Chương 6: TRUYỀN ĐỘNG TRỤC VÍT

Chia sẻ: Nguyentien Giap | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:9

1
657
lượt xem
304
download

Chương 6: TRUYỀN ĐỘNG TRỤC VÍT

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Cấu taọ bộ truyền động truc̣ vít gồm: truc̣ vit́ 1 và bánh vít 2, thường hai trục chéo nhau một góc bằng 900. Truc̣ vit́ có câú taọ như môṭ truc̣ ren (các đường ren này cũng có thể gọi là răng của trục vít), thường làm bằng thép. Bánh vít: giôń g như môṭ bań h răng nghiêng, nhưng có dạng răng khác (hiǹ h 6.1, 6.2), thường làm bằng hợp kim màu.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Chương 6: TRUYỀN ĐỘNG TRỤC VÍT

  1. Bải giảng Chi tiết máy Chương 6 TRUYỀN ĐỘNG TRỤC VÍT 1. Khái niệm chung 1.1 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của bộ truyền trục vít ́ ̣ a. Câu tao _ Câu tao bộ truyên đông truc vit gôm: truc vit 1 và banh vit 2, thường hai trục chéo ́ ̣ ̀ ̣ ̣ ́ ̀ ̣ ́ ́ ́ nhau một góc bằng 900. 2 1 ̀ Hinh 6-1 _ Truc vit có câu tao như môt truc ren (các đường ren này cũng có thể gọi là răng của ̣ ́ ́ ̣ ̣ ̣ trục vít), thường làm bằng thép. _ Banh vit: giông như môt banh răng nghiêng, nhưng có dạng răng khác (hinh 6.1, ́ ́ ́ ̣ ́ ̀ 6.2), thường làm bằng hợp kim màu. b. Nguyên lý lam viêc ̀ ̣ _ Truyên đông truc vit thuôc loai truyên đông banh răng đăc biêt dung để truyên chuyên ̀ ̣ ̣ ́ ̣ ̣ ̀ ̣ ́ ̣ ̣ ̀ ̀ ̉ đông quay và công suất giưa hai truc cheo nhau, goc giưa hai truc thường là 90 . ̣ ̣ ́ ́ ̣ 0 1.2 Phân loại _ Theo hinh dang ren trục vít: truc vit Asimet, truc vit Convôlut, truc vit thân khai ... ̀ ̣ ̣ ́ ̣ ́ ̣ ́ + Truc vit Asimet (hinh 6.2a) có canh ren thăng trong măt căt doc, được chế tao ̣ ́ ̀ ̣ ̉ ̣ ́ ̣ ̣ trên may tiên thông thường, măt ren không mai do đó thường được dung trong cac bộ ́ ̣ ̣ ̀ ̀ ́ truyên có yêu câu độ răn truc vit nhỏ hơn 350 HB. ̀ ̀ ́ ̣ ́ + Truc vit Convôlut (hinh 6.2b) có canh ren thăng trong măt căt phap tuyên vơi ̣ ́ ̀ ̣ ̉ ̣ ́ ́ ́ măt trụ cơ sơ. ̣ + Truc vit thân khai (hinh 6.2c) có canh ren thăng trong măt căt tiêp tuyên vơi ̣ ́ ̀ ̣ ̉ ̣ ́ ́ ́ măt trụ cơ sơ. Truc vit thân khai có thể mai băng đá mai det, sử dung khi yêu câu độ ̣ ̣ ́ ̀ ̀ ̀ ̣ ̀ ̀ răn truc vit lơn hơn 45 HRC. ́ ̣ ́ _ Theo hình dáng của trục vít : + Trục vít trụ + Trục vít lõm (Glôbôit) Chương 6. Truyền động trục vít 1
  2. Bải giảng Chi tiết máy ̀ Hinh 6.2 Trong chương này, chủ yếu trình bày bộ truyền trục vít trụ có dạng ren Asimét. Các loại khác được trình bày trong giáo trình riêng về bộ truyền trục vít. 1.3 Ưu nhược điểm và phạm vi sử dụng a. Ưu điêm ̉ _ Tỷ số truyên lơn; ̀ _ Lam viêc êm và không ôn; ̀ ̣ ̀ _ Có khả năng tư ham. ̃ b. Nhươc điêm ̉ _ Hiệu suất thấp, sinh nhiệt nhiều. _ Vật liệu chế tạo bánh vít bằng kim loại màu để giảm ma sát nên đắt tiền. c. Pham vi ưng dung ̣ ̣ _ Công suất truyền nhỏ và trung bình N ≤ (50 ÷ 60) kW _ Tỷ số truyền : i = 8 ÷ 100 _ Có khả năng tư hãm nên thường sử dụng trong các cơ cấu nâng: trục, tời, … may ́ ́ ̣ căt kim loai, ôtô … 2. Các thông số hình học chính của bộ truyền trục vít Ascimet Chương 6. Truyền động trục vít 2
  3. Bải giảng Chi tiết máy t _ Môđun : m = (mm), π _ t: bươc ren trục vít bằng bươc răng bánh vít . _ Góc tiết diện của ren : α ( α = 20 0 ) _ Hệ số đường kính q (môđun m và hệ số đường kính q đều được tiêu chuẩn hóa) _ Bươc của đường xoắn ốc : s _ Số mối ren của trục vít : z1 ( z1 = 1 ÷ 4) . Ta có : s = z1 .t _ Số răng bánh vít : z2 ( z2 ≥ 25) _ Đường kính mặt trụ lăn : d1 = d c1 = m.q (Trường hợp không dịch chỉnh). _ Để hạn chế số dao gia công bánh vít, người ta tiêu chuẩn hóa các giá trị m và q đi đôi vơi nhau (tiêu chuẩn hóa giá trị m3 q : được tra trong sách hương dẫn TK CTM). _ Đường kính vòng lăn bánh vít : d 2 = d c 2 = m.z 2 _ Góc nâng của ren trục vít : λ (λ = 80 ÷ 200 ) s Ta có: tgλ = ⇒ s = π .d1 .tgλ πd 1 S = z1 .t  z1 .t z Mặt khác  ⇒ tgλ = = 1 d1 = m.q  π .m.q q _ Đường kính mặt trụ đỉnh ren và mặt trụ đáy ren trục vít: d e1 = d c1 + 2.m ; d i1 = d c1 − 2,4.m _ Đường kính vòng đỉnh răng và vòng đáy răng bánh vít: d e 2 = d c 2 + 2.m ; d i 2 = d c 2 − 2,4.m _ Khoảng cách trục của bộ truyền không dịch chỉnh : d c1 + d c 2 A= = 0,5.m.( z 2 + q ) 2 3. Cơ học truyền động trục vít ̣ ́ ̀ 3.1 Vân tôc vong (v) π .d1.n1 _ Vân tôc vong của trục vít: ̣ ́ ̀ v1 = (m/s) 1000.60 π .d 2 .n2 _ Vân tôc vong của bánh vít: ̣ ́ ̀ v2 = (m/s) 1000.60 Vơi, d1 _ đường kính vòng lăn trục vít, d1 = mq d2 _ đường kính vòng lăn bánh vít, d2 = m.Z2 n1 _ Số vòng quay của trục vít (v/p) n2 _ Số vòng quay của bánh vít (v/p) m _ Môđun mặt đáy của răng (tra bảng) q _ Hệ số đường kính trục (tra bảng) Z2 _ Số răng của bánh vít n1 d 2 Vì ≠ ⇒ v1 ≠ v 2 Hình 6.3 n 2 d1 Chương 6. Truyền động trục vít 3
  4. Bải giảng Chi tiết máy 3.2 Vân tôc trượt (vt) ̣ ́     u u u   u  _ Vì v1 ⊥ v 2 và v1 ≠ v2 nên có hiện tượng trượt. Vận tốc trượt vt = v1 − v2 : Vt nằm dọc theo phương ren trục vít (hoặc dọc theo phương răng bánh vít). V1 _ Độ lơn: Vt = > V1 cos λ π .d1 .n1 1 z Vơi : v1 = ; d1 = m.q ; cos λ = và tgλ = 1 60.1000 tg λ + 1 2 q m.n1 _ Do đó : vt = . z12 + q 2 (m/s) 19100 _ Vì vt có giá trị lơn nên bộ truyền trục vít có hiệu suất thấp mòn nhanh, dễ bị dính răng. 3.3 Tỷ số truyền (i) _ Khi trục vít quay một vòng thì mỗi điểm trên vòng lăn của bánh vít di chuyển được một khoảng s (bươc của đường xoắn ốc), nghĩa là bánh vít quay s được : (vòng). π .d 2 _ Nếu trong một phút trục vít quay H ì 6. nh  4 được n1 vòng thì bánh vít quay được s n2 = .n1 (vòng ) π .d 2 n1 π .d 2 n1 z 2 _ Tỷ số truyền : i = = Vì : π .d 2 = π .m.z 2 = z 2 .t và s = z1 .t nên : i = = .Do n2 s n2 z1 n1 z 2 z1 có giá trị nhỏ ( z1 = 1 ÷ 4) , còn z2 là một số tùy ý nên tỷ số truyền i = = có trị n2 z1 số lơn _ Nếu biểu thị bươc của đường xoắn ốc ren trục vít theo hệ thức : s = π .d1 .tgλ n1 π .d 2 d2 d Ta có : i = = = (i ≠ 2 ) n 2 π .d1 .tgλ d1 .tgλ d1 ̣ ́ 3.4 Hiêu suât (η) Công suất mất mát trong bộ truyền trục vít do: + Ma sát trên ren (tùy thuộc vào trục vít hay bánh vít dẫn động). + Quá trình khuấy dầu. a. Trường hơp trục vít dẫn động tgλ _ Hiệu suất : η = (0,96 ÷ 0,98). tg (λ + ρ ' ) Do khuấy dầu Do khơp ren vít Vơi, λ :là góc nâng của ren trục vít ; ρ ' = ρ = arctgf ; f là hệ số ma sát . ρ _ Khảo sát hàm số η = η (λ ) cho thấy λ tăng thì η tăng ; η = η max khi góc λ = 45 0 − 2 (thưc tế chọn góc nâng λ không quá 250 ) Chương 6. Truyền động trục vít 4
  5. Bải giảng Chi tiết máy b. Trường hơp bánh vít dẫn động tg (λ − ρ ' ) _ Hiệu suất : η = (0,96 ÷ 0,98). tgλ Do khuấy dầu Do khơp ren vít _ Có thể thấy rằng λ ≤ ρ ' thì η = 0 . Đó là điều kiện tư hãm của bộ truyền trục vít . _ Đối vơi bộ truyền tư hãm, chuyển động không thể truyền từ bánh vít sang trục vít . Lưu ý : Đối vơi bộ truyền tư hãm, khi trục vít dẫn động hiệu suất thấp . 3.5 Lực tác dụng _ Xem bánh vít như bánh răng nghiêng (vơi β = λ ). Từ đó, ta có thể phân tích lưc tác dụng trong bộ truyền trục vít. _ Các lưc thành phần : 2.M 1 P1 = = Pa 2 d1 2.M 2 P2 = = Pa1 d2 Pr1 = Pr 2 = P2 .tgα P2 _ Lưc toàn phần : Pn = cos α . cos λ 3.6 Tải trọng tính _ Tải trọng tính = K x Tải trọng danh nghĩa. Vơi, K - Hệ số tải trọng : K = K tt . Kđ a. Hệ số tập trung tải trọng Nguyên nhân chủ yếu gây ra tập trung tải trọng là do trục vít bị võng. Việc xác định hệ số Ktt dưa vào các bảng tra (sách hương dẫn TK CTM). b. Hệ số tải trọng động Tải trọng động sinh ra do các sai số chế tạo. Các sai số này dẫn đến ăn khơp kém chính xác, vận tốc càng cao thì tải trọng động càng lơn. Nếu v2 ≤ 3 (m/s) thì lấy Kđ =1,1 Nếu v2 > 3 (m/s) thì lấy Ktt =1,1 ÷ 1,3 4. Các dạng hỏng và chỉ tiêu tính toán 4.1 Các dạng hỏng 1. Dính Nếu vật liệu làm bánh vít cứng hơn vật liệu làm ren trục vít, khi tải trọng lơn hay vận tốc lơn, các hạt kim loại ơ bánh vít bị đứt ra bám chặt vào mặt ren trục vít làm cho mặt ren sần sùi, tiếp xúc giưa ren trục vít vơi răng bánh vít kém sẽ gây mài mòn nhanh răng bánh vít. Do đó, người ta thường làm bánh vít bằng vật liệu mềm hơn như đồng thanh thiếc, đồng thanh nhôm v.v… 2. Mòn Mòn thường xảy ra ơ bánh vít do lắp ghép không chính xác, dầu bôi trơn có cặn bẩn, mặt ren trục vít không đủ nhẵn và bộ truyền hay đóng mơ máy. Răng bánh vít mòn nhiều sẽ bị gãy. Chương 6. Truyền động trục vít 5
  6. Bải giảng Chi tiết máy 3. Tróc rỗ bề mặt Tróc rỗ bề mặt thường xảy ra ơ bánh vít bằng đồng thanh thiếc. 4.2 Chỉ tiêu tinh toan ́ ́ Căn cứ vào các dạng hư hỏng, chỉ tiêu tính toán truyền động trục vít-bánh vít cần chú ý tơi hiện tượng dính và mòn. Để đảm bảo độ tin cậy trong tính toán, hiện nay người ta thường tính bộ truyền trục vít-bánh vít theo ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn. + Vơi bộ truyền kín, hiện tượng dính, bong tróc bề mặt xảy ra là chính, ta tính theo sức bền tiếp xúc và kiểm nghiệm theo sức bến uốn. + Vơi bộ truyền hơ, hiện tượng mòn dẫn đến gãy xảy ra là chính, ta tính theo sức bền uốn. 5. Tính bền bộ truyền trục vít 5.1 Tính theo sức bền tiếp xúc a. Mục đích và điều kiện tính toán _ Giơi hạn ứng suất tiếp xúc trên bánh vít để tránh dạng hỏng dính và một phần hạn chế dạng hỏng mòn. _ Tính lại tâm ăn khơp vì tại đây xảy ra hiện tượng dính . _ Xem bánh vít như bánh răng nghiêng( β = λ ). Trục vít như thanh răng nghiêng. b. Thiết lập công thức q.E _ Dùng công thức Héc : σ tx = 0,418 ρ * Tải trọng riêng q : Pn Ta có : q = vơi Pn : Lưc pháp tuyến, ltx : Chiều dài tiếp xúc . l tx P2 19,1.10 6.K .N 2 Vơi : Pn = = cos λ . cos α n cos λ. cos α n .d 2 .n 2 b ltx = ξ .ε S . cos β π .d1.2δ vơi b= và 2δ = 100o (góc ôm của bánh vít vơi trục vít) 360o ξ = 0,75 ; ε S = 2 ξ .ε S .π .d1.100o ltx = 360o.cos λ 1,3.d1 => ltx = cos λ 19,1.10 6.K .N 2 ⇒q= cos α n .d 2 .n2 .1,3.d1 * Bán kính cong tương đương: 1 1 1 = + ρ ρ1 ρ 2 Chương 6. Truyền động trục vít 6
  7. Bải giảng Chi tiết máy 1 1 - Trục vít (Tương tư thanh răng dạng thanh răng thẳng) ⇒ ρ ≈ ∞ ⇒ =0 ρ1 2 - Bánh vít (Tương tư bánh răng nghiêng : β = λ ) d td 2 d2 d sin α ⇒ ρ2 = . sin α n = . sin α . cos λ ⇒ ρ 2 = 2. 2 2. cos λ 2 2. cos λ 1 2. cos λ ⇒ = ρ d 2 .sin α * Môđun đàn hồi tương đương : 2.E1 .E 2 E= E1 + E 2 Trong đó : E1 = Ethép = 2,15.105 N/mm2; E2 = Ehợpkim màu = 0,9.105 (N/mm2) _ Thế q, E, ρ vào công thức Héc, lấy α n = 20 ; cos λ ≈ 0,95 (λ ≅ 18o) rồi rút gọn, ta 0 được công thức kiểm nghiệm theo sức bền tiếp xúc: 1,45.10 6 K .N 2 σ tx = ≤ [σ ]tx d2 d1 .n 2 _ Thay d1= m.q; d2= m.Z2 vào công thức kiểm nghiệm rồi biến đổi ta được công thức thiết kế sau: 2  1,45.10 6  K .N 2 m. q ≥  3 3  z .[σ ]  .   2 tx  n2 Lưu ý :Chọn tích số m.3 q theo tiêu chuẩn (sách hương dẫn TK CTM trang 73) sau đó suy ra m và q cho phù hợp. 5.2 Tính theo sức bền uốn a. Mục đích và điều kiện tính _ Tính sức bền uốn cho răng bánh vít để tránh hiện tượng gãy do mỏi. _ Tính như bánh răng nghiêng β = λ , bổ sung các đặc điểm sau: * Chiều dài tiếp xúc : 1,3.d 1 + Bánh vít : l tx = cos λ ξ .ε s .b + Bánh răng nghiêng : ltx = Vậy thay “ ξ .ε s .b = 1,3d1 ”. cos β * Bánh vít có chân răng cong và chiều dài chân răng ơ các tiết diện khác lơn hơn _ Ở tiết diện mặt phẳng chính (hiện tượng dịch chỉnh tư nhiên ). Đặc điểm về dạng răng này khiến sức bền uốn của bánh vít tốt hơn của bánh rănh nghiêng. z2 _ Do đó lấy hệ số dạng răng : y bv = 1,4 ytđ ( ytđ xác định theo ztđ = ) cos 3 λ _ Do vận tốc trượt lơn nên răng bánh vít bị mòn nhanh. Nhằm đảm bảo cho răng bánh vít đủ sức bền uốn đến khi bị mòn 20% lấy ứng suất uốn tăng lên gấp 1,5 lần. b. Thiết lập công thức _ Ta sử dụng công thức tính sức bền uốn của bánh răng nghiêng: Chương 6. Truyền động trục vít 7
  8. Bải giảng Chi tiết máy cos 2 β .P2 σu = mn .ξ .ε s .b. y td _ Bổ xung các đặc điểm, suy ra công thức tính ứng suất uốn của răng bánh vít : 1,5. cos 2 β .P2 σu = mn .(1,3.d1 ).1,4. ytd 2.M 2 2.9,55.10 6.K .N Thay : mn = m. cos λ ; P2 = = ; d1 = m.q; d 2 = m.Z 2 ; cos λ = 0,95 d2 d 2 .n2 ( λ ; 18o) _ Rút gọn ta được công thức kiểm nghiệm sức bền uốn : K .N 2 m3 q ≥ 247.3 z 2 . y td .n 2 .[σ ]u Lưu ý : Tích số m.3 q phải chọn theo tiêu chuẩn, từ đó suy ra m và q. 5.3 Tính toán nhiệt a. Mục đích Giơi hạn nhiệt độ làm việc của dầu, vì nếu nhiệt độ cao thì độ nhơt của dầu bị giảm dẫn đến mòn răng. b. Thiết lập công thức _ Nhiệt lượng sinh ra trong một giờ: Q1 = 3600.(1- η).N1 (kJ/h) Hay: Q1 = 860.(1 − η ).N1 (kcal/h) Trong đó :N1 : Công suất của bộ truyền(kW) _ Nhiệt được thoát qua vách hộp ra ngoài trong một giờ: Q2 = k t .Ft (t − t 0 ) (kJ/h) Trong đó : kt : Hệ số tỏa nhiệt (kJ/m.g.độ) t và t0 : Nhiệt độ của dầu và của môi trường xung quanh (0C) Ft : Diện tích bề mặt thoát nhiệt (m2) _ Từ điều kiện cân bằng nhiệt Q1 = Q2 ta xác định được nhiệt độ làm việc của dầu: t = t0 + 3600.(1 − η ).N1 kt .Ft 0 ≤t [ ] _ Điều kiện tính nhiệt là t ≤ (75 0 C ÷ 85 0 C ). _ Nếu điều kiện trên không thỏa phải làm nguội nhân tạo: dùng quạt gió, dùng ống dẫn nươc làm nguội, dùng dầu chống dính. Lưu ý: Dùng dầu bôi trơn có độ nhơt lơn thì chống dính tốt nhưng công suất mất mát do khuấy dầu lơn và sinh nhiều nhiệt . 6. Vật liệu và ứng suất cho phép 6.1 Vật liệu _ Trục vít Thường dùng loại thép hợp kim 15Cr ,20Cr , 12Cr Ni A … thấm than rồi tôi hoặc thép Cacbon trung bình như C45 …tôi bề mặt hoặc tôi thể tích. _ Bánh vít Vành răng thường dùng bằng hợp kim đồng thanh thiếc, đồng thanh nhôm còn may ơ chế tạo bằng sắt hoặc gang (Vt ≤ 2m / s ) Chương 6. Truyền động trục vít 8
  9. Bải giảng Chi tiết máy 6.2 Ứng suất cho phép Xác định dưa vào điều kiện làm việc và vật liệu. Phải xác định cả ứng suất tiếp xúc cho phép và ứng suất uốn cho phép . 7. Trình tự thiết kế bộ truyền trục vít a. Dư đoán vận tốc trượt . Chọn vật liệu chế tạo bánh vít, trục vít… b. Xác định ứng suất cho phép c. chọn số mối ren Z1, hệ số đường kính q, tính Z2, chọn sơ bộ η 2A d. Tính khoảng cách trục A, xác định mođun theo công thức m = .Chọn Z2 + q mođun theo tiêu chuẩn và tính lại khoảng cách trục e. Kiểm nghiệm vận tốc trượt, hệ số tải trọng tính, hiệu suất f. kiểm nghiệm ứng suất uốn của bánh vít g. Xác định kích thươc chính của bộ truyền h. Kiểm nghiệm độ bền thân trục vít theo hệ số an toàn như trong chương trục i. Tính nhiệt j. kiểm tra độ cứng trục vít Chương 6. Truyền động trục vít 9
Đồng bộ tài khoản