a. Giới thiệu
Bộ truyền trục vít - đai ốc dùng để chuyển đổi chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến, nhờ tiếp xúc giữa ren trục vít và ren đai ốc. Bộ phận truyền trục vít -đai ốc cĩ hai bộ phận chính.
+ Trục vít số 1 quay với số vịng quay n
1, cơng suất truyền động P
1, mơmen xoắn trên trục T1. Vít cĩ ren ngồi tương tự như bulong. Trong đồ án này trục vít là khâu dẫn.
Hình 2.41. Bộ truyền trục vít_đai ốc
+ Đai ốc số 2, chuyển động tịnh tiến với vận tốc v2, cơng suất trên đai ốc là P2, đai ốc ren trong giống như đai ốc trong mối ghép ren, trong đồ án này đai ốc là khâu bị dẫn.
b. Phân loạibộ truyền vít – đai ốc
+ Vít cĩ ren hình thang. Loại này dùng phổ biến để truyền chuyển động theo hai chiều.
Hình 2.42. Trục vít ren hình thang
+ Vít cĩ ren hình chữ nhật. Dùng thực hiện chuyển động dọc trục chính xác cao.Hiệu suất truyền động cao.
Hình 2.43. Trục vít ren hình chữ nhật
+ Vít cĩ ren tam giác, giống như bulong. Dùng để thực hiện chuyển động chậm, chính xác cao.
+ Vít cĩ ren răng cưa. Dùng để truyền tải trọng theo một chiều. Hiệu suất truyền động cao. Khả năng tải trọng trung bình.
Hình 2.44. Trục vít ren hình răng cưa
+ Bộ truyền vít đai ốc bi. Loại này cĩ ma sát nhỏ, hiệu suất làm việc cao. Vít_bi chế tạo rất phức tạp, giá thánh rất đắt.
Hình 2.45. Bộ truyền trục vít_đai ốc bi
c. Ưu, nhược điểm
Ưu điểm
– Cấu tạo đơn giản,thắng lực lớn, thực hiện di chuyển chậm. – Kích thước nhỏ, chịu được lực lớn.
– Thực hiện các dịch chuyển chính xác cao.
Nhược điểm
– Hiệu suất làm việc thấp.
c. Các thơng số hình học chủ yếu của bộ truyền vít – đai ốc
Đường kính ngoài của trục vít d (mm). Là đường kính của vịng trịnđi qua đỉnh ren. Cịn gọi là đường kính danh nghĩa. Đường kính danh nghĩa của đai ốc ký hiệu là D, là đường kính vịng trịn đi qua chân ren của đai ốc.
Đường kính trong của trục vít d1 (mm). Là đường kính của vịng trịnđi qua chân ren. Cịn gọi là đường kính chân ren. Đường kính trong của đai ốc ký hiệu là D1, là đường kính vịng trịnđi qua đỉnh ren của đai ốc.
Đường kính trung của trục vít d2 (mm), của đai ốc là D2 (mm). Đường kính trung bìnhđược tính theo cơng thức: d
2= (d+d 1)/2 ; D 2= (D 1+D)/2. Ta cĩ: d = 16mm, d1= 13,5mm, D = 16,5mm, D1= 14mm. Vậy d2= 14,75mm, D2 = 15.25mm.
Số mối ren của trục vít, ký hiệu là z, là đầu mối của các đường xoắn vít, z = 1. Bước ren pr (mm). Giá trị của pr được tiêu chuẩn hĩa theo đường kính d. Ứng với mỗi giá trị của d cĩ quy định ren bước nhỏ, bước bình thường và bước lớn, vì ta d = 16mm nên ta chọn pr= 2mm.
Bước xoắn vít λ (mm). Bước xoắn vít được tính theo cơng thức λ = z.p
r. Vậy bước xoắn vít: λ = 2mm.
Gĩc nâng của đường xoắn vít γ (độ). Cĩ quan hệ: tgγ =λ/(π.d
2) = 2/(3,14.14.75) = 0,.043 = 2027’
Hình dạng và kích thước của tiết diện ren. Được lấy theo tiêu chuẩn, phụ thuộc vào giá trị của đường kính d
Gĩc profil của tiết diện ren α (độ).
Chiều rộng của đai ốc B (mm), cĩ thể gọi là chiều cao đai ốc, ký hiệu là H. H = 22,5mm, B = 13mm.
Chiều dài phần gia cơng ren trên trục vít lr (mm), lr = 960mm. Khoảng cách giữa hai gối đỡ trục vít lo(mm), lo= 980mm. Chiều dài tồn bộ trục vít l (mm), l = 1000mm.
d. Các thơng số làm việc chủ yếu của bộ truyền vít – đai ốc
– Số vịng quay trên trục vít dẫn hoặc đai ốc dẫn, ký hiệu là n1 (v/ph). – Vận tốc tịnh tiến của trục vít hoặc đai ốc bị dẫn, ký hiệu là v2 (m/s).
– Tỷ số truyền là u, khi quay một vịng điểm đặt lực di chuyển được một đoạn.
S
t= 2.l.π, khi đĩ vít dịch chuyển một đoạn bằng bước xoắn vít S
Q= λ. Tỷ số u = 2.π.l/λ .
– Hiệu suất truyền động η,η = A
2/ A
1. A2 là cơng cĩ ích, A1 là cơng của lực phát động. Nếu bỏ qua ma sát η = tgγ / tg(γ+ '). Trong đĩ ' gĩc ma sát tương đương. Đa số các bộ truyền trục vít đai ốc cĩ tính tự hãm, tức γ < ’
, trường hợp này hiệu suất của bộ truyền vít đai ốc thường nhỏ hơn 0,5.
– Thời gian phục vụ của bộ truyền, hay tuổi bền của bộ truyền tb (h). – Chế độ làm việc.
– Đối với vít được bơi dầu, lấy hệ số ma sát f = 0,1; = arctg f = 5042’
Vậy đã thoa mãn điều kiện tự hãm >γ
e. Tính bộ truyền vít – đai ốc
Theo chỉ tiêu tính tốn
Tính tốn bộ truyền vít – đai ốc theo các tiêu chuẩn sau: p≤ [p] F a≤ [F a] σ tđ≤ [σ]
Trong đĩ: p là áp suất trên bề mặt tiếp xúc của ren. [p] là áp suất cho phép.
Fa là lực dọc trục tác dụng lên trục vít. [Fa] là lực dọc trục cho phép.
σ
tđ làứng suất sinh ra trên tiết diện chân ren, cĩ đường kính d1 của vít. [σ] làứng suất cho phép.
Theo độ bền mịn
Áp suất trên bề mặt tiếp xúc được tính theo cơng thức:
2 2 2 . . . . . . . . a a h H K F K F p d h x d
Trong đĩ: K là hệ số tải trọng, cĩ thể lấy K = 11.25. Lấy K=1.
h là chiều cao của tiết diện ren. h = ψ
h.pr = 0.54 x 2 = 1.08mm Hệ số chiều cao ren hình tam giác ψ
h= 0,54.
x là số vịng ren trênđai ốc, số vịng ren tiếp xúc x = H/p
r=ψ H.d 2/p r Vậy x =11.25 vịng ψ
H là hệ số chiều cao đai ốc, ψ
H= H/d
2. Cĩ thể chọn giá trị ψ
Htrong khoảng 1,2 1,5. Lấy ψ
H= 1.5mm.
Theo điều kiện ổn định
Lực dọc trục cho phép [Fa] được xác định như sau:
2. . 2 .( . ) a t E J F S l
Trong đĩ: E là mơ đun đàn hồi của vật liệu chế tạo trục vít, MPa. J là mơ men quán tính của tiết diện chân ren.
S là hệ số an toàn, cĩ thể lấy S = 2,5 đến 4. μ là hệ số liên kết của trục vít.
μ = 1,vì haiđầu là haiổ đỡ.
Theo độ bền
Ứng suất tương đương sinh ra trên tiết diện nguy hiểm của trục vít được tính theo thuyết bền thứ tư:
2 3. 2
td X
Trong đĩ ứng suất pháp σ do lực Fa gây nên. Ứng suất tiếp τ
Ứng suất cho phép [σ] cĩ thể lấy theo giới hạn chảy của vật liệu chế tạo trục vít,
[σ] = σ
ch/S . Hệ số an toàn S cĩ thể lấy bằng 3.