Thiết kế hệ thống dẫn động gầu tải để tải quặng kẽm với năng suất Q = 30 tấn/giờ

hoảng cách trục: Trong đó: : Hệ số, là tỉ số giữa chiều rộng vành răng và khoảng cách trục. Tra bảng 6.6 – “Trị số ”, ta chọn: 0,3 : Hệ số phụ thuộc vào vật liệu của cặp bánh răng và loại răng. Tra bảng 6.5 - Ta chọn: : Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng khi tính về tiếp xúc. Với hệ số: Tra bảng 6.7 - Ta chọn: Ta có: (mm) Lấy: (mm) * Xỏc định các thông số ăn khớp: Modun: Theo quan điểm thống nhất hoá trong thiết kế, chọn modun tiêu chuẩn của bánh răng cấp chậm. Bằng modun ở cấp nhanh, chọn: + Số răng bánh nhỏ: Chọn trước Lấy: (răng) + Số răng bánh lớn: Lấy: (răng) Không cần dịch chỉnh răng vì (răng) Do đó tỷ số truyền thực sẽ là: * Các thông số cơ bản của bộ truyền: (Bảng 6.11) Góc profin gốc: (Theo TCVN 1065 – 71) Góc nghiêng răng: Chọn: Góc profin răng: Khoảng cách trục chia: (mm) Góc ăn khớp: Đường kính chia: (mm) (mm) Đường kính cơ sở: (mm) (mm) Đường kính lăn: (mm) (mm) Đường kính đỉnh răng: (mm) (mm) Đường kính đáy răng: (mm) (mm) Chiều rộng vành răng: 0,3.130(mm) Hệ số trùng khớp ngang: Hệ số trùng khớp dọc: Góc nghiêng răng trên hình trụ cơ sở: Với góc profin răng là: 1.3.2. Kiểm nghiệm răng về độ bền: * Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc: Để đảm bảo độ bền tiếp xúc: sH=ZM.ZH.Ze. Với: : Hệ số kể đến cơ tính vật liệu của các bánh răng ăn khớp. Tra bảng 6.5 ta được: ZM=274 (Mpa) : Hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc: : Hệ số kể đến sự trùng khớp của răng (): : Hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc: : Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng: : Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho cỏc đụi bánh răng đồng thời ăn khớp với bánh răng nghiêng (bảng 6.14). Vận tốc vòng của bánh răng: (m/s) Với: (m/s). Tra bảng 6.13/106 – Ta chọn cấp chính xác: 9 Tra bảng 6.14, cấp chính xác 9: Tra bảng P.2.3 (phụ lục) – Hệ số tải trọng động: Hệ số tải trọng động: Vậy ứng suất tiếp xúc trên mặt răng làm việc: (MPa) Ta có: (MPa) < (MPa) Thoả mãn điều kiện bền tiếp xúc. * Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn: Để đảm bảo độ bền uốn cho răng, ứng suất uốn sinh ra tại chân răng không được vượt quá một giá trị cho phép: Trong đó: : Momen xoắn trờn cỏc bỏnh chủ động (Nmm): : Modun pháp tuyến: (mm). :Đường kính vòng lăn bánh chủ động: (mm). : Hệ số kể đến sự trùng khớp của răng. : Hệ số kể đến độ nghiêng răng. , : Hệ số dạng răng của bánh 1 và bánh 2 Với số răng tương đương: Vì ta dùng răng không dịch chỉnh nên hệ số dịch chỉnh: Tra bảng “Trị số của hệ số dạng răng”, ta được: ; : Hệ số tải trọng động khi tính về uốn: : Hệ số kể đến sự phân bố không đều trên chiều rộng vành răng khi tính về uốn. Tra bảng: 6.7/98 – Chọn: Ứng với: (Tra sơ đồ 3). : Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho cỏc đụi răng đồng thời ăn khớp khi tính về uốn. Tra bảng: 6.14/107 - Ứng với: (m/s) Ta có: : Hệ số kể đến tải trọng động trong vùng ăn khớp. Tra trực tiếp từ bảng P.2.3 phụ lục ta được: Hệ số tải trọng động khi tính về uốn: Vậy: + Ứng suất uốn sinh ra tại chân răng bánh chủ động: (MPa) Ta có: (MPa) < (MPa) Thoả mãn. + Ứng suất uốn sinh ra tại chân răng bánh bị động: (MPa) Ta có: (MPa) < (MPa) Thoả mãn điều kiện bền uốn. * Kiểm nghiệm răng về quá tải: Khi làm việc, bánh răng có thể bị quá tải (lúc mở máy, hóm mỏy …) với hệ số quá tải : + Ứng suất tiếp xúc cực đại: (MPa) (MPa) < (MPa) Đã thoả mãn điều kiện tránh biến dạng dư hoặc góy giũn lớp bề mặt. + Ứng suất uốn cực đại: (MPa) Ta có: (MPa) < (MPa) (MPa) Ta có: (MPa) < (MPa) Đã thoả mãn điều kiện phòng biến dạng dư hoặc phá hỏng tĩnh mặt lượn chân răng. Các thông số Bộ truyền cấp nhanh 1 cặp bánh răng trụ răng thẳng Bộ truyền cấp chậm 2 cặp bánh răng trụ răng nghiêng Khoảng cách trục Modun Chiều rộng vành răng Tỷ số truyền Góc nghiêng răng Số răng các bánh răng Đường kính chia Đường kính vòng lăn Đường kính đỉnh răng Đường kính cơ sở Đường kính đáy răng Góc profin gốc Góc profin răng Góc ăn khớp Sơ đồ kết cấu chạm trục 1.5. Kiểm tra điều kiện bôi trơn – chạm trục: 1.4.1. Kiểm tra các điều kiện chạm trục: Định sơ bộ điều kiện các trục: (mm) (mm) (mm) Ta có: (mm) > mm (mm) > mm Vậy điều kiện chạm trục đảm bảo. 1.4.2. Kiểm tra điều kiện bôi trơn: Để giảm mất mát công suất vì ma sát, giảm mòn răng, đảm bảo thoát nhiệt tốt và đề phòng các chi tiết máy bị han gỉ cần phải bôi trơn liên tục các bộ truyền trong hộp giảm tốc. Gọi X là khoảng cách từ các mức dầu đến tâm trục. * Chiều sõu ngâm dầu tối thiểu: (mm) : Chiều cao răng: (mm) (: Modun pháp tuyến) + Với bánh răng 2: (mm) mm < 10 mm Chọn: mm (mm) + Với bánh răng 4: (mm) Chọn: (mm) (mm) * Chiều sõu ngâm dầu tối đa: + Với bánh răng 2: (m/s) > 1,5 (m/s) (mm) = 20 (mm) (mm) + Với bánh răng 4: (m/s) < 1,5 (m/s) (mm) (mm) * Chọn mức dầu chung cho cả hộp: min(86 mm, 86mm) = 86 mm max(76 mm, 72mm) = 76 mm (mm) > 5 (mm) Vậy điều kiện bôi trơn được thoả mãn. 1.4.3. Kiểm tra sai số vận tốc: Kiểm tra sai số vận tốc theo công thức: Trong đó: : Số vòng quay của trục công tác. (v/ph) : Số vòng quay của động cơ đã chọn: (v/ph) (v/ph) Đảm bảo sai số vận tốc. Phần IV: THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT GỐI ĐỠ 1. Thiết kế trục: 1.1. Chọn vật liệu: Trục chỉ chịu tải trọng trung bình nên ta dùng vật liệu trục là Thép 45. Thép 45 có độ rắn HB MPa MPa Ứng suất xoắn cho phép: = 12 20 (MPa) 1.2. Xác định sơ bộ đường kính trục: Đường kính trục được xác định theo momen xoắn: (mm) ( ) Trong đó: : Momen xoắn trên trục (N.mm) : Ứng suất xoắn cho phép của vật liệu trục. Ta có: (mm) Chọn: (mm) (mm) Chọn: (mm) (mm) Chọn: (mm) =28,5 Ở đây lắp bánh đai lên đầu vào của trục, do đó không cần quan tâm đến đường kính trục động cơ điện. 1.3. Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực: Dựa vào bảng 10.2 ( TT.Hệ thống dẫn động cơ khí - Tập 1) theo điều kiện trục sơ bộ ta chọn chiều rộng ổ lăn. (mm) 30 40 50 (mm) 19 23 27 Dựa theo đường kính trục ta có: + Chiều dài may ơ bánh đai: (mm) Chọn: mm + Chiều dài may ơ bánh răng trụ: (mm) Chọn: mm (mm) Chọn: mm mm Chọn: mm + Chiều dài may ơ nửa khớp nối (đối với nối trục vòng đàn hồi): Chọn: mm + Các kích thước liên quan khác tra bảng (10.3 – Tính toán hệ thống dẫn động cơ khí – Tập 1). + Khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến thành trong của hộp hoặc khoảng cách giữa các chi tiết quay: (mm) Chọn: mm + Khoảng cách từ mặt mút ổ đến thành trong của hộp: (mm) Chọn: mm + Khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến nắp ổ: (mm) Chọn: mm + Chiều cao nắp ổ và đầu bu lông: (mm) Chọn: mm + Khoảng cách từ gối đỡ 0 đến các chi tiết quay: (Với hộp giảm tốc bánh răng trụ 2 cấp phân đôi). a. Trục II: (mm) (mm) (mm) (mm) b. Trục III: (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) c. Trục I: (mm) (mm) (mm) 1.4. Xác định trị số và chiều của các lực từ chi tiết quay tác dụng lên trục: 1.4.1. Bộ truyền cấp nhanh: + Lực vòng: (N) + Lực hướng tâm: (N) + Lực từ bộ truyền đai tác dụng lên trục: : Lực căng ban đầu. (N) (N) 1.4.1. Bộ truyền cấp chậm: Vì là bộ truyền phân đôi nên ta có: (N.mm) (N) (N) (N) Nhận xét: Từ chiều của lực vũng lờn xớch tải ta suy ra chiều quay của các trục và chiều quay của động cơ. (Hình vẽ) Việc chọn chiều nghiêng hợp lý của các cặp bánh răng cấp chậm là các cặp bánh răng trên cùng một trục có lực dọc trục triệt tiêu nhau. 1.5. Xác định đường kính và chiều dài các đoạn trục: 1.5.1. Trục I: (N) (N) (N) (mm) (mm) (mm) a. Xác định phản lực tại các gối: Chọn hệ trục toạ độ xoy (hình vẽ): ox: Phương ngang. oy: Phương đứng. oz: Phương dọc trục. + Xột các lực theo phương x: (N) (N) + Xét theo phương y: (N) (N) + Momen xoắn Mz: (N.mm) b. Xác định đường kính các đoạn trục: + Tại O (Trục lắp bánh đai): ; ; (N.mm) + Đường kính trục tại tiết diện O (Lắp bánh đai): (mm) Trong đó: : Ứng suất cho phép. Tra bảng 10.5 ta có: (MPa) Do lắp bánh đai có rãnh then nên đường kính trục lấy tăng lên 4% (mm) Tra tiêu chuẩn. Chọn: (mm) + Tại tiết diện A và C cùng lắp ổ lăn. Tính tại A: (N.mm); ; (N.mm) (N.mm) (mm) Do tại A lắp ổ lăn. Chọn đường kính trục theo tiêu chuẩn: (mm); (mm) + Tại tiết diện B (Lắp bánh răng): (N.mm) (mm) Tại B lắp bánh răng có rãnh then nên đường kính trục lấy tăng 4% (mm) Tra tiêu chuẩn. Chọn: (mm) 1.5.2. Trục II: Ta có: (N); (N) (N) (N) (N) (mm); (mm); (mm); (mm) (mm) (mm) (mm) a. Tính phản lực tại các gối: Chọn hệ trục toạ độ oxyz như hình vẽ: + Xột các lực theo phương y: (N) (N) + Xột các lực theo phương X: (N) (N) 40 35 b. Xác định đường kính các đoạn trục: Tại B và D lắp bánh răng như nhau Cùng đường kính trục. + Xét tại B: (N.mm) (N.mm) (N.mm) (N.mm) (mm) Do có rãnh then để lắp với bánh răng nên đường kính trục lấy tăng 4% (mm) Tra dãy tiêu chuẩn chọn: Db=Dc=35 (mm) + Đường kính trục tại C: (N.mm) (N.mm) (N.mm) (N.mm) (mm) Do có rãnh then để lắp với bánh răng nên đường kính trục lấy tăng 4% (mm) Tra dãy tiêu chuẩn, đường kính trục tại C là: Dc= 40(mm) + Đường kính trục tại A và E: Hai tiết diện lắp ổ lăn. Tra dãy tiêu chuẩn cho tiết diện lắp ổ lăn, ta chọn: (mm) 1.5.3. Trục III: * Lực từ khớp nối tác dụng lên trục: Với: : Momen xoắn trên trục 3. : Đường kính vòng tròn qua tâm chốt. Dùng nối lực vòng đàn hồi. Tra bảng 16.10 (Sách: TTHDĐ Cơ khí – Tập 2) ta có: (mm) (N) (Phương: theo phương x. Chiều phù hợp với lực vũng trờn bánh răng). (N); (N) (N); (N) (N); (N) (mm); (mm) (mm); (mm); (mm) (N.mm) a. Tính phản lực tại các gối: Chọn hệ trục toạ độ như hình vẽ. + Xột các lực theo phương y: (N) (N) + Xột các lực theo phương x: (N) (N) (N) b. Tính và vẽ biểu đồ: : (N.mm) (N.mm) (N.mm) (N.mm) : (N.mm) (N.mm) (N.mm) : (N.mm) (N.mm) c. Xác định đường kính các đoạn trục: Đường kính trục tại tiết diện B và C: + Tại B: (N.mm) (mm) + Tại C: (N.mm) (mm) Vì lắp bánh răng có rãnh then nên ta lấy trục tăng 4% 7% (mm) Vì tại B và C lắp 2 bánh răng bằng nhau (mm) Tại tiết diện D: (N.mm) (N.mm) (N.mm) (mm) Tại A và D cùng lắp ổ lăn trên 1 trục: Tra dãy tiêu chuẩn, chọn: (mm) 1.6. Tính kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi: Khi xác định điều kiện trục ta chưa xét đến một số ảnh hưởng của độ bền mỏi trục như đặc tính thay đổi chu kỳ ứng suất, sự tập trung ứng suất, yếu tố kích thước, chất lượng bề mặt … Vì vậy ta cần tiến hành kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi có kể đến các yếu tố trên. Kết cấu trục vừa thiết kế đảm bảo được độ bền mỏi nếu hệ số an toàn tại các tiết diện nguy hiểm thoả mãn điều kiện sau: Trong đó: : Hệ số an toàn cho phép: , : Hệ số an toàn chỉ xét đến ứng suất pháp và hệ số an toàn chỉ xột riờng ứng suất tiếp tại tiết diện j. Với: và : Là giới hạn mỏi uốn và xoắn ứng với chu kỳ đối xứng Với thép cacbon có thể lấy gần đúng: (MPa) (MPa) ; ; ; : Là biên độ và trị số trung bình của ứng suất pháp và ứng suất tiếp tại tiết diện j. Đối với trục quay, ứng suất uốn thay đổi theo chu kỳ đối xứng, do đó: Với: : Momen cản uốn của tiết diện trục tính theo công thức. Với trục quay một chiều ứng suất xoắn thay đổi theo chu kỳ mạch động do đó: : Momen cản xoắn của tiết diện trục tính theo công thức. (Tra bảng 10.6) : Hệ số ảnh hưởng của trị số ứng suất trung bình đến độ bền mỏi. Tra bảng 10.7. và : Là hệ số được xác định: Trong đó: : Hệ số tập trung ứng suất do trạng thái bề mặt phụ thuộc vào phương pháp gia công và độ nhám bề mặt đã cho trong bảng 108 - Sách TTTKHDĐ Cơ khí – Tập 1. : Hệ số tăng bền bề mặt trục, cho trong bảng 109 – Sách TTTKHDĐ Cơ khí – Tập 1. Phụ thuộc vào phương pháp tăng bền bề mặt, cơ tính vật liệu. Ta không dùng phương pháp tăng bền do đó lấy: và : Hệ số kích thước kể đến ảnh hưởng của kích thước tiết diện trục đến giới hạn mỏi, trị số cho trong bảng 10.10 - Sách TTTKHDĐ Cơ khí – Tập 1. và : Hệ số tập trung ứng suất thực tế khi uốn và xoắn, trị số của chúng phụ thuộc vào loại yếu tố gây tập trung ứng suất. Tại các bề mặt, trục có độ dôi, có thể tra trực tiếp tỷ số: và trong bảng 10.11 - Sách TTTKHDĐ Cơ khí – Tập 1. Còn khi trục có rãnh then chân răng, tra trong bảng 10.12 - Sách TTTKHDĐ Cơ khí – Tập 1. Cuối cùng là ảnh hưởng lỗ ngang và tại chân ren , trục vít tra trong bảng 10.13 - Sách TTTKHDĐ Cơ khí – Tập 1. 1.6.1. Kiểm nghiệm cho trục I: Dựa vào kết cấu trục và biểu đồ momen tương ứng, ta thấy tiết diện tại B là nguy hiểm nhất. Cần kiểm tra: Các thông số then bằng tra bảng 9.10 - Sách TTTKHDĐ Cơ khí – Tập 1: (mm); (mm) () (Với trục có 1 rãnh then – Bảng 10.6) () (N.mm) (MPa) (MPa) + Hệ số tập trung ứng suất thực tế khi uốn và xoắn theo bảng 10.13 (TTTKHDĐCK - T1) đối với góc lượn của trục có giới hạn bền: (MPa) có: ; + Hệ số kích thước kể đến ảnh hưởng của kích thước tiết diện trục đến giới hạn mỏi tra theo bảng 10.10 với vật liệu trục là thép Cacbon, (mm) ; Tra bảng 10.11 với kiểu lắp : ; Tra bảng 10.8 được trị số tập trung ứng suất do trạng thái bề mặt: Tra bảng 10.9 với: (MPa) được trị số của hệ số tăng bền: Vậy: Tra bảng 10.7 với vật liệu: (MPa) ta được: ; Vậy: + Hệ số an toàn: Vậy độ bền mỏi trục I được thoả mãn. 1.6.2. Kiểm nghiệm cho trục II: Dựa vào kết cấu trục và biểu đồ Momen: Tiết diện tại C (tiết diện lắp bánh răng) là tiết diện nguy hiểm nhất do tập trung ứng suất. Ta cần kiểm tra độ bền mỏi cho trục II tại tiết diện C: (mm) Tra bảng 9.1a (Sách TTTKHDĐ Cơ khí – Tập 1) ta được kích thước then: Chiều rộng: mm Chiều sâu rãnh then trên trục: mm + Tính và : () () (N.mm) (MPa) (MPa) Vì tại tiết diện lắp ghép bánh răng với trục đồng thời có hai yếu tố gây ra tập trung ứng suất đó là lắp có độ dôi và rãnh then, do đó ta cần lập tỷ số: và để so sánh lấy phía trị lớn hơn hệ số tập trung ứng suất thực tế khi uốn và xoắn tra theo bảng 10.12 (Sách TTTKHDĐ Cơ khí – Tập 1) đối với rãnh then của trục có: (MPa); ; (Cắt bằng dao phay đĩa) + Hệ số kích thước kể đến ảnh hưởng của kích thước tiết diện trục đến giới hạn mỏi. Tra bảng 10.10 với vật liệu trục là thép Cacbon, ; Lập tỷ số: và Trị số của và đối với bề mặt trục lắp có độ dôi. Tra bảng 10.11: ; Vậy trị số để tính bền trục: ; Vậy: + Hệ số an toàn: Vậy độ bền mỏi trục II được thoả mãn. 1.6.3. Kiểm nghiệm cho trục III: Tiết diện nguy hiểm nhất tại C (Lắp bánh răng 33): (mm) Tra bảng 9.1a (Sách TTTKHDĐ Cơ khí – Tập 1) ta được kích thước rãnh then: Chiều rộng: mm Chiều sâu rãnh then trên trục: mm + Tính momen cản uốn và momen cản xoắn tại tiết diện C trên trục III : () () (N.mm) (MPa) (MPa) Vì tại tiết diện này có hai yếu tố gây ra tập trung ứng suất đó là lắp có độ dôi và rãnh then. + Hệ số tập trung ứng suất khi uốn và xoắn tra theo bảng 10.12 (Sách TTTKHDĐ Cơ khí – Tập 1) đối với rãnh then của trục có: (MPa); ; + Hệ số kích thước kể đến ảnh hưởng của kích thước tiết diện trục đến giới hạn mỏi. Tra bảng 10.10 với vật liệu trục là thép Cacbon, ; Lập tỷ số: và Trị số của và đối với bề mặt trục lắp có độ dôi. Tra bảng 10.11: ; Chọn trị số để tính bền trục: ; Vậy: Hệ số an toàn: Vậy trục III đảm bảo độ bền mỏi. 1.7. Tính kiểm nghiệm trục về độ cứng: Kích thước trục được xác định theo độ bền không phải bao giờ cũng đảm bảo đủ độ cứng cần thiết cho quá trình làm việc bình thường của các bộ truyền và các ổ, cũng như độ chính xác cơ cấu. Vì vậy cần tiến hành kiểm nghiệm trục về độ cứng. Ta phân biệt độ cứng uốn và độ cứng xoắn liên quan đến biến dạng uốn và xoắn của trục. 1.7.1. Tính độ cứng uốn: Khi độ vừng quỏ lớn sẽ làm cho bánh răng ăn khớp bị nghiêng đi, làm tăng sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng, còn khi góc xoay quá lớn sẽ làm kẹt các con lăn trong các ổ. Vậy điều kiện đảm bảo độ cứng uốn là: : Độ võng cho phép: (mm) : Góc xoay cho phép (hoặc góc nghiêng đường đàn hồi của trục): (đối với ổ bi đỡ) Độ võng và góc xoay được xác định bằng phương pháp cản sức bền vật liệu. Trường hợp đơn giản có thể coi trục như một dầm có tiết diện không đổi đặt lên 2 gối đỡ A và E. Ta kiểm nghiệm cho trục II vị trí lắp bánh 3. + Tính độ võng : Đặt một lực đơn vị theo phương y ta vẽ được biểu đồ momen: Tính chuyển vị tại vị trí lắp bánh răng: + Chuyển vị theo phương : Trong đó: : Momen quán tính: (N.mm) : Modun đàn hồi: (N/mm) () (mm) () () (mm) () (mm) Vậy: (mm) + Chuyển vị theo phương y: () (mm) () () (mm) () () (mm) Vậy: (mm) Chuyển vị tại vị trí lắp bánh răng: (mm) Với trục có công dụng chung: Vậy: Thoả mãn điều kiện về độ cứng uốn. 1.7.2. Tớnh gúc xoay: Tại gối E ta đặt một momen đưn vị: theo phương ta được biểu đồ momen , + Góc xoay tại gối E: + Góc xoay theo phương x: : Momen quán tính: (N.mm) : Modun đàn hồi: (N/) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) Vậy góc xoay theo phương : Dấu “ - ” chứng tỏ góc xoay ngược lại. + Góc xoay theo phương y: Ta có: đó tính ở phần chuyển vị. Ta đi xác định. (mm); (mm); (mm); (mm) (mm) (mm) Góc xoay theo phương : Góc xoay tại gối E: (Đối với ổ bi đỡ) Thoả mãn điều kiện về góc xoay cho phép. 1.7.3. Tính độ cứng xoắn: Độ cứng xoắn có ý nghĩa cực kỳ quan trọng đối với các cơ cấu phân độ, máy phay răng, vì chuyển vị của góc làm giảm độ chính xác chế tạo. Đối với trục liền bánh răng chuyển vị góc làm tăng sự phân bố không đều tải trọng trên chuyển động vành răng. Vì vậy cần hạn chế biến dạng xoắn (góc xoắn) theo công thức: Trong đó: : Momen xoắn trên trục II: (N.mm) : Momen quán tính độc cực: () : Modun đàn hồi trượt: (MPa) : Chiều dài đoạn trục chịu momen xoắn đang tính: (mm) Hệ số k: Với: (Có một rãnh then). mm (Chiều sâu rãnh then trên trục). Góc xoắn trên trục II: Vậy thoả mãn điều kiện độ cứng xoắn. 2. Tính chọn ổ lăn: 2.1. Tính chọn ổ lăn cho trục I: Ta có: (N) (N) (N) Tổng hợp lực tác dụng lên mỗi ổ là: (N) (N) 2.1.1. Chọn ổ lăn: Do chỉ chịu lực hướng tâm ta dùng ổ bi đỡ 1 dãy cỡ trung. Tra bảng P2.7 với đường kính: d=25 mm. Ta chọn: Ký hiệu ổ d (mm) D (mm) B (mm) r (mm) Đường kính bi C (KN) Co (KN) 305 25 62 17 2,0 11,51 17,6 11,60 2.1.2. Tính khả năng tải động của ổ: (Kiểm nghiệm ổ trục tại điểm A vì ) + Khả năng tải động của ổ được tính theo công thức: Trong đó: : Tải trọng quy ước. : Tuổi thọ tính bằng triệu vòng quay. : Bậc của đường cong lăn đối với ổ bi: Gọi là tuổi thọ của ổ tính bằng giờ thì: Đối với ổ lăn trong hộp giảm tốc: (giờ) Chọn: (giờ) (triệu giờ) + Xác định tải trọng động quy ước: Với: (N) = 1,719 (KN) : Hệ số tải trọng hướng tâm. : Hệ số tải trọng dọc trục. Với ổ bi đỡ 1 dãy: ; Vòng trong quay Nhiệt độ < Hộp giảm tốc công suất nhỏ Vậy tải trọng động quy ước: (KN) 2.2. Tính chọn ổ lăn cho trục II: a. Chọn loại ổ: Ta biết rằng thành phần lực dọc trục tác dụng lên trục trung gian của hộp giảm tốc: Mặt khác ổ lắp trên trục trung gian là ổ tuỳ động cho phép trục có khả năng di chuyển theo phương dọc trục được, trục này chịu tải lớn hơn trục I. Để bù lại sai số về góc nghiêng của răng đảm bảo cho hai cặp bánh răng vào khớp. Do đó ta dùng ổ đũa trụ ngắn đỡ kiểu 2000 cho gối đỡ 0 và 1 làm ổ tuỳ động. Sơ đồ lực tác dụng vào ổ lăn: Như đó tớnh ta có: (N) (N) (N) (N) (N) b. Chọn kích thước ổ: Theo điều kiện ngõng trục: (mm) Theo bảng “Ổ bi đũa” – Bảng . Ta chọn ổ cỡ trung hẹp mang ký hiệu 2306. Ký hiệu ổ d (mm) D (mm) B (mm) Chiều dài con lăn C (KN) Co (KN) 2306 30 72 19 10 30,2 20,6 c. Kiểm nghiệm khả năng tải của ổ lăn khi làm việc: + Phản lực tổng trên hai ổ: (N) + Lực dọc trục: (N) Þ Khả năng tải động được tính theo công thức: : Bậc đường cong mỏi : : Tuổi thọ. (triệu vòng) : Tải trọng động quy ước (KW) (giờ) (triệu vòng) : Hệ số tải trọng hướng tâm: : Hệ số tải trọng dọc trục: Hộp giảm tốc công suất nhỏ Þ Vòng trong quay Nhiệt độ Þ Tải trọng động quy ước: (N) (KN) Þ Khả năng tải động của ổ lăn: (KN) < C = 30,2 (KN) Þ Thoả mãn khả năng tải động. d. Kiểm tra khả năng tải tĩnh của ổ: (KN) Với: Xo: Hệ số tải trọng hướng tâm. Yo: Hệ số tải trọng dọc trục. Tra bảng 11.6 ta chọn: .cotga (KN) Þ Khả năng tải tĩnh của ổ: max (KN) Þ Vậy khả năng tải tĩnh của ổ được thoả mãn. 2.3. Tính chọn ổ lăn cho trục III: Với tải trọng nhỏ và chỉ chịu lực hướng tâm do tổng lực dọc trục bằng 0 nên ta dùng ổ bi đỡ 1 dãy cho các gối đỡ 0 và 1. Với: (N) (N) (N) (N) Với kết cấu trục như hình vẽ. Đường kính ngõng trục: (mm). Theo bảng “Ổ bi đỡ 1 dóy”, ta chọn ổ cỡ nhẹ 209 có: Đường kính ngõng trục: (mm) Đường kính ngoài: (mm) Bề rộng: (mm) Khả năng tải động: (KN) Khả năng tải tĩnh: (KN) Phản lực tổng trên 2 ổ: (N) (N) Tính tại vị trí ổ A: (N) Lực dọc trục: . Vòng trong quay Nhiệt độ < . Hộp giảm tốc công suất nhỏ Þ Tải trọng động quy ước: (N) (KN) + Khả năng tải động: : Bậc đường cong mỏi (với ổ đỡ 1 dãy) (triệu vòng) Þ Khả năng tải động: (KN) < (KN) Þ Vậy ổ đảm bảo khả năng tải động. + Kiểm tra khả năng tải tĩnh của ổ: (KN) Với ổ bi đỡ 1 dãy. Tra bảng 10.6 ta có: ; (KN) (KN) Þ Vậy ổ đỡ đảm bảo khả năng tải tĩnh. Þ Ta có ổ đỡ đã chọn: Ký hiệu ổ d (mm) D (mm) B (mm) r (mm) Đường kính bi C (KN) Co (KN) 209 45 85 19 2,0 12,7 25,7 18,10 3. Tính chọn then: Bộ truyền momen xoắn từ trục đến các chi tiết lắp trên trục hoặc ngược lại ta dùng then bằng đầu tròn. Gia công rãnh then trên trục ta dùng dao phay ngón. 3.1. Tính chọn then trên trục I: Then tại tiết diện O lắp bánh đai: (mm) Tra bảng 9.1a, với (mm) ta chọn then cú cỏc thông số sau: Chiều rộng then: (mm) Chiều cao then: (mm) Chiều sâu rãnh then trên trục: (mm) Chiều sâu rãnh then trên lỗ: (mm) Chiều dài then: (mm) Chọn: (mm) Vậy chiều dài làm việc của then là: (mm) + Kiểm nghiệm bền dập cho then: Trong đó: : Momen xoắn trên trục I: (N.mm) : Ứng suất cho phép. Theo bảng 9.5: (MPa) (MPa) + Kiểm nghiệm điều kiện bền cắt cho then: Trong đó: (N.mm) : Ứng suất cắt cho phép: (MPa) (Đối với thép 45 chịu tải tĩnh) (MPa) £ [t]c Þ Vậy độ bền then đã chọn thoả mãn điều kiện bền. 3.2. Tính chọn then trên trục II: Then lắp tại tiết diện B, D lắp 2 bánh răng nghiêng giống nhau: (mm) Tra bảng 9.1a. Chọn then có thông số sau: Chiều rộng then: (mm) Chiều cao then: (mm) Chiều sâu rãnh then trên trục: (mm) Chiều sâu rãnh then trên lỗ: (mm) Chiều dài làm việc của then: : Chiều dài then: (mm) Þ Chọn: (mm) Þ Vậy: (mm) + Kiểm nghiệm điều kiện bền dập cho then: T: Momen xoắn trên trục II: (N.mm) (MPa) (MPa) (MPa) Vậy điều kiện bền dập thỏa mãn. + Kiểm nghiệm điều kiện bền cắt cho then: (MPa) (MPa) Þ Vậy độ bền then đảm bảo điều kiện làm việc. 3.3. Tính chọn then trên trục III: Có then tại tiết diện B và C lắp cặp bánh răng cấp chậm với: (mm) Then tại tiết diện E, tiết diện lắp nửa khớp nối với: (mm) a. Tại tiết diện lắp bánh răng: (mm) Tra bảng 9.1a ta chọn then cú cỏc thông số sau: Chiều rộng then: (mm) Chiều cao then: (mm) Chiều sâu rãnh then trên trục: (mm) Chiều sâu rãnh then trên lỗ: (mm) Chiều dài làm việc của then: : Chiều dài then: (mm) Þ Chọn: (mm) Þ Vậy: (mm) + Kiểm nghiệm điều kiện bền dập cho then: T: Momen xoắn trên trục III: (N.mm) (MPa) (MPa) (MPa) + Kiểm nghiệm điều kiện bền cắt cho then: (MPa) (MPa) Þ Vậy độ bền then thoả mãn. b. Tại tiết diện lắp nửa khớp nối: (mm) Chọn then cú cỏc thông số sau: Chiều rộng then: (mm) Chiều cao then: (mm) Chiều sâu rãnh then trên trục: (mm) Chiều sâu rãnh then trên lỗ: (mm) Chiều dài làm việc của then: : Chiều dài then: (mm) Þ Chọn: (mm) Þ Vậy: (mm) + Kiểm nghiệm điều kiện bền dập cho then: T: Momen xoắn trên trục III: (N.mm) (MPa) (MPa) (MPa) + Kiểm nghiệm điều kiện bền cắt cho then: (MPa) (MPa) Þ Vậy độ bền then thoả mãn. Phần V: KẾT CẤU VỎ HỘP VÀ CÁC CHI TIẾT PHỤ 1. Vỏ hộp: Theo bảng 18.1 – Sách TTTKHDĐ Cơ Khí – Tập II, ta có: * Chiều dày: + Thân hộp: Þ Chọn; (mm) + Thành nắp hộp: (mm) * Gân tăng cứng: + Chiều dày: (mm) Þ Chọn: (mm) + Chiều cao: (mm) (<58mm) + Độ dốc: * Đường kính bu lông nền: (mm) Þ Chọn: (mm) + Bu lông cạnh ổ: (mm) Þ Chọn: (mm) + Bu lụng ghép nắp bích và thân: (mm) Þ Chọn: (mm) + Vớt ghép nắp ổ: (mm) Chọn vít ở 3 trục bằng nhau và bằng (mm) + Vớt ghép nắp cửa thăm: (mm) Þ Chọn: (mm) * Mặt bớch ghộp nắp và thân hộp: + Chiều dày bớch thõn hộp: (mm) Þ Chọn: (mm) + Chiều dày bớch thõn hộp: (mm) Þ Chọn: (mm) * Bề rộng bích nắp và thân: Trong đó: : Bề rộng mặt ghép bu lông cạnh ổ: : Tâm lỗ bu lông cạnh ổ: (mm) Þ Þ Chọn: (mm) (mm) Þ Chọn: (mm) * Mặt đế hộp: + Chiều dày khi không có phần lồi: (mm) Þ Chọn: (mm) + Bề rộng mặt đế hộp: và (mm) (mm) + Chiều dày khi có phần lồi: (mm) Þ Chọn: (mm) (mm) Þ Chọn: (mm) * Khe hở giữa các chi tiết: + Khe hở giữa các bánh răng với thành trong hộp: (mm) Þ Chọn: (mm) + Khe hở giữa đỉnh bánh răng lớn với đáy hộp: (mm) Þ Chọn: (mm) + Khe hở giữa bề mặt các bánh răng với nhau: (mm) Þ Chọn: (mm) * Số lượng bu lông nền: Trong đó: và là chiều dài và chiều rộng của hộp. (mm) (mm) Þ Số lượng bu lông nền: Þ Chọn: * Gối trục trên vỏ hộp: Đường kính gối trục chính là đường kính nắp ổ được xác định theo công thức: 2. Một số kết cấu phụ: 2.1. Bu lông vòng hoặc vũng múc: Để nâng và vận chuyển hộp giảm tốc, khi qia công lắp ghép trên nắp và thân thường lắp thêm bu lông vòng hoặc múc vũng. Kích thước và bu lông còn được chọn theo trọng lượng Q của hộp giảm tốc với Q lấy xấp xỉ theo khoảng cách trục: . Tra bảng 18 – 3b ta có: kg. Vật liệu bu lông là thép 20 hoặc thép 25. Tra bảng 18 – 3a ta được: Rend d1 d2 d3 d4 d5 h h1 h2 M10 45 25 10 25 15 22 8 6 l f b c x r r1 r2 Q 21 2 12 1,5 3 2 5 4 200 2.2. Chốt định vị: Để đảm bảo vị trí tương đối của nắp và thân trước, sau khi gia công cũng như khi lắp ghép dùng hai chốt định vị. Nhờ chốt định vị mà khi xiết bu lông không làm biến dạng vòng ngoài của ổ . Do đó loại trừ được một trong các nguyên nhân làm ổ hỏng. Chọn chốt định vị hỡnh cụn. Theo bảng 18 – 4b: (mm) (mm) (mm) 2.3. Cửa thăm: Đẻ kiểm tra, quan sát các chi tiết máy trong hộp giảm tốc, khi lắp ghép và đổ dầu vào hộp cửa thăm được thiết kế trên đỉnh nắp hộp. chọn kích thước cửa thăm như sau: A B A1 B1 C K R Vít Số vít 100 75 180 100 120 87 12 M8.22 4 2.4. Nút thông hơi: Khi làm việc, nhiệt độ trong hộp tăng lên, để giảm áp suất và điều hoà không khí bên trong và bên ngoài hộp, người ta dựng nỳt thông hơi. Nút thông hơi được lắp trên nắp cửa thăm hoặc ở vị trí cao nhất của nắp hộp. A B C D E G H I K M272 15 30 15 45 36 32 6 4 L M N O P Q R S 10 8 32 6 32 18 36 32 Hình dạng: 2.5. Nỳt thỏo dầu: Sau một thời gian làm việc, dầu bôi trơn chứa trong hộp bị bẩn do bụi bặm, do hạt mòn hoặc bị biến chất do đó cần phải thay dầu mới. Để tháo dầu cũ, ở đáy hộp có lỗ tháo dầu. Lúc làm việc lỗ bị bịt kín bằng nỳt thỏo dầu. Kích thước và kết cấu của nỳt thỏo dầu tra bảng 18.7 và tra trên hình vẽ: d b m f L C q D S Do M20´2 15 9 3 28 2,5 17,8 30 22 25,4 2.6. Que thăm dầu: Kết cấu đã được tiêu chuẩn hoá và cho như hình vẽ: a. Vòng phớt: Nhằm bảo vệ ổ khỏi bụi bặm, chất bản, hạt cứng và các tạp chất khác thâm nhập vào ổ chóng bị mài mòn và han gỉ. Ngoài ra đề phòng dầu chảy ra ngoài ta dựng vũng phớt. Theo bảng 15 – 17. Ta chọn: d d1 d2 D a b So Trục I 25 26 24 38 6 4,3 9 Trục III 45 46 44 64 9 6,5 12 Bảng kích thước rãnh lắp vòng phớt và vòng phớt b. Vòng chắn dầu: Vòng gồm 3 rãnh tiết diện tam giác có góc ở đỉnh là . Khoảng cách giữa các đỉnh là 3 mm. Vũng cỏch mộp trong thành hộp là 2 mm. Khe hở giữa vỏ với mặt ngoài của vòng ren là 0,4 mm. a = 6 … 9 t = 2 … 3 * Chọn dầu bôi trơn hộp giảm tốc: Phương pháp bôi trơn: Vì vận tốc vòng < 12 m/s nên ta dùng phương pháp bôi trơn ngâm dầu chứa trong hộp. Dầu bôi trơn: Tra bảng 18.11 chọn độ nhớt để bôi trơn sau đó chọn loại dầu ở bảng 18.13. Tra bảng 18.13 ta có độ nhớt cần thiết là: + Độ nhớt Cetistoc 70 + Độ nhớt Engle 9,48 Þ Vậy ta dùng dầu ô tô, máy kéo AK – 20 để bôi trơn * Chọn dầu mỡ bôi trơn cho ổ lăn: Khi ổ lăn được bôi trơn đúng kỹ thuật nó sẽ không bị mài mòn vì chất bôi trơn sẽ giỳp trỏnh khụng để các chi tiết kim loại tiếp xúc với nhau. Ma sát trong ổ lăn sẽ giảm, khả năng chống mài mòn của ổ tăng lên, khả năng tản nhiệt tốt hơn, giảm được tiếng ồn, bảo vệ bề mặt không bị han rỉ. Chất bôi trơn được lựa chọn dựa trên nhiệt độ làm việc và số vòng quay của ổ. Mỡ bôi có nhiều ưu điểm hơn dầu như: giữ trong ổ dễ hơn, làm việc được lâu hơn, độ nhớt ít bị thay đổi bởi nhiệt độ, tránh cho ổ khỏi tạp chất và độ ẩm. Vậy ta chọn mỡ để bôi trơn ổ lăn. Tra bảng 15.15a chọn loại mỡ. Mỡ được đưa vào chiếm 2/3 khoảng trống của bộ phận ổ. Mỡ được đưa vào nhờ một vớt trờn nắp ổ. Phần VI: TÍNH CHỌN KHỚP NỐI Chọn khớp nối cho trục của hộp giảm tốc nối với trục của Mayơ xích tải. Để đảm bảo cho việc truyền momen xoắn từ trục III sang trục IV mang xích tải. Ta chọn khớp nối giữa hai trục là khớp nối vòng đàn hồi. Khớp nối vòng đàn hồi có những ưu điểm sau: + Nhờ có bộ phận đàn hồi nên nối trục đàn hồi có khả năng giảm va đập và chấn động, đề phòng cộng hưởng cho dao động xoắn gây nên và bù lại độ lệch trục. + Khớp nối có bộ phận đàn hồi bằng vật liệu không kim loại rẻ và đơn giản, được dùng để truyền momen xoắn nhỏ đến trung bình. Đường kính trục để lắp khớp nối là: mm. Khớp nối là chi tiết tiêu chuẩn vì vậy trong thiết kế thường dựa vào momen xoắn tính toán bằng : : Momen xoắn danh nghĩa trên trục III: (N.mm) : Hệ số chế độ làm việc phụ thuộc vào loại máy công tác, tra trong bảng 16.1 ta có: Þ Chọn: (N.mm) (N.mm) Tra bảng 16.10a được: (N.mm) Þ Thoả mãn. Do trục III có: (mm) bằng đường kính của vòng đàn hồi. Vì vậy không phải dựng thờm vũng bạc. Kích thước cơ bản của nối trục vòng đàn hồi: T d D dm L l d1 Do z 500 45 170 95 175 110 80 130 8 nmax B B1 l1 D3 l2 3600 5 40 30 28 32 Tra bảng 6.10b ta có kích thước cơ bản của vòng đàn hồi tương ứng với: (N.m). T (N.m) dc d1 D2 l l1 l2 l3 h 1000 18 M12 25 80 42 20 36 2 H×nh 3.4.2: Nèi trôc ®Üa * Kiểm nghiệm độ bền của vòng đàn hồi và chốt. + Điều kiện sức bền dập của vòng đàn hồi: Trong đó: : Số chốt: : Đường kính vòng tròn qua tõm cỏc chốt: : Đường kính chốt: (mm) : Chiều dài cỏc vũng đàn hồi: (mm) : Ứng suất dập cho phép của vòng cao su: (MPa) (MPa) < (MPa) Þ Thoả mãn điều kiện bền dập của vòng. + Điều kiện sức bền của chốt: Với: (mm) : Ứng suất cho phép của chốt: (MPa) (MPa) Þ Vậy khớp nối đã chọn thoả mãn. PHẦN VII THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT BÁNH RĂNG SỐ 2 A - PHÂN TÍCH CHI TIẾT GIA CÔNG 1. Phân tích chức năng và điều kiện làm việc của chi tiết gia công Bánh răng trụ răng nghiêng được dùng để truyền chuyển động quay giữa hai trục song với nhau. Các bánh răng thường làm việc trong môi trường chịu tải trọng lớn, chiu áp lực cao. Bánh răng gia công là bánh răng trục chậm nên làm việc ở điều kiện tốc độ thấp, tải trọng khá cao và có xảy ra va đập. Trong quá trình làm việc bánh răng có thể xảy ra các dạng hỏng tróc rỗ, mòn, dính trên bề mặt răng đặc biệt là xuất hiện những vết nứt ở chân răng làm gẫy răng. Do đó, yêu cầu nó phải có độ bền cao, độ dai va đập tốt đồng thời bề mặt phải có độ cứng, độ chịu mài mòn. Vật liệu được chọn để chế tạo chi tiết là thép 45 có thành phần hoá học nh­ bảng 1.1 [1]. Bảng 1.1. Thành phần hoá học thép 45 Nguyên tè C Cr Si Mn S P Ni Thành phần (%) 0,42 -0,5 0,25 0,17-0,37 0,5-0,8 <0,04 £0,04 <0,25 2. Phân tích yêu cầu kĩ thuật và định ra phương pháp gia công tinh lần cuối - Đảm bảo độ đồng tâm giữa đường tâm lỗ và đường tâm mặt ngoài nằm trong khoảng 0,05¸0,1 mm. - Độ vuông góc giữa đường tâm với mặt đầu. - Mặt lỗ của bánh răng gia công đạt cấp chính xác 7 và Ra » 2,5mm nên phương pháp ra công tinh lần cuối là tiện tinh, doa, chuốt (2.29 [7]). - Yêu cầu độ chính xác về vị trí tương quan gữa rãnh then so với đường tâm lỗ và đảm bảo năng suất cao nên dùng phương pháp chuốt. - Yêu cầu độ chính xác khi chế tạo răng như: độ chính xác động học, độ chính xác tiếp xúc, khe hở cạnh bên của răng... - Yêu cầu về độ chính xác hình dáng hình học giữa các bề mặt của bánh răng. - Răng yêu cầu độ chính xác cấp 7 và độ nhám bề mặt nhỏ Ra » 2,5mm biện pháp ra công lần cuối phay lăn răng trên máy chính xác (7.14 [7]). 3. Biện pháp công nghệ để đạt được các yêu cầu kỹ thuật quan trọng - Bề mặt lỗ Æ55+0,03 yêu cầu gia công đạt độ nhám Ra » 2,5mm (tương đương cấp 6) do đó phải gia công tinh lần cuối bằng chuốt tinh. - Gia công then ta dùng phương pháp chuốt để đảm bảo năng suất và chất lượng. - Bề mặt răng yêu cầu độ nhám bề mặt nhỏ Ra » 2,5mm, vật liệu chế tạo là C45. Phương pháp gia công răng là phay răng bằng dao trục vít. - Mặt đầu bánh răng, bề mặt đỉnh răng yêu cầu Rz » 2,5mm do đó phải tiện tinh. B - XÁC ĐỊNH DẠNG SẢN XUẤT 1. ý nghiã của việc xác định dạng sản xuất Dạng sản xuất là một thông số kinh tế kĩ thuật rất quan trọng nó cho phép người kĩ sư xây dựng được quy trình công nghệ một cách hợp lí, điều độ được sản xuất, kiểm soát được quá trình sản xuất và kiểm soát được chất lượng sản phẩm. Do đó việc xác định được dạng sản xuất là một trong những vấn đề đầu tiên của việc lập quy trình công nghệ gia công chi tiết bất kì. 2. Xác định dạng sản xuất Dạng sản xuất được xác định dựa vào sản lượng hàng năm của chi tiết gia công Ni và khối lượng chi tiết M: Xác định Ni: Ni = N.m.(1 ) (chi tiết) Trong đó: Ni- Sản lượng cơ khí hàng năm của chi tiết i. Nó chính là số phôi cần cung cấp cho phân xưởng cơ khí để sản xuất ra chi tiết i trong một năm. N- Sản lượng kế hoạch hàng năm của chi tiết i. N= 300. m - Sè chi tiết cùng tên trong sản phẩm. m = 1 a, b - phần trăm chi tiết hư hỏng trong quá trình bảo quản, vận chuyển và gia công. Lấy a = b = 5. Vậy: Ni = 300. 1.(1 + ) = 330 (chi tiết) Xác định khối lượng của chi tiết M: M =V.g Trong đó: V là thể tích của chi tiết gia công (dm) g là khối lượng riêng của vật thể chi tiết gia công: 7,852 (kg/ dm) V = V1 + V3 - V2 - 2V4 - 4V5 V1 =3,14 ´ ´49= 3443206,25 (mm) V2 =3,14 ´ ´ 49 = 156725,25 (mm) V3 =3,14 ´ ´49 = 419661 (mm) V4 =3,14 ´ ´16 = 147008,52 (mm) V5 =3,14 ´ ´17 = 18369 (mm) V = V1 + V3 - V2 - 2V4 - 4V5 = 3338648,96 (mm) Do đó: M = 3338648,96´7,852x 10-6 = 26,22 (kg) Tra bảng 3-2. [2] ta thấy chi tiết gia công thuộc vào dạng sản xuất là đơn chiếc. C - CHỌN PHÔI VÀ PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI 1. Cơ sở việc lựa chọn phôi - Chọn phôi hợp lý sẽ đảm bảo tối ưu hoá quá trình gia công, giảm mức tiêu hao nhiên liệu, giảm thời gian lao động, rút ngắn quy trình công nghệ đảm bảo tính năng kỹ thuật của máy => giảm giá thành sản phẩm. - Chọn phôi thích hợp căn cứ các chỉ tiêu sau đây: + Kích thước, hình dáng chi tiết gia công. + Vật liệu chế tạo, yêu cầu và hình dạng của chi tiết gia công. + Khả năng cụ thể của nhà máy. + Dạng sản xuất. + Hệ số sử dụng vật liệu. Phôi hợp lý là phôi có hình dáng gần giống với hình dáng của chi tiết gia công. Lượng dư gia công vừa đủ để hớt đi những sai hỏng khuyết tật trên phôi để tạo thành chi tiết hoàn chỉnh. 2. Phương pháp chế tạo phôi Phôi có thể chế tạo bằng các phương pháp đúc có rất nhiều phương pháp đúc: 2.1. Đúc trong khôn cát làm khuôn bằng tay, mẫu gỗ: - Ưu điểm: + Giá thành rẻ + Đúc được các chi tiết từ đơn giản đến phức tạp. - Nhược điểm: + Lượng dư của phôi lớn. + Độ chính xác thấp, phụ thuộc nhiều vào tay nghề của công nhân. - Phạm vi ứng dụng: + Phù hợp sản xuất đơn chiếc, loạt nhỏ. 2.2. Đúc trong khuôn cát mẫu kim loại làm khuôn bằng tay. - Ưu điểm: + Dễ cơ khí tự động hoá, năng suất cao. + Lượng dư để lại cho gia công cơ nhỏ hơn. - Nhược điểm: + Giá thành chế tạo mẫu khá cao. + Khối lượng vật đúc hạn chế, khó chế tạo vật đúc có hình dáng phức tạp, thành mỏng. - Phạm vi ứng dụng: + Phù hợp sản xuất loạt lớn, hàng khối. 2.3. Đức áp lực: - Ưu điểm: + Năng suất, chất lượng phôi cao, có thể đúc đựơc các chi tiết phức tạp,vỏ mỏng. - Nhược điểm: + Phải tính chính xác lực đè khuôn. + Khuôn được chế tạo chính xác giá thành cao. - Phạm vi ứng dụng: + Đức chi tiết kim loại mầu: nhôm, đồng, hợp kim Ýt gia công cơ. 2.4. Đúc trong khuôn kim loại: - Ưu điểm: + Độ chíng xác hình dạng, kích thước cao. + Tổ chức vật đúc mịn, chất lượng bề mặt tốt. + Khuôn có thể dùng nhiều lần. - Nhược điểm: + Giá thành chế tạo mẫu cao. + Khối lượng vật đúc hạn chế, khó chế tạo vật đúc có hình dáng phức tạp, vỏ mỏng. - Phạm vi ứng dụng: + ứng dụng trong sản xuất loạt lớn hàng khối. 2.5. Đúc trong khuôn vỏ mỏng - Ưu điểm: + Tính thông khí tốt, Ýt khuyết tật, giảm sức lao động. - Nhược điểm: + Đúc các chi tiết có độ phức tạp vừa, khối lượng nhỏ. - Phạm vi ứng dụng: + Dùng trong sản xuất hàng khối. 2.6. Đúc trong khuôn mẫu nóng chảy: - Ưu điểm: + Vật đúc có hình dáng phức tạp, độ bóng cao. - Nhược điểm: + Quy trình chế tạo khuôn phức tạp giá thành cao. - Phạm vi ứng dụng: + Dùng trong sản xuất loạt lớn hàng khối * Kết luận: Căn cứ vào chi tiết bánh răng cần chế tạo: kích thước khá lớn, hình dạng khá phức tạp, độ chính xác cao và sản lượng chế tạo ở dạng loạt vừa, vật liệu là thép 45 có tính chảy loãng khá cao, lùa chọn phương pháp chế tạo phôi là phôi đúc trong khuôn cát, để nâng cao chất lượng phôi sử dụng thêm áp lực. Bản vẽ hòm khuôn đúc áp lực D - quy trình công nghệ 1. Phân tích chọn chuẩn định vị 1.1. Vấn đề chuẩn định vị khi gia công. - Những yêu cầu chung khi chọn chuẩn: + Đảm bảo chất lượng sản phẩm ổn định đồng đều trong suốt quá trình gia công. + Năng suất cao giá thành hạ. - Lời khuyên chung khi chọn chuẩn: + Chọn chuẩn phải xuất phát từ nguyên tắc 6 điểm khi định vị để khống chế hết số bậc tự do cần thiết một cách hợp lí nhất, tuyệt đối tránh thiếu hoặc siêu định vị. + Chọn chuẩn sao cho lực cắt lực kẹp không làm biến dạng cong vênh chi tiết, đồ gá và lực kẹp phải nhỏ để giảm sức lao động cho công nhân. + Chọn chuẩn sao cho kết cấu đồ gá đơn giản, gọn nhẹ, dễ sử dụng, phù hợp với từng loại hình sản xuất nhất định. 1.2. Chọn chuẩn tinh - Yêu cầu khi chọn chuẩn tinh: + Đảm bảo độ chính xác về vị trí tương quan giữa các bề mặt gia công với nhau. + Đảm bảo phân bố đủ lượng dư cho các bề mặt sẽ gia công - Các lời khuyên: + Cố gắng chọn chuẩn tinh là chuẩn tinh chính. + Chọn chuẩn sao cho tính trùng chuẩn càng cao càng tốt. + Cố gắng chọn chuẩn tinh thống nhất. - Các phương án chọn chuẩn tinh cho chi tiết gia công: * Phương án1: hệ lỗ (không chế 4 bậc tự do) và mặt đầu (không chế 1 bậc tự do). + Ưu điểm: . Đảm bảo độ chính xác về vị trí tương quan giữa mặt lỗ và đường chia của răng. + Nhược điểm: . Độ cứng vững không cao. . Tốn thời gian gá đặt nếu dùng trục gá * Phương án 2: hệ lỗ (không chế 3 bậc tự do) và mặt đầu (không chế 2 bậc tự do). + Ưu điểm: . Độ cứng vững cao hơn so với phương pháp trước Gá đặt nhanh và đơn giản . + Nhược điểm: Độ đồng tâm không cao qua các lần gá do sai số đồ gá Độ cứng vững không cao . So sánh các phương án trên, đối với chi tiết gia công ta chọn phương án chuẩn tính là phương án 1. 1.3. Chọn chuẩn thô: - Yêu cầu khi chọn chuẩn thô: + Đảm bảo được độ chính xác về vị trí tương quan giữa bề mặt gia công và bề mặt không gia công . + Phân bố đủ lượng dư cho các bề mặt gia công. - Các lời khuyên: + Theo một phương kích thước nhất định nếu trên chi tiết gia công có một bề mặt không gia công thì nên chọn mặt đó làm chuẩn thô . + Theo một phương kích thước nhất định nếu trên chi tiết gia công có hai hay nhiều bề mặt không gia công thì nên chọn bề mặt nào có yêu cầu độ chính xác về vị trí tương quan so với mặt gia công là cao nhất làm chuẩn thô. + Theo một phương kích thước nhất định nếu trên chi tiết gia công có tất cả các bề mặt đều gia công thì nên hcọn phôi của bề mặt nào mà yêu cầu có lượng dư nhỏ và đồng đều nhất làm chuẩn thô. + Nếu trên chi tiết gia công có nhiều bề mặt đủ tiêu chuẩn làm chuẩn thô thì nên chọn bề mặt mào bằng phẳng trơn tru nhất làm chuẩn thô . + ứng với mỗi bậc tự do cần thiết của chi tiết gia công thì chỉ được chọn và sử dụng chuẩn thô không quá một lần. Căn cứ vào yêu cầu và lời khuyên khi chọn chuẩn thô, căn cứ vào yêu cầu kĩ thuật và hình dạng của chi tiết gia công có các phương án chọn chuẩn thô sau: - Các phương án (chọn chuẩn thô để gia công chuẩn tinh): * Phương án 1: hệ mặt đầu (khống chế 3 bậc tự do) và mặt trụ vành lỗ (khống chế 2 bậc tự do) : + Ưu điểm: . Độ chính xác về vị trí tương quan cao giữa mặt lỗ và mặt định vị. . Lượng dư của bề mặt định vị được phân bố đồng đều. . Thời gian gá đặt nhanh + Nhược điểm: . Độ cứng vững không cao . Độ chính xác về vị trí tương quan giữa các bề mặt còn lại với mặt lỗ không cao. * Phương án 2: chọn chuẩn thô là hệ mặt đầu (khống chế 3 bậc tự do) và phôi của bề mặt đỉnh răng (khống chế 2 bậc tự do) . + Ưu điểm: . Đảm bảo phân bố lượng dư đồng đều cho bề mặt phôi bánh răng . Độ chính xác về vị trí tương quan cao giữa bề mặt lỗ và bề mặt phôi của răng. . Độ cứng vững cao + Nhược điểm: . Kết cấu đồ gá cồng kềnh . Độ chính xác về vị trí tương quan giữa các mặt còn lại với mặt lỗ không cao. * Phương án 3: Chọn chuẩn thô là hệ mặt đầu (khống chế 3 bậc tự do) và bề mặt trụ trong của vành răng (khống chế 2 bậc tự do). + Ưu điểm là gá đặt nhanh, đồ gá đơn giản, độ định tâm cao. + Nhược điểm là độ cứng vững hệ thống công nghệ không cao, không đảm bảo độ vuông góc giữa mặt đầu và mặt trụ ngoài. Căn cứ vào hình dáng, kích thước chi tiết và so sánh các phương án chọn chuẩn thô là phương án 2. 4.2. quy trình công nghệ TT NC Nội dung Máy 1 Tôi cải thiện 2 Tiện thô mặt đầu, bề mặt trụ ngoài, lỗ, vành răng. 1K62 3 Chuốt lỗ Máy chuốt ngang 7510 4 Chuốt then bằng Máy chuốt ngang 7510 5 Tiện thô mặt đầu, vát mép vành răng. 1K62 6 Tiện tinh trụ ngoài, tiện tinh mặt đầu, vát mép lỗ, trụ ngoài. 1K62 7 Tiện tinh mặt đầu, vát mép lỗ, trụ ngoài. 1K62 8 Phay răng 5K32 9 Tổng kiểm tra 5 8400 E - Tra Lượng Dư 1. Mục đích và ý nghĩa: Tính lượng dư gia công cho một bề mặt nào đó là xác định lượng kim loại đựơc cắt đi trong suốt quá trình gia công bề mặt đó. Việc xác định lượng dư có ý nghĩa quan trọng trong việc tính toán, thiết kế quy trình công nghệ. Giải quyết được vấn đề này sẽ có ảnh hưởng rất lớn đến vấn đề kinh tế kỹ thuật. Nếu lượng dư quá lớn sẽ dẫn đến tốn kém nguyên vật liệu, tốn thời gian gia công, làm giảm hiệu quả kinh tế. Ngược lại nếu lượng dư quá nhỏ sẽ không đủ để cắt đi những sai lệch của phôi, do đó sẽ không đảm bảo được chất lượng bề mặt gia công hoặc có thể xẩy ra hiện tượng trượt giữa dao và chi tiết làm dao bị mòn nhanh. 2. Các phương pháp tính lượng dư gia công. Lượng dư gia công thường được tính theo hai phương pháp sau: Phương pháp thống kê kinh nghiệm Phương pháp tính toán phân tích 2.1. Phương pháp thống kê kinh nghiệm: Theo phương pháp này thì lượng dư gia công được xác định bằng tổng giá trị lượng dư các bước gia công theo kinh nghiệm. Giá trị lượng dư gia công thường được tổng hợp thành bảng trong các sổ tay thiết kế kinh nghiệm. Nhược điểm của phương án này là không xét đến những điều kiện gia công cụ thể nên giá trị lượng dư thường lớn hơn hoặc sai lệch với giá trị cần thiết. Phương pháp này thường được sử dụng trong sản suất đơn chiếc loạt nhỏ. 2.2. Phương pháp tính toán phân tích: Phương pháp này dựa trên cơ sở phân tích các yếu tố tạo ra líp kim loại cần để hớt đi để có một chi tiết máy hoàn chỉnh, do giáo sư KoVan đề xuất. Phương pháp này tính lượng dư cho hai trường hợp: Dụng cụ cắt được điều chỉnh sẵn trên máy, phôi được xác định vị trí nhờ đồ gá. Phôi được rà trên máy. Nói chung phương pháp này cho phép xác định được kích thước phôi hợp lý, góp phần nâng cao hiệu quả sử dụng vật liệu và đảm bảo hiệu quả kinh tế trong quá trình công nghệ. Do phải tính toán phân tích phức tạp nên phương pháp này chỉ áp dụng đối với dạng sản xuất loạt lớn, hàng khối. 2.3. Tra lượng dư gia công cho các bề mặt gia công Tra lượng dư gia công cho bề mặt: - Lỗ kích thước Æ95 (Theo bảng 3-102 sổ tay CNCTM T1 –NXB KHKT) Lượng dư tổng cộng: 2 Z0 = 6mm Khi gia công thô: 2 Z1 = 5 mm Khi gia công tinh:2 Z1 = 1 mm - Mặt trụ ngoài Æ438 Lượng dư tổng cộng :2 Z0 = 8 mm Khi gia công thô:2 Z1 = 6mm Khi gia công tinh:2 Z1 = 2 mm - Với mặt đầu Æ438 mm Lượng dư tổng cộng :2 Z0 = 8 mm Lượng dư mặt trên: Z01 = 5mm; Khi gia công thô: Z1 =3,5 mm Lượng dư mặt dưới: Z01 = 3mm; Khi gia công thô: Z1 =2mm F - Tra chế độ cắt 1. Nguyên công I : Tiện thô mặt lỗ Tiện thô mặt trụ ngoài Tiện thô mặt đầu Tiện vát mép vành răng 1.1. Chọn máy: Chọn máy tiện ren vít vạn năng 1K625 với các thông số cơ bản của máy như sau: Đường kính lớn nhất của chi tiết gia công được trên thân máy: 500 mm Số cấp độ trục chính:23 Đường kính lỗ trục chính:52mm Sè dao lắp trên đài dao: 4 Kích thước dao (rộng ´ cao): 30´30 1.2. Chọn dụng cụ cắt: Vật liệu dụng cụ cắt: Với vật liệu chi tiết gia công là thép 45 nên để tăng năng suất và chất lượng bề mặt gia công chọn vật liệu phần cắt là T15K6 - Vật liệu phần thân là: 40X Các thông số hình học phần cắt: Chọn dao tiện ngoài có kiểu đầu cong với góc nghiêng chính j = 900 Phần thân dao: B x H x L = 25 x 40 x 150 (mm) * Mặt trước của dao có cạnh vát âm: f = 1,5 (mm), góc trước g = 100, góc sau a = 80 * Góc nghiêng phụ j1 ảnh hưởng tới độ bền lưỡi dao. Chọn j1 = 150 * Chọn góc nâng l = 00 * Bán kính mũi dao: r = 1 (mm) Xác định độ mòn cho phép của phần cắt: - Trị số độ mòn của phần cắt phụ thuộc vào kiểu dao tiện, vật liệu gia công, vật liệu phần cắt và điều kiện làm việc. Với dao tiện ngoài gắn mảnh T15K6 thì trị số độ mòn cho phép ha = 1. Tuổi bền của dụng cụ cắt: Theo công thức Trong đó: . T: tuổi bền của dụng cụ . T0: tuổi thọ của dụng cụ . m: số lần mài lại cho phép Tra bảng (5-25 sách hướng dẫn thiết kế đồ án CNCTM) có: T = 50 (phót), 1.3.Xác định chiều sâu cắt: Khi gia công thô thì chiều sâu cắt lấy bằng lượng dư. Còn khi gia công tinh với bề mặt có cấp độ nhẵn thấp hơn 5 lấy t = (0,5 ¸ 2) mm, còn cấp 6,7 lấy t = (0,1 ¸ 0,4) mm. Chiều sâu cắt khi gia công thô mặt lỗ f95 là: t =2,5 mm 1.4. Xác định lượng chạy dao: Lượng chạy dao được tính theo: a-Theo sức bền cán dao b- Theo sức bền cơ cấu chạy dao c-Theo sức bền mảnh hợp kim cứng d- Theo độ cứng vững của chi tiết gia công e- Theo cấp độ nhẵn cần đạt ở nguyên công hoặc bước đang thực hiện Theo các điều kiện tính toán trên có thể thấy rằng, ở bước tiện tinh mặt lỗ thì yêu cầu quan trọng nhất là đảm bảo độ nhám bề mặt gia công theo yêu cầu. Thông thường với bước tiện tinh, khi lượng chạy dao tính theo yêu cầu về độ nhám bề mặt gia công đã đảm bảo thì lượng chạy dao vừa tính được cũng sẽ thoả mãn các điều kiện còn lại. Do vậy, ở bước tiện tinh chỉ cần tính lượng chạy dao thoả mãn độ nhám bề mặt gia công là đủ. Tra lượng chạy dao Sd theo bảng(5-26 trang 169 sổ tay toàn tập Trường ĐHBK Hà Nội) Ta được: Sd =0,2(mm/vg) Chọn theo máy ta được: Sd =0,23(mm/vg) 1.5.Tính tốc độ cắt: Trong đó: - T: tuổi bền của dao. T = 50 phót - t: chiều sâu cắt. t =2,5 mm - S: lượng chạy dao. S = 0,23 mm/vg CV, XV, YV, m, KV: các hệ số. Tra bảng (1-1 chế độ cắt gia công cơ khí) CV = 292; XV = 0,15; YV = 0,3; m = 0,18 KV = KM. Kg. Kl. Khs. Kj = 0,9375.1.0,9.0,81.1 = 0,683 Þ (m/ph) Tính số vòng quay của chi tiết: n (vg/ph) Theo máy chọn: nm = 400 (vg/ph) Vậy tốc độ cắt thực tế là: V = (m/ph) 1.6. Tính thời gian máy: Thời gian máy khi tiện ngoài xác định theo công thức: (phót) Trong đó: . L : chiều dài chi tiết cần gia công. L = 100 (mm) . y : lượng ăn tới của dao. . y1: lượng vượt quá của dao. Lấy y1 = 2 (mm) . i : số lần cắt i = 1. Vậy: 2. Tra chế độ cắt cho các nguyên công còn lại: Nguyên công I: Bước Máy Dao n(vg/ph) S(mm/vg) t(mm) T0 (ph) 1 1K625 T15K6 250 0,23 3,5 1,03 2 400 0,23 2,5 0.87 3 250 0.3 3 1,03 4 250 0,3 2 0,07 Nguyên công II: Bước Máy Dao n(vg/ph) S(mm/vg) t(mm) T0 (ph) 1 1K625 T15K6 250 0,23 3,5 1,03 2 400 0,23 2,5 0.87 3 250 0.3 3 1,03 4 250 0,3 2 0,07 Nguyên công III: Bước Máy Dao v(m/ph) S(mm/V) t(mm) T(ph) 1 1K625 T15K6 300 0.3 2 0.878 2 300 0.3 2 0.06 Nguyên công IV: Bước Máy Dao n(vg/ph) S(mm/vg) t(mm) T(ph) 1 1K625 T15K6 250 0.18 1 0,57 2 250 0.23 1 1,03 3 250 0.23 1 006 4 250 0.23 1 0,06 Nguyên công V: Bước Máy Dao n(vg/ph) S(mm/vg) t(mm) T(ph) 1 1K625 T15K6 250 0,23 1,5 1,06 2 250 0.23 2 0,07 3 250 0.23 2 0.07 Nguyên công VI: PHAY RĂNG Bước Máy Dao n(vg/ph) S(mm/vg) t(mm) T(ph) 1 5K32 P18 60 0.1 13 2 60 0.61 0.5 Nguyên công VII: Bước Máy Dao v(m/ph) S(mm/vg) t(mm) T0 (ph) 1 7B520 P18 8/6 0,12 6 0.066 Nguyên công VIII: TỔNG KIỂM TRA