THUYẾT MINH

THIẾT KẾ ĐỀ TÀI THIẾT KẾ MÁY KHOAN 2A150

CHƯƠNG 1  : PHÂN TÍCH MÁY CHUẨN .

Tên đề tài : Thiết kế máy khoan đứng .

1.1  . Phân tích các máy tương tự để lựa chọn máy chuẩn .

• Máy chuẩn được lựa chọn .
• Máy khoan đứng 2A150 ( sổ tay công nghệ chế tạo máy tập 3).

• Công dụng .
• Máy 2A150 là một trong những máy được sử dung rộng rãi để gia công những lỗ có đường kính nhỏ hơn hoặc bằng 50 mm.
•  Tính năng kĩ thuật .
• Đường kính lớn nhất của lỗ gia công : 50mm.
• Số cấp vận tốc trục chính : 12 .
• Số vòng quay trục chính : n =32 – 1400 (vòng / phút )
• Lượng chạy dao S = 0,125 – 2,64 ( mm/ vg)
• Công suất động cơ trục chính : N = 7 kw.
•  Sơ đồ động học máy 2A150 .
•  Sơ đồ động máy 2A150  được trình bày trên hình . Chuyển động tạo hình trên máy khoan gồm có các xích truyền động : xích tốc độ , xích chạy dao .

1.1.1.  Xích chuyển động chính .

• Máy Máy khoan 2A150 có chuyển động chính gồm 12 cấp tốc độ từ

n= 32-1400 vg/ph. Chuyển động chính là chuyển động quay của trục chính mang dao được truyền động từ động cơ có công suất N= 7 kW qua cơ cấu puli - đai truyền       và hộp tốc độ có hai khối bánh răng di động bốn bậc.

 

•  Khối bánh răng thứ nhất cho bốn tỷ số truyền giữa trục I và II
• Khối thứ hai cho ba tỷ số truyền thay đổi giữa trục III và V
• Phương trình xích chuyển động chính (xích tốc độ) được trình bày như sau

       1.1.2.    Chuyển động chạy dao .

• Chuyển động chạy dao của máy khoan được truyền động từ trục chính V truyền đến cơ cấu bánh răng – thanh răng trên ống ngoài của trục chính. Lượng chạy dao của máy khoan cũng được biểu thị bằng mm khi trục chính quay một vòng .
• Cơ cấu chạy dao của máy 2A150 thực hiện được 9 lượng chạy dao từ 0,125 + 2,64 mm/vg. Truyền động được thực hiện từ trục chính qua hai cặp bánh răng  và đến trục  VII của hộp chạy dao ở đây có hai khối bánh răng di động 3 bậc :
• Khối thứ 3 cho 3 tỷ số truyền :
• Khối thứ 4 cho 3 tỷ số truyền thay đổi giữa trục VIII và trục X
• Khối thứ 5 cho 1 tỷ số truyền : 36/53
• Sau đó truyền động qua bộ ly hợp L , cơ cấu trục vít bánh vít và cuối cùng là bánh răng thanh răng .
• Phương trình xích chạy dao như sau :

1.2  .  Lưới kết cấu và đô thị vòng quay.

1.2.1. Lưới kết cấu vầ đô thị vòng quay hộp tốc độ .

• Lưới kết cấu .

-        Phương án không gian : 4(1) x 1(0) x 3.(4)

-        Phương án thứ tự  I-II-III

 

 

 

 

 

 

• Đô thị vòng quay .

-        Phương án không gian : 4(1) x 1(0) x 3.(4)

-        Phương án thứ tự  I-II-III

1.2.1      . Lưới kết cấu và đô thị vòng quay hộp chạy dao .

• Lưới kết cấu .

-        Phương án không gian : 1(0) x 1(0) x 3.(1) x 3 (3) x 1(0)

-        Phương án thứ tự  I-II-III-IV-V.

• Đô thị vòng quay .

CHƯƠNG 2 : THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC TOÀN MÁY .

2.1.  Thiết kế động học hộp tốc độ .

     2.1.1.  Tính các thông số động học .

Từ các số liệu chọn trước, ta có:

- Phạm vi tốc độ trục chính; n_min = 35,5 (vòng/phút).

- Số cấp tốc độ trục chính Z=12 cấp

Đối với 1 dãy hình học bất kì, quan hệ giữa phạm vi điều chỉnh R, công bội của dãy ϕ và số cấp tốc độ Z được thể hiện:

 ϕ^z-1 [2]  ϕ¹¹

ðϕ = 1,31

ta chọn ϕ = 1,41.

Ta có dãy tốc độ:

n₁ = n_min = 35,5 (vòng/phút)

n₂ = n₁ . = 35,5.1,41 =50 =>chọn n₂ = 50(vòng/phút)

n₃ = n₁ . = 35,5.=70,5=>chọn n₃ = 71 (vòng/phút)

n₄ = n₁ . = 35,5.=99,5=>chọn n₄ = 100 (vòng/phút)

n₅ = n₁ . = 35,5.= 140,3=>chọn n₅ =140(vòng/phút)

n₆ = n₁ . = 35,5. =197,8 =>chọn n₆ = 200 (vòng/phút)

n₇ = n₁ . = 35,5.=279 =>chọn n₇ = 280(vòng/phút)

n₈ = n₁ . =35,5= 393,3=>chọn n₈ =400(vòng/phút)

n₉ = n₁ . = 35,5.= 554,6=>chọn n₉ =560 (vòng/phút)

n₁₀ = n₁ . = 35,5.=782 =>chọn n₁₀=750 (vòng/phút)

n₁₁ = n₁ . = 35,5.=1102,6 =>chọn n₁₁ =1060(vòng/phút)

n₁₂ = n₁ . = 35,5=1554,7 =>chọn n₁₂ = 1500 (vòng/phút)

  2.1.2. Xác đinh phương án không gian ( PAKG) .

Dựa vào chuỗi số vòng quay như trên và phạm vi sử dụng, ở đây ta thiết kế hộp tốc độ phân cấp dùng bánh rang di trượt.

1.1.1.1 Tính số nhóm truyền tối thiểu w

Giới hạn các tỷ số truyền thường đung trong HTD

Do đó i_{min gh}=

n_min:  số vòng quay nhỏ nhất

n_đc: số vòng quay của động cơ dẫn động trục chính

w=1,6.= 1,6. 2,67 (lấy số nguyên là 3)

w là giá trị nguyên

1.1.1.2 So sánh lựa chọn PAKG

Z= 12= 2 x 2 x 3

= 6 x 2(loại vì w tối thiểu là 3)

= 3 x 2  x2

= 2 x 3 x 2

=4 x 3(loại vì w tối thiểu là 3)

=   4x1x3

Tổng số bánh răng của hộp

B: tổng số bánh răng

P_w: số tỷ số truyền của từng nhóm

W: số nhóm (i=1,2,3,4…)

Phương án không gian: 2 x 2 x 3

Phương án không gian:2 x 3 x 2

Phương án không gian:3 x 2 x 2

Phương án không gian:4 x 1 x 3

 

Vậy phương án 3 có tổng số răng lớn nhất.

Bảng so sánh các phương án không gian

Yếu tố so sánh	Phương án
	2 x 2 x 3	2 x 3 x 2	3 x 2 x 2	4x1x3
Tổng số bánh răng SZ	14	14	14	16
Tổng số trục STR	3	3	3	3
Chiều dài sơ bộ L
Số bánh răng chịu MX MAX trên trục ra	3	2	2	3

Kết luận:tham khảo tài liệu đã có máy tiêu chuẩn vậy nên chọn phương án không gian 4x1x3

PAKG:4x1x3

PATT: I-II-III

X:      1-0-4

Lưới kết cấu:

Phải hêm trục trung gian. Z= 4x1x(1+1x2)

 

PAKG:4x1x3

PATT: I-III-II

X:      1-0-4

Lưới kết cấu:

 

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ CƠ CẤU AN TOÀN

 

4.1. Chức năng và yêu cầu đối với cơ cấu điều khiển

 

Cơ cấu điều khiển của máy công cụ có ảnh hưởng rất lớn đến đặc điểm sử dụng, năng suất và điều kiện làm việc an toàn của máy. Tuỳ thuộc và đặc điểm công việc thực hiện trên máy và kết cấu máy, cơ cấu điều khiển có những chức năng chính yếu như sau:

 

-      Đóng và mở động cơ điện của máy.

 

-      Đóng, mở các bộ ly hợp, các khối bánh răng để thực hiện chuyển động chính, chuyển động chạy dao, và chuyển động điều chỉnh của máy.

 

-      Kẹp phôi, lấy phôi, cũng như tháo lắp các đồ gá, dụng cụ. khoá chặt hoặc tháo mở các chi tiết của máy, thí dụ: trụ máy, ụ động, đầu khoan, đầu phân độ,…

 

-      Đóng mở các hệ thống bôi trơn và làm nguội.

 

-      Điều khiển quá trình làm việc của các hệ thống phụ khác như: cấp phôi tự động, cơ cấu phân độ theo chu kỳ, cơ cầu điều chỉnh đá mài,…

 

Để đảm bảo tính năng sử dụng của máy được tốt nhất, nhất là để đảm bảo an toàn lao động và cải thiện điều kiện làm việc cho công nhân, cơ cấu điều khiển máy công cụ cần phải đạt những yêu cầu sau:

 

1. Điều khiển được nhanh
2. Điều khiển được nhẹ nhàng
3. Lực cần thiết để điều khiển cần phải nhỏ:

 

-      Lực bằng tay dùng ở các tay gạt không quá 80N

 

-      Lực điều khiển bằng máy:160N

 

-      Lực điều chỉnh chính xác: 23÷25N

 

1. Thay điều khiển bằng tay bằng điều khiển bằng bàn đạp, vì lực của chân lớn hơn lực của tay. Giữa cơ cấu điều khiển và chi tiết được điều khiển có khoảng cách lớn, nên dễ thực hiện một hệ thống đòn bẩy có tỷ số truyền lớn. Cơ cấu điều khiển bằng bàn đạp chỉ có thể dùng được nếu vị trí giữa công nhân đối với máy không thay đổi và  thời gian đạp không quá 3s. Nếu lâu hơn, công nhân sẽ chóng mệt.
2. Bố trí hệ thống điều khiển ở những vị trí thích hợp, tức là phải đặt nó trên chiều cao, chiều rộng và chiều sâu thích hợp của máy.

 

 

 

Sơ đồ vị trí lắp đặt các cơ cấu điều khiển

 

A - Phạm vi thích hợp để đặt các hệ thống điều khiển cần thiết khi máy làm việc.

 

B – Phạm vi để đặt các hệ thống điều chỉnh, phanh, mở máy.

 

1. Kích thước và hình dáng của các chi tiết dùng để nắm như tay gặt, nút bấm, nút vặn,… cần phải lấy theo tiêu chuẩn.
2. Chú ý sự khác nhau về đặc điểm của tay phải và trái. Các cơ cấu điều khiển di động chính xác cần đặt ở vị trí dễ dàng điều khiển bằng tay phải.
3. Cần cố gắng đặt cơ cấu điều khiển ở những vị trí thích hợp để người công nhân không cần rời vị trí của mình khi đứng máy. Điều này không phải luôn luôn thực hiện được, nhất là trong trường hợp cơ cấu điều cùng di động theo bộ phận máy rời xa chỗ đứng của công nhân. Trong trường hợp này, cần đặt nút bấm điều khiển theo trên cần có thể quay xung quanh máy.
4. Bố trí cơ cấu điều khiển phù hợp theo cảm giác

 

 

 

Hình 4. 1 Sơ đồ hướng chuyển động của cơ cấu điều khiển và chi tiết được điều khiển.

 

1. Nếu trục quay của tay gạt nằm trong mặt phẳng sông song với bề mặt chuyển động của chi tiết được điều khiển, thì hướng của tay gạt và hướng của chi tiết điều khiển phải trùng nhau
2. Nếu cơ cấu điều khiển quay trong mặt phẳng thằng góc với hướng chuyển động của chi tiết điều khiển thì khi cơ cấu điều khiển quay qua hướng phải ( theo chiều kim đồng hồ ) , chi tiết được điều khiển phải tiến theo hướng càng ngày càng xa cơ cấu điều khiển.
3. Nếu cơ cấu điều khiển quay chung quanh một trục thẳng góc với hướng chuyển động của chi tiết được điều khiển, thì cơ cấu điều khiển quay qua phải ( theo chiều kim đồng hồ) chi tiết điều khiên phải chuyển động sang phải hoặc chuyển động lên.
4. Điều khiển an toàn
5.  Điều khiển chính xác

 

4.2. Các cơ cấu điều khiển bằng cơ khí

 

Cơ cấu chạy dao tự động:

 

Ở điều kiện làm việc bình thường ta điều chỉnh tay quay 3 lên xuống bằng tay để thực hiện ăn dao khi khoan lỗ. Muốn chạy dao tự động ta rút nắp điều khiển 2 ra, chốt 1 sẽ rời khỏi vị trí rãnh trên trục 11 và xoay tay quay 3 di một góc làm cho ụ đỡ tay quay 4 cũng xoay theo. Trên ụ đỡ 4 và ly hợp 6 có vát mặt nghiêng, khi ụ đỡ 4 quay thắng lực lò xo 7 làm cho ly hợp 6 ép vào má 9 được cố định trên bánh vít 10. Giữa ly hợp 6 và má 9 có vấu ăn khớp. Bánh vít 10 chạy lồng không trên trục 11. Khi trục vít 12 quay truyền chuyển động qua bánh vít 10 làm cho ly hợp 6 quay. Vì ly hợp 6 được lắp then hoa với trục 11 nên sẽ truyền chuyển động cho trục 11 quay làm cho trục chính thực hiện ăn dao tự động.

 

Cơ cấu chạy dao tự động

 

4.3. Cơ cấu an toàn trong máy

 

Ly hợp ma sát

 

-        Tính đường kính bề mặt làm việc của các đĩa

 

+ Đường kính trung bình

 

               D_tb =  = (2,5 4)d ,Với d = 25 (mm)

 

               D_tb = 3,5.25 = 87,5(mm)

 

+ Đường kính ngoài của đĩa trong

 

               D = 1,25D_tb = 110(mm)

 

+ Đường kính trong của đĩa ngoài

 

          D₁ = 0,75D_tb = 66(mm)

 

-        Chọn vật liệu: Thép 45

 

-        Tính vận tốc trung bình

 

               V_tb =  =  = 0,06(m/s)

 

-      Hệ số ma sát: f = 0,06

 

-      Áp suất cho phép: [p] = 0,6 (N/mm²)

 

-      Tính số bề mặt ma sát:

 

               Z ≥                                                     (9-30[4]-239)

 

Trong đó: b =  =  = 22(mm) – chiều rộng hình vành khăn của bề mặt ma sát.

 

               Z ≥ = 11,6           chọn Z = 12

 

+ Số đĩa ngoài:     Z₁ =  = 6

 

+ Số đĩa trong: Z₂ = Z₁ + 1 = 7

 

-      Tính lực ép cần thiết lên các đĩa:          

 

               Q = (D² – D₁²)[p] = (110² – 66²).0,6 = 3647

 

Chương 5:  Mô phỏng trên máy tính.

 

1. Mô phỏng trục chính hộp tốc độ máy khoan 2A150.