Chương 2 4 THIẾT kế bộ TRUYỀN TRỤC vít BÁNH vít

merged pdfs pdf 16122022 1 1 2 4 BỘ TRUYỀN TRỤC VÍT – BÁNH VÍT (Wormgear Drives) 2 1 VẤN ĐỀ CHUNG a Giới thiệu o Truyền chuyển động giữa 2 trục chéo nhau (chéo 900) o Trục vít là bánh dẫn 16122022.Vận tốc vòng TV và BV tại điểm tx có phương vuông góc  Vận tốc trượt lớn  Tổn thất công suất  hiệu suất bộ truyền thấp

2.4 BỘ TRUYỀN TRỤC VÍT – BÁNH VÍT (Wormgear Drives)

2

1 VẤN ĐỀ CHUNG

a Giới thiệu

o Truyền chuyển động giữa 2 trục chéo nhau (chéo 900)

o Trục vít là bánh dẫn

o Vận tốc vòng TV và BV tại điểm t/x có phương vuông góc

 Vận tốc trượt lớn

 Tổn thất công suất  hiệu suất bộ truyền thấp

P 1 , T1

P 2 , T2

4

b Phân loại

o Theo mặt chia: TV trụ, TV Globoid (trục vít lõm)

o Theo dạng răng: TV Archimede, TV Convolute, TV thân khai

 Cạnh răng thẳng trong tiết diện dọc

 Đường Archimede trong tiết diện ngang

Trục vít Archimede

Trục vít thân khai

 Cạnh răng thẳng trong tiết diện tiếp tuyến trụ cơ sở

 Đường thân khai trong tiết diện ngang

Trục vít Convolute

 Cạnh răng thẳng trong tiết diện pháp tuyến với đường ren

 Xoắn convolute trong tiết diện ngang

6

o Ưu điểm:

• TST lớn 8 – 63 (có thể đến 120)

• Làm việc êm, k/t gọn

• Có khả năng tự hãm (khi bánh vít dẫn)

o Nhược điểm:

• Hiệu suất thấp (70~80%)

• Sinh nhiệt do trượt, phải có biện pháp thoát nhiệt

• Vật liệu chế tạo bánh vít đắt tiền

• Phạm vi sử dụng: P < 50÷60 kW, u = 20-60

2 Thông số hình học chủ yếu

 góc nghiêng răng BV;

 góc nâng ren TV, hay dùng =

 góc profin răng TV

 Góc ăn khớp: =

 bước TV; bước xoắn = ; BV là p: pr= p

8

 Mối răng TV (z1) dùng: 1, 2, 4; z2= u.z1≥ 28

 BV: m (m/p mút); mn= m.cos (m/p pháp)

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

 h/s đường kính TV: q = d1/m

 d1= dw1; d2= dw2nếu không dịch chỉnh

 Nếu dịch dao: x1= - x2; -1≤ ≤ 1

 ℎ∗: h/s chiều cao đỉnh răng

 C*: khe hở chân răng

 đ/k đỉnh và chân: da1= d1+ 2ℎ∗m;df1= d1+ 2ℎ∗.m với (ℎ∗ = ℎ∗

+ C*); ℎ∗ = 1; ∗ = 0,2

 k/c trục: = ( + )/2 = + /2

• Chọn: 40; 50; 63; 100; 125; 160; 180; 200; 225; 250; 280…

 ; : dày đỉnh và chân

 B1: chiều dài cắt răng TV, B2: chiều rộng vành răng BV

B2= 0,75da1(nếu z1= 1, 2); B2= 0,67da1(nếu z1= 4)

 Góc ôm BV-TV: 90 ≤ 2 ≤ 120 , 2 ≈ 2 /( − 0,5 )

10

3 Động học truyền động trục vít

a Vận tốc dài:

Vs

b Vận tốc trượt

c Tỉ số truyền

 nhỏ  z2 = u.z1 nhỏ  k/t bộ truyền gọn

= 6.10

= 6.10

= 19100  +

4 Tải trọng và ứng suất

Lực tác dụng trên mặt răng

o Lực vòng và lực pháp:

o h/s tải trọng: K = KH= KF= Kv

 Kv: h/s tải trọng động;

 : h/s phân bố tải không đều mặt răng

o Ứng suất:

 : ứ/s tiếp xúc mặt răng

 : ứ/s uốn chân răng

=2 ; = 2

12

5 Lực tác dụng lên trục và ổ

o Lực vòng: = = ( + )

 góc ma sát

o Lực hướng tâm Fr:

o Lực dọc trục Fa:

 Chiều phụ thuộc chiều và bề

mặt làm việc

6 Kết cấu trục vít – bánh vít

Trục vít chế tạo liền trục

BV liền khối BV ghép BV đúc vành

vào mayo

 Vật liệu vành răng: thường kim loại màu, hợp kim màu có f

với thép thấp

14

7 Tính trục vít – bánh vít

7.1 Các dạng hỏng và chỉ tiêu tính

o Dính xước bề mặt: kim loại chảy dẻo bứt ra dính vào mặt ren

TV, tạo vấu cào xước mặt răng BV

o Mòn răng TV, BV: trượt lớn, bôi trơn không đầy đủ

o Biến dạng mặt răng BV: ứ/s tiếp xúc lớn, vận tốc thấp

o Gãy răng BV: quá tải, mỏi, ứ/s uốn chân răng lớn

o Tróc rỗ mặt TV, BV: vật liệu đồng thanh chống dính cao, ứ/s

thấp, bôi trơn tốt

o Kẹt răng do nhiệt

o TV cong: do trục dài, lực dọc trục lớn

Chỉ tiêu tính

o Tính toán bộ truyền TV-BV theo:

 ≤ : Tính theo bền tiếp xúc

 ≤ [ ]: Tính theo bền uốn

 ≤ [ ]: Tính theo điều kiện chịu nhiệt

 ≤ : Tính theo độ ổn định thân TV

 ≤ [ ] : Kiểm nghiệm quá tải khi tiếp xúc

 ≤ [ ] : Kiểm nghiệm quá tải khi uốn

16

7.2 Tính theo sức bền tiếp xúc

: Cường độ tải trọng

: Chiều dài tiếp xúc : Modun đàn hồi tđ

=

Ví dụ sử dụng:

(Hetz)

Bài toán kiểm tra

o Giả sử đã biết thông số bộ truyền, tải trọng, tuổi bền

o Tính tại tiết diện nguy hiểm mặt răng BV điểm giữa

nằm trên vòng lăn theo ct (*)

o Xác định [ ] của BV

o So sánh: và [ ]

18

Bài toán thiết kế

o Chọn vật liệu và pp nhiệt luyện, xác định [ ]

o Giả sử thoả

 Tính khoảng cách trục aw:

(chú ý thay thế )

Tại sao cần tính awđể đảm bảo diện tích tiếp xúc?

7.3 Tính theo sức bền uốn

≤

o Modun pháp:

o Hệ số dạng răng YF2tính theo z2td:

o chọn dựa vào vật liệu chế tạo, cách đúc, số chu kỳ tải

tương đương, độ cứng mặt răng TV

20

Bài toán kiểm tra

o Giả sử đã biết thông số bộ truyền, tải trọng, tuổi bền

o Xác định [ ] của BV

o Xác định hệ số dạng răng YF2

o Tính 2

o So sánh: và [ ]

Bài toán thiết kế

o Chọn vật liệu và pp nhiệt luyện, xác định

o Tính YF, KF

o Giả sử thoả

 Tính modun m:

 Chú ý tính lấy theo tiêu chuẩn

 Tính

Tại sao cần tính m để đảm bảo sức bền uốn?

22

7.4 Tính theo điều kiện chịu nhiệt

o Phương trình cân bằng nhiệt:

 KT= 8 – 17,5 W/m2.C hệ số toả nhiệt

 t1: nhiệt độ dầu; t0nhiệt độ không khí, 0C

 A diện tích thoát nhiệt của hộp, m2, (≈ 20 )

 = 0,25 hệ số thoát nhiệt qua đáy hộ xuống bệ máy

TH nguội tự nhiên

1 = 0+[ − 10001 +1(1 − )+ . ] TH nguội có quạt

 KTq, hệ số thoạt nhiệt mặt được quạt, Aqdiện tích được quạt, hệ số

giảm nhiệt do làm việc ngắt quãng

Nếu không thoả 1 ≤ [ ] (750– 900)

 Chọn lại dầu bôi trơn có [ ] cao

 Tăng diện tích tản nhiệt A

 Tăng KTbằng quạt gió, phun nước

 Điều kiện đặc biệt có thể dùng thiết bị làm mát giảm t0

24

7.5 Tính theo điều kiện ổn định

o Kiểm tra độ cứng trục vít khi chịu nén dọc trục khi l1≤ 25.df1

≤

o Nếu không thoả:

 Giảm khoảng cách 2 ổ đỡ

 Tăng đường kính chân răng TV df1

7.6 Kiểm tra theo điều kiện quá tải

o Kiểm tra theo sức bền tĩnh, quá tải thời gian ngắn:

Hệ số quá tải

26

7 Chọn vật liệu và ứng suất cho phép

Trục vít

< 3kW ArchimedeCovolute C30, C45, C50, C35CrCu Tôi cải thiện < 350 HB

>3kW Thân khai(có mài)

C40CR, 40CrNi, 12CrNi3Al, 20CrNi3Al, 30CrMnPbAl

Tôi mặt ren 45-50 HRC

Bánh vít

Vtr≤ 5m/s Đồng thanh (không thiếc): BCuAl9Fe4, BCuAl10Fe4Ni4Đồng thau: LCu66Al6Fe3Mg2, LCu58Mg2Pb2

Vtr≤ 5-12

m/s Đồng thanh (ít thiếc): BCuSn6Zn6Pb3, BCuSn5Zn5Pb5

Vtr>12 m/s Đồng thanh (nhiều thiếc): BCuSn10P1, BCuSn10NiP

Ứng suất cho phép

Đồng thanh thiếc < 300 MPa - [σH] = (0,75÷0,9).σb.KNH

Đồng thanh không

Đồng thanh 1 chiều [σF] = (0,25.σch+ 0,08.σb).KNF

2 chiều [σ F ] = 0,16.σ b K NF

28

Ứng suất tiếp xúc và uốn quá tải cho phép

8 Trình tự thiết kế bộ truyền trục vít

Đầu vào: P trên TV hoặc BV (hoặc mô men xoắn T), và

(hoặc n1và u), điều kiện làm việc

1 Chọn vật liệu TV, pp nhiệt luyện Giả thiết trượt vs, chọn vật

liệu BV, cấp chính xác chế tạo

2 Xác định [ ], [ ] và [ ], [ ] nếu có quá tải; hoặc

[Fa] và [t] nếu kiểm nghiệm ổn định và nhiệt độ

3 Chọn mối ren z1, tính z2= u.z1, chọn hệ số đk trục vít q tiêu

chuẩn Tính góc nâng γ = arctg(z1/q) Chọn sơ bộ ,hệ số tải

trọng K

4 Tính aw Tính m = 2.aw/(z2+q) lấy theo chuẩn, tính mn= m.cosγ

30

5 Tính các kích thước bộ truyền: d1= m.q; d2= m.z2;

1 và 2 ≥ (11+0,07.z2).m 0,75.da1

4 ≥ (12,5+0,09.z2).m 0,67.da1

6 Kiểm tra vtrvà Nếu sai khác 5%, cần chọn lại vtr_sbhoặc ,

tính lại

7 Kiểm tra độ bền uốn, độ ổn định, nhiệt Không thoả phải chỉnh

kích thước bộ truyền

8 Vẽ kết cấu

9 Tính lực tác dụng lên trục và ổ