1. Trang chủ
  2. » Luận Văn - Báo Cáo

Máy uốn ống 3 trụcĐồ án tốt nghiệp Cơ khí chế tạo

92 12 0

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Tiêu đề Thiết Kế Máy Uốn Ống 3 Trục
Người hướng dẫn Thầy Huỳnh Văn Sanh
Trường học Trường đại học
Chuyên ngành Cơ khí chế tạo
Thể loại Đồ án tốt nghiệp
Định dạng
Số trang 92
Dung lượng 4,85 MB
File đính kèm đồ ắn tổng hợp.rar (444 KB)

Cấu trúc

  • 1.1. Tầm quan trọng của sắt, thép (2)
  • 1.2. Tình hình sử dụng máy uốn ống trên thế giới và ở Việt nam (4)
    • 1.2.1. Tình hình sử dụng máy uốn ống trên thế giới (4)
    • 1.2.2. Tình hình sử dụng máy uốn ống ở việt nam (0)
  • Chương 2: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 2.1. Các yêu cầu đối với máy cần thiết kế (2)
    • 2.1.1. Các chỉ tiêu về hiệu quả sử dụng (10)
    • 2.1.2. Khả năng làm việc (10)
    • 2.1.3. Độ tin cậy (10)
    • 2.1.4. An toàn trong sử dụng (10)
    • 2.1.5. Tính công nghệ và tính kinh tế (10)
    • 2.2. Lựa chọn phương án thiết kế (0)
      • 2.2.1. Phương án 1: Cơ cấu truyền lực bằng tay (11)
      • 2.2.2. Phương án 2: Cơ cấu truyền lực cơ (13)
      • 2.2.3. Phương án 3: Cơ cấu truyền lực bằng thủy lực (14)
      • 2.2.4. Phương án 4: Cơ cấu truyền lực bằng khí nén (16)
      • 2.2.5. Lựa chọn phương án thiết kế (0)
  • Chương 3: THIẾT KẾ KỸ THUẬT MÁY 3.1. Tính toán các thông số động học (10)
    • 3.1.1. Các khái niệm cơ bản (18)
    • 3.1.2. Khảo sát chuyển động của điểm trên ống (19)
    • 3.1.3. Cách xác định vị trí của lớp trung hòa biến dạng (20)
    • 3.1.4. Bán kính nhỏ nhất cho phép khi uốn (21)
    • 3.1.5. Xác định kích thước của phôi uốn (0)
    • 3.1.6. Khắc phục hiện tượng đàn hồi sau khi uốn (26)
    • 3.2. Tính toán công suất truyền động (27)
      • 3.2.1. Tính toán công suất khi uốn (27)
      • 3.2.2. Tính toán các kích thước cơ bản của một số chi tiết quan trọng (31)
        • 3.2.2.1. Thiết kế cặp truyền động bánh răng tiêu chuẩn (0)
        • 3.2.2.2. Thiết kế trục (36)
        • 3.2.2.3. Tính chọn tay quay (42)
        • 3.2.2.4. Tính bề dày tấm trên và tấm đỡ (43)
    • 3.3. Thiết kế hộp giảm tốc (44)
      • 3.3.1. Lựa chọn hộp giảm tốc (44)
      • 3.3.2. Kiểm tra động cơ điện (45)
      • 3.3.3. Thiết kế truyền động cặp bánh răng kín tiêu chuẩn đặt trong hộp giảm tốc (0)
      • 3.3.4. Thiết kế truyền động cặp bánh răng thứ 2 đặt trong hộp giảm tốc (0)
      • 3.3.5. Thiết kế trục (56)
      • 3.3.6. Thiết kế gối đỡ trục dùng ổ lăn (71)
      • 3.3.7. Thiết kế khớp nối (75)
        • 3.3.7.1. Chọn kiểu loại nối trục (75)
        • 3.3.7.2. Xác định mômen xoắn tính toán (75)
        • 3.3.7.3. Chọn và kiểm tra nối trục tiêu chuẩn (75)
      • 3.3.8. Hướng dẫn vận hành máy (76)
      • 3.3.9. Những khuyết tật thường xảy ra khi uốn (0)
  • Chương 4:LẬP QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT TRỤC 4.1. Yêu cấu kỹ thuật khi chế tạo trục (0)
    • 4.2. Lập tiến trình công nghệ (78)
    • 4.3. Thiết kế nguyên công (78)
      • 4.3.1. Nguyên công 1: khỏa 2 mặt đầu, khoan 2 lỗ tâm (78)
      • 4.3.2. Nguyên công 2: tiện bậc Φ50, Φ53 vát mép 2x45° bên phải trục… (0)
      • 4.3.3. Nguyên công 3: tiện bậc 2xΦ50, Φ54, Φ30vát mép 2x45° bên trái trục (0)
      • 4.3.4. Nguyên công 4: Tiện ren M30… (85)
      • 4.3.4. Nguyên công 5: Mài bề mặt các bậc trục (0)
      • 4.3.4. Nguyên công 6: Kiểm tra (0)
  • Tài liệu tham khảo (88)

Nội dung

Máy uốn ống 3 trụcĐồ án tốt nghiệp Cơ khí chế tạo.có đầy đủ luận văn và bản vẽ của đồ án tốt nghiệp Trong thời kỳ hội nhập kinh tế Đông, Tây và toàn cầu hóa, cùng với công cuộc đổi mới đất nước, nước ta đang ra sức phát triển các ngành công nghiệp mũi nhọn như: Công nghệ hóa chất, công nghệ luyện kim, cơ khí, may mặc, hàng tiêu dùng,… đã và đang đạt được nhiều kết quả rất đáng khích lệ, phần nào nâng cao đời sống của nhân dân, tạo công ăn việc làm cho hàng triệu người lao động. Một trong những ngành phát triển mạnh mẽ đó, chính là ngành cơ khí nói chung và ngành chế tạo máy nói riêng. Từ khi mới thành lập đến nay ngành chế tạo máy phần nào tạo ra những sản phẩm có chất lượng tốt, năng suất cao và được xuất khẩu ra nhiều thị trường lớn như: EU, Châu Á, hay các thị trường khắc nghiệt như Mỹ,... Ngày nay khoa học kỹ thuật ngày càng phát triển vì vậy mà các doanh nghiệp cơ khí đòi hỏi phải cải tiến phương thức sản xuất, thay thế các thiết bị lạc hậu, cũ kỹ bằng các thiết bị công nghệ cao để đảm bảo chất lượng, độ chính xác gia công cũng như thẫm mỹ của sản phẩm. Tuy nhiên để cải tiến công nghệ thì chi phí đầu tư ban đầu cho việc mua sắm các thiết bị rất cao do các máy hiện nay chủ yếu là nhập từ nước ngoài nên lợi nhuận thấp vì vậy mà nhiều doanh nghiệp không đầu tư hoặc đầu tư không nổi. Đứng trước thực trạng nền kinh tế nước ta như vậy, Đảng và Nhà nước ta đã coi trọng hàng đầu là việc phát triển ngành cơ khí chế tạo, đặc biệt là trong thời kỳ Công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước như hiện nay và đã tạo ra được nhiều máy móc, thiết bị phục vụ cho sự phát triển đất nước để đưa nước ta trở thành một nước phát triển trong tương lai không xa. Để hiểu thêm về máy móc thiết bị cũng như nắm vững các nguyên lý thiết kế, chính vì vậy mà Nhà trường, Khoa giao cho em thực hiện đề tài: “Thiết kế máy uốn ống sắt, năng suất 120 ốngh”. Hiện nay các loại máy này có độ chính xác và năng suất cao chủ yếu là ở nước ngoài. Mục đích của việc nghiên cứu đề tài là thiết kế được máy có chất lượng, năng suất cao nhưng giá thành thấp phục vụ trong nước và có thể xuất khẩu ra nước ngoài.

Tầm quan trọng của sắt, thép

Ngày nay, sắt và thép là những vật liệu thiết yếu trong cuộc sống, hiện diện trong nhiều lĩnh vực như ô tô, xe máy, tàu thủy, xây dựng nhà cửa và đồ dùng gia đình Chúng không chỉ là công cụ quan trọng mà còn góp phần vào sự tiến hóa và phát triển của nhân loại.

Có thể nói tầm quan trọng của sắt thép với con người là rất lớn

Theo Bộ Công Nghiệp, thị trường sắt thép Việt Nam đã tồn tại sự mất cân đối giữa phôi và thép thành phẩm trong nhiều năm, đặc biệt là giữa thép xây dựng và các loại thép cao cấp như thép tấm lá và thép ống Trước tình hình này, Chính phủ đã chỉ đạo Bộ Công nghiệp phối hợp với VSC (Tổng công ty thép Việt Nam) nhanh chóng xây dựng khu liên hiệp thép để cải thiện tình trạng trên.

Hà Tĩnh sở hữu mỏ quặng sắt Thạch Khê với trữ lượng lên đến 500 triệu tấn, đáp ứng nhu cầu sản xuất cho nền kinh tế Để phát triển nguồn tài nguyên này, VSC đã hợp tác với Tập đoàn TATA, một trong những tập đoàn hàng đầu của Ấn Độ trong lĩnh vực sản xuất thép.

Ngành thép Việt Nam vẫn chưa sản xuất được thép tấm cán nóng, theo thông tin từ Bộ Công Nghiệp Năm 2005, VSC đã đưa vào hoạt động nhà máy thép cán nguội Phú Mỹ với công suất 205.000 tấn/năm, nhưng chỉ đáp ứng được 25% nhu cầu thị trường trong nước.

2010 nhu cầu về thép tấm khoảng 5 triệu tấn/năm và đến năm 2015 thì con số này lên đến 7,5 triệu tấn/năm.

Mặc dù thị trường thép Việt Nam rất lớn, nhưng vẫn chưa đáp ứng đủ nhu cầu, dẫn đến việc hơn 93% thép phải nhập khẩu từ Trung Quốc, Nhật Bản và Hàn Quốc Theo Hiệp hội thép Việt Nam, năm 2006, Việt Nam đã nhập 2.586 triệu tấn thép trị giá 1.264 tỷ USD, và chỉ trong quý I/2007, con số này đã đạt 1.124 triệu tấn với giá trị 572 triệu USD Nhằm giải quyết tình trạng này, Nhà Nước đã triển khai các chính sách phù hợp để cân đối thị trường thép thành phẩm và giảm thiểu lãng phí ngoại tệ.

Theo Bộ Xây Dựng, từ những năm 90, việc ứng dụng kết cấu thép trong xây dựng dân dụng và công nghiệp đã phát triển nhanh chóng, với nhiều công trình như nhà xưởng, nhà thi đấu và dàn khoan dầu khí sử dụng thành công Trong tương lai, việc sử dụng kết cấu thép sẽ rất quan trọng, đặc biệt trong xây dựng 44 cầu trên tuyến đường sắt Hà Nội – TP HCM và tòa nhà 30 tầng tại TP HCM, cũng như các cảng biển Nhận thức được tầm quan trọng của sắt thép trong xây dựng, Bộ Giao Thông Vận Tải đã chỉ đạo nghiên cứu và cập nhật công nghệ tiên tiến từ các nước phát triển.

- Một số sản phẩm thép được dùng trong xây dựng dân dụng, cầu đường:

Hình 1.1: Thép được sử dụng trong xây dựng

Hình 1.2: Thép được sử dụng làm cầu đường

Tình hình sử dụng máy uốn ống trên thế giới và ở Việt nam

Tình hình sử dụng máy uốn ống ở việt nam

TỔNG QUAN VỀ MÁY UỐN ỐNG PHỔ BIẾN HIỆN NAY

1.1 Tầm quan trọng của sắt, thép

Ngày nay, sắt và thép là những vật liệu thiết yếu trong cuộc sống hàng ngày, có mặt trong nhiều lĩnh vực như ô tô, xe máy, tàu thủy, xây dựng nhà cửa và đồ dùng gia đình Chúng không chỉ là công cụ quan trọng mà còn góp phần to lớn vào sự tiến bộ và phát triển của loài người.

Có thể nói tầm quan trọng của sắt thép với con người là rất lớn

Theo Bộ Công Nghiệp, thị trường sắt thép Việt Nam đã tồn tại sự mất cân đối trong nhiều năm giữa phôi và thép thành phẩm, cũng như giữa thép xây dựng và các loại thép cao cấp như thép tấm lá và thép ống Để khắc phục tình trạng này, Chính phủ đã chỉ đạo Bộ Công Nghiệp phối hợp với VSC (Tổng công ty thép Việt Nam) khẩn trương xây dựng khu liên hiệp thép.

Hà Tĩnh sở hữu mỏ quặng sắt Thạch Khê với trữ lượng lên tới 500 triệu tấn, đáp ứng nhu cầu sản xuất kinh tế Công ty VSC đã hợp tác với Tập đoàn TATA, một trong những tập đoàn hàng đầu Ấn Độ trong lĩnh vực sản xuất thép.

Ngành thép Việt Nam vẫn chưa sản xuất được thép tấm cán nóng, theo Bộ Công Nghiệp Năm 2005, VSC đã đưa nhà máy thép cán nguội Phú Mỹ vào hoạt động với công suất 205.000 tấn/năm, nhưng chỉ đáp ứng được 25% nhu cầu trong nước.

2010 nhu cầu về thép tấm khoảng 5 triệu tấn/năm và đến năm 2015 thì con số này lên đến 7,5 triệu tấn/năm.

- Mặc dù thị trường thép ở nước ta là rất lớn nhưng do chưa đáp ứng đủ vì vậy có hơn 93% thép nhập từ các nước Trung Quốc, Nhật Bản, Hàn Quốc Theo số liệu của Hiệp hội thép Việt Nam, năm 2006 Việt Nam nhập 2586 triệu tấn thép trị giá 1264 tỉ USD, riêng quý I/2007 nhập 1124 triệu tấn trị giá 572 triệu USD Nhận thấy được sự cấp thiết này vì vậy Nhà Nước đã có những chủ trương phù hợp nhằm cân đối thị trường thép thành phẩm và hạn chế đến mức thấp nhất sự lãng phí nguồn ngoại tệ.

- Theo Bộ Xây Dựng, trong lĩnh vực xây dựng dân dụng và công nghiệp, từ những năm 90 trở lại đây việc sử dụng các kết cấu trong trình bằng thép đã có những tiến bộ nhanh chóng vượt bậc Nhiều công trình xây dựng nhà xưởng, nhà thi đấu, hội trường, các dàn khoan dầu khí,…đã ứng dụng thành công các sản phẩm kết cấu thép Trong thời gian tới việc sử dụng các kết cấu thép vào các công trình rất quan trọng đặc biệt là xây dựng 44 cầu trên tuyến đường sắt Hà Nội – Tp HCM và việc xây dựng tòa nhà 30 tầng tại TpHCM và một trong những công trình cũng không kém phần quan trọng là cảng biển.Nhận thức rõ ý nghĩa và tầm quan trọng của sắt thép trong xây dựng, công nghiệp vì vậy

LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 2.1 Các yêu cầu đối với máy cần thiết kế

Các chỉ tiêu về hiệu quả sử dụng

- Máy thiết kế phải có năng suất và hiệu suất tương đối cao, ít tốn năng lượng, kích thước máy cố gắng thật nhỏ, gọn, chi phí đầu tư thấp, vận hành tương đối dễ dàng …

- Để làm được điều này người thiết kế cần hoàn thiện về sơ đồ kết cấu của máy đồng thời chọn các thông số thiết kế và các quan hệ về kết cấu hợp lý.

Khả năng làm việc

- Máy có thể hoàn thành các chức năng đã định mà vẫn giữ được đồ bền, không thay đổi kích thước cũng như hình dạng của máy, ngoài ra vẫn giữ được sự ổn định, có tính bền mòn, chịu được nhiệt và chấn động

- Để máy có đủ khả năng làm việc cần xác định hợp lý hình dạng, kích thước chi tiết máy, chọn vật liệu thích hợp chế tạo chúng và sử dụng các biện pháp tăng bền như nhiệt luyện, …

Độ tin cậy

- Độ tin cậy là tính chất của máy vừa thực hiện chức năng đã định đồng thời vẫn giữ được các chỉ tiêu về sử dụng (như năng suất, công suất, mức độ tiêu thụ năng lượng, độ chính xác, …) trong suốt quá trình làm việc hoặc trong quá trình thực hiện công việc đã quy định.

- Độ tin cậy được đặc trưng bởi xác suất làm việc không hỏng hóc trong một thời gian quy định hoặc quá trình thực hiện công việc.

An toàn trong sử dụng

Một kết cấu làm việc an toàn có nghĩa là trong điều kiện sử dụng bình thường thì kết cấu đó không gây ra tai nạn nguy hiểm cho người sử dụng, cũng như không gây hư hại cho thiết bị, nhà cửa và các đối tượng xung quanh.

Tính công nghệ và tính kinh tế

- Đây là một trong những yêu cầu cơ bản đối với máy để thỏa mãn yêu cầu về tính công nghệ và tính kinh tế thì máy được thiết kế có hình dạng, kết cấu, vật liệu chế tạo phù hợp với điều kiện sản suất cụ thể, đảm bảo khối lượng và kích thước nhỏ nhất, ít tốn vật liệu nhất, chi phí về chế tạo thấp nhất kết quả cuối cùng là giá thành thấp.

- Máy nên thiết kế với số lượng ít nhất các chi tiết, kết cấu đơn giản, dễ chế tạo và lắp ráp, chọn cấp chính xác chế tạo cho phù hợp nhưng vẫn đảm bảo được điều kiện và quy mô sản xuất cụ thể.

THIẾT KẾ KỸ THUẬT MÁY 3.1 Tính toán các thông số động học

Các khái niệm cơ bản

- Uốn ống hay dập tạo hình đều được tạo ra từ biến dạng dẻo của kim loại để tạo ra hình dạng kích thước mong muốn ban đầu, để tạo nên hình dạng này ta cần có khuôn tạo hình. Khuôn tạo hình được tạo thành từ hai thành phần là: cối và chày.

- Biến dạng đàn hồi, biến dạng dẻo và phá hủy là 3 quá trình nối tiếp nhau xảy ra trong kim loại và phần lớn hợp kim dưới tác dụng của tải trọng gây ra Dưới tác dụng của tải trọng xảy ra 3 quá trình: Biến dạng đàn hồi, biến dạng dẻo kèm biến dạng đàn hồi và phá hủy:

+ Lúc đầu khi tăng tải trọng độ biến dạng Δl tăng theo tỉ lệ bậc nhất với nó, gọi là biến dạng đàn hồi lúc này kim loại có thể trở về vị trí ban đầu.

+ Khi tải trọng vượt quá giá trị nhất định độ biến dạng Δl tăng rất nhanh khi thôi tác dụng tải trọng thì kim loại vẫn bị biến dạng nhưng không lớn lắm được gọi là biến dạng dẻo kèm theo biến dạng đàn hồi.

+ Khi tải trọng đạt đến giá trị max thì lúc này xuất hiện các vết nứt tế vi và làm ứng suất tập trung càng cao hơn dẫn đến các vết nứt càng tăng và to dần, kim loại bị tách rời và bị phá hủy hiện tượng đó gọi là biến dạng phá hủy.

- Khi uốn ống ta chú ý vào các biểu đồ sau vì đối với mỗi vật liệu thì chịu tác dụng một lực phù hợp để không làm phá hủy vật liệu đó:

+ Khi uốn các vật liệu dẻo ta chú ý đến biểu đồ σ - ε:

+ Khi uốn các vật liệu cứng giòn ta chú ý đến biểu đồ P - Δl:

- Từ hai biểu đồ trên ta thấy trong quá trình uốn ống dưới tác dụng của lực uốn làm cho vật liệu ở trạng thái biến dạng dẻo, ở vật liệu dẻo thì vật liệu dễ uốn hơn vì miền σch lớn nhưng đối với vật liệu cứng giòn thì rất khó thực hiện nguyên công uốn vì miền đàn hồi đến miền bền là rất nhỏ nếu tốc độ uốn cao thì lúc này vật liệu sẽ chuyển từ miền biến dạng đàn hồi sang miền phá hủy vì vậy vật liệu sẽ bị phá hủy nên tùy theo vật liệu uốn mà ta chọn tốc độ uốn phù hợp không làm hư hỏng chi tiết uốn.

Khảo sát chuyển động của điểm trên ống

- Để xét chuyển động tròn của ống ta đi xét chuyển động của điểm M trong mặt phẳng oxy, ta lấy điểm O làm cực, vẽ nửa đường thẳng OM Gọi góc giữa trục ox và or là φ, gọi đoạn OM = r Khi đó vị trí của điểm M trên mặt phẳng oxy được xác định bởi hai tham số r và φ Vậy các phương trình chuyển động có dạng: r = r(t) ; φ = φ(t) (3.1)

- Tọa độ r luôn là hằng số và bằng bán kính R của vòng tròn Vì vậy vị trí của điểm M còn được xác định bởi một tham số φ.

- Theo [16, trang 114, công thức 1.15) ta có:

' ϕ ϕ R r v p = Vậy: v = v p = R ω với ω = ϕ ' Với ω: Vận tốc góc của vật, rad/s 30 πn ω - Tính toán gia tốc theo [16, trang 114, công thức 1.16] ta có: tgα=E

Hình 3.3: Chuyển động tròn của điểm

Trong đó: ε = ϕ " : Gia tốc góc của vật, rad/s 2

- Khi áp dụng trong tọa độ cực ta có: a t =Rϕ " ; a n =Rω 2

Cách xác định vị trí của lớp trung hòa biến dạng

- Tại vùng uốn có những lớp kim loại bị nén và co ngắn đồng thời có những lớp kim loại bị kéo và giãn dài theo hướng dọc vì vậy giữa các lớp đó thể nào cũng tồn tại một lớp có chiều dài bằng chiều dài ban đầu của phôi, lớp này người ta gọi là lớp trung hòa biến dạng Lớp trung hòa biến dạng là cơ sở tốt nhất để xác định kích thước phôi uốn và xác định bán kính uốn nhỏ nhất cho phép

- Khi uốn với bán kính uốn lớn, mức độ biến dạng ít vị trí lớp trung hòa biến dạng nằm ở giữa chiều dày của dải phôi nghĩa là bán kính cong ρ bd của lớp trung hòa biến dạng được xác định theo công thức sau:

Trong đó: r : là bán kính uốn, mm s : chiều dày vật liệu, mm

- Nếu uốn với mức độ biến dạng lớn (góc uốn và bán kính uốn nhỏ), tiết diện ngang của phôi bị thay đổi nhiều, chiều dày vật liệu giảm khi đó lớp trung hòa biến dạng không đi qua tiết diện phôi mà dịch chuyển về phía tâm cong ở đây vị trí lớp trung hòa biến dạng được xác định theo công thức sau: b sb s r tb bd

Trong đó: + r: Bán kính uốn, mm

+ s s 1 ξ = : Hệ số giảm chiều dày.

Với: s 1- Chiều dày vật liệu trước khi uốn, mm s - Chiều dày vật liệu sau khi uốn, mm

+ b: Chiều rộng ban đầu của dải, mm

+b tb : Chiều rộng trung bình sau khi uốn, mm

= + Với: b 1,b 2- Chiều rộng ở phía trên và phía dưới của dải sau khi uốn, mm

- Khi chiều rộng của phôi lớn thì tỉ số =1 b b tb

Khi uốn các phôi có tiết diện tròn hoặc hình thoi, đặc tính biến dạng của tiết diện ngang sẽ thay đổi, dẫn đến sự thay đổi của các hệ số ξ và X 0.

Khi uốn phôi có tiết diện tròn với đường kính d và bán kính uốn r lớn hơn 1,5 lần d, tiết diện ngang của phôi gần như không thay đổi, lớp trung hòa biến dạng nằm ở giữa tiết diện phôi.

Trong đó: r: Bán kính uốn, mm d: Đường kính uốn, mm

Khi uốn phôi với bán kính nhỏ hơn hoặc bằng 1,5 lần đường kính, tiết diện ngang của phôi có thể bị biến dạng thành hình ôvan hoặc hình quả trứng Do đó, vị trí lớp trung hòa cần được xác định theo công thức cụ thể.

Trong đó: r: Bán kính uốn, mm

= d ξ : Hệ số biến dày theo hướng kính

Với: d 1: Đường kính của phôi trước khi uốn, mm d 2: Đường kính của phôi sau khi uốn, mm

- Trong thực tế sản xuất để đơn giản cho quá trình tính toán thì bán kính cong của lớp trung hòa biến dạng được xác định như sau: s X bd =r+ 0 ρ (3.8)

Hệ số xê dịch X0 được xác định thông qua thực nghiệm và được cung cấp trong sổ tay, phụ thuộc chủ yếu vào tỷ số r/s, góc uốn α, loại vật liệu và tình trạng của vật liệu.

X0s: Là khoảng cách từ lớp trung hòa biến dạng đến mặt trong của phôi.

Bán kính nhỏ nhất cho phép khi uốn

- Bán kính nhỏ nhất cho phép khi uốn là giá trị bán kính uốn giới hạn có thể uốn được đối với mỗi loại vật liệu nhất định

Khi uốn kim loại, bán kính uốn quá nhỏ có thể gây kéo căng và đứt gãy các thớ kim loại ở lớp ngoài cùng Do đó, việc xác định bán kính nhỏ nhất cho phép khi uốn là cần thiết để tránh hiện tượng nứt gãy, và giá trị này cần phù hợp với tính dẻo của từng loại vật liệu Bán kính này được xác định dựa trên mức độ biến dạng giới hạn của lớp kim loại ngoài cùng.

+ Khi mức độ biến dạng ít:

2 max min s r = s − ε (3.9) hay ( ) max min 2

+ Khi mức độ biến dạng nhiều:

Trong bài viết, ψmax đề cập đến độ co thắt cực đại cho phép của tiết diện ngang vật liệu khi bị kéo Thêm vào đó, s là chiều dày phôi uốn tính bằng mm, trong khi ε là hệ số phụ thuộc vào từng loại vật liệu cụ thể.

- Trong thực tế sản xuất giá trị bán kính nhỏ nhất cho phép đã được xác định bằng thực nghiệm và cho sẵn trong sổ tay [15, bảng 5.48, trang 425]

+ Đối với thép C45, CT38 thì bán kính uốn nhỏ nhất R min =30 ( mm )

3.1.5 Xác định kính thước của phôi uốn

Cơ sở xác định kích thước phôi uốn dựa vào đặc tính của lớp trung hòa biến dạng, với độ dài tương đương với độ dài của phôi ban đầu.

Khi thực hiện uốn với bán kính cong xác định, lớp trung hòa biến dạng được xác định nằm cách mặt trong của phôi một khoảng X0s Do đó, tổng độ dài của phôi sẽ bằng tổng độ dài của các đoạn thẳng và đoạn cong.

Khi uốn vật liệu trên các đoạn cong, độ dày ban đầu s của vật liệu sẽ giảm, dẫn đến sự xê dịch của lớp trung hòa về phía thớ nén một khoảng ∆p Đường trung hòa quy ước được xác định nằm cách bề mặt trong của phôi một khoảng s.

Trong đó: a r : Khoảng cách giữa bán kính cong phía uốn đến bán kính cong của đường trung hòa sau khi uốn.

X 0: Hệ số xê dịch phụ thuộc vào vật liệu, góc uốn, s: Chiều dày vật liệu, mm

- Bán kính đường trung hòa quy ước được tính như sau: a r r p= + (3.12)

Chiều dài khai triển phôi được tính bằng tổng chiều dài của các đoạn thẳng và lượn tròn theo đường trung hòa quy ước Khi uốn phôi với góc uốn α và bán kính uốn r, độ dài của phôi có thể xác định theo công thức cụ thể.

- Nếu uốn nhiều góc với bán kính uốn khác nhau:

Các hệ số X1,…,Xn đặc trưng cho vị trí của lớp trung hòa biến dạng, phụ thuộc vào tỉ số r/s và được xác định dựa trên bảng có sẵn trong sổ tay dập nguội.

Đối với những chi tiết quan trọng có hình dáng phức tạp và yêu cầu độ chính xác cao, việc kiểm tra độ dài của phôi thông qua thực nghiệm là cần thiết trước khi tiến hành sản xuất hàng loạt Điều này giúp tránh những thiệt hại lớn cho xí nghiệp.

Để đảm bảo độ chính xác của chiều dài phôi uốn mà không có kéo phôi, cần lưu ý rằng khi phôi bị kéo, chiều dài và tiết diện ống sẽ thay đổi, ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm.

- Các công thức để xác định các bộ phận của chi tiết khi xác định chiều dài khai triển của nó để uốn:

Bảng 3.1 Một số công thức xác định chiều dài khai triển khi uốn

Hình vẽ Góc uốn Công thức xác định chiều dài khai triển khi uốn

3.1.6 Khắc phục hiện tượng đàn hồi sau khi uốn

Uốn là quá trình biến dạng dẻo kết hợp với biến dạng đàn hồi của vật liệu Sau khi uốn, biến dạng đàn hồi sẽ làm mất đi kích thước và hình dạng ban đầu của sản phẩm, dẫn đến sự thay đổi so với kích thước và hình dạng của khuôn Hiện tượng này được gọi là hiện tượng đàn hồi sau khi uốn.

Hiện tượng đàn hồi dẫn đến sự sai lệch về góc uốn và bán kính uốn Để đạt được góc và bán kính uốn mong muốn cho chi tiết, cần điều chỉnh bán kính uốn và góc uốn của khuôn tương ứng với trị số đàn hồi.

Trị số đàn hồi của vật liệu chủ yếu phụ thuộc vào loại vật liệu, chiều dày, hình dáng chi tiết uốn, bán kính uốn tương đối (r/s), lực uốn và phương pháp uốn được áp dụng.

Khi giới hạn chảy của vật liệu tăng cao, tỷ số r/s cũng sẽ lớn hơn, dẫn đến chiều dày vật liệu giảm và hiện tượng đàn hồi trở nên rõ rệt hơn Giá trị đàn hồi của vật liệu có thể được xác định thông qua các phương pháp thực nghiệm hoặc giải tích.

Khi thực hiện uốn với tỉ số nhỏ hơn 10 s/r, sai lệch chủ yếu xảy ra ở góc uốn, trong khi bán kính uốn chỉ thay đổi không đáng kể Giá trị đàn hồi được cung cấp trong sổ tay dập nguội vẫn giữ nguyên.

Khi thực hiện uốn với tỉ số uốn lớn hơn hoặc bằng 10 s r, cả góc uốn và bán kính uốn đều sẽ thay đổi Bán kính cong của chày có thể được xác định thông qua một công thức cụ thể.

Trong đó: r’: Bán kính của sản phẩm sau khi đàn hồi, mm

=σ : Hệ số uốn. σs: Giới hạn chảy của vật liệu, N/mm 2

E: Mô đun đàn hồi của vật liệu, N/mm 2 s: Chiều dày của vật liệu, mm

- Góc đàn hồi β được xác định theo công thức:

Trong đó: α0: góc của chi tiết sau khi đàn hồi.

Khắc phục hiện tượng đàn hồi sau khi uốn

Uốn là quá trình biến dạng dẻo kết hợp với biến dạng đàn hồi, trong đó tính chất đàn hồi của vật liệu ảnh hưởng đến kết quả Sau khi uốn, biến dạng đàn hồi sẽ mất đi, dẫn đến sự thay đổi kích thước và hình dạng của sản phẩm so với khuôn, hiện tượng này được gọi là đàn hồi sau khi uốn.

Hiện tượng đàn hồi gây ra sự sai lệch về góc uốn và bán kính uốn của chi tiết Để đảm bảo chi tiết có góc và bán kính uốn chính xác, cần điều chỉnh bán kính uốn và góc uốn của khuôn tương ứng với trị số đàn hồi.

Trị số đàn hồi của vật liệu chủ yếu phụ thuộc vào loại vật liệu, độ dày, hình dáng chi tiết uốn, bán kính uốn tương đối (r/s), lực uốn và phương pháp uốn.

Khi giới hạn chảy của vật liệu tăng cao, tỉ số r/s cũng gia tăng và chiều dày vật liệu giảm, hiện tượng đàn hồi trở nên rõ rệt hơn Trị số đàn hồi của vật liệu có thể được xác định thông qua các phương pháp thực nghiệm hoặc giải tích.

Khi thực hiện uốn với tỉ số 15s) thường gặp khó khăn do tính đàn hồi cao Để thực hiện quá trình uốn hiệu quả, cần áp dụng phương pháp uốn có kéo.

Tính toán công suất truyền động

3.2.1 Tính toán công suất khi uốn

Sắt, thuộc nhóm VII trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học, là một kim loại quan trọng, chiếm khoảng 5% trọng lượng vỏ trái đất Sắt và các hợp kim của nó đã đóng góp to lớn vào sự tiến hóa của lịch sử nhân loại.

Sắt, giống như các nguyên tố khác, không thể tồn tại dưới dạng hoàn toàn tinh khiết; các số liệu đo được thường phản ánh loại sắt cụ thể và có thể dao động trong một khoảng nhất định.

- Cơ tính của sắt: Các giá trị về các chỉ tiêu cơ tính của sắt như sau theo [5, trang 96] + Giới hạn bền kéo : σb = 250 N/mm 2

+ Giới hạn chảy : σch = 120 N/mm 2

+ Độ cứng : HB = 80KG/mm 2

+ Độ dai va đập : αk = 3000kJ/m 2

+ Độ giãn dài tương đối: δ = 50%

So với các kim loại phổ biến như nhôm và đồng, sắt có độ bền và độ cứng vượt trội, nhưng vẫn chưa đạt yêu cầu cho chế tạo cơ khí Vì lý do này, sắt nguyên chất thường không được sử dụng trong ngành cơ khí; thay vào đó, các hợp kim của sắt được ưa chuộng hơn do có cơ tính cao hơn rõ rệt.

Khi tính toán công suất uốn của máy, cần xác định công suất tối đa để uốn ống sắt có đường kính lớn nhất là 42 mm và chiều dày ống là 3 mm Để đảm bảo điều kiện phá hủy vật liệu, chúng ta sẽ tính toán công suất tối thiểu cần truyền cho khuôn uốn.

Trong đó: M max u : Mô men uốn lớn nhất, N/mm

W max u : Mô men chống uốn lớn nhất, mm 3

[ ]σ ch : Giới hạn chảy cho phép, N/mm 2

Tra theo [5], ta có: [ ] σ ch = 120(N/mm 2 )

Trong đó: + D: Đường kính của chi tiết, mm

= d η (*) Với d: Đường kính trong của ống, mm

Thay các số liệu vào công thức (3.16) ta có :

⇒ u max σ ch W max x 120.3408 = 408965,7 (N/mm) ≈0,4(KN/m)

- Tính toán lực tối đa cần thiết khi uốn ống:

Theo sản phẩm cần uốn ta có: Bán kính cong của khuôn uốn: r = 100(mm) = 0,1(m)

- Theo đề tài đã cho ta có năng suất uốn: Q = 120 (ống/h)

Trong đó: F: Diện tích bề mặt ống cần uốn, m 2

P: Lực uốn cần thiết, N v: Vận tốc uốn, m/s r: Bán kính khuôn uốn, mm l0: Chiều dài đoạn uốn cong (ta chọn uốn cong một góc α = 90 0 )

Giả sử khi uốn một góc α = 90 0 theo bảng (3.1) ta có ⇒

Khi đó ta có: p = r + X r s =100+21=121 ( mm )

0 s PFrl m v= Q = Công suất cần truyền cho khuôn uốn là

Tốc độ làm việc của khuôn uốn được tính như sau:

- Theo [8, trang 26] Công suất yêu cầu động cơ xác định theo công thức: ht lv ycdc

=η (3.19) ηht: Hiệu suất chung của hệ truyền động k br o br br kn ht η η η η η η η = 1 2 3 (3.20)

Hiệu suất khớp nối được tính toán với công thức η kn = 0,999 η br 1, trong đó η br 1 là hiệu suất của cặp bánh răng 1 với giá trị 0,96 Tương tự, hiệu suất của cặp bánh răng 2 cũng là 0,96, ký hiệu là η br 2 Hiệu suất của cặp ổ lăn đạt 0,99, ký hiệu là η o Đối với hiệu suất của cặp bánh răng ngoài hộp giảm tốc, giá trị là 0,94, ký hiệu là η Cuối cùng, hiệu suất của khuôn được xác định là 0,84, ký hiệu là η k.

Căn cứ vào [8, bảng 3, trang 29] ta chọn động cơ DK42 - 4: ndb = 1500(v/ph), kiểu có bích: Ndm = 2,8(KW), n = 1420(v/ph), cosφ = 0,84, = 1 , 9 dm m

GD (kg.m 2 ), khối lượng = 47(kg)

- Tỉ số truyền chung của hệ thống:

= = h nh = 1420 31 , 6 = 45 lv ht dc i i n i n i h : Tỉ số truyền hộp giảm tốc i nh : Tỉ số truyền ngoài hộp giảm tốc

Truyền động ngoài hộp giảm tốc là truyền động bánh răng nên ta chọn tỉ số truyền i=3,2. vậy tỉ số truyền trong hộp giảm tốc: i h = 3 45 , 2 = 14

- Tính toán các thông số tiêu thụ:

N IV = III η br = + Tốc độ quay:

M x = x η br br = Bảng 3.2: Thông số động học và động lực học các cấp của hệ truyền dẫn

3.2.2 Tính toán các kích thước cơ bản của một số chi tiết quan trọng

3.2.2.1 Thiết kế truyền động cặp bánh răng tiêu chuẩn a) Chọn vật liệu và phương pháp nhiệt luyện:

Bộ truyền chịu tải trọng nhỏ và trung bình có thể được chế tạo từ các loại thép như thép tôi cải thiện, thép thường hóa hoặc thép đúc để làm bánh răng Để tăng khả năng chống mòn, cần chọn độ rắn bề mặt răng bánh nhỏ HB1, với điều kiện HB1 = HB2 + (20÷50)HB, trong đó độ rắn bề mặt răng tối đa là HB < 350.

+ Bánh nhỏ: Thép C50 thường hóa, σb = 620(N/mm 2 ), σch = 320(N/mm 2 ), HB = 230 + Bánh lớn: Thép C45 thường hóa, σb = 600(N/mm 2 ), σch = 300(N/mm 2 ), HB = 200 b) Xác định ứng suất cho phép:

- Ứng suất tiếp xúc cho phép:

Trong đó: + [ ]σ tx N 0: Ứng suất tiếp xúc cho phép khi bánh răng làm việc lâu dài, dựa vào

+ K N ' : Hệ số chu kì ứng suất tiếp xúc

Với: N0: Số chu kỳ cơ sở của đường cong mỏi uốn, được xác định theo [8, bảng 30, trang 62]: N 0 7

N td : Số chu kỳ ứng suất tương đương unt N

Số lần ăn khớp của bánh răng trong một vòng quay được ký hiệu là u, trong khi n là số vòng quay trong một phút của bánh răng Tổng số giờ làm việc của bánh răng được tính bằng công thức t = số giờ/ca x số ca/ngày x số ngày/năm x số năm làm việc Cụ thể, với các giá trị 8 giờ/ca, 260 ca/năm và 8 năm làm việc, tổng số giờ làm việc của bánh răng là 33,280 giờ.

Thay vào công thức (3.23), N td >N 0 chọn K N ' = 1.

Vậy ứng suất tiếp xúc cho phép:

- Ứng suất uốn cho phép:

Bánh răng quay hai chiều ứng suất trong răng sẽ thay đổi đổi chiều:

Trong đó: σ− 1: Giới hạn mỏi uốn trong chu kì ứng suất được xác định bằng công thức: σ b σ − 1 =0,45. Thép C50: σ − 1 =0,45.620'9(N/mm 2 )

Thép C45: σ − 1 =0,45.600'0(N/mm 2 ) n : Hệ số bền dự trữ, chọn n = 1,5

K σ: Hệ số tập trung ứng suất chân răng, K σ = 1,8

K N : Hệ số chu kì ứng suất uốn, m td

Trong đó: N0: Số chu kỳ cơ sở của đường cong mỏi uốn, bánh răng được chế tạo bằng thép, N 0 ≈5.10 6 m: Bậc đường cong mỏi uốn, đối với thép m = 6

Ntd: Số chu kỳ ứng suất tương đương được tính theo công thức (3.23)

⇒ Ứng suất uốn cho phép:

- Ứng suất quá tải cho phép:

+ Ứng suất tiếp xúc quá tải cho phép:

[ ]σ txqt ≈2,5.[ ]σ tx N 0 (3.26) Bánh nhỏ:[ ]σ txqt 1 = 2 , 5 2 , 6 230=1495 ( N / mm 2 )

+ Ứng suất uốn quá tải cho phép:

Bánh lớn: [ ]σ uqt 2 =0 , 8 300=240 ( N / mm 2 ) c) Chọn sơ bộ hệ số tải trọng Ksb: Ksb = 1,4 d) Chọn hệ số chiều rộng bánh răng: = =0 , 3

A b ψ A e) Xác định khoảng cách trục A theo điều kiện bền tiếp xúc:

Chọn A = 150(mm) f) Chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng Đối với bộ truyền bánh răng trụ

Chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng cấp 9 g) Xác định chính xác khoảng cách trục A:

Hệ số tải trọng K được xác định chính xác theo công thức:

Trong đó: - Ktt: Là hệ số tập trung tải trọng, K tt = 1

-K d : Hệ số tải trọng động, được xác định theo [8, bảng 33÷34, trang 64], theo cấp chính xác chế tạo, giá trị vận tốc vòng và độ rắn bề mặt răng, K d = 1 , 45

Sau khi tính toán, hệ số tải trọng K tính toán khác với K sb nhỏ hơn 5%, do đó không cần xác định lại khoảng cách trục A Tiếp theo, cần xác định mô đun, số răng và chiều rộng của bánh răng.

Số răng bánh bị dẫn : Z 2 =i Z 1 =3 , 2 25=80

- Chiều rộng của bánh răng: b 2 =ψ A A=0 , 3 150=45 ( mm ) Đối với bánh răng nhỏ: b 1=( 5÷10 )+b 2 =50÷55 ( mm ) i) Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng:

Sức bền uốn của răng được kiểm tra theo công thức:

Trong đó: y : Là hệ số dạng răng được xác định theo [8, bảng 36, trang 67]

⇒ k) Kiểm nghiệm bánh răng theo quá tải đột ngột:

- Để bộ truyền có khả năng chịu quá tải trong thời gian ngắn cần kiểm tra bộ truyền quá tải theo điều kiện :

Trong đó: σu,σtx: Là giá trị ứng suất uốn và ứng suất tiếp xúc của bộ truyền tính theo tải trọng danh nghĩa

K Hệ số quá tải của hệ thống

Trong đó: Mmax: Mômen lớn nhất có thể cung cấp được cho động cơ điện

M: Mômen xoắn danh nghĩa, N.mm

2 60.0,05 3 uqt uqt σ σ = = < l) Định các thông số hình học chủ yếu của bộ truyền:

- Chiều cao đầu răng: h d =m = 3(mm)

- Độ hở hướng tâm: C = 0,25.m = 0,75(mm)

- Đường kính vòng chia: d c 1 =m Z 1 =3 25=75 ( mm ) d c 2 =m Z 2 =3 80=240 ( mm )

- Đường kính vòng đỉnh răng: D e 1 =d c 1+2 m=75+2 3=81 ( mm )

- Đường kính vòng chân răng: D i 1 =d c 1 −2 m−2 C =75−2 3−2 0 , 75=70 ( mm )

D i 2 =d c 2 −2 m−2 C =240−2 3−2 0 , 75=232 , 5 ( mm ) m) Xác định lực dụng lên trục:

3.2.2.2 Thiết kế trục a) Chọn vật liệu trục:

- Chọn vật liệu trục là thép C45 nhiệt luyện, dựa theo [8, bảng 51, trang 90]

[ ]τ x =20 ( N / mm 2 ), σ b ≥600 ( N / mm 2 ), σ − 1 ≥260 ( N / mm 2 ) b) Tính sơ bộ trục:

Giá trị sơ bộ đường kính trục được tính theo công thức:

Trong đó: n: Số vòng quay của trục, v/ph

120 3 mm d sb ≥ = , chọn dsb = 52(mm) c) Tính gần đúng:

Chúng tôi chọn bạc thay thế ổ bi vì bạc giúp đơn giản hóa cấu trúc và giảm khối lượng gia công Bạc có khả năng chịu mài mòn tốt và đặc biệt dễ thay thế khi sửa chữa Bề mặt lỗ có rãnh chứa dầu bôi trơn, trong khi tỷ số chiều dài và đường kính trong của bạc nằm trong khoảng 0,5 đến 0,9 d l, điều này là một đặc trưng quan trọng về kích thước của bạc.

- Phát thảo sơ bộ kết cấu trục:

Chiều dài của bạc, chọn B = 30(mm),

Bề dày của khuôn: chọn c = 50(mm), chọn: l = 60(mm), e = 50(mm)

Khoảng cách giữa chi tiết quay đến thành ngoài của thân máy, a = 10(mm)

Hình 3.4: Phát thảo sơ bộ kết cấu trục

- Xây dựng sơ đồ tính toán trục:

- Xác định đường kính trục:

Hình 3.5: Sơ đồ tính toán trục

Giả sử chiều các lực như hình vẽ

• Theo phương ox ta có:

Chiều của R CX hướng ngược lại.

Chiều của R AX hướng ngược lại.

• Theo phương oy ta có:

+ Mômen uốn trong mặt phẳng đứng:

M udB = AY = + Mômen uốn trong mặt phẳng ngang:

M uB = udB + unB = + Mômen tương đương tại B:

M tdB = uB + X = + Mômen tương đương tại C:

M tdC = unC + X = + ⇒ Đường kính trục tại B:

3 M mm d B ≥ tdB = σ Chọn dB = 56(mm)

3 M mm d C ≥ tdC = σ Chọn dC = 50(mm)

Hình 3.6: Biểu đồ mô men trục IV d) Định kết cấu và kiểm nghiệm trục:

Dựa theo đường kính trục d = 56(mm) tra theo [8, bảng 52-a, trang 93] chọn kích thước mặt cắt của then và rãnh then: b = 18, h = 11, t = 7, t1 = 4, k = 5,2 , r ≤ 0 , 5

Hình 3.7: Các kích thước cơ bản của rãnh then Chiều dài của mayơ: l m =1 , 5 d =1 , 5 56=84 ( mm )

Chiều dài của then: l t =( 0 , 8÷0 , 9 ) l m =67 , 2÷75 , 6 ( mm ), chọn chiều dài then tiêu chuẩn ltu(mm)

+ Kiểm nghiệm then theo điều kiện bền dập:

Trong đó: Mx : Mômen xoắn cần truyền, N.mm d : Đường kính trục, mm lt : Chiều dài then, mm t : Chiều cao then lắp trong rãnh của trục, mm

[ ]σ d : Ứng suất dập cho phép của then tra [8, bảng 53, trang 95], [ ]σ d =150 ( N / mm 2 )

+ Kiểm nghiệm then theo điều kiện bền cắt:

Trong đó: Mx : Mômen xoắn cần truyền, N.mm d : Đường kính trục, mm lt : Chiều dài then, mm b : Bề rộng then, mm

[ ]τ c : Ứng suất cắt cho phép của then tra [8, bảng 54, trang 95], [ ]τ c =120 ( N / mm 2 )

+ Kiểm nghiệm trục theo hệ số an toàn:

Hệ số an toàn được kiểm nghiệm theo điều kiện:

Với nσ: Hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất pháp m a n K σ ψ βε σ σ σ σ σ σ

= −1 n τ: Hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất tiếp m a n K τ ψ βε τ τ τ τ τ τ

Trong đó: σ − 1,τ − 1: Giới hạn mỏi uốn và mỏi xoắn ứng với chu kỳ đối xứng có thể nhận gần đúng:

Biên độ ứng suất pháp và tiếp sinh ra trong tiết diện trục m τ σ, cùng với trị số trung bình của ứng suất pháp và tiếp ứng suất uốn, thay đổi theo chu kỳ đối xứng.

=0 σ m Ứng suất xoắn thay đổi theo chu kỳ đối xứng (trục quay 2 chiều): max W

Hệ số xét đến ảnh hưởng của trị số ứng suất trung bình đến sức bền mỏi của trục chế tạo bằng thép cácbon trung bình được xác định với ψσ = 0,1 và ψτ = 0,05 Hệ số tăng bền bề mặt trục là β = 1 Ngoài ra, hệ số ảnh hưởng của kích thước tuyệt đối trục đến sức bền mỏi được tra cứu theo tài liệu, với giá trị εσ = 0,82 và ετ = 0,7.

K , : Hệ số tập trung ứng suất thực tế khi uốn và xoắn, giá trị được tra theo [8, bảng 59, trang 99]: K σ = 1 , 49, K τ = 1 , 5

3.2.2.3 Tính chọn tay quay a) Các phương pháp chuyển động và cấu tạo của vít đai ốc:

Tay quay sử dụng bộ truyền động vít – đai ốc để chuyển đổi chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến thông qua sự tiếp xúc giữa các mặt ren của vít và đai ốc Tùy thuộc vào yêu cầu về bố trí kết cấu và mục đích sử dụng, có thể áp dụng nhiều phương pháp chuyển động khác nhau.

+ Vít quay, đai ốc tịnh tiến.

+ Vít vừa quay vừa tịnh tiến còn đai ốc đứng yên cố định với giá thường dùng cho máy ép.

+ Đai ốc quay vít tịnh tiến

+ Đai ốc vừa quay vừa tịnh tiến còn vít cố định tuy nhiên phương án này ít được sử dụng vì khá phức tạp.

Để thiết kế máy với lực dọc trục lớn, nên sử dụng ren hình thang hoặc ren vuông do góc profin nhỏ, giúp giảm thiểu ảnh hưởng của di động hướng tâm Ngoài ra, loại ren này cũng có mức mất mát do ma sát thấp, và đai ốc của vismer được cấu tạo từ hai nửa đai ốc, mang lại hiệu quả cao trong vận hành.

Truyền động vít và đai ốc thường gặp vấn đề hỏng hóc do mòn ren, vì vậy việc chọn vật liệu phù hợp cho vít và đai ốc là rất quan trọng để giảm thiểu mòn Để đạt được lực dọc trục lớn và bảo vệ bề mặt ren, vật liệu vít nên là thép C45 với σ ch = 300 (N/mm²) và σ b = 600 (N/mm²), trong khi vật liệu đai ốc có thể là đồng thanh thiết Ngoài ra, cần thực hiện bôi trơn đầy đủ và tính toán để hạn chế áp suất trên ren, đồng thời kiểm nghiệm độ bền của hệ thống.

- Để vít đủ bền khi làm việc thì có một mômen chống lại mômen của khuôn uốn vì vậy áp dụng [9, công thức 9.13] ta có:

Trong đó: [ ] τ : Ứng suất cho phép do mômen xoắn gây nên, Mpa

W0: Mômen cản xoắn của vít

M: Mômen xoắn tác dụng lên trục, N/mm 2 d2: Đường kính trung bình của vít, mm

Thay vào công thức (3.33) ⇒ d 2 ≥ 3 16 π [ ] τ M = 3 16 3 , 14 408956 200 = 21 , 8 ( mm )

Chọn theo tiêu chuẩn đường kính của vít: d 2 =24 ( mm ), bước ren p = 1,5(mm) d) Xác định kích thước của đai ốc:

- Chiều cao của đai ốc: H =ψ H d 2, với đai ốc hai nửa nên chọn ψ H = 2 , 5 ÷ 3 , 5

- Số vòng ren của đai ốc: x = H/p = 72/4 = 18(vòng)

- Đường kính ngoài của đai ốc: D = (1,5-2)d = 48(mm)

3.2.2.4 Tính bề dày tấm trên a) Chọn vật liệu tấm:

- Vì tấm chịu lực tương đối nhỏ vì vậy ta dùng vật liệu làm tấm là thép CT3 b) Tính bền cho tấm:

- Để đơn giản việc tính toán, ta phải thừa nhận giả thiết của Kiếc-hốp về pháp tuyến của mặt trung gian như sau:

Các điểm vật chất trên đường pháp tuyến của mặt trung gian sẽ dịch chuyển đến vị trí mới trên pháp tuyến của mặt đàn hồi sau khi biến dạng Điều này có nghĩa là pháp tuyến của mặt trung gian không bị biến dạng trong quá trình tấm chịu lực.

Thiết kế hộp giảm tốc

3.3.1 Lựa chọn hộp giảm tốc

- Lực tác dụng lên khuôn: P = 4000(N)

Hình 3.8: Sơ đồ chịu lực của tấm

Hộp giảm tốc khai triển 2 cấp được thiết kế với kết cấu đơn giản, dễ dàng trong việc bố trí, tháo lắp và chế tạo các chi tiết, cho phép hoạt động hiệu quả với tỉ số truyền từ 8 đến 30 Tuy nhiên, loại hộp giảm tốc này cũng gặp phải nhược điểm là các bánh răng không phân bố đối xứng so với ổ, dẫn đến tải trọng không đều theo chiều dài răng ăn khớp.

Hình 3.9: Hộp giảm tốc khai triển hai cấp

3.3.2 Kiểm tra động cơ điện a) Chọn động cơ điện tiêu chuẩn:

Động cơ điện là lựa chọn phổ biến nhờ hiệu suất cao, khả năng điều khiển đơn giản, dễ dàng đảo chiều quay và điều chỉnh tốc độ phù hợp với yêu cầu tải Tuy nhiên, việc bảo quản và sửa chữa động cơ điện có thể phức tạp, đồng thời yêu cầu cao về an toàn trong quá trình sử dụng.

Theo (3.2.1) ta có động cơ điện tiêu chuẩn ĐK 42 – 4, công suất N = 2,8(Kw), vận tốc quay n = 1420(v/ph), cosφ = 0,84, = 1 , 9 dm m

M , mômen bánh đà của rô to

GD 2 = 0,067(Kg.m 2 ), trọng lượng 47(Kg) b) Kiểm tra thời gian khởi động theo điều kiện:

Trong đó: M m : Mô men mở máy của động cơ, được tra bảng theo tiêu chuẩn hoặc được tính theo công thức:

Trong đó: M dm : Mômen định mức của động cơ, Kg.m dm m m

= M β : Hệ số mômen mở máy của động cơ được tra theo [8, bảng 3, trang 29]

P max: Lực của khuôn uốn, N

V: Vận tốc uốn, m/s n: Tốc độ quay động cơ, v/ph η: Hiệu suất truyền động của hệ thống

Thay vào công thức(3.37) t kd = s M c d t c M M

M = + - Mô men cản ban đầu, Kg.m (3.38)

Ta thấy M c = 26 , 2 < M m = 35 , 7 thỏa mãn điều kiện (3.38)

3.3.3 Thiết kế bộ truyền cặp bánh răng kín tiêu chuẩn đặt trong hộp giảm tốc a) Chọn vật liệu và phương pháp nhiệt luyện:

Bộ truyền chịu tải trọng nhỏ và trung bình có thể được chế tạo từ thép tôi cải thiện, thép thường hóa hoặc thép đúc Việc sử dụng các loại thép này giúp tăng cường độ rắn bề mặt răng của bánh răng, đảm bảo hiệu suất hoạt động tối ưu cho hệ thống truyền động.

Để nâng cao khả năng chạy mòn của bộ truyền, độ cứng bề mặt răng của bánh nhỏ (HB1) nên được chọn theo công thức: HB1 = HB2 + (20÷50)HB, trong đó HB là độ cứng của bánh lớn, theo tài liệu [8, bảng 29, trang 58].

+ Bánh nhỏ: Thép C45 thường hóa, σb = 600(N/mm 2 ), σch = 300(N/mm 2 ), HB = 220

+ Bánh lớn: Thép C35 thường hóa, σb = 520(N/mm 2 ), σch = 270(N/mm 2 ), HB = 190 b) Xác định ứng suất cho phép:

- Ứng suất tiếp xúc cho phép:

Trong đó: [ ]σ tx N 0: Ứng suất tiếp xúc cho phép khi bánh răng làm việc lâu dài, dựa vào [8, bảng 30, trang 62]: [ ]σ tx N 0 = 2,6HB

K N ' : Hệ số chu kì ứng suất tiếp xúc

Trong đó: N 0: Số chu kỳ cơ sở của đường cong mỏi uốn, được xác định theo [8, bảng 30, trang 62]:N 0 7

N td : Số chu kỳ ứng suất tương đương t n u N

Số lần ăn khớp của bánh răng trong một vòng quay được ký hiệu là u, trong khi n đại diện cho số vòng quay trong một phút Tổng số giờ làm việc của bánh răng được tính bằng công thức t = số giờ/1 ca x số ca/1 ngày x số ngày/1 năm x số năm làm việc.

Vậy ứng suất tiếp xúc cho phép:

- Ứng suất uốn cho phép:

Bánh răng quay một chiều ứng suất trong răng sẽ thay đổi mạch động:

− 1 σ : Giới hạn mỏi uốn trong chu kì ứng suất được xác định bằng công thức: σ b σ − 1 =0,45. Thép C50: σ − 1 =0 , 45 600=270 ( N / mm 2 )

Thép C45: σ − 1 =0 , 45 520=234 ( N / mm 2 ) n : Hệ số bền dự trữ, chọn n = 1,5

K σ: Hệ số tập trung ứng suất chân răng, K σ= 1,8

K N : Hệ số chu kì ứng suất uốn, m td

Trong đó: N0: Số chu kỳ cơ sở của đường cong mỏi uốn, bánh răng được chế tạo bằng thép N 0 ≈5.10 6 m: Bậc đường cong mỏi uốn, đối với thép m = 6

Ntd: Số chu kỳ ứng suất tương đương t n u N

Trong công thức tính toán hiệu suất của bánh răng, u đại diện cho số lần ăn khớp trong một vòng quay, n là số vòng quay mỗi phút, và t là tổng số giờ làm việc của bánh răng Cụ thể, t được tính bằng cách nhân số giờ làm việc trong một ca với số ca làm việc trong một ngày, tiếp theo là số ngày trong một năm và số năm hoạt động của bánh răng.

⇒ Ứng suất uốn cho phép:

- Ứng suất quá tải cho phép:

+ Ứng suất tiếp xúc quá tải cho phép:

+ Ứng suất uốn quá tải cho phép:

Bánh lớn: [ ]σ uqt 2 =0 , 8 270=216 ( N / mm 2 ) c) Chọn sơ bộ hệ số tải trọng Ksb: Ksb = 1,4 d) Chọn hệ số chiều rộng bánh răng: = = 0 , 4

A b ψ A e) Xác định khoảng cách trục A theo điều kiện bền tiếp xúc:

Chọn A = 100(mm) f) Chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng: Đối với bộ truyền bánh răng trụ

Chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng cấp 9 g) Xác định chính xác khoảng cách trục A:

- Để xác định chính xác khoảng cách trục A được xác định theo hệ số tải trọng K, hệ số tải trọng K được xác định theo công thức: đ tt K K

Trong đó: K tt : Hệ số tập trung tải trọng, khi bộ truyền chịu tải trọng tĩnh K tt = 1

K đ : Hệ số tải trọng động, được xác định theo [8, bảng 33÷34, trang 64÷65]:K đ = 1 , 4

K ta thấyK = K sb vì vậy không cần xác định lại khoảng cách trục A h) Xác định mô đun, số răng, chiều rộng của bánh răng:

Số răng bánh bị dẫn: Z = i Z = 4 20 = 80

- Chiều rộng của bánh răng: b 2 =ψ A A=0 , 4 100=40 Đối với bánh răng nhỏ: b 1=( 5÷10 )+b 2 =45÷50 i) Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng:

Sức bền uốn của răng được kiểm tra theo công thức:

Trong đó: y: Hệ số dạng răng được xác định theo [8, bảng 36, trang 67]

Trong đó: - Răng bánh lớn: y = 0,511

⇒ k) Kiểm nghiệm bánh răng theo quá tải đột ngột:

- Để bộ truyền có khả năng chịu quá tải trong thời gian ngắn cần kiểm tra bộ truyền quá tải theo điều kiện:

Trong đó: σu,σtx: Là giá trị ứng suất uốn và ứng suất tiếp xúc của bộ truyền tính theo tải trọng danh nghĩa

K qt : Hệ số quá tải của hệ thống

Trong đó: Mmax: Mômen lớn nhất có thể cung cấp được cho động cơ điện

M : Mômen xoắn danh nghĩa, N.mm

2 31.0,49 15,2 uqt uqt σ σ = = < l) Định các thông số hình học chủ yếu của bộ truyền:

- Chiều cao đầu răng: h d = m = 2 (mm)

- Độ hở hướng tâm: C = 0,25.m = 0,5(mm)

- Đường kính vòng chia: d c 1 =m Z 1 =2 20=40 ( mm ) d c 2 =m Z 2 =2 80=160 ( mm )

- Đường kính vòng đỉnh răng: D e 1 =d c 1+2 m=40+2 2=44 ( mm )

- Đường kính vòng chân răng: D i 1 =d c 1 −2 m−2 C =40−2 2−2 0 , 5=35 ( mm )

D i 2 =d c 2 −2 m−2 C =160−2 2−2 0 , 5=155 ( mm ) m) Tính lực tác dụng lên trục:

3.3.4 Truyền động cặp bánh răng thứ 2 trong hộp giảm tốc a) Chọn vật liệu và phương pháp nhiệt luyện:

Bộ truyền chịu tải trọng nhỏ và trung bình có thể được chế tạo từ thép tôi cải thiện, thép thường hóa hoặc thép đúc để sản xuất bánh răng Việc sử dụng các loại thép này giúp nâng cao độ rắn bề mặt của răng, đảm bảo hiệu suất và độ bền cho bộ truyền.

Để cải thiện khả năng chạy mòn của bộ truyền, khi HB nhỏ hơn 350, cần chọn độ rắn bề mặt răng bánh nhỏ HB1 theo công thức: HB1 = HB2 + (20÷50)HB.

+ Bánh nhỏ: Thép C50 thường hóa, σb = 620(N/mm 2 ), σch = 320(N/mm 2 ), HB = 230.

+ Bánh lớn: Thép C40 thường hóa, σb = 560(N/mm 2 ), σch = 280(N/mm 2 ), HB = 210. b) Xác định ứng suất cho phép:

- Ứng suất tiếp xúc cho phép:

Trong đó: [ ]σ tx N 0: Ứng suất tiếp xúc cho phép khi bánh răng làm việc lâu dài, dựa vào [8, bảng 30, trang 62]: [ ]σ tx N 0 = 2,6HB

K N ' : Hệ số chu kì ứng suất tiếp xúc, chọn K N ' = 1.

Vậy ứng suất tiếp xúc cho phép:

- Ứng suất uốn cho phép:

Bánh răng quay một chiều ứng suất trong răng sẽ thay đổi mạch động:

− 1 σ : Giới hạn mỏi uốn trong chu kì ứng suất được xác định bằng công thức: σ b σ − 1 =0,45. Thép C50: σ − 1 =0,45.620'9(N/mm 2 )

Thép C45: σ − 1 =0,45.560%2(N/mm 2 ) n : Hệ số bền dự trữ, chọn n = 1,5

K σ: hệ số tập trung ứng suất chân răng, K σ= 1,8

K N : Hệ số chu kì ứng suất uốn, m td

Trong đó: N0: Số chu kỳ cơ sở của đường cong mỏi uốn, bánh răng được chế tạo bằng thép N 0 ≈5.10 6 m: Bậc đường cong mỏi uốn, đối với thép m = 6

Ntd: Số chu kỳ ứng suất tương đương t n u N

⇒ Ứng suất uốn cho phép:

- Ứng suất quá tải cho phép:

+ Ứng suất tiếp xúc quá tải cho phép:

+ Ứng suất uốn quá tải cho phép:

Bánh lớn: [ ]σ uqt 2 =0 , 8 256=204 , 8 ( N / mm 2 ) c) Chọn sơ bộ hệ số tải trọng Ksb: Ksb = 1,4 d) Chọn hệ số chiều rộng bánh răng: = =0 , 4

A b ψ A e) Xác định khoảng cách trục A theo điều kiện bền tiếp xúc:

Chọn A = 136(mm) f) Chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng: Đối với bộ truyền bánh răng trụ được tính theo công thức sau:

Chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng cấp 9 g) Xác định chính xác khoảng cách trục A:

- Hệ số tải trọng K được xác định theo công thức sau: đ tt K K

K = Trong đó: K tt : Hệ số tập trung tải trọng, khi bộ truyền chịu tải trọng tĩnh K tt = 1

K đ : Hệ số tải trọng động, được xác định theo [8, bảng 33÷34, trang 64÷65]: K đ = 1 , 1

K ta thấy K tính toán khác vớiK sb hơn 5% vì vậy cần xác định lại khoảng cách trục A theo công thức sau:

A sb sb = h) Xác định mô đun, số răng, chiều rộng của bánh răng:

Số răng bánh bị dẫn: Z 2 =i Z 1 =3 , 5 25=87 , 5, chọn Z 2 = 88

- Chiều rộng của bánh răng: b 2 =ψ A A=0 , 4 126=50 , 4 Đối với bánh răng nhỏ: b 1=( 5÷10 )+b 2 =55 , 4÷60 , 4 i) Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng:

Sức bền uốn của răng được kiểm tra theo công thức:

Với y: Là hệ số dạng răng được xác định theo [8, bảng 36, trang 67]

⇒ k) Kiểm nghiệm bánh răng theo quá tải đột ngột:

- Để bộ truyền có khả năng chịu quá tải trong thời gian ngắn cần kiểm tra bộ truyền quá tải theo điều kiện :

Trong đó: σu,σtx: Là giá trị ứng suất uốn và ứng suất tiếp xúc của bộ truyền tính theo tải trọng danh nghĩa

K qt : Hệ số quá tải của hệ thống

Trong đó: Mmax: Mômen lớn nhất có thể cung cấp được cho động cơ điện

M: Mômen xoắn danh nghĩa, N.mm

2 44.0,15 6,7 uqt uqt σ σ = = < l) Định các thông số hình học chủ yếu của bộ truyền:

- Chiều cao đầu răng: h d = m = 2,5 (mm)

- Độ hở hướng tâm: C = 0,25.m = 0,625(mm)

- Đường kính vòng chia: d c 1 =m Z 1 =2 , 5 25=62 , 5 ( mm ) d c 2 =m Z 2 =2 , 5 88=220 ( mm )

- Đường kính vòng đỉnh răng:D e 1 =d c 1+2 m=62 , 5+2 2 , 5=67 , 5 ( mm )

- Đường kính vòng chân răng:D i 1 =d c 1−2 m−2 C=62 , 5−2 2 , 5−2 0 , 625=56 , 5 ( mm )

D i 2 =d c 2 −2 m−2 C =220−2 2 , 5−2 0 , 625=214 ( mm ) m) Tính lực tác dụng lên trục:

3.3.5 Thiết kế trục a) Chọn vật liệu trục:

- Chọn vật liệu là thép C45 nhiệt luyện theo [8, bảng 51, trang 90] ta chọn:

C mm N mm b N σ σ b) Tính sơ bộ đường kính trục:

II sbII ≥ = = , chọn d sbII =24 ( mm )

III sbIII ≥ = = , chọn d sbIII =36 ( mm ) c) Tính gần đúng trục:

+ Chọn ổ bi một dãy, cở trung tiêu chuẩn, dựa vào đường kính sơ bộ ta có:

B= 0,5÷0,9 ổ I: B 1 =( 0 , 5÷0 , 9 ) 16=8÷14 , 4, chọn B 1 =10 ổ II: B 2 =12÷21 , 6, chọn B 2 =20 ổ III: B 3 =18÷32 , 4, chọn B 3 =30

- Phát thảo hộp giảm tốc:

+ Khoảng cách từ mặt cạnh chi tiết quay đến thành trong của hộp, a = 10(mm)

+ Khoảng cách giữa các chi tiết quay, c = 15(mm)

+ Khoảng cách từ cạnh ổ đến thành trong và thành ngoài của hộp, D = 5(mm)

+ Khoảng cách từ nắp ổ đến cạnh chi tiết đang quay ngoài hộp, l4 = 15(mm)

+ Chiều dài phần mayơ lắp với trục, l5 = 1,3d

Hình 3.10: Sơ đồ phát thảo hộp giảm tốc khai triển hai cấp

- Xây dựng sơ đồ tính toán trục:

Hình 3.13: Sơ đồ tính toán trục III Hình 3.11: Sơ đồ tính toán trục I

Hình 3.12: Sơ đồ tính toán trục II

- Xác định đường kính trục:

+ Trục I: Giả sử các chiều như hình vẽ:

• Theo phương ox ta có:

• Theo phương oy ta có:

+ Mômen uốn trong mặt phẳng đứng:

M udB = AY = + Mômen uốn trong mặt phẳng ngang:

M unB = AX = ⇒ Mômen uốn tại B:

M uB = udB + unB = + Mômen tương đương tại B:

M tdB = uB + X = + ⇒ Đường kính trục:

3 M mm d B ≥ tdB = σ Chọn dB = 18(mm)

Hình 3.14: Biểu đồ mô men trục I

• Theo phương ox ta có:

• Theo phương oy ta có:

+ Mômen uốn trong mặt phẳng đứng:

M udC = CY = + Mômen uốn trong mặt phẳng ngang:

M uB = udB + unB = + Mômen tương đương tại B:

M tdB = uB + X = + ⇒Mômen uốn tại C:

M uC = udC + unC = + Mômen tương đương tại C:

M tdC = unC + X = + ⇒ Đường kính trục:

3 M mm d B ≥ tdB = σ Chọn dB = 24(mm)

3 M mm d C ≥ tdC = σ Chọn dC = 26(mm)

Hình 3.15: Biểu đồ mô men trục II

• Theo phương ox ta có:

Chiều RCX ngược lại so với chiều ban đầu.

• Theo phương oy ta có:

+ Mômen uốn trong mặt phẳng đứng:

M udC = r = + Mômen uốn trong mặt phẳng ngang:

M uB = udB + unB = + Mômen tương đương tại B:

M tdB = uB + X = + ⇒Mômen uốn tại C:

M uC = udC + unC = + Mômen tương đương tại C:

M tdC = unC + X = + ⇒ Đường kính trục:

3 M mm d B ≥ tdB = σ Chọn dB = 40(mm)

3 M mm d C ≥ tdC = σ Chọn dC = 48(mm)

Hình 3.16: Biểu đồ mô men trục III d) Định kết cấu & kiểm nghiệm trục:

- Trục I: Dựa theo đường kính trục d = 18(mm) tra theo [8, bảng 52-a, trang 93] chọn kích thước mặt cắt của then và rãnh then và các thông số của then: b = 5, h = 5, t = 3,2, t1 = 1,9, k = 2, r ≤ 0 , 2

Chiều dài của mayơ: l m =1 , 3 d =1 , 3 18=23 , 4 ( mm )

Chiều dài của then: l t =( 0 , 8÷0 , 9 ) l m =18 , 7÷21 , 06 ( mm ), chọn chiều dài then tiêu chuẩn lt (mm)

+ Kiểm nghiệm then theo điều kiện bền dập:

Trong đó: Mx : Mômen xoắn cần truyền, N.mm d : Đường kính trục, mm lt : Chiều dài then, mm t : Chiều cao then lắp trong rãnh của trục, mm

[ ]σ d : Ứng suất dập cho phép của then tra [8, bảng 53, trang 95], [ ]σ d =150 ( N / mm 2 )

+ Kiểm nghiệm then theo điều kiện bền cắt:

Trong đó: Mx : Mômen xoắn cần truyền, N.mm d : Đường kính trục, mm lt : Chiều dài then, mm b : Bề rộng then, mm

[ ]τ c : Ứng suất cắt cho phép của then tra [8, bảng 54, trang 95], [ ]τ c =120 ( N / mm 2 )

+ Kiểm nghiệm trục theo hệ số an toàn:

Hệ số an toàn được kiểm nghiệm theo điều kiện:

Với nσ : Hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất pháp m a n K σ ψ βε σ σ σ σ σ σ

= −1 n τ : Hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất tiếp m a n K τ ψ βε τ τ τ τ τ τ

Trong đó: σ − 1,τ − 1: Giới hạn mỏi uốn và mỏi xoắn ứng với chu kỳ đối xứng có thể nhận gần đúng:

Biên độ ứng suất pháp và tiếp sinh ra trong tiếp diện trục m có ảnh hưởng đáng kể đến trị số trung bình của ứng suất pháp và tiếp ứng suất uốn Những giá trị này thay đổi theo chu kỳ đối xứng, điều này cần được chú ý trong quá trình phân tích và thiết kế kết cấu.

=0 σ m Ứng suất xoắn thay đổi theo chu kỳ đối xứng (trục quay 2 chiều):

Hệ số ψσ = 0,1 và ψτ = 0,05 được sử dụng để xem xét ảnh hưởng của trị số ứng suất trung bình đến sức bền mỏi của trục chế tạo bằng thép cácbon trung bình Hệ số β = 1 là hệ số tăng bền bề mặt trục Ngoài ra, hệ số εε được sử dụng để đánh giá ảnh hưởng của kích thước tuyệt đối của trục đến sức bền mỏi, với giá trị được tra cứu từ tài liệu [8, bảng 57, trang 98].

K , : Hệ số tập trung ứng suất thực tế khi uốn và xoắn, giá trị được tra theo [8, bảng 59, trang 99]

Dựa theo đường kính trục d = 24(mm) tra [8, bảng 52-a, trang 93] chọn kích thước mặt cắt của then và rãnh then: b = 8, h = 7, t = 4,5 , t1 = 2,6, k = 3, r ≤ 0 , 3

Chiều dài của mayơ: l m =1 , 3 d =1 , 3 24=31 , 2 ( mm )

Chiều dài của then: l t =( 0 , 8÷0 , 9 ) l m =24 , 9÷28 , 08 ( mm ), chọn chiều dài then tiêu chuẩn lt%(mm)

+ Kiểm nghiệm then theo điều kiện bền dập:

+ Kiểm nghiệm then theo điều kiện bền cắt:

+ Kiểm nghiệm trục theo hệ số an toàn:

Hệ số an toàn được kiểm nghiệm theo điều kiện:

Với nσ : Hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất pháp m a n K σ ψ βε σ σ σ σ σ σ

= −1 n τ : Hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất tiếp m a n K τ ψ βε τ τ τ τ τ τ

Trong đó: σ − 1,τ − 1: Giới hạn mỏi uốn và mỏi xoắn ứng với chu kỳ đối xứng có thể nhận gần đúng:

Biên độ ứng suất pháp và tiếp sinh ra trong tiếp diện trục m τ σ có trị số trung bình của ứng suất pháp và tiếp ứng suất uốn thay đổi theo chu kỳ đối xứng.

=0 σ m Ứng suất xoắn thay đổi theo chu kỳ đối xứng (trục quay 2 chiều):

Hệ số ψσ = 0,1 và ψτ = 0,05 được sử dụng để đánh giá ảnh hưởng của trị số ứng suất trung bình đến sức bền mỏi của trục chế tạo bằng thép cácbon trung bình Hệ số β = 1 thể hiện khả năng tăng bền bề mặt trục Ngoài ra, hệ số εε xem xét ảnh hưởng của kích thước tuyệt đối của trục đến sức bền mỏi, với các giá trị được tra cứu theo tài liệu [8, bảng 57, trang 98].

K , : Hệ số tập trung ứng suất thực tế khi uốn và xoắn, giá trị được tra theo [8, bảng 59, trang 99]

Dựa theo đường kính trục d = 48(mm) tra [8, bảng 52-a, trang 93] chọn kích thước mặt cắt của then và rãnh then: b = 14, h = 9, t = 5,8 , t1 = 3,3, k = 4,2 , r ≤ 0 , 3

Chiều dài của mayơ: l m =1 , 3 d =1 , 3 48=62 , 4 ( mm )

Chiều dài của then: l t =( 0 , 8÷0 , 9 ) l m =49 , 92÷65 , 16 ( mm ), chọn chiều dài then tiêu chuẩn ltP(mm)

+ Kiểm nghiệm then theo điều kiện bền dập:

+ Kiểm nghiệm then theo điều kiện bền cắt:

+ Kiểm nghiệm trục theo hệ số an toàn:

Hệ số an toàn được kiểm nghiệm theo điều kiện:

Với nσ : Hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất pháp m a n K σ ψ βε σ σ σ σ σ σ

= −1 n τ : Hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất tiếp m a n K τ ψ βε τ τ τ τ τ τ

Trong đó: σ − 1,τ − 1: Giới hạn mỏi uốn và mỏi xoắn ứng với chu kỳ đối xứng có thể nhận gần đúng :

Biên độ ứng suất pháp và tiếp sinh ra trong tiếp diện trục m τ σ có vai trò quan trọng trong việc đánh giá ứng suất Trị số trung bình của ứng suất pháp và tiếp ứng suất uốn thay đổi theo chu kỳ đối xứng, ảnh hưởng đến độ bền và tính ổn định của vật liệu.

=0 σ m Ứng suất xoắn thay đổi theo chu kỳ đối xứng (trục quay 2 chiều ):

Hệ số ψσ = 0,1 và ψτ = 0,05 được sử dụng để xem xét ảnh hưởng của trị số ứng suất trung bình đến sức bền mỏi của trục chế tạo bằng thép cácbon trung bình Hệ số β = 1 là hệ số tăng bền bề mặt trục Ngoài ra, hệ số ε ε được áp dụng để đánh giá ảnh hưởng của kích thước tuyệt đối của trục đến sức bền mỏi, với giá trị được tra cứu theo tài liệu [8, bảng 57, trang 98].

K , : Hệ số tập trung ứng suất thực tế khi uốn và xoắn, giá trị được tra theo [8, bảng 59, trang 99]

3.3.6 Thiết kế gối đỡ trục dùng ổ lăn a) Chọn loại ổ lăn:

Chọn ổ bi đỡ một dãy cho máy làm việc với tải trung bình và lực dọc trục nhỏ, giúp tiết kiệm chi phí và đơn giản hóa quá trình lắp ráp cũng như bảo quản Hệ số ma sát rất thấp, nằm trong khoảng f = (0,002÷0,004).

Hình 3.17: Sơ đồ chịu lực của ổ I

- Xác định tải của ổ: Tải của ổ được tính theo hệ số khả năng làm việc Ct được xác định theo [8, công thức 8-2, trang 108]:

Trong đó: n : Số vòng quay của ổ, n = 1420 (v/ph). h : Số giờ làm việc của ổ đến thay thế (tuổi thọ của ổ), chọn h = 170000 (giờ).

Q : Tải trọng tương đương của ổ, daN.

Q : được xác định theo [8, công thức 8-4, trang 108]:

Q = R.K v K t K đ (3.38) Trong đó: K v : Hệ số vòng quay của ổ, Xác định theo [8, bảng 67, trang 109] , K v =1

K t :Hệ số ảnh hưởng của nhiệt độ, xác định theo [8, bảng 69, trang 110],K t =1

K đ : Hệ số tải trọng động, xác định theo [8, bảng 70, trang 111], K đ =1

R : Lực hướng tâm tác dụng lên trục, N

Q= = AY + CY = + = Thay vào công thức (3.37): C t = 23 , 7 ( 1420 170000 ) 0 , 3 = 7754

Khi chọn ổ bi phải thỏa mãn điều kiện: C bang >C t

Tra [8, bảng 71, trang 112] ta chọn ổ bi cỡ nhẹ, kí hiệu ổ bi 202 và có các thông số kỹ thuật sau:

Bảng 3.3: Thông số kỹ thuật của ổ bi 202 cỡ nhẹ

Kí hiệu quy ước d (mm)

Chỗ vát mép, r (mm) Đường kính bi (mm)

Hình 3.18: Cấu tạo chung của ổ lăn c) Trục II:

Hình 3.19: Sơ đồ chịu lực của ổ II

- Xác định tải của ổ: Tải của ổ được tính theo hệ số khả năng làm việc Ct được xác định theo [8, công thức 8-2, trang 108]:

C t Trong đó: n : Số vòng quay của ổ, n = 355 (v/ph). h : Số giờ làm việc của ổ đến thay thế (tuổi thọ của ổ), chọn h = 170000 (giờ).

Q : Tải trọng tương đương của ổ, daN.

Q : được xác định theo [8, công thức 8-4, trang 108]:

Q = R.K v K t K đ Trong đó: K v : Hệ số vòng quay của ổ, xác định theo [8, bảng 67, trang 109], K v = 1 K t

:Hệ số ảnh hưởng của nhiệt độ, xác định theo [8, bảng 69, trang 110], K = 1

K đ : Hệ số tải trọng động, xác định theo [8, bảng 70, trang 111], K đ = 1.

R : Lực hướng tâm tác dụng lên trục, N

Khi chọn ổ bi phải thỏa mãn điều kiện: t bang C

Tra [8, bảng 71, trang 112] ta chọn ổ bi cỡ nhẹ, kí hiệu ổ bi 204 và có các thông số kỹ thuật sau:

Bảng 3.4: Các thông số kỹ thuật của ổ bi 204 cỡ nhẹ

Kí hiệu quy ước d (mm)

Chỗ vát mép, r (mm) Đường kính bi (mm)

Hình 3.20: Sơ đồ chịu lực của ổ III

- Xác định tải của ổ: Tải của ổ được tính theo hệ số khả năng làm việc Ct được xác định theo [8, công thức 8-2, trang 108]:

C t Trong đó: n : Số vòng quay của ổ, n = 101,4 (v/ph). h : Số giờ làm việc của ổ đến thay thế (tuổi thọ của ổ ), chọn h = 170000 (giờ).

Q : Tải trọng tương đương của ổ, daN.

Q : được xác định theo [8, công thức 8-4, trang 108]:

Q = R.K v K t K đ Trong đó: K v : Hệ số vòng quay của ổ, xác định theo [8, bảng 67, trang 109],K v = 1

K t :Hệ số ảnh hưởng của nhiệt độ, xác định theo [8, bảng 69, trang 110],K t = 1

K đ : Hệ số tải trọng động, xác định theo [8, bảng 70, trang 111], K đ = 1

R : Lực hướng tâm tác dụng lên trục, N

Khi chọn ổ bi phải thỏa mãn điều kiện: C bang >C t

Tra [8, bảng 71, trang 112] ta chọn ổ bi cỡ trung, kí hiệu ổ bi 308 và có các thông số kỹ thuật sau:

Bảng 3.5: Các thông số kỹ thuật của ổ bi 207 cỡ trung

Chỗ vát mép, r (mm) Đường kính bi (mm)

3.3.7.1 Chọn kiểu loại nối trục

Chọn nối trục đĩa vì cần nối cứng với trục có đường tâm trên một đường thẳng và không di chuyển tương đối với nhau.

3.3.7.2 Xác định mô men xoắn tính toán n

Trong đó: N: Công suất cần truyền qua nối trục n: Tốc độ quay của trục, n = 1420, v/ph

K: Hệ số tải trọng động, K = 1,45

M xt = 3.3.7.3 Chọn và kiểm tra nối trục tiêu chuẩn

Bảng 3.6: Đặc tính kỹ thuật của nối trục đĩa

3.3.8 Hướng dẫn vận hành máy

- Kiểm tra sơ bộ ống, ống không bị khuyết tật, ống phải được làm sạch trước khi uốn, ống phải đảm bảo độ nhám…

- Điều chỉnh cam hành trình để đảm bảo góc uốn chính xác.

- Đưa ống cần uốn và lựa chọn khuôn uốn cho phù hợp với ống cần uốn, điều chỉnh tay quay để ê tô giữ ống trong khi uốn.

QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT TRỤC 4.1 Yêu cấu kỹ thuật khi chế tạo trục

Ngày đăng: 17/05/2022, 09:06

HÌNH ẢNH LIÊN QUAN

Hình 1.1: Thép được sử dụng trong xây dựng - Máy uốn ống 3 trụcĐồ án tốt nghiệp Cơ khí chế tạo
Hình 1.1 Thép được sử dụng trong xây dựng (Trang 3)
Hình 1.2: Thép được sử dụng làm cầu đường - Máy uốn ống 3 trụcĐồ án tốt nghiệp Cơ khí chế tạo
Hình 1.2 Thép được sử dụng làm cầu đường (Trang 3)
1.2. Tình hình sử dụng máy uốn ống trên thế giới và Việt Nam - Máy uốn ống 3 trụcĐồ án tốt nghiệp Cơ khí chế tạo
1.2. Tình hình sử dụng máy uốn ống trên thế giới và Việt Nam (Trang 4)
Hình 1.4: Máy uốn ống bán tự động - Máy uốn ống 3 trụcĐồ án tốt nghiệp Cơ khí chế tạo
Hình 1.4 Máy uốn ống bán tự động (Trang 5)
Hình 1.6: Máy uốn ống tự động CNC32B3 - Máy uốn ống 3 trụcĐồ án tốt nghiệp Cơ khí chế tạo
Hình 1.6 Máy uốn ống tự động CNC32B3 (Trang 6)
Hình 1.5: Máy uốn ống điện thủy lực RAPID T10/M - Máy uốn ống 3 trụcĐồ án tốt nghiệp Cơ khí chế tạo
Hình 1.5 Máy uốn ống điện thủy lực RAPID T10/M (Trang 6)
Hình 1.7: Máy uốn ống sáu đầu trục - Máy uốn ống 3 trụcĐồ án tốt nghiệp Cơ khí chế tạo
Hình 1.7 Máy uốn ống sáu đầu trục (Trang 8)
Hình 1.8: Máy uốn ống do công ty Khataco – Khánh hòa chế tạo - Máy uốn ống 3 trụcĐồ án tốt nghiệp Cơ khí chế tạo
Hình 1.8 Máy uốn ống do công ty Khataco – Khánh hòa chế tạo (Trang 8)
Hình 2.1: Cơ cấu truyền lực bằng tay - Máy uốn ống 3 trụcĐồ án tốt nghiệp Cơ khí chế tạo
Hình 2.1 Cơ cấu truyền lực bằng tay (Trang 11)
Hình 2.2: Cơ cấu truyền lực bằng cơ - Máy uốn ống 3 trụcĐồ án tốt nghiệp Cơ khí chế tạo
Hình 2.2 Cơ cấu truyền lực bằng cơ (Trang 13)
Hình 2.3: Cơ cấu truyền lực bằng thủy lực - Máy uốn ống 3 trụcĐồ án tốt nghiệp Cơ khí chế tạo
Hình 2.3 Cơ cấu truyền lực bằng thủy lực (Trang 14)
Hình 2.4: Nguyên lý hoạt động khuôn uốn - Máy uốn ống 3 trụcĐồ án tốt nghiệp Cơ khí chế tạo
Hình 2.4 Nguyên lý hoạt động khuôn uốn (Trang 15)
Hình 2.5: Cơ cấu truyền lực bằng khí nén - Máy uốn ống 3 trụcĐồ án tốt nghiệp Cơ khí chế tạo
Hình 2.5 Cơ cấu truyền lực bằng khí nén (Trang 16)
Căn cứ vào [8, bảng 3, trang 29] ta chọn động cơ DK4 2- 4: n db = 1500(v/ph), kiểu có bích: Ndm = 2,8(KW), n = 1420(v/ph), cosφ = 0,84, =1,9 - Máy uốn ống 3 trụcĐồ án tốt nghiệp Cơ khí chế tạo
n cứ vào [8, bảng 3, trang 29] ta chọn động cơ DK4 2- 4: n db = 1500(v/ph), kiểu có bích: Ndm = 2,8(KW), n = 1420(v/ph), cosφ = 0,84, =1,9 (Trang 30)
l) Định các thông số hình học chủ yếu của bộ truyền: - Máy uốn ống 3 trụcĐồ án tốt nghiệp Cơ khí chế tạo
l Định các thông số hình học chủ yếu của bộ truyền: (Trang 35)

TỪ KHÓA LIÊN QUAN

TRÍCH ĐOẠN

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN

w