Kớch thước của bộ truyền xớch được tớnh toỏn thiết kế theo trỡnh tự sau: 1- Chọn loại xớch. Thụng thường chọn xớch ống con lăn.
2- Chọn số răng đĩa xớch nhỏ, z1 = 29 - 2u≥19. Tớnh z2= u.z1
3- Tớnh bước xớch px theo cụng thức (7-7), lấy px theo dóy số tiờu chuẩn. Kiểm tra điều kiện px ≤ pxmax. Nếu khụng thỏa món, phải tăng số dóy xớch để giảm giỏ trị bước xớch.
4-Tớnh đường kớnh của đĩa xớch. d1= px/sin(π/z1) ; d2 = u.d1.
5- Xỏc định sơ bộ khoảng cỏch trục asb. Lấy asb = (30ữ50).px. Kiểm tra điều kiện asb> (d1+ d2)/2 + 2.h ; h là chiều cao của răng đĩa xớch. Tớnh gúc ụm α1 theo cụng thức (7-1). Kiểm tra điều kiện α1 ≥1200. Nếu khụng thỏa món, phải điều chỉnh khoảng cỏch trục asb.
6- Tớnh chiều dài xớch Lsbtheo asb, dựng cụng thức (7-2). Tớnh số mắt xớch Nx= Lsb/px. Lấy Nxlà số chẵn.
Tớnh chiều dài L = Nx.px. Tớnh khoảng cỏch trục a theo L, dựng cụng thức (7-3). Để trỏnh lực căng ban đầu trong xớch, bớt khoảng cỏch trục a đi một lượng:
∆a = (0,002ữ0,004)a .
7- Tớnh chiều rộng B của đĩa xớch. Vẽ kết cấu đĩa xớch dẫn và đĩa xớch bị dẫn. 8- Tớnh lực tỏc dụng lờn trục Fr, theo cụng thức (7-4).
7.7. Thớ dụ
Thiết kế bộ truyền xớch truyền dẫn từ động cơ điện đến xớch tải theo cỏc số liệu sau: Cụng suất N = 5kW; số vũng quay trong 1 phỳt của động cơ điện n1 = 720vg/ph; số vũng quay trong 1 phỳt của trục bị dẫn n2= 240vg/ph; bộ truyền làm việc 1 ca; đường nối 2 tõm đĩa xớch làm với đường nằm ngang 1 gúc nhỏ hơn 400; bụi trơn định kỳ; trục đĩa xớch khụng điều chỉnh được.
Giải:
Xỏc định cỏc thụng số bộ truyền xớch
Sau khi tớnh toỏn hai bộ truyền bỏnh răng và trục vớt ta tớnh chớnh xỏc lại tỉ số truyền của xớch u=2,44.
Ta thấy z1≥z1min=15(răng).z2z2max
Xỏc định bước xớch (t).
Bước xớch t được chọn từ chỉ tiờu về độ bền mũn của bản lề tức là:ỏp suấp p0 trờn mặt tựa bản lề phải thoả mónđiều kiện .
Pt P k k k. . .z n P . Trong đú kZ= Z01/Z1= 25/25 = 1. kn= n01/n1= 50/26,27 = 1,90(chọn n01= 50v/ph gần n1nhất). Hệ số sử dụng k được tớnh. K = K0.Ka.Kđ/c.Kbt.Kđ.Kc
Dựa vào (bảng 5.6/80) ta cú được=00→k0=1. Chọn a= 40t→ka = 1.
Chọn vị trớ trục được điều chỉnh bằng một trong cỏc đĩa xớch nờn kđ/c=1. Tải trọng va đập nhẹ →kđ= 1,2.
Làm việc 2 ca →kc= 1,25.
Chọn mụi trường làm việc cú bụi,phươ ng phỏp bụi trơn nhỏ giọt với chất lượng đạt yờu cầu v = 0,18 (m/s) <4(m/s). →Kbt= 1,8.
Thay lại →K= 1.1.1.1,2.1,25.1,8 = 2,7 P=3,91 (KW).
→Pt=3,91.2,7.1.1,9=20,06 (KW) [P].
Vậy tra bảng 5.5/79,với n01=50(v/ph),chọn [P]=22,9 (kW).Từ đú cú t=50,8(mm).
Tra (bảng 5.8) ta thấy t< tMAX. Thoả món. Khoảng cỏch trục a và số mắt xớch.
Xỏc định sơ bộ a = 40.t.40.50,8 = 2032(mm).
Từ khoảng cỏch a vứa chọn sơ bộ ta sỏc định được số mắt xớch theo cụng thức .
2. 61 25 .50,82 2. 1 2 1 2 2.2031 25 61 2 2 123,829( ). 2 4. . 50,8 2 4. .2032 z z t z z a x mm t π a π Chọn x=124(mắt xớch). Tớnh khoảng cỏch trục a. 2 2 1 2 0,25. . 0,5. 1 2 0,5. 1 2 2. z z . a t x z z x z z π Thay số ta được. 2 61 25 2 0,25.50,8. 124 0,5. 25 61 124 0,5.(25 61) 2. 3,14 a
2036,6(mm).
Để xớch khụng chịu lực căng quỏ lớn,khoảng cỏch trục a tớnh được cần giảm bớt một lượng a = 0,003.a = 0,003.2036,6 = 6,6(mm). →Vậy khoảng cỏch trục a= 2036,6 - 6,6 = 2030(mm). Kiểm nghiệm xớch. Về số lần va đập. Điều kiện là i x n z i 15 . 1 1
Tra bảng 5.9/83 ta được [i] =15(1/s). 25.26,27 0,35(1/ ) 15(1/ ). 15.124 i s i s thoả món. Về độ bền. Để trỏnh quỏ tải thỡ. S F F F k Q S V t d 0 .
Q tải trọng phỏ hỏng tra theo(bảng 5.2/76) ta được Q=226,8(kN),q=9,7(kg). Kđ=1,7 vỡ Tmm=1,7.Tdn. Tớnh lực vũng Ft. Ta cú v = 0,56(m/s) Mà 1000. 1000.3,91 6982,14( ). 0,56 p Ft N v
FVlực căng do lực ly tõm sinh ra. FV= 3,04(N)
F0 lực căng do trọng lượng nhỏnh xớch bị động sinh ra.
F0 = 9,81Kf.q.a; mà a = 2,03(m)và kf= 6 (do bộ truyền nằm ngang). F0 = 1159(N)
Dựa vào (bảng 5.10/84)ta tra được [s] = 7. Thay toàn bộ lại cụng thức ban đầu ta được.
3 226,8.10 17,4 7. 1,7.6982,14 1159 3,04 S thoả món. Xỏc định cỏc thụng số của đĩa xớch và lực tỏc dụng lờn trục. Xỏc định cỏc thụng số của đĩa xớch.
Đường kớnh vúng chia của đĩa xớch. d1 = 405,32(mm)
Kiểm nghiệm theo độ bền tiếpxỳc của đĩa xớch.
Ta chọn vật liệu làm đĩa xớch nhỏ và lớn là cựng vật liệu.Trong quỏ trỡnh làm việc bỏnh nhỏ dễ bị phỏ hỏng vỡ mũn hơn nờn ta dựa vào ứng suất cho Phộp của đĩa nhỏ để chọn vật liệu.Để thoả mónđiều kiện bền thỡ
.( . ) 0,47. . . kr F k F E t d Vd H A k H d σ σ Ftlực vũng Ft= 6982,14(N). Fvđlực va đập trờn m dóy xớch. Fvđ=13.10-7.n1.t3.m. xớch 1 dóy nờn m = 1. →Fvđ=13.10-7.26,27.50,8.1=4,47(N).
Kdhệ số tải trọng khụng đều giữa cỏc dóy xớch.Vỡ xớch 1 dóy nờn kd=1. Kđhệ số tải trọng động kđ=1,2.
kr hệ số ảnh hưởng của số răng đĩa xớch.z1=25 nờn kr=0,45. E=2.E1.E2/(E1+E2)= 2,1.105(MPa).
A diện tớch chiếu của bản lề tra bảng 5.12/85 ta được A=645(mm2). Thay lại cụng thức ban đầu ta được
5 0,45.(6982,14.1,2 4,47).2,1.10 0,47. 520,88( ) . 645.1 MPa H H σ σ
Vậy dựa vào bảng 5.11/84 ta chọn vật liệu làm đĩa xớch là thộp C45 tụi cải thiện đạt độ cứng HB = 210 sẽ đạt được ứng suất [σH] = 600(MPa). đảm bảo được độ bền tiếp xỳc cho răng đĩa xớch 1.Thoả món σH[σH].
Kiểm nghiệm cho đĩa xớch 2.
Ta cú z2=61(răng) →kr2= 0,22kr1→ σH2σH1[σH] =600(MPa). Vậy bỏnh 2 cũng thoả mónđiều kiện về bền.
Xỏc định lực tỏc dụng lờn trục
Lực tỏc dụng lờn trục Fr được tớnh theo cụng thức sau. Fr= Ft.kx
Ftlà lực vũng Ft= 6982,14(N).
kxhệ số kể đến trọng lượng xớch.Vỡ bộ truyền nằm ngang nờn kx= 1,15 →Fr= 6982,14.1,15 = 8030(N).
Cõy hỏi ụn tập chương 7 Cõu 7.1
Nờu cấu tạo chớnh, ưu nhược điểm và phạm vi sử dụng của truyền động xớch. Cú vẽhỡnh minh hoạ.
Cõu 7.2
Nờu cỏc loại xớch truyền động. Trỡnh bày cấu tạo xớch con lăn, cú vẽhỡnh minh hoạ.
Cõu 7.3
Trỡnh bày cỏc loại kết cấu đĩa xớch. Cú vẽhỡnh minh hoạ.
Cõu 7.4
Nờu cỏc thụng sốhỡnh học chớnh của bộtruyền xớch.
Cõu 7.5
Trỡnh bày vận tốc và tỷsốtruyền của bộtruyền xớch. Cú vẽhỡnh minh hoạ.
Cõu 7.6
Nờu cỏc dạng hỏng và chỉtiờu tớnh toỏn bộtruyền xớch con lăn.
Cõu 7.7
Trỡnh bày cỏch tớnh vận tốc và tỷsốtruyền trong bộtruyền xớch.
Cõu 7.8
Trỡnh bày cỏch tớnh bộtruyền xớchống con lăn.
Cõu 7.9
Trỡnh bày cỏc loại kết cấu đĩa xớch. Cú vẽhỡnh minh hoạ.
Cõu 7.10
Nờu trỡnh tựthiết kếbộtruyền xớch.
Cõu 7.11
CHƯƠNG8
BỘ TRUYỀN VÍT -ĐAI ỐC
8.1. Khỏi niệm chung
8.1.1. Giới thiệu bộtruyền vớt -đai ốc
Bộ truyền vớt - đai ốc dựng để đổi chuyển động quay thành ch uyển động tịnh tiến, nhờ tiếp xỳc giữa ren của đai ốc với ren trờn trục vớt (Hỡnh 8-1).
Hỡnh 8-1 Bộ truyền vớt -đai ốc
Bộ truyền vớt - đai ốc cú 2 bộ phận chớnh:
+ Vớt số 1 quay với số vũng quay n1, cụng suất truyền động P1, mụ men xoắn trờn trục T1. Vớt cú ren ngoài tương tự như bu lụng. Trong trường hợp này vớt là khõu dẫn.
+ Đai ốc số 2, chuyển động tịnh tiến với vận tốc v2, cụng suất trờn đai ốc là P2. Đai ốc cú ren trong giống như đai ốc trong mối ghộp ren. Trường hợp này đai ốc là khõu bị dẫn.
Hỡnh 8-2 Kớch vớt
Trong những bộ truyền khỏc, cú thể đai ốc là khõu dẫn, đai ốc quay với số vũng quay n1; cũn vớt là khõu bị dẫn, chuyển động tịnh tiến với vận tốc v2.
Nguyờn lý làm việc của bộ truyền vớt - đai ốc: ren của vớt và ren của đai ốc ăn khớp với nhau. Nhưng trong quỏ trỡnh truyền động cú trượt rất lớn trờn mặt ren, hiệu suất truyền động khụng cao.
Trong thực tế thường dựng cỏc loại truyền động sau:
+ Vớt quay, đai ốc tịnh tiến (Hỡnh 8-1). Vớ dụ như chuyển động của bàn xe dao trong mỏy tiện.
Hỡnh 8-3 Cơ cấu kẹp chặt
+ Vớt vừa quay vừa tịnh tiến, cũnđai ốc đứng yờu (Hỡnh 8-2). Vớ dụ như chuyển động của vớt trong kớch vớt.
+ Đai ốc vừa quay vừa tịnh tiến, cũn vớtđứng yờn (Hỡnh 8-3). Vớ dụ như chuyển động của đai ốc trong cơ cấu kẹp chặt của đồ gỏ.
8.1.2. Phõn loại bộtruyền vớt -đai ốc
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 vụ 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= ) ' (γ ϕ γ 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 chỉtiờu 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,