Đồ án Thiết kế máy gặt lúa rải hàng tự hành phục vụ nông dân Khánh Hòa

ộ truyền từ trục R sang trục III) 3.8. Thiết kế các trục 3.8.1. Thiết kế trục số II của hộp số Trục số II là trục có chứa then hoa, trên đó lắp hai bánh răng di động, ứng với ba cấp tốc độ khác nhau của máy thì có ba vị trí khác nhau của bánh răng di động, tức là trục sẽ có ba trạng thái chịu lực khác nhau. Vì tại một thời điểm chỉ có một cặp bánh răng ăn khớp nên ta tiến hành vẽ biểu đồ mômen cho từng vị trí của bánh răng di động để xác định tại vị trí nào thì trục chịu lực lớn nhất, căn cứ vào đó ta xác định các thông số của trục. Các thông số ban đầu khi thiết kế trục II: Tốc độ quay n = 550(v/p) Mômen xoắn Mx = 42 272(Nmm) Lực tác dụng: Cấp tốc độ Thông số Số 1 Số 2 Số lùi Bộ truyền đai Lực vòng (N) 1174 805 805 808 Lực hướng tâm (N) 427 293 293 3.8.1.1. Chọn vật liệu chế tạo trục Trục chịu tải trung bình, chọn thép C45. Giới hạn bền: σb = 750(N/mm2), giới hạn chảy σc = 450(N/mm2), độ cứng HB = 170. 3.8.1.2. Tính sơ bộ trục (3-87) [13, trang 86, công thức (7.1)] Trong đó: Mx = 42 272(Nmm): mômen xoắn của bộ truyền [τx] = 20(N/mm2): ứng suất xoắn cho phép Thay vào (3-87) ta có dsb ≥ 21,9. Chọn dsb = 25. 3.8.1.3. Tính gần đúng trục Chọn sơ bộ ổ: trục không chịu lực dọc trục, ta chọn ổ lăn. Với dsb = 25, theo [13, trang 142, bảng 71] chọn ổ bi đỡ một dãy, kí hiệu 105 với chiều rộng ổ B = 12. Phát thảo kết cấu hộp số và xây dựng sơ đồ tính toán trục: Sau khi phát thảo sơ đồ hộp số ta tính được chiều dài các đoạn trục: chiều dài trục L = 398; chiều dài các đoạn trục a, b, c. Với các thông số trên ta tiến hành xây dựng sơ đồ tính toán trục như hình 3.18, 3.19 và 3.20. Phản lực tại các gối đỡ được tính như sau: Ở vị trí bánh răng ăn khớp ở cấp tốc độ số 1, lực tác dụng lên trục gồm lực vòng P = 1174(N), lực hướng tâm Pr = 427(N), lực của bộ truyền đai Pd (Vì bộ truyền đai bố trí nghiêng một góc 45o nên Pd được tách làm hai thành phần theo hai phương x, y với ). Giả thiết chiều của các phản lực như hình 3.18. Xét mômen của các lực đối với hai gối A và C, để trục cân bằng thì: Vì các giá trị tính ra đều dương nên các phản lực cùng chiều với chiều đã giả thiết. Tương tự như trên ta tính được các phản lực gối tại vị trí bánh răng ở cấp số 2 và cấp số lùi với chú ý: trong hai trường hợp này lực vòng P = 805(N), lực hướng tâm Pr = 293(N), khoảng cách đặt lực cho trên hình vẽ. Ở cấp tốc độ số 2: RCx = 74N; RCy = 1013,4N; RAx = 309,8N; RAy = -151,2N. Ở số lùi: RCx = 300,6N; RCy = 931N; RAx = 530,4N; RAy = -68,8N. (Trong cả hai trường hợp ngược chiều giả thiết). Với các giá trị phản lực đã tính cùng với lực tác dụng của các bộ truyền, dùng phương pháp mặt cắt ta vẽ được các biều đồ mômen uốn Mx, My, mômen xoắn Mz. Hình 3.18. Biểu đồ mômen trục II khi bánh răng ăn khớp ở cấp tốc độ số 1 Hình 3.19. Biểu đồ mômen trục II khi bánh răng ăn khớp ở cấp tốc độ số 2 Hình 3.20. Biểu đồ mômen trục II khi bánh răng ăn khớp ở cấp tốc độ số lùi Xác định đường kính trục: Từ các biểu đồ mômen ta thấy rằng trong cả ba trường hợp tiết diện nguy hiểm là tại hai vị trí B và C với các giá trị mômen tương đương được tính theo công thức: (3-88) Ở biểu đồ hình 3.18: tại B: , tại C: Ở biểu đồ hình 3.19: tại B: , tại C: Ở biểu đồ hình 3.20: tại B: , tại C: Như vậy tiết diện nguy hiểm nhất là tại B và C khi bánh răng di động ăn khớp ở cấp tốc độ số lùi. Ta tính đường kính trục theo trường hợp này theo công thức: (3-89) [13, trang 91, công thức (7.3)] Trong đó: [σ] = 80(N/mm2): trị số ứng suất cho phép, tra theo [13, trang 90, bảng 51] với trục chế tạo bằng thép C45, đường kính d ≤ 50. Tại B: thay vào (3-89) ta có dB ≥ 23,1 Tại C: thay vào (3-89) ta có dC ≥ 22,3 Vì phải phay then hoa trên trục nên ta lấy dB = 30 để đảm bảo trục đủ bền. Để lắp ổ lăn lấy dC = 25. 3.8.1.4. Tính kiểm nghiệm trục Kết cấu trục: Hình 3.21. Kết cấu trục II Chọn then hoa: Với d = 30, theo [12, trang 147, bảng 7-26] chọn then hoa hình chữ nhật có các thông số: Đường kính trong d Đường kính ngoài D Số răng Z Bề rộng răng b Chiều dài then L Bán kính góc lượn r 26 30 6 6 285 0,2 Kiểm nghiệm then hoa theo điều kiện bền dập: (3-90) [12, trang 140, công thức 7-14] Trong đó: Mx = 42 272(Nmm): mômen xoắn cần truyền Z = 6: số răng của then F: diện tích chịu dập, Rtb: bán kính trung bình, [σd]: ứng suất dập cho phép, với mối ghép di động làm việc trong điều kiện bình thường, bề mặt then được nhiệt luyện, tra theo [12, trang 142, bảng 7-22] ta được [σd] = 30(N/mm2). Thay các thông số vào (3-90) ta được σd = 1,5 < [σd]. Vậy then đủ bền. Kiểm nghiệm trục theo hệ số an toàn: Hệ số an toàn được kiểm nghiệm theo điều kiện: (3-91)[12, trang 140, công thức 7-14] Với: nσ: hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất pháp (3-92) nτ: hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất tiếp (3-93) Vì trục II quay một chiều, nên ứng suất pháp (uốn) biến đổi theo chu kì đối xứng: còn ứng suất tiếp (xoắn) biến đổi theo chu kì mạch động: Trong đó: Mômen uốn , mômen xoắn Mz = 42 272(Nmm) Wu, Wo: mômen chống uốn và mômen chống xoắn của tiết diện trục. Với trục then hoa có đường kính ngoài D = 30, đường kính trong d = 26 ta có : Vậy: Giới hạn mỏi uốn và giới hạn mỏi xoắn với chu kì đối xứng: , lấy , lấy Hệ số xét đến ảnh hưởng của trị số ứng suất trung bình đến sức bền mỏi và chọn theo vật liệu. Đối với thép cacbon trung bình và Hệ số tăng bền β = 2,4 lấy theo [13, trang 98, bảng 58] : hệ số tập trung ứng suất thực tế khi uốn và xoắn, tra theo [13, trang 99, bảng 59] ta được Hệ số kích thước xác định theo [13, trang 98, bảng 57] có: ; Thay các giá trị tìm được vào (3-92, 3-93) ta có: Thay nσ, nτ vào (3-91) ta có n = 4,5 > [n]. Vậy trục đủ bền. 3.8.2. Thiết kế trục III của hộp số Tương tự trục II, trục III cũng có ba trạng thái chịu lực khác nhau. Ta xét hai trường hợp chịu lực lớn nhất là khi các cặp bánh răng ăn khớp ở cấp tốc độ số 1 và số 2. Các lực tác dụng lên trục bao gồm: Thông số Cấp tốc độ Bánh răng trong hộp Bánh răng ngoài hộp Mômen xoắn Lực vòng Lực hướng tâm Lực vòng Lực hướng tâm Số 1 1174 427 3691 1343 179054 Số 2 805 293 3691 1343 109092 3.8.2.1. Chọn vật liệu chế tạo trục Trục chịu tải trung bình, chọn thép C45. Giới hạn bền: σb = 750(N/mm2), giới hạn chảy σc = 450(N/mm2), độ cứng HB = 170. 3.8.2.2. Tính sơ bộ trục (3-94) [13, trang 86, công thức (7.1)] Trong đó: Mx = 179 054(Nmm): mômen xoắn của bộ truyền [τx] = 20(N/mm2): ứng suất xoắn cho phép Thay vào (3-94) ta có dsb ≥ 35. Chọn dsb = 35. 3.8.2.3. Tính gần đúng trục Chọn sơ bộ ổ: trục không chịu lực dọc trục, ta chọn ổ lăn. Với dsb = 35, theo [13, trang 142, bảng 71] chọn ổ bi đỡ một dãy, kí hiệu 107 với chiều rộng ổ B = 14. Phát thảo kết cấu hộp số và xây dựng sơ đồ tính toán trục: Sau khi phát thảo sơ đồ hộp số ta tính được chiều dài các đoạn trục: chiều dài trục L = 354,9; chiều dài các đoạn trục a, b, c. Với các thông số trên ta tiến hành xây dựng sơ đồ tính toán trục như hình 3.22 và 3.23. Phản lực tại các gối đỡ được tính như sau: Khi bánh răng ăn khớp ở cấp tốc độ số 1, giả thiết chiều của các phản lực như hình 3.22. Xét mômen của các lực đối với hai gối A và C, để trục cân bằng thì: Vì các giá trị tính ra đều dương nên các phản lực cùng chiều với chiều đã giả thiết. Tương tự như trên ta tính được các phản lực gối tại vị trí bánh răng ở cấp số 2 (khoảng cách đặt lực cho trên hình vẽ): RCx=5099,3N; RCy = -1354,1N; RAx = -603,3N; RAy = 304N. ( ngược chiều giả thiết). Với các giá trị phản lực đã tính cùng với lực tác dụng của các bộ truyền, dùng phương pháp mặt cắt ta vẽ được các biều đồ mômen uốn Mx, My, mômen xoắn Mz. Hình 3.22. Biểu đồ mômen trục III khi bánh răng ăn khớp ở cấp tốc độ số 1 Hình 3.23. Biểu đồ mômen trục III khi bánh răng ăn khớp ở cấp tốc độ số 2 Qua biểu đồ mômen ta thấy rằng trạng thái nguy hiểm của trục là tại gối C ứng với trường hợp bánh răng ăn khớp ở cấp tốc độ số 1, với mômen xoắn tương đương là: Đường kính trục tính theo công thức: (3-95) [13, trang 91, công thức (7.3)] Trong đó: [σ] = 80(N/mm2): trị số ứng suất cho phép, tra theo [13, trang 90, bảng 51] với trục chế tạo bằng thép C45, đường kính d ≤ 50. Vì trục lắp với ổ lăn nên chọn d = 35. 3.8.2.4. Tính kiểm nghiệm trục Kết cấu trục: Hình 3.24. Kết cấu trục III Chọn then và kiểm nghiệm then: Với d = 35, theo [13, trang 93, bảng 52-a] chọn then bằng có các thông số: Bề rộng rãnh then b Chiều cao then h Chiều sâu then trên trục t Chiều sâu then trên lỗ t1 Bán kính góc lượn Chiều dài then l 10 8 4,5 3,6 0,3 30 Độ bền dập của then được kiểm tra theo điều kiện : Độ bền cắt của then được kiểm tra theo điều kiện : Với : ứng suất dập và ứng suất cắt cho phép của then, tra theo [13, trang 95, bảng 53, 54] Vậy then đủ bền. Kiểm nghiệm trục theo hệ số an toàn Hệ số an toàn được kiểm nghiệm theo điều kiện: (3-96)[12, trang 140, công thức 7-14] Với: nσ: hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất pháp (3-97) nτ: hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất tiếp (3-98) Vì trục III quay hai chiều nên ứng suất pháp (uốn) và ứng suất tiếp (xoắn) biến đổi theo chu kì đối xứng: Trong đó: Mômen uốn mômen xoắn Mz=179054(Nmm) Wu, Wo: mômen chống uốn và mômen chống xoắn của tiết diện trục. Với trục then bằng có d = 35, bxh = 10x8, tra theo [13, trang 97, bảng 56] ta có Wu = 3660, Wo = 7870(mm3) Vậy: Giới hạn mỏi uốn và giới hạn mỏi xoắn với chu kì đối xứng: , lấy , lấy Hệ số xét đến ảnh hưởng của trị số ứng suất trung bình đến sức bền mỏi và chọn theo vật liệu. Đối với thép cacbon trung bình và Hệ số tăng bền β = 1,5 lấy theo [13, trang 98, bảng 58] : hệ số tập trung ứng suất thực tế khi uốn và xoắn, tra theo [13, trang 99, bảng 59] ta được Hệ số kích thước xác định theo [13, trang 98, bảng 57] có: ; Thay các giá trị tìm được vào (3-97 , 3-98) ta có: Thay nσ, nτ vào (3-96) ta có n = 3,7 > [n]. Vậy trục đủ bền. 3.8.3. Thiết kế trục trung gían R của hộp số Trục trung gian R có một trạng thái chịu lực đó là trường hợp chịu lực khi bánh răng ăn khớp ở cấp tốc độ số lùi. Các lực tác dụng lên trục bao gồm: Thông số Cấp tốc độ Bánh răng nhỏ Bánh răng lón Mômen xoắn Lực vòng Lực hướng tâm Lực vòng Lực hướng tâm Số lùi 1140 415 805 293 41 012 3.8.3.1. Chọn vật liệu chế tạo trục Trục chịu tải trung bình, chọn thép C45. Giới hạn bền: σb = 750(N/mm2), giới hạn chảy σc = 450(N/mm2), độ cứng HB = 170. 3.8.3.2. Tính sơ bộ trục (3-99) [13, trang 86, công thức (7.1)] Trong đó: Mx = 41 012(Nmm): mômen xoắn của bộ truyền [τx] = 20(N/mm2): ứng suất xoắn cho phép Thay vào (3-99) ta có dsb ≥ 21,7. Chọn dsb = 25. 3.8.3.3. Tính gần đúng trục Chọn sơ bộ ổ: trục không chịu lực dọc trục, ta chọn ổ lăn. Với dsb = 25, theo [13, trang 142, bảng 71] chọn ổ bi đỡ một dãy, kí hiệu 105 với chiều rộng ổ B = 12. Phát thảo kết cấu hộp số và xây dựng sơ đồ tính toán trục: Sau khi phát thảo sơ đồ hộp số ta tính được chiều dài các đoạn trục: chiều dài trục L = 297; chiều dài các đoạn trục a, b, c. Với các thông số trên ta tiến hành xây dựng sơ đồ tính toán trục như hình 3.25. Phản lực tại các gối đỡ được tính như sau: Giả thiết chiều của các phản lực như hình 3.25. Xét mômen của các lực đối với hai gối A và D, để trục cân bằng thì: Vì các giá trị tính ra đều dương nên các phản lực cùng chiều với chiều đã giả thiết. Với các giá trị phản lực đã tính cùng với lực tác dụng của các bộ truyền, dùng phương pháp mặt cắt ta vẽ được các biều đồ mômen uốn Mx, My, mômen xoắn Mz. (Hình 3.25) Qua biểu đồ mômen ta thấy rằng trạng thái nguy hiểm của trục là tại gối B và C với mômen xoắn tương đương là: Đường kính trục tính theo: Trong đó: [σ] = 80(N/mm2): trị số ứng suất cho phép, tra theo [13, trang 90, bảng 51] với trục chế tạo bằng thép C45, đường kính d ≤ 50. Chọn dB = 24, dC = 23. Để lắp ổ lăn dA = dD =20. Hình 3.25. Biểu đồ mômen và kết cấu trục trung gían R 3.8.3.4. Tính kiểm nghiệm trục Chọn then và kiểm nghiệm then: Với d = 24, theo [13, trang 93, bảng 52-a] chọn then bằng có các thông số: Bề rộng rãnh then b Chiều cao then h Chiều sâu then trên trục t Chiều sâu then trên lỗ t1 Bán kính góc lượn Chiều dài then l 6 6 3,5 2,6 0,3 30 Độ bền dập của then được kiểm tra theo điều kiện : Độ bền cắt của then được kiểm tra theo điều kiện : Với : ứng suất dập và ứng suất cắt cho phép của then, tra theo [13, trang 95, bảng 53, 54] Vậy then đủ bền. Kiểm nghiệm trục theo hệ số an toàn Kiểm nghiệm hệ số an toàn tại tiết diện B theo điều kiện: (3-100)[12, trang 140, công thức 7-14] Với: nσ: hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất pháp (3-101) nτ: hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất tiếp (3-102) Vì trục quay một chiều, nên ứng suất pháp (uốn) biến đổi theo chu kì đối xứng: còn ứng suất tiếp (xoắn) biến đổi theo chu kì mạch động: Trong đó: Mômen uốn mômen xoắn Mz=41012(Nmm) Wu, Wo: mômen chống uốn và mômen chống xoắn của tiết diện trục. Với trục chứa then bằng có d = 24, theo [13, trang 96, bảng 55] ta tính được Wu=1173,3; Wo= 2530,5 (mm3) Vậy: Giới hạn mỏi uốn và giới hạn mỏi xoắn với chu kì đối xứng: , lấy , lấy Hệ số xét đến ảnh hưởng của trị số ứng suất trung bình đến sức bền mỏi và chọn theo vật liệu. Đối với thép cacbon trung bình và Hệ số tăng bền β = 1,5 lấy theo [13, trang 98, bảng 58] : hệ số tập trung ứng suất thực tế khi uốn và xoắn, tra theo [13, trang 99, bảng 59] ta được Hệ số kích thước xác định theo [13, trang 98, bảng 57] có: ; Thay các giá trị tìm được vào (3-101, 3-102) ta có: Thay nσ, nτ vào (3-100) ta có n = 3,7 > [n]. Vậy trục đủ bền. 3.9. Thiết kế các gối đỡ 3.9.1. Thiết kế gối đỡ cho trục II Trục II chỉ chịu lực hướng tâm, không chịu lực dọc trục nên ta chọn loại ổ bi đỡ một dãy. Sơ đồ bố trí ổ: Các kích thước của ổ chọn theo hệ số khả năng làm việc Ct: ≤ Cbảng (3-103) [13, trang 108, công thức 8-2] Trong đó: h = 5000 (giờ): thời gian làm việc của ổ n = 550(v/p): tốc độ quay của ổ Q: tải trọng tương đương của ổ, đối với ổ đỡ, tải trọng Q tính theo công thức: (3-104) [13, trang 108, công thức 8-4] Với: : trị số hệ số vòng quay của ổ lăn, với ổ bi đỡ một dãy, vòng trong quay, tra theo [13, trang 109, bảng 67] ta có = 1 : hệ số xét ảnh hưởng của nhiệt độ, với thì [13, trang 110, bảng 69] : hệ số tải trọng động, theo [13, trang 111, bảng 70] R: lực tác dụng lên ổ, . Các giá trị phản lực theo hai phương x, y là Rx, Ry của trục II đã được xác định trong phần thiết kế trục (mục 3.8.1.3) Tại gối A: RAx = 1198(N), RAy = 171,8(N) → RA = 1210,3(N) Tại gối C: RCx = 593,2(N), RCy = 824,4(N) → RC = 1015,6(N) So sánh thấy RA > RC nên ta tính ổ theo RA. Thay các giá trị vào (3-104) ta có: Q = 1452,4(N) = 145,24(daN) Thay vào (3-103) ta được Theo [13, trang 112, bảng 71], ứng với d = 25 ta lấy ổ bi đỡ một dãy cỡ trung, kí hiệu 305 có Cbảng = 27000 > Ct. Các thông số của ổ: Đường kính trong d Đường kính ngoài D Bề rộng B d2 D2 Đường kính bi Hệ số khả năng làm việc C Tải trọng cho phép Q Số vòng quay giới hạn trong 1 phút 25 62 17 36,6 50,4 11,51 27000 1100 10000 3.9.2. Thiết kế gối đỡ cho trục III Tương tự trục II, trục III cũng chỉ chịu lực hướng tâm, không chịu lực dọc trục nên ta chọn loại ổ bi đỡ một dãy. Sơ đồ bố trí ổ: Các kích thước của ổ chọn theo hệ số khả năng làm việc Ct: ≤ Cbảng (3-105) [13, trang 108, công thức 8-2] Trong đó: h = 5000 (giờ): thời gian làm việc của ổ n = 206(v/p): tốc độ quay của ổ Q: tải trọng tương đương của ổ, đối với ổ đỡ, tải trọng Q tính theo công thức: (3-106) [13, trang 108, công thức 8-4] Với: = 1; = 1; R: lực tác dụng lên ổ, . Các giá trị phản lực theo hai phương x, y là Rx, Ry của trục III đã được xác định trong phần thiết kế trục (mục 3.8.2.3) Tại gối A: RAx = 603,3(N), RAy = 304(N) → RA = 675,6(N) Tại gối C: RCx = 5099(N), RCy = 1354,1(N) → RC = 5275,7(N) So sánh thấy RC > RA nên ta tính ổ theo RC. Thay các giá trị vào (3-106) ta có: Q = 6330,9(N) = 633,09(daN) Thay vào (3-105) ta được Theo [13, trang 112, bảng 71], ứng với d = 35 ta lấy ổ bi đỡ một dãy cỡ nặng, kí hiệu 407 có Cbảng = 68000 > Ct. Các thông số của ổ: Đường kính trong d Đường kính ngoài D Bề rộng B d2 D2 Đường kính bi Hệ số khả năng làm việc C Tải trọng cho phép Q Số vòng quay giới hạn trong 1 phút 35 100 25 55,2 79,8 20,64 68000 3100 6300 3.9.3. Thiết kế gối đỡ cho trục trung gian R Trục trung gian R chỉ chịu lực hướng tâm, không chịu lực dọc trục nên ta chọn loại ổ bi đỡ một dãy. Sơ đồ bố trí ổ: Các kích thước của ổ chọn theo hệ số khả năng làm việc Ct: ≤ Cbảng (3-107) [13, trang 108, công thức 8-2] Trong đó: h = 5000 (giờ): thời gian làm việc của ổ n = 550(v/p): tốc độ quay của ổ Q: tải trọng tương đương của ổ, đối với ổ đỡ, tải trọng Q tính theo công thức: (3-109) [13, trang 108, công thức 8-4] Với: = 1; = 1; R: lực tác dụng lên ổ, . Các giá trị phản lực theo hai phương x, y là Rx, Ry của trục III đã được xác định trong phần thiết kế trục (mục 3.8.3.3) Tại gối A: RAx = 626,8(N), RAy = 108,3(N) → RA = 636,1(N) Tại gối D: RDx = 1318,2(N), RDy = 230,3(N) → RD = 1338,2(N) So sánh thấy RD > RA nên ta tính ổ theo RD. Thay các giá trị vào (3-109) ta có: Q = 1605,8(N) = 160,58(daN) Thay vào (3-108) ta được Theo [13, trang 112, bảng 71], ứng với d = 20 ta lấy ổ bi đỡ một dãy cỡ nhẹ, kí hiệu 204 có Cbảng = 15000 > Ct. Các thông số của ổ: Đường kính trong d Đường kính ngoài D Bề rộng B d2 D2 Đường kính bi Hệ số khả năng làm việc C Tải trọng cho phép Q Số vòng quay giới hạn trong 1 phút 20 47 14 28,3 39,5 7,94 15000 600 16000 3.10. Thiết kế các li hợp 3.10.1. Thiết kế li hợp vào hộp số Ta chọn li hợp ma sát hai đĩa là loại li hợp thông dụng trong ngành chế tạo máy Kết cấu li hợp: Hình 3.26. Kết cấu li hợp ma sát đĩa 3.10.1.1. Xác định các kích thước cơ bản Đường kính trung bình Dtb: Dtb = (2,5 ÷ 4)d. Chọn Dtb = 4d = 4.25=100 Đường kính ngoài D = 1,25Dtb = 125 Đường kính trong D1 = 0,75Dtb = 75 3.10.1.2. Lực ép cần thiết Q (3-110) [12, trang 238, công thức 9-28] Trong đó: Mômen xoắn cần truyền Mx = 42 272(Nmm). K = 1: hệ số an toàn Chọn vật liệu làm đĩa là pherôdô với gang, hệ số ma sát trong điều kiện không được bôi trơn tra theo [12, trang 237, bảng 9-13] là f = 0,3. Thay vào (3-110) ta có Q = 2818,1 3.10.1.3. Kiểm nghiệm li hợp Bề mặt làm việc của li hợp ma sát đĩa được kiểm tra về áp suất theo điều kiện: (3-111) [12, trang 238, công thức 9-29] Với [p]: áp suất cho phép của vật liệu làm đĩa ma sát, tra theo [12, trang 237, bảng 9-13] 3.10.2. Thiết kế li hợp chuyển hướng Để máy có thể quay vòng, trên trục bánh xe ta bố trí hai li hợp. Trục bánh xe có tốc độ quay thấp (n = 26÷44v/p) và mômen xoắn lớn (Mx = 850 060Nmm) theo [13, trang 140] ta chọn li hợp vấu, tiết diện vấu hình chữ nhật. Kết cấu li hợp xem hình sau: Hình 3.27. Kết cấu li hợp vấu 3.10.2.1. Xác định các kích thước của li hợp Đường kính ngoài D = (1,8÷2,5)d, với d = 50 - đường kính trục lắp li hợp, chọn D = 1,8d = 1,8.50 = 90 Chiều dài toàn bộ L = (3÷4)d, chọn L = 3d = 150 Với D tính được, các kích thước còn lại của li hợp tra theo bảng kinh nghiệm, theo [13, trang 140, bảng 84] với li hợp làm việc với vận tốc nhỏ, đóng mở bằng tay thì số vấu của li hợp là Z = 7, chiều dày vấu a = 10, chiều cao vấu h = 6. Các kích thước còn lại được tính như sau: Đường kính trong D1 = D – 2a = 70 Đường kính trung bình 3.10.2.2. Chọn vật liệu chế tạo Vì li hợp thường xuyên được đóng mở, tải trọng lớn lại làm việc điều kiện xấu (độ ẩm cao, thường xuyên tiếp xúc với bụi nước…) nên ta chọn thép C35 làm vật liệu chế tạo li hợp, các vấu được tôi đạt độ cứng 58-62HRC. 3.10.2.3. Kiểm nghiệm sức bền của vấu Theo điều kiện bền dập: (3-112) [13, trang 141, công thức 9-3] Trong đó: ψ = 0,5÷0,75: hệ số phân bố không đều của tải trọng trên vấu, chọn ψ = 0,75 K = 1,25: hệ số an toàn [σd]: ứng suất dập cho phép, với điều kiện li hợp được đóng mở khi trục quay chậm thì [σd] = 50÷70 (N/mm2) Thay các thông số vào (3-112) ta có Theo điều kiện bền uốn: (3-113) [13, trang 141, công thức 9-4] Trong đó: W: môđun cản uốn của tiết diện vấu, với vấu tiết diện hình chữ nhật, chiều dày a, chiều cao h, chiều rộng b = 2h thì [σu]: ứng suất uốn cho phép, [σd] = 0,25σc = 0,25.270 = 67,5(N/mm2) Thay các thông số vào (3-113) ta có Vậy các vấu đủ bền 3.10.2.4. Tính lực đóng mở li hợp Lực đóng li hợp: (3-114) Lực mở li hợp: (3-115) [13, trang 141, công thức 9-5, 9-6] Trong đó: f = f’ = 0,15÷0,2: hệ số ma sát giữa các vấu, chọn f = 0,15 ρ = arctgf: góc ma sát Góc nghiêng bề mặt vấu α = 0o Thay các thông số vào (1-114, 1-115) ta được Q1 = Q2 = 10360(N) CHƯƠNG 4: LẬP QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT ĐIỂN HÌNH Trong chương này ta lập quy trình công nghệ để gia công bánh răng chủ động răng trụ răng thẳng, một chi tiết trong hộp số của máy gặt. Bản vẽ chi tiết xem phần cuối thuyết minh này. 4.1. Xác định dạng sản xuất và phân tích chi tiết gia công 4.1.1. Xác định dạng sản xuất Bánh răng cần gia công là một trong sáu bánh răng trong hộp số của máy gặt. Do nhu cầu sử dụng máy hiện nay là chưa nhiều, máy còn trong thời gian khảo nghiệm nên dạng sản xuất ở đây là dạng sản xuất đơn chiếc. Qui trình công nghệ gia công bánh răng này áp dụng cho xưởng cơ khí trường Đại học Nha Trang. 4.1.2. Phân tích chi tiết gia công Bánh răng có kích thước tương đối nhỏ, dc = 72, số răng Z = 24, môđun m = 3, vật liệu chế tạo là thép C50. Trên bánh răng có rãnh then hoa để có thể di động trên trục then hoa. Bánh răng có kích thước nhỏ nên trên thân không cần khoét rãnh để lấy bớt vật liệu nhằm làm giảm khối lượng, làm đơn giản hoá quá trình chế tạo phôi cho bánh răng. Theo kết cấu, bánh răng có các bề mặt tham gia lắp ghép là rãnh then hoa và bề mặt răng, là những bề mặt yêu cầu gia công chính xác. Bánh răng làm việc với vận tốc nhỏ, độ chính xác chế tạo là cấp 7÷9, độ nhám yêu cầu cao nhất là Ra = 2,5; dung sai nhỏ nhất của các kích thước là 0,012 . Như vậy yêu cầu của bánh răng là không cao lắm, khả năng công nghệ của xưởng cơ khí trường có thể đáp ứng được phần lớn nguyên công. 4.2. Chọn phôi và phương pháp chế tạo phôi Như đã nêu trong phần thiết kế trước, bánh răng được chế tạo bằng thép C50, sau khi gia công cần được nhiệt luyện để đạt độ cứng yêu cầu. Với kích thước khá nhỏ và không cần tạo gân khi tạo phôi nên bánh răng có thể được chế tạo bằng phôi thanh, phôi đúc, phôi rèn hoặc phôi dập. Lựa chọn phương pháp chế tạo phôi phụ thuộc vào dạng sản xuất. Ở đây, để phù hợp với điều kiện sản xuất tại xưởng cơ khí của trường, ta sử dụng phôi rèn, phôi được tạo hình trên máy búa. 4.3. Tiến trình gia công các bề mặt 4.3.1. Các bề mặt gia công Hình 3.28. Các bề mặt cần gia công của bánh răng trụ 4.3.2. Tiến trình gia công Nguyên công Nội dung Bãn vẽ bán thành phẩm Trang bị Bề mặt gia công Bề mặt định vị Dụng cụ cắt 1 Làm sạch phôi Tất cả các bề mặt 2 Tiện thô và bán tinh mặt đầu, mặt ngoài vát các mép và tiện lỗ Máy tiện 1, 2, 3, 4, 5, 7 1,5 Dao tiện lỗ, dao tiện ngoài 3 Bào rãnh then hoa Máy bào ngang 8 1, 5 Dao bào 4 Tiện tinh mặt ngoài, mặt đầu Máy tiện 1, 5, 7 1, 7, 8 Dao tiện mặt ngoài, dao tiện mặt đầu 5 Phay răng Máy phay 6 1, 8 Dao phay đĩa môđun 6 Nhiệt luyện 7 Mài then hoa Máy mài 8 1, 5 Đá mài 8 Tổng kiểm tra Bảng 3.15. Tiến trình gia công bánh răng trụ răng thẳng 4.4. Thiết kế các nguyên công công nghệ 4.4.1. Nguyên công 1: Làm sạch phôi Phôi sau khi được tạo ra thường dính các bụi bẩn, gỉ sét, dầu mỡ nên cần được làm sạch trước khi đem gia công. 4.4.2. Nguyên công 2: Tiện thô và bán tinh mặt đầu, mặt ngoài, vát các mép, tiện thô và tinh lỗ. Nguyên công này được chia làm ba bước: Bước 1: tiện các bề mặt 2, 4, 5, 7 bằng dao tiện phá đầu cong và dao xén mặt đầu Bước 2: trở đầu, tiện lỗ 3 và các mặt ngoài 1, 4 còn lại. Bước 3: tiện tinh lỗ Sơ đồ gá đặt chung cho cả ba bước như sau: Máy: máy tiện T616 Đặc tính kĩ thuật của máy: TT Đặc tính kĩ thuật Thông số 1 Khoảng cách giữa hai đầu tâm 750 2 Đường kính lớn nhất của chi tiết gá được 175 3 Số cấp vòng quay trục chính 12 4 Giới hạn tốc độ 44÷1980 (v/p) (44; 63; 91; 120; 173; 248; 350; 503; 723; 958; 1380; 1980) 5 Đường kính lỗ trục chính 30 6 Số dao lắp được trên bàn dao 4 7 Dịch chuyển lớn nhất của bàn dao Dọc Ngang 750 200 8 Góc quay bàn dao ±45o 9 Lượng chạy dao Dọc Ngang 0,06÷3,24(mm/v) 0,04÷2,45(mm/v) 10 Công suất động cơ 4,5(kW) Chuẩn công nghệ và phương pháp gá đặt: chi tiết được gá trên mâm cặp ba chấu, định vị bằng mặt đầu và mặt trụ ngoài. Dụng cụ cắt: dao tiện ngoài thân cong, dao tiện lỗ. Kết cấu và các kích thước của dao: L B H a m r L b h l n r P 170 30 32 18 10 1,5 140 20 20 10 10 1 40 Dụng cụ kiểm tra: thước cặp, đồng hồ so, mỏ cò. Dung dịch trơn nguội: không. 4.4.3. Nguyên công 3: Bào rãnh then Nguyên công này chia làm hai bước, bào thô và bào tinh. Sơ đồ gá đặt chung cho cả hai bước Máy: máy bào ngang P365 Đặc tính kĩ thật của máy: TT Đặc tính kĩ thuật Thông số 1 Tốc độ đầu trượt 9,5÷38(m/p) 2 Khoảng chạy đầu trượt 150;250;350;450;550;650 (mm) 3 Hành trình theo phương X Z 600 300 4 Hành trình tiến dao Z 210 5 Góc quay của bàn dao trên ± 60o 6 Lượng tiến dao theo phương trục X 0,33; 0,67; 1,33; 2,00; 2,67; 3,33 (mm/htk) 7 Công suất động cơ 4,5(kW) Chuẩn công nghệ và phương pháp gá đặt: chi tiết được gá trên mâm cặp ba chấu lắp trên đầu phân độ vạn năng. Dụng cụ cắt: dao bào rãnh. Dụng cụ kiểm tra: thước cặp. Dung dịch trơn nguội: không. 4.4.4. Nguyên công 4: Tiện tinh mặt ngoài, mặt đầu Nguyên công này được chia làm hai bước: Bước 1: tiện các bề mặt 1, 5 Bước 2: trở đầu và tiện các bề mặt 5, 7 còn lại. Sơ đồ gá đặt chung cho cả hai bước như sau: Máy: máy tiện T6M16 Đặc tính kĩ thuật của máy: TT Đặc tính kĩ thuật Thông số 1 Khoảng cách giữa hai đầu tâm 750 2 Đường kính lớn nhất của chi tiết gá được 170 3 Số cấp vòng quay trục chính 12 4 Giới hạn tốc độ 22,4÷1000 (v/p) (22,4; 31,5; 45; 63; 90; 125; 180; 250; 355; 503; 710; 1000) 5 Đường kính lỗ trục chính 30 6 Số dao lắp được trên bàn dao 4 7 Dịch chuyển lớn nhất của bàn dao Dọc Ngang 750 200 8 Góc quay bàn dao ±45o 9 Lượng chạy dao Dọc Ngang 0,06÷3,24(mm/v) 0,04÷2,45(mm/v) 10 Công suất động cơ 4,5(kW) Chuẩn công nghệ và phương pháp gá đặt: chi tiết được gá trên mâm cặp ba chấu, định vị bằng mặt đầu và mặt trụ ngoài. Dụng cụ cắt: dao tiện ngoài thân cong. Kết cấu và các kích thước của dao: L B H a m r 170 30 32 18 10 1,5 Dụng cụ kiểm tra: thước cặp. Dung dịch trơn nguội: không. 4.4.5. Nguyên công 5: Phay răng Sơ đồ gá đặt: Máy: máy phay UF222 Đặc tính kĩ thuật của máy: TT Đặc tính kĩ thuật Thông số 1 Số cấp tốc độ trục chính 20 cấp (19; 23; 30; 37; 47; 60; 75; 95; 118; 150; 190; 235; 300; 375; 475; 600; 750; 950; 1180; 1500 (v/p)) 2 Hành trình theo phương X Y Z 1220 480 320 3 Lượng tiến dao theo trục X,Y 9,8; 12,5; 16,5; 19; 25; 33; 39; 50; 66; 78;100; 125; 157;198; 250;313; 397; 500 (mm/p) 4 Lượng tiến dao theo trục Z 3,5; 4,5; 5,5; 7; 9; 11; 13,5; 17,5; 22,5; 28,5; 35,5; 45; 56; 71; 90; 112,5; 143; 180 (mm/p) 5 Đầu chia độ vi sai N=40 6 Góc quay đầu đứng ± 100o 7 Công suất động cơ Trục chính: Bàn dao 10(kW) 2,8(kW) Chuẩn công nghệ và phương pháp gá đặt: chi tiết được gá trên trục gá, định vị bằng mặt lỗ, phân độ bằng đầu phân độ vạn năng. Dụng cụ cắt: dao phay đĩa môđun. Kết cấu và các kích thước của dao: m D d B Z 3 80 27 9 12 Dụng cụ kiểm tra: thước cặp. Dung dịch trơn nguội: nước xôđa. 4.4.6. Nguyên công 7: Mài thô và tinh then hoa Sơ đồ gá đặt: Máy: máy mài tròn trong 3K227B Đặc tính kĩ thuật của máy: [3, trang 322, bảng P3.18] TT Đặc tính kĩ thuật Thông số 1 Đường kính gia công lớn nhất của phôi 250 2 Đường kính lỗ gia công lớn nhất 20÷100 3 Chiều dài gia công lớn nhất của phôi 125 4 Đường kính lớn nhất của đá 100 5 Dịch chuyển hướng kính của đá sau một vạch chia của du xích 0,01 6 Tốc độ quay của trục chính (vô cấp) 40000÷90000 7 Lượng chạy dao hướng kính của đá 0,03÷0,3 8 Tốc độ quay của chi tiết 250÷1000 Chuẩn công nghệ và phương pháp gá đặt: chi tiết được gá bằng mâm cặp màng, định vị bằng mặt đầu và mặt ngoài. Dụng cụ cắt: đá mài. Kết cấu và các kích thước của đá: D H d 25 10 10 4.5. Xác định lượng dư gia công 4.5.1. Xác định lượng dư cho kích thước Ø78-0,074 bằng phương pháp phân tích Theo bản vẽ, độ chính xác kích thước là cấp 9, phôi rèn có kích thước Ø78, l = 39, theo [3, trang 70, bảng 3.2] độ nhám phôi Rz = 150(μm), chiều sâu biến cứng Ta = 250(μm), dung sai (μm). Theo tiến trình công nghệ, để đạt kích thước Ø78-0,074 phải qua hai nguyên công: tiện thô đạt cấp chính xác h12, Rz = 50(μm), Ta = 50(μm), (μm); tiện tinh đạt cấp chính xác h9, Rz=30(μm), Ta=30(μm), (μm) [3, trang 71, bảng 3.4] Sai lệch không gian của phôi rèn dạng đĩa khi gia công tiện định vị theo mặt ngoài và mặt đầu bao gồm độ cong vênh và độ không đồng tâm của lỗ, theo [9, trang 239, bảng 3-76] ta có , vậy: Sai lệch không gian tổng cộng của phôi: Sai lệch không gian còn sót lại sau bước tiện thô tính theo công thức , với Kcx = 0,06 [3, trang 77, bảng 3.9] Sai số gá đặt của phôi trên mâm cặp ba chấu tự định tâm tra theo [10, trang 128, bảng 1.104, trang 129, bảng 1.105] khi tiện thô , khi tiện tinh Lượng dư tối thiểu xác định theo công thức: (4-1) [3, trang 69, bảng 3.1] Như vậy ta có: Tiện thô: Tiện tinh: Các kích thước tính toán của chi tiết: Tiện tinh: dtt = 78-0,74 = 77,93 Tiện thô: dtth = 77,93 +0,388 = 78,32 Phôi: dph = 78,32+3,8 = 82,12 Kích thước giới hạn nhỏ nhất xác định bằng cách làm tròn kích thước tính toán theo hàng số có nghĩa của dung sai theo chiều tăng. Các giá trị dimin tính được ghi trong bảng. Kích thước giới hạn lớn nhất của chi tiết xác định bằng cách cộng kích thước kích thước giới hạn nhỏ nhất dimin với dung sai di: Tiện tinh: dttmax = 77,93+0,074 = 78 Tiện thô: dtthmax = 78,3+0,3 = 78,6 Phôi: dphmax = 82,1 + 1,6 = 83,7 Lượng dư giới hạn được xác định: Tiện tinh: 78,6 - 78 = 0,6 78,3 - 77,93 = 0,37 Tiện thô: 83,7 - 78,6 = 5,1 82,1 – 78,3 = 3,8 Lượng dư tổng cộng lớn nhất(nhỏ nhất) là tổng các lượng dư trung gian lớn nhất(nhỏ nhất): Kiểm tra các phép tính: Trình tự gia công Các yếu tố tạo thành lượng dư (µm) Lượng dư tính toán 2Zmin (µm) Dung sai i (µm) Kích thước tính toán di (mm) Kích thước trung gian giới hạn (mm) Lượng dư giới hạn (mm) Rz Ta ρa e dmin dmax 2Zmin 2Zmax Phôi 150 250 1487 - 1600 82,12 82,1 83,7 Tiện thô 50 50 89 200 3800 300 78,32 78,3 78,6 3,8 5,1 Tiện tinh 30 30 - 30 388 74 77,93 77,93 78 0,37 0,6 Cộng 4,17 5,7 4.5.2. Xác định lượng dư cho kích thước lỗ Ø26H7 Theo tiến trình công nghệ, lỗ Ø26H7 phải qua bốn bước gia công là tiện thô, tiện tinh, mài thô và mài tinh. Lượng dư tổng cộng tra theo [10, trang 62, bảng 1.48] là 2Z0 = 5 với dung sai . Khi tiện thô, cấp chính xác đạt được là H12, dung sai cho kích thước Ø26 là Khi tiện tinh, cấp chính xác đạt được là H9, dung sai Khi mài, cấp chính xác đạt được H7, dung sai . Tra theo [10, trang 73, bảng 1.56] có lượng dư cho mài tinh là 2Zmt = 0,2; cho mài thô là 2Zmth = 0,4. Vậy lượng dư cho tiện thô và tinh là 5-(0,2+0,4)=4,4. Lượng dư này phân cho tiện thô là 70%, tiện tinh là 30%, như vậy: Khi tiện thô 2Ztth = 4,4.70% = 3,08 Khi tiện tinh 2Ztt = 4,4-3,08 =1,32. Các kết quả tính được ghi vào bảng sau: Các bươc gia công kích thước lỗ Ø26H7 Cấp chính xác Dung sai Lượng dư tra bảng 2Z Kích thước trung gian Phôi 5 21 Tiện thô H12 3,08 24,08+0,21 Tiện tinh H9 1,32 25,4+0,052 Mài thô H7 0,4 25,8+0,021 Mài tinh H7 0,2 26+0,021 4.5.3. Xác định lượng dư cho mặt đầu Theo tiến trình công nghệ, mặt đầu phải qua hai bước gia công là tiện thô và bán tinh. Lượng dư của phôi rèn tra cho kích thước L = 39h12 là 2Z0 = 7±2. Lượng dư cho bước tiện tinh là 2Ztt = 1. [10, trang 62, bảng 1.48, trang 74, bảng 1.61] Các kích thước trung gian tính được ghi vào bảng sau: Bước công nghệ gia công kích thước 39h10 Cấp chính xác Dung sai Lượng dư Kích thước trung gian Phôi ±2 7 Tiện thô mặt bên phải h12 3,5 46,5-0,25 Tiện thô mặt bên trái h12 3,5 43-0,25 Tiện tinh mặt bên trái h10 0,5 39,5-0,1 Tiện tinh mặt bên phải h10 0,5 39-0,1 4.5.4. Xác định lượng dư cho bề các mặt còn lại Lượng dư gia công tra bảng cho bề mặt răng và bào then cho ở bảng sau: Bề mặt gia công Lượng dư Nguồn tài liệu tham khảo Răng Z = 1 [10, trang 74, bảng 1.62] Rãnh then Z = 1,5 [10, trang 74, bảng 1.60] 4.6. Chế độ cắt Vì là dạng sản xuất đơn chiếc, chế độ cắt được xác định bằng phương pháp tra bảng. 4.6.1. Chế độ cắt khi tiện thô mặt ngoài (kích thước Ø78) Chiều sâu cắt: t = Zmax = 2,55 Lượng chạy dao: tra theo [9, tập 2, trang 52, bảng 5-60] khi tiện thép cacbon bằng dao tiện thép gió ta có S = 0,9(mm/v) Tốc độ cắt: tra theo [9, tập 2, trang 55, bảng 5-63] có V = 37(m/p) Hệ số điều chỉnh tốc độ cắt: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào cơ tính thép K1, với thép C50, σb = 640 thì K1 = 1,28 Hệ số điều chỉnh cho tuổi bền dao, lấy T = 60(phút) thì K2 = 1 Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào góc nghiêng dao K3, với dao có φ = 45o thì K3 = 1 Hệ số điều chỉnh cho trạng thái phôi K4 = 0,8 cho phôi rèn có vỏ cứng Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào dung dịch trơn nguội K5, khi không có dung dịch trơn nguội K5 = 0,8 Tốc độ cắt tính lại V = 37.1,28.1.1.0,8.0,8 = 30,3(m/p). Tốc độ quay của trục chính liên hệ với vận tốc cắt theo công thức: Chọn tốc độ trục chính theo lí lịch của máy là n = 120(v/p), khi đó tốc độ cắt thực tế là 29,4(m/p) Công suất cắt yêu cầu: tra theo [9, tập 2, trang 59, bảng 5-67] ta có N = 2,0(kW) < Nđc = 4,5(kW) Thời gian gia công cơ bản: khi tiện suốt, thời gian gia công cơ bản được tính bằng công thức: , với: L: chiều dài tiện, L = 33,8 : chiều dài tiến gần của dao L2 = 1: chiều dài chạy quá của dao Vậy 4.6.2. Chế độ cắt khi tiện tinh mặt ngoài (kích thước Ø78) Chiều sâu cắt: t = Zmax = 0,3 Lượng chạy dao: tra theo [9, tập 2, trang 54, bảng 5-62] khi tiện thép cacbon bằng dao tiện thép gió có r = 1(mm) và đạt độ nhám bề mặt là Ra = 2,5 ta có S = 0,25(mm/v). Hệ số hiệu chỉnh lượng chạy dao K cho thép C50, σb = 640(N/mm2) là K = 0,75. Khi đó lượng chạy dao là S = 0,75.0,25 = 0,2(mm/v) Tốc độ cắt: tra theo [9, tập 2, trang 55, bảng 5-63] có V = 89(m/p) Hệ số điều chỉnh tốc độ cắt: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào cơ tính thép K1 = 1,28 Hệ số điều chỉnh cho tuổi bền dao K2 = 1 Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào góc nghiêng dao K3, với dao có φ = 45o thì K3 = 1 Hệ số điều chỉnh cho trạng thái phôi K4 = 1 cho phôi rèn không có vỏ cứng Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào dung dịch trơn nguội K5, khi không có dung dịch trơn nguội K5 = 0,8 Tốc độ cắt tính lại V = 89.1,28.1.1.1.0,8 = 91,1(m/p). Tốc độ quay của trục chính: 371,9(v/p) Chọn tốc độ trục chính theo lí lịch của máy T6M16 là n = 355(v/p), khi đó tốc độ cắt thực tế là 87(m/p) Công suất cắt yêu cầu: theo [9, tập 2, trang 59, bảng 5-67] ta có N = 2,4(kW) < Nđc = 4,5(kW) Thời gian gia công cơ bản: 4.6.3. Chế độ cắt khi tiện thô và tinh lỗ Ø26 Chiều sâu cắt: khi tiện thô t1 = Z1max = 1,54; khi tiện tinh t2 = Z2max = 0,66 Lượng chạy dao: tra theo [9, tập 2, trang 53, bảng 5-61] có lượng chạy dao khi tiện thô trong là S1 = 0,08(mm/v), khi tiện tinh tra theo [9, tập 2, trang 54, bảng 5-62] có S2 = 0,25(mm/v). Hệ số hiệu chỉnh lượng chạy dao K cho thép C50, σb = 640(N/mm2) là K = 0,75. Khi đó lượng chạy dao là S2 = 0,75.0,25 = 0,19(mm/v) Tốc độ cắt: tra theo [9, tập 2, trang 55, bảng 5-63] có V1 = V2 = 96(m/p) Hệ số điều chỉnh tốc độ cắt: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào cơ tính thép K1 = 1,28 Hệ số điều chỉnh cho tuổi bền dao K2 = 1 Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào góc nghiêng dao K3, với dao có φ = 45o thì K3 = 1 Hệ số điều chỉnh cho trạng thái phôi, khi tiện thô phôi có vỏ cứng K4 = 0,8; khi tiện tinh phôi không có vỏ cứng K4 = 1 Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào dung dịch trơn nguội K5, khi không có dung dịch trơn nguội K5 = 0,8 Tốc độ cắt tính lại: Khi tiện thô V1 = 96.1,28.1.1.0,8.0,8 = 78,64(m/p). Khi tiện tinh V2 = 96.1,28.1.1.1.0,8 = 98,3(m/p). Tốc độ quay của trục chính: 962,7; n2 = 1203,5(v/p) Chọn tốc độ trục chính theo lí lịch của máy T616 là n1 = 958, n2 = 1380(v/p), khi đó tốc độ cắt thực tế là V1 = 78,25; V2 = 112,7(m/p) Công suất cắt yêu cầu: theo [9, tập 2, trang 59, bảng 5-67] ta có N1,2 = 2,4(kW) < Nđc = 4,5(kW) Thời gian gia công cơ bản: tương tự bước trên ta có Khi tiện thô Khi tiện tinh 4.6.4. Chế độ cắt khi tiện thô và tiện tinh mặt đầu Chiều sâu cắt: khi tiện thô t1 = Z1max = 3,5; khi tiện tinh t2 = Z2max = 0,5 Lượng chạy dao: tra theo [9, tập 2, trang 52, bảng 5-60] có lượng chạy dao khi tiện thô là S1 = 1(mm/v), khi tiện tinh tra theo [9, tập 2, trang 54, bảng 5-62] có S2 = 0,2(mm/v). Hệ số hiệu chỉnh lượng chạy dao K cho thép C50, σb = 640(N/mm2) là K = 0,75. Khi đó lượng chạy dao là S2 = 0,75.0,2 = 0,15(mm/v) Tốc độ cắt: tra theo [9, tập 2, trang 55, bảng 5-63] có V1 = 45, V2 = 109(m/p) Hệ số điều chỉnh tốc độ cắt: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào cơ tính thép K1 = 1,28 Hệ số điều chỉnh cho tuổi bền dao K2 = 1 Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào góc nghiêng dao K3, với dao có φ = 45o thì K3 = 1 Hệ số điều chỉnh cho trạng thái phôi, khi tiện thô phôi có vỏ cứng K4 = 0,8; khi tiện tinh phôi không có vỏ cứng K4 = 1 Hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào dung dịch trơn nguội K5, khi không có dung dịch trơn nguội K5 = 0,8 Tốc độ cắt tính lại: Khi tiện thô V1 = 45.1,28.1.1.0,8.0,8 = 38,86(m/p). Khi tiện tinh V2 = 109.1,28.1.1.1.0,8 = 111,6(m/p). Tốc độ quay của trục chính: 158,6; n2 = 455,4(v/p) Chọn tốc độ trục chính theo lí lịch của máy T6M16 là n1 = 180, n2 = 503(v/p), khi đó tốc độ cắt thực tế là V1 = 44,1; V2 = 123,3(m/p) Công suất cắt yêu cầu: theo [9, tập 2, trang 59, bảng 5-67] ta có N1 = 4,1; N2 = 4,1(kW) < Nđc = 2,4(kW) Thời gian gia công cơ bản: khi tiện thô , khi tiện tinh 4.6.5. Chế độ cắt cho nguyên công 3 - bào rãnh then Chiều sâu cắt: khi bào thô t1 = Z1max = 1,4; khi bào tinh t2 = Z2max = 0,1 Lượng chạy dao: tra theo [9, tập 2, trang 75, bảng 5-80] có lượng chạy dao khi bào thô là S1 = 0,12(mm/htk), khi bào tinh S2 = 0,14(mm/htk). Tốc độ cắt: tra theo [9, tập 2, trang 79, bảng 5-82] có V1 = 16,5, V2 = 18,9(m/p) Hệ số điều chỉnh tốc độ cắt: Hệ số điều chỉnh cho tuổi bền dao K = 1,08 Tốc độ cắt tính lại: Khi bào thô V1 = 16,5.1,08 = 17,82(m/p). Khi bào tinh V2 = 1,08.18,9 = 20,41(m/p). Thời gian gia công cơ bản: , với: L = 39: chiều dài rãnh then L1 = L2 = 3: chiều dài vào dao và thoát dao i = 2: số lần chuyển dao Z = 6: số rãnh của then Vậy Khi bào thô Khi bào tinh 4.6.6. Chế độ cắt cho nguyên công 5 – phay răng Chiều sâu cắt: khi gia công thô, lấy t1 = 1,4.m = 4,2. Khi gia công tinh lấy t2 = 0,7m = 2,1(mm) Lượng chạy dao:Theo [10, trang 240, bảng 2.173] lượng chạy dao vòng khi gia công sơ bộ bằng dao phay thép gió S1 = 2,1(mm/v), khi gia công lần cuối S2 = 1,8(mm/v) Tốc độ cắt: Theo [10, trang 245, bảng 2.189] chọn tốc độ cắt khi phay răng bằng dao phay đĩa môđun: Khi gia công sơ bộ V1 = 35(m/p), khi gia công lần cuối V2 = 45(m/p) Tốc độ trục chính khi phay thô , khi phay tinh n2 = 179(v/p). Theo lí lịch máy chọn n1= 118, n2 = 150(v/p) Thời gian gia công cơ bản: được tính bằng công thức: (p) Trong đó: L = 33,8-chiều dài gia công L1 = 3- chiều dài vào dao trước khi gia công L2 = =25: lượng thoát dao, D-đường kính vòng đỉnh răng, d-đường kính vòng chân răng, h-chiều cao răng. SM: lượng chạy dao phút, liên hệ với lượng chạy dao vòng theo hệ thức SM = SV.n. Khi phay thô SM1 = 2,1.118 = 247,8(mm/p), khi phay tinh SM2 = 1,8.150=270(mm/p) Zct = 24: số răng của chi tiết i: số đường chạy dao [3, trang 141, bảng 5.5] Thay các thông số vào ta có thời gian gia công cơ bản khi phay thô là T1 = 6(p), khi phay tinh T2 = 5,5(p) 4.6.7. Chế độ cắt khi mài lỗ Ø26 Các thông số công nghệ cơ bản khi mài là tốc độ quay hay tịnh tiến của phôi, chiều sâu mài t và lượng chạy dao dọc S. Khi mài thô không cần yêu cầu độ bóng, vận tốc của chi tiết và lượng chạy dao ngang sau một hành trình kép của bàn máy tra theo [9, tập 2, trang 184, bảng 5-206] có nct = 20(m/p) và Sct = 0,008(mm/htk). Lượng chạy dao dọc Sd = 10(mm/v). Các hệ số hiệu chỉnh: K1 = 0,76: hệ số hiệu chỉnh cho vật liệu là thép đã qua tôi. K2 = 1: hệ số phụ thuộc vào đường kính đá và đường kính lỗ gia công. Khi đó: nct = 20.0,76 = 15,2(m/p); Sct = 0,008.0,76 = 0,0061(mm/htk) Khi mài tinh đạt độ nhám Ra = 1,25 thì vận tốc của chi tiết là nct = 30 (m/p), lượng chạy dao dọc theo số vòng quay của chi tiết Sd = 10(mm/v); lượng chạy dao ngang Sn = 0,0068(mm/htk) [9, tập 2, trang 184,185, bảng 5-207] Các hệ số hiệu chỉnh lượng chạy dao ngang: K1 = 1: hệ số hiệu chỉnh cho vật liệu là thép đã qua tôi. K2: hệ số phụ thuộc chiều dài lỗ và đường kính lỗ gia công, với l/d = 1,5 thì K2 = 0,87. Vậy Sn = 0,0068.1.0,87 = 0,0059(mm/htk) Số vòng quay của chi tiết, khi mài thô n1 = 245, khi mài tinh n2 = 367(v/p) Công suất cắt yêu cầu khi mài N = 1,3(kW)[9, tập 2, trang 186, bảng 5-208] Các hệ số hiệu chỉnh công suất cắt: K1 = 0,8: hệ số hiệu chỉnh cho đường kính lỗ, khi d < 25. K2: hệ số phụ thuộc chiều dày đá, K2 = 0,8 khi chiều dày đá L < 25 ÷ 32 Vậy công suất cắt yêu cầu là: N = 0,83(kW) Thời gian gia công cơ bản: khi mài tròn trong, thời gian gia công cơ bản được tính theo công thức (p) Trong đó: Sd = 10: lượng chạy dao dao dọc nct: số vòng quay của chi tiết, khi mài thô nct = 245, khi mài tinh nct = 367 (v/p) Bda = 10: bề rộng của đá L = 39: chiều dài lỗ Lo = L - 0,5Bda = 34: chiều dài làm việc h: lượng dư tổng cộng, khi mài thô h = 0,2; mài tinh h = 0,1 t: chiều sâu mài cho một hành trình kép, khi mài thô t = 0,0061; khi mài tinh t = 0,0059 Vậy thời gian gia công cơ bản khi mài thô là Tcb1 = 0,07(p); khi mài tinh Tcb2 = 0,02(p) CHƯƠNG 5: HƯỚNG DẪN LẮP RÁP VÀ SỬ DỤNG MÁY 5.1. Hướng dẫn lắp ráp Công nghệ lắp ráp chiểm một khối lượng lớn công việc trong quá trình chế tạo máy. Để đảm bảo yêu cầu kĩ thuật của máy đề ra, quy trình lắp cần phải được tuân thủ nghiêm ngặt. Máy gặt lúa bao gồm hai phần chính là phần gặt và phần chuyển động. Để thuận tiện trong việc lắp ráp ta chia nhỏ các bộ phận của máy ra thành các cụm nhỏ: cụm dao cắt, cụm xích chuyển lúa, cụm bánh sao, cụm hộp số…và tiến hành lắp ráp, kiểm tra chất lượng sản phẩm trước khi lắp các cụm chi tiết này lên thân máy. Trong quá trình lắp ráp, có hai cụm chi tiết là dao cắt và hộp số cần được chú ý. Đối với dao cắt khi lắp ráp phải đảm bảo khe hở của dao di động và dao cố định vào khoảng 0,05-0,3mm, độ song song của hai dao để dao di động có thể trượt êm trên dao cố định, tránh tình trạng kẹt dao. Đối với hộp số trong quá trình lắp phải đảm bảo độ song song của các trục, bánh răng di động phải trượt êm trên trục then hoa và các bánh răng ăn khớp êm, không xảy ra va đập. 5.2. Hướng dẫn sử dụng 5.2.1. Chuẩn bị máy trước khi gặt Dù kích thước và khối lượng nhỏ nhưng máy gặt lúa rải hàng có kết cấu tương đối phức tạp, yêu cầu người sử dụng phải có một kiến thức tương đối về cơ khí. Đối với phần chuyển động, việc tuân thủ các qui tắc an toàn – kĩ thuật của động cơ là rất quan trọng, những điều cần lưu ý là: Phải luôn kiểm tra nhớt của cacte động cơ. Kiểm tra hệ thống cung cấp nhiên liệu như bình lọc, các ống dẫn... Kiểm tra hệ thống làm mát, Phải thay nước làm mát thường xuyên sau một thời gian chạy máy. Kiểm tra hệ thống li hợp chính và li hợp điều khiển xem có đóng mở bình thường không. Kiểm tra độ căng của các đai và xích truyền động. Đối với phần gặt: Kiểm tra khe hở giữa dao cố định và dao di động. Thông thường do trọng lượng, dao di động luôn tì sát lên dao cố định, nhưng khi cắt cơ cấu biên tay quay luôn có xu hướng đẩy dao di động lên cao hơn so với dao cố định, làm tăng khe hở giữa hai dao, gây ảnh hưởng không tốt đến quá trình cắt. Khe hở này tốt nhất là vào khoảng 0,05÷0,3(mm) và được khống chế bằng cách điều chỉnh vít trên thanh đè. Kiểm tra thường xuyên nhớt bôi trơn. Phải đảm bảo không có rác và vật thể lạ vào trong các bộ phận của máy trước khi làm việc. 5.2.2. Chuẩn bị ruộng và đường sá Thu hoạch là một khâu khá nặng nề, để công việc gặt diễn ra thuận lợi, ta phải làm tốt khâu chuẩn bị. Đối với ruộng cần gặt: Tháo nước để cho nền ruộng khô từ 10÷15 ngày trước khi vào vụ gặt. Giai đoạn này nước không cần cho hạt và không ảnh hưởng gì đến chất lượng và năng suất hạt. Xác định chiều đổ của lúa để chọn hướng chuyển động của máy hợp lí. Phá một đoạn nhỏ bờ thửa để đưa máy xuống ruộng dễ dàng. Dùng liểm cắt 4 mảnh ruộng kích thước 1,5x1,5(m) ở 4 góc ruộng để máy có thể làm việc dễ dàng và không cắt sót. 5.2.3. Điều khiển máy trong khi gặt Trước khi khởi động động cơ cần số phải ở vị trí số 0, li hợp chính phải ở vị trí ngắt. Quan sát phía trước trước khi đóng li hợp để cho máy làm việc. Luôn chú ý cắt li hợp trước khi gài số. Khi máy đang hoạt động không đứng trước đầu máy, không tiến hành sữa chữa. Nếu phát hiện hiện tượng bất thường, tiến hành dừng máy để xử lí trước khi tiếp tục cho máy làm việc. Các phương phương pháp di chuyển của máy: Trong khi gặt, tuỳ vào kích thước từng thửa ruộng mà ta có các phương pháp di chuyển sau: Phương pháp chuyển động xoắn ốc: theo phương pháp này máy làm việc cả hai chiều(ngang và dọc), các đường làm việc của máy song song với một cạnh của thửa ruộng. Phương pháp này thường áp dụng khi thửa ruộng có kích thước khá lớn. Nhược điểm của phương pháp này là khi quay vòng máy vẫn ở trạng thái làm việc nên rất nặng tải, dễ xảy ra hỏng hóc và không cắt hết được ở bốn góc của thửa ruộng. Phương pháp chuyển động sống trâu và lòng máng: Phương pháp này áp dụng ở những thửa ruộng dài và hẹp, dễ quay vòng và giảm tải khi quay. CHƯƠNG 6: SƠ BỘ HẠCH TOÁN GIÁ THÀNH Giá thành máy được tính chính xác theo công thức: C = V + L + D + Đ + S + P + H Trong đó: C: giá thành máy V: tiền mua vật tư L: tiền công chế tạo D: tiền dao cụ Đ: tiền điện S: tiền sửa chửa máy móc và bảo dưỡng P: chi phí phân xưởng và các chi phí phát sinh khác H: tiền khấu hao thiết bị máy móc Giá thành máy chỉ có thể tính chính xác khi tiến hành sản xuất thực tế, ở đây chỉ là bước hạch toán sơ bộ nên giá thành máy sẽ được tính đơn giản theo công thức gần đúng sau: C = (2÷5)M.g Với M là khối lượng chi tiết máy và g là giá thành đơn vị Các số liệu tính toán: Tên Khối lượng (số lượng) Giá đơn vị Giá thành Động cơ diezel 1(cái) 3 000 000 3 000 000 Ổ lăn 22(ổ) 50 000 660 000 Xích 3(dãy) 95 000 285 000 Đai 3(dãy) 60 000 180 000 Thép 120(kg) 14 000 1 680 000 Tổng 5 805 000 Vì các chi tiết đều được gia công trên các máy thông thường nên giá thành máy là: C = 2.M.g = 2. 5 805 000= 11 610 000(đồng) KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN Qua một thời gian nghiên cứu tìm hiểu tôi thấy rằng máy gặt lúa rải hàng tự hành là loại máy có kết cấu nhỏ, nhẹ rất phù hợp với điều kiện đồng ruộng ở Khánh Hoà cũng như ở Miền Trung. Nếu được chế tạo với số lượng lớn giá thành sẽ rất thấp có thể trang bị đến từng hộ nông dân. Nhược điểm của máy là không thể tăng năng suất lên cao mãi được vì lực quán tính của dao cắt sẽ rất lớn vì thế chỉ có thể thiết kế chế tạo máy cỡ nhỏ. Hiện nay trên thị trường đang có một số máy gặt lúa rải hàng được sử dụng. Tuy nhiên những loại máy này đều được cải tiến từ máy cắt cỏ hay chỉ được thiết kế bộ phận gặt rồi liên hợp với máy kéo tay chứ chưa được tính toán cụ thể cho nên kết cấu máy còn khá cồng kềnh. Yêu cầu đặt ra là cần phải nghiên cứu thiết kế cho máy một kết cấu tối ưu, dễ sử dụng và phù hợp với điều kiện đồng ruộng Việt Nam. Phần trên tôi đã trình bày quá trình tính toán thiết kế máy gặt lúa rải hàng tự hành. Trong điều kiện năng lực và thời gian hạn chế, báo cáo chỉ nêu lên một phần nhỏ của công việc thiết kế máy theo quan điểm của cá nhân. Vì là đề tài tốt nghiệp, mục đích phục vụ học tập cho nên báo cáo chỉ mang mục đích tham khảo chứ không thể là cơ sở để thiết kế chế tạo một máy cụ thể được. Tôi mong rằng sẽ có nhiều nghiên cứu hơn nữa vào lính vực này để ngày càng có nhiều máy móc hơn, đủ để đáp ứng yêu cầu cơ khí hoá nông nghiệp cũng như góp phần giảm nhẹ sức lao động cho bà con nông dân. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. A.B.Lurie, Ph.G.Guxinxep, Le.L.Davitxơn Máy Nông Nghiệp Nxb công nhân kỹ thuật Hà Nội – Việt Nam Nxb Mir Maxcơva – Liên Xô 2. GS.TS. Trần Văn Địch, PGS.TS. Lê Văn Tiến, PGS.TS. Trần Xuân Việt Đồ gá gia công cơ khí & tự động hóa Nxb Khoa học kỹ thuật, 2005 3. GS. TS Nguyễn Đắc Lộc, Lưu Văn Nhang Hướng dẫn thiết kế đồ án công nghệ chế tạo máy Nxb Khoa học kỹ thuật, 2004 4. Lê Trung Thực, Đặng Văn Nghìn, Lê Minh Ngọc, Lê Đặng Nguyên Cơ sở công nghệ chế tạo máy Trường Đại Học Bách Khoa TPHCM 5. Nguyễn Bảng , Đoàn Văn Điện Lý thuyết và tính toán máy nông nghiệp Trường ĐHNL TPHCM 1987 6. Nguyễn Ngọc Cẩn Máy cắt kim loại Nxb Đại học Quốc Gia TPHCM, 2005. 7. Nguyễn Văn Ba-Lê Trí Dũng Sức bền vật liệu, (tập 1, 2) Nxb Nông nghiệp TPHCM 1998. 8. Nguyễn Quang Lộc Máy thu hoạch cây trồng Nxb Đại học Quốc Gia TPHCM, 2004. 9. PGS.TS Nguyễn Đắc Lộc, PGS.TS Lê Văn Tiến, PGS.TS Ninh Đức Tốn, TS. Trần Xuân Việt Sổ tay công nghệ chế tạo máy (tập 1,2,3) Nxb Khoa học và Kỹ thuật, 2001, 2003 10. PGS.TS Trần Văn Địch, ThS Lưu Văn Nhang, ThS Nguyễn Thanh Mai Sổ tay gia công cơ Nxb Khoa học và Kỹ thuật Hà Nội, 2002 11. Phạm Xuân Vượng Máy thu hoạch nông nghiệp Nxb Giáo Dục, 1999. 12. Nguyễn Trọng Hiệp - Nguyễn Văn Lẫm Thiết kế chi tiết máy Nxb Giáo Dục, 1999. 13. PTS. Phạm Hùng Thắng Giáo trình hướng dẫn thiết kế đồ án môn học chi tiết máy Nxb Nông Nghiệp TPHCM 1999. 14. Trần Đức Dũng Máy và thiết bị nông nghiệp, tập 1- Máy nông nghiệp Nxb Hà Nội, 2005. 15. Trường Đại học kinh tế kế hoạch Giáo trình cơ khí nông nghiệp 1982. 16. www.gso.gov.vn – Website của tổng cục thống kê. 17. www.vikyno.com – Website của nhà máy cơ khí Vikyno