Chương 8: Tính sức bền cho cơ cấu vít me đai ốc 3.1.Xác định lực tác dụng lên trục vít me - Tính theo lực cắt: lực tác dụng lên trục vít me đ-ợc xác định khi cắt ren với tiêu chuẩn sau:
Trang 1Chương 8: Tính sức bền cho cơ cấu vít
me đai ốc
3.1.Xác định lực tác dụng lên trục vít me
- Tính theo lực cắt: lực tác dụng lên trục vít me đ-ợc xác định khi cắt ren với tiêu chuẩn sau:
) ( 6 5
,
0
) / ( 4 , 0 30
1
12
mm t
b
v mm S
t S
t
p p p
- Vật liệu:thép có b 75 (kg/mm2 )
ren d60
d tb 54
- Góc nâng của ren: arctg
tb
p
d
t k
.
.
45
12
- Lực cắt x y
p b S C
- Lực kéo khi tiện ren đ-ợc tính theo lực cắt.Lúc cắt ren lực cắt
đ-ợc tính theo công thức tiện rãnh.Lúc này lực cắt P Z tiếp tuyến với còng ren và nghiêng 1 góc đúng bằng 19 0 0 .Ta có các thành phần lực sau:
sin
cos
Z XM
Z ZM
P P
P P
- Lực cắt khi tiện rãnh đ-ợc tính theo công thức: x y
p
Z C b S
P Trong
đó
) ( 2015 0
19 sin 6036 sin
.
) ( 5690 0
19 cos 6036 cos
.
) ( 6036 4
, 0 6 2000
4 , 0
; 75 , 0
; 1
; 6
; 2000
0 0
75 , 0 1
N P
P
N P
P
N P
S y
x b C
Z XM
Z ZM
Z
p
- Lực tác dụng lên trục vít me đ-ợc tính:
) (
n P f G P K
Trong đó K n=1,15 là hệ số kể đến tác dụng của mômen lật
f=0,18 là hệ ssó ma sát với sống tr-ợt
G=2500N=250kg là trọng l-ợng phần dịch chuyển
Do đó Q=1,15.2015+0,18.(2511+5690)=3792(N)
Trang 2- Tính vít me theo độ bền mòn:nhằm đảm bảo áp suất trên mặt ren trong phạm vi cho phép
Đ-ờng kính trung bình của ren 0,8. . P (mm)
Q
d tb
với Q=lực kéo=3792N
4 , 1 5
,
tb
d
L
với vít me chọn 2
L : chiều dài đai ốc
P : áp suất cho phép trên mặt ren
Với vít me bằng thép,đai ốc bằng đồng thì P 3 10 6 (N/mm2 )
Thay vào ta có 0 , 02 ( )
10 3 2
3792
8 ,
- Theo tiêu chuẩn chọn vít me có:
4
) ( 5 , 37
; 11
) ( 31 );
( 44
2
2
d F
mm d
cm F
mm d
mm d
tb
i c
(F:diện tích mặt cắt ngang)
5 , 37
1
d
t arctg d
tb tb
Góc ma sát trên ren: 7 0,ta có:
Hiệu suất cơ cấu truyền động:
45 , 0 ) 7 8 5 (
8 5 )
0
tg
tg tg
tg
Mômen xoắn trên trục vít me:
) ( 16102 45
, 0 2
12 3792
2
.
mm N t
Q
Tính sức bền trục vít me.Vít me chịu kéo nén và xoắn nên nó còn
đ-ợc tính theo ứng suất t-ơng đ-ơng:
) / ( 75 , 550 )
1 , 3
16102 8 ( 3792 11
1
) / ( 7500 4
10 3 4 )
8 (
1
2 2
2
2
4 2
2
mm N
cm N d
M Q
F
td
T i
X td
td vít me đủ bền
Trang 3-Tính vít me theo độ cứng:sai số các b-ớc ren do kéo nén là
t EF
t
Q
T V
t :sai số b-ớc ren cho phép =0,006(mm)
) ( 0002 , 0 11 10
.
1
,
2
12
3792
t t vít me đủ cứng
- Tính ổn định của vít me:đối với vít me dài,chịu nén,khi đó lực kéo tới hạn là:
2 , 45310
64
)
.
(
.
.
4
2
d
J
L
y
J
E
Q
V
th
V
L :chiều dài vít me làm việc L V=1500mm
y:hệ số thu gọn chiều dài phụ thuộc vào đặc tính kẹp chặt của đầu vít me (khi ngàm cứng một đầu ta có y=0,5)
) ( 53116 )
1500
5
,
0
(
2 , 45310 10
.
1
,
2
.
2
6
N
Độ dự trữ ổn định n y: 14
3792
53116
Q
Q
n th y
y n
Kết luận:Nh- vậy sau các b-ớc tính toán,kiểm tra suy ra trục vít me
đạt yêu cầu trong suốt quá trình làm việc
4.Tính ly hợp siêu việt:
Cơ cấu ly hợp siêu việt trong xích chạy dao nhanh ta thấy rằng động cơ điện chạy dao nhanh và động cơ điện chính truyền chuyển động tới một khâu chấp hành là trục trơn.Tốc độ hai đ-ờng truyền khác nhau.Nếu không có cơ cấu phân tách chuyển động sẽ làm trục trơn xoắn gãy.Vì vậy ng-ời ta dùng cơ cấu ly hợp siêu việt.Vị trí cơ cấu này là trên trục XVI gần đầu ra trục trơn
4.1 Nguyên lý làm việc:
Chuyển động từ động cơ chính truyền vào vỏ ngoài theo chiều mũi tên n1.Vì lò xo luôn luôn đẩy viên bi chèn ép vít giữa mặt trong của vỏ ly hợp vào mặt lõi.Phối hợp cùng với chiều quay n1 có
xu h-ớng lăn kẹt vào giữa hai mặt tiếp xúc.Do đó chuyển động quay truyền từ vỏ ngoài vào lõi tới trục trơn quay với tốc độ công
Trang 4n
tác n1.Nếu vỏ ngoài quay ng-ợc với n1 sẽ không truyền chuyển
động quay vào lõi
Trong khi đang quay công tác,muốn quay nhanh bằng động cơ chạy nhanh cùng hay ng-ợc chiều n1.Với tốc độ n2>>n1 viên bi luôn nằm trong khoảng không gian lớn của rãnh trên vỏ và lõi tách rời nhau,ở ngoài vỏ vẫn quay n1 nh-ng bên trong lõi và trục trơn quay theo tốc độ chạy nhanh
2
n -thực hiện chạy dao nhanh
4.2 Tính toán ly hợp siêu việt:
Khi ly hợp hoạt động điều
kiện chủ yếu để con lăn ly hợp
thăng bằng là các thành phần lực
1
R ,R2 phải nằm trên 1 đ-ờng thẳng
và ng-ợc chiều nhau để con lăn tự
hãm qua vỏ và lõi ly hợp
Điều kiện cần thiết
min
min (
2
: góc nhỏ nhất giữa hai
góc ma sát)
2
//
2 arctgf2
( f1, f2 :các hệ số ma sát tr-ợt giữa con lăn với vỏ và lõi ly hợp)
Cos > cos2min
min
2
d
D
d
a
Kích th-ớc D và a chọn tr-ớc
min
2 min
min
cos 2 2
cos 1
2 cos
D a D
Để ly hợp làm việc tốt lấy ( 0 , 7 0 , 9 )
Chiều dài con lăn L1,5d để con lăn không bị xoay theo đ-ờng trục của nó
4.3 Tính ứng suất tiếp xúc: N1=N2=N’
) 1 1 (
59 , 0
.
).
.(
59 , 0 1
NE d
D L
E d D N
- Môđun đàn hồi thép E=2 , 1 10 5 (MN/mm2 )
Trang 5R N
R 2
fN fN
1
2 2 1
1 2
N
1
D/2 O
d D
E N
qmax2 0 , 59 . .1
1
max
q :ứng suất tiếp xúc của con lăn và vỏ
2
max
q : ứng suất tiếp xúc giữa con lăn và lõi
- Mômen truyền dẫn của cơ cấu ly hợp
siêu việt
M=f.Z.N.D/2
fZD
M
N 2
2
tg
tg
f
2 /
2
tg ZD
M
N
Để đảm bảo
2 /
2
tg fD
M
N qmax2 qmax1
0875 , 0 5
9962 , 0
0872 , 0 5 cos
5 sin 2 / cos
2 / sin 2 / 0
0 0
tg tg
f
tg tg
f
f=0,09
Theo máy chuẩn: D = 60mm ; a =36 nên a/2 =18mm
min 2
cos
a D
D
min
mm
99 , 0
2
36 60
60
L=1,5.11,5=17,25mm N 0 , 035N
096 , 0 60 4
4 , 0