Bài giảng Cơ sở thiết kế máy - Chương 6: Truyền động trục vít

à một phần của mặt xuyến . Thông thường trục vít 1 là chủ động, bánh vít 2 là bị động Nhờ sự ăn khớp giữa ren trục vít và răng bánh vít mà chuyển động và cơ năng được truyền đi (Về động học , tương tự truyền động vít -đai ốc. Về tính sức bền , có thể tính như thanh răng – bánh răng nghiêng ) 2.Phân loại . Tùy theo dạng ren trục vít người ta chia trục vít thành ba loại: trục vít ascimet, trục vít kônvôlut và trục vít thân khai 3..Đánh giá bộ truyền trục vít Ưu điểm: - Làm việc êm, không ồn như ở các bộ truyền bánh răng hoặc xích. - Thực hiện tỷ số truyền lớn trong một cấp. - Có khả năng tự hãm Khuyết điểm: - Hiệu suất thấp, sinh ra nhiệt nhiều do có trượt dọc răng. - Cần sử dụng vật liệu giảm ma sát dắt tiền (đồng thanh) để chế tạo vành bánh vít. - Yêu cầu cao về độ chính xác lắp ghép. Phạm vi sử dụng Truyền động trục vít đắt tiền và phức tạp hơn truyền động bánh răng, do đó chỉ sử dụng khi cần truyền chuyển động giữa các trục chéo nhau hoặc sử dụng ở cơ cấu yêu cầu tỷ số truyền lớn. Mặt khác hiệu suất thấp và nguy hiểm về dính cũng hạn chế khả năng truyền công suất của bộ truyền này. Bộ truyền trục vít được dùng để truyền công suất không quá 50 ÷ 60 kW, làm việc ngắn hạn, trong các máy nâng chuyển, ôtô, máy cắt kim loại v.v. 6.2 Các thông số hình học chủ yếu 9.2 Các thông số hình học chủ yếu 1. Môđun dọc của trục vít m bằng môđun ngang của bánh vít. Tiêu chuẩn quy định hai dãy trị số môđun m sau đây (ưu tiên dãy 1): Dãy 1: 1 ; 1,25 ; 1,6 ; 2 ; 2,5 ; 3,15 ; 4 ; 5 ; 6,3 ; 8 ; 10 ; 12,5 ; 16 ; 20 ; 25. Dãy 2: 1,5 ; 3 ; 3,5 ; 6 ; 7 ;12. 2.Hệ số đường kính q: để chế tạo bánh vít phải dùng dao phay lăn có hình dạng và kích thước (trừ đường kính đỉnh dao) giống trục vít ăn khớp với bánh vít. Do đó kích thước bánh vít không những phụ thuộc vào môđun mà còn phụ thuộc vào đường kính dao. Để hạn chế số lượng dao tiêu chuẩn, người ta đưa vào hệ số đường kính trục vít: d q = 1 m và tiêu chuẩn q theo hai dãy trị số sau đây (ưu tiên dãy 1) Dãy 1: 6,3 ; 8 ; 10 ; 12,5 ; 16 ; 20 ; 25. Dãy 2: 7,1; 9 ; 11,2 ; 14 ; 18 ; 22,4. 3.Số ren trục vít z1 và số răng bánh vít z2: - -Số mối ren trục vít được chọn bằng z1 = 1 ; 2 ; 4. Tăng z1, hiệu suất bộ truyền tăng [xem (6.16)] nhưng chế tạo phúc tạp hơn, đồng thời kích thước bộ truyền cũng tăng. Khi truyền công suất lớn, không nên dùng z1 =1 vì mất mát công suất nhiều và nóng. Ngoài ra khi chọn z1 cần lưu ý để z2 = u.z1 [xem (6.6)] không quá lớn làm cho bộ truyền cồng kềnh hoặc quá nhỏ sẽ xảy ra cắt chân răng, tức là dựa vào tỷ số truyền u để chọn z1 sao cho z2min ≤ z2 ≤ z2max với z2min = 26 ~ 28, z2max = 60 ~ 80. Góc vít của đường xoắn vít trên hình trụ chia γ được xác định theo các công thức sau: tgɣ = pz/π d1= z1 p/ πmq =z1/q trong đó pz – bước của đường xoắn vít; pz = z1 p p – bước ren Chiều dài đoạn cắt ren b1 của trục vít được xác định từ điều kiện bánh vít có số răng nhiều nhất cùng ăn khớp, cho trong bảng 6.1 phụ thuộc vào số ren trục vít z1 và hệ số dịch chỉnh x. Với các trục vít mài, để tránh làm sai lệch phần làm việc của mặt ren trục vít khi đưa đá mài vào và rút đá mài ra, nên tăng thêm khoảng 3 môđun, tức là b11=+ b3. m 6.3 Cơ học truyền động trục vít 9.3.CƠ HỌC TRUYỀN ĐỘNG TRỤC VÍT 1 .Vận tốc và tỷ số truyền Khi trục vít quay được một vòng thì mỗi điểm trên vòng lăn bánh vít di chuyển được một khoảng bàng bước vít pz, tức là bánh vít quay được pz/(πd2) vòng. Do đó khi trục vít quay được n1 vòng, bánh vít sẽ quay được n2=n1pz/(πd2) vòng. Như vậy tỷ số truyền: n1π... d 2 π m z 2 z 2 u = = = = n2 px z 1. p z 1 Nhận xét: a) Với z1 = 1 ÷ 4, z2 = 28 ~ 60 suy ra rằng tỷ số truyền u của truyền động trục vít khá lớn. n1 πd. 2 πd. 2 d2 b) ta có: pz =π. d1 tgγ → u == = = n2 pz π. d1 tgγ d1 tgγ Như vậy tỷ số truyền trong bộ truyền trục vít không bằng tỷ số của các đường kính như trong bộ truyền bánh răng. a) Do vận tốc vòng v1 và v2 khác phương và trị số nên khi bộ truyền làm việc, ren trục vít trượt dọc trên răng bánh vít. Từ hình 6.4 ta có: v1 πdw11. n vt == , m / s ( 6.8) cosγγww 60000cos Trong đó γw - góc vít trên hình trụ lăn, tính theo (6.2b). Với bộ truyền không dịch chỉnh dw1 = d1 = m.q; γγw = tính theo (6.2a), do đó: 1 q cosγ == 2 2 2 1++tg γ z1 q mn. nên: v=+1 z22 q,/ m s t 19100 1 2.Lực tác dụng khi ăn khớp , o Tuy nhiên cần chú ý rằng, trong nhiều trường hợp góc φ < 3 do đó có thể bỏ qua ảnh hưởng của lực ma sát, đồng thời lấy ααn  , ta được công thức tính các thành phần lực sau đây: Fat1== F 22/ T 2 d 2   Ft1== F a 2 F t 2 tgγ   Fr1== F r 2 F t 2 tgαγ/ cos  3.Hiệu suất truyền động Do ma sát giữa ren trục vít và răng bánh vít, do ma sát trong ổ trục và do khuấy dầu (trục vít hoặc bánh vít nhúng trong hộp dầu khi chuyển động gây ra), công suất truyền động bị mất mát. Nếu chỉ kể đến tổn thất do ma sát giữa ren trục vít và răng bánh vít, hiệu suất của bộ truyền trục vít khi trục vít là chủ động, được tính theo công thức: ηk = T2 ω 2/ T 1 ω 1 Thay T1== Ftt 1 d 1/ 2, T 2 F 2 d 2 / 2 ,ta được: , ηk =+ tgγ/ tg( γ φ ) Nếu kể đến cả mất mát công suất do khuấy dầu, hiệu suất truyền động được tính theo công thức: η=+0,95 tgγ / tg( γ φ, ) Trường hợp bánh vít chủ động, hiệu suất truyền động được tính theo công thức: η=−0,95 tg( γ φ, ) / tgγ Khi γ ≤ φ’, η = 0, bộ truyền tự hãm, tức là chuyển động không thể truyền từ bánh vít sang trục vít. Nói cách khác nếu trục vít là chủ động và góc vít γ nhỏ hơn hoặc bằng góc ma sát φ’ thì chuyển động thể truyền ngược lại từ bánh vít sang trục vít. Người ta sử dụng tính chất tự hãm này trong cơ cấu nâng và một số cơ cấu khác. Tuy nhiên khi đảm bảo tính chất tự hãm (γ ≤ φ’), hiệu suất truyền động sẽ rất thấp (η < 0,5), vì vậy khi không cần thiết không nên dùng bộ truyền tự hãm. Vì tgγ = z1/q nên gần đúng có thể xác định η theo z1: Z1 1 2 4 η 0,7÷0.75 0,75÷0.82 0.87÷0.92 6.4 TÍNH TOÁN TRUYỀN ĐỘNG TRỤC VÍT 1. Các dạng hỏng và chỉ tiêu tính toán truyền động trục vít Trong truyền động trục vít cũng có dạng hỏng như trong truyền động bánh răng. Tuy nhiên do xuất hiện trượt dọc răng với vận tốc trượt lớn, sinh nhiệt nhiều nên hiện tượng dính và mòn nguy hiểm hơn. Tính toán độ bền (TIẾP XÚC , UỐN) và tính nhiệt, cần kiểm nghiệm thêm về độ bền của thân trục vít theo hệ số an toàn. 2.Tính toán độ bền theo ứng suất tiếp xúc 480ZTKMH2 σσHH=  dd21 3 170ZMH Z22+ q T K σσHH=   Z2  aw q 2 170 TK a=+ Z q2 H , mm w ( 2 )  Z2 σqH  3.Tính toán độ bền theo ứng suất uốn FKYYYt F F εβ σσFF=  bmW 1,4TYK2 FF σσFF=  b22 d m 4.Tính toán nhiệt truyền động trục vít Nhiệt lượng sinh ra trong một giờ QPs =10012( 1 −η) = 1000 P( 1 − η) / η ( a) Nhiệt lượng thoát qua vách hộp Qt= K t( t d − t0 ) A(1 + ψ), W ( b) 1000P1 ( 1− η) td= + t o   t d  KAt (1+ ψβ) BT3Cho cơ cấu nâng như hình.Biết m = 8 mm , q = 10, Z1 = 2,Z2 = 40 ,vật liệu có hệ số ma sát f = 0,1, vật nặng có Q = 4000 N , Do = 200 mm vận tốc nâng vật vn 0,8 m /s.Xác định : -Hiệu suất của bộ truyền và Kiểm tra điều kiện tự hãm của bộ truyền. - Phương, chiều và độ lớn của các lực tác dụng lên trục vít và bánh vít khi nâng vật ? - Chiều quay và tốc độ của trục vít khi nâng vật?