LI NểI U
Trong cụng cuc xõy dng v i mi t nc thỡ vic phỏt trin khoa
hc k thut ó ng dng vo lnh vc cụng nghip. nc ta ó nhp khỏ
nhiu cỏc loi mỏy múc,thit b hin i.Do vy ũi hi quỏ trỡnh ging dy
cho hc sinh,sinh viờn phi trang b nhng kin thc c bn v nguyờn lý
hot ng cng nh nguyờn tc vn hnh ca trang thit b nhm nm bt
kp thi vi thc t ca xó hi trong hin ti v trong nhng nm ti.
Trong quỏ trỡnh hc tp tai trng em ó c hc mụn hc Trang B
in, cng c kin thc mụn hc ny ó cú nhiu ti ỏn mụn hc v
cỏc loi mỏy khỏc nhau giao cho HS-SV.Em ó nhn ti:thit k h
truyn ng chớnh mỏy tin.Thit k h truyn ng chớnh mỏy tin l
ti tng i khú,trong thi gian lm ỏn va qua vi s n lc ca bn
thõn cựng s giỳp ch o tn tỡnh ca cỏc thy,cụ giỏo trong b mụn
trang b in c bit l s giỳp ch o tn tỡnh ca cụ giỏo:Nguyn
Minh Th em ó hon thnh xong bn ỏn ny.
ti gm 6 phn ln:
1-Tớnh chn cụng sut truyn ng
Em xin chân thành cảm ơn!
Vinh, ngày tháng năm 2010
Sinh viên

Nguyn Khc Hu
Phần I
Tính chọn công suất động cơ truyền động
I . Khái niệm chung :
1. Đặc điểm công nghệ :
Nhóm máy tiện rất đa dạng, gồm các máy tiện đơn giản, Rơvonve,
máy tiện vạn năng, chuyên dùng, máy tiện cụt, máy tiện đứng. Trên máy
tiện có thể thực hiện đợc nhiều công nghệ tiện khác nhau: Tiện trụ
ngoài, tiện trụ trong, tiện mặt đầu, tiện côn, tiện định hình Trên máy
tiện có thể thực hiện đợc doa, khoan và tiện ren bằng các dao cắt, dao

- Chiều sâu cắt : t (mm)
- Tuổi thọ của dao : T
Tốc độ cắt đợc xác đinh theo biểu thức kinh nghiệm :

( / )
. .
V V
V
z
x y
m
C
V m ph
T t S
=
Trong đó :
- t là chiều sâu cắt
- T là tuổi thọ (độ bền) của dao
- S là lợng ăn dao khi chi tiết quay đợc một vòng
- C
V
, x
V
, y
V
, m là hệ số mũ phụ thuộc vào chi tiết gia công, vật liệu làm
dao và phơng pháp gia công. Vật liệu gia công là gang, thép CT45 và vật
liệu làm dao bằng thép hợp kim cờng độ cao, nên chọn: C
V
= 40 ữ 260

: là đờng kính chi tiết (mm)
-
ct

: tốc độ góc của chi tiết (rad/s)
b. Lực cắt :
Là lực tác động tại điểm tiếp xúc giữa dao và chi tiết, lực đẩy tại điểm
tiếp xúc gọi là lực pháp tuyến chia làm ba thành phần :
- Lực tiếp tuyến F
z
: chống lại sự quay của chi tiết,
- Lực dọc trục F
x
: chống lại sự di chuyển của bàn dao.
- Lực hớng kính F
y
: Chống lại sự tì của dao và chi
tiết.
Tỉ lệ các thành phần lực : F
z
: F
y
: F
x
= 1 : 0,4 : 0,25
Lực cắt là thông số quan trọng xác định từ các chế độ cắt của máy. Thông
thờng lực cắt đợc xác định theo công thức kinh nghiệm :

n
Z

sinh ra khi lợng ăn dao và độ sâu ăn dao lớn, t-
ơng ứng với tốc độ cắt nhỏ V
zmin
; còn gọi là lực cắt lớn nhất F
max
xác định
bởi t, s tơng ứng với tốc độ cắt V
zmin
; nghĩa là tơng ứng với hệ thức :
F
max
. V
zmin
= F
min
.V
zmax

Sự phụ thuộc của lực cắt vào tốc độ nh hình vẽ :

d. Thời gian máy :
Là thời gian để gia công chi tiết, nó còn đợc gọi là thời gian công
nghệ hay thời gian hữu ích. Để tính thời gian máy phải căn cứ vào các
yếu tố của chế độ cắt gọt và phơng pháp gia công.

3
.10
( )
M
ad

2
Z
Z
F d
M N m
=

Trong đó : - F
Z
là lực cắt (N)
- d là đờng kính gia công (m)
Mô men hữu ích trên trục động cơ :
.
( . )
2.
Z
hi
F d
M N m
i
=

i là tỉ số truyền từ trục động cơ đến trục chính của máy.
* Đối với chuyển động chính là chuyển động tịnh tiến :
M
hi
= F
Z
.


à
(N)
F
N
- là lực đẩy tác dụng lên gờ trợt.

à
- là hệ số ma sát trợt phụ thuộc vào tốc độ mâm cặp ở tốc độ định
mức.
* ở chế độ xác lập lực kéo của các chuyển động mâm cặp đợc xác
định là tổng lực cắt và lực ma sát.
F
K
= F
Z
+ F
ms
= F
Z
+ [g (m
b
+ m
ct
) + F
y
] .
à
(N)
Khi đó mô men trên trục động cơ ứng với chuyển động quay là:


2. Hộp giảm tốc
3. Trục vít
4. Bánh vít
5. Bàn dao
6. Băng máy
Động cơ truyền động ăn dao sẽ đảm bảo một lực cần thiết để di
chuyển tịnh tiến bàn dao. Lực này đợc xác định bởi lực cản chuyển
động khi di chuyển bàn dao : F
ad
= k.F
x
+ F
ms
+ F
d
(N)
- k = (1,2
ữ
1,5) là hệ số dự trữ
- F
ms
: là lực ma sát của bàn dao ở hớng gờ trợt
- F
d
: là lực dính.
F
ms
=
à
. (g.m

chế độ làm việc là khởi động làm việc và ăn dao làm việc.
Khi khởi động, lực ăn dao xác định bởi 2 lực ma sát do khối lợng củ bộ phận
di chuyển và lực dính :
F
ad.kđ
=
0
à
.g.m
b
+F
d
(N)
Với
0
à
= 0,2
ữ
0,3 - hệ số ma sát khi khởi động.
Khi cơ cấu ăn dao làm việc, lực ăn dao đợc tính :
F
ad.lv
= k.F
x
+
à
.( g.m
b
+F
y


( . )
.
tv
c
M
M N m
i

=

i,

- là tỉ số và hiệu suất của bộ truyền
Khi xác định công suất động cơ truyền động ăn dao lần lợt chọn từ điều
kiện mô men lớn nhất trong hai trị số mô men tơng ứng với hai lực ăn dao
khi khởi động và làm việc. Bởi vì truyền động ăn dao thờng có phạm vi
điều chỉnh tốc độ rộng nên động cơ cần đợc kiểm tra theo điều kiện
mômen cản tĩnh ở tốc độ nhỏ nhất có tính đến sự giảm mô men động cơ
do điều kiện làm mát xấu và kiểm tra theo điều kiện mô men khởi
động.
Đồ thị phụ tải của truyền động chính Đồ thị phụ tải truyền động ăn dao
c. Phụ tải của cơ cấu truyền động chính máy tiện :
Truyền động chính máy tiện đứng có đặc thù riêng. Trên máy tiện
đứng chi tiết gia công có đờng kính lớn và đợc đặt trên mâm cặp nằm
ngang. Do trọng lợng mâm cặp và chi tiết lớn nên lực ma sát ở gờ trợt và
hộp tốc độ khá lớn.
Vì vậy phụ tải trên trục động cơ truyền động chính là tổng các thành
phần lực cắt, lực ma sát ở gờ trợt, lực ma sát ở hộp tốc độ.
Đồ thị biểu diễn các thành phần công suất của truyền động chính

b) - Muốn thành lập đồ thị phụ tải cho truyền động trong một chu kỳ, ta
phải xác định công suất hoặc mô men trên trục động cơ và thời gian làm
việc ứng với từng giai đoạn.
Công suất trên trục động cơ đợc xác định theo biểu thức :


Z
C
P
P
=

- là hiệu suất cơ cấu truyền động ứng với phụ tải P
Z

b
k
a
MM
M
pt
mshi
hi
++
=
+
=
1
1


)
+ B ớc 2 : Kiểm nghiệm động cơ theo những điều kiện cần thiết, tuỳ
thuộc vào đặc điểm cơ cấu truyền động mà động cơ đã chọn kiểm
nghiệm theo điều kiện phát nóng, quá tải và mở máy.
2. Ph ơng án chọn công suất động cơ cho hệ truyền động chính
Truyền động chính của máy tiện thờng làm việc ở chế độ dài hạn,
tuy nhiên khi gia công các chi tiết ngắn, ở các máy trung bình và nhỏ do quá
trình thay đổi nguyên công và chi tiết thời gian quá lớn nên truyền động
chính sẻ làm việc chế độ ngắn hạn lặp lại. Khi xác định công ruất
động cơ truyền động chính phải tiến hành tính toán ở chế độ nặng nề
nhất.
Để chọn công suất động cơ truyền động chính ta cần thực hiện các b ớc :
+ B ớc 1 : Xác định các nguyên công cần thiết trong quá trình gia công chi
tiết
+ B ớc 2 : Từ các yếu tố cắt gọt xác định tốc độ cắt, lực cắt, công suất cắt
và thời gian máy ứng với từng nguyên công.
+ B ớc 3 : Chọn nguyên công nặng nề nhất và giả thiết ở chế độ đó máy
làm việc ở chế độ định mức, từ đó tính hiệu suất của máy ứng với từng
nguyên công.
+ B ớc 4 : Tính công suất động cơ ứng với từng nguyên công.


Z
d
P
P
=
Giả thiết trong thời gian gá lắp, tháo gở, đo, kiểm tra kích thớc động cơ
làm việc không tải thì lúc này công suất trên trục động cơ chính là công
suất không đổi của máy P

ph
1 L
1
t
1
S
1

1
V
1
F
Z1
P
Z1
k
pt1

1
P
c1
t
M1
2 L
2
t
2
S
2


P t P t
P
t t
= =
= =
+
=
+
Trong đó : P
ci
, t
Mi
công suất trên trục động cơ, thời gian máy của nguyên
công thứ i
P
0j
, t
0j
công suất không tải trên trục động
cơ, thời gian làm việc không tải của máy.
P
0j
= P
0
Chọn động cơ có công suất định mức lớn
hơn 20 - 30 % công suất đẳng trị:
P

P
01
= (a + b).P
C01

P
02
= (a + b).P
CO2
Điều kiện kiểm nghiệm động cơ :

P
TB




P
dm

dm
dm
dm
dm
PP .
1



=

.
. axct m

.60 .10
-3
= 0,5 .d
ct.max
.
.minct

.60 .10
-3
(m/ph)


( )
. ax .min
. ax
.min
.
1000.1,047
2,094 /
500
ct m ct
ct m
ct
d
rad s
d




= =
1.2 Số nguyên công :
Theo yêu cầu đề tài ta có hai nguyên công :
- Nguyên công 1 (Khi tiện mặt trụ) L
1
= 400 mm.
- Nguyên công 2 (Khi tiện cắt ngang)
L
2
= 500 mm.
Chi tiết gia công : Gang, thép CT5 có kích thớc

1000mm x L 500mm.
Để động cơ làm việc với các nguyên công ta chọn :
- Tỷ số truyền i = 10
- Thời gian nghỉ sau mỗi nguyên công là 50 s
1.3 Tính các thông số đặc tr ng cho chế độ cắt :
1.3.1 Xác định tốc độ cắt :
- Khi tiện mặt trụ :

vv
yx
m
v
z
StT
C
V

z
V m ph
= =
Khi tiện ngang :

3 3
2
0,5. . .60.10 0,5 .1000 . 1,047. 60 .10 31,41 ( / )
z ct ct
V d m ph


= = =
1.3.2 Xác định lực cắt :
- Ta có :
n
z
yx
Fz
VStCF
FF
81,9
=
(N)
Vật liệu chi tiết gia công là gang, thép CT45; vật liệu làm dao là thép
hợp kim cờng độ cao nên ta chọn : C
F
= 300; x
F
= 1; y

0,15
0,15
2
0,1 0,35
2 2
200
0,306( )
. . 60 .31,41.16
v
v
y
m
z
C
t mm
T V S
= = =
1 0,75 0,15
2 2 2 2
9,81 . . . . 9,81 . 300 .0,306 .16 . 31,41 4295,7746( )
F F
x y
n
z F z
F C t S V N

= = =
1.3.3 Xác định lực ma sát và lực kéo :
a. Xác định lực ma sát :
F

0
là trọng lợng của chi tiết gia công.

2
0
. . . . . . ( ) . . .
2
ct
G m g V D g S L g D L g D

= = = =
Trong đó : D = 7,8 tấn/m
3
= 7800 kg/m
3
: khối lợng riêng của chi tiết
G
0
= 3,14.(
1
2
)
2
.0,5.7800 = 3061,5 (N)
F
N
: lực hớng kính đợc xác định theo tỷ lệ
F
Z
: F

à
= 1153,075 + 2773,726. 0,05 = 1291,7613 (N)
- Khi tiện cắt ngang :
F
Y2
= 0,4.F
Z2
= 0,4. 4295,7746 = 1718,31 (N)
F
ms2
=(G + G
0
+ F
Y2
).
à
= 1153,075 + 1718,31. 0,05 = 1238,991 (N)
b. Xác định lực kéo :
F
K
= F
ms
+ F
Z
- Lực ma sát khi máy có tải nhng dao cha ăn vào chi tiết gia công :
F
Kcad
= F
ms.cad
= 1153,075 (N)

576,5375( . )
2 2
mscad
Z cad
M
M N m= = =
- Khi tiện mặt trụ :

1 1
1
.
6934,315.400
1386863( . )
2 2
Z
Z
F d
M N m= = =
- Khi tiện cắt ngang :

2 2
2
. 4295,7746.250
536971,825( . )
2 2
Z
Z
F d
M N m
= = =

Z
hi
M
M
i
= = =
(N.m)
+ Khi tiện cắt ngang :

2
.2
536971,825
53697,1825
10
Z
hi
M
M
i
= = =
(N.m)
Chọn giá trị định mức ứng với nguyên công nặng nề nhất
M
đm
= M
hi max
= M
hi1
= 138686,3 (N.m)
- Hệ số phụ tải:


1
1 0,85
0,1765
0,85
dm
dm dm
dm
a b




+ = = =
+ Hệ số tổn hao không biến đổi :
a = 0,6.( a
đm
+ b
đm
) = 0,6.0,176 = 0,106
+ Hệ số tổn hao biến đổi :
b = 0,4.( a
đm
+ b
đm
) =0,4.0.176 = 0,0705
Nguyên công nặng nề nhất ứng với nguyên công 2 khi tiện trụ:
- Khi tiện trụ:

1


2
2
1 1
0,753
0,1
1 1 0,07
0,39
pt
a
b
k

= = =
+ + + +
- Khi máy có tải nhng dao cha ăn vào chi tiết gia công :

.
57,65375
0,00042
138686,3
hicad
pt cad
dm
M
k
M
= = =
.
1153,075.81, 48
1,57( )
60.10 60.10
Kcad Z
Z cad
F V
P kw
= = =

+ Khi máy có tải dao ăn vào chi tiết gia công :

1 1
1
3 3
. 8226,0673.81,48
11,171( )
60.10 60.10
K Z
Z
F V
P kw= = =

- Khi tiện cắt ngang :
+ Khi máy có tải nhng dao cha ăn vào chi tiết gia công :

2
2.
3 3
.

Khi tiện mặt trụ :
+ Khi máy có tải nhng dao cha ăn vào chi tiết gia công :

1
1.
1,57
402,56 ( )
0,0039
Z cad
C cad
cad
P
P kw

= = =

+ Khi máy có tải dao ăn vào chi tiết gia công :

1
1
1
11,171
13,14 ( )
0,85
Z
C
P
P kw

= = =

= = =

Giả thiết trong quá trình tháo lắp chi tiết kiểm tra kích thớc, chuyển
đổi từ nguyên công này sang nguyên công khác. Động cơ quay không tải,
công suất gọi là công suất không tải của máy :
P
01
= a.P
đm1
= 0,1.402,56 = 40,256 (kw)
P
02
= a. P
đm2
= 0,1.153,846 = 15,3846 (kw)
1.3.6 Xác định thời gian máy :
Ta có :
'
2 .
. . .
M
ct ct
L L L
t
n S S S


= = =
- Khi tiện mặt trụ:
1

L L
t s ph
V S




= = = = =
1.3.7 Chọn tốc độ động cơ :
n =
3
3
3
max
1
max max
60.10 .
60.10 .
60.10 .81,48
1556,943
. . 3,14.1000
Z
Z
V
V
d d

= = =
(vg/ph)
1.3.8 Phạm vi điều chỉnh :

ct

F
Z
N
P
Z
KW K
Pt

P
C
KW
t
M
ph
1 500 2 3 81,48 1,05 6934,315 11,171 1 0,85 13,14 0,67
2 1000 0,31 16 31,41 1,57 4295,775 2,897 0,39 0,753 3,85 2,08
Công suất động cơ đợc chọn theo công suất đẳng trị :
2 2
2 2
2 2 2 20 0
1 1
2 2
0
1 1
. .
(13,14) .0,67 (3,85) .2,08 (40,256 15,3846 ).0,83
0,67 2,08 2.0,83
ci Mi j j

, vỏ bảo vệ, làm
việc dài hạn có phạm vi điều chỉnh tốc độ 1: 2.
Kiểu P
đm
(kW)
n (vg/ph) I
đm
(A) r
kt
R
U
+ R
CTF
n
max
U (v)
290

H
46,5 1500 - 1800 238 59 0,035 1800 220 v
1.3.10 Kiểm nghiệm động cơ :
Kiểm nghiệm bằng phơng pháp tổn thất trung bình.

1 1 2 2 01 01 02 02
1 2 01 02
. . . .
M M
TB
M M
P t P t P t P t

Ta có:
2,32.0,67 0,68.2,08 71.0,83 27,15.0,83
19,146
0,67 2,08 2.0,83
TB
P
+ + +
= =
+ +
(kw)
Điều kiện kiểm nghiệm động cơ :

P
TB




P
đm

1
1 0,85
. .153,846 27,15
0,85
dm
dm dm
dm
P P