh, văn minh và công bằng, cần phải giải quyết một nhiệm vụ rất quan trọng là thúc đẩy nền kinh tế phát triển. Giải quyết nhiệm vụ này đòi hỏi nền sản xuất công nghiệp phải phát triển với nhịp độ cao, mà trong đó phần lớn sản phẩm công nghiệp được tạo ra thông qua các máy công cụ và dụng cụ công nghiệp. Chất lượng của các loại máy công cụ ảnh hưởng rất nhiều đến chất lượng sản phẩm, năng suất, tính đa dạng và trình độ kỹ thuật của ngành cơ khí nói riêng và của ngành công nghiệp nói chung. Vì vậy vai trò của máy công cụ là hết sức quan trọng nhất là đối với một nền kinh tế đang phát triển như ở nước ta hiện nay. Nó được dùng để sản xuất ra các chi tiết máy khác, nghĩa là chế tạo ra tư liệu sản xuất nhằm thúc đẩy cơ khí hoá và tự động hoá nền kinh tế quốc dân.

          Với vai trò quan trọng như vậy thì việc nắm bắt phương thức sử dụng cũng như khả năng tính toán thiết kế, chế tạo và tối ưu hoá các máy cắt kim loại là một yêu cầu cấp thiết đối với người làm công tác kỹ thuật trong lĩnh vực cơ khí. Có như vậy chúng ta mới đạt được các yêu cầu kỹ thuật, năng suất trong quá trình chế tạo các sản phẩm cơ khí nói riêng và các sản phẩm công nghiệp nói chung.

          Vì lý do trên việc hoàn thành đồ án môn học “ Thiết kế máy cắt kim loại ” là hết sức quan trọng đối với mỗi sinh viên ngành cơ khí. Qua đó nó sẽ giúp cho sinh viên nắm bắt được những bước tính toán thiết kế các máy cắt kim loại cơ bản, đồng thời phục vụ cho việc tiếp cận thực tế một cách dễ dàng khi ra công tác, ngoài ra nó còn tạo điều kiện cho việc nghiên cứu cải tiến và hiện đại hoá các máy cắt kim loại.

          Để hoàn thành đồ án môn học này, ngoài sự cố gắng học hỏi và làm việc nghiêm túc của em còn có sự hướng dẫn tận tình của Thầy Nguyễn Văn Hà và một số thầy cô trong khoa cơ khí trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Hưng Yên. Qua đây em xin cảm ơn các thầy cô đã có những ý kiến đóng góp giúp em hoàn thành đồ án môn học này.

          Tuy em đã có sự cố gắng rất nhiều trong việc tham khảo học hỏi để thực hiện đồ án này nhưng do thời gian thực hiện có hạn và tài liệu tham khảo còn hạn chế do vậy khó tránh khỏi thiếu sót. Em mong muốn được sự chỉ bảo của các thầy cô để em có thể thực hiện tốt hơn trong các lĩnh vực có liên quan sau này.

CHƯƠNG 1 :  NGHIÊN CỨU MÁY ĐÃ CÓ .

1.1Tính năng kỹ thuật của máy cùng cỡ.

Tính Năng Kỹ thuật.	P82	P81	P79	P83
Công suất động cơ(kw)	7,5/2,2	4,5/1,7	2,8	10/2,8
Phạm vi điều chỉnh tốc độ Nmin­­- n­max	30¸1500	65¸1800	110¸1230	30¸1500
Số cấp tốc độ zn	18	16	8	18
Phạm vi điều chỉnh lượng chạy dao  smin ¸ smax	23,5¸1180	35¸980	25¸285	23,5¸1180
Số lượng chạy dao zs	18	16	8	18

Với số liệu máy ta cần thiết kế mới là:

Phạm vi điều chỉnh tốc độ : 30¸1500

Số cấp tốc độ Z_n=18

Phạm vi điều chỉnh lượng chạy dao: 25,5¸1302

Số lượng chạy dao:Z_s=18

động cơ chạy dao: 2,2KW

ta thấy rằng số liệu của máy cần thiết kế mới gần giống với tính năng kỹ thuật của máy P82(6H82) do đó ta lấy máy 6H82 làm máy chuẩn.

1.2  phân tích phương án máy tham khảo (6H82)

1.2.1   Các xích truyền động trong sơ đồ dộng của máy

a)     Chuyển động chính :

                   n_MT..  n_{trục chính}

trục chính có 18 tốc độ khác nhau từ (30¸1500)v/ph.

b)    Chuyển động chạy dao gồm có chạy dao dọc ,chạy dao ngang và chạy dao đứng .

Xích chạy dao dọc .

          n_MT2t_P

n_MT2. t_P

Xích chạy dao ngang

n_MT2t_P

n_MT2. t_P

Xích chạy dao đứng .               n_MT2t_P

n_MT2. t_P

trong đó khi gạt M1 sang trái ta có đường truyền chạy chậm

(cơ cấu phản hồi )

khi gạt M1 sang phải ta có đường truyền chạy dao trung bình (đường truyền trực tiếp ) đóng ly hợp M2 sang trái ,truyền tới bánh răng , tới các trục vít me dọc ,ngang đứng thực hiện chạy dao   S_d  ,    S_ng      ,    S_đ.

chuyển động chạy dao nhanh.

Xích nối từ động cơ chạy dao (không đi qua hộp chạy dao )đi tắt từ động cơ

          N_MT2.

đóng ly hợp M2 sang phải ,truyền tới bánh răng , tới các vít me dọc ,ngang ,đứng.

Xích chạy dao nhanh.

1.2.2 Phương án không gian ,phương án thứ tự của hộp tốc độ.

Phương án không gian

Z=3.3.2=18

Phương án thứ tự

Z= 3 .  3 .  2

         

đồ thị luới

kết cấu của

 hộp tốc độ

1.2.3 Đồ thị vòng quay của hộp tốc độ.

ta có n₀ = n_đc.i₀ =1440.= 693,33

để dễ vẽ ta lấy n₀ = n₁₅ =750 ^v/_ph

với

 nhóm 1:

i₁=1/ j⁴

i₂=1/ j³

i₃=1/ j²

nhóm 2

i₄=1/j⁴

i₅=1/j

i₆=j²

nhóm 3

i₇=1/j⁶

i₈= j³

từ đó ta vẽ được đồ thị vòng quay của hộp tốc độ.

1.2.4 Nhận xét:

Từ đồ thị vòng quay ta có nhận xét

Với phương án này thì lượng mở ,tỉ số truyền của các nhóm thay đổi từ từ đều đặn tức là có dạng rẻ quạt do đó làm cho kích thước của hộp nhỏ gọn ,bố trí các cơ cấu truyền động trong hộp chặt chẽ nhất

1.2.5 Phương án không gian, phương án thứ tự của hộp chạy dao

Phương án không gian:

Z=3.3.2=18

Phương án thứ tự

Do có cơ cấu phản hồi nên có biến hình dẫn đến phương án thứ tự của hộp chạy dao thay đổi với Z=3.3.2 được tách làm 2

Với Z₁= 3.  3 

 còn Z₂= 2 gồm 2 đường truyền trực tiếp và phản hồi ngoài ra còn có đường chạy dao nhanh:

Đồ thị lưới kết cấu:                   

Do dùng cơ cấu phản hồi nên ta chọn phương án này

1.2.6 Đồ thị vòng quay của hộp chạy dao .

với đường chạy dao thấp và trung bình.

  n ₀ =n_đc . i_1.i₂ = 1440.= 250,26.. ..

Chọn n₀

Nhóm 2:

          i₄ = 1/j⁴

                 i₅ = 1/j³

          i₆ = 1/j²

Nhóm 3:

    i₇ = 1/j⁶

    i₈ = j³

Với đường chạy dao nhanh.   

              n₀ = n_đc.i₁ = 1440. = 850.909.. ..

ta có đồ thị vòng quay.

 

 1.2.7 Nhận xét: Từ đồ thị vòng quay ta thấy người ta không dùng phương án hình rẽ quạt vì trong hộp chạy dao thường người ta dùng một loại modun nên việc giảm thấp số vòng quay trung gian không làm tăng kích thước bộ truyền nên việc dùng phương án thay đổi thứ tự này hoặc khác không ảnh hưởng nhiều đến kích thước của hộp.

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ MÁY MỚI

2.1. Thiết kế truyền dẫn hộp tốc độ

2.1.1. Tính toán thông số thứ tư và lập chuỗi số vòng quay

Với ba thông số cho trước:

          Z = 18         j = 1.26      n_min = 30  ^vòng/_phút

Ta có :

n₁ =  n_min =   30  ^vòng/_phút 

n₂ = j . n₁ =  1,26 . 30 = 37,8  ^vòng/_phút 

n₃ = j . n₂ = j² . n₁

          ............................

          n_z = j . n_z-1 = n₁. j^z-1                        ( 1 ) 

Từ công thức (1) ta xác định được chuỗi số vòng quay trục chính

          n₁  = n_min       =  30       ^vòng/_phút 

          n₂  = n₁. j  = 37,8

          n₃ = n₂. j  = 47,63

          n₄ = n₃. j  = 60,01

          n₅ = n₄. j  = 75,61

          n₆ = n₅. j  = 95,27

          n₇ = n₆. j  = 120,05

          n₈ = n₇. j  = 151,26

n₉ = n₈. j  = 190,58

n₁₀= n₉. j  = 240,14    ^vòng/_phút 

n₁₁= n₁₀. j = 302,57

n₁₂= n₁₁. j = 381,24

n₁₃= n₁₂. j = 480,36

n₁₄= n₁₃. j = 605,25

n₁₅= n₁₄. j = 762,62

n₁₆= n₁₅. j = 960,90

          n₁₇= n₁₆. j = 1210,74

          n₁₈= n₁₇. j =1525,53

 

                                    Vậy  n_max = n₁₈ = 1525.,53

2.1.2. Phương án không gian, lập bảng so sánh phương án KG, vẽ sơ đồ động

1. Phương án không gian có thể bố trí

Z=18 = 9 . 2         (1)

          Z=18 = 6.  3         (2)

          Z=18 = 3. 3. 2      (3)

          Z=18 = 2. 3. 3      (4)

          Z=18 = 3. 2. 3      (5)

Để chọn được PAKG ta đi tính số nhóm truyền tối thiểu:

Số nhóm truyền tối thiểu(i) được xác định từ U_{min gh}=1/4ⁱ = n_min/n_đc

                      => =

ði_min = lg /lg4 = lg /lg4 =2,79

ðSố nhóm truyền tối thiểulà i 3

 

Do i 3 cho nên hai phương án (1) và (2) bị loại.

Vậy ta chỉ cần so sánh các phương án KG còn lại.

Lập bảng so sánh phương án KG

 

Phương án Yếu tố so sánh	3. 3. 2	2.3.3	3.2.3
+ Tổng số bánh răng Sbr=2(P1+P2+.. .. .. +Pi)	2(3+3+2)=16	2(2+3+3)=16	2(3+2+3)=16
+ Tổng số trục(không kể trục chính)  S = i+1	4	4	4
+Số bánh răng chịu Mxmax	2	3	3
+Chiều dài L	17b +16f	17b +16f	17b +16f
+ Cơ cấu đặc biệt

 

Ta thấy rằng trục cuối cùng thường là trục chính hay trục kế tiếp với trục chính vì trục này có thể thực hiện chuyển động quay với số vòng quay từ

 n_min  ¸  n_max nên khi tính toán sức bền dựa vào vị trí số n_min  ta có M_xmax. 

Do đó kích thước trục lớn suy ra các bánh răng lắp trên trục có kích thước lớn. Vì vậy, ta tránh bố trí nhiều chi tiết trên trục cuối cùng, do đó 2 PAKG cuối có số bánh răng chịu M_xmax lớn hơn cho nên ta chọn phương án (1) đó là phương án 3x3x2.

1. Vẽ sơ đồ động:

2.1.3. Chọn phương án thứ tự ứng với PAKG 3x3x2 .

Theo công thức chung ta có số phương án thứ tự được xác đinhlà K!

Với K là số nhóm truyền, K=i = 3 => ta có 3! = 6 PATT.

Bảng lưới kết cấu nhóm như sau:

3 x 3 x 2	3 x 3 x 2	3 x 3 x 2
I    II   III	II   I   III	III    II   I
[1] [3] [9]	[3] [1] [9]	[6] [2] [1]
I    III   II	II    III   I	III    I   II
[1]  [6]  [3]	[2]  [6]  [1]	[6]  [1]  [3]

 

Ta có bảng so sánh các PATT như sau :

PAKG	3 x 3 x 2	3 x 3 x 2	3 x 3 x 2
PATT	I    II   III	II   I   III	III    II   I
Lượng mở (X)	[1] [3] [9]	[3] [1] [9]	[6] [2] [1]

.........

Hành trình gạt của các tay gạt ứng với từng khối:

Với khối (A)      L_A = L_AT+L_AP+2f =2L₁

Với khối (B)       L_B = L_BT+L_BP+2f =2L₂

Với khối (C)      L_C = L₃

Do trong hộp chạy dao ta chọn chiều rộng b của bánh răng bằng nhau nên ta có   L₁= L₂ = 2B + 2f  , L₃ = B + 2f + b

Với          B = 25 mm là chiều rộng vành răng.

                f = 5 mm là khoảng cách giữa 2 bánh răng kề nhau

                b = 10 là chiều dài của vấu ly hợp

Từ đó ta có hành trình gạt của khối A và khối B là :

                         L_A= L_B = 2 ( 2B + 2f ) = 120  mm

Tức mỗi lần gạt là   L₁= L₂ = 60 mm

Hành trình gạt của khối C là L_C = L₃ = 45

Ta có chiều dài các chốt xuyên qua đĩa lỗ của từng khối như sau:

Khối A và khối B  là 120 mm, còn khối C là  45 mm

Tính toán thiết kế đĩa lỗ :

Từ sơ đồ động kết hợp vơí lưới kết cấu ta lập được bảng điều khiển như trang  sau:

Từ sơ đồ bố trí không gian các trục và chốt điều khiển như trong bản vẽ và theo máy tương tự ta bố trí các chốt của từng khối như sau:

Hai chối 1 và 2 của khối A được bố trí trên 2 vòng tròn có đường kính tương ứng là D₁ =190 mm và D₂ =180 mm trong đó chốt 1 là chốt mang càng gạt :

Hai chối 1 và 2 của khối B được bố trí trên 2 vòng tròn có đường kính tương ứng là D₃ =130 mm và D₄ =110 mm :

Hai chối 1 và 2 của khối C được bố trí trên cùng 1 vòng tròn có đường kính là D₅= 36 mm :

Xác định số lỗ trên từng vòng tròn :

Các ký hiệu trên bảng điều khiển cho từng khối có ý nghĩa như sau :

                 - chốt 1 không qua cả 2 đĩa tức là tại vị trí đó cả 2 đều đĩa không

                    có lỗ

                 - chốt 2 qua cả 2 đĩa tức là tại vị trí đó cả 2 đĩa đều có lỗ 

                 - chốt 1 chỉ qua đĩa 1 tức là tại vị trí đó chỉ có đĩa 1 có lỗ

                 - chốt 2 chỉ qua đĩa 1 tức là tại vị trí đó chỉ có đĩa 1 có lỗ

                - chốt 1 qua cả 2 đĩa tức là tại vị trí đó cả 2 đĩa đều có lỗ

                - chốt 2 không qua cả 2 đĩa tức là tại vị trí đó cả 2 đĩa đều không

                 có lỗ

Với ý nghĩa của ký hiệu trên bảng điều khiển như  vậy, qua bảng điều khiển trên ta dễ dàng xác định được số lỗ trên từng vòng tròn của từng đĩa như sau :

 Do có 18 cấp tốc độ cần phải điều chỉnh cho nên trên đĩa được chia đều ra làm 18 cung tương ứng với 18 vị trí điều khiển.                                     

Trên vòng tròn D₁ = 190 mm:

 Ở đĩa 1 có 12 lỗ được phân bố đối xứng trên đĩa, 6 lỗ liên tiếp nhau ứng với 6 vị trí chốt 1 của khối A thông qua, tiếp theo là 3 vị trí không có lỗ trên đĩa và tiếp theo lại là 6 lỗ tương ứng với 6 vị trí chốt 1 của khối A thông qua, còn lại 3 vị trí không có lỗ .

Ở đĩa 2 có 6 lỗ ứng với 6 vị trí chốt 1 của khối A thông qua tương ứng với 6 vị trí chốt 1 không thông qua đĩa 1, thể hiện bằng các vòng tròn nét đứt, như vậy trên vòng tròn này có 6 vị trí chốt 1 của khối A qua cả 2 đĩa ứng với 6 vị trí càng gạt của khối A ở vị trí ăn khớp bên phải.

Trên vòng tròn D₂ = 180 mm: 

Ở đĩa 1 có 12 lỗ được phân bố đối xứng trên đĩa, 6 lỗ liên tiếp nhau ứng với 6 vị trí chốt 2 của khối A thông qua, tiếp theo là 3 vị trí không có lỗ trên đĩa và tiếp theo lại là 6 lỗ tương ứng với 6 vị trí chốt 2 của khối A thông qua, còn lại 3 vị trí không có lỗ .

Ở đĩa 2 có 6 lỗ ứng với 6 vị trí chốt 2 của khối A thông qua, thể hiện bằng các vòng tròn nét đứt, như vậy trên vòng tròn này có 6 vị trí chốt 2 của khối A qua cả 2 đĩa ứng với 6 vị trí càng gạt của khối A ở vị trí ăn khớp bên trái.

Trên vòng tròn D₃ = 130 mm: 

Ở đĩa 1 có 12 lỗ được phân bố đều trên vòng tròn, cứ cách 1 vị trí không có lỗ lại có 2 lỗ ứng với 2 vị trí chốt 2 của khối B thông qua

Ở đĩa 2 có 6 lỗ ứng với 6 vị trí chốt 2 của khối B thông qua cũng được phân bố đều trên vòng tròn, cứ cách 2 vị trí không có lỗ lại có 1 lỗ ứng vị trí chốt 2 của khối B thông qua, 6 lỗ này ứng với 6 vị trí càng gạt của khối B ở vị trí ăn khớp bên trái.

Trên vòng tròn D₄ = 110 mm : 

Ở đĩa 1 có 12 lỗ được phân bố đều trên vòng tròn, cứ cách 1 vị trí không có lỗ lại có 2 lỗ ứng với 2 vị trí chốt 1 của khối B thông qua

Ở đĩa 2 có 6 lỗ ứng với 6 vị trí chốt 1 của khối B thông qua cũng được phân bố đều trên vòng tròn, cứ cách 2 vị trí không có lỗ lại có 1 lỗ ứng vị trí chốt 1 của khối B thông qua, 6 lỗ này ứng với 6 vị trí càng gạt của khối B ở vị trí ăn khớp bên phải.

Trên vòng tròn D₅ = 36 mm: 

Ở đĩa 1 có 9 lỗ được phân bố liên tiếp nhau trên vòng tròn ứng với 9 vị trí liên tiếp 2 chốt của khối C thay nhau thông qua, tương ứng với vị trí của9 lỗ này thì trên đĩa 2 cũng có 9 lỗ ứng với 9 vị trí liên tiếp 2 chốt của khối C thay nhau thông qua.

Khi chốt 1 của khối C lần lượt thông qua 9 lỗ này là ứng với càng gạt của khối C đóng ly hợp vấu để thực hiện đường truyền trực tiếp, còn khi chốt 2  lần lượt thông qua 9 lỗ này là ứng với vị trí càng gạt của khối C ngắt ly hợp vấu, thực hiện đường truyền phản hồi .

Do sự phân bố của các lỗ trên vòng tròn này như vậy cho nên để đơn giản không phải gia công lỗ trên vòng tròn này của cả 2 đĩa thì ta kết hợp làm bậc ngay trên đầu mặt trụ ghép 2 đĩa này.

Kết cấu cối ghép hai đĩa lỗ như hình vẽ :  

  Từ các kết quả phân tích ở trên ta tổng hợp lại thì ta có kết cấu của đĩa lỗ như sau:

Các vòng tròn nét liền là biểu thị  các lỗ trên đĩa 1 còn các vòng tròn nét đứt là biểu thị cho các lỗ trên đĩa 2, các chấm đen trên hình là tượng trưng cho các vị trí của các chốt mà tại đó đĩa không có lỗ.

Theo máy tương tự ta chọn đường kính các lỗ trên đĩa 1 là 9 mm và trên đĩa 2 là 10 mm ứng với chốt 1 còn với chốt 2 thì đường kính các lỗ trên đĩa 1 là 7 mm và trên đĩa 2 là 8 mm.

Hai đĩa được nghép trên cối trụ có kết cấu như trên và được cố định bằng 4 chốt đinh tán như hình bên.

MỤC LỤC

LỜI  NÓI  ĐẦU

Chương I:

NGHIÊN CỨU MÁY ĐÃ CÓ

1.1                         Tính năng kỹ thuật của máy cùng cỡ

1.2                         Phân tích máy tham khảo

Chương II :

THIẾT KẾ MÁY MỚI

2.1 Thiết kế truyền dẫn hộp tốc độ

2.2 thiết kế truyền dẫn hộp chạy dao

2.3 thiết kế các truyền dẫn còn lại

Chương III:

TÍNH TOÁN SỨC BỀN VÀ CHI TIẾT MÁY

3.1 Tính công suất động cơ

3.1.1 Tính bánh răng

3.1.2 Tính toán trục

Chương IV:

TÍNH TOÁN VÀ CHỌN KẾT CẤU HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN

4.1 Chọn kiểu và kết cấu tay gạt điều khiển

4.2 Lập bảng các vị bánh răng tương ứng với các vị trí tay gạt

4.3 Tính toán các hành trình gạt

 

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1.Tính toán thiết kế máy cắt kim loại :

Tác giả

Phạm Đắp-Nguyễn Đức Lộc –Phạm Thế Trường-Nguyễn Tiến Lưỡng.

2.Máy công cụ(2 tập)

Tác giả

Phạm Đắp-Nguyễn Hoa Đăng

3.Tính toán thiết kế Hệ Dẫn Động Cơ Khí.

Tác giả

Trịnh Chất –Lê Văn Uyển.