Bài giảng Cơ sở thiết kế máy: Chương 6 - ThS. Dương Đăng Danh

Bài giảng Cơ sở thiết kế máy: Chương 6 Truyền động trục vít cung cấp cho người học những kiến thức như: Khái niệm chung, các thông số hình học chủ yếu, cơ học truyền động trục vít, tính toán truyền động trục vít, đánh giá bộ truyền trục vít và chỉ dẫn về thiết kế. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chương TRUYỀN ĐỘNG TRỤC VÍT 6.1KHÁI NIỆM CHUNG 6.2CÁC THƠNG SỐ HÌNH HỌC CHỦ YẾU 6.3.CƠ HỌC TRUYỀN ĐỘNG TRỤC VÍT 6.4 TÍNH TỐN TRUYỀN ĐỘNG TRỤC VÍT 6.5 ĐÁNH GIÁ BỘ TRUYỀN TRỤC VÍT VÀ CHỈ DẪN VỀ THIẾT KẾ 6.1 Khái niệm chung Cấu tạo – Nguyên lý làm việc Truyền động trục vít dùng để truyền chuyển động quay hai trục chéo nhau; góc hai trục thường θ = 90o.Trục vít trục gia công ren , thường thép Bánh vít tương tự bánh nghiêng , mặt đáy phần mặt xuyến Thông thường trục vít chủ động, bánh vít bị động Nhờ ăn khớp ren trục vít bánh vít mà chuyển động truyền (Về động học , tương tự truyền động vít -đai ốc Về tính sức bền , tính – bánh nghiêng ) 2.Phân loại Tùy theo dạng ren trục vít người ta chia trục vít thành ba loại: trục vít ascimet, trục vít kơnvơlut trục vít thân khai Đánh giá truyền trục vít Ưu điểm: Làm việc êm, khơng ồn truyền bánh xích Thực tỷ số truyền lớn cấp Có khả tự hãm Khuyết điểm: Hiệu suất thấp, sinh nhiệt nhiều có trượt dọc Cần sử dụng vật liệu giảm ma sát dắt tiền (đồng thanh) để chế tạo vành bánh vít Yêu cầu cao độ xác lắp ghép Phạm vi sử dụng Truyền động trục vít đắt tiền phức tạp truyền động bánh răng, sử dụng cần truyền chuyển động trục chéo sử dụng cấu yêu cầu tỷ số truyền lớn Mặt khác hiệu suất thấp nguy hiểm dính hạn chế khả truyền cơng suất truyền Bộ truyền trục vít dùng để truyền cơng suất khơng q 50 ÷ 60 kW, làm việc ngắn hạn, máy nâng chuyển, ôtô, máy cắt kim loại v.v 6.2 Các thơng số hình học chủ yếu 9.2 Các thơng số hình học chủ yếu Mơđun dọc trục vít m mơđun ngang bánh vít Tiêu chuẩn quy định hai dãy trị số môđun m sau (ưu tiên dãy 1): Dãy 1: ; 1,25 ; 1,6 ; ; 2,5 ; 3,15 ; ; ; 6,3 ; ; 10 ; 12,5 ; 16 ; 20 ; 25 Dãy 2: 1,5 ; ; 3,5 ; ; ;12 2.Hệ số đường kính q: để chế tạo bánh vít phải dùng dao phay lăn có hình dạng kích thước (trừ đường kính đỉnh dao) giống trục vít ăn khớp với bánh vít Do kích thước bánh vít khơng phụ thuộc vào mơđun mà cịn phụ thuộc vào đường kính dao Để hạn chế số lượng dao tiêu chuẩn, người ta đưa vào hệ số đường kính trục vít: q= d1 m tiêu chuẩn q theo hai dãy trị số sau (ưu tiên dãy 1) Dãy 1: 6,3 ; ; 10 ; 12,5 ; 16 ; 20 ; 25 3.Số ren trục vít z1 số bánh vít z2: -Số mối ren trục vít chọn z1 = ; ; Tăng z1, hiệu suất truyền tăng [xem (6.16)] chế tạo phúc tạp hơn, đồng thời kích thước truyền tăng Khi truyền cơng suất lớn, khơng nên dùng z1 =1 mát cơng suất nhiều nóng Ngồi chọn z1 cần lưu ý để z2 = u.z1 [xem (6.6)] không lớn làm cho truyền cồng kềnh nhỏ xảy cắt chân răng, tức dựa vào tỷ số truyền u để chọn z1 cho z2min ≤ z2 ≤ z2max với z2min = 26 ~ 28, z2max = 60 ~ 80 Góc vít đường xoắn vít hình trụ chia γ xác định theo công thức sau: tgɣ = pz/π d1= z1 p/ πmq =z1/q pz – bước đường xoắn vít; pz = z1 p p – bước ren Chiều dài đoạn cắt ren b1 trục vít xác định từ điều kiện bánh vít có số nhiều ăn khớp, cho bảng 6.1 phụ thuộc vào số ren trục vít z1 hệ số dịch chỉnh x Với trục vít mài, để tránh làm sai lệch phần làm việc mặt ren trục vít đưa đá mài vào rút đá mài ra, nên tăng thêm khoảng môđun, tức b1 = b1 + 3m Nhận xét: a)Với z1 = ÷ 4, z2 = 28 ~ 60 suy tỷ số truyền u truyền động trục vít lớn b) ta có: pz = π.d1tgγ → u= π.d n1 π.d d2 = = = π.d1tgγ pz d1tgγ n2 Như tỷ số truyền truyền trục vít khơng tỷ số đường kính truyền bánh a) Do vận tốc vòng v1 v2 khác phương trị số nên truyền làm việc, ren trục vít trượt dọc bánh vít Từ hình 6.4 ta có: vt = πd w1.n1 v1 = ,m / s cos γw 60000cos γw ( 6.8) Trong γw - góc vít hình trụ lăn, tính theo (6.2b) Với truyền không dịch chỉnh dw1 = d1 = m.q; γw = γ tính theo (6.2a), đó: cos γ = nên: vt = 1 + tg γ = q z12 + q m.n1 z12 + q , m / s 19100 2.Lực tác dụng ăn khớp Tuy nhiên cần ý rằng, nhiều trường hợp góc φ, < 3o bỏ qua ảnh hưởng lực ma sát, đồng thời lấy αn  α , ta công thức tính thành phần lực sau đây: Fa1 = Ft = 2T2 / d   Ft1 = Fa = Ft 2tgγ  Fr1 = Fr = Ft 2tgα / cos γ   3.Hiệu suất truyền động Do ma sát ren trục vít bánh vít, ma sát ổ trục khuấy dầu (trục vít bánh vít nhúng hộp dầu chuyển động gây ra), công suất truyền động bị mát Nếu kể đến tổn thất ma sát ren trục vít bánh vít, hiệu suất truyền trục vít trục vít chủ động, tính theo cơng thức: ηk = T2ω2 / T1ω1 Thay T1 = Ft1d1 / 2, T2 = Ft d / ,ta được: ( ηk = tgγ / tg γ + φ, ) Nếu kể đến mát công suất khuấy dầu, hiệu suất truyền động tính theo cơng thức: ( η = 0,95tgγ / tg γ + φ, ) Trường hợp bánh vít chủ động, hiệu suất truyền động tính theo cơng thức: ( ) η = 0,95tg γ − φ, / tgγ Khi γ ≤ φ’, η = 0, truyền tự hãm, tức chuyển động khơng thể truyền từ bánh vít sang trục vít Nói cách khác trục vít chủ động góc vít γ nhỏ góc ma sát φ’ chuyển động thể truyền ngược lại từ bánh vít sang trục vít Người ta sử dụng tính chất tự hãm cấu nâng số cấu khác Tuy nhiên đảm bảo tính chất tự hãm (γ ≤ φ’), hiệu suất truyền động thấp (η < 0,5), khơng cần thiết khơng nên dùng truyền tự hãm Vì tgγ = z1/q nên gần xác định η theo z1: Z1 η 0,7÷0.75 0,75÷0.82 0.87÷0.92 6.4 TÍNH TỐN TRUYỀN ĐỘNG TRỤC VÍT Các dạng hỏng tiêu tính tốn truyền động trục vít Trong truyền động trục vít có dạng hỏng truyền động bánh Tuy nhiên xuất trượt dọc với vận tốc trượt lớn, sinh nhiệt nhiều nên tượng dính mịn nguy hiểm Tính tốn độ bền (TIẾP XÚC , UỐN) tính nhiệt, cần kiểm nghiệm thêm độ bền thân trục vít theo hệ số an tồn 2.Tính tốn độ bền theo ứng suất tiếp xúc 480 Z M σH = d2 170Z M σH = Z2 T2 K H  σ H  d1  Z + q  T2 K H  σ H     aw  q aw = ( Z + q )  170  T2 K H , mm    Z σ H   q 3.Tính tốn độ bền theo ứng suất uốn σF = Ft K F YF YεYβ  σ F  bW m 1, 4T2YF K F σF =  σ F  b2 d2 m 4.Tính tốn nhiệt truyền động trục vít Nhiệt lượng sinh Qs = 100 P1 (1 − η ) = 1000 P2 (1 − η ) / η Nhiệt lượng thoát qua vách hộp Qt = Kt ( td − t0 ) A (1 + ψ ) , W 1000 P1 (1 − η ) td = + to   t d  Kt A (1 + ψ ) β (a) (b ) BT3Cho cấu nâng hình.Biết m = mm , q = 10, Z1 = 2,Z2 = 40 ,vật liệu có hệ số ma sát f = 0,1, vật nặng có Q = 4000 N , Do = 200 mm vận tốc nâng vật = 0,8 m /s.Xác định : -Hiệu suất truyền Kiểm tra điều kiện tự hãm truyền - Phương, chiều độ lớn lực tác dụng lên trục vít bánh vít nâng vật ? - Chiều quay tốc độ trục vít nâng vật? ... Từ hình 6. 4 ta có: vt = πd w1.n1 v1 = ,m / s cos γw 60 000cos γw ( 6. 8) Trong γw - góc vít hình trụ lăn, tính theo (6. 2b) Với truyền không dịch chỉnh dw1 = d1 = m.q; γw = γ tính theo (6. 2a), đó:... (ưu tiên dãy 1) Dãy 1: 6, 3 ; ; 10 ; 12,5 ; 16 ; 20 ; 25 3.Số ren trục vít z1 số bánh vít z2: -Số mối ren trục vít chọn z1 = ; ; Tăng z1, hiệu suất truyền tăng [xem (6. 16) ] chế tạo phúc tạp hơn,... công suất truyền Bộ truyền trục vít dùng để truyền cơng suất khơng q 50 ÷ 60 kW, làm việc ngắn hạn, máy nâng chuyển, ôtô, máy cắt kim loại v.v 6. 2 Các thơng số hình học chủ yếu 9.2 Các thơng số