Chương 4 : QUY TRÌNH THIẾT KẾ
4.4. Chọn mạch điều khiển, động cơ trục chính, động cơ bước và truyền
4.4.5. Lựa chọn Vitme
Tìm hiểu về vít me:
Vít me bi là một cơ cấu chấp hành trượt dẫn hướng, chức năng chính là chuyển đổi chuyển động quay sang chuyển động tịnh tiến với lực ma sát rất thấp gữa các bộ phận trượt tương đối lên nhau: vít me, bi, con trượt (đai ốc trượt). Các viên bi di chuyển tuần hồn bên trong trục và đai ốc trượt có rãnh dạng xoắn ốc, hoạt động với độ chính xác cao.
Cơ cấu vít me có thể sử dụng trong trường hợp tải lớn. Việc chế tạo đảm bảo dụng sai rất thấp để có thể sử dụng cho các hệ thống yêu cầu độ chính xác cao. Các viên bi hoạt động khớp với đai đai ốc trượt và các rãnh xoắn ốc trên cây vít.
Hình 4.9: Vít me bi trục Y – X – Z Trục Y Trục X Trục Z Trục Y Trục X Trục Z Bước ren 8 mm 8 mm 8 mm Đường kính 10 mm 10 mm 10 mm Hành trình 550 mm 350 mm 200 mm Số mối ren 1 2 1 Bảng 4.6: Thơng số kỹ thuật các cụm vít me
55
Cấu tạo vít me bi gồm: Trục xoắn, con trượt khớp với trục xoắn, một trong hai có thể đóng vai trị là chi tiết di chuyển tịnh tiến. Vít me bi có cơ chế hoạt động tương tự với vịng bi, trong đó các hạt bi thép cứng di chuyển dọc theo một rãnh bi thơng bên trong và bên ngồi.
Ngun lý hoạt động của vít me bi:
Hình 4.10: Ngun lý hoạt động của vít me bi
Nhìn chung vít me bi hoạt động khá giống với ổ bi (bạc đạn), bi được làm bằng thép có độ cứng cao di chuyển trên rãnh bên trong hoặc bên ngoài.
Quá trình hoạt động bi sẽ quay liên tục trong rãnh đai ốc trượt và trục vít. Đây là một cơ cấu lặp lại tuần hoàn của các viên bi nên giúp các viên bi này luôn nằm bên trong.
Khi trục vít me bi quay, các viên bi thép sẽ di chuyển bên trong trục vít và đai ốc trượt ở các vị trí rãnh nhất định và sau đó di chuyển vào bên trong một ống để quay lại vị trí ban đầu, đây là các mà bi bên trong vít me tuần hồn.
56 Yếu tố xem xét khi lựa chọn vít me:
Để lựa chọn lựa chọn loại vít me bi đúng vào các mục đích, những người kĩ sư thiết kế cần phải xem xét các yếu tố thiết kế như: tải, tốc độ, chiều dài, tuổi thọ, số lượng. Ngồi ra cịn phải xét đến các yếu tố như bôi trơn và mơi trường.
- Độ chính xác: bởi vì nhà sản xuất sử dụng nhiều quá trình khác nhau để sản xuất vít me nên người kỹ sư có nhiều lựa chọn về độ chính xác tương thích với giá thành. (Ví dụ: Vít me cuộn được sản xuất trong một quy trình sử dụng khn xoay để tạo hình những cuộn kim loại trọn dạng trục và tạo các ren xoắn ốc. Đây là phương pháp gia công hiệu quả về mặt kinh tế, nhưng nó lại có độ chính xác thấp).
- Khả năng tự giữ (Back driving): Khi tải trên vit me, một điều quan trọng cần phải nhớ đến là khả năng tự giữ. Vít me mất khả năng tự giữ xảy ra khi động cơ bị tắt và tải trọng lớn. Để tránh hiện tượng này, người sử dụng có thể sử dụng loại động cơ có phanh (thường là phanh từ) hoặc có thể thiết kế những vị trí an tồn. Với một số loại ren đặc thù có thể đảm bảo khả năng tự giữ. - Môi trường làm việc: Bởi vì vít me vi thường xuyên hoạt động trong mơi
trường bụi bẩn và có nhiều mãnh vụn nên nhà sản xuất đã thiết kế vít me tránh những hạt nhỏ rơi vào bên trong. Bên ngồi vít me thường được bao bọc bởi một lớp crom hoặc mạ niken như một lớp bảo vệ đầu tiên.
- Bơi trơn: Vít me bi được sử dụng rất rộng rãi và độ tùy biến rất cao, vì vậy khơng có một lợi khun cụ thể nào cho việc sử dụng chất bôi trơn. Tuy nhiên, các yếu tố như: Tần suất sử dụng, nhiệt độ, tốc độ là những xem xét cơ bản đối với việc lựa chọn chất bôi trơn. Trong khi dầu hoặc mỡ phù hợp với hầu hết các ứng dụng nhưng đối với vít me bi cần phải tránh những loại bơi trơn có chứa molydisulfide (Đây là hợp chất của Molypden và lưu huỳnh) và than chì. Một điều quan trọng ln phải nhớ là phải đảm bảo vít me được bơi trơn giữa các bộ phận: trục vít me, bi và đai ốc trượt.
57 *Giá thành vật liệu thi cơng sản phẩm (ước tính):
STT Tên Số lượng Đơn vị Thành tiền (VND) 1 Nhơm định hình 40x40 4 Mét 1 140 000 2 Ke góc 40x40 10 Cái 80 000 3 Trượt bi 40m6 20 Cái 90 000 4 Bộ vít me bi 3 Bộ 3 900 000 5 Ốc lục giác M6 300 Gram 30 000 6 Ốc lục giác M5 150 Gram 15 000 7 Long đền 100 Gram 4 000
Bảng 4.7: Danh sách vật liệu cơ khí và phụ kiện
Bảng 4.8: Danh sách vật liệu điện và điều khiển
Bảng 4.9: Danh sách dụng cụ hỗ trợ
STT
Tên Số lượng Đơn vị Thành tiền (VND)
1 A4988 3D Printer CNC Shield 1 Cái 31 000 2 A4988 Module Điều khiển
động cơ bước Reprap
3 Cái 60 000
3 Arduino Uno R3 1 Cái 194 000 4 Động cơ bước 57BYG250D 1 Cái 550 000 5 Động cơ bước (Step Nema 17) 2 Cái 80 000
6 Motor 885 1 Cái 230 000
7 Nguồn tổ ong 1 Bộ 205 000
STT Tên Số lượng Đơn vị Thành tiền (VND) 1 Đồng hồ đo điện vạn năng 1 Cái 140 000
2 Lục giác 1 Bộ 90 000
3 Thước kẹp 1 Cái 120 000
58