Chương 4: Thiết kế bộ truyền trục vít a.Các thông số và điều kiện làm việc: Hướng ren: ren trái. Công suất trên trục vít: tv P 3,56(kW). = Công suất trên bánh vít: bv P 2,64(kW). = Mômen trên bánh vít: bv T 525363,7(N.mm) 525,36(N.m) = = Tỉ số truyền: tv u 25 = . Số vòng quay trục vít: tv n 1200 = (v/ph) Số vòng quay bánh vít: bv n 48 = (v/ph) Tuổi thọ: h L 38400 = (giờ) Làm việc một chiều, tải va đập nhẹ. b. Tính toán thiết kế: b.1Cấp chính xác,loại trục vít và vật liệu: Dự đoán vận tốc trượt: ( ) ( ) ( ) 3 s tv bv 4 3 s 4 s 3,7 4,6 v .n . T 10 3,7 4,6 v .1200. 525,36 10 v 3,58 4,45 4(m/s) ¸ = ¸ Þ = Þ = ¸ = Do đó chọn sơ bộ cấp chính xác của bộ truyền: cấp 8. Vì s v 5 < nên chọn: Vật liệu bánh vít: đồng thanh không thiếc Br AlFe9-4 có ch b 200(MPa), 400(MPa) = = Vt liu trc vớt thộp 45 tụi t HRC >45, mi v ỏnh bong ren vớt. Do ph i mi ren vớt nờn chn trc vớt than khai. b.2 Cỏc ng sut cho phộp: Bỏnh vớt kộm bn hn trc vớt nờn ta tớnh toỏn cho bỏnh vớt. ng sut tip xỳc cho phộp: Bỏnh vớt bng ng thanh khụng thic cú: [ ] ( ) [ ] ( ) [ ] ( ) H s H H 276 300 25.v 276 300 25.4 176 200 176(MPa). = á - ị = á - ị = á = ng sut un cho phộp: Bỏnh vớt bng ng thanh khụng thic quay 1 chiu nờn ta cú: [ ] ( ) 6 9 F ch b FE 0 0,25. 0,08. . N 1 = + Trong ú: 9 2 i FE i i i 1 max 9 9 FE bv h 9 9 FE 7 FE T N 60. .n .t T T 56 0,8T 24 N 60. . . .n .L T 56 24 T 56 24 T 56 0,8T 24 N 60. . . .48.38400 T 56 24 T 56 24 N 8,19.10 = ổ ử ữ ỗ ữ = ỗ ữ ỗ ữ ỗ ố ứ ộ ự ổ ử ổ ử ờ ỳ ữ ữ ỗ ỗ ị = + ữ ữ ỗ ỗ ờ ỳ ữ ữ ỗ ỗ ố ứ ố ứ + + ờ ỳ ở ỷ ộ ự ổ ử ổ ử ờ ỳ ữ ữ ỗ ỗ ị = + ữ ữ ỗ ỗ ờ ỳ ữ ữ ỗ ỗ ố ứ ố ứ + + ờ ỳ ở ỷ ị = ồ [ ] ( ) 6 5 F 7 10 σ 0,25.200 0,08.400 50,26(MPa) 8,19.10 Þ = + = . b.3.Tính toán các thông số của bộ truyền: Số mối ren tv z trên trục vít: ( ) tv tv u 25 16,30 z 2 = Î Þ = . S ố răng trên bánh vít: bv tv tv z u .z 25.2 50 = = = . H ệ số đường kính q của trục vít phải thoả: bv q 0,22 0,4 z 11 q 20 £ £ Þ £ £ Chọn theo tiêu chuẩn: q 12,5 = . Hi ệu suất sơ bộ: tv sb u 25 η 0,9 1 0,9 1 0,79 200 200 æ ö æ ö ÷ ÷ ç ç = - = - = ÷ ÷ ç ç ÷ ÷ ç ç è ø è ø . Kho ảng cách trục tính theo độ bền tiếp xúc: [ ] ( ) 2 bv H 3 w bv H bv q 170 T .K a 1 . . z σ q/ z æ ö æ ö ÷ ÷ ç ç ÷ ÷ = + ç ç ÷ ÷ ç ç ÷ ÷ ç ç è ø è ø Trong đó: Hệ số tải trọng tính: H v β K K .K = Hệ số tải trọng động: v K 1,4 = (do cấp chính xác cấp8, s v 4(m / s) = Hệ số tập trung tải trọng: β K 1,1 = (do tải thay đổi) H K 1,4.1,1 1,54 Þ = = . Vậy ( ) 2 3 w 12,5 170 525363,7.1,54 a 1 . . 180,67(mm) 50 176 12,5/50 æ ö æ ö ÷ ÷ ç ç = + = ÷ ÷ ç ç ÷ ÷ ç ç è ø è ø Môđun: w bv 2.a 2.180,67 m 5,78(mm) z q 50 12,5 = = = + + Theo tiêu chuẩn chọn m 6,3(mm) = . Tính l ại khoảng cách trục: ( ) ( ) bv w m. q z 6,3. 12,5 50 a 196,88(mm) 2 2 + + = = = Cần phải dịch chỉnh: chọn khoảng cách trục tiêu chuẩn: ( ) w a 200 mm = Hệ số dịch chỉnh: ( ) ( ) ( ) w bv a x 0,5 q z m 200 x 0,5 12,5 50 0,5 0,7;0,7 6,3 = - + Þ = - + = Î - Vậy khoảng cách trục chính xác: ( ) w a 200 mm 0,2(m) = = . Thông s ố hình học của trục vít: Đường kính vòng chia: tv d m.q 6,3.12,5 78,75(mm) = = = . Đường kính vòng lăn: ( ) ( ) wtv d m q 2.x 6,3. 12,5 2.0,5 85(mm) = + = + = Đường kính vòng đỉnh: atv tv d d 2.m 78,75 2.6,3 91,35(mm) = + = + = Đường kính vòng đáy: ftv tv d d 2,4.m 78,75 2,4.6,3 63,63(mm) = - = - = Góc nâng ren: 0 tv z 2 γ arctg arctg 9 5' q 12,5 = = = Chiều dài phần cắt ren: tv bv b (11 0,06.z ).m (11 0,06.50).6,3 88,2(mm) ³ + = + = Thông số hình học của bánh vít: Đuờng kính vòng chia: bv bv d m.z 6,3.50 315(mm) = = = Đường kính vòng đỉnh: ( ) ( ) abv bv d d 2m 1 2.x 315 2.6,3. 1 2.0,5 334(mm) = + + = + + = Đường kính vòng đáy: fbv bv d d 2,4.m 2.x.m 78,75 2,4.6,3 2.0,5.6,3 306,18( mm) = - + = - + = Đường kính lớn nhất: aMbv abv tv 6.m 6.6,3 d d 334 343,45(mm) z 2 2 2 £ + = + = + + (chọn aMbv d 340(mm) = Chiều rộng: bv atv b 0,75.d 0,75.91,35 68,5(mm) £ = = (chọn bv b 60(mm) = . b.4.Kiểm nghiệm bánh vít: Vận tốc trượt: 2 2 tv s tv 2 2 s m.n v z q 19500 6,3.1200 v 2 12,5 4,91(m /s) 19500 = + Þ = + = ( ) s v 4,91 m /s = vẫn thoả cấp chính xác đã chọn. Hiệu suất bộ truyền: tv tg 0,95. tg( ' ) = + Vi 0 0,36 0,36 s 0,048 0,048 ' arctg(f ') arctg arctg 1 33' v 4,91 ổ ử ổ ử ữ ỗ ữ ỗ ữ = = = = ữ ỗ ỗ ữ ữ ỗ ỗ ữ ỗ ố ứ ố ứ Vy 0 tv 0 0 tg(9 5') 0,95. 0,81 tg(1 33' 9 5') = = + ( tt hn giỏ tr s b ). ng sut tip xỳc: Giỏ tr chớnh xỏc ca ng sut tip cho phộp: [ ] ( ) [ ] ( ) [ ] ( ) H s H H 276 300 25.v 276 300 25.4,91 153,25 177,25 153,25(MPa). = á - ị = á - ị = á = Cụng thc kim nghim ng sut tip xỳc ca bỏnh vớt: [ ] 3 bv H Hbv bv H bv w 170 z q K T . z a q ổ ử ộ ự + ữ ỗ ờ ỳ ữ = ì Ê ỗ ữ ỗ ờ ỳ ữ ỗ ố ứ ở ỷ Trong ú: H s ti trng tớnh chớnh xỏc: H v K K .K = ( ) v bv K 1,4 z K 1 1 X = = + - Trong ú h s biờn dng trc vớt: 125 = 1 2 T N 0,8.T N X T N T N ồ ồ = ì + ì 1 h tv 2 h tv h tv 56 N L n 80 24 N L n 80 N L n ồ = ì ì = ì ì = ì T 56 0,8.T 24 X 0,94 T 80 T 80 ị = ì + ì = ( ) 50 K 1 1 0,94 1,024 125 ị = + ì - = H K 1,4.1,024 1,43 ị = = . Thay vo ta cú: 3 Hbv 170 50 12,5 1,43 525363,7. 145,61(MPa) 50 200 12,5 ổ ử ộ ự + ữ ỗ = ì = ờ ỳ ữ ỗ ữ ỗ ố ứ ờ ỳ ở ỷ Vy [ ] Hbv H 145,61(MPa) 153,5(MPa) = Ê = ( tho iu kin tip xỳc ). ng sut un: ng sut un phi tha: [ ] bv Fbv Fbv Fbv F bv bv 1,2.T .Y .K d .b .m = Ê Trong ú: H s ti trng tớnh: Fbv H K K 1,43 = = H s dng rng: Fbv Y xỏc nh theo s rng tng ng ca bỏnh vớt td z Ta cú ( ) bv td 3 3 0 z 50 z 51,93 cos cos9 5' = = = Fbv Y 1,45 ị ằ ( theo ti liu tham kho (1). Thay vào ta có: Fbv 1,2.525363,7.1,45.1,43 σ 10,98(MPa) 315.60.6,3 = = Vậy [ ] Fbv F σ 10,98(MPa) σ 50,26(MPa) = < = ( thoả điều kiện bền uốn ). Nhiệt độ: Nhiệt độ dầu bôi trơn khi làm việc phải thoả: [ ] tv tv 1 0 1 T 1000.P .(1 η ) t t t K .A.(1 ψ) - = + £ + Trong đó: [ ] 0 1 t 95 C = Hệ số toả nhiệt: T K 16 = ( 2 0 m . C ) Di ện tích bề mặt thoát nhiệt: 1,7 1,7 w A 20.a 20.0,2 1,297 = = = . Nhi ệt độ môi trường xung quanh: 0 0 t 30 C = Hệ số thoát nhiệt qua bệ máy: ψ 0,3 = 0 1 1000.3,56.(1 0,81) t 30 55 C 16.1,297.(1 0,3) - Þ = + = + Vậy [ ] 0 0 1 1 t 55 C t 95 C = < = ( thoả điều kiện thoát nhiệt). b.5.Các lực tác dụng và kiểm tra độ bền, độ cứng trục vít: Lực tác dụng: bv tbv atv bv 2.T 2.525363,7 F F 3335,6(N) d 315 = = = = ( ) ( ) 0 0 ttv abv tbv F F F .tg γ ρ' 3335,6.tg 9 5' 1 33' 626,3(N) = = + = + = 0 rtv rbv tbv w F F F tg α 3335,6.tg20 1214,1(N) = = = = . Ứng suất uốn trong trục vít phải thoả: [ ] 2 2 F tv E F Ftv 3 E ftv 32 M 0,75.T M σ σ W π.d + = = £ Trong đó: Mômen tương đương: 2 2 ttv rtv atv tv F 2 2 F F F .l F .l F .d M 4 4 4 626,3.315 1214,1.315 3335,6.78,75 M 4 4 4 M 168652,9(N.mm) æ ö æ ö ÷ ÷ ç ç = + + ÷ ÷ ç ç ÷ ÷ ç ç è ø è ø æ ö æ ö ÷ ÷ ç ç Þ = + + ÷ ÷ ç ç ÷ ÷ ç ç è ø è ø Þ = Thay vào: ( ) 2 2 F 3 32 168652,9 0,75.28302,4 σ 6,74 MPa π.63,63 + = = Ứng suất uốn cho phép của trục vít bằng thép ( ) Ftv σ 80 MPa = Vậy [ ] F Ftv σ σ < : thoả điều kiện bền uốn. Độ v õng cũa trục vít phải thoả: [ ] 3 2 2 rtv ttv c l . F F f f 48.E.I + = £ Trong đó: Chiều dài trục vít bv l d 315(mm) = = Mô đun đàn hồi của trục vít bằng thép: ( ) 5 E 2,1.10 MPa = Mômen quán tính tương đương của trục vít: 4 atv ftv ftv e 4 4) e 0,625.d 0,375 . π.d d I 64 0,625.91,35 0,375 . π.63,63 63,63 I 1023762,8(mm 64 æ ö ÷ ç ÷ + ç ÷ ç ÷ ç è ø = æ ö ÷ ç + ÷ ç ÷ ç è ø Þ = = Thay vào ta có: 3 2 2 5 315 . 1214,1 626,3 f 0,0041(mm) 48.2,1.10 .1023762,8 + = = Độ võng cho phép: [ ] ( ) f 0,01 0,005 (mm) = ¸ .Vậy [ ] f f < ( thoả ). c. Tóm tắt: Hệ số dịch chỉnh x =0,5 Trục vít Loại ren Ren thân khai, ren trái Vật liệu Thép 45 tôi HRC >45 Cấp chính xác Cấp 8 Đường kính vòng chia(mm) tv d 78,75 = Đường kính vòng đỉnh(mm) atv d 91,35 = Đường kính vòng đáy (mm) ftv d 63,63 = Chiều dài phần cắt ren(mm) tv tv b 88,2(b 100) ³ = Góc nâng ren 0 9 5' Lực vòng(N) ttv F 626,3 = Lực dọc trục(N) atv F 3335,6 = Lực hướng tâm(N) rtv F 1214,1 = Bánh vít Vật liệu Đồng thanh không thiếc Br [...]...AlFe9 -4 Cấp chính xác Cấp 8 Đường kính vòng chia(mm) d bv = 315 Đường kính vòng đỉnh(mm) d abv = 3 34 Đường kính vòng đáy (mm) d fbv = 306,18 Đường kính lớn nhất(mm) d aMbv £ 343 , 45 (d aMbv £ 340 ) Bề rộng(mm) b tv £ 68,51(b tv = 60) Lực vòng(N) Ftbv = 3335,6 Lực dọc trục(N) Fatv = 626,3 Lực hướng tâm(N) Frbv = 12 14, 1 . 1 max 9 9 FE bv h 9 9 FE 7 FE T N 60. .n .t T T 56 0,8T 24 N 60. . . .n .L T 56 24 T 56 24 T 56 0,8T 24 N 60. . . .48 .3 840 0 T 56 24 T 56 24 N 8,19.10 = ổ ử ữ ỗ ữ = ỗ ữ ỗ ữ ỗ ố ứ ộ ự ổ ử ổ ử ờ ỳ ữ. đó: Hệ số tải trọng tính: H v β K K .K = Hệ số tải trọng động: v K 1 ,4 = (do cấp chính xác cấp8, s v 4( m / s) = Hệ số tập trung tải trọng: β K 1,1 = (do tải thay đổi) H K 1 ,4. 1,1 1, 54 Þ =. 0, 94 1,0 24 125 ị = + ì - = H K 1 ,4. 1,0 24 1 ,43 ị = = . Thay vo ta cú: 3 Hbv 170 50 12,5 1 ,43 525363,7. 145 ,61(MPa) 50 200 12,5 ổ ử ộ ự + ữ ỗ = ì = ờ ỳ ữ ỗ ữ ỗ ố ứ ờ ỳ ở ỷ Vy [ ] Hbv H 145 ,61(MPa)