a- Tải trọng riêng dọc trục
Theo [2], công thức tính tải trọng riêng dọc trục:
Fa qa= zb . db2. λ Trong đó: db−Đường kínhbi,db =(0,08 ÷0,15 )d2=0,15.16=2,4 (mm); p−Bước vít,p=db+(1÷ 5)=2,4+2=4,4(mm).Chọn p=5 ; r 1−Bán kínhrãnhlăn,r1=(0,51÷ 0,53)db=0,51.2,4=1,224 (mm);
c−Khoảng cáchtừ tâmrãnhđếntâm bi,với βlà góctiếp xúc,chọn 45° .
51
c=(r1− d
2b ) cosβ =(1.224− 2,4
2 )cos 45=0,017 (mm); Dtb−đường kính vòngtrònquỹ đạo điqua tâm bi
D tb=d2 +2. (r1−c)=16+2. (1,224−0,017)=18,414(mm)
D1−Đường kính trongcủarenđai ốc
D1=Dtb +2. (r1−c)=18,414+2. (1,224−0,017)=20,828(mm)
k −Số vòngrenlàm việc theo chiều caođai ốc,không quá 2 đến 2,5 vòng
Chọnk =2.
Zb−Số bi trongcác vòngrenlàm việc ,
Z b= π Dtb K −1= π .18,414 .2 −1=47,2≈ 47(viên) db2,4 ∆−Khe hở hướngtâm , ∆ =D1−( 2db + d0 )=20.828−(2.2,4+16 )=0,028(mm)
λ−hệ số phân bố không đềutải trọngcủacác viên bi ,thườ ngchọ nl à 0,8.
Thay vào (3.2),
qa=
b- Khe hở tương đối
Theo [2],
X −Khe hở tương đối , X= ∆
= 0,028
=0,00175 d2 16
Từ đồ thị (H3.4), vớiX =0,0575 ;qa=0,92( MPa) tra ra được
σmax=1410 MPa< [σmax ]=(¿MPa)
52
Hình 3.4- Đồ thị xác định ứng suất lớn nhất c. Sơ đồ truyền động
Hình 3.5 – Sơ đồ truyền động của trục vit me
Các thông số đầu vào: Tải khối lượngm=20 kg.
Vận tốc lớn nhất của đai ốc:v=2780 mm/ s.
Đồ thị vận tốc có dạng hình thang, tốc độ ban đầu bằng 0, và gia tốc là hằng số ở cả giai đoạn khởi đầu và hãm (Thời gian khởi động xấp xỉ 20% thời gian 1 vòng chu kì).
53
Hình 3.6 – Đồ thị vận tốc khâu 3
Thời gian thực hiện hết 1 chu trình là:t=0,29 ÷ 20 %=1,45 s .
v max=a max . t Từ đó ta có:amax= vmax t = 2780 0,29 =9600 mm s2 =9,6 m/s2. Lực dọc trục lớn nhất: Famax=Fqt + Pt =m .amax+mg=20 (9,6+10)=392 (N ).
Chọn trục vít me theo tiêu chuẩn SKF:
Từ những thống số trên ta chọn được trục vít me bi hỗ trợ gối đỡ cố định một đầu (H3.7)
Hình 3.7 – Vít me bi hỗ trợ gối đỡ cố định
54
Hình 3.8 –Thông số hình học của trục vít me SD/BD 16x10R
Hình 3.9 - Kết cấu đầu trục kiểu 2A và 4A
55
Hình 3.10 – Các thông số kết cấu đầu trục kiểu 2A và 4A
Lựa chọn gối đỡ cho trục vít me (một đầu dùng gối đỡ có mặt bích và một đầu dùng gối đỡ tựa).(H3.11, H3.12)
Hình 3.11 – Gối đỡ cố định
56
Hình 3.12 – Gối đỡ tựa
Theo [1],
+ Tuổi bền của cơ cấu:
3
L
10=(C
Fma ) (3.3)
Trong đó:L10- Tuổi thọ (triệu vòng quay)
C a - Tải trọng động cơ bản, Ca=10,7 kN . Fm- Lực dọc trục trung bình (kN) F m= Fmin +2 F max = 200+2.392 =328 ( N )=0,328( kN ) 33
Thay vào công thức (3.):L10=0,35 ×106 (triệuvòng)
Tốc độ giới hạn của trục vít me (rpm):
n cr=49.106. f 1
ld2 2 (3.4 )
Trong đó:
f 1- Hệ số tốc độ. Với kết cấu 1 đầu gối tựa, một đầu cố định; f 1=3,8.
d 2- Đường kính chân ren của trục vít,d2=12,6 (mm ).
l- Khoảng cách hai gối đỡ
l- Tổng hành trình + chiều dai đai ốc + chiều dài 2 đầu không ren;
l=300+47+2.2,5=352(mm) Thay vào (3.), n cr=49.106. f1 d2 =49. 106. 3,8.12,6 =18935. l23522 Vận tốc thiết kế lớn nhất: n=(Phv . Z ).60=(2780 10.4 ).60=4170 rpm<ncr. VớiPh=10 mm . Z−Số mối ren ,Z=4.
Vậy nên trục vít hoạt động tốt. + Kiểm tra tải:
Fc=
Vậy nên trục vít hoạt động tốt. + Hiệu suất lý thuyết của bộ truyền:
Trong đó:
+ Hiệu suất thực tế:
η p=0,9. η=0,9.0,97=0,873.
58