Chế độ làm việc của máy bao gồm chế độ cắt gọt, chế độ bôi trơn làm lạnh, àn toàn . . . Một máy mới đã thiết kế, chế tạo song phải quy định rõ ràng về chế độ làm việc của máy trước khi đưa vào sản xuất.
Trong phạm vi máy được thiết kế ở đây xác định chế độ cắt gọt tới hạn của máy làm cơ sở tính toán động lực học của máy. Chế độ cắt gọt bao gồm: Chế độ cắt gọt cực đại, chế độ cắt gọt tính toán, chế độ cắt gọt thử máy.
13 trang |
Chia sẻ: haohao89 | Lượt xem: 2013 | Lượt tải: 1
Bạn đang xem nội dung tài liệu Đề tài Thiết kế động lực học máy, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
PHẦN IV: THIẾT KẾ ĐỘNG LỰC HỌC MÁY
I. XÁC ĐỊNH CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA MÁY.
Chế độ làm việc của máy bao gồm chế độ cắt gọt, chế độ bôi trơn làm lạnh, àn toàn . . . Một máy mới đã thiết kế, chế tạo song phải quy định rõ ràng về chế độ làm việc của máy trước khi đưa vào sản xuất.
Trong phạm vi máy được thiết kế ở đây xác định chế độ cắt gọt tới hạn của máy làm cơ sở tính toán động lực học của máy. Chế độ cắt gọt bao gồm: Chế độ cắt gọt cực đại, chế độ cắt gọt tính toán, chế độ cắt gọt thử máy.
1.Chế độ cắt gọt cực đại.
Theo kinh nhiệm tính toán S, v, t bằng các công thức sau:
trong đó: C= 0,7 ( chọn vật liệu gia công bằng thép)
chọn:
chọn
chọn
(m/ph)
(m/ph)
với: Kv = 1,09 ; Cv= 31,6 ; xv= 0,25
yv= 0,66 ; tmax=4,226 (mm)
tmin= 1,0565 (mm) ; Smax= 1,409 (mm/v) ; Smin=0,1469 (mm/v)
thay số được :
Sử dụng chế độ cắt gọt cực đại sẽ dẫn đến toàn bộ chi tiết máy làm việc với tải trọng cực đại. Thực tiễn cho thấy không bao giờ máy làm việc hết tải trọng.
Độ bóng, độ chính xác, trình độ nghề nghiệp và những yếu tố khác là nguyên nhân hạn chế khả năng sử dụng của máy. Để tính toán hợp lý hơn có thể sử dụng chế độ cắt gọt tính toán.
2.Chế độ cắt gọt tính toán.
Chuỗi số vòng quay n của máy biến đổi từ nmin đến nmax với z cấp tốc độ khác nhau. Chuyển lượng chạy dao S biến đổi từ Smin đến Smax , z cấp độ khác nhau. Tại các trị số nmin , Smin máy làm việc với Mxmax . Vì vậy phải xác định trị số ntính , Stính theo công thức
Ta có bảng sau:
Trục
I
II
III
IV
V
VI
nmax
800
1250
1250
1250
215
1600
nmin
800
1000
400
100
25
12,5
ntính
800
1057
532
188
50
42
Các chế độ cắt khác (s,t) và đường kính chi tiết gia công (d) chọn theo chế độ công nghệ bảo đảm máy làm việc hết công suất.
3.Chế độ thử máy.
Chế độ thử máy là do người thiết kế hoặc nhà sản xuất quy định. Trước khi đưa máy mới vào sản xuất, nhà máy chế tạo phải nghiệm thu máy theo một chế độ kiểm nghiệm nhất định.
Thử máy theo chế độ cắt gọt với mục đích kiểm tra máy làm việc có ổn định và đủ bền hay không.
Nếu cho máy làm việc ngoài phạm vi cho phép thì chi tiết sẽ nhanh hỏng do đó ta chọn chế độ thử để tính sức bền.
Thử với chi tiết D = 115(mm). Độ cứng HB207, dao P18 , chế độ cắt chọn:
n= 400 (v/ph) ; S =1,4(mm/v) ; t = 4(mm)
Khi thiết kế cho phép đưa Pmax , Mmax quá tải đến 25% trong thời gian cho phép.
II. TÍNH LỰC CẮT.
Lực cắt gồm 3 thành phần Px , Py , Pz đó là các thành phần lực theo phương x,y,z và được xác định theo công thức ở bảng 9[1].
1.Theo phương Z ( 0Z ).
với : Cpz = 2000 ; xpy =1 ; ypz = 0,75 ;
t =4,226 (mm) ; S = 1,409 (mm/v)
thay số được Pz =2000´4,2261´1,4090,75 » 11082 (N)
2.Theo phương y ( 0y ).
với : Cpy =1250 ; xpy =0,9 ; ypy = 0,75 ;
t =4,226 (mm) ; S = 1,409 (mm/v)
thay số được Py =1250´4,2260,9´1,4090,75 » 5965 (N)
3.Theo phương y ( 0x ).
với : Cpx = 650 ; xpx =1,2 ; ypx = 0,65 ;
t =4,226 (mm) ; S = 1,409 (mm/v)
thay số được Px =650´4,22601,2´1,4090,65 » 4580 (N)
III. TÍNH CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ.
Hiện nay tính chính xác công suất động cơ điện là một vấn để khó khăn vì khó xác định đúng điều kiện làm việc và hiệu suất của máy, điều kiện chế tạo cũng như những ảnh hưởng khác. Có hai cách thường dùng để tính công suất động cơ điện. Xác định công suất động cơ điện gần đúng theo hiệu suất tổng và tính chính xác song khi chế tạo máy, bằng thực nghiệm có thể đo được công suất động cơ tại các số vòng quay và chế độ cắt gọt khác nhau.
1.Xác định công suất truyền dẫn chính xác.
Công suất động cơ gồm có:
Nđc = Nc + N0 + Np
Trong đó :
Nc : công suất cắt.
N0 : công suất chạy không.
Np : công suất phụ tiêu hao do hiệu suất và do những nguyên nhân ảnh hưởng tới sự làm việc của máy.
a.Xác định công suất cắt.
Công suất cắt được xác định theo biểu thức.
Theo phần II có Nc = 5,249(kw)
b.Xác định công suất chạy không.
Trong đó :
km: hệ số phụ thuộc chất lượng chế tạo các chi tiết và điều kiện bôi trơn, thường lấy k = 3 ¸ 6 , lấy k = 5
dtb : đường kính trung bình các ngõng trục của máy trừ trục chính.
ån : tổng số vòng quay của các trục trừ trục chính.
ki : hệ số tổn thất công suất riêng tại trục chính ổ trục chính là ổ lăn ki = 1,5
ntc : số vòng quay của trục chính tại đó xác định nghiệm.
(vòng/phút)
Ntrụci = Nđ/c.hi (kw)
hI = hđai.hổ = 0,985.0,995 = 0,98
hII = hổ.hbr = 0,995.0,97 = 0,965
hIII = hổ.hbr = 0,995.0,97 = 0,965
hIV = hổ.hbr = 0,995.0,97 = 0,965
hV = hổ.hbr = 0,995.0,97 = 0,965
hVI = hổ.hbr = 0,995.0,97 = 0,965
Mômen xoắn lớn nhất trên trục :
(N.mm)
C: hệ số : C = 110 ¸ 160
Chọn C = 130
Thay số và tính toán ta được bảng sau:
Bảng động lực học máy
Trục
nmax
(v/ph)
Nmin
(v/ph)
Nt
(v/ph)
Ntrục
(Kw)
Mxmax
(N.mm)
dSB
(mm)
I
800
800
800
9,8
116987,5
30
II
1250
1000
1057
9,457
854444
27
III
1250
400
532
9,126
163822
34
IV
1250
100
188
8,807
447377
47
V
315
25
50
8,498
1623118
72
VI
1600
12,5
42
8,2
1864524
57
Vậy có:
c.Tính công suất phụ.
Công suất phụ được tính theo biểu thức:
Hiệu suất các bộ truyền cùng loại (có 9 bộ truyền bánh răng và 1bộ truyền đai)
ik:só lượng bộ truyền cùng loại
Np =Nđc [9(1- 0,97) +1(1- 0,958)] = 0.285Nđc (KW)
ÞNp =0,258Nđc (KW)
d.Tímh công suất chạy dao.
Ns = (KW)
Trong đó :
hcđ : hệ số chạy dao hcđ = 0,15 ¸ 0,2 lấy hcđ = 0,15
Q : lực chạy dao được tính theo công thức:
Q = kpx + f(P8 + G)
Trong đó : k : hệ số tăng lực ma sát lấy k = 1,5
f= 0,18 hệ số ma sát giữa sống trượt và băng máy
G : trọng lượng bàn máy : G = 200 (kg)
Px , Pz : lực ma sát
Px = 4580 (N) = 458 (KG)
Pz = 11082 (N) = 1108,2 (KG)
Thay số được:
Q = 1,5.458 + 0,18(1108,2 + 200) = 922,476 (KG)
VS là vận tốc chạy dao tính theo công thức
VS = S.n
Theo chế độ cắt thử thì : n = 400 (v/ph) ; S = 1,4
VS = 1,4.400 = 56 (m/ph)
Thay số được :
Như vậy công suất động cơ cần thiết là :
Nđ/c = NC + N0 + NP + NS = 5,249 + 0,565 + 0,285.Nđc + 0,563
Vậy chọn động cơ N = 10 (kw) ; n = 1460 (v/ph)
2.Tính công suất chạy dao nhanh.
Để tạo điều kiện thuận lợi khi gia công , giảm thời gian phụ dẫn tới tăng năng suất gia công. Ta bố trí thêm một động cơ khác để chạy dao nhanh.
Theo kinh nhiệm vận tốc chạy dao được khống chế : 2 < v < 12 (m/ph)
Vì vậy cần phải đảm bảo chạy dao nhanh sau khi hết hành trình làm việc không phải tắt máy ( tắt động cơ chính) nếu ta lắp thêm li hợp siêu việt.
Chọn vận tốc chạy dao nhanh:
Vcn = 4m/ph = 4000 (mm/ph)
Công suất động cơ chạy dao nhanh phải đảm bảo dịch chuyển được bàn xe dao nặng 200 kg.
Để dự trù sai số do tính toán chế tạo ta chọn động cơ chạy dao nhanh có
N = 0,75 (kw) ; n = 1360 (v/p)
3.Tính mô men xoắn trên các trục của hộp tốc độ.
áp dụng biểu thức :
(N.mm)
Ta được :
(N.mm)
(N.mm)
(N.mm)
(N.mm)
(N.mm)
(N.mm)
4.Tính số vòng quay nt cho các trục trong hộp chạy dao.
theo biểu thức
+Trục VIII :
+Trục X :
+Trục XII :
+Trục XIII :
+Trục XIVºXV :
+Trục XVI :
+Trục XVII º XVIII :
+Trục XIV :
+Trục XX:
5. Tính công suất cắt trên các trục hộp chạy dao.
Công suất chạy dao NS = 0,563 (kw) được phân bố trên các trục.
Ni = NS´hổ´hbr
NVIII = 0,563.0,995.0,97 = 0,543 (kw)
NV = 0,543.0,995.0,97 = 0,524 (kw)
NXII = 0,524.0,9952.0,972 = 0,488 (kw)
NXIII = 0,488.0,995.0,97 = 0,471 (kw)
NXIV = NXV = 0471,.0,995.0,97 = 0,455 (kw)
NXVI = 0,455.0,995.0,97 = 0,439 (kw)
NXVII = NXVIII = 0,439.0,995.0,97 = 0,424 (kw)
NXIX = 0,424.0,995.0,97 = 0,409 (kw)
NXX = 0,409.0,995.0,97 = 0,395 (kw)
6. Tính mômen xoắn trên các trục hộp chạy dao.
Mômen xoắn được xác định theo biểu thức sau: