Đồ án Thiết kế chi tiết và lập quy trình công nghệ gia công trục chính may khoan

LỜI NÓI ĐẦU Hiện nay khoa học kỹ thuật đang phát triển với một tốc độ như vũ bão, mang lại những lợi ích to lớn cho con người về tất cả các lĩnh vực tinh thần và vật chất. Để nâng cao đời sống của nhân dân, để hoà nhập vào sự phát triển chung của các nước trên thế giới, Đảng và nhà nước ta đã đề ra mục tiêu trong những năm tới là thực hiện “Công nghiệp hoá và hiện đại hoá đất nước”. Muốn thực hiện “Công nghiệp hoá và hiện đại hóa đát nước”, một trong những ngành cần quan tâm phát triển mạnh đó là cơ khí chế tạo vì cơ khí chế tạo đóng vai trò quan trọng trong việc sản xuất ra các thiết bị, công cụ cho mọi ngành kinh tế quốc dân, tạo điều kiện cần thiết để các ngành này phát triển mạnh hơn. Đồ án tốt nghiệp đóng vai trò quan trọng trong quá trình đào tạo trở thành người kỹ sư. Quá trình làm đồ án tốt nghiệp giúp cho sinh viên hiểu rõ hơn, thực tế hơn với những kiến thức lý thuyết của môn học trong quá trình học tập, đồng thời nâng cao khả năng vận dụng sáng tạo những kiến thức này trong quá trình làm đồ án cũng như công tác sau này. Qua quá trình được đào tạo tại trường, với vốn kiến thức rộng mà nhà trường đã trang bị cho, em được giao đồ án tốt nghiệp với đề tài: “Thiết kế chi tiết và lập quy trình công nghệ gia công trục chính may khoan”. Với sự cố gắng của bản thân, sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo Nguyễn Hoàng Nghị đến nay em đã hoàn thành đề tài tốt nghiệp được giao. Tuy nhiên do trình độ cũng như kiến thức thực tế còn nhiều hạn chế do đó bản đồ án của em không tránh khỏi những thiếu sót. Vì vậy em rất mong sự góp ý chỉ bảo tận tình của các thầy cô và ý kiến của các bạn sinh viên. Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Nguyễn Hoàng Nghị và các thầy cô trong hội đồng cơ học máy. Sinh viên thiết kế Trần Quốc Cường PHẦN I THIẾT KẾ CHI TIẾT KHÁI QUÁT MÁY KHOAN, LƯỚI ĐỒ THỊ VÒNG QUAY SƠ ĐỒ ĐỘNG HỌC 1.Khái quát máy khoan 1.1. Công dụng Máy khoan dùng để tạo hình những bề mặt trụ tròn trong bằng dụng cụ khoan, khoét, doa. Ngoài công dụng chính là khoan lỗ, máy doa còn có thể gia công ren trong lỗ bằng ta rô, doa thô, mài nghiền lỗ, cắt đĩa từ vật liệu dạng tấm. Phương pháp tạo hình ở đây là phương pháp vết, do cấu trúc phần tạo hình của các máy khoan vạn năng có dùng dạng cấu trúc như những máy tiện. Nhìn chung các máy khoan khác nhau là do một vài biến hình phụ thuộc vào bố cục và công dụng đặc biệt của nó. Riêng máy khoan cần có cấu trúc động học phức tạp hơn vì nó có nhiều chuyển động phụ do động cơ riêng truyền dẫn. Cấu trúc động học của máy khoan lỗ sâu cũng phức tạp hơn, nó có thêm nhóm động học để di động chiều trục mũi khoan theo chu kỳ nhằm thoát phoi dễ dàng. Các kích thước cơ bản của máy khoan là: đường kính lớn nhất khoan được đối với vật liệu gia công đã quy định, số côn mooc trục chính, hành trình lớn nhất của trục chính để bàn máy hay tấm đế. Độ chính xác khi khoan thường đạt cấp 12 – 13, Ra = 3,5 – 12,5 µm vì vậy khoan thường là nguyên công gia công thô để chuẩn bị cho các nguyên công bán tinh và tinh, ngoài ra khoan cũng là bước chuẩn bị cho bước cắt ren lỗ tiêu chuẩn. 1.2.Phân loại a. Máy khoan bàn một trục chính: Dùng để khoan lỗ nhỏ, máy được dùng nhiều trong ngành chế tạo dụng cụ, trục chính có số vòng quay cao. b. Máy khoa đứng: Được dùng rộng rãi để gia công lỗ trên các chi tiết không lớn, khi gia công ta phải xê dịch chi tiết sao cho trục, mũi khoan trùng với chi tiết cần khoan. c. Máy khoan cần d. Máy khoan nhiều trục chính : Cho năng suất cao nhiều hơn so với máy khoan một trục chính. Máy khoan nhiều trục chính có 3 dạng sau đây: + Bố cục chuỗi trục chính nối tiếp: Để khoan tuần tự các lỗ khác nhau trên một chi tiết hoặc gia công một lỗ bằng các dụng cụ khác nhau. + Bố cục thành ụ trục chính: để khoan đồng thời nhiều lỗ. Truyền dẫn tới trục chính bằng khớp Cácđăng hoăc trục mềm. + Máy tổ hợp nhiều trục chính: Dùng trong sản xuất hàng loạt lớn, hàng khối. e. Máy khoan lỗ sâu: Dùng để gia công các lỗ có chiều dài lớn gấp nhiều lần đường kính (dạng nòng súng), có loại máy khoan từ một bên hoặc hai bên đồng thời. Khi khoan đường kính với chiều dài nhỏ hơn 1000mm thì phôi có chuyển động quay tròn. Khi khoan đường kính lớn hơn, chi tiết nặng thì mũi khoan đặc biệt sẽ quay và ăn dao dọc trục. 1.3. Ký hiệu máy: Theo quy định của một số nước (Liên Xô cũ, Việt Nam…) Các loại máy cắt kim loại được chia dựa vào đặc tính của chuyển động chính và chuyển động chạy dao. Người ta chia ký hiệu máy bằng các con số và chữ cái biểu thị đó là máy gì, đặc tính chủ yếu thế nào. Theo quy định của Liên xô ký hiệu máy như sau: + Chữ số đầu tiên trong ký hiệu chỉ kiểu máy chức năng. + Chỉ số tiếp theo chỉ kiểu máy khoan + Hai chữ số cuối chỉ đường kính lớn nhất khoan được (Dmax) 1_Máy tiện 6_Máy phay 2_Máy khoan, máy doa 7_Máy bào, máy xọc 3_Máy mài 8_Máy cưa, máy cắt 4_Máy tổ hợp 9_Các loại máy khác 5_Máy gia công răng Theo quy định của Việt Nam (TCVN – CT – 63 ) quy định các chữ cái nhóm máy được ký hiệu bằng chữ cái đầu tiên tên máy . T_ Máy tiện P_Máy bào K_Máy khoan, máy doa B_Máy bào, máy xọc M_Máy mài C_Máy cưa, máy cắt R_Máy gia công răng,ren D_Máy doa Về dạng máy và cỡ máy cũng ký hiệu như Liên Xô, máy đã cải tiến thêm chữ cái A , B, C,… đặt ở sau chữ số dầu tiên. 2. Sơ đồ động học máy 2H125
3. Lưới đồ thị vòng quay
Với máy khoan đứng 2H125 có 12 cấp tốc độ Động cơ có công suất : 2,2 (Kw) Số vòng quay: 1.440 (vòng/phút) B. TÍNH TOÁN SƠ BỘ ĐƯỜNG KÍNH CÁC TRỤC LIÊN QUAN VÀ XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CHIỀU DÀI TRỤC CHÍNH 1.Xác định công suất trên các trục và đường kính sơ bộ 1.1. Công suất trên các trục: Động cơ có Nđc = 2.2 ( kw ) = N0 + Trục 1 : N1 = n0 .ηk . ηô1 Trong đó : ηk : là hiệu suất của khớp truyền Tra bảng (2 – 3 ) [ 1 ] chọn ηk = 1 ηô1 : là hiệu suất của một cặp ổ lăn Tra bảng (2 – 3 ) [ 1 ] chọn ηô1 = 0.99 N1 = 2,2 . 1 . 0,99 = 2.18 (Kw ) + Trục II : NII = N0 .η
.ηBRT
Trong đó : ηBRT : Là hiệu suất của bộ truyền bánh răng Tra bảng (2 – 3 ) [ 1 ] chọn ηBRT = 0.97 NII = 2,2 . 0,992 . 0,97 = 2,09 (Kw ) + Trục III : NIII = N0 . η
. η
= 2,2 .0,993 .0,972 = 2 (Kw) + Trục IV : NIV = N0 . η
. η
= 2,2 .0,994 .0,973 = 1,93 (Kw) + Trục V : NV = N0 . η
. η
= 2,2 .0,996 . 0,975 = 1,81 (Kw) 1.2. Số vòng quay trên các trục : * Để tính mô men xoắn lớn nhất ta xác định số vòng quay nmin trên các trục : + Trục I : nI = nđc = 1440 (v/ph) + Trục II : nII = nI .io = 1440 .
= 672 (v/ph) + Trục III : nIII = nII .i1 = 672 .
= 480 (v/ph) + Trục IV : nIV = nIII .i2 = 480 .
= 171,4 (v/ph) + Trục V : nv = nIV . i3 = 171,4 .
= 44,5 (v/ph) 1.3. Mômen xoắn lớn nhất trên các trục : Theo công thức : Mj = 9,55. 106 .
(N.mm) + Trục I : MI = 9,55. 106 .
= 14060 (N.mm) + Trục II : MII = 9,55. 106 .
= 29133 (N.mm) + Trục III : MIII = 9,55. 106 .
= 39194 (N.mm) + Trục IV : MIV = 9,55. 106 .
= 105863 (N.mm) + Trục V : MV = 9,55. 106 .
= 388438 (N.mm) 1.4. Xác định đường kính sơ bộ trên các trục. Theo công thức: d ≥

(mm) (10 – 9) [1] Trong đó: M: Là mô men xoắn (N.mm) [τ]: ứng suất xoắn cho phép (Mpa) Với vật liệu là thép 45 có [τ] = (15 ÷ 30) (Mpa) + Trục I: dI ≥
= 15,2
(mm) + Trục II: dII ≥
= 19,4
(mm) + Trục III: dIII ≥
= 21,4
(mm) + Trục IV: dIV ≥
= 29,8
(mm) + Trục V: dV ≥
= 45,96
(mm) Vậy chọn đường kính sơ bộ các trục là: dI = 16 (mm) dII = 20 (mm) dIII = 22 (mm) dIV = 30 (mm) dV = 46 (mm) 1.5. Xác định kích thước chiều dài trục chính từ bản vẽ ta có: l12: Là khoảng công xôn và được tính theo công thức: l12 = 0,5.(lm12 + b0) + k3 + hn + b0 lm12: là khoảng cách từ gối đỡ 0 đến tiết diện thứ i trên trục l12 = 85 (mm) b0: Là chiều rộng ổ lăn, b0 =25 (mm) k3 = 20 (mm) hn = 20 (mm) Theo bảng (10 – 3) [1]
l12 = 0,5.(85+25) + 15 + 20 + 25 = 100 (mm) Tương tự ta có: l21 = 2.l23 Trong đó : l23 = l22 + 0,5.( lm22 + lm23) + k1 l22 = 0,5.( lm22 + b0) + k1 + k2 lm22 = 45 (mm) k1 = 10 (mm) k2 = 10(mm) Theo bảng (10 – 3) [1]
l22 = 0,5.(45+25) + 10 + 10 = 55 (mm)
l23 = 55 + 0,5.(45 + 45) + 10 = 110 (mm)
l21 = 2.l23 = 2.110 = 220 (mm) Vậy: l01 = k1 + a0 + b1 + b2 + b3 + 2.b0 + hn Trong đó: b2 , b3: Là chiều dài của bánh răng ăn khớp với bánh răng di trượt trên trục V do đó : b2 = b3 = 42,5 (mm) b1 : Là bánh răng cố định của xích chạy dao: b1 = 20 (mm) l01 = 10 + 10 + 30 + 65 + 65 + 2.25 + 20 = 250 (mm) Dựa vào kích thước của vỏ hộp, các chi tiết cố định và hành trình của trục chính khoan được ta xác định được chiều dài của l13 : l13 = 255 (mm) Vậy tổng chiều dài trục chính là: lv = l12 + l21 + l13 + l01 = 100 + 220 + 255 + 150 = 725 (mm)
 C. TÍNH TOÁN ĐƯỜNG KÍNH TRỤC CHÍNH 1. Đặt tải trọng tác dụng lên trục 1.1. Tại vị trí ăn khớp giữa bánh răng Z17 – Z67 Lực tác dụng lên bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng được tính theo công thức (10 – 1) [1]. Ft1 =


Ft2 =

(N) Fr1 = Ft1.tg
w
Fr2 = Ft2.tg
w (N)
Trong đó: T1 , T2 : là mô men xoắn trên các trục dẫn và trục bị dẫn. dw1 , dw2 : là đường kính vòng lăn bánh dẫn và bánh bị dẫn. dw1 = m . Z1 = 2,5 . 17 = 42,5 (mm) dw2 = m . Z2 = 2,5 . 67 = 167,5 (mm) Ft1 =
= 4638 (N) Fr1 = 3695 .tg200 = 1688 (N) Do công suất cắt lớn hơn nhiều so với công suất chạy dao. Lấy công suất chạy dao bằng
công suất cắt.
NVI =
. NV =
. 1,75 = 0,35 (KW) Mô men xoắn trên trục VI là: MVI = 9,55.106 .
= 130227 (Nmm) 1.2. Tại vị trị ăn khớp giữa bánh răng Z56 – Z28. Ft2 =
= 1592 (N) Fr2 = 1592.tg200 = 579 (N) 1.3. Tại vị trí bánh răng Z28 – Z48. Ft3 =
= 1009 (N) Fr3 = 1009.tg200 = 658 (N) 1.4. Mô men xoắn nà lực chiều trục khi khoan: Mô men xoắn MZ được tính theo công thức [trang 21 - III] MZ = 10.Cm.Dq.Sy.kp (Nm)
MZ = 10.0,0345.252.0,250,8.1= 71,13 (Nm) = 71130 (Nmm) Lực chiều trục khi khoan được tính theo công thức [trang 21 - III] P0 = 10.Cp.Dq.Sy.kp (N)
P0 = 10.68.252.0,250,8.1 = 140197,7 (N). Trong đó: d là đường kính gia công lớn nhất đối với vật liệu đã quy định: D = 25 (mm) Các hệ số Cp , Dq , Sy , kp là các hệ số ảnh hưởng tra trong sổ tay công nghệ ché tạo máy. 2. Sơ đồ hoá lực tác dụng lên trục. Là phương pháp lươc bỏ những yếu tố không quan trọng và giữ lại các yếu tố quan trọng để được sơ đồ tính. Phép sơ đồ hoá bao gồm các bước: + Sơ đồ hoá vật liệu + Sơ đồ hoá lien kết + Sơ đồ hoá ngoại lực + Sơ đồ hoá kích thước hình dáng hình học Ta có sơ đồ như hình vẽ.
3. vẽ biểu đồ mô men tại các vị trí ăn khớp. Biểu đồ mô men được vẽ tại vị trí trục khoan được hành trình lớn nhất.Biểu đồ siêu tĩnh được vẽ sau khi đã xác định được các thành phần mô men của các gối trung gian. 3.1. Tại vị tri ăn khớp Z17 – Z67 a, biểu đồ mô men Mx
* Phản lưcl tại gối D:
= RD . 150 – 55 –Fr3 . 37,5 = 0
RD =
=
= 783 (N)
Rc = Fr1 + Fr3 = RD = 1688 + 658 – 783 = 1563 (N) Ta có hệ phương trình 3 mô men: M0l1 + 2(l1 + l2).M1 + M2l2 = -6
1p M1l2 + 2(l2 + l3).M2 + M3l3 = -6
2p Trong đó: M0 = M3 = 0 ; l1 = 220 (mm) ; l2 = 255 (mm) ; l3 = 150 (mm) từ biểu đồ Mp ta thấy
1p = 0
2p =

=
5861.2,5.37,5 = 1098975 b21 = 112,5 +
.37,5 = 125
= 58612,5.17,5 = 1025719 b22 = 95 +
.37,5 = 103,75
=
.15772,5.17,5 = 138009 b23 = 95 +
.17,5 = 100,83
=
.74385.95 = 3533287,5 b24 =
.95 = 63,33

2p =
=
= - 3209792. Thay vào hệ phương trình 3 mô men ta được: 2(220 + 255 ).M1 + M2255 = 0 M2255 + 2(255 + 150).M2 = 16339223,8 Giải hệ ta được: M1 = - 6971 (Nmm) M2 = 25971 (Nmm) vậy Mst = Mp + M1 + M2 b, Biểu đồ mô men My
*Phản lực tại gối D:
= RD . 150 –Ft1 . 55 + Ft3. 37,5 = 0
RD =
=
= 1448,4 (N)
Rc = Fr1 + Fr3 = RD = 1688 + 658 – 783 = 1563 (N)
Rc = Ft1 - RD - Ft3 = 4638 – 1448,4 – 1009 = 2180,6 (N) Ta có hệ phương trình 3 mô men: M0l1 + 2(l1 + l2).M1 + M2l2 = -6
1p M1l2 + 2(l2 + l3).M2 + M3l3 = -6
2p Trong đó: M0 = M3 = 0 ; l1 = 220 (mm) ; l2 = 255 (mm) ; l3 = 150 (mm) từ biểu đồ Mp ta thấy
1p = 0
2p =

=
.81772,5.37,5 = 1533234 b21 = 112,5 +
.37,5 = 125
= 81772,5.17,5 = 1431019 b22 = 95 +
.37,5 = 103,75
=
.55825,5.17,5 = 488473 b23 = 95 +
.17,5 = 100,83
=
.137598.95 = 6535905 b24 =
.95 = 63,33

2p =
=
= 5355294. Thay vào hệ phương trình 3 mô men ta được: 2(220 + 255 ).M1 + M2255 = 0 M2255 + 2(255 + 150).M2 = -32131763 Giải hệ ta được: M1 = 11630,8 (Nmm) M2 = 43330,4 (Nmm) vậy Mst = Mp + M1 + M2 c, Vẽ biểu đồ mô men xoắn. Với MZ1 = 388438 (Nmm) MZ2 = 74277 (Nmm)
d. Vẽ biểu đồ lực dọc
3.2. Tại vị trý ăn khớp Z56 – Z28 a, Biểu đồ mô men Mx
* Phản lực tại gối D:
= RD . 150 – Fr2 . 115 – Fr3 . 37,5 = 0
RD =
=
= 608,4 (N)
Rc = Fr2 + Fr3 - RD = 642 + 658 – 608,4 = 628,6 (N) Ta có hệ phương trình 3 mô men: M0l1 + 2(l1 + l2).M1 + M2l2 = -6
1p M1l2 + 2(l2 + l3).M2 + M3l3 = -6
2p Trong đó: M0 = M3 = 0 ; l1 = 220 (mm) ; l2 = 255 (mm) ; l3 = 150 (mm) từ biểu đồ Mp ta thấy
1p = 0
2p =

=
.23572,5.37,5 =441984 b21 = 112,5 +
.37,5 = 125
= 21294.17,5 = 1650285 b22 = 35 +
.37,5 = 73,75
=
.2278,5.17,5 = 88292 b23 = 35 +
.77,5 = 86,67
=
.21294.35 = 372645 b24 =
.35 = 23,33

2p =
= = - 1288684
Thay vào hệ phương trình 3 mô men ta được: 2(220 + 255 ).M1 + M2255 = 0 M2255 + 2(255 + 150).M2 = 7732104 Giải hệ ta được: M1 = - 2799 (Nmm) M2 = 10427 (Nmm) vậy Mst = Mp + M1 + M2 b, Biểu đồ mô men My
* Phản lực tại gối D:
= RD . 150 – Ft3 . 37,5 - Ft2. 115 = 0
RD =
=
= 968 (N)
Rc = Ft3 + RD – Ft2 = 1009 + 968 – 1592 = 385 (N) Ta có hệ phương trình 3 mô men: M0l1 + 2(l1 + l2).M1 + M2l2 = -6
1p M1l2 + 2(l2 + l3).M2 + M3l3 = -6
2p Trong đó: M0 = M3 = 0 ; l1 = 220 (mm) ; l2 = 255 (mm) ; l3 = 150 (mm) từ biểu đồ Mp ta thấy
1p = 0
2p =

=
.14437,5.37,5 = 270703 b21 = 112,5 +
.37,5 = 125
= 33880.77,5 = 2625700 b22 = 35 +
.37,5 = 73,75
=
.48317,7.77,5 = 1872303 b23 = 35 +
.77,5 = 86,67
=
.33880.35 = 592900 b24 =
.35 = 23,33

2p =

= 76115,7. Thay vào hệ phương trình 3 mô men ta được: 2(220 + 255 ).M1 + M2255 = 0 M2255 + 2(255 + 150).M2 = - 456694 Giải hệ ta được: M1 = 165,3 (Nmm) M2 = 615,9 (Nmm) vậy Mst = Mp + M1 + M2 c, Vẽ biểu đồ mô men xoắn. Với MZ2 = 48691 (Nmm) MZ2 = 22479 (Nmm)
d. Vẽ biểu đồ lực dọc
4. Tính chọn đường kính trục. Theo công thức (10 – 17) [1] Dj =
(mm) Trong đó: [
]: là ứng suất cho phép của thép chế tạo trục Theo bảng (10 – 5) [1] chọn [
] = 67 (Mpa) Mtdj =
(Nmm) Trong đó: Mj =
(Nmm)
Mtdj =
(Nmm) Từ các biểu đồ Mx , My , Mz : siêu tĩnh ta thấy các mặt cắt nguy hiểm là các mặt cắt C , E , F. Ta lần lượt xét tại các tiết diện. 4.1. Tại vị trí ăn khớp Z17 – Z67 + Tại mặt cắt C: Có : Mx = 25971 (Nmm) My = 43330,4 (Nmm) Mz = 297111 (Nmm)
Mtdc =
= 260874,7 (Nmm)
dc =
= 24,8 (mm) + Tại mặt cắt E: Có : Mx = 39134 (Nmm) My = 49274,7 (Nmm) Mz = 388438 (Nmm)
MtdE =
= 320747,2 (Nmm)
dE =
= 28,6 (mm) + Tại mặt cắt F: Có : Mx = 57937 (Nmm) My = 110155,4 (Nmm) Mz = 388438 (Nmm)
MtdF =
= 340567 (Nmm)
dF =
= 29,5 (mm) 4.2. Tại vị trì ăn khớp Z56 – Z28 + Tại mặt cắt C: Có : Mx = 10427 (Nmm) My = 615,9 (Nmm) Mz = 39267 (Nmm)
Mtdc =
= 35574,7 (Nmm)
dc =
= 17,1 (mm) + Tại mặt cắt E: Có : Mx = 14437,5 (Nmm) My = 14899,4 (Nmm) Mz = 48691 (Nmm)
MtdE =
= 46995,14 (Nmm)
dE =
= 19,4 (mm) + Tại mặt cắt F: Có : Mx = 18861 (Nmm) My = 33880 (Nmm) Mz = 48691 (Nmm)
MtdF =
= 51885,22 (Nmm)
dF =
= 19,78 (mm) Lập bảng thông số: Vị trí ăn khớp Z17 – Z67   Vị trí mặt cắt  Mô men (Nmm)  Đường kính trục (mm)    Mx  My  Mz  Mtd    C  25971  43330,4  297111  260874  24,8   E  39134  49274,7  388438  320747,2  28,6   F  57937  100155,4  388438  340567  29,5   Vị trí ăn khớp Z56 – Z28   Vị trí mặt cắt  Mô men (Nmm)  Đường kính trục (mm)    Mx  My  Mz  Mtd    C  10427  615,9  39267  35574,7  17,1   E  14437,5  14899,4  48691  46995,14  19,14   F  18861  33880  48691  51885,22  19,78   Vậy tại hai vị trị ăn khớp Z17 – Z67 và vị trí Z56 – Z28 đường kính trục tính được từ 17,1 đến 29,5 (mm). Để nâng cao tính công nghệ trong kết cấu cũng như quá trình công nghệ gia công chi tiết sau này ta chọn đường kính trục theo tiêu chuẩn: dC= dE = dF = -=30(mm). Tại vị trí gia công then hoa theo bảng (9 – 3) [1] ta được thong số của then hoa Z x b x D = 6 x 23 x 28 Tại đầu trục chính có gia công lỗ côn để lắp mũi khoan. chọn dH = 45 (mm) D. KIỂM TRA CỨNG VÀ MỎI 1. Kiểm tra về độ cứng Trục chính không đảm bảo về độ cứng sẽ gây nên sai số gia công làm ảnh hưởng đến chất lượng gia công. Vì vậy phải kiểm tra độ cứng của trục chính. Độ võng bao gồm: - Độ võng - Độ xoay Theo công thức ( 10 -3 ) [1] + f
[f] +

[
] Trong đó: [f] là độ võng cho phép [f] = ( 0,005 ÷ 1,01 )m Vì trục chính cần độ cứng vững cao nên ta chọn [f] = 0,005m = 0,015mm [
] là góc xoay cho phép [
] = 0,005 (rad) m; là mô đun ăn khớp Để tính được độ võng và góc xoay ta sử dụng phương pháp nhân biểu đồ vêrêsaghin. Kiểm tra độ võng. Ở đây ta kiểm tra vị trí ăn khớp có khoảng cách xa nhất so với hai gối đó là vị trí điểm F. Các vị trí khác tương tự. Theo phương pháp này ta có hệ cơ bản bằng cách đặt lực đơn vị Pk = 1 lên hệ. Chuyển vị được tính theo công thức: f = Mst . Mk Tại vị trí ăn khớp Z17 – Z67 biểu đồ Mx và biểu đồ My có giá trị lớn nên ta kiểm tra cho vị trí ăn khớp này. Độ võng phải thoả mãn điều kiện: f
[f] Trong đó: f =
Fx , fy: là độ võng của trục theo phương x và y. *) Theo phương y: Fy = Mstx . Mk =


=
.57937.95 = 2752007 η1 =
34,8 = 23,2
=
.39134.17,5 = 342422,5 η2 =
23,7 +
.34,8= 27,4
=
.57937.17,5 = 506949 η3 =
23,7 +
.34,8= 31,1
=
.39134.22,5 = 441058 η4 = 18,96
=
.25971.15 = 194783 η5 = 3,16
fy =
(
.η1 +
.η2 +
.η3 +
.η4 -
.η5 ) =
.9674198 = 0,001 (mm) *) Theo phương x: Fx = Msty . Mk =


=
.101155,4.95 = 4804881 η1 =
34,8 = 23,2
=
.49274,7.17,5 = 431153 η2 =
23,7 +
.34,8= 27,4
=
.110155,4.17,5 = 963860 η3 =
23,7 +
.34,8= 31,1
=
.,49274,7.20,7 = 509993 η4 = 19,97
=
.43330,4.16,8 = 363975 η5 = 5,16
fx =
(
.η1 +
.η2 +
.η3 +
.η4 -
.η5 ) =
.16307191 = 0,0087 (mm) Vậy f =
=
= 0,0088 (mm)
f < [f] = 0,03 (mm) thoả mãn điều kiện Kiểm tra góc xoay Góc xoay phải thoả mãn điều kiện:
< [
] Trong đó:
=

,
: là góc xoay của trục trong mặt phẳng xz và yz. *) Kiểm tra góc xoay tại gối A.
Góc xoay trong mặt phẳng yz:
= Mx.Mk =
.
ηi

=
.5914,33.220 = 650576,3 η1 =


=
.650576,3.
= 2,55.10-5 (rad) Góc xoay trong mặt phẳng xz:
= My.Mk =
.
ηi

=
.8717,7.220 = 958947 η1 =


=
.958947.
= 3,76.10-5 (rad)

=
= 10-5
= 0,000045 (rad)

< [
] = 0,005 (rad) thoả mãn điều kiện. Vậy độ đảo của đầu trục chính máy khoan là: fd = 100.0,000045 = 0,0045 (mm) *) Kiểm tra góc xoay tại gối D. Trong mặt phẳng yz.
=
.57937.95 = 2752007 η1 =
0,37 +
.1 = 0,58
=
.39134.17,5 = 342422,5 η2 =
0,25 +
.0,37= 0,29
=
.57937.17,5 = 506949 η3 =
0,25 +
.0,37= 0,33
=
.39134.22,5 = 441058 η4 =
0,1 +
.0,25 = 0,2
=
.25971.15 = 194783 η5 = 0,03

=
(
.η1 +
.η2 +
.η3 +
.η4 -
.η5 ) =
.1945128 = 0,00023 (rad) Trong mặt phẳng xz:

=
.101155,4.95 = 4804881 η1 =
0,37 +
.1 = 0,58
=
.49274,7.17,5 = 431153 η2 =
0,25 +
.0,37= 0,29
=
.110155,4.17,5 = 963860 η3 =
0,25 +
.0,37= 0,33
=
.49274,7.20,7 = 509993 η4 = 0,2
=
.43330,4.16,8 = 363975 η5 = 0,04

=
(
.η1 +
.η2 +
.η3 +
.η4 -
.η5 ) =
.3317379 = 0,00039 (rad)

=
= 10-4
= 0,00045 (rad)

< [
] = 0,005 (rad) thoả mãn điều kiện. *) Kiểm tra góc xoay tại gối C. Trong mặt phẳng yz.
=
.57937.95 = 2752007 η1 =
0,63 = 0,42
=
.39134.17,5 = 342422,5 η2 =
0,75 +
.0,63= 0,71
=
.57937.17,5 = 506949 η3 =
0,75 +
.0,63= 0,67
=
.39134.22,5 = 441058 η4 = 0,8
=
.25971.15 = 194783 η5 = 0,97

=
(
.η1 +
.η2 +
.η3 +
.η4 -
.η5 ) =
.1902525,6 = 0,00022 (rad) Trong mặt phẳng xz:

=
.101155,4.95 = 4804881 η1 =
0,63 = 0,42
=
.49274,7.17,5 = 431153 η2 =
0,75 +
.0,63= 0,71
=
.101155,4.17,5 = 963860 η3 =
0,75 +
.0,63= 0,67
=
.49274,7.20,7 = 509993 η4 = 0,8
=
.43330,4.16,8 = 363975 η5 = 0,96

=
(
.η1 +
.η2 +
.η3 +
.η4 -
.η5 ) =
.3028533,25 = 0,00036 (rad)

=
= 10-4
= 0,00042 (rad)

< [
] = 0,005 (rad) thoả mãn điều kiện. Vậy trục đảm bảo độ cứng 2. Kiểm tra về độ mỏi Sau khi xác định được kết cấu của trục cần tiến hành kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi có kể đến các yếu tố ảnh hưởng. Thay đổi chu kỳ ứng suất, tập trung ứng suất, yếu tố kích thước, chất lượng bề mặt…. Vì vậy phải kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi nếu hệ số an toàn tại tiết diện nguy hiểm thỏa mãn điều kiện sau: S=
≥ [S] Trong đó: [S]: Là hệ số an toàn cho phép, thông thường [S] = 1,2 ÷ 2,5 chọn [S] = 2 S
, S
: Là hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất pháp và hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất tiếp tại tiết diện đang xét. S
=
S
=
+) (-1,(-1: Là giới hạn mỏi uốn và xoắn đối với chu kỳ đối xứng. Đối với thép cacbon có thể lấy gần đúng (-1= 0,4336.(b với (b = 850 (Mpa) (-1= 0,4336.850 = 368,56 (Mpa) (-1= 0,58.(-1 = 0,58.368,56 = 213,76 (Mpa) +) (a ,(a ,(m ,(m: Là biên độ và trị số trung bình của ứng suất pháp và ứng suất tiếp tại tiết diện đang xét: (a=
(m=
Đối với trục quay ứng suất thay đổi theo chu kỳ đối xứng nên: (m= 0