thiết kế máy công cụ, chương 6

Ch-ơng 7
Thiết kế động lực học máy
I. Tính các lực tác dụng trong truyền dẫn
Xác định lực chạy dao,lực cắt (Q,P
c
)
1. Sơ đồ đặt lực trên cơ cấu chấp hành
Lực cắt
ZYX
PPPP
2. Tính các lực thành phần
Theo công thức bảng (II-1) có: P
YX
ZYX
StCPP ..,,
với C:hệ số kể đến ảnh h-ởng của tính chất vật gia công
t:chiều sâu cắt (mm)
S:l-ợng chạy dao (mm/v)
Sử dụng công thức nguyên lý cắt để tính lực cắt.Mặt khác để tính
chính xác theo nguyên lý cắt,ta chọn chế độ cắt theo chế độ thử
máy:
- Thử có tải:
Chi tiết

115,l=2000,thép 45,HRB=207.
Dao P18.Chế độ cắt n=40 (v/p)
S=1,4 (mm/v)
t=6 (mm)
1
6.2000..
YX

Z
StCP
.
75,0
4,1
=15445,62 (N)
9,0
6.1250..
YX
Y
StCP
.
75,0
4,1
=8069,45 (N)
2,1
6.650..
YX
X
StCP
.
65,0
4,1
=6945,08 (N)
- Thử công suất:
Chi tiết

70,l=350,thép 45.
Dao T15K6.n=400
S=0,39

t=5
Tính t-ơng tự nh- công thức trên có:
)(2626
)(2432
)(4935
NP
NP
NP
Y
X
Z



Lực chạy dao (Q):
Theo công thức thực nghiệm do Rêsêtôp và Lêvít với máy tiện có
sống tr-ợt lăng trụ: Q=k.
)( GPfP
ZX

với G:trọng l-ợng phần dịch chuyển =250 kg =2500 N
f:hệ số thu gọn ma sát trên sống tr-ợt =0,15 đến 0,18
k:hệ số tăng lực ma sát do
X
P
tạo ra mômen lật; k=1,15
Thay vào công thức trên có: Q=1,15.6945+0,16.(15445,6+2500)
=10858(N)
3. Tính mômen xoắn của động cơ điện:
Khi máy tiện làm việc trong hộp tốc độ

X
M
của động cơ cân bằng
với
X
M
của lực cắt và
X
M
ma sát trong các cặp truyền động.Ta có
ph-ơng trình:



n
i
kXmsXPccXd
iMMiM
1
0/
..
hay
0/
.i
M
M
XPc
cXd

với
0
i
:tỉ số truyền tổng cộng xích

k
i
:tỉ số truyền từ cặp có
Xms
M
tới trục chính


:hiệu suất toàn xích

XPc
M
:mômen xoắn do lực cắt gây ra
XPc
M
=
Z
P
.d/2

Z
P
:lực cắt tiếp tuyến
d:đ-ờng kính chi tiết gia công
-Khi thử có tải: d=115,n=40 v/p,

Z
P
=15445
XPc
M
=
2
115.15445
=888087 (N.mm)
1450
40
.
75,0
888087
/

cXd
M
=32665 (N.mm)
(ở đây hiệu suất

=0,75 và tỉ số truyền
0
i
=40/1450)
-Khi th- ở chế độ thử công suất: d=70,n=400,
Z
P
= 4935
XPc

M
=4935.70/2=172725(N.mm)
1450
400
.
75,0
172725
/

cXd
M
=63531(N.mm).
II- Tính công suất động cơ điện
1.Xác định công suất động cơ truyền dẫn chính:
Công suất động cơ gồm:
pcdc
NNNN
0
với
c
N
: công suất cắt

0
N
: công suất chạy không

p
N
: công suất phụ tiêu hao theo hiệu suất và do những

nguyên nhân ngẫu nhiên ảnh h-ởng đến sự làm việc của
máy.
- Công suất cắt
81,9.102.60
.vP
N
Z
c

(kW)
Theo chế độ thử công suất
Z
P
= 4935(N),n=400(v/p), d=70(mm)
1000
400.70.
1000




dn
v
=87,92(m/p)
- Công suất cắt
81,9.102.60
92,87.4935

c
N

=7,23(kW)
Th-ờng thì
dcc
NN .)8570(
0
0

nên có thể tính gần đúng:

75,0
23,7


c
dc
N
N
=9,64(kW)
Do đó chọn động cơ tiêu chuẩn N=10(kW) và n=1450(v/p).
2.Xác định công suất chạy dao:
- Khi tính theo tỉ lệ với công suất động cơ chính:
dcVdcS
NKN .
(với máy tiện k=0,04)
=0,04.9,64=0,386(kW)
-Khi tính theo lực chạy dao:
81,9..10.612
.
4
cd

S
dcS
VQ
N


(kW) với:
S
V
:tốc độ chạy dao,
S
V
=S.n=0,39.400=156(mm/p)
cd

:hiệu suất chung của cơ cấu chạy dao (
2,015,0
)
Q:lực kéo (N).Thay vào công thức trên:

81,9.15,0.10.612
156.10858
4
dcS
N
0,188(kW).
III. Tính sức bền chi tiết máy:
Trục n
min
n

max
n
tinh
M
Xtinh
N
truc
d
sb
d
chon
IX 5,25 1680 22,2 2193 0,164 21,8 30
X 5,25 1680 22,2 2084 0,156 21,4 30
XI 4,41 2419 21,3 2064 0,149 21,3 30
XII 4,41 2419 17,9 1936 0,131 20,99 30
XIII 3,76 1935 4,84 2923 0,125 18,95 20
XIV 0,55 2419 4,84 8837 0,118 24,2 25
XV 0,28 1209 2,27 15806 0,11 28,8 30
1.Tính sức bền cặp bánh răng 36/36 của trục Nooctông
- Trong máy cắt kim loại,việc tính toán động học của bánh răng là
xác định môđuyn (m).Tính theo sức bền uốn và kiểm tra theo sức
bền tiếp xúc.
1.1. Tính m theo sức bền uốn:

n
KN
yZ
m
U
U

.
...
1950
.10
3


với:
N:công suất trên trục
n:số vòng quay nhỏ nhất của bắnh răng (bánh nhỏ) (v/p)
m
B


=6

10

lấy

=6
k:hệ số tải trọng,lấy k=1,3
y:hệ số dạng răng,tra trong chi tiết máy y=3,75
Z:số răng (Z=36)

f
HlFlF
U
S
KK ..

lim0



chọn vật liệu là thép 45,theo chi tiết máy có
lim0F

=1,8.HB=324 (độ rắn bề mặt sau nhiệt luyện
=170

217HB,lấy HB=180).
75,1
8,0
1



F
Hl
Fl
S
K
K
thay vào

)/(1,148
2
cmN
U

Từ đó thay vào công thức tính môđuyn theo uốn:
77,1
126
77,6.3,1
.
1,148.75,3.6.36
1950
.10
3
U
m
theo tiêu chuẩn lấy m=2.
1.2. Kiểm nghiệm theo sức bền tiếp xúc:
Theo chi tiết máy có công thức:
)../()1.(..2...
2
11


diBiKTZZZ
HHMtx

,tra bảng có:
7639,1
20.2sin
2
2sin
2
)(274

0
3/1



H
M
Z
MPaZ




[1,88-3,2.
)
11
(
21
ZZ

]=[1,88-
3,2.2/36]=1,702
766,0
702,1
11




Z

Mômen xoắn
1
T
=1714,5(N.m)
1
13,1
15,1



HV
H
H
K
K
K



3,1..
VHHH
KKKK

Tỉ số truyền i=1
Chiều rộng bánh răng B=6m=6.2=12
72)(
2
1

ZZ
m
d

.Thay vào công thức trên
152,140
tx


tx

đ-ợc tính theo công thức

nB
NKi
iA
tx
.
..)1(
.
10.05,1
36



A: khoảng cách trục A=
72)(
2
1

ZZ
m
d

Các giá trị khác nh- trên.Thay số vào công thức


tx

795,1