Trục vít Chi tiết máy

Chi tiết máy là gì? Chi tiết máy là phần tử có cấu tạo hoàn chỉnh từ các bộ phận cấu thành tạo nên nhiệm vụ chung nhất định. Mỗi phần tử sẽ có chức năng khác nhau nhưng điểm chung là chúng sẽ cấu thành bộ phận nhất định.

12/17/2017 NỘI DUNG 6.1 Khái niệm chung • Khái niệm chung Truyền động trục vít dùng để truyền chuyển động hai trục chéo Tải trọng hiệu suất Tính tốn truyền động trục vít Vật liệu ứng suất cho phép • Trục vít trục có ren, bánh vít bánh 6.1 Khái niệm chung 6.1 Khái niệm chung Trục vít Bánh vít - Trục vít hình trụ: • Trục vít Acsimet • Trục vít Konvolut • Trục vít thân khai • Được chế tạo dao phay lăn trục vít, có hình dạng kích thước giống trục vít ăn khớp với bánh vít 12/17/2017 6.1.2 Các thơng số hình học 6.1.2 Các thơng số hình học  d1 : đường kính chia trục vít  Mođun m m  p tiêu chuẩn hóa  Hệ số đường kính q q d1 m q tiêu chuẩn theo m 6.1.2 Các thơng số hình học  6.1.2 Các thơng số hình học Số ren trục vít số bánh vít - Số ren trục vít z1 = 1, 2, - Số bánh vít z2 = uz1 z2 ≥ 26 (tránh cắt lẹm chân răng) z2 ≤ 80 (tránh gây nên biến dạng trục vít)  Góc vít  tg  pz z1 p mz1 z1    d1 d1 d1 q 12/17/2017 6.1.2 Các thông số hình học  6.1.2 Các thơng số hình học Dịch chỉnh hệ số dịch chỉnh Dịch chỉnh nhằm đảm bảo khoảng cách trục  Độ xác chế tạo o Trục vít nhạy với sai số lắp ghép dung sai khoảng cách trục vị trí mặt trung x : hệ số dịch chỉnh bình bánh vít địi hỏi chặt chẽ x.m : khoảng dịch chỉnh o Khi cắt BV phải dùng dao có kích thước giống Có 12 cấp xác TV ăn khớp với BV -> dịch chỉnh tiến hành BV • Khoảng cách trục a  m ( q  Z  x) 6.1.3 Các thông số động học a 6.1.3 Các thông số động học Vận tốc vòng tỷ số truyền Nhận xét pz TV quay vòng -> BV quay vòng d TV quay n1 vòng -> BV quay n2 = n1 10 z1 = 1,2,4, z2min = 26 => u lớn pz vòng d u Tỷ số truyền u  n1  d   m.Z  Z n2 pz Z1 p Z1 11 d pz  d d2 d  => vectơ vận tốc d1tg d1tg d1 v1 ≠ v2 12 12/17/2017 6.1.3 Các thông số động học 6.1.3 Các thông số động học b Vận tốc trượt  Nhận xét vt: vận tốc trượt o vt có trị số lớn o Làm tăng tổn thất ma sát -> nguy bị vt  v1 d1n1  cos  60.1000 cos  v d n mZ Z1 tg   2   v1 d1n1 mqu q cos   vt  1  tg 2  q Z12  q 2 dính mịn lớn v2 o m.n1 Z12  q 19100 vt lớn -> chọn vật liệu có f nhỏ 1 v2 v1  1 vt 13 6.1.4 Kết cấu trục vít bánh vít  Trục vít chế tạo liền trục  Bánh vít chế tạo rời lắp lên trục Dùng giá trị vt để chọn vật liệu 14 6.1.4 Kết cấu trục vít bánh vít Khi đường kính bánh vít lớn, để tích kiệm kim loại màu => o Làm vành BV vật liệu đắt tiền o Làm mayơ vật liệu khác • 15 16 12/17/2017 6.2 Tải trọng hiệu suất 6.2.1 Lực tác dụng ăn khớp 6.2.1 Lực tác dụng ăn khớp n2 Fr2 Ft1 Ft2 Fa1 Fa2 n1 Fr1 Ft1 Fa1 n1 17 6.2.1 Lực tác dụng ăn khớp 18 6.2.1 Lực tác dụng ăn khớp Ft1  Fa  2T1 d1 Ft1  Fa  2T1 d1 Ft  Fa1  2T2 d2 Ft  Fa1  2T2 d2 Ft1  Fa1tg (   ) Fn '  Fa1 cos  cos(   ) Fr1  Fa1 tg n cos  cos(   ) Ft1  Fa1tg Fr1  Fr  Ft Fn  19 tg n cos  Ft cos  n cos  20 12/17/2017 6.2.2 Tải trọng riêng hệ số tải trọng 6.2.2 Tải trọng riêng hệ số tải trọng a Sự phân bố ko tải trọng chiều dài tx a Sự phân bố ko tải trọng chiều dài tx Độ võng phụ thuộc Do sai số chế tạo, lắp ghép, biến dạng đàn hồi nên tải trọng phân bố ko chiều dài tiếp o Khoảng cách hai gối đỡ trục vít xúc o Đường kính d1 o Số mối ren z1 Hệ số K K   qmax qtb  q   1  qtb qtb  tb Z  K  1     tb: chuyển vị đàn hồi trung bình chiều dài tx o : cvị đàn hồi phụ thêm độ võng TV gây  T  1  2tb   T2 max  Khi tải không đổi K = 21 22 6.2.2 Tải trọng riêng hệ số tải trọng 6.2.3 Hiệu suất b.Tải trọng động Trục vít dẫn Kv  qn  qv q P  1 v  1 v qn qn Pn  ak  P2 T2 Ft n2 d tg    P1 T1 Ft1n1d1 tg (   ) Bánh vít dẫn Pv: tải va đập  ak  Pn : tải trọng Kv phụ thuộc v, cấp xác P1 tg (   )  P2 tg Hiệu suất tăng  tăng  giảm tg  23 Z1 q z1 tăng -> truyền lớn q giảm -> d1 giảm -> giảm độ cứng 24 12/17/2017 6.2.3 Hiệu suất 6.2.3 Hiệu suất Thực tế  < 250 Trường hợp bánh vít chủ động   0,95 ak max  = 450  /2 Khi xét đến công suất mát khuấy dầu  tg (   ) tg Khi  ≤  ,  = , truyền tự hãm = (0,95  0,96)ak Sử dụng tính chất tự hãm cấu nâng Z1 = ->  = 0,7 – 0,75 Khi đảm bảo tính chất tự hãm, hiệu suất thấp Z1 = ->  = 0,75 -0,82 ( < 0,5) Z1 = ->  = 0,82 -0,9 25 6.3 Tính tốn truyền động trục vít 26 6.3.1 Các dạng hỏng p2 tính Các dạng hỏng phương pháp tính Các dạng hỏng Tính tốn sức bền bền tiếp xúc  Truyền Tính tốn sức bền uốn Tính nhiệt động trục vít có dạng hỏng truyền động bánh + Tróc rỗ + Mịn + Dính + Gãy TR-BV có hai trục chéo -> trượt dọc 27 lớn -> dính, mịn nguy hiểm 28 12/17/2017 6.3.1 Các dạng hỏng p2 tính  Dính 6.3.1 Các dạng hỏng p2 tính : đặc biệt nguy hiểm với BV làm Phương pháp tính vật liệu rắn (đồng thanh, gang ) H  [H] Với vật liệu mềm hơn, dính khơng nguy hiểm Nguy hiểm dính kể đến xác định [H] Phương pháp tính: Dùng vật liệu đồng thiếc chống dính tốt  Dính [H] khơng phụ thuộc vt, hỏng tróc mịn nguy hiểm hơn, nhiên chưa có phương pháp tính xác Dùng vật liệu đồng khơng thiếc Mịn dính liên quan chặt chẽ đến ứng suất [H] phụ thuộc vt, vt lớn [H] giảm tiếp xúc -> tính tốn TV-BV theo độ bền tiếp xúc 29 6.3.1 Các dạng hỏng p2 tính 30 6.3.2 Tính tốn sức bền tiếp xúc Phương pháp tính  Tránh hỏng bề mặt  Khi  Tính truyền BRN (có tính đến đặc điểm tính độ bền, coi BV bánh nghiêng có góc nghiêng  =   Do ăn khớp hình dạng đường tiếp xúc) vt lớn -> sinh nhiệt làm việc -> sau tính độ bền cịn phải tính nhiệt truyền  Trục  Cơng thức tính H ≤ [H]  H  ZM vít liền trục cần tính tốn theo hệ qn  số an tồn giống trục 31 32 12/17/2017 6.3.2 Tính tốn sức bền tiếp xúc qn   Bánh nghiêng lH   Fn K H lH b   K  cos  b Trục vít -> thay b  d1 2. 360 = Fn  Ft 2.T  cos  cos  d cos  cos  33 6.3.2 Tính tốn sức bền tiếp xúc 6.3.2 Tính tốn sức bền tiếp xúc - 2. = 100o (góc ơm trục vít) -  = 20o -  = 1,8 (hệ số trùng khớp) - K = 0,75 2 -  = 10o T2 K H 360 qn  d d1    K cos  Tính    1 1 =    2   34 H  d2 sin  35 2,28.Z M d2 T2 K H d1 Với trục vít thép E1 = 2,1.105 Mpa Bánh vít: đồng E2 = 0,9.105 Mpa -> ZM = 210 36 12/17/2017 6.3.2 Tính tốn sức bền tiếp xúc  Công thức kiểm nghiệm H   6.3.2 Tính tốn sức bền tiếp xúc  170  T2 K H  a  ( z2  q)3   z2 [ H ]  q 480 T2 K H  [ H ] d2 d1 Thay d1 = m.q d2 = m.z2 m 2.a q  z2 Công thức thiết kế truyền TV - BV  T2 – momen xoắn trục bánh vít (Nmm)  KH = KH.KHv – hệ số tải trọng  z2 – số bánh vít  q – hệ số đường kính  [H] - ứng suất tiếp xúc cho phép  170  T2 K H  a  ( z2  q)3   z2 [ H ]  q 37 6.3.2 Tính tốn sức bền tiếp xúc  38 6.3.3 Tính tốn sức bền uốn Sử dụng công thức thiết kế  BV làm vật liệu có tính nhỏ TV  170  T2 K H  a  ( z2  q)3   z2 [ H ]  q  Coi BV BRN có  =  - Chọn vật liệu -> xác định [H]  Công thức kiểm nghiệm độ bền uốn - Dựa vào u -> chọn z1 -> z2 = u.z1 - Chọn sơ q theo z2 cần tính độ bền uốn cho BV F  q = (0,25  0,3).z2 -> lấy theo tiêu chuẩn - Chọn sơ hệ số tải trọng KH = (1,2  1,3) => a 39 1,4.T2YF K F K Fv b2 d mn  [ F ] - b2 : chiều rộng BV - YF : hệ số dạng răng, xác định theo ztđ  z2 cos3  40 10 12/17/2017 6.3.3 Tính nhiệt  6.3.3 Tính nhiệt Tính nhiệt để đảm bảo nhiệt độ dầu  khơng nóng q mức cho phép  Nhiệt lượng sinh Qs = 1000.(1 - )P1 Cơ sở tính tốn xuất phát từ điều kiện Hiệu suất  = (0,95  0,96)ăk Nhiệt lượng sinh cân với nhiệt thoát Qs = Qt  Nhiệt lượng thoát Qt = KT.A.(t-to)(1+) KT : hệ số tỏa nhiệt t, to : nhiệt độ làm việc nhiệt độ môi trường A : diện tích tỏa nhiệt  : hệ số kể đến nhiệt lượng tỏa xuống đáy 41 6.3.3 Tính nhiệt  6.3.3 Tính nhiệt Nếu nhiệt độ vượt mức cho phép, biện pháp: - Tăng diện tích tỏa nhiệt - Làm mát nhân tạo Nhiệt lượng thoát Qt = KT.A.(t-to)(1+)  42 : hệ số phản ánh nhiệt lượng giảm làm việc ngắt quãng tải trọng thay đổi  Phương trình cân nhiệt 1000.(1 - )P1 = KT.A.(t-to)(1+) t 1000.P1 (1   )  to  [tmax ] KT A.(1  ). [tmax] : nhiệt độ cao cho phép dầu 43 44 11 12/17/2017 6.4 Vật liệu ứng suất cho phép 6.4 Vật liệu ứng suất cho phép a Vật liệu b Ứng suất tiếp xúc cho phép Trục vít :thép Cacbon o Bánh vít :làm đồng để giảm ma sát vt ≥ m/s → vật liệu nhóm I : đồng thiếc - [H] không phụ thuộc vt vt < m/s → vật liệu nhóm II: đồng khơng thiếc - Bánh vít làm đồng thiếc [H] = (0,75  0.90).b.KHL + b: giới hạn bền vật liệu + KHL : hệ số tuổi thọ K HL  [H] phụ thuộc vt vt < m/s → vật liệu nhóm III: gang xám - + NHE 45 10 N HE :số chu kỳ thay đổi ứng suất tương đương NHE > 25.107 , lấy NHE = 25.107 để tính 46 6.4 Vật liệu ứng suất cho phép 6.4 Vật liệu ứng suất cho phép b Ứng suất tiếp xúc cho phép c Ứng suất uốn cho phép o Bánh vít làm đồng khơng thiếc Bánh vít làm đồng [H] phụ thuộc vận tốc trượt vt [F] = [FO]KFL [FO] - ứng suất uốn cho phép ứng với 106 chu kỳ [H] không phụ thuộc số chu kỳ ứng suất KFL – hệ số tuổi thọ K FL  10 N FE NFE : số chu kỳ tương đương 47 48 12 12/17/2017 Trình tự thiết kế Trình tự thiết kế Dự đốn vt -> chọn vật liệu trục vít bánh vít Tính ứng suất cho phép Chọn số mối ren Z1 • Tính Z2 = uZ1 • Z2 ≥ 28 • Chọn sơ hiệu suất  -> T2 = .u.T1 • Chọn q = (0,25 – 0,3)Z2 Tính a sơ  170  T2 K H  a  ( z2  q)   z2 [ H ]  q m 49 2a Z2  q 50 Trình tự thiết kế Xác định vt, , KH, KHv Nghiệm lại H  480 T2 K H  [ H ] d2 d1 Kiểm nghiệm sức bền uốn Xác định kích thước hình học Tính nhiệt lực tác dụng 51 13