Kết cấu máy CNC và nơi cần thiết có thuỷ lực, bôi trơn và khí nén

ù liªn hÖ gi÷a vËn tèc cùc ®¹i umax vµ vËn tèc trung b×nh cña mÆt c¾t v nh­ sau: Trªn mÆt c¾t ­ít cña dßng ch¶y ta t¸ch mét mÆt ph©n tè chÊt láng rÊt nhá h×nh vµnh kh¨n cã diÖn tÝch dw b¸n kÝnh lµ r t¹i ®ã vËn tèc dßng ch¶y lµ u (h×nh vÏ). L­u l­îng chÊt láng qua diÖn tÝch dw lµ dQ, ta cã dQ = u.dw = 2.p.u.r.dr L­u l­îng qua toµn mÆt c¾t lµ: Q = = Thay u = umax( ) vµo biÓu thøc trªn sau khi tÝch ph©n ta ®­îc: Q = V× v = = nªn v = HoÆc: v = = Tõ ph­¬ng tr×nh trªn Þ J = Thay g = r.g vµ nh©n c¶ tö vµ mÉu víi v ta ®­îc: hd = J.l = hay hd = Trong ®ã Re lµ sè Reynold (Theo Reynold th× tr¹ng th¸i ch¶y cña chÊt láng phô thuéc vµo mét tæ hîp kh«ng thø nguyªn bao gåm c¸c yÕu tè ¶nh h­ëng ®Õn chuyÓn ®éng cña dßng ch¶y nh­ vËn tèc trung b×nh v, ®­êng kÝnh èng d, ®é nhít ®éng häc cña chÊt láng n). C«ng thøc tÝnh sè Reynold cña mét dßng ch¶y trong èng trßn: Re = v.d/n VËy víi èng trßn ta cã: l = L­u l­îng lµ thÓ tÝch chÊt láng ®i qua mÆt c¾t ­ít nµo ®ã ( mÆt c¾t ­ít lµ mÆt c¾t th¼ng gãc víi c¸c ®­êng dßng, cã mÆt c¾t ­ít lµ mÆt ph¼ng khi tÊt c¶ c¸c ®­êng dßng lµ c¸c ®­êng th¼ng song song, cã mÆt c¾t ­ít lµ mÆt cong khi c¸c ®­êng dßng lµ c¸c ®­êng cïng uèn cong song song) trong mét ®¬n vÞ thêi gian, ký hiÖu lµ Q, ®¬n vÞ lµ l/s hoÆc m3/s. XÐt mét ®¬n vÞ diÖn tÝch ph¼ng diÖn tÝch ds, vÐct¬ tèc ®é cña chÊt láng ®i qua diÖn tÝch nµy hîp víi vÐct¬ ph¸p tuyÕn cña nã mét gãc a. H×nh 27. ThÓ tÝch chÊt láng dw ®i qua trong thêi gian dt b»ng thÓ tÝch h×nh trô ®¸y ds dµi udt. Víi u lµ vËn tèc dßng ch¶y. Khi ®ã ta cã: dw = dQ.dt = u.dt.cosa Gäi un lµ chiÕu cña lªn ph­¬ng ph¸p tuyÕn th×: un = u.cosa VËy dQ = un.ds. Khi ds l¹i lµ mÆt c¾t ­ít cña mét cña mét ®­êng dßng nguyªn tè th× l­u l­îng Q sÏ lµ: dQ = u.ds L­u l­îng tæng céng cña toµn dßng lµ tæng sè c¸c l­u l­îng nguyªn tè trªn c¸c mÆt c¾t ­ít cña toµn dßng: Q = = TÝch ph©n BÐc_nu_ly cho ®­êng dßng chÊt láng lý t­ëng kh«ng chÞu nÐn, chuyÓn ®éng dõng. ChÊt láng lý t­ëng trong thùc tÕ kh«ng cã, nh­ng nã lµm cho ®¬n gi¶n nhiÒu bµi to¸n phøc t¹p vµ víi nhiÒu bµi to¸n lý thuyÕt (c¶ thùc tÕ n÷a) gi¶i ®­îc víi gi¶ thiÕt cña chÊt láng lý t­ëng. ChÊt láng lý t­ëng lµ chÊt láng kh«ng c¶n l¹i lùc c¾t tøc lµ chÊt láng trong ®ã kh«ng cã néi ma s¸t vµ sù truyÒn nhiÖt. Cã thÓ nãi chÊt láng lý t­ëng lµ chÊt láng cã ®é nhít m = 0. Ph­¬ng tr×nh BÐc_nu_ly cã d¹ng: Trong ®ã: z lµ ®é cao h×nh häc ®o tõ mÆt chuÈn dÕn t©m ®­êng dßng, lµ ®é cao ¸p suÊt, biÓu thÞ ®é cao vËn tèc hay ®é cao ®éng lùc. Ph­¬ng tr×nh BÐc_nu_ly cho chÊt láng thùc: §èi víi chÊt láng thùc v× cã mét phÇn n¨ng l­îng bÞ tiªu hao ®Ó th¾ng lùc ma s¸t mµ ®èi víi chÊt láng lý t­ëng kh«ng cã lùc ma s¸t nµy cho nªn: ¹ const Tøc lµ: Gäi hn lµ tæn hao n¨ng l­îng cña mét ®¬n vÞ träng l­îng chÊt láng ®Ó th¾ng lùc ma s¸t khi chuyÓn ®éng tõ mÆt c¾t 1-1 ®Õn mÆt c¾t 2-2. Nh­ vËy ph­¬ng tr×nh BÐc_nu_ly cho dßng nguyªn tè chÊt láng chuyÓn ®éng dõng cã d¹ng: Tæn thÊt trong ®­êng èng vµ tÝnh to¸n hÖ thèng ®­êng èng. H»ng sè kh«ng thø nguyªn (sè Reynold) cña dßng chÊt láng ch¶y trong èng trô trßn lµ: Dßng trong èng lµ dßng ch¶y tÇng khi Re < 2300. §èi víi dßng trong ®­êng èng dÉn dÇu b«i tr¬n m¸y do vËn tèc nhá nªn dßng ch¶y trong èng lµ ch¶y tÇng. Quy luËt chung vÒ tæn thÊt n¨ng l­îng trong dßng ch¶y. §¹i l­îng hn trong ph­¬ng tr×nh BÐc_nu_ly chÝnh lµ tæn thÊt n¨ng l­îng cña mét ®¬n vÞ träng l­îng chÊt láng khi chuyÓn ®éng tõ mÆt c¾t nµy ®Õn mÆt c¾t kh¸c. Cã nhiÒu nguyªn nh©n vµ yÕu tè sinh ra vµ ¶nh h­ëng ®Õn hn nh­ tÝnh nhít cña chÊt láng, sù thay ®æi mÆt c¾t cña dßng ch¶y vÒ trÞ sè vµ ph­¬ng ®ét ngét, sù thay ®æi vÒ tr¹ng th¸i cña dßng... Dùa vµo nguyªn nh©n g©y ra tæn thÊt ng­êi ta chia tæn thÊt ra hai d¹ng lµ tæn thÊt däc ®­êng hd vµ tæn thÊt côc bé hc. Tæn thÊt däc ®­ênghd sinh ra do sù xuÊt hiÖn cña néi lùc ma s¸t (øng suÊt tiÕp) khi cã sù chuyÓn ®éng t­¬ng ®èi gi÷a c¸c líp chÊt láng víi nhau nã x¶y ra trªn toµn bé chiÒu dµi ®­êng èng. Thùc nghiÖm chøng tá r»ng hd phô thuéc vµo tr¹ng th¸i ch¶y cña chÊt láng trong èng. Trong thÝ nghiÖm cña Reynold nÕu ta l¾p thªm èng ®o ¸p c¸ch nhau mét chiÒu dµi l th× chªnh lÖch chiÒu cao h gi÷a hai èng ®o ¸p nµy chÝnh lµ hd trªn ®o¹n èng cã chiÒu dµi l. Khi dßng ch¶y tÇng, hd tû lÖ bËc nhÊt víi vËn tèc dßng ch¶y: hd = k1.v Khi ch¶y rèi hd tû lÖ bËc m víi vËn tèc dßng ch¶y (víi 1 < m £ 2). hd = k2.v Trong ®ã: k1, k2 lµ c¸c hÖ sè tû lÖ, v lµ vËn tèc dßng ch¶y. Tèn thÊt côc bé hc sinh ra ë nh÷ng n¬i c¸ biÖt, ë ®ã dßng ch¶y bÞ biÕn d¹ng ®ét ngét nh­ tæn thÊt t¹i n¬i èng më réng hoÆc thu hÑp, trªn ®o¹n èng uèn cong, ph©n nh¸nh n¬i cã c¸c vËt c¶n nh­ van, kho¸... Ta cÇn t×m mèi quan hÖ gi÷a hd vµ søc ma s¸t trong dßng ch¶y ®Òu trong èng. Trong dßng ch¶y ®Òu tæn thÊt n¨ng l­îng chØ cã tæn thÊt däc ®­êng lµ hd. H×nh 28. XÐt mét dßng ch¶y trong ®o¹n èng trßn giíi h¹n bëi hai mÆt c¾t lµ 1-1 vµ 2-2 c¸ch nhau mét ®o¹n l ph­¬ng dßng ch¶y lËp víi ph­¬ng ngang mét gãc a, diÖn tÝch mÆt c¾t lµ S = const, ®é cao träng t©m c¸c mÆt c¾t so víi mÆt chuÈn a-a lµ z1 vµ z2, ¸p suÊt thuû ®éng t¹i nh÷ng t©m Êy lµ p1 vµ p2 (h×nh vÏ): Trong dßng ch¶y ®Òu ¸p suÊt thuû ®éng trªn mÆt c¾t ­ít tu©n theo quy luËt thuû tÜnh. C¸c ngo¹i lùc t¸c dông lªn toµn dßng ch¶y chiÕu lªn ph­¬ng trôc dßng n-n lµ: * Lùc khèi lµ träng lùc Gn = g.S.l.sina , dßng ch¶y ®Òu kh«ng cã gia tèc nªn lùc qu¸n tÝnh = 0. * Lùc mÆt: p1S – p2S = (p1 – p2).S . Cßn c¸c ¸p lùc thuû ®éng lªn mÆt bªn cña ®o¹n dßng ®Òu th¼ng gãc víi trôc dßng vµ cã h×nh chiÕu lªn ph­¬ng trôc dßng b»ng 0. Ngoµi ra ë trªn c¸c mÆt bªn cña ®o¹n dßng ®ang xÐt cßn cã søc ma s¸t ®Æt ng­îc chiÒu ch¶y lµ to.c.l víi to lµ øng suÊt tiÕp, c lµ chu vi ­ít. V× dßng ch¶y ®Òu nªn kh«ng cã gia tèc nªn tæng h×nh chiÕu c¸c lùc trªn ph­¬ng trôc dßng b»ng 0. g.S.l.sina + S(p1 + p2) - to.c.l = 0 hay g.S(z1- z2) + S(p1 - p2) - to.c.l = 0 V× R = S/c chia hai vÕ cho g.S ta cã: (z1 + z2) + - = 0 VËy ta cã: = + (1). V× dßng ch¶y ®Òu nªn hn = hd vµ u1 = u2 viÕt ph­¬ng tr×nh BÐc_nu_ly cho tr­êng hîp nµy ta ®­îc: (2). Tõ (1) vµ (2) ta cã: hd = C«ng thøc tÝnh tæng qu¸t tæn thÊt n¨ng l­îng däc ®­êng hd. Qua nhiÒu thÝ nghiÖm ng­êi ta ®· x¸c ®Þnh ®­îc r»ng øng suÊt to tho¶ m·n mèi quan hÖ sau: to/r = l.u2/8 (3). Víi l lµ hÖ sè c¶n däc ®­êng phô thuéc vµo tr¹ng th¸i dßng ch¶y (tøc lµ phô thuéc vµo sè Reynold Re) vµ phô thuéc vµo ®é nh¸m cña lßng èng dÉn, u lµ vËn tèc trung b×nh cña mÆt c¾t. Tõ (1) vµ (3) ta cã: Þ C«ng thøc tÝnh tæng qu¸t tæn thÊt côc bé hc. C«ng thøc Vaixbatx¬: hc = xc.u2/2.g ë ®©y u lµ vËn tèc trung b×nh cña dßng ch¶y, cã thÓ lÊy ë tr­íc hoÆc sau vËt c¶n. xc lµ hÖ sè c¶n côc bé ®­îc x¸c dÞnh chñ yÕu b»ng thùc nghiÖm. VÝ dô vÒ hÖ sè tæn thÊt: HÖ sè tæn thÊt côc bé trong ®o¹n èng cong xc phô thuéc vµo gãc qo vµ cã thÓ ®­îc lÊy nh­ sau: qo 10 20 30 40 50 60 70 80 90 x 0,04 0,1 0,17 0,27 0,4 0,55 0,7 0,9 1,12 Nh­ vËy trªn ®­êng èng dÉn s¶y ra c¶ tæn thÊt däc ®­êng hd vµ tæn thÊt côc bé hc vµ coi chóng x¶y ra ®éc lËp víi nhau do ®ã tæn thÊt tæng céng trªn ®­êng èng sÏ lµ: Víi lµ tæng tæn thÊt däc ®­êng trªn c¶ ®o¹n dßng ®ang xÐt, lµ tæng tæn thÊt côc bé trªn c¶ ®o¹n ®­êng ®ang xÐt. 4. ChØ tiªu tÝnh to¸n chÕ ®é b¬i tr¬n Nh­ ph©n tÝch ë trªn vÞ trÝ c¸c cÆp ma s¸t cÇn b«i tr¬n trong m¸y CNC bao gåm : Côm ®­êng h­íng, trôc vÝt me ®ai èc bi, côm trôc chÝnh, c¸c æ bi. §Ó ®¸nh gi¸ ®­îc chØ tiªu tÝnh to¸n cho tõng vÞ trÝ ta ph¶i hiÓu ®­îc yªu cÇu lµm viÖc cña tõng bé phËn.  4.1 ChØ tiªu tÝnh to¸n cho chÕ ®é b«i tr¬n côm ®­êng h­íng a, Yªu cÇu kü thuËt cña côm ®­êng h­íng. + §­êng h­íng ph¶i cã ®é cøng v÷ng cao + Lùc c¶n chuyÓn ®éng cña bµn m¸y, xe dao ph¶i nhá nhÊt, tiªu hao c«ng suÊt nhá nhÊt. + Kh«ng cho phÐp cã khe hë gi÷a c¸c cÆp bÒ mÆt ®èi tiÕp + Kh¶ n¨ng hÊp thô dao ®éng cña ®­êng h­íng ph¶i lín trong mÆt ph¼ng vu«ng gãc víi ph­¬ng chuyÓn ®éng. + HÖ sè ma s¸t ( f ) ë tèc ®é chuyÓn ®éng th¼ng biÕn ®æi cïng t¨ng hoÆc cïng lµ h»ng sè. + Tuæi thä ®­êng h­íng ph¶i lín ®Æc biÖt lµ ®é bÒn mßn ®Ó duy tr× ®é chÝnh x¸c dµi l©u. b, ChÕ ®é b«i tr¬n côm ®­êng h­íng. Tõ yªu cÇu kü thuËt cña côm ®­êng h­íng ta ph¶i cã chÕ ®é b«i tr¬n hîp lý. VËy ë ®©y ta dïng chÕ ®é b«i tr¬n ®Þnh kú bao gåm c¸c yªu cÇu sau ®©y. + L­u l­îng dÇu b«i tr¬n + Thêi gian ( t ) sau mçi lÇn b¬m + C«ng suÊt cÇn thiÕt cña b¬m 4.2 ChØ tiªu tÝnh to¸n cho chÕ ®é b«i tr¬n côm trôc chÝnh a, Yªu cÇu kü thuËt cña côm trôc chÝnh. + Trôc chÝnh ph¶i ®¶m b¶o cøng v÷ng. NÕu trôc chÝnh kh«ng ®ñ cøng v÷ng khi lµm viÖc sÏ bÞ cong, g©y tiÕng ån lµm cho c¸c chi tiÕt chãng bÞ mßn + Trôc chÝnh ph¶i cã ®é chÞu mßn cao. C¸c bÒ mÆt chÞu ma s¸t nh­ cæ trôc, vßng bi ph¶i ®¶m b¶o ®é chÞu mßn ®Çy ®ñ. NÕu trôc chÝnh chãng bÞ mßn sÏ g©y ¶nh h­ëng xÊu ®Õn ®é chÝnh x¸c gia c«ng chi tiÕt. + ChuyÓn ®éng cña trôc chÝnh ph¶i ªm chÝnh x¸c. ChuyÓn ®éng cña trôc chÝnh ¶nh h­ëng trôc tiÕp ®Õn ®é chÝnh x¸c gia c«ng. NÕu chuyÓn ®éng cña trôc chÝnh kh«ng chÝnh x¸c sÏ ¶nh h­ëng ®Õn ®é chÝnh x¸c vµ h×nh d¹ng cña chi tiÕt gia c«ng. b, Yªu cÇu b«i tr¬n trôc chÝnh. §Ó ®¶m b¶o yªu cÇu kü thuËt cña trôc chÝnh khi trôc chÝnh lµm viÖc víi tèc ®é cao cÇn ph¶i ®­îc b«i tr¬n ®Çy ®ñ, nhÊt lµ t¹i nh÷ng vÞ trÝ cã c¸c cÆp ma s¸t nh­ æ bi æ tr­ît. Do trôc chÝnh lµm viÖc víi tèc ®é cao vµ chÞu t¸c ®éng cña lùc c¾t nªn ta ph¶i b«i tr¬n liªn tôc trôc chÝnh. V× vËy chÕ ®é b«i tr¬n æ ®©y lµ b«i tr¬n s­¬ng mï bao gåm c¸c yªu cÇu sau: + L­u l­îng dÇu b«i tr¬n. + Thêi gian (t) sau mçi lÇn b¬m . + ¸p suÊt cña dßng khÝ. ChØ tiªu tÝnh to¸n chÕ ®é b«i tr¬n cho trôc vÝt me ®ai èc bi. TruyÒn ®éng vÝtme ®ai èc bi ®­îc dïng trong c¸c c¬ cÊu di chuyÓn chÝnh x¸c, c¬ cÊu ®Þnh l­îng vµ ®iÒu chØnh… ë ®ã c¸c viªn bi n»m trong c¸c r·nh xo¾n cña vÝt vµ ®ai èc. VËn tèc di chuyÓn cña c¸c viªn bi nµy kh¸c víi vËn tèc di chuyÓn cña vÝt vµ ®ai èc, v× vËy ®Ó ®¶m b¶o sù tuÇn hoµn liªn tôc cña c¸c viªn bi, hai ®Çu cña ®o¹n ren lµm viÖc ®­îc nèi víi r·nh håi bi hoÆc èng dÉn bi. a, Yªu cÇu kü thuËt cña trôc vÝt me ®ai èc bi: + Khi ®¶o chiÒu chuyÓn ®éng kh«ng tån t¹i khe hë ®Ó ®¶m b¶o ®é chÝnh x¸c gia c«ng. + BÒ mÆt cña trôc vÝt me vµ ®ai èc bi ph¶i ®­îc t«i vµ thÊm c¸c bon ®¹t ®­îc ®é cøng bÒ mÆt HV 700 – 800, ®é cøng bªn trong ®¹t HV 260 – 450, chiÒu dµy líp thÊm tõ 0,8 –1,2 mm. + §­êng ren trªn ®ai èc bi vµ trôc vÝt me lµ nh÷ng bÒ mÆt chÝnh x¸c. b, Yªu cÇu b«i tr¬n. Bé vÝtme - ®ai èc bi cã kh¶ n¨ng biÕn ®æi truyÒn dÉn dÔ dµng, Ýt ma s¸t vµ kh«ng cã khe hë khi truyÒn dÉn víi tèc ®é cao. V× ma s¸t nhá nªn hoµn toµn kh«ng bÞ mßn. §iÒu kiÖn b«i tr¬n ë ®©y lµ b«i tr¬n ®Þnh kú: + Thêi gian (t) sau mçi lÇn b¬m, + L­u l­îng (q) cña b¬m.. III. TÝnh to¸n chÕ ®é b«i tr¬n trong m¸y 1. TÝnh to¸n chÕ ®é b«i tr¬n côm ®­êng h­íng §Ó dÉn h­íng mét trôc to¹ ®é cÇn cã 4 dÉn h­íng, do ®ã ®Ó dÉn h­íng toµn bé 3 trôc to¹ ®é cÇn cã 12 dÉn h­íng. Trªn mçi dÉn h­íng ta khoÐt c¸c hèc ®Ó chøa dÇu b«i tr¬n ®Ó thùc hiÖn viÖc b«i tr¬n dÉn h­íng trong qu¸ tr×nh lµm viÖc cña m¸y. §Ó ®¬n gi¶n trong tÝnh to¸n ta gi¶ thiÕt tÊt c¶ c¸c hèc chøa dÇu trªn tÊt c¶ c¸c dÉn h­íng lµ b»ng nhau. KÝch th­íc cña mçi hèc lµ: V1 = a.b.h Nh­ vËy thÓ tÝch dÇu cÇn thiÕt ®Ó cung cÊp cho tÊt c¶ c¸c hèc khi thùc hiÖn viÖc b¬m dÇu lµ V = 12.Vi H×nh 29. Côm dÉn h­íng C¸c vÝt me bi trong qu¸ tr×nh lµm viÖc còng cÇn ®­îc cung cÊp dÇu b«i tr¬n, dÇu còng ®­îc cung cÊp ®Þnh kú nh­ c¸c dÉn h­íng. DÇu ®­îc b¬m ®Þnh kú vµ ®­îc chøa vµo hèc cã kÝch th­íc V2 = a'.b'.h' Nh­ vËy ba vÝt me cÇn cung cÊp mét l­îng dÇu trong mét lÇn b¬m lµ: V' = 3.V2 Trôc chÝnh cña m¸y cÇn ®­îc b«i tr¬n liªn tôc trong suèt qu¸ tr×nh lµm viÖc. Khi b«i tr¬n trôc chÝnh dÇu ®­îc dßng khÝ xÐ t¬i råi ®­îc ®­a tíi n¬i cÇn thiÕt cã b«i tr¬n. B¬m dÇu cÇn cung cÊp mét l­îng dÇu lµ V" cho hÖ thèng dÇu b«i tr¬n trôc chÝnh. H×nh 30. VËy tæng l­u l­îng dÇu cÇn cung cÊp cho tÊt c¶ c¸c ®iÓm b«i tr¬n b»ng dÇu b«i tr¬n lµ: VS = V + V' + V" §Ó dÇu b«i tr¬n cã thÓ ®Õn ®­îc c¸c ®iÓm b«i tr¬n th× n¨ng l­îng cña dßng dÇu do b¬m cung cÊp ph¶i th¾ng ®­îc søc c¶n (tæn thÊt) trªn toµn bé chiÒu dµi ®­êng èng (tÝnh tõ b¬m ®Õn ®iÓm ®ã). Tæn thÊt n¨ng l­îng nµy bao gåm thÊt däc ®­êng vµ tæn thÊt côc bé. Ta cã thÓ tãm t¾t qu¸ tr×nh cung cÊp dÇu b«i tr¬n cho m¸y nh­ sau: DÇu tõ thïng dÇu b«i tr¬n ®­îc mét b¬m dÇu sè 2 hót qua bé läc sè 1 ®i tíi van sè 5. Van an toµn sè 3 cã t¸c dông gi÷ cho ¸p suÊt trong hÖ thèng kh«ng v­ît qu¸ mét gi¸ trÞ cho phÐp . Van mét chiÒu sè 4 cã t¸c dông t¹o ra mét ¸p suÊt nhÊt ®Þnh trong hÖ thèng. H×nh 31. S¬ ®å cung cÊp dÇu b«i tr¬n cho m¸y vµ ph­¬ng ¸n bè trÝ d©y dÉn dÇu trªn mét trôc to¹ ®é cña m¸y. Van sè 5 lµ mét van cã mét ®Çu vµo vµ 5 ®Çu ra. Mét ®Çu ra cña van ®­îc g¾n ®ång hå ®o ¸p sè 6, ®ång hå nµy sÏ b¸o ¸p suÊt cña hÖ thèng trong qu¸ tr×nh lµm viÖc. C¸c ®Çu van cßn l¹i sÏ ®­îc nèi víi c¸c d©y dÉn ®Ó ®­a tíi c¸c van sè 8, 9, 10 vµ dÉn tíi b×nh chøa dÇu ®Ó b«i tr¬n trôc chÝnh. C¸c van sè 8, 9, 10 ®Òu lµ c¸c van cã mét ®Çu vµo vµ cã 5 ®Çu ra. Trªn c¸c ®Çu ra cña van ta dïng c¸c d©y dÉn ®Ó dÉn dÇu b«i tr¬n ®Õn c¸c ®iÓm cÇn thiÕt cã b«i tr¬n trªn m¸y. Trong 5 d©y dÉn dÇu th× cã 4 d©y dÉn dïng ®Ó dÉn dÇu b«i tr¬n c¸c dÉn h­íng, d©y cßn l¹i dÉn dÇu b«i tr¬n trôc vÝt me. §Ó ®¶m b¶o cung cÊp dÇu b«i tr¬n ®Õn tÊt c¶ c¸c ®iÓm th× t¹i c¸c ®iÓm ®ã ph¶i cã ¸p suÊt t­¬ng ®èi lín h¬n 0. Do trong qu¸ tr×nh lµm viÖc cña m¸y chiÒu cao t­¬ng ®èi gi÷a bµn m¸y (hai trôc X vµ Y) kh«ng thay ®æi so víi b¬m dÇu b«i tr¬n, nªn trong qu¸ tr×nh tÝnh to¸n th× z1 vµ z2 trong ph­¬ng tr×nh Bernoully so víi mét mÆt chuÈn nµo ®ã lµ mét ®¹i l­îng kh«ng thay ®æi. Dßng dÇu b«i tr¬n trong m¸y lµ dßng ch¶y ®Òu. Trªn m¸y cã 12 ®iÓm b«i tr¬n dÉn h­íng, 3 ®iÓm b«i tr¬n vÝt_me ®ai èc bi vµ mét ®iÓm b«i tr¬n trôc chÝnh, víi c¸c chÕ ®é ch¶y lµ nh­ nhau nªn ta chØ cÇn tÝnh cho mét ®iÓm cßn c¸c ®iÓm kh¸c tÝnh t­¬ng tù. Chó ý r»ng khi tÝnh to¸n b«i tr¬n cho trôc Z th× ph¶i tÝnh to¸n khi côm trôc chÝnh ë vÞ trÝ cao nhÊt ®Ó ®¶m b¶o dÇu b«i tr¬n cã thÓ ®Õn c¸c ®iÓm b«i tr¬n trôc Z ë mäi chÕ ®é. H×nh 32. Gäi chiÒu dµi d©y dÉn tõ b¬m ®Õn van chia sè 1 lµ l1, ®­êng kÝnh èng lµ d1. ChiÒu dµi d©y dÉn tõ van sè 1 ®Õn van sè 2 lµ l2, ®­êng kÝnh èng lµ d2, ®o¹n nµy ®­îc chia lµm hai phÇn, phÇn ®Çu l21 cã h×nh d¹ng kh«ng thay ®æi khi m¸y lµm viÖc, phÇn cuèi l22 cã h×nh d¹ng thay ®æi trong qu¸ tr×nh m¸y lµm viÖc nh­ vËy trong ®o¹n nµy sÏ xuÊt hiÖn tæn thÊt côc bé. ChiÒu dµi tõ van sè 2 ®Õn c¸c ®iÓm b«i tr¬n lµ l3, ®­êng kÝnh d3. Ta sÏ tÝnh tæn thÊt n¨ng l­îng cña dßng dÇu b«i tr¬n tõ b¬m dÇu b«i tr¬n ®Õn c¸c ®iÓm b«i tr¬n cô thÓ. Tæn thÊt nµy sÏ bao gåm tæn thÊt däc ®­êng vµ tæn thÊt côc bé. Tæn thÊt däc ®­êng: §o¹n 1. Trong ®ã l1= 64/Re1 víi Re1 = u1.d1/n (n lµ ®é nhít ®éng häc cña dÇu). R1 lµ b¸n kÝnh thuû lùc R1 = d1/4 §o¹n 2. Trong ®ã l2= 64/Re2 víi Re2 = u2.d2/n R2 = d2/4 §o¹n 3. Trong ®ã l3= 64/Re3 víi Re3 = u3.d3/n R3 = d3/4 Nh­ vËy tæng tæn thÊt däc ®­êng èng lµ: hd = hd1 + hd2 + hd3 Tæn thÊt côc bé: Tæn thÊt côc bé s¶y ra t¹i van sè 1: hc1 = x1.u/2g Tæn thÊt côc bé s¶y ra trªn ®o¹n èng cong: hc2 = x2.u/2g Tæn thÊt côc bé s¶y ra t¹i van sè 2: hc3 = x3.u/2g Nh­ vËy tæng tæn thÊt côc bé trªn ®­êng èng dÉn dÇu lµ: hc = hc1 + hc2 + hc3 Tæng tæn thÊt trªn toµn bé ®­êng èng dÉn lµ: hn = hd + hc ViÕt ph­¬ng tr×nh Bernoully cho hai mÆt c¾t 1-1 vµ 2-2 ta ®­îc: Þ Þ C«ng suÊt b¬m dÇu lµ: N = p1.Q = p1.SV/t (t lµ thêi gian b¬m t = a.b.h/u3). TÝnh to¸n thêi gian dÇu b«i tr¬n sÏ hÕt. Trong c¸c khe hÑp chøa chÊt b«i tr¬n gi÷a c¸c bÒ mÆt cña c¸c chi tiÕt m¸y cã chuyÓn ®éng t­¬ng ®èi víi nhau th× dßng ch¶y th­êng lµ dßng ch¶y tÇng. HiÖn t­îng ®ã diÔn ra nh­ sau: ChÊt b«i tr¬n cã ®é nhít nªn nã b¸m dÝnh vµo bÒ mÆt cña c¸c chi tiÕt, khi c¸c chi tiÕt cã chuyÓn ®éng t­¬ng ®èi ®èi víi nhau (vÝ dô chuyÓn ®éng t­¬ng ®èi gi÷a dÉn h­íng bµn m¸y víi sèng tr­ît, gi÷a c¸c trôc vµ c¸c æ, gi÷a pÝt_t«ng vµ xy lanh...) th× chÊt b«i tr¬n bÞ cuèn theo, chuyÓn ®éng nh­ vËy cña chÊt b«i tr¬n gäi lµ chuyÓn ®éng do ma s¸t. Th«ng th­êng chuyÓn ®éng nh­ vËy lµ ë chÕ ®é ch¶y tÇng nghÜa lµ chÊt b«i tr¬n chuyÓn ®éng theo c¸c líp c¸c líp ®ã tr­ît lªn nhau. MÆc dï ®· cã dÇu b«i tr¬n nh­ng lùc ma s¸t sinh ra trong néi bé b¶n th©n dÇu b«i tr¬n lùc ma s¸t nµy sÏ c¶n trë chuyÓn ®éng t­¬ng ®èi cña c¸c chi tiÕt. Tæn thÊt dÇu b«i tr¬n khi m¸y lµm viÖc H×nh 33. §èi víi dÉn h­íng cña bµn m¸y: khe hë gi÷a hai bÒ mÆt lµ: d = Rz1+ Rz2 Víi Rz1, Rz2 lµ ®é nh¸m bÒ mÆt cña dÉn h­íng vµ sèng tr­ît. H×nh 34. T¸ch mét ph©n tè v« cïng bÐ cã c¸c c¹nh t­¬ng øng lµ dx, dy, dz. LÊy trôc X theo ph­¬ng chuyÓn ®éng cña dÉn h­íng. H×nh chiÕu c¸c lùc t¸c dông lªn ph©n tè trªn ph­¬ng X b»ng 0. Ta cã ph­¬ng tr×nh: -t.dz.dx + (t + dt)dz.dx = 0 Þ dt = 0 Þ t = C Víi C lµ h»ng sè tÝch ph©n. V× vËy, ta thÊy r»ng øng suÊt tiÕp ph¸t sinh trong dßng ch¶y cña ph©n tè chÊt láng lµ mét h»ng sè. Theo Newton: t = m Þ m = C TÝch ph©n lªn ta ®­îc: Tõ c¸c ®iÒu kiÖn biªn u = 0 khi y = 0, u= uo khi y = d Ta tÝnh ®­îc: C1 = 0, , do ®ã VËy vËn tèc ph©n bè trªn mÆt c¾t ­ít theo luËt bËc nhÊt. L­u l­îng chÊt láng ch¶y qua mÆt c¾t ­ít cã chiÒu réng B lµ: Gi¸ trÞ øng suÊt tiÕp: t = m = m Lùc ma s¸t t¸c ®éng lªn c¸c tÊm ph¼ng chuyÓn ®éng lµ: T = t. F = m ( F lµ diÖn tÝch tÊm ph¼ng chuyÓn ®éng). TÝnh tæn thÊt l­u l­îng dÇu b«i tr¬n khi bµn m¸y ®øng yªn. Khi hai bÒ mÆt sèng tr­ît vµ dÉn h­íng kh«ng cã chuyÓn ®éng t­¬ng ®èi víi nhau nh­ng do vÉn cßn cã khe hë nhá gi÷a hai hai bÒ mÆt vµ dÇu cã mét ¸p suÊt vµ ®é nhít nhÊt ®Þnh cho nªn vÉn bÞ rß rØ ra ngoµi. Dßng ch¶y trong tr­êng hîp nµy lµ dßng ch¶y trong khe hÑp, do khe hÑp rÊt bÐ vµ do dÇu cã ®é nhít nhÊt ®Þnh nªn dßng ch¶y trong tr¹ng th¸i nµy lµ dßng ch¶y tÇng. Khe hë d rÊt nhá so víi chiÒu réng B cña nã cho nªn cã thÓ coi dÇu b«i tr¬n chØ chuyÓn ®éng theo mét chiÒu (theo ph­¬ng X) mµ kh«ng cã sù dß ngang. T¸ch mét ph©n tè chÊt láng h×nh hép v« cïng nhá ë gi÷a khe hÑp cã chiÒu dµi lµ dx, chiÒu cao lµ 2y vµ réng 1 ®¬n vÞ. Ngo¹i lùc t¸c dông lªn ph©n tè nµy lµ c¸c lùc bÒ mÆt t¹i bÒ mÆt trªn vµ bÒ mÆt d­íi cã gi¸ trÞ b»ng t.dx, lùc mÆt ph¶i lµ p.2y, lùc mÆt tr¸i lµ (p + dp).2y. ChiÕu c¸c lùc lªn ph­¬ng X ta cã: H×nh 35. - 2.t.dx - p.2y + (p + dp).2y = 0 Þ - 2.t.dx + dp.2y = 0 Þ t = MÆt kh¸c t = - m (dÊu ‘-‘ biÓu hiÖn u nghÞch biÕn víi y) vµ ta xÐt dßng ch¶y ®Òu cho nªn: Trong ®ã Dp lµ ®é chªnh lÖch ¸p suÊt gi÷a ®Çu vµ cuèi khe hÑp ë ®©y Dp = g.h - g lµ träng l­îng riªng cña dÇu, l lµ chiÒu dµi khe hÑp. Do ®ã cã thÓ viÕt: m VËn tèc u: Ph©n ly biÕn sè vµ tÝch ph©n hai lÇn ph­¬ng tr×nh trªn ta ®­îc: Víi ®iÒu kiÖn biªn y = d/2 th× u = 0 do ®ã ta x¸c ®Þnh ®­îc: C1 = 0 , Þ VËy vËn tèc ph©n bè trªn mÆt c¾t ­ít theo quy luËt Parabol, t¹i trôc dßng ch¶y cã y = 0 chÊt láng cã vËn tèc lín nhÊt: d2 Do ®ã: L­u l­îng dßng ch¶y: Thay Ta ®­îc: VËn tèc trung b×nh: Nh­ vËy l­u l­îng tæn thÊt tæng céng khi m¸y ho¹t ®éng lµ: Q = Q1 + Q2 = + Trong ®ã uo lµ vËn tèc chuyÓn ®éng trung b×nh cña bµn m¸y, d lµ khe hë t­¬ng ®èi gi÷a dÉn h­íng vµ sèng tr­ît: d = Rz1+ Rz2 (víi Rz1 vµ Rz2 lµ nhÊp nh« bÒ mÆt cña dÉn h­íng vµ sèng tr­ît), m lµ ®é nhít cña dÇu, Þ Thêi gian dÇu b«i tr¬n sÏ hÕt lµ: t = V/Q (víi V = a.b.h lµ thÓ tÝch hèc chøa dÇu b«i tr¬n). 2. B«i tr¬n trôc chÝnh. Trôc chÝnh cña m¸y CNC lµm viÖc víi tèc ®é rÊt cao nÕu kh«ng ®­îc b«i tr¬n th× sÏ sinh nhiÖt rÊt lín g©y ra mßn tõ ®ã sÏ ¶nh h­ëng ®Õn ®é chÝnh x¸c gia c«ng cña m¸y. Ta kh«ng thÓ dïng chÕ ®é b«i tr¬n ®Þnh kú nh­ ®èi víi bµn m¸y vµ côm vÝt_me ®ai èc bi ë ®©y ta dïng chÕ ®é b«i tr¬n liªn tôc. §Ó thùc hiÖn viÖc b«i tr¬n ta dïng khÝ cã trén víi dÇu b«i tr¬n ®Ó b«i tr¬n. Nguyªn lý ho¹t ®éng cña c¬ cÊu b«i tr¬n trôc chÝnh cña m¸y nh­ sau: DÇu b«i tr¬n tõ b×nh chøa dÇu b«i tr¬n chung cho toµn m¸y ®­îc b¬m dÇu b«i tr¬n b¬m ®Õn buång chøa dÇu sè 1 dïng ®Ó b«i tr¬n trôc chÝnh. Trong qu¸ tr×nh lµm viÖc cña m¸y, khÝ nÐn ®­îc cung cÊp liªn tôc th«ng qua hÖ thèng ®­êng èng. Khi khÝ nÐn ®i qua häng khuÕch t¸n sè 4 cã tiÕt diÖn bÞ thu hÑp l¹i. T¹i ®©y do t¸c ®éng cña ®é ch©n kh«ng, gäi lµ Dp, dÇu b«i tr¬n ®­îc hót ra tõ buång chøa dÇu b«i tr¬n qua èng dÉn dÇu sè 3 (miÖng phun). Sau khi ra khái häng khuÕch t¸n, dÇu b«i tr¬n ®­îc dßng kh«ng khÝ xÐ t¬i t¹o thµnh hçn hîp b«i tr¬n sau ®ã ®­îc dÉn vµo b«i tr¬n trôc chÝnh. VÝt 2 dïng ®Ó ®iÒu chØnh khe hë cña miÖng phun sè 3. H×nh 36. Gäi l­u l­îng kh«ng khÝ vµ l­u l­îng dÇu b«i tr¬n lÇn l­ît lµ Gkk vµ Gd ta cã: Gkk = mhfhr Gd = mdfd Trong ®ã: fh vµ fd lµ tiÕt diÖn th«ng qua h×nh häc mh vµ mg lµ hÖ sè bãp dßng cña häng khuÕch t¸n vµ cña gÝc_l¬ Dh lµ kho¶ng c¸ch tõ mÆt tho¸ng b×nh dÇu b«i tr¬n trôc chÝnh ®Õn miÖng vßi phun. Gäi l lµ hÖ sè ®Æc tr­ng cho møc ®é ®Ëm nh¹t cña hçn hîp. Ta cã: l = = Ch­¬ng V. TÝnh to¸n hÖ thèng thuû lùc. 1.ChÊt láng trong hÖ thèng thuû lùc. VÒ nguyªn lý th× c¸c thiÕt bÞ trong hÖ thèng thuû lùc ®Òu cã thÓ lµm viÖc ®­îc víi mäi chÊt láng (bëi v× mäi chÊt láng ®Òu cã thÓ truyÒn n¨ng l­îng trong mét ph¹m vi ¸p suÊt nhÊt ®Þnh nµo ®ã). Tuy nhiªn kh«ng ph¶i chÊt láng nµo còng ®Òu phï hîp víi ®iÒu kiÖn lµm viÖc cña c¸c hiÕt bÞ thuû lùc. ChÊt láng lµm viÖc trong truyÒn ®éng thuû lùc cÇn ph¶i hoµn thµnh chøc n¨ng c¬ b¶n lµ lµm m«i tr­êng trung gian (kh©u trung gian) ®Ó truyÒn ®éng, ®ång thêi còng lµm chÊt b«i tr¬n c¸c bé phËn lµm viÖc. V× vËy viÖc chän chÊt láng lµm viÖc trong c¸c c¬ cÊu truyÒn ®éng thuû lùc nhiÒu khi ®ßi hái ph¶i gi¶i quyÕt ®ång thêi vµ hîp lý c¸c yªu cÇu m©u thuÉn nhau: ®Ó gi¶m bít sù rß rØ qua c¸c bé phËn lãt kÝn cÇn chän dÇu cã ®é nhít lín (®Ó t¹o lªn mµng dÇu bÒn v÷ng) nh­ng ®Ó gi¶m bít ma s¸t cña chÊt láng vµ tæn thÊt thuû lùc l¹i cÇn chän chÊt láng cã ®é nhít nhá... VÝ dô n­íc lµ chÊt cã ®é nhít nhá, tÝnh æn ®Þnh ho¸ häc cao, rÊt s½n cã trong tù nhiªn nh­ng l¹i kh«ng ®¸p øng ®­îc yªu cÇu b«i tr¬n vµ chèng rØ. HiÖn nay chÊt láng cã thÓ ®¸p øng ®­îc nhiÒu yªu cÇu cña truyÒn ®éng thuû lùc lµ c¸c lo¹i dÇu tæng hîp tõ c¸c lo¹i dÇu kho¸ng. Tõ dÇu gèc lµ c¸c lo¹i dÇu kho¸ng cã ®é nhít thÊp vµ trung b×nh ng­êi ta cho thªm c¸c phô gia vµo nh»m t¨ng c­êng c¸c tÝnh chÊt cña dÇu ®Ó ®¸p øng c¸c yªu cÇu cña chÊt láng dïng trong hÖ thèng truyÒn ®éng thuû lùc. TÝnh chÊt cña chÊt láng lµm viÖc ¶nh h­ëng lín ®Õn hiÖu qu¶, kh¶ n¨ng lµm viÖc vµ tuæi thä cña c¸c thiÕt bÞ dïng trong hÖ th«ng truyÒn ®éng thuû lùc, v× vËy khi chän chÊt láng lµm viÖc cho hÖ thèng cÇn chó ý ®Õn nhiÒu mÆt ®Ó ®¸p øng c¸c yªu cÇu sau: * TÝnh chèng rØ vµ Ýt bÞ biÕn chÊt (ph©n huû) trong qu¸ tr×nh lµm viÖc. TÝnh chÊt nµy cã ý nghÜa lín ®èi víi c¸c m¸y lµm viÖc liªn tôc trong thêi gian dµi. §Ó dÇu kho¸ng Ýt bÞ «xi ho¸ vµ bÒ mÆt Ýt bÞ ¨n mßn ng­êi ta cho thªm vµo dÇu kho¸ng tõ 0,5% ¸ 1% mét sè axit bÐo hoÆc este. * TÝnh chÞu nhiÖt tèt vµ ®é nhít t­¬ng ®èi nhá. Dïng c¸c lo¹i dÇu kho¸ng cã ®é nhít nhá sÏ gi¶m ®­îc tæn thÊt do ma s¸t t¨ng ®é nh¹y vµ ®é chÝnh x¸c ®iÒu khiÓn. * TÝnh ®ång nhÊt vµ tinh khiÕt ®¶m b¶o chÊt láng ®­îc chä lµ chÊt láng cã tÝnh chÊt ®¼ng h­íng. * Kh«ng ¨n mßn hoÆc lµm biÕn d¹ng bÒ mÆt c¸c thiÕt bÞ cña hÖ thèng. * TÝnh æn ®Þnh vÒ m« ®un ®µn håi vµ träng l­îng riªng, kh«ng ®­îc bèc h¬i vµ tiªu hao trong ph¹m vi nhiÖt ®é lµm viÖc. TÝnh chÊt nµy cã ý nghÜa quan träng ®èi víi c¸c hÖ thèng lµm viÖc l©u dµi vµ t¶i träng cao. * Cã kh¶ n¨ng t¹o nªn mµng dÇu bÒn v÷ng trªn bÒ m¾t c¸c thiÕt bÞ th­êng ®­îc gäi lµ tÝnh b¸m. Nh­ng chó ý tÝnh chÊt b¸m kh«ng ®­îc qu¸ lín v× nã sÏ ¶nh h­ëng xÊu ®Õn c¸c c¬ cÊu cã ®é chÝnh x¸c cao, ®é nh¹y lín, c¸c van ®iÒu tiÕt, c¸c bé phËn ph©n phèi. * Hµm l­îng kh«ng khÝ Ýt: ta biÕt r»ng chÊt láng nµo còng cã kh¶ n¨ng hoµ tan kh«ng khÝ. NÕu hµm l­îng kh«ng khÝ trong chÊt láng nhiÒu sÏ g©y nªn mét sè t¸c h¹i nh­ gi¶m l­u l­îng m¸y, m¸y lµm viÖc kh«ng æn ®Þnh, nh¹y c¶m víi c¸c hiÖn t­îng x©m thùc vµ lµm cho dÇu chãng bÞ «xi ho¸... Tæn thÊt trong hÖ thèng thuû lùc còng t­¬ng tù nh­ tæn thÊt trong hÖ thèng b«i tr¬n ®· ®­îc tr×nh bµy ë trªn. 2.TruyÒn ®éng thuû lùc thÓ tÝch. Muèn truyÒn c¬ n¨ng tõ bé phËn dÉn ®éng ®Õn bé phËn lµm viÖc cña c¸c m¸y ngoµi c¸ch dïng c¸c lo¹i truyÒn ®éng c¬ khÝ, truyÒn ®éng ®iÖn... trong nh÷ng n¨m gÇn ®©y ng­êi ta cßn sö dông mét lo¹i truyÒn ®éng míi ®ã lµ truyÒn ®éng thuû lùc. TruyÒn ®éng thuû lùc lµ lo¹i truyÒn ®éng dïng m«i tr­êng chÊt láng lµm kh©u trung gian ®Ó truyÒn c¬ n¨ng. TruyÒn ®éng thuû lùc xuÊt hiÖn do yªu cÇu cÇn truyÒn nh÷ng c«ng suÊt t­¬ng ®èi lín víi c¸c ®Æc ®iÓm æn ®Þnh, dÔ ®iÒu khiÓn vµ tù ®éng ho¸... mµ c¸c truyÒn ®éng kh¸c kh«ng ®¸p øng ®­îc. MÆt kh¸c truyÒn ®éng thuû lùc cã ®é nh¹y vµ ®é chÝnh x¸c ®iÒu khiÓn cao ®iÒu khiÓn nhÑ nhµng vµ lµm viÖc an toµn nªn ngµy nay nã ®· vµ ®ang ®­îc sö dông réng r·i trong nhiÒu ngµnh c«ng nghiÖp kh¸c nhau. Trªn c¸c m¸y c«ng cô ®iÒu khiÓn sè CNC th× truyÒn ®éng thuû lùc th­êng ®­îc sö dông ®Ó quay hai trôc to¹ ®é A,B cña bµn quay, c¸c ®éng c¬ thuû lùc ®­îc dïng lµ c¸c ®éng c¬ b­íc thuû lùc hoÆc c¸c ®éng c¬ Servo thuû lùc. ¦u ®iÓm vµ nh­îc ®iÓm cña truyÒn ®éng thuû lùc. * ¦u ®iÓm cña truyÒn ®éng thuû lùc. TruyÒn ®éng thuû lùc cã c¸c ­u ®iÓm c¬ b¶n sau: - DÔ thùc hiÖn viÖc ®iÒu chØnh v« cÊp vµ tù ®éng ®iÒu chØnh vËn tèc chuyÓn ®éngcña c¸c bé phËn lµm viÖc trong m¸y, ngay c¶ khi m¸y ®ang lµm viÖc. - TruyÒn ®­îc c«ng suÊt lµm viÖc lín. - Cho phÐp ®¶o chiÒu chuyÓn ®éng cña c¸c c¬ cÊu chÊp hµnh dÔ dµng. - Cã thÓ ®¶m b¶o cho m¸y lµm viÖc æn ®Þnh kh«ng phô thuéc vµo sù thay ®æi t¶i träng bªn ngoµi. - KÕt cÊu gän nhÑ, cã qu¸n tÝnh nhá do träng l­îng trªn mét ®¬n vÞ c«ng suÊt truyÒn ®éng nhá, ­u ®iÓm nµy cã ý nghÜa lín ®èi víi c¸c hÖ thèng tù ®éng. - Do chÊt láng lµm viÖc trong truyÒn ®éng thuû lùc chñ yÕu lµ c¸c lo¹i dÇu kho¸ng cho nªn dÔ dµng b«i tr¬n c¸c chi tiÕt. - TruyÒn ®éng ªm hÇu nh­ kh«ng g©y ra tiÕng ån. - Cã thÓ ®Ò phßng sù cè khi m¸y qu¸ t¶i. * Nh­îc ®iÓm cña truyÒn ®éng thuû lùc. - Do ¸p suÊt lµm viÖc cña hÖ thèng t­¬ng ®èi cao nªn khã cã thÓ lµm kÝn c¸c buång lµm viÖc, ®ßi hái c¸c chi tiÕt ph¶i d­îc gia c«ng víi ®é chÝnh x¸c cao dÉn ®Õn gi¸ thµnh chÕ t¹o cao. - Yªu cÇu cao vÒ chÊt láng lµm viÖc nh­ ®é s¹ch, kh«ng ¨n mßn c¸c bÒ mÆt chi tiÕt, b«i tr¬n tèt, cã ®é nhít æn ®Þnh khi nhiÖt ®é thay ®æi... - VËn tèc truyÒn ®éng bÞ h¹n chÕ v× ph¶i ®Ò phßng hiÖn t­îng va ®Ëp thuû lùc, tæn thÊt cét ¸p, tæn thÊt ¸p suÊt, x©m thùc. C¸c bé phËn c¬ b¶n cña hÖ thèng truyÒn ®éng b»ng thuû lùc. HÖ thèng truyÒn ®éng thuû lùc bao gåm 3 phÇn chÝnh nh­ sau: * B¬m lµ nguån cung cÊp n¨ng l­îng cho hÖ thèng. * §éng c¬ thuû lùc lµ c¬ cÊu biÕn ®æi ¸p n¨ng thµnh ®éng n¨ng. * Bé phËn d©y dÉn, biÕn ®æi vµ ®iÒu chØnh. Trong phÇn ®Çu cña hÖ thèng (b¬m), c¬ n¨ng dÉn ®éng (cña ®éng c¬ ®iÖn ch¼ng h¹n) ®­îc biÕn thµnh ¸p n¨ng cña chÊt láng, ë phÇn thø 2 (®éng c¬ thuû lùc) ¸p n¨ng cña dßng chÊt láng ®­îc biÕn thµnh c¬ n¨ng cña ®éng c¬ thuû lùc lµm chuyÓn ®éng c¸c bé phËn chÊp hµnh. PhÇn d©y dÉn, biÕn ®æi vµ ®iÒu chØnh cã nhiÖm vô dÉn chÊt láng ®Õn c¸c n¬i cÇn thiÕt, ®iÒu chØnh vµ ®iÒu khiÓn l­u l­îng dßng chÊt lángphï hîp víi ®iÒu kiÖn lµm viÖc cña c¸c c¬ cÊu chÊp hµnh. Nhê truyÒn ®éng thuû lùc mµ chóng ta cã thÓ t¹o ra ®­îc nhiÒu d¹ng chuyÓn ®éng cña c¸c c¬ cÊu chÊp hµnh víi c¸c quy luËt tuú ý (chuyÓn ®éng quay, chuyÓn ®éng tÞnh tiÕn...). Dùa vµo d¹ng chuyÓn ®éng cña c¬ cÊu chÊp hµnh cã thÓ chia truyÒn ®éng thuû lùc thµnh c¸c d¹ng sau: * TruyÒn ®éng thuû lùc thùc hiÖn chuyÓn ®éng tÞnh tiÕn, * TruyÒn ®éng thuû lùc thùc hiÖn chuyÓn ®éng quay, * TruyÒn ®éng thuû lùc vi sai... C¸c m¸y thuû lùc bao gåm cã c¸c lo¹i b¬m vµ ®éng c¬ thuû lùc. B¬m ®­îc dÉn ®éng b»ng ®éng c¬ ®iÖn sÏ ®Èy chÊt láng b»ng ¸p suÊt thuû tÜnh, ®éng c¬ thuû lùc sÏ biÕn ®æi ¸p n¨ng cña chÊt láng thµnh c¬ n¨ng cña nã. VÒ nguyªn t¾c, bÊt kú mét m¸y thuû lùc nµo còng ®Òu cã thÓ lµm viÖc thuËn nghÞch tøc lµ lµm hai nhiÖm vô cña b¬m vµ ®éng c¬.VÒ cÊu t¹o cña c¸c thiÕt bÞ (b¬m, ®éng c¬, d©y dÉn...) trªn ®· ®­îc tr×nh bµy trong phÇn thiÕt kÕ hÖ b«i tr¬n m¸y. 3.C¸c th«ng sè c¬ b¶n cña c¸c m¸y thuû lùc. Theo nguyªn lý, ¸p suÊt cña chÊt láng trong c¸c m¸y thuû lùc chØ phô thuéc vµo t¶i träng bªn ngoµi. NÕu ®¶m b¶o buång lµm viÖc hoµn toµn kÝn th× l­u l­îng cña m¸y thuû lùc kh«ng phô thuéc vµo ¸p suÊt (ë ®©y ta gi¶ thiÕt chÊt láng dïng trong hÖ thèng thuû lùc lµ kh«ng chÞu nÐn), cßn ¸p suÊt cã thÓ t¨ng lªn bao nhiªu còng ®­îc tuú thuéc vµo ¸p suÊt phô t¶i vµ c«ng suÊt b¬m khi ®ã l­u l­îng cña m¸y thuû lùc chØ phô thuéc vµo vËn tèc c¬ cÊu chÊp hµnh. NÕu vËn tèc chuyÓn ®éng cña c¬ cÊu chÊp hµnh thay ®æi th× l­u l­îng cña m¸y còng thay ®æi. Nh­ng trong thùc tÕ, buång lµm viÖc cña m¸y thuû lùc kh«ng thÓ ®¶m b¶o tuyÖt ®èi kÝn ®­îc víi mäi trÞ sè cña ¸p suÊt, khi t¶i träng lµm viÖc t¨ng lªn ®Õn mét gi¸ trÞ nµo ®ã sÏ xuÊt hiÖn hiÖn t­îng rß rØ chÊt láng, nÕu tiÕp tôc t¨ng t¶i träng n÷a th× sù rß rØ còng t¨ng theo vµ khi ¸p suÊt t¨ng ®Õn mét gi¸ trÞ ¸p suÊt tíi h¹n nµo ®ã th× l­u l­îng cña m¸y sÏ hoµn toµn mÊt m¸t do sù rß rØ. Ngoµi ra ¸p suÊt lµm viÖc cßn phô thuéc vµo søc bÒn cña m¸y. Do ®ã ®Ó ®¶m b¶o sù lµm viÖc b×nh th­êng cña m¸y thuû lùc ta cÇn ph¶i h¹n chÕ ¸p suÊt lµm viÖc tèi ®a b»ng c¸ch sö dông c¸c lo¹i van an toµn. Khi t¶i träng ngoµi t¨ng ®Õn mét gi¸ trÞ tíi h¹n nµo ®ã th× van an toµn sÏ tù ®éng th¶i bít chÊt láng ®Ó gi¶m bít ¸p suÊt lµm viÖc cña m¸y. D­íi ®©y lµ c¸c th«ng sè lµm viÖc c¬ b¶n cña c¸c m¸y thuû lùc nãi chung. * L­u l­îng: l­u l­îng lý thuyÕt Q1 (lµ l­u l­îng ch­a kÓ ®Õn sù rß rØ) cña m¸y thuû lùc b»ng tæng thÓ tÝch lµm viÖc cña m¸y trong mét ®¬n vÞ thêi gian. Q1 = q1.n Trong ®ã: q1 lµ l­u l­îng riªng cña m¸y (trong mét chu kú lµm viÖc) nã còng chÝnh lµ thÓ tÝch lµm viÖc cña m¸y trong mét chu kú. n lµ sè chu kú lµm viÖc cña m¸y trong mét ®¬n vÞ thêi gian th­êng lµ sè vßng quay cña trôc m¸y. L­u l­îng lý thuyÕt Q1 lín h¬n l­u l­îng thùc tÕ Q cña m¸y v× trong thùc tÕ lµm viÖc cña m¸y cßn cã sù rß rØ. Q1 lµ l­u l­îng tÝnh trong c¶ qu¸ tr×nh trong mét thêi gian nªn ®­îc gäi lµ l­u l­îng trung b×nh lý thuyÕt. * ¸p suÊt: ta biÕt r»ng cét ¸p cña c¸c m¸y thuû lùc ®­îc t¹o nªn chñ yÕu bëi sù thay ®æi ¸p suÊt tÝnh trong chÊt láng khi chuyÓn ®éng qua m¸y do ®ã trong lÜnh vùc m¸y thuû lùc th­êng dïng ¸p suÊt ®Ó biÓu thÞ cho kh¶ n¨ng t¶i cña m¸y. Cét ¸p H vµ ¸p suÊt p cã mèi liªn hÖ víi nhau theo c«ng thøc sau: (ë ®©y g lµ träng l­îng riªng cña chÊt láng lµm viÖc). ¸p suÊt trong buång lµm viÖc cã liªn quan ®Õn lùc t¸c dông hoÆc m« men t¸c dông cña m¸y - §èi víi c¸c m¸y thuû lùc cã chuyÓn ®éng tÞnh tiÕn (pÝt_t«ng) ¸p suÊt lµm viÖc t¸c dông lªn pÝt_t«ng t¹o nªn mét lùc lµ P: P = p.W Trong ®ã W lµ diÖn tÝch lµm viÖc cña pÝt_t«ng. - §èi víi c¸c m¸y thuû lùc cã chuyÓn ®éng quay, ¸p suÊt lµm viÖc t¸c dông lªn r«to t¹o nªn mét m« men quay M M = kM.p kM lµ mét h»ng sè ®èi víi mét m¸y nhÊt ®Þnh phô thuéc vµo kÕt cÊu vµ kÝch th­íc m¸y gäi lµ hÖ sè m« men. HÖ sè m« men lý thuyÕt kM cã thÓ ®­îc suy ra tõ c¸c c«ng thøc tÝnh c«ng suÊt lý thuyÕt: N = g.Q1.H Þ N = p.Q1 MÆt kh¸c N = w.M Þ Þ HÖ sè m« men thùc tÕ cña m¸y kTT nhá h¬n hÖ sè m« men lý thuyÕt kM vµ phô thuéc vµo hiÖu suÊt cña m¸y. C«ng thøc lµ c«ng thøc tÝnh m« men chung cho c¶ b¬m vµ ®éng c¬ khi ta ch­a kÓ ®Õn tæn thÊt c«ng suÊt lµm viÖc cña c¸c m¸y thuû lùc. C«ng thøc tÝnh m« men khi cã tæn thÊt. Ta biÕt khi m¸y lµm viÖc kh«ng cã tæn thÊt th× N = NTL (N lµ c«ng suÊt trªn c¸c trôc lµm viÖc, NTL lµ c«ng suÊt thuû lùc), khi cã tæn thÊt th× c«ng suÊt trªn c«ng t¸c kh¸c c«ng suÊt thuû lùc. Tæn thÊt n¨ng l­îng trong c¸c m¸y thuû lùc bao gåm cã 3 lo¹i sau: Tæn thÊt cét ¸p cña dßng ch¶y qua m¸y vµ tæn thÊt nµy gäi lµ tæn thÊt thuû lùc ®­îc ®¸nh gi¸ b»ng hiÖu suÊt cét ¸p hay hiÖu suÊt thuû lùc ký hiÖu lµ hH. Tæn thÊt ma s¸t cña c¸c bé phËn c¬ khÝ trong m¸y thuû lùc gäi lµ tæn thÊt c¬ khÝ ®­îc ®¸nh gi¸ b»ng hiÖu suÊt c¬ khÝ ký hiÖu lµ hCK. Tæn thÊt do sù rß rØ dÇu ra ngoµi lµm gi¶m l­u l­îng c«ng t¸c cña m¸y ®­îc gäi lµ tæn thÊt l­u l­îng ®­îc ®¸nh gi¸ b»ng hiÖu suÊt l­u l­îng hQ. Do vËy tæn thÊt toµn bé lµ h = hH.hCK.hQ M¸y thuû lùc do cã tæn thÊt nªn N ¹ NTL cô thÓ lµ: * §èi víi c¸c b¬m = g = Trong ®ã h < 1 lµ hiÖu suÊt cña b¬m. * §èi víi ®éng c¬: N = h.NTL = h.g.Q.H = h.p.Q Trong ®ã h < 1 lµ hiÖu suÊt cña ®éng c¬ thuû lùc. Nh­ vËy c«ng thøc tÝnh m« men cña trôc b¬m vµ trôc ®éng c¬ (cã chuyÓn ®éng quay) lµ: * §èi víi b¬m: * §èi víi ®éng c¬: §èi víi c¸c m¸y thuû lùc, tæn thÊt thuû lùc t­¬ng ®èi nhá (v× ®éng n¨ng cña c¸c phÇn tö láng nhá) nªn th­êng coi hH » 1, do ®ã h = hCK.hQ C«ng suÊt cña c¸c ®éng c¬ thuû lùc: §èi víi c¸c ®éng c¬ cã chuyÓn ®éng tÞnh tiÕn N§T = p.v §èi víi c¸c ®éng c¬ cã chuyÓn ®éng quay: N§Q = M.w Trong ®ã: p lµ ¸p suÊt t¸c dông lªn pÝt_t«ng, v lµ vËn tèc chuyÓn ®éng cña xy lanh, M lµ m« men quay trôc, w lµ vËn tèc gãc cña trôc. Ch­¬ng VI. ThiÕt kÕ hÖ thèng khÝ nÐn. I.Kh«ng khÝ _ chÊt láng c«ng t¸c. Trong c¸c hÖ thèng khÝ nÐn, chÊt láng c«ng t¸c lµ kh«ng khÝ ®­îc nÐn ë mét ¸p suÊt nhÊt ®Þnh. Khi tÝnh to¸n c¸c hÖ thèng khÝ nÐn trong kü thuËt vµ trong c¸c thiÕt bÞ dïng khÝ nÐn, c¸c ®¹i l­îng th­êng ®­îc quan t©m nhÊt lµ ¸p suÊt p, khèi l­îng riªng (hoÆc träng l­îng riªng g) nhiÖt ®é T vµ ®é nhít ®éng lùc häc m (hoÆc ®é nhít ®éng häc n). Kh¸i niÖm vÒ ®é nhít ®éng häc cña kh«ng khÝ còng t­¬ng tù víi kh¸i niÖm vÒ ®é nhít cña chÊt láng nãi chung. HÖ sè ®é nhít ®éng häc cña kh«ng khÝ phô thuéc vµo nhiÖt ®é nh­ng ®é t¨ng lªn cña nã theo nhiÖt ®é kh«ng nhiÒu. VÝ dô: n (ë 20OC) = 1,8.10-7(N.s/m2) n(ë 60OC) = 2,06.10-7(N.s/m2). §éng häc cña dßng ch¶y kh«ng khÝ nÐn trong c¸c hÖ truyÒn ®éng khÝ nÐn: §Ó ®­a nguån khÝ tíi c¸c c¬ cÊu chÊp hµnh - c¸c thiÕt bÞ biÕn ®æi n¨ng l­îng ng­êi ta ph¶i sö dông c¸c ®­êng èng dÉn khÝ phô thuéc vµo ®iÒu kiÖn lµm viÖc cña c¸c bé phËn biÕn ®æi n¨ng l­îng. Ng­êi ta ph©n chÕ ®é chuyÓn ®éng cña dßng khÝ trong èng thµnh hai d¹ng sau: * ChÕ ®é ch¶y dõng trong ®­êng èng lµ chÕ ®é ch¶y mµ trong ®ã vËn tèc trung b×nh cña dßng khÝ vµ ¸p suÊt t¹i mçi mÆt c¾t lµ mét ®¹i l­îng bÊt biÕn theo thêi gian. * ChÕ ®é ch¶y ch­a dõng lµ chÕ ®é ch¶y mµ trong ®ã vËn tèc trung b×nh vµ c¶ ¸p suÊt t¹i mét mÆt ph¼ng bÊt kú lµ c¸c ®¹i l­îng biÕn thiªn theo thêi gian. ChÕ ®é ch¶y ch­a dõng lµ chÕ ®é ch¶y kh¸ ®Æc tr­ng cho ®a sè c¸c thiÕt bÞ khÝ nÐn thùc hiÖn c¸c qu¸ tr×nh c«ng nghÖ phøc t¹p kh¸c nhau, trong ®ã khÝ nÐn chØ ®­îc ®­a tíi c¸c bé phËn biÕn ®æi trong nh÷ng kho¶ng thêi gian nhÊt ®Þnh, thËm chÝ rÊt ng¾n.  Tæn thÊt trong hÖ thèng ®­êng èng dÉn khÝ. §­êng èng dÉn khÝ cã chiÒu dµi cµng lín vµ cã h×nh d¸ng cµng phøc t¹p th× tæn thÊt do ma s¸t theo chiÒu dµi ®­êng èng cµng lín, trong mét sè tr­êng hîp, tæn thÊt nµy cßn phô thuéc vµo ¸p suÊt vµ t¨ng khi ¸p suÊt trong ®­êng èng t¨ng (khi cÇn thùc hiÖn mét qu¸ tr×nh c«ng nghÖ nµo ®ã). Tæn thÊt n¨ng l­îng trong ®­êng èng dÉn khÝ vµ hÖ thèng khÝ nÐn ®­îc tÝnh theo c«ng thøc sau: - Tæn thÊt côc bé: Dpc = xk..r - Tæn thÊt däc theo ®­êng èng: Dpd = lk.r ( v lµ vËn tèc trung b×nh cña dßng khÝ). Gi¸ trÞ cña xk vµ lk cã thÓ lÊy trong c¸c sæ tay tra cøu thuû lùc, khÝ nÐn. HÖ sè ma s¸t lk phô thuéc vµo sè Reynolds (Rek), nh­ng trong c¸c hÖ thèng khÝ nÐn gi¸ trÞ cña Rek lín h¬n gi¸ trÞ tíi h¹n mét c¸ch ®¸ng kÓ (Rek>>Rkth = 2300) vµ chÕ ®é dßng ch¶y th­êng lµ dßng ch¶y rèi nªn khi tÝnh to¸n cã thÓ coi lk = const, gi¸ trÞ cña nã ®­îc x¸c ®Þnh b»ng thùc nghiÖm lk = 0,02 ¸ 0,03. VËn tèc trung b×nh cña dßng khÝ ®­îc sö dông trong hÖ thèng khÝ nÐn thùc tÕ th­êng dao ®éng tõ 10 ¸17 m/s. NÕu nh­ tÝnh ®Õn c¶ sù thay ®æi khèi l­îng riªng r cña chÊt khÝ theo chiÒu dµi ®­êng èng th× ta ph¶i tÝnh tæn thÊt chi tõng ®o¹n èng ®ñ nhá ®Ó cã thÓ coi trªn ®o¹n ®ã khèi l­îng riªng r kh«ng thay ®æi. HÖ thèng khÝ nÐn. TËp hîp tÊt c¶ c¸c thiÕt bÞ khÝ nÐn ®­îc liªn hÖ vµ t¸c ®éng qua l¹i víi nhau theo mét s¬ ®å nhÊt ®Þnh, nh»m ®¶m b¶o mét quy luËt chuyÓn ®éng ®Þnh tr­íc cña bé phËn c«ng t¸c ®­îc gäi lµ hÖ truyÒn ®éng khÝ nÐn. C¸c thiÕt bÞ khÝ nÐn ®­îc ph©n lo¹i theo chøc n¨ng thµnh c¸c nhãm sau: * C¬ cÊu chÊp hµnh khÝ nÐn: ®­îc dïng ®Ó biÕn ®æi trùc tiÕp n¨ng l­îng cña khÝ nÐn thµnh ®éng n¨ng chuyÓn ®éng c¬ häc cña bé phËn c«ng t¸c thùc hiÖn mét c«ng ®o¹n c«ng nghÖ cho tr­íc. * ThiÕt bÞ ph©n phèi khÝ nÐn: ®­îc dïng ®Ó thay ®æi h­íng ®i cña dßng khÝ tõ nguån ®Õn c¸c khoang lµm viÖc cña c¬ cÊu chÊp hµnh vµ x¶ khÝ tõ ®ã ra ngoµi khÝ quyÓn. * ThiÕt bÞ ®iÒu khiÓn: ®­îc sö dông ®Ó t¹o lËp vµ ®¶m b¶o tr×nh tù lµm viÖc cña c¸c bé phËn c«ng t¸c t­¬ng øng víi quy luËt chuyÓn ®éng cÇn thiÕt cña chóng. II.ThiÕt kÕ s¬ ®å hÖ thèng khÝ nÐn HÖ thèng ®­êng èng dÉn khÝ nÐn trong m¸y CNC ®­îc bè trÝ nh­ sau: KhÝ nÐn ®­îc dÉn tõ m¸y nÐn khÝ sè (1) qua bé läc khÝ (2). ë ®©y khÝ ®­îc lµm s¹ch vµ kh« tr­íc khi ®­îc dÉn vµo m¸y, t¹i ®©y ¸p suÊt khÝ ®­îc kiÓm tra b»ng mét ®ång hå ®o ¸p suÊt (3). Sau khi khÝ ®­îc lµm s¹ch vµ kh« tõ bé läc khÝ nÐn ®­îc chia lµm hai ®­êng, ®­êng sè mét ®­îc ®­a vµo van chia (4) t¹i ®©y khÝ ®­îc chia ra lµm bÈy ®­êng c¸c ®­êng èng ®ã cã nhiÖm vô sau. §­êng èng sè ba vµ èng sè bèn dÉn khÝ nÐn qua mét van tiÕt l­u (5) van nµy cã t¸c dông ®IÒu chØnh l­îng khÝ vµo xy lanh khÝ nÐn (6). Xy lanh khÝ nÐn (6) cã t¸c dông dÉn ®éng ô chøa dao, dÞch chuyÓn sang tr¸I hoÆc sang ph¶I. §­êng èng sè n¨m, s¸u vµ t¸m cã t¸c dông dÉn khÝ nÐn vµo xy lanh khÝ nÐn (7). Xy lanh cã nhiÖm vô thay dao tù ®éng cho trôc chÝnh. §­êng èng sè b¶y cã nhiÖm vô dÉn khÝ nÐn ®Ó l¾p c¸c hÖ thèng thæi khÝ, lµm s¹ch phoi. §­êng èng sè chÝn cã nhiÖm vô dÉn khÝ nÐn vµo côm trôc chÝnh (8) thæi khÝ cïng víi dÇu d­íi d¹ng s­¬ng mï vµo b«I tr¬n vµ lµm m¸t trôc chÝnh. §­êng èng sè hai cã nhiÖm vô dÉn khÝ nÐn vµo van chia (9) tõ ®©y khÝ nÐn ®­îc dÉn vµo xy lanh khÝ nÐn (10) xy lanh nµy phôc vô cho hÖ thèng tay quay A,B (trôc thø n¨m). H×nh 37. S¬ ®å cung cÊp khÝ nÐn. 2. S¬ ®å bè trÝ hÖ thèng khÝ nÐn cña m¸y. 1. §­êng khÝ ®i vµo (tõ m¸y nÐn khÝ), 2. Bé läc khÝ vµ hót Èm, 3. §­êng khÝ ®i ra, 4. §ång hå ®o ¸p, 5, Van chia vµ ®iÒu khiÓn, 6, C¸c d©y dÉn khÝ ®Õn c¸c vÞ trÝ cÇn thiÕt. H×nh 38. S¬ ®å bè trÝ d©y trªn m¸y. KhÝ nÐn ®­îc cung cÊp tõ m¸y nÐn khÝ sÏ ®­îc ®­a ®Õn bé läc khÝ sè 2 qua cöa sè 1. T¹i bé läc vµ hót Èm sè 2 kh«ng khÝ sÏ ®­îc lµm kh« vµ lo¹i bá c¸c t¹p chÊt nh­ bôi, bÈn... sau ®ã khÝ ®i theo ®­êng sè 3 ®Õn van chia cã thÓ ®iÒu khiÓn ®­îc sè 5. T¹i ®©y khÝ nÐn ®­îc ph©n chia tíi tõng bé phËn lµm viÖc ®Ó thùc hiÖn c¸c c«ng viÖc nhÊt ®Þnh th«ng qua hÖ thèng ®­êng d©y dÉn sè 6. §ång hå ®o ¸p sè 4 sÏ b¸o hiÖu ¸p suÊt thùc tÕ cña hÖ thèng. III. TÝnh to¸n khÝ nÐn trong thay dao tù ®éng Trong qu¸ tr×nh lµm viÖc cña m¸y dông cô lu«n lu«n ®­îc gi÷ bëi hÖ thèng c¸c lß xo ®Üa. C¸c lß xo nµy lu«n bÞ nÐn ®Ó sinh ra lùc ®µn håi h­íng lªn trªn vµ gi÷ cho dông cô kh«ng bÞ r¬i ra khái vÞ trÝ ®· ®­îc ®Þnh vÞ trong qu¸ trÝnh c¾t. C¸c lß xo nµy chØ sinh ra lùc ®ñ lín ®Ó gi÷ dao cßn viÖc truyÒn m«_men xo¾n cho dông cô ®­îc thùc hiÖn th«ng qua hai chèt h×nh ch÷ nhËt. §Ó thay dao th× ta ph¶i sinh ra mét lùc ®Ó nÐn thªm hÖ thèng lß xo mét kho¶ng lµ Dl n÷a, lóc ®ã d­íi t¸c ®éng cña träng l­îng b¶n th©n con dao nã sÏ ®­îc ®­a ra khái vÞ trÝ lµm viÖc, lóc ®ã nã sÏ ®­îc æ tÝch dông cô nhËn vµ ®­îc xÕp vµo mét vÞ trÝ nhÊt ®Þnh trªn ®ã. Khi thay dao tù ®éng th× tÊt c¶ c¸c dao cÇn thiÕt cho qu¸ tr×nh gia c«ng ®Òu ®· ®­îc ®Æt s½n trªn æ tÝch dông cô theo nh÷ng vÞ trÝ nhÊt ®Þnh. Khi m¸y nhËn ®­îc lÖnh thay dao th× tr­íc hÕt con dao ®ang gia c«ng ph¶i ®­îc lÊy ra vµ ®Æt vµo vÞ trÝ t­¬ng øng cña nã trªn æ tÝch dông cô sau ®ã æ tÝch dông cô sÏ ®­a con dao cÇn thiÕt ®Õn vÞ trÝ cÇn thay. Lóc ®ã hÖ thèng khÝ nÐn sÏ sinh ra mét lùc ®Ó Ðp toµn bé hÖ thèng lß xo ®Üa vµ c¬ cÊu kÑp dao xuèng mét ®o¹n lµ Dl khi lùc Ðp mÊt ®i th× c¸c miÕng kÑp sÏ bãp l¹i vµ ®­îc hÖ thèng lß xo ®Üa kÐo lªn ®Þnh vÞ vµ gi÷ chÆt trong suèt qu¸ tr×nh gia c«ng. ViÖc sinh lùc cña hÖ thèng khÝ nÐn trong tr­êng hîp nµy ®­îc thùc hiÖn th«ng qua mét xy lanh cã ®­êng kÝnh c«ng t¸c lµ d. KhÝ nÐn ®­îc cung cÊp tõ m¸y nÐn khÝ cÇn ph¶i cã ¸p suÊt ®ñ lín ®Ó thùc hiÖn viÖc thay dao vµ c¬ cÊu gi÷ dao ph¶i cã mét hÖ sè an toµn nhÊt ®Þnh ®Ó ®¶m b¶o an toµn khi lµm viÖc tr¸nh dao bÞ r¬i ra trong qu¸ tr×nh lµm viÖc. V× vËy khi tÝnh to¸n lùc gi÷ dao ta ph¶i cã thªm mét hÖ sè an toµn K. NghÜa lµ lùc ®µn håi do hÖ thèng lß xo ®Üa sinh ra ph¶i lín h¬n träng l­îng cña dao (träng l­îng ®µi dao + träng l­îng b¶n th©n dao). H×nh 39. Khi ®ã: F1lx = K1.Pd (1). Trong ®ã: K1 lµ hÖ sè an toµn, Pd lµ khèi l­îng tæng céng cña ®µi dao vµ dao, F1lx lµ lùc ®µn håi cña hÖ thèng lß xo ®Üa khi lµm viÖc. Do ®é c«n cña ®µi dao vµ ®é c«n cña trôc chÝnh ®­îc chÕ t¹o chÝnh x¸c cao nªn khi kh«ng cßn lùc gi÷ dao cña hÖ thèng lß xo ®Üa n÷a th× b¶n th©n träng l­îng dao ch­a ®ñ ®Ó kÐo dao ra khái vÞ trÝ lµm viÖc khi ®ã ®Ó dao cã thÓ ra khái vÞ trÝ lµm viÖc mét c¸ch dÔ dµng ng­êi ta dïng mét luång khÝ thæi vµo trong (h×nh vÏ) ®Ó t¹o thªm lùc ®Èy dao ra. Gäi p lµ ¸p suÊt khÝ nÐn ®­îc cung cÊp vµo xy lanh. Khi ®ã lùc do xy lanh pit_t«ng sinh ra sÏ lµ : F = .p  XÐt hÖ lùc khi thay dao: Do hÖ lùc c©n b»ng nªn ta cã: + + = 0 ChiÕu lªn ph­¬ng th¼ng ®øng ta cã: Pd + F – Flx = 0 (2). H×nh 40. Ta thÊy trong ba thµnh phÇn lùc ë trªn th× hai lùc Pd vµ F lµ hai thµnh phÇn kh«ng thay ®æi trong suèt qu¸ tr×nh thay dao, cßn thµnh phÇn lùc ®µn håi cña hÖ th«ng lß xo ®Üa thay ®æi do nã tiÕp tôc bÞ nÐn thªm mét ®o¹n lµ Dl. Khi ®ã lùc ®µn håi do hÖ th«ng lß xo sinh ra sÏ lµ: Flx = F1lx+ K.Dl (3). Trong ®ã K lµ hÖ sè cøng cña hÖ lß xo, Dl lµ chiÒu dµi dÞch chuyÓn ®Ó thay dao, F1lx lµ lùc ®µn håi cña hÖ lß xo khi gi÷ dao. Thay (1) vµ (3) vµo (2) ta cã: Pd + F – ( K1.Pd + K.Dl ) = 0 Þ F = K1.Pd + K.Dl - Pd Þ .p = Pd( K1 – 1 ) + K.Dl. Þp = 4 ThÓ tÝch khÝ nÐn trong buång lµm viÖc cña xy lanh ®­îc x¸c ®Þnh nh­ sau: VkhÝ = . Dl §­êng kÝnh trong cña èng dÉn khÝ nÐn ®­îc tÝnh theo c«ng thøc: d = 2. (cm). Trong ®ã: Vkhi lµ thÓ tÝch khÝ nÐn qua èng dÉn (chÝnh lµ thÓ tÝch khÝ trong xy lanh c«ng t¸c), (cm3), v lµ tèc ®é dßng khÝ, cm/s (th­êng v = 10 ¸ 17 m/s), t lµ thêi gian cÇn thiÕt ®Ó n¹p ®Çy khÝ, s. Trong qu¸ tr×nh thiÕt kÕ ®­êng èng dÉn khÝ th­êng ®­îc chän theo tiªu chuÈn nªn ta cã thÓ x¸c ®Þnh ®­îc thêi gian cÇn thiÕt ®Ó khÝ n¹p ®Çy xy lanh: t = (s). Khi m¸y nhËn ®­îc lÖnh thay ®æi dông cô (thay ®æi b»ng tay hoÆc tù ®éng) lóc ®ã van ph©n phèi khÝ sÏ më cöa van dÉn khÝ vµo trong xy lanh khÝ n»m trªn côm trôc chÝnh t¹o thµnh mét lùc Ðp hÖ thèng lß xo ®Üa xuèng, do ®é c«n cña ®µi dao vµ lç c«n trôc chÝnh cho nªn khi kh«ng cßn lùc kÐo cña lß xo n÷a thi dao vÉn kh«ng thÓ ra khái vÞ trÝ ®· ®­îc ®Þnh vÞ do ®ã ta dïng thªm mét luång khÝ n÷a thæi vµo khoang trèng trong lßng trôc chÝnh ®Ó ®Èy dao ra ngoµi. Cã hai h×nh thøc thay dao lµ thay dao b»ng tay vµ thay dao tù ®éng. Thay dao b»ng tay: lµ h×nh thøc thay dao ®­îc thùc hiÖn b»ng tay. Khi m¸y nhËn ®­îc lÖnh thay dao b»ng tay th× m¸y sÏ ngõng c¸c qu¸ tr×nh gia c«ng l¹i vµ chê. Khi ng­êi c«ng nh©n thùc hiÖn viÖc thay dao th× tr­íc hÕt ph¶i lÊy con dao hiÖn cã ra sau ®ã ®­a con dao míi vµo. Khi con dao trong m¸y ®­îc ®­a ra th× ng­êi c«ng nh©n sÏ dïng tay ®ì lÊy sau ®ã ®­a con dao vµo vïng thay dao vµ nhÊn nót b¸o hiÖu cho m¸y biÕt lµ con dao cÇn thay ®· s½n sµng. Khi Êy c¸c c¬ cÊu ®Þnh vÞ vµ kÑp chÆt dao tù ®éng sÏ ho¹t ®éng vµ kÑp chÆt lÊy con dao khi thay dao xong th× ch­¬ng tr×nh gia c«ng l¹i ®­îc tiÕp tôc. Qu¸ tr×nh nh¶ dao vµ kÑp dao ®­îc thùc hiÖn tù ®éng nhê hÖ thèng khÝ nÐn vµ lß xo ®Üa. Thay dao tù ®éng: Khi m¸y nhËn ®­îc lÖnh thay dao tù ®éng th× ch­¬ng tr×nh gia c«ng sÏ ngõng l¹i vµ trôc chÝnh sÏ ®­îc ®­a vÒ vÞ trÝ ®Ó thay dao, vÞ trÝ nµy ®· ®­îc c¸c nhµ s¶n xuÊt quy ®Þnh. H×nh 41. H×nh 42. Qu¸ tr×nh thay dao ®­îc thùc hiÖn nh­ sau: Van ®iÒu tiÕt khÝ sÏ më cöa van cña mét xy lanh khÝ ®Ó më n¾p sè 5 cña æ tÝch dao. §Ó ®¶m b¶o cho con dao sau khi ®­îc thay ra ph¶i ®­îc tr¶ l¹i ®óng vÞ trÝ ban ®Çu cña nã, do ®ã cho nªn ®ång thêi víi viÖc më n¾p sè 5 th× ®éng c¬ b­íc sè 4 sÏ ®­a tay ®ì sè 6 t­¬ng øng víi con dao cÇn ®­îc thay ra h­íng vÒ phÝa trôc chÝnh. Khi cöa sè 5 ®· ®­îc më, van ®iÒu tiÕt khÝ sÏ më cöa van ®­a khÝ nÐn vµo cöa A cña xy lanh khÝ sè 1. Do t¸c dông cña dßng khÝ cã ¸p suÊt lªn bÒ mÆt cña pit_t«ng sÏ t¹o ra mét lùc ®Èy toµn bé æ tÝch dao sang bªn ph¶i, hµnh tr×nh dÞch chuyÓn cña hÖ thèng ®­îc khèng chÕ bëi gê sè 3. Khi hÖ thèng dÞch chuyÓn sang ph¶i th× tay ®ì sè 6 sÏ ®­îc luån vµo r·nh cña ®µi dao. Sau khi hÖ thèng æ tÝch dao ®· dÞch chuyÓn xong th× hÖ thèng khÝ nÐn thùc hiÖn viÖc nh¶ dao b¾t ®Çu ho¹t ®éng. H×nh 43. Song song víi qu¸ tr×nh ®ã lµ qu¸ tr×nh trôc chÝnh ®i lªn mét ®o¹n ®ñ ®Ó cho ®µi dao tho¸t ra khái lç c«n cña trôc chÝnh víi mét ®é an toµn vÒ kho¶ng c¸ch nhÊt ®Þnh ®¶m b¶o khi æ tÝch dao ®­îc dÉn ®éng b»ng mét ®éng c¬ b­íc sè 4 quay kh«ng bÞ va ch¹m víi côm trôc chÝnh. §éng c¬ b­íc ®­îc sö dông trong tr­êng hîp nµy cã sè b­íc trªn mét vßng quay b»ng béi sè cña sè dông cô tèi ®a mµ æ tÝch dao cã thÓ chøa ®­îc. §éng c¬ b­íc quay vµ ®­a dông cô cÇn thay ®Õn vÞ trÝ cã t©m trïng víi t©m cña trôc chÝnh. Khi ®ã trôc chÝnh sÏ ®i xuèng vµ hÖ thèng kÑp dao tù ®éng sÏ ho¹t ®éng ®Ó kÑp chÆt con dao míi ®­îc thay. Khi ®· kÑp xong con dao cÇn ®­îc thay th× van ®iÒu khiÓn khÝ nÐn sÏ më cöa cho dßng khÝ ®i vµo cöa B cña xy lanh 1 cßn cöa A ®­îc th«ng víi khÝ trêi. Lùc cña dßng khÝ sinh ra sÏ ®Èy toµn bé hÖ thèng æ tÝch dao sang tr¸i vµ hµnh tr×nh cña nã ®­îc khèng chÕ bëi gê sè 2. Khi hÖ thèng ®· dõng l¹i th× van ®iÒu tiÕt khÝ nÐn sÏ më th«ng cöa cña xy lanh khÝ dÉn ®éng n¾p sè 5 víi khÝ trêi. D­íi t¸c dông cña mét lß xo vßng n¾p sè 5 sÏ ®ãng l¹i, kÕt thóc qu¸ tr×nh thay dao. TÝnh to¸n ¸p suÊt khÝ nÐn cÇn thiÕt ®­a vµo xy lanh sè 1 ®Ó thùc hiÖn viÖc ®­a hÖ thèng æ tÝch dao vµo vÞ trÝ thay dao. Tr­êng hîp khÝ nÐn ®i vµo cöa A cña xy lanh. Gäi: pA, lµ ¸p suÊt khÝ nÐn cÇn thiÕt ®­a vµo cöa A cña xy lanh 1 ®Ó nã cã thÓ ®­a hÖ thèng æ tÝch dao sang ph¶i víi ®é an toµn lµ KA. P lµ träng l­îng cña toµn bé hÖ thèng æ tÝch dao khi nã chøa ®Çy dông cô. f lµ hÖ sè ma s¸t gi÷a mÆt tr­ît cña hÖ thèng æ tÝch dao vµ bÒ mÆt dÉn h­íng cho hÖ thèng æ tÝch dao. D vµ d lÇn l­ît lµ ®­êng kÝnh xy lanh vµ ®­êng kÝnh c¸n pÝt_t«ng. H×nh 44. XÐt ph­¬ng tr×nh c©n b»ng lùc ta cã: pA.S = K.P.f Víi lµ diÖn tÝch c«ng t¸c cña xy lanh. Tõ hai ph­¬ng tr×nh trªn ta cã thÓ tÝnh ®­îc ¸p suÊt cÇn thiÕt khi biÕt ®­îc träng l­îng cña hÖ thèng æ tÝch dao, ®­êng kÝnh trong cña xy lanh, hÖ sè ma s¸t, hÖ sè an toµn cÇn thiÕt theo c«ng thøc sau: Tr­êng hîp khÝ nÐn ®i vµo cöa B cña xy lanh. Gäi pB lµ ¸p suÊt cÇn thiÕt cña khÝ nÐn ®­îc ®­a vµo cöa B cña xy lanh ®Ó nã cã thÓ ®­a hÖ thèng æ tÝch dao sang tr¸i víi ®é an toµn lµ K1. XÐt ph­¬ng tr×nh c©n b»ng lùc ta cã: pB.S1 = K1.P.f Víi lµ diÖn tÝch c«ng t¸c cña xy lanh khÝ sè 1 khi khÝ nÐn ®­îc ®i vµo qua cöa B. Þ ch­¬ngVII. ThiÕt kÕ hÖ thèng lµm m¸t. 1. ThiÕt kÕ hÖ thèng ®­êng èng Trong qu¸ tr×nh c¾t gät nhiÖt ®é trong vïng c¾t sinh ra rÊt cao dÉn ®Õn mét sè hiÖn t­îng cã h¹i nh­ lµm cho dông cô c¾t chãng mßn, gi¶m ®é chÝnh x¸c gia c«ng, lµm biÕn d¹ng chi tiÕt gia c«ng...v× vËy viÖc lµm nguéi vïng c¾t lµ mét biÖn ph¸p c«ng nghÖ quan träng nh»m n©ng cao tuæi bÒn cña dông cô, ®é chÝnh x¸c gia c«ng. §èi víi c¸c m¸y CNC do m¸y lµm viÖc liªn tôc ë chÕ ®é gia c«ng cao cho nªn viÖc lµm nguéi vïng c¾t lµ mét biÖn ph¸p n©ng cao hiÖu suÊt sö dông m¸y, ®¶m b¶o ®é chÝnh x¸c gia c«ng cña m¸y...cho nªn trong c¸c m¸y CNC ng­êi ta trang bÞ mét hÖ thèng lµm nguéi b»ng dung dÞch tr¬n l¹nh hoÆc lµm nguéi b»ng khÝ ®· ®­îc lµm m¸t hoÆc kÕt hîp c¶ hai ph­¬ng ph¸p. HÖ thèng nµy gåm cã mét b¬m lµm nhiÖm vô cung cÊp cho chÊt láng cho hÖ thèng lµm m¸t cña m¸y, c¸c van chia, van an toµn, hÖ thèng d©y dÉn ®Ó ®­a dung dÞch lµm m¸t ®Õn c¸c ®iÓm cÇn thiÕt. Ngoµi ra ng­êi ta cßn trang bÞ thªm sóng phun dung dÞch tr¬n l¹nh ®Ó lµm nhiÖm vô dän s¹ch phoi. §Çu c¸c vßi phun dung dÞch ®­îc g¾n trªn ®Çu trôc chÝnh, ®o¹n èng ë phÇn nµy gåm nhiÒu khíp cÇu ®Ó cã thÓ h­íng dßng chÊt láng vµo vïng gia c«ng mét c¸ch dÔ dµng. Khi kh«ng sö dông dung dÞch tr¬n l¹nh vµo qu¸ tr×nh lµm m¸t n÷a th× ta cã thÓ kho¸ c¸c kho¸ l¹i hoÆc dïng lÖnh ®iÒu khiÓn ng­ng ho¹t ®éng cña b¬m. H×nh 45. S¬ ®å hÖ thèng dung dÞch tr¬n l¹nh TÝnh to¸n l­u l­îng cña b¬m ViÖc dïng chÊt láng tr¬n nguéi l¹nh t­íi vµo vïng c¾t lµm t¨ng ®é bÒn cña dông cô c¾t chÊt l­îng gia c«ng bÒ mÆt tèt h¬n, lµm t¨ng n¨ng suÊt vµ sö dông chÕ ®é c¾t cao h¬n. Ngoµi ra viÖc sö dông n­íc lµm l¹nh cã ¶nh h­ëng tèt ®Õn qu¸ tr×nh c¾t v× nã lµm nhiÖm vô t¸ch phoi vµ lµm l¹nh chi tiÕt. HÖ thèng lµm l¹nh chi tiÕt ®· ®­îc tiªu chuÈn ho¸. a. B¬m th­êng dïng b¬m ly t©m víi ®éng c¬ ®iÖn cung cÊp l­u l­îng tíi 200l/phót vµ ¸p lùc 2at. NÕu n­íc lµm l¹nh cÇn ph¶i dÉn ®Õn chç gia c«ng víi ¸p lùc lín ®Ó t¸ch phoi th× dïng b¬m b¸nh r¨ng cã thÓ cho ¸p lùc tíi 5 at. L­u l­îng cña b¬m trong hÖ thèng lµm l¹nh ®­îc x¸c ®Þnh nh­ sau. NÕu gi¶ thiÕt r»ng toµn bé c«ng xuÊt khi c¾t chuyÓn thµnh nhiÖt vµ nhiÖt nµy chØ hoµn toµn do n­ãc lµm l¹nh hÊp thô th× chóng ta cã ph­¬ng tr×nh c©n b»ng nhiÖt nh­ sau : Q.g.c.Dt = (102.60N/427)kcal/phut Khi n­íc lµm l¹nh lµ ªmun-xi cã g = 1 kg/lit c = 1 kcal/kgo c Ta cã Q = 14N / .Dt lit/phut NÕu n­íc lµm l¹nh lµ dÇu kho¸ng chÊt cã g = 0,9 kg/lit c = 0,4 kcal/kgoc ta cã Q = 35N / .Dt lit/phót Trong ®ã: Q : L­u l­îng cña b¬m trong hÖ thèng lµm l¹nh. N : C«ng suÊt c¾t. Dt : §é t¨ng nhiÖt ®é cña n­íc lµm l¹nh phô thuéc vµo qu¸ tr×nh c¾t, ph­¬ng ph¸p dÉn n­íc l¹nh, sù nguéi l¹nh cña nã trong hÖ thèng v.v.. th­êng th× ta cã Dt = 15 – 25o NÕu n­íc lµm l¹nh ph¶i lµm thªm nhiÖm vô phô, t¸ch phoi, lµm nguéi chi tiÕt th× l­u l­îng cña b¬m cÇn ph¶i t¨ng lªn. Cã thÓ x¸c ®Þnh theo kinh nghiÖm hoÆc theo c«ng thøc: Q = Q1 + K.N Víi Q1 L­îng chÊt láng cÇn thiÕt ®Ó t¸ch phoi, th­êng Q1 = (10 – 30) lit/phót. K : HÖ sè tÝnh ®Õn sù dÉn nhiÖt K = 2 - 6 b. Thïng läc : §Ó lµm l¾ng cÆn th­êng th× ta lµm thïng läc riªng (b»ng t«n hµn). Muèn l¾ng cÆn ®Ó läc s¹ch n­íc, dÇu lµm l¹nh th× kÝch th­íc cña nã ®¶m b¶o cho toµn bé bôi bÈn ch×m xuèng ®¸y. XuÊt ph¸t tõ ®ã kÝch th­íc cña thïng läc cã thÓ x¸c ®Þnh nh­ sau. NÕu chuyÓn ®éng cña chÊt láng vµ c¸c bôi bÈn c©n b»ng th× ®iÒu kiÖn ®Ó c¸c bôi bÈn ch×m xuèng ®¸y lµ.