Đang tải... (xem toàn văn)
hay dễ hiểu hay dễ hiểu hay dễ hiểu hay dễ hiểu hay dễ hiểu hay dễ hiểu hay dễ hiểu hay dễ hiểu hay dễ hiểu hay dễ hiểu hay dễ hiểu hay dễ hiểu hay dễ hiểu hay dễ hiểu hay dễ hiểu hay dễ hiểu hay dễ hiểu hay dễ hiểu hay dễ hiểu hay dễ hiểu hay dễ hiểu hay dễ hiểu hay dễ hiểu hay dễ hiểu hay dễ hiểu hay dễ hiểu hay dễ hiểu hay dễ hiểu hay dễ hiểu hay dễ hiểu hay dễ hiểu hay dễ hiểu hay dễ hiểu hay dễ hiểu hay dễ hiểu hay dễ hiểu hay dễ hiểu hay dễ hiểu hay dễ hiểu hay dễ hiểu hay dễ hiểu hay dễ hiểu hay dễ hiểu hay dễ hiểu hay dễ hiểu hay dễ hiểu hay dễ hiểu hay dễ hiểu hay dễ hiểu hay dễ hiểu hay dễ hiểu hay dễ hiểu hay dễ hiểu hay dễ hiểu hay dễ hiểu hay dễ hiểu hay dễ hiểu
CHƯƠNG 9: TRUYỀN ĐỘNG TRỤC VÍT 9.1KHÁI NIỆM CHUNG Cấu tạo – Nguyên lý làm việc Truyền động trục vít dùng để truyền chuyển động quay hai trục chéo nhau; góc hai trục thường θ = 90o.Trục vít trục gia cơng ren , thường thép Bánh vít tương tự bánh nghiêng , mặt đáy phần mặt xuyến Thơng thường trục vít chủ động, bánh vít bị động Nhờ ăn khớp ren trục vít bánh vít mà chuyển động truyền (Về động học , tương tự truyền động vít -đai ốc Về tính sức bền , tính – bánh nghiêng ) 2.Phân loại Tùy theo dạng ren trục vít người ta chia trục vít thành ba loại: trục vít ascimet, trục vít kơnvơlut trục vít thân khai (hình 6.2) Nếu dao cắt có tiết diện hình thang gá lên máy cho đỉnh A – A qua đường tâm trục vít (hình 6.2a) mặt ren cắt mặt xoắn vít giao tuyến với mặt cắt ngang (mặt phẳng vng góc với trục trục vít) đường xoắn acsimet Như ren trục vít acsimet có cạnh thẳng mặt cắt dọc chứa đường tâm trục vít Có thể ren máy tiện thông dụng máy phay ren, muốn mài để tăng độ nhẵn mặt ren phải dùng đá mài định hình gây khó khăn cho việc gia cơng làm giảm độ xác chế tạo Vì trục vít acsimet thường dùng độ cứng trục vít nhỏ 350 HB khơng mài Muốn có mặt ren mài cố độn cứng cao hơn, người ta dùng trục vít kơnvơlut trục vít thân khai Nếu xoay dao đo góc γ (hình 6.2b) cho mặt đỉnh dao vng góc với đường xoắn vít mặt ren cắt mặt xoắn vít mà giao tuyến vơi mặt cắt ngang đường kơnvơlut Như trục vít kơnvơlut có ren cạnh thẳng mặt cắt pháp Loại trục vít có tính cơng nghệ cao trục vít acsimet (dùng dao hai lưỡi có góc cắt để tiện ren) cần đá mài đặc biệt để mài, dùng Nếu gá dao cho mặt đỉnh dao A – A B – B xê dịch khoảng e so với đường tâm trục vít (hình 6.2c) mặt ren cắt mặt xoắn vít mà giao tuyến với mặt cắt ngang đường thân khai Trục vít thân khai bánh nghiêng, thân khai có số số ren trục vít Nó có ren cạnh thẳng mặt cắt tiếp tuyến với mặt trụ sở Trục vít thân khai mài đá mài dẹt, thích hợp cho truyền có u cầu độ cứng trục vít lớn 45 HRC Bánh vít thường chế tạo dao phay lăn có hình dạng giống trục vít ăn khớp với bánh vít (chỉ trừ đường kính đỉnh dao lớn đường kính đỉnh ren trục vít để tạo khe hở hướng tâm cần thiết chân bánh vít), đồng thời q trình chuyển động cắt giống q trình ăn khớp trục vít bánh vít Mặt khác cần ý rằng, dao phay ăn dao theo hướng khính nên mặt chân đỉnh bánh vít phần mặt xuyến mà khơng phải mặt trụ tròn bánh (6.1) 9.2 Các thơng số hình học chủ yếu Mơđun dọc trục vít m mơđun ngang bánh vít Tiêu chuẩn quy định hai dãy trị số môđun m sau (ưu tiên dãy 1): Dãy 1: ; 1,25 ; 1,6 ; ; 2,5 ; 3,15 ; ; ; 6,3 ; ; 10 ; 12,5 ; 16 ; 20 ; 25 Dãy 2: 1,5 ; ; 3,5 ; ; ;12 Hệ số đường kính q: Khi cắt bánh dùng dao cắt có mơđun xác định để chế tạo bánh có đường kính khác ăn khớp với Trái lại, để chế tạo bánh vít phải dùng dao phay lăn có hình dạng kích thước (trừ đường kính đỉnh dao) giống trục vít ăn khớp với bánh vít Do kích thước bánh vít khơng phụ thuộc vào mơđun mà phụ thuộc vào đường kính dao Để hạn chế số lượng dao tiêu chuẩn, người ta đưa vào hệ số đường kính trục vít: q d1 m tiêu chuẩn q theo hai dãy trị số sau (ưu tiên dãy 1) 6.1 Dãy 1: 6,3 ; ; 10 ; 12,5 ; 16 ; 20 ; 25 Dãy 2: 7,1; ; 11,2 ; 14 ; 18 ; 22,4 Số ren trục vít z1 số bánh vít z2: -Số mối ren trục vít chọn z1 = ; ; Tăng z1, hiệu suất truyền tăng [xem (6.16)] chế tạo phúc tạp hơn, đồng thời kích thước truyền tăng Khi truyền công suất lớn, không nên dùng z1 =1 mát cơng suất nhiều nóng Ngồi chọn z1 cần lưu ý để z2 = u.z1 [xem (6.6)] không lớn làm cho truyền cồng kềnh nhỏ xảy cắt chân răng, tức dựa vào tỷ số truyền u để chọn z1 cho z2min ≤ z2 ≤ z2max với z2min = 26 ~ 28, z2max = 60 ~ 80 Góc vít đường xoắn vít hình trụ chia γ hình trụ lăn γw xác định theo công thức sau: tgγ pz z mz z 1 πd1 πd1 d1 q tgγw m.z1 d w1 6.2a 6.2b pz – bước đường xoắn vít; p – bước ren (hình 6.3) Chiều dài đoạn cắt ren b1 trục vít xác định từ điều kiện bánh vít có số nhiều ăn khớp, cho bảng 6.1 phụ thuộc vào số ren trục vít z1 hệ số dịch chỉnh x Với trục vít mài, để tránh làm sai lệch phần làm việc mặt ren trục vít đưa đá mài vào rút đá mài ra, nên tăng thêm khoảng môđun, tức b1 b1 3m Các thơng số hình học chủ yếu khác công thức xác định thông số cho bảng 6.2 d w2 d m.z2 Các kích thước khác bánh vít phụ thuộc x (bảng 6.2) 9.3.CƠ HỌC TRUYỀN ĐỘNG TRỤC VÍT Vận tốc tỷ số truyền 6.5 Khi trục vít quay vòng điểm vòng lăn bánh vít di chuyển khoảng bàng bước vít px, tức bánh vít quay px/(πd2) vòng Do trục vít quay n1 vòng, bánh vít quay n2=n1px/(πd2) vòng Như tỷ số truyền: u n1 π.d π.m.z2 z2 n2 px z1 p z1 6.6 Nhận xét: a)Với z1 = ÷ 4, z2 = 28 ~ 60 suy tỷ số truyền u truyền động trục vít lớn b) Từ hình 6.4 ta có: v2 v1.tgγw πd n2 πd w1n1tgγw , đó: u n1 / n2 d2 / d w1tgγw 6.7 Như tỷ số truyền truyền trục vít khơng tỷ số đường kính truyền bánh c) Do vận tốc vòng v1 v2 khác phương trị số nên truyền làm việc, ren trục vít trượt dọc bánh vít Từ hình 6.4 ta có: vt v1 πd w1.n1 ,m / s cos γw 60000cos γw 6.8 Trong γw - góc vít hình trụ lăn, tính theo (6.2b) Với truyền khơng dịch chỉnh dw1 = d1 = m.q; γw γ tính theo (6.2a), đó: cos γ tg γ nên: vt q z q2 m.n1 z12 q , m / s 19100 Trượt dọc làm tăng mát ma sát, làm giảm hiệu suất, làm tăng nguy hiểm mòn dính, thời kỳ đóng mở máy Trong tính tốn thiết kế thường dùng trị số vận tốc trượt vt làm tăng để chọn vật liệu bánh vít, vận tốc trượt lớn phải dùng vật liệu có hệ số ma sát thấp, giá thành vật liệu tăng 2.Lực tác dụng ăn khớp Tương tự truyền bánh răng, lực phân bố chiều dài đường tiếp xúc quy ước đặt tập trung tâm ăn khớp Lực pháp tuyến Fn mặt pháp n – n phân thành ba thành phần vng góc với nhau, hai trục chéo góc 90o nên lực vòng trục vít Ft1 ngược chiều với lực dọc trục bánh vít Fa2, lực dọc trục trục vít Fa1 ngược chiều với lực vòng bánh vít Ft2 (hình 6.6b) Với trục vít chủ động, chiều quy chiều lực ma sát hình 6.6a, ta có: , , Ft1 Fa Fa 2tg γ φ Ft 2tg γ φ Fr1 Fr Ft 2tgαn cos φ, / cos γ φ, Fa1 Ft 2T2 / d 6.9 Trong trường hợp trục vít bị động, lực ma sát hướng theo chiều ngược lại, thay +φ, công thức -φ, Tuy nhiên cần ý rằng, nhiều trường hợp góc φ, < 3o bỏ qua ảnh hưởng lực ma sát, đồng thời lấy αn α , ta cơng thức tính thành phần lực sau đây: Fa1 Ft 2T2 / d Ft1 Fa Ft 2tgγ Fr1 Fr Ft 2tgα / cos γ 6.9a lực pháp tuyến: Fn Ft / cos α cos γ 6.10 tức trở cơng thức tính lực bánh nghiêng với góc nghiêng β = γ Cách xác định chiều lực truyền trục vít tương tự truyền bánh trụ nghiêng; T2 – moomen xoắn trục vít, T2 T1.u.η , với η - hiệu suất truyền động 3.Hiệu suất truyền động Do ma sát ren trục vít bánh vít, ma sát ổ trục khuấy dầu (trục vít bánh vít nhúng hộp dầu chuyển động gây ra), công suất truyền động bị mát Nếu kể đến tổn thất ma sát ren trục vít bánh vít, hiệu suất truyền trục vít trục vít chủ động, tính theo công thức: ηk T2ω2 / T1ω1 Thay T1 Ft1d1 / 2, T2 Ft d / ý đến (6.9) (6.7) ta được: ηk tgγ / tg γ φ, 6.15 Nếu kể đến mát công suất khuấy dầu, hiệu suất truyền động tính theo công thức: η 0,95tgγ / tg γ φ, 6.16 Công thức (6.16) cho thấy hiệu suất tăng góc vít γ tăng góc ma sát φ’ giảm Đạo hàm η theo γ tìm ηmax ứng với γ = 450 - φ’/2 Tuy nhiên cần lưu ý tgγ z1 / q , muốn γ lớn phải tăng z1 giảm q Nhưng tăng z1 làm tăng z2 làm cho kích thước truyền tăng; giảm q làm cho đường kính trục vít d1 = mq giảm trục vít khơng đủ cứng Vì thực tế thường chọn góc vít γ khơng q 250 Hệ số ma sát f’ góc ma sát φ’ = acrtg f’ cho bảng 6.6 phụ thuộc vào trị số vận tốc trượt vt, trị số nhỏ ứng với độ cứng trục vít HRC ≥ 45, trị số lớn ứng với HB < 350 vật liệu bánh vít đồng thiếc Các trường hợp khác tre f’ φ’ bảng (7.4) tài liệu [1] Trường hợp bánh vít chủ động, hiệu suất truyền động tính theo cơng thức: η 0,95tg γ φ, / tgγ 6.17 Khi γ ≤ φ’, η = 0, truyền tự hãm, tức chuyển động truyền từ bánh vít sang trục vít Nói cách khác trục vít chủ động góc vít γ nhỏ góc ma sát φ’ chuyển động thể truyền ngược lại từ bánh vít sang trục vít Người ta sử dụng tính chất tự hãm cấu nâng số cấu khác Tuy nhiên đảm bảo tính chất tự hãm (γ ≤ φ’), hiệu suất truyền động [tính theo (6.16)] thấp (η < 0,5), khơng cần thiết khơng nên dùng truyền tự hãm Vì tgγ = z1/q nên gần xác định η theo z1: Z1 Η 0,7÷0.75 0,75÷0.82 0.87÷0.92 Như so với truyền bánh răng, hiệu suất truyền trục vít thấp Phần cơng suất mát (từ đến 30%) biến thành nhiệt làm nóng truyền 8.4Độ xác chế tạo Cũng truyền bánh răng, tiêu chuẩn quy định truyền trục vít có 12 cấp xác Các cấp từ đến dùng cho truyền yêu cầu cao độ xác động học Với truyền truyền lực thường dùng cấp 7, 8, 9; chọn cấp dựa vào trị số vận tốc trượt (bảng 6.3) Với cấp xác quy định ba tiêu mức xác động học, mức làm việc êm mức tiếp xúc ren trục vít bánh vít Đồng thời tiêu chuẩn quy định dạng khe hở ren trục vít bánh vít: A, B, C, D, E, H theo thứ tự khe hở cạnh giảm dần H có khe hở không Giữa dạng khe hở cạnh cấp xác động học có mối liên hệ với sau: Dạng khe hở A, B C D E, H Cấp xác động học 5-12 3-9 3-8 1-6 Ngồi cần ý đảm bảo độ xác lắp ghép truyền truyền trục vít nhạy với sai số lắp ghép Vì quy định chặt chẽ dung sai khoảng cách trục dung sai vị trí mặt phẳng trung bình bánh vít so với trục vít; lắp vị trí kiểm tra vết tiếp xúc 8.5 Kết cấu trục vít bánh vít Trục vít thường chế tạo liền với trục, thiết kế kết cấu cần ý đến việc dụng cụ cắt gia cơng ren Bánh vít chế tạo riêng lắp lên trục Khi đường kính bãnh vít 120 mm chế tạo bãnh vít liền khối, đường kính lớn, để tiết kiệm kim loại màu, thường chế tạo bánh vít vật liệu giảm ma sát ghép với thân bãnh vít gang nhờ độ dơi (hình 6.5a), bulơng (hình 6.5b) Trong sản xuất hàng loạt thường dùng vành bãnh vít đồng đúc trực tiếp vào mayơ (hình 6.5c) 8.6 TÍNH TỐN TRUYỀN ĐỘNG TRỤC VÍT 1.Tải trọng riêng hệ số tải trọng Cũng truyền động bánh răng, tải trọng ngồi phân bố khơng chiều dài tiếp xúc, đồng thời vào vùng ăn khớp, ren trục vít bánh vít chịu thêm tải trọng động phụ, làm cho tải trọng riêng thực tế tăng lên a) Sự phân bố không tải trọng Do sai số chế tạo lắp ghép, biến dạng đàn hồi truyền chịu lực, tải trọng phân bố không chiều dài tiếp xúc Tỷ số tải trọng riêng cực đại qmax tải trọng riêng trung bình qm gọi hệ số phân bố không tải trọng chiều dài tiếp xúc: Kβ qβ δβ qmax qm q β 1 1 qm qm qm δm δm - chuyển vị đàn hồi trung bình chiều dài tiếp xúc; δβ - chuyển vị đàn hồi phụ thêm độ võng gây nên Vì độ võng phụ thuộc vào khoảng cách hai gối đỡ trục vít l, mà l liên quan đến đường kính bánh vít d2 = m.z2, δβ phụ thuộc vào z2, đồng thời δβ phụ thuộc đường kính trục vít d1 = m.q, phụ thuộc q; ngồi δβ phụ thuộc số ren trục vít z1 khả chạy mòn vật liệu trục vít, bãnh vít Do cơng thức tính hệ số K β có dạng: T z K β 1 2tb θ T2 max 6.11 θ – hệ số biến dạng trục vít, phụ thuộc vào z1 q (tra bảng 6.4); T2tb – mơmen xoắn trung bình trục bánh vít, tính theo cơng thức: T2tb T2iti n2i ti n2i với T2i, ti, n2i – mômen xoắn, thời gian (số giờ) làm việc số vòng quay phúc bãnh vít chế độ i; T2max – mơmen xoắn lớn mômen xoắn T2i Từ công thức (6.10), tải trọng không đổi Kβ = 1, điều giải thích khả chạy mồn hồn tồn bề mặt tiếp xúc, làm cho tải trọng phân bố chiều dài tiếp xúc b) Tải trọng động Tương tự truyền bánh răng, hệ số tải trọng động Kv tính theo công thức: K v qv / qt qv – tải trọng động riêng; qt – tải trọng riêng Trị số Kv phụ thuộc vào vận tốc trượt vt cấp xác (bảng 6.5) Như phân bố không tải trọng chiều dài tiếp xúc xuất tải trọng động phụ ăn khớp, tải trọng riêng tính tốn tăng lên, tính tốn độ bền cần đưa vào hệ số tải trọng để kể đến phần tăng lên tải trọng riêng Tương tự cơng thức (5.11) (5.12), tải trọng riêng tính tốn độ bền tiếp xúc độ bền uốn là: qH qn K H Fn K H / lH qH qn K F Fn K F / lF 6.12 6.13 lH - chiều dài tiếp xúc; KH, KF – hệ số tải trọng tính độ bền tiếp xúc độ bền uốn, xác định theo công thức: K H K F K β KV 6.14 2.Các dạng hỏng tiêu tính tốn truyền động trục vít Trong truyền động trục vít có dạng hỏng truyền động bánh Tuy nhiên xuất trượt dọc với vận tốc trượt lớn, sinh nhiệt nhiều nên tượng dính mòn nguy hiểm Dính đặc biệt nguy hiểm bánh vít làm vật liệu cứng (như đồng khơng thiếc, gang…) tải trọng lớn vận tốc lớn, hạt kim loại bánh vít bị đứt dính chặt vào mặt ren trục vít làm cho mặt ren bị sần sùi, tiếp xúc với bánh vít, ren trục vít mài mòn nhanh mặt bánh vít Với vật liệu bánh vít mềm (như đồng thiếc), kim loại bị dứt thành lớp mỏng quét dần lên mặt ren trục vít mà khơng làm cho mặt ren sần sùi nhanh, tượng dính nguy hiểm Mòn thường xảy bánh vít Mòn nhanh lắp ghép khơng xác, dầu có lẫn cặn bẩn, bề mặt ren trục vít khơng đủ nhẵn tuyền thường đóng mở dừng máy Răng mòn nhiều bị gãy Tróc rỗ bề mặt xảy chủ yếu bánh vít làm đồng thiếc Từ dạng hỏng đây, tính tốn truyền động trục vít có đặc điểm: a) Tuy hỏng dính mòn nguy hiểm chưa có phương pháp tính tin cậy, dính mòn liên quan đến ứng suất tiếp xúc, tiến hành tính tốn độ bền truyền trục vít theo ứng suất tiếp xúc ứng suất uốn truyền bánh răng, đồng thời ảnh hưởng dính mòn ý đến xác định ứng suất cho phép b) Vì bánh vít làm đơng gang vật liệu có tính vật liệu trục vít thép nên tính tốn độ bền tiến hành cho bánh vít c) Do trượt dọc với vận tốc trượt lớn gây nên mát cơng suất ma sát, làm nung nóng truyền, sau tính tốn độ bền cần phải tính nhiệt truyền động trục vít d) Ở truyền trục vít có tỷ số truyền u lớn, đường kính bánh vít lớn, trục vít đặt hai gối đỡ xa gây nên ứng suất uốn lớn Vì sau tính tốn độ bền tính nhiệt, cần kiểm nghiệm thêm độ bền thân trục vít theo hệ số an tồn 3.Tính tốn độ bền theo ứng suất tiếp xúc Theo công thức (6.22) tải trọng riêng tính tốn: a qH Fn K H / lH Coi bánh vít bánh nghiêng có góc nghiêng β = γ, từ (5.4), ta có tổng chiều dài tiếp xúc bánh vít ren trục vít: b lH K ε bεα / cos γ lưu ý bánh vít ơm trục vít theo cung tròn với góc ôm 2δ (xem hình vẽ bảng 6.2) nên chiều dài bánh vít b tính theo cơng thức: c b πd1 2δ / 360 Thay (b), (c) vào (a) đồng thời thay Fn theo (6.10) được: qH T2 K H 360 d1d π 2δK ε εα cos α Thay ρ qH vừa tính vào công thức Hec với ý truyền trục vít lấy trị số nhỏ K ε 0,75; εα 1,8; 2δ 100o α = 20o, ta được: σH 2, 28Z M d2 T2 K H σ H d1 6.32 với trục vít théo E1 = 2,1.105 MPa, bánh vít đồng gang E2 ≈ 0,9.105 MPa μ1 = μ2 =0,3, từ (1,4) tính ZM = 210 (MPa)1/2, đó: σH 480 Z M d2 T2 K H σ H d1 Thay d = m.q, d2 = m.z2 m = 2.aw/(q + z2) công thức kiểm nghiệm thiết kế truyền trục vít sau đây: 170Z M σH Z2 Z q T2 K H σ H a q w aw Z q 170 T2 K H , mm Z σ H q 6.33 6.34 công thức (6.32) ÷ (6.34): T2 – mơmen xoắn trục bánh vít; T2 = T1.u.η , N.mm, với T1 – mơmen xoắn trục trục vít; η – hiệu suất truyền động tính theo (6.16); u tỷ số truyền; aw , d1 , d2 – khoảng cách trục, đường kính vòng chia trục vít bánh vít, tính mm; [σH] ứng suất tiếp xúc cho phép, MPa, xác định theo (6.19) tra bảng 6.8; KH – hệ số tải trọng, tính theo (6.14) Tính tốn độ bền theo ứng suất uốn Tính ứng suất uốn chân bánh vít phức tạp dạng thay đổi theo chiều rộng bánh vít chân lại cong Vì người ta dùng cách tính gần đúng: coi bánh vít bánh nghiêng có góc nghiêng β = γ sử dụng kết tính ứng suất bánh nghiêng cho bánh vít có thay đổi phù hợp với đặc điểm ăn khớp bánh vít Từ (5.39), bánh nghiêng ta có σF Ft K F YF YεYβ bW m σ F Với bánh vít: Ft 2T2 / d ; Yβ γ / 140 10 / 140 0,93; Yε 1/ K ε εα 0, 74 (chọn γ trung bình 10o; Kε = 0,75; εα = 1,8), thay m m.cosγ sử dụng YF riêng bánh vít để kể đến đặc điểm chân cong, cong thức kiểm nghiệm độ bền uốn bánh vít là: σF 1, 4T2YF K F σ F b2 d m 6.35 T2 – mơmen xoắn trục bánh vít, N.mm; b2 , d2 – chiều rộng đường kính vòng chia bánh vít, mm; KF – hệ số tải trọng, tính theo (6.14); [σF] - ứng suất uốn cho phép, xác định theo công thức (6.23) – (6.28); YF – hệ số dạng bánh vít, tra bảng 6.9 theo số tương đương Z v Z / cos3γ (như bánh nghiêng) 5.Kiểm nghiệm độ bền bánh vít q tải Tính tốn nhằm tránh biến dạng dư dính bề mặt tránh gãy tải thời gian ngắn Công thức kiểm nghiệm có dạng: σ H max σ H K qt σ H max σ F max σ F K qt σ F max 6.36 6.37 Kqt = T2max/T2 – hệ số tải; T2max , T2 – mômen xoắn lớn mômen xoắn danh nghĩa tác dụng vào bánh vít; σH - ứng suất tiếp xúc tính theo (6.33); σF - ứng suất uốn tính theo (6.35); [σH]max , [σF]max - ứng suất tiếp xúc cho phép ứng suất uốn cho phép tải, tính theo (6.29), (6.31) 7.Tính tốn nhiệt truyền động trục vít Bộ truyền trục vít thiết kế theo độ bền làm việc khơng ổn định, chí bị hư hỏng trình làm việc nhiệt độ sinh qus cao nhiệt lượng không tỏa kịp thời Vì cần tiến hành tính tốn nhiệt xuất phát từ điều kiện: nhiệt lượng sinh hộp giảm tốc trục vít phải cân với nhiệt lượng thoát Nhiệt lượng sinh Qs 100 P1 1 η 1000 P2 1 η / η Nhiệt lượng thoát qua vách hộp Qt Kt td t0 A 1 ψ , W a b P1 – cơng suất trục vít, KW; η – hiệu suất truyền động, tính theo (6.16); Kt – hệ số tỏa nhiệt, Kt = ÷ 17,5 W/(m2.oC), dùng trị số lớn khơng khí lưu thông tốt; td , to – nhiệt độ dầu nhiệt dộ mơi trường khơng khí; A – diện tích bề mặt nhiệt hộp, m2, có gân tăng diện tích 10 ~ 20%A; ψ = 0,25 – hệ số xét đến thoát nhiệt qua đáy hộp xuống bệ máy Cân (a) (b) suy nhiệt độ dầu hộp giảm tốc phải thỏa mãn điều kiện: td 1000 P1 1 η to t d Kt A 1 ψ β 6.38 β – hệ số xét đến giảm nhiệt sinh đơn vị thời gian làm việc ngắt quãng tải trọng làm việc giảm so với tải trọng danh nghĩa P1: β tck / Pti i / P1 6.39 tck – độ dài thời gian chu kỳ tải trọng; Pi , ti – công suất thời gian chịu tải chế độ thứ I chu kỳ Nhiệt độ cho phép cao dầu thường khoảng [td] = 70 ÷ 90oC, trị số nhỏ dùng cho hộp giảm tốc trục vít đặt trên, trị số lớn dùng cho trường hợp trục vít đặt bánh vít Nhiệt độ mơi trường khơng khí to = 20oC Nếu điều kiện (6.38) không thỏa mãn, cần dùng biện pháp làm nguội nhân tạo lắp quạt gió đầu trục vít (hình 6.8a), dùng ống dẫn nước (hình 6.8b) vận tốc vòng trục vít v ≥ 12 m/s dùng hệ thống phun dầu làm lạnh (hình 6.8c) Trường hợp truyền làm nguội quạt, nhiệt độ dầu hộp: td 1000 P2 1 η / η K t A Aq 1 ψ K tq Aq β to Aq – diện tích bề mặt, hộp quạt nguội, m2; Aq = 0,3A; Ktq – hệ số tỏa nhiệt phần bề mặt hộp quạt, W/(m2.oC), Ktq = 17; 21; 29; 40 W/(m2.oC) ứng với tần số quay quạt, nq = 750; 1000; 1500; 3000 vg/ph Trong thiết kế thường chọn nhiệt độ làm việc nhiệt độ cho phép dầu, từ suy diện tích tỏa nhiệt cần thiết A vỏ hộp thiết kế (với Aq = 0,3A): A 1000 P2 1 η 0,7 Kt 1 ψ 0,3Ktq η β td to 6.40 9.5 ĐÁNH GIÁ BỘ TRUYỀN TRỤC VÍT VÀ CHỈ DẪN VỀ THIẾT KẾ 1.Đánh giá truyền trục vít Ưu điểm: - Làm việc êm, không kêu truyền bánh xích - Thực tỷ số truyền lớn cấp - Có khả tự hãm Khuyết điểm: - Hiệu suất thấp, sinh nhiệt nhiều có trượt dọc - Cần sử dụng vật liệu giảm ma sát dắt tiền (đồng thanh) để chế tạo vành bánh vít - Yêu cầu cao độ xác lắp ghép Phạm vi sử dụng Truyền động trục vít đắt phức tạp truyền động bánh răng, sử dụng cần truyền chuyển động trục chéo sử dụng cấu yêu cầu tỷ số truyền lớn, mặt khác hiệu suất thấp nguy hiểm dính hạn chế khả truyền công suất truyền Bộ truyền trục vít dùng để truyền cơng suất khơng 50 ÷ 60 kW, làm việc ngắn hạn, máy nâng chuyển, ôtô, máy cắt kim loại v.v 2.Chỉ dẫn thiết kế truyền động trục vít Vì dạng hỏng bề mặt (dính, mòn tróc rỗ) nguy hiểm nên tiến hành thiết kế truyền động trục vít theo độ bền tiếp xúc (có kể đến đặc điểm trình bày mục 6.3.4), sau kiểm nghiệm độ bền uốn bánh vít, tính tốn nhiệt cần thiết, tiến hành kiểm nghiệm độ bền thân trục vít Để thiết kế sử dụng (6.34), cần lưu ý nhiều số hạng công thức chưa biết, cần dựa vào số liệu cho trước cơng suất trục vít P2, số vòng quay bánh vít n2 tỷ số truyền truyền cần thiết kế để xác định liệu làm tính tốn số hạng (6.34) Tiến hành sau: a) Tính vận tốc trượt sơ vsb theo (6.18) dựa vào vsb để chọn vật liệu bánh vít, phương pháp gia cơng; chọn vật liệu trục vít phương pháp nhiệt luyện b) Xác định ứng suất cho phép [σH], [σF], [σH]max [σF]max c) Dựa vào u để chọn Z1 tính Z2 cho 26 ~ 28 ≤ Z2 ≤ 60 ~ 80; từ Z1 chọn sơ hiệu suất η (xem mục 6.3.3) từ tính T2; từ Z2 tính sơ hệ số đường kính q theo cơng thức q = (0,25 ÷ 0,3)Z2 lấy giá trị q tiêu chuẩn (xem mục 6.2.1) d) Tính mơmen xoắn trục bánh vít theo cơng suất số vòng quay: T2 9,55.106 P2 / n2 e) 6.41 Chọn sơ hệ số tải trọng KH = 1,1 ÷ 1,3 Từ (6.34) xác định khaongr cách trục sơ aw, nên làm tròn aw với số tận hoặc lấy aw theo tiêu chuẩn, theo quan hệ hình học bảng 6.2 để xác định thơng số sau: - Tính mơđun lấy m tiêu chuẩn; - Từ m, q tiêu chuẩn Z2 tính lại aw Trị số aw nói chung khác với trị số làm tròn đầu, tính hệ số dich chỉnh x theo công thức (6.3): x aw 0,5 q z2 m nên giới hạn x khoảng -0,7 < x ≤ 0,7 Nếu x không thỏa mãn điều kiện tăng giảm q thay đổi Z2 răng, tức Z2 = Z2 ± 2, với điều kiện sai số tỷ số truyền không vượt 4%, tức u u z2 / z1 / u 0,04 Với thống số xác định, tiến hành kiểm nghiệm bánh vít độ bền tiếp xúc theo (6.33) Nếu không đạt thừa bền, thay đổi thông số m, q aw tiến hành xác định lại thơng số lại kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc đạt yêu cầu Sử dụng vòng lặp (repeat … until…) máy tính dễ dàng thực yêu cầu đề 9.6 Thí dụ Thiết kế truyền động trục vít với số liệu sau P2 2, 45 KW ; n2 80 vg / ph; u 18; truyền quay chiều, tải trọng thay đổi theo sơ đồ hình 6.9; thời hạn sử dụng 10000 h, trục vít đặt bánh vít Giải: Tính sơ vận tốc trượt theo (6.18): vsb 9,5.103 u p2 n22 9,5.103.18 2, 45.802 4, 28 m / s Với vsb < m/s chọn vật liệu vành bánh vít đồng nhơm sắt niken БpAЖH10-4-4, đúc ly tâm, có σb = 600 MPa, σch = 200 MPa (tra bảng 6.7); trục vít thép 45, tơi bề mặt đạt đọ cứng 45 ÷ 50 HRC, ren thân khai, sau cắt ren mài Xác định ứng suất cho phép: Theo bảng 6.8, [σb] = 192,5 MPa; với truyền quy chiều, theo (6.24a) (6.25): σ FO 0, 25σb 0,08σ ch 0, 25 600 0,08 200 166 MPa K FL theo (6.26): 106 106 9 0,74 N FE 15.106 N FE T 1445 60 2i n2i ti 60 .10000 19.0,3 0,79.0, 4.0,59.0,3 15.106 18 T2 max Do theo (6.23): σ F 166.0,74 122,6 MPa Ứng suất cho phép tải (6.29): σ H max 2σch 2.200 400 MPa σ F max 0,8σch 0,8.200 160 MPa Xác định thông số - Với u = 18, chọn Z1 =2 Z2 = u.Z1 = 18.2 =36 - Mơmen xoắn bánh vít (theo 6.41): T2 9,55.106 P2 / n2 9,55.106.2, 45 / 80 292469 N mm - Với Z2 = 36, tính sơ q theo Z2 : q = (0,25 ÷ 0,3)Z2 = ÷ 10,8 Chọn giá trị tiêu chuẩn q = 1- - Chọn sơ hệ số tải trọng KH = 1,2 Do theo cơng thức (6.34): 170 292469.1, aw 36 10 126,93 mm Lấy aw = 125 mm 10 36.183 Từ aw theo bảng 6.2, suy ra: m = 2aw/(q + Z2) = 2.125/(10 + 36) = 5,86 mm Lấy môđun tiêu chuẩn m = 5mm (xem mục 6.2.1) Do khoảng cách trục aw = 0,5m(q + Z2) = 0,5.5.(10+36)= 115 mm, hệ số dịch chỉnh theo (6.3): x aw / m 0,5 q Z 115 / 0,5.10 36 Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc theo (6.33): - Theo (6.8): vt π.d w1.n1 60000cos γw π.63, 2.1445 / 60000.cos 11, 27 3,86 m / s theo (6.4), dw1 = 10.5=50 mm; - Theo (6.2b) γw arctg m.Z1 / d w1 arctg 5.2 / 63,3 0,197 11, 27o với vt = 3,86 m/s, theo bảng 6.8 [σH] = 202,8 MPa, theo bảng 7.4 [1], φ’ = 34o, BÀI TẬP BT1 BT2 BT3Cho cấu nâng hình.Biết m mm , q 10, Z1 2,Z2 40 ,vật liệu có hệ số ma sát f 0,1, vật nặng có Q 4000 N , Do 200 mm vận tốc nâng vật 0,8 m /s.Xác định : -Hiệu suất truyền Kiểm tra điều kiện tự hãm truyền - Phương, chiều độ lớn lực tác dụng lên trục vít bánh vít nâng vật ? - Chiều quay tốc độ trục vít nâng vật? BT4 Bai tap ... , ta cơng thức tính thành phần lực sau đây: Fa1 Ft 2T2 / d Ft1 Fa Ft 2tgγ Fr1 Fr Ft 2tgα / cos γ 6.9a lực pháp tuyến: Fn Ft / cos α cos γ 6.10 tức trở cơng thức... vít Ft2 (hình 6.6b) Với trục vít chủ động, chiều quy chiều lực ma sát hình 6.6a, ta có: , , Ft1 Fa Fa 2tg γ φ Ft 2tg γ φ Fr1 Fr Ft 2tgαn cos φ, / cos γ φ, Fa1... qn K H Fn K H / lH qH qn K F Fn K F / lF 6.12 6.13 lH - chiều dài tiếp xúc; KH, KF – hệ số tải trọng tính độ bền tiếp xúc độ bền uốn, xác định theo công thức: K H K F K β KV