Tựy theo hỡnh dạng mặt cắt ngang của tiết diện ren, bộ truyền vớt đai ốc được
chia thành cỏc loại:
- Vớt cú ren hỡnh thang (Hỡnh 8-4). Loại này được dựng phổ biến để truyền
chuyển động theo hai chiều. Ren được gia cụng dễ dàng trờn mỏy tiện ren.
- Vớt cú ren chữ nhật (Hỡnh 8-5). Bộ truyền loại này dựng để thực hiện chuyển động dọc trục chớnh xỏc cao. Hiệu suất truyền động cao. Tiết diện chõn ren nhỏ, nờn khả năng tải khụng cao. Giỏ thành tương đối đắt.
- Vớt cú ren răng cưa (Hỡnh 8-6), cú hiệu suất truyền động cao, khả năng tải
trung bỡnh. Thường dựng truyền tải trọng theo một chiều nhất định.
Hỡnh 8-4 Trục vớt ren hỡnh thang
Hỡnh 8-5 Ren chữ nhật Hỡnh 8-6 Ren răng cưa
- Vớt cú ren tam giỏc, giống như bu lụng. Dựng để thực hiện chuyển động chậm,
chớnh xỏc. Loại này cú hiệu suất truyền động thấp.
động cao. Được dựng nhiều trong cỏc mỏy tự độ ng, để thực hiện cỏc dịch chuyển
chớnh xỏc. Vớt bi chế tạo phức tạp, cần phải cú đường dẫn hồi bi. Giỏ thành của bộ
truyền vớt đai ốc bi rất đắt. Để tăng độ chớnh xỏc khi thực hiện dịch chuyển dọc trục, người ta dựng đai ốc bi hai nửa (Hỡnh 8-8). Loại này cú thể điều chỉnh, khử khe hở
giữa bi và rónh chứa bi. Sau một thời gian sử dụng, bi và rónh bị mũn, người ta điều
chỉnh lại khe hở, độ chớnh xỏc của bộ truyền được khụi phục. Bộ truyền loại này cú giỏ
thành cao hơn loại đai ốc liền khối. Tựy theo chiều củ a đường xoắn vớt, bộ truyền được
chia ra:
- Trục vớt cú ren phải: nhỡn vàođường ren, theo hướng đi lờn, ta thấy ren đi về
phớa tay phải.
- Trục vớt cú ren trỏi: theo hướng đi lờn, ren đi về phớa tay trỏi.
Hỡnh 8-7 Bộ truyền vớt đai ốc bi Hỡnh 8-8 Đai ốc bi cú hai nửa
Ngoài ra ren cũn được phõn thành loại cú một đầu mối, loại cú hai hay nhiều đầu mối. Loại ren bước lớn, ren bước nhỏ.
8.1.3. Thụng sốhỡnh học chủyếu của bộtruyền vớt -đai ốc
- Đường kớnh ngoài của trục vớt d, mm. Là đường kớnh của vũng trũn đi qua đỉnh ren. Cũn gọi là đường kớnh danh nghĩa. Đường kớnh danh nghĩa của đai ốc ký
hiệu là D, là đường kớnh vũng trũnđi qua chõn ren của đai ốc.
- Đường kớnh trong của trục vớt d1, mm. Là đường kớnh của vũng trũn đi qua
chõn ren. Cũn gọi là đường kớnh chõn ren. Đường kớnh trong của đai ốc ký hiệu là D1,
là đường kớnh vũng trũnđi qua đỉnh ren của đai ốc.
- Đường kớnh trung bỡnh của vớt d2, của đai ốc là D2, mm. Đường kớnh trung
bỡnhđược tớnh theo cụng thức: d2= 2 1 d d ; D2 = 2 1 D D
- Số mối ren của trục vớt, ký hiệu là z; là số đầu mối của cỏc đường xoắn vớt.
- Bước ren pr, mm. Giỏ trị của pr được tiờu chuẩn húa lấy theo đường kớnh d. Ứng với mỗi giỏ trị của d cú quy định ren bước nhỏ, bước bỡnh thường và bước lớn.
- Gúc nõng của đường xoắn vớt γ, độ. Cú quan hệ: tgγ =λ/(π.d2).
- Hỡnh dạng và kớch thước của tiết diện ren. Được lấy theo tiờu chuẩn, phụ
thuộc vào giỏ trị của đường kớnh d.
- Gúc profil của tiết diện ren thang γ, độ.
- Chiều rộng của đai ốc B,cũng cú thể gọi là chiều cao đai ốc, ký hiệu là H. - Chiều dài phần gia cụng ren trờn trục vớt lr, mm. Khoảng cỏch giữa hai gối đỡ
trục vớt lo, mm. Chiều dài toàn bộ trục vớt l, mm (Hỡnh 8-9).
Hỡnh 8-9 Kết cấu thường dựng của trục vớt
8.1.4. Thụng sốlàm việc chủyếu của bộtruyền vớt -đai ốc
- Số vũng quay trờn trục vớt dẫn hoặc đai ốc dẫn, ký hiệu là n1, v/ph. - Vận tốc tịnh tiến của trục vớt hoặc đai ốc bị dẫn, ký hiệu là v2, m/s.
- Tỷ số truyền, ký hiệu là u, được tớnh theo quy ước: bằng tỷ số của độ dài dịch
chuyển của điểm đặt lực phỏt động trờn tay quay (hoặc v ụ lăng, bỏnh răng) và độ dài dịch chuyển của đai ốc (hoặc vớt). Thụng thường bộ truyền vớt đai ốc cú tỷ số truyền
rất lớn.
Vớ dụ như kớch vớt trờn Hỡnh 8-2, khi tay quay một vũngđiểm đặt lực di chuyển được một đoạn St = 2.l. π ; lỳc đú vớt di chuyển được một đoạn bằng bước xoắn vớt
SQ=λ. Tỷ số truyền u = 2. π.l/λ . - Hiệu suất truyền động η,η=
2 1
A A
. Với A2là cụng cú ớch khi sử dụng bộ truyền,
A1 là cụng của lực phỏt động đặt trờn tay quay, hoặc vụ lăng. Nếu bỏ qua ma sỏt trờn gối đỡ, hiệu suất η được tớnh theo cụng thức:
η= ) ' ( tg tg
Trong đú: φ' là gúc ma sỏt tương đương (trường hợp dựng ren hỡnh chữ nhật,
thỡ thay φ' bằng gúc ma sỏt ). Đa số cỏc bộ truyền vớt đai ốc sử dụng trong thực tế cú
tớnh tự hóm, tức là γ < φ', trong trường hợp này hiệu suất của bộ tryền vớt đai ốc thường nhỏ hơn 0,5.
- Yờu cầu về mụi trường làm việc của bộ truyền.
- Chế độ làm việc.
8.2. Tớnh bộtruyền vớt -đai ốc
8.2.1. Cỏc dạng hỏng của bộtruyền vớt -đai ốc và chỉ tiờu tớnh toỏn
Trong khi làm việc, bộ truyền vớt đai ốc cú thể xảy ra cỏc dạng hỏng:
- Mũn ren của vớt và đai ốc. Do vận tốc trượt lớn, ỏp suất trờn mặt ren lớn, nờn tốc độ mũn tương đối cao. Mũn làm tăng khe hở, giảm kớch thước tiết diện ren, bộ
truyền làm việc khụng tốt nữa.
- Cắt đứt ren, hoặc dập bề mặt ren.Do tải trọng quỏ lớn, ỏp suất trờn mặt ren lớn.
- Trục vớt bị uốn cong, do mất ổn định. Cỏc trục vớt mảnh, chịu lực dọc trục lớn thường cú dạng hỏng này.
- Trục vớt bị gẫy. Nếu tải trọng quỏ lớn, hoặc sử dụng quỏ thời gian cho phộp,
trục vớt khụng đủ bền, nú sẽ bị gẫy, hỏng.
Để hạn chế cỏc dạng hỏng nờu trờn, người ta tớnh toỏn bộ truyền vớt đai ốc theo
cỏc chỉ tiờu sau:
p≤ [p] (8-1)
Fa≤ [Fa] (8-2)
σtđ≤ [σ] (8-3)
Trong đú:
p là ỏp suất trờn bề mặt tiếp xỳc của ren,
[p] là ỏp suất cho phộp,
Falà lực dọc trục tỏc dụng lờn vớt, [Fa] là lực dọc trục cho phộp,
σtđlàứng suất sinh ra trờn tiết diện chõn ren, cú đường kớnh d1của vớt,
[σ] làứng suất cho phộp.
8.2.2. Tớnh bộtruyền vớt -đai ốc theo độbền mũn
Áp suất trờn bề mặt tiếp xỳc của ren được tớnh theo cụng thức:
H h a a d F K x h d F K p . . . . . . . . 2 2 2 (8-4) Trong đú: K là hệ số tải trọng, cú thể lấy K = 1ữ1,25 .
h là chiều cao của tiết diện ren. h = ψh.pr.
Hệ số chiều cao ren ψh cú thể chọn như sau: ψh = 0,5 đối với ren hỡnh thang,ψh = 0,75đối với ren chữ nhật và ren răng cưa, ψh = 0,54 đối với
ren tam giỏc.
x là số vũng ren trờnđai ốc, số vũng ren tiếp xỳc. x =
r H r p d p H 2
ψH là hệ số chiều cao đai ốc, ψH =
2
d H
. Cú thể chọn giỏ trị của ψH trong
khoảng 1,2ữ1,5 .
Áp suất cho phộp [p] cú thể chọn như sau:
+ Với bộ truyền bằng vật liệu thộp tụi-đồng thanh, lấy [p] = 11ữ13 MPa,
+ Với bộ truyền bằng vật liệu thộp khụng tụi -đồng thanh, lấy [p] = 8ữ10 MPa,
+ Với bộ truyền bằng vật liệu thộp tụi- gang, lấy [p] = 4ữ6 MPa.
Bài toỏn kiểm tra bền bộ truyền vớt đai ốc được thực hiện như sau:
- Tớnh ỏp suất p sinh ra trờn mặt ren, theo cụng thức (8-4).
- Xỏc định ỏp suất cho phộp [p].
- So sỏnh giỏ trị của p và [p], rỳt ra kết luận. Nờu p≤ [p], bộ truyền đủ bền mũn. Bài toỏn thiết kế bộ truyền theo độ bền mũnđược thực hiện như sau:
- Xỏc định ỏp suất cho phộp [p].
- Giả sử điều kiện (10-1) thoả món, sử dụng cụng thức (10-4), ta tớnh được p F K d H h a . . . . 2 (8-5)
Cú d2ta tớnh toỏn được cỏc kớch thước khỏc của bộ truyền.
8.2.3. Tớnh bộtruyền vớt -đai ốc theo điều kiệnổn định
Lực dọc trục Fa được biết trước, hoặc tớnh toỏn từ tải trọng tỏc dụng lờn bộ truyền.
Lực dọc trục cho phộp [Fa] được xỏc định như sau: 2 2 . . . . t a l S J E F (8-6) Trong đú:
E là mụ đun đàn hồi của vật liệu chế tạo trục vớt, MPa.
J là mụ men quỏn tớnh của tiết diện chõn ren,
64 .d14 J
S là hệ số an toàn, cú thể lấy S = 2,5ữ4 .
à là hệ số liờn kết của trục vớt. Nếu hai đầu cú ổ đỡ (Hỡnh 8-1), lấy à = 1,
nếu một đầu ngàm (Hỡnh 8-2), lấy à = 2.
ltlà chiều dài tớnh toỏnổn định. Vớ dụ, lấy lt= lo(Hỡnh 8-1), lt= lQ(Hỡnh 8-2).
Kiểm tra điều kiện ổn định của bộ truyền: So sỏnh giỏ trị của Fa và [Fa], nếu
Fa≤[Fa], bộ truyền đủ điều kiện ổn định.
8.2.4. Tớnh bộtruyền vớt đai ốc theo độbền
- Ứng suất tương đương sinh ra trờn tiết diện nguy hiểm của trục vớt được tớnh
2 2 . 3 x td (8-7) Trong đú: Ứng suất phỏp do σlực Fagõy nờn, 2 1 . . 4 d Fa Ứng suất tiếp τx do mụ men xoắn gõy nờn,
3 1 2 3 1 2.0,2. . ' . . 2 , 0 d d tg F d T a x
- Ứng suất cho phộp [σ] cú thể lấy theo giới hạn chảy của vật liệu chế tạo trục
vớt, [σ] =σch/S . Hệ số an toàn S cú thể lấy bằng 3.
8.2.5. Trỡnh tựthiết kếbộtruyền vớt -đai ốc
Kớch thước của bộ truyền vớt đai ốc được tớnh thiết kế theo trỡnh tự sau:
1- Chọn vật liệu chế tạo trục vớt và vật liệu chế tạo đai ốc.
2- Xỏc định ỏp suất cho phộp [p] ; lực dọc [Fa] vàứng suất cho phộp [σ]. 3- Chọn cỏc giỏ trị của hệ số chiều cao ren ψhvà chiều cao đai ốc ψH.
4- Xỏc định đường kớnh trung bỡnh d2 theo cụng thức (8-5). Chọn d2 theo tiờu chuẩn, xỏc định d và d1, cỏc kớch thước khỏc của bộ truyền. Vẽ kết cấu của bộ truyền
vớt -đai ốc.
5- Kiểm tra điều kiện ổn định của trục vớt. Nếu khụng thoả món, phải điều
chỉnh kớch thước của bộ truyền.
6- Tớnhứng suất tương đương theo cụng thức (8-7). Kiểm tra độ bền của vớt.
Nếu khụng đủ bền, phải điều chỉnh kớch thước của trục vớt.
Cõu hỏi ụn tập chương 8 Cõu 8.1
Trỡnh bày cấu tạo bộtruyền vớt-đai ốc.
Cõu 8.2
Phõn loại bộtruyền vớt-đai ốc.
Cõu 8.3
Nờu cỏc thụng sốhỡnh học chủyếu của bộtruyền vớt-đai ốc.
Cõu 8.4
Nờu cỏc thụng sốlàm việc chủyếu của bộtruyền vớt-đai ốc.
Cõu 8.5
Nờu cỏc dạng hỏng và chỉtiờu tớnh toỏn của bộtruyền vớt-đai ốc.
Cõu 8.6
Trỡnh bày cỏch tớnh của bộtruyền vớt-đai ốc theo độbền mỏi.
Cõu 8.7
Trỡnh bày cỏch tớnh của bộtruyền vớt-đai ốc theo điều kiệnổn định.
Cõu 8.8
Trỡnh bày cỏch tớnh của bộtruyền vớt-đai ốc theo độbền.
Cõu 8.9
CHƯƠNG9
PHÂN TÍCH CHỌN BỘTRUYỀN
Trong nhiều trường hợp, nhiệm vụ thiết kế chỉ yờu cầu thiết kế bộ truyền để
truyền chuyển động giữa hai trục, mà khụng yờu cầu loại bộ truyền cụ thể. Người thiết
kế phải phõn tớch để lựa chọn loại bộ truyền thớch hợp nhất cho từng bài toỏn thiết kế. Chương này cung cấp cỏc thụng tin về ư u điểm, nhược điểm, phạm vi sử dụng
của từng loại bộ truyền. Những số liệu này là cơ sở cho người thiết kế lựa chọn phương ỏn tối ưu.
9.1. Bộtruyền bỏnh răng
9.1.1.Ưu điểm của bộtruyền bỏnh răng
- Bộ truyền bỏnh răng cú kớch thước nhỏ gọn hơn cỏc bộ truyền khỏc, khi làm việc với cụng suất, số vũng quay và tỷ số truyền như nhau.
- Bộ truyền bỏnh răng cú khả năng tải cao hơn so với cỏc bộ truyền khỏc, khi cú cựng kớch thước.
- Tỷ số truyền khụng thay đổi, số vũng quay n2ổn định. - Hiệu suất truyền động cao hơn cỏc bộ truyền khỏc.
- Làm việc chắc chắn, tin cậy. Cú tuổi bền cao.
9.1.2.Nhược điểm của bộtruyền bỏnh răng
- Bộ truyền bỏnh răng yờu cầu gia cụng chớnh xỏc cao, cần phải cú dao chuyờn
dựng. Giỏ thành tương đối đắt.
- Bộ truyền làm việc cú nhiều tiếng ồn, nhất là khi vận tốc làm việc cao.
- Khi sử dụng cần phải chăm súc, bụi trơn đầy đủ.
9.1.3. Phạm vi sửdụng của bộtruyền bỏnh răng
- Bộ truyền bỏnh răng được dựng nhiều nhất so với cỏc bộ truyền khỏc. Nú được dựng trong tất cả cỏc loại mỏy, trong mọi ngành kinh tế.
- Bộ truyền bỏnh răng cú thể truyền tải trọng từ rất nhỏ đến rất lớn. Tải trọng
cực đại cú thể đến 300 kW.
- Bộ truyền cú thể làm việc với vận tốc từ rất nhỏ, đến rất lớn. Vận tốc lớn nhất
cú thể đến 200 m/s.
- Tỷ số truyền thường dựng từ 1 đến 7. Tỷ số truyền tối đa cho một bộ truyền
thụng dụng khụng nờn quỏ 12.
- Hiệu suất trung bỡnh trong khoảng 0,97 ữ 0,99.
9.2. Bộtruyền đai
9.2.1.Ưu điểm của bộtruyền đai
- Bộ truyền đai cú kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, giỏ thành hạ.
kớch thước của bộ truyền khụng lớn lắm.
- Bộ truyền làm việcờm, khụng cú tiếng ồn.
- Đảm bảo an toàn cho động cơ khi cú quỏ tải.
9.2.2.Nhược điểm của bộtruyền đai
- Bộ truyền đai cú trượt, nờu tỷ số truyền và số vũng quay n2khụngổn định.
- Bộ truyền cú khả năng tải khụng cao. Kớch thước của bộ truyền lớn hơn cỏc
bộ truyền khỏc, khi làm việc với tải trọng như nhau.
- Tuổi thọ của bộ truyền tương đối thấp, đặc biệt khi làm việc với vận tốc cao.
- Lực tỏc dụng lờn trục vàổ lớn, cú thể gấp 2ữ3 lần so với bộ tuyền bỏnh răng.
9.2.3. Phạm vi sửdụng của bộtruyền đai
- Bộ truyền đai được dựng nhiều trong cỏc mỏy đơn giản. Khi cần truyền chu yển động giữa cỏc trục xa nhau. Kết hợp dựng làm cơ cấu an toàn để bảo vệ động cơ.
- Bộ truyền đai thường dựng truyền tải trọng từ nhỏ đến trung bỡnh. Tải trọng
cực đại cú thể đến 50 kW.
- Bộ truyền cú thể làm việc với vận tốc nhỏ, đến trung bỡnh. Vận tốc thường
dựng khụng nờn quỏ 20 m/s, vận tốc lớn nhất cú thể dựng là 30 m/s.
- Tỷ số truyền thường dựng từ 1 đến 3 cho đai dẹt, từ 2 đến 6 cho đai thang. Tỷ
số truyền tối đa cho một bộ truyền đai dẹt khụng nờn quỏ 5, cho bộ truyền đai thang
khụng nờn quỏ 10.
- Hiệu suất trung bỡnh trong khoảng 0,92ữ0,97.