Thiết kế máy tiện ren vít vạn năng
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.67 MB, 85 trang )
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY
GVHD: TS Lê Đức Bảo
Họ và tên sinh viên: Nguyễn Đức Lộc
Lớp: CN CTM-k58
THIẾT KẾ MÁY TIỆN REN VÍT VẠN NĂNG
SỐ LIỆU THIẾT KẾ
1. Hộp tốc độ:
ϕ = 1, 26
Z=23
nmin= 13,2 (v/ph)
2. Hộp chạy dao dùng cơ cấu Norton, khuếch đại ren :
Ren hệ mét :
tp=1 ÷ 14
Ren Anh
n=24÷ 2
:
Ren mô-đun :
m=0,5 ÷ 6
Ren Pitch:
Dp=
Sdọcmin = 2.Sngangmin = 0,08 (mm/vịng)
Động cơ chính: N=10Kw; n= 1440 (vịng/ph)
NỘI DUNG THUYẾT MINH
-
Tìm hiểu máy cơ sở
-
Tính tốn động học tồn máy
-
Tính cơng suất động cơ
-
Tính bền:
+ Trục chính
+Một cặp bánh răng
-
Tính hệ thống điều khiển: HỘP TỐC ĐỘ
BẢN VẼ
Vẽ khai triển và vẽ cắt hệ thống điều khiển: HỘP TỐC ĐỘ
Hà nội,ngày tháng năm 2019
Giáo viên hướng dẫn
TS. Lê Đức Bảo
SVTH: Nguyễn Đức Lộc
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY
MỤC LỤC
Contents
SVTH: Nguyễn Đức Lộc
GVHD: TS Lê Đức Bảo
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY
GVHD: TS Lê Đức Bảo
LỜI NÓI ĐẦU
Một trong những nội dung đặc biệt quan trọng của cuộc cách mạng khoa học kĩ thuật
trên tồn cầu nói chung và với sự nghiệp cơng nghiệp hóa,hiện đại hóa đất nước ta nói
riêng hiên nay đó là việc cơ khí hóa và tự động hóa q trình sản xuất. Nó nhằm tăng
năng suất lao động và phát triển nên kinh tế quốc dân. Trong đó cơng nghiệp chế tạo
máy cơng cụ và thiết bị đóng vai trị then chốt. Để đáp ứng nhu cầu này,đi đôi với công
việc nghiên cứu, thiết kế nâng cấp máy công cụ là trang bị đầy đủ những kiến thức sâu
rộng về máy công cụ và trang thiết bị cơ khí cũng như khả năng áp dụng lí luận khoa học
thực tiễn sản suất cho đội ngũ cán bộ khoa hoc kĩ thuật là không thể thiếu được. Với
những kiến thức đã được trang bị, sự hướng dẫn nhiệt tình của các thầy cơ giáo cũng như
sự cố gắng của bản thân. Đến nay nhiệm vụ đồ án máy công cụ được giao cơ bản em đã
hồn thành. Trong tồn bộ q trình tính tốn thiết kế máy mới “Máy tiện ren vít vạn
năng” có thể có nhiều hạn chế.Rất mong được sự chỉ bảo của thầy.
Phần tính tốn thiết kế máy mới gồm các nội dung sau:
Chương I : Nghiên cứu nhóm máy có tính năng kỹ thuật tương đương đã có
Chương II : Thiết kế truyền dẫn máy thiết kế mới
Chương III: Tính cơng suất, sức bền cho một số cơ cấu
Chương IV: Tính tốn và thiết kế kết cấu hệ thống điều khiển
Qua đây em cũng xin cảm ơn các thầy cô trong bộ môn, đặc biệt là thầy Lê Đức Bảo đã
giúp đỡ em hoàn thành đồ án này!
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Đức Lộc
SVTH: Nguyễn Đức Lộc
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY
GVHD: TS Lê Đức Bảo
Chương I : Nghiên cứu nhóm máy có tính năng kỹ thuật tương
đương đã có
1.1.
Tính năng kỹ thuật của các 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 tốn thiết kế.
Ta tham khảo một số máy tương tự như sau:
Bảng 1.1: Tính năng kĩ thuật của các máy đã có
Đặc tính kỹ thuật
Kiểu máy
1A62
1A616
21
21
1K62
23
T616
12
710
710
1000
710
400
320
400
320
47
36
36
35
12,5
44
11,5
11,2
12.5
2000
1980
1200
2240
2000
1÷192
0,5÷24
1÷192
0,5÷24
1,5 ÷14
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÷7
Ren pit
96 – 1
Số cấp tốc độ trục
chính
Khoảng cách 2 mũi
tâm
Đường kính lớn nhất
gia cơng trên máy
Đường kính lỗ trục
chính
7Số vịng quay nhỏ
nhất nmin (vòng/phút)
Số vòng quay lớn nhất
nmax (vòng/phút)
Phạm vi bước ren cắt
được của hệ Mét
Ren hệ Anh
Máy mới
23
Nhận xét: Nhận thấy đề tài thiết kế với các loại máy trên ta thấy máy tiện ren vít vạn
năng 1K62 có đặc tính tương tự và có tài liệu tham khảo đầy đủ nên ta có máy 1K62 để
tham khảo thiết kế máy mới
1.2.
Phân tích máy tiện 1k62
SVTH: Nguyễn Đức Lộc
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY
GVHD: TS Lê Đức Bảo
Hình 1.1 Sơ đồ động học máy tiện 1K62
Ta có sơ đồ động học của máy tiện 1K62 như hình 1.1
+) Đồ thị vòng quay thực tế của máy 1K62
nmin : 13,2 vòng/phút
nmax : 1440 vòng/phút
SVTH: Nguyễn Đức Lộc
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY
-
GVHD: TS Lê Đức Bảo
Z = 23 tốc độ.
Ta có cơng bội .
Lấy trịn
Xích tốc độ nối từ động cơ điện có cơng suất n = 10 kW, số vòng quay n = 1450
(v/p) qua bộ truyền đai với tốc độ( hộp trục chính) làm quay trục chính.
Lượng di động tính tốn ở 2 đầu xích là:
Nđc (số vịng quay của động cơ)ntc( số vịng quay của trục chính)
Từ sơ đồ động ta có thể xác định được đường truyền qua các trục trung gian tới
trục chính
Xích tốc độ có đường truyền quay thuận và có đường truyền quay nghịch, mỗi
đường truyền khi tới trục chính bị tách ra làm 2 đường truyền:
Đường truyền trực tiếp tới máy tốc độ cao
Đường truyền tốc độ thấp đi từ trục III IVVVI
Ta có sơ đồ động của máy tiện 1K62 như hình 1.1
1.2.1 Hộp tốc độ
+) Ta có phương trình xích biểu thị khả năng biến đổi tốc độ của máy 1K62
Hình 1.2) Phương trình xích động
Đường truyền tốc độ thấp :
Từ động cơ 1→ bộ truyền đai →(I)→(II)→(III)→(IV)→(V)→(VI)→Trục chính
Đường truyền tốc độ cao:
Từ động cơ 1→ bộ truyền đai →(I)→(II)→(III)→(VI)→Trục chính
-
Xác định số vòng quay thực của máy và so sánh số vòng quay chuẩn với số vịng
quay thực tế.
Để tính được sai số của các tốc độ trục chính ta lập bảng so sánh, với sai số cho
phép [∆n] = ±10.(ϕ - 1)% = 2,6%. Ta có bảng như sau:
SVTH: Nguyễn Đức Lộc
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY
GVHD: TS Lê Đức Bảo
Bảng 1.2 : sai số vịng quay
-
n
n1
n2
n3
n4
n5
n6
n7
n8
n9
N1
n11
n12
n13
n14
Phương trình xích tốc độ
1450×
1450×
1450×
1450×
1450×
1450×
1450×
1450×
1450×
1450×
1450×
1450×
1450×
1450×
142
254
142
254
142
254
142
254
142
254
142
254
142
254
142
254
142
254
142
254
142
254
142
254
142
254
142
254
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
51 21
39 55
×
56
34
51
39
56
34
×
×
×
21
55
29
47
×
×
38
38
51 21
39 55
×
56
34
51
39
56
34
×
×
×
21
55
×
×
38
38
51 21
39 55
×
56
34
×
SVTH: Nguyễn Đức Lộc
21
55
×
×
×
×
29
47
22
88
×
×
29
47
51 38
39 38
56
34
×
29
47
51 38
39 38
56
34
×
22
88
×
×
×
×
22
88
22
88
45
45
45
45
×
×
22
88
22
88
×
×
×
×
45
45
45
45
45
45
45
45
45
45
22
88
×
×
45
45
22
88
×
×
×
×
×
×
22
88
22
88
22
88
22
88
×
×
22
88
22
88
×
×
ntính
×
×
22
88
22
88
22
88
22
88
45
45
45
45
13,2
-1,184
27
54
15,931
16
0,431
27
54
20,44
20
-2,2
27
54
25,744
25
-2,976
27
54
33,127
31,5
-5,165
27
54
41,724
40
-4,31
27
54
50,864
50
-1,728
27
54
63,723
63
-1,148
81,759
80
-2,199
100
-2,977
×
×
×
×
×
×
∆n%
12,648
×
×
chuẩn
27
54
×
×
ntiêu
27
54
27
54
102,977
27
54
132,507
125
-6,006
27
54
166,895
160
-4,309
27
54
202,374
200
-1,187
27
54
254,893
250
-1,957
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY
n15
n16
n17
n18
n19
n20
n21
n22
n23
1450×
1450×
1450×
1450×
1450×
1450×
1450×
1450×
1450×
142
254
142
254
142
254
142
254
142
254
142
254
142
254
142
254
142
254
×
×
×
×
×
×
×
×
×
51
39
56
34
×
×
GVHD: TS Lê Đức Bảo
29
47
29
47
51 38
39 38
×
56
34
56
34
51
39
56
34
×
×
×
×
38
38
21
55
56
34
×
SVTH: Nguyễn Đức Lộc
×
×
29
47
×
38
38
×
×
29
47
51 38
39 38
×
45
45
65
43
×
×
45
45
45
45
×
×
45
45
65
43
65
43
65
43
65
43
×
×
×
×
45
45
45
45
45
45
45
45
27
54
327,038
27
54
411,910
400
-2,978
27
54
530,027
500
-6,005
27
54
667,577
630
-6,263
770,608
800
3,674
988,72
1000
1,128
1245,30
6
1250
0,376
1602,40
6
1600
-0,15
2018,26
2000
-0,913
×
×
×
×
315
-3,822
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY
GVHD: TS Lê Đức Bảo
Hình 1.3) Đồ thị sai số vịng quay
+)
Tính các trị số :
Sơ đồ động của máy biểu thị các nhóm tỷ số truyền như sau:
- Nhóm 1 từ trục II:
Tia i1 lệch sang phải 1 khoảng là 1,13.logφ
Tia i2 lệch sang phải 1 khoảng là 2,17.logφ
Lượng mở giữa 2 tia [x] :
-
Nhóm 2 từ trục III – IV
Tia i3 lệch sang trái 1 khoảng là 4,19.logφ
Tia i1 lệch sang trái 1 khoảng là 2,07.logφ
Tia i5 thẳng đứng
Lượng mở [x] = [2] ứng với nhóm truyền khuếch đại
Nhóm 3 từ trục IV – V
-
Tia i6 lệch sang trái 1 khoảng là 6.logφ
Tia i7 thẳng đứng
Nhóm 4 từ trục V – VII
-
SVTH: Nguyễn Đức Lộc
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY
GVHD: TS Lê Đức Bảo
Tia i8 lệch sang trái 1 khoảng là 6.logφ
Tia i9 thẳng đứng
Nhóm gián tiếp từ trục VI – VII
-
Tia i10 lệch sang trái 1 khoảng là 3.logφ
Nhóm truyền trực tiếp từ trục IV – VII
-
Tia i11 lệch sang phải 1 khoảng là 1,754.logφ
Số vòng quay của động cơ nđc = 1450 v/p
Tỷ số truyền của bộ truyền đai
Hiệu suất của bộ truyền đai
Trị số vòng quay của trục đầu tiên của hộp tốc độ trên trục I
-
Nhóm truyền
Tỷ số truyền
i1
Bánh răng
(Chủ động/ bị động)
51/39
1.Trục I – II
1,31
1,13
I2
56/34
1,65
2,17
i3
21/55
0,38
-4,19
i4
29/47
0,62
-2,07
i5
38/38
1
0
i6
22/88
0,25
-6
i7
45/45
1
0
i8
22/88
0,25
-6
i9
45/45
1
0
5.Trục V – VI
i10
27/54
0,5
-3
6.Trục III – VI
( nhóm trực tiếp)
i11
65/43
1,5
1,754
2.Trục II – III
3.Trục III – IV
4.Trục IV – V
Qua đó, đồ thị vịng quay của máy 1K62 có dạng
SVTH: Nguyễn Đức Lộc
x
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY
GVHD: TS Lê Đức Bảo
1450 (v/ph)
Trôc ®éng c¬
(I )
(II )
(III )
(IV )
(V )
(VI )
12,5
20
16
31,5
25
50
40
80
125
63
100
200
160
315
250
500
400
800
630
1250
1000
2000
1600
Hình 1.4) Đồ thị vòng quay
0
I
I
0
2[1]
II
2[1]
II
3[2]
III
3[2]
III
2[6]
IV
IV
2[6]
V
1[0]
V
1[0]
VI
VI
n1 n2 n3 n4 n5 n6 n7 n8 n9 n10 n11 n12 n13 n14n15 n16 n17 n18
n19 n20 n21 n22 n23 n24
Hình 1.5) Lưới kết cấu
-
Phương án khơng gian và phương án thứ tự
Z1 = 2x3x2x2
Z2 = 2x3x1
Z2 : là đường truyền tốc độ cao
Số tốc độ đủ : Z = Z2 + Z1 = 6 + 24 =30
Nhưng trên thực tế máy tham khảo 1K62 chỉ có 23 tốc độ, như vậy sẽ có 7 tốc độ
trùng
Tách ra 2 nhóm với các phương án như sau:
SVTH: Nguyễn Đức Lộc
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY
GVHD: TS Lê Đức Bảo
Vậy phương án không gian của Z1 là 2 x 3 x 2 x 2
Phương án thứ tự của Z1
I II III IV
[1] [2] [6] [6]
Vậy phương án không gian của Z2 là 2 x 3 x 1
Phương án thứ tự của Z2
I II III
[1] [2] [0]
Nhận xét về số tốc độ:
Từ phương trình xích tốc độ và đồ thị vịng quay ta thấy rằng trên thực tế máy
tham khảo 1K62 có 23 tốc độ vì:
Trên đường truyền tốc độ thấp tại 2 trục IV và V có 2 khối bánh răng di trượt 2
bậc tạo ra 4 tỷ số truyền nhưng chỉ có 3 tỷ số truyền vì có 2 tỷ số truyền giống
nhau cụ thể như sau:
1,
3,
2,
-
4,
Như vậy trên đường truyền tốc độ thấp chỉ tạo ra 18 tốc độ n1 ÷ n18
Trên đường truyền tốc độ cao tạo ra 6 tốc độ n19 ÷ n24
Số tốc độ trên trục chính theo đường truyền thuận là 18 + 6 = 24
Nhưng trên thực tế tồn tại 2 tốc độ n18 và n19 có trị số tương đương nhau
Vậy số tốc độ trên trục chính theo đường truyền thuận là 23 tốc độ
Đánh giá về phương án không gian:
Về mặt lý thuyết dùng phương án không gian 3x2x2x2 là tốt nhất nhưng trên thực
tế máy lại sử dụng phương án không gian 2x3x2x2. Sở dĩ sử dụng phương án như
thế là do:
Vì ngồi chuyển động quay thuận của máy phục vụ cơng việc gia cơng, máy cịn
phải có chuyển động quay ngược( đảo chiều) để phục vụ cho việc lùi dao vậy nên
trên trục I người ta sử dụng một cơ cấu đảo chiều
Trên máy 1K62 sử dụng ly hợp ma sát để đảo chiều chuyển động quay. Dùng ly
hợp mà sát là do máy tiện là loại máy thương xuyên đảo chiều và sử dụng với dải
tốc độ rộng có trị số vòng quay lớn. Ly hợp ma sát khắc phục được sự va đập gây
ồn và ảnh hưởng đến sức bền của toàn cơ cấu khi đảo chiều. Như vậy trên trục I
đã sử dụng 1 ly hợp ma sát để đổi chiều chuyển động quay nên không dùng 3
bánh răng lắp trên đó nữa mà thay bằng 2 bánh răng. Nếu sử dụng 3 bánh răng và
1 ly hợp sẽ làm cho kích thước trục I tăng nên gây nên võng trục và sức bền yếu.
1.2.3. Sai số bước ren
•
Ren quốc tế:
SVTH: Nguyễn Đức Lộc
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY
GVHD: TS Lê Đức Bảo
Giả sử tp = 4mm
Ta có phương trình xích động học :
1vịngt/c . itt . icđ . icơ sở . igấp bội .tx = tp
itt =
⇒1.
42 25 32 1
. . .
50 28 36 2
42
50
25
28
; icđ =
; icơ sở =
32
36
; igấp bội =
1
2
.
.12 = 4=tp
Ren modul
•
Giả sử cắt ren m=2 (tương đương với ren quốc tế tp=
Có itt=
⇒ 1.
64
97
; icđ =
64 32 25
. . .1
97 36 28
25
28
; ics =
32
36
1
; igb = ; tx = 12.
.12 = 6,2838mm
⇒ sai số bước ren:
6, 2838 – 6, 2832
.100% = 0.0095%
6, 2832
⇒ sai số bước ren nằm trong giới hạn cho phép
•
Ren Anh:
Giả sử n = 4 ⇒ tp= 25,4/ 4 = 6,35
Có itt=
⇒1.
42
50
; icđ =
28
25
42 28 36 1
. . .
50 25 32 2
; ics =
36
32
; igb =
1
2
; tx = 12.
. 12 = 6,3504
⇒ sai số bước ren:
6.3504 − 6.35
.100% = 0.006%
6.35
SVTH: Nguyễn Đức Lộc
π
. 2=6.2832mm)
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY
GVHD: TS Lê Đức Bảo
⇒ sai số bước ren nằm trong giới hạn cho phép.
1.2.4 Phân tích nguyên lý làm việc:
-Ly hợp ma sát:
Ly hợp ma sát được lắp vào trục I để đảo chiều trục chính
Ly hợp ma sát được sử dụng để đóng ngắt chuyển động của các bánh răng trên trục I.
Cấu tạo của ly hợp ma sát gồm có các đĩa ma sát và thành vỏ ly hợp. Khi ly hợp đóng
sang trái các đĩa ma sát tiếp xúc với thành vỏ bên trái truyền mômen làm quay cặp bánh
răng bên trái trục I, khi ly hợp đóng sang phải các đĩa ma sát tiếp xúc với thành vỏ bên
phải truyền mômen làm quay cặp bánh răng bên phải trục I.
Cơ cấu li hợp siêu việt:
Trong xích chạy dao nhanh và động cơ chính đều truyền đến cơ cấu chấp hành là trục
trơn bằng hai đường truyền khác nhau.do vậy nếu không có li hợp siêu việt truyền động
sẽ làm xoắn và gãy trục.cơ cấu li hợp siêu việt được dùng trong những trường hợp khi
máy chạy dao nhanh và khi đảo chiều quay của trục chính.
-Cơ cấu đai ốc mở đơi:
Vít me truyền động cho hai má đai ốc mở đôi tới hộp xe dao. khi quay tay quay làm đĩa
quay gắn cứng với hai má sẽ trượt theo rãnh ăn khớp với vít me.
SVTH: Nguyễn Đức Lộc
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY
GVHD: TS Lê Đức Bảo
-Cơ cấu an toàn trong hộp chạy dao: nhằm đảm bảo khi làm việc quá tải, được đặt
trong xích chạy dao (tiện trơn) nó tự ngắt truyền động khi máy quá tải.
d. Nhận xét về máy 1K62:
Máy có 23 tốc độ khác nhau của trục chính, có tính vạn năng cao, tiện được nhiều kiểu
ren khác nhau.đồng thời phương án không gian và phương án thứ tự đã được sắp xếp
một cách hợp lý để có được một bộ truyền khơng bị cồng kềnh.
Bộ ly hợp ma sát ở trục i được làm việc ở vận tốc là 800 v/p là một tốc độ hợp lý, đồng
thời bộ ly hợp ma sát còn tận dụng được bánh răng trên trục i nên tăng được độ cứng
vững..
CHƯƠNG II: THIẾT KẾ TRUYỀN DẪN CHO MÁY THIẾT KẾ MỚI
2.1 THIẾT KẾ SƠ ĐỒ KẾT CẤU ĐỘNG HỌC
Máy mới thiết kế có các số liệu ban đầu như sau:
•
•
•
Động cơ chính: n = 1440 (vg/ph)
Hộp tốc đô:
Số cấp tốc độ: Z =23.
Công bội: φ = 1,26.
Tốc độ: nmin = 13,2 (vòng/phút)
Hộp chạy dao: dùng cơ cấu Norton
Ren hệ mét: tp = 1 ÷ 14 (mm).
Ren hệ Anh: n = 24 ÷ 2
Ren Modun: m = 0,5 ÷ 6
Lượng chạy dao: Sdmin = 2. Sngmin = 0,08 (mm/vg).
Dựa trên nhiệm vụ thiết kế máy mới, kết hợp với việc tham khảo máy sẵn có (máy
tiện 1K62), ta có được sơ đồ kết cấu động học của máy mới:
SVTH: Nguyễn Đức Lộc
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY
GVHD: TS Lê Đức Bảo
Hình 2.1: Sơ đồ kết cấu động học của máy mới
Trong đó:
iv: tỉ số truyền của hộp tốc độ
ikd: tỉ số truyền khuếch đại (dùng khi tiện ren khuếch đại)
• iđc: tỉ số truyền đảo chiều.
• iTT: tỉ số truyền thay thế.
• ics: tỉ số truyền cơ sở.
• igb: tỉ số truyền gấp bội.
• ixd: tỉ số truyền xe dao.
• tx1: bước của trục vít me dọc.
• tx2: bước của trục vít me ngang.
Các phương trình xích động tổng qt trong máy:
• Phương trình xích tốc độ: nđc.iv = nTC (vg/ph) (trong iv có ikđ).
• Phương trình xích cắt ren thường: 1vgTC.iđc.iTT.ics.igb.tx1 = tp (mm).
• Phương trình xích cắt ren khuếch đại dọc:
1vgTC.ikđ.iđc.iTT.ics.igb.tx1 = tp (mm)
• Phương trình xích khuếch đại ngang:
1vgTC.ikđ.iđc.iTT.ics.igb.ixd.tx1 = tp1 (mm)
• Phương trình xích tiện trơn ăn dao dọc:
1vgTC.iđc.iTT.ics.igb.ixd. (thanh răng – bánh răng 10 x 3) = Sd(mm/vg)
• Phương trình xích tiện trơn ăn dao ngang:
1vgTC.iđc.iTT.ics.igb.ixd. tx2 = Sng(mm/vg)
2.2 THIẾT KẾ TRUYỀN DẪN HỘP TỐC ĐỘ
2.2.1 .Xác định chuỗi số vòng quay tiêu chuẩn
Theo yêu cầu thiết kế: hộp tốc độ máy mới có số cấp tốc độ Z = 23, cơng bội là φ =
•
•
1,26, tốc độ nhỏ nhất nmin = 13,2 [vg/ph] => nmax = 2018 [vg/ph]
Ta có:
ϕ = 1.26 = 1.064
Trị số vịng quay cơ sở thành lập từ trị số vòng quay đầu tiên n1= 13,2 v/ph
Ta có dãy tốc độ tiêu chuẩn của máy (vg/ph)
Bảng 2.1) Bảng chuỗi số vòng quay
n1=13,2
n9=85
n2=17
n10=105
n3=21
n11=135
SVTH: Nguyễn Đức Lộc
n4=26
n12=170
n5=33
n13=210
n6=42
n14=265
n7=53
n15=335
n8=67
n16=420
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY
n17=530
n18=670
n19=845
GVHD: TS Lê Đức Bảo
n20=1065
n21=1340
n22=1690
n23=2000
2.2.2 Chọn phương án khơng gian (PAKG)
Theo u cầu thiết kế thì số cấp tốc độ là Z = 23, nhưng vì 23 là số ngun tố,
khơng thể phân tích ra thành các thừa số được, hay nói cách khác là ta khơng thể bố trí
khơng gian với 23 cấp tốc độ được. Với việc tham khảo máy 1K62, ta chọn Z = 24, và
trong quá trình thiết kế thì ta sẽ làm trùng một cấp tốc độ để thoả mãn số cấp tốc độ theo
yêu cầu thiết kế.
Với số cấp tốc độ Z = 24, ta có các PAKG có thể thiết kế được cho máy mới như
sau:
Z = 24 = 24 x 1 = 12 x 2 = 6 x 2 x 2
= 3 x 2 x 2 x 2 = 2 x 3 x 2 x 2 = 2 x 2 x 3 x 2 = 2 x 2 x 2 x 3.
Với nhiều PAKG như vậy thì ta cần phải tìm ra một PAKG hợp lý để máy có kết
cấu nhỏ gọn mà vẫn đảm bảo được yêu cầu thiết kế.
Tính số nhóm truyền tối ưu dùng trong hộp tốc độ:
•
•
Trong hộp tốc độ, tỉ số truyền thường bị giới hạn như như sau:
•
Ta có:
Trong đó:
X: là số nhóm truyền tối ưu có trong hộp tốc độ thiết kế.
nmin= n1=13,2 (vg/ph): tốc độ nhỏ nhất của hộp tốc độ thiết kế.
nđc = 1440 (vg/ph): tốc độ động cơ của hộp tốc độ thiết kế.
Ta tính được . Vì số nhóm truyền là số ngun nên ta chọn X = 4 (nhóm truyền).
Như vậy là PAKG có thể chọn cịn lại là:
Z=3x2x2x2=2x3x2x2=2x2x3x2=2x2x2x3
Ta chọn PAKG tối ưu dựa trên các tiêu chí sau đây:
•
Tổng số bánh răng: tổng số bánh răng ở các PAKG kể trên đều bằng nhau, và bằng: S R =
2 x (3 + 2 + 2 + 2) = 18 (bánh răng).
SVTH: Nguyễn Đức Lộc
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY
GVHD: TS Lê Đức Bảo
•
Tổng số trục: tổng số trục ở các PAKG kể trên đều bằng nhau, và bằng: S T = X + 1 = 4 +
•
1 = 5 (trục).
Chiều dài trục: phụ thuộc vào số lượng khối bánh răng 2 bậc và 3 bậc trong hộp tốc độ.
Gọi B là bề rộng của bánh răng (coi như bề rộng các bánh răng là như nhau) và f là khe
hở chỗ ăn khớp (coi là như nhau). Vậy ta có:
Đối với khối bánh răng 2 bậc: không gian chiếm chỗ là:
L2B = 4B + 3f
Đối với khối bánh răng 3 bậc: không gian chiếm chỗ là:
L3B = 7B + 6f
Các PAKG kể trên đều có 1 khối bánh răng 3 bậc và 3 khối bánh răng 2 bậc. Giả
sử khoảng cách giữa 2 khối bánh răng liên tiếp với nhau cũng là f. Vậy chiều dài trục
nhỏ nhất là:
LTmin = (7B + 6f) + f + (4B + 3f) + f + (4B + 3f) + f + (4B + 3f) = 19B + 18f
I
II
III
IV
V
Hình 2.3: Sơ đồ bố trí khơng gian của hộp tốc độ máy mới
•
(với PAKG là 2 x 3 x 2 x 2)
Số bánh răng chịu xoắn ở trục cuối: càng ít càng tốt.
SVTH: Nguyễn Đức Lộc
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY
•
GVHD: TS Lê Đức Bảo
Vị trí của các cơ cấu đặc biệt (nếu có): trong hộp tốc độ máy tiện cịn có thêm cơ cấu ly
hợp ma sát, dùng để đóng/mở chuyển động đảo chiều quay trục chính. Tham khảo máy
1K62, ta sẽ lắp ly hợp ma sát ở trục I (xen vào nhóm truyền thứ nhất).
Để đánh giá tổng quan hơn, ta lập bảng so sánh các PAKG theo các tiêu chí kể trên,
để tìm ra PAKG tối ưu nhất.
Bảng 2.3: Bảng so sánh các PAKG.
PAKG
Yếu tố
so sánh
3x2x2x2
2x3x2x2
2x2x3x2
2x2x2x3
18
18
18
18
5
5
5
5
19B + 18f
19B + 18f
19B + 18f
19B + 18f
2
2
2
3
Trục I
Trục I
Trục I
Trục I
Tổng số bánh
răng (SR)
Tổng số trục
(ST)
Chiều dài trục
(LT)
Số bánh răng
chịu momen
xoắn ở trục
cuối
Vị trí lắp ly
SVTH: Nguyễn Đức Lộc
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY
GVHD: TS Lê Đức Bảo
hợp ma sát
Từ bảng so sánh trên ta có những nhận xét như sau:
•
Đối với PAKG Z = 3 x 2 x 2 x 2: khi lắp ly hợp ma sát lên trục I thì trục I sẽ rất dài
(chiều dài 1 khối bánh răng 3 bậc + chiều dài ly hợp). Mặt khác, 3 bánh răng lắp lên trục
I làm cho momen xoắn lớn khiến cho đĩa ma sát mau bị mịn. Vì vậy ta khơng chọn
•
PAKG này.
Đối với PAKG Z = 2 x 2 x 3 x 2: phương án này thuận lợi cho việc lắp ly hợp ma sát lên
trục I, nhưng lưới kết cấu cho PAKG này không có hình rẻ quạt, do đó làm kết cấu hộp
•
tốc độ trở nên cồng kềnh. Vì vậy ta khơng chọn PAKG này.
Đối với PAKG Z = 2 x 2 x 2 x 3: phương án này thuận lợi cho việc lắp ly hợp ma sát lên
trục I, tuy nhiên số bánh răng chịu momen xoắn ở trục cuối cùng lại nhiều hơn so với
các PAKG còn lại (3 bánh răng so với 2 bánh răng), dẫn đến việc trục cuối cùng sẽ phải
•
chịu momen xoắn lớn hơn. Vì vậy ta không chọn PAKG này.
Đối với PAKG Z = 2 x 3 x 2 x 2: phương án này khắc phục được hết các nhược điểm của
các PAKG còn lại, nên PAKG này là tối ưu.
Vậy ta chọn PAKG để thiết kế hộp tốc độ là: Z = 2 x 3 x 2 x 2.
2.2.3
Phân tích các phương án thứ tự (PATT)
Việc lập ra PATT là việc lập thứ tự ưu tiên thay đổi tỉ số truyền giữa các nhóm dựa
trên nguyên tắc: thay đổi hết tỉ số truyền trong nhóm phía trước rồi mới đến nhóm sau.
Với PAKG đã chọn là Z = 2 x 3 x 2 x 2, tức là có 4 nhóm truyền, ta sẽ có tất cả là 4!
= 24 (PATT). Các phương án đó được thể hiện qua bảng 2.4 sau đây:
Bảng 2.4: Bảng lưới kết cấu nhóm của PAKG Z = 2 x 3 x 2 x 2.
TT
1
2
3
Nhóm 1
TT
2 x3x2x2
I II III IV 7
[1][2] [6][12]
2x3x2x2
I III II IV 8
[1][4] [2][12]
2x3x2x2
I IV II III
9
[1][8] [2][4]
SVTH: Nguyễn Đức Lộc
Nhóm 2
2x3x2x2
II I III IV
[3][1] [6][12]
2x3x2x2
II III I IV
[2][4] [1][12]
2x3x2x2
II III IV I
[2][4] [12][1]
TT
Nhóm 3
2x3x2x2
13 III I II IV
[6][1] [3][12]
2x3x2x2
14 III II I IV
[6][2] [1][12]
2x3x2x2
15 III IV I II
[4][8] [1] [2]
TT
Nhóm 4
2x3x2x2
19 IV I II III
[12][1][3][6]
2x3x2x2
20 IV II I III
[12][2][1][6]
2x3x2x2
21 IV III I II
[12][4][1][2]
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY
GVHD: TS Lê Đức Bảo
2x3x2x2
2x3x2x2
2x3x2x2
2x3x2x2
4
I II IV III 10 II I IV III 16 III I IV II 22 IV I III II
[1][2] [12][6]
[3][1] [12][6]
[6][1] [12] [3]
[12][1][6][3]
2x3x2x2
2x3x2x2
2x3x2x2
2x3x2x2
5
I III IV II 11 II IV III I 17 III II IV I 23 IV II III I
[1][4] [12][2]
[2] [8] [4] [1]
[6][2] [12][1]
[12][2][6][1]
2x3x2x2
2x3x2x2
2x3x2x2
2x3x2x2
6
I IV III II 12 II IV I III 18 III IV II I 24 IV III II I
[1][8] [4][2]
[2][8] [1] [4]
[4][8] [2] [1]
[12][4][2][1]
Ta có thể chọn ra được ba phương án điển hình để vẽ lưới kết cấu như sau:
I
2[1]
II
3[2]
III
2[6]
IV
2[12]
V
n1 n2 n3 n4 n5 n6 n7 n8 n9 n10 n11 n12 n13 n14n15 n16 n17 n18 n19 n20 n21 n22 n23
Hình 2.5: Lưới kết cấu của PAKG và PATT:
PAKG:
Z = 24 =
PATT:
2
x
3
x
2
I
II
III
2[1]
3[2]
2[6]
x
2
IV
2[12]
I
2[12]
II
3[1]
III
2[3]
IV
2[6]
V
n1 n2 n3 n4 n5 n6 n7 n8 n9 n10 n11 n12 n13 n14n15 n16 n17 n18 n19 n20 n21 n22 n23
Hình 2.6: Lưới kết cấu của PAKG và PATT:
PAKG:
PATT:
Z = 24 =
SVTH: Nguyễn Đức Lộc
2
IV
x
3
I
x
2
II
x
2
III
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY
GVHD: TS Lê Đức Bảo
2[12]
3[1]
2[3]
2[6]
I
2[12]
II
3[1]
III
2[6]
IV
2[3]
V
n1 n2 n3 n4 n5 n6 n7 n8 n9 n10 n11 n12 n13 n14n15 n16 n17 n18 n19 n20 n21 n22 n23
Hình 2.7: Lưới kết cấu của PAKG và PATT:
PAKG:
PATT:
Z = 24 =
2
x 3 x 2 x
2
IV
I
II
III
2[12]
3[1]
2[6]
2[3]
Để cho kích thước của hộp tốc độ nhỏ gọn, bố trí các cơ cấu truyền động trong hộp
chặt chẽ nhất mà vẫn đảm bảo được yêu cầu thiết kế, ta chọn PATT có lưới kết cấu có
dạng hình rẻ quạt (tức là lượng mở, các tỉ số truyền của các nhóm thay đổi từ từ, đều
đặn). Và PATT thoả mãn điều này là:
PAKG:
PATT:
Z = 24 =
2 x 3 x 2 x
2
I
II
III
IV
2[1]
3[2]
2[6]
2[12]
xmax
Nhưng vấn đề đặt ra là: lượng mở 2[12] là quá lớn (vì φ
= 1,2612 = 16 > 8). Để
đảm được điều kiện về tỉ số truyền trong hộp tốc độ là
thì φxmax≤ 8. Tham khảo máy
1K62, ta sẽ giảm lượng mở của hộp tốc độ, từ 2[12] xuống còn 2[6] (tức xmax = 6).
PAKG và PATT sau khi điều chỉnh lại lượng mở là:
Vì ta
PAKG:
PATT:
Z = 24 =
xuống
2 x 3 x 2 x
I
II
III
2[1]
3[2]
2[6]
2
IV
2[6]
thu
hẹp
lượng
mở
còn 2[6] nên sẽ xảy ra
hiện tượng là có 6 tốc độ bị trùng. Số cấp tốc độ giảm từ 24 xuống còn 18 cấp tốc độ. Để
bù lại 6 cấp tốc độ trùng kể trên, ta sẽ thiết kế thêm 6 cấp tốc độ thiếu nữa. Tham khảo
SVTH: Nguyễn Đức Lộc
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY
GVHD: TS Lê Đức Bảo
máy 1K62, ta sẽ tiến hành thiết kế thêm một trục nữa (trục VI), thiết kế thêm 1 lưới tốc
độ khác bằng cách nối tốc độ trực tiếp từ trục III đến trục VI.
Lưới kết cấu của máy mới sau khi thiết kế thêm trục VI và lưới tốc độ mới.
Hình2.8:
Lưới
kết cấu của
máy
mới sau khi
thiết kế thêm trục VI và lưới
tốc độ mới.
PAKG và PATT của hộp tốc độ sau khi thiết kế thêm:
•
Đường truyền gián tiếp: từ n1 tới n18 (dãy tốc độ thấp)
PAKG:
PATT:
Z = 24 =
2 x 3 x 2 x 3 x 1
I
II
III
IV
V
2[1
3[2
2[6
2[6
1[0]
]
•
]
]
]
Đường truyền trực tiếp: từ n19 tới n24 (dãy tốc độ cao)
PAKG:
PATT:
Z = 24 =
2 x 3 x 1
I
II
III
2[1]
3[2]
1[0]
Để nối tiếp dãy tốc độ thấp và dãy tốc độ cao, và để đảm bảo theo yêu cầu thiết kế
là Z = 23 cấp tốc độ, ta sẽ cho trùng 2 cấp tốc độ là n 18 và n19: n18 = n19 = 670 (vg/ph). Sở
SVTH: Nguyễn Đức Lộc
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY
GVHD: TS Lê Đức Bảo
dĩ ta chọn tốc độ trùng là 530 (vg/ph) vì tốc độ này được sử dụng rộng rãi và phổ biến,
khi đó ta có thể sử dụng tốc độ đó trên hai đường truyền để làm tăng tuổi thọ máy.
2.2.4 Vẽ đồ thị vịng quay (ĐTVQ)
Nhược điểm của lưới kết cấu khơng biểu diễn được tỷ số truyền cụ thể, các chỉ số
vịng quay trên các trục, do đó khơng tính được truyền dẫn trong hộp để khắc phục
nhược điểm này ta vẽ đồ thị vòng quay.
Qua tham khảo máy 1K62 ta chọn động cơ điện có nđc = 1440 vịng/phút
Như vậy, để dễ dàng vẽ được đồ thị vòng quay nên chọn trước số vịng quay n0 của trục
vào sao đó ta mới xác định tỷ số truyền. Mặt khác n0 càng cao thì càng tốt, nếu n0 thì số
vịng quay của các trục trung gian sẽ cao mô men xoắn bé kích thước bánh răng
nhỏ… Tham khảo máy 1K62, trên trục đầu tiên lắp bộ ly hợp ma sát để cho ly hợp ma
sát làm việc trong điều kiện tốt nhất ta nên chọn n0 = n19 =670 vịng/phút
Ta có:
Trong đó:
Nđc : số vịng quay của động cơ
Iđ : Tỷ số truyền từ trục động cơ đến trục I
: hệ số trượt dây đai
Đối với mỗi nhóm tỷ số truyền ta chỉ cần chọn tỷ số truyền sao cho đảm bảo điều
kiện
Nhóm truyền I: từ trục I II có đặc tính nhóm 2[1] có 2 tỷ số truyền i1 , i2
Dựa vào tham khảo máy mẫu 1K62 ta chọn i1 = φ
Tức là tia i1 nghiêng phải 1 đoạn logφ
Ta xác định tia i2 qua i1 :i2 = 1: φ
Vậy i2 = φ2tia i2 nghiêng phải 1 khoảng 2.log φ
Nhóm truyền II: từ trục II – III , đặc tính của nhóm truyền 3[2]
i3 : i4 : i5 = 1 :φ2 : φ4
Tham khảo máy 1K62 ta chọn
i3 = φ-4 : tia i3 nghiêng trái 1 khoảng 4.logφ
i4 = φ-2 : tia i4 nghiêng trái 1 khoảng 2.logφ
i5 = 1 tia i5 thẳng đứng.
Nhóm truyền III: từ trục III – IV , đặc tính của nhóm truyền 2[6]
i6 :i7 = 1: φ6
Tham khảo máy 1K62 ta chọn
i6 = φ-6 : tia i6 nghiêng trái 1 khoảng 6.logφ
i7 = 1 tia i7 thẳng đứng.
Nhóm IV: từ trục IV – V , đặc tính nhóm truyền 2[6]
i6 :i7 = 1: φ6
Tham khảo máy 1K62 ta chọn
i8 = φ-6 : tia i8 nghiêng trái 1 khoảng 6.logφ
SVTH: Nguyễn Đức Lộc
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY
GVHD: TS Lê Đức Bảo
i9 = 1 tia i9 thẳng đứng.
Nhóm V:từ trục V – VI có 1 tỷ số truyền i10 . Tỷ số truyền này ta khơng thể tự chọn
được mà nó phụ thuộc vào vận tốc nhỏ nhất nmin . Ta có quan hệ
Như vậy ta có tia i10 nghiêng trái 1 khoảng 2.logφz
Nhóm truyền tốc độ cao: truyền từ trục III – VI có 1 tỷ số truyền, tương tự thì tỷ
số truyền này ta cũng khơng thể tự chọn mà nó phụ thuộc vào n max. ta cũng có
quan hệ
Qua phần chọn tỷ số truyền này ta thấy tất cả đều thỏa mãn điều kiện
SVTH: Nguyễn Đức Lộc
