Nhóm III bao gồm các máy công tác có công suất và vận tốc công tác thay đổi như các máy gia công kim loại các máy cắt gọt vạn năng: máy tiện, máy phay; máy mài… hoặc các máy CNC, các lo
Khái niệm chung về máy công tác và sơ đồ bố trí hệ dẫn động máy
VÀ SƠ ĐỒ BỐ TRÍ HỆ DẪN ĐỘNG MÁY
Các máy công tác có đa dạng về chủng loại và tính năng sử dụng, phù hợp với nhiều mục đích công việc khác nhau Tải trọng và vận tốc của máy có thể duy trì ổn định hoặc thay đổi trong quá trình vận hành để tối ưu hóa hiệu suất Một số nhóm máy công tác phổ biến bao gồm các loại máy chịu tải trọng lớn, máy có khả năng hoạt động với tốc độ cao hoặc các thiết bị đặc biệt phục vụ các nhiệm vụ kỹ thuật đa dạng.
Nhóm I gồm các máy có công suất hoạt động không đổi hoặc thay đổi không đáng kể, đồng thời vận tốc của cơ cấu chấp hành (CCCH) cũng không thay đổi trong quá trình vận hành Các thiết bị tiêu biểu thuộc nhóm này bao gồm các loại băng tải, xích tải và lò quay, đảm bảo hoạt động ổn định và liên tục trong quá trình sản xuất.
Nhóm II gồm các máy có công suất hoạt động với tải trọng biến đổi nhưng vận tốc vẫn giữ nguyên, chủ yếu bao gồm các cơ cấu trong hệ thống nâng hạ như cầu trục, cầu lăn, thang máy Các thiết bị này đóng vai trò quan trọng trong ngành công nghiệp, giúp nâng hạ hàng hóa hiệu quả và an toàn Việc hiểu rõ đặc điểm của nhóm máy này giúp tối ưu hóa quá trình vận hành và nâng cao năng suất trong các công trình xây dựng và sản xuất.
Nhóm III gồm các máy công tác có công suất và tốc độ thay đổi linh hoạt, bao gồm các máy gia công kim loại như máy cắt gọt vạn năng, máy tiện, máy phay, máy mài, cũng như các loại máy CNC Ngoài ra, nhóm này còn bao gồm các loại ô tô và máy kéo, nhấn mạnh tính đa dạng và khả năng điều chỉnh công suất phù hợp với từng ứng dụng công nghiệp.
Hình 13.1 minh họa sơ đồ hệ dẫn động của máy vận chuyển liên tục, sử dụng động cơ điện liên kết với hệ truyền động trục vít bằng khớp nối Đầu ra của hệ truyền động được trang bị đĩa xích dẫn, trong khi đĩa chủ đạo lắp trên trục tang, trên đó có lắp tang có đường kính D (mm) Băng tải vận hành với vận tốc v (m/s) và chịu lực kéo F (N), đảm bảo quá trình vận chuyển liên tục và hiệu quả.
Nhìn chung HDĐ của một máy công tác bao gồm các bộ phận chính sau đây:
- Nguồn động lực: Động cơ điện có tốc độ không đổi hay thay đổi; Động cơ đốt trong hoặc turbin khí…
TĐCS (Truyền Động Cơ Sở) bao gồm các bộ truyền ngoài như bộ truyền đai, bộ truyền xích hoặc truyền động bánh răng để truyền động hở hoặc truyền động bánh ma sát Hệ thống này thường có một hoặc nhiều cấp truyền động được tích hợp trong hộp số để tối ưu hóa hiệu suất vận hành.
- Khớp nối dùng để nối giữa các đầu trục lại với nhau
Ngoài ra có thể bố trí thêm một số bộ phận khác tùy yêu cầu sử dụng như phanh, cơ cấu an toàn…
Việc lựa chọn sơ đồ hệ thống dẫn động máy (HDĐ) là yếu tố quan trọng trong quá trình thiết kế máy, phù hợp với loại máy công tác và yêu cầu cụ thể Hệ thống dẫn động cần đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật phù hợp với đặc thù của máy, bao gồm lựa chọn nguồn động lực như động cơ và thiết kế hoặc mua sẵn các truyền động công suất (TĐCS) hoặc hệ dẫn động phù hợp Việc thiết kế HDĐ phải xem xét không gian bố trí và điều kiện hoạt động để đảm bảo hiệu quả vận hành tối ưu, góp phần quan trọng vào việc tối ưu hóa hiệu suất của toàn bộ hệ thống máy công tác.
Phần II của tài liệu trình bày phương pháp tính toán thiết kế hệ truyền động điện (HDĐ) máy, bao gồm lựa chọn sơ đồ HDĐ phù hợp, chọn động cơ điện có công suất và đặc điểm phù hợp, thiết kế các chi tiết chính và bộ phận phụ của hệ thống, đồng thời thực hiện tính toán thiết kế kết cấu các bộ phận trong hệ truyền động nhằm đảm bảo độ bền và hiệu suất cao.
Trong phạm vi hạn chế, tài liệu này tập trung trình bày tính toán thiết kế hệ truyền động động cơ đạt tiêu chuẩn HDĐ cho các máy công tác có vận tốc không đổi và công suất lực kéo tại bộ phận công tác ổn định hoặc biến đổi theo chế độ ổn định Các thiết kế các chi tiết truyền động được trình bày dưới hai dạng cơ bản, giúp đảm bảo hiệu quả và độ bền của hệ truyền động trong quá trình vận hành.
- Thiết kế các chi tiết truyền động theo phương pháp thông thường
- Thiết các chi tiết truyền động bằng cách sử dụng phần mềm thiết kế trong Autodest Inventor
Hình 13.1 Sơ đồ dẫn động máy công tác (băng tải)
F lùc kÐo v vận tốc băng tải
Động cơ điện được sử dụng rộng rãi để tạo ra cơ năng cho các máy công tác, mang lại hiệu quả vận hành cao Các loại động cơ điện đa dạng bao gồm động cơ một chiều, động cơ xoay chiều như động cơ không đồng bộ và động cơ đồng bộ, cùng với các loại động cơ bước như động cơ giảm tốc, động cơ rung và động cơ Servo, phù hợp với nhiều ứng dụng khác nhau trong công nghiệp và tự động hóa.
Động cơ không đồng bộ 3K-4K nổi bật với hiệu suất cao, mô men mở máy khỏe và độ rung thấp, phù hợp với nhiều ứng dụng công nghiệp Kích thước và dãy công suất của dòng động cơ này tuân theo các tiêu chuẩn IEC, đảm bảo tính đồng bộ và độ tin cậy Chúng thường được sử dụng để dẫn động các thiết bị như máy cắt gọt kim loại, máy nghiền, máy trộn và băng tải, đáp ứng nhu cầu sản xuất đa dạng và hiệu quả.
Hiện nay, trên thị trường có nhiều loại động cơ do nhiều công ty chế tạo, đáp ứng đa dạng nhu cầu của người dùng Bảng PL 13.1&2 giới thiệu thông số kỹ thuật của động cơ điện Việt Hung, cung cấp dữ liệu tham khảo hữu ích để lựa chọn động cơ phù hợp cho Hệ Thống Đóng Nước Đầu (HDĐ) Việc nắm bắt các thông số kỹ thuật này giúp đảm bảo hiệu suất hoạt động tối ưu và phù hợp với yêu cầu kỹ thuật của dự án.
HGT là một tổ hợp gồm các bộ truyền bánh răng hoặc trục vít được sắp xếp theo sơ đồ cố định với tỷ số truyền không đổi (u > 1), nhằm giảm tốc độ và tăng mô men xoắn của trục ra Trong khi đó, hộp tăng tốc là loại cơ cấu tương tự nhưng được thiết kế để tăng tốc (u < 1), giúp nâng cao hiệu quả truyền động trong các hệ thống cơ khí.
Tùy thuộc vào số cấp, loại bộ truyền bố trí và sơ đồ bố trí mà HGT được chia thành các loại sau đây:
- HGT một cấp: HGT bánh răng trụ (hình 13.2a); HGT bánh răng côn (hình 13.3a,b&c); HGT trục vít (hình 13.4a,b&c)
Hệ truyền động hai cấp gồm nhiều loại như HGT bánh răng trụ khai triển, khai triển phân đôi, và HGT đồng trục, mang đến các lựa chọn phù hợp với từng ứng dụng Ngoài ra, còn có HGT côn – trụ, HGT bánh răng trục vít và trục vít – bánh răng, cùng với trục vít hai cấp, giúp tối ưu hóa truyền động và nâng cao hiệu suất hoạt động của hệ thống cơ khí.
- HGT ba cấp: HGT côn – Trụ 3 cấp; HGT bánh răng trụ 3 cấp…
Vị trí đầu vào và đầu ra của trục HGT có thể được bố trí linh hoạt tùy thuộc vào yêu cầu sử dụng, bao gồm các lựa chọn như hai đầu vào để kết nối với động cơ hoặc thiết bị an toàn, hoặc hai đầu ra để dẫn động các bộ phận công tác Ngoài ra, tâm trục có thể nằm trên mặt phẳng song song với đáy hộp hoặc nghiêng góc, và vị trí đường tâm trục có thể là nằm ngang, phía trên, phía dưới hoặc thẳng đứng, giúp tối ưu hóa khả năng lắp đặt và vận hành của hệ thống.
THIẾT KẾ CHI TIẾT MÁY VÀ BỘ PHẬN MÁY
Thứ tự tính toán thiết kế các chi tiết trong hệ dẫn động
Chương 14 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT VÀ BỘ PHẬN
14.1 DỮ LIỆU VÀ CÁC YÊU CẦU KHI THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT
14.1.1 Dữ liệu thiết kế các chi tiết truyền dộng
Dữ liệu thiết kế các chi tiết truyền động bao gồm:
- Tốc độ quay n(vg/ph)
14.1.2 Các yêu cầu làm việc của chi tiết
Bao gồm: - Thời gian sử dụng t giờ trong cả đời máy
- Chế độ làm việc của cơ cấu chấp hành, thường có 4 CĐ sau:
CĐ ổn định; CĐ va đập nhẹ; CĐ va đập trung bình và CĐ va đập nặng
Hệ số chế độ làm việc Kđ được xác định dựa trên nguồn động lực và cơ cấu chấp hành, nhằm đảm bảo tính chính xác trong tính toán độ bền của các chi tiết máy (theo bảng 2.5) Việc tính toán hệ số này là yếu tố quan trọng để đánh giá khả năng chịu lực và độ bền của các bộ phận trong hệ thống Chọn đúng hệ số Kđ phù hợp giúp nâng cao độ tin cậy và tuổi thọ của các chi tiết máy trong quá trình vận hành.
Các yêu cầu khác tùy thuộc vào chi tiết được thiết kế
14.2 TRÌNH TỰ THIẾT KÊ CÁC CHI TIẾT
Để đảm bảo các yêu cầu của thiết kế và có cơ sở dữ liệu chính xác, cần thiết kế các bộ phận trong hệ dẫn động theo một trình tự hợp lý Việc này giúp xác định rõ các chi tiết truyền động cũng như các thành phần khác, đảm bảo tính chính xác và phù hợp trong quá trình thi công Các bước thiết kế này đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp số liệu cần thiết cho quá trình sản xuất và vận hành hệ thống dẫn động hiệu quả.
Các chi tiết truyền động thường được thiết kế trước, đặc biệt là các chi tiết gần động cơ, nhằm đảm bảo chính xác về số liệu trong bảng 13.3 để xác định thiết kế bộ truyền phù hợp Việc cập nhật số liệu này là cần thiết để đảm bảo yêu cầu vận tốc của cơ cấu chấp hành không bị sai lệch Khi thiết kế các bộ truyền, tỷ số truyền có thể khác so với số liệu ban đầu, khiến giá trị của n và mô men T thay đổi Trong ví dụ trên sơ đồ hình 13.7, quá trình thiết kế bắt đầu với bộ truyền đai thang, tiếp theo là bộ truyền bánh trụ răng nghiêng, nhằm đảm bảo hoạt động chính xác và hiệu quả của hệ thống truyền động.
23 chọn khớp nối, thiết kế trục và then, chọn ổ lăn và thiết kế kết cấu các chi tiết và bộ phận trong HGT.
THIẾT KẾ KẾT CẤU CÁC CHI TIẾT VÀ BỘ PHẬN MÁY
Kết cấu các chi tiết truyền động
Vật liệu để chế tạo bánh đai thường bao gồm gang xám GX15-32 hoặc thép đúc, đảm bảo độ bền và khả năng chịu lực cao Đối với các ứng dụng yêu cầu giảm trọng lượng và lực quán tính, hợp kim nhẹ được ưu tiên sử dụng nhằm nâng cao hiệu quả hoạt động và giảm tiêu thụ năng lượng.
15.1.1.1 Kết cấu và kích thước puli dẹt
Hình 16.1 là kết cấu puli dai dẹt Puli có thể làm đối xứng hoặc không đối xứng Các kích thước cơ bản bao gồm:
- Chiêù rộng B và phần lồi chọn theo bảng 15.1 và 15.2
- Đĩa hay nan hoa: Chiều dầy đĩa : C = + 0,02B
Kích thước nan hoa: a/h = 0,4 0,5 trong đó 3 t z 8 , 0 d h F số dẫy nan hoa z được chọn tuỳ thuộc vào chiều rộng B và d
Khi B < 300mm thì sử dụng 1 dẫy nan hoa với số nan hoa z = 4; khi
550mm < d < 1600mm thì lấy z = 6 và d > 1600mm thì lấy z = 8
Nếu B > 300mm thì làm hai dãy nan hoa và khoảng cách giữa 2 dãy vào khoảng (0,4 0,5)B
- May ơ: Có thể làm đối xưng (hình 15.2) hoặc không đối xứng (hình
15.1) Đường kính may ơ: Dm = (1,5 1,8)d (d là đường kính đoạn trục để lắp bánh đai)
Chiều dài may ơ: lm = (1,5 2)d, thường lm B
Bảng 15.1 Chiều rộng B của bánh đai dẹt b,mm 10 16 20 25 32 40 50 63 71 80 90
Bảng 15.2 Kết cấu và kích thước cơ bản bánh đai dẹt d 1,2 d 1 B b
Hình 15.1 Kết cấu puli đai dẹt
15.1.1.2 Kết cấu và kích thước puli thang
Các kích thước của puli thang có thể tính theo công thức sau:
Chiều rộng bánh đai: B = (z-1)t + 2e Đường kính ngoài: da = d+ 2ho Đường kính trong : df = da – 2H
Kích thước H, ho; t và e cho trong bảng 15.3
Các kích thước khác (đường kính, chiều dài máy ơ…) xác định tương tự như puli đai dẹt
Hình 15.2 Kết cấu puli đai hình đai thang a) Kết cấu puli đai đai thang thường b) Kết cấu puli đai thang thường hẹp
Bảng 15.3 Kích thước cơ bản của rãnh đai thang thường và đai thang hẹp
15.1.1.3 Kết cấu và kích thước puli đai nhiều chêm
Các kích thước cơ bản của puli có thể xác định như sau: Đường kính ngoài của puli: dai = di + 2.k
Góc nêm đối với tất cả các đai:
Các kích thước khác tra trong bảng 15.4
Bảng 15.4 Kích thước cơ bản của đai nhiều chêm
Loại tiết diện Kích thước,mm Đường kính giới hạn,mm h h t t e r 1 r 2max d 1min d 2max
Hình 15.3 Kết cấu puli đai nhiều chêm d a e t d
15.1.1.4 Kết cấu và kích thước đai răng
Hình 15.4 trình bày kết cấu của puli đai răng và các kích thước cơ bản của puli đai răng, trong đó các hình dạng và kích thước của puli có thể xác định dựa trên môđun hoặc bước răng, số răng zi và chiều rộng đai Đường kính chia sẻ di được tính bằng công thức di = m × zi, với i = 1, 2; đường kính ngoài dai xác định theo công thức dai = di – 2×δ + K; và đường kính trong dfi được tính là di – 1,8 × m, giúp đảm bảo chính xác trong quá trình thiết kế và chọn lựa puli phù hợp.
Trong đó: là khoảng cách từ lớp sợi chịu lực đến đáy răng, bảng 2.24
K là hệ số hiệu chỉnh đường kính để lực vòng phân bố đều hơn trên các răng, có thể lấy như sau: di,mm < 50 50 78 80 113 120 198 200 318 > 320
Các kích thước khác của rãnh chọn theo bảng 15.5
Bảng 15.5 Các thông số của bánh đai răng
Thông số ki hiệu môđun,mm
Bán kính góc lượn, (mm)
Hình 15.4 Kết cấu bánh đai răng rãnh hình thang d d a d f h
Trong thiết kế truyền động xích, việc chọn dây xích theo tiêu chuẩn do nhà sản xuất cung cấp là yếu tố quan trọng để đảm bảo độ bền và hoạt động hiệu quả của hệ thống Người thiết kế chủ yếu tập trung vào việc chế tạo và tối ưu hóa đĩa xích phù hợp với dây xích đã chọn, giúp nâng cao hiệu suất và độ ổn định của truyền động xích.
Kết cấu đĩa xích có điểm tương đồng với kết cấu bánh răng về biên dạng và kích thước răng, phụ thuộc vào loại và kích thước của xích Các thông số của răng đĩa xích được tiêu chuẩn theo bước xích p, như đã trình bày trong hình 15.5 Các kích thước cơ bản tạo thành kết cấu răng đĩa xích được cung cấp trong các bảng 15.6, 15.7, 15.8 và 15.9, đảm bảo phù hợp với các tiêu chuẩn kỹ thuật và ứng dụng thực tế.
Bảng 15.6 Kích thước xác định biên dạng xích răng
Tên gọi Bước xích p,mm
Khoảng cách giữa các mép mặt răng làm việc khi = 60 0
Khoảng cách từ giao điểm của các mặt răng làm việc đến mặt ngoài
Bán kính góc lượn đáy răng h 2 e t c r 1
Hình 15.5 Kết cấu đĩa xích ống con lăn và đĩa xích răng
Bảng 15.7 Kích thước xác định biên dạng xích ống con lăn và xích răng
Tên gọi Ký hiệu Công thức tính
Xích ống con lăn Xích răng Đường kính vòng tròn chia Đường kính vòng đỉnh răng Đường kính vòng đáy răng Đường kính vành đĩa
Góc Đường kính con lăn
Chiều dài đoạn profin thẳng
Chiều rộng vành đĩa xích 2 dãy
Chiều dày vành đĩa d d = p / sin (p/z) d a d f d v
= 55 o - 60 0 /z 2 = 18 o - 60 0 /z 2 = 17 0 - 64 0 /z r = 0,5025 d 1 + 0,05 r 1 = 0,08 d 1 + r r 2 =d 1 (0,08cos+1,24cos - 1,3025) - 0,05 r 3 = 1,7 d 1 r 4 = 1,5 khi p < 38,1 r 4 = 2,5 khi p 38,1 x 1 = 0,8d 1 sin x 2 = 1,24d 1 cos(/z) y 1 = 0,8d 1 cos y 2 = 1,24d 1 sin(/z) y 3 = 0,8d 1 f q = d 1 (1,24sin - 0,8sin) Xích 1 dãy: 0,93B – 0,15 Xích 2 và 3dãy: 0,90B – 0,15 Xích 4 dãy: 0,86B – 0,30
- l là khoảng cách giữa 2 dãy xích, bảng 4.5 và 4.6
- B và S tra bảng 4.6, 4.7 d a =p/tan(/z) d f =d a –1,182p/cos(/z)
Bảng 15.8 Các thông số cơ bản của xích ống con lăn
Kích thước,mm Tải trọng phá hỏng
Xích ống con lăn một dãy
Xích ống con lăn hai dãy
Xích ống con lăn ba dãy
Bảng 15.9 Các thông số cơ bản của xích răng
Kích thước,mm Tải trọng phá hỏng Q (KN)
Các kích thước của đĩa xích có thể xác định tương tự như bánh răng hoặc bánh đai để đảm bảo phù hợp khi lắp đặt Để tăng độ bền mòn và tuổi thọ, vật liệu đĩa xích thường được làm bằng thép cacbon như C45, C50, đã qua nhiệt luyện đạt độ cứng 40–52 HRC Trong các ứng dụng vận tốc thấp và tải nhẹ, đĩa xích cũng có thể được chế tạo từ gang Đối với các bộ truyền xích phổ biến như của xe máy và xe đạp, các nhà cung cấp thường cung cấp sẵn dây và đĩa xích, giúp khách hàng không cần thiết phải tự thiết kế hoặc chế tạo đĩa xích mới.
Hình dạng, kích thước kết cấu bánh răng được xác định trên cơ sở độ bền, phôi của bánh răng và công nghệ gia công răng
Phôi dùng để chế tạo bánh răng có thể là phôi thép đĩa phẳng cắt từ phôi tròn hoặc phôi rèn, phù hợp với sản xuất đơn chiếc hoặc sản xuất hàng loạt Việc lựa chọn loại phôi phụ thuộc vào yêu cầu về kích thước và số lượng bánh răng cần chế tạo, đảm bảo tối ưu hóa quá trình gia công và chất lượng sản phẩm cuối cùng.
Việc gia công bề mặt răng phụ thuộc vào kết cấu, dạng răng (răng thẳng hay răng nghiêng; răng ngoài hay răng trong), cũng như độ chính xác và độ bóng yêu cầu Các phương pháp gia công phù hợp gồm có phương pháp chép hình (phay chép hình), phương pháp bao hình (phay hoặc xọc), hoặc phương pháp cắt dây Chọn lựa kỹ thuật phù hợp đảm bảo đạt được chất lượng và độ chính xác mong muốn cho từng loại răng.
Bánh răng có thể làm liền trục hoặc rời trục, trong đó bánh răng rời trục đem lại nhiều ưu điểm như thuận tiện và kinh tế trong việc thay thế khi bánh răng bị hỏng, cùng với nhiều phương án cắt răng linh hoạt và dễ dàng đảm bảo yêu cầu về độ chính xác Tuy nhiên, do kích thước bánh răng nhỏ, thường phải làm liền trục Điều kiện để bánh răng làm rời trục đạt yêu cầu bao gồm các yếu tố về kích thước, khả năng hoạt động và khả năng lắp ráp phù hợp với thiết kế của máy móc.
X 2,0m Đối với bánh răng trụ (hình 15.6a) (15.1a)
X 1,8me Đối với bánh răng côn (hình 15.6b) (15.1b)
Trong đó: m hoặc me là mô đun bánh răng
X là khoảng cách từ đáy răng đến đỉnh rãnh then (hình 15.6)
Nếu điều kiện (15.1a & b) không được thoả mãn, bánh răng sẽ được sản xuất liền trục, đảm bảo tính chắc chắn và độ bền của bộ truyền động Các hình 15.7 và 15.8 minh họa một số phương án về kết cấu bánh răng trụ và bánh răng côn liền trục, giúp hình dung rõ các giải pháp kỹ thuật Ngoài ra, bài viết giới thiệu một số dạng kết cấu bánh răng rời trục, mang lại sự linh hoạt trong thiết kế và ứng dụng trong các hệ truyền động cơ khí.
Hình 15.6 Khoảng cách X khi thiết kế kết cấu bánh răng a) Bánh răng hình trụ b) Bánh răng côn a)
Trong hình 15.7, kết cấu bánh răng trụ liền trục được trình bày với các trường hợp khác nhau dựa trên mối quan hệ giữa đường kính chân răng (d_f) và đường kính trục (d_0) Khi d_f < d_0, bánh răng có cấu tạo phù hợp để đảm bảo sự liên kết chắc chắn Trong khi đó, khi d_f > d_0, thiết kế bánh răng cần điều chỉnh để phù hợp với yêu cầu kỹ thuật Bản vẽ bánh răng chữ V thể hiện rõ đường kính chân răng (d_f) và đường kính trục (d_0), được định nghĩa dựa trên chiều cao h > 2,5m và các thông số khác lấy theo bảng 5.15, tùy thuộc vào mô đun m và góc nghiêng β Các hình a), b), c) minh họa các cấu trúc khác nhau phù hợp với các điều kiện kỹ thuật cụ thể của bánh răng trụ liền trục.
Hình 15.8 Kết cấu bánh răng côn liền trục
Bảng 15.10 Chiều rộng rãnh thoát dao khi gia công bánh răng chữ V dạng liền trục
Góc nghiêng Mô đun m(mm)
Bánh răng rời trục, có thể thực hiện dưới dạng đĩa đặc (hình 15.8a và hình 15.10ab cho
BR côn) hoặc đĩa mỏng để nối vành răng với may ơ (hình
15.8b và hình15.10c&d) hoặc dạng nan hoa để nối vành răng với may ơ
(khi bánh răng có kích thước rất lớn) Bánh răng có kết cấu đối xứng (hình
Hình 15.9 Kết cấu bánh răng ăn khớp trong h a s l m
Hình 15.8 Kết cấu bánh răng trụ rời trục ăn khớp ngoài a&b) Dạng kết cấu đối xứng c) Dạng KC không đối xứng b
Các kích thước cấu tạo nên kết cấu bánh răng có thể lấy như sau:
- Đường kính đoạn trục lắp bánh răng: d
- Chiều dày đĩa C được chọn tùy thuộc vào loại bánh răng:
- Đường kính và chiều dài may ơ: Dm = (1,5…1,8)d lm = (1,2….2,0)d
- Đường kính lỗ do: Xác định tùy thuộc vào kích thước bánh răng, thường do = (12….30)mm
- Trong công thức trên, lấy m đối với bánh răng trụ và m e đối với bánh răng côn
Khi xác định chiều dài may ơ của bánh răng, cần chú ý đảm bảo chiều dài l_m đủ lớn để giữ tính ổn định của bánh răng trên trục Chiều dài may ơ có thể lựa chọn phù hợp bằng cách lấy lớn hơn, bằng hoặc nhỏ hơn chiều rộng vành răng, giúp đảm bảo độ chắc chắn và hoạt động hiệu quả của bánh răng trong cơ cấu máy.
Chiều dài của may ơ phụ thuộc vào chiều dài của then lắp trên trục, giúp đảm bảo kết cấu chắc chắn và ổn định Việc xác định đúng chiều dài then dựa trên thiết kế trục là yếu tố quan trọng để đảm bảo chức năng hoạt động hiệu quả của cơ cấu Bạn có thể tham khảo các ví dụ trong phần thiết kế trục để biết cách xác định chiều dài then phù hợp, đảm bảo tính chính xác và tối ưu trong quá trình lắp đặt.
Hình 15.10 Kết cấu bánh răng côn rời trục a&b Bánh răng côn nhỏ c&d) Bánh răng côn lớn b)
Trong ví dụ 15.1, để tính kết cấu bánh răng trong HGT dựa trên ví dụ 14.4, cần xác định đường kính lắp bánh răng nhằm phân biệt giữa bánh răng côn dẫn làm rời hay liền trục Việc biết chính xác kiểu kết cấu bánh răng giúp tối ưu hóa thiết kế và nâng cao hiệu suất truyền động trong hệ thống truyền thống Chú trọng đến quá trình xác định đường kính lắp bánh răng là bước quan trọng để đảm bảo độ chính xác và độ bền của bánh răng côn dẫn trong các ứng dụng công nghiệp.
Có thể tính đường kính trục lắp bánh răng nhờ công thức tính sơ bộ trục như sau:
Trong đó T là mô men xoắn của trục lắp bánh răng dẫn và T = 52087Nmm
[] là ứng suất tiếp cho phép Sơ bộ có thể chọn [] = 20Mpa
Chọn đường kính đoạn trục lắp khớp bằng đường kính đoạn trục lắp bánh răng d = 28 mm
Với d = 28mm, tra bảng (12.3) then bằng có bxh = 8x7, t 1 = 5mm và t 2 = 3,3mm Bánh răng có m e = 3mm
Từ hình ( 15.6) tính được: X0,5d ' f (0,5dt 2 )31(143,3)3,7mm Trong đó: mm 62 ) 26 ).(
. m d ' f ' e 1 là đường kính chân răng trên mặt đáy nhỏ mm 38
2 m ' e là mô đun trên mặt đáy nhỏ
Theo điều kiện (15.1) thì : X = 3,7mm < 1,8m e = (1,8).(3) = 5,4mm do đó bánh răng nhỏ làm liền trục như hình (15.8) b) Kết cấu bánh răng côn bị dẫn
Bánh răng côn bị dẫn được làm rời trục và có kết cấu như hình (15.10c) với kích thước các phần tử như sau:
- Đường kính chỗ lắp bánh răng d = 42mm
- Chiều dày vành răng S = 2m e = 6mm
- Đường kính và chiều dài may ơ:
- Đường kính lỗ do: Xác định tùy thuộc vào kích thước bánh răng, thường do = (12….30)mm, chọn do = 25mm
- Kích thước rãnh then trên may ơ bánh răng:
Chiều rộng ránh then b = 12mm và chiều sâu rãnh trên may ơ t 2 = 3,3mm
15.1.4 Kết cấu trục vít và bánh vít
Hình 15.11c giới thiệu về kết cấu chung của trục vít, nhấn mạnh rằng trục vít thường được chế tạo liền với trục chính để đảm bảo độ bền và ổn định Kết cấu của trục vít có thể khác nhau tùy thuộc vào kích thước df1 và chiều dài của đoạn trục, phù hợp với từng ứng dụng cụ thể (hình 15.11abc) Việc lựa chọn kiểu kết cấu phù hợp dựa trên các yếu tố kỹ thuật như đường kính, chiều dài và tải trọng tác dụng để tối ưu hóa hiệu suất hoạt động của trục vít.
Hình 15.11 Kết cấu trục vít a) Khi d o < d f1 b) Khi d o d f1 c) Khi d o > d f1 l do df1 l 1 L l b 1 c) do=df1 df1 b 1 l 1 L b)
Các kích thước cơ bản trục vít:
- Kích thước ren trục vít: d1; df1 và da1
- Kích thước ngỗng trục d để lắp ổ
- Đường kính thân trục để lắp với chi tiết khác (khớp nối, bánh đai…)
- Chiều dài cắt ren của trục vít b1 (bảng 15.11)
- Chiều dài l của đoạn thoát dụng cụ khi cắt ren (phụ thuộc vào loại dụng cụ gia công ren trục vít) khi df1 < do
- Góc vát ở mút phần ren: lấy khoảng 20 o
Kết cấu của bánh vít được thiết kế phù hợp với kích thước của bánh vít, đảm bảo tính chắc chắn và độ bền Phổ biến nhất là loại bánh vít gồm vành răng bằng kim loại ghép với thân bánh vít làm bằng gang hoặc thép đúc, sử dụng mối ghép độ dôi hoặc đúc trực tiếp vành răng lên thân để tăng khả năng chịu lực và độ ổn định của bánh vít trong các ứng dụng công nghiệp.
Các kích thước cơ bản xác định như sau (hình 15.12 và 15.13):
- Chiều dày vành răng bánh vít 2m
- Chiều dày đĩa thân bánh vít C = (0,25…0,35)b2
- Chiều dày vành thân bánh vít S
- Đường kính và chiều dài may ơ: Dm = (1,8…2,0)d lm = (1,2….2,0)d
Số lượng vít: Z = 3…8 Đường kính vít d = (1…1,2)m, sau đó chọn theo tiêu chuẩn
( Với vít tăng cường, đầu vít được cắt bỏ sau khi đã xiết chặt)
- Bề mặt ghép: Đường kính bề mặt ghép: D = df2 – 2
Chiều dài bề mặt ghép l = ( 0,8…0,85)b2.
- Đường kính Do và do: Đường kính tâm lỗ Do:
D o D m Đường kính lỗ do xác định tùy thuộc vào kích thước bánh vít, thường do = (15….40)mm
Trường hợp khi đường kính bánh vít d2 > 400mm, thường sử dụng mối ghép bu lông để nối vành bánh vít với thân
Kết cấu bộ phận ổ, bôi trơn và che kín
Kết cấu bộ phận ổ cần thỏa mãn các yêu cầu sau:
- Cố định các vòng ổ trên trục và trên vỏ hộp
- Bôi trơn và lót kín bộ phận ổ
- Điều chỉnh và tạo độ dôi trong quá trình lắp ghép và sử dụng
15.3.1 Chọn kiểu lắp ghép vòng ổ lên trục và lên vỏ hộp
Vòng trong ổ lăn được lắp lên trục, còn vòng ngoài được lắp với vỏ hộp hoặc thân ổ Ổ lăn được tiêu chuẩn hóa, các vòng ổ chế tạo với sai lệch phù hợp với cấp chính xác của ổ, không phụ thuộc vào kiểu lắp ghép Trong hệ thống lắp ghép, vòng ổ được xem là tiết máy cơ bản, với vòng trong là lỗ cơ bản còn vòng ngoài là trục cơ bản Để lắp ghép chính xác vòng trong lên trục và vòng ngoài lên vỏ, người ta sử dụng miền dung sai tiêu chuẩn của trục và lỗ theo TCVN 2245-77, phối hợp với miền dung sai của vòng ổ Việc lựa chọn kiểu lắp ghép phù hợp cho ổ lăn đòi hỏi các nhà thiết kế phải xem xét các yếu tố như cấp chính xác, ứng dụng cụ thể và điều kiện vận hành của hệ thống.
- Điều kiện chịu tải của vòng ổ:
Chịu tải cục bộ: Khi trục quay và chịu tải trọng hướng tâm R không đổi thì vòng ngoài ổ lăn chịu tải trọng cục bộ
Hình 15.21 Dung sai lắp ghép của ổ lăn
Miền dung sai của trục và lỗ Miền dung sai của vòng trong Miền dung sai của vòng ngoài d D K7 M7 N7 P7 H6 Js6 K6 M6 N6 H5 K5 Js5 Js7
Cấp chính xác ổ lăn h6 g6 f6 js6 k6 m6 n6
Chịu tải tuần hoàn là quá trình khi lực R tác động liên tục, lan tỏa vào toàn bộ đường lăn của vòng ổ và truyền qua toàn bộ bề mặt ghép giữa vòng ổ, trục và vỏ Quá trình này đảm bảo sự phân phối đều lực tải, giúp tăng tuổi thọ và độ bền của ổ đỡ trong các hệ thống cơ khí Hiểu rõ về khả năng chịu tải tuần hoàn là yếu tố quan trọng để chọn lựa ổ đỡ phù hợp, đảm bảo hiệu suất hoạt động ổn định và giảm thiểu sự cố kỹ thuật.
Chịu tải dao động: khi ổ đồng thời chịu tác động của R1 (không đổi) và
R2 (thay đổi), hợp lực R tác động trên một vùng của vòng không quay và vòng này sẽ chịu tác động của chế độ tải trọng dao động
- Chế độ làm việc (nhẹ, va đập hay rung động mạnh )
Khi tải trọng càng lớn và va đập càng nhiều thì phải lắp càng chặt
- Yêu cầu tháo lắp, điều chỉnh(tạo độ dôi hoặc khử khe hở khi lắp ghép)
- Kích thước ổ lăn và loại ổ
Trong thực tế, các trường hợp sau đây xẩy ra khá phổ biến: a) Khi trục quay, vỏ hộp đứng yên, khi đó:
Vòng trong chịu tải tuần, do đó cần được cố định chắc chắn trên trục để đảm bảo hoạt động ổn định Trục được chế tạo với các dung sai như k6, js6, m6 hoặc n6 phù hợp với chế độ tải trọng, kích thước của ổ và loại ổ, nhằm nâng cao độ chính xác và độ bền của hệ thống (hình 15.21).
- Vòng ngoài chịu tải cục bộ vì vậy vòng ngoài được lắp lỏng với lỗ hộp và lỗ được chế tạo với dung sai H6; H7; K7; Js7…(hình 15.21)
Trong bản vẽ lắp, mối ghép giữa ổ và các chi tiết của ổ lăn được ghi rõ ràng để đảm bảo tính chính xác kỹ thuật Mối ghép giữa vòng trong với trục được thể hiện bằng ký hiệu dk6, giúp dễ dàng xác định kích thước và điều chỉnh khi lắp đặt Đồng thời, mối ghép giữa vòng ngoài với vỏ ghi là DH7, phù hợp với yêu cầu hoạt động ổn định và chính xác của ổ lăn Khi trục đứng yên còn vỏ quay, việc tháo lắp các chi tiết này trở nên dễ dàng hơn nhờ vào các chỉ dẫn kỹ thuật, giúp tiết kiệm thời gian và công sức trong quá trình bảo trì.
Vòng trong cần lắp lỏng để dễ tháo lắp khi thay thế, đồng thời phải được cố định chắc chắn với trục nhằm đảm bảo ổn định và an toàn Để giữ vòng trong cố định với trục đứng yên, cần sử dụng các kết cấu phù hợp, giúp dễ dàng tháo lắp khi cần thiết Vòng ngoài nên lựa chọn kiểu lắp trung gian nhẹ, giúp cố định với vỏ máy và dễ tháo lắp chỉ bằng lực nhẹ, thuận tiện cho quá trình bảo trì và sửa chữa.
Cố định các vòng ổ lăn trên trục và vỏ giúp ngăn không cho ổ dịch chuyển theo phương trục và hướng tâm, đảm bảo hoạt động ổn định của hệ thống Kết cấu bộ phận ổ cần loại trừ khả năng gây kẹt do hiện tượng dãn nở nhiệt hoặc sai số chế tạo, tăng độ bền và độ tin cậy của thiết bị Việc đảm bảo sự cố định chính xác của các vòng ổ lăn là yếu tố quan trọng trong việc duy trì hiệu suất và tuổi thọ của hệ thống truyền động.
Chọn phương pháp cố định vòng ổ cần dựa vào các yếu tố sau:
- Loại ổ: ổ đỡ, ổ đỡ - chặn, ổ tuỳ động hay ổ hay ổ tự lựa
- Sơ đồ bố trí ổ trên trục
- Tính chất làm việc của trục: trục cần cố định hay cần di động theo phương chiều trục trong quá trình làm việc
Bạn có thể lựa chọn một trong các phương án sau phù hợp với yêu cầu của hệ thống Phương án a: Các vòng ổ đều được cố định trên trục và trên vỏ về cả hai phía, thích hợp cho các trục cần di chuyển theo phương trục trong quá trình vận hành, như trong các bộ truyền tải có bánh răng chữ V, nơi các gối A và B của trục phải lắp ổ tùy động để phân chia tải trọng đồng đều Có thể sử dụng nhiều kiểu cố định vòng ổ như kết hợp nắp ổ với vòng lò xo chữ C hoặc gờ trên lỗ, nhằm giữ vòng ngoài cố định trên vỏ và vòng trong trên trục bằng lò xo chữ C, gờ trục hoặc bạc chặn.
Mỗi ổ hạn chế trục di chuyển về một phía, khi đó vòng trong và vòng ngoài chỉ cố định một phía nhờ nắp ổ (với vòng ngoài) và gờ trục
Trường hợp này chủ yếu dùng cho trục lắp ổ đỡ, ổ đỡ chặn với chiều dài trục không lớn (l <
Trong các hệ truyền động chủ yếu, các trục trong bánh răng trụ, bánh vít và bánh răng côn đều yêu cầu thiết kế phù hợp nhằm đảm bảo hoạt động ổn định và chính xác Phương án cố định một ổ đỡ trong hai ổ trong các hệ truyền động này giúp giảm thiểu rung lắc và tải trọng không đều, trong khi ổ còn lại được thiết kế để tùy động, phù hợp với yêu cầu vận hành linh hoạt Điều này đảm bảo sự cân bằng cấu trúc, giảm thiểu mài mòn và nâng cao tuổi thọ của các bộ truyền động bánh răng.
Hình 15.22 Phương án cố định ổ lăn trên trục và vỏ a) b)
Trong các ứng dụng có trục dài lớn hơn 250mm, như trục vít hoặc trục bánh răng côn dẫn, có thể sử dụng phương pháp di chuyển dọc trục để bù trừ dư ứng do nhiệt sinh ra trong quá trình vận hành Phương pháp này thường áp dụng khi trục đặt trên các vỏ máy khác nhau hoặc cần điều chỉnh chiều dài trục sau khi mở rộng do nhiệt Có thể lắp một hoặc hai ổ lăn theo sơ đồ chữ X hoặc O cho gối cố định và gối động, như minh họa trong hình 15.25, nhằm đảm bảo sự linh hoạt và chính xác trong truyền động của hệ thống.
Có nhiều phương pháp để cố định các vòng ổ trên trục, bao gồm sử dụng vòng lò xo, đệm cánh, cốc lót, gờ trên trục và gờ trên lỗ Trong hình 15.24 và 15.25, phương pháp cố định này được trình bày chi tiết, giúp đảm bảo sự chắc chắn và chính xác của vòng ổ khi lắp đặt trên trục.
Hình 15.23 Các phương án cố định vòng ổ tùy động trên trục và trên vỏ
15.3.3 Bôi trơn và che kín bộ phận ổ
Bôi trơn bộ phận ổ là rất cần thiết vì khi ổ được bôi trơn tốt:
- Giảm ma sát, mài mòn và do đó tăng hiệu suất và tuổi thọ của ổ
- Giảm nhiệt sinh ra trong ổ
- Bảo vệ không cho các chất rắn, bẩn xâm nhập vào trong ổ
- Ngoài ra chất bôi trơn còn có tác dụng làm giảm tiếng ồn và khe hở giữa ổ và các bộ phận che kín ổ
Hình 15.24 Kết cấu cố định ổ lăn theo cả hai chiều
Hình 15.25 Kết cấu cố định ổ lăn một đầu, đầu kia dãn tự do
Ổ trục thường được bôi trơn bằng dầu hoặc mỡ tùy thuộc vào điều kiện làm việc cụ thể, giúp giảm ma sát và nâng cao tuổi thọ của các bộ phận Trong đó, ổ trục bôi trơn bằng dầu thường mang lại hiệu quả vượt trội so với ổ bôi trơn bằng mỡ, nhờ khả năng làm mát tốt hơn và giảm thiểu tình trạng quá nhiệt trong quá trình vận hành Việc lựa chọn phương pháp bôi trơn phù hợp đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì hiệu suất hoạt động ổ trục và tiết kiệm chi phí bảo trì.
Dầu có khả năng lưu thông tốt hơn giúp giảm nhiệt sinh ra trong ổ, từ đó hạn chế quá trình mài mòn các bộ phận Nhờ lưu thông hiệu quả, các chất bẩn như hạt mài mòn sẽ được cuốn theo dầu rồi lắng đọng ở đáy hộp, giảm tích tụ mảnh vụn gây hại Điều này giúp tăng tuổi thọ về mòn của ổ, nâng cao hiệu suất và độ bền của hệ thống truyền động.
- Kết cấu ổ bôi trơn bằng dầu (hình 15.24&25) đơn giản hơn so với ổ bôi trơn bằng mỡ ( không cần vòng chắn dầu, không cần vú tra mỡ)
Dầu được đưa vào để bôi trơn cho ổ có thể thực hiện bằng nhiều cách khác nhau tùy thuộc vào điều kiện cụ thể
Trong các máy cắt gọt kim loại có nhiều ổ đặt ở các vị trí khác nhau, việc sử dụng một bơm dầu duy nhất giúp dễ dàng dẫn dầu vào từng ổ để đảm bảo công tác bôi trơn hiệu quả và tiết kiệm chi phí bảo trì.
Dầu bôi trơn cho ổ bánh trong hộp số xe máy, ô tô hoặc HGT 1, 2, 3 cấp chủ yếu dựa vào hiện tượng sương mù, khi các bánh răng quay nhanh tạo ra lực ly tâm khiến dầu văng lên thành sương mù dày đặc, giúp bôi trơn hiệu quả Đối với các HGT có tốc độ quay thấp hơn, có thể sử dụng rãnh dẫn dầu để hướng dầu vào ổ, đảm bảo dầu bôi trơn luôn đủ ẩm và hoạt động tối ưu.
Theo kinh nghiệm với các ổ trong HGT, nếu bánh răng có v 3m/s thì ổ được bôi trơn bằng dầu
Nếu v < 3m/s thì sử dụng thêm rãnh dẫn dầu và khi v nhỏ quá thì ổ được bôi trơn bằng mỡ Trong trường hợp này cần che kín bằng vòng chắn dầu
Để tránh dầu lẫn vào mỡ gây loãng và chảy ra ngoài, cần chuẩn bị mỡ đúng cách và chọn lượng mỡ phù hợp với tốc độ quay của ổ, thường không vượt quá 2/3 thể tích phần rỗng của ổ Trong ổ bôi trơn bằng mỡ, cần lắp đặt vú tra mỡ để định kỳ bổ sung mỡ một cách dễ dàng mà không cần tháo lắp phức tạp Vú mỡ là chi tiết tiêu chuẩn, cho phép dễ dàng chọn loại phù hợp trong thiết kế kết cấu Bảng 15.15 cung cấp thông số kỹ thuật và kích thước của một loại vú mỡ để tham khảo, giúp đảm bảo hiệu quả bôi trơn và độ bền của ổ.
Hình 15.26 Kết cấu ổ bôi trơn bằng mỡ
Bảng 15 15 Kết cấu và kích thước vú tra mỡ bôi trơn
Kết cấu các chi tiết khác
15.4.1 Kết cấu và kích thước vỏ HGT đúc
Vỏ HGT có thể được đúc hoặc hàn để phù hợp với sản xuất đơn chiếc Vỏ HGT đúc đa dạng về dạng, nhưng đều có chức năng chính là giữ vị trí chính xác của các chi tiết và bộ phận máy, chịu tải trọng từ các bộ phận lắp trên vỏ, chứa dầu bôi trơn và bảo vệ các chi tiết máy khỏi bụi bẩn.
Vỏ HGT cần có độ cứng cao nhưng khối lượng phải nhỏ để đảm bảo hiệu suất và tiết kiệm trọng lượng Hiện nay, có nhiều phương pháp thiết kế và xác định kích thước các thành phần của vỏ hộp, trong đó nổi bật là phương pháp phần tử hữu hạn (FEM) giúp tối ưu hóa cấu trúc Ngoài ra, các công thức kinh nghiệm cũng được sử dụng để xác định các kích thước cơ bản của vỏ HGT, phù hợp với các tiêu chuẩn kỹ thuật (xem bảng 15.8) Các phương pháp này giúp đảm bảo vừa đạt được độ cứng cần thiết, vừa giảm thiểu trọng lượng của vỏ HGT một cách hiệu quả.
Hình 15.32 Kết cấu vỏ HGT trục vít dùng vit cấy để ghép nắp và thân
Vật liệu chủ yếu để làm vỏ HGT là gang ví dụ như gang xám GX 12-28, GX 15-32 hoặc GX 18-36, đảm bảo độ bền và chống mài mòn tốt Ngoài ra, có thể sử dụng thép đúc hoặc hợp kim kim loại màu, chẳng hạn như trong vỏ hộp số xe máy, để phù hợp với các yêu cầu kỹ thuật và ứng dụng khác nhau.
Vỏ HGT gồm thân hộp được ghép với nắp hộp bằng mối ghép bu qua lông hoặc vít cấy, đảm bảo độ chắc chắn và kín khí Bề mặt phân cách giữa nắp và thân thường được thiết kế đi tâm trục HGT, giúp dễ dàng lắp đặt và tháo rỡ, với đa số HGT chọn mặt phân cách song song với đáy hộp, trừ HGT trong ngành máy nâng, nơi mặt phân cách thường nằm nghiêng góc với đáy hộp để phù hợp với đặc thù hoạt động Bảng 15.18 cung cấp các công thức kinh nghiệm để xác định kích thước các bộ phận trong HGT, hỗ trợ thiết kế chính xác và tối ưu Ngoài ra, để hoàn thiện HGT, cần có thêm các bộ phận phụ như nút tháo dầu, thăm dầu, nút thông hơi, nắp quan sát, nắp ổ và các lớp che kín, đảm bảo hoạt động hiệu quả và độ bền cao của hệ thống.
Bảng 15.18 Quan hệ kích thước của các phần tử cấu tạo nên vỏ HGT đúc
Tên gọi Công thức tính
- Bu lông ghép bích nắp và bích thân d 3
- Vít ghép nắp ổ với vỏ hộp d 4
- Vít ghép nắp cửa thăm d 5 d 1 = 0,04a w + (5…10) > 12mm d 2 = (0,7…0,8)d 1 d 3 = (0,8…0,9)d 2 d 4 = (0,6…0,7)d 2 hoặc tra bảng 15.20 d 5 = (0,5…0,6)d 2
Chiều dày mặt bích ghép nắp và thân hộp
Chiều dày mặt đế hộp S
- Khi không có phần lồi
Kích thước gối đỡ trục ghép nắp và thân hộp
- Đương kính gối D 3 và tâm lỗ vít D 2
- Bề rộng bề mặt ghép bu lông d 2 : K 2
- Tâm bu lông cạnh ổ: E 2 và R 2
Xác định theo kích thước nắp ổ hoặc tra bảng 15.20
E 2 = 1.6d 2 và R 2 = 1,3d 2 h được xác định theo kết cấu cụ thể Khe hở giữa các chi tiết
- Giữa bánh răng với thành trong
- Giữa đỉnh bánh răng lớn với đáy hộp
Bảng 8.3 hoặc k 4 = (8…15) hoặc theo kết cấu cụ thể h 1 = (3…5) phụ thuộc vào loại HGT và lượng dầu bôi trơn hộp
Số lượng bu lông nền Z Z = (L + B) / (200…300) ; L và B là kích thước chiều dài và chiều rộng hộp
Chọn phương án cố định thân dưới và thân trên của HGT trục vít bằng vít cấy hoặc bu lông để ghép nắp và thân là quyết định quan trọng Nên so sánh kết cấu vỏ hộp của hai phương án này, trong đó một phương án có kết cấu đơn giản hơn hay phức tạp hơn, cùng với kích thước bao bì, để xác định giải pháp phù hợp nhất.
Hình 15.33 Kết cấu vỏ HGT trục vít dùng bu lông để ghép nắp và thân
Khi thiết kế kết cấu vỏ HGT đúc, ngoài việc đảm bảo các kích thước chính xác, cần tuân thủ đầy đủ các yêu cầu về thiết kế vật đúc để đảm bảo chất lượng và độ bền của sản phẩm Điều này bao gồm việc chú ý đến các điểm quan trọng như hình dạng, các đầu lưỡi, các khe hở và các yếu tố kỹ thuật liên quan, nhằm tối ưu hóa quá trình đúc và giảm thiểu các khả năng gây lỗi trong quá trình sản xuất Đồng thời, việc lựa chọn vật liệu phù hợp và đảm bảo các tiêu chuẩn kỹ thuật cũng là yếu tố quan trọng giúp tăng tuổi thọ và hiệu suất của kết cấu vỏ HGT đúc.
- Chiều dày vật đúc cần phải đồng đều giữa các phần hoặc bộ phận của vỏ hộp
- Cần có bán kính góc lượn hoặc đoạn chuyển tiếp giữa các phần có chiều dày khác nhau, thường r = (1/3 1/4)S với S là chiều dày lớn nhất
- Độ dốc đúc (phụ thuộc chiều sâu h)
Khi khi h < 25mm lấy độ dốc 1/10
- Gân tăng cứng hoặc gân tỏa nhiệt
Gân tăng cứng giúp nâng cao độ cứng của vỏ hộp mà không cần tăng độ dày của thân và nắp hộp, chủ yếu phân bố dưới gối đỡ trục và theo chiều thẳng đứng Trong khi đó, gân tỏa nhiệt nhằm mở rộng diện tích tỏa nhiệt, thường phân bố theo phương ngang để nâng cao hiệu quả làm mát Kích thước h và e được xác định dựa trên các yếu tố kỹ thuật nhằm đảm bảo tính ổn định và hiệu quả của hộp.
Chiều cao gân thường h = 5 và chiều dày gân e > (0,6…0,8) Tiết diện gân tăng cứng có thể là hình chữ nhật hoặc hình thang
Các bề mặt cần gia công cơ phải có hình dạng đơn giản như mặt phẳng hoặc mặt trụ để đảm bảo tính công nghệ cao trong quá trình gia công Diện tích các bề mặt này nên nhỏ nhất có thể, giúp giảm thời gian và công sức gia công Ngoài ra, các bề mặt cần gia công nên được phân bố cùng một mức, vuông góc hoặc song song với nhau để tối ưu hóa quy trình gia công và nâng cao chất lượng sản phẩm.
- Kích thước bề mặt tựa đai ốc và đầu bu lông phải đủ lớn (hình
15.34) Các kích thước E và K được xác định phụ thuộc vào đường
Hình 15.34 Kích thước bề mặt tựa đầu bu lông và đai ốc
101 kính bu lông d (VD kích thước E1 và K1 tương ứng với bu lông đường kính d1; E2 và K2 tương ứng với bu lông đường kính d2)
Đế HGT thường được thiết kế với hai dãy lồi song song hoặc các chỗ lồi nhỏ hình chữ nhật, phù hợp với số lượng bu lông nền Kích thước mặt chân đế cần đủ lớn để dễ dàng ghép bu lông nền có đường kính d1 Về mặt kết cấu, đế HGT có thể áp dụng hai phương án chính để tối ưu hóa khả năng chịu lực và đảm bảo độ bền của cấu trúc.
15.4.2 Kết cấu, kích thước của nắp ổ và cốc lót a) Nắp ổ là chi tiết để che kín và cố định vòng ngoài ổ lăn trên vỏ ( trong một số trường hợp thì chức năng này không có) Về mặt kết cấu, nắp ổ có thể là:
- Nắp thông (dùng cho đầu trục vào và trục ra) (hình 15.36a&c) hoặc nắp không thông (hình 15.36b)
- Nắp phẳng (hình 15.36ab) hoặc nắp lồi (hình 15.36c) Tùy thuộc vào không gian bố trí mà sử dụng nắp phẳng hay nắp lồi Nên ưu tiên nắp phẳng
Hình 15.36 Kết cấu nắp ổ a) Nắp thông b) Nắp không thông c) Nắp thông dạng lồi
Hình 15.35 Kết cấu để HGT
102 vì có tính thẩm mỹ và tính công nghệ cao (dễ gia công các bề mặt ghép)
Nắp ổ được cố định với thân hộp bằng vít đường kính D4 hoặc sử dụng gờ (nắp mộng), tuy nhiên phương pháp này yêu cầu độ chính xác cao trong gia công các thành phần và ít được sử dụng Bề mặt tiếp xúc giữa nắp và thân cần được gia công chính xác và có độ bóng cao, thường RZ 40μm, để đảm bảo chức năng và độ bền Để định tâm chính xác, có thể sử dụng mặt trụ đường kính D và chiều dài phần định tâm thường khoảng 20-25mm, giúp tăng độ chính xác trong lắp ráp và vận hành của ổ.
Để lắp đặt nắp thông, cần thiết phải làm rãnh nhằm lắp kín phù hợp, với hình dạng rãnh phụ thuộc vào kiểu lót kín và yêu cầu kỹ thuật (theo hình 15.30, bảng 15.16, hoặc hình 15.31, bảng 15.17) Bộ phận lót kín có thể được điều chỉnh hoặc cố định sau khi mài mòn, tùy thuộc vào mục đích sử dụng Việc chọn loại lót kín phù hợp cũng dựa trên vật liệu bôi trơn và tốc độ trượt giữa các mặt tiếp xúc để đảm bảo hiệu quả và độ bền của hệ thống.
Vật liệu của nắp ổ thường được làm bằng gang (ví dụ GX 15-32) hoặc thép, đảm bảo độ bền và khả năng chịu lực tốt Các kích thước cơ bản của nắp ổ có thể tra cứu trong bảng 15.20 hoặc xác định chính xác thông qua các công thức thiết kế phù hợp Việc lựa chọn vật liệu và kích thước phù hợp giúp tăng tuổi thọ và đảm bảo an toàn cho hệ thống.
Bảng 15.20 Kích thước của nắp ổ và gối đỡ trục
- Đường kính qua tâm vít d4: D2
= (6 8)mm, có thể láy bằng chiều dày nắp hộp (bảng 15.)
Số lượng vít Z được lựa chọn dựa theo đường kính D, theo tham khảo bảng 15.19 Trong một hệ thống, vì đường kính vít d4 được chọn giống nhau cho các nắp ổ, nên đối với các nắp ổ có đường kính lớn hơn, cần tăng số lượng vít để đảm bảo độ chắc chắn và an toàn hoạt động.
Đường kính vít D4 (theo bảng 15.18 hoặc tra bảng 15.20) phụ thuộc vào D, là đường kính ngoài của ổ lăn Cốc lót là bộ phận giúp cố định ổ cùng trục trong cụm chi tiết, chỉ xuất hiện trong các hệ truyền động bánh răng côn hoặc trục vít, nơi một đầu lắp hai ổ đỡ chặn Tùy theo sơ đồ bố trí ổ, có hai loại cấu trúc cốc lót khác nhau, đảm bảo hoạt động chính xác và ổn định của hệ thống truyền động.
- Cốc lót dùng cho ổ bố trí theo sơ đồ chữ “O” (Hình 15.37a)
- Cốc lót dùng cho ổ bố trí theo sơ đồ chữ “X” (Hình 15.37b)
Hình 15.37ab Kết cấu cốc lót
Kết cấu cốc lót dùng cho ổ lắp theo sơ đồ chữ “X” Kết cấu cốc lót dùng cho ổ lắp theo sơ đồ chữ “O”
15.4.3 Kết cấu, kích thước của bu lông vòng hoặc vòng móc
Bôi trơn các chi tiết trong hộp giảm tốc
Để giảm mất mát về ma sát và giảm mòn bề mặt tiếp xúc trong các bộ phận máy móc, cần phải đảm bảo việc bôi trơn đúng cách, đặc biệt là cho các chi tiết như bánh răng và ổ trục Việc này giúp tăng hiệu suất hoạt động của máy, đồng thời đảm bảo vấn đề thoát nhiệt hiệu quả và phòng chống sự han rỉ, kéo dài tuổi thọ của các chi tiết máy móc.
15.5.1 Các phương pháp bôi trơn bánh răng trong HGT
Có thể sử dụng một trong các phương pháp sau đây để bôi trơn bộ truyền trong HGT (bộ truyền BR hoặc trục vít):
Bôi trơn các bộ truyền bằng cách ngâm dầu, ví dụ như dầu BR, trục vít, bánh vít hoặc các chi tiết phụ của máy, giúp cải thiện hiệu suất hoạt động Quá trình này xảy ra bằng cách ngâm các bộ phận trong dầu và sử dụng lực ly tâm khi quay để dầu được đưa lên bôi trơn vùng ăn khớp Ngoài ra, có thể sử dụng bánh răng bôi trơn để tăng cường hiệu quả bôi trơn Việc chọn chiều sâu ngâm dầu phù hợp phụ thuộc vào tốc độ quay của bộ truyền để đảm bảo hiệu quả bôi trơn tối ưu.
Khi bánh vít hoặc bánh răng quay với vận tốc cao (v ≈ 10-12 m/s), chúng được ngâm trong dầu với chiều sâu khoảng 0,75 đến 2 lần chiều cao răng để đảm bảo hiệu quả làm mát và bôi trơn Nếu trục vít đặt dưới, mức dầu cần phải ngập chiều cao răng nhưng không vượt quá tâm con lăn để tránh quá tải và mất dầu Trong trường hợp mức dầu đến tâm con lăn nhưng chưa ngập chân răng, cần sử dụng vòng vung dầu (chi tiết số 5 trên hình 15.25) để duy trì mức dầu phù hợp Tùy thuộc vào việc trục vít quay một chiều hay hai chiều, sẽ bố trí một hoặc hai vòng vung dầu nhằm đảm bảo hiệu quả hoạt động của bánh vít.
- Với HGT nhiều cấp quay với vận tốc nhỏ (v 1 1,5m/s) và do kích thước
Để đảm bảo tất cả các bộ truyền bánh răng (BR) đều được bôi trơn hiệu quả, chiều sâu ngâm dầu nên được chọn phù hợp theo cấp độ truyền Cụ thể, chiều sâu ngâm dầu của BR cấp nhanh thường là khoảng 1/6 bán kính, trong khi đó, ở cấp chậm, chiều sâu này là khoảng 1/4 bán kính Nếu mặt phân cách nằm nghiêng, tất cả các BR đều được ngâm trong dầu, giúp tăng cường khả năng bôi trơn, nhưng đồng thời gia công vỏ hộp sẽ phức tạp hơn do cấu trúc nghiêng của mặt phân cách.
HGT BR côn một cấp có chiều sâu ngâm dầu lớn, giúp đảm bảo độ bền và khả năng hoạt động ổn định của bộ truyền Trong khi đó, HGT BR côn trụ hai hoặc ba cấp yêu cầu phải có điều kiện ngâm dầu phù hợp để tránh nhiễu loạn và đảm bảo hiệu quả bôi trơn Nếu không đáp ứng các điều kiện này, cần thiết lập ngăn dầu riêng biệt để đảm bảo việc bôi trơn cho từng bộ phận BR côn và BR trụ, từ đó nâng cao độ bền và vận hành an toàn của hệ thống truyền động.
Lượng dầu đổ vào HGT phụ thuộc vào công suất truyền, thường vào khoảng V = (0,4 0,8)lít/KW
Bôi trơn lưu thông bằng cách sử dụng ống dẫn để phun dầu vào vùng ăn khớp thường được áp dụng khi vận tốc lớn hơn 12m/s hoặc trong các hộp số có không gian phân bố BR Phương pháp này còn phù hợp để sử dụng trong các hệ thống HGT có công suất lớn, giúp đảm bảo sự hoạt động trơn tru và bền bỉ của các bộ phận truyền động.
15.5.2 Dầu bôi trơn bánh răng và ổ
15.5.2.1 Công dụng của dầu bôi trơn
Dầu bôi trơn có vai trò quan trọng trong việc tạo màng dầu thủy động trên bề mặt tiếp xúc, giúp chịu được áp lực cao và bảo vệ bề mặt răng khi ăn khớp Ngoài ra, dầu có khả năng bám dính chắc chắn trên bề mặt răng, làm giảm tiếng ồn và hạn chế va đập trong quá trình hoạt động, đặc biệt khi thay đổi tỷ số truyền hoặc mô-men Bên cạnh đó, dầu bôi trơn còn giảm ma sát trong quá trình truyền lực, từ đó nâng cao hiệu suất truyền lực của hệ thống.
Dầu bôi trơn giúp làm mát các chi tiết máy và thoát nhiệt hiệu quả, đảm bảo hoạt động trơn tru Ngoài ra, dầu còn che kín các bề mặt nhằm ngăn ngừa ôxy hóa và gỉ sét nhờ các chất phụ gia chống ăn mòn trong dầu.
Như vậy dầu bôi trơn bánh răng cần có những tính năng sau đây:
- Có chỉ số độ nhớt động lực cao Độ nhớt ổn định trong môi trường nhiệt độ thay đổi lớn
Bánh răng có khả năng chịu được áp suất tiếp xúc cao, đảm bảo hoạt động ổn định trong điều kiện khắc nghiệt Khi bánh răng truyền lực, lớp màng dầu trên bề mặt bảo vệ mặt răng giúp giảm ma sát và ngăn chặn sự dính kết kim loại, từ đó nâng cao tuổi thọ và hiệu suất làm việc của bộ truyền động.
- Có độ bám dính tốt, độ bền nhiệt cao, ít bị ôxy hóa
- Ít tạo bọt khi dầu vung té hoặc bị khuấy trộn
15.5.2.2 Phân loại dầu bôi trơn bánh răng
Dầu bôi trơn bánh răng (dầu hộp số hay dầu truyền động) phân loại theo tiêu chuẩn SAE.J300: phân loại theo độ nhớt centiStock ở 100°C thành 6 loại như bảng 15.26
Bảng 15.26 Phân loại theo tiêu chuẩn SAE.J300
Loại dầu Độ nhớt,cSt ở 100 o C
Dựa trên sáu loại dầu đã đề cập, người ta có thể pha chế dầu đa năng, như dầu bánh răng Shell Advance GL-5 80W-90, phù hợp cho nhiều loại thiết bị Dầu truyền động, hay còn gọi là dầu bánh răng, còn được phân loại theo cấp phẩm chất API thành sáu nhóm dựa trên điều kiện sử dụng cụ thể, nhằm đảm bảo hiệu suất vận hành tối ưu cho các ứng dụng khác nhau.
Bảng 15.27 Phân cấp phẩm chất API của dầu bánh răng
Cấp phẩm chất Phạm vi sử dụng
GL1 phù hợp cho hệ thống truyền động bánh răng hình trụ, trục vít và bánh răng côn xoắn trong các ứng dụng tải trọng nhỏ, đảm bảo hiệu quả truyền động chính xác Trong khi đó, GL2 thích hợp cho các hệ thống truyền động giống nhóm 1, nhưng chịu tải trọng lớn hơn và hoạt động trong điều kiện nhiệt độ cao, đảm bảo độ bền và hoạt động ổn định trong môi trường khắc nghiệt.
GL3 Dùng cho hệ truyền động bánh răng trụ xoắn, bánh răng côn xoắn chịu tải trọng lớn và nhiệt độ cao
GL4 Dùng cho hệ thống truyền động bánh răng hypoit làm việc với tốc độ cao và mô men lớn
GL5 Dùng cho hệ thống truyền động bánh răng hypoit có tải trọng va đập lớn, tốc độ cao, mô !111 men lớn
GL6 phù hợp cho hệ truyền động bánh răng hypoid khi cần chịu tải trọng va đập lớn, vận hành ở tốc độ quay cao và di chuyển dọc trục lớn Sản phẩm này có khả năng truyền mô-men lớn, đảm bảo độ bền vững và ổn định trong các ứng dụng chịu tải trọng va đập mạnh.
Các loại dầu thường có hai mức độ nhớt phổ biến là 90 và 140 cSt ở 100°C, phù hợp với nhiều ứng dụng công nghiệp Đặc biệt, dầu còn được phân loại theo cấp phẩm chất GL4 hoặc GL5, đảm bảo đáp ứng các yêu cầu về độ bền và khả năng chống mài mòn Tính năng cơ bản của hai loại dầu gốc này đã được trình bày chi tiết trong bảng 15.28, giúp người dùng chọn đúng loại dầu phù hợp với nhu cầu sử dụng.
Bảng 15.28 Các chỉ tiêu kỹ thuật cơ bản của dầu hộp số
Chỉ tiêu kỹ thuật Dầu hộp số (dầu truyền động GL4, LG5)
Khối lượng riêng ở 15°C, kg/l 0,8905 0,9030 Độ nhớt động học ở 100°C, cSt 16,5 30,0
Chỉ số độ nhớt (VI) 98 90
Nhiệt độ chớp cháy cốc hở (°C) 230 240
Trong trường hợp bộ truyền bánh răng (BR) bị hở, bề mặt răng cần được bôi trơn bằng các loại mỡ chuyên dụng để giảm ma sát và hao mòn Các loại mỡ bôi trơn truyền thống như mỡ lithium, sodium hoặc BP Energol OGL 460 thường được sử dụng để đảm bảo hiệu quả hoạt động và duy trì độ bền của hệ thống truyền động bánh răng Việc lựa chọn mỡ phù hợp giúp nâng cao tuổi thọ thiết bị, giảm thiểu sự cố và tối ưu hóa hiệu suất làm việc của máy móc.
BP Energol OGL 460 là chất bôi trơn nửa lỏng được sản xuất bằng công nghệ tiên tiến, có chứa phụ gia cực áp và than chì phân tán mịn nhằm tăng cường khả năng chịu tải và độ bền của thiết bị Sản phẩm này phù hợp cho các ứng dụng đòi hỏi khả năng bôi trơn vượt trội, giúp giảm ma sát và mài mòn Với đặc tính chịu tải cao, BP Energol OGL 460 đáp ứng tốt nhu cầu vận hành của các hệ thống công nghiệp nặng, nâng cao hiệu suất vận hành và tuổi thọ của máy móc.
Lắp ráp, kiểm tra và điều chỉnh ăn khớp
Trong các hệ thống truyền mômen xoắn từ trục sang bánh răng hoặc ngược lại, người ta thường sử dụng các mối ghép như then, then hoa hoặc mối ghép độ dôi để đảm bảo liên kết chắc chắn và truyền tải hiệu quả Việc lựa chọn loại mối ghép phù hợp phụ thuộc vào yêu cầu kỹ thuật, tải trọng và môi trường làm việc của thiết bị Các mối ghép này giúp truyền mômen xoắn một cách an toàn và ổn định, đồng thời dễ dàng tháo lắp và bảo trì khi cần thiết.
112 tốc độ quay, tải trọng cần truyền và mối ghép cố định hay di động mà chọn kiểu lắp cho phù hợp
15.6.2 Điều chỉnh vị trí BR, Bánh vít theo phương chiều trục
Hình 15.44a e cho thấy sai lệch về vị trí của bộ truyền động côn, bộ truyền trụ và trục vít bánh vít do sai số trong quá trình chế tạo kích thước các thành phần của chuỗi kích thước Những sai lệch này làm giảm độ bền và tuổi thọ của bộ truyền tải khi chịu tải, bằng cách làm giảm chiều dài tiếp xúc của BR trụ, hoặc gây tăng mài mòn bề mặt răng, tăng ma sát và phân bố tải trọng không đều trên chiều dài tiếp xúc của BR côn và trục vít Do đó, trong quá trình lắp đặt, cần kiểm tra vị trí các bộ truyền động qua vết tiếp xúc trên bề mặt răng để đảm bảo hoạt động chính xác và bền bỉ của hệ thống.
Chất lượng tiếp xúc của răng phụ thuộc vào sai số chế tạo và sai số vị trí của BR trên trục, ảnh hưởng đến việc răng có tiếp xúc đúng hay không đúng Khi vết tiếp xúc phân bố đều trên mặt răng (hình 15.45a), các răng sẽ tiếp xúc tốt, với các lệch lệch nằm trong giới hạn cho phép và vị trí của BR đảm bảo chính xác Ngược lại, nếu vết tiếp xúc chỉ tập trung ở một khu vực, khả năng tiếp xúc không đều sẽ gây ra các vấn đề về truyền lực và độ chính xác của hệ thống răng.
Hình 15.44 Sai lệch vị trí của BR và trục vít khi lắp ghép a) b) c) e e e e
Mặt phẳng trung bình Bánh vít b 2
113 một phần bề mặt răng (hình 15.45b) hoặc lệch trên, dưới (hình 15.45c) đều do các sai số chế tạo gây nên
Trong truyền động trục vít-bánh vít, yêu cầu mặt phẳng trung bình của bánh vít phải đi qua đường tâm trục để đảm bảo phân bố đều vết tiếp xúc (hình 15.46a) Nếu bánh vít lệch về phía phải (hình 15.46b) hoặc trái (hình 15.46c), răng tiếp xúc không đúng vị trí, gây ra hiện tượng không đều trong quá trình truyền động Để kiểm tra sự ăn khớp của bộ truyền động bánh răng (BR), người ta thường bôi sơn lên bề mặt răng của bánh răng dẫn, sau đó quay từ từ để quan sát vết sơn in trên răng bánh lớn, qua đó xác định nguyên nhân gây ra tiếp xúc không đều Việc này giúp nhận biết chính xác nguyên nhân do vị trí các BR trên trục, từ đó tiến hành điều chỉnh phù hợp để đảm bảo hoạt động trơn tru và chính xác của hệ thống truyền động trục vít-bánh vít.
Hình 15.45 Vết tiếp xúc trong bộ truyền bánh răng a) Răng tiếp xúc tốt b) Do răng bị lệch c) Do khoảng cách trục quá nhỏ a) b) c) b
Hình 15.46 Vết tiếp xúc trong bộ truyền trục vít a) Tiếp xúc tôt b)Bánh vít bị lệch phải c) Bánh vít bị lệc trái b 2
Mặt phẳng trung bình Bánh vít
Trong quá trình điều chỉnh, cần phân biệt giữa chỉnh sửa do sai số lắp đặt và do sai số chế tạo, yêu cầu kiểm tra lại các chỉ tiêu về độ chính xác của bộ chi tiết BR Phương pháp phổ biến để điều chỉnh vị trí của BR là sử dụng căn đệm điều chỉnh, giúp cố định BR cùng các thành phần khác trên trục Việc dịch chuyển BR được thực hiện bằng cách dịch chuyển toàn bộ trục nhờ căn đệm kim loại đặt giữa nắp ổ và vỏ hộp, đồng thời mở rộng miền dung sai cho các khâu thành phần nhằm đảm bảo hoạt động chính xác của bộ phận.
Nếu là BR trụ thì chỉ cần tiến hành dịch chuyển một trong hai trục mang BR dẫn hoặc BR bị dẫn Ở bộ truyền
Trong hệ thống BR trụ, hiệu quả đạt được khi làm cho chiều rộng của bánh răng dẫn lớn hơn chiều rộng của bánh răng bị dẫn (b1 > b2) Đối với bánh răng côn, chỉ tạo sự ăn khớp chính xác khi đỉnh côn trùng với giao của hai đường tâm trục, như minh họa trong hình 15.47 Do đó, trong quá trình điều chỉnh, cần dịch chuyển đồng thời cả hai trục mang bánh côn dẫn và bị dẫn để đảm bảo độ chính xác của hệ thống Ví dụ, khi trục mang bánh côn dẫn dịch chuyển theo phương x, thì trục mang bánh răng côn bị dẫn phải dịch chuyển theo phương y để duy trì sự ăn khớp hợp lý.
Để điều chỉnh bộ truyền trục vít – bánh vít, cần bắt đầu bằng việc điều chỉnh trục vít trước (hình 15.48a), sau đó điều chỉnh bánh vít sao cho mặt phẳng trung bình của bánh vít đi qua tâm trục vít, đây là bước điều chỉnh quan trọng nhất (hình 15.48b) Độ chính xác của việc điều chỉnh vị trí trong bộ truyền BR côn và bộ truyền trục vít phải đạt mức chính xác dưới 0,05mm để đảm bảo hoạt động chính xác và tối ưu.
Khi trên trục lắp nhiều bộ truyền bánh răng (BR), phương pháp định vị trực tiếp gặp nhiều khó khăn Trong trường hợp này, người ta thường thực hiện định vị lần lượt các bộ truyền bánh răng trên trục để đảm bảo độ chính xác Sau đó, sử dụng căn đệm để điều chỉnh phù hợp nhằm đảm bảo tính đồng tâm và hoạt động hiệu quả của hệ truyền động.
Hình 15.47 Điều chỉnh ăn khớp trong BR côn
Hình 15.48 Điều chỉnh ăn khớp trong trục vít - bánh vít
Mặt phẳng trung bình Bánh vít
Hiện nay, một số quốc gia có trình độ công nghệ cao đã chế tạo các bộ phận với độ chính xác cao, đảm bảo vị trí của bạc đạn (BR), trục vít và bánh vít sau khi lắp đặt luôn chính xác Nhờ vào công nghệ tiên tiến này, các kết cấu không còn cần thiết phải sử dụng căn đệm điều chỉnh, giúp nâng cao độ bền và hiệu suất hoạt động của máy móc.
Bản vẽ lắp Hộp giảm tốc
Bản vẽ lắp HGT, hay còn gọi là bản vẽ lắp hộp tốc độ, là bản vẽ thể hiện toàn bộ cấu trúc và các chi tiết của hộp tốc độ sau khi hoàn thiện sơ đồ động và xác định kích thước, kết cấu các chi tiết cầu thành HGT Bản vẽ này cần mô tả rõ ràng về kết cấu, kích thước cơ bản, vị trí tương đối của các bộ phận, cũng như nguyên lý hoạt động của HGT hoặc bộ phận máy Đây là bước quan trọng trong quá trình chế tạo và lắp ráp các bộ phận máy công tác.
Về tổng thể, khi thiết kế bản vẽ lắp HGT cần đáp ứng các yêu cầu sau:
1) Bản vẽ cần tuân thủ đầy đủ các qui định về bản vẽ kỹ thuật
2) Bản vẽ lắp thường được biểu diễn trên 3 hình chiếu với tỷ lệ 1/1 hoặc tỷ lệ phối hợp tùy thuộc vào kích thước HGT đang thiết kế (thường hình chiếu chính chọn tỷ lệ 1/1 còn hình chiếu phụ chọn tỷ lệ 1/2) Tùy thuộc loại HGT mà chọn hình chiếu nào làm hình chiếu chính, ví dụ HGT BR một hoặc hai cấp thường chọn hình chiếu bằng với mặt cắt đi qua mặt phân cách giữa nắp và thân hộp làm hình chiếu chính, ngược lại với HGT trục vít hoặc BR-Trục vít thì cần chọn mặt căt đi qua trục vít và mặt cắt đi qua trục bánh vít để biểu diễn kết cấu các chi tiết và bộ phận
3) Cần thể hiện rõ kết cấu chi tiết và các liên kết giữa các chi tiết hoặc bộ phận bên trong hộp cũng như bên ngoài HGT (phối hợp các mặt cắt và hình cắt riêng phần để biểu diễn kết cấu từng bộ phận) Vị trí và các liên kết giữa các chi tiết phải rõ ràng, chính xác, bao gồm:
- Các chi tiết lắp trên trục (BR, bánh vít, bánh đai, đĩa xích hay khớp nối với trục bằng mối ghép then; then hoa hay ghép độ dôi) (xem 15.3)
Trong quá trình vận hành, việc thể hiện rõ phương pháp bôi trơn, kiểm tra và thay thế chất bôi trơn là rất quan trọng để đảm bảo thiết bị hoạt động hiệu quả Cần thực hiện bôi trơn bạc đạn (bôi trơn BR) và ổ lăn đúng cách, kiểm tra mức dầu trong hộp truyền động định kỳ để phát hiện tình trạng thiếu dầu hoặc ô nhiễm Ngoài ra, việc tháo dầu đúng quy trình giúp duy trì hiệu suất của hệ thống và kéo dài tuổi thọ của các bộ phận.
- Nắp quan sát và nút thông hơi (vị trí và kích thước)
- Chốt định vị (loại chốt, vị trí bố trí và kiểu lắp)
Kết cấu mối ghép bu lông hoặc vít đóng vai trò quan trọng trong việc liên kết nắp với thân hộp hoặc nắp ổ với thân hộp, đảm bảo độ chắc chắn và ổn định cho cấu trúc Thiết kế lỗ lắp bu lông nền và đế HGT giúp dễ dàng thi công và bảo trì, nâng cao tính an toàn và vận hành của hệ thống.
- Kết cấu bu lông vòng hoặc vòng móc
4) Hình thức bên ngoài HGT phải đơn giản nhưng đẹp
5) Trên bản vẽ lắp không cần thể hiện những yếu tố sau:
- Mép vát, rãnh lùi dao, các bán kính góc lượn ở những phần chuyển tiếp của trục
- Khe hở giữa trục và lỗ; giữa bạc và trục trong mối ghép có khe hở
- Các chữ số trên nhãn máy, các bảng và các thang chia độ (chỉ biểu diễn đường bao vị trí và không ghi nội dung bên trong)
Sau khi đã vẽ xong (hoàn chỉnh) cần hoàn thiện bản vẽ lắp theo nội dung và trình tự sau đây:
15.7.1 Ghi kích thước trên bản vẽ lắp
1) Kích thước trên bản vẽ lắp được ghi theo kích thước thực
2) Cần ghi đầy đủ các kích thước sau đây: a) Kích thước khuôn khổ HGT hay bộ phận máy (kích thước chiều dài L; kích thước chiều rộng B và kích thước chiều cao H) b) Kích thước các mối ghép: bao gồm mối ghép giữa BR với trục (ví dụ
dH7/k6); mối ghép giữa vòng trong ổ lăn với trục và vòng ngoài với vỏ
Vòng trong được lắp lên trục có kích thước φdk6, trong khi vòng ngoài được phù hợp với vỏ hộp có đường kính φDH7, đảm bảo sự chính xác và ổn định cho bộ truyền động Mối ghép giữa bạc với trục hoặc giữa nắp ổ và lỗ lắp ổ lăn đóng vai trò quan trọng trong việc giữ cố định vị trí và đảm bảo hoạt động trơn tru của ổ lăn Các kích thước liên kết cần được chọn lựa kỹ càng để đảm bảo độ chính xác, phù hợp với tiêu chuẩn kỹ thuật và nâng cao tuổi thọ của bộ truyền động.
Kích thước đầu trục vào và đầu trục ra quan trọng bao gồm đường kính trục cùng dung sai (ví dụ: djs6) và chiều dài trục l, phù hợp với chiều dài của các phần lắp ráp như bánh đai, đĩa xích hoặc khớp nối trên trục Chiều dài trục l này phụ thuộc vào loại phụ kiện được lắp đặt, ví dụ như chiều dài của các bộ phận lắp trên trục như lmđ cho bánh đai, lmx cho đĩa xích hoặc lmk cho khớp nối nửa.
- Kích thước khoảng cách từ tâm trục vào và ra đến đế hộp h (kèm dung sai)
Kích thước khoảng cách tâm bu lông nền cùng với các kích thước chuẩn xác định vị trí tương đối giữa các bộ phận máy móc như động cơ điện, HGT và CCCH (tang quay) Việc chọn chuẩn ghi kích thước tâm bu lông nền cần đảm bảo thuận tiện và chính xác khi làm lỗ lắp bu lông, giúp dễ dàng lắp đặt các bộ phận này Ngoài ra, cần xem xét sơ đồ dẫn động đã chọn, ví dụ như sơ đồ hình 13.5, để chọn tâm trục động cơ làm chuẩn xác định vị trí tâm bu lông nền động cơ, HGT và tâm trục tang, đảm bảo sự chính xác trong quá trình lắp đặt và vận hành.
15.7.2 Đánh số thư tự vị trí, lập bảng thống kê các chi tiết và khung tên bản vẽ lắp
15.7.2.1 Đánh số thứ tự các chi tiết
Khi đánh số thứ tự các chi tiêt, bạn cần chú ý:
1) Số thứ tự chi tiết chỉ xuất hiện một lần và theo thự tự nhất định (có qui luật) và có thể xuất hiện đồng thời trên một hoặc cả 3 hình chiếu
2) Để đánh số thứ tự, thường dùng đường gióng từ chi tiết cần đánh số thứ tự kết hợp (hoặc không) với đoạn gạch đậm hoặc vòng tròn nhỏ ở đó ghi số thứ tự chi tiết (Để bản vẽ thoáng và đẹp thì đoạn đường gióng cần phải ngắn nhất có thể và đường gióng tuyệt đối không được cắt nhau và cắt các đường gióng hoặc đường ghi kích thước)
3) Đối với nhóm chi tiết (bu lông, đai ốc và vòng đệm) thì chỉ cần một số thứ tự để biểu thị chung cho nhóm các chi tiết trên
4) Dùng chữ đậm với kích thước lớn hơn so với kích thước chữ ghi môi ghép để đánh số thứ tự
Có thể tam khảo hình PL 15.1 6 để hiểu thêm về kết cấu bản vẽ lắp của một số HGT một cấp và hai cấp
15.7.2.2 Lập bảng thông kê các chi tiết
Bảng thống kê các chi tiết trong hệ thống máy và trên bản vẽ lắp được lập dựa trên việc đánh số thứ tự các chi tiết trong cụm hoặc trong máy, giúp dễ dàng xác định và quản lý các bộ phận Bảng này thường được đặt ngay trên khung tên của bản vẽ để thuận tiện truy cập Để đảm bảo tính đầy đủ và chính xác, bảng thống kê cần thể hiện đầy đủ các thông tin quan trọng như tên chi tiết, mã số, số lượng, vật liệu, kích thước và vị trí lắp đặt Việc lập bảng thống kê chi tiết này góp phần nâng cao hiệu quả trong quá trình bảo trì, sửa chữa và kiểm tra hệ thống máy móc, đồng thời đáp ứng yêu cầu tiêu chuẩn kỹ thuật và SEO liên quan đến kỹ thuật cơ khí và quản lý dự án.
- Số thứ tự của chi tiết (trong bản vẽ lắp cụm hay bản vẽ lắp của hệ thống)
- Ký hiệu của chi tiết
15.7.2.3 Khung tên bản vẽ lắp
Khung tên bản vẽ lắp và bản vẽ chi tiết được quy định theo TCVN 3821-83, đảm bảo đúng tiêu chuẩn về kích thước và vị trí Khung tên phải được đặt ở góc dưới bên phải của bản vẽ để dễ dàng nhận diện và theo dõi Hình 15.49 minh họa kích thước chuẩn của khung tên bản vẽ lắp, giúp chuẩn hóa trình bày kỹ thuật Bên cạnh đó, có thể lập bảng đặc tính của HGT đang thiết kế, trong đó ghi rõ các thông số kỹ thuật quan trọng như loại, kích thước, vật liệu và các đặc điểm liên quan nhằm nâng cao tính rõ ràng và dễ hiểu cho quá trình thiết kế.
- Trên trục vào của HGT: Tmax(Nmm) = ; nmax(vg/ph) - Tỷ số truyền các cấp: Cấp nhanh u1 = và Cấp chậm u2 Hình 15.49 Khung tên bản vẽ lắp HGT
Thiết kế hệ dẫn động
Họ và tên Chữ ký
Tên gọi Số lg hộp giảm tốc
Số luợng Khối luợng Tỷ lệ
55 15 8 ĐặC TíNH HộP GIảM TốC
TRụC VàO HGT Tỷ Số TRUYềN
15.8 NHỮNG ĐIỀU CẦN TÌM HIỂU KHI THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG MÁY CÔNG TÁC
1) Dựa trên cơ sở nào để chọn tốc độ đồng bộ của động cơ điện trong hệ dẫn động
2) Ưu nhược điểm và phạm vi sử dụng HGT bạn đang thiết kế
3) Vì sao khi phân phối tỷ số truyền giữa các bộ truyền trong hệ thống dẫn động nên chọn:
4) Các giải pháp khi thiết kế các bộ truyền: a) Bộ truyền đai: - Nếu z > số dây đai yêu cầu
- Ft > Ftmax b) Bộ truyền xích: - Khi x ≠ Số dãy xích yêu cầu
- Khi PD / PR < 0,5 c) Bộ truyền bánh răng:
- Khi a ( hoặc R) không đạt yêu cầu thiết kế
Khi thiết kế bộ truyền trục vít, việc chọn thông số như z, q, d cần phải dựa trên các yếu tố kỹ thuật phù hợp với yêu cầu vận hành và tải trọng của hệ thống Đối với bộ truyền gặp vấn đề quá lớn SF (sức bền an toàn), cần tính toán lại các yếu tố gây tải để đảm bảo độ bền của trục Trong trường hợp khai thác phần mềm thiết kế trục mà trục không đủ bền, giải pháp khắc phục bao gồm tối ưu hóa cấu trúc, tăng cường vật liệu hoặc điều chỉnh thông số kỹ thuật để nâng cao khả năng chịu lực của trục.
- Vẫn giữ nguyên chiều dài các đoạn trục
- Giữ nguyên vật liệu và chiều dài các đoạn trục
5) Với một chi tiết trong HGT hay một kết cấu cần nắm vững những yếu tố sau: (Tên gọi; Công dụng và Vị trí bố trí; Cách xác định kích thước )
Ví dụ: - Vòng móc; Tai móc hoặc Bu lông vòng
- Vòng chắn dầu hoặc mỡ; Bạc chặn
- Vai trục hay Gờ trục
- Đường kính bu lông cạnh ổ; Bu lông ghép nắp và thân…
- Dung sai lắp ghép: - Ký hiệu hệ thống và kiểu lắp ghép (giải thích và cách lựa chọn)
- Dung sai đầu trục vào (ra): thường chọn 34Js6 mà không chọn 34K6
- Dung sai mối ghép giữa bạc chặn đầu trục vào (ra) thường chọn
D khi dung sai đầu trục Vào (ra) là 34Js6