Những vấn đề chung 1. Giới thiệu bộ truyền vít đ- 123docz.net

Bộ truyền vít - đai ốc dùng để đổi chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến, nhờ tiếp xúc giữa ren của đai ốc với

ren trón truỷc vờt (Hỗnh 16-1). F

v2 l0 1 2

n1 Bộ truyền vít - đai ốc có 2 bộ phận

chênh:

+ Vít số 1 quay với số vòng quay n1, công suất truyền động P1, mô men xoắn trón trủc T1. Vờt cọ ren ngoaỡi tỉồng tỉỷ

như bu lông. Trong trường hợp này vít là Hình 16-1: Bộ truyền vít - đai ốc

sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com

sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com

sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com

Chương 16: Bộ truyền vít - đai ốc khâu dẫn.

+ Đai ốc số 2, chuyển động tịnh tiến với vận tốc v2, công suất trên đai ốc là P2. Đai ốc có ren trong giống như đai ốc trong mối ghép ren. Trường hợp này đai ốc là khâu bị dẫn.

FQ l lQ

Hỗnh 16-2: Kờch vờt Trong những bộ truyền khác, có thể đai ốc là

khâu dẫn, đai ốc quay với số vòng quay n1; còn vít là khâu bị dẫn, chuyển động tịnh tiến với vận tốc v2.

Nguyên lý làm việc của bộ truyền vít - đai ốc:

ren của vít và ren của đai ốc ăn khớp với nhau. Nhưng trong quá trình truyền động có trượt rất lớn trên mặt ren, hiệu suất truyền động không cao.

Trong thực tế thường dùng các loại truyền động sau:

+ Vít quay, đai ốc tịnh tiến (Hình 16-1). Ví dụ như chuyển động của bàn xe dao trong máy tiện.

Hình 16-3:Cơ cấu kẹp chặt + Vít vừa quay vừa tịnh tiến, còn đai ốc đứng

yêu (Hình 16-2). Ví dụ như chuyển động của vít trong kêch vêt.

+ Đai ốc vừa quay vừa tịnh tiến, còn vít đứng yên (Hình 16-3). Ví dụ như chuyển động của đai ốc trong cơ cấu kẹp chặt của đồ gá.

16.1.2. Phân loại bộ truyền vít - đai ốc

d1 d d2 α

Tùy theo hình dạng mặt cắt γ ngang của tiết diện ren, bộ truyền vít đai ốc được chia thành các loại:

- Vờt cọ ren hỗnh thang (Hỗnh 16-4).

Loại này được dùng phổ biến để truyền chuyển động theo hai chiều.

Ren được gia công dễ dàng trên máy tiện ren.

- Vít có ren chữ nhật (Hình 16-5). Bộ

truyền loại này dùng để thực hiện Hình 16-4: Trục vít ren hình thang

194

sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com

sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com

sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com

Chương 16: Bộ truyền vít - đai ốc chuyển động dọc trục chính xác cao. Hiệu suất

truyền động cao. Tiết diện chân ren nhỏ, nên khả năng tải không cao. Giá thành tương đối đắt.

F1 F2 pr

- Vít có ren răng cưa (Hình 16-6), có hiệu suất truyền động cao, khả năng tải trung bình.

Thường dùng truyền tải trọng theo một chiều nhất định.

Hình 16-5: Ren chữ nhật

- Vít có ren tam giác, giống như bu lông. Dùng để thực hiện chuyển động chậm, chính xác. Loại

này có hiệu suất truyền động thấp. Hình 16-6: Ren răng cưa - Bộ truyền vít đai ốc bi (Hình 16-7).

Lọai này có ma sát nhỏ, hiệu suất truyền động cao. Được dùng nhiều trong các máy tự động, để thực hiện các dịch chuyển chính xác. Vít bi chế tạo phức tạp, cần phải có đường dẫn hồi bi. Giá thành của bộ truyền vít đai ốc bi rất đắt.

Để tăng độ chính xác khi thực hiện dịch chuyển dọc trục, người ta dùng đai ốc bi hai nửa (Hình 16-8).

Loại này có thể điều chỉnh, khử khe hở giữa bi và rãnh chứa bi. Sau một thời gian sử dụng, bi và rãnh bị mòn, người ta điều chỉnh lại khe hở, độ chính xác của bộ truyền được khôi phục. Bộ truyền loại này có giá thành cao hơn loại đai ốc liền khối.

Tùy theo chiều của đường xoắn vít, bộ truyền được chia ra:

Hình 16-7: Bộ truyền vít đai ốc bi

B B

Hình 16-8: Đai ốc bi có hai nửa - Trủc vờt cọ ren phaới: nhỗn vaỡo

đường ren, theo hướng đi lên, ta thấy ren đi về phía tay phải.

- Trục vít có ren trái: theo hướng đi lên, ren đi về phía tay trái.

195

sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com

sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com

sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com

Chương 16: Bộ truyền vít - đai ốc Ngoài ra ren còn được phân thành loại có một đầu mối, loại có hai hay nhiều đầu mối. Loại ren bước lớn, ren bước nhỏ.

16.1.3. Các thông số hình học chủ yếu của bộ truyền vít - đai ốc

- Đường kính ngoài của trục vít d, mm. Là đường kính của vòng tròn đi qua đỉnh ren. Còn gọi là đường kính danh nghĩa. Đường kính danh nghĩa của đai ốc ký hiệu là D, là đường kính vòng tròn đi qua chân ren của đai ốc.

- Đường kính trong của trục vít d1, mm. Là đường kính của vòng tròn đi qua chân ren. Còn gọi là đường kính chân ren. Đường kính trong của đai ốc ký hiệu là D1, là đường kính vòng tròn đi qua đỉnh ren của đai ốc.

- Đường kính trung bình của vít d2, của đai ốc là D2, mm. Đường kính trung bình được tính theo công thức: d2 = (d+d1)/2 ; D2 = (D1+D)/2.

- Số mối ren của trục vít, ký hiệu là z; là số đầu mối của các đường xoắn vít.

- Bước ren pr, mm. Giá trị của pr được tiêu chuẩn hóa lấy theo đường kính d. Ứng với mỗi giá trị của d có quy định ren bước nhỏ, bước bình thường và bước lớn.

Ví dụ: với d = 40 có bước ren pr = 3 ; 6 ; 10 . d = 60 có bước ren pr = 3 ; 8 ; 12.

- Bước xoắn vít λ, mm. Bước xoắn vít được tính theo công thức λ = z.pr. - Góc nâng của đường xoắn vít γ, độ. Có quan hệ: tgγ = λ/(π.d2).

- Hình dạng và kích thước của tiết diện ren. Được lấy theo tiêu chuẩn, phụ thuộc vào giá trị của đường kính d.

- Góc profil của tiết diện ren thang α, độ.

- Chiều rộng của đai ốc B, mm. cũng có thể gọi là chiều cao đai ốc, ký hiệu là H.

- Chiều dài phần gia công ren trên trục vít lr, mm. Khoảng cách giữa hai gối đỡ trục vít lo, mm. Chiều dài toàn bộ trục vít l, mm (Hình 16-9).

lr lo

Hình 16-9: Kết cấu thường dùng của trục vít 196

sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com

sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com

sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com

Chương 16: Bộ truyền vít - đai ốc

16.1.4. Các thông số làm việc chủ yếu của bộ truyền vít - đai ốc - Số vòng 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, ký hiệu là u, được tính theo quy ước: bằng tỷ số của độ dài dịch chuyển của điểm đặt lực phát động trên tay quay (hoặc vô lăng, bánh răng) và độ dài dịch chuyển của đai ốc (hoặc vít). Thông thường bộ truyền vít đai ốc có tỷ số truyền rất lớn.

Ví dụ như kích vít trên Hình 16-2, khi tay quay một vòng điểm đặt lực di chuyển được một đoạn St = 2.l.π ; lúc đó vít di chuyển được một đoạn bằng bước xoắn vít SQ = λ. Tỷ số truyền u = 2.π.l/λ .

- Hiệu suất truyền động η, η = A2 / A1. Với A2 là công có ích khi sử dụng bộ truyền, A1 là công của lực phát động đặt trên tay quay, hoặc vô lăng.

Nếu bỏ qua ma sát trên gối đỡ, hiệu suất η được tính theo công thức:

η = tgγ/tg(γ+ϕ')

trong đó ϕ' là góc ma sát tương đương (trường hợp dùng ren hình chữ nhật, thì thay ϕ' bằng góc ma sát ϕ).

Đa số các bộ truyền vít đai ốc sử dụng trong thực tế có tính tự hãm, tức là γ < ϕ', trong trường hợp này hiệu suất của bộ tryền vít đai ốc thường nhỏ hơn 0,5.

- Thời gian phục vụ của bộ truyền, hay tuổi bền của bộ truyền tb; h.

- Yêu cầu về môi trường làm việc của bộ truyền.

- Chế độ làm việc.

16.2. Tính bộ truyền vít - đai ốc

16.2.1. Các dạng hỏng của bộ truyền vít - đai ốc và chỉ tiêu tính toán Trong khi làm việc, bộ truyền vít đai ốc có thể xảy ra các dạng hỏng:

- Mòn ren của vít và đai ốc. Do vận tốc trượt lớn, áp suất trên mặt ren lớn, nên tốc độ mòn tương đối cao. Mòn làm tăng khe hở, giảm kích thước tiết diện ren, bộ truyền làm việc không tốt nữa.

- Cắt đứt ren, hoặc dập bề mặt ren. Do tải trọng quá lớn, áp suất trên mặt ren lớn.

- Trục vít bị uốn cong, do mất ổn định. Các trục vít mảnh, chịu lực dọc trục lớn thường có dạng hỏng này.

197

sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com

sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com

sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com

Chương 16: Bộ truyền vít - đai ốc - Trục vít bị gẫy. Nếu tải trọng quá lớn, hoặc sử dụng quá thời gian cho phép, trục

vít không đủ bền, nó sẽ bị gẫy, hỏng.

Để hạn chế các dạng hỏng nêu trên, người ta tính toán bộ truyền vít đai ốc theo cạc chè tiãu sau:

p ≤ [p] (16-1)

Fa≤ [Fa] (16-2)

σtâ≤ [σ] (16-3)

Trong đó: p là áp suất trên bề mặt tiếp xúc của ren, [p] là áp suất cho phép,

Fa laì lỉûc doüc trủc tạc dủng lãn vêt, [Fa] laỡ lổỷc doỹc truỷc cho pheùp,

σtđ là ứng suất sinh ra trên tiết diện chân ren, có đường kính d1 của vít, [σ] là ứng suất cho phép.

16.2.2. Tính bộ truyền vít - đai ốc theo độ bền mòn

Áp suất trên bề mặt tiếp xúc của ren được tính theo công thức:

H h

a a

d F K x

h d

F p K

ψ ψ π

π . . .

. .

2 2 2

= (16-4)

Trong đó: K là hệ số tải trọng, có thể lấy K = 1÷1,25 . h là chiều cao của tiết diện ren. h = ψh.pr . Hệ số chiều cao ren ψh có thể chọn như sau:

ψh = 0,5 , đối với ren hình thang,

ψh = 0,75 , đối với ren chữ nhật và ren răng cưa, ψh = 0,54 , đối với ren tam giác.

x là số vòng ren trên đai ốc, số vòng ren tiếp xúc. x = H/pr = ψH.d2/pr ψH là hệ số chiều cao đai ốc, ψH = H/d2. Có thể chọn giá trị của ψH trong khoaíng 1,2 ÷ 1,5 .

Áp suất cho phép [p] có thể chọn như sau:

+ Với bộ truyền bằng vật liệu thép tôi - đồng thanh, lấy [p] = 11 ÷ 13 MPa, + Với bộ truyền bằng vật liệu thép không tôi - đồng thanh, lấy [p] = 8 ÷ 10 MPa, + Với bộ truyền bằng vật liệu thép tôi - gang, lấy [p] = 4 ÷ 6 MPa.

Bài toán kiểm tra bền bộ truyền vít đai ốc được thực hiện như sau:

198

sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com

sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com

sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com

Chương 16: Bộ truyền vít - đai ốc - Tính áp suất p sinh ra trên mặt ren, theo công thức (16-4).

- Xác định áp suất cho phép [p].

- So sánh giá trị của p và [p], rút ra kết luận. Nêu p ≤ [p], bộ truyền đủ bền mòn.

Bài toán thiết kế bộ truyền theo độ bền mòn được thực hiện như sau:

- Xác định áp suất cho phép [p].

- Giả sử điều kiện (16-1) thoả mãn, sử dụng công thức (16-4), ta tính được ]

. .

2 p

F d K

H h

ψ a

= π (16-5)

Có d2 ta tính toán được các kích thước khác của bộ truyền.

16.2.3. Tính bộ truyền vít - đai ốc theo điều kiện ổn định

Lực dọc trục Fa được biết trước, hoặc tính toán từ tải trọng tác dụng lên bộ truyền.

Lực dọc trục cho phép [Fa] được xác định như sau:

2 2

) . .(

. ] .

[

a S l

J F E

= π (16-6)

Trong đó: E là mô đun đàn hồi của vật liệu chế tạo trục vít, MPa.

J là mô men quán tính của tiết diện chân ren,

64 .d14 J =π S là hệ số an toàn, có thể lấy S = 2,5 ÷ 4 .

à là hệ số liờn kết của trục vớt.

Nếu hai đầu cú ổ đỡ (Hỡnh 16-1), lấy à = 1 , Nếu một đầu ngàm (Hỡnh 16-2), lấy à = 2 . lt là chiều dài tính toán ổn định. Ví dụ, lấy lt = lo (Hình 16-1),

lt = lQ (Hỗnh 16-2).

Kiểm tra điều kiện ổn định của bộ truyền: So sánh giá trị của Fa và [Fa], nếu Fa ≤ [Fa], bộ truyền đủ điều kiện ổn định.

16.2.4. Tính bộ truyền vít đai ốc 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 2 3. X

td σ τ

σ = + (16-7)

199

sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com

sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com

sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com

Chương 16: Bộ truyền vít - đai ốc Trong đó ứng suất pháp σ do lực Fa gây nên, 2

. 1

. 4

d Fa σ =π

Ứng suất tiếp τx do mô men xoắn gây nên, 3

1 2 3

1 2.0,2. ).

' ( . .

2 ,

0 d

d tg

F d

T a

τ = = γ +

- Ứng suất cho phép [σ] có thể lấy theo giới hạn chảy của vật liệu chế tạo trục vít, [σ] = σch/S . Hệ số an toàn S có thể lấy bằng 3.

16.2.5. Trình tự thiết kế bộ truyền vít - đai ốc

Kích thước của bộ truyền vít đai ốc được tính thiết kế theo trình tự sau:

1- Chọn vật liệu chế tạo trục vít và vật liệu chế tạo đai ốc.

2- Xác định áp suất cho phép [p] ; lực dọc [Fa] và ứng suất cho phép [σ].

3- Chọn các giá trị của hệ số chiều cao ren ψh và chiều cao đai ốc ψH.

4- Xác định đường kính trung bình d2 theo công thức (16-5). Chọn d2 theo tiêu chuẩn, xác định d và d1, các kích thước khác của bộ truyền. Vẽ kết cấu của bộ truyền vít - đai ốc.

5- Kiểm tra điều kiện ổn định của trục vít. Nếu không thoả mãn, phải điều chỉnh kích thước của bộ truyền.

6- Tính ứng suất tương đương theo công thức (16-7). Kiểm tra độ bền của vít.

Nếu không đủ bền, phải điều chỉnh kích thước của trục vít.

7- Vẽ bản vẽ chế tạo trục vít, đai ốc.

^ ]

200

sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com

sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com

sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com

Những vấn đề chung 1. Giới thiệu bộ truyền vít đai ốc

Độ bền mỏi của chi tiết máy

Những vấn đề chung 1. Giới thiệu mối ghép ren