Chương 11 truyền động trục vít

Tính bộ truyền trục vít Nội dung Chương 11... Giới thiệu bộ truyền trục vít Trục vít dẫn 1: d1 làm liền trục dẫn I; n1; C/suất truyền động P1; Mômen xoắn T1 Bánh vít bị dẫn 2: d2 lắp tr

11.1 Khái niệm chung

11.2 Cơ học truyền động trục vít

11.3 Tính bộ truyền trục vít

Nội dung

Chương 11

11.1 Khái niệm chung

Chương 11

Truyền chuyển động giữa 2 trục vuông

góc or chéo nhau trong không gian

Giới thiệu bộ truyền trục vít

Trục vít dẫn 1: d1 làm liền trục dẫn I; n1;

C/suất truyền động P1; Mômen xoắn T1

Bánh vít bị dẫn 2: d2 lắp trên trục bị dẫn II;

n2; C/suất truyền động P2; Mômen xoắn T2 Bộ truyền trục vít - bánh vít Trên trục vít có các đường ren (răng của trục vít), trên bánh vít có các răng như bánh răng, khi truyền động ren trục vít ăn khớp với răng bánh vít

Nguyên tắc làm việc:

Trục quay I quay với n1, ren của trục vít ăn khớp với ren của bánh vít,

đẩy răng bánh vít chuyển động, làm bánh vít quay, kéo trục II quay với n2

11.1 Khái niệm chung

Chương 11

11.1.1 Phân loại, ưu nhược điểm bộ truyền trục vít

Trục vít Acsimet

Bộ truyền trục vít trụ: trục vít có dạng hình trụ tròn

xoay, đường sinh thẳng

Bộ truyền trục vít Glôbôit (Bộ truyền trục vít lõm):

trục vít hình trụ tròn, đường sinh là một cung tròn

Bộ truyền trục vít Acsimet: trong m/phẳng chứa đ/tâm

của trục vít biên dạng ren là một đoạn thẳng, trong

m/phẳng vuông góc với đ/tâm biên dạng ren là

đường xoắn Acsimet

Bộ truyền trục vít thân khai:

Bộ truyền trục vít cônvôlút:

11.1 Khái niệm chung

Chương 11

11.1.2 Các thông số hình học chủ yếu của bộ truyền trục vít

* Môđun của răng bánh vít:m, mm; x/định trên mặt phẳng pháp mn=m.cosβ; trên m/phẳng mút m, lấy theo dãy số tiêu chuẩn: m =1; 1,25; (1,5); 1,6; 2; 2,5; (3); (3,5); 4; 5; (6); 6,3; (7); 8; 10; 12,5; 16; (18); 20; 25

* Đ/kính vòng tròn chia d1 =mq, d2 =a.z2, mm

* Đ/kính vòng tròn lăn dw1 = d1, dw2 =d2, mm

* Đ/kính vòng tròn chân răng df1, df2, mm

* Đ/kính vòng tròn đỉnh ren da1,đỉnh răng da2, mm

* Đ/kính vòng tròn lớn nhất da2max, mm

* Khoảng cách trục aw =(d1 +d2)/2 = (q+z2)/m/2

(mm): k/cách tâm trục vít và bánh vít

* Chiều dài phần cắt ren của trục vít(chiều rộng trục vít) B1 ; chiều rộng

vành răng của bánh vít B2 , mm

11.1 Khái niệm chung

Chương 11

11.1.3 Kết cấu của trục vít, bánh vít

Kết cấu của trục vít làm liền trục

Trục vít làm bằng thép, chế tạo liền với trục dẫn

vì đ/kính chân ren của trục vít rất nhỏ so với trục

Bánh vít được lắp ghép từ hai phần: Vành răng bánh vít 1 bằng hợp kim đồng để giảm ma sát và may ơ 2 bằng thép hoặc gang để chịu tải trọng

TH đặc biệt: bánh vít quá nhỏ chế tạo bánh vít liền khối bằng hợp kim đồng or bánh vít quá lớn, có thể chế tạo liền khối bằng gang

Kết cấu của bánh vít thông dụng

11.2 Cơ học truyền động trục vít

Chương 11

11.2.1 Vận tốc, tỷ số truyền và hiệu suất của bộ truyền trục vít

Số vòng quay của trục vít: n1 , bánh vít n2 (v/p)

Công suất trên trục dẫn: P1 , bị dẫn P2 (kW)

Mômen xoắn trên trục dẫn: T1 , bị dẫn T2 (Nmm)

Tỷ số truyền u : u = n1 /n2 = z2 /z1

Hiệu suất truyền động η : η = P2 /P1

Hiệu suất bộ truyền trục vít bánh vít: η = tgγ /tg(γ +ϕ)

ϕ : góc ma sát trên mặt tiếp xúc giữa ren và răng

Nếu có tổn hao công suất do khuấy dầu, thì η = 0,98.tgγ /tg(γ +ϕ)

Vận tốc vòng của bánh dẫn v1 , bị dẫn v2, (m/s)

Bộ truyền trục vít vận tốc trượt rất lớn : vtr = v1 /cosγ

11.2 Cơ học truyền động trục vít

Chương 11

11.2.2 Tải trọng và ứng suất trong bộ truyền trục vít

Lực tác dụng trên mặt răng bánh răng

Tải trọng danh nghĩa của bộ truyền trục vít: công

suất P or mô men xoắn T1 ; T2 ghi trong nhiệm vụ

thiết kế

Để kể đến sự tập trung tải trọng lên một phần của răng thêm vào hệ số

Kβ (hệ số kể đến sự phân bố tải không đều trên chiều dài răng)

σH thay đổi theo chu trình mạch động khi bộ truyền làm việc 1 chiều

σF thay đổi theo chu trình đối xứng khi bộ truyền làm việc 2 chiều

Để kể đến tải trọng động thêm vào công thức

tính toán hệ số tải trọng động Kv

Tải trọng tác dụng lên răng sẽ gây nên ứng suất tiếp xúc σH trên mặt răng

và ứng suất uốn σF trên tiết diện chân răng (σHmax tại tâm ăn khớp)

Lực tiếp tuyến Ft :

Lực hướng tâm Fr :

11.2 Cơ học truyền động trục vít

Chương 11

11.2.3 Lực tác dụng lên trục và ổ mang bộ truyền trục vít

Lực tác dụng lên trục và ổ bộ truyền trục vít

Quan hệ giữa Ft1 và Ft2 :

ϕ : góc m/sát trên b/mặt t/xúc của ren trục

vít và răng bánh vít

Fr1 = Fr2 = Ft2 tgα /cosγ

Lực dọc trục Fa :

Fa1 = Ft2 = 2T2 /d2

Fa2 = Ft1 = 2T1 /d1

Lực Fa1 tác dụng lên trục vít có giá trị rất lớn, dễ làm trục vít mất ổn định

11.3 Tính bộ truyền trục vít

Chương 11

11.3.1 Các dạng hỏng và chỉ tiêu tính toán bộ truyền trục vít

Dính xước bề mặt

Do ứ/suất lớn, t0 cao làm v/liệu tại chỗ t/xúc đạt đến trạng thái chảy dẻo, k/loại

bị bứt ra dính lên mặt ren, tạo thành các vấu cào xước mặt răng bánh vít

Mòn răng bánh vít và ren trục vít

Do v/tốc trượt rất lớn,a/suất t/bình cao,bôi trơn k0 đầy đủ, v/liệu có cơ tính thấp

Biến dạng mặt răng

Do bộ truyền có áp suất trên mặt tiếp xúc lớn, và vận tốc làm việc thấp

Gẫy răng bánh vít

Do quá tải or bị mỏi, khi ứ/suất uốn trên tiết diện chân răng > giá trị cho phép

Tróc rỗ mặt răng

Do làm bằng Cu thanh có độ bền chống dính cao, σH nhỏ bôi trơn đầy đủ

Chương 11 11.3 Tính bộ truyền trục vít

11.2.2 Tính theo độ bền tiếp xúc và độ bền uốn của răng bánh vít

σΗ2 ≤ [σH2]

σF2 ≤ [σF2]

Theo độ bền tiếp xúc

σH2 : ứ/suất tiếp xúc tại điểm nguy hiểm trên mặt răng

[σH2]: ứ/suất tiếp xúc cho phép của mặt răng bánh vít

Theo độ bền uốn

σF2: ứ/suất uốn ở thời điểm ng/hiểm trên t/diện c/ răng b/vít

[σF2]: ứ/suất uốn cho phép của răng b/vít, tính theo sb mỏi

* Kiểm tra điều kiện bền

Chương 11 11.3 Tính bộ truyền trục vít

11.2.2 Tính theo độ bền tiếp xúc và độ bền uốn của răng bánh vít

* Tính bộ truyền trục vít theo sức bền tiếp xúc

- Ứng suất tiếp xúc sinh ra trên mặt răng:

E = 2.E1.E2/(E1+E2) môđun đ/hồi t/đương của v/liệu trục vít và bánh vít, MPa

E1 ; E2 :môđun đàn hồi của v/liệu trục vít và bánh vít

cường độ tải trọng trên đường t/xúc của răng, N/mm

KHv : h/số kể đến tải trọng động dùng để tính ứ/suất t/xúc,

KHβ :h/số kể đến phân bố tải trong k0 đều trên chiều dài răng Bán kính cong t/đương của hai bề mặt tại điểm tiếp xúc

ρ1 bán kính cong của biên dạng ren trục vít, ρ1 = ∞

ρ2 bán kính cong của điểm giữa răng bánh vít, ρ2 = d2.sinα/(2cosγ)

=> - Ứng suất tiếp xúc cho phép [σH]

xác định bằng thực nghiệm

Chương 11 11.3 Tính bộ truyền trục vít

11.2.2 Tính theo độ bền tiếp xúc và độ bền uốn của răng bánh vít

Bài toán kiểm tra bền

Tính σH sinh ra trên điểm nguy hiểm của mặt răng bánh vít

Xác định [σH2] của bánh vít

So sánh giá trị σH ; [σH2] và kết luận

Bài toán thiết kế

Chọn vật liệu và cách nhiệt luyện và xác định [σH2]

Giả sử σH ≤ [σH2] thỏa mãn, với d1 = m.q; d2 =m.z2; m = 2aw/(q+z2), tính được:

Trình tự thiết kế bộ truyền trục vít (xem trong tài liệu)