Thiết kế máy cắt kim loại - Trần Quốc Hùng

Nội dung text: Thiết kế máy cắt kim loại - Trần Quốc Hùng

1. TRAÀN QUOÁC HUØNG THIEÁT KEÁ MAÙY CAÉT KIM LOAÏI (Löu haønh noäi boä) TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC SÖ PHAÏM KYÕ THUAÄT TP HCM KHOA CÔ KHÍ CHEÁ TAÏO MAÙY
2. TRAÀN QUOÁC HUØNG THIEÁT KEÁ MAÙY CAÉT KIM LOAÏI (Löu haønh noäi boä) TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC SÖ PHAÏM KYÕ THUAÄT TP HCM KHOA CÔ KHÍ CHEÁ TAÏO MAÙY
3. MUÏC LUÏC Trang Chöông 1: NHÖÕNG VAÁN ÑEÀ CHUNG VEÀ THIEÁT KEÁ MAÙY CAÉT KIM LOAÏI 5 1.1. Caùc chæ tieâu cô baûn cuûa maùy caét kim loaïi 5 1.1.1. Ñoä chính xaùc cuûa maùy 5 1.1.2. Ñoä cöùng vöõng cuûa maùy 6 1.1.3. Ñoä tin caäy vaø tuoåi thoï cuûa maùy 7 1.1.4. Ñoä beàn vaø ñoä moøn cuûa maùy 8 1.1.5. Ñoä dao ñoäng vaø aûnh höôûng nhieät 10 1.2. Cô sôû thieát keá maùy caét kim loaïi 10 1.2.1. Phaïm vi ñieàu chænh vaän toác caét vaø löôïng chaïy dao 11 1.2.2. Chuoãi soá voøng quay 14 1.2.3. Xaùc ñònh caùc thoâng soá ñoäng hoïc cô baûn 19 1.2.4. Xaùc ñònh coâng suaát ñoäng cô 23 Chöông 2: THIEÁT KEÁ HOÄP TOÁC ÑOÄ 27 2.1. Khaùi nieäm 27 2.2. Thieát keá hoäp toác ñoä duøng cô caáu baùnh raêng di tröôït 27 2.2.1. Choïn phöông aùn khoâng gian 30 2.2.2. Xaùc ñònh tæ soá truyeàn cuûa hoäp toác ñoä 31 1. Moái quan heä giöõa caùc tæ soá truyeàn trong moät nhoùm baùnh raêng di tröôït 31 2. Phöông aùn thay ñoåi thöù töï 33 3. Löôùi keát caáu 33 4. Ñoà thò soá voøng quay 36 2.2.3. Xaùc ñònh soá raêng cuûa baùnh raêng 55 2.2.3.1. Phöông phaùp tính toaùn 53 2.2.3.2. Phöông phaùp tra baûng 61 2.2.4. Sô ñoà ñoäng vaø sô ñoà truyeàn löïc 67 2.2.5. Kieåm tra sai soá voøng quay 69 2.3. Thieát keá caùc loaïi hoäp toác ñoä khaùc 71 2.3.1. Hoäp toác ñoä puli – ñai truyeàn 71 2.3.2. Hoäp toác ñoä baùnh raêng thay theá 73 2.3.3. Hoäp toác ñoä duøng cô caáu phaûn hoài 78 2.3.4. Hoäp toác ñoä coù baùnh raêng duøng chung 81 2.3.5. Hoäp toác ñoä duøng ñoäng cô nhieàu caáp toác ñoä 85 2.3.6. Hoäp toác ñoä coù chuoãi soá voøng quay hoãn hôïp 89 1
4. Chöông 3: THIEÁT KEÁ HOÄP CHAÏY DAO 95 3.1. Khaùi nieäm 95 3.1.1. Ñaëc ñieåm 95 3.1.2. Yeâu caàu 95 3.2. Phöông phaùp thieát keá hoäp chaïy dao thöôøng 96 3.3. Phöông phaùp thieát keá hoäp chaïy dao chính xaùc 100 3.3.1. Saép xeáp böôùc ren thaønh baûng 101 3.3.2. Thieát keá nhoùm cô sôû 102 3.3.2.1. Nhoùm cô sôû duøng cô caáu Norton 102 3.3.2.2. Nhoùm cô sôû duøng cô caáu baùnh raêng di tröôït 105 3.3.3. Thieát keá nhoùm gaáp boäi 107 3.3.3.1. Nhoùm gaáp boäi duøng cô caáu baùnh raêng di tröôït 107 3.3.3.2. Nhoùm gaáp boäi duøng cô caáu Meâan 109 3.3.3.3. Nhoùm gaáp boäi duøng cô caáu then keùo 111 3.3.4. Thieát keá nhoùm truyeàn ñoäng buø 112 3.3.5. Kieåm tra sai soá böôùc ren 114 3.3.6. Thí duï veà thieát keá hoäp chaïy dao chính xaùc 114 Chöông 4: THIEÁT KEÁ TRUÏC CHÍNH VAØ OÅ TRUÏC 129 4.1. Thieát keá truïc chính 129 4.1.1. Yeâu caàu ñoái vôùi truïc chính 129 4.1.2. Keát caáu cuûa truïc chính 130 4.1.3. Vaät lieäu cuûa truïc chính 131 4.1.4. Tính toaùn truïc chính 131 4.2. Thieát keá oå truïc 141 4.2.1. Yeâu caàu cuûa oå truïc 141 4.2.2. Thieát keá oå tröôït 142 4.2.3. Thieát keá oå laên 149 Chöông 5: THIEÁT KEÁ THAÂN MAÙY VAØ SOÁNG TRÖÔÏT 156 5.1. Thieát keá thaân maùy 156 5.1.1. Yeâu caàu cuûa thaân maùy 156 5.1.2. Keát caáu cuûa thaân maùy 156 5.1.3. Vaät lieäu thaân maùy 160 5.1.4. Tính toaùn thaân maùy 161 5.2. Thieát keá soáng tröôït 169 5.2.1. Yeâu caàu cuûa soáng tröôït 169 2
5. 5.2.2. Keát caáu soáng tröôït 169 5.2.3. Ñieàu chænh soáng tröôït 171 5.2.4. Baûo veä vaø boâi trôn soáng tröôït 173 5.2.5. Vaät lieäu soáng tröôït 175 5.2.6. Tính toaùn soáng tröôït 176 5.3. Thieát keá soáng laên 181 5.3.1. Keát caáu soáng laên 181 5.3.2. Tính toaùn soáng laên 184 Chöông 6 : CÔ CAÁU MAÙY 186 6.1. Cô caáu chuyeån ñoäng thaúng 186 6.1.1. Cô caáu baùnh raêng - thanh raêng 186 6.1.2. Cô caáu truïc vít - thanh raêng 189 6.1.3. Cô caáu vít me - ñai oác tröôït 191 6.1.4 Cô caáu vít me - ñai oác bi 198 6.1.5 Cô caáu vi ñoäng 200 6.2. Cô caáu chuyeån ñoäng khoâng lieân tuïc 202 6.2.1. Cô caáu baùnh coùc - con coùc 202 6.2.2. Ly hôïp moät chieàu 204 6.2.3. Cô caáu Maltit 205 6.3. Cô caáu ñaûo chieàu 208 6.3.1. Yeâu caàu 208 6.3.2. Cô caáu ñaûo chieàu baèng cô khí 209 6.3.3. Cô caáu ñaûo chieàu baèng ñieän 214 6.3.4. Cô caáu ñaûo chieàu baèng thuûy löïc 214 6.3.5. Tính moâmen ñaûo chieàu 215 6.4. Heä thoáng ñieàu khieån 216 6.4.1. Chöùc naêng vaø yeâu caàu 216 6.4.2. Caùc phaàn töû trong heä thoáng ñieàu khieån 218 6.4.3. Caùc cô caáu ñieàu khieån baèng cô khí 221 6.4.3.1. Heä thoáng ñieàu khieån rieâng reõ 222 1. Cô caáu quïat raêng – thanh raêng 222 2. Cô caáu ngaøm gaït 224 2. Cô caáu vít me – ñai oác 225 6.4.3.2. Heä thoáng ñieàu khieån taäp trung 225 1. Heä thoáng ñieàu khieån moät tay gaït 225 2. Heä thoáng ñieàu khieån duøng cam thuøng 227 3. Heä thoáng ñieàu khieån duøng cam maët ñaàu 229 3
6. TRAÀN QUOÁC HUØNG THIEÁT KEÁ MAÙY CAÉT KIM LOAÏI (Löu haønh noäi boä) TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC SÖ PHAÏM KYÕ THUAÄT TP HCM KHOA CÔ KHÍ CHEÁ TAÏO MAÙY
7. MUÏC LUÏC Trang Chöông 1: NHÖÕNG VAÁN ÑEÀ CHUNG VEÀ THIEÁT KEÁ MAÙY CAÉT KIM LOAÏI 5 1.1. Caùc chæ tieâu cô baûn cuûa maùy caét kim loaïi 5 1.1.1. Ñoä chính xaùc cuûa maùy 5 1.1.2. Ñoä cöùng vöõng cuûa maùy 6 1.1.3. Ñoä tin caäy vaø tuoåi thoï cuûa maùy 7 1.1.4. Ñoä beàn vaø ñoä moøn cuûa maùy 8 1.1.5. Ñoä dao ñoäng vaø aûnh höôûng nhieät 10 1.2. Cô sôû thieát keá maùy caét kim loaïi 10 1.2.1. Phaïm vi ñieàu chænh vaän toác caét vaø löôïng chaïy dao 11 1.2.2. Chuoãi soá voøng quay 14 1.2.3. Xaùc ñònh caùc thoâng soá ñoäng hoïc cô baûn 19 1.2.4. Xaùc ñònh coâng suaát ñoäng cô 23 Chöông 2: THIEÁT KEÁ HOÄP TOÁC ÑOÄ 27 2.1. Khaùi nieäm 27 2.2. Thieát keá hoäp toác ñoä duøng cô caáu baùnh raêng di tröôït 27 2.2.1. Choïn phöông aùn khoâng gian 30 2.2.2. Xaùc ñònh tæ soá truyeàn cuûa hoäp toác ñoä 31 1. Moái quan heä giöõa caùc tæ soá truyeàn trong moät nhoùm baùnh raêng di tröôït 31 2. Phöông aùn thay ñoåi thöù töï 33 3. Löôùi keát caáu 33 4. Ñoà thò soá voøng quay 36 2.2.3. Xaùc ñònh soá raêng cuûa baùnh raêng 55 2.2.3.1. Phöông phaùp tính toaùn 53 2.2.3.2. Phöông phaùp tra baûng 61 2.2.4. Sô ñoà ñoäng vaø sô ñoà truyeàn löïc 67 2.2.5. Kieåm tra sai soá voøng quay 69 2.3. Thieát keá caùc loaïi hoäp toác ñoä khaùc 71 2.3.1. Hoäp toác ñoä puli – ñai truyeàn 71 2.3.2. Hoäp toác ñoä baùnh raêng thay theá 73 2.3.3. Hoäp toác ñoä duøng cô caáu phaûn hoài 78 2.3.4. Hoäp toác ñoä coù baùnh raêng duøng chung 81 2.3.5. Hoäp toác ñoä duøng ñoäng cô nhieàu caáp toác ñoä 85 2.3.6. Hoäp toác ñoä coù chuoãi soá voøng quay hoãn hôïp 89 1
8. Chöông 3: THIEÁT KEÁ HOÄP CHAÏY DAO 95 3.1. Khaùi nieäm 95 3.1.1. Ñaëc ñieåm 95 3.1.2. Yeâu caàu 95 3.2. Phöông phaùp thieát keá hoäp chaïy dao thöôøng 96 3.3. Phöông phaùp thieát keá hoäp chaïy dao chính xaùc 100 3.3.1. Saép xeáp böôùc ren thaønh baûng 101 3.3.2. Thieát keá nhoùm cô sôû 102 3.3.2.1. Nhoùm cô sôû duøng cô caáu Norton 102 3.3.2.2. Nhoùm cô sôû duøng cô caáu baùnh raêng di tröôït 105 3.3.3. Thieát keá nhoùm gaáp boäi 107 3.3.3.1. Nhoùm gaáp boäi duøng cô caáu baùnh raêng di tröôït 107 3.3.3.2. Nhoùm gaáp boäi duøng cô caáu Meâan 109 3.3.3.3. Nhoùm gaáp boäi duøng cô caáu then keùo 111 3.3.4. Thieát keá nhoùm truyeàn ñoäng buø 112 3.3.5. Kieåm tra sai soá böôùc ren 114 3.3.6. Thí duï veà thieát keá hoäp chaïy dao chính xaùc 114 Chöông 4: THIEÁT KEÁ TRUÏC CHÍNH VAØ OÅ TRUÏC 129 4.1. Thieát keá truïc chính 129 4.1.1. Yeâu caàu ñoái vôùi truïc chính 129 4.1.2. Keát caáu cuûa truïc chính 130 4.1.3. Vaät lieäu cuûa truïc chính 131 4.1.4. Tính toaùn truïc chính 131 4.2. Thieát keá oå truïc 141 4.2.1. Yeâu caàu cuûa oå truïc 141 4.2.2. Thieát keá oå tröôït 142 4.2.3. Thieát keá oå laên 149 Chöông 5: THIEÁT KEÁ THAÂN MAÙY VAØ SOÁNG TRÖÔÏT 156 5.1. Thieát keá thaân maùy 156 5.1.1. Yeâu caàu cuûa thaân maùy 156 5.1.2. Keát caáu cuûa thaân maùy 156 5.1.3. Vaät lieäu thaân maùy 160 5.1.4. Tính toaùn thaân maùy 161 5.2. Thieát keá soáng tröôït 169 5.2.1. Yeâu caàu cuûa soáng tröôït 169 2
9. 5.2.2. Keát caáu soáng tröôït 169 5.2.3. Ñieàu chænh soáng tröôït 171 5.2.4. Baûo veä vaø boâi trôn soáng tröôït 173 5.2.5. Vaät lieäu soáng tröôït 175 5.2.6. Tính toaùn soáng tröôït 176 5.3. Thieát keá soáng laên 181 5.3.1. Keát caáu soáng laên 181 5.3.2. Tính toaùn soáng laên 184 Chöông 6 : CÔ CAÁU MAÙY 186 6.1. Cô caáu chuyeån ñoäng thaúng 186 6.1.1. Cô caáu baùnh raêng - thanh raêng 186 6.1.2. Cô caáu truïc vít - thanh raêng 189 6.1.3. Cô caáu vít me - ñai oác tröôït 191 6.1.4 Cô caáu vít me - ñai oác bi 198 6.1.5 Cô caáu vi ñoäng 200 6.2. Cô caáu chuyeån ñoäng khoâng lieân tuïc 202 6.2.1. Cô caáu baùnh coùc - con coùc 202 6.2.2. Ly hôïp moät chieàu 204 6.2.3. Cô caáu Maltit 205 6.3. Cô caáu ñaûo chieàu 208 6.3.1. Yeâu caàu 208 6.3.2. Cô caáu ñaûo chieàu baèng cô khí 209 6.3.3. Cô caáu ñaûo chieàu baèng ñieän 214 6.3.4. Cô caáu ñaûo chieàu baèng thuûy löïc 214 6.3.5. Tính moâmen ñaûo chieàu 215 6.4. Heä thoáng ñieàu khieån 216 6.4.1. Chöùc naêng vaø yeâu caàu 216 6.4.2. Caùc phaàn töû trong heä thoáng ñieàu khieån 218 6.4.3. Caùc cô caáu ñieàu khieån baèng cô khí 221 6.4.3.1. Heä thoáng ñieàu khieån rieâng reõ 222 1. Cô caáu quïat raêng – thanh raêng 222 2. Cô caáu ngaøm gaït 224 2. Cô caáu vít me – ñai oác 225 6.4.3.2. Heä thoáng ñieàu khieån taäp trung 225 1. Heä thoáng ñieàu khieån moät tay gaït 225 2. Heä thoáng ñieàu khieån duøng cam thuøng 227 3. Heä thoáng ñieàu khieån duøng cam maët ñaàu 229 3
10. 4. Heä thoáng ñieàu khieån duøng khôùp tuøy ñoäng 230 5. Heä thoáng ñieàu khieån duøng ñóa loã 231 6.5 Cô caáu an toaøn 233 6.5.1 Cô caáu khoùa laãn 234 6.5.2. Cô caáu haïn cheá haønh trình 236 6.5.3. Cô caáu phoøng quùa taûi 237 Taøi lieäu tham khaûo 241 4
11. Chöông 1 NHÖÕNG VAÁN ÑEÀ CHUNG VEÀ THIEÁT KEÁ MAÙY CAÉT KIM LOAÏI 1.1. CAÙC CHÆ TIEÂU CÔ BAÛN CUÛA MAÙY CAÉT KIM LOAÏI 1.1.1. Ñoä chính xaùc cuûa maùy 1. Khaùi nieäm Ñoä chính xaùc laø moät chæ tieâu quan troïng cuûa maùy caét kim loaïi, quyeát ñònh chaát löôïng chi tieát gia coâng töø ñoä chính xaùc kích thöôùc ñeán sai leäch hình daïng vaø sai leäch vò trí töông quan giöõa caùc beà maët treân chi tieát. Ñoä chính xaùc cuûa maùy aûnh höôûng tröïc tieáp ñeán ñoä chính xaùc gia coâng. Sai soá cuûa maùy seõ chuyeån toaøn boä hoaëc moät phaàn ñeán chi tieát gia coâng vaø bieåu thò qua caùc daïng: − Sai soá ban ñaàu cuûa maùy bao goàm sai soá hình hoïc vaø ñoäng hoïc. − Sai soá do cheá ñoä laøm vieäc cuûa maùy bao goàm sai soá ñaøn hoài, sai soá ñoäng löïc hoïc vaø sai soá nhieät. − Sai soá do thôøi gian vaø ñieàu kieän söû duïng maùy nhö sai soá do moøn, bieán daïng öùng suaát dö trong keát caáu. − Sai soá do duïng cuï caét vaø sai soá taïo hình. Theo TCVN 1742–75, maùy caét kim loaïi ñöôïc phaân thaønh 5 caáp chính xaùc vaø ñöôïc kyù hieäu baèng caùc chöõ caùi E, D, C, B, A vôùi möùc ñoä chính xaùc taêng daàn, trong ñoù caáp chính xaùc E laø caáp chính xaùc thoâng thöôøng vaø ñöôïc söû duïng phoå bieán nhaát. 2. Bieän phaùp naâng cao ñoä chính xaùc gia coâng treân maùy − Choïn qui trình coâng ngheä gia coâng sao cho ñoä chính xaùc cuûa maùy aûnh höôûng ñeán chi tieát gia coâng laø ít nhaát. − Trang bò heä thoáng ño löôøng töï ñoäng ñeå kieåm tra tích cöïc, khoáng cheá kích thöôùc, giaûm ñoä sai leäch gia coâng. − Söû duïng heä thoáng ñieàu chænh vaø buø tröø sai soá töï ñoäng. − Haïn cheá aûnh höôûng xaáu cuûa bieán daïng ñaøn hoài nhö taêng cöôøng ñoä cöùng vöõng, duøng ñôõ phuï. − Khöû khe hôû trong heä thoáng ñôõ vaø cô caáu truyeàn ñoäng quan troïng. − Giaûm taùc duïng xaáu cuûa bieán daïng nhieät baèng caùch giaûm vieäc sinh nhieät vaø lan truyeàn nhieät. − Giaûm ma saùt trong oå ñôõ vaø trong nhöõng cô caáu truyeàn ñoäng quan troïng nhö cô caáu dòch chuyeån teá vi, cô caáu ñònh vò chính xaùc. 5
12. 1.1.2. Ñoä cöùng vöõng cuûa maùy 1. Khaùi nieäm Ñoä cöùng vöõng cuûa moät heä thoáng coâng ngheä (hay cuûa maùy) laø khaû naêng choáng laïi ngoaïi löïc laøm cho noù bieán daïng. Ñoä cöùng vöõng laø tyû soá giöõa taûi troïng vôùiø bieán daïng taïi vò trí chòu taûi: P J = (1-1) W Trong ñoù: P – taûi troïng taïi vò trí kieåm tra [KG]. W – bieán daïng taïi vò trí chòu taûi [m]. Taêng ñoä cöùng vöõng laø moät trong hai phöông phaùp cô baûn nhaèm laøm giaûm rung ñoäng cuûa maùy (ngoaøi taêng ñoä giaûm chaán). 2. Phaân loaïi Coù 4 caùch phaân loaïi ñoä cöùng vöõng: − Theo daïng bieán daïng ñaøn hoài: ñoä cöùng vöõng tònh tieán (chuyeån vò tònh tieán döôùi taùc duïng cuûa löïc F) vaø ñoä cöùng vöõng xoay(chuyeån vò xoay döôùi taùc duïng cuûa moâmen Mx). − Theo caùch xaùc ñònh ñoä cöùng vöõng rieâng cho töøng chi tieát maùy: ñoä cöùng vöõng boä phaän vaø ñoä cöùng vöõng toång coäng. − Theo phöông phaùp ño söï bieán daïng boä phaän so vôùi chi tieát cô sôû cuûa maùy nhö moùng maùy, thaân maùy: ñoä cöùng vöõng töông ñoái (ño söï bieán daïng töông ñoái giöõa hai chi tieát) vaø ñoä cöùng vöõng tuyeät ñoái (ño söï bieán daïng giöõa chi tieát vôùi chi tieát cô sôû ñöôïc xem laø vaät raén tuyeät ñoái). − Theo tính chaát taûi troïng: ñoä cöùng vöõng tónh (neáu taûi troïng khoâng ñoåi theo thôøi gian) vaø ñoä cöùng vöõng ñoäng löïc hoïc (neáu taûi troïng thay ñoåi coù qui luaät hoaëc ngaãu nhieân theo thôøi gian). 3. Bieän phaùp naâng cao ñoä cöùng vöõng Vieäc xaùc ñònh ñoä cöùng vöõng cho moät chi tieát maùy, moät boä phaän maùy hoaëc caû maùy laø moät vaán ñeà raát phöùc taïp. Vieäc tính toaùn ñoä cöùng vöõng cuûa moät chi tieát maùy nhö truïc chính maùy, thaân maùy, soáng tröôït ñöôïc giaûi quyeát cuï theå ôû caùc chöông sau. Tuy nhieân thöôøng chæ coù theå tính gaàn ñuùng vôùi vieäc cho theâm nhöõng giaû thieát ban ñaàu. Trong thöïc teá, ñeå xaùc ñònh ñoä cöùng vöõng thöôøng duøng phöông phaùp ño löôøng thöïc nghieäm vôùi hai thoâng soá ñaùnh giaù laø taûi troïng vaø bieán daïng. Taêng ñoä cöùng vöõng luoân ñi ñoâi vôùi phí toån lôùn vaø nhieàu khi chæ coù theå ñaït ñöôïc keát quaû vôùi söï thay ñoåi keát caáu cuûa maùy. Caùc bieän phaùp chính ñeå naâng cao ñoä cöùng vöõng cuûa maùy: 6
13. − Baûo ñaûm caân baèng hôïp lyù veà ñoä cöùng vöõng cuûa caû heä thoáng, traùnh duøng caùc chi tieát coù ñoä bieán daïng lôùn hoaëc ngöôïc laïi coù ñoä cöùng vöõng quaù lôùn. Thöôøng ñoä cöùng vöõng tieáp xuùc cuûa caùc moái gheùp quaù keùm so vôùi ñoä cöùng vöõng cuûa voû hoäp, thaân maùy. − Phaân boá caùc oå truïc hôïp lyù veà soá löôïng, chuûng loaïi, khoaûng caùch. − Duøng vaät lieäu cheá taïo chi tieát coù moâñun ñaøn hoài cao nhö theùp, gang graphít caàu − Choïn hình daïng tieát dieän ngang cuûa chi tieát hôïp lyù, tính toaùn kích thöôùc ñaûm baûo ñoä cöùng vöõng. − Coá gaéng söû duïng keát caáu chi tieát sao cho coù khaû naêng chòu keùo vaø neùn, coù ñoä cöùng vöõng cao hôn nhieàu so vôùi tröôøng hôïp phaûi chòu uoán vaø xoaén. 1.1.3. Ñoä tin caäy vaø tuoåi thoï cuûa maùy 1. Khaùi nieäm Ñoä tin caäy ñaëc tröng cho khaû naêng cuûa maùy cheá taïo ra nhöõng thaønh phaåm lieân tuïc vôùi soá löôïng vaø chaát löôïng quy ñònh trong moät thôøi haïn laøm vieäc nhaát ñònh. Ñoä tin caäy bao goàm tính khoâng hoûng hoùc, tính söûa chöõa, tính baûo quaûn vaø tuoåi thoï. Tuoåi thoï cuûa maùy laø söï duy trì khaû naêng laøm vieäc trong moät khoaûng thôøi gian hay hoaøn thaønh moät khoái löôïng coâng vieäc naøo ñoù tröôùc khi ñeán traïng thaùi tôùi haïn ñeå baûo döôõng vaø söûa chöõa. Tuoåi thoï cuûa maùy chuû yeáu coù lieân quan ñeán hieän töôïng maøi moøn cuûa nhöõng moái gheùp ñoäng, hieän töôïng moûi do taùc duïng cuûa taûi troïng ñoäng , trong ñoù ñoä moøn laø yeáu toá quan troïng aûnh höôûng tôùi khaû naêng duy trì ñoä chính xaùc ban ñaàu vaø haïn cheá tuoåi thoï cuûa maùy. 2. Caùc nhaân toá aûnh höôûng ñeán ñoä tin caäy cuûa maùy − Moâi tröôøng laøm vieäc vaø taûi troïng taùc ñoäng leân maùy. − Quaù trình hao moøn cuûa maùy aûnh höôûng ñeán ñoä tin caäy cuûa maùy. − Söï bieán ñoäng caùc chæ tieâu chaát löôïng cuûa maùy theo thôøi gian. 3. Caùc bieän phaùp baûo ñaûm ñoä tin caäy cuûa maùy − Naâng cao ñoä tin caäy söû duïng cuûa maùy, baèng caùch: • Baûo döôõng maùy theo ñuùng qui trình vaø thôøi gian. • Kieåm tra veà ñoä chính xaùc cuûa maùy theo ñònh kyø ñeå kòp thôøi ñieàu chænh vaø söûa chöõa thích hôïp. • Coâng nhaân ñöùng maùy phaûi qua ñaøo taïo söû duïng maùy, tuaân thuû ñuùng caùc qui ñònh veà söû duïng vaø thao taùc maùy. • Vò trí ñaët maùy vaø toå hôïp maùy phaûi phuø hôïp vôùi coâng duïng, caáp chính xaùc vaø cheá ñoä laøm vieäc 7
14. − Naâng cao ñoä tin caäy cuûa heä thoáng thuûy löïc trong maùy, baèng caùch: • Baûo ñaûm chaát loûng trong heä thoáng thuûy löïc phaûi ñuû ñoä saïch. • Giöõ cho daàu söû duïng trong heä thoáng khoâng bò laõo hoùa. • Giöõ cho nhieät ñoä daàu khoâng vöôït quaù cheá ñoä nhieät cho pheùp. − Naâng cao ñoä tin caäy cuûa heä thoáng ñieän trong maùy, baèng caùch tuaân thuû caùc nguyeân taéc cô baûn khi thieát keá heä thoáng ñieän: • Giaûm soá löôïng thieát bò trong sô ñoà ñieän, tieâu chuaån hoùa vaø thoáng nhaát hoùa sô ñoà ñieàu khieån. • Duøng rôle töï ñoäng doøng ñieän yeáu, thieát bò baùo hieäu hoûng hoùc ñieän coù ñoä tin caäy cao. • Duøng caùc thieát bò ñieän ñuû chaát löôïng, baûo veä ñöôøng daây daãn. 1.1.4. Ñoä beàn vaø ñoä moøn cuûa maùy 1. Ñoä beàn cuûa maùy Ñoä beàn laø moät trong nhöõng chæ tieâu chuû yeáu ñeå ñaûm baûo trong suoát thôøi gian söû duïng maùy khoâng bò hö hoûng. Caùc daïng hö hoûng coù lieân quan vôùi ñoä beàn cuûa chi tieát maùy goàm coù: − Phaù huûy moûi: phaùt sinh do ñieàu kieän taûi troïng thay ñoåi theo chu kyø. Tuøy theo traïng thaùi öùng suaát, coù söï phaù huûy moûi vaø phaù huûy beà maët cuûa caùc chi tieát chòu taûi troïng lôùn nhö truïc, baùnh raêng, oå laên − Bieán daïng deûo: phaùt sinh do chi tieát bò quaù taûi sinh ra bieán daïng deûo toaøn boä nhö hieän töôïng cong truïc, keùo daøi truïc hoaëc bieán daïng deûo beà maët nhö moùp thaønh hoác treân ñöôøng laên oå bi, soáng tröôït − Töø bieán: laø quaù trình chi tieát coù bieán daïng vaø öùng suaát thay ñoåi theo thôøi gian döôùi taùc duïng laâu daøi cuûa taûi troïng khoâng ñoåi. Caùc chi tieát baèng chaát deûo vaø phi kim loaïi caàn phaûi chuù yù ñeán hieän töôïng naøy. − Phaù huûy gioøn: thöôøng xaûy ra vôùi chi tieát baèng vaät lieäu gioøn coù öùng suaát dö lôùn, öùng suaát taäp trung hoaëc chòu taûi troïng va ñaäp. Caùc bieän phaùp naâng cao ñoä beàn goàm coù: − Thieát keá keát caáu coù ñoä beàn nhö nhau trong suoát chieàu daøi chi tieát. − Baûo ñaûm öùng suaát phaân boá ñeàu treân tieát dieän ngang (khi bò uoán thì neân duøng chi tieát coù ñaùy daøy, thaønh cao coøn khi bò xoaén neân duøng oáng thaønh moûng vaø kheùp kín). − Giaûm öùng suaát taäp trung ôû nhöõng ñieåm coù ñoä beàn moûi thaáp. − Coá gaéng phaân boá löïc vaø coâng suaát ñöôïc truyeàn ñeàu treân toaøn chi tieát. 8
15. − Söû duïng chi tieát coù caáu truùc lôùp beà maët chòu öùng suaát toát vaø ñöôïc naâng cao ñoä beàn ñeå traùnh bò phaù huûy töø beà maët. 2. Ñoä moøn cuûa maùy Moøn laø keát quaû cuûa söï thay ñoåi daàn kích thöôùc beà maët laøm vieäc cuûa chi tieát trong quaù trình ma saùt. Quaù trình moøn xaûy ra do söï töông taùc giöõa hai beà maët, xuaát hieän söï phaù huûy baèng nhöõng haït raát nhoû vaø taêng nhieät ñoä taïi moät soá ñieåm tieáp xuùc laøm thay ñoåi caáu truùc vaø tích chaát cô lyù hoùa cuûa lôùp beà maët tieáp xuùc. Caùc daïng moøn chuû yeáu − Moøn oâxi hoùa: laø quaù trình phaù huûy daàn beà maët chi tieát chòu ma saùt döôùi söï töông taùc giöõa lôùp beà maët kim loaïi vôùi oâxi trong khoâng khí hay trong daàu boâi trôn. − Moøn haït maøi: laø quaù trình phaù huûy daàn beà maët chi tieát do coù haït maøi trong vuøng ma saùt. − Moøn do moûi lôùp beà maët: laø keát quaû taùc ñoäng cuûa öùng suaát thay ñoåi theo chu kyø khi öùng suaát naøy vöôït quaù giôùi haïn ñaøn hoài. − Moøn do bieán daïng deûo (hieän töôïng troùc dính). Do coù bieán daïng deûo, tình traïng beà maët cuûa chi tieát seõ thay ñoåi, maøng oâxit vaø maøng boâi trôn bò phaù huûy, treân beà maët cuûa chi tieát hình thaønh moái lieân keát kim loaïi cuïc boä. Khi ma saùt tröôït vôùi toác ñoä nhoû vaø aùp suaát rieâng vöôït quaù giôùi haïn chaûy, moái lieân keát kim loaïi aáy bò phaù huûy laøm bong taùch hoaëc baùm dính caùc haït kim loaïi leân beà maët tieáp xuùc. − Moøn do söï aên moøn ñieän hoùa: laø quaù trình phaù huûy beà maët cuûa chi tieát döôùi taùc duïng hoaù vaø ñieän hoaù cuûa moâi tröôøng. − Moøn troùc gæ: laø quaù trình phaù huûy beà maët ma saùt khi ñoàng thôøi coù taùc duïng cuûa hieän töôïng aên moøn vaø söï di ñoäng töông ñoái cuûa chi tieát tieáp xuùc, sinh ra dao ñoäng vôùi bieân ñoä nhoû taïi beà maët tieáp xuùc. Hình 1-1 moâ taû quaù trình aên moøn hoùa hoïc treân beà maët chi tieát: Caùc chaát hoùa hoïc seõ aên moøn theo söôøn doác cuûa caùc nhaáp nhoâ theo chieàu muõi teân. Nhaáp nhoâ cuõ Nhaáp nhoâ môùi Hình 1- 1 : Quaù trình aên moøn hoùa hoïc treân beà maët chi tieát 9
16. Caùc bieän phaùp laøm giaûm ñoä moøn goàm coù: − Boä ma saùt caàn ñöôïc che kín ñeå baûo veä. − Phaân boá ñeàu aùp suaát treân beà maët ma saùt, traùnh öùng suaát taäp trung, taêng ñoä cöùng vöõng cuûa chi tieát laép gheùp. − Giaûm taûi troïng cho nhöõng beà maët bò moøn. − Baûo ñaûm tuoåi thoï nhö nhau cho taát caû caùc chi tieát coù khaû naêng bò moøn. − Giaûm bôùt coâng ma saùt ñoái vôùi nhöõng cô caáu öùng duïng söï ma saùt (duøng boä ly hôïp ma saùt nhieàu ñóa). − Choïn ñoä nhaùm toái öu cho beà maët chòu ma saùt töông öùng vôùi daïng ma saùt. − Duøng vaät lieäu phuø hôïp vôùi ñieàu kieän laøm vieäc. − Beà maët ma saùt neân taïo ñöùt quaõng hoaëc xeû raõnh ñeå deã laøm nguoäi. 1.1.5. Ñoä dao ñoäng vaø aûnh höôûng nhieät 1. Ñoä dao ñoäng Khi gia coâng nhöõng vaät lieäu khoù caét goït hay caét goït vôùi toác ñoä caét cao, maùy caét kim loaïi thöôøng xaûy ra hieän töôïng dao ñoäng. Söû duïng caùc bieän phaùp ñôn giaûn treân nhöõng maùy ñaõ coù saün nhaèm laøm taêng ñoä giaûm chaán. Thí duï: Laøm goái ñôõ giaûm chaán baèng daàu eùp treân truïc chính maùy tieän coù theå taêng naêng suaát caét leân gaáp ñoâi maø khoâng gaây aûnh höôûng lôùn bôûi dao ñoäng, ñoå caùt vaøo caùc hoäc troáng ôû thaân maùy nhaèm laøm giaûm chaán v.v 2. AÛnh höôûng nhieät Trong quaù trình gia coâng, söï thay ñoåi hoaëc cheânh leäch nhieät ñoä quaù lôùn giöõa caùc boä phaän maùy laøm aûnh höôûng raát lôùn ñeán ñoä chính xaùc hình hoïc, ñoä chính xaùc chuyeån ñoäng, ñoä cöùng vöõng Nguoàn phaùt nhieät thoâng thöôøng laø oå truïc, hoäp toác ñoä, heä thoáng daàu eùp, soáng tröôït, phoi noùng, ñoäng cô ñieän Ñeå giaûm bôùt bieán daïng nhieät ngöôøi ta ñöa caùc nguoàn phaùt nhieät ra ngoaøi maùy, söû duïng goái ñôõ khí eùp hoaëc daàu eùp thay cho soáng tröôït, ñaët nghieâng soáng tröôït ñeå deã thoaùt phoi 1.2. CÔ SÔÛ THIEÁT KEÁ MAÙY CAÉT KIM LOAÏI Quaù trình thieát keá maùy caét kim loaïi goàm coù hai phaàn chính: – Thieát keá phaàn ñoäng hoïc cuûa maùy • Xaùc ñònh tính naêng kyõ thuaät cuûa maùy nhö hình daùng moät taäp hôïp caùc chi tieát ñöôïc gia coâng treân maùy, kích thöôùc giôùi haïn lôùn nhaát vaø nhoû nhaát coù theå gia coâng ñöôïc treân maùy 10
17. • Xaùc ñònh caùc chuyeån ñoäng cuûa maùy, chuû yeáu laø caùc chuyeån ñoäng taïo hình. • Löïa choïn phöông aùn thieát keá → Laäp sô ñoà keát caáu ñoäng hoïc. • Löïa choïn caùc cô caáu truyeàn ñoäng cuï theå. • Xaùc ñònh caùc thoâng soá ñoäng hoïc cô baûn. • Laäp sô ñoà ñoäng cuûa maùy. – Thieát keá phaàn ñoäng löïc hoïc cuûa maùy • Xaùc ñònh löïc vaø moâmen taùc duïng. • Tính coâng suaát ñoäng cô. • Thieát keá ñoäng löïc hoïc cuûa caùc chi tieát vaø boä phaän maùy bao goàm xaùc ñònh keát caáu, löïa choïn vaät lieäu, tính toaùn kích thöôùc 1.2.1. Phaïm vi ñieàu chænh soá voøng quay vaø phaïm vi ñieàu chænh löôïng chaïy dao Khi gia coâng chi tieát, vaän toác caét vaø löôïng chaïy dao cuûa maùy thay ñoåi tuøy thuoäc vaøo nhöõng yeáu toá chuû yeáu sau: − Tính chaát cô lyù cuûa vaät lieäu gia coâng (ñoä beàn, ñoä cöùng ). − Vaät lieäu laøm dao cuõng nhö caùc thoâng soá hình hoïc cuûa dao caét. − Yeâu caàu vaø chaát löôïng cuûa beà maët chi tieát sau khi gia coâng (ñoä nhaùm beà maët, ñoä chính xaùc veà kích thöôùc, hình daùng hình hoïc vaø vò trí töông quan). − Phöông phaùp gia coâng vaø ñieàu kieän gia coâng. Tuøy theo töøng tröôøng hôïp gia coâng cuï theå ñeå tính toaùn xaùc ñònh vaän toác caét vaø löôïng chaïy dao thích hôïp sao cho ñaûm baûo chaát löôïng cuûa chi tieát gia coâng trong ñieàu kieän kinh teá nhaát. Treân cô sôû ñoù, ñieàu chænh soá voøng quay (hay soá haønh trình keùp) vaø löôïng chaïy dao cuûa maùy. 1. Phaïm vi ñieàu chænh soá voøng quay Rn a. Ñoái vôùi maùy coù chuyeån ñoäng chính laø chuyeån ñoäng voøng (quay troøn) Chuyeån ñoäng quay ñöôïc theå hieän bôûi soá voøng quay trong moät phuùt. Phaïm vi ñieàu chænh soá voøng quay Rn ñöôïc tính: nmax Rn = (1-1) nmin Vôùi nmax – soá voøng quay lôùn nhaát cuûa chi tieát hay cuûa dao [v/ph] nmin – soá voøng quay nhoû nhaát cuûa chi tieát hay cuûa dao [v/ph] Ta ñaõ bieát coâng thöùc tính vaän toác caét V: π d n V = [m/ph] (1-2)ø 1000 11
18. Soá voøng quay lôùn nhaát vaø nhoû nhaát cuûa chi tieát ñöôïc tính töø coâng thöùc treân. • Khi duøng vaän toác vmin ñeå gia coâng chi tieát coù ñöôøng kính dmax thì soá voøng quay caàn thieát laø nmin : 1000 Vmin nmin = (1-3) π d max • Khi duøng vaän toác vmax ñeå gia coâng chi tieát coù ñöôøng kính dmin thì caàn soá voøng quay caàn thieát laø nmax : 1000 Vmax nmax = (1-4) πd min Töø (1-1), phaïm vi ñieàu chænh soá voøng quay Rn: nmax Vmax d max Rn = = . = RV . Rd (1-5) nmin Vmin d min Vmax Vôùi : RV = – phaïm vi ñieàu chænh vaän toác caét. (1-6) Vmin d max Rd = – phaïm vi ñieàu chænh ñöôøng kính chi tieát. (1-7) d min Thoâng thöôøng trò soá trung bình cuûa Rd = 4 ÷ 8. Ñaëc ñieåm cuûa phaïm vi ñieàu chænh soá voøng quay laø chæ phuï thuoäc vaøo giôùi haïn cuûa vaän toác caét vaø ñöôøng kính chi tieát gia coâng. Vôùi moät soá maùy vaïn naêng hieän ñaïi thöôøng coù phaïm vi ñieàu chænh soá voøng quay phuø hôïp vôùi coâng duïng cuûa maùy (tham khaûo Baûng 1-1). Phaïm vi ñieàu chænh MAÙY soá voøng quay Rn Maùy tieän 50 ÷ 200 Maùy phay 20 ÷ 100 Maùy tieän ñöùng 25 ÷ 40 Maùy khoan caàn 20 ÷ 100 Maùy baøo 5 ÷ 40 12
19. b. Chuyeån ñoäng chính cuûa maùy laø chuyeån ñoäng thaúng khöù hoài Soá voøng quay cuûa truïc chính ñöôïc thay baèng soá haønh trình keùp nhtk trong moät phuùt. Vaän toác cuûa haønh trình laøm vieäc V thöôøng chaäm, coøn vaän toác haønh trình chaïy khoâng V0 thöôøng nhanh hôn. Tyû leä giöõa V vaø V0 thöôøng theo moät heä soá k nhaát ñònh, töùc laø: V0 = k V vôùi (k >1) (1-8) Toång thôøi gian T cuûa moät haønh trình keùp bao goàm thôøi gian thöïc hieän haønh trình laøm vieäc t vaø thôøi gian cuûa haønh trình chaïy khoâng t0 vaø baèng: L L 1 + k T = t + t0 = + = L. (1-9) V k V k V Trong ñoù: L – chieàu daøi haønh trình caét goït [m]. Soá haønh trình keùp trong 1 phuùt: 1 k V nhtk = = (1-10) T L ()1+ k Phaïm vi ñieàu chænh soá haønh trình keùp seõ laø: n htk max V L R = = max ⋅ max (1-11) n htk n htk min Vmin Lmin nhtk max , nhtk min laø soá haønh trình keùp giôùi haïn, ñöôïc xaùc ñònh töông töï nhö ôû coâng thöùc (1-3) vaø (1-4). c. Ñoái vôùi nhöõng maùy coù chuyeån ñoäng chính laø chuyeån ñoäng thaúng khoâng ñoåi höôùng (nhö maùy cöa daây, maùy ñaùnh boùng thaúng) Vaän toác caét cuûa noù ñöôïc xaùc ñònh baèng soá voøng quay n[v/ph] vaø ñöôøng kính D[mm] cuûa ñóa, puli, hoaëc tay quay thöïc hieän truyeàn ñoäng, töùc laø: π D n V = [m/ph] (1-12) 1000 Caùch xaùc ñònh phaïm vi ñieàu chænh soá voøng quay Rn cuõng töông töï nhö ôû maùy coù chuyeån ñoäng chính laø chuyeån ñoäng voøng. 2. Phaïm vi ñieàu chænh löôïng chaïy dao Rs Phaïm vi ñieàu chænh löôïng chaïy dao Rs ñöôïc tính: smax Rs = (1-13) smin Coù hai tröôøng hôïp lieân quan ñeán hai loaïi löôïng chaïy dao: − Tröôøng hôïp 1: Chuyeån ñoäng chaïy dao coù quan heä vôùi chuyeån ñoäng chính, löôïng chaïy dao ñöôïc tính treân moät voøng quay cuûa truïc chính baèng coâng thöùc: 13
20. S = 1. i0 . is . t [mm/ v] (1-14) Trong ñoù: i0 – tyû soá truyeàn coá ñònh trong xích chaïy dao. is – tyû soá truyeàn thay ñoåi trong xích chaïy dao. t – löôïng di ñoäng tònh tieán cuûa cô caáu chaáp haønh khi truïc cuoái cuøng cuûa xích chaïy dao quay moät voøng [mm/v]. Neáu duøng cô caáu bieán ñoåi töø chuyeån ñoäng quay sang chuyeån ñoäng tònh tieán laø vít me – ñai oác thì t = tx (tx laø böôùc ren cuûa vít me). Neáu duøng cô caáu baùnh raêng – thanh raêng thì t = πmZ (m laø moâñun, Z laø soá raêng cuûa baùnh raêng trong cô caáu baùnh raêng – thanh raêng). Löôïng chaïy dao nhoû nhaát smin vaø lôùn nhaát smax töông öùng tyû leä vôùi tæ soá truyeàn thay ñoåi ismin, ismax. Phaïm vi ñieàu chænh löôïng chaïy dao Rs laø: s max i smax Rs = = (1-15) smin i smin Löôïng chaïy dao lôùn nhaát vaø nhoû nhaát ñöôïc xaùc ñònh tuøy thuoäc vaøo ñieàu kieän coâng ngheä khi gia coâng. Trò soá thöôøng duøng laø smax = 2 ÷ 6 [mm/v], smin = 0,005 ÷ 0,05 [mm/v]. – Tröôøng hôïp 2: Chuyeån ñoäng chaïy dao ñoäc laäp vôùi chuyeån ñoäng chính (chuyeån ñoäng chaïy dao ñöôïc thöïc hieän baèng ñoäng cô rieâng coù soá voøng quay laø nñc [v/ph]), löôïng chaïy dao ñöôïc tính baèng coâng thöùc: s = nñc . is . t [mm/ph] (1-16) Trong ñoù: is – tæ soá truyeàn töø ñoäng cô ñeán cô caáu chaáp haønh (xích chaïy dao). t – löôïng bieán ñoåi töø chuyeån ñoäng quay sang chuyeån ñoäng tònh tieán. Phaïm vi ñieàu chænh löôïng chaïy dao Rs laø: s max i smax Rs = = (1-17) smin i smin 1.2.2. Chuoãi soá voøng quay Trong truyeàn ñoäng phaân caáp, caùc giaù trò soá voøng quay khoâng phaân boá moät caùch baát kyø maø tuaân theo moät qui luaät nhaát ñònh ñeå taïo neân chuoãi soá voøng quay hôïp lyù trong phaïm vi ñieàu chænh soá voøng quay. Chuoãi soá voøng quay duøng trong maùy caét kim loaïi thöôøng goàm caùc loaïi sau: 1. Chuoãi soá voøng quay caáp soá nhaân Chuoãi soá voøng quay caáp soá nhaân laø chuoãi soá voøng quay maø caùc giaù trò cuûa noù laø caùc soá haïng cuûa moät caáp soá nhaân coù coâng boäi laø ϕ. Neáu moät hoäp toác ñoä coù Z caáp toác ñoä töø soá voøng quay nhoû nhaát nmin ñeán soá voøng quay lôùn nhaát nmax.thì: 14
21. n1 = nmin n2 = n1 . ϕ 2 n3 = n2 . ϕ = n1 . ϕ M k nk + 1 = nk . ϕ = n1 . ϕ M Z –1 nz = nz – 1 . ϕ = n1 . ϕ = nmax Khi ñoù phaïm vi ñieàu chænh soá voøng quay Rn ñöôïc xaùc ñònh: Z−1 nmax n1 . ϕ Z –1 Rn = = = ϕ (1-18) nmin n1 Töø (1-18), coù theå xaùc ñònh coâng boäi cuûa chuoãi soá voøng quay ϕ (coøn ñöôïc goïi laø heä soá caáp vaän toác): Z−1 ϕ = Rn (1-19) vaø soá caáp vaän toác Z: lgR Z = n + 1 (1-20) lgϕ Ghi chuù: − Soá caáp toác ñoä Z tính theo coâng thöùc (1-20) thöôøng khoâng phaûi laø soá nguyeân, neân phaûi qui troøn thaønh soá nguyeân gaàn noù nhaát (toát nhaát neân choïn soá nguyeân lôùn hôn ñeå ñaûm baûo caùc giaù trò nmin, nmax ñaït yeâu caàu cuûa thieát keá). − Toån thaát vaän toác caét töông ñoái ∆V chæ phuï thuoäc vaøo coâng boäi ϕ maø khoâng phuï thuoäc vaøo ñöôøng kính d cuûa chi tieát gia coâng nhöng vì ϕ laø haèng soá neân toån thaát naøy cuõng khoâng ñoåi. V[m/ph] Töø coâng thöùc (1-2) tính vaän nZ = nmax toác caét V: n0 nk+1 π d n V = = c . d (1-21) A 1000 Vk+1 nk π n V vôùi c = 0 A’ 1000 n3 Vk B Neáu bieåu thò chuoãi soá voøng n2 quay n trong heä toïa ñoä [v – d] thì n1 = nmin soá voøng quay n seõ laø nhöõng C ñöôøng thaúng ñi qua goác toïa ñoä, coù O d [mm] daïng nhö hình 1- 2. d0 Hình 1- 2 : Bieåu ñoà chuoãi soá voøng quay baát kyø 15
22. Giaû söû caàn gia coâng phoâi coù ñöôøng kính d0. Döïa vaøo caùc ñieàu kieän veà coâng ngheä vaø yeâu caàu kyõ thuaät cuûa chi tieát, ta xaùc ñònh ñöôïc vaän toác caét hôïp lyù V0 . Qua ñoà thò hình 1- 2, xaùc ñònh ñöôïc soá voøng quay hôïp lyù n0. Nhöng vì maùy duøng truyeàn ñoäng phaân caáp neân haàu nhö khoâng tìm ñöôïc moät giaù trò soá voøng quay naøo ñoù truøng vôùi n0 maø thöôøng n0 ôû trong khoaûng hai giaù trò nk vaø nk+1 (nk < n0 < nk+1). Töông öùng vôùi nk vaø nk+1 laø hai vaän toác caét Vk vaø Vk+1 (Vk < V0 < Vk+1). Ñeå ñaûm baûo tuoåi beàn cuûa dao, thöôøng choïn soá voøng quay nk ñeå gia coâng (khi ñoù vaän toác caét Vk < V0). Nhö vaäy seõ coù toån thaát veà vaän toác caét (cuõng laø toån thaát veà naêng suaát). Toån thaát töông ñoái veà vaän toác caét ∆V ñöôïc tính nhö sau: V0 − Vk ⎛ Vk ⎞ ∆V = . 100% = ⎜1 − ⎟ . 100% (1-22) V0 ⎝ V0 ⎠ π d 0 n0 π d 0 n k Do V0 = vaø Vk = 1000 1000 V0 − Vk ⎛ Vk ⎞ ⎛ n k ⎞ neân ∆V = . 100% = ⎜1 − ⎟ . 100% = ⎜1 − ⎟ . 100% (1-23) V0 ⎝ V0 ⎠ ⎝ n0 ⎠ Toån thaát töông ñoái veà vaän toác caét ñaït giaù trò lôùn nhaát ∆Vmax khi V0 → Vk+1 (n0 → nk+1) vaø baèng: ⎛ Vk ⎞ ⎛ Vk ⎞ ⎛ n k ⎞ ∆Vmax = lim ⎜1 − ⎟ .100% = ⎜1 − ⎟ .100% = ⎜1 − ⎟ .100% (1-24) V0 → Vk+1 ⎝ V0 ⎠ ⎝ Vk+1 ⎠ ⎝ n k+1 ⎠ Neáu chuoãi soá voøng quay phaân boá baát kyø thì toån thaát töông ñoái veà vaän toác caét ∆Vmax cuõng seõ thay ñoåi baát kyø. Töø (1-24), muoán giöõ cho ∆Vmax luoân luoân khoâng ñoåi thì caàn phaûi ñaûm baûo ñieàu kieän: n k = const (1-25) n k+1 Chæ coù chuoãi soá voøng caáp soá nhaân môùi thoûa maõn ñieàu kieän (1-25), nghóa laø n k = const = ϕ . Bieåu ñoà chuoãi soá voøng caáp soá nhaân cho trong hình 1-3. n k+1 n-1 V [ m/ph ] n Z = n 1 . ϕ n2 = n1.ϕ n1 ∆V d [mm] Hình 1-3 : Bieåu ñoà chuoãi soá voøng quay caáp soá nhaân 16
23. Ñeå taïo thuaän lôïi cho ngöôøi söû duïng khi tra soá voøng quay n neáu ñaõ bieát V vaø d, treân moãi maùy coù veõ moät bieåu ñoà theå hieän soá voøng quay trong heä toïa ñoä loâgarit. Muoán theá, phöông trình (1-21) ñöôïc theå hieän trong heä toïa ñoä loâgarit cuûa [v – d] nhö sau: lgV = lgd + lgc (1-26) Noù coù daïng y = x + a, laø phöông trình cuûa nhöõng ñöôøng thaúng caét truïc x vaø y moät goùc 45o vôùi khoaûng caùch a. π n Do c = neân trò soá c phuï thuoäc vaøo soá voøng quay n maø n laïi ñöôïc phaân boá 1000 theo quy luaät caáp soá nhaân vôùi coâng boäi ϕ, neân: π lgc1 = lg + lg n 1000 1 π π lgc2 = lg + lg n = lg + lg n + lgϕ 1000 2 1000 1 M π π lgck = lg + lgnk = lg + lgn1 + (k –1) lgϕ 1000 1000 Caùc soá voøng quay cuûa chuoãi caáp soá nhaân seõ laø nhöõng ñöôøng thaúng song song caùch ñeàu nhau moät khoaûng baèng lgϕ (trong thöïc teá, ngöôøi ta thöôøng laáy moãi khoaûng töôïng tröông cho giaù trò cuûaϕ). Bieåu ñoà chuoãi soá voøng quay caáp soá nhaân trong heä toïa ñoä loâgarit coù daïng nhö hình 1- 4. 63 45 31,5 90 1000 250 710 180 125 1410 500 355 22,4 ] m/ph 100 V [ 8 6 4 2 10 d [mm] 10 2 4 6 6 8 2000 8 100 200 4 1000 Hình 1-4 : Bieåu ñoà chuoãi soá voøng quay caáp soá nhaân trong heä truïc loâgarit 2. Chuoãi soá voøng quay caáp soá coäng Chuoãi soá voøng quay caáp soá coäng laø chuoãi soá voøng quay maø caùc giaù trò cuûa noù laø caùc soá haïng cuûa moät caáp soá coäng coù coâng sai laø a vôùi soá haïng ñaàu tieân laø nmin vaø soá haïng cuoái cuøng laø nmax. 17
24. n1 = nmin n2 = n1 + 1.a n3 = n2 + a = n1 + 2.a M nZ = nZ–1 + a = n1 + (Z – 1).a n − n Suy ra: a = Z 1 (1-27) Z−1 Hình 1- 5 bieåu dieãn chuoãi soá voøng quay caáp soá coäng ñöôïc veõ trong heä toïa ñoä loâgarit. Chuoãi soá voøng quay caáp soá coäng coù caùc trò soá soá voøng quay thaáp ôû caùch xa nhau vaø caùc soá voøng quay cao raát khít nhau, neân toån thaát vaän toác töông ñoái luoân thay ñoåi theo ñöôøng kính chi tieát gia coâng vaø khoâng theå haïn cheá ñöôïc. Vì vaäy chuoãi soá voøng quay caáp soá coäng khoâng theå thoûa maõn caùc yeâu caàu gia coâng hôïp lyù. Do ñoù, noù chæ ñöôïc duøng ôû moät soá hoäp chaïy dao, ôû nhöõng cô caáu truyeàn ñoäng khoâng lieân tuïc nhö cô caáu baùnh coùc – con coùc cuûa maùy baøo V [m/ph] n nZ 3 n2 n 1 0 d [mm] Hình 1- 5: Bieåu ñoà chuoãi soá voøng quay caáp soá coäng trong heä truïc loâgarit 3. Chuoãi soá voøng quay hoãn hôïp Coù hai loaïi chuoãi soá voøng quay hoãn hôïp: − Chuoãi soá voøng quay keát hôïp giöõa chuoãi soá voøng quay caáp soá coäng vaø caáp soá nhaân, trong ñoù caùc giaù trò soá voøng quay thaáp duøng caáp soá coäng coøn giaù trò soá voøng quay cao duøng caáp soá nhaân. − Chuoãi soá voøng quay caáp soá nhaân coù 2 heä soá caáp vaän toác ϕ1 vaø ϕ2 (vôùi ϕ1 < ϕ2), trong ñoù caùc giaù trò soá voøng quay thaáp duøng heä soá ϕ1 coøn giaù trò soá voøng quay cao duøng heä soá ϕ2. Ñeå taïo chuoãi soá voøng quay naøy, tröôùc heát taïo ra chuoãi soá voøng quay caáp soá nhaân coù heä soá ϕ1, sau ñoù ñeå caùc soá voøng quay cao thöa hôn cöù sau moãi soá voøng quay thì boû ñi moät. Nhö theá caùc soá voøng quay cao coù heä soá ϕ2 (hình 1-6). Xem theâm ví duï minh hoïa veà chuoãi soá voøng quay coù 2 heä soá caáp vaän toác ϕ1 vaø ϕ2 trong muïc 2.3.6. 18
25. Hoäp toác ñoä duøng chuoãi soá voøng quay hoãn hôïp naøy coù keát caáu phöùc taïp hôn, khoù tính toaùn hôïp lyù neân cuõng ít ñöôïc duøng. n Z n V[m/ph ] 2 n1 ϕ2 ϕ1 0 d[mm] Hình 1- 6: Bieåu ñoà chuoãi soá voøng quay hoãn hôïp coù hai heä soá caáp vaän toác Keát luaän: Trong caùc loaïi chuoãi soá voøng quay keå treân, chuoãi soá voøng quay caáp soá nhaân coù nhieàu öu ñieåm nhaát neân thöôøng ñöôïc duøng ñeå thieát keá caùc hoäp toác ñoä, hoäp chaïy dao cuûa caùc maùy vaïn naêng. Rieâng ñoái vôùi maùy chuyeân duøng thì khoâng nhaát thieát phaûi duøng chuoãi soá voøng quay caáp soá nhaân, vì soá voøng quay cuûa maùy chuyeân duøng chæ coù moät hoaëc vaøi caáp soá voøng quay phuø hôïp nhaát ñoái vôùi chi tieát gia coâng. Hoäp chaïy dao cuûa caùc maùy duøng ñeå caét ren thì khoâng söû duïng chuoãi caáp soá nhaân cuõng nhö chuoãi caáp soá coäng maø phaûi coù phöông phaùp thieát keá rieâng (xem trong chöông 3, phaàn thieát keá hoäp chaïy dao chính xaùc) nhaèm ñaït ñöôïc caùc löôïng chaïy dao phuø hôïp vôùi böôùc ren theo yeâu caàu. 1.2.3. Xaùc ñònh caùc thoâng soá ñoäng hoïc cô baûn Ba thoâng soá ñoäng hoïc cô baûn cuûa chuoãi soá voøng quay caáp soá nhaân laø ϕ, Z vaø Rn, trong ñoù heä soá caáp vaän toác ϕ ñaõ ñöôïc tieâu chuaån hoùa. 1. Xaùc ñònh trò soá ϕ tieâu chuaån Ñeå taïo ra chuoãi soá voøng quay caáp soá nhaân vôùi coâng boäi ϕ thì heä soá ϕ khoâng choïn moät caùch baát kyø maø ñöôïc tieâu chuaån hoùa döïa treân nhöõng nguyeân taéc sau ñaây: a. Nguyeân taéc gaáp 10: laø nguyeân taéc maø moät soá haïng baát kyø trong daõy soá ñeàu coù giaù trò gaáp 10 laàn giaù trò cuûa soá haïng khaùc ôû caùch noù x soá haïng, nghóa laø neáu coù chuoãi soá n1 , n2 , n3 , , nx , nx+1 , , nZ thì nx+1 = 10 n1 (vôùi x – laø soá nguyeân). x Vì chuoãi soá voøng quay laø moät daõy soá caáp soá nhaân, neân: nx+1 = n1 . ϕ x x Suy ra: ϕ = 10 hay ϕ = 10 (1-28) Nguyeân taéc naøy döïa treân thoùi quen gaáp 10 trong chuoãi soá toái öu cuûa kyõ thuaät (chuoãi soá Renard ñeå taïo ra caùc giaù trò kích thöôùc tieâu chuaån). 19
26. b. Nguyeân taéc gaáp 2: laø nguyeân taéc maø moät soá haïng baát kyø trong daõy soá ñeàu coù giaù trò gaáp 2 laàn giaù trò cuûa soá haïng khaùc ôû caùch noù y soá haïng, nghóa laø neáu coù chuoãi soá n1 , n2 , n3 , , ny , ny+1 , , nZ thì ny+1 = 2 n1 (vôùi y – laø soá nguyeân). y Vì chuoãi soá voøng quay laø moät daõy soá caáp soá nhaân, neân: ny+1 = n1 . ϕ y Suy ra: ϕy = 2 hay ϕ = 2 (1-29) Nguyeân taéc naøy duøng ñeå thoûa maõn trong tröôøng hôïp duøng ñoäng cô ñieän coù nhieàu caáp vaän toác, trong ñoù caùc soá voøng quay cuûa ñoäng cô nñc tuaân theo qui luaät caáp soá nhaân vôùi coâng boäi baèng 2. Vì trò soá ϕ phaûi ñoàng thôøi thoûa maõn caû hai nguyeân taéc treân, cho neân: ϕ = x 10 = y 2 (1-30) Suy ra: y = x.lg2 = 0.30103x ≈ 0,3x Ngoaøi ra, ta coøn coù ñieàu kieän veà heä soá ϕ: 1 1. − Maùy thieát keá caàn phaûi coù toån thaát vaän toác cuõng nhö toån thaát naêng suaát khoâng ñoåi vaø khoâng vöôït quaù giôùi haïn 50%. ⎛ 1 ⎞ ∆Vmax = ⎜ 1 − ⎟ 100% ≤ 50% (1-32) ⎝ ϕ ⎠ Töø ñoù suy ra: ϕ 2 (1-33) Trong phaïm vi ñieàu kieän veà heä soá ϕ (1-31), choïn caùc trò soá x vaø tính trò soá y töông öùng, ngöôøi ta xaùc ñònh ñöôïc caùc trò soá ϕ tieâu chuaån cho trong baûng 1 – 2. ÔÛ baûng naøy coù nhöõng trò soá ϕ = 1,41 vaø ϕ = 2 khoâng thoûa maõn nguyeân taéc gaáp 10, trò soá ϕ = 1,58 vaø ϕ = 1,78 khoâng thoûa maõn nguyeân taéc gaáp 2, vì x vaø y khoâng phaûi laø soá nguyeân. Nhöng treân thöïc teá caàn thieát nhöõng trò soá naøy, ñeå khoaûng caùch giöõa caùc trò soá khoâng quaù xa. Baûng 1- 2: Baûng trò soá ϕ tieâu chuaån ϕ 1,06 1,12 1,26 1,41 1,58 1,78 2 x 10 40 20 10 20/3 5 4 2/6 x = y 2 12 6 3 2 3/2 6/5 1 y = ∆vmax [%] 5 10 20 30 40 45 50 20
27. Phaïm vi söû duïng caùc trò soá ϕ tieâu chuaån nhö sau: • ϕ = 1,06 : raát ít duøng vì caùc giaù trò soá voøng quay quaù khít. • ϕ = 1,12 : duøng cho caùc maùy caàn ñieàu chænh chính xaùc vaän toác caét (nhaèm giaûm toån thaát veà vaän toác vaø naêng suaát) trong gia coâng haøng khoái hoaëc haøng loaït lôùn nhö maùy töï ñoäng, nöûa töï ñoäng. • ϕ = 1,26 vaø 1,41 : duøng cho caùc maùy coâng cuï vaïn naêng. • ϕ = 1,58 vaø 1,78 : duøng cho caùc maùy coù thôøi gian chaïy khoâng lôùn (thôøi gian gia coâng khoâng lôùn hôn nhieàu so vôùi thôøi gian chaïy khoâng) vaø nhö theá khoâng caàn phaûi ñieàu chænh chính xaùc vaän toác caét. • ϕ = 2 : raát ít duøng, chæ coù yù nghóa phuï ñeå tính toaùn caùc cô caáu truyeàn ñoäng cuûa nhoùm khueách ñaïi trong hoäp toác ñoä hoaëc nhoùm gaáp boäi trong hoäp chaïy dao. Moái quan heä giöõa caùc thoâng soá cô baûn ϕ, Z vaø Rn ñaõ bieát ôû coâng thöùc (1-18). Khi thieát keá maùy, phaïm vi ñieàu chænh soá voøng quay Rn ñöôïc cho tröôùc theo yeâu caàu, vì vaäy soá caáp vaän toác Z tæ leä nghòch vôùi heä soá ϕ. Caàn phaûi löïa choïn trò soá ϕ vaø Z nhö theá naøo ñeå vöøa coù theå vöøa ñaûm baûo giaûm toån thaát vaän toác, vöøa ñaûm baûo keát caáu cuûa maùy khoâng quùa phöùc taïp, khoù cheá taïo, giaù thaønh cao (Z caøng lôùn söï phaân boá caùc caáp vaän toác caøng daøy, toån thaát vaän toác nhoû, nhöng keát caáu cuûa maùy seõ lôùn, phöùc taïp hôn). Sau khi choïn ñöôïc trò soá ϕ thích hôïp, seõ deã daøng xaùc ñònh ñöôïc soá caáp vaän toác Z. Trong tröôøng hôïp thieát keá caùc hoäp toác ñoä coù nhieàu caáp vaän toác Z vôùi trò soá ϕ nhoû, ñeå ñôn giaûn veà maët keát caáu cuûa hoäp, hieän nay ngöôøi ta thöôøng duøng ñoäng cô ñieän coù 2 hoaëc nhieàu caáp vaän toác. Soá caáp vaän toác Z caàn neân laáy baèng boäi soá cuûa 2 vaø 3, vì truyeàn ñoäng trong hoäp toác ñoä thöôøng do nhöõng khoái baùnh raêng baäc coù 2, 3 hoaëc 4 = 2.2 baùnh raêng thöïc hieän. Do ñoù, soá caáp vaän toác thöôøng duøng trong thöïc teá laø: Z = 3, 4, 6, 8, 12, 18, 24, 36. 2. Xaùc ñònh caùc giaù trò soá voøng quay Töø giaù trò ϕ tieâu chuaån, ngöôøi ta xaùc ñònh chuoãi soá voøng quay tieâu chuaån. Chuoãi soá voøng quay cô sôû ñöôïc laáy vôùi soá voøng quay ñaàu tieân laø 1, töùc laø n1 = 1 v/ph vôùi trò Z–1 Z–1 soá ϕ = 1,06. Soá voøng quay tieâu chuaån baát kyø naøo cuõng seõ baèng nZ = n1. ϕ = ϕ . Chuoãi soá voøng quay cô sôû seõ coù caùc giaù trò sau: 1 – 1,06 – 1,12 – 1,18 – 1,25 – 1,32 – 1,41 – 1,5 – 1,6 – 1,7 – 1,8 – 1,9 – 2 – 2,12 – 2,24 – 2,36 – 2,5 – 2,65 – 2,8 – 3 – 3,15 – 3,35 – 3,55 – 3,75 4 – 4,25 – 4,5 – 4,75 – 5 – 5,3 – 5,6 – 6 – 6,3 – 6,7 – 7,1 – 7,5 – 8 – 8,5 – 9 – 9,5. Treân cô sôû chuoãi soá voøng quay ñoù, hình thaønh caùc giaù trò soá voøng quay tieâu chuaån cho trong baûng 1-3. Caùc trò soá voøng quay tieâu chuaån khaùc, tuøy theo yeâu caàu lôùn hay beù maø nhaân hoaëc chia caùc trò soá treân vôùi 10, 100, 1000 21
28. Baûng1-3: Baûng soá voøng quay tieâu chuaån Heä soá ϕ Heä soá ϕ Heä soá ϕ 1,06 1,12 1,26 1,41 1,58 1,78 2 1,06 1,12 1,26 1,41 1,58 1,78 2 1,06 1,12 1,26 1,41 1,58 1,78 2 1 1 1 1 1 1 1 10 10 10 10 10 100 100 100 100 100 1,06 10,6 106 1,12 1,12 11,2 11,2 11,2 112 112 1,18 11,8 118 1,25 1,25 1,25 12,5 12,5 12,5 125 125 125 125 125 1,32 13,2 132 1,41 1,4 1,41 14 14 140 140 1,5 15 150 1,6 1,6 1,6 1,6 16 16 16 16 16 16 160 160 160 160 1,7 17 170 1,8 1,8 1,8 18 18 18 180 180 180 180 1,9 19 190 2 2 2 2 2 20 20 20 200 200 200 2,12 21,2 212 2,24 2,24 22,4 22,4 22,4 224 224 2,36 23,6 236 2,5 2,5 2,5 2,5 25 25 25 25 250 250 250 250 250 250 2,65 26,5 265 2,8 2,8 2,8 28 28 280 280 3 30 300 3,15 3,15 3,15 3,15 31,5 31,5 31,5 31,5 31,5 31,5 315 315 315 315 3,35 33,5 335 3,55 3,55 35,5 35,5 355 355 355 3,75 37,5 375 4 4 4 4 4 4 40 40 40 40 400 400 400 400 4,25 42,5 425 4,5 4,5 45 45 45 450 450 4,75 47,5 475 5 5 5 50 50 50 500 500 500 500 500 5,3 53 530 5,6 5,6 5,6 5,6 56 56 56 560 560 560 6 60 600 6,3 6,3 6,3 6,3 63 63 63 63 63 63 630 630 630 630 6,7 67 670 7,1 7,1 71 71 710 710 710 7,5 75 750 8 8 8 8 8 80 80 80 800 800 800 8,5 85 850 9 9 90 90 90 900 900 9,5 95 950 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 22
29. Ghi chuù: − Caên cöù vaøo heä soá ϕ, soá caáp toác ñoä Z vaø giaù trò soá voøng quay ñaàu tieân n1 ñeå tra baûng xaùc ñònh chuoãi soá voøng quay danh nghóa cuûa maùy. − Chuoãi soá voøng quay tieâu chuaån cho trong baûng 1-3 cuõng duøng laøm chuoãi soá haønh trình keùp cuûa nhöõng maùy coù chuyeån ñoäng chính laø chuyeån ñoäng tònh tieán khöù hoài nhö maùy baøo, maùy xoïc. Ngoaøi ra, noù coøn duøng laøm chuoãi soá löôïng chaïy dao cho nhöõng löôïng chaïy dao khoâng phuï thuoäc vaøo moät voøng quay cuûa truïc chính maø ñöôïc tính baèng löôïng chaïy dao treân moät phuùt, töùc laø s [mm/ph]. − Cho pheùp laäp moät chuoãi soá voøng quay môùi goàm nhöõng trò soá ôû chuoãi tieâu chuaån boû caùch quaõng ñeàu nhau. Ví duï: laäp chuoãi soá voøng quay coù heä soá ϕ = 1,26 vaø n1 = 14 v/ph. Caùc giaù trò cuûa chuoãi soá voøng quay ñoù laàn löôït laø n1 = 14 v/ph, n2 = 18 v/ph, n3 = 22,4 v/ph, n4 = 28 v/ph, n5 = 33,5 v/ph Caùc soá voøng quay naøy caùch nhau 4 khoaûng caùch. Ñoù laø do heä soá caáp vaän toác cuûa chuoãi soá voøng quay naøy baèng trò soá ϕ cô sôû coù luyõ thöøa baèng soá khoaûng caùch E, nghóa laø: ϕ = 1,06E = 1,064 = 1,26 (E = 4 vôùi E – khoaûng caùch ôû chuoãi cô sôû) Töông töï, neáu muoán laäp moät chuoãi baát kyø coù heä soá caáp vaän toác ϕ = 1,41 thì: ϕ = 1,06E = 1,066 = 1,41 (E = 6) Khi ñoù, caùc trò soá voøng quay trong chuoãi naøy caùch nhau 6 khoaûng ôû chuoãi cô sôû. Neáu n1 = 14 v/ph thì seõ coù chuoãi: 14 ; 20 ; 28 ; 40 ; 1.2.4. Xaùc ñònh coâng suaát ñoäng cô Khi thieát keá maùy, caàn phaûi tieán haønh xaùc ñònh coâng suaát ñoäng cô ñieän, ñeå taïo cô sôû cho vieäc tính toaùn ñoäng löïc hoïc cuûa caùc chi tieát maùy vaø boä phaän maùy trong maùy. Thöôøng khoù xaùc ñònh chính xaùc coâng suaát ñoäng cô ñieän cuûa moät maùy khi thieát keá môùi. Lyù do laø vì: − Chöa theå tính chính xaùc ñöôïc löïc caét vaø löïc chaïy dao cuûa caùc quaù trình caét goït khaùc nhau khi gia coâng chi tieát treân maùy, ñaëc bieät laø trong quaù trình khôûi ñoäng vaø ñaûo chieàu. − Chöa hieåu roõ caùc ñieàu kieän söû duïng maùy, ñaëc bieät laø ñoái vôùi caùc maùy vaïn naêng coù nhieàu coâng duïng. − Khoù xaùc ñònh chính xaùc caùc toån thaát veà ma saùt trong caùc khaâu truyeàn ñoäng, nhaát laø khi laøm vieäc ôû vaän toác cao. Vì vaäy trong thöïc teá, vieäc xaùc ñònh coâng suaát ñoäng cô thöôøng döïa vaøo kinh nghieäm hoaëc so saùnh vôùi coâng suaát maùy hieän coù. 1. Xaùc ñònh coâng suaát ñoäng cô truyeàn ñoäng chính Coù hai phöông phaùp tính coâng suaát caàn thieát cuûa ñoäng cô ñieän: 23
30. a. Phöông phaùp gaàn ñuùng: tính coâng suaát ñoäng cô theo coâng suaát caét Nc vaø hieäu suaát toång η. Coâng suaát caét Nc ñöôïc tính treân cô sôû löïc caét tôùi haïn Pz [N] vaø vaän toác caét tôùi haïn V [m/ph]: Pz V Nc = [kW] (1-34) 61200 Ñeå tính chính xaùc löïc caét theo nguyeân lyù caét (baûng 1-4), caàn phaûi choïn cheá ñoä caét theo cheá ñoä thöû maùy hoaëc cheá ñoä coâng ngheä cao (gia coâng thoâ). Coâng suaát caét Nc thöôøng chieám khoaûng 70 ÷ 80% coâng suaát ñoäng cô ñieän, neân coù theå tính gaàn ñuùng coâng suaát ñoäng cô ñieän Nñ theo coâng thöùc sau: Nc Nñc = [kW] (1-35) η Trong ñoù: η = 0,7 ÷ 0,85 duøng cho maùy coù chuyeån ñoäng chính quay troøn. η = 0,6 ÷ 0,75 duøng cho maùy coù chuyeån ñoäng chính tònh tieán. Ñeå xaùc ñònh chính xaùc hôn trò soá η, coù theå tìm hieäu suaát töøng khaâu ηi neáu ñaõ ñònh xong ñöôïc keát caáu maùy, sau ñoù tính hieäu suaát toång η cuûa toaøn xích truyeàn ñoäng: j η = η1. η2. η3 = ∏ ηi (1-36) 1 b. Phöông phaùp chính xaùc: thöôøng ñöôïc söû duïng ñeå tính laïi Nñc sau khi ñaõ ñònh xong ñöôïc keát caáu maùy: Nñc = Nc + N0 + Np [kW] (1-37) vôùi N0 laø coâng suaát chaïy khoâng vaø Np coâng suaát tieâu hao phuï do hieäu suaát vaø caùc nguyeân nhaân ngaãu nhieân khaùc. Coâng suaát phuï Np coù theå laáy gaàn ñuùng 10 ÷ 15% Nc Coâng suaát chaïy khoâng N0 coù theå tính theo coâng thöùc thöïc nghieäm sau: d ⎛ d ⎞ N = K tb ⎜n + n + n + K tc n ⎟ (1-38) 0 m 6 ⎜ I II III tc tc ⎟ 10 ⎝ d tb ⎠ Trong ñoù: Km – heä soá phuï thuoäc chaát löôïng cheá taïo caùc chi tieát vaø ñieàu kieän boâi trôn, thöôøng choïn Km = 3 ÷ 6. dtb – ñöôøng kính trung bình cuûa taát caû caùc ngoõng truïc cuûa maùy [mm]. nI , nII , nIII – soá voøng quay cuûa taát caû caùc truïc (khoâng keå truïc chính) [v/ph]. dtc – ñöôøng kính cuûa truïc chính [mm]. ntc – soá voøng quay cuûa truïc chính [v/ph]. Ktc – heä soá toån thaát rieâng taïi truïc chính (Ktc = 1,5 neáu oå truïc chính laø oå laên, Ktc = 2 neáu oå truïc chính laø oå tröôït). 24
31. Baûng 1-4: Baûng caùc c Baûng 1-4:caùc Coâng thöùc tính Vaät lieäu gia coâng Daïng gia coâng löïc PZ [N] vaø Theùp Gang – Hôïp kim ñoàng moâmen M [Nm] c x y z n c x y z n 279* 0,35* 63,5* Tieän Pz 35,7 1 0,75 — 0,75 51,4 1 0,75 — 0,55 x y n Baøo Py = c t s (HB) 0,027 0,9 0,75 — 0,2 0,45 0,9 0,75 — 1,3 caét oâng thöùctínhlöïc Px 0,21 1,2 0,65 — 1,5 0,51 1,2 0,65 — 1,1 344,2* 0,35* P x y n 44,2 1 1 — 0,75 88,2 1 1 — 0,55 Caét ñöùt z = c t s (HB) Py 0,31 1,2 0,75 — 2 1,2 1,2 0,75 — 1,3 P z y n 1500 — 0,7 1 0,75 2000 — 0,8 2 0,6 Khoan s = c D s (HB) M 800 — 0,8 2 0,7 1000 — 1 2,4 0,6 P = c tx sy (HB)n 620 1,3 0,7 — 0,75 920 1,2 0,4 — 0,6 Khoeùt, doa s M = c Dz tx sy (HB)n 1830 0,9 0,8 1 0,7 3160 0,75 0,8 1 0,6 x y z n Phay truï Ps = c t sz ZB D 6800 0,86 0,74 1 –0,86 4800 0,83 0,65 1 –0,83 x y z n Phay maët ñaàu Ps = c t sz ZB D 8200 1,1 0,8 0,95 –1,1 7000 1,14 0,7 0,9 –1,14 Phay ñònh P = c txs y ZBz Dn 4700 0,86 0,74 1 –0,86 3900 0,83 0,65 1 –0,83 hình. Phay goùc s z z x y — — — — — Maøi truï Pz = cV t s 22 0,6 0,7 0,7 Chuù thích: * khi HB 170 vaø khi HB > 170 t – chieàu saâu caét [mm] ; D – ñöôøng kính dao [mm] ; B – chieàu roäng phay [mm] 25 s – löôïng chaïy dao [mm/v] ; sZ – löôïng chaïy dao raêng [mm/r]
32. 2. Xaùc ñònh coâng suaát ñoäng cô chaïy dao Coâng suaát ñoäng cô ñieän duøng thöïc hieän löôïng chaïy dao thöôøng ñöôïc xaùc ñònh baèng hai phöông phaùp: a. Phöông phaùp gaàn ñuùng: laáy coâng suaát ñoäng cô chaïy dao Nñcs tæ leä vôùi coâng suaát ñoäng cô thöïc hieän chuyeån ñoäng chính Nñc. Nñcs = K.Nñc [kW] (1-39) Trong ñoù: K = 0,04 duøng cho maùy tieän, maùy Revolver, maùy khoan. K = 0,08 duøng cho maùy tieän nhieàu dao töï ñoäng, nöûa töï ñoäng. K = 0,15 duøng cho maùy phay. K ≈ 0 duøng cho maùy baøo, maùy maøi. b. Phöông phaùp chính xaùc: tính coâng suaát ñoäng cô töø löïc chaïy dao Q: Q Vs Nñcs = [kW] (1-40) 61200 ηs Trong ñoù: Vs – vaän toác chaïy dao [m/ph], ñöôïc tính töø löôïng chaïy dao lôùn nhaát. ηs – hieäu suaát truyeàn ñoäng cô caáu chaïy dao (thöôøng ηs 0,15 ÷ 0,2). Löïc chaïy dao Q ñöôïc tính töø caùc coâng thöùc thöïc nghieäm tuøy thuoäc vaøo keát caáu cuûa caùc loaïi soáng tröôït khaùc nhau: Q = k.Fx + Fms [N] (1-41) vôùi: k – heä soá laøm taêng löïc ma saùt do Px taïo ra moâmen laät. Px, Py, Pz – caùc thaønh phaàn cuûa löïc caét [N]. Fms – löïc ma saùt treân soáng tröôït [N]. Löïc naøy ñöôïc tính tuøy theo caùc loaïi soáng tröôït khaùc nhau (baûng 1-5). Heä soá Loaïi soáng tröôït Löïc ma saùt Fms k f Soáng tröôït laên truï vaø toå hôïp (maùy tieän) (Pz + G) f 1,15 0,15 ÷ 0,18 Soáng tröôït phaúng (maùy tieän, maùy Revolver) (Pz + Py + G) f 1,1 0,15 Soáng tröôït ñuoâi eùn (maùy phay) (Pz + 2Py + G) f 1,4 0,2 2M OÁng truïc chính maùy khoan x f 1 0,15 d Chuù thích: G – troïng löôïng caùc boä phaän chuyeån ñoäng tònh tieán [N]. f – heä soá ma saùt tröôït. d – ñöôøng kính truïc chính maùy khoan [mm]. 26
33. Chöông 2 THIEÁT KEÁ HOÄP TOÁC ÑOÄ 2.1. KHAÙI NIEÄM Hoäp toác ñoä laø moät trong nhöõng boä phaän quan troïng cuûa maùy caét kim loaïi duøng ñeå thöïc hieän caùc nhieäm vuï sau: − Truyeàn chuyeån ñoäng vaø coâng suaát töø ñoäng cô ñieän ñeán truïc chính. − Coù khaû naêng thay ñoåi toác ñoä quay cuûa truïc chính hoaëc truïc cuoái cuøng cuûa hoäp toác ñoä nhaèm ñaït caùc giaù trò soá voøng quay theo yeâu caàu vôùi coâng boäi ϕ vaø vôùi soá caáp vaän toác Z. Vôùi caùc thoâng soá cô baûn ban ñaàu laø Rn, ϕ vaø Z, coù theå coù nhieàu phöông aùn thieát keá khaùc nhau veà keát caáu hoäp toác ñoä. Vì vaäy, ngöôøi thieát keá caàn phaûi phaân tích vaø löïa choïn phöông aùn thích hôïp döïa vaøo caùc yeâu caàu sau: − Ñaûm baûo thöïc hieän ñaày ñuû vaø töông ñoái chính xaùc caùc giaù trò soá voøng quay töø n1 ÷ nZ theo yeâu caàu. − Coù xích truyeàn ñoäng ngaén, hieäu suaát truyeàn ñoäng cao. − Keát caáu hoäp toác ñoä phaûi ñôn giaûn, taïo ñieàu kieän thuaän lôïi cho vieäc cheá taïo vaø laép raùp. − Vieäc ñieàu khieån phaûi nheï nhaøng vaø ñaûm baûo an toaøn. − Ñaùp öùng ñöôïc tính kinh teá. Trong phaïm vi chöông naøy, chuùng ta chæ nghieân cöùu phöông phaùp thieát keá hoäp toác ñoä duøng trong truyeàn ñoäng phaân caáp. 2.2. THIEÁT KEÁ HOÄP TOÁC ÑOÄ DUØNG CÔ CAÁU BAÙNH RAÊNG DI TRÖÔÏT Cô caáu baùnh raêng di tröôït laø cô caáu duøng ñeå thay ñoåi toác ñoä quay giöõa caùc truïc baèng caùch thay ñoåi söï aên khôùp cuûa caùc caëp baùnh raêng trong nhoùm di tröôït. Z2 Z1 nI Z3 Nhoùm a I Z4 Z5 nII II Nhoùm b nIII Z’2 Z’3 Z’1 III Z’ Z’4 5 Hình 2-1: Cô caáu baùnh raêng di tröôït 27
34. Soá caáp toác ñoä Z cuûa hoäp toác ñoä duøng cô caáu baùnh raêng di tröôït ñöôïc tính baèng coâng thöùc sau: Z = pa . pb . pc pw (2-1) vôùi pa , pb , pc , , pw laø soá tæ soá truyeàn trong caùc nhoùm baùnh raêng di tröôït a, b, c, , w. Ñeå taïo ñieàu kieän cho töøng caëp baùnh raêng aên khôùp trong quaù trình di tröôït doïc truïc maø khoâng vöôùng laãn nhau, pi 3. Thoâng thöôøng caùc baùnh raêng trong moät nhoùm di tröôït coù cuøng moâñun m. Khi ñoù, toång soá raêng cuûa töøng caëp baùnh raêng aên khôùp trong moät nhoùm di tröôït phaûi baèng nhau: Z1 + Z’1 = Z2 + Z’2 = = ∑ Z = const (2-2) Ñeå taêng soá caáp toác ñoä Z cuûa hoäp toác ñoä, coù theå taêng soá tæ soá truyeàn trong caùc nhoùm baùnh raêng di tröôït hoaëc taêng soá nhoùm baùnh raêng di tröôït. Z 1 Z3 Z2 Nhoùm a n0 Z5 I Z4 Nhoùm b Z7 Z6 II Z’1 Z’3 Z’2 III Z’4 Z’5 IV Nhoùm c Z’6 Z’ 7 Z3 Z1 Z2 n0 Nhoùm a Z6 Z7 I Nhoùm b Z5 Z9 Z8 II Z’ Z’1 Z’3 2 III Z’5 Z’6 Z’7 IV Nhoùm c Z’8 Z’9 Hình 2-2: Caùc loaïi hoäp toác ñoä duøng cô caáu baùnh raêng di tröôït 28
35. Hoäp toác ñoä duøng cô caáu baùnh raêng di tröôït ñöôïc söû duïng raát roäng raõi trong caùc maùy coâng cuï vaïn naêng vì coù nhöõng öu ñieåm sau: − Deã daøng ñaït ñöôïc tæ soá truyeàn vaø soá voøng quay theo yeâu caàu. − Coù khaû naêng truyeàn ñöôïc moâmen vaø coâng suaát lôùn vôùi kích thöôùc töông ñoái nhoû − Chæ coù baùnh raêng ñang laøm vieäc (tham gia vaøo xích truyeàn ñoäng) thì môùi aên khôùp vôùi nhau, caùc baùnh raêng khaùc khoâng aên khôùp neân ít bò moøn. Vì vaäy, hieäu suaát truyeàn ñoäng taêng vaø toån thaát naêng löôïng giaûm. Tuy nhieân, noù cuõng coù moät soá nhöôïc ñieåm sau: − Vieäc thay ñoåi toác ñoä coù khoù khaên, ñaëc bieät laø khi quay vôùi vaän toác lôùn. Cô caáu ñieàu khieån phöùc taïp neáu soá caáp toác ñoä Z lôùn. − Kích thöôùc chieàu truïc cuûa hoäp töông ñoái lôùn. − Chæ duøng ñöôïc baùnh raêng thaúng, raát khoù duøng baùnh raêng nghieâng vaø khoâng duøng ñöôïc baùnh raêng chöõ V. Caùc phöông aùn toå hôïp xích toác ñoä cuûa maùy tieän ñöôïc giôùi thieäu trong hình 2-3. HTC HTC ÑC b) Maùy T616A a) Maùy T616 HTÑ HTÑ ÑC HTÑ + HTC HTÑ + HTC c) Maùy T620 d) Maùy T615 ÑC ÑC Hình 2-3: Caùc phöông aùn toå hôïp xích toác ñoä cuûa maùy tieän 29
36. Khi thieát keá hoäp toác ñoä duøng baùnh raêng di tröôït, tröôùc tieân caàn xaùc ñònh caùc thoâng soá cô baûn cuûa hoäp toác ñoä: − Caùc giaù trò soá voøng quay tieâu chuaån ntc cuûa truïc cuoái cuøng (truïc chính cuûa hoäp). − Soá caáp toác ñoä Z cuûa hoäp. − Phaïm vi ñieàu chænh soá voøng quay Rn. − Heä soá caáp vaän toác ϕ. Thieát keá ñoäng hoïc cho hoäp toác ñoä duøng cô caáu baùnh raêng di tröôït caàn laàn löôït theo caùc böôùc sau: 2.2.1. Choïn phöông aùn khoâng gian (PAKG) Phöông aùn khoâng gian laø phöông aùn löïa choïn vaø boá trí caùc nhoùm truyeàn ñoäng cuûa hoäp toác ñoä ñeå ñaït ñöôïc soá caáp toác ñoä Z theo yeâu caàu. Baûng 2-1: Caùc phöông aùn khoâng gian cuûa hoäp toác ñoä duøng baùnh raêng di tröôït. Z Phöông aùn khoâng gian 4 2x2 6 3x2 2x3 2x2x2 8 4x2 (2x4) 9 3x3 10 (5x2) (2x5) 3x2x2 2x3x2 (2x2x3) 12 4x3 (3x4) 15 (5x3) (3x5) 2x2x2x2 16 4x2x2 (2x4x2) (2x2x4) (4x4) 18 3x3x2 3x2x3 2x3x3 3x2x2x2 2x3x2x2 24 4x3x2 (3x4x2) (3x2x4) Chuù yù : Caùc phöông aùn trong daáu ngoaëc thöôøng ít duøng. Chuù thích: − ÖÙng vôùi moãi soá caáp toác ñoä Z cho tröôùc, coù theå coù nhieàu PAKG khaùc nhau. 30
37. − Caùc nhoùm truyeàn ñoäng coù nhieàu tæ soá truyeàn neân boá trí ôû ñaàu xích truyeàn ñoäng, nhaèm muïc ñích laøm cho kích thöôùc cuûa hoäp toác ñoä nhoû goïn. Ñoù laø vì thoâng thöôøng hoäp toác ñoä coù khuynh höôùng giaûm toác neân caøng gaàn truïc cuoái cuøng hay truïc chính thì moâmen xoaén caøng lôùn, laøm cho caùc chi tieát truyeàn ñoäng coù kích thöôùc caøng lôùn. pa > pb > pc 2.2.2. Xaùc ñònh caùc tæ soá truyeàn cuûa hoäp toác ñoä 1. Moái quan heä giöõa caùc tæ soá truyeàn trong moät nhoùm baùnh raêng di tröôït Caùc tæ soá truyeàn cuûa caùc caëp baùnh raêng trong moät nhoùm di tröôït vaø giöõa caùc nhoùm di tröôït coù moái quan heä raøng buoäc. Ñeå tìm moái quan heä naøy, haõy xeùt moät hoäp toác ñoä duøng cô caáu baùnh raêng di tröôït coù Z = 12 nhö hình 2-4. Z 1 Z3 Z2 Nhoùm a n0 Z5 I Z4 Nhoùm b Z7 Z6 II Z’ Z’1 3 Z’2 III Z’ 4 Z’5 IV Nhoùm c Z’6 Z’7 Hình 2-4: Sô ñoà ñoäng cuûa hoäp toác ñoä duøng baùnh raêng di tröôït coù Z = 12 Neáu thay ñoåi laàn löôït vò trí aên khôùp cuûa caùc baùnh raêng trong caùc nhoùm theo thöù töï töø treân xuoáng, töùc laø ñaàu tieân thay ñoåi tæ soá truyeàn cuûa nhoùm a, sau ñoù nhoùm b vaø cuoái cuøng laø nhoùm c, chuoãi soá voøng quay cuûa truïc chính ñöôïc tính nhö sau: n1 = n0 . i1 . i4 . i6 n2 = n0 . i2 . i4 . i6 n3 = n0 . i3 . i4 . i6 n4 = n0 . i1 . i5 . i6 n5 = n0 . i2 . i5 . i6 n6 = n0 . i3 . i5 . i6 n7 = n0 . i1 . i4 . i7 n8 = n0 . i2 . i4 . i7 n9 = n0 . i3 . i4 . i7 31
38. n10 = n0 . i1 . i5 . i7 n11 = n0 . i2 . i5 . i7 n12 = n0 . i3 . i5 . i7 Chia töøng veá cuûa caùc phöông trình töông öùng trong heä 12 phöông trình treân seõ coù: Nhoùm a : n1 : n2 : n3 = n4 : n5 : n6 = = i1 : i2 : i3 2 n1 : n2 : n3 = 1 : ϕ : ϕ 2 ⇒ i1 : i2 : i3 = 1 : ϕ : ϕ (2-3) Nhoùm b : n1 : n4 = n2 : n5 = = i4 : i5 3 n1 : n4 = 1 : ϕ 3 ⇒ i4 : i5 = 1 : ϕ (2-4) Nhoùm c : n1 : n7 = n2 : n8 = = i6 : i7 6 n1 : n7 = 1 : ϕ 6 ⇒ i6 : i7 = 1 : ϕ (2-5) Töø caùc coâng thöùc (2-3), (2-4), (2-5), ngöôøi ta nhaän thaáy raèng neáu caùc soá voøng quay cuûa truïc chính (hay truïc cuoái cuøng cuûa hoäp toác ñoä) tuaân theo qui luaät caáp soá nhaân coù coâng boäi laø ϕ thì caùc tæ soá truyeàn trong moãi nhoùm truyeàn ñoäng cuõng tuaân theo qui Xi luaät caáp soá nhaân coù coâng boäi laø ϕ (xi ñöôïc goïi laø ñaëc tính hay löôïng môû cuûa nhoùm truyeàn ñoäng). Cuï theå laø: − Nhoùm thay ñoåi thöù nhaát (kyù hieäu I) laø nhoùm a (ñöôïc goïi laø nhoùm cô sôû): coù caùc tæ soá truyeàn tuaân theo qui luaät caáp soá nhaân vôùi coâng boäi laø ϕ Xi = ϕ1 ⇒ Nhoùm a coù löôïng môû xa = 1. − Nhoùm thay ñoåi thöù hai (kyù hieäu II) laø nhoùm b (ñöôïc goïi laø nhoùm khueách ñaïi thöù nhaát): coù caùc tæ soá truyeàn tuaân theo qui luaät caáp soá nhaân vôùi coâng boäi laø ϕ Xi = ϕ3 ⇒ Nhoùm b coù löôïng môû xb = 3. − Nhoùm thay ñoåi thöù ba (kyù hieäu III) laø nhoùm c (ñöôïc goïi laø nhoùm khueách ñaïi thöù hai): coù caùc tæ soá truyeàn tuaân theo qui luaät caáp soá nhaân vôùi coâng boäi laø ϕ Xi = ϕ6 ⇒ Nhoùm c coù löôïng môû xc = 6. Toång quaùt: Neáu trong moät hoäp toác ñoä coù w nhoùm truyeàn ñoäng vaø soá tæ soá truyeàn trong moãi nhoùm theo thöù töï laø pa , pb , pc pw thì löôïng môû cuûa caùc nhoùm truyeàn ñoäng laø: − Nhoùm cô sôû: coù löôïng môû xi = 1 − Nhoùm khueách ñaïi thöù nhaát: coù löôïng môû xi = pa − Nhoùm khueách ñaïi thöù hai: coù löôïng môû xi = pa × pb − 32
39. − Nhoùm truyeàn ñoäng pw ñöôïc goïi laø nhoùm khueách ñaïi thöù (w-1): coù löôïng môû xi = pa × pb × × pw-1 (2-6) nghóa laø Löôïng môû cuûa moät nhoùm truyeàn ñoäng naøo ñoù baèng tích cuûa caùc soá tæ soá truyeàn cuûa caùc nhoùm truyeàn ñoäng ñaõ ñöôïc thay ñoåi tröôùc noù. 2. Phöông aùn thay ñoåi thöù töï (goïi taét laø phöông aùn thöù töï PATT) Phöông aùn thöù töï laø phöông aùn thay ñoåi laàn löôït vò trí aên khôùp cuûa caùc baùnh raêng trong caùc nhoùm truyeàn ñoäng theo moät thöù töï naøo ñoù. − Trong hoäp toác ñoä coù phöông aùn khoâng gian Z = 3 × 2 ×2 cho trong hình (2- 4), vôùi caùch thay ñoåi theo thöù töï nhö treân: ñaàu tieân laø nhoùm a, sau ñoù ñeán nhoùm b vaø cuoái cuøng laø nhoùm c, seõ coù phöông aùn thöù töï I-II-III. − Vôùi caùch thay ñoåi theo thöù töï khaùc seõ coù theâm caùc phöông aùn thöù töï sau II-I- III, I-III-II, II-III-I, III-I-II, III-II-I. − Löôïng môû xi cuûa moãi nhoùm truyeàn ñoäng seõ thay ñoåi theo töøng phöông aùn thöù töï. − Soá löôïng phöông aùn thöù töï ñöôïc tính baèng coâng thöùc: q = w! (2-7) vôùi w laø soá löôïng nhoùm truyeàn ñoäng coù trong hoäp toác ñoä. − Coâng thöùc keát caáu cuûa hoäp toác ñoä coù daïng toång quaùt sau: Z = pa [xa] . pb [xb] . pw-1[xw-1]. (2-8) 3. Löôùi keát caáu n I 0 Löôùi keát caáu laø moät loaïi sô ñoà qui i1 öôùc, bieåu thò moái quan heä veà keát caáu cuûa i2 i3 caùc nhoùm truyeàn ñoäng trong hoäp toác ñoä II i cuõng nhö moái quan heä giöõa caùc tæ soá 4 i5 truyeàn trong töøng nhoùm truyeàn ñoäng. Caùch veõ löôùi keát caáu: III i i6 7 − Veõ caùc ñöôøng thaúng song song naèm ngang (coù theå caùch ñeàu hay khoâng IV caùch ñeàu): bieåu thò cho caùc truïc trong n1 n1 hoäp toác ñoä. Hình 2-5: Löôùi keát caáu cuûa PATT I-II-III − Veõ caùc ñöôøng thaúng song song thaúng ñöùng caùch ñeàu: bieåu thò cho caùc soá voøng quay. Khoaûng caùch giöõa caùc ñöôøng thaúng naøy laø nhöõng quaõng baèng nhau, coù giaù trò baèng logϕ (ñeå ñôn giaûn laáy nhöõng quaõng caùch ñoù baèng ϕ). − Veõ caùc tia noái lieàn giöõa caùc truïc: töôïng tröng cho caùc tæ soá truyeàn giöõa caùc truïc. Soá löôïng tia noái giöõa caùc truïc baèng soá tæ soá truyeàn cuûa nhoùm truyeàn ñoäng giöõa hai truïc ñoù. Khoaûng caùch môû ra giöõa caùc tia baèng löôïng môû xi cuûa nhoùm truyeàn ñoäng. 33
40. − Do löôùi keát caáu ñöôïc qui öôùc veõ ñoái xöùng neân soá voøng quay n0 cuûa truïc I ñöôïc choïn ôû vò trí giöõa vaø caùc tia ñöôïc veõ ñoái xöùng. Caùc daïng löôùi keát caáu khaùc nhau töông öùng vôùi caùc phöông aùn thöù töï cuûa hoäp toác ñoä coù phöông aùn khoâng gian Z = 3 × 2 ×2 cho trong hình 2-6 PATT I-II-III: Z = 3[1]. 2[3]. 2[6] PATT II-I-III: Z = 3[2]. 2[1]. 2[6] n0 n0 I I i1 i2 i1 i2 i3 i3 II II i 4 i5 i4 i5 III III i6 i7 i6 i7 IV IV n1 n12 n1 n12 [ ] [ ] [ ] PATT I-III-II: Z = 3[1]. 2[6]. 2[3] PATT II-III-I: Z = 3 2 . 2 6 . 2 1 n0 n0 I I i1 i2 i1 i2 i3 i3 II II i4 i 5 i4 i5 III III i 6 i7 i6 i7 IV IV n1 n12 n1 n12 PATT III-I-II: Z = 3[4]. 2[1]. 2[2] PATT III-II-I: Z = 3[4]. 2[2]. 2[1] n0 n0 I I i1 i2 i i 1 2 i3 i3 II II i4 i i4 i5 5 III III i6 i7 i i7 ] 6 IV IV n1 n12 n1 n12 Hình 2-6: Löôùi keát caáu cuûa caùc PATT khaùc nhau 34
41. Ñeå ñaùnh giaù vaø löïa choïn phöông aùn thöù töï cuõng nhö löôùi keát caáu hôïp lyù, caàn phaûi: Thöù nhaát, kieåm tra phaïm vi ñieàu chænh tæ soá truyeàn Ri cuûa töøng nhoùm truyeàn ñoäng trong hoäp toác ñoä vôùi phaïm vi ñieàu chænh tæ soá truyeàn cho pheùp [Ri] (thöïc ra chæ caàn kieåm tra nhoùm truyeàn ñoäng coù Ri lôùn nhaát, khi ñoù caùc nhoùm khaùc ñöông nhieân thoûa maõn yeâu caàu naøy) theo coâng thöùc: Ri [Ri] (2-9) Phaïm vi ñieàu chænh tæ soá truyeàn Ri cuûa töøng nhoùm truyeàn ñoäng ñöôïc tính: i max Ri = (2-10) i min vôùi imax vaø imin laø tæ soá truyeàn lôùn nhaát vaø nhoû nhaát cuûa nhoùm truyeàn ñoäng ñang xeùt. Ñoàng thôøi, neáu moät nhoùm truyeàn ñoäng naøo ñoù coù p tæ soá truyeàn (vôùi i1 = imin vaø ip = imax) vaø coù löôïng môû laø xi , thì: Xi 2Xi (p − 1) Xi i1 : i2 : i3 : . . . : ip = 1 : ϕ : ϕ : . . . ϕ (2-11) i imax p (p − 1) Xi Töø (2-10) vaø (2-11) ⇒ Ri = = = ϕ (2-12) imin i1 Phaïm vi ñieàu chænh tæ soá truyeàn cho pheùp [Ri] cuûa moät nhoùm truyeàn ñoäng ñöôïc tính: [i max ] [Ri] = (2-13) [i min ] vôùi [imax]vaø [imin] laø tæ soá truyeàn lôùn nhaát vaø nhoû nhaát cho pheùp cuûa moät nhoùm truyeàn ñoäng. Trong thöïc teá, ñeå kích thöôùc caùc baùnh raêng khoâng quaù cheânh leäch trong moät nhoùm truyeàn ñoäng, tæ soá truyeàn lôùn nhaát vaø nhoû nhaát cho pheùp cuûa moät nhoùm truyeàn ñoäng thöôøng duøng treân maùy coâng cuï coù giôùi haïn nhö sau: 1 − Ñoái vôùi hoäp toác ñoä: i 2 (2-14) 4 [i max ] 2 1 ⇒ [Ri] = = : = 8 (2-15) [i min ] 1 4 1 − Ñoái vôùi hoäp chaïy dao: i 2,8 (2-16) 5 [i max ] 2,8 1 ⇒ [Ri] = = : = 14 (2-17) [i min ] 1 5 Thöù hai, moät phöông aùn thöù töï ñöôïc xem laø toát neáu löôïng môû cuûa caùc nhoùm truyeàn ñoäng theo thöù töï töø treân xuoáng döôùi coù giaù trò thay ñoåi töø töø hay löôùi keát caáu coù daïng hình reõ quaït (caùc tia ñaëc tröng cho caùc tæ soá truyeàn thay ñoåi töø töø). Töø hình (2-6), phöông aùn thöù töï I-II-III ñöôïc xem laø hôïp lyù nhaát. 35
42. 4. Ñoà thò soá voøng quay Do löôùi keát caáu ñöôïc qui öôùc veõ ñoái xöùng neân chöa theå hieän ñöôïc giaù trò thöïc cuûa soá voøng quay vaø giaù trò thöïc cuûa tæ soá truyeàn. Ñeå theå hieän caùc giaù trò thöïc naøy, ngöôøi ta duøng ñoà thò soá voøng quay. Caùch veõ ñoà thò soá voøng quay: − Veõ caùc ñöôøng thaúng song song naèm ngang vaø caùc ñöôøng thaúng song song thaúng ñöùng (töông töï löôùi keát caáu). − Veõ caùc tia noái lieàn giöõa caùc truïc: bieåu thò cho giaù trò thöïc cuûa caùc tæ soá truyeàn giöõa caùc truïc. Caùc tia khoâng boá trí ñoái xöùng nhö löôùi keát caáu maø boá trí thích öùng vôùi giaù trò tæ soá truyeàn theo qui öôùc nhö sau: • Tia thaúng ñöùng bieåu dieãn tæ soá truyeàn i = 1 (ñoàng toác). • Tia nghieâng traùi bieåu dieãn tæ soá truyeàn i 1 (taêng toác). Tia nghieâng phaûi moät oâ coù tæ soá truyeàn i = ϕ, hai oâ coù tæ soá truyeàn i = ϕ 2 , ba oâ coù tæ soá truyeàn i = ϕ 3 . . . • Caùc tia song song coù cuøng moät giaù trò tæ soá truyeàn nhö nhau. Töø moät löôùi keát caáu, coù theå veõ nhieàu ñoà thò soá voøng quay khaùc nhau baèng caùch thay ñoåi ñoä nghieâng cuûa caùc tia, nghóa laø thay ñoåi caùc giaù trò cuûa tæ soá truyeàn (hình 2-7). n0 n0 I I i 1 i1 i2 i3 i3 i2 II II i 4 i5 i 4 i5 III III i6 i6 i7 i7 IV IV n n n12 1 Phöông aùn 1 n12 1 Phöông aùn 2 Hình 2-7: Caùc phöông aùn ñoà thò soá voøng quay khaùc nhau 1 1 1 1 2 Vôùi phöông aùn 1: i1 = ; i2 = ; i3 = 1 ; i4 = ; i5 = 1 ; i6 = ; i7 = ϕ ϕ2 ϕ ϕ3 ϕ4 36
43. 1 1 1 1 3 Vôùi phöông aùn 2: i1 = ; i2 = ; i3 = 1 ; i4 = ; i5 = ϕ ; i6 = ; i7 = ϕ ϕ2 ϕ ϕ2 ϕ3 Nguyeân taéc chung ñeå choïn tæ soá truyeàn laø: − Ñaûm baûo caùc giaù trò cuûa tæ soá truyeàn n0 khoâng vöôït quùa giôùi haïn cho pheùp cuûa noù I (ñöôïc cho trong coâng thöùc 2-14 hoaëc 2-16). i4 i7 − Neân choïn tæ soá truyeàn i ≈ 1 ñeå kích II i1 thöôùc baùnh raêng chuû ñoäng vaø bò ñoäng gaàn i 5 i8 baèng nhau, ñieàu kieän laøm vieäc töông ñoái i2 II ñoàng ñeàu vaø boä truyeàn nhoû goïn. Tuy nhieân, i6 i3 neáu choïn tæ soá truyeàn i ≈ 1 thì ñeå ñaït caùc giaù i9 trò soá voøng quay thaáp cuûa hoäp toác ñoä, xích IV truyeàn ñoäng seõ raát daøi vaø kích thöôùc chung n1 cuûa toaøn hoäp seõ lôùn. Vì vaäy nguyeân taéc naøy Hình 2-8: Caùc phöông aùn choïn tæ soá chæ phuø hôïp cho caùc nhoùm truyeàn ñoäng ñaàu truyeàn hôïp lyù tieân coù yeâu caàu soá voøng quay lôùn. − Ñeå ñaït ñöôïc giaù trò soá voøng quay nhoû nhaát nmin vaø lôùn nhaát nmax töø soá voøng quay n0 treân truïc I, caàn phaûi boá trí nhieàu tæ soá truyeàn giaûm hay taêng toác töø töø qua caùc truïc trung gian, traùnh vieäc choïn tæ soá truyeàn giaûm hay taêng ñoät ngoät. Trong hình 2-8, ñeå ñaït soá voøng quay n1 töø soá voøng quay n0, choïn caùc tæ soá truyeàn i1, i2, i3 laø hôïp lyù nhaát − Caùc tæ soá truyeàn phaûi ñöôïc choïn theo trò soá tieâu chuaån (baûng 2-2) cuûa daõy soá Renard 40 (R40) ñöôïc tính theo coâng thöùc: i = 1,06E (vôùi E laø soá nguyeân) (2-18) Baûng (2-2) E 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 i 1 1,06 1,12 1,19 1,26 1,33 1,41 1,5 1,58 1,68 1,78 1,88 2 E 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 i 2,11 2,24 2,37 2,51 2,66 2,82 3 3,16 3,35 3,55 3,76 4 Töø ñoà thò soá voøng quay ñaõ veõ, caùc tæ soá truyeàn ñöôïc tính theo coâng thöùc sau: i = ϕm (2-19) vôùi m laø moät soá baát kyø, phuï thuoäc vaøo ñoä nghieâng cuûa tia ñöôïc veõ treân ñoà thò soá voøng quay (m = 0 vôùi tia thaúng ñöùng, m 0 vôùi tia nghieâng phaûi). Caùc tæ soá truyeàn thoâng duïng öùng vôùi heä soá ϕ = 1,26 vaø ϕ = 1,41 cho trong baûng (2-3) 37
44. Baûng (2-3) m ϕ 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 1,26 1 1,12 1,26 1,41 1,58 1,78 2 2,24 2,51 2,82 3,16 3,55 4 1,41 1 1,19 1,41 1,68 2 2,37 2,82 3,35 4 Do vaäy, khi veõ ñoà thò soá voøng quay, khoâng nhaát thieát phaûi veõ caùc tia nghieâng ñuùng vaøo vò trí giao ñieåm cuûa ñöôøng thaúng naèm ngang vaø thaúng ñöùng mieãn laø caùc tæ soá truyeàn coù giaù trò tieâu chuaån (baûng 2-2). Vôùi ϕ = 1,26, caùc tæ soá truyeàn trong hình (2-9) laø: n0 1 1 1 I i = = = 1 1,5 1,5 i1 ϕ 1,26 1,41 i3 i2 1 1 1 i2 = = = II ϕ0 ,5 1,26 0 ,5 1,12 i4 0,5 i5 i3 = i5 = ϕ = 1,12 1 1 1 III i4 = = = 2 ,5 2 ,5 i6 ϕ 1,26 1,78 i7 1 1 1 i6 = = = IV ϕ4 1,264 2,51 n1 n12 2 2 i7 = ϕ = 1,26 = 1,58 Hình 2-9: Boá trí caùc tæ soá truyeàn Ñeå ñaùnh giaù vaø löïa choïn ñoà thò soá voøng quay hôïp lyù, caàn phaûi: Thöù nhaát, kieåm tra caùc tæ soá truyeàn i ñaõ ñöôïc xaùc ñònh töø ñoà thò soá voøng quay (thöïc ra chæ caàn kieåm tra tæ soá truyeàn imin vaø imax, khi ñoù caùc tæ soá truyeàn khaùc ñöông nhieân thoûa) vôùi tæ soá truyeàn cho pheùp [imin] vaø [imax] theo coâng thöùc: imin [imin] vaø imax [imax] (2-20) 1 1 Trong hình (2-7), vôùi phöông aùn 1 chæ caàn kieåm tra imin = i6 = [imin] = vaø ϕ4 4 2 1 imax = i7 = ϕ [imax] = 2; vôùi phöông aùn 2 chæ caàn kieåm tra imin = i6 = [imin] = ϕ3 1 3 vaø imax = i7 = ϕ [imax] = 2. 4 Thöù hai, neân choïn tæ soá truyeàn sao cho soá voøng quay cuûa caùc truïc trung gian (laø caùc truïc ôû giöõa truïc ñoäng cô vaø truïc cuoái cuøng) caøng lôùn caøng toát. Ñoù laø vì khi truyeàn cuøng moät coâng suaát nhö nhau, soá voøng quay caøng lôùn thì moâmen xoaén caøng nhoû, daãn ñeán kích thöôùc cuûa boä truyeàn seõ nhoû. Cuõng vì lyù do ñoù, neân choïn soá voøng quay n0 cuûa truïc I lôùn nhaát coù theå ñöôïc, sao cho vöøa ñaûm baûo caùc ñieàu kieän cuûa tæ soá truyeàn trong hoäp toác ñoä vöøa ñaûm baûo tæ soá truyeàn cuûa boä truyeàn ñai töø ñoäng cô ñeán truïc I coù giaù trò iñ ≈ 1 ñeå boä truyeàn ñai coù keát caáu nhoû goïn. 38
45. Trong tröôøng hôïp kieåm tra phaïm vi ñieàu chænh tæ soá truyeàn Ri hoaëc tæ soá truyeàn i khoâng ñaït, ngöôøi ta coù theå duøng moät hoaëc ñoàng thôøi caùc giaûi phaùp sau ñaây ñeå khaéc phuïc: − Laøm truøng toác ñoä. − Theâm truïc trung gian. − Duøng truyeàn ñoäng phöùc taïp. Caùc giaûi phaùp naøy seõ taïo ra caùc daïng ñaëc bieät cuûa löôùi keát caáu vaø ñoà thò soá voøng quay, coù nhöõng ñieåm khaùc bieät vôùi löôùi keát caáu vaø ñoà thò soá voøng quay ñaõ ñeà caäp ôû treân. a. Laøm truøng toác ñoä Laøm truøng toác ñoä laø giaûi phaùp coá yù cuûa ngöôøi thieát keá vôùi hai muïc ñích sau: − Ñaûm baûo phaïm vi ñieàu chænh tæ soá truyeàn Ri cuûa moät nhoùm truyeàn ñoäng thoaû maõn ñieàu kieän cho pheùp: Ri [Ri]. − Ñaûm baûo moät ñieàu kieän keát caáu vaø coâng ngheä cuï theå naøo ñoù cuûa maùy nhö vieäc söû duïng keát hôïp vôùi xích caét ren khueách ñaïi trong maùy T620. Ñeå ñaûm baûo ñieàu kieän veà Ri, phaûi giaûm löôïng môû cuûa nhoùm truyeàn ñoäng coù Ri vöôït quaù giôùi haïn cho pheùp (thöôøng laø nhoùm truyeàn ñoäng cuoái cuøng). Ñieàu naøy laøm cho maùy coù moät soá caáp toác ñoä bò truøng. Ví duï: Thieát keá hoäp toác ñoä duøng cô caáu baùnh raêng di tröôït coù Z = 24, ϕ = 1,26. Choïn phöông aùn khoâng gian Z = 3 × 2 ×2 ×2 vaø phöông aùn thöù töï I-II-III-IV, coâng thöùc keát caáu laø Z = 3[1] . 2[3] . 2[6] . 2[12] (hình 2-10). Phaïm vi ñieàu chænh tæ soá truyeàn Ri cuûa nhoùm truyeàn ñoäng cuoái cuøng ñöôïc tính (p−1)xi (3−1)6 12 12 theo coâng thöùc (2-12): Ri = ϕ = ϕ = ϕ = 1,26 = 16 > [Ri] = 8 n I 0 II III IV V n1 n24 Hình 2-10: Löôùi keát caáu cuûa PAKG Z = 3 × 2 × 2 × 2 vaø PATT I-II-III-IV 39
46. Ñeå Ri ñaït yeâu caàu, phaûi giaûm löôïng môû cuûa nhoùm truyeàn ñoäng cuoái cuøng töø x = 9 9 12 xuoáng x = 9. Khi ñoù Ri = ϕ = 1,26 = 7,94 < [Ri] = 8 vaø coù 3 toác ñoä truøng. Coâng thöùc keát caáu ñöôïc vieát laïi nhö sau: Z = 3[1] . 2[3] . 2[6] . 2[9] Löôùi keát caáu vaø ñoà thò soá voøng quay sau khi giaûm löôïng môû (hình 2-11). n0 I i1 i3 i2 II i4 i5 III i i6 7 IV i8 i9 V n1 n10 n11 n n21 12 n0 I i1 i3 i2 II i4 i 5 III i6 i7 IV i9 i8 V n n21 1 n10 n11 n12 Hình 2-11: Löôùi keát caáu vaø ñoà thò soá voøng quay cuûa phöông aùn laøm truøng toác ñoä 40
47. Löu yù: Neáu chæ ñeå ñaûm baûo soá caáp toác ñoä Z theo yeâu caàu, veà nguyeân taéc coù theå giaûm löôïng môû ôû baát cöù nhoùm truyeàn ñoäng naøo. Soá caáp toác ñoä bò truøng phuï thuoäc vaøo löôïng giaûm cuûa löôïng môû vaø vò trí cuûa nhoùm truyeàn ñoäng coù löôïng môû bò giaûm. Haõy xem xeùt caùc tröôøng hôïp giaûm löôïng môû khaùc nhau cuûa PAKG Z = 3 × 2 ×2 vaø PATT I-II-III trong hình 2-12. − PA (a): khoâng laøm truøng toác ñoä. Coâng thöùc keát caáu: Z = 3[1] . 2[3] . 2[6] − PA (b): giaûm löôïng môû nhoùm c töø xc = 6 xuoáng xc = 5, laøm truøng moät toác ñoä. Coâng thöùc keát caáu: Z = 3[1] . 2[3] . 2[5] − PA (c): giaûm löôïng môû nhoùm c töø xc = 6 xuoáng xc = 4, laøm truøng hai toác ñoä. Coâng thöùc keát caáu: Z = 3[1] . 2[3] . 2[4] − PA (d): giaûm löôïng môû nhoùm b töø xb = 3 xuoáng xb = 2. Maëc duø chæ giaûm löôïng môû moät giaù trò nhöng do vò trí cuûa nhoùm truyeàn ñoäng coù löôïng môû bò giaûm khoâng phaûi laø nhoùm cuoái cuøng neân coù moät toác ñoä bò truøng treân truïc III vaø soá caáp toác ñoä treân truïc IV chæ coøn Z = 10. Khi ñoù, coâng thöùc keát caáu coù daïng: Z = 3[1] . 2[2] . 2[5] n0 n0 I I i1 i2 i1 i 2 i3 i3 II II i4 i5 i5 i4 III III i i7 i6 i7 6 IV IV n1 n12 n1 n11 (a) (b) n0 n0 I I i1 i2 i1 i2 i3 i3 II II i4 i5 i4 i5 III III i6 i7 i6 i7 IV IV n1 n10 n1 n10 (c) (d) Hình 2-12: Löôùi keát caáu cuûa caùc phöông aùn laøm truøng toác ñoä khaùc nhau 41
48. Moät ví duï nöõa minh hoaï veà bieän phaùp laøm truøng toác ñoä laø xeùt hoäp toác ñoä coù PAKG Z = 3 × 3 ×2 vaø PATT I-II-III nhö trong hình (2-13). − PA (a): khoâng laøm truøng toác ñoä. Coâng thöùc keát caáu: Z = 3[1] . 3[3] . 2[9] = 18 − PA (b): giaûm löôïng môû nhoùm b töø xb = 3 xuoáng xb = 2, laøm truøng hai toác ñoä treân truïc III vaø soá caáp toác ñoä treân truïc IV chæ coøn Z = 14. Coâng thöùc keát caáu coù daïng sau: Z = 3[1] . 3[2] . 2[7] n n I 0 I 0 II II III III IV IV n1 n18 n1 nZ145 (a) (b) Hình 2-13: Löôùi keát caáu trong caùc PA chöa laøm truøng vaø ñaõ laøm truøng toác ñoä b. Theâm truïc trung gian Ñaây laø giaûi phaùp theâm moät hoaëc moät soá truïc trung gian vaøo nhoùm truyeàn ñoäng coù Ri vöôït quaù giôùi haïn cho pheùp, nhaèm taùch thaønh hai ñöôøng truyeàn tröïc tieáp vaø giaùn tieáp. Khi ñoù, do trong nhoùm truyeàn ñoäng, caùc ñöôøng truyeàn khoâng phaûi chæ truyeàn chuyeån ñoäng giöõa hai truïc neân khoâng bò raøng buoäc bôûi ñieàu kieän veà Ri. Theâm truïc trung gian coøn laø moät giaûi phaùp nhaèm keùo daøi xích truyeàn ñoäng ñeå haï thaáp tæ soá truyeàn giöõa hai truïc. Khi theâm truïc trung gian, phöông aùn khoâng gian cuûa maùy bò bieán hình töø truyeàn ñoäng ñôn giaûn sang truyeàn ñoäng phöùc taïp. Haõy xem xeùt tröôøng hôïp hoäp toác ñoä cuûa maùy tieän T616 (hình 2-16) vôùi soá caáp vaän toác Z = 12 vaø heä soá ϕ = 1,41. Hoäp toác ñoä maùy tieän T616 goàm hai phaàn: hoäp giaûm toác vaø hoäp truïc chính. Ñoäng cô noái vôùi hoäp giaûm toác qua boä truyeàn baùnh raêng coù tæ soá truyeàn i0 vaø hoäp giaûm toác noái vôùi hoäp truïc chính qua boä truyeàn ñai coù tæ soá truyeàn iñ. Coâng thöùc keát caáu coù daïng: Z = 1[0]. 3[1]. 2[3]. 1[0]. 2[6] Ghi chuù: Caùc nhoùm truyeàn ñoäng chæ coù moät tæ soá truyeàn seõ coù löôïng môû xi = 0. 42
49. Löôùi keát caáu cuûa phöông aùn khoâng gian naøy cho trong hình 2-14. Phaïm vi ñieàu chænh tæ soá truyeàn trong nhoùm truyeàn ñoäng cuoái cuøng laø: i max i 7 6 6 Ri = = = ϕ = 1,41 = 8 i min i 6 Tuy trong tröôøng hôïp naøy, Ri ñaït yeâu caàu nhöng caû hai tæ soá truyeàn i6 vaø i7 ñeàu ñaït 1 giaù trò tôùi haïn i6 = imin = vaø i7 = imax = 2. Ñeå boä truyeàn coù kích thöôùc nhoû goïn vaø 4 ñaûm baûo ñieàu kieän laøm vieäc toát, ngöôøi ta söû n I 0 duïng truïc trung gian V’ trong cô caáu Haùc- i0 ne taùch truyeàn ñoäng ra laøm hai ñöôøng II truyeàn: ñöôøng truyeàn tröïc tieáp ñi töø truïc V i1 i3 i2 sang truïc VI vôùi moät tæ soá truyeàn i7 = 1 vaø III ñöôøng truyeàn giaùn tieáp ñi töø truïc V sang i4 i5 truïc trung gian V’ vôùi tæ soá truyeàn i6a = IV 1 iñ roài ñi tieáp töø truïc V’ ñeán truïc VI vôùi tæ ϕ2 ,5 V i 1 6 i7 soá truyeàn i6b = . Do ñoù maùy coù phöông ϕ3,5 aùn khoâng gian bieán hình nhö sau: VI n n Z = 1. 3. 2. 1 (1 + 1. 1) 1 12 Hình 2-14: Löôùi keát caáu chöa coù truïc trung gian Löôùi keát caáu vaø ñoà thò soá voøng quay cuûa maùy T616 öùng vôùi phöông aùn khoâng gian bieán hình cho trong hình 2-15. Sô ñoà ñoäng cuûa maùy T616 cho hình 2-16. n n0 I 0 I i0 i0 II II i2 i i1 i3 i1 2 III III i3 i i4 5 i4 i5 IV IV iñ iñ V V i i6a i 6a i7 7 V’ V’ i6b VI VI n1 i6b n n1 n12 12 Hình 2-15: Löôùi keát caáu vaø ñoà thò soá voøng quay cuûa phöông aùn khoâng gian bieán hình 43
50. Bôm Hình 2-16: Sô ñoà ñoäng maùy tieän vaïn naêng T616 63 17 V Cam Φ200 27 55 IV VI VII 22 L1 55 VIII 58 a IX 35 35 c 22 m = 2 14 39 39 39 39 24 48 52 24 36 26 26 26 Truïc vít me t = 6 mm XI XV x b 39 k = 2 45 Truïc trôn X d 27 30 26 21 27 39 39 39 52 52 52 52 XIII 60 24 = 5 mm x 26 39 t L L3 50 47 2 27 33 40 55 47 15 13 25 38 XVI XVII XVIII 58 31 45 38 N = 4,5 KW n = 1450 v/p 48 Φ200 71 42 44
51. c. Duøng truyeàn ñoäng phöùc taïp Truyeàn ñoäng phöùc taïp laø loaïi truyeàn ñoäng coù hai ñöôøng truyeàn ñoäng: ñöôøng truyeàn toác ñoä nhanh vaø ñöôøng truyeàn toác ñoä chaäm. Coâng thöùc toång quaùt ñeå theå hieän phöông aùn boá trí khoâng gian cuûa truyeàn ñoäng phöùc taïp: Z = Z0 (Z’ + Z”) = Z0Z’ + Z0Z” (2-21) Vôùi Z0 – soá caáp toác ñoä cuûa phaàn chung. Z0Z’ – soá caáp toác ñoä nhanh (phaàn truyeàn ñoäng boå sung). Z0Z” – soá caáp toác ñoä chaäm (phaàn truyeàn ñoäng cô baûn). Ví duï: Hoäp toác ñoä Z = 18 ñöôïc phaân tích theo PAKG sau: Z = 2 (1 + 2.2.2) = 18 Z0Z’= 2[1].1[0] = 2 (ñöôøng truyeàn toác ñoä nhanh) Z0Z” = 2[1].2[2].2[4].2[8] = 16 (ñöôøng truyeàn toác ñoä chaäm) n0 n n I 0 I 0 i1 i2 II II i3 III III i4 i5 i9 i6 IV IV i i7 8 V V n n 1 n18 n1 18 Hình 2-17: Löôùi keát caáu vaø ñoà thò soá voøng quay cuûa hoäp toác ñoä coù PAKG Z = 2 (1 + 2.2.2) Muïc ñích cuûa vieäc duøng truyeàn ñoäng phöùc taïp laø ñeå thoaû maõn yeâu caàu veà phaïm vi ñieàu chænh tæ soá truyeàn cho pheùp Ri [Ri]. Do ñöôïc taùch thaønh hai ñöôøng truyeàn rieâng bieät neân löôïng môû cuûa caùc nhoùm truyeàn ñoäng giaûm nhoû ñi vaø coù khaû naêng ñaït ñöôïc yeâu caàu naøy. Trôû laïi ví duï veà hoäp toác ñoä coù Z = 24, ϕ = 1,26 (hình 2-10). Neáu duøng truyeàn ñoäng ñôn giaûn vôùi phöông aùn khoâng gian Z = 3 × 2 ×2 ×2 , phöông aùn thöù töï I-II- III-IV, coâng thöùc keát caáu laø Z = 3[1] . 2[3] . 2[6] . 2[12] thì ñieàu kieän veà Ri khoâng ñaït. Vì vaäy phaûi choïn truyeàn ñoäng phöùc taïp coù PAKG sau (hình 2-18): 45
52. Z = 2.2 (2 + 1.2.2) = 24 trong ñoù: Z0Z’= 2[1].2[2].2[4] = 8 vaø Z0Z” = 2[1].2[2].2[4].2[8] = 16 n0 n0 I II III IV V VI n1 n16 n24 n0 I i1 i2 II i3 i4 III i7 IV i8 i i i 5 6 9 V i10 i11 VI n 1 n16 n24 Hình 2-18: Löôùi keát caáu vaø ñoà thò soá voøng quay cuûa hoäp toác ñoä coù PAKG Z = 2.2 (2 + 1.2.2) 46
53. Hoäp toác ñoä maùy tieän naëng 165 duøng truyeàn ñoäng phöùc taïp vôùi keát caáu ñaëc bieät. PAKG cuûa maùy: Z = 3[2 +1.3(1 + 1.1)] ; ϕ = 1,26 ; nmin = 4 v/ph ÷ nmax = 800 v/ph coù löôùi keát caáu, ñoà thò soá voøng quay cho trong hình 2-19 vaø sô ñoà ñoäng trong hình 2-20. n0 n0 n0 I i1 i1 i1 i i3 i3 3 i II i2 i2 2 i6 i6 III i5 i9 i9 i4 i7 i7 i i8 IV 8 i11 i10 V i12 VI n1 n9 n10 n18 n19 n24 Hình 2-19: Löôùi keát caáu vaø ñoà thò soá voøng quay cuûa hoäp toác ñoä maùy tieän naëng 47
54. 1 1 1 Caùc tæ soá truyeàn thöïc teá cuûa maùy coù giaù trò laø: i = , i = , i = , 1 1,94 2 1,54 3 1,22 1 1 1 1 1 1 1 i = , i5 = 1, i = , i = , i = , i9 = 1,26, i = , i = , i12 = = 4 2 6 2,52 7 3,16 8 1,58 10 2 11 2 ϕ9 1 1 = 1,269 8 Tæ soá truyeàn i12 cuûa truyeàn ñoäng cuoái cuøng trong hoäp toác ñoä coù giaù trò vöôït quaù giôùi haïn cho pheùp nhöng vì ñöôïc thöïc hieän baèng aên khôùp baùnh raêng trong neân chaáp nhaän ñöôïc. Hình 2-20: Sô ñoà ñoäng hoäp toác ñoä maùy tieän naëng 165 Ngoaøi ra, do yeâu caàu cuûa keát caáu vaø ñieàu kieän coâng ngheä, truyeàn ñoäng phöùc taïp vaãn coù theå coù moät soá toác ñoä ñöôïc boá trí truøng nhö trong tröôøng hôïp cuûa maùy T620. Theo sô ñoà ñoäng cuûa hoäp toác ñoä maùy T620 cho trong hình 2-21, PAKG cuûa hoäp laø: Z = 2.3 (1 + 2.2.1) = 30 Coâng thöùc keát caáu cuûa caùc ñöôøng truyeàn toác ñoä nhanh vaø chaäm laø: Z0Z’= 2[1].3[2].1[0] = 6 Z0Z” = 2[1].3[2].2[6].2[12].1[0] = 24 12 Trong ñöôøng truyeàn toác ñoä chaäm, nhoùm truyeàn ñoäng thöù tö khoâng ñaït veà Ri (ϕ = 1,2612 = 16 > 8). Do yeâu caàu cuûa xích caét ren khueách ñaïi treân maùy, löôïng môû cuûa nhoùm naøy ñöôïc giaûm xuoáng coøn 6. Khi ñoù coâng thöùc keát caáu seõ laø: Z0Z” = 2[1].3[2].2[6].2[6].1[0] = 18 48
55. 60 XVIII Φ260 24 60 56 51 L1 36 Phanh I 88 49 60 60 22 IV 21 50 II 27 29 38 III 38 V XIX 22 34 39 47 60 88 VI 55 38 60 60 42 28 35 49 VII 40 54 42 28 VIII 64 42 =5 44 x 95 35 t 35 56 36 40 35 48 28 L L2 28 L’3 45 28 4 26 26 25 t =12 Truïc vít me IX XI 28 35 XII XV x 15 30 Truïc trôn 32 48 XIV 97 50 28 25 28 XVI 37 X XIII XVIII 56 56 k=6 z=28 28 30 35 25 18 28 XVII 36 L3 35 Ly hôïp moät chieàu 26 iñ=1 m=3 10 60 L6 L8 60 42 21 N=1KW 66 14 38 64 60 L5 44 L7 Φ145 N=10KW XX XIX XXI n=1450v/p Hình 2-21: Sô ñoà ñoäng maùy tieän ren vít vaïn naêng T620 49
56. Ngoaøi ra, giöõa ñöôøng truyeàn toác ñoä nhanh vaø chaäm coøn coù moät toác ñoä truøng neân soá caáp toác ñoä cuoái cuøng cuûa maùy laø Z = 23 (hình 2-22). n I 0 n0 II III IV V VI n1 n n23 18 n I 0 i1 i2 II i3 i 4 i5 III i i7 8 IV i9 i10 V i6 i11 VI n1 n18 n23 Hình 2-22: Löôùi keát caáu vaø ñoà thò soá voøng quay cuûa maùy tieän T620 50
57. Hình 2-23: Baûn veõ khai trieån hoäp toác ñoä maùy tieän 1K62 51
58. Hình 2-24: Baûn veõ khai trieån hoäp toác ñoä maùy phay P623 52
59. Moät soá löu yù khi duøng phöông aùn truyeàn ñoäng phöùc taïp Vôùi moät soá caáp toác ñoä Z cho tröôùc theo yeâu caàu, coù theå phaân tích thaønh nhieàu PAKG coù söû duïng truyeàn ñoäng phöùc taïp. Sau khi taùch caáp toác ñoâï Z thaønh hai ñöôøng truyeàn: ñöôøng truyeàn toác ñoä nhanh (Z0Z’) vaø ñöôøng truyeàn toác ñoä chaäm (Z0 Z”), caàn phaûi kieåm tra ñieàu kieän Ri − Neáu Ri vöôït quaù giôùi haïn cho pheùp, phaûi choïn laïi phöông aùn khoâng gian khaùc. − Neáu Ri thoaû maõn ñieàu kieän (Ri [Ri] = 8), tieán haønh veõ löôùi keát caáu vaø ñoà thò soá voøng quay. Tuy nhieân, coù theå coù tröôøng hôïp chæ veõ ñöôïc löôùi keát caáu maø khoâng veõ ñöôïc ñoà thò soá voøng quay do ñoà thò soá voøng quay coøn bò raøng buoäc veà ñieàu kieän tæ soá truyeàn i theo coâng thöùc (2-14): 1 = [imin] i [imax] = 2 4 Ñeå thoaû maõn ñieàu kieän treân, trong ñoà thò soá voøng quay, giaù trò tæ soá truyeàn lôùn nhaát n trong caùc tæ soá truyeàn taêng toác (tia nghieâng phaûi) imax = ϕ 2 vaø giaù trò tæ soá truyeàn 1 1 nhoû nhaát trong caùc tæ soá truyeàn giaûm toác (tia nghieâng traùi) imin = ϕm 4 trong ñoù: n – soá oâ cuûa tia nghieâng phaûi. m – soá oâ cuûa tia nghieâng traùi. Neáu ϕ = 1,26 thì n 3 vaø m 6, coøn neáu ϕ = 1,41 thì n 2 vaø m 4. Ñeå kieåm tra nhanh ñoà thò soá voøng quay veõ ñöôïc hay khoâng, coù theå thöïc hieän phöông phaùp ñeám oâ nhö sau: Böôùc 1: Tính soá löôïng oâ caàn thieát cho ñoà thò soá voøng quay öùng vôùi soá caáp toác ñoä Z yeâu caàu. Neáu hoäp toác ñoä caàn coù Z toác ñoä thì ñoà thò soá voøng quay caàn coù ít nhaát (Z – 1) oâ. Böôùc 2: Tính toång soá löôïng oâ toái ña T coù theå ñaït ñöôïc cuûa PAKG ñaõ choïn Z = Z0 (Z’+Z”) T = A + B + C (oâ) (2-22) trong ñoù: A – soá löôïng oâ coù theå ñaït ñöôïc cuûa nhoùm truyeàn ñoäng chung Z0. B – soá löôïng oâ coù theå ñaït ñöôïc cuûa nhoùm truyeàn ñoäng nhanh Z’. C – soá löôïng oâ coù theå ñaït ñöôïc cuûa nhoùm truyeàn ñoäng chaäm Z”. Vôùi nhoùm truyeàn ñoäng chung Z0, do Z0 = Pa. Pb. Pc Pw neân A = (Pa. Pb. Pc Pw) – 1. Vôùi nhoùm truyeàn ñoäng nhanh Z’, do Z’ = Pa1. Pb1. Pc1 Pw1 neân B = nmax. w1, trong ñoù w1 laø soá löôïng nhoùm truyeàn ñoäng ôû ñöôøng truyeàn toác ñoä nhanh. Vôùi nhoùm truyeàn ñoäng chaäm Z”, do Z” = Pa2. Pb2. Pc2 Pw2 neân C = mmax. w2 , trong ñoù w2 laø soá löôïng nhoùm truyeàn ñoäng ôû ñöôøng truyeàn toác ñoä chaäm Böôùc 3: Keát luaän veà PAKG ñaõ choïn. 53
60. • Neáu T (Z – 1) : veõ ñöôïc ñoà thò soá voøng quay, PAKG coù theå chaáp nhaän ñöôïc. Tuy nhieân neáu T quaù lôùn so vôùi soá oâ caàn thieát (Z – 1), PAKG naøy taïo ra keát caáu hoäp coàng keành, phöùc taïp. • Neáu T < (Z – 1) : khoâng veõ ñöôïc ñoà thò soá voøng quay vì khoâng thoaû maõn ñöôïc ñieàu kieän veà tæ soá truyeàn i. Bieän phaùp khaéc phuïc trong tröôøng hôïp naøy laø phaûi söû duïng PAKG bieán hình baèng caùch theâm truïc trung gian ñeå haï thaáp tæ soá truyeàn giöõa hai truïc. Thöôøng ngöôøi ta theâm truïc trung gian vaøo ñöôøng truyeàn toác ñoä chaäm nhöng caàn löu yù ñaûm baûo chieàu quay cuûa truïc cuoái cuøng nhö nhau trong caû hai ñöôøng truyeàn toác ñoä nhanh vaø chaäm. Muoán theá, toång soá löôïng nhoùm truyeàn ñoäng trong ñöôøng truyeàn toác ñoä chaäm w2 so vôùi toång soá löôïng nhoùm truyeàn ñoäng trong ñöôøng truyeàn toác ñoä nhanh w1 phaûi baèng hoaëc hôn moät soá nguyeân 2, 4 Ví duï: Thieát keá hoäp toác ñoä duøng cô caáu baùnh raêng di tröôït coù Z = 16, ϕ =1,41 Choïn PAKG: Z = 2 (2 + 3.2) = 16 Z0Z’= 2[1].2[2] = 4 (ñöôøng truyeàn toác ñoä nhanh) Z0Z” = 2[1].3[2].2[6] = 12 (ñöôøng truyeàn toác ñoä chaäm) Kieåm tra Ri ôû ñöôøng truyeàn toác ñoä chaäm: Ri < 8 neân thoûa maõn yeâu caàu vaø coù theå veõ ñöôïc löôùi keát caáu. Tröôùc khi veõ ñoà thò soá voøng quay, caàn kieåm tra khaû naêng veõ ñöôïc baèng caùch duøng phöông phaùp ñeám oâ cho PAKG treân. Vôùi nhoùm truyeàn ñoäng chung Z0, do Z0 = 2 neân A = Z0 – 1 = 1 oâ. Vôùi nhoùm truyeàn ñoäng nhanh Z’, do w1 = 1 neân B = nmax. w1 = 2 ¯ 1 = 2 oâ. Vôùi nhoùm truyeàn ñoäng chaäm Z”, do w2 = 2 neân C = mmax. w2 = 4¯ 2 = 8 oâ. Toång soá löôïng oâ toái ña T coù theå ñaït ñöôïc cuûa PAKG naøy T = 11 oâ nhoû hôn soá löôïng oâ caàn thieát laø 15 oâ neân khoâng ñaït yeâu caàu. Vaû laïi, trong PAKG naøy cuõng khoâng ñaûm baûo chieàu quay cuûa truïc cuoái cuøng nhö nhau trong caû hai ñöôøng truyeàn toác ñoä nhanh vaø chaäm. Bieän phaùp khaéc phuïc laø theâm moät truïc trung gian vaøo ñöôøng truyeàn toác ñoä chaäm vaø PAKG bieán hình nhö sau: Z = 2 (2 + 1.3.2) = 16 Z0Z’= 2[1].2[2] = 4 (ñöôøng truyeàn toác ñoä nhanh) Z0Z” = 2[1].1[0].3[2].2[6] = 12 (ñöôøng truyeàn toác ñoä chaäm) Tính toång soá löôïng oâ toái ña T: A = Z0 – 1 = 2 – 1 = 1 B = 2 ¯ 1 = 2 (w1 = 1) C = 4 ¯ 3 = 12 (w2 = 3). ⇒ T = A + B + C = 15 oâ. Vaäy ñoà thò soá voøng quay cuûa phöông aùn khoâng gian naøy veõ ñöôïc. 54
61. 2.2.3. Xaùc ñònh soá raêng cuûa baùnh raêng Töø ñoà thò soá voøng quay, coù theå xaùc ñònh ñöôïc caùc tæ soá truyeàn trong xích truyeàn ñoäng. Sau ñoù caàn tieán haønh tính toaùn soá raêng cuûa caùc caëp baùnh raêng. Neáu giöõa hai truïc coù moät tæ soá truyeàn coá ñònh thì vieäc xaùc ñònh soá raêng cuûa caëp baùnh raêng naøy raát deã daøng. Nhöng treân thöïc teá giöõa hai truïc thöôøng coù nhieàu tæ soá truyeàn phuï thuoäc laãn nhau neân vieäc tính toaùn coù phöùc taïp hôn. Z2 Z1 nI Z3 Nhoùm a I Z4 Z5 i1 II Nhoùm b nIII Z’2 Z’3 Z’1 III Z’ Z’5 4 Hình 2-25: Cô caáu baùnh raêng di tröôït Coù hai phöông phaùp xaùc ñònh soá raêng laø phöông phaùp tính toaùn vaø phöông phaùp tra baûng. 2.2.3.1 Phöông phaùp tính toaùn 1. Caùc baùnh raêng coù cuøng moâñun m Thoâng thöôøng caùc baùnh raêng trong moät nhoùm di tröôït ñöôïc choïn coù cuøng moâñun m ñeå taïo ñieàu kieän thuaän lôïi cho vieäc thieát keá vaø gia coâng. a. Tröôøng hôïp bieát tröôùc khoaûng caùch truïc A: Ñoù laø khi thieát keá phaûi döïa vaøo keát caáu cuûa moät hoäp maùy cuõ hoaëc bò raøng buoäc bôûi khoaûng caùch truïc A cho tröôùc. Ta coù: 1 A = m (Zj + Zj’) (2-23) 2 maø Zj = ij . Zj’ (2-24) 1 1 neân A = m (ij . Zj’+ Zj’) = m Zj’ (1 + ij) (2-25) 2 2 1 i j Töø (2-25) suy ra Zj’= 2A vaø Zj = 2A (2-26) m ()1+ i j m ()1+ i j b. Tröôøng hôïp khoâng bieát tröôùc khoaûng caùch truïc A: Ñoù laø khi thieát keá maùy môùi hoøan toaøn. 55
62. Giaû thieát trong moät nhoùm truyeàn ñoäng caùc tæ soá truyeàn i1, i2, i3, , in ñaõ ñöôïc xaùc ñònh theo ñoà thò soá voøng quay, caàn tính soá raêng Z1, Z2, Z3, , Zj vaø Z1’, Z2’, Z3’, , Zj’ Z Z1 Z2 Z3 j i1 = , i2 = , i3 = , , ij = . (2-27) Z1 ' Z 2 ' Z3 ' Z j' Khoaûng caùch truïc A coù theå vieát: 1 1 1 1 A = m(Z1+Z1’) = m(Z2+Z2’) = = m(Zj+Zj’) = m Z (2-28) 2 2 2 2 ∑ Vôùi ∑ Z : toång soá raêng cuûa caëp baùnh raêng truyeàn ñoäng giöõa hai truïc cuûa nhoùm truyeàn. Vaäy (Z1+Z1’) = (Z2+Z2’) = = (Zj+Zj’) = ∑ Z (2-29) Theá 2A = m. ∑ Z vaøo coâng thöùc (2-26), ta coù: i j 1 Zj = ∑ Z vaø Zj’ = ∑ Z (2-30) ()1+ i j ()1+ i j Do taát caû caùc tæ soá truyeàn ij ñeàu coù theå phaân tích thaønh: Z j fj ij = = (2-31) Z j' g j trong ñoù fj, gj laø caùc soá nguyeân khoâng chöùa thöøa soá chung (hay noùi caùch khaùc laø fj phaân soá toái giaûn). g j Thay (2-31) vaøo (2-30) seõ ñöôïc: ⎧ fj ⎪Z j = . ∑ Z ⎪ fj + g j ⎨ (2-32) g j ⎪Z ' = . Z ⎪ j ∑ ⎩ fj + g j Vì soá raêng Zj, Zj’ laø soá nguyeân, neân fj. ∑ Z vaø gj. ∑ Z phaûi chia ñuùng cho toång (fj + gj). Nhöng fj vaø gj khoâng chöùa thöøa soá chung neân ∑ Z phaûi chia ñuùng Ej laàn cho toång (fj + gj), nghóa laø: ∑ Z = Ej .(fj + gj) (2-33) Cuõng lyù luaän töông töï cho caùc tæ soá truyeàn i1, i2, ta vieát ñöôïc: ∑ Z = E1 (f1 + g1) = E2 (f2 + g2) = = Ej .(fj + gj) vôùi E1 , E2 , , Ej laø caùc soá nguyeân. Veà maët toaùn hoïc, neáu moät soá chia ñuùng cho moïi toång soá thì phaûi chia ñuùng cho boäi soá chung nhoû nhaát cuûa moïi toång soá ñoù. 56
63. Goïi K laø boäi soá chung nhoû nhaát trong moïi toång soá treân, ta tìm ñöôïc soá chia ñuùng cho E sao cho: ∑ Z = K.E (2-34) Thay (2-34) vaøo (2-32): ⎧ fj ⎪Z j = . KE ⎪ fj + g j ⇒ ⎨ (2-35) g j ⎪Z ' = . KE ⎪ j ⎩ fj + g j Trò soá E khoâng phaûi laø soá nguyeân tuøy yù, maø phaûi lôùn hôn Emin naøo ñoù ñeå baùnh raêng baát kyø trong nhoùm phaûi lôùn hôn baùnh raêng giôùi haïn nhoû nhaát Zmin (Zj Zmin). Thöôøng ñeå traùnh hieän töôïng caét chaân raêng thì Zmin = 17 raêng. Choïn Zmin = 17 ñeå xaùc ñònh Emin Khi baùnh raêng nhoû nhaát Zmin trong nhoùm truyeàn ñoäng naèm ôû tia giaûm toác, thì noù ñoùng vai troø chuû ñoäng, neân tính Zminc (chuû ñoäng) töø coâng thöùc (2-35) töông öùng vôùi baùnh raêng chuû ñoäng Zj Zmin (fj + g j ) Eminc = (2-36) fj . K Vaø baùnh raêng nhoû nhaát Zmin naèm ôû tia taêng toác thì noù ñoùng vai troø bò ñoäng, neân tính Zminb (bò ñoäng) töø coâng thöùc (2-35) töông öùng vôùi baùnh raêng chuû ñoäng Zj’: Zmin (fj + g j ) Eminb = (2-37) g j . K Ñeå xaùc ñònh baùnh raêng nhoû nhaát Zmin laø chuû ñoäng hay bò ñoäng, caàn phaûi nhìn vaøo hai tia ngoaøi cuøng cuûa nhoùm truyeàn ñoäng trong ñoà thò soá voøng quay: tia naøo coù ñoä nghieâng nhieàu nhaát, ôû ñoù coù baùnh raêng nhoû nhaát. Neáu tia nghieâng traùi coù ñoä nghieâng nhieàu hôn, thì duøng (2-36) ñeå tính Eminc. Ngöôïc laïi, tia nghieâng phaûi coù ñoä nghieâng nhieàu hôn, thì duøng (2-37) ñeå tính Eminb Trò soá Emin ñöôïc tính ra thöôøng laø soá leû, neân phaûi laáy soá nguyeân lôùn hôn, ñeå laøm theá naøo cho trò soá ∑ Z ≈ 90 ÷ 120. Ñoái vôùi hoäp toác ñoä cuûa maùy coâng cuï, khoaûng caùch A giöõa hai truïc thöôøng duøng caùc giaù trò sau A = 36m, 45m, 60m (vôùi m laø moâñun). 2A Töø ñaây, ta coù: Z = = 72, 90, 120 ∑ m Nhöõng trò soá naøy thöôøng duøng vì noù coù theå phaân thaønh caùc thöøa soá 2, 3, 5 57
64. Ví duï 1: Tính soá raêng cuûa caùc baùnh raêng trong nhoùm truyeàn ñoäng coù 6 tæ soá truyeàn vôùi ϕ = 1,26 nhö sau: Hình 2-26: Ñoà thò soá voøng quay cuûa nhoùm truyeàn ñoäng coù 6 tæ soá truyeàn i i i2 i3 i4 5 6 Töø ñoà thò treân, coù caùc tæ soá truyeàn: 1 1 1 1 1 1 0 i1 = = = i3 = = = i5 = ϕ = 1 ϕ4 1,264 2,52 ϕ2 1,262 1,58 1 1 1 1 1 i2 = = = i4 = = i6 = ϕ = 1,26 ϕ3 1,263 2 ϕ 1,26 Phaân tích caùc tæ soá truyeàn thaønh caùc phaân soá toái giaûn: 1 2 f1 i1 = ≈ = neân f1 + g1 = 2 + 5 = 7 2,5 5 g1 1 f2 i2 = = neân f2 + g2 = 1 + 2 = 3 2 g2 1 7 f3 2 i3 = ≈ = neân f3 + g3 = 7 + 11 = 18 =2 . 3 1,58 11 g3 1 4 f4 2 i4 = ≈ = neân f4 + g4 = 4 + 5 = 9 = 3 1,26 5 g4 f5 i5 = 1 = neân f5 + g5 = 1 + 1 = 2 g5 1,26 5 f6 2 i6 = ≈ = neân f6 + g6 = 5 + 4 = 9 = 3 1 4 g6 Boäi soá chung nhoû nhaát cuûa moïi toång treân: K = 7 . 2 . 32 = 126 Nhaän thaáy i1 coù ñoä nghieâng lôùn nhaát maø laø tia giaûm toác neân baùnh raêng nhoû nhaát laø baùnh raêng chuû ñoäng. Vì vaäy duøng coâng thöùc Eminc ñeå xaùc ñònh Emin: Zmin (fj + g j ) 17 (2 + 5) 17 Eminc = = = < 1 fj . K 126 × 2 36 58
65. Choïn Emin = 1, do ñoù: ∑ Z = E.K = 1 ¯ 126 = 126 > 120 Toång soá naøy lôùn hôn so vôùi toång soá raêng cho pheùp trong hoäp toác ñoä, do ñoù phaûi ñieàu chænh laïi baèng moät trong hai caùch: + Giaûm trò soá K: Ttong caùc thöøa soá taïo neân trò soá K lôùn, thöøa soá (f1 + g1) = 7 coù taùc duïng nhieàu nhaát, caàn phaûi bieán ñoåi gaàn ñuùng thöøa soá naøy sao cho coù theå phaân thaønh caùc thöøa soá 2 hay 3. Ví duï bieán ñoåi: 1 31 1 i1 = ≈ = (sai soá 1,5% < 5% laø trò soá cho pheùp) 2,5 77 2,484 2 3 Do ñoù: f1 + g1 = 31 + 77 = 108 = 2 . 3 Caùc tæ soá truyeàn coøn laïi khoâng caàn phaûi ñieàu chænh nöõa vaø trò soá K sau khi ñieàu chænh seõ laø K = 108. Treân cô sôû ñoù tính laïi Emin 17(31+ 77) 17 Emin = = < 1 108× 31 31 Choïn Emin = 1, do ñoù: ∑ Z = E.K = 1¯108 = 108 Tính caùc soá raêng cuûa baùnh raêng chuû ñoäng vaø bò ñoäng, cuï theå laø: f1 31 g1 77 Z1 = E.K = 108 = 31 Z1’= E.K = 108 = 77 f1 + g1 31+ 77 f1 + g1 31+ 77 1 2 Z2 = 108 = 36 Z2’ = 108 = 72 1+ 2 3 7 11 Z3 = 108 = 42 Z3’= 108 = 66 7 +11 18 4 5 Z4 = 108 = 48 Z4’= 108 = 60 4 + 5 9 1 1 Z5 = 108 = 54 Z5’= 108 = 54 1+1 2 5 4 Z6 = 108 = 60 Z6’= 108 = 48 4 + 5 9 + Boû thöøa soá lôùn: Ñeå giaûm trò soá K, coù theå boû thöøa soá naøo daãn ñeán giaù trò lôùn cuûa K vaø sau ñoù tính K vôùi nhöõng tæ soá truyeàn i coøn laïi. Soá raêng do tæ soá truyeàn ñaõ boû ra coù theå daãn ñeán soá leû, neân phaûi qui troøn vaø nhieàu khi phaûi duøng baùnh raêng dòch chænh. 59
66. ÔÛ ví duï treân, trò soá K lôùn laø do tæ soá truyeàn i1, coù (f1 + g1) = 7. Ta boû trò soá 7 vaø tính laïi K: K = 2 . 32 = 18 17(f1 + g1 ) 17(2 + 5) Do ñoù: Emin = = = 3,3 K . f1 18.2 Choïn E = 4 neân ∑ Z = E.K = 4¯18 = 72 Töông töï nhö treân, tính caùc soá raêng cuûa caùc tæ soá truyeàn i2 ÷ i6. 1 Soá raêng cuûa tæ soá truyeàn boû ra i1 = ñöôïc tính töø coâng thöùc (2-30) 2,52 i1 1 Z1 = ∑ Z = 72 = 20,4 ()1+ i1 3,52 1 2,52 Z1’= ∑ Z = 72 = 51,6 ()1+ i1 3,52 Soá raêng Z1 vaø Z1’ bò leû, do ñoù phaûi choïn soá chaün Z1 20 1 Neáu choïn Z1 = 20 vaø Z1’ = 52 thì Z1 + Z1’= 20 + 52 = 72. Vaø i1 = = = Z1' 52 2,6 Z1 20 1 Neáu choïn Z1 = 20 vaø Z1’ = 51 thì Z1+ Z1’= 20 + 51 = 71.Vaø i1 = = = Z1' 51 2,55 ÔÛ tröôøng hôïp ñaàu, coù theå duøng baùnh raêng tieâu chuaån nhöng tæ soá truyeàn i1 keùm chính xaùc. Trong tröôøng hôïp sau, tæ soá truyeàn i1 chính xaùc hôn nhöng phaûi duøng baùnh raêng dòch chænh. 2. Caùc baùnh raêng khoâng cuøng moâñun Trong moät nhoùm truyeàn ñoäng, thöôøng duøng caùc baùnh raêng coù cuøng moâñun. Tuy nhieân trong moät soá tröôøng hôïp khi tæ soá truyeàn cuûa caùc caëp baùnh raêng khaùc bieät nhau nhieàu, daãn ñeán löïc taùc duïng leân caùc caëp baùnh raêng cheânh leäch nhau quaù lôùn, baét buoäc phaûi duøng caùc moâñun khaùc nhau. Nhöng cuõng khoâng neân duøng quaù hai moâñun trong moät nhoùm truyeàn ñoäng ngoaïi tröø caùc baùnh raêng di tröôït cuûa nhoùm cô sôû trong hoäp chaïy dao maùy tieän ren. Gæa söû trong moät nhoùm truyeàn ñoäng coù hai moâñun m1 vaø m2. Ñieàu kieän ñeå caùc caëp baùnh raêng naøy laøm vieäc ñöôïc phaûi coù cuøng khoaûng caùch truïc A: ⎧ 1 ' 1 ⎪ A = m1 (Zi + Zi )= m1 ∑ Zi 2 2 (2-38) ⎨ 1 1 ⎪A = m ()Z + Z' = m Z ⎩ 2 2 j j 2 2 ∑ j vôùi ∑ Zi , ∑ Z j laø toång soá raêng cuûa caùc caëp baùnh raêng coù moâñun m1 vaø m2. 60
67. Töø (2-38), suy ra: m1 . ∑ Zi = m2 . ∑ Z j Z m e Hay ∑ i = 2 = 2 (2-39) ∑ Z j m1 e1 Vôùi e1 vaø e2 laø caùc soá nguyeân toái giaûn. Töø (2-39), coù theå vieát laïi: Z Z j Hay ∑ i = ∑ (2-40) e2 e1 Muoán cho caùc tæ soá naøy laø nhöõng so á chaün, caùc töû soá phaûi laø boäi soá cuûa maãu soá, töùc laø: ⎪⎧∑ Zi = k.e2 ⎨ vôùi k laø soá nguyeân (2-41) ⎩⎪∑ Z j = k.e1 Ñeå tính soá raêng, tröôùc tieân caàn choïn trò soá ∑ Zi = (Zi + Zi’) naøo ñoù töông öùng vôùi tæ soá truyeàn ñaõ cho, ñoàng thôøi cuõng laø boäi soá cuûa e2. Sau ñoù xaùc ñònh k theo coâng thöùc: Z k = ∑ i (2-42) e2 vaø ∑ Z j = k.e1 (2-43) Khi ñaõ bieát ∑ Zi vaø ∑ Z j , söû duïng coâng thöùc (2-32) ñeå tính soá raêng. Vieäc tính toaùn naøy thöôøng gaëp nhieàu khoù khaên vì trò soá ∑ Z khoâng nhöõng laø boäi soá cuûa (fj + gj) maø coøn laø boäi soá cuûa e1, e2. Do ñoù, muoán ñaït ñöôïc söï chính xaùc veà tæ soá truyeàn, thì phaûi daãn ñeán ∑ Z > 120. Ñeå khaéc phuïc ñieàu naøy, baét buoäc phaûi duøng baùnh raêng dòch chænh hoaëc phaûi chaáp nhaän tæ soá truyeàn gaàn ñuùng vôùi trò soá yeâu caàu. Ví duï 2: Tính soá raêng cuûa caùc caëp baùnh raêng trong moät nhoùm truyeàn ñoäng (heä soá ϕ = 1,41) coù 5 tæ soá truyeàn vôùi 2 moâñun nhö sau: • Vôùi m1 = 3,5mm, coù caùc tæ soá truyeàn: 1 1 1 i1 = = = ϕ3 1,413 2,82 1 1 1 i2 = = = ϕ2 1,412 2 1 1 i3 = = ϕ 1,41 • Vôùi m2 = 2,75mm, coù caùc tæ soá truyeàn: 1 i4 = = 1 ; i5 = ϕ = 1,41 ϕ0 61
68. Theo coâng thöùc (2-39) vaø (2-41), ta coù: ∑ Zi m2 2,75 11 ⎪⎧∑ Zi = k.e2 = 11k = = = vaø ⎨ ∑ Z j m1 3,5 14 ⎩⎪∑ Z j = k.e1 = 14k Duøng thöôùc logarit ñeå tìm caùc trò soá gaàn ñuùng cuûa caùc tæ soá truyeàn vaø laäp baûng sau 1 17 18 21 22 23 26 27 28 29 i1 = ≈ 2,82 48 51 59 62 65 73 76 79 82 ∑ Z1 65 69 80 84 88 99 103 107 111 1 27 29 32 34 37 39 41 42 44 46 i1 = ≈ hay 1,41 38 41 45 48 52 55 58 59 62 65 ∑ Z2 65 70 77 82 89 94 99 101 106 hay 111 1 Coøn tæ soá truyeàn i2 = coù f2 +g2 = 1 + 2 = 3 neân choïn Z sao cho chia heát cho 2 ∑ 99 3. Theo baûng treân choïn Z = 99 vaø suy ra k = = 9. ∑ i 11 Do ñoù : Z = 14k = 14¯9 = 126 > 120 ∑ j Trò soá naøy hôi lôùn hôn giaù trò cho pheùp neân phaûi choïn laïi trò soá khaùc. Choïn Z ∑ i = 88 = 11¯8 ⇒ k = 8. Do ñoù : Z = 14k = 14¯8 = 112 < 120 ∑ j Töø ñoù tính ra soá raêng cuûa caùc baùnh raêng theo coâng thöùc (2-32): * Vôùi nhoùm baùnh raêng coù moâñun m1 = 3,5 f1 23 g1 65 Z1 = . ∑ Z = 88 = 23 ; Z1' = . ∑ Z = 88 = 65 f1 + g1 23 + 65 f1 + g1 23 + 65 Z1 23 1 Z1 + Z1’ = 23 + 65 = 88 vaø = = Z1' 65 2,83 1 2 Z = . 88 = 29,4 ≈ 29 ; Z ' = . 88 = 58,4 ≈ 58 2 1+ 2 2 1+ 2 Z2 29 1 Z2 + Z2’ = 29 + 58 = 87 vaø = = Z2' 58 2 37 52 Z = . 88 = 36,5 ≈ 37 ; Z ' = . 88 = 51,4 ≈ 52 3 37 + 52 3 37 + 52 62