NGHIÊN cứu THIẾT kế ĐỘNG học kết cấu THEO mẫu máy DMU 60t

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC KẾT CẤU THEO MẪU MÁY DMU 60T III.1 NGHIÊN CỨU ĐỘNG HỌC TRUNG TÂM GIA CƠNG DMU 60T: Xích động học cụm trục trung tâm gia cơng DMU 60T sau: Bắt đầu từ động xoay chiều pha kỹ thuật số  hộp tốc độ (không làm thay đổi chiều quay cụm trục chính, động có khả thay đổi chiều quay)  cụm trục Hộp tốc độ trung tâm gia cơng bao gồm có cấp tốc độ (1/2.4545)2 nhờ cấu bánh di trượt dựa trục then hoa (cặp bánh khớp có hệ thống dẫn động độc lập) vào khớp Hai khoảng điều chỉnh tốc độ động dẫn động cụm trục sau: Bộ truyền đai i = Động AC 120.5  135.5 1.125 Hình 1: Sơ đồ động học truyền dẫn TTGCDMU 60T Đường truyền tốc độ cao: (bộ truyền bánh trụ) i = 55 55 Đường truyền tốc độ thấp: (bộ truyền bánh trụ) i = 22 22 55 54 54 55 Hình 2: Lưới tốc độ truyền dẫn TTGCDMU 60T LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Hình3 : Đồ thị quan hệ mơmen-cơngsuất-số vịng quay truyền động Khoảng I : nđc = 1123  6705 rpm Khoảng II : nđc = 136  9000 rpm Trung tâm gia cơng có phạm vi biến đổi tốc độ rộng: R= n max 8000 = = 400 n 20 Từ đồ thị quan hệ mô men- công suất – số vịng quay truyền động chính, ta có nhận xét sau: - Tại dải tốc độ từ 221 – 4117 vịng/phút trục công suất sử dụng 100% công suất mô men xoắn nhỏ mômen xoắn giới hạn Mômen xoắn giới hạn đạt giải tốc độ từ 20 – 221 vịng/phút trục chính.( Giá trị mơmen xoắn giới hạn trục 561.7 Nm ) Điều hợp lí thiết kế M x tỉ lệ thuận với Công suất N động tỉ lệ nghịch với số vòng quay trục, Mx tăng công suất truyền động không đổi số vòng quay giảm.Để đảm bảo cho Mx ln nhỏ giá trị Mx giới hạn ta chọn giải pháp giảm Công suất truyền dẫn để tỉ số không đổi LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com - Động AC vô cấp tốc độ điều khiển biến tần phân thành hai giải tốc độ nêu trên, giải tốc độ thiết kế tương ứng với công suất động định Trung tâm gia cơng DMU 60T tính tốn thiết kế dựa quan điểm mô men xoắn cực đại(công suất cắt cực đại) Tại công suất động 13 kw số vịng quay trục 221 vịng/phút( tương với tốc độ số vịng quay trục III là: 542 vòng/phút trục động I là: 1498 vịng/phút) Vậy tính tốn thiết kế chi tiết với Cơng suất động truyền dẫn 13 kw Số vòng quay trục 1498 vịng/phút III.2 TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ: Các thơng số đầu vào: - Động truyền dẫn chính: động xoay chiều kỹ thuật số có N = 13 kw - Số vòng quay nmin = 20 vòng/phút nmax = 8000 vịng/phút Cần thiết kế: - Tính cụm theo sở đơng truyền dẫn chính: + tính tốn truyền dẫn đai răng.(i = 1.125) + tính tốn truyền dẫn bánh răng.(i1 = 1; i2 = 1/2.45) + tính tốn trục - Tính mơ đun chạy dao từ động chạy dao đến truyền vít đai ốc – bi: + tính tốn truyền vít đai ốc – bi A.TÍNH BỘ TRUYỀN ĐAI RĂNG: Đai loại đai dẹt chế tạo thành vịng kín có răng mặt Khi vào tiếp xúc với bánh đai, đai ăn khớp với bánh đai Do truyền lực ăn khớp, truyền động đai có ưu điểm: khơng có tương trượt (như truyền đai trơn dùng nguyên lý tiếp xúc), có tỉ số truyền lớn ( u  12, u < 20, lớn so với đai dẹt đai thang u =  6), hiệu suất cao, không cần lực căng Sơ đồ tính tốn đai LUAN VAN CHAT LUONG download : Hình add4:luanvanchat@agmail.com ban đầu lớn, lực tác dụng lên trục lên ổ nhỏ Đai chế tạo từ cao su trộn với bột Natri đúc từ cao su poliuretan Lớp chịu tải chủ yếu dây thép, sợi thuỷ tinh sợi poliamit Đường kính dây thép 0.30.4 mm( đai có mô đun m = 2; mm) 0.650.8 mm( m = 4; mm) thường dùng loại đai cao su nhân tạo có cốt dây kim loại Nhờ lớp cốt cứng bền mà bước đai không bị thay đổi Để nâng cao độ bền mòn người ta phủ thêm lớp vải nilông XÁC ĐỊNH MƠ ĐUN VÀ CHIỀU RỘNG ĐAI: Mơđun xác định theo công thức: m = 35 P1 n = 35 131498 = 7.189 mm Trong đó: P1: Công suất bánh đai chủ động [kw], P1 = 13 kw; n1: Số vòng quay bánh đai chủ động, n1 = 1498 vịng/phút; Trị số m tính phải tra theo bảng 4.27 – TKHDĐCK I  Chọn m = mm Các thông số đai răng: Môđun đai: m= Bước đai: p = Chiều dày nhỏ nhất: mm 15.71 mm S = 5.0 mm Chiều cao răng: h = 3.5 mm Chiều dày đai: H= 6.5 mm Khoảng cách từ đáy đến đường trung bình lớp chịu tải:  = 0.8 mm Góc prơfin răng:  = 40  Bán kính góc lượn: R1 = 1.2 mm R2 = 1.2 mm Chiều rộng đai răng: b = đ.m = 30 …45 mm = 40 mm LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Trong đó: đ : 6…9 hệ số chiều rộng đai, chọn giá trị nhỏ lấy mơđun tiêu chuẩn lớn m tính tốn lấy giá trị lớn trường hợp lại; chọn b theo bảng 4.28-TKHDĐCK I XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ BỘ TRUYỀN: Số bánh đai nhỏ chọn theo bảng 4.29 TKHDĐCK I nhằm đảm bảo tuổi thọ cho đai Số bánh đai lớn: z1 = 24 răng( chọn theo bảng 4.29 – TKHDĐCK I ) z2 = u.z1 = 1,125.24 = 27 Khoảng cách trục chọn theo điều kiện: amin  a  amax với amin = 0,5.m.(z1+z2) + 2.m = 0,5.5.(24+27) + 2.5 = 137.5 mm amax = 2m(z1 + z2) = 2.5.(24 + 27) = 510 mm Số đai zđ: 2a z  z  z  z  p =   p 40a zđ = 2.137,5 24  27 27  24 15,71    43.03 mm 15,71 40.137,5 zđmin = 2.510 24  27 27  24 15,71 zđmax = = 90.43 mm   15,71 40.510 Zđ = [ 43 ; 90] (theo bảng 4.30 – chiều dài đai -TKHDĐCK I )  zđ = 71  lđ = 1114,7 mm Từ lđ tính lại khoảng cách trục a theo cơng thức 4.6 TKHDĐCK I : a=     8.2  = 714,095   714,095  8.7,5 = 356,97 mm Trong đó:  = lđ - p(z1 + z2)/2 = 1114,7 – 15,71(24 + 27)/2 = 714,095  = m(z1 + z2)/2 = 5(27 -24)/2 = 7,5 Đường kính vịng chia bánh đai: LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com d1 = m.z1 = 5.24 = 120 mm d2 = m.z2 = 5.27 = 135 mm Đường kính ngồi bánh đai: da1 = m.z1 – 2. = 5.24 – 2.0,8 = 118,4 mm da2 = m.z1 – 2. = 5.27 – 2.0,8 = 133,4 mm Số đồng thời ăn khớp bánh đai nhỏ: z0 = z1 1 177,59 = 24 = 12 360 360 đó: 1 = 1800 – [m(z2 – z1)/a].57,30 = 180 – [5.(27 - 24)/356,97].57,3 = 177,590 KIỂM NGHIỆM ĐAI VỀ LỰC VÒNG RIÊNG: q = Ft.Kđ/b + qm.v2  [q] Trong đó: Ft – lực vịng [N], xác định theo công thức: Ft = 1000.N1/v = 1000.13/9,54 = 1362,7 N v = nd  120,5.1498 = = 9,54 m/s; 60.1000 60.1000 Kđ : Hệ số tải trọng động tra theo bảng 4.7 TKHDĐCK I, Kđ = 1; qm: khối lượng mét đai có chiều rộng mm, trị số q m tra theo bảng, qm = 0,0075kg/(m, mm) Hệ số tải trọng động Kđ = (tra theo bảng 4.7 – TKHDĐCK I ) V – vận tốc vòng m/s [q] = [q0].Cz.Cu = 35.1.1 = 35 - [q0] – Lực vòng riêng N/mm, xác định thực nghiệm ứng với đai có tỉ số truyền u  1; số bánh đai số đai đồng thời ăn khớp bánh đai nhỏ z0  6, trị số q0 cho bảng 4.31 TKHDĐCK I, q0 = 35; - Cz – Hệ số kể đến ảnh hưởng số đồng thời ăn khớp, xác định theo bảng(trang 71 – TKHDĐCK I ); Cz = 1; - Cu – Hệ số kể đến ảnh hưởng truyền động tăng tốc:Cu = 1; LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com q = Ft.Kđ/b + qm.v2 = 1362,7.1/40 + 0,0075.9,542 = 34,75  [q] = 35 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com CÁC THÔNG SỐ CỦA BỘ TRUYỀN ĐAI RĂNG: Mô tả thông số, tên gọi, thứ nguyên Ký hiệu Giá trị Mô đun [mm] m Bước đai [mm] p 15,71 Chiều rộng bánh đai [mm] b 40 Chiều dày nhỏ [mm] s 5.0 Chiều cao [mm] H 3.5 Chiều dày đai [mm] H 6.5 Chiều dày từ đáy tới lớp chịu tải [mm]  0.8 Góc prơfin [o]  40 Bán kính góc lượn R1 1.5 R2 1.2 Số bánh đai nhỏ Z1 24 Số bánh đai lớn Z2 27 Đường kính vịng trịn chia [mm] dc1 120.5 (120) dc2 135.5 (135) dđ1 117.5 dd2 132.5 dđ1 127.5 dđ2 132.5 Đường kính vịng trịn đáy [mm] Đường kính vịng trịn đỉnh [mm] LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com B.TÍNH BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG: Các thông số đầu vào truyền bánh răng: Công suất truyền dẫn P1 = 13 kw Tỉ số truyền i = 1; 1/ 2,45452 I TÍNH TỐN CÁC CẶP BÁNH RĂNG Ở NGOÀI HỘP: Các cặp bánh hộp tốc độ bao gồm cặp bánh thẳng cặp bánh côn Cặp bánh thẳng có tỉ số truyền u = 1, m = 2, z = 55 nhằm truyền động cho trục phay nằm ngang.Cặp bánh côn dùng để truyền động cho trục phay đứng có có tỉ số truyền u = 1,m = 2.5, z = 34 I.1 TÍNH CẶP BÁNH RĂNG TRỤ Hình 5: Sơ đồ bố trí bánh hộp tốc độ I.1.1 Chọn vật liệu: Chọn vật liệu thích hợp bước quan trọng việc tính tốn thiết kế chi tiết máy nói chung truyền động bánh nói riêng Như chọn loại vật liệu tuỳ thuộc vào yêu cầu cụ thể: tải trọng lớn hay nhỏ, khả công nghệ thiết bị chế tạo vật tư cung cấp, có u cầu kích thước phải gọn hay khơng?… Do khơng có u cầu đặc biệt theo quan điểm thống hoá thiết kế, chọn vật liệu bánh nhau, cụ thể theo bảng 6.1 TKHDĐCK I , chọn: Thép 25XT(có thành phần hố học chủ yếu sau: %C = 0.25 % %Cr = 1.0% %Mn = 1.0 % %Ti = 1.0% chất khác) Phương pháp nhiệt luyện: Thấm Cácbon, Nitơ đạt độ rắn: LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com - Độ rắn: 57  63 HRC - Giới hạn bền: b = 1150 MPa - Giới hạn chảy: ch = 950 MPa I.1.2 Xác định ứng suất cho phép: Ứng suất tiếp xúc cho phép [H] ứng suất tiếp xúc cho phép [H] xác định theo công thức(6.1 – TKHDĐCK I ):  [H] =  H lim  ZR.ZV.KxH.KHL    SH    F0 lim [F] =   SF   YR.YS.KxF.KHL.KFc   Trong thơng số xác định sau: - 0Hlim 0Flim: ứng suất tiếp xúc cho phép ứng suất uốn cho phép ứng với chu kì sở, trị số chúng cho theo bảng 6.2  0Hlim1=0Hlim2= 23HRC = 23.60 = 1380 (MPa)  0Flim1= 0Flim2= 750 MPa (với 60HRC) - SH SF: hệ số an toàn tra theo bảng 6.2 –TKHDĐCK I , ta có: SH = 1,2 SF = 1,55 - ZR: hệ số kể đến độ nhám bề mặt - Zv: hệ số kể đến ảnh hưởng vận tốc vòng - KxH: hệ số xét đến ảnh hưởng kích thước  Khi tính tốn sơ ZR Zv KxH = - YZ: hệ số kể đến độ nhám bề mặt chân - YS: hệ số kể đến độ nhậy vật liệu tập trung ứng suất - KxF: hệ số xét đến ảnh hưởng kích thước đến độ bền uốn  Khi tính tốn sơ YZ.YS KxF = - KFC: hệ số xét đến ảnh hưởng tải, KFC = tải đặt phía(bộ truyền quay chiều) KFC = 0,7  0,8 đặt tải hai phía(dùng 0,8 HB > 350)  KFC = 0,8 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com (a) (c) (b) (d) Hình : Các dạng tiết diện ren Dạng profin ren hình chữ nhật dạng profin ren hình thang có khả tải thấp, dùng máy có khả chịu tải trọng chiều trục bé độ cứng vững không cao Dạng nửa cung trịn (hình 3.c) dùng phổ biến nhất, bán kính rãnh r2gần bán kính viên bi r1 giảm tối đa ứng suất tiếp xúc; chọn r1/r2= 0,95  0,97 Giá trị r1/r2 lớn làm tăng tổn thất ma sát cách rõ rệt (do có liên quan đến diện tích tiếp xúc lăn) Tại góc tiếp xúc bé truyền có độ cứng vững bé khả tải bé, lực hướng kính lớn Do tăng góc tiếp xúc khả đảo độ cứng vững truyền động tăng hạ thấp tổn thất ma sát khe hở đường kính d phải chọn để góc tiếp xúc đạt 450 : d = 4(r2 – r1)(1 – cos ) Dạng rãnh cung nhọn (3.d) có nhiều ưu điểm loại cung nửa trịn, cịn cho phép truyền động không rơ chọn độ dôi đường kính viên bi Cịn dạng nửa trịn muốn chọn độ rơ tạo độ dôi dùng thêm đai ốc thứ hai để chỉnh II Các phương pháp hồi bi : Có phương pháp (a) (b) (c) 51 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com .Rãnh kiểu ống cong, có đầu mút lắp với lỗ đa ốc khoan tiếp tuyền với bề mặt ren (Hình 4), bi tuần hồn ống cong nhỡ : Vít (H – 4.a); ngắn cong (H – 4.b) miệng ống (H – 4.c) Để dễ dàng chui bi qua ống tuần hồn dọc chiều dài ống đặt ống đảm bảo dẫn phân bố bi thành dịg tuần hồn kín Kết cấu có nhược điểm : Có đường hướng kính truyền tăng đáng kể khơng thuận lựi nến điều kiện kết cấu chung không cho phép có nhơ cụm đai ốc Độ bền mòn mút ống thấp, kẹp chặt ống khơng đủ tin cậy 2.Rãnh hịi bi thay trực tiếp đai ốc Các mức rãnh liên hệ với ren đai ốc qua lỗ thơng, phía rãnh che thành cốc bao đai ốc (Hình 5) lắp gắn với đai ốc Dẫn hướng bi vào lỗ (rãnh) nhờ chỗ giao, gắn hay vặn với đai ốc Kết cấu thuận lợi cho ccs máy cần kích thước hướng kính bé (so với kết cấu trước) phức tạp ché tạo khó vật liệu mềm đồng thanh, đồng đỏ, thép khơng tơi kết cấu khó kẹp chặt vào đai ốc Hinh : Hồi bi qua rãnh có đai ốc 3.Rãnh hồi bi lỗ dọc khoan đai ốc (nối đầu cuối với ren) rãnh phay mặt đầu đai ốc Chỗ giao lỗ (ống) dẫn với rãnh ren đặt mặt đầu (Hình 6) 52 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com A Hình : Hồi bi theo lỗ hướng trục đai ốc Ưu điểm : Có độ chặt tính cơng nghệ kết cấu Nhược điểm : Cần thiết tồn phận rãnh ngắn chỗ xoay viên bi, làm cho khả phần tách tồn bi khó với số bi tuần hoàn độc lập 4.Rãnh hồi bi nối vòng ren kế tiếp, rãnh nắp đặc biệt lắp thành cửa sổ đai ốc (Hình 7) Hinh : Hồi bi qua rãnh lắp – Phương pháp lắp truyền : Kết cấu phân biệt với kết cấu khác chỗ không dùng nối từ chỗ tiếp xúc với bề mặt vít me mà theo hướng từ rãnh đường vít 53 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com rãnh đường vít kế tiếp, từ vien bi rơi lăn qua phần lồi đường ren vít me Trong đa số trường hợp đai ốc có cửa sổ cách 1200 Các viên bi nhờ tuần hồn thành nhóm độc lập Các lắp đệm chế tạo thép tơi, Tiếp xúc hồn tồn xác với cửa sổ đai ốc đai ốc lắp lại Việc lắp bạc, đai ốc bi nhờ trục nhẵn (trục có lỗ làm chuẩn địng vị) lồng lên cổ trục vít me, sau phận chọn vặn vào vít me (Hình 8) Hình : Phương pháp lắp truyền –Ưu điểm : Kích thước hướng kính be thường khơng vượt qúa kích thước truyền vít me đai ốc thơng thường (bộ truyền vít me đai ốc trượt) có đường kính vít me, khơng bị mịn nhanh, độ tin cậy chi tiết ghép cao, chiều dài rãnh hồi bi bé + Các truyền vít me – đai ốc bi thường không dùng rãnh hồi bi : Có thể chia thành nhóm 1/ Bộ truyền với vít me bé : (Hình 8) Để đơn giản kết cấu ddamr bảo độ êm cao chuyền động khơng dùng rãnh hồi bi, phải làm vít me dài đáng kể cho vị trí biên vít me bi khơng rơi khỏi đai ốc 2/ Bộ truyền ma sát hành tinh : Nến vít me nhiều mối, tiết diện thẳng góc với trục có phân bố bi với số lượng số mối mối vít me Dùng lắp vành ơm bi (Như lắp ổ bi) có truyền khơng rãnh hồi bi Ngồi cịn cịn số kết cấu truyền động ma sát – hành tinh bi lăn (như kết cấu hình 9) 54 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com A a-a Hình : Bộ truyền kiểu ma sát hành tinh Với truyền ma sát – hành tinh thiếu sót truyền độ xác động học thấp khơng có tỷ số truyền cố định phụ thuộc vào tượng trượt miền tiếp xúc Do truyền khơng dùng ccác máy cần di động xác Hãng Technique Intergrale Pháp chế tạo truyền vít me – đai ốc lăn hành tinh có độ xác động học cao, truyền tồn mối liên kết động học cứng lăn đai ốc truyền ma sát hành tinh, hai đầu lăn có làm răng, vành ăn khớp với vành cắt đai ốc Các lăn có ren định vị rãnh cách, tiếp xúc theo bề mặt ren của vít me đai ốc để thực chuyển động hành tinh III Phương pháp điều chỉnh độ rơ độ dôi : dạng rãnh profin nửa cung trịn ren phương pháp khắc phục khe hở khắc phục độ dôi điều chỉnh tương hợp hai đai ốc Có thể điều chỉnh đai ốc phân bố tương hợp theo khả sau : 55 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com – Theo hướng trục ki không biến đổi góc phân bố tương quan đai ốc – Theo hướng góc cố định phân bố chiều trục tương quan đai ốc (a) (b) Hình 10 : Phương pháp chỉnh khe hở chiều trục 56 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com – Có thể tạo lực căng cách làm biến dạng bề mặt tiếp xúc vật lăn, tạo lực ép lò xo Với truyền xác phương pháp thứ có ưư diểm cho phép tạo lực căng (độ dôi) lớn lên đảm bảo độ cứng vững cao – Phương pháp thứ lực lị xo có liên quan đến momen tác dụng lên vít me việc chế tạo truyền khơng xác lại khơng phải điều chỉnh có chu kỳ (vì Plị xo có giá trị tự điều chỉnh lực ép giá trị lực ép Pép >0, Pép =Plò xo ) Các giải pháp kết cấu đặc trưng để điều chỉnh khe hở tạo lực ép căng (tạo độ dôi) giới thiệu phần sau(Hình 10 – 12) – Điều chỉnh khoảng cách đai ốc nhờ đệm mỏng (Hình 10– a), kết cấu nàyđơn giản, có thiếu sót điều chỉnh độ dơi khó – Một đai ốc di động điều chỉnh, giữ hướng trục lị xo (Hình 10–b) Kết cấu phức tạp độ cứng vững nhỏ so với kết cấu – Các đai ốc khớp với vành vành có bên vành cốc (Hình 10–b) Số vành khác dơn vị, xoay đai ốc tương đai ốc góc bé Lực căng sinh tác động vào gờ cốc, mặt đầu đai ốc tỳ vào Cốc, đai ốc, viên bi tì lên trục nhẵn lắp trrên ngõng trục trục vít me, sau vặn phận chọn vào vít me (Hình 8) + Ưu điểm phương pháp chỉnh tinh độ dơi, có độ cứng vững cao vắng mặt mối ghép bu lông + Quay hai cốc, tác dụng lò xo tạo sức căng không đổi, mặt mút đai ốc lắp ổ kim để dễ dàng xoay đai ốc +Quay tương đối đai ốc, tác dụng truyền động bi phụ tạo sức căng điều chỉnh (Hình 12) A-A A A 57 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Hình 11 : Bộ truyền tự hãm chiều Ở dạng ren cung kim tạo sức căng đai ốc Độ dôi thực bi có kích thước lớn so với kích thước danh nghĩa Hình 12 : Bộ truyền tự hãm hai chiều IV Phương pháp bảo đảm tính tự hãm Truyền động vít me – đai ốc lăn khơng có đọ dơi sơ cho ta hiệu suất 0,9  0,95 khơng có tính tự hãm Khi có độ dơi truyền tự hãm chịu tải trọng chiều trục bé Do thiết kế truyền có hàng loạt vấn đề phát sinh cần thiết cần thiết phòng tự di động phận động ngừng truyền động Có giải pháp sau : đầu vào có phanh ma sát để hãm momen ms sát Nếu momen khơng lớn khơng đặt phanh Khi cần thiết đảm bảo ngắt phanh tự động đóng truyền dẫn Hình 13 : ổ đỡ vít me có cấu phanh hãm 58 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Lắp hai ly hợp siêu việt (Hình 13) quay phải quay trái (2 ly hợp siêu việt có tác dụng ngược chiều nhau) Phần vành ly hợp lắp tự lên ngõng trục vít, momen tác dụng lên ly hợp truyền truyền từ vít me qua vành (vành ly hợp đươck làm vật liệu chịu ma sát) Lực chiều trục sinh từ truyền dẫn quay vít me, Lực tác dụng vào vành tuỳ theo chiều quay (Thí dụ quay phải tác dụng vào vành 4) tới mặt đầu thành ly hợp, tạo chiều quay cho ly hợp Ly hợp quay ngược lại (quay trái) bị ngắt vít me quay theo chiều cũ, khắc phục ma sát không lớn đầu vành ly hợp vành ma sát Nếu ngắt truyền dẫn phận di động hướng trục có chuyển vị giật, vành ly hợp phải bị tách với mặt đầu nhờ có lực ma sát ly hợp ngắt với chuyển động quay vít me, ngắt với phận di chuyển Kết cấu vít me đai ốc hình 11 đảm bảo tính tự hãm truyền động có tác dụng lực chiều trục chiều Kho momen sinh từ đai ốc động có xu hưỡngoay toạ sức căng chêm, lực tác động lên phận động tỷ lệ với tải trọng chiều trục V Vật liệu nhiệt luyện Các yêu cầu đảm bảo độ bền mịn độ xác truyền sau : Độ cứng bề mặt làm việc không nhỏ 60 HRC, làm cứng lớp bề mặt chiều dày lớp có độ cứng cao phải đủ để chịu ứng suất tiếp xúc Độ ổn định (về ứng suất nhỏ nhất) bảo đảm để trì kích thước, hình dáng theo thời gian suất q trình gia cơng Thoả mãn u cầu cần chọn mác thép chế độ nhiệt luyện vít me đặc biệt để thoả mãn u cầu cơng nghệ, đặc biệt vít me dài.Hãng Rotacks dùng hàng trục nhãn thép chế tạo vít me Vít me có độ xác cao (có sai số tích luỹ bước  10 m 300 mm) chế tạo từ vật liệu 40C, Ni tơ hoá sâu khoảng 0,4 mm, độ cứng bề mặt 60 HRC Thành phần hoá học 0,3  0,5 %C; 0,1  0,35 %Si; 0,4  0,8 %Mn; 0,4 %Ni; 2,5  %Cr; 0,7  1,25 %Mo; 0,1  0,3 %V; S < 0,05 %; P < 0,05 % Các vít me có độ xác giảm chế tạo mác thép EN9 (Gần với thép 5) bề mặt 59 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com tơi cao tần Các vít me cơng dụng đặc biệt chế tạo từ thép chịu bền mịn có 18 %Cr %Ni 13  17 %Cr có thêm Titan Theo kinh nghiệm Nga, Bộ truyền vít me đai ốc lăn dài m dùng mác thép XB (Cr, W, Mn) tơi thẻ tích đạt 58  60 HRC đường kính vít me khơng vượt 50 mm Nếu dV > 50 mm dùng 7X2BM yêu cầu cao dùng 8XB tơi cẩm ứng hoậc thép 20X3MB có Nitơ hố Ở hãng Presizn Gir Machine với vít me dài m phải Xê men tít tơi, với vít me dài 2,5 m tơi bề mặt cơng tua ren cao tần 60 HRC Chọn mác thép cho đai ốc phức tạp cần kích thước đai ốc bé độ cứng vững không lớn Dùng thép dụng cụ để chế tạo đai ốc, mác thép 9XC, X15, XB, dùng mác thép qeu Xê man tít 18XT, 12XH3A, 12XH4A Bộ truyền chia thành nhóm theo điều kiện làm việc Nhóm Bộ truyền không cần khử độ hở điều chỉnh độ hở, độ hở theo hướng chiều với chiều trọng lượng tác dụng lên phận di động, thí dụ truyền dẫn phận nặng di chuyển đứng xà ngang máy doa toạ độ, máy bào giường, máy phay giường, máy tiện đứng… Nhóm Bộ truyền khơng cho phép có khe hở u cầu cầu độ cứng vững chiều trục không lớn Phải lắp điều chỉnh sức căng sơ không lớn Giá trị xác định từ điều kiện chịu lực chiều trục khơng lớn, thí dụ truyền máy doa toạ độ di động phận đặc trưng ma sát đường hướng không lớn (như đường hướng lăn) opử máy mài toạ độ, máy điều chỉnh chương trình di động vị trí… Nhóm Bộ truyền khơng cho phép có khe hở, u cầu độ cứng vững chiều trục cao.Phải lắp có độ dơi, giá trị lực ép căng sơ tính theo độ cứng vững chiều trục 60 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chương : Các thông số tiêu chuẩn hố truyền vít me đai ốc lăn Gam kích thớc truyền dạng profin ren vít me đai ốc thuộc tiêu chuẩn hoá H23-7 (Bảng 1.h14) d0 T d1 r1 r2 r3 r4 dKB dK2 dB2 C1=C2 dHB 20 2,5 1,25 1,30 0,25 0,2 18,23 19,3 21,77 20,3 0,035 25 3,0 1,5 1,56 0,3 0,2 22,88 24,2 27,12 25,4 0,042 30 3,5 1,75 1,82 0,4 0,3 27,53 29,0 32,47 30,5 0,049 30 10 6,0 3,0 3,12 0,6 0,4 25,76 28,2 34,24 30,9 0,085 35 3,5 1,75 1,82 0,4 0,3 32,53 34,0 37,47 35,5 0,049 35 10 6,0 3,0 3,12 0,6 0,4 30,76 33,2 39,24 35,9 0,085 40 3,5 1,75 2,60 0,4 0,3 37,53 39,0 42,47 40,5 0,049 40 10 6,0 3,0 3,64 0,6 0,4 35,76 38,2 44,25 40,9 0,085 45 5,0 2,5 2,60 0,5 0,4 41,46 43,5 48,54 45,7 0,070 45 12 7,0 3,5 3,64 0,7 0,5 40,05 42,9 49,95 46,0 0,099 50 5,0 2,5 2,60 0,5 0,4 46,46 48,5 53,54 50,7 0,070 50 12 7,0 3,5 3,64 0,7 0,5 45,05 47,9 54,95 51,0 0,099 60 5,0 2,5 3,12 0,5 0,4 56,46 58,5 63,54 60,7 0,070 60 12 7,0 3,5 5,20 0,7 0,5 55,05 57,9 64,95 61,0 0,099 70 10 6,0 3,0 3,12 0,6 0,4 64,76 58,2 74,24 70,9 0,085 70 16 10,0 5,0 5,20 1,0 0,7 62,93 67,0 77,02 71,5 0,140 80 10 6,0 3,0 3,64 0,6 0,4 75,76 78,2 84,24 80,9 0,085 80 16 10,0 5,0 6,24 1,0 0,7 72,93 77,0 87,07 81,5 0,140 90 12 7,0 3,5 3,64 0,7 0,5 85,05 87,9 94,95 91,0 0,099 90 20 12,0 6,0 6,24 1,2 0,9 81,52 86,4 98,48 91,8 0,170 100 12 7,0 3,5 3,64 0,7 0,5 95,05 97,9 104,95 101,0 0,099 100 20 12,0 6,0 6,24 1,2 0,9 91,52 96,4 108,48 101,8 0,170 61 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chỉ tiêu chủ yếu truyền động vít bi độ bền ổn định Thiết kế truyền động vít bi tiến hành theo bước sau: 62 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com CHỌN VẬT LIỆU LÀM VÍT VÀ ĐAI ỐC: a Sơ đồ xđ khe hở hướng tâm b Sơ đồ xđ khả tải Hình 12: Sơ đồ thơng số truyền vít me đai ốc bi Chọn vật liệu vít đai ốc dựa vào cơng dụng truyền, điều kiện làm việc phương pháp gia cơng ren Vật liệu chế tạo vít me đai ốc phải đáp ứng yêu cầu sau đây: - Độ cứng bề mặt không thấp 60 HRC - Ổn định kích thước hình dáng theo thời gian Ta nên chọn 40X thấm Nitơ đạt độ rắn bề mặt 55…67 HRC, có b = 850 MPa ch = 550 MPa XÁC ĐỊNH SƠ BỘ ĐƢỜNG KÍNH TRONG d1 CỦA REN THEO ĐỘ BỀN KÉO ( HOẶC NÉN): Theo công thức 8.19 TKHDĐCK I, ta có: d1  4.1,3.Fa    K  4.1,3.10000 = 9.5 mm chọn theo máy nghiên cứu d1 =  550 40 mm Trong đó: 63 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Fa: lực dọc [N], lực dọc xác định dựa vào lực cắt khối lượng bàn máy( ta tính với vít me chịu tải trọng lớn , trục z, chiều nâng bàn máy), chọn Fa = 10000 N [K] = [N] = ch/3 với ch – giới hạn chảy vật liệu, [K] = ch/3 = 550/3 [MPa] CHỌN CÁC THƠNG SỐ CỦA BỘ TRUYỀN: (Các thơng số truyền chọn theo kích thước vít me tiêu chuẩn) - Đường kính bi db = (0,08  0,15) d1 [mm]  db = 0,15.40 = mm Chọn theo tiêu chuẩn db = mm (rb = mm) - Bước vít p = db + (1  5) mm - Bán kính rãnh lăn rl , rl = 3,64 mm - Khoảng cách từ tâm rãnh lăn đến tâm bi  c =  r1   db  6   cos  =  3,64   cos 45 = 0.453 mm 2   Trong đó:  - góc tiếp xúc, nên chọn khe hở hướng tâm cho  = 450 độ cứng dọc khả tải vít tăng - Đường kính vịng chia qua tâm bi: Dtb = d1 + 2(rl – c) = 40 + 2(3,64 – 0,453) = 46,37 mm - Đường kính đai ốc: D1 = Dtb + 2(rl - c) = 46,37 + 2(1,84 – 0,06) = 52,75 mm - Chiều sâu prôfin ren: h1 = (0,3…0,35)db - Đường kính ngồi vít đai ốc: d = d1 + 2h1; D = D – 2h1 - Góc vít  = arctg p/(Dtb) - Số vịng ren làm việc theo chiều cao đai ốc khơng nên q 22,5 vịng, khơng làm tăng phân bố khơng tải trọng cho vịng ren Số bi vòng ren làm việc: Zb =  Dtb K db 1=  46,37.2,5  = 59,7 = 60 64 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com - Xác định khe hở hướng tâm:  = D1 – (2.db + d1) = (Trường hợp khơng quy định điều kiện kỹ thuật nên chọn  = 0,03 …0.12 mm.) - Khe hở tương đối:  = /d1 = - Góc ma sát thay thế: 1 = arctg[2.f1/(d1.sin)] = Trong đó: f1 = 0,004…0,006 – hệ số ma sát thay - Hiệu suất biến chuyển động quay thành tịnh tiến:  = tg/tg( + 1) - Mômen quay đai ốc: T = Fa.Dtbtg( + t)/2 Bảng thông số truyền: d0 T D1 r1 R2 R4 dkb dhb dk2 40 10 6.0 3.0 3.64 0.6 0.4 35.76 38.2 db2 db2 44.25 40.9 C1 C2 = 0.085 TÍNH KIỂM NGHIỆM VỀ ĐỘ BỀN: Tải trọng riêng dọc trục xác định theo công thức: qa = Fa 10000 = = 5.7 Z b d b  60.6 0,8 Trong đó: : hệ số phân bố không tải trọng cho viên bi Từ khe hở tương đối chọn tải trọng riêng dọc trục q a theo đồ thị hình 8.10 TKHDĐCK I để xác định ứng suất lớn lớn max > [max] Ta tiến hành chọn lại vật liệu 35XM (b = 1600MPa ch = 1400 MPa ) ta tiến hành thiết kế kiểm nghiệm lại, ta có max = 2200 MPa < [max] = (2.8 …3) ch = 3920 MPa  Thoả mãn điều kiện bền 65 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ... ĐAI ỐC – BI: I KẾT CẤU BỘ TRUYỀN: Bộ truyền vít me – đai ốc bi thường dùng chuyển độngchạy dao máy công cụ NC, CNC dùng máy cơng cụ máy mài, máy doa tốc độ loại máy khác Đôi dùng máy tiện, đầu... trung gian hộp tốc độ để tính tốn thiết kế ) Hình 8: Hĩnh vẽ kết cấu trục I.TÍNH TỐN THIẾT KẾ TRỤC (BẰNG TAY) BAO GỒM CÁC BƢỚC SAU ĐÂY: - Chọn vật liệu - Tính thiết kế trục + Xác định tải trọng tác... dẫn di động xà, trụ … máy cơng cụ hạng nặng Ngồi cịn dùng truyền dẫn loại máy có chuyển động tịnh tiến máy bào giường, máy chuốt Các ưu điểm : Khắc phục độ rơ khớp ren, chịu lực kéo với kết cấu