Các yêu cầu thiết kế trục truyền trong hộp giảm tốc

Thiết kế trục

Trục dùng để đỡ các chi tiết quay, bao gồm trục tâm và trục truyền. Trục tâm có thể quay cùng với các chi tiết lắp trên nó hoặc không quay, chỉ chịu đợc lực ngang và mômen uốn. Trục truyền luôn quay, có thể tiếp nhận đồng thời cả mômen uốn và mômen xoắn.

Chi tiêu quan trọng nhất đối với phần lớn các trục truyền là độ bền, ngoài ra là độ cứng và đối với các trục quay nhanh là độ ổn định dao động. Vì ta cần thiết kế trục trong hộp giảm tốc , chịu tải trọng trung bình ta dùng thép 45. Tính toán thiết kế trục nhằm xác định đờng kính và chiều dài các đoạn trục đáp ứng các yêu cầu về độ bền, kết cấu, lắp ghép và công nghệ.

Muốn vậy cần biết trị số, phơng, chiều và điểm đặt của tải trọng tác dụng lên trục, khoảng cách giữa các gối đỡ và từ gối đỡ đến các chi tiết lắp trên trục. Tải trọng chủ yếu tác dụng lên trục là mômen xoắn và các lực tác dụng khi ăn khớp trong bộ truyền bánh răng, bộ truyền trục vít - bánh vít, lực căng đai, lực căng xích, lực lệch tâm do sự không đồng trục khi lắp hai nửa khớp nối. Trọng lợng của bản thân trục và trọng lợng các chi tiết lắp trên trục chỉ đợc tính ở cơ cấu tải nặng, còn lực ma sát trong các ổ đợc bỏ qua.

Chiều dài trục cũng nh khoảng cách giữa các gối đỡ và các điểm đặt lực phụ thuộc vào sơ đồ động, chiều dài mayơ của các chi tiết máy quay, chiều rộng ổ, khe hở cần thiết và các yếu tố khác.

Tính chọn then

Mối ghép then và then hoa đợc dùng để truyền mômen xoắn từ trục đến các chi tiết lắp trên trục hoặc ngợc lại. Mối ghép then đơn giản về chế tạo và lắp ghép nên đợc dùng rộng rãi, và then đợc dùng nhiều nhất là then bằng. So với mối ghép then, mối ghép then hoa đảm bảo cho các chi tiết lắp trên trục có độ đồng tâm tốt hơn, khả năng tải và độ tin cậy làm việc cao hơn, nhất là khi mối ghép chịu tải trọng thay đổi và tải trọng va đập.

Trong quá trình làm việc, mối ghép then và then hoa có thể bị hỏng do dập bề mặt làm việc, ngoài ra then có thể bị hỏng do bị cắt , mối ghép then hoa có thể hỏng do bị mòn bề mặt làm việc. Ta chủ yếu chọn then bằng để lắp ghép vì then bằng đã đợc tiêu chuẩn hoá, ta chỉ việc chọn then theo đờng kính trục. Sau đó kiểm tra điều kiện bền dập và điều kiện bền cắt của then.

Tính chọn ổ lăn

Trục dùng để đỡ trục , giữ cho trục có vị trí xác định trong không gian , tiếp nhận tải trọng và truyền đến bệ máy.Tuỳ theo dạng ma sát trong ổ ngời ta phân ra làm 2 dạng ổ là ổ đỡ và ổ lăn. Nhờ có u điểm nh mômen ma sát và mômen mở máy nhỏ , ít bị nóng khi làm việc , chăm sóc, bôi trơn đơn giản , thuận tiện trong sửa chữa và thay thế. Lăn là chi tiết đã đợc tiêu chuẩn hoá , ta chỉ cần tính chọn ổ lăn dựa theo hai chỉ tiêu : khả năng tải động C và khả năng tải tĩnh C0.

Vì lực hướng tâm ở 2 gối trục bằng nhau, nên ta chỉ tính đối với gối trục bên phải (ở đây lực Q lớn hơn) và chọn ổ đở cho gối trục kia lấy cùng loại. Vì lực hướng tâm ở hai gối trục gần bằng nhau, nên ta chỉ tính đối với gối trục bên trái (ở đây lực Q lớn hơn) và chọn ổ cho gối trục này còn gối trục kia lấy ở cùng loại. Khi chọn loại ổ lăn đã đề cập đến vấn đề giá thành của ổ, vấn đề này còn liên quan rất chặt chẽ đến cấp chính xác ổ lăn.

Vì hộp giảm tốc mà ta thiết kế là hộp giảm tốc trục vít - bánh răng và do máy chỉ quay một chiều nên ta sử dụng gối đỡ trục cố định hạn chế sự di chuyển trục theo mét phÝa. Ta dùng vòng chắn vì phơng pháp này sẽ đơn giản khi gia công lỗ và rãnh trên lỗ hộp, kết cấu đơn giản, làm việc chắc chắn, nhất là khi chịu lực dọc trục không tác. Sự tồn tại khe hở trong ổ lăn ( khe hở dọc trục và khe hở hớng tâm ), cũng nh biến dạng của trục dới tác dụng của ngoại lực là nguyên nhân làm trục bị đảo và dao.

Cần phải phân biệt các loại khe hở sau : Khe hở ban đầu ( đo đợc khi ổ còn ở trạng thái tự do ), khe hở do lắp ghép ( đo đợc khi lắp ổ trên trục và vào vỏ hộp ) và khe hở làm việc( đo đợc khi ổ chịu tải trọng và nhiệt độ ở trạng thái làm việc ). Khi điều chỉnh ổ ta cần xác định khe hở dọc trục bé nhất mà trong quá trình sử dụng không phát sinh độ dôi do biến dạng nhiệt. Khi đợc bôi trơn đúng kỹ thuật, ổ sẽ không bị mài mòn bởi chất bôi trơn sẽ giúp tránh không để các chi tiết tiếp xúc trực tiếp với nhau.

Về nguyên tắc, tất cả các loại ổ lăn đều có thể bôi trơn bằng mỡ hoặc dầu, riêng vòng bi tự lựa lòng cầu thờng chỉ bôi trơn bằng dầu , trừ trờng hợp vòng quay rất thấp có thể bôi trơn bằng mỡ. Tuổi thọ ổ lăn, đặc biệt đối với các ổ làm việc trong môi trờng có nhiều bụi bặm và chất hoá học, phụ thuộc rát nhiều vào bộ phận lót ổ. Nhờ có bộ phận đàn hồi cho nên nối trục đàn hồi có khả năng : giảm va đập và chấn động , đề phòng cộng hởng do dao động xoắn gây nên và bù lại độ lệch trục ( làm việc nh nối trục bù ).

Thiết kế vỏ hộp giảm tốc

Để nâng hoặc vận chuyển hộp giảm tốc ( khi gia công, khi lắp ghép .. ) trên nắp và thân thờng lắp thêm bulông vòng hoặc móc vòng. Nh đã trình bày thì mặt ghép giữa nắp và thân nằm trong mặt phẳng chứa đờng tâm các trục. Lỗ trụ ( đờng kính D ) lắp ở trên nắp và thân hộp đợc gia công đồng thời.

Để đảm bảo vị trí tơng đối của nắp va thân trớc và sau khi gia công cũng nh khi lắp ghép, dùng hai chốt định vị. Nhờ có chốt định vị , khi xiết bulông không làm biến dạng vòng ngoài của ổ ( do sai lệch vị trí tơng đối của nắp và thân ), do đó loại trừ đợc một trong các nguyên nhân làm cho ổ chóng bị hỏng. Để kiểm tra , quan sát các tiết máy trong hộp khi lắp ghép và để đổ dầu vào hộp.

Để giảm áp suất và điều hoà không khí trong và ngoài hộp, ngời ta dùng nút thông hơi. Sau một thời gian làm việc, dầu bôi trơn chứa trong hộp bị bẩn ( do bụi bặm và do hạt mài ), hoặc bị biến chất, do đó cần thay dầu mới. Do ta thiết kế bộ truyền trục vít - bánh răng có trục vít nằm dới nên ta ngâm trục vít hoàn toàn trong dầu.