- KHβ hệ số kể đến sự phối hợp không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng khi tính về tiếp xúc; theo bảng 6.7 TKHDĐCK I; ψbd =0,53ψba(u ± 1)
I.5.Kiểm nghiệm trục về độ cứng
chiều dài các đoạn trục: Hình 9: Bản vẽ kích thớc của các đoạc trục
I.5.Kiểm nghiệm trục về độ cứng
về độ cứng
Thờng khi độ bền mỏi đợc thoả mãn thì độ bền tĩnh và độ cứng coi đã thoả mãn.
II. Giới thiệu phần mềm và cácH sử dụng Mechanical Destop 4.0 để trợ giúp tính toán &thiết kế trục:
Mechanical Destop 4.0 (MD) là một phần mềm tính toán thiết kế các chi tiết cơ khí rất hiệu quả và đã đợc thế giới công nhận. Các chi tiết cơ khí đợc thiết kế sẵn là: thiết kế cam, tính mômen quán tính và đờng đàn hồi, tính toán và thiết kế trục, vẽ bánh răng và trục, chọn ổ lăn, thiết kế bộ truyền đai và xích và các chi tiết khác. (Về cơ bản thì Mechanical Destop 4.0 không khác nhau nhiều lắm với Mechanical Destop 5.0, xin trình bày các phơng pháp tính toán, và thiết kế trên nền Mechanical Destop 5.0)
Các thông số đầu vào của phần mềm Mechanical Destop 5.0 cần thiết để tính toán trục nh sau:
- Thiết kế sơ bộ kết cấu trục.
- Công suất truyền dẫn chính và các yếu tố cần thiết nh gối tựa đặt lực…
II.1. Bắt đầu và định cấu hinh Shaft Generator:
1. Bắt đầu thực hiện Amshaft2d: 2. Xuất hiện dòng nhắc sau:
Specify starting point or select center line [New shaft]:100,100 ↵
Specify centerline a endpoint: @200<0 ↵ 3. Hộp thoại Shaft Generator xuất hiện dới dạng sau:
4. Chọn nút Config… xuất hiện hộp thoại Shaft Generator – Configuration và định cấu hình theo hình sau:
5. Chọn nút OK. Bạn trở về hộp thoai Shart Generator
II.2. Tạo các đoạn trục trụ và bánh răng:
1. Chọn nút Cylinder bên phải trên và nhập số liệu tại các dòng nhắc nh sau:
Specify length <50> : 30 ↵
2. Chọn nút Gear và trên hộp thoại Gear chọn nút tiêu chuẩn là Din và nhập các giá trị Modul, số răng, chiều rộng, góc ăn khớp, góc nghiêng răng, hệ số dịch chỉnh, hệ số chiều cao đỉnh răng, hệ số chiều cao đáy răng.
3. Chọn nút Cylinder góc trái phía trên để xác định đoan trục kế tiếp bằng cách nhập giá trị vào các dòng nhắc sau:
Specify length <30> : 80 ↵
Specify diameter <30> : 40 ↵
4. Chọn nút Gear và nhập các giá trị tơng tự bớc hai để xác định bánh răng thứ hai theo hộp thoại sau:
5. Chọn nút Cylinder góc trái phía trên để xác định đoạn trục kế tiếp bằng cách nhập giá trị vào các dòng nhắc sau:
Specify length <50> : 30 ↵
Specify diameter <40> : 30 ↵ Ta có kết quả của tính toán nh sau:
II.3. Tính toán trục:
1. Tạo đờng bao trục: - Bắt đầu bằng lệnh:
Command: Amshaftcalc ↵
Select contour or [Create contour/Strength] <Create>:c Select objects: Specify opposite corner: 29 found
Select objects: Working
Specify position …
- Xuất hiện hộp thoại nh sau: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
2. Chọn vật liệu:
Ta chọn vật liệu chế tạo trục theo tiêu chuẩn DIN, bằng cách nhấp chuột vào nút Edit (Material) -> Table -> chọn DIN standard và chọn vật liệu nh các hộp thoại sau:
3. Gán các gối tựa:
Các gối tựa ổ đây là ổ cố định, hạn chế hai bậc tự do:
- Chọn biểu tợng Gối cố định và xuất hiện các dòng nhắc sau: Specify insert point:
Specify insert point: 4. Gán tải trọng:
Tải trọng tác dụng ở đây là mômen tác dụng vào bánh răng có giá trị: 287,634 Nm. Ta chọn biểu tợng Gear và gắn các giá trị nh sau: Specify insert point:
Ta có kết quả sau khi gán gối đỡ và tải trọng nh hình vẽ sau:
Chọn nút Moments and Deformations, xuất hiện hộp thoại:
D. Chọn ổ lăn:
Kích thớc ổ lăn đợc xác định theo hai chỉ tiêu: khả năng tải động nhằm đề phòng tróc rỗ các bề mặt làm việc và theo khả năng tải tĩnh nhằm đề phòng biến dạng d. Trình tự tính toán và lựa chọn ổ nh sau:
Số liệu đầu vào để chọn ổ: Số vòng quay: n = 542 vòng/phút. Thời hạn sử dụng: tΣ = 54000 h. Phản lực tại các ổ đã đợc tính: I. Chọn loại ổ lăn: Với tải trọng chỉ có lực hớng tâm ta chọn ổ bi đỡ 1 dãy cho 2 gối đỡ trục.
II. Chọn sơ bộ kích th ớc ổ:
Với kết cấu trục trên và đờng kính trục ngõng trục d = 35 mm, chọn ổ bi đỡ một dãy cỡ trung 307 có:
- đờng kính d = 35 mm;
- đờng kính ngoài D = 80 mm;
- khả năng tải động C = 26.2 kN;
- khả năng tải tĩnh C0 = 17.90 kN.
III. Tính kiểm nghiệm khả năng tải của ổ:
1. Tính khả năng tải động của ổ: Cd = Q.mL;
Trong đó:
m – Bậc của đờng cong mỏi khi thử về ổ lăn, m = 3 đối với ổ bi; L – Tuổi thọ tính bằng triệu vòng quay;
Lh = 106L/(60n); L = 60.n.Lh/106 = 60.542.6,5.103/106 = 211,4 Q – Tải trọng động quy ớc, kN; Q = (X.V.Fr + Y.Fa)kt.kđ Q0 = (1.1.7905 + 0).1.1 = 7905 N = 7,905 kN; Q1 = (1.1.3373 + 0).1.1 = 3373 N = 3,373 kN Hình 11: Sơ đồ bố trí ổ lăn
Trong đó:
+ Fa: Lực dọc trục Fa = 0; hệ số tải trọng dọc trục Y = 0;
+ Với ổ bi đỡ chỉ chịu lực hớng tâm: X = 1; + V: hệ số kể đến vòng nào quay, vòng trong quay, v = 1; + Kđ: hệ số kể đến đặc tính tải trọng, tải trọng tĩnh , Kđ = 1; + Ft: tải trọng hớng tâm với: Ft = 2 2
ty tx F F + Ft0 = 6834,62 +1903,42 = 7095 N Ft1 = 3109,62 +1305,52 = 3373 N ⇒ Cd1 = Q1.mL = 3,373.3 211,4= 20,1 < C ⇒ ổ vị trí 0 thoả mãn điều kiện.
⇒ Cd0 = Q0.mL = 7,095.3 211,4= 42,26 > C ⇒ Chọn lại ổ ban đầu, ổ đũa trụ ngắn cỡ trung rộng (m = 10/3 ) có khả năng tải C = 46,7 kN, C0 = 34,8 kN, ta có:
⇒ Cd0 = Q0.mL = 7,095.103211,4= 35.36 < C ⇒ ổ vị trí 1 thoả mãn điều kiện.
2. Tĩnh theo khả năng tải tĩnh: Qt = X0.Fr + Y0.Fa = X0.Fr (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Qt0 = 7,095 < C0 = 34,8 kN; Qt1 = 3,373 < C0 = 17,90 kN;
4 3 2 2 1 4 1 2 3
E.Tính bộ truyền vít đai ốc – bi: I. Kết cấu bộ truyền:
Bộ truyền vít me – đai ốc bi thờng dùng trong chuyển độngchạy dao của máy công cụ NC, CNC và dùng trong các máy công cụ chính nh máy mài, máy doa tốc độ và các loại máy khác. Đôi khi còn dùng trong các máy tiện, đầu tổ hợp, dùng trong truyền dẫn di động xà, trụ … và các máy công cụ hạng nặng. Ngoài ra còn dùng ở trong bộ truyền dẫn chính của các loại máy có chuyển động tịnh tiến khứ hồi nh máy bào giờng, máy chuốt.
Các u điểm :
1. Khắc phục độ rơ khớp ren, chịu lực kéo với kết cấu đảm bảo độ cứng vững chiều trục cao.
2. Tổn thất do ma sát bé, hiệu suất bộ truyền đạt tới 0,9 so với vít me đai ốc trợt là 0,2 ữ 0,4.
3. Gần nh độc lập hoàn toàn với lực ma sát (biến đổi theo tốc độ), ma sát tĩnh rất bé nên chuyển động êm.
Hình 1 : Sơ đồ truyền vít me Hình 2 : Bộ truyền vít me đai ốc lăn (dùng bi) đai ốc lăn (dùng con lăn)
Kết cấu bộ truyền vít me – đai ốc bi (hình 1 & 2) gồm vít me 1, đai ốc 2, dòng bi chuyển động trong vít me đai ốc bi 3 và rãnh hồi vật lăn 4 đảm bảo cho tuần hoàn liên tục của vật lăn. Truyền động vít me – đai ốc bi dùng con lăn hiện nay cha đợc sử dụng rộng rãi nh dùng bi do khó chế tạo , kết cấu cồng kềnh, tổn thất do ma sát lớn và giá thành cao hơn. Nhng dùng con lăn khả năng tải và khả năng chịu chấn động tốt hơn nhiều.
I. Profin ren vít me và đa ốc :
Các dạng profin ren của vít me và đai ốc nh : Dạng chữ nhật (Hình 3.a), dạng hình thang (3.b), dạng nửa cung tròn và dạng dạng rãnh (dạng cung nhọn).
( a ) ( b ) ( c ) ( d ) ( c ) ( b ) ( a )
Hình 3 : Các dạng tiết diện ren
Dạng profin ren hình chữ nhật và dạng profin ren hình thang có khả năng tải thấp, chỉ dùng khi máy có khả năng chịu tải trọng chiều trục bé và độ cứng vững không cao.
Dạng nửa cung tròn (hình 3.c) đợc dùng phổ biến nhất, bán kính rãnh r2gần bằng bán kính viên bi r1 sẽ giảm tối đa ứng suất tiếp xúc; có thể chọn r1/r2= 0,95 ữ 0,97. Giá trị r1/r2 lớn sẽ làm tăng tổn thất do ma sát một cách rõ rệt (do có liên quan đến diện tích tiếp xúc lăn). Tại các góc tiếp xúc bé thì bộ
truyền có độ cứng vững bé và khả năng tải bé, lực hớng kính sẽ lớn. Do tăng góc tiếp xúc thì khả năng đảo và độ cứng vững truyền động tăng và hạ thấp tổn thất do ma sát vì vậy khe hở đờng kính ∆d phải chọn để góc tiếp xúc đạt 450 :
∆d = 4(r2 – r1)(1 – cosα ).
Dạng rãnh cung nhọn (3.d) có nhiều u điểm hơn loại cung nửa tròn, nó còn cho phép truyền động không rơ hoặc chọn đợc độ dôi của đờng kính viên bi. Còn ở dạng nửa tròn muốn chọn độ rơ và tạo độ dôi đều dùng thêm đai ốc thứ hai để chỉnh.
II. Các phơng pháp hồi bi : Có 4 phơng pháp.
. Rãnh kiểu ống cong, có đầu mút lắp với lỗ đa ốc khoan tiếp tuyền với bề mặt
ren (Hình 4), bi tuần hoàn trong ống cong nhỡ : Vít (H – 4.a); thanh ngắn cong (H – 4.b) và miệng ống (H – 4.c). Để dễ dàng chui bi qua ống tuần hoàn thì dọc chiều dài ống đặt 2 hoặc 3 ống đảm bảo dẫn và phân bố bi thành 2 hoặc 3 dòg tuần hoàn kín. Kết cấu này có nhợc điểm là : Có đờng h- ớng kính của bộ truyền tăng đáng kể và sẽ không thuận lựi nến điều kiện kết cấu chung không cho phép có sự nhô ra của cụm đai ốc này. Độ bền mòn ở mút ống thấp, kẹp chặt ống không đủ tin cậy.
2.Rãnh hòi bi đợc thay trực tiếp trong đai ốc. Các mức rãnh liên hệ với ren đai ốc qua lỗ thông, phía trong của rãnh đợc che bằng thành trong của cốc bao đai ốc (Hình 5) hoặc lắp gắn với đai ốc. Dẫn hớng bi vào lỗ (rãnh) nhờ chỗ giao, nó đợc gắn hay vặn với đai ốc. Kết cấu này thuận lợi cho ccs máy cần kích thớc hớng kính bé (so với kết cấu trớc) nhng phức tạp ché tạo khó đối với vật liệu mềm nh đồng thanh, đồng đỏ, thép không tôi và kết cấu này khó kẹp chặt vào đai ốc.
Hinh 5 : Hồi bi qua rãnh có ở trong đai ốc.
3.Rãnh hồi bi là lỗ dọc khoan trong đai ốc (nối đầu cuối với ren) là những rãnh đợc phay trong các mặt đầu của đai ốc. Chỗ giao lỗ (ống) dẫn với rãnh ren đợc đặt ở mặt đầu (Hình 6).
A
Hình 6 : Hồi bi theo lỗ hớng trục trong đai ốc
Ưu điểm : Có độ chặt và tính công nghệ của kết cấu.
Nhợc điểm : Cần thiết tồn tại trên bộ phận rãnh ngắn chỗ xoay của viên bi, làm cho khả năng phần tách toàn bộ bi khó với một số bi tuần hoàn độc lập. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
4.Rãnh hồi bi nối 2 vòng ren kế tiếp, rãnh này ở trong nắp đặc biệt đợc lắp thành cửa sổ của đai ốc (Hình 7).
Hinh 7 : Hồi bi qua rãnh ở lắp.
– Phơng pháp lắp bộ truyền :
Kết cấu này phân biệt với các kết cấu khác là ở chỗ là không dùng nối từ chỗ tiếp xúc với bề mặt vít me mà theo hớng từ rãnh của một đờng vít trong rãnh đờng vít kế tiếp, từ đó các vien bi rơi và lăn qua phần lồi đờng ren của vít me. Trong đa số trờng hợp thì đai ốc có 3 cửa sổ cách nhau 1200. Các viên bi nhờ đó tuần hoàn thành 3 nhóm độc lập. Các lắp đệm đợc chế tạo bằng thép tôi, Tiếp xúc hoàn toàn chính xác với các cửa sổ của đai ốc của đai ốc và đợc lắp lại. Việc lắp bạc, đai ốc và bi nhờ một trục nhẵn (trục đó có lỗ làm chuẩn địng vị) lồng lên cổ trục vít me, sau đó các bộ phận đã chọn đợc vặn vào vít me (Hình 8)
A
Hình 8 : Phơng pháp lắp bộ truyền. –Ưu điểm :
Kích thớc hớng kính be thờng không vợt qúa kích thớc bộ truyền vít me đai ốc thông thờng (bộ truyền vít me đai ốc trợt) có cùng đờng kính vít me, không bị mòn nhanh, độ tin cậy của các chi tiết đợc ghép cao, chiều dài rãnh hồi bi rất bé.
+ Các bộ truyền vít me “ đai ốc bi thờng không dùng rãnh hồi bi : Có thể chia thành 2 nhóm.
1/. Bộ truyền với vít me bé : (Hình 8).
Để đơn giản kết cấu và ddamr bảo độ êm cao của chuyền động thì không dùng rãnh hồi bi, phải làm vít me dài đáng kể sao cho vị trí biên vít me thì bi không rơi ra khỏi đai ốc.
2/. Bộ truyền ma sát hành tinh :
Nến vít me nhiều mối, thì mỗi tiết diện thẳng góc với trục của nó có phân bố bi với số lợng bằng số mối mối vít me. Dùng lắp vành ôm bi (Nh lắp ổ bi) cũng có đợc bộ truyền không rãnh hồi bi. Ngoài ra còn còn một số kết cấu truyền động ma sát – hành tinh bi hoặc con lăn (nh kết cấu hình 9).
( a )
( b )