Đề cương bài giảng môn: Nguyên lý chi tiết máy (Dùng cho trình độ Cao đẳng, Trung cấp)

BỘ LAO ĐỘNG THƯƠNG BINH VÀ XÃ HỘI TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ NGHỆ II KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG MÔN:

NGUYÊN LÝ CHI TIẾT MÁY (Dùng cho trình độ Cao đẳng, Trung cấp) GVBS:

TPHCM, tháng 03 năm 2018

Bài 1: CẤU TẠO CƠ CẤU

1. Khái niệm cơ bản.

1.1 Chi tiết và khâu.

 Chi tiết máy

Một bộ phận không thể tháo rời nhỏ hơn được nữa của cơ cấu hay của máy được gọi là chi tiết máy, gọi tắt là tiết máy. Ví dụ: bu lông, đai ốc, trục, bánh răng...

 Khâu

Một hay một số tiết máy liên kết cứng với nhau tạo thành một bộ phận có chuyển động tương đối so với bộ phận khác trong cơ cấu hay máy được gọi là khâu.

Ví dụ thanh truyền bao gồm nhiều tiết máy nối cứng với nhau, tất cả các tiết máy không có chuyển động tương đối với nhau khi thanh truyền chuyển động. Thanh truyền được coi là 1 khâu. 1.2 Thành phần khớp động và khớp động.

Mối nối động giữa hai khâu liền nhau để hạn chế một phần chuyển động tương đối giữa chúng được gọi là khớp động (gọi tắt là khớp). Toàn bộ chỗ tiếp xúc giữa hai khâu trong khớp động được gọi là thành phần khớp động. Thông số xác định vị trí tương đối giữa các thành phần khớp động trên cùng một khâu gọi l kích thước động, nó ảnh hưởng đến các thông số động học, động lực học cơ cấu.

1.3 Phân loại khớp động.

a. Phân loại theo số bậc tự do bị hạn chế (hay số ràng buộc)

Nếu để rời 2 khâu trong không gian, sẽ có 6 khả năng chuyển động tương đối độc lập với nhau bao gồm: 3 khả năng chuyển động tịnh tiến theo 3 trục; ký hiệu Tx, Ty, Tz và 3 chuyển động quay quanh 3 trục; ký hiệu Qx, Qy, Qx (H.1-2). Mỗi khả năng chuyển động như vậy được gọi là một bậc tự do. Nói cách khác, hai khâu để rời trong không gian có 6 bậc tự do tương đối với nhau.

Nếu cho hai khâu tiếp xúc với nhau, tạo thành khớp động thì giữa chúng xuất hiện những ràng buộc về mặt hình học hạn chế bớt bậc tự do tương đối của nhau. Như vậy khớp làm giảm đi số bậc tự do của khâu. Số bậc tự do bị khớp hạn chế bớt được gọi là số ràng buộc. Khớp có k ràng buộc được gọi là khớp loại k (0 < k < 6; bảng 1). Ví dụ: khớp ràng buộc 1 bậc tự do giữa 2 khâu, số bậc tự còn lại là 5, khớp được gọi là khớp loại 1. Chú ý: Trong mặt phẳng chỉ có khớp loại 4 và khớp loại 5. b. Phân loại theo tính chất tiếp xúc - Khớp loại cao: khi các phần tử khớp động là đường hay điểm. Ví dụ khớp bánh ma sát, bánh răng, cơ cấu cam... - Khớp loại thấp: khi các phần tử khớp động là các mặt. Ví dụ khớp quay (bản lề), khớp tịnh tiến, khớp cầu... c. Phân loại theo tính chất của chuyển động tương đối giữa các khâu: khớp tịnh tiến, khớp quay, khớp phẳng và khớp không gian. Khớp phẳng dng để nối động cc khu trong cng một mặt phẳng hay trên những mặt phẳng song song nhau, khớp không gian nối động các khâu nằm trên những mặt phẳng không song song nhau.

1.4 Lược đồ.

a. Lược đồ của khâu Để thuận tiện trong quá trình giải quyết bài toán nguyên lý máy, các khâu được biểu diễn bằng các sơ đồ đơn giản gọi là lược đồ của khâu. Lược đồ khâu phải thể hiện đầy đủ thành phần khớp động và các kích thước ảnh hưởng đến tính chất động học của cơ cấu. Kích thước này được gọi là kích thước động. Thông thường, kích thước động là kích thước giữa tâm các thành phần khớp động trên khâu. Ví dụ: b. Lược đồ động của khớp Cũng như khâu, để thuận tiện trong quá trình nghiên cứu cơ cấu và máy, các khớp động được biểu diễn bằng các hình vẽ qui ước gọi là lược đồ động của khớp (gọi tắt là lược đồ). Các loại khớp động và lược đồ trình bày trong bảng 1.

2. Bậc tư do của cơ cấu.

2.1. Định nghĩa Bậc tự do của cơ cấu là số thông số độc lập cần thiết để xác định vị trí của cơ cấu. Đồng thời bậc tự do cũng chính là số khả năng chuyển động độc lập của cơ cấu đó. 2.2. Công thức tính bậc tự do của cơ cấu Bậc tự do thể hiện cho khả năng chuyển động của cơ cấu, nó phụ thuộc vào số khâu, khớp và loại khớp. Gọi W0 là số bậc tự do tương đối của tất cả các khâu trong cơ cấu để rời so với giá, gọi R là tổng số ràng buộc trong cơ cấu, thì bậc tự do W của cơ cấu được tính

W = W0 - R (1-1) - Xác định W0: trường hợp tổng quát, một khâu để rời trong không gian có 6 bậc tự do tương đối so với giá, nên nếu cơ cấu có n khâu thì số bậc tự do tương đối sẽ là

W0 = 6n (1-2) - Xác định R: Mỗi khớp động sẽ hạn chế một số bậc tự do bằng đúng số ràng buộc của khớp đó. Nếu gọi pi là số khớp loại i trong cơ cấu thì tổng số ràng buộc sẽ là

R =Σ= 5p5 + 4p4 + 3p3 + 2p2 +1p1 (1-3) =51iip.i

Thay (1-2) và 1-3) vào (1-1) ta có :

W = 6n – (5p5 + 4p4 + 3p3 + 2p2 +1p1) (1-4)

* Đối với cơ cấu phẳng - Một khâu có nhiều nhất 3 bậc tự do so với giá. Nên tổng số bậc tự do của n khâu sẽ là

W0 = 3n

- Một khớp có nhiều nhất là 2 ràng buộc, nói cách khác cơ cấu phẳng chỉ chứa khớp loại 4 và loại 5. Mỗi khớp loại 4 trong cơ cấu phẳng chỉ có thêm 1 ràng buộc nên số ràng buộc của p4 khớp loại 4 là 1xp4. Mỗi khớp loại 5 trong mặt phẳng có thêm 2 ràng buộc nên số ràng buộc của p5 khớp loại 5 là 2xp5. Nên tổng số ràng buộc trong cơ cấu phẳng

R = 2p5 + p4 W = 3n - (2p5 + p4) (1-5)

2.3. Ràng buộc trực tiếp - Ràng buộc gián tiếp Ràng buộc giữa hai khâu do khớp nối trực tiếp giữa chúng gọi là ràng buộc trực tiếp.

Sự ràng buộc giữa hai khâu không phải do tác dụng trực tiếp của khớp nối hai khâu đó gọi là ràng buộc gián tiếp.

Sự ràng buộc giữa khâu 1 và 2, giữa 2 và 3, giữa 1 và 4 trên H.1-8a là ràng buộc trực tiếp. Khâu 3 và khâu 4 chưa nối với nhau nhưng do tác dụng của các khớp A, B, C nên khâu 3 đã xuất hiện 3 ràng buộc: Qx , Qy và Tz được gọi là ràng buộc gián tiếp. Nếu nối khâu 3 với khâu 4 bằng khớp D (H.1-8b), khớp D có 5 ràng buộc trực tiếp: Tx, Ty, Tz, Qx, Qy. Tuy nhiên trong đó có 3 ràng buộc Qx, Qy, Tz đã có khi chưa xuất hiện khớp D. Ba ràng buộc này được gọi là ràng buộc trùng. Chú ý: ràng buộc trùng chỉ xuất hiện ở khớp nối các khâu đã có ràng buộc gián tiếp tức là chỉ có ở khớp khép kín của chuỗi động. Nói cách khác, ràng buộc trùng chỉ có ở chuỗi động kín. Khi cơ cấu tồn tại rng buộc gin tiếp thì số rng buộc của cơ cấu được tính R = - R0 (1-6) Σ=51iip.i 2.4. Ràng buộc thừa - Bậc tự do thừa - Ràng buộc thừa là những ràng buộc xuất hiện trong cơ cấu mà nếu bỏ chúng đi thì qui luật chuyển động của cơ cấu không thay đổi. Xét cơ cấu trên

Nếu bỏ đi một trong 3 khâu 1, 2, 3 và khớp kèm theo thì chuyển động của cơ cấu không thay đổi. Nghĩa là về phương diện chuyển động thì việc thêm khâu 2 hoặc 3 là thừa. Việc thêm khâu khâu 2 hoặc 3 làm cho bậc tự do tăng lên:

3n - 2p5 = 3x1 - 2x2 = -1 Nói cách khác là tăng thêm 1 ràng buộc. Ràng buộc này chính là ràng buộc thừa. Như vậy khi tính số ràng buôc của cơ cấu chúng ta không tính đến ràng buộc thừa. Nếu gọi số ràng buộc thừa là r, thì số ràng buộc của cơ cấu là

R =Σ - R0 - r (1-7) =51iip.i - Bậc tự do thừa là những bậc tự do của các khâu trong cơ cấu mà nếu bỏ chúng đi thì qui luật chuyển động của cơ cấu không thay đổi.

Chuyển động của con lăn 2 không ảnh hưởng đến chuyển động của cơ cấu. Bậc tự do này (con lăn 2 quay) gọi là bậc tự do thừa. Khi tính bậc tự do của cơ cấu không tính đến bậc tự do thừa này. Gọi s là bậc tự do thừa thì công thức tính bậc tự do của cơ cấu

W = W0 - R - s

2.5. Công thức tổng quát - Cơ cấu không gian :

W = 6n - (5p5 + 4p4 + 3p3 + 2p2 + 1p1 - R0 - r) - s (1-8)

- Cơ cấu phẳng

W = 3n - (2p5 + p4 - r) - s (1-9)

2.6. Ý nghĩa của bậc tự do, khâu dẫn và khâu bị dẫn Để thấy rõ ý nghĩa bậc tự do, so sánh 2 cơ cấu

Cơ cấu 4 khâu trên có 1 bậc tự do nên chỉ cần 1 thông số độc lập (góc ϕ) thì vị trí cơ cấu hoàn toàn xác định, đồng thời cơ cấu chỉ có 1 khả năng chuyển động độc lập, giả sử là chuyển động của khâu 1 quay quanh A, nếu dừng chuyển động này thì cơ cấu cũng sẽ dừng lại, không còn chuyển động nào nữa. Nếu cho trước qui luật chuyển động của ϕ theo

thời gian, thì qui luật chuyển động của cơ cấu hoàn toàn xác định. Có nghĩa là nếu biết trước qui luật chuyển động của một khâu bất kỳ thì qui luật của toàn cơ cấu hoàn toàn xác định.

Với cơ cấu 5 khâu trên H.1-11b có 2 bậc tự do nên nếu chỉ biết một thông số độc lập (giả sử ϕ) thì chưa đủ để xác định vị trí của toàn bộ cơ cấu. Muốn xác định hoàn toàn vị trí cơ cấu cần phải biết thêm một thông số độc lập nữa (giả sử là β). Đồng thời, về chuyển động, cơ cấu này có hai khả năng chuyển động động lập nên nếu chỉ dừng một chuyển động (giả sử dừng khâu 1) thì cơ cấu 4 khâu còn lại (BCDE) vẫn chuyển động được. Nếu dừng thêm một chuyển động nữa (giả sử dừng khâu 4) thì cơ cấu mới cố định. Cần phải biết trước 2 qui luật chuyển động (giả sử của ϕ và β) thì qui luật chuyển động của cơ cấu hoàn toàn xác định. Qua phân tích hai cơ cấu chúng ta thấy: để cơ cấu chuyển động xác định, số qui luật chuyển động độc lập cần biết trước phải bằng số bậc tự do của cơ cấu. Khâu có qui luật chuyển động biết trước được gọi là khâu dẫn. Các khâu động còn lại được gọi là khâu bị dẫn.

Thông thường khâu dẫn là khâu nối với giá bằng một khớp quay loại 5; mỗi khâu dẫn chỉ ứng với một qui luật chuyển động cho trước. Vì vậy, để cơ cấu có chuyển động xác định, số khâu dẫn phải bằng số bậc tự do. 3. Nhóm tĩnh định. Phân tích cấu tạo của cơ cấu ta sẽ tìm được những đặc điểm cấu tạo làm cơ sở xác định phương pháp và trình tự nghiên cứu cơ cấu. Theo phương pháp phân tích cấu tạo cơ cấu của Át-xua: nếu một cơ cấu có W bậc tự do thì bao gồm W khâu dẫn và những nhóm có bậc tự do bằng không. Nói cách khác, các khâu trong một cơ cấu được chia làm 2 loại: - Loại thứ nhất là khâu dẫn có qui luật chuyển động biết trước, số khu loại ny bằng số bậc tự do của cơ cấu. - Loại thứ hai là các khâu bị dẫn tập hợp thành những nhóm tĩnh định có bậc tự do bằng không, còn gọi là nhóm Át-xua. Xét cơ cấu phẳng chỉ chứa toàn những khớp thấp gồm n khâu và p5 khớp loại 5, một nhóm Át-xua phải thỏa mãn điều kiện của nhóm:

Wnhóm = 3n - 2p5 = 0

Vì số khâu và khớp phải là số nguyên nên các nhóm được phân loại như sau

Qui ước : Nhóm 2 khâu 3 khớp gọi là nhóm loại 2 Nhóm 4 khâu 6 khớp gọi là nhóm loại 3

Nhóm 6 khâu 9 khớp gọi là nhóm loại 4

3.2. Nguyên tắc tách nhóm - Khi tách nhóm phải biết trước khâu dẫn. Khâu dẫn và giá không thuộc các nhóm. - Số khâu và khớp phải thoả mãn điều kiện bậc tự do của nhóm. Khớp bị tách thì xem là ở nhóm vừa tách. - Sau khi tách nhóm ra khỏi cơ cấu, phần còn lại phải là cơ cấu hoàn chỉnh hoặc là còn lại khâu dẫn nối với giá. Như vậy, việc tách nhóm phải tiến hành từ xa khâu dẫn đến gần khâu dẫn. - Phải tách nhóm đơn giản trước, nếu không được thì mới tách nhóm phức tạp hơn (loại cao hơn).

 Xếp loại cơ cấu

- Khâu dẫn gọi là cơ cấu loại 1 - Cơ cấu chỉ chứa 1 nhóm Át-xua thì loại của cơ cấu là loại của nhóm Át-xua đó. - Cơ cấu chứa nhiều nhóm Át-xua thì loại của cơ cấu là loại của nhóm Át-xua có loại cao nhất. * Các ví dụ: - Cơ cấu 4 khâu bản lề trên H.1-11a: bao gồm giá, một khâu dẫn 1 và một nhóm Át-xua 2 khâu 3 khớp. Cơ cấu thuộc loại 2.

- Cơ cấu 5 khâu trên H.1-11b: bao gồm một giá, 2 khâu dẫn (1 và 4) và một nhóm Át-xua 2 khâu 3 khớp. Cơ cấu thuộc loại 2.

- Cơ cấu bơm oxy trên H.1-13: bao gồm một giá, 1 khâu dẫn (1) và một nhóm Át-xua 4 khâu 6 khớp. Cơ cấu thuộc loại 3.

BÀI TẬP:

Bài 2: ĐỘNG HỌC CƠ CẤU

* Mục tiêu thực hiện: - Phân tích động học cơ cấu khi đã biết trước lược đồ động của cơ cấu và quy luật chuyển

động của khâu dẫn.

1.Phân tích động học cơ cấu phẳng bằng phương pháp giải tích. Ưu điểm + Cho mối quan hệ giữa các đại lượng bằng biểu thức giải tích, dễ dàng cho việc khảo sát dùng máy tính. + Độ chính xác cao Nhược điểm + Đối với một số cơ cấu, công thức giải tích rất phức tạp và khó kiểm tra

Xét cơ cấu tay quay – con trượt lệch tâm có vị trí đang xét như hình vẽ Cho: lAB, lBC, 1 là hằng số và độ lệch tâm e Xác định: xC, C, aC

2.Phân tích động học cơ cấu phẳng bằng phương pháp đồ thị. Xét cơ cấu 4 khâu bản lề có vị trí đamg xét như hình vẽ

3.Phân tích động học cơ cấu phẳng bằng phương pháp họa đồ vector. Ôn lại một số kiến thức đại số vector

- Định lý liên hệ vận tốc + Hai điểm A, B khác nhau cùng thuộc một khâu đang chuyển động song phẳng vB (cid:0)(cid:0)vA (cid:0)(cid:0)vBA + Hai điểm A1, A2 trùng nhau, thuộc hai khâu đang chuyển động song phẳng tương đối đối với nhau vA2 (cid:0)(cid:0)vA1 (cid:0)(cid:0)vA2A1

- Định lý liên hệ gia tốc + Hai điểm A, B khác nhau cùng thuộc một khâu đang chuyển động song phẳng

+ Hai điểm A1 , A2 trùng nhau, thuộc hai khâu đang chuyển động song phẳng tương đối đối với nhau

Điều kiện để giải một phương trình vector

Ví dụ: cho cơ cấu culit tại vị trí như hình vẽ. Khâu 1 quay đều với vận tốc góc 1 Xác định 3 ,3 ,vD , aD

BÀI 3: CÁC CƠ CẤU TRUYỀN CHUYỂN ĐỘNG

I.Tính Toán Thiết Kế Bộ Truyền Đai

1. Những vấn đề chung.

1.1. Giới thiệu bộ truyền đai.

Bộ truyền động đai đơn giản gồm một đai mềm bắt căng ôm qua hai bánh đai ghép cố định trên hai trục. Nhờ ma sát giữa dây đai và bánh đai nên khi trục dẫn quay kéo trục bị dẫn quay theo.

1.1. Phân loại bộ truyền đai.

Tùy theo tiết diện (m/c ngang)của đai, đai được chia thành 3 loại:



Đai dẹt: có mặt cắt ngang hình chữ nhật.



Đai thang: có m/c ngang hình thang cân.



Đai tròn:có m/c ngang hình tròn.

Đai thang làm việc do hai mặt bên, rãnh của bánh đai cũng hình thang nên khi làm

việc đai ép vào rãnh tăng ma sát và ít bị trượt.

2. Thông số hình học của bộ truyền đai.

Bộ truyền đai được đặc trưng bởi các thông số hình học chủ yếu sau:

Hình 1.1. Bộ truyền động đai thường

D1 và D2: đường kính bán dẫn và bánh bị dẫn

A: khoảng cách trục

1 và 2: góc ôm của đai trên bánh nhỏ và bánh lớn

L: chiều dài đai

 và b: chiều dày và chiều rộng của tiết diện đai dẹt

B: chiều rộng bánh đai.

Khi đã biết khoảng cách trục A và đường kính D1, D2 của các bánh đai, có thể tính

được chiều dài đai như sau:

)

(

 DD

)



L = 2A +

(1.1)

 2

 DD 2 1 A 4

Nếu đã có chiều dài đai L và đường kính D1, D2 sẽ tính được khoảng cách trục A:



 (

)





 (

)]



)

 DD 1

 DD 1

A =

(1.2)

Góc ôm

180



(1.3)

 1

DD  1 A

180



 1

DD  1 A

Đường kính D1 của bộ truyền đai dẹt có thể xác định theo công thức (1.5). Đường

kính D1 của bộ truyền đai hình thang được chọn trong bảng (1.14), tùy theo loại đai.

Đường kính D2 của bánh đai lớn được tính theo công thức:

(1.4)

D2 = iD1(1 - )

Nếu bỏ qua hiện tượng trượt:

(1.5)

D2 = iD1

Hệ số trượt  của:

- Đai vải cao su hoặc đai vải  = 0,01

- Đai da  = 0,015

- Đai hình thang  = 0,02

3. Tính toán thiết kế bộ truyền đai.

Để thiết kế bộ truyền đai cần biết: công dụng và điều kiện làm việc của bộ truyền, loại động cơ phát động, kiểu truyền động (truyền động thường, chéo, nữa chéo,…), công suất cần truyền N (kW), số vòng quay trong 1 phút của trục dẫn và trục bị dẫn, góc nghiêng của bộ truyền so với mặt phẳng ngang.

Cần xác định loại đai, kích thước đai và bánh đai, khoảng cách trục A (cũng có khi

cho trước A), chiều dài đai L và lực tác dụng lên trục.

Dưới đây trình bày nội dung và các bước thiết kế bộ truyền đai dẹt (kiểu truyền động

thường).

3.1. Chọn loại đai

Tùy theo điều kiện làm việc của bộ truyền để chọn loại đai thích hợp. Đai da có độ bền mòn ca, chịu va đập tốt nhưng giá đắt, không dùng được những chỗ có axit hoặc ẩm ướt. Đai vải cao su có ba loại: loại xếp từng lớp, loại cuộn từng vòng kín và loại cuộn xoắn. Đai vải cao su được dùng nhiều vì có sức bền và tính đàn hồi cao, ít chịu ảnh hưởng của nhiệt độ và độ ẩm. Đai vải dùng thích hợp ở các truyền động có vận tốc cao, công suất nhỏ.

3.2. Xác định đường kính bánh đai

Đường kính bánh đai nhỏ được tính theo công thức (Xavêrin):

(mm)

(1.6)

D1 = (1100 ÷ 1300) 3

N n 1

Trong đó:

N1: công suất trên trục dẫn, kW

n1: số vòng quay trong 1 phút của trục dẫn

Cần kiểm nghiệm vận tốc đai theo điều kiện:



25(



)30

v =

m/s

(1.7)

nD 11 .60 1000

Nếu vận tốc đai quá lớn thì phải giảm đường kính đai.

Tính đường kính đai lớn:

(1.8)

D2 = iD1(1 - ) =

D1(1 - )

n 1 n

Hoặc có thể dùng công thức gần đúng:

(1.9)

D2  iD1 =

n 1 n

Các đường kính D1 và D2 nên quy tròn theo tieu chuẩn (bảng 1.1), thường lấy D1 về

phía tăng, D2 về phía giảm.

3.3. Định khoảng cách trục A và chiều dài đai L

Từ điều kiện hạn chế số vòng quay u của đai trong 1 giây (để đai có thể làm việc

được tương đối lâu), tìm được chiều dài tối thiểu Lmin của đai, như sau:

(1.11)

Lmin =

v maxu

Trong đó: Umax = 3 ÷ 5

Tính khoảng cách trục A theo Lmin, D1 và D3 theo công thức (1.2). Để góc ôm  đủ

lớn, khoảng cách trục A của bộ truyền cần thỏa mãn điều kiện sau:

(1.12)

A ≥ 2(D1 + D2)

Nếu A tính theo Lmin không thỏa mãn điều kiện (1.1) cần tăng A để:

(1.13)

A = 2(D1 + D2)

Và tính lại L theo A theo công thức (1.1). Để nối đai, sau khi tính xong cần tăng thêm

chiều dài đai khoảng 100 ÷ 400mm, tùy theo cách nối.

3.4. Kiểm nghiệm góc ôm trên bánh nhỏ

Tính góc ôm

(1.14)

1 trên bánh nhỏ theo công thức (1.3) và kiểm nghiệm điều kiện: 1 ≥ 1500

Nếu  < 1500 cần tăng khoảng cách trục A hoặc dùng bánh căng.

3.5. Xác định tiết diện đai

Để hạn chế ứng suất uốn và tăng ứng suất có ích cho phép của đai, chiều dày của đai

 được chọn theo tỷ số

 , sao cho: 1D

[

]

(1.15)

max

 ≤ 1D

 D 1

]

[

(bảng 1.2) tìm được chiều dày đai 

Theo trị số D1 và

max

 D 1

Sau khi xác định được chiều dày  có thể tính được chiều rộng của đai để tránh xảy

ra trượt trơn giữa đai và bánh đai:

(1.16)

b ≥

P CCCC 

[  P

hoặc:

b ≥

1000 0]

[  v P

CCCC 

Chiều rộng bánh đai B cần thỏa mãn điều kiện:

(1.18)

B ≤ D1 và 6 ≤

D1 ≤ 12 B

3.7. Tính lực căng và lực tác dụng lên trục

Lực căng S0 được tính theo công thức:

(1.19)

S0 = σ0b

Lực tác dụng lên trục được tính theo công thức:

(1.20)

R = 3S0sin

1 2

Giả thiết vận tốc của đai v > 5m/s, có thể dùng đai loại A hoặc Б (bảng 1.13). Ta

Tiết diện đai Kích thước tiết diện đai a x h (mm) (bảng 1.11) Diện tích thiết diện F(mm2)

13 x 8 81

Б 7 x 10,5 1381

200

140

D1, mm

4. Thiết kế bộ truyền đai hình thang truyền dẫn từ động cơ điện không đồng bộ đến hộp giảm tốc

Thiết kế bộ truyền đai hình thang truyền dẫn từ động cơ điện không đồng bộ đến hộp giảm tốc theo các số liệu sau: công suất N = 6kW, số vòng quay trong 1 phút của trục dẫn n1 = 1460 vòng/phút, số vòng quay của trục bị dẫn n2 = 450 vòng/phút, tải trọng ổn định, bộ truyền làm việc 2 ca. 4.1. Chọn loại đai tính theo cả 2 phương án và chọn phương án tối ưu. 4.2. Định đường kính bán kính đai nhỏ. Theo bảng 1 – 14 lấy: Kiểm nghiệm vận tốc của đai:



0764

, smD

v =

 D 1460 1 1000 .60

v < vmax = (30 ÷ 35)m/s

4.3. Tính đường kính D2 của bánh lớn

)02,01(



18,3

, mmD

445 636

D2 =

1 

1460 450

450 630

Lấy theo tiêu chuẩn (bảng 1.15) D2 Số vòng quay thực n2’ của trục bị dẫn:



).02,01(



1460 .



1431 .

445 454

' 2

D 1 D

1n sai lệch rất ít so với yêu cầu

Tỷ số truyền =

3,28 3,22

n 1 ' n 1

4.4. Chọn sơ bộ khoảng cách trục A theo bảng 1 – 16

450 630

A  D2, mm

4.5. Tính chiều dài đai L theo khoảng cách trục A

Theo công thức:

(

)

 DD



)

(

L = 2A +

1880 2637

 2

1900 2650

 DD 2 1 A 4 Lấy L theo tiêu chuẩn, mm (bảng 1.12) Kiểm nghiệm số vòng chạy u trong 1 giây:

u 

5,6

5,8

v L Đều nhỏ hơn umax = 10

4.6. Xác định chính xác khoảng cách trục A theo chiều dài

Theo công thức:



 (

)





 (

)]



)

 DD 1

 DD 1

A =

460 637

432 597

517 517

Khoảng cách A thỏa điều kiện (1 – 22). Khoảng cách nhỏ nhất cần thiết để mắc đai: Amin = A – 0,015L, mm Khoảng cách lớn nhất, cần thiết để tạo lực căng Amax = A + 0,03L, mm

1420 1420

4.7. Tính góc ôm 1 theo công thức (1 – 3), ta được: Góc ôm 1 thỏa mãn điều kiện 1 = 1200 4.8. Xác định số đai Z cần thiết. Chọn ứng suất căng ban đầu σ0 = 1,2 N/mm2 và theo trị số D1 tra bảng 1.17 tìm được ứng suất có ích cho phép:

1,7

1,74

[σp]0 N/mm2

Các hệ số:

0,9

Ct (tra bảng 1.6)

0,89 0,89 0,94 1 1,9 4,6 2 5

C (tra bảng 1.18) Cv (tra bảng 1.19) Số đai tính theo công thức (1.25) Lấy số đai Z

B = (Z – 1)t + 2S

147 210

Dn1 = D1 + 2c

457 640

Dn2 = D2 + 2c

4.9. Định các kích thước chủ yếu của bánh đai Chiều rộng bánh đai tính theo công thức (1 – 26) Đường kính ngoài cùng của bánh đai tính theo công thức (1 – 27) Bánh dẫn: Bánh bị dẫn: Các kính thước t, S và c xem bảng 10 – 3 trang 257 giáo trình thiết kế chi tiết máy. Tác giả Nguyễn Văn Lẫm, Nguyễn Trọng Hiệp. Nhà xuất bản giáo dục. Tái bản năm 2007. 4.10. Tính lực căng ban đầu S0, theo công thức (1.28) và lực tác dụng lên trục R theo công thức:

166

, N

1380 940

R = 3S0Zsin

S0 = σ0F, N 1 2

Kết luận: Chọn phương án dùng bộ truyền đai loại A có khuôn khổ nhỏ gọn hơn, tuy chiều rộng bánh đai và lực tác dụng lên trục lớn hơn một chút so với phương án dùng đai loại Б.

BÀI TẬP: Bài 1. Tính chiều dài dây đai của bộ truyền đai thang? Biết khoạng cách 2 trục bánh đai là 450mm, đường kính bánh đai chủ động là 140mm, đường kính bánh đai bị động là 450mm. Bài 2. Tính chiều dài dây đai của bộ truyền đai thang? Biết khoạng cách 2 trục bánh đai là 630mm, đường kính bánh đai chủ động là 200mm, đường kính bánh đai bị động là 630mm. Bài 3. Tính số đai cần thiết cho bộ truyền đai thang để truyền công suất N=7,5KW? Bánh chủ động quay với tốc độ quay n1 = 1440vòng/phút, đường kính bánh đai D1=180mm. Biết [K0]=2,05N/mm2(ứng suất kéo có ích truyền đi cho phép trong điều kiện thí nghiệm); C1=0,95 (hệ số phụ thuộc vào góc ôm); C2=0,9 (hệ số phụ thuộc vào vận tốc); C3=0,8 (hệ số phụ thuộc vào điều kiện làm việc). Bài 4.

Thiết kế bộ truyền đai dẹt truyền dẫn từ động cơ điện không đồng bộ đến máy bơm

pittông theo các số liệu sau:

Công suất N = 4kW, số vòng quay trong 1 phút của trục dẫn n1 = 710 vòng/phút, số vòng quay của trục máy bơm n2 = 240 vòng/phút, góc nghiêng của đường tâm bộ truyền đối với đường năm ngang 400, bộ truyền làm việc 2 ca, đai được căng định kỳ.

II. TRUYỀN ĐỘNG BÁNH RĂNG

, được lắp trên trục dẫn I, quay với số vòng

Bộ truyền bánh răng làm việc theo nguyên lý ăn khớp, thực hiện truyền chuyển động và công suất nhờ vào sự ăn khớp của các răng trên bánh răng. Bộ truyền bánh răng có thể truyền chuyển động giữa hai trục song song, giao nhau, chéo nhau hay biến đổi chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến hoặc ngược lại. Bộ truyền bánh răng thường có 2 bộ phận chính: - Bánh răng dẫn 1, có đường kính d 1

, mô men xoắn trên trục M , công suất truyền động P 1

quay n 1 - Bánh răng bị dẫn 2, có đường kính d2, được lắp trên trục bị dẫn II, quay với số

vòng quay n2, công suất truyền động P2, mô men xoắn trên trục M2.

2.1. các thông số chủ yếu của bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng, nghiêng 2.1.1. Định nghĩa

Hình 3.2. Bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng

Hình 3.1. Bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng

Hình 3.3. Bộ truyền bánh răng nón

2.1.2. Phân loại bộ truyền bánh răng

Tùy theo hình dạng bánh răng, phương răng và đoạn biên dạng răng, người ta chia

bộ truyền bánh răng thành các loại sau:

Bộ truyền bánh răng trụ: bánh răng là hình trụ tròn xoay, đường sinh thẳng, thường dùng để truyền chuyển động giữa hai trục song song với nhau, quay ngược chiều nhau. Bộ truyền bánh răng trụ có các loại:

- Bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng, phương của răng trùng với đường sinh của mặt

trụ, sơ đồ biểu diễn bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng trên Hình 3.1.

- Bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng, phương của răng nghiêng so với đường sinh của mặt trụ một góc , sơ đồ biểu diễn bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêngg trên Hình 3.2.

Hình 3.4. Bộ truyền bánh răng chữ V

- Bộ truyền bánh răng răng chữ V, bánh răng được tạo thành từ hai bánh răng nghiêng có góc nghiêng như nhau, chiều nghiêng ngược nhau, sơ đồ biểu diễn bộ truyền bánh răng trụ răng chữ V trên Hình 3.4.

Bộ truyền bánh răng nón, còn được gọi là bộ truyền bánh răng côn: bánh răng có dạng hình nón cụt, thường dùng truyền chuyển động giữa hai trục vuông góc với nhau. Bộ truyền bánh răng nón có các loại:

- Bộ truyền bánh răng nón răng thẳng: đường răng thẳng, trùng với đường sinh của

mặt nón chia.

- Bộ truyền bánh răng nón răng nghiêng: đường răng thẳng, nằm nghiêng so với

đường sinh của mặt nón.

- Bộ truyền bánh răng nón răng cung tròn: đường răng là một cung tròn. - Bộ truyền bánh răng thân khai: biên dạng răng là một đoạn của đường thân khai của vòng tròn. Đây là bộ truyền được dùng phổ biến, đa số các cặp bánh răng gặp trong thực tế thuộc loại này.

- Bộ truyền bánh răng Novikov: biên dạng răng là một phần của đường tròn. - Bộ truyền bánh răng xiclôit: biên dạng răng là một đọan của đường xiclôit. - Bộ truyền bánh răng - thanh răng: thanh răng là bánh răng đặc biệt, có đường kính

bằng vô cùng, dùng để đổi chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến và ngược lại.

- Bộ truyền bánh răng hành tinh: ít nhất một bánh răng trong bộ truyền có trục quay

quanh tâm của bánh răng khác.

- Bộ truyền bánh răng ăn khớp trong: tâm của hai bánh răng nằm về cùng một phía

so với tâm ăn khớp, hai vòng tròn lăn tiếp xúc trong với nhau.

- Bộ truyền bánh răng sóng: răng của bánh răng có dạng sóng liên tục, thường dùng

ăn khớp trong để thực hiện một tỷ số truyền rất lớn.

Trong chương này, chủ yếu trình bày bộ truyền bánh răng thân khai, ăn khớp ngoài.

Các loại bộ truyền khác sẽ được đề cập đến trong sách chuyên khảo về bánh răng. 2.2.3. Thông số hình học bánh răng trụ răng thẳng

Hình 3.5. Các thông số hình học của bộ truyền bánh răng trụ răng thắng

Hình dạng và kích thước của bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng được xác định qua

các thông số hình học chủ yếu sau đây:

Mô đun của răng bánh răng, ký hiệu là m, đơn vị đo là mm

m =

p 

Có 2 loại môđun đó là môđun pháp mn và môđun ngang ms. Đối với bánh răng thẳng

mn = ms = m; đối với bánh răng nghiêng, chữ V cần phân biệt mn và ms.

Các bánh răng có cùng mô đun sẽ ăn khớp được với nhau. Giá trị của mô đun m được lấy theo dãy số tiêu chuẩn, để hạn chế số lượng dao gia công bánh răng sử dụng trong thực tế. Ví dụ: 1; 1,25; (1,375); 1,5; (1,75); 2; (2,25); 2,5; 3; (3,5); 4; (4,5); 5; (5,5); 6; (7); 8; (9); 10; (11); …

* , hệ số này quyết định răng cao hay thấp. Chiều cao

Hệ số chiều cao đỉnh răng h a

= 1.

của răng thường lấy h = 2,25.h a

.m. Các bánh răng tiêu chuẩn có h a

Hệ số khe hở chân răng C

* , hệ số này quyết định khe hở giữa vòng đỉnh răng và vòng tròn chân răng của bánh răng ăn khớp với nó. Cần có khe hở này để hai bánh răng

không bị chèn nhau. Thông thường lấy C

= 0,25.

* , hệ số này liên quan đến Hệ số bán kính cung lượn đỉnh dao gia công bánh răng 

* đọan cong chuyển tiếp giữa chân răng và biên dạng răng. Giá trị thường dùng 

= 0,38.

của bánh răng bị dẫn. Giá trị hệ số dịch

Hệ số dịch dao x 1

của bánh răng dẫn, và x 2

dao thường dùng -1 ≤ x ≤ 1.

Chiều rộng vành răng bánh răng dẫn B 1

, mm. Thường và vành răng bánh bị dẫn B 2

. Mục đích: khi có sai lệch do lắp ghép, thì bộ truyền vẫn tiếp xúc đủ chiều > B 2

dùng B 1 dài tính toán B.

Số răng của bánh dẫn z

, của bánh bị dẫn z

Góc prôfil răng , còn được gọi là góc áp lực trên vòng tròn chia. Góc ăn khớp 

, là góc làm bởi đường tiếp tuyến chung của hai vòng lăn với đường w + x 2

ăn khớp. Nếu x t

= 0, thì  = x 1 w Đường kính vòng tròn chia d

= m.z

, d

= m.z

= . , mm. Có quan hệ d và d 1 2



Đường kính vòng tròn lăn d

và d

, mm. Có quan hệ d

1 .1 d cos

2 cos  w

và d

, mm. Là đường kính vòng tròn có đường thân

Đường kính vòng tròn cơ sở d

b2 = d.cos.

b1 khai được dùng làm biên dạng răng. d b

Đường kính vòng tròn chân răng d

và d

, mm.

Đường kính vòng tròn đỉnh răng d

và d

, mm.

d  a

* ).m =

+ C

Chiều cao răng h, mm. Có quan hệ h = (2.h a

Khoảng cách trục a

, là khoảng cách giữa tâm bánh răng dẫn và bánh răng bị dẫn; w

mm. Có a

d  1 w 2 Chiều dày đỉnh răng S

, S

≥ 0,2.m.

a1 Chiều dày chân răng S

a2 , S

, mm. Thường dùng S a liên quan trực tiếp đến hiện tượng

mm. Kích thước S f

gẫy răng.

biên dạng răng cùng phía gần nhau nhất. Bước răng trên vòng tròn cơ sở p

Bước răng trên vòng tròn chia p, mm. Là khoảng cách đo trên vòng tròn chia của hai , được đo trên b

vòng tròn cơ sở.

, được đo trên đường ăn khớp, p

= p

Bước răng trên đường ăn khớp p k

. b

Hệ số trùng khớp 

. Giá trị của 

cho biết khả năng có nhiều nhất bao nhiêu đôi



răng cùng ăn khớp và ít nhất có mấy đôi răng cùng ăn khớp. Hệ số trùng khớp được tính: = AE/pb, trong đó AE là chiều dài của đoạn ăn khớp thực. Các cặp bánh răng thường 

 dùng có 

≥ 1,1.



Hệ số giảm khoảng cách trục y. Trong bộ truyền bánh răng dịch chỉnh góc, tổng hệ



≠ 0, khoảng cách trục a

số dịch dao x t

z  1 2.cos

).m.cos  ym

2  w

2.2.4. Thông số hình học bánh răng trụ răng nghiêng.

, khoảng cách trục a

wt ... (Hình 3.6). Bộ thông số này dùng để

, góc ăn khớp 

chia d

, d

Bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng có một bộ thông số tương tự như bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng, được đo trên mặt đầu của bánh răng. Một số kích thước thuộc bộ , đường kính vòng thông số này có thêm chỉ số t. Ví dụ, mô đun m t , góc profil sinh  t

wt1

wt2

trên mặt phẳng mút không phải

đo, kiểm tra kích thước của bộ truyền bánh răng. m t

và  t

lấy theo dãy số tiêu chuẩn.

Một số thông số được xác định trên mặt phẳng pháp tuyến n - n, vuông góc với , phương của răng. Các kích thước trong mặt phẳng này có thêm chỉ số n. Ví dụ, mô đun m n

, ... Các thông số trong mặt phẳng pháp tuyến được lấy theo

, góc ăn khớp  góc profil  n

dãy số tiêu chuẩn. Các thông số này dùng để tính toán bộ truyền bánh răng.

Góc nghiêng , góc làm bởi phương răng và đường sinh của mặt trụ. Phương răng

có thể nghiêng trái hoặc nghiêng phải, giá trị của : 0 <  ≤ 45

Hệ số trùng khớp dọc 

. Hệ số 

được xác định như sau (Hình 3.6):



- Giả sử triển khai mặt trụ cơ sở bánh răng dẫn và bị dẫn, đặt song song với mặt phẳng ăn khớp AA-EE. Đường thẳng của đoạn AA là đường vào khớp và EE là đường ra khớp của các cặp bánh răng.

- Cũng như bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng, hệ số trùng khớp 

= AE/pb



- Hệ số trùng khớp dọc được tính theo công thức:





 

(3.1)

AA p



. tgB tbp

Trong bộ truyền bánh răng nghiêngg, nếu 

> 1, thì ngay cả khi 

< 1 bộ truyền vẫn





làm việc bình thường, vì luôn có ít nhất 1 đôi răng tiếp xúc trong vùng ăn khớp.

Các thông số xác định trên mặt mút và trên mặt pháp tuyến có mối liên quan như

.cosđ

(3.2)

m n

= tg t

= m t tg

.cos, tg n = tg

.cos

(3.3)

Hình 3.6. Các thông số hình học của bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng

3.2.5. Thông số hình học bánh răng nón răng thẳng

Hình 3.7. Thông số hình học của bộ truyền bánh răng nón

Bộ truyền bánh răng nón răng thẳng có một bộ thông số tương tự như của Bánh răng trụ răng thẳng, xác định trên mặt nón phụ lớn nhất của bánh răng, Trong đó khoảng cách trục a

được thay bằng chiều dài nón L. Bộ thông số này

dùng để đo kiểm tra kích thước của bánh răng. Một số kích thước của bộ thông số này có

, đường kính vòng chia d

, d

, đường kính vòng đỉnh răng

thêm chỉ số e. Ví dụ mô đun m e

, d

, ... (Hình 3.7).

ae1

ae2 Một số thông số được xác định trên mặt nón phụ trung bình. Các thông số có thêm , ... Các thông số này dùng tính toán kiểm tra bền và

, đường kính d

chỉ số tb: mô đun m tb

thiết kế bộ truyền bánh răng nón.

. Thường dùng bộ truyền bánh , của bánh bị dẫn  2

Góc mặt nón chia của bánh dẫn  1 0 = 90

(Hình 3.8).

+  2

răng nón có góc giữa hai trục  =  1 , 

Góc mặt nón chân răng 

và góc mặt nón đỉnh răng 

, 

. Các thông số xác

f1 định trên mặt mút lớn và mặt trung bình có mối liên hệ như sau:



(3.4)

m tb



(3.5)

L  5,0 L 5,0



Hình 3.8. Kết cấu bánh răng nón

2.2. QUAN HỆ HÌNH HỌC CHỦ YẾU CỦA BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG 2.2.1. Quan hệ hình học chủ yếu của bộ truyền bánh răng trụ không dịch chỉnh ăn khớp ngoài

Tên thông số

(

(5,0





aw =

z 1

) mz 2

Khoảng cách trục

Công thức mz  ) z 1 2  cos 2

Môđun pháp Chiều cao răng Chiều cao đầu răng Độ hở hướng tâm

mn = mscos ( = 0; mn = ms = m) h = 2,25mn hđ = mn c = 0,25mn

d1 = ms.z1 =

Đường kính vòng chia

d2 = ms.z2 =

Đường kính vòng lăn

Đường kính vòng tròn đỉnh răng

. 1zmn cos . 2zmn cos dw1 = d1; dw2 = d2 da1 = d1 + 2mn da2 = d2 + 2mn df1 = d1 - 2mn – 2c df2 = d2 - 2mn – 2c

- Đối với bánh răng trụ răng thẳng  = 0; mn = ms = m - Trường hợp chế tạo bánh răng có răng thấp thì h = 1,9mn và c = 0,3

Ghi chú: 2.2.2. Quan hệ hình học chủ yếu của bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng dịch chỉnh ăn khớp ngoài

Tên thông số

Công thức aw = (0,5zt + xt -

ah )m

Khoảng cách trục

với zt = z1 = z2; xt = x1 + x2 ah là hệ số giảm chiều cao răng) ( *

h = 2,25m -

Chiều cao răng

ah m

Đường kính vòng chia

)

dw1 =

Đường kính vòng lăn

z z 1

d1 = m.z1 d2 = m.z2 a w ; (i = 2 n 1 i 1 n dw2 = 2aw – dw1

Đường kính vòng tròn đỉnh răng

ah )m ah )m

Đường kính vòng tròn đỉnh răng

)

da1 = (z1 + 2 + 2x1 - 2 * da2 = (z2 + 2 + 2x2 - 2 * ah )m df1 = (z1 – 2,5 + 2 * ah )m df2 = (z2 – 2,5 + 2 * zm   ( cos 0 1

Góc ăn khớp

w =

z 2 2

Trong trường hợp dịch chuyển đều (x1 = -x2; xt = 0) thì

ah = 0 và  = 0

2.2.3. Quan hệ hình học chủ yếu của bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng dịch chỉnh ăn khớp ngoài

Tên thông số

Khoảng cách trục Đường kính vòng chia

Công thức aw = 0,5(z2 – z1)m d1 = m.z1; d2 = m.z2

Đường kính vòng lăn

dw1 =

Đường kính vòng tròn đỉnh răng

a w ; dw2 = 2aw + dw1 2 1 i da1 = dw1 + 2m da1 = dw1 - 2m + 

Đường kính vòng tròn chân răng

df1 = d1 + 2m df2 = d2 – (2,5 + 2,6)m

0,7tlv

0,3tlv

2- 3giây

Thép 45:

b = 600N/mm2; ch = 300N/mm2; HB = 200

Thép 35:

b = 500N/mm2; ch = 260N/mm2; HB = 170

(Phôi rèn, giả thiết đường kính phôi dưới 100mm) (Phôi rèn, giả thiết đường kính phôi từ 100 - 300mm)

 là lượng tăng đường kính vòng đỉnh bánh lớn để khi ăn khớp tránh xảy ra hiện tượng đầu răng bánh lớn bị cắt:  = (15,2m)/z2 2.3.6. Thiết kế bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng Bài toán: Thiết kế bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng của cấp nhanh trong hộp giảm tốc hai cấp bánh răng theo các số liệu sau: công suất P = 4kW, số vòng quay trong một phút của trục dẫn n1 = 450vg/phút, tỷ số truyền i = 3, bộ truyền quay một chiều, yêu cầu làm việc trong 5 năm, mỗi năm 300 ngày, mỗi ngày 12 giờ. Tải trọng thay đổi theo chu kỳ như hình vẽ. Trình tự thiết kế: 1. Chọn vật liệu chế tạo các bánh răng nhỏ: thép 45, bánh răng lớn: thép 35, đều thường hóa. Cơ tính loại thép này theo bảng 3.8, trang 40 giáo trình thiết kế chi tiết máy. Tác giả Nguyễn Văn Lẫm, Nguyễn Trọng Hiệp. Nhà xuất bản giáo dục. Tái bản năm 2007. Cụ thể như sau: 2. Xác định giá trị ứng suất cho phép

- Ứng suất tiếp xúc cho phép: + Số chu kỳ tương đương của bánh lớn :

(

Tn i i

Ntđ2 = 60u

M 2 i ) M

max

Mi, ni, Ti là Mômen xoắn, số vòng quay trong một phút và tổng số giờ bánh

Mmax là mômen xoắn lớn nhất tác dụng lên bánh răng.

Trong đó: răng làm việc ở chế độ i. Vậy:

)



(

)

Ntđ2 = 60.5.300.12.150.[

] = 62,5.106 > N0 = 107

1 ( 8,1

5,0 8,1

Trong đó:



150

vg/phút

n2 =

n 1 i

450 3

Vậy, đương nhiên là số chu kỳ làm việc tương đương của bánh nhỏ

Ntđ1 = Ntđ2.i

NK của cả 2 bánh răng đều bằng 1.

]

1H = 2,6.200 = 520 N/mm2 [

[ H = 442 N/mm2

Cũng lớn hơn số chu kỳ cơ sở N0 = 107 . Do đó, hệ số chu kỳ ứng suất Vậy: + Ứng suất tiếp xúc cho phép của bánh lớn là (bảng 3.1): 2H = 2,6.170 = 442 N/mm2 [ + Ứng suất tiếp xúc cho phép của bánh nhỏ là: + Để tính sức bền ta dùng trị số nhỏ là - Ứng suất uốn cho phép: + Số chu kỳ tương đương của bánh lớn :

(

)

Tn i i

Ntđ2 = 60u

M M

max

Mi, ni, Ti là Mômen xoắn, số vòng quay trong một phút và tổng số giờ bánh

Trong đó: răng làm việc ở chế độ i.

Mmax là mômen xoắn lớn nhất tác dụng lên bánh răng. m là bậc đường cong mỏi uốn, có thể lấy m = 6 đối với thép thường hóa hoặc

 )7,0.5,03,0.1(

] = 48,7.106

Ntđ2 = 60.5.300.12.150.[ Ntđ1 = Ntđ2.i = 48,7.106 = 146.106 Cả Ntđ2 và Ntđ1 đều lớn hơn N0 = 5.106 do đó

NK = 1

Vậy: Giới hạn mỏi uốn của thép 45: -1 = 0,43.600 = 258N/mm2; Giới hạn mỏi uốn của

tôi cải thiện, m = 9 đối với thép tôi. thép 35: -1 = 0,43.500 = 215N/mm2.

Hệ số an toàn n = 1,5; hệ số tập trung ứng suất chân răng K = 1,8 + Vì ứng suất thay đổi theo chu kỳ mạch động cho nên dùng công thức:

k n

  1

k n

] = [ F

 0 nK

 )6,14,1( nK



Để tính ứng suất uốn cho phép. Bánh nhỏ:

[

] =

= 143,3 N/mm2

258.5,1 8,1.5,1

F1 Bánh lớn:

[

] =

= 119,4 N/mm2

215.5,1 8,1.5,1 3. Sơ bộ lấy hệ số tải trọng: K = Ktt.Kđ = 1,3 Ktt là hệ số tải trọng tập trung. Đối với bộ truyền không chạy mòn (tra bảng 3.2); đối với bộ truyền có khả năng chạy mòn, nếu tải trọng không thay đổi hoặc thay đổi rất ít, lấy Ktt = 1. Nếu các bộ truyền này chịu tải trọng thay đổi có thể tính Ktt theo công thức:

1

Ktt =

ttbangK 2 4. Chọn hệ số chiều rộng bánh răng: a = 0,4 5. Tính khoảng cách trục theo công thức:

2 .)

= 4 3

= 140,6mm

awt  (i  1) 3

10.05,1 ( 3. 442

4.3,1 150.25,1.4,0

PK .  n a

10.05,1 (  [ i ] H lấy awt = 144mm

6. Tính vận tốc vòng của bánh răng và chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng. Vận tốc vòng theo công thức:

V =

= 1,7m/s

144 1000

450. 4.

nawt 2 1000 .(

1 i

.2 .60 .60 7. Định chính xác hệ số tải trọng K.

Chiều rộng bánh răng B = a. awt = 0,4.144 = 57,6mm. Lấy B = 60mm Đường kính vòng lăn bánh răng nhỏ:

= 72mm

dwt1 =

d =

144.2 13  60 = 0,83 72

awt 2 1 1 i B = 1wtd

Theo bảng 3.2 tìm được Ktt bảng = 1,2. Vậy hệ số tập trung thực tế theo công thức:

12,1  = 1,1

Ktt =

K = Ktt.Kđ = 1,1.1,2 = 1,32

Theo bảng 3.4 tìm được hệ số tải trọng động Kđ = 1,2. Vậy hệ số tải trọng: So sánh thấy ít khác với hệ số dự đoán (K = 1,3) cho nên không cần tính lại khoảng

Như vậy, có thể lấy chính xác A = 144mm.

cách trục A. 8. Xác định môđun, số răng và góc nghiêng của răng.

Môđun pháp:

mn = (0,01  0,02).144 = (1,44  2,88)mm

lấy mn = 2mm Sơ bộ chọn góc nghiêng  = 100; cos = 0,985 Tổng số răng của 2 bánh

= 142

Zt = Z1 + Z2 =

cos wt m n

Số răng bánh nhỏ:



= 35,5. Lấy Z1 = 35

Z1 =

Z t 1 i

142 4

Z2 = iZ1 = 3.35 = 105



9722

cos =

2.140 144 .2

Số răng bánh lớn: Tính chính xác góc nghiêng : mZ t n a 2  = 13033’

Vậy: Chiều rộng bánh răng B thỏa mãn điều kiện:

B = 60 >

nm = 21,3mm

5,2 sin

9. Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng Tính số răng tương đương: Bánh nhỏ:



Ztđ1 =

Z 1 2 cos



,0(

35 9722 )

Bánh lớn:



114

Ztđ2 =

2 2

Z cos



,0(

105 9722 )

Hệ số dạng răng (bảng 3.5). Bánh nhỏ: YF1 = 0,47 Bánh lớn: YF2= 0,517 Lấy hệ số ’’ = 1,5 Kiểm nghiệm ứng suất uốn theo công thức:

6 4.3,1.10.1,19

Bánh nhỏ: 

= 37,3 N/mm2

.35.4.47,0

5,1.60.450



Bánh lớn: 

= 

= 34 N/mm2



< [

6 PK .10.1,19 . 2 '' . nZmY . . . n F1] = 143,3 N/mm2 < [ 47,0.3,37 Y = . 517,0 Y F F2] = 119,4 N/mm2

10. Kiểm nghiệm sức bền răng khi chịu quá tải đột ngột trong thời gian ngắn.

Ứng suất tiếp xúc cho phép: Bánh nhỏ:

]

1Hqt = 2,5. [ ]

1NoH = 2,5.520 = 1300 N/mm2 [

Bánh lớn:

]

= 2,5.442 = 1105 N/mm2

NoH [

2Hqt = 2,5. [ ] Ứng suất uốn cho phép: Bánh nhỏ:

]

1Fqt = 0,8. [ ]

1ch = 2,5.300 = 240 N/mm2 [

Bánh lớn:

]

2Fqt = 0,8. [ ]

2ch = 2,5.260 = 208 N/mm2 [

]

ch là giới hạn chảy được tra trong Bảng 3.8, trang 40 giáo trình thiết kế chi tiết [ máy. Tác giả Nguyễn Văn Lẫm, Nguyễn Trọng Hiệp. Nhà xuất bản giáo dục. Tái bản năm 2007.

= 560 N/mm2

Hqt

Kiểm nghiệm sức bền tiếp xúc: 10.05,1 8,1.4.3,1.4 144 3. 150.60.25,1

Kqt = 1,8. Ứng suất tiếp xúc quá tải nhỏ hơn trị số cho phép đối với bánh lớn

Trong đó: và bánh nhỏ.

Kiểm nghiệm sức bền uốn: Bánh nhỏ:

= 37,3.1,8 = 67,1 N/mm2 <

1Fqt = Kqt.

1Fqt ] [

Bánh lớn:

= 34.1,8 = 61,2 N/mm2 <

2Fqt ] [

2Fqt = Kqt. 11. Các thông số hình học chủ yếu của bộ truyền

mn = 2mm Z1 = 35, Z2 = 105 n = 200  = 13033’

Môđun pháp: Số răng: Góc ăn khớp: Góc nghiêng:

Đường kính vòng chia (vòng lăn):

= 72mm

d1 = dw1 =

. 1zmn cos

35.2 972,0

= 216mm

d2 = dw2 =

105.2 972,0

. 2zmn cos

aw = 144mm B = 60mm da1 = d1 + 2mn = 72 + 2.2 = 76mm da2 = d2 + 2mn = 216 + 2.2 = 220mm df1 = d1 – 2mn – 2c = 72 – 4 – 0,6 = 67,4mm Lấy df1 = 67mm

Khoảng cách trục: Chiều rộng bánh răng: Đường kính vòng tròn đỉnh: Đường kính vòng chân răng:

df1 = d1 – 2mn – 2c = 216 – 4 – 0,6 = 211,4mm

Lấy df2 = 211mm

12. Tính lực tác dụng lên trục:

Lực vòng:

= F

= 2358N

4.10.55,9.2 450.72

M = 12 wd

Lực hướng tâm:

2385

364,0.

= F

wt =

= 884N

.tgFt1 cos

 

972,0

= F

.tg = 2385.0,241 = 568N

Lực dọc trục: F

= F t1

Bài tập:

0,8tlv

0,2tlv

2- 3giây

1. Trình bày các thông số chủ yếu của bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng, nghiêng? 2. Trình bày mối quan hệ hình học chủ yếu của bộ truyền bánh răng? Thiết kế bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng của cấp nhanh trong hộp giảm tốc  hai cấp bánh răng theo các số liệu sau: công suất P = 6kW, số vòng quay trong một phút của trục dẫn n1 = 650vg/phút, tỷ số truyền i = 4, bộ truyền quay một chiều, yêu cầu làm việc trong 7 năm, mỗi năm 300 ngày, mỗi ngày 16 giờ. Tải trọng thay đổi theo chu kỳ như hình vẽ.

4. Thiết kế bộ truyền bánh răng nón răng thẳng trong hộp giảm tốc một cấp theo các số liệu sau: công suất P = 5kW, số vòng quay trong một phút của trục dẫn ni = 960vg/phút, tỷ số truyền i = 3,5, bộ truyền quay hai chiều, yêu cầu làm việc trong 10 năm, mỗi năm 300 ngày, mỗi ngày 8 giờ. Tải trọng không thay đổi, trừ khi mở máy chịu quá tải trọng bằng 200% so với tải trọng danh nghĩa.

5. Bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng có môđun m = 3, Z1 = 30, Z2 = 60; Truyền công suất

a/ Tính khoảng cách trục ? b/ Tính các lực tác dụng ?

6. Tính môđun sơ bộ của bộ truyền bánh trụ răng thẳng trong hộp giảm tốc 1 cấp? Biết: Công suất truyền đi N = 7 kW; tỷ số truyền i = 4; số vòng quay n1 = 960 vòng/phút; Bánh bị động có ứng suất tiếp xúc []tx2 = 600 N/mm2; A = 0,4 ; k = 1,3 . Tính môđun m và chọn trong dãy tiêu chuẩn? Môđun chọn theo dãy 1 như sau: m = 1,25; 1,5; 2; 2,5; 3; 4.

N = 3,5 kW, tốc độ trục dẫn n1 = 1200 vòng/phút.

7. Bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng có môđun m = 4, Z1 = 20, Z2 = 60; Truyền công suất N = 4,5 kW, tốc độ trục dẫn n1 = 1200 vòng/phút.

a/ Tính khoảng cách trục ? b/ Tính các lực tác dụng ?

III.Truyền Động Bánh Vít 3.1. Các Thông Số Chủ Yếu Của Bộ Truyền Bánh Vít –Trục Vít 3.1.1. Giới thiệu bộ truyền trục vít

Bộ truyền trục vít - bánh vít thường dùng truyền chuyển động giữa hai trục vuông góc với

nhau trong không gian (Hình 4.1), hoặc chéo nhau. Bộ truyền trục vít có 2 bộ phận chính: - Trục vít dẫn 1, có đường kính d , trục vít thường làm liền với trục dẫn I, quay với số vòng

, công suất truyền động P , mô men xoắn trên trục M .

quay n 1 - Bánh vít bị dẫn 2, có đường kính d2, được lắp trên trục bị dẫn II, quay với số vòng quay n2, công suất truyền động P2, mô men xoắn trên trục M2.

Hình 4.1. Bộ truyền trục vít-bánh vít

- Trên trục vít có các đường ren (cũng có thể gọi là răng của trục vít), trên bánh vít có răng tương tự như bánh răng. Khi truyền động ren trục vít ăn khớp với răng bánh vít, tương tự như bộ truyền bánh răng. Tuy truyền chuyển động bằng ăn khớp, nhưng do vận tốc của hai điểm tiếp xúc có phương vuông góc với nhau, nên trong bộ truyền trục vít có vận tốc trượt rất lớn (Hình 4.2), hiệu suất truyền động của bộ truyền rất thấp.

Đặc biệt, khi sử dụng bánh vít dẫn, hiệu suất của bộ truyền nhỏ hơn 0,5. Do đó, hầu như

trong thực tế không sử dụng bộ truyền có bánh vít dẫn động.

Hình 4.3. Trục vít trụ

Hình 4.4. Trục vít lõm

3.1.2. Phân loại bộ truyền trục vít Tùy theo hình dạng trục vít, biên dạng ren của trục vít, người ta chia bộ truyền trục vít thành các loại sau:

- Bộ truyền trục vít trụ: trục vít có dạng hình trụ tròn xoay, đường sinh thẳng. Trong thực tế, chủ yếu dùng bộ truyền trục vít trụ, và được gọi tắt là bộ truyền trục vít (Hình 4.3). - Bộ truyền trục vít Glôbôit, trục vít hình trụ tròn, đường sinh là một cung tròn. Loại này còn được gọi bộ truyền trục vít lõm (Hình 4.4).

- Bộ truyền trục vít Acsimet: trong mặt phẳng chứa đường tâm của trục vít biên dạng ren là một đoạn thẳng. Trong mặt phẳng vuông góc với đường tâm trục vít biên dạng ren là đường xoắn Ácsimét (Hình 4.5).

Hình 4.5. Trục vít Ácsimét

Trục vít Ácsimét, cắt ren được thực hiện trên máy tiện thông thường, dao tiện có lưỡi cắt thẳng, gá ngang tâm máy. Nếu cần mài, phải dùng đá có biên dạng phù hợp với dạng ren, gia công khó đạt độ chính xác cao và đắt tiền. Do đó loại bộ truyền này thường dùng khi trục vít có độ rắn mặt răng có HB < 350. Loại này được dùng nhiều trong thực tế.

- Bộ truyền trục vít thân khai: trong mặt phẳng tiếp tuyến với mặt trụ cơ sở biên dạng ren là một đoạn thẳng. Trong mặt phẳng vuông góc với đường tâm trục vít, biên dạng ren là một phần của đường thân khai của vòng tròn, tương tự như răng bánh răng.

- Bộ truyền trụ vít Cônvôlút: trong mặt phẳng vuông góc với phương của ren, biên dạng ren là một đọan thẳng. Khi cắt ren trên máy tiện, phải gá dao nghiêng cho trục dao trùng với phương ren. Khi mài loại trục vít này cũng phải dùng đá mài có biên dạng đặc biệt. Loại trục vít Cônvôlút hiện nay ít được dùng. Trong chương này, chủ yếu trình bày bộ truyền trục vít trụ có dạng ren Ácsimét.

3.1.3. Ưu, nhược điểm 4.1.3.1. Ưu điểm Tỷ số truyền lớn, làm việc êm, không ồn; có khả năng tự hãm, có độ chính xác động học

cao. 4.1.3.2. Nhược điểm

- Hiệu suất thấp, sinh nhiệt nhiều do có vận tốc trượt lớn. - Vật liệu chế tạo bánh vít làm bằng kim loại màu để giảm ma sát nên đắt tiền.

3.1.4. Phạm vi sử dụng - Bộ truyền trục vít do có hiệu suất khoảng 70 đến 80% nên chỉ sử dụng trong phạm vi công suất bé và trung bình (P < 60%), rất hiếm khi đến 200 kW. - Do tỷ số truyền lớn nên bộ truyền trục vít được sử dụng rộng rãi trong các cơ cấu phân

độ. - Do có khả năng tự hãm nên bộ truyền trục vít được sử dụng khá phổ biến trong các máy

nâng như cần trục, tời… 3.1.5. Các thông số hình học chủ yếu Hình dạng và kích thước của bộ truyền trục vít - bánh vít được xác định qua các thông số hình học chủ yếu dưới đây (Hình 4.2, 4.5, 4.6). Các thông số thuộc bánh vít được xác định trong mặt phẳng chính của bánh vít.

Mô đun của răng bánh vít, ký hiệu là m, đơn vị đo là mm. Tương tự như bánh răng . Giá trị nghiêng, bánh vít có mô đun xác định trên mặt phẳng mút m, và trên mặt phẳng pháp m n = m.cos. của mô đun m được lấy theo dãy số tiêu chuẩn. Mô đun pháp m n Ví dụ: m =1; 1,25; (1,5); 1,6; 2; 2,5; (3); (3,5); 4; 5; (6); 6,3; (7); 8; 10; 12,5; 16; (18); 20; 25.

Hệ số đường kính của trục vít, ký hiệu là q. Giá trị của q cũng được tiêu chuẩn quy định. Ứng với mỗi giá trị m có một vài giá trị q, với mục đích giảm số lượng dao sử dụng gia công bánh vít. Ví dụ: q = 6,3; (7,1); 8; (9); 10; (11,2); 12,5; (14); 16; (18); 20; (22,4); 25.

Các giá trị của m và q được dùng trong thực tế ghi trong bảng dưới đây:

Số mối ren của trục vít Z (cũng có thể gọi là răng của trục vít), số răng của bánh vít Z .

Giá trị của Z được tiêu chuẩn hóa, thường dùng các giá trị Z = 1, 2, 4. Số răng bánh vít nên lấy

≥ 28. Z 2

= 1.

* , lấy tương tự như bánh răng, thường dùng h a * = 0,2.

- Hệ số chiều cao đỉnh răng h a * , lấy tương tự như bánh răng, thường dùng C - Hệ số khe hở chân răng C - Hệ số dịch dao của trục vít x , và của bánh vít x . Giá trị hệ số dịch dao thường dùng -1 ≤

= - x x 1 ≤ 1, và x 2 . 1 - Góc prôfil thanh răng sinh , còn được gọi là góc áp lực trên vòng tròn chia, thường dùng

giá trị  = 20

1 , mm. Có quan hệ:

1 = m.q, d

= 0, nên  = . = x + x . , độ. Là góc làm bởi đường tiếp tuyến chung của hai vòng lăn với đường - Góc ăn khớp  w ăn khớp. Trong bộ truyền trục vít, thường dùng x t - Đường kính vòng tròn chia d

(4.1) d 1 và d 2 = m.Z 2 , mm. Các bộ truyền trục vít thường dùng, có d và d = - Đường kính vòng tròn lăn d

. = d d w1 và d 2 - Đường kính vòng tròn chân răng d và d , mm.

f1 và vòng đỉnh răng d

- Đường kính vòng tròn đỉnh ren d , mm.

a2(max)

- Đường kính vòng tròn lớn nhất của bánh vít, d .

d  a

* ).m =

- Chiều cao răng h, mm. Có quan hệ:

+ C (4.2) h = (2.h a

(

- Khoảng cách trục a , là khoảng cách giữa tâm trục vít và bánh vít và được tính theo công w thức:

d  1 2

2 mZq  2

a = = (4.3)

Khoảng cách trục a có thể lấy theo dãy số tiêu chuẩn.

a2 - Chiều dày chân răng S

Ví dụ: 40; 50; 63; 80; 100; 125; 160; 180; 200; 225; 250; 280; 315; 355; 400; 450; 500. - Chiều dày đỉnh răng S , mm. Thường dùng S ≥ 0,3.m.

a2 liên quan trực tiếp đến hiện tượng gẫy răng.

, mm. Kích thước S

- Bước răng trên vòng tròn chia của bánh vít p, mm. Bước ren của trục vít p . Trong một bộ

truyền trục vít phải có p = p.

- Bước của đường xoắn vít . Có quan hệ :

 = Z .

 20

.p 1 - Góc nâng của ren trục vít , độ, thường dùng giá trị trong khoảng 5 .

- Góc nghiêng của răng bánh vít . Thường dùng bộ truyền có  = . - Chiều dài phần cắt ren của trục vít B , còn được gọi là chiều rộng trục vít; chiều rộng

vành răng của bánh vít B , mm.

Khi Z = 1 hoặc 2, lấy B a1 Khi Z = 0,75.d 2 = 0,67.d = 4, lấy B 2 a1 - Khoảng cách giữa hai gối đỡ trục vít l , mm.

B 2 2  5,0

0 dùng trong khoảng 90

- Góc ôm của bánh vít trên trục vít 2, thường lấy 2 ≈ . Giá trị góc 2 thường

đến 120 .

Hình 4.6. Kích thước bộ truyền trục vít



3.1.6. Thông số làm việc chủ yếu của bộ truyền trục vít , của bánh vít n ; v/ph. - Số vòng quay của trục vít, ký hiệu là n 1 - Tỷ số truyền, ký hiệu là i:

n 1 n

i = (4.4)

Z Z 1 , công suất trên trục bị dẫn P - Công suất trên trục dẫn, ký hiệu là P 2 1

; kW.

- Hiệu suất truyền động :

P 2 P 1

 = . (4.5)





Hiệu suất truyền động của bộ truyền trục vít bánh vít rất thấp. Có thể tính toán theo công thức sau:

tg  (   )

(4.6)





.98,0

với ϕ là góc ma sát trên mặt tiếp xúc giữa ren và răng. Nếu kể đến tổn hao công suất do khuấy dầu, thì:

(4.7)

tg  (   ) , trên trục bị dẫn M 2

; Nmm. - Mô men xoắn trên trục dẫn M

1 - Vận tốc vòng của bánh dẫn v 1

. Trong bộ truyền trục , bánh bị dẫn v 2 và vận tốc trượt v tr

1v cos

vít vận tốc trượt rất lớn, v = .

- Tổn thất công suất lớn, sinh nhiệt làm nóng bộ truyền.

0 ( lv

- Nhiệt độ làm việc,  C), là nhiệt độ ổn định khi bộ truyền làm việc.

, h. - Thời gian phục vụ của bộ truyền, còn gọi là tuổi bền của bộ truyền t b

- Chế độ làm việc. - Các yêu cầu về môi trường làm việc của bộ truyền.

3.2. THIẾT KẾ VÀ KIỂM NGHIỆM BỘ TRUYỀN BÁNH VÍT – TRỤC VÍT TRONG HỘP GIẢM TỐC. Bài toán: Thiết kế bộ truyền trục vít trong hộp giảm tốc hai cấp trục vít bánh vít theo các số liệu sau: công suất trên trục vít P = 7,5kW; số vòng quay trong 1 phút của trục vít n1 = 1560 vg/phút, số vòng quay trong 1 phút của bánh vít n2 = 80 vg/phút. Bộ truyền quay 1 chiều, tải trọng thay đổi không đáng kể, yêu cầu bộ truyền làm việc trong 5 năm, mỗi ngày 6 giờ. Sai số về vận tốc không quá 3%. Trình tự thiết kế: 1. Giả thiết vận tốc trượt vtr > 5m/s, chọn vật liệu bánh vít là đồng thanh thiết, đúc bằng khuôn cát, vật liệu trục vít là thép 45 tôi bề mặt có độ cứng HRC = 45  50. 2. Định ứng suất cho phép của răng bánh vít theo bảng 4.1:

[H] = 160 N/mm2; [F] = 50 N/mm2

Số chu kỳ làm việc của bánh vít: N = 60.80.5.300.6 = 4,32.107 = Ntđ

' k  N

10 N

= 0,83

'' k  N

10 N

= 0,62

Nk và

Nk tương ứng, ta có: [H] = 160.0,83 = 132 N/mm2 [0F] = 50.0,62 = 31 N/mm2 (bộ truyền quay 1 chiều)

Từ bảng 4.1 tra các trị số ứng suất tiếp xúc cho phép và ứng suất uốn cho phép rồi nhân

với các trị số 3. Tính tỉ số truyền i và chọn số mối ren trục vít và số răng bánh vít:

1460 80

i = = 18,25

Z2 = iZ1 = 18,25.2 = 36,5 Lấy Z2 = 36 Chọn số mối ren trục vít Z1 = 2 Số răng bánh vít: Tính lại tỉ số truyền:

Z Z

i = = 18

Số vòng quay thực trong 1 phút của bánh vít:

1460 80

 81 vg/phút n2 =

81  80

Sai số về số vòng quay của bánh vít so với yêu cầu: 80 n = = 1,25%

P2 = sb.P1 = 0,82.7,5 = 6,15kW

Với Z1 = 2, chọn sơ bộ sb = 0,82 Công suất trên bánh vít: Định sơ bộ K = 1,1 (giả thiết v2 < 3m/s)

2 .)

Sai số này nằm trong phạm vi cho phép 4. Sơ bộ chọn trị số hiệu suất sb và hệ số tải trọng K. 5. Định m và q. Theo công thức:

]

PK . 2 n

10.45,1 ( H .[ Z

2 Theo bảng 4.2 lấy m = 10 và q = 8, với m 3 q = 20 6. Kiểm nghiệm vận tốc trượt, hiệu suất và hệ số tải trọng

m 3 q = = 19,8



- Vận tốc trượt tính theo công thức:

2 1

nm . 1 . 19100

= 6,3m/s vtr =

 = 14002’ phù hợp với dự đoán khi chọn vật liệu bánh vít. Để tính hiệu suất, theo bảng 4.4 lấy hệ số ma sát f = 0,023, do đó  = 1026’. Với Z1 = 2 và q = 8, theo bảng 4.3 tìm được góc vít: - Hiệu suất tính theo công thức:

tg  (   )

 = 0,96. = 0,85

Trị số hiệu suất tìm được không chênh lệch nhiều so với dự đoán, do đó không cần tính lại

công suất trên bánh vít P2.

= 1,5m/s v2 = - Vận tốc vòng v2 của bánh vít tính theo công thức: 2 nZm . . 2 1000 .60

vì tải trọng không thay đổi và như giả thiết ở trên v2 < 3m/s, do đó:

K = K.Kv = 1.1,1 = 1,1

Phù hợp với dự đoán. Vì v2 < 2 m/s có thể chế tạo bộ truyền với cấp chính xác 9.

7. Kiểm nghiệm ứng suất uốn của bánh răng vít. Số răng tương đương của bánh vít tính theo công thức sau:

2 3

Z cos Hệ số dạng răng YF2 = 0,472 (tra bảng 3.5)

 36 Ztđ2 =

6 PK .10.15 . 2 3 nqYZm . ..

  9,3 N/mm2

m = 10

Môđun: Số mối ren của trục vít: Z1 = 2; số răng của bánh vít: Z2 = 36 Hệ số đường kính: q = 8  = 200 Góc ăn khớp:  = 14002 Góc vít: Khoảng cách trục: aw = 0,5.10(8 + 36) = 220mm Vì không có yêu cầu lấy khoảng cách trục aw theo tiêu chuần nên không dùng dịch chỉnh (x

da1 = 80 + 2.1.10 = 100mm 8. Định các thông số hình học chủ yếu của bộ truyền: = 0). Đường kính vòng chia (vòng lăn) của trục vít: d1 = dw1 = 10.8 = 80mm Đường kính vòng đỉnh của trục vít: Đường kính vòng chân ren của trục vít:

df1 = 80 - 2.1.10 – 2.0,2.10 = 56mm

B1  (11 + 0,06.36)10 = 112mm

B1 = 112 + 35 = 145mm

Chiều dài phần có ren của trục vít: Vì trục vít được mài cho nên tăng thêm chiều dài Để tránh mất cân bằng cho trục vít, chon chiều dài B1 Bằng một số nguyên lần bước dọc.

B 1  1 r  m

Vì  4,6

B p B1 = 5 rp

Nên lấy tròn

B1 = 5.3,14.10 = 175mm

Và định chính xác: Đường kính vòng chia (vòng lăn) của bánh vít: d2 = dw2 = 36.10 = 360mm

da2 = (36 + 2.1).10 = 380mm Đường kính vòng đỉnh của bánh vít: Đường kính ngoài cùng của bánh vít:

da2(max) = 380 + 1,5.10 = 395mm

Chiều rộng bánh vít: B2 = 0,75.100 = 75mm

9.10.55,9.2

9. Tính lực tác dụng: Lực vòng Ft1 trên trục vít bằng lực dọc trục Fa2 trên bánh vít

.80

1460

M 12 wd 1

= = 1470N Ft1 = Fa2 =

Lực vòng Ft2 trên bánh vít bằng lực dọc trục Fa1 trên trục vít

5,7.10.85,0.55,9.2 81.360

M 2 wd

= = 4170N Ft2 = Fa1 =

364,0 996,0

tg cos

= 1522N = 4170. Fr1 = Fr2 = Ft2. Lực hướng tâm trên trục vít bằng lực hướng tâm trên bánh vít:  



10. Kiểm tra điều kiện ổn định của trục vít

3 l 1

2 F 1 t 48 EJ

3 304 . 1470 5 .10.1,2.48

 1522 719449 4,

- Độ võng  của thân trục vít được tính theo công thức sau: 2 F r = y = = 0,008197 mm

Trong đó:

 d

375,0(



625

)

l1 = 0,8.da2 = 0,8.380 = 304mm (do P1 < 8kW) E = 2,1.105N/mm2

4 f 64

d d

J = = 719449,4 mm4

y < [y] thỏa điều kiện ổn định Trong khi: [y] = (0,005  0,01)m = (0,05  0,1) mm Vậy:

Q = 3600P1(1 - ) = 3600.7,5.0,25 = 6,75 kJ/h

Q’ = kt.Ft(t – t0) = (30  60)

P1)

kt = 30  60 (hệ số tỏa nhiệt). Ft là diện tích bề mặt thoát nhiệt, sẽ xác định được sau khi xác định kích thước vỏ

sẽ xác định được sau khi tính được kích thước vỏ hộp. t - t0 = 11. Kiểm tra điều kiện chịu nhiệt của bộ truyền. - Nhiệt lượng sinh ra trong 1 giờ: - Nhiệt lượng thoát qua hộp giảm tốc ra ngoài trong 1 giờ: Trong đó: hộp ở chương 5, 6. 3600  1( t Fk t

- Nhiệt độ làm việc t của dầu không được vượt quá trị số cho phép [t]max. Nhiệt độ [t]max phụ thuộc loại dầu, đối với dầu bôi trơn hộp giảm tốc thông thường có thể lấy [t]max = 75  850C. - Nếu t > [t]max, phải tăng diện tích bề mặt thoát nhiệt của vỏ hộp hoặc làm các biện pháp làm nguội nhân tạo như dùng quạt gió, dùng ống dẫn nước.

Câu hỏi ôn tập và bài tập:

1. Trình bày các thông số chủ yếu của bộ truyền bánh vít -trục vít? 2. Trình bày các bước thiết kế và kiểm nghiệm bộ truyền bánh vít - trục vít? 3. Thiết kế bộ truyền trục vít trong hộp giảm tốc một cấp trục vít bánh vít theo các số liệu sau: công suất trên trục vít P = 6kW; số vòng quay trong 1 phút của trục vít n1 = 1460 vg/phút, số vòng quay trong 1 phút của bánh vít n2 = 60 vg/phút. Bộ truyền quay 1 chiều, tải trọng thay đổi không đáng kể, yêu cầu bộ truyền làm việc trong 5 năm, mỗi ngày 8 giờ. Sai số về vận tốc không quá 2%.

IV. Truyền động xích 4.1. CÁC THÔNG SỐ CHỦ YẾU CỦA BỘ TRUYỀN XÍCH 4.1.1. Giới thiệu bộ truyền xích

Bộ truyền xích thường dùng truyền chuyển động giữa hai trục song song với nhau và cách xa nhau (Hình 2.1), hoặc truyền chuyển động từ một trục dẫn đến nhiều trục bị dẫn (Hình 2.2).

1 . Đĩa xích có răng tương tự như bánh răng.

Bộ truyền xích có 3 bộ phận chính: - Đĩa xích dẫn 1, có đường kính tính toán là d , , lắp trên trục I, quay với số vòng quay n 1 , mô men xoắn trên trục T công suất truyền động P 1

Trong quá trình truyền động, răng đĩa xích ăn khớp với các mắt xích, tương tự như bánh răng ăn khớp với thanh răng.

- Đĩa xích bị dẫn 2, có đường kính d2, được lắp trên trục bị dẫn II, quay với số vòng quay n2, công suất truyền động P2, mô men xoắn trên trục T2.

Hnh 2.1. Bộ truyền xích

- Dây xích 3 là khâu trung gian, mắc vòng qua hai đĩa xích. Dây xích gồm nhiều mắt xích được nối với nhau. Các mắt xich xoay quanh khớp bản lề, khi vào ăn khớp với răng đĩa xích.

Nguyên lý làm việc của bộ truyền xích: dây xích ăn khớp với răng đĩa xích gần giống như thanh răng ăn khớp với bánh răng. Đĩa xich dẫn quay, răng của đĩa xích đẩy các mắt xích chuyển động theo. Dây xích chuyển động, các mắt xích đẩy răng của đĩa xích bị dẫn chuyển động, đĩa xích 2 quay.

Hình 2.2. Bộ truyền 3 đĩa bị dẫn

Như vậy chuyển động đã được truyền từ bánh dẫn sang bánh bị dẫn nhờ sự ăn khớp của răng đĩa xích với các mắt xích. Truyền động bằng ăn

khớp, nên trong bộ truyền xich hầu như không có hiện tượng trượt. Vận tốc trung bình của bánh bị dẫn và tỷ số truyền trung bình của bộ truyền xích không thay đổi. 4.1.2. Phân loại bộ truyền xích. Tùy theo cấu tạo của dây xích, bộ truyền xích được chia thành các loại:

- Xích ống con lăn (Hình 2.3). Các má xích được dập từ thép tấm, má xích 1 ghép với ống lót 4 tạo thành mắt xích trong. Các má

xích 2 được ghép với chốt 3 tạo thành mắt xích ngoài. Chốt và ống lót tạo thành khớp bản lề, để xích có thể quay gập. Con lăn 5 lắp lỏng với ống lót, để giảm mòn cho răng đĩa xích và ống lót. Số 6 biểu diễn tiết diện ngang của răng đĩa xích. Xích ống con lăn được tiêu chuẩn hóa cao. Xích được chế tạo trong nhà máy chuyên môn hóa

Hnh 2.3. Dây xích ống con lăn

- Xích răng (Hình 2.4), khớp bản lề được tạo thành do hai nửa chốt hình trụ tiếp xúc nhau. Mỗi mắt xích có nhiều má xích lắp ghép trên chốt. Khả năng tải của xích răng lớn hơn nhiều so với xích ống con lăn có cùng kích thước. Giá thành của xích răng cao hơn xích ống con lăn. Xích răng được tiêu chuẩn hóa rất cao

Trong các loại trên, xích ống con lăn được dùng nhiều hơn cả. Xích ống chỉ dùng trong các máy đơn giản, làm việc với tốc độ thấp. Xích răng được dùng khi cần truyền tải trọng lớn, yêu cầu kích thước nhỏ gọn. Trong chương này chủ yếu trình bày xích ống con lăn. 4.1.3. Các thông số hình học chủ yếu của bộ truyền xích ống con lăn.

dẫn d xích đường Đường kính tính toán của đĩa ; cũng chính là , của đĩa bị dẫn d 2

đường (Hình kính vòng chia của đĩa xích, mm; là kính của vòng tròn đi qua tâm các chốt 2-5). - Đường kính vòng tròn chân răng đĩa xích d , d , mm.

Hình 2.4. Bộ truyền xích răng

răng - Đường kích vòng tròn đỉnh , d , mm. d a1 - Số răng của đĩa xích dẫn z . , của đĩa xích bị dẫn z 1 được tiêu chuẩn hóa. Cũng là bước của răng đĩa xích trên , mm. Giá trị của p Bước xích p x x vòng tròn đi qua tâm các chốt. Ví dụ: p = 12,7; 15,875; 19,05; 25,4; 31,75; 38,1; 44,45; 50,8

Các kích thước khác của xích được tính theo bước xích. Số dãy xích X. Thông thường dùng xích 01 dãy. Trong trường hợp tải trọng lớn, nếu dùng xích 01 dãy, bước xích quá lớn gây va đập. Khắc phục bằng cách dùng xích 2 dãy, 3 dãy, hoặc dùng nhiều dây xích.

mm. tăng Chiều rộng của dây xích b; Trong xích nhiều dãy, chiều rộng b lên.

, mm - Đường kính của chốt d c , mm. - Chiều dài ống lót l o

Hình 2.5. Đĩa xích ống con lăn

Hình 2.6. Kết cấu đĩa xích ống con lăn

- Chiều rộng đĩa xích dẫn và đĩa bị dẫn, mm.

= B. B 1 = B 2 , mm (Hình 2.6). Chiều dài l phải lấy đủ lớn để định vị đĩa - Chiều dài mayơ đĩa xích l 2 xích trên trục, l = (1 - 1,5).d là đường kính của đọan trục lắp đĩa xích. , d tr

; độ. Khoảng cách trục a, là khoảng cách giữa tâm đĩa xích dẫn và đĩa bị dẫn; mm. - Góc giữa hai nhánh xích ; độ. - Góc ôm của dây xích trên đĩa dẫn  1 , trên đĩa bị dẫn  2

1  2

= 180 d

= 180 -  0

  570( ) (2.1) +  2  d a

(

)

(

)

- Chiều dài dây xích L; mm. Được đo theo vòng đi qua tâm các chốt. Quan hệ giữa chiều dài dây xích và khoảng cách trục a được xác định như sau:

d  2 2

 (

)

 (

)

{





[



]



2 })

(2.2) L = 2a + +

1 4

 2 2

2  d a 4  d 2 2

(2.3) a =

Số mắt của dây xích N . Số mắt xích nên lấy là số chẵn, để dễ dàng nối với nhau. Nếu số X mắt xích N là số lẻ, phải dùng má xích chuyển tiếp để nối. Má chuyển tiếp rất dễ bị gẫy. Số mắt

xích:

L xp

N = (2.4)

4.2. THIẾT KẾ VÀ KIỂM NGHIỆM TRUYỀN ĐỘNG XÍCH 4.2.1. Các thông số làm việc chủ yếu của bộ truyền xích ống con lăn ; v/ph. , trên trục bị dẫn n - Số vòng quay trên trục dẫn, ký hiệu là n 1 - Tỷ số truyền, ký hiệu là i

n 1 n

i = = (2.5)

z z 1 ; công suất trên trục bị dẫn P - Công suất trên trục dẫn, ký hiệu là P 2 1

(kW).

- Hiệu suất truyền động, ký hiệu là 

P 2 P 1

 = (2.6)

- Mô men xoắn trên trục dẫn T ; N.mm.

, trên trục bị dẫn T 2 1 , vận tốc dài của dây xích v - Vận tốc vòng của đĩa xích dẫn v 1 , đĩa bị dẫn v 2 ; m/s. Giá trị x này còn gọi là vận tốc trung bình.

nd . . 1 1 4 10.6

= v (2.7) = v 2 = x

v 1 , m/s, là vận tốc tính tại mỗi thời điểm. Trục dẫn coi như - Vận tốc tức thời v 1t , v xt , v 2t là hằng số. chuyển động đều, v

xđ

Do dây xích ôm đĩa xích dẫn theo hình đa giác (Hình 2.7), ngoài chuyển động theo phương ngang, dây xích còn chuyển động lên xuống với v . Vận tốc tức thời v không phải là hằng số, v

xt dao động

, xích chuyển động có gia tốc. Số răng đĩa xích càng ít, giá trị góc ϕ càng lớn, thì v ≤ v 1t càng nhiều, gia tốc càng lớn. Tương tự như thế, dây xích ôm trên đĩa xích bị dẫn theo đa giác, nên v cũng dao động, v

. ≥ v xt Thời gian phục vụ của bộ truyền, hay tuổi bền của bộ truyền t ; h.

- Yêu cầu về môi trường làm việc của bộ truyền. - Chế độ làm việc.

Hình 2.7. Vận tốc tức thời của xích

2.2.2. Lực tác dụng trong bộ truyền xích. có Khi chưa làm việc, do trọng lượng của bản thân, dây xich bị kéo căng bởi lực F 0 . Lực F 0

= m (2.8) thể tính gần đúng theo công thức: F 0 .k x Trong đó: là khối lượng một nhánh xích, kg. m x

là hệ số kể đến vị trí của bộ truyền, k y = 6 khi bộ truyền nằm ngang, k y = 10 khi bộ truyền thẳng đứng. k y Khi đặt tải trọng T trên trục I và T trên trục II, xuất hiện lực vòng F t

2 T 12 d

T 2.2 d

1 Lúc này lực căng trên nhánh căng F

c + F

(2.9) = = F t

0 Lực căng trên nhánh không căng F

= F (2.10) F c (Hình 2.8)

kh 0

F = F (2.11) Khi các đĩa xích quay, dây xích bị ly tâm tách xa khỏi đĩa xích. Trên các nhánh xích chịu thêm lực căng F

(2.12) F = q .v 1 m Trong đó: q

v là khối lượng của 1 mét xích. = F 0

xmax

Lúc này trên nhánh xích căng có lực F + F = + F t ; trên nhánh không căng có lực F v + F F 0 . v , gây va đập Ngoài ra, do chuyển động có gia tốc, dây xích còn chịu một lực quán tính F đ được tính gần đúng theo công thức: trên cả hai nhánh xích. F đ = m (2.13) F đ .a x a là gia tốc lớn nhất của dây xích.

xmax Trong tính toán bộ truyền xích, giá trị của các lực F 0

, F được kể đến bằng các hệ số , F đ tính toán K.

, có phương vuông góc

được tính như sau: Lực tác dụng lên trục và ổ mang bộ truyền xích là lực hướng tâm F r với đường trục đĩa xích, có chiều kéo hai đĩa xích lại gần nhau. Giá trị của F r = K (2.14) F r .F t Trong đó: K là hệ số kể đến trọng lượng của dây xích. Lấy K = 1,15 khi bộ truyền nằm

= 1,05 khi bộ truyền thẳng đứng. ngang, và K t

Hình 2.8. Lực trong bộ truyền xích

4.2.3. Tính bộ truyền xích (con lăn)



Áp suất trên mặt tiếp xúc được tính theo công thức:

. FK t KA .

.2 . FK t KAd . .

p = (2.15)

đc

đ va đập trung bình, lấy K

Trong đó: A là diện tích tính toán của bản lề, A = d . .l c K là hệ số tải trọng, giá trị của K phụ thuộc vào đặc tính tải trọng, kích thước, vị trí và điều kiện sử dụng bộ truyền. K được tính theo công thức: K = K .K .K .Kb.Kx.K (2.16) .K a + K là hệ số kể đến tải trọng động. Nếu tải trọng va đập mạnh lấy K = 1,8. Nếu tải trọng

= 1,2  1,5.

a 1. Nếu a = (60  80).p

0 một góc nhỏ hơn 60

+ K là hệ số kể đến số vòng chạy của xích trong một giây. Nếu a = (30  50).p = , lấy K x = 0,8. Nếu a < 25.p =1,25. , lấy K x , lấy K x + K là hệ số kể đến cách bố trí bộ truyền. Nếu bộ truyền đặt nghiêng so với phương ngang

, lấy K = 1. Trường hợp khác lấy K = 1,25.

đc

+ K là hệ số kể đến khả năng điều chỉnh lực căng xích. Nếu không điều chỉnh được, lấy

đc

K = 1,25. Nếu điều chỉnh được thường xuyên, lấy K = 1.

+ K là hệ số kể đến điều kiện bôi trơn. Nếu bôi trơn ngâm dầu, lấy K = 0,8. Nếu bôi trơn

x 2 dãy, lấy K x

= 1. Nếu bôi trơn định kỳ, lấy K = 1,5. nhỏ giọt, lấy K b + K là hệ số kể đến dùng nhiều dãy xích. Nếu dùng xích 1 dãy, lấy K = 1. Nếu dùng xích

= 2,4. = 1,7. Nếu dùng 3 dãy xích, lấy K x + Kc là hệ số xét đến chế độ làm việc của bộ truyền, nếu làm việc 1 ca Kc = 1; 2 ca Kc =

1,25; 3 ca Kc = 1,45. - Áp suất cho phép [p] được xác định theo thực nghiệm. Tra bảng trong các sổ tay thiết kế

phụ thuộc vào số vòng quay và bước xích. Bài toán kiểm tra bền bộ truyền xích được thực hiện theo các bước:

+ Xác định áp ứng suất cho phép [p]. + Tính áp suất p sinh ra trên bề mặt tiếp xúc theo công thức (2.15). + So sánh p và [p], đưa ra kết luận:

Nếu p > [p], bộ truyền không đủ bền, ≤ [p], bộ truyền đủ bền. Nếu p

Bài toán thiết kế bộ truyền xích thực hiện các nội dung chủ yếu sau đây:

[

]

FK .2 . . KAd .

t  x

+ Chọn loại xích, dự kiến số vòng quay, xác định áp suất cho phép [p]. + Giả sử chỉ tiêu (2-21) thỏa mãn, ta viết được:

xpz .1 

Có thể tính gần đúng d = . Lúc đó ta có: ; và diện tích A ≈ 0,28.p x

.28,2 3

x 

]

TK . 1 pKz . .[ x 1

(2.17)

+ Chọn p theo giá trị tiêu chuẩn, tính các kích thước khác của bộ truyền, vẽ kết cấu của đĩa x

xích dẫn, đĩa xích bị dẫn. Ngoài ra, ta có thể định bước xích theo cách tra bảng, cách chọn như sau:

Xác định công suất tính toán của bộ truyền xích: (2.18) Nt = K.Kz.Kn.N

Trong đó:

= là hệ số răng đĩa dẫn Kz = K tính theo công thức (2-16) N là công suất danh nghĩa 25 z

z 01 z 1 n 01 n 1

là hệ số vòng quay đĩa dẫn Kn =

z01 và no1 là số răng và số vòng quay đĩa dẫn của bộ truyền cơ sở Bước xích được chọn theo Bảng 6.1 để thỏa mãn điều kiện: (2.19) Nt ≤ [N]

1600 50 800 600 400 200 1200 Số vòng quay của đĩa nhỏ n01 1000

Bước xích px 12,7 12,7 12,7 15,875 15,875 19,05 25,4 31,75 38,1 44,45 50,8 2,15 4 5,1 6,5 8,6 14,1 32 51,3 92,6 105,1 164,1 1,3 2,4 3 3,9 5,1 8,7 19,8 33,3 60,1 73,6 114,8 2,5 4,7 6 7,6 10 16 36,1 57,2 103,3 - - 2,8 5,3 6,7 8,5 11,2 17,6 39,9 62,4 112,7 - - 0,2 0,35 0,45 0,6 0,8 1,45 3,3 6,1 11 15,3 23,9 0,7 1,3 1,7 2,1 2,8 5 11,4 20,1 36,3 45,5 71,1

Diện tích bản lề xích 3,3 1,75 21,2 6,2 3,3 39,6 7,9 4,1 50,3 10 5,3 51,3 13,2 7 67,5 20,1 11,8 105,8 45,6 26,8 197,7 - 43,7 262,2 - 78,8 394,3 - 92 473 646 - 143,6 Bảng 2.1. Trị số công suất cho phép [N] của bộ truyền xích (với z01 = 25)

(2.20) n1 ≤ ngh Sau khi chọn bước xích px ta cần kiểm nghiệm số vòng quay của đĩa xích theo điều kiện: Trong đó: ngh là số vòng quay giới hạn, phụ thuộc vào bước xích và số răng của đĩa xích,

tra Bảng 2.2.

12,7 15,875 Bước xích px 25,4 38,1 31,75 44,45 50,8

Số răng đĩa xích nhỏ z1 15 19 23 27 30 2300 2400 2500 2550 2600 1900 2000 2100 2150 2200 19,05 Số vòng quay giới hạn của đĩa dẫn ngh 1350 1450 1500 1550 1600 950 1000 1020 1050 1070 690 720 740 760 780 510 530 550 570 580 410 430 440 450 460 330 340 350 360 370

Bảng 2.2. Số vòng quay giới hạn ngh của đĩa dẫn 4.2.4. Vật liệu

Vật liệu xích phải có độ bền mòn và độ bền cao: má thép con lăn chế tạo từ thép có thành phần cacbon trung bình hoặc thép hợp kim: C45, C50, 40Cr, 40CrNi3A, và tôi đạt độ rắn có giá trị 40 đến 50 HRC. Các chi tiết: con lăn, ống, miếng lót.. được chế tạo từ thép thấm cacbon C15, C20, 15Cr, 20Cr, 12CrNi3, 20CrNi3A…và tôi đạt độ rắn 55 đến 65 HRC.

Vật liệu chế tạo đĩa xích cần có độ bền mòn và khả năng chịu va đập: thép có thành phần cacbon trung bình C45, 45Cr, 40Mn2, 35CrMnCA, 40CrNi,… được tôi bề mặt hoặc tôi thể tích đến độ rắn 45 đến 55 HRC và thép thấm than C15, 20Cr với lớp thấm thanh 1 đến 1,5 mm và tôi đạt độ rắn 55 đến 60 HRC.

Khi vận tốc thấp (v < 3m/s) và không có tải trọng va đập, ta có thế chế tạo đĩa xích từ gang xám GX20, GX30 được tôi.

BÀI 4. CÁC MỐI GHÉP

A.Mối Ghép Bằng Đinh Tán

I.Khái niệm chung Mối ghép đinh tán là mối ghép không tháo được, nó được dùng để ghép các tấm kim loại có hình dạng và kết cấu khác nhau. Đinh tán là chi tiết hình trụ có mũ ở một đầu, thường dùng có 3 loại : đinh tán mủ chỏm cầu, mũ chìm và mũ nửa chìm. Hình dạng và kích thước của đinh tán được qui định trong TCVN 281 – 86  290 – 86. Tùy theo công dụng, mối ghép đinh tán được phân thành các loại sau :

1. Mối ghép chắc : dùng cho kết cấu kim loại khác nhau như : cầu, giàn, sườn nhà xưởng, … 2. Mối ghép kín : Dùng cho các thùng chứa, nồi hơi có áp suất thấp. 3. Mối ghép chắc kín : Dùng cho các kết cấu vừa chắc, vừa kín như nồi hơi có áp suất cao, vỏ tàu biền, …

II.Các loại đinh tán Khi tán, đinh tán được luồn qua các lỗ đã làm sẵn ở chi tiết bị ghép và đặt mũ đinh lên cối. Sau đó dùng búa tay hay búa máy tán vào đầu kia thành mũ thứ hai. Các kích thước của đinh tán khi vẽ được tính theo đường kính d của đinh tán.



Đinh tán mũ chỏm cầu Đinh tán mũ nửa chìm Đinh tán mũ chìm

H = 0.5d ;  = 450, 600 hay 300

R = 0.9d ; r = 0.1d ; h = 0.7d R = 1.75d ; h = 0.5d ; m = h/2

Qui trình ghép 2 chi tiết bằng mối ghép đinh tán :

III. Cách vẽ qui ước đinh tán

TCVN qui định cách vẽ đinh tán theo qui ước sau:

1. Mối ghép đinh tán được vẽ theo qui ước như ở bảng dưới đây

Hình thức ghép Hình biểu diễn Biểu diễn qui ước

Mặt cắt Hình chiếu

Đinh tán mũ chìm, mối tán chìm.

Đinh tán mũ chìm, mối tán chỏm cầu.

Đinh tán mũ nửa chìm, mối tán chìm.

Đinh tán mũ chỏm cầu, mối tán chỏm cầu. Đinh tán rỗng.

2. Ở hình chiếu vuông góc trục đinh tán, mũ đinh tán được vẽ theo qui ước

chìm

Nửa chìm

Chỏm cầu hai phía

Phía trên

Phía dưới

hai phía

Phía trên

Phía dưới

Cả hai phía

3. Nếu trong các mối ghép đinh tán có nhiều mối ghép cùng loại thì cho phép phần biểu diễn đơn giản và mối ghép. Các mối ghép còn lại được đánh dấu bằng vị trí đường trục, đường tâm.

B. MỐI GHÉP BẰNG HÀN

I. Phân loại các mối hàn

Khái niệm : hàn là phương pháp làm nóng chảy cục bộ kim loại để dính kết các chi tiết với nhau, phần kim loại nóng chảy sau khi nguội sẽ tạo thành mối hàn. Trong ngành chế tạo máy thường dùng phương pháp hồ quang điện, hàn hơi, …

Căn cứ vào cách ghép các chi tiết, mối hàn được chia làm các loại sau : a. Mối hàn ghép đối đỉnh (ký hiệu Đ) : hai chi tiết được ghép đối đầu nhau. Mối hàn này thường dùng trong ngành chế tạo máy vỏ tàu, thùng chứa.

b. Mối hàn ghép chữ T (ký hiệu T) : hai chi tiết ghép với nhau tạo thành chữ T.

mối hàn này thường dùng trong các dầm, cầu trục, …

3. Mối hàn ghép góc (ký hiệu G) : hai chi tiết ghép với nhau tạo thành một góc (thường là

góc vuông). Mối hàn dùng để ghép vỏ hộp giảm tốc, gân đỡ lực.

4. Mối hàn chập (ký hiệu C) : hai chi tiết chập lên nhau. Mối hàn này thường dùng để ghép

thép tấm, thép thanh.

II Hình biểu diễn các mối hàn

Kyù hieäu

1. Các mối hàn không phân biệt phương pháp hàn, được biểu diễn theo qui ước sau :

(cid:0) Mối hàn thấy vẽ bằng nét liền đậm (như đường bao thấy) (cid:0) Mối hàn khuất vẽ bằng nét đứt (như đường bao khuất) (cid:0) Điểm hàn thấy vẽ bằng dấu +, điểm hàn khuất không vẽ. (cid:0) Mối hàn được nhận biết do có một đường dóng tận cùng bằng nửa mũi tên chỉ vào mối hàn. Ký hiệu qui ước mối hàn sẽ được ghi ở phía trên giá ngang của đường dóng này nếu mối hàn thấy và ghi ở phía dưới giá ngang nếu mối hàn khuất.

Khi cần thiết có thể biểu diễn mặt cắt mối hàn. Đường bao của mặt cắt mối hàn vẽ bằng nét liền đậm và không vẽ đường gạch gạch. Còn đường bao của nép vát đầu chi tiết trong phần mặt cắt của mối hàn vẽ bằng nét liền mảnh.

Vaïch noái

Ñöôøng doùng

Giaù ngang

2. Ký hiệu qui ước của mối hàn Cấu trúc của một ký hiệu qui ước của mối hàn chỉ dẫn theo sơ đồ sau :

Vị trí 1 : ghi số hiệu tiêu chuẩn mối hàn (ví dụ : TCVN 1691 – 75 : tiêu chuẩn qui định về hàn hồ quang địên bằng tay.

Vị trí 2 : Ghi ký hiệu của mối hàn bằng chữ và số. Vị trí 3 : ghi phương pháp hàn ( cho phép không ghi) Vị trí 4 : dấu và kích thước cạnh theo tiêu chuẩn về kiểu và các phần tử cấu trúc của mối hàn.

Vị trí 5 : ghi kích thuớc chiều dài mối hàn. Đối với mối hàn đứt quãng, ghi kích thước chiều dài đoạn hàn là l, dấu hiệu phụ : / hoặc Z và kích thước bước hàn t. (ví dụ : 50/100 hay 50Z100).

Vị trí 6 : ghi dấu hiệu phụ Vị trí 7 : ghi hai loại dấu hiệu phụ để cho biết mối hàn theo đường bao kín hay mối hàn được thực hiện khi lắp.

Dấu hiệu phụ đặc trưng cho vị trí của mối hàn và vị trí tương quan của các mối hàn cũng thể hiện các yêu cầu kỹ thuật đối với mối hàn.

Một số dấu hiệu thường gặp trong mối ghép bằng hàn :

Ý nghĩa của dấu hiệu

Dấu hiệu phụ

Ý nghĩa của dấu hiệu

Dấu hiệu phụ

San phẳng các vẩy hàn và chỗ lồi lõm của mối hàn Mối hàn đứt quãng hoặc hàn điểm có vị trí so le.

Mối hàn được thực hiện khi được lắp sản phẩm Mối hàn theo đường bao khép kin

Mối hàn theo đường bao hở. Mối hàn đứt quãng hoặc hàn điểm.

TCVN 1691 - 75 - C1 -

6 - 100/200

TCVN 1691 - 75 - C1 -

6 - 100/200

VÍ DỤ 1 :

Giải thích các ký hiệu ghi trên hình biểu diễn :

(cid:0) C1 : Kiểu mối hàn

TCVN 1691 - 75 - T3 -

6 - 50Z100

ghép chập, không vát mét, hàn một phía. (cid:0) 6 : cạnh mối hàn bằng 6 mm. (cid:0) 100/200 : mối hán đứt quãng, chiều dài đoạn hàn 100mm, bước hàn là 200mm. (cid:0) : hàn theo đường bao hở

VÍ DỤ 2 : Giải thích mối hàn :

(cid:0) T3 : kiểu mối hàn ghép chữ T, không vát mép, hàn hai phía.

(cid:0) 6 : cạnh mối hàn bằng 6 mm. (cid:0) 50Z100 : mối hàn đứt quãng so le, chiều dài đoạn hàn là 50mm, bước hàn 100mm.

(cid:0) O : hàn theo đường bao khép kín.

C. MỐI GHÉP REN

I. Khái niệm về ren

Ren được hình thành trên cơ sở đường xoắn ốc.

1. Đường xoắn ốc

a. Đường xoắn ốc : Là quĩ đạo của một điểm chuyển động đều trên một đường sinh khi đường sinh đó quay tròn đều quanh một trục cố định. Nếu đường sinh là một đường thẳng song song với trục quay, ta có đường xoắn ốc trụ. Nếu đường sinh cắt trục quay, ta có đường xoắn ốc nón.

b. Bước xoắn : là khoảng cách di chuyển của một điểm trên đường sinh khi đường sinh này

quay quanh trục được một vòng. Bước xoắn kí hiệu Ph.

81

71

61

51 h P

41

c. Hướng của đường xoắn ốc : đường xoắn ốc có thể có hướng xoắn trái hay hướng xoắn phải. Hướng xoắn phải : đặt đường xoắn ốc có trục quay thẳng đứng, nếu phần thấy của đường xoắn ốc có hướng từ trái lên phải thì có đường xoắn ốc phải. Ngược lại, nếu phần thấy của đường xoắn ốc có hướng đi từ phải lên trái thì đó là hướng xoắn trái.

31

21

11 1'

2'

3'

4'

6'

7'

8'

5' d

72

62

82

12

52

22

42

32

2. Hình thành mặt ren

- Theo lý thuyết : Ren được hình thành do một hình phẳng (tam giác, hình thang, hình vuông, …) chuyển động theo đường xoắn ốc sao cho mặt phẳng chứa hình luôn luôn đi qua trục của đường xoắn ốc đó.

- Trong thực tế : Ren được chế tạo bằng máy tiện. Mũi dao chuyển động thẳng đều dọc theo trục của chi tiết, còn chi tiết quay tròn theo trục của nó. Như vậy, luỡi dao tiện sẽ cắt các rãnh theo đường xoắn ốc tạo thành ren trên bề mặt chi tiết. Ngoài ra, ren còn được hình thành bằng cách dùng bàn ren, dùng tarô, …

- Ren được hình thành trên mặt trụ gọi là ren trụ còn trên mặt nón (mặt côn) gọi là ren côn. Ren được hình thành trên mặt ngoài gọi là ren ngoài hay trục ren, còn ren được hình thành bên trong gọi là ren trong hay ren lỗ.

3. Các thông số (yếu tố) của ren

Các thông số của ren quyết định tính năng của ren, nó bao gồm : a. Profin ren : là hình phẳng tạo thành ren nói ở trên. Nó chính là hình dạng của mặt

cắt dọc theo trục ren. Prôfin ren có các dạng : hình tam giác, hình thang, hình vuông, …

b. Đường kính ren

2 d d

1 d

- Đường kính ngoài (d) : là đường kính của mặt trụ đi qua đỉnh của ren ngoài hay đáy của ren trong. Đường kính ngoài tiêu biểu cho kích thước của ren nên còn gọi là đường kính danh nghĩa của ren.

- Đường kính trong : là đường kính của mặt trụ đi qua đáy của ren ngoài hay đỉnh của

ren trong, kí hiệu d1



- Đường kính trung bình : là đường kính mặt trụ có đường sinh cắt prôfin ren ở điểm

 2

chia đều bước ren. Kí hiệu d2 :

c. Số đầu mối : nếu có nhiều hình phẳng giống nhau chuyển động theo nhiều đường xoắn ốc giống nhau (cùng một bước xoắn) và cách đều nhau thì tạo thành ren có nhiều đầu mối, mỗi đường xoắn ốc là một đầu mối. Số đầu mối kí hiệu là : n

d. Bước ren : là khoảng cách theo chiều trục giữa hai đỉnh (hoặc đáy) ren kề nhau. Bước ren kí hiệu là P. Như vậy, đối với ren một đầu mối thì : bước xoắn bằng bước ren (Ph = P). Đối với ren nhiều đầu mối thì bước xoắn bằng số đầu mối nhân với bước ren (Ph = n.P hay

P h n

)

e. Hướng xoắn ren : là hướng xoắn của đường xoắn ốc tạo thành ren. Như vậy ta có

ren phải và ren trái. Chú ý : Trục ren và lỗ ren phải có thông số giống nhau mới ăn khớp nhau được. II. Các loại ren thường dùng

Loại ren KH Prôfin ren Diễn giải

2 d

1 d

M 1. Ren hệ mét

Dùng trong mối ghép thông thường. Prôfin ren là hình tam giác đều. Đơn vị mm. Ren hệ mét chia ra ren bước lớn và ren bước nhỏ. Hai loại ren này thường có đường kính như nhau nhưng bước khác nhau.

Rd Prôfin ren là cung tròn. Dùng trong các mối ghép của các chi tiết vỏ mỏng như : đui đèn, phụ tùng đồ điện, … 2. Ren tròn

Dùng trong mối ghép ống. Prôfin ren là tam giác cân có góc ở đỉnh 55o. Đơn

2 d d

3. Ren ống côn R Rc

1 d

vị kích thước là inch (1 inch = 25.4mm). Ren ống có hai loại : Ren ống hình trụ kí hiệu là G. Ren ống hình côn có các kí hiệu là : R (ren ống côn ngoài) và Rc (ren ống côn trong)

4. Ren hình thang Dùng để truyền lực. Prôfin ren hình thang cân có góc ở đỉnh 30o, đơn vị kích thước là mm.

30

5. Ren đỡ (Ren tựa)

Dùng để truyền lực. Prôfin ren hình thang có góc giữa hai cạnh là 30o (hình dạng giống như răng cưa nên còn gọi là ren răng cưa)

III. Vẽ qui ước ren

1. Đối với ren thấy

a. Trên hình chiếu hoặc hình cắt song song với đường trục ren

(cid:0) Đường đỉnh ren vẽ bằng nét liền đậm. (cid:0) Đường đáy ren vẽ bằng nét liền mảnh. Khoảng cách từ đỉnh ren đến đáy ren xấp xỉ bằng chiều cao ren. Có thể vẽ gần đúng bằng cách chọn :

d1 = 0,85d

(cid:0) Đường giới hạn ren vẽ bằng nét liền đậm. (cid:0) Khi cần biểu diễn đoạn ren cạn, vẽ bằng nét liền mảnh. (cid:0) Đường gạch gạch (tuyến ảnh) trên hình cắt của ren vẽ bằng nét liền mảnh và dừng lại ở nét liền đậm của đường đỉnh ren.

b. Trên hình chiếu hoặc hình cắt vuông góc với trục ren

(cid:0) Vòng tròn đỉnh ren vẽ bằng nét liền đậm. (cid:0) Vòng tròn đáy ren chỉ vẽ ¾ vòng tròn bằng nét liền mảnh. Phần hở ¼ thường chọn phía trên bên phải.

ren caïn

d1 d

dd1

(cid:0) Không vẽ đường tròn thể hiện mép vát của ren

2. Đối với ren khuất

Khi cần thể hiện ren khuất, qui ước dùng nét đứt để vẽ các đường đỉnh ren, đáy ren và giới hạn ren.

3. Đối với mối ghép ren

A

A - A

Thường được biểu diễn bằng hình cắt. Trong đó phần ăn khớp ưu tiên vẽ trục ren, chỉ vẽ lỗ ren ở phần không ăn khớp.

Khi cần thể hiện prôfin ren có thể dùng hình

cắt riêng phần hoặc hình trích.

A

I

I TL 2 : 1

IV. Cách ghi kí hiệu ren (TCVN 0204 – 1993)

Ren được vẽ theo qui ước nên không thể hiện được các thông số (yếu tố) của ren. Do đó, bên cạnh hình vẽ người ta còn ghi thêm ký hiệu ren để phân biệt các loại ren khác nhau. Một ký hiệu ren được ghi theo thứ tự từ trái sang phải, gồm có :

1. Prôfin ren : được ký hiệu bằng chữ riêng cho prôfin ren. Ví dụ : Ren hệ mét kí hiệu là M ; ren ống côn ngoài kí hiệu là R, …

2. Đường kính danh nghĩa ren : là đường kính ngoài của ren (d), đơn vị mm. Đối với ren ống thì đường kính danh nghĩa là đường kính lòng ống, đơn vị là inch.

3. Bước ren : thường bước ren được đặt sau đường kính danh nghĩa và phân cách bởi dấu

nhân ( ). Ví dụ : M16  1.5 ; Tr24  2 Chú ý :

(cid:0) Đối với ren hệ mét bước lớn và ren ống thì không ghi bước ren.

Ví dụ : M16, G24.

(cid:0) Đối với ren nhiều đầu mối phải ghi cả bước xoắn và bước ren sau đường kính danh nghĩa. Bước xoắn ghi trước (sau dấu  ), tiếp theo là bước ren, bước ren được viết kèm theo chữ P và cả hai cùng nằm trong ngoặc đơn.

Ví dụ : M16  2 (P1) ; Tr20  6 (P2)

4. Hướng xoắn ren : đối với ren có hướng xoắn phải thường kông ghi hướng xoắn, ren có hướng xoắn trái thì ghi chữ LH sau bước ren (hoặc sau đường kính danh nghĩa nếu không có ghi bước ren)

Ví dụ : M24 LH ; M24  1 LH ; Tr20  4 (P2) LH 5. Nếu cần thiết : ghi thêm miền dung sai ren tiếp theo sau các thành phần vừa kể trên của ký hiệu ren nhưng được phân cách bằng dấu gạch nối.



6 1 M

H L 1  6 1 M

Ví dụ : M64 – 6g (ren ngoài) ; M30  1.5 – 7H (ren trong) ,Tr20  4(P2) – 8H/8e (cid:0) Ký hiệu ren được ghi theo hình thức ghi kích thước và đặt trên đường kích thước của

số về giải đường kính ngoài của ren như sau : Một ví dụ cách thích ký hiệu ren :

(cid:0) M16 : ren hệ mét, đường kính danh nghĩa là 16 mm, có một đầu mối, ren bước lớn (bước lớn không ghi, muốn biết thì tra bảng TC), hướng xoắn phải.

(cid:0) M16  1 : Ren hệ mét đường kính danh nghĩa là 16 mm, có một đầu mối, ren bước nhỏ, bước ren là 1mm, hướng xoắn phải.

(cid:0) M24  3 (P1) LH : Ren hệ mét, đường kính danh nghĩa là 24mm, bước xoắn bằng 3mm, bước ren bằng 1mm, nên có 3 đầu mối, hướng xoắn trái.

(cid:0) G1” : Ren ống trụ, đường kính danh nghĩa là 1 inch, ren một đầu mối, hướng xoắn phải. (cid:0) M65 – 6g : Trục ren hệ mét, đường kính danh nghĩa là 65mm, bước ren lớn, một đầu mối, hướng xoắn phải. Miền dung sai 6g (cấp chính xác là : 6, sai lệch cơ bản là : g)

(cid:0) S50 3 LH : Ren tựa, đường kính danh nghĩa của ren là 50mm, bước ren bằng 3mm, một đầu mối, hướng xoắn trái.

(cid:0) M90  1.5 – 7H : Lỗ ren hệ mét, đường kính danh nghĩa là 90mm, ren bước nhỏ, bước ren là 1,5mm, ren một đầu mối, hướng xoắn phải. Miền dung sai 7H (cấp chính xác là 7, sai lệch cơ bản H).

Bài tập : hãy giải thích các ký hiệu ren sau đây :

1 LH

"3 4

M24 M24  2 M64  3LH Tr20  4 (P2) – 8e G

Rd16 Tr50  8 S50  8LH – 7H Tr20  4 (P2) – 8H/8e Tr20  4(P2) – 8H

V. Các chi tiết ghép có ren

1. Bulông : Bulông là chi tiết gồm phần thân hình trụ và phần đầu hình lăng trụ lục giác đều hay vuông. Căn cứ theo chất lượng bề mặt, bulông được chia làm 3 loại : thô, nửa tinh và tinh.

Ký hiệu : bulông + ký hiệu ren + chiều dài + số hiệu tiêu chuẩn

Ví dụ : Bulông M16  80 TCVN 1892 – 76 Ý nghĩa : Bulông hình lục giác đều có đường kính danh nghĩa là 10mm, ren hệ mét bước lớn, một đầu mối, hướng xoắn phải. Chiều dài bulông l = 80mm. Các kích thước khác của bulông được qui định trong TCVN 1892 – 76.

Cách vẽ bulông : Căn cứ vào kích thước của đường kính thân bulông để vẽ bulông. Các đường cong của đầu bulông là các cung hypecbon. Khi vẽ cho phép thay các cung đó bằng các cung tròn, các kích thước được tính theo đường kính d của đầu bulông như sau :

   

D = 2d R = 1.5d Hb = 0.7d R1 = d Ro = 0.1d S 1.7d

2. Đai ốc

Là chi tiết có lỗ ren dùng để vặn bulông hay vít cấy. Về hình dạng đai ốc có nhiều loại như : đai ốc lục giác, đai ốc vuông, đai ốc sẻ rãnh, ốc mũ,… nhưng thông dụng là đai ốc lục giác. Về chất lượng bề mặt đai ốc cũng được chia ra là : đai ốc thô, đai ốc nửa tinh, đai ốc tinh. Cách vẽ đai ốc

Ba hình chiếu của đai ốc lục giác vẽ tương tự như ba hình chiếu của đầu bulông lục giác. Tuy nhiên, chiều cao của đai ốc là m = 0.8d.

0.1mmax

Kieåu 1

Kieåu 2

Kieåu 3

3. Vòng đệm

v D

Là chi tiết không có ren, vòng đệm thường được lót dưới đai ốc hay đầu bulông để khi vặn chặt đai ốc hay đầu bulông không làm hỏng bề mặt của chi tiết bị ghép và lực ép của đai ốc được phân bố đều.

Kieåu A

Kieåu B

c

2 d

1 d

4. Vít cấy Là chi tiết hình trụ hai đầu có ren, một đầu vặn vào lỗ ren của chi tiết bị ghép, còn đầu kia vặn với đai ốc. Vít cấy có hai kiểu : kiểu A không có rãnh và kiểu B có rãnh .

Căn cứ vào chiều dài đoạn ren (l1), vít cấy được chia làm 3 loại : - Loại 1 : l1 = 1d : để vặn vào chi tiết bằng thép hay bằng đồng. - Loại 2 : l1 = 1.25d : để vặn vào chi tiết bằng gang - Loại 3 : l1 = 2d : để vặn vào chi tiết bằng nhôm (d : đường kính ngoài của vít cấy).

5. Vít : Là chi tiết gồm phần thân có ren và phần đầu thường có rãnh vít. Căn cứ theo hình dạng phần đầu vít được chia ra là : vít đầu chỏm cầu, vít đầu chìm, vít đầu trụ hoặc vít không đầu, … Căn cứ theo công dụng vít dùng cho kim loại được chia làm hai loại lớn là : Vít lắp nối dùng để ghép hai chi tiết với nhau và Vít định vị dùng để cố định chi tiết này với chi tiết kia.

Vít đầu chỏm cầu TCVN 49 – 86 Vít đầu chìm TCVN 50 - 86 Vít đầu trụ TCVN 52 – 86 Vít đuôi thẳng (không đầu)

VI. Các mối ghép bằng ren

1. Mối ghép bulông – đai ốc Trong mối ghép bulông, các chi tiết bị ghép có lỗ trơn. Khi ghép, bulông được luồn qua lỗ các chi tiết bị ghép rồi lồng vòng đệm vào bulông và vặn chặt đai ốc. Bulông, đai ốc, vòng đệm tạo thành bộ chi tiết ghép của mối ghép bulông. Các chi tiết ghép là những chi tiết tiêu chuẩn. Khi vẽ, mối ghép bulông được vẽ theo tiêu chuẩn, lấy đường kính danh nghĩa của bulông để làm cơ sở xác định các các kích thước khác của bộ chi tiết ghép.