ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: VŨ ANH TUẤN ………… o0o………… Đồ án : Tính toán thiết kế máy cắt mộng, máy bào via SVTH:NGUYỄN XUÂN TUẤN LỚP:ĐHLT _ĐIỆN K2B 1 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: VŨ ANH TUẤN MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU 3 PHẦN I: 5 TỔNG QUAN VỀ HAI LOẠI MÁY THIẾT KẾ 5 I. MÁY CẮT MỘNG 6 II. MÁY BÀO VIA 6 PHẦN II: 8 TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU PVC 8 I. PHƯƠNG PHÁP TRÙNG HỢP 8 II. PHÂN TỬ POLIME 9 III. CẤU TRÚC PHÂN TỬ - MẮT XÍCH (MER) 9 IV. TÍNH CHẤT CƠ, LÍ, NHIỆT CỦA POLIME 10 PHẦN III: 13 TỪ NGUYÊN LÝ ĐẾN THIẾT KẾ MÁY 13 I. MÁY CẮT MỘNG 13 II. MÁY BÀO VIA 14 PHẦN IV: 17 SVTH:NGUYỄN XUÂN TUẤN LỚP:ĐHLT _ĐIỆN K2B 2 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: VŨ ANH TUẤN TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY 17 I. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY CẮT MỘNG 17 1.1 Phân tích các chuyển động chính khi gia công 17 1.2 Thiết kế dao 18 1.3 Tính, chọn động cơ 19 1.4 Định vị và kẹp chặt chi tiết 22 1.5 Tính lực ma sát sinh ra trong cặp trục bạc 28 1.6 Tính toán truyền động bánh răng - thanh răng 33 1.7 Thiết kế bàn máy và chân đế 37 II. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY BÀO VIA 39 2.1 Chọn phương pháp gia công 39 2.2 Các khái niệm chung về khí nén 39 2.3 Phân tích chuyển động của đầu dao khi gia công 46 2.4 Thiết kế hệ thống đầu dao. 46 2.5 Tính lực cắt 50 2.6 Tính toán lực kẹp 55 2.7 Tính toán lực ma sát của cơ cấu đầu dao trượt trên hai trục 58 2.8 Tính toán chọn Piston-xylanh 65 2.9 Thiết kế chân đế và các thiết bị khác 65 PHẦN V: 67 VẬN HÀNH – BẢO DƯỠNG , SỬA CHỮA 67 I. VẬN HÀNH 67 II. BẢO DƯỠNG, SỬA CHỮA 68 PHẦN VI: 70 SVTH:NGUYỄN XUÂN TUẤN LỚP:ĐHLT _ĐIỆN K2B 3 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: VŨ ANH TUẤN KẾT LUẬN 70 TÀI LIỆU THAM KHẢO 71 PHẦN I:TÍNH CHON CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ I.KHÁI NIỆM, PHÂN LOẠI VÀ CẤU TẠO MÁY BÀO MẶT PHẲNG 1.Khái niệm chung Máy bào mặt phẳng hay còn gọi là máy bào giường hiện nay được sử dụng rộng rãi. Trong các loại máy cơ khí, nó được dùng để gia công bề mặt các chi tiết kim loại có biến dạng lớn. Ngoài ra máy bào mặt phẳng còn được dùng để xẻ rãnh hình T, V, đuôi én. Máy bào có thể gia công bề mặt các chi tiết ở mức độ thô hoặc tinh khác nhau. Truyền động chính trong máy bào mặt phẳng là chuyển động tịnh tiến của bàn máy, bàn máy được kéo bằng một động cơ điện. Chất lượng và năng suất của máy bào mặt phẳng phụ thuộc vào nhiều yếu tố như tốc độ bàn máy, lực cắt, mô men cắt của dao…. Vì vậy việc điều khiển động cơ truyền động cho bàn máy là hết sức quan trọng mà ta cần nghiên cứu và giải quyết. 2.Phân loại Máy bào mặt phẳng hiện nay có nhiều chủng loại, dựa vào kiểu phân loại ta chia thành các nhóm máy bào mặt phẳng như sau: *Dựa vào số trụ phân ra : Máy bào một trụ : ví dụ như các kiểu máy 710 ; 71120 ; 7116 Máy bào hai trụ : ví dụ như các kiểu máy 7210 ; 7212 ; 7216 *Dựa vào chiều dài (L b ) của bàn máy và lực kéo bàn (F k ) ta phân ra: Máy cỡ nhỏ: Chiều dài bàn L b < 3 (m) ; Lực kéo F k = 30 ÷ 50 (KN) Máy cỡ trung bình: Chiều dài bàn L b = 4 ÷ 5 (m) ; Lực kéo F k = 50 ÷ 70 (KN) Máy cỡ nặng (lớn): Chiều dài bàn L b > 5 (m) ; Lực kéo F k > 70 (KN) 3.kết cấu máy bào mặt phẳng Máy bào giường được cấu tạo từ nhiều chi tiết phức tạp, nhiều khối khác nhau. Ở đây ta chỉ mô tả kết cấu bên ngoài và các bộ phận chủ yếu của máy. SVTH:NGUYỄN XUÂN TUẤN LỚP:ĐHLT _ĐIỆN K2B 4 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: VŨ ANH TUẤN Hình 1.1. Hình dáng bên ngoài của máy bào giường hai trụ *Đế máy (thân máy) Được làm bằng gang đúc để đỡ bàn và trụ máy để có khối thế tạo vững chắc cho máy. Đế được xẻ rãnh hình chữ nhật và chữ V để cho bàn máy chuyển động dọc theo đế máy. *Bàn máy Được làm bằng gang đúc dùng để mang chi tiết gia công. Trên bàn máy có 5 rãnh chữ T để gá lắp chi tiết cần gia công. Bàn máy được kéo tịnh tiến trên đế máy nhờ lực kéo của động cơ truyền động. *Giá chữ U Được cấu tạo từ hai trụ thép vững chắc và có một dầm ngang trên cùng. Trong dầm đặt một động cơ để di chuyển xà ngang lên xuống, dọc theo trục có xẻ rãnh, có trục vít nâng hạ và dao động để di chuyển xà *Xà ngang Chuyển động lên xuống theo hai trụ, xà được kẹp chặt khi gia công SVTH:NGUYỄN XUÂN TUẤN LỚP:ĐHLT _ĐIỆN K2B 5 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: VŨ ANH TUẤN *Các bàn dao máy Gồm hai bàn dao đứng và hai bàn dao hông, trục bàn có giá đỡ dao. Giá máy có thể dịch chuyển một góc nào đó để gia công chi tiết, khoảng dịch chuyển lớn nhất của các con trượt là 300 mm, góc quay giá đỡ là ±60 0 . *Bộ phận truyền động Gồm các máy điện xoay chiều, một chiều chuyển động quay và qua các hộp truyền động truyền chuyển động cho các bộ phận của máy Tóm lại: Máy bào giường được cấu tạo hoàn chỉnh sẽ có kết cấu chắc chắn, gọn, đảm bảo tính kỹ thuật, kinh tế, thẩm mỹ. II.CÁC TRUYỀN ĐỘNG CỦA MÁY BÀO GIƯỜNG 1. Truyền động chính của bàn máy Truyền động của bàn là truyền động chính của máy, đây là kiểu chuyển động tịnh tiến và có tính chất chu kỳ lặp lại, mỗi chu kỳ có hai hành trình là hành trình thuận và hành trình ngược. 1.1 Hành trình thuận Là hành trình gia công chi tiết nên còn gọi là hành trình cắt gọt. Ở hành trình này có nhiều giai đoạn khác nhau như khởi động, ăn dao, vào chi tiết, cắt gọt ổn định, dao ra khỏi chi tiết. Ứng với mỗi giai đoạn là một tốc độ yêu cầu khác nhau phụ thuộc vào các yếu tố của chế độ cắt gọt. 1.2 Hành trình ngược Sau khi kết thúc hành trình thuận, bàn máy được đảo chiều và bắt đầu hành trình ngược. Hành trình này bàn máy chạy không tải trở về vị trí ban đầu để chuẩn bị cho chu kỳ làm việc tiếp theo. Tốc độ của bàn máy ở hành trình ngược thường lớn hơn ở hành trình thuận (khoảng 2 ÷ 3 lần) để nâng cao năng suất làm việc của máy. Truyền động của bàn được thực hiện bằng một động cơ điện qua hộp giảm tốc truyền động tới trục vít thanh răng biến chuyển động quay của động cơ thành chuyển động tịnh tiến của bàn. Tốc độ bàn máy được biểu diễn theo thời gian trong một chu kỳ gia công như hình 1.2. SVTH:NGUYỄN XUÂN TUẤN LỚP:ĐHLT _ĐIỆN K2B 6 t t 21 t 9 t 1 t 22 t 3 t 4 t 5 t 61 t 62 t 7 t 8 t 10 t 11 t 12 V ng V V th V 0 V 0 T CK V 0 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: VŨ ANH TUẤN Hình 1.2 Đồ thị tốc độ bàn máy theo thời gian trong một chu kỳ bào Do đặc điểm chuyển động của bàn máy là đảo chiều với tần số làm việc lớn nên quá trình quá độ chiếm thời gian khá lớn trong một chu kỳ làm việc. Chiều dài hành trình (hay chiều dài bàn) càng lớn thì quá trình quá độ chiếm tỷ lệ càng nhỏ. Năng suất của máy được xác định là số hành trình kép trên một đơn vị thời gian, vậy muốn đảm bảo năng suất của máy ta cần tìm hiểu về tốc độ yêu cầu của máy theo thời gian làm việc trong một chu kỳ: • Giả thiết bàn máy đang ở đầu hành trình thuận, bàn máy được tăng tốc đến vận tốc V 0 trong thời gian t 1 . Thường thì vận tốc V 0 = 5 ÷ 15(m/phút) gọi là tốc độ vào dao. • Sau khi chạy ổn định với tốc độ V 0 trong khoảng thời gian t 21 thì dao cắt bắt đầu vào chi tiết. Dao cắt vào chi tiết ở tốc độ thấp nhằm mục đích tránh sứt mẻ dao hoặc chi tiết. • t 22 dao cắt vào chi tiết và cắt với tốc độ V 0 cho đến hết thời gian t 22 . • t 3 là khoảng thời gian bàn máy tăng tốc từ tốc độ V 0 đến tốc độ V th gọi là tốc độ cắt gọt. • t 4 là khoảng thời gian gia công chi tiết với tốc độ cắt gọt V th không đổi. SVTH:NGUYỄN XUÂN TUẤN LỚP:ĐHLT _ĐIỆN K2B 7 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: VŨ ANH TUẤN • t 5 Gần hết hành trình thuận, bàn máy sơ bộ giảm tốc độ từ tốc độ cắt gọt về tốc độ V 0 trong khoảng thời gian t 5 . • t 61 là thời gian tiếp tục gia công nhưng ở tốc độ V 0 • t 62 là khoảng thời gian dao được đưa ra khỏi chi tiết nhưng bàn máy vẫn chạy với tốc độ V 0 . • t 7 là thời gian bàn máy được giảm tốc về 0 để đảo chiều sang hành trình ngược. • t 8 là thời gian bàn máy tăng tốc nhanh sau khi đảo chiều sang hành trình ngược đến tốc độ V ng gọi là tốc độ không tải. • t 9 là khoảng thời gian bàn máy chạy ngược ở tốc độ V ng không đổi. • t 10 Gần hết hành trình ngược, bàn máy được giảm tốc về tốc độ V 0 trong khoảng thời gian t 10 . • t 11 là khoảng thời gian bàn máy vẫn chạy ngược với tốc độ V 0 và bắt đầu giảm tốc về 0 để đảo chiều. • t 12 là thời gian vận tốc giảm về 0 và đảo chiều để kết thúc một chu kỳ làm việc và chuẩn bị cho chu kỳ làm việc tiếp theo. Bàn dao được di chuyển bắt đầu từ thời điểm bàn máy đảo chiều từ hành trình thuận sang hành trình ngược và kết thúc di chuyển trước khi dao cắt vào chi tiết. Tổng thời gian từ khi bắt đầu hành trình thuận cho đến hết hành trình ngược gọi là chu kỳ làm việc của máy bào giường T CK . Tốc độ hành trình thuận được xác định tương ứng với chế độ cắt gọt, thường thì V th = 5 ÷ 120 m/ph. Tốc độ bàn máy lớn nhất có thể đạt V max = 75 ÷ 120 m/ph. Để tăng năng suất máy, tốc độ hành trình ngược chọn lớn hơn tốc độ hành trình thuận V ng = k.V th và thường thì k = 2 ÷ 3 Năng suất của máy phụ thuộc vào số hành trình kép trong một đơn vị thời gian: CK th ng 1 1 n T t t = = + (1-1) • T CK – thời gian một chu kỳ làm việc của bàn máy (s) • t th thời gian bàn máy chuyển động ở hành trình thuận (s) SVTH:NGUYỄN XUÂN TUẤN LỚP:ĐHLT _ĐIỆN K2B 8 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: VŨ ANH TUẤN • t ng thời gian bàn máy chuyển động ở hành trình ngược (s) Giả sử gia tốc bàn máy lúc tăng hay giảm tốc độ là không đổi thì ta có: g.th h.th th th th th L L L t V V / 2 + = + ; ng g.ng h.ng ng ng ng L L L t V V / 2 + = + (1-2) *Trong đó: • L th , L ng : là chiều dài hành trình của bàn máy tương ứng với tốc độ ổn định V th , V ng của hành trình thuận và hành trình ngược. • L g.th , L h.th : là chiều dài hành trình bàn trong quá trình tăng tốc (gia tốc) và quá trình giảm tốc (hãm) ở hành trình thuận. • L g.ng , L h.ng : là chiều dài hành trình bàn trong quá trình tăng tốc (gia tốc) và quá trình giảm tốc (hãm) ở hành trình ngược. Thay (1-2) vào (1-1) ta có: c dc th ng ng 1 1 n = = L L (k +1).L + + t + t V V V d (1-3) *Trong đó: • L = L th + L g.th + L h.th = L ng + L g.ng + L h.ng là chiều dài hành trình máy. • k = ng th V V là tỷ số giữa tốc độ hành trình ngược và hành trình thuận. • t đc là thời gian đảo chiều của bàn máy. Từ công thức (1-3) ta thấy rằng khi đã chọn tốc độ cắt gọt ở hành trình thuận là V th thì năng suất của máy phụ thuộc vào hệ số k và thời gian đảo chiều t đc . Khi k tăng thì V ng tăng nên năng suất của máy tăng, tuy nhiên khi k > 3 thì năng suất của máy tăng không đáng kể vì lúc đó thời gian đảo chiều t đc lại tăng. Nếu chiều dài bàn máy L b > 3 m thì thời gian t đc ít ảnh hưởng đến năng suất mà chủ yếu là hệ số k. Khi chiều dài bàn L b bé và nhất là khi tốc độ V = V max = 75 ÷ 120 (m/ph) thì t đc ảnh hưởng nhiều đến năng suất của máy. Vì vậy một trong các điều kiện cần chú ý khi thiết kế truyền động SVTH:NGUYỄN XUÂN TUẤN LỚP:ĐHLT _ĐIỆN K2B 9 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: VŨ ANH TUẤN cho bàn máy của máy bào giường là cần giảm thời gian quá trình quá độ càng nhỏ càng tốt. Một trong những biện pháp giảm thời gian quá trình quá độ là xác định tỷ số truyền tối ưu của cơ cấu truyền động từ động cơ đến trục làm việc, đảm bảo máy làm việc với gia tốc cao nhất. *Kết luận:Từ những phân tích ở trên ta rút ra các yêu cầu về truyền động chính của máy bào giường như sau: *Phạm vi điều chỉnh tốc độ: D = ngmax max min thmin V V = V V (1-4) Trong đó : • V ngmax : là tốc độ lớn nhất của bàn máy ở hành trình ngược, thường V ngmax = 75 ÷ 120 (m/ph) • V thmin : là tốc độ nhỏ nhất của bàn máy ở hành trình thuận, thường V thmin = 4 ÷ 6 (m/ph). Như vậy phạm vi điều chỉnh tốc độ nằm trong khoảng D = (12,5 ÷ 30)/1 * Đặc tính phụ tải của truyền động chính: Thông thường, để đảm bảo cho công suất đặt là nhỏ nhất cho động cơ truyền động (thường là động cơ một chiều) thì hệ truyền động thường được điều khiển theo hai vùng điều chỉnh, ta có đặc tính của đồ thị phụ tải như sau: Hình 1.3 Đặc tính của phụ tải máy bào giường SVTH:NGUYỄN XUÂN TUẤN LỚP:ĐHLT _ĐIỆN K2B 10 P,M M C P C V min V gh V max V I II [...]... 60 * 1000 *η 60 *1000 * 0,76 - Xác định công suất tính toán: Ptt2=P th Vng Vth = 15,56.40 = 31,12 (KW) 20 Từ các số liệu tính toán ta lập bảng để chọn công suất động cơ: chế V th độ m/ph m/ph cắt Vng lực cắt trọng lức kéo công công suất Fz (KN) lượng max suất tính toán Ptt Gb + Gct Fk(N) đầu trục (KW) SVTH:NGUYỄN XUÂN TUẤN 14 LỚP:ĐHLT _ĐIỆN K2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: VŨ ANH TUẤN Pth (N) 1 6 20 20000... TUẤN 19 LỚP:ĐHLT _ĐIỆN K2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: VŨ ANH TUẤN THIẾ T KẾ MẠCH LỰC HỆ CHO HỆ TRUYỀN ĐỘNG Để thiết kế hệ truyền động cho một đối tượng ta phải căn cứ vào đặc điểm công nghệ của nó, căn cứ vào chỉ tiêu chất lượng mà ta đưa ra phương án hơp lý Với mỗi đối tượng có thể có nhiều phương án truyền động khác nhau, mỗi phương án đều có ưu nhược điểm của nó Nói chung phương án đưa ra phải đảm bảo phần... cố - Cần phải có hai cuộn kháng cân bằng làm tăng kích thước của thiết bị, nếu cuộn kháng thiết kế không chính xác thì cũng sẽ gây ra sự cố trong quá trình làm việc như cháy van, cháy cuộn kháng SVTH:NGUYỄN XUÂN TUẤN 35 LỚP:ĐHLT _ĐIỆN K2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: VŨ ANH TUẤN 5.2.2.Phương pháp điều khiển riêng Đặc điểm của phương pháp này là các bộ chỉnh lưu làm việc không đồng thời với mỗi chiều của... pha, thì chỉnh lưu tia ba pha có số van bán dẫn ít nhất Trong cuộn dây phía thứ cấp máy biến áp có tồn tại dòng điện một chiều, vì vậy làm cho lõi thép máy biến áp chóng bị bão hòa gây phát nóng lõi thép Cuộn dây thứ cấp máy biến áp phải đấu sao, với bốn đầu dây nối ra ngoài và dây trung tính phải lớn gấp đôi dây pha SVTH:NGUYỄN XUÂN TUẤN 31 LỚP:ĐHLT _ĐIỆN K2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: VŨ ANH TUẤN 4.2 Chỉnh... thành hạ nhưng do quán tính điện từ của mạch kích từ lớn (có nhiều vòng dây), thời gian đảo chiều lớn nên không đáp ứng được máy yêu cầu đảo chiều nhanh, mặt khác sự biến thiên dòng kích từ làm xuất hiện sức điện động cảm ứng trong cuộn dây kích từ rất lớn và có thể cháy cuộn kích từ nên không dùng vào hệ truyền động chính máy bào dường SVTH:NGUYỄN XUÂN TUẤN 33 LỚP:ĐHLT _ĐIỆN K2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:... đặc tính cơ điều chỉnh là tuyến tính, dải điều chỉnh tốc độ rộng Đặc biệt động cơ một chiều có khả năng tự động hóa điều chỉnh cao thích hợp cho việc sử dụng để kéo máy sản suất cần ổn định tốc độ lớn Với máy bào giường thì việc gj ổn định tốc độ bàn máy là điều quan trọng đầu tiên để đảm bảo chất lượng của chi tiết gia công, do đó em xin chọn động cơ một chiều kích từ độc lập để truyền động cho bàn máy. .. khiển riêng *Kết luận: chiều điều Ưu điểm nổi bật của hệ T - Đ là tốc độ tác động nhanh cao, không gây ồn và dễ tự động hoá do các van bán dẫn có hệ số khuyếch đại công suất rất cao, điều đó rất thuận tiện cho việc thiết lập các hệ thống tự động điều chỉnh nhiều vòng để nâng cao chất lượng các đặc tính tĩnh và các đặc tính động của hệ thống Nhược điểm chủ yếu là do các van bán dẫn có tính phi tuyến,... tăng điện trở Rf thì độ cứng của đặc Ru + Rf tính cơ càng giảm (dốc), khi Rf = 0 ta có đặc tính cơ tự nhiên Như vậy khi thay đổi điện trở Rf ta thu được một họ đặc tính cơ như hình 2.3 SVTH:NGUYỄN XUÂN TUẤN 23 LỚP:ĐHLT _ĐIỆN K2B ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: VŨ ANH TUẤN ω (rad/s) ωο Uu Rf1 . ĐẾN THIẾT KẾ MÁY 13 I. MÁY CẮT MỘNG 13 II. MÁY BÀO VIA 14 PHẦN IV: 17 SVTH:NGUYỄN XUÂN TUẤN LỚP:ĐHLT _ĐIỆN K2B 2 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: VŨ ANH TUẤN TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY 17 I. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: VŨ ANH TUẤN ………… o0o………… Đồ án : Tính toán thiết kế máy cắt mộng, máy bào via SVTH:NGUYỄN XUÂN TUẤN LỚP:ĐHLT _ĐIỆN K2B 1 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:. sát sinh ra trong cặp trục bạc 28 1.6 Tính toán truyền động bánh răng - thanh răng 33 1.7 Thiết kế bàn máy và chân đế 37 II. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY BÀO VIA 39 2.1 Chọn phương pháp gia công 39 2.2