L ỜI NÓI ĐẦU
3.2.1 Tính toán, thiết kế bộ truyền vít me
❖ Yêu cầu thiết kế
- Tốc độ quay trục chính: V = 250 mm/s. - Trọng lượng trục Y = 2 kg.
- 1 đầu được nối vào motor một đầu bị ngàm. - Chiều dài: L = 500mm.
- Vật liệu: Thép.
❖ Tính toán trục chuyển động của vít me
Hình 3.3 Các thông số của truyền động vít me –đai ốc Đường kính trung bình của ren:
≥ . . .[ ] (3.1) Trong đó:
: Lực dọc trục.
: Hệ số chiều cao đai ốc = 0,5 với ren vuông. : Hệ số chiều cao ren.
[ ] : Áp suất cho phép.
Vật liệu vít và đai ốc là thép –đồng thanh nên chọn [ ]= 8(Mpa) , =1,2 Thay vào công thức (3.1) ta có:
≥ . , . , .[ ]= 6,152 (lấy =8mm) Kiểm nghiệm độ bền theo thuyết bền 4 ta có:
= √ + 3 = ( ) + 3( . ) ≤ ⌊ ⌋ (3.2) Trong đó:
T : Momen xoắn trên tiết diện nguy hiểm của vật. : Lực dọc trục.
⌊ ⌋ : Ứng suất cho phép (kéo hoặc nén).
⌊ ⌋ : với là giới hạn cháy của vật liệu vít. : Đường kính trong của renvit.
Tiết diện nguy hiểm là tiết diện nhận toàn bộ lực dọc trục và momen là giá trị lớn hơn trong 2 giá trị (momen ren) (momen gối tỉ) ta có:
= tan( + ) (3.3)
Trong đó: : Góc vít.
= arctgf : góc ma sát.
: Đường kính trung bình của ren vít. Các thông số của ren:
Chiều cao profin ren h=1 (mm). Bước vít : = . (3.4) Trong đó: : Bước vít. : Số mối ren. :Bước ren. Góc vít: = . = = 9,04 (3.5)
Với hệ số ma sát f = 0,1 ( thép – đồng thanh) ta tính ra được góc ma sát = arctg(0,1) = 5,71 thay vào công thức (3.3) ta có:
= 20.tan(9,04 + 5,71) = 21,064 (N.m) Chọn mặt tì: = 22mm, trị số momen gối tì:
= . . . (3.6)
Ta có hệ số ma sát f = 0,1 (thép- đồng thanh) khi đó theo công thức (3.6) thì:
= . 0,1.20.22 = 16,668 (N.m) ≤
Lấy lực T = = 21,064 (N.m) Thay số vào công thức (3.2) ta có:
= ( . ) + 3( , ., ) = 1,102 (MPa)
Với thép 45: = 360(MPa) => ⌊ ⌋ = /3 = 120 (MPa)
Do <⌊ ⌋ nên điều kiện được đảm bảo.
Momen quán tính của tiết diện vít J:
= (0,4 + 0,6 ) (3.7)
Thay số vào công thức (3.7) ta được:
= (0,4 + 0,6 )=33,9 ( )
Bán kính quán tính của tiết diện vít me:
= (3.8)
Thay sốvào (3.7) ta được:
= , =1,1
Độ mềm của vít me là:
= = , ., = 31,82 (3.9)
: hệ số chiều dài tương đương, xác định như sau: =1 khi cả2 đầu được vít cốđịnh bằng bản lề.
= 0.7 khi một đầu được vít, đầu kia bịngàm (đai ốc tựa được coi như ngàm).
=0.5 khi cả2 đầu bị vít ngàm.
= 2 khi một đầu bị vít ngàm một đầu tự do. l: chiều dài của vít (500 mm).
Vì >100 dùng công thức owle đi tính tải trọng giới hạn ta có:
= . .( . ) (3.10)
Thay số vào công thức (3.9) ta được :
= . 2,1. 10 .( , . ), = 57356,5 (N)
(Với E=2,1. 10 MPa mô đun đàn hồi).
Kiểm nghiệm độ bền cho vít me:
= (3.11)
Trong đó :
: Hệ số an toàn vềổn định.
[ ]=2,5…..4: hệ số an toàn ổn định cho phép. Thay số vào công thức (3.11) ta được:
= , = 11471,3 >[ ]
Do > [ ]nên điều kiện ổn định được đảm bảo.
❖ Thông số kỹ thuật - Đường kính vít me: 8mm. - Chiều dài: 500mm. - Bước ren: 8mm. - Chất liệu trục vít me: thép không gỉ. - Chất liệu đai ốc: đồng.