tiêu chuẩn máy vít me

TCVN TIÊU CHU ẨN QUỐC GI A TCVN 8301 : 2009 Xuất lần CƠNG TRÌNH THỦY LỢI – MÁY ĐĨNG MỞ KIỂU VÍT – U CẦU THIẾT KẾ, KỸ THUẬT TRONG CHẾ TẠO, LẮP ĐẶT, NGHIỆM THU Hydraulics structures - Technical requirements for operating screw mechanism designing, manufacturing, acceptance, trasfer HÀ NỘI - 2009 TCVN 8301 : 2009 TCVN 8301 : 2009 Mục lục Trang Lời nói đầu Phạm vi áp dụng: Thuật ngữ định nghĩa Ký hiệu máy đóng mở kiểu vít Yêu cầu chung kỹ thuật Yêu cầu vật liệu Yêu cầu kỹ thuật thiết kế Yêu cầu kỹ thuật chế tạo 10 Ghi nhãn sơn phủ 12 Lắp đặt máy cơng trình 13 10 Vận hành máy 13 11 Quy trình vận chuyển xếp kho 13 12 Nghiệm thu, bàn giao 15 Phụ lục A (Quy định): Vật liệu chế tạo phận máy đóng mở kiểu vít 17 Phụ lục B (Tham khảo): Thiết kế phận truyền động máy đóng mở kiểu vít 21 TCVN 8301 : 2009 Lời nói đầu TCVN 8301 : 2009 chuyển đổi từ 14 TCN 190 : 2006 theo quy định khoản điều 69 Luật Tiêu chuẩn Quy chuẩn kỹ thuật điểm a, khoản điều Nghị định số 127/2007/NĐ-CP ngày 01 tháng năm 2007 Chính phủ quy định chi tiết thi hành số điều Luật Tiêu chuẩn Quy chuẩn kỹ thuật TCVN 8301 : 2009 Trung tâm Khoa học Triển khai kỹ thuật thủy lợi thuộc trường Đại học Thủy lợi biên soạn, Bộ Nông nghiệp Phát triển nông thôn đề nghị, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng thẩm định, Bộ Khoa học Công nghệ công bố TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCVN 8301 : 2009 Cơng trình thủy lợi - Máy đóng mở kiểu vít Yêu cầu kỹ thuật thiết kế, chế tạo, lắp đặt, nghiệm thu Hydraulics structures - Technical requirements operating screw mechanism designing, manufacturing,acceptance, trasfer Phạm vi áp dụng 1.1 Tiêu chuẩn quy định yêu cầu thiết kế, chế tạo, lắp đặt, nghiệm thu, bàn giao máy đóng mở kiểu vít dùng để nâng cửa van cơng trình thuỷ lợi, thuỷ điện, giao thông, cải tạo môi trường 1.2 Tiêu chuẩn áp dụng cho máy đóng mở kiểu vít thuộc loại hình: chế tạo mới, sửa chữa, phục hồi, nâng cấp mở rộng 1.3 Khi nghiên cứu, thiết kế, chế tạo, lắp đặt, việc tuân theo quy định tiêu chuẩn phải tuân thủ tiêu chuẩn hành khác có liên quan Thuật ngữ định nghĩa 2.1 Máy đóng mở kiểu vít (Operating screw mechanism) Thiết bị khí thuỷ cơng dựa nguyên lý truyền động vít - đai ốc Đai ốc quay chỗ làm trục vít chuyển động tịnh tiến kéo cửa van lên xuống theo phương dọc trục 2.2 Lực đóng mở (Power of press and lift) Lực thắng lực cản lớn nhất, xác định vị trí bất lợi đóng mở cửa van 2.3 Máy đóng mở kiểu vít quay tay (Screw mechanism operated by hand) Máy đóng mở dẫn động tay quay TCVN 8301 : 2009 2.4 Máy đóng mở kiểu vít chạy điện (Screw mechanism operated by electric power) Máy đóng mở dẫn động động điện 2.5 Nguồn động lực (transfer element) Nguồn động lực hay phận truyền lực động điện quay tay 2.6 Hộp giảm tốc (Gear box) Bộ phận truyền động từ nguồn động lực đến vít me 2.7 Hộp chịu lực (Carrier-box) Bộ phận truyền chuyển động quay từ hộp giảm tốc thành chuyển động tịnh tiến trục vít truyền tải trọng đóng mở xuống Hộp chịu lực gọi giá đỡ thân máy, saxi máy đóng mở 2.8 Trục vít (Ballscrews) Trục có ren chuyển động tịnh tiến làm nhiệm vụ đóng mở cửa van 2.9 Bộ phận thị hạn chế hành trình (Indicator odometer) Cơ cấu báo độ mở cho phép cửa van đóng mở khoảng hành trình xác định trước 2.10 Hạn chế mômen tải (Overload momentum protection) Cơ cấu ngắt nguồn điện động mô men cản lớn mômen tải động giá trị định, nhằm bảo vệ an toàn cho máy Ký hiệu Máy đóng mở kiểu vít ký hiệu QVĐn đó: Q trị số biểu thị lực đóng mở máy đóng mở, tấn; V kiểu máy đóng mở trục vít - đai ốc; Đ biểu thị máy đóng mở chạy điện quay tay; TCVN 8301 : 2009 n biểu thị số trục vít - đai ốc; n có giá trị VÍ DỤ: Máy 10VĐ1 loại máy đóng mở kiểu trục vít – đai ốc có lực đóng mở 10 tấn, chạy điện (kết hợp quay tay khơng có điện), có 01 trục vít – đai ốc Yêu cầu chung 4.1 Máy đóng mở chạy điện phải có phận quay tay điện phải có tiếp điểm hành trình (tiếp điểm cuối) để tác động dừng đóng (hoặc mở) cửa cửa van đóng (mở) hồn tồn 4.2 Các động máy đóng mở kiểu vít làm việc tới 40 % mômen xoắn yêu cầu Động chế tạo theo tiêu chuẩn IEC 34, làm việc điện áp lưới thay đổi phạm vi ±10 % so với điện áp định mức Động đặt trời phải có vỏ bảo vệ cấp IP54 4.3 Động phải có hộp che để tránh tác động xấu môi trường trang bị bảo vệ sau: - Bảo vệ chống tải; - Bảo vệ chống ngắn mạch; - Bảo vệ chống điện áp; - Bảo vệ chống áp; - Bảo vệ chống pha; - Bảo vệ chống kẹt rô to Yêu cầu vật liệu 5.1 Khi thiết kế cần phải lựa chọn loại vật liệu tiêu chuẩn hoá 5.2 Phải ghi rõ đầy đủ vẽ chế tạo yêu cầu kỹ thuật loại vật liệu dùng để chế tạo chi tiết, phận máy 5.3 Vật liệu trước đưa chế tạo phận chịu lực trục, gối đỡ, hộp chịu lực, bánh răng, khớp nối, vít phải có nhãn mác theo quy định, chứng nhà sản xuất, nguồn gốc xuất xứ rõ ràng, lấy mẫu để kiểm tra phịng thí nghiệm hợp chuẩn Vật liệu sử dụng phải theo dẫn vẽ thiết kế chế tạo 5.4 Trước sử dụng, thép phải nắn thẳng, phẳng làm gỉ, dầu mỡ 5.5 Que hàn phải có nhãn mác, xuất xứ rõ ràng, đảm bảo chất lượng, tiêu phù hợp với loại thép hàn vẽ thiết kế, đảm bảo tính chất lý bảo quản theo quy định 5.6 Vật liệu sơn phủ, bảo vệ bề mặt làm việc tiếp xúc môi trường phải lựa chọn theo yêu cầu kỹ thuật thiết kế, đảm bảo chất lượng yêu cầu kỹ thuật Vật liệu sơn phủ phải ghi đầy đủ nhãn mác, hạn sử dụng, tính chất hố lý rõ ràng Khơng sử dụng loại sơn phủ tự pha chế chưa công nhận hay loại sơn phủ không rõ nguồn gốc TCVN 8301 : 2009 5.7 Vật liệu gioăng chặn dầu mỡ phải sản xuất sở chuyên ngành, có chứng tiêu lý, hoá học bảo đảm khả làm việc môi trường khắc nghiệt 5.8 Vật liệu chế tạo phận máy tham khảo Phụ lục A Yêu cầu thiết kế 6.1 Lựa chọn thông số máy Các thông số sau máy đóng mở kiểu vít bắt buộc phải lựa chọn trước thiết kế máy: a) Lực đóng mở Q, kN N; b) Hành trình đóng mở Lmax, m; c) Thời gian đóng mở điện Tđ, min; d) Thời gian đóng mở quay tay Tqt, min; e) Chế độ làm việc 6.2 Tính toán chọn động phân bố tỷ số truyền Sau lập sơ đồ truyền động máy (Hình A.1; Phụ lục A) tiến hành chọn công suất động tỷ số truyền máy 6.3 Chọn công suất động Công suất động (Nđc) phải thoả mãn điều kiện : Nct = Nđc ≥ Nct Q.v ∑η ∑η = η1n η2 η3 η4n v= H max T đó: Nct cơng suất tính tốn, kW ; Q lực đóng mở, kN; v tốc độ đóng mở van, mm/s; Hmax chiều sâu nước lớn trước van, mm; T thời gian đóng mở cửa van, s; ∑η hiệu suất truyền động; η1 hiệu suất truyền động trục vít – bánh vít: η1 = 0,75 với trục vít đầu mối; η1 = 0,75 với trục vít đầu mối; (1) (2) (3) TCVN 8301 : 2009 η1n hiệu suất cặp bánh thẳng với n số cặp bánh răng; η hiệu suất truyền bánh côn; η3 hiệu suất truyền trục vít-đai ốc; η 4n hiệu suất cặp ổ lăn với n số cặp ổ lăn 6.4 Xác định tỷ số truyền động phân phối tỷ số truyền máy 6.4.1 Tỷ số truyền động chạy điện áp dụng công thức (4) id = nd / c = iGT.iCL nd / oc (4) đó: iGT tỷ số truyền hộp giảm tốc; iCL tỷ số truyền hộp chịu lực Bảng 1- Bảng tra tỷ số truyền động Q, kN iđ iGT iCL ≤ 20 70,38 17,6 4,0 ≥ 30 352 17,6 20 6.4.2 Tỷ số truyền động đóng mở quay tay áp dụng công thức (5) (6) iqt = M d /o M qt Mqt = P.r.m.k (5) (6) đó: Mđ/ơ mơ men cần thiết quay đai ốc trục vít me; Mqt mơ men trục tay quay; P lực người; r bán kính tay quay; m số người; k hệ số quay không Tỷ số truyền động đóng mở quay tay tăng lên tỷ lệ thuận theo lực nâng, chọn theo Bảng TCVN 8301 : 2009 Bảng - Tỷ số truyền động tăng theo lực nâng Q, kN ≤2 10 20 ≥ 30 iqt 6 14 70 6.5 Thiết kế truyền động Sau tính tốn chọn động cơ, phân phối tỷ số truyền động, chọn hộp giảm tốc, yêu cầu tính tốn truyền động bánh cơn, truyền động vít đai ốc, truyền động trục vít – bánh vít Cách tính tốn thiết kế tham khảo Phụ lục B tham khảo tài liệu thiết kế khí hành Yêu cầu chế tạo 7.1 Yêu cầu kỹ thuật gia công xưởng 7.1.1 Gia công khí 7.1.1.1 Các phơi thép phải cắt máy cắt, máy cưa, trường hợp ngoại lệ cắt khí ơxy Khơng cắt thép que hàn 7.1.1.2 Phôi thép sau cắt phải tẩy ba via, xỉ, không để cục gồ ghề mm bề mặt khơng có vết rạn nứt 7.1.1.3 Khi sử dụng phôi đúc gang thép, phải bảo đảm chất lượng phôi đúc bảo đảm kích thước phơi có tính đến độ dư gia cơng phù hợp yêu cầu vẽ thiết kế theo tiêu chuẩn hành Cho phép có khuyết tật chiều sâu khuyết tật không lớn 10 % chiều dày phôi đúc Được phép hàn vá khuyết tật phải đảm bảo theo quy định tiêu chuẩn liên quan 7.1.1.4 Độ xác gia cơng chế tạo tất chi tiết phải tuân thủ vẽ thiết kế, trường hợp không quy định cụ thể sai số chế tạo khơng thấp cấp theo tiêu chuẩn liên quan 7.1.1.5 Khi gia cơng chi tiết có độ xác cao bánh răng, bánh vít, trục vít phải lập quy trình cơng nghệ chế tạo 7.1.1.6 Độ khơng đồng trục, độ ôvan, độ lệch rãnh then so với đường tâm chuẩn khơng lớn 1/2 dung sai kích thước đường kính ngõng trục nơi lắp ghép bánh răng, ổ bi 7.1.1.7 Độ đảo vai trục lấy theo cấp xác IT8 theo kích thước đường kính trục 7.1.1.8 Vỏ hộp giảm tốc, vỏ hộp chịu lực: Các bề mặt lắp ghép, nắp phải gia công nhẵn, phẳng đạt cấp xác theo tiêu chuẩn liên quan 7.1.1.9 Dung sai khoảng cách trục gia công không thấp cấp theo tiêu chuẩn liên quan 7.1.1.10 Các khớp nối trục : Độ đảo hướng tâm mặt mút lấy ± 0,005.D khớp 7.1.1.11 Ren vít - Đai ốc : Được chế tạo theo ren thang ren chữ nhật theo cấp xác TCVN ren vít - đai ốc 10 TCVN 8301 : 2009 K hệ số tải trọng, xác định theo (B38); β góc nghiêng (bánh thẳng β = 0); y hệ số dạng răng, xác định theo Bảng B.4 Bảng B.4 - Trị số hệ số dạng y f0 = Hệ số dịch chỉnh x Số tương - 0,6 - 0,2 đương Zt® 0,2 0,6 Hệ số dạng y 12 - - 0,382 0,53 - - 13 - - 0,388 0,53 - - 14 - - 0,395 0,53 - - 15 - 0,268 0,400 0,53 0,618 - 16 - 0,278 0,404 0,53 0,615 - 17 - 0,286 0,410 0,53 0,610 - 18 - 0,296 0,415 0,53 0,610 - 19 - 0,303 0,420 0,53 0,607 - 20 - 0,313 0,425 0,53 0,604 - 22 - 0,330 0,434 0,53 0,600 - 24 - 0,345 0,442 0,53 0,596 - 26 0,263 0,360 0,460 0,53 0,591 - 28 0,273 0,368 0,412 0,455 0,53 0,588 30 0,285 0,376 0,417 0,460 0,529 0,588 33 0,296 0,386 0,426 0,466 0,529 0,580 36 0,315 0,396 0,435 0470 0,529 0,576 39 0,324 0,403 0,442 0,475 0,529 0,572 42 0,333 0,410 0,446 0,479 0,529 0,568 45 0,344 0,415 0,452 0,485 0,528 0,566 50 0,355 0,423 0,458 0,488 0,528 0,560 65 0,388 0,445 0,471 0,495 0,527 0,545 80 0,408 0,458 0,480 0,496 0,523 0,534 100 0,426 0,468 0,482 0,496 0,518 0,525 300 - - 0,496 - - - CHÚ THÍCH: Khi fo = 0,8 giá trị hệ số y=y/0,8 + mtb mơ đun trung bình ; + Kb hệ số tăng bền nghiêng so với thẳng; Kb = thẳng; Kb = 1,2 - 1,4 nghiêng; 31 TCVN 8301 : 2009 + Kiểm nghiệm độ bền uốn cho bánh có tích số y.[σu] nhỏ + Số tương đương Ztđ xác định theo công thức: Z td = Z1 cos δ1 (B.44) Z td = Z2 cos δ (B.45) B.2.10 Kiểm nghiệm tải Kiểm nghiệm tải mở máy, phanh hãm… theo ứng suất tiếp xúc cực đại ứng suất uốn cực đại σ TX max = σ TX K qt ≤ [σ TX ]max (B.46) σ U max = σ U K qt ≤ [σ U ]max (B.47) đó: Kqt hệ số tải: K qt = M max ; M (B.48) M Mmax mô men xoắn danh nghĩa mô men tải trục bánh nhỏ bánh lớn; [σTX]max [σU]max ứng suất tiếp xúc, ứng suất uốn tải xác định theo Bảng B.5 Bảng B.5- Ứng suất tiếp xúc tải ứng suất uốn tải Vật liệu bánh Thép Độ cứng HB [σTX]max [σU]max ≤ 350 3,1 σc 0,8.σc > 350 41,3 HRC 0,36 σb 1,8.σb 0,6σb Gang CHÚ THÍCH : Ứng suất tải, N/mm2 σc σb ứng suất chảy ứng suất bền vật liệu bánh B.3 Thiết kế truyền trục vít – bánh vít B.3.1 Chọn vật liệu - Trục vít trục bánh vít: C45; 40X 40 XH; - Thân bánh vít: C35 C45; - Vành bánh vít: vật liệu bánh vít chọn theo vận tốc trượt Vs: + Khi Vs ≥ m/s: dùng đồng thiếc; + Khi Vs < m/s: dùng đồng không thiếc đồng thau; 32 TCVN 8301 : 2009 + Khi Vs < m/s: dùng gang GX12-28; GX15-32 GX18-36; - Vận tốc trượt Vs tính theo cơng thức: Vs = 8,8.10−3 N1.u.n12 , m/s ; (B.49) đó: N1 cơng suất trục vít, kW; n1 số vịng quay trục vít, r/min ; u = n2/n1 = Z2/Z1 làtỷ số truyền - Cơ tính thành phần hố học vật liệu chi tiết truyền xác định theo Điều B.3.6 B.3.2 Tính tốn truyền động df d a2 d1 a2 df1 Qw df2 d2 da2 h d2 b1 df1 d1 da1 Hình B.3 - Các thơng số truyền trục vít- bánh vít B.3.2.1 Xác định khoảng cách tâm, mm áp dụng theo công thức (B.50) Z  M2.K , a =31. +1 q  3 Z2  [σTX ] q    đó: (B.50) Z2 số bánh vít; q= d1 ≥ (0, 25 ÷ 0,30) Z hệ số đường kính trục vít, xác định theo mô đun tiêu chuẩn m m theo Bảng B6; tính tốn sơ ban đầu lấy q = 10; 33 TCVN 8301 : 2009 Bảng B.6 - Trị số tiêu chuẩn hệ số đường kính q m 2; 2,5; 3,15; ; 5; 6,3; 8; 10; 12; 5; 16; 20 Dãy 6,3; 8; 10*; 12,5**; 16; 20; 25 Dãy 7,1; 9; 11.2; 14; 18; 22,4 q CHÚ THÍCH : 1) * Khơng dùng trị số m = 2; ** Không dùng trị số m = 2,5; 2) Ưu tiên dùng dãy 1; 3) Trường hợp thật cần thiết chọn m theo dãy 2: m = 1,5; 3; 3,5; 6; 7; 18 + M2 : Mô men xoắn trục bánh vít, tính N.mm; M2 = N2 , ω2 (B5.1) + N2 : Công suất bánh vít, tính Rad/s; N2 = : N CT , η η (B.52) ω2 vận tốc vịng bánh vít, Rad/s; NCT cơng suất trục vít me; η3 hiệu suất truyền trục vít me; η4 hiệu suất cặp ổ lăn; K hệ số tải trọng: K = KHβ.Kd ; (B.53) : KHβ hệ số phân bố không tải trọng chiều rộng vành răng: Z  KHβ = +   (1 − χ ) , θ  (B.54) θ hệ số biến dạng trục vít xác định theo Bảng B.7; χ hệ số phụ thuộc vào đặc tính tải trọng: χ = 1,0 : tải trọng không thay đổi; χ = 0,6 : tải trọng thay đổi; χ = 0,3 : tải trọng thay đổi lớn; Khi tải trọng không thay đổi: KHβ = 1; Kd hệ số tải trọng động xác định theo Bảng B.8; [σTX] - ứng suất tiếp xúc cho phép bánh vít, chọn theo Bảng B.9 34 TCVN 8301 : 2009 Bảng B.7- Hệ số biến dạng trục vít θ Hệ số đường kính trục vít Số mối ren Z1 6,3 7,1 10 11,2 12,5 14 16 18 20 44 57 72 89 108 127 157 190 240 292 349 36 45 57 71 86 102 125 152 190 230 276 30 37 47 58 70 82 101 123 152 185 220 Bảng B.8 - Trị số hệ số tải trọng động Kd Cấp xác Vận tốc trượt Vs, m/s ≤ 1,5 - - 1,1 1,3 - 1,2 1,3 7,5 1,1 1,3 - 12 1,1 1,2 - - ≥ 18 1,3 - - - Bảng B.9 - Trị số ứng suất tiếp xúc cho phép bánh vít [σTX] Vật liệu Бpoφ Бpoφ БpoЦ БpoЦc БpAЖ БpAЖ ЛAЖMЦ GX bánh vít 10.1 10.1 6.6.3 6.6.3 9-4 10-4-4Л 66-6-3-2 15-32 Phương Khuôn Khuôn Khuôn Khuôn Khuôn Khuôn kim Khuôn kim Khuôn pháp đúc cát kim loại cát kim loại cát loại loại cát Vận tốc [σTX], N/mm2 trượt,m/s ≤ 0,5 182 195 172 127 179 192 169 195 173 187 154 85 167 181 149 - 160 175 141 - 150 164 128 - 138 152 118 - CHÚ THÍCH : 105÷157 150÷220 165÷246 89÷133 [σTX] bảng ứng với độ cứng trục vít lớn HRC 45 35 TCVN 8301 : 2009 B.3.2.2 Tính mơ đun theo công thức: m= 2.a q + Z2 (B.55) Kết tính tốn lấy chọn theo mơ đun tiêu chuẩn trị số sát giá tính cho bảng B.3.2.3 Tính hệ số dịch chỉnh theo cơng thức: x= a − 0,5(q + Z ) m (B.56) B.3.2.4 Xác định kích thước chủ yếu trục vít bánh vít sau: a) Đường kính vịng chia trục vít d1 bánh vít d2, tính mm: d1 = q.m, (B.57) d2 = Z2.m, (B.58) : q hệ số đường kính trục vít xácđịnh theo bảng 6; m mơ đun tính tốn theo (B55) xác định lại theo mô đun tiêu chuẩn; Z2 số bánh vít ; b) Đường kính vịng đỉnh trục vít da1 bánh vít da2 : da1 = d1 + 2.m = ( q+Z2 ), mm (B.59) da2 = m.( Z2 + + 2.x ), mm (B.60) đó: x hệ số dịch chỉnh, xác định theo (B56) c) Đường kính vịng đáy trục vít df1 bánh vít df2 df1 = m.( q + Z2 ), mm (B.61) df2 = m.( Z2 – 2,4 + 2.x ), mm (B.62) d) Đường kính ngồi bánh vít; daM2 daM2 ≤ da2 + 2.m Z1 = Z1 = daM2 ≤ da2 + 1,5 m Z1 = Z1 = (B.63) e) Chiều rộng trục vít b1 bánh vít b2 xác định theo công thức Bảng B.10 36 TCVN 8301 : 2009 Bảng B.10 - Chiều rộng trục vít b1 bánh vít b2 Số mối ren trục vít Z1 Chiều rộng trục vít b1 x = - 1,0 ≥ ( 10,5 + Z1 ).m ≥ ( 10,5 + Z1 ).m x = - 0,5 ≥ ( + 0,06.Z2 ).m ≥ ( 9,5 + 0,09.Z2 ).m x=0 ≥ ( 11 + 0,06.Z2 ).m ≥ ( 12,5 + 0,1.Z2 ).m x = + 0,5 ≥ ( 11 + 0,1.Z2 ).m ≥ ( 12,5 + 0,1.Z2 ).m x = + 1,0 ≥ ( 12 + 0,1.Z2 ).m ≥ ( 13 + 0,1.Z2 ).m hệ số dịch chỉnh Chiều rộng bánh vít b2 ≤ 0,75.da1 ≤ 0,67.da1 B.3.2.5 Sau tính tốn xác định kích thước truyền hệ số tải trọng tiến hành kiểm tra bánh vít độ bền tiếp xúc theo cơng thức sau: Z  M K  +  170  q  ≤ σ σtx = [ tx ] Z2 a q ( B.64 ) đó: M2 mơ men xoắn trục bánh vít xác định theo (B51); K hệ số tải trọng xác định theo công thức (B53) sau có kích thước truyền; Z2 số bánh vít; q hệ số đường kính trục vít; [σtx] ứng suất tiếp xúc cho phép xác định lại theo vận tốc trượt Vs CHÚ THÍCH: Sau tính tốn kiểm tra σtx lớn [σtx] 5% (bộ truyền làm việc tải ) thấp [σtx] 15 % (bộ truyền làm việc thấp tải), cần thay kích thước truyền kiểm tra lại độ bền tiếp xúc bánh vít Kiểm nghiệm vít độ bền uốn phải thoả mãn yêu cầu ứng suất uốn sinh chân B.3.2.6 bánh vít khơng vượt ứng suất uốn cho phép xác định theo công thức sau: σu = 1, 2.M K ≤ [σ u ] Z y.b2 m (B.65) đó: K hệ số tải trọng xác định lại theo công thức (B.53) sau có kích thước truyền; Z2 số bánh vít; y hệ số dạng xác định theo Bảng B.4; 37 TCVN 8301 : 2009 b2 chiều rộng bánh vít, mm; [σu] ứng suất uốn cho phép xác định theo Bảng B.11 Bảng B.11 - Ứng suất uốn cho phép [σu] Vật liệu bánh vít Phương pháp đúc Ứng suất uốn cho phép [σu], N/mm2 Бpo φ Бpo φ БpoЦ БpoЦc БpAЖ БpAЖ ЛAЖMЦ GX 10.1 10.1 6.6.3 6.6.3 9-4 10-4-4 66-6-3-2 15-32 Khuôn Khuôn Khuôn Khuôn Khuôn Khuôn Khuôn Khuôn cát kim loại cát kim loại cát kim loại kim loại cát 19 ÷ 35 28 ÷ 51 18 ÷ 32 21 ÷ 38 41 ÷ 75 53 ÷ 98 57 ÷ 104 29 B.3.2.7 Kiểm nghiệm bánh vít tải mở máy, phanh hãm theo ứng suất tiếp xúc cực đại ứng suất uốn cực đại, áp dụng công thức sau: σtxmax = σtx K qt ≤ [σtx]max (B.66) σumax = σu.Kqt ≤ [σu]max (B.67) Kqt = M max hệ số tải M Mmax M mô men xoắn danh nghĩa mơ men xoắn q tải trục bánh vít ; [σu]max [σtx]max ứng suất uốn tải ứng suất tiếp xúc tải cho phép xác định theo Bảng B.12 Bảng B.12 - Ứng suất tiếp xúc tải ứng suất uốn tải Ứng suất tải, N/mm2 Vật liệu bánh vít [σtx]max , N/mm2 [σu]max , N/mm2 Đồng pha thiếc σch - Đồng khơng thiếc σch 0,8 σch 260 ÷ 300 0,6 σb Gang B.3.3 Tính tốn thiết kế trục B.3.3.1 Yêu cầu chung Các trục truyền máy đóng mở kiểu vít gồm có trục bánh cơn, trục vít vơ tận, tiếp nhận mơ men xoắn dẫn động từ tay quay (khi quay tay) từ động (khi chạy điện) truyền chuyển động quay 38 TCVN 8301 : 2009 cho đai ốc chịu lực đưa vít me chuyển động tịnh tiến theo chiều Tính tốn thiết kế trục tiến hành trình tự theo bước sau: - Chọn vật liệu; - Tính thiết kế trục độ bền; - Kiểm nghiệm trục độ bền mỏi độ cứng B.3.3.2 Chọn vật liệu Trục bánh trục vít vơ tận máy đóng mở kiểu vít thường chế tạo từ thép C45 Với máy đóng mở quay tay có sức nâng đến chế tạo thép CT51 B.3.3.3 Tính thiết kế trục độ bền B.3.3.3.1 Tải trọng chủ yếu tác dụng lên trục mô men xoắn lực tác dụng ăn khớp biểu thị theo sơ đồ Hình B.4 B.3.3.3.2 Xác định lực tác dụng lên trục truyền bánh theo phương pháp sau đây: a) Lực vịng Ft1 Ft2: Lực vòng Ft1 Ft2, N xác định theo công thức sau: Ft1 = 2.M , dTb1 (B.68) Ft2 = 2.M , dTb (B.69) M2 ω2 ω1 Fr1 Fr2 Ft2 ω2 Ft1 Fa2 Fr2 Fa1 Ft1 Fr1 Ft2 M Fa1 Fa2 ω1 M M2 Hình B.4 - Sơ đồ lực tác dụng lên trục từ truyền trục vít–bánh vít truyền côn 39 TCVN 8301 : 2009 b) Lực hướng tâm Fr1 Fr2: Fr1 = Ft1.tgα.cosδ1 , N (B.70) Fr2 = Ft2.tgα.cosδ2 , N (B.71) c) Lực dọc trục Fa1 Fa2 : Fa1 = Ft1.tgα.sinδ1 , N (B.72) Fa2 = Ft2.tgα.sinδ2 , N (B.73) đó: M1, M2 mô men xoắn trục bánh côn nhỏ bánh côn lớn M1 = M2 , N.mm η i ; (B.74) M2 xác định theo (B41); Với η hiệu suất truyền, i tỷ số truyền; dTb1 , dTb2 đường kính trung bình bánh nhỏ bánh cơn; α = 20o góc ăn khớp; δ1 δ2 góc chia bánh côn nhỏ bánh côn lớn B.3.3.3.3 Xác định lực tác dụng lên trục truyền trục vít – bánh vít: a) Lực dọc trục Fa1 lực vòng Ft2 : Fa1 = Ft2 = 2.M ,N d2 (B.75) b) Lực vòng Ft1 lực dọc trục Fa2 : Ft1 = Fa2 = 2.M ,N d1 (B.76) c) Lực hướng tâm Fr1 Fr2 : Fr1 = Fr2 = Ft2.tgα (B.77) đó: M1 M2 mơ men xoắn trục vít trục bánh vít; M1 = M2 , N.mm ; η i Với η hiệu suất truyền; (B.78) i tỷ số truyền; d1, d2 đường kính vịng chia trục vít bánh vít; 40 TCVN 8301 : 2009 α = 20o góc profin mặt cắt dọc trục vít B.3.3.3.4 Tính tốn xác định đường kính trục sau: a) Đường kính đầu trục bánh nhỏ trục vít xác định sơ theo mô men xoắn trục: d1 = M1 0, 2.[τ ] (B.79) đó: M1 mơ men xoắn trục xác định theo (B.74) (B.78); [τ] = 20 N/mm2 ÷ 35 N/mm2 ứng suất xoắn cho phép b) Sau tính tốn, kết kích thước d1 làm trịn số chọn theo kích thước đường kính tiêu chuẩn ổ lăn bạc dẫn c) Đường kính trục vị trí lắp bánh nhỏ xác định theo (B.79) với [τ] = 10 ÷ 20 theo mơ men tương đương: d2 = M td 0,1.[σ u ] (B.80) M td = M u + M 12 , N.mm (B.81) M u = M x12 + M y12 , N.mm (B.82) đó: Mtd mơ men tương đương xác định theo công thức trên; Mu mô men uốn tổng, xác định theo momen mặt phẳng thẳng đứng Mx1 mô men mặt phẳng ngang My1 ; [σu] = 20 N/mm2 ÷ 35 N/mm2 ứng suất uốn cho phép thép chế tạo trục d) Đường kính trục đoạn cịn lại xác định sau xác định đường kính đầu trục vị trí lắp bánh sở công nghệ lắp ghép (dễ tháo lắp, cố định trục chi tiết trục) B.3.3.4 Chọn khoảng cách mố đỡ chiều dài đoạn trục Khoảng cách gối đỡ (khoảng cách tâm hai ổ đỡ) xác định theo chiều dài máy bánh chiều rộng thành hộp (ở vị trí lắp ổ lăn ổ trượt), khe hở bánh bánh với thành hộp 41 TCVN 8301 : 2009 B.3.4 Tính kiểm nghiệm trục độ bền mỏi Sau xác định đường kính trục số kích thước cần kiểm nghiệm trục độ bền mỏi tiết diện nguy hiểm theo điều kiện sau: nσ nτ n= nσ2 + nτ2 ≥ [n ] (B.83) đó: n hệ số bền tính tốn; [n] = 1,3 ÷ 1,5 hệ số bền cho phép thông thường; [n] = 2,5 ÷ hệ số bền cho phép đảm bảo độ cứng (không cần kiểm nghiệm độ cứng trục); nσ hệ số an toàn theo ứng suất pháp; nτ làhệ số an toàn theo ứng suất tiếp: nσ = nτ = σ−1 kσ σa +ψσ σm εσ τ −1 kτ τ a +ψ τ τ m ετ (B.84) (B.85) đó: σ-1 = 0,43σb giới hạn mỏi uốn với chu kỳ đối xứng vật liệu làm trục đối xứng thép bon; σ-1 = 0,35σb giới hạn mỏi uốn với chu kỳ đối xứng vật liệu làm trục thép hợp kim; τ-1 = 0,43σb giới hạn mỏi xoắn với chu kỳ đối xứng; + Biên độ ứng suất pháp: σa = M W u , N/mm2 ; (B.86) đó: Mu mơ men xoắn lớn xác định theo (B82); W mô men chống uốn tiết diện trục xét, mm3 ; σm = trị số trung bình ứng suất pháp ứng suất uốn thay đổi theo chu kỳ đối xứng; + Biên độ ứng suất tiếp trị số trung bình ứng suất tiếp: τa = τm = 42 τ max Mx = , N/mm2 ; 2.Wx (B.87) TCVN 8301 : 2009 : Mx mơ men xoắn, Nmm ; W xl mô men chống xoắn tiết diện trục xét, mm3; kσ kτ hệ số kích thước uốn xoắn xác định theo đường kính trục; Ψσ , Ψτ hệ số tính đến ảnh hưởng chu kỳ thành phần không đổi đến độ bền mỏi xác định theo vật liệu trục B.3.5 Tính kiểm nghiệm trục độ bền tĩnh Để đề phòng khả bị biến dạng lớn phá hỏng tải đột ngột, tiến hành kiểm nghiệm trục độ bền tĩnh theo công thức : σtd = σ + 3.τ ≤ [σ ] (B.88) σ= M u max 0,1.d (B.89) τ= M x max 0,2.d (B.90) [σ] = 0,86.σch (B.91) đó: Mumax mơ men uốn lớn tiết diện nguy hiểm lúc tải, Nmm; Mxmax mô men xoắn lớn tiết diện nguy hiểm lúc tải, Nmm; σch giới hạn chảy vật liệu trục, N/mm2 B.3.6 Tính kiểm nghiệm trục độ cứng B.3.6.1 Tính độ cứng uốn Khi độ võng f trục lớn làm bánh bị nghiêng cịn có góc xoay θ q lớn làm kẹt lăn ổ Tính kiểm nghiệm trục đảm bảo độ cứng uốn theo công thức (B.92) f ≤ [f] θ ≤ [θ] (B.92) : [f] độ võng cho phép: [f] = 0,0002.l ÷ 0,0003.l, với l khoảng cách gối đỡ; [θ] = 0,005 rad góc xoay cho phép ổ lăn; 43 TCVN 8301 : 2009 [θ] = 0,001 rad góc xoay cho phép đối vơi ổ trượt B.3.6.2 Tính độ cứng xoắn - Tính kiểm nghiệm độ cứng xoắn trục theo công thức: ϕ= M l ≤ [ϕ ] G.J o (B.93) đó: G = 8.104 N/mm2 mô đun đàn hồi trượt; Jo = π.d4/32 mm4 mơ men qn tính độc cực; l chiều dài đoạn trục tính, mm - Tại tiết diện trục có rãnh then, kiểm nghiệm trục theo công thức: ϕ= k= M 1.l.k ≤ [ϕ] G.J o (B.94) (B.95) h  1 − 4.γ  d  đó: h chiều sâu rãnh then, mm ; Hệ số: γ = 0,5 có rãnh then; Hệ số: γ = 1,2 có rãnh then đối xứng 180o; Góc xoắn cho phép [ϕ] = 30o chiều dài m B.4 Sai số lắp ráp Bảng B.13 - Sai số cho phép lắp ráp Bộ phận lắp Tên sai số Khe hở hướng tâm Hộp giảm tốc, Khe hở biên hộp chịu lực Sai số khoảng cách trục Ổ bi Đường kính ngồi Các đệm đế hộp giảm tốc, động cơ, gối đỡ Hiệu chỉnh Phần bu lông nhô khỏi đai ốc vặn chặt lắp lên bệ máy Độ không đồng tâm trục động hộp giảm tốc, gối đỡ Trị số cho phép Theo TCVN Theo TCVN Theo TCVN Theo TCVN < theo chiều cao vịng ren ÷ vịng ren < 0,3 mm Hộp giảm tốc kín dầu < 1/3 Hộp chịu lực, cụm vít me đai ốc Theo u cầu Bơi trơn 44 TCVN 8301 : 2009 Bảng B.14 - Nhiệt độ dầu Nhiệt độ môi trường, oC Nhiệt độ cuối thời gian thử, oC Răng trụ xoắn 10 ÷ 20 40 Bánh vít trục vít 10 ÷ 20 60 Loại hộp giảm tốc B.5 Các thơng số kích thước máy đóng mở kiểu vít Bảng B.15 – Thơng số kích thước máy đóng mở kiểu vít Thơng số kỹ thuật Loại máy Vận Sức nâng, Tấn Tỷ số tốc truyền nâng I V, m/ph Kích thước, mm Lực Bán Chiều tay kính tay cao dài rộng quay quay, máy máy máy P, kg mm H L B Chiều Chiều Khoảng cách Khối lượng, kg L1 L2 VO 0,5 0,05 20 400 2.120 400 400 125 18 V1 0,05 20 400 2.620 450 450 180 36 V3 0,024 20 400 5.000 900 700 70 600 273 V5 0,2 20 400 5.000 1.010 800 100 600 410 V8 8 0,015 30 400 5.000 1.010 800 140 700 415 V 10 10 0,015 30 400 6.000 1.010 800 140 700 511 V 20 20 14 0,01 30 400 6.000 1.010 800 140 700 613 10 VĐ1 10 70,37 0,116 30 400 6.000 1.430 1.150 200 700 619 20 VĐ2 20 70,37 0,116 30 400 6.000 1.430 1.150 200 700 650 30 VĐ1 30 352 0,027 30 400 6.000 1.550 1.450 450 550 1.722 50 VĐ2 50 352 0,043 60 400 6.000 3.550 1.450 450 550 3.250 100 VĐ2 100 12,3 60 400 6.000 2.100 2.100 4.782 45 ... nhằm bảo vệ an toàn cho máy Ký hiệu Máy đóng mở kiểu vít ký hiệu QVĐn đó: Q trị số biểu thị lực đóng mở máy đóng mở, tấn; V kiểu máy đóng mở trục vít - đai ốc; Đ biểu thị máy đóng mở chạy điện... bánh B.3 Thiết kế truyền trục vít – bánh vít B.3.1 Chọn vật liệu - Trục vít trục bánh vít: C45; 40X 40 XH; - Thân bánh vít: C35 C45; - Vành bánh vít: vật liệu bánh vít chọn theo vận tốc trượt Vs:... Chiều rộng trục vít b1 bánh vít b2 xác định theo công thức Bảng B.10 36 TCVN 8301 : 2009 Bảng B.10 - Chiều rộng trục vít b1 bánh vít b2 Số mối ren trục vít Z1 Chiều rộng trục vít b1 x = - 1,0