Tính bền bộ truyền trục vít

VIII/Tính bền bộ truyền trục vít:Ở bộ truyền trục vits thì các dạng hư hỏng như mòn , dính, tróc rỗ bề mặt là chủ yếu và chưa có công thức tính thỏa đáng.Nên khi tính toán bền cho bộ tru

VIII/Tính bền bộ truyền trục vít:

Ở bộ truyền trục vits thì các dạng hư hỏng như mòn , dính, tróc rỗ bề mặt là chủ yếu và chưa có công thức tính thỏa đáng.Nên khi tính toán bền cho bộ truyền trục vít ta tính theo độ bền tiếp xúc là chủ yếu còn tính theo độ bền uốn chỉ mang tính chất kiểm nghiệm nhưng đối với bộ truyền trục vít có modun nhỏ (Z2>100) hoặc các bộ truyền quay tay thì ta tính theo đọ bền uốn

1.Tính bền theo độ bền tiếp xúc

Ứng dụng công thức Hezt để tính độ bền để tính ứng suất tiếp sinh ra trên

bề mặt bánh răng

= ( Do ông hetz đưa ra năm 1882)

Đối với kim loại, hệ số Poisson 0,3

Ta có:

(7.33) Trong đó: ứng suất tiếp xúc cho phép của vật liệu chế tạo bánh vít (MPa) cường

độ tải trọng, (MPa)

E môdun đàn hồi tương đương (Mpa)

Bán kính cong tương đương

a, Bán kính cong tương đương

H7.1 Bán kính cong trong mặt phẳng dọc trục vít

Bánh vít ăn khớp với trục vít tương tự bánh răng nghiêng ăn khớp với thanh nghiêng ( Tính toán tại tâm ăn khớp (có ứng suất sinh ra lớn nhất) Vì góc nghiêng của răng bánh vít bằng góc nâng ren của trục vít , do đó tương tự khi tính bánh răng trụ răng nghiêng, ta xác định đường kính tương đương

Do đó

Thông thường 0

b, Cường độ tải trọng q n

xác định theo công thức

Trong đó:

KH : hệ số tải trọng tĩnh

Fn: lực pháp tuyến

lH tổng chiều dài tiếp xúc Tổng chiều dài tiếp xúc lH được xác định theo công thức sau:

Trong đó:

: Hệ số tính đến sự giảm chiều dài đường tiếp xúc do cung ăn khớp không bao hết góc 2, thông thường

– hệ số trùng khớp ngang, có giá trị từ 1,8÷2,2 hoặc có thể xác định theo công thức:

Với:

b là chiều dài răng bánh vít :

Thông thường góc ôm 0 và giá trị

Do đó

Thay các giá trị cos và lH vào công thức (7.35)

Ta có

c, Môđun đàn hồi tương đương E được xác định theo công thức

Với:

E1, E2 là modun đàn hồi vật liệu chế tạo trục vít và bánh vít

Nếu trục vít làm bằng thép thì E1 = 2,1.105MPa

Bánh vít làm bằng gang hoặc đồng thanh E2 = 0,9.105MPa

Thì: E = 1,27.105MPa.

Thay các biểu thức vào (1) và lấy giá trị 0, 0, ta thu được công thức tính toán kiểm nghiệm :

Nếu thay thế công thức trên sử dụng để kiểm tra độ bền tiếp xúc trục vít ta

có công thức tính khoảng cách trục gọi là công thức tính toán thiết kế :

, mm Trong đó :

T2: momen xoắn trên bánh vít, Nmm q: hệ số đường kính

Tỷ số thường cho trước Vì sự phân bố tải trọng theo chiều rộng vành răng phụ thuộc vào độ võng trục vít, tức là phụ thuộc vào đường kính trục vít với

hệ số đường kính q, khi z2 lớn ta phải chọn q lớn Tuy nhiên khi tăng q thì góc nâng ren vít giảm , hiệu suất theo công thức (7.9) cũng giảm theo và làm tăng kích thước bộ truyền Do đó chọn tỉ số tốt nhất và trong khoảng từ

0,22÷0,4 thông thường chọn

Sau khi tính khoảng cách trục theo bảng 7.1 ta tính modun m theo công thức sau:

m=

Chọn m theo giá trị tiêu chuẩn , xác định lại giá trị Nếu có yêu cầu , ta có thể chọn theo giá trị tiêu chuẩn, nếu cần thiết phải dịch chỉnh răng

2.Tính bền răng bánh vít theo độ bền uốn

Khi tính bánh vít theo độ bền uốn ta cần chú ý những điểm sau:

- Theo thực nghiệm độ bền bánh vít cao hơn bánh răng nghiêng ( nếu chọn

=) khoảng 40% do hình dạng cong của răng

- Trong vùng ăn khớp có nhiều răng bánh vít ăn khớp, do đó tải trọng tác dụng lên mỗi răng giảm khoảng 1,5 lần

- Chiều dài đáy răng bánh vít là cung tròn lớn hơn b2

Trong thực tế người ta xem bánh vít như bánh răng chủ, răng nghiêng và tính đến các đặc điểm trên Do đó kiểm nghiệm độ bền uốn của răng bánh vít được tính theo công thức:

Trong đó:

KF: hệ số tải trọng tĩnh

b2 : chiều rộng bánh vít (mm)

: ứng suất uốn cho phép (MPa)

YF: hệ số dạng răng, phụ thuộc vào số răng tương đương

Tra theo bảng 7.10

Vì (vì 0), công thức 7.43 có thể viết:

Trong trường hợp bộ truyền hở quay tay hoặc khi số răng bánh vít lớn ( z2< 100 răng ) , ta thiết kế bánh vít theo độ bền uốn, khi đó xác định môđun m theo công thức sau:

3, Tính toán nhiệt

Khi làm việc do vận tốc ma sát lớn, trong bộ truyền trục vít sinh ra rất nhiều nhiệt làm dầu bị nóng lên Khi nhiệt dầu vượt quá giới han cho phép [tmax = 950], dẫn đến mất khả năng tải của dầu, đồng thời dễ xảy ra hiện tượng dính Ta cần tính nhiệt độ sinh ra trong bộ truyền theo phương trình cân bằng nhiệt:

(7.46)

Trong đó:

: là hiệu suất bộ truyền

: công suất trên trục vít, Kw

: hệ số tỏa nhiệt có giá trị 12-18 W/(m2.C)

A: diện tích bề mặt thoát nhiệt (m2), có giá trị 20am1,7 trong đó am là khoảng cách trục tính bằng mét

là nhiệt độ dầu, là nhiệt độ môi trường xung quanh (0C)

ᴪ: hệ số thoát nhiệt qua bể máy, thông thường bằng 0,3

Từ công thức (7.46) suy ra nhiệt độ dầu bôi trơn khi làm việc

Trong đó:

là nhiệt độ làm việc cho phép tùy vào loại dầu bôi trơn, có giá trị lớn nhất là 950C

Nếu không thỏa mãn ta phải tăng cường các biện pháp giải nhiệt khác: làm giàn tỏa nhiệt, quạt, nước làm nguội…

4 Tính toán trục vít theo độ bền và độ cứng.

Sauk hi thiết kế bánh vít ta thu được các thông số hình học trục vít và kiểm tra bền trục vít theo ứng suất uốn:

Trong đó:

MF là tổng momen uốn tương đương, xác định theo công thức

Ứng suất uốn cho phép trục vít có thể tra trong bản hoặc xác định như giá trị ứng suất cho phép của trục

Trục vít được khảo sát như trục khi tính toán theo độ cứng với đường kính tính toán theo vòng đáy df1 Độ võng trục vít được xác định theo công thức sau:

Trong đó : l là khoảng cách giữa 2 ổ, sơ bộ có thể chọn l =(0,9…1)d2

tải trọng hướng tâm và lực vòng tác dụng lên bộ truyền

momen quán tính tương đương mặt cắt trục vít , mm4

Giá trị độ võng cho phép = (0,01-0,005)m,với m là modun trục vít.Nếu không thỏa mãn điều kiện trên ta phải tăng hệ số đường kính q hoặc giảm khoảng cách giữa các trục

5, Kết cấu và bôi trơn bộ truyền trục vít

Bộ truyền trục vít được sử dụng phổ biến ở hộp giảm tốc với tỉ số truyền 8÷63

Nếu tỉ số truyền lớn ta sử dụng truc vít hai cấp hoặc một cấp kết hợp với một bánh răng

Vị trí trục vít và bánh vít được bố tri như sau:

- Trục vít nằm dưới: bôi trơn bằng cách ngâm trục vít trong dầu

- Trục vít nằm bên trên: với cách bố trí này sẽ giảm được chúng ta

có thể giảm được mất mát công suất do phải khuấy dầu

- Trục bánh vít nằm ngang, bánh vít thẳng đứng

- Trục vít thẳng đứng, bánh vít nằm ngang

Hai cách bố trí trên rất ít được sử dụng vì khó bôi trơn và dầu hay bị rò rỉ dầu

Trục vít thường được chế tạo liền trục va lắp trên ổ lăn Nếu khoảng cách ổ lớn và sinh ra nhiều nhiệt thì một đầu phải lắp ổ tùy động( ổ đũa trụ ngắn) và một đầu lắp hai ổ đỡ chặn cố định

Nếu khoảng cách giữa hai ổ nhỏ và khi làm việc sinh ra ít nhiệt ta có thể lắp hai ổ đỡ chặn hoặc ổ đũa côn ở hai đầu

Hình 7.13a Kết cấu trục vít và ổ đỡ Nếu khoảng cách giữa hai trục lớn và sinh ra nhiều nhiệt thì một đầu lắp ổ tùy động và một đầu lắp hai ổ đỡ cố định

Hình 7.13b Kết cấu trục vít và ổ đỡ

Hình 7.15 Bản vẽ lắp hộp giảm tốc trục vít

Để tiết kiệm kim loại màu bánh vít thường được cấu tạo bởi hai phần: vành rằng và thân được ché tạo từ thép hoăc gang

Hình 7.14 Kết cấu bánh vít

Xác định dầu bôi trơn theo bảng sau: