(Đồ án tốt nghiệp) thiết kế máy cán ren bu lông

===\\

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

C
C

CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

R
L
T.

DU

ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ MÁY CÁN REN BU LÔNG
Người hướng dẫn: PGS.TS ĐINH MINH DIỆM
Sinh viên thực hiện: ĐOÀN HUỆ NHƠN
Số thẻ sinh viên: 101130115
Lớp: 13C1B

Đà Nẵng, 06/2019

LỜI NĨI ĐẦU

Hiện nay các ngành kinh tế nói chung và ngành cơ khí nói riêng địi hỏi kỹ sư cơ
khí và cán bộ kỹ thuật cơ khí được đào tạo phải có kiến thức cơ bản tương đối rộng,
đồng thời phải biết vận dụng những kiến thức đó để giải quyết những vấn đề cụ thế
thường gặp trong sản xuất, sửa chữa và sử dụng.
Cơ khí chế tạo máy là một ngành then chốt, nó đóng vai trị quyết định trong sự
nghiệp cơng nghiệp hố hiện đại hố đất nước. Nhiệm vụ của Cơ khí chế tạo máy là
chế tạo ra các sản phẩm cơ khí cho mọi lĩnh vực của ngành kinh tế quốc dân, việc phát
triển ngành công nghệ chế tạo máy đang là mối quan tâm đặc biệt của Đảng và nhà
nước ta.
Phát triển ngành Cơ khí chế tạo máy phải được tiến hành đồng thời với việc phát

C
C

triển nguồn nhân lực và đầu tư các trang bị hiện đại. Việc phát triển nguồn nhân lực là
nhiệm vụ trọng tâm của các trường đại học.

R
L
T.

Được sự đồng ý của Khoa Cơ khí và thầy hướng dẫn, em được nhận đề tài tốt
nghiệp “THIẾT KẾ MÁY CÁN REN BU LÔNG”, sản phẩm là ren tiêu chuẩn với
độ bền cao.

DU

Sau một thời gian tìm hiểu và với sự hướng dẫn nhiệt tình của giáo viên duyệt,

giáo viên hướng dẫn cùng các thầy cơ trong khoa Cơ khí đến nay em đã hoàn thành
được đề tài tốt nghiệp của mình. Trong q trình thiết kế và tính tốn tất nhiên sẽ có
những sai sót do thiếu thực tế và kinh nghiệm thiết kế, em rất mong được sự chỉ bảo
của các thầy cơ giáo trong khoa cơ khí và sự đóng góp ý kiến của các bạn để em được
hồn thiện hơn.
Cảm ơn các thầy cơ trong khoa Cơ Khí- Trường Đại học Bách Khoa- ĐHĐN đã
giúp đỡ em trong suốt q trình học tập và hồn thành đồ án tốt nghiệp.!

Đà Nẵng, ngày 01 tháng 06 năm 2019.
Sinh viên thực hiện

ĐOÀN HUỆ NHƠN

i


LỜI CẢM ƠN

Năm cuối đối với mỗi sinh viên là cột mốc quan trọng, là thời gian để củng cố,
vận dụng kiến thức đã học vào thực tế sản xuất. Nhà trường nói chung và Khoa Cơ khí
nói riêng đã tạo điều kiện thuận lợi cho sinh viên tiếp cận với công việc thực tế liên
quan đến ngành học để thích ứng với điều kiện làm việc sau khi ra trường, bố trí thời
gian để sinh viên cố thể thực hiện đồ án tốt nghiệp. Cùng với đó là sự giúp đỡ tận tình
từ quý Thầy hướng dẫn, em đã học tập, được nghiên cứu và nắm bắt được nhiều kinh
nghiệm thực tế thông qua việc làm đồ án tốt nghiệp, qua đó em đã thực hiện thành
cơng đề tài “Thiết kế máy cán ren bu lông”.
Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn PGS.TS Đinh Minh Diệm,
thầy giáo duyệt ThS. Hồng Minh Cơng cùng q thầy cơ giáo trong Khoa Cơ

C

C

khí- Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN đã hướng dẫn, chỉ bảo, giúp đỡ tận tình và
đơn đốc em hồn thành đồ án một cách tốt nhất có thể.

R
L
T.

Em xin chân thành cám ơn !

DU

ii


MỤC LỤC
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHU CẦU SẢN XUẤT, CÔNG NGHỆ
VÀ THIẾT BỊ CÁN REN BU LÔNG .............................................................................1
1.1. Nhu cầu sản xuất. ..................................................................................................1
1.2. Công nghệ cán ren:................................................................................................3
1.3. Phân loại máy cán ren: ..........................................................................................3
1.3.1.Cán ren bằng bàn phẳng: .................................................................................3
1.3.2. Cán ren bằng con lăn: .....................................................................................4
1.3.3. Cán ren bằng bàn cán hình vịng cung: ...........................................................5
CHƯƠNG 2: CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ ............................................................6
2.1. Lựa chọn loại đầu cán: ..........................................................................................6
2.1.1. Phương pháp cán ren bằng bàn ren:................................................................6
2.1.2. Phương án cán ren bằng bàn cán hình vịng cung: .........................................6
2.1.3. Phương án cán ren bằng 2 con lăn: .................................................................6

2.1.4. Cán ren bằng bộ 3 con lăn cán: .......................................................................7
2.2. Lựa chọn sơ đồ động của máy: .............................................................................7
2.2.1. Phương án 1: ...................................................................................................8
2.2.2. Phương án 2: ...................................................................................................9
2.2.3. Phương án 3: .................................................................................................10
PHẦN II: TÍNH TỐN THIẾT KẾ MÁYLỖI! THẺ ĐÁNH DẤU KHƠNG ĐƯỢC XÁC

C
C

R
L
T.

DU

ĐỊNH.
CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA MÁY ...................12
3.1. Sơ đồ động học của máy: ....................................................................................12
3.2. Xác định kích thước, kết cấu lơ cán ren: .............................................................12
3.2.1. Kích thước cơ bản của bu lơng: ....................................................................12
3.2.2. Kích thước lơ cán ren: ..................................................................................13
3.3. Tính tốn lực cán:................................................................................................15
3.4. Xác định tốc độ quay trục cán, lượng chạy dao hướng kính: .............................16
3.4.1. Tốc độ cán:....................................................................................................16
3.4.2. Lượng chạy dao hướng kính: ........................................................................16
3.5. Xác định cơng suất dẫn động máy, chọn động cơ điện: .....................................16
3.5.1. Xác định công suất dẫn động máy: ...............................................................17
3.5.2. Chọn động cơ điện: .......................................................................................19
CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN ..............................................................20

4.1. Phân phối tỷ số truyền:........................................................................................20
4.2. Thiết kế bộ truyền đai :….. ……. .......................................................................20
4.2.1. Chọn loại đai: ................................................................................................20
4.2.2. Tính các thơng số bộ truyền đai:...................................................................20
4.2.3. Tính lực tác dụng lên bộ truyền đai: .............................................................22
4.3. Thiết kế hộp giảm tốc: .......................................................................................23
iii


4.3.1. Thiết kế bộ truyền bánh lăng cấp nhanh: ......................................................23
4.3.2. Thiết kế bộ truyền bánh răng cấp chậm:.......................................................28
4.3.3 . Tính tốn thiết kế trục: .................................................................................32
4.3.4. Tính then: ......................................................................................................46
4.3.5. Thiết kế gối đỡ trục:......................................................................................48
4.3.6. Tính chọn khớp nối trục: ..............................................................................50
4.4. Thiết kế bộ truyền bánh răng phân lực: ..............................................................52
4.4.1. Chọn tỷ số truyền: .........................................................................................52
4.4.2. Tính các thơng số bộ truyền: ........................................................................52
4.4.3. Tính lực tác dụng lên trục: ............................................................................54
4.5. Thiết kế trục và then ở bộ truyền bánh răng phân lực: .......................................55
4.5.1. Trục: ..............................................................................................................55
4.5.2. Chọn then: .....................................................................................................59
4.6. Thiết kế gối đỡ trục ở trục cán và bộ bánh răng phân lực: .................................60
4.6.1. Chọn vật liệu lót ổ: .......................................................................................60
4.6.2. Cấu tạo ổ trượt: .............................................................................................61
4.6.3. Tính thơng số ổ trượt: ...................................................................................61
4.6.4. Tính kiểm nghiệm ổ: .....................................................................................62
CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ CƠ CẤU CHẠY DAO .........................................................63
5.1. Thiết kế cơ cấu cam: ...........................................................................................63
5.2 Thiết kế bộ truyền trục vít-bánh vít: ....................................................................64

5.2.1. Phân phối tỉ số truyền cho xích chạy dao: ....................................................64
5.2.2. Tính các thơng số bộ truyền: ........................................................................65
5.2.3. Lực tác dụng lên trục: ...................................................................................67
5.3. Thiết kế bộ truyền bánh răng: .............................................................................68
5.3.1. Các thông số ban đầu: ...................................................................................68
5.3.2. Tính các thơng số bộ truyền: ........................................................................68
5.3.3. Tính lực tác dụng lên trục: ............................................................................71
5.4. Thiết kế trục và gối đỡ cho trục vít: ....................................................................71
5.4.1. Thiết kế trục gắn trục vít:..............................................................................71
5.4.2. Thiết kế gối đỡ trục:......................................................................................76
5.5. Thiết kế ly hợp: ...................................................................................................77
CHƯƠNG 6: HƯỚNG DẪN LẮP ĐẶT, VẬN HÀNH VÀ BẢO DƯỠNG MÁY .....80
6.1. Hướng dẫn lắp đặt máy: ......................................................................................80
6.2. Vận hành máy: ....................................................................................................80
6.3. Bảo dưỡng máy: ..................................................................................................80
6.3.1.Bảo dưỡng hàng ngày: ...................................................................................81
6.3.2. Bảo dưỡng hàng tháng: .................................................................................81
6.3.3. Bảo dưỡng nữa năm một lần:........................................................................81
6.3.4. Bảo dưỡng một năm một lần: .......................................................................81
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................................ 82

C
C

R
L
T.

DU

iv


THIẾT KẾ MÁY CÁN REN BU LÔNG

PHẦN I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHU CẦU SẢN XUẤT, CÔNG NGHỆ
VÀ THIẾT BỊ CÁN REN BU LÔNG
1.1. Nhu cầu sản xuất.
Trong sự phát triển của các lĩnh vực cơ khí như: Chế tạo máy, chế tạo ơ tơ, điện
lực, xây dựng, đóng tàu, điện tử..., thì nhu cầu về sử dụng bu lông để lắp ghép ngày
một tăng; nhằm liên kết các chi tiết khác nhau thành một khối.
Do đó địi hỏi phải tìm ra các biện pháp gia công ren bu lông năng suất cao, chất
lượng ren tốt, nhằm tạo ra thành phẩm phục vụ cho nhu cầu lắp ráp của các chi tiết lại
với nhau. Nhu cầu về bu lông cũng hết sức đa dạng:
-Trong ngành chế tạo máy: Bu lông được sử dụng trong các mối ghép thân máy
với đế các máy cắt kim loại, vỏ máy ghép với thân máy, liên kết các cụm máy với
nhau, ...

C
C

R
L
T.

-Trong ngành cơ khí ơ tơ: Việc sử dụng bu lông không thể thiếu được, các bu
lông được dùng lắp ghép các chi tiết như ghế ngồi với sàn xe, các ga răng với trục, ...

DU

-Trong ngành điện: Lắp ghép các thép thanh lại với nhau, lắp ghép cột điện cao
thế với các chân trụ ở đất, các cột đèn điện, …
-Trong xây dựng: Bu lông này được sử dụng lắp ghép các cụm trong máy cắt
thép, máy trộn bê tông, các cầu, giàn mái các nhà xưởng…
-Trong ngành đường sắt: Được ứng dụng để lắp ghép ở các đường ray, đầu máy,
toa xe lửa, …

Hình 1.1-Mối ghép dùng bu lơng.

SVTH:Đồn Huệ Nhơn –13C1B

GVHD:PGS.TS Đinh Minh Diệm


THIẾT KẾ MÁY CÁN REN BU LÔNG

- Với nhu cầu sử dụng hiện tại của bu lông, cần thiết phải có các máy móc, thiết
bị để gia cơng các loại bu lông phục vụ các ngành công nghiệp, và đặc biệt trong lĩnh
vực cơ khí.
Bảng 1.1- Đường kính danh nghĩa và bước ren hệ mét.
Đường kính (mm)

Bước ren (mm)

Đường kính (mm)

Bước ren (mm)

1.6

0.35

16

2

2

0.4

18, 20, 22

2.5

2.5

0.45

24

3

4

0.7

30

3.5

5

0.8

36

4

6

1

42

4.5

8

1.25

48

10

1.5

12

1.75

C
C

R
L
T.

56

5.5

64

6

DU

M18x2.5

M20x2.5

M22x2.5

Hình 1.2-Sản phẩm bu lơng.

SVTH:Đồn Huệ Nhơn –13C1B

5

GVHD:PGS.TS Đinh Minh Diệm


THIẾT KẾ MÁY CÁN REN BU LƠNG

1.2. Cơng nghệ cán ren:
Cán ren (lăn ép ren) là phương pháp gia công ren khơng có phoi. Phơi được đặt
giữa dụng cụ lăn ép (bàn lăn hoặc con lăn) dưới tác dụng của áp lực trên bề mặt chi tiết
gia cơng hình thành các vết lăn ép của dụng cụ. Theo kết cấu của dụng cụ để lăn ép ren
có thể phân ra hai loại là bàn lăn và con lăn. Lăn ép ren có thể gia cơng ren ngồi cũng
như ren trong, ren một đầu mối và ren nhiều đầu mối. Lăn ép ren là một trong những
phương pháp chế tạp ren năng suất cao và kinh tế nên được sử dụng rộng rãi trong
dạng sản xuất hàng loạt và hàng khối.
Lăn ép ren dựa vào quá trình biến dạng dẻo của vật liệu để hình thành ren nên
nâng cao được độ bền và độ nhẵn bề mặt của ren. Ngoài ra so với cắt ren, lăn ép ren
cịn có ưu điểm là giá thành hạ, hao mịn dụng cụ ít, tiết kiệm vật liệu.
Tuy nhiên, yếu tố hạn chế của cán ren là hạn chế phạm vi sử dụng của phương

C
C

pháp lăn ép ren là độ cứng của vật liệu, hình dạng và kích thước của chi tiết. Khuyết
điểm nữa là hình thành độ elip trên đường trung bình của ren, gây sai khác so với thiết
kế.
1.3. Phân loại máy cán ren:

R
L
T.

DU

1.3.1.Cán ren bằng bàn phẳng:

Dùng trên máy cán ren thường và máy cán ren tự động. Bàn cán ren làm việc
theo bộ, có hai chiếc: Một bàn khơng chuyển động, một bàn chuyển động tịnh tiến qua
lại. Hướng của góc nâng ren trên bàn cán ngược lại với hướng ren được cán.
Bàn cán ren phẳng có thể tạo ren có độ chính xác cấp 6. Bộ phần cơ bản quyết
định quá trình tạo hình ren khi cán là phần tạo hình trên bàn cán.

Hình 2.1- Bàn cán ren phẳng
SVTH:Đồn Huệ Nhơn –13C1B

GVHD:PGS.TS Đinh Minh Diệm


THIẾT KẾ MÁY CÁN REN BU LÔNG

1.3.2. Cán ren bằng con lăn:
Cán ren được tiến hành trên máy bằng một bộ trục cán gồm 2 hoặc 3 trục cán.
Đường tâm của trục cán có thể song song với đường tâm phôi hoặc không song song,
phôi quay tự do.
Số đầu mối ren dao động từ 2-52, số đầu mối ren lớn hơn phụ thuộc vào đường
kính ren lớn và bước ren nhỏ hơn.
Người ta thường chế tạo trục cán ren theo 2 cấp chính xác là chính xác thường và
chính xác cao.
Trục cán cấp chính xác cao đảm bảo tạo ra ren có dung sai khơng thấp hơn 4h.
Trục cán cấp chính xác thường tạo ra ren có dung sai khơng thấp hơn 6h.
Bảng 2.1-Miền dung sai ren.
Chính xác

4h
4H;5H

Ren
Dung sai bu lơng
Dung sai đai ốc

Trung bình
6h;6g*;6e;6d
5H;6H;6H*;6G

C
C

R
L
T.

DU

Hình 2.2-Con lăn cán ren

SVTH:Đồn Huệ Nhơn –13C1B

GVHD:PGS.TS Đinh Minh Diệm

Thô
8h;8g*
7H*;7G

THIẾT KẾ MÁY CÁN REN BU LÔNG

1.3.3. Cán ren bằng bàn cán hình vịng cung:
Được sử dụng trên máy tiện ren vít thơng thường, máy khoan, máy tiện tự đơng.

Hình 2.3-Bàn cán ren hình vịng cung
Được sử dụng phổ biến nhất là các loại đầu cán ren hướng trục tự mở đến cán các
ren ngồi có góc ren nhọn, sắc và cán ren ngồi hình thang.

C
C

Các đầu mối cán ren có các đầu mối khác nhau để cán ren một hay nhiều đầu

R
L
T.

mối, ren phải hoặc ren trái trên trục rỗng hoặc đặc. Trên đầu cán thì có bước ren giống
như bước ren cần cán của bất kì đường kính ren nào trong phạm vi nhất định. Đường
kính phơi gia cơng lấy gần đúng với đường kính trung bình ren.

DU

SVTH:Đồn Huệ Nhơn –13C1B

GVHD:PGS.TS Đinh Minh Diệm

THIẾT KẾ MÁY CÁN REN BU LÔNG

CHƯƠNG 2: PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ MÁY CÁN REN
2.1. Lựa chọn phương pháp cán ren bằng tay:
2.1.1. Phương pháp cán ren bằng bàn ren:
-Nguyên lý làm việc: Là tạo ren trên chi tiết hình trụ nhờ chuyển động tịnh tiến
và áp lực của bàn ren tác dụng lên chi tiết để tạo ren.
-Ưu điểm: Khả năng tự động hóa cao, thời gian hình thành ren nhanh.
-Nhược điểm: Đối tượng sản phẩm không nhiều thường dùng cho các chi tiết ren
ngắn, máy khá cồng kềnh, làm việc ồn, dễ gây kẹt, hỏng hóc.
2.1.2. Phương án cán ren bằng bàn cán hình vịng cung:
-Ngun lý làm việc: Phương án này là bàn cán ren được quay quanh trục, có
khoảng cách với cánh mảnh dài hình quạt khơng đổi. Chi tiết được lăn và hình thành
ren giữa đầu cán và bàn cán hình vịng cung nhờ chuyển động quay của đầu cán. Trục
quay có thể là trục chính của máy tiện ren vít vạn năng, máy khoan.

C
C

R
L
T.

-Ưu điểm: Dễ dàng lắp với các máy công cụ thông thường. Chi tiết được tạo ren
hình thành nhanh chóng.

DU

-Nhược điểm: Phạm vi kích thước chi tiết hạn chế. Ren kẹp chặt đường kính tối
đa 10mm. Dễ hỏng góc, kẹt gây nguy hiểm cho người sử dụng.

2.1.3. Phương án cán ren bằng 2 con lăn:
-Nguyên lý làm việc: Chi tiết được lăn giữa 2 con lăn quay cùng chiều, chi tiết và
con lăn có tâm song song hoặc chéo nhau. Một con lăn chuyển động theo chiều hướng
kính để tạo hình bề mặt.

Hình 3.1-Cán ren bằng 2 con lăn
-Ưu điểm: Có thể gia công ren trên chi tiết lớn (tùy thuộc công suất máy và vật
liệu làm con lăn cán). Ren có chiều dài lớn, làm việc ổn định, an tồn.

SVTH:Đồn Huệ Nhơn –13C1B

GVHD:PGS.TS Đinh Minh Diệm


THIẾT KẾ MÁY CÁN REN BU LÔNG

-Nhược điểm: Máy sử dụng chế độ bán tự động, giá thành khá cao để chế tạo
máy, con lăn cán. Dễ gây ra sai số hình học của ren.
2.1.4. Cán ren bằng bộ 3 con lăn cán:

C
C

R
L
T.

Hình 3.2-Cán ren bằng 3 con lăn.
-Nguyên lý làm việc: Gồm bộ 3 con lăn cán quay với nhau, bố trí như sơ đồ trên.
Khi máy làm việc thì chi tiết được đặt giữa 3 con lăn, các con lăn quay và cùng tịnh

tiến về tâm máy để tạo áp lực lên chi tiết, gây biến dạng để tạo nên ren.

DU

-Ưu điểm: Gia cơng cho độ chính xác cao. Áp lực phân bố đều trên chi tiết nên ít
gây ra sai số hình học.
-Nhược: Yêu cầu về chuyển động cao, giá thành lớn, máy phức tạp.
Dựa vào các ựu nhược điểm trên em chọn phương án cán ren bằng 2 con lăn cho
phương án thiết kế máy của mình.
2.2. Lựa chọn sơ đồ truyền động cho máy:
Để chọn được hệ thống truyền động phù hợp chúng ta phải dựa vào cơng nghệ
của máy đó, từ đó đưa ra các phương án đáp ứng nhu cầu của công nghệ này. Để chọn
được phương án tốt nhất thì cần xét ở mặt kinh tế và kỹ thuật. Như năng suất, độ tin
cậy, sử dụng dễ, an toàn trong bảo dưỡng, kích thước nhỏ gọn…

SVTH:Đồn Huệ Nhơn –13C1B

GVHD:PGS.TS Đinh Minh Diệm


THIẾT KẾ MÁY CÁN REN BU LƠNG

2.2.1. Phương án 1:
5

4

3
2

6

7

C
C

R
L
T.

1

Hình 3.3-Phương án 1
1-Động cơ; 2-Bộ truyền đai; 3-Hộp giảm tốc; 4-Bộ bánh răng phân lực;

DU

5-Piston xylanh thủy lực; 6-Con lăn cán; 7-Tấm nâng phôi
-Nguyên lý hoạt động:
Máy được truyền từ động cơ sang bộ truyền đai rồi đến hộp giảm tốc, sau đó 1
đường truyền đến con lăn cán thứ nhất, đường truyền còn lại qua bộ bánh răng phân
lực rồi đến con lăn cán thứ 2. Hai con lăn quay cùng chiều, và con lăn thứ 2 di chuyển
tịnh tiến vào để tiến hành cán ren nhờ hệ thống piston xylanh. Sau khi đã đạt được
kích thước cán thì piston xylanh lùi về mang con lăn cán thứ 2 lùi về theo.
-Ưu điểm:
+Kết cấu đơn giản, dễ lắp ráp, chế tạo.
+Năng suất máy cao.
+Chuyển động chạy dao êm.
+Dễ đảo chiều khi quá tải.

-Nhược điểm:
+Do hành trình tiến con lăn để cán rất nhỏ, nhưng dùng cả hệ thống thủy lực thì
chi phí đầu tư cao.

SVTH:Đồn Huệ Nhơn –13C1B

GVHD:PGS.TS Đinh Minh Diệm


THIẾT KẾ MÁY CÁN REN BU LƠNG

2.2.2. Phương án 2:
5
3
4

6
7
2

C
C

1

8

R
L
T.

Hình 3.5-Phương án 2

1-Động cơ; 2-Bộ truyền đai; 3-Hộp giảm tốc; 4-Bộ bánh răng phân lực; 5- Piston
xylanh; 6-Con lăn cán; 7- Tấm nâng phôi, 8- Trục các đăng.

DU

-Nguyên lý hoạt động:

Máy được truyền động từ động cơ đến bộ truyền đai sau đố qua hộp giảm tốc. Từ
đó được truyền đến hộp phân lực, chia ra 2 đường truyền động cho 2 con lăn cán nhờ 2
trục cac đăng. Con lăn cán được gắn với cơ cấu piston xylanh nên khi piston xylanh
duỗi ra sẽ tiến hành cán. Sau khi cán được đủ chiều sâu thì lùi về. Phơi được đưa vào ở
chỗ tấm nâng phôi.
-Ưu điểm:
+Chạy dao êm, dễ đảo chiều khi quá tải.
+Lực ép lớn, ít gây tiếng ồn.
-Nhược điểm:
+Vì hành trình cán nhỏ mà dùng hệ thống thủy lực nên giá thành cao, không tận
dụng được hết ưu điểm của piston-xy lanh thủy lực, giá thành cao.
+Hệ thống thủy lực phức tạp với bể dầu, ống dẫn…

SVTH:Đoàn Huệ Nhơn –13C1B

GVHD:PGS.TS Đinh Minh Diệm


THIẾT KẾ MÁY CÁN REN BU LƠNG

2.2.3. Phương án 3:
5
3

6

4

7

8

2

C
C

R
L
T.

1

9

10

Hình 2.6-Phương án 3

DU

1-Động cơ; 2-Bộ truyền đai; 3-Hộp giảm tốc; 4-Ly hợp; 5-Cơ cấu cam; 6-Lò xo;
7- Bộ truyền trục vít; 8-Tấm nâng phơi; 9-Con lăn cán; 10-Bộ bánh răng phân lực.
-Nguyên lý hoạt động:

Máy được truyền động từ động cơ đến hộp giảm tốc sau đó qua bộ truyền đai rồi
đên hộp giảm tốc. Sau đó chia ra 2 đường truyền, 1 đường đến thẳng con lăn cán thứ 1,
đường còn lại qua bộ truyền bánh răng phân lực để làm con lăn cán thứ 2 quay, con lăn
thứ 2 quay cùng chiều và cùng tốc độ quay với con lăn thứ 1. Sau đó con lăn thứ 2
được chuyển động chạy dao nhờ bộ truyền bánh răng, qua ly hợp rồi đến bộ truyền
trục vít-bánh vít, đến cơ cấu cam và con đội sẽ làm cho con lăn cán di chuyển.
-Ưu điểm:
+Máy chạy êm, làm việc liên tục, dừng lại khi ta ngắt ly hợp.
+Ít gây ra tiếng ồn, độ bền cao.
+Chi tiết dễ chế tạo.
+Năng suất cao, phù hợp cho sản xuất hàng loạt.
+Chi phí thấp.
-Nhược điểm:
+Nhiều chi tiết nên lắp ráp hơi khó.
SVTH:Đồn Huệ Nhơn –13C1B

GVHD:PGS.TS Đinh Minh Diệm


THIẾT KẾ MÁY CÁN REN BU LÔNG

*Lựa chọn sơ đồ động học:
Tùy nhu cầu cung cấp sản phẩm, vốn đầu tư mà việc chọn phương án thiết kế rất
quan trọng, nó quyết định giá sản phẩm, năng suất, vốn đầu tư.
Vận tốc ép là một nhân tố cần thiết. Nếu vận tốc nhỏ thì chất lượng ren tốt,

nhưng sản lượng khơng đạt u cầu vì năng suất giảm, nếu vận tốc lớn thì phế phẩm
nhiều, chất lượng khơng đảm bảo, từ đó ta cần chọn vận tốc cho phù hợp. Như vậy
chọn theo phương án 3 là hợp lý cho các u cầu đó.
Sơ đồ động học tồn máy:

C
C

R
L
T.

DU

SVTH:Đồn Huệ Nhơn –13C1B

GVHD:PGS.TS Đinh Minh Diệm


THIẾT KẾ MÁY CÁN REN BU LƠNG

CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN, THIẾT KẾ MÁY CÁN REN
3.1. Sơ đồ động học của máy:

C
C

R
L
T.

Hình 4.1-Sơ đồ động học của máy
3.2. Xác định kích thước, kết cấu lơ cán ren ren:

DU

3.2.1. Kích thước cơ bản của bu lông:
H = 0,86603.p = 2,1651
Cung r =

(mm)

H
= 0,3608 mm
6

h = 0,54125.p = 1,35

(mm)

6.H
d =d−
= d − 1, 6338
2
8
d = d − 2.h = d − 2, 7063
1
d +d
1 − 0, 007 = d − 1,36
d

=
ph
2

Vì sản phẩm bu lơng có 3 loại nên ta có các kích thước bu lơng cán như sau:
*Loại bu lơng M18x2,5:
Đường kính trung bình:
d2 = d −

SVTH:Đồn Huệ Nhơn –13C1B

6.H
= d − 1, 6238 = 18 − 1, 6238 = 16,38( mm)
8

GVHD:PGS.TS Đinh Minh Diệm


THIẾT KẾ MÁY CÁN REN BU LƠNG

Đường kính chân ren:

d1 = d − 2.h = d − 2, 7063 = 18 − 2, 7063 = 15,3(mm)

d ph =

Đường kính phơi:

d + d1
− 0,07 = d − 1,3601 = 16,64(mm)

2

*Loại bu lơng M20x2,5:
Đường kính trung bình:

d2 = d − 1, 6238 = 20 − 1, 6238 = 18,38

(mm)

d1 = d − 2, 7063 = 20 − 2, 7063 = 17,3

(mm)

Đường kính chân ren:

Đường kính phơi:

C
C

d ph = d − 1,3601 = 20 − 1,3601 = 18, 64

R
L
T.

*Loại bu lơng M22x2,5:
Đường kính trung bình:

DU

(mm)

d 2 = d − 1, 6238 = 22 − 1, 6238 = 20,38

(mm)

d1 = d − 2, 7063 = 22 − 2, 7063 = 19,3

(mm)

d ph = d − 1,3601 = 22 − 1,3601 = 20, 64

(mm)

Đường kính chân ren:

Đường kính phơi :

3.2.2. Kích thước lơ cán ren:
a/ Sản phẩm bu lơng M18x2,5:
- Đường kính trung bình lơ cán ren :

Dtb = i.d 2 = 8.16,38 = 131

(mm)

+ Trong đó: i: Số đầu mối ren lơ cán ren, lấy i=8.
Dtb : Đường kính trung bình bu lơng

- Đường kính ngồi lơ cán ren:
Dng = Dtb +

SVTH:Đồn Huệ Nhơn –13C1B

2.H
2.2,1651
= 131 +
= 132, 4
3
3

GVHD:PGS.TS Đinh Minh Diệm

(mm)


THIẾT KẾ MÁY CÁN REN BU LƠNG

- Đường kính chân ren:
Dcr = Dtb −

6.H
6.2,1651
= 131 −
= 129, 4
8
8

(mm)

- Chiều dài lô cán ren:

B = l0 + (2  5)(mm) = 64

(mm)

- Đường kính lỗ mayơ: d thường lấy d từ 45-100 (mm)
Lấy d = 45 (mm).
b/ Đối với sản phẩm bu lơng M20x2,5:
- Đường kính trung bình lơ cán ren:
Dtb = i.d 2 = 8.18,38 = 147

-Đường kính ngồi lơ cán ren:

C
C

2.H
2.2,1651
= 147 +
= 148, 4
3
3

(mm)

6.H
6.2,1651
= 147 −

= 145, 4
8
8

(mm)

Dng = Dtb +

R
L
T.

- Đường kính chân ren:

DU

Dcr = Dtb −

(mm)

- Chiều dài lơ cán ren:

B = 64

(mm)

- Đường kính lỗ mayơ:

d = 45

(mm).

c/ Đối với sản phẩm bu lông M22x2,5:
- Đường kính trung bình lơ cán ren :

Dtb = i.d 2 = 8.20,38 = 163

(mm)

- Đường kính ngồi lơ cán ren:
Dng = Dtb +

2.H
2.2,1651
= 163 +
= 164, 4 (mm)
3
3

- Đường kính chân ren:
Dcr = Dtb −

6.H
6.2,1651
= 163 −
= 161, 4
8
8

(mm)

- Chiều dài lơ cán ren:

B = 64

(mm)

- Đường kính lỗ mayơ:

d = 45

(mm).

SVTH:Đoàn Huệ Nhơn –13C1B

GVHD:PGS.TS Đinh Minh Diệm


THIẾT KẾ MÁY CÁN REN BU LƠNG

3.3. Tính tốn lực cán:
a/ Lực hướng kính:

PR = 3,5.

+Trong đó:

 ch3 .Dng
E.( Dng + d1 )

.d1.(a +

d ph + d1
cos



).K

(N)

2

 ch : giới hạn chảy của kim loại

(Mpa)

d1 : đường kính trong của ren được cán

(mm)

chiều rộng rãnh ren

a :

(mm)

d ph : đường kính phơi
 :

góc profin của ren

E:

modun đàn hồi

K:

số đỉnh ren cán.

(mm)

C
C

R
L
T.

DU

(0)
( N / mm2 )

Xét khi lực cán lớn nhất, đối với trường hợp cán bu lông M22x2,5:
+

 ch = 290 N / mm2 = 290

+

d1 = 19,3

+

a = p − 2.tg

+

Dng = 164, 6

(mm)

+

d ph = 20, 64

(mm)

+

 = 600

+

K=

(Mpa) (thép CT51)

(mm)

 H
.

2 4

= 2,5 − 2.tg 300.

2,1651
= 1,88
4

(mm)

l
60
=
= 24
p 2,5

Trong đó:
l : chiều dài ren được cán

(mm)

p : bước ren

(mm)

E = 2,1.105 ( Mpa)

SVTH:Đoàn Huệ Nhơn –13C1B

GVHD:PGS.TS Đinh Minh Diệm


THIẾT KẾ MÁY CÁN REN BU LÔNG

2903.164, 4
20,64 + 19,3
 PR = 3,5.
.19,3.(1,88 +
).24 = 56646( N )
5
2,1.10 .(164, 4 + 19,3)
cos300
b/ Lực tiếp tuyến:
PT = 0, 08.PR

(N)

 PT = 0, 08.PR = 0, 08.56646 = 4532

(N)

3.4. Xác định tốc độ quay trục cán, lượng chạy dao hướng kính:
3.4.1. Tốc độ cán:
+ Vận tốc cán: Vì vật liệu làm bu lơng là thép CT38  CT51 có giới hạn bền kéo
từ 310  510 ( N / mm2 ) do đó vận tốc cán từ 40  60 (m/ph).
Để đảm bảo đầu ra ( lô cán ren ) quay cùng một tốc độ quay khi cán 3 loại bu

lơng thì ta chọn vận tốc cán sao cho tốc độ quay trục cán n là không đổi.
+ Chọn vận tốc cán khi cán bu lơng M20x2,5 :

C
C

R
L
T.

V2 = 50

DU

 Số vịng quay trục cán:

n2 =

1000V2
1000.50
=
= 107
 .Dng 2 3,14.148, 4

(m/ph)

(V/ph)

Lấy n1 = n2 = n3 = 107 (V/ph)
 Vận tốc cán khi cán bu lông M18x2,5 :

V1 =

n1 . .Dng1
1000

107.3,14.132, 4
= 45
1000

(m/ph)

107.3,14.164, 4
= 55
1000

(m/ph)

=

Vận tốc cán khi cán bu lông M22x2,5:

V3 =

n3 . .Dng 3
1000

3.4.2. Lượng chạy dao hướng kính:

=

s = 0,15

3.5. Xác định công suất dẫn động máy, chọn động cơ điện:
Tính cho trường hợp lực cán lớn nhất khi cán bu lơng M22x2,5.

SVTH:Đồn Huệ Nhơn –13C1B

GVHD:PGS.TS Đinh Minh Diệm

(mm/vịng).


THIẾT KẾ MÁY CÁN REN BU LƠNG

3.5.1. Xác định cơng suất dẫn động máy:
a/ Momem cán hữu ích:
Mc =

Trong đó:

PT .Png
2

=

4532.164, 4
= 372530
2

(N.mm)

PT lực tiếp tuyến (N)
Png đường kính ngồi lô cán

(mm)

b/ Momem ma sát trên cổ trục cán :
M ms1 = 2.( RA .rA . f1 + RB .rB . f1 )

Trong đó :

RA , RB phản lực tại gối đỡ A,B (N)

C
C

rA , rB bán kính cổ trục cán tại A,B
f1 :

R
L
T.

hệ số ma sát ở ổ đỡ trục cán.

* Sơ đồ phân bố lực :

DU

Hình 3.3 Sơ đồ lực tác dụng lên lơ cán ren ren
+Tính sơ bộ l1 , l2 : theo tài liệu [5]
l1 : Khoảng cách giữa gối đỡ trục và điểm đặt lực cán.

l1 =
Trong đó :

B ' " Bot
+l +l +
2
2

B Bề rộng của lô cán, B = 64

(mm)

l ' Khoảng cách từ nắp ổ đến cạnh của lô cán, l ' =20

(mm)

l " Chiều cao nắp ổ và đầu bu lông, l " =20
SVTH:Đoàn Huệ Nhơn –13C1B

GVHD:PGS.TS Đinh Minh Diệm

(mm)


THIẾT KẾ MÁY CÁN REN BU LÔNG

Bot = 0.6d bề rộng ổ trượt, lấy sơ bộ

Theo tài liệu [3]
với d = 45 (mm)  Bot = 27
 l1 =

(mm)

64
27
+ 20 + 20 +
= 85,5
2
2

(mm)

l2 : lấy sơ bộ 200

(mm).

Theo sơ đồ phản lực, ta có :

Pr .l1 56646.85,5

=
= 24216( N )
 RB .l2 = PR .l1
 RB =
l

200



2
 RA = RB + Pr
 R = 24216 + 56646 = 80862( N )
 A
rA = rB =

45
= 22,5
2

C
C

R
L
T.

f1 : hệ số ma sát; f1 = 0,003 [3]

 M ms1 = 2.(80862.0, 003.22,5 + 24216.0, 003.22,5) = 14186

DU

c/ Momem không tải :

(mm)

(N.mm)

M 0 = (0, 08 + 0,12).( M c + M ms1 )
M 0 = 0,1.( M c + M ms1 ) = 0,1.(372530 + 14186) = 38672

(N.mm)

d/ Mo men ma sát sinh ra do lực ma sát giữa phôi và con lăn cán:
Lấy M ms 2 = 0, 03.M c = 0, 03.372530 = 11176

(N.mm)

e/ Công suất trên trục cán: N = N1 + N 2
*Cơng suất khi cán: (tính ở cụm cán)
N1 = ( M c + M ms1 + M 0 + M ms 2 ).

Trong đó:

t
106

t là vận tốc góc trục cán.
t =

 .n
30

=

3,14.97
= 10,15
30

N1 = (372530 + 14186 + 38672 + 11176).

SVTH:Đoàn Huệ Nhơn –13C1B

GVHD:PGS.TS Đinh Minh Diệm

(rad/s)
10,15
= 4, 43
106

(kW)


THIẾT KẾ MÁY CÁN REN BU LƠNG

*Cơng suất chạy dao quy về trục cán:

N2 =
Trong đó :

PR + Pms
.ws
1000.2

Pms là lực cản ma sát ụ động

Pms = 0, 05.PR = 0, 05.56646 = 2832

(N)

2 hiệu suất truyền động từ ụ động đến trục cán
2 = bv .br = 0, 75.0,99 = 0, 7425

ws tốc độ dịch chuyển ụ động
S d .n
0,15.107
=
= 0, 00025(m / s )
60.1000 60.1000
56646 + 2832
 N2 =
.0,00025 = 0,02
1000.0,7425
ws =

C
C

R
L
T.

Vậy công suất trên trục cán :

DU

N = N1 + N 2 = 4, 43 + 0, 02 = 4, 45

(kW)

(kW)

3.5.2. Chọn động cơ điện:

N đc =

N



(Trong đó  là hiệu suất truyền động)

 = đai .br 4 .ol 7 .ot 2 = 0,96.0,984.0,9957..0,992 = 0,84
 N đc =

N



=

4, 45
= 5, 29
0,84

Chọn loại động cơ điện AO2-51-6 có thơng số cơng suất N = 5,5 (kW),

 đc = 970 vịng/ phút tra bảng 2P [5]

SVTH:Đồn Huệ Nhơn –13C1B

GVHD:PGS.TS Đinh Minh Diệm

(kW)


THIẾT KẾ MÁY CÁN REN BU LÔNG

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN CỦA MÁY CÁN REN
4.1. Phân phối tỷ số truyền:

Xem hình sơ đồ động

*Tỷ số truyền động chung của máy:

i=

nđc 970
=
= 9,1 ; Với nđc = 970
n3 107

(v/ph)

n3 = 107

(v/ph)

Ta có :

i = iđai .ih ; Lấy iđai = 1,52; ih = in .ic =

i

=6

iđai

*Đối với hộp giảm tốc bánh răng trụ 2 cấp khai triển để các bánh răng của cấp
nhanh và cấp chậm đều được ngâm trong dầu gần như nhau. Nên phân phối in  ic và
chọn

C
C

R
L
T.

in = (1, 2  1,3).ic

*Theo bảng 3.1 [2] để cho hộp giảm tốc đảm bảo khối lượng nhỏ ,các bánh răng

DU

lớn ngâm dầu ít nhất thì: in = 2, 73; ic = 2, 2

Từ đó ta phân phối được tỷ số như sau: iđai = 1,52; ibrn = 2, 73; ibrc = 2, 2
4.2. Thiết kế bộ truyền đai thang:
- Loại đai hình thang, bề mặt làm việc của nó là hai mặt bên, do đó tự tiếp xúc
với mặt bên rãnh của bánh đai lớn, nhờ đó hệ số ma sát lớn, nên kéo được tải lớn.
4.2.1. Chọn loại đai:
Giả thuyết vận tốc đai v > 5 (m/s), có thể dùng được các loại đai Б theo
bảng 5-13 [6].
4.2.2. Tính các thơng số bộ truyền đai:
+ Kích thước tiết diện đai a x h = 17 x 10,5 (mm) theo bảng (5-11) [5]
+ Diện tích thiết diện

F = 138

+ Đường kính bánh đai nhỏ D1 theo bảng 5-14 lấy D1 = 140

( mm )
2

(mm).

+Kiểm nghiệm vận tốc đai:
v=

 .n1 .D1
1000.60

=

SVTH:Đoàn Huệ Nhơn –13C1B

3,14.970.D1
= 0,05.D1 = 7
1000.60
GVHD:PGS.TS Đinh Minh Diệm

(m/s)