Tài liệu đồ án điều khiển tự động: THIẾT KẾ MÁY KHOAN TỰ ĐỘNG

  • Số trang: 63 |
  • Loại file: DOC |
  • Lượt xem: 1375 |
  • Lượt tải: 4
xomthong

Tham gia: 05/05/2016

Mô tả:

ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG: Thiết Kế Máy Khoan Tự Động LỜI NÓI ĐẦU Nhằm tạo điều kiện cho sinh viên ngành cơ khí tiếp cận với nền sản xuất công nghiệp hiện đại và có nhận thức sâu sắc hơn về vai trò, vị trí và mối quan hệ của ngành cơ khí trong các hệ thống sản xuất tự động, trong các sản phẩm và đồ dùng gia dụng thông thường… Đồ Án Điều Khiển Tự Động là một trong những học phần quan trọng của sinh viên Ngành Cơ Khí Chế Tạo Máy. Với đề tài “ Thiết Kế Máy Khoan Tự Động ” dưới sự hướng dẫn tận tình của PGS.TS Trần Xuân Tùy cùng với sự giúp đỡ của bạn bè sau thời gian chúng em đã hoàn thành đúng tiến độ mà giáo viên đưa ra. Đây cũng là đồ án mô hình đầu tiền của chúng em kết hợp những kiến thức đã học áp dụng vào mô hình thực tế nên chúng em đã cố gắng rất nhiều để hoàn thiện song vì những hạn chế về kiến thức cũng như thời gian nên chúng em sẽ không thể tránh khỏi những thiếu sót trong quá trình làm đồ án vì vậy kính mong nhận được sự thông cảm và nhưng góp ý từ quý Thầy (cô) cùng tất cả các bạn đọc để chúng em hoàn thiện hơn, tạo nền mòng vững chắc cho chẵng đường dài sau này. SVTH: NGUYỄN XUÂN BÁCH – LỚP 12C1A NGUYỄN NGỌC CÔNG – LỚP 12C1A Trang 1 ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG: Thiết Kế Máy Khoan Tự Động CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 . MÔ HÌNH CHUNG CỦA HỆ THỐNG Mô hình của hệ thống được thể hiện ở hình 1.1 SVTH: NGUYỄN XUÂN BÁCH – LỚP 12C1A NGUYỄN NGỌC CÔNG – LỚP 12C1A Trang 2 ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG: Thiết Kế Máy Khoan Tự Động Hçnh 1.1 : Mä hçnh chung cuía hãû thäúng SVTH: NGUYỄN XUÂN BÁCH – LỚP 12C1A NGUYỄN NGỌC CÔNG – LỚP 12C1A Trang 3 ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG: Thiết Kế Máy Khoan Tự Động 1.2 . CHU TRÌNH HOẠT ĐỘNG - Nguyên lý làm việc của máy: + Ban đầu, cần cấp phôi tới vị trí đồ gá thiết kế. Để thực hiện công việc này, cơ cấu chấp hành (Xilanh A) thực hiện chuyển động tịnh tiến để đẩy phôi tới vị trí yêu cầu đồng thời kẹp chặt một cách chính xác. + Sau đó, một cơ cấu chấp hành khác của hệ thống thực hiện chuyển động tịnh tiến để mang theo mũi khoan đi từ trên xuống đề khoan phôi đã được đưa tới vị trí đồ gá và kẹp chặt. Khi khoan đạt chiều sâu cần thiết, cơ cấu chấp hành lùi về vị trí ban đầu. Sau khi xi lanh mang bầu khoan lùi về tới vị trí ban đầu thì xi lanh đẩy và kẹp phôi (Xilanh A) cùng lùi về vị trí ban đầu. + Cuối cùng, cơ cấu chấp hành cuối cùng (Xilanh B) của hệ thống thực hiện chuyển động tịnh tiến để đẩy chi tiết vừa được gia công xong ra khỏi vị trí gia công vào thùng chứa chi tiết. Sau đó lùi về vị trí ban đầu. 1.3 . TRÌNH TỰ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG : 1.3.1 Bảng trạng thái. 1.3.1 . Ký hiệu và chức năng  Xy lanh A : đẩy phôi từ thùng cấp phôi đến vị trí làm việc đồng thời kẹp phôi để khoan  Xy lanh B : Đẩy chi tiết xuống thùng chứa phôi SVTH: NGUYỄN XUÂN BÁCH – LỚP 12C1A NGUYỄN NGỌC CÔNG – LỚP 12C1A Trang 4 ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG: Thiết Kế Máy Khoan Tự Động  1.3.2 Bước thực hiện  Bước 1 : Xy lanh A đẩy phôi từ thùng cấp phôi đến vị trí làm việc đồng thời kẹp chặt phôi ở vị trí khoan  Bước 2: Đầu khoan khoan xuống chi tiết Xy lanh A lùi về  Bước 3 : Khoan xong đầu khoan đi lên  Bước 4 : Xy lanh B đẩy chi tiết xuống thùng chứa  Bước 5 : Xy lanh B lùi về Quá trình làm việc được lặp lại 1.3.3 Đặc tính và trình tự làm việc Qua trình tự làm việc của hệ thống ta thấy:  Quá trình gia công mỗi chi tiết gồm 5 bước theo một trình tự nhất định  Bước tiếp theo làm việc khi bước trước nó đã hoàn thành  Mỗi bước được hoàn thành tương ứng với hành trình di chuyển của piston thông qua công tắc hành trình tác động đến bước tiếp theo  Bước tiếp theo sẽ làm việc khi nhận được tín hiệu kết thúc của bước liền kề trước đó thông qua van đảo chiều 4/2 hoặc 5/2 còn gọi là van công suất Để đáp ứng yêu cầu làm việc của mỗi bước mà có thêm các phần tử phụ sẽ nói ở phần sau. SVTH: NGUYỄN XUÂN BÁCH – LỚP 12C1A NGUYỄN NGỌC CÔNG – LỚP 12C1A Trang 5 ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG: Thiết Kế Máy Khoan Tự Động CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ MÁY 2.1. PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ MÁY 2.1.1 Các phương pháp thiết kế mạch điều khiển:  Điều khiển bằng tay  Điều khiển tùy động theo thời gian  Điều khiển tùy động theo hành trình  Điều khiển theo chương trình theo cơ cấu chuyển mạch  Điều khiển theo tầng  Điều khiển theo nhịp  Điều khiển bằng bộ chọn theo bước Các phương pháp điều khiển (1), (2) và (3) chỉ thích hợp cho mạch điều khiển đơn giản Phương pháp (4) được thực hiện bởi các loại cam lắp trên trục quay. Phương pháp (5) là bước hoàn thiện của điều khiển tùy động theo hành trình. Nguyên tắc của phương pháp này là chia các bước thực hiện có cùng chức năng thành từng tầng riêng. Các phương pháp từ (1) đến (5) có một đặc điểm là khi thay đổi quy trình công nghệ hay yêu cầu đề ra, đòi hỏi phải thiết kế lại mạch điều khiển. Như vậy mất nhiều công sức và thời gian. Phương pháp (6) điều khiển theo nhịp sẽ khắc phục được những nhược điêm trên. Phương pháp (7) điều khiển bàng bộ chọn theo bước có nguyên tắc hoạt động cũng tương tự như điều khiển theo nhịp, nhưng khác ở chỗ là bước thực hiện tiếp theo sẽ được thực hiện bằng cơ học, khi bước thực hiện trước đó hoàn thành. 2.1.2 Chọn phương án thiết kế Qua phân tích trên ta thấy phương pháp điều khiển theo nhịp là thích hợp nhất đối với hệ thống điều khiển đã cho. Hai phương pháp thiết kế điều khiển theo nhịp được chứng thực khá hoàn chỉnh được trình bày dưới đây là kết quả công trình nghiên cứu bao quát được thực hiện bởi các kỹ sư thiết kế hệ thống trên thế giới:  Phương pháp thiết kế mạch bộ đếm bước SVTH: NGUYỄN XUÂN BÁCH – LỚP 12C1A NGUYỄN NGỌC CÔNG – LỚP 12C1A Trang 6 ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG: Thiết Kế Máy Khoan Tự Động  Phương pháp thiết kế nối tầng ROHNER Hai phương pháp này đều có những ưu điểm nổi trội là loại bỏ được các tín hiệu đối kháng làm cho hệ thống không vận hành được. Phương pháp nối tầng cũng tương tự như phương pháp thiết kế mạch bộ đếm bước. Nhưng có 1 số đặc điểm riêng là sử dụng ít van nhỏ hơn, đơn giản trong việc thiết kế nhóm. Nhưng so với phương pháp thiết kế mạch bộ đếm bước thì nó không khả thi bằng trong việc lắp đặt cũng như việc kiểm tra. Vì vậy ta chọn phương pháp thiết kế mạch bộ đếm bước để thiết kế hệ thống điều khiển đã cho. 2.2 Xác Định Công Suất Của Khoan SVTH: NGUYỄN XUÂN BÁCH – LỚP 12C1A NGUYỄN NGỌC CÔNG – LỚP 12C1A Trang 7 ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG: Thiết Kế Máy Khoan Tự Động Thông số kỹ thuật: động cơ đường kính: 44,8 mm SVTH: NGUYỄN XUÂN BÁCH – LỚP 12C1A NGUYỄN NGỌC CÔNG – LỚP 12C1A Trang 8 ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG: Thiết Kế Máy Khoan Tự Động động cơ chiều dài: 72 mm Trục đầu ra: 5 mm Sản lượng chiều dài: 21 mm.( tính từ bảng điều khiển) Lỗ vít: 4 mm Vít có ren bước: 29,5 mm Trọng lượng: 446 g điện áp: 12 v Tốc độ: 11.500 rpm điện áp: 18 v Tốc độ: 18000 rp 2.3 Cơ cấu trượt Tóm tắt lý thuyết cơ bản về các loại ổ trượt (plane bearing) Ổ trượt (plain bearing hay plane bearing) tương tự như Ổ lăn, là Ổ trục dùng để đỡ các chi tiết quay. Thông thường trục quay còn ổ đứng yên nên khi làm việc bề mặt ngõng trục trượt trên bề mặt ổ trượt. Ma sát sinh ra trên bề mặt làm việc là ma sát trượt. Phân loại – Theo hình dạng bề mặt làm việc: mặt trụ, mặt nón, mặt cầu, mặt phẳng. SVTH: NGUYỄN XUÂN BÁCH – LỚP 12C1A NGUYỄN NGỌC CÔNG – LỚP 12C1A Trang 9 ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG: Thiết Kế Máy Khoan Tự Động – Theo khả năng chịu tải trọng: Ổ đỡ, ổ chặn, ổ đỡ chặn. – Theo phương pháp bôi trơn hai bề mặt làm việc: Ổ bôi trơn thủy(thủy động hoặc thủy tĩnh), ổ bôi trơn khí (tạo áp suất trên bề mặt làm việc bằng khí nén);Ổ bôi trơn từ ( bề mặt làm việc không trực tiếp tiếp xúc với nhau nhờ từ tính..) Hình 1: Các hình dạng bề mặt ổ trượt Kết cấu: kết cấu ổ đơn giản bao gồm: thân ổ 1, lót ổ 2 và rãnh chứa dầu 3 Ưu nhược điểm và phạm vi sử dụng Ưu điểm: – Làm việc có độ tin cậy cao khi vận tốc lớn mà khi đó ổ lăn có tuổi thọ thấp. – Chịu được tải trọng động và va đập nhờ vào khả năng giảm chấn của màng dầu bôi trơi – Kích thước hướng kính tương đối nhỏ – Làm việc êm – Khi trục quay chậm có kết cấu đơn giản. Nhược điểm – Yêu cầu chăm sóc bảo dưỡng thường xuyên, chi phí lớn về dầu bôi trơn. – Tổn thất lớn về ma sát khi mở máy, dừng và khi bôi trơn không tốt. – Kích thước dọc trục tương đối lớn. Phạm vị ứng dụng SVTH: NGUYỄN XUÂN BÁCH – LỚP 12C1A NGUYỄN NGỌC CÔNG – LỚP 12C1A Trang 10 ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG: Thiết Kế Máy Khoan Tự Động – Ổ rời có thể lắp trên cổ trục khuỷu – Đường kính ngõng trục quá lớn (nằm ngoài tiêu chuẩn của ổ lăn hoặc nếu chế tạo ổ lăn thì giá thành sẽ cao…) – Khi kết cấu làm việc với vận tốc lớn (v>30m/s), nếu dùng ổ lăn tuổi thọ sẽ thấp. – Các máy móc thiết bị chịu tải trọng động. – Sử dụng trong các ổ có kích thước hướng kính nhỏ. – Trong các máy chính xác, đòi hỏi độ chính xác hướng kính và khả năng điều chỉnh khe hở. – Ổ có thể làm việc trong môi trường nước, môi trường ăn mòn, dùng trong các máy chế biến thực phẩm. – Ổ quay chậm, không quan trọng, rẻ tiền có đường kính ngõng trục lớn. Vật liệu chế tạo Chủ yếu là lót ổ, thường chọn vật liệu thoả bền mỏi, có kả năng chống mòn và dính, hệ số ma sát với trục thấp, dễ hình thành màng dầu bôi trơn, dẫn nhiệt và chạy mòn tốt. – Vật liệu kim loại:  Đồng thanh: cơ tính cao, thích hợp áp suất cao và vận tốc trung bình (BrSnP10-1, BrSnPb10-10, BrPb30, BrSnZnPb6-6-3, BrSnZnPb5-5-5…).  Babit:rất mềm thường tráng thành lớp mỏng (B83, B89, B91, B93, B16…).  Hợp kim nhôm: hệ số ma sát thấp, dẫn nhiệt chạy mòn tốt nhưng dễ xước.  Gang xám: dùng với trục chạy chậm, áp suất thấp. – Vật liệu gốm kim loại:dùng kim loại thiêu kết như bộ đồng thanh grafit, sắt grafit… – Vật liệu phi kim loại: Chống dính, chạy mòn tốt, có thể bôi trơn bằng nước hoặc sử dụng trong môi trường ăn mòn (chất dẽo, gỗ, textolit, polyamid…). SVTH: NGUYỄN XUÂN BÁCH – LỚP 12C1A NGUYỄN NGỌC CÔNG – LỚP 12C1A Trang 11 ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG: Thiết Kế Máy Khoan Tự Động Các kiểu bôi trơn cho ổ trượt – Bôi trơn thủy động – Bôi trơn thủy tĩnh – Bôi trơn khí động và khí tĩnh 2.4 Driver Driver là gì ? Diver có thể được hiểu như một ngôn ngữ điều khiển dành riêng cho hệ điều hành, dùng để nhận dạng cũng như điều khiển các thiết bị và linh kiện của máy tính. Các linh kiện và bộ phận của máy tính như main, chipset, card màn hình, card âm thanh, card mạng internet hoặc các thiết bị ngoại vi như máy in, chuột và bàn phím cũng cần có driver để hệ điều hành có thể điều khiển. Có thể ví các bộ phận và linh kiện máy tính tạo nên một hệ thống như một chiếc ô tô, còn driver chính là người điều khiển chiếc ô tô đó. SVTH: NGUYỄN XUÂN BÁCH – LỚP 12C1A NGUYỄN NGỌC CÔNG – LỚP 12C1A Trang 12 ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG: Thiết Kế Máy Khoan Tự Động Nếu không có driver, hoặc driver bị lỗi, hệ thống sẽ không nhận diện được các thiết bị trong máy tính của bạn, đồng nghĩa với việc các thiết bị đó chỉ mang tính minh họa. Do đó việc cài đặt driver là rất cần thiết sau khi cài đặt hệ điều hành mới. Bên cạnh đó, việc liên tục cập nhật các phiên bản driver mới nhất cũng giúp máy tính hoạt động tốt hơn. 2.5 Tính toán thiết kế các cơ cấu chính 2.5.1 Trục vít me Công dụng - Trục là một trong các loại chi tiết máy dùng để mang các chi tiết máy khác, truyền công suất hoặc thực hiện một lúc cả hai nhiệm vụ Phân loại Trục có thể phân thành nhiều loại tuỳ thuộc vào phương pháp sử dụng. Bây giờ, chúng ta đi vào từng phương pháp phân loại cụ thể để có thể nắm được cách gọi tên trục cho hợp lý a.Theo đặc điểm chịu tải trọng: cách phân loại này dựa trên tính chất tải trọng tác dụng lên trục. Theo cách phân loại này, chúng ta có thể chia trục thành hai loại: trục tâm và trục truyền. – Trục tâm: tải trọng tác dụng lên trục duy nhất là moment uốn hay trục chỉ có tác dụng là dùng để đỡ các chi tiết quay - Trục truyền : là trục vừa chịu moment uốn (mang các chi tiết quay), vừa chịu moment xoắn để truyền chuyển động. Trục truyền được chia thành trục truyền động (mang các chi tiết máy truyền động như bánh răng, xích, đai …), trục chính (ngoài việc mang các chi tiết máy còn mang thêm các bộ phận công SVTH: NGUYỄN XUÂN BÁCH – LỚP 12C1A NGUYỄN NGỌC CÔNG – LỚP 12C1A Trang 13 ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG: Thiết Kế Máy Khoan Tự Động tác như dụng cụ cắt, cánh khuấy). Ngoài ra, còn có trục truyền chung (là loại chỉ chịu moment xoắn, không chịu moment uốn hoặc có nhưng rất ít, thường dùng Chi tiết máy Chương VII 84 để truyền moment xoắn từ một máy phát động lực đến nhiều máy công tác khác) Theo cấu tạo trục : nếu phân loại trục theo cấu tạo, thì có thể chia trục thành: trục trơn, trục bậc, trục đặc và rỗng. - Trục trơn: là trục có đường kính không đổi trên suốt chiều dài trục - Trục bậc: ngược với trục trơn, trục bậc gồm nhiều đoạn với đường kính mỗi đoạn khác nhau. - Trục đặc và trục rỗng: khi có sự đòi hỏi khắc khe về khối lượng trục hoặc bên trong trục lắp chi tiết hoặc cơ cấu khác (cơ cấu then kéo chẳng hạn) thì bắt buột chúng ta phải dùng trục rỗng. Trục rỗng có khá nhiều ưu điểm như: khối lượng nhẹ hơn, khả năng chịu xoắn cao hơn trục đặc cùng tiết diện. Tuy nhiên, một nhược điểm lớn là giá thành trục rỗng lớn. Nếu không có yêu cầu nào đặc biệt, thường người ta hay dùng trục đặc. Chi tieát maùy Chương VII 85 7.2 Kết cấu trục - Kết cấu trục hợp lý là một trong những yêu cầu đặt ra cho người thiết kế sao cho đảm bảo được độ bền, tính thẩm mỹ của thiết bị, có tính công nghệ cao để thuận tiện cho việc chế tạo và lắp ráp cũng như giá thành hợp lý nhất. - Kết cấu trục được quyết định bởi tình hình phân bố lực tác dụng lên trục và trị số của các lực này, cách bố trí và cố định các chi tiết máy trên trục, tình hình gia công và lắp ghép … - Trục được chế tạo có hình trục tròn gồm nhiều bậc. Ít khi dùng trục trơn vì loại trục này không thích hợp với ứng suất thay đổi theo dọc chiều dài trục, lắp ráp – sửa chữa khó khăn, việc cố định các chi tiết máy trên trục cũng phức tạp …Tuy nhiên, trục trơn rất dễ trong chế tạo - Như đã nêu trên, trục rỗng có giá thành cao do chế tạo khó khăn, nhưng có khối lượng nhỏ và khả năng truyền moment xoắn tốt. Cấu tạo trục bao gồm các phần sau: + Tiết máy đỡ trục gọi gọi là ổ trục, phần trục tiếp với ổ trục được gọi là ngõng trục + Phần trục để lắp ghép các tiết máy khác gọi là thân trục Một điều hết sức lưu ý trong quá trình thiết kế trục là : SVTH: NGUYỄN XUÂN BÁCH – LỚP 12C1A NGUYỄN NGỌC CÔNG – LỚP 12C1A Trang 14 ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG: Thiết Kế Máy Khoan Tự Động đường kính ngõng trục và thân trục phải lấy theo các trị số tiêu chuẩn để thuận tiện cho việc chế tạo và lắp ghép. Đường kính thân trục tại các vị trí lắp tiết máy được lấy theo tiêu chuẩn: (1,2,3,4,5,6,8,10,10.5,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,24,25,26,28,30, 32,34,35,36,38,40,42,45,48,50,52,55,58,60,62,65,68,70,72,7578,80,82,85,88,9 0,92,95,98,100,105,110,115,120,125,130,135,140,145,150,,155,160,165,170,1 75,180,185,190,195,200.) Từ 200 đến 500, đường kính lấy theo trị số là bội của 10. Đối với trục nhiều bậc, nếu chỉ lấy trị số đường kính theo tiêu chuẩn thì sẽ gặp khó khăn. Do đó, tại những đoạn trục không mang tiết máy có thể lấy theo trị số không tiêu chuẩn. Khi định kích thước trục bậc, phải lấy đường kính các đoạn trục sao cho lắp tiết máy lên trục tại một vị trí thì có thể lồng qua các đoạn trục khác mà không bị vướng. Chi tieát maùy Chương VII 86 Để cố định các tiết máy trên trục theo chiều dọc trục, tuỳ thuộc vào tải trong tác dụng mà chúng ta sử dụng các phương pháp khác nhau: + Tải trọng nặng: lắp có độ dôi, tựa vào vai trục + Tải trong trung bình: cố định bằng đai ốc, chốt + Tải trọng nhẹ : vòng kẹp, vít chặn, vòng đàn hồi - Ngoài ra, có thể cố định tiết máy trên trục bằng cách ghép bằng mặt nón khi tiết máy làm việc với tải trọng động hoặc va đập Để giữ khoảng cách tương đối giữa hai tiết máy, đơn giản nhất là dùng bạc lót Đai ốc, vòng hãm, kết hợp với ghép bằng độ dôi để cố định ổ lăn - Để cố định các tiết máy theo chiều tiếp tuyến, người ta hay dùng then hay then hoa Vật liệu chế tạo trục - Vật liệu dùng để chế tạo trục xác định theo những tiêu chuẩn về khả năng làm việc của trục, ít nhạy với tập trung ứng suất, có thể nhiệt luyện, hoá luyện được và dễ gia công. - Phôi để chế tạo trục có đường kính 150mm dùng phôi rèn. Rất hiếm khi dùng phôi đúc. - Thép carbon và thép hợp kim là những vật liệu chủ yếu dùng để chế tạo trục - Nếu không có yêu cầu cao và trục chịu ứng suất không lớn thì có thể dùng thép CT5 không nhiệt luyện Nếu khả năng tải của trục đòi hỏi cao hơn thì dùng thép C45, 40Cr nhiệt luyện Đối với các trục chịu ứng suất lớn và sử dụng trong các máy móc quan trọng có SVTH: NGUYỄN XUÂN BÁCH – LỚP 12C1A NGUYỄN NGỌC CÔNG – LỚP 12C1A Trang 15 ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG: Thiết Kế Máy Khoan Tự Động thể dùng thép 40CrNi,40CrNi2MoA, 30CrMnTi, …Trục được hế tạo từ những loại thép này thường được tôi cải thiện (tôi rồi ram ở nhiệt độ cao, tôi cao tầng (tôi bề mặt chi tiết bằng dòng diện có tầng số cao) rồi sau đó ram ở nhiệt độ thấp. - Đối với trục có số vòng quay lớn và ổ trục là ổ trượt thì đòi hỏi ngõng trục phải có đội rắn cao, thường được chết tạo từ thép 20, 20Cr thấm carbon rồi tôi. Nếu trục làm việc với vận tốc rất cao và chịu ứng suất lớn thì dùng thép 12CrNi3A, 18CrMnTi thấm carbon và tôi hay thép thấm nitơ như 38Cr2MoAlA. - Để chế tạo các trục định hình như trục khuỷu hay trục có đường kính lớn, năng (trục cán), người ta dùng gang chịu bền cao (gang cầu) và gang biến tính. Tuy sức bền của gang kém hơn thép nhưng gang lại ít nhạy với tập trung ứng suất và khả năng giảm chấn tốt hơn thép - Cần chú ý rằng thép hợp kim nhiệt luyện có độ bền và độ rắn cao nhưng modun đàn hồi không khác các loại thép carbon thông thường. Do đó, theo điều kiện sức bền thì kích thước trục sẽ nhỏ nhưng trục sẽ không đủ độ cứng cần thiết. Hơn nữa, thép hợp kim thường đắt tiền và rất nhạy với tập trung ứng suất. Do đó, khi nào thực sự cần thiết (giảm bớt kích thước và khối lượng trục, nâng cao tính chống mòn của ngõng trục) và xét thấy độ cứng trục vẫn đảm bảo thì mới dùng đến thép hợp kim Các dạng hỏng Các dạng hỏng của trục bao gồm: gãy trục, mòn trục, không đủ độ cứng, … - Gãy trục: do quá tải hay do mỏi gây bởi các nguyên nhân sau: + Thường xuyên làm việc quá tải (do không đánh giá đúng đặc điểm và trị số của tải trọng) + Do đánh giá không đúng sự tập trung ứng suất do kết cấu trục gây nên (góc lượn, rãnh then, lỗ khoan, rãnh vòng…) Chi tieát maùy Chương VII 89 + Có sự tập trung ứng suất do chất lượng chế tạo kém (có vết xước khi gia công…) + Sử dụng và lắp ráp không đúng kỹ thuật hoặc lắp không đúng kiểu - Mòn trục: Đói với ngõng trục lắp ổ trượt khi tính toán và sử dụng không đúng yêu cầu kỹ thuật thì màng dầu bôi trơn không hình thành, dẫn đến trục trực tiếp tính xúc với ổ, dẫn đến lót trục bị mòn nhanh, ngõng trục bị nóng lên  trục có thể bị dính (là SVTH: NGUYỄN XUÂN BÁCH – LỚP 12C1A NGUYỄN NGỌC CÔNG – LỚP 12C1A Trang 16 ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG: Thiết Kế Máy Khoan Tự Động hiện tượng vật liệu của lót ổ bám dính vào ngõng trục), trục bị xước và mất khả năng làm việc. - Trục không đủ độ cứng: trục bị biến dạng dưới tác dụng của tải trong gây nên phá hỏng ổ trục, các bền mặt của các chi tiết truyền động, mất độ chính xác và độ bóng bề mặt gia công ( đối với trục chính của máy gia công). Nếu trục bị biến dạng làm việc với vận tốc vòng lớn sẽ gây nên dao động. 2.6 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ XYLANH KHÍ NÉN Các bước tiến hành:  Xác định giá trị phụ tải dặt lên cần piston.  Tính toán lực cần thiết để thắng phụ tải  Chọn áp suất làm việc của xylanh  Tính diện tích làm việc của piston theo áp suất làm việc và phụ tải  Tính đường kính piston D, đường kính cần piston d  Xác định hành trình piston.  Tính kiểm tra sức bền của cần piston và xylanh. 2.6.1 Tính Kích Thước Xylanh Đẩy Phôi Và Kẹp Chi Tiết Khi Khoan: 1) Tính Lực Kẹp Chi Tiết Momen xoắn khi khoan chi tiết: : Mx = 3,3 N.m . Để chi tiết không bị xoay trong quá trình khoan ta phải tạo một momen ma sát tối thiểu bằng momen tạo ra khi khoan chi tiết. Mms  Mx Trong đó: Mms = 0,025.Fms Fms = fk.Fk fk = 0,12: là hệ số ma sát Vậy : Mms = 0,025.0,12.Fk  3,3 Fk  3,3 0,025.0,12 = 1100 [N] 2) Tính kích thước xylanh kẹp chi tiết: SVTH: NGUYỄN XUÂN BÁCH – LỚP 12C1A NGUYỄN NGỌC CÔNG – LỚP 12C1A Trang 17 ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG: Thiết Kế Máy Khoan Tự Động Để tăng them độ cứng vững cho chi tiết khi khoan ta thêm hệ số an toàn : n = 1,5 Ta có : Fk = 1100.1,5 = 1650 [N] Chọn áp suất nguồn : pn = 6 [bar] = 6.105 [N.m2] Tính đường kính piston : D và đường kích cần piston : d a) Đường kính piston D: Ta có : D2 .3,14.6.105 = Fk 4 D= 1650.4 3,14.6.10 5 = 0,0592 [m] Chọn : D = 60 [mm] b) Đường kính cần piston d: E.J . 2 Ta có :  Fk 4.l 2 .n Trong đó : E: modun đàn hồi của thép là : 2,1.1010.9,80665 J : momen quán tính J=  .d 4 64 [m3] l = 0,2 [m] n=5 : hệ số an toàn Vậy : 2,1.1010.9,80665. 3 .d 4 1650 4.0,2 2.5.64  d  0,0123 [m] Chọn : d = 0,5.D = 0,5.60 = 30 [mm] Chọn hành trình piston : S= 200[mm] Thời gian hành trình đi : tđ = 4 [s] hay v = 50 mm/s Thời gian hành trình về : tv = 2 [s] hay v = 100 mm/s Thời gian một chu trình làm việc của xylanh kẹp phôi : Tkp = tđ + tv = 4 + 2 = 6 [s] SVTH: NGUYỄN XUÂN BÁCH – LỚP 12C1A NGUYỄN NGỌC CÔNG – LỚP 12C1A Trang 18 ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG: Thiết Kế Máy Khoan Tự Động 3) Kiểm tra sức bền của xylanh : Trong quá trình làm việc các xylanh khí nén chịu tác động của áp lực bên trong tạo thành bởi áp lực của khí nén, vì vậy cần kiểm tra các bộ phận cấu thành xylanh đặc biệt là than xylanh. Vật liệu chế tạo xylanh phải chịu ăn mòn, để chống mòn người ta dung phương pháp mạ hoặc phủ sơn. Vì đa phần các xylanh khí nén làm việc ở áp suất không cao, do đó ta tính thông số theo loại xylanh thành mỏng ( có D n/D  1,2 với Dn , D là đường kính ngoài và trong của ống lót xylanh ), vật liệu chế tạo là hợp kim nhôm có b = 40 (KG/mm2) . Chiều dày thành xylanh : tmin  m.D + c Trong đó: m: là hệ số được xác định theo giới hạn bền của vật liệu b (KG/mm2) và áp suất làm việc p (KG/mm2). Chọn m = 0,09 c: là đại lượng bổ sung cho chiều dày tối thiểu của thành xylanh có tính đến dung sai gia công. Khi đường kính trong được gia công theo H8, đường kính ngoài theo h10. thường được chọn theo bảng : Bảng 2.3 D (mm) Đến 30 (mm) C (mm) 0,5 Chọn : c = 0,7  30 - 80 (mm) 0,7 80 - 120 (mm) 0,8 120 - 180 (mm) 1,0 t  0,09.60 + 0,7 = 6,1 Chọn : t = 7 [mm] SVTH: NGUYỄN XUÂN BÁCH – LỚP 12C1A NGUYỄN NGỌC CÔNG – LỚP 12C1A Trang 19 ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG: Thiết Kế Máy Khoan Tự Động + Ứng suất cho phép trên thành xylanh cf [KG/mm2] : cf = b . n Trong đó: b : Giới hạn bền của vật liệu, với hợp kim nhôm có b = 40 [KG/mm2] n : Hệ số an toàn, thường chọn n = 3  : Hệ số độ bền của mối hàn  đối với hợp kim nhôm cứng, hàn tay, một phía:  = 0,4  đối với thép hàn tay có đệm lót:  = 0,9 Ta có:  = 0,4 Vậy: cf = 40 .0,4 = 5,33 [KG/mm2] 3 + Áp suất làm việc cho phép của khí nén pmax  pmax  230.(t  c ). cf Dt c [KG/mm2] 230.(7  0,7).5,33 60  7  0,7 = 116,5 [KG/mm2] + Biến dạng hướng kính cho phép của xylanh: D = p.D 2 .(1 - 0,5.) [mm] 2.E.t Trong đó: E: Modun đàn hồi của vật liệu, với hợp kim nhôm có: E = 7,2.103 [KG/mm2]  : Hệ số POISON , với hợp kim nhôm có :  = 0,3 Vậy: D  6.10 2.60 2 .(1-0,5.0,3) = 1,82 [mm] 2.7,2.10 3.7 SVTH: NGUYỄN XUÂN BÁCH – LỚP 12C1A NGUYỄN NGỌC CÔNG – LỚP 12C1A Trang 20
- Xem thêm -