Thiết kế và chế tạo mô hình điều khiển vị trí động cơ DC dùng cho cơ cấu vit me đai ốc

Cơ cấu vitme đai ốc là hệ thống truyền động, được gia công với độ chính xác caonhằm tạo ra khả năng biến đổi chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến theo cơchế con vít, bu lông với

MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH ẢNH

1 Nhôm định hình 30x30 Hình 4.2 Ke góc Hình 4.3 Đai ốc lục giác và tán trượt

Hình 4.4 Gá bắt đai ốc vit me Hình 4.5 Đai ốc trục vít T8 Hình 4.6 Thanh vit me Hình 4.7 Gối đỡ vit me Kp Hình 4.8 Khớp nối trục mềm Hình 4.9 Bản lắp ghép vit me đai ốc con lăn

Hình 4.10 Con lăn trượt kín SCS10UU

Hình 4.11 Thanh trượt tròn Hình 4.12 Gối đỡ ray trượt tròn Hình 4.13 Lắp ghép trượt tròn Hình 4.14 Tấm Mica Hình 5.1 Phần mềm Autodesk Inventor Professional 2020

Hình 5.4 Mô hình 2 trục vit me đai ốc

Hình 5.6 Đo kích thước bố trí mô hình vit me đai ốc Hình 5.7 Bản vẽ chi tiết mô hình vit me đai ốc

Hình 5.8 Tấm gá trên Hình 5.9 Tấm gá 1

Hình 5.10 Tấm gá dưới Hình 5.11 Tấm gá 2 Hình 5.12 Gối đỡ thanh trục Hình 5.13 Gối đỡ trục vit me Hình 5.14 Gá bắt đai ốc vít me Hình 5.15 Tấm kê encoder Hình 5.16 Tấm ke động cơ DC

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay ở tất cả các nhà máy và xí nghiệp công nghiệp đều trang bị các hệthống tự động hoá ở mức cao Các hệ thống này nhằm mục đích nâng cao chất lượngsản phẩm, nâng cao năng suất lao động , giảm chi phí sản xuất, giải phóng người laođộng ra khỏi những vị trí độc hại… Các hệ thống tự động hoá giúp chúng ta theo dõi,giám sát quy trình công nghệ thông qua các chỉ số của hệ thống đo lường kiểm tra Các

hệ thống tự động hoá thực hiện chức năng điều chỉnh các thông số công nghệ nói riêng

và điều khiển toàn bộ quy trình công nghệ hoặc toàn bộ xí nghiệp nói chung Hệ thống

tự động hoá đảm bảo cho quy trình công nghệ xảy ra trong điều kiện cần thiết và đảmbảo nhịp độ sản xuất mong muốn của từng công đoạn trong quy trình công nghệ Chấtlượng của sản phẩm và năng suất lao động của các phân xưởng, của từng nhà máy, xínghiệp phụ thuộc rất lớn vào chất lượng làm việc của các hệ thống tự động hoá này.Tuy nhiên để vận hành một hệ thống tự động hóa hay bất ký một hệ thống sản xuất nàokhác thì trong hệ thống đó phải có hệ thống điều khiển Với nhu cầu trên em đã được

giao đề tài “Thiết kế và chế tạo mô hình điều khiển vị trí động cơ DC dùng cho cơ

cấu vit me - đai ốc” Để hoàn thành được đề tài này em xin chân thành cảm ơn thầy TS.Trần Xuân Tiến cùng toàn thể các thầy cô giáo và các bạn trong trường Đại Học

SPKT Hưng Yên đã giúp đỡ và hướng dẫn em tận tình để hoàn thành được đề tài này

Sinh viên thực hiện

Hoàng Văn Tùng

Cơ cấu vitme đai ốc là hệ thống truyền động, được gia công với độ chính xác caonhằm tạo ra khả năng biến đổi chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến theo cơchế con vít, bu lông với những ưu điểm nổi bật, đem lại hiệu quả ứng dụng cao.Những ưu điểm này mở ra một phạm vi ứng dụng rộng rãi cho cơ cấu vitme đai ốctrong các ngành cơ khí chế tạo máy, các loại thiết bị máy móc cần có truyền độngthẳng chính xác.

Cơ cấu vitme đai ốc có độ chính xác cao cần một hệ thống điều khiển phải đảm bảotính ổn định, độ chính xác, sự chuyển đổi nhịp nhàng của các cơ cấu chấp hành Thấyđược tầm quan trọng của hệ thống điều khiển và xu hướng phát triển của các ngành cơ

khí chính xác Em đã chọn đề tài: “Thiết kế và chế tạo mô hình điều khiển vị trí động

cơ DC dùng cho cơ cấu vit me - đai ốc”

Quá trình học tập trên lớp và rèn luyện trong quá trình thực tập xưởng, em đãhọc được những kiến thức cơ bản về cơ khí, điều khiển điện, lập trình, giám sát, đó làvốn kiến thức - hiểu biết nhất định Để nâng cao được năng lực kỹ thuật về hệ thốngđiều khiển giám sát cơ cấu cơ khí thì việc nghiên cứu đề tài này có tính cấp thiết chonhu cầu bản thân và phục vụ cho công việc sau khi ra trường công tác thực tế trong cáccông ty, nhà máy

1.2 Giới thiệu đề tài

Động cơ chuyển động quay nhưng ta cũng có thể chuyển thành chuyển động tịnhtiến nhờ cơ cấu vit-me đai ốc Khi vit-me quay thì đai ốc sẽ chuyển động tịnh tiến dọctheo trục vit-me.Trên cơ sở đó ta có thể điều khiển vị trí đai ốc thông qua điều khiểngóc quay của động cơ

Việc điều khiển vị trí rất quan trong trong gia công cơ khí cắt gọt trong côngnghiệp.Ứng dụng trong việc điều khiển các trục của máy CN, CNC, máy in, định vị lỗkhoan, truyền động cho các bang tải…

1.3 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài

- Tìm hiểu về cơ cấu vit me – đai ốc

- Lựa chọn linh kiện dùng cho cơ cấu vit me đai ốc

- Thiết kế mô hình 2 trục vit me – đai ốc trên bản mềm Inventor

- Bản vẽ lắp chi tiết các linh kiện mô hình đề ra

1.4 Giới hạn đề tài

- Thiết kế ngọn gàng sạch sẽ đảm bảo chất lượng mô hình

- Bản cứng phải đảm bảo an toàn chắc chắn khi vận hành

- Kích thước thiết kế phải tương đối

- Xử lý và bảo quản tốt mô hình

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT2.1 Giới thiệu về trục vít me đai ốc

2.1.1 Nguyên tắc hoạt động.

Trục vít me đai ốc con lăn là một thiết bị truyền động cơ khí tương tự như một vít

me đai ốc bi nhưng sử dụng các con lăn là các yếu tố chuyển tải giữa các đai ốc và vítthay cho các viên bi Các con lăn ren thường nhưng cũng có thể được rãnh phụ thuộcvào loại vít con lăn Cung cấp các điểm chịu lực nhiều hơn vít me bi trong một khốilượng nhất định, ốc vít con lăn có thể nhỏ gọn hơn cho một tải trọng nhất định trongkhi cung cấp hiệu quả tương tự (75% - 90%) với tốc độ vừa phải, và duy trì hiệu quảtương đối cao ở tốc độ cao Vít con lăn có ưu điểm hơn ốc vít me bi ở các tiêu chí: khảnăng chịu tải động, độ cứng, tốc độ, gia tốc, và tuổi thọ

Ba yếu tố chính của một vít con lăn điển hình hành tinh là trục vít, đai ốc và conlăn hành tinh Các con lăn thường quay xung quanh các ốc vít khi họ quay tương tựnhư một hành tinh, do đó được gọi là hành tinh, vệ tinh, con lăn Đối với đường kínhvít và số lượng các con lăn tương ứng với công suất cao hơn tải trọng tĩnh, nhưngkhông nhất thiết phải đến một khả năng chịu tải cao hơn năng động

Bộ dẫn động trục vít con lăn dùng để biến chuyển động quay thành chuyển độngtịnh tiến, nó được phát minh bởi Illininois Tool Works , Hoa Kỳ Bộ dẫn động trục vítcon lăn bao gồm: một trục vít me nhiều đầu mối với biên dạng và các con lăn hànhtinh có rãnh, ăn khớp với trục vít

Trục vít con lăn là một thiết bị cơ khí chính xác để chuyển đổi chuyển động quaychuyển động tuyến tính, hoặc ngược lại Do tính phức tạp của nó vít con lăn là mộtthiết bị truyền động tương đối đắt tiền, nhưng có thể phù hợp với độ chính xác cao, tốc

độ cao, tải nặng, tuổi thọ cao

Đây là sản phẩm của tương lai, nó được ứng dụng trong những ngành như: Hàngkhông vũ trụ, máy công cụ, thiết bị đo lường, các thiết bị truyền động, vũ khí, épnhựa…

Carl Bruno Strandgren phát triển hiệu quả một số hình thức đầu tiên của trục vít

năm 1954 William J Roantree nhận được một bằng sáng chế Hoa Kỳ “Khác biệt giữa

các con lăn” vào năm 1968

2.1.2 Các ưu điểm của trục vít con lăn ren

Trục vít con lăn là một cơ chế để chuyển đổi mô-men xoắn quay thành chuyểnđộng tuyến tính, một cách tương tự như đai ốc vít me hoặc vít me đai ốc bi Tuy nhiên,không giống như đai ốc hoặc vít me đai ốc bi, ốc vít con lăn có khả năng mang vậtnặng cho hàng ngàn giờ trong điều kiện khó khăn nhất Điều này làm cho ốc vít conlăn sự lựa chọn lý tưởng cho các yêu cầu, nhiệm vụ môi trường liên tục Với một sốđặc điểm nổi bật sau, trục vít con lăn ren sẽ được ứng dụng rông rãi trong tương laikhông xa

- Hiệu suất cao

- Độ tin cậy, độ an toàn cao

- Độ chính xác vị trí cao, làm việc ổn định

- Tuổi thọ làm việc lâu dài, ít gây tiếng ồn

- Có thể dùng cho cả ren trái và ren phải

2.1.3 Phạm vi ứng dụng của trục vít con lăn ren

Vít con lăn hành tinh được sử dụng trong các ứng dụng quan trọng nhất, đòi hỏikhắt khe và chính xác yêu cầu chuyển động tuyến tính Vít con lăn cung cấp một thaythế hoàn hảo cho các hệ thống thuỷ lực của tải trọng và khả năng chu kỳ Ví dụ về cácngành công nghiệp và các ứng dụng khác dùng cho vít con lăn hành tinh: trong máycông cụ (máy ép, máy chuốt, mài, cắt), trong quân sự (vũ khí định vị, cửa kiểm soát,

xử lý pháo binh…)

Vít con lăn hành tinh được sử dụng phổ biến nhất là thiết bị truyền động cơ chếtrong các thiết bị truyền động cơ điện tuyến tính Do tính phức tạp của nó nên vít conlăn là một thiết bị truyền động tương đối đắt tiền, nhưng có thể phù hợp với độ chínhxác cao, tốc độ cao, tải nặng, tuổi thọ cao và sử dụng các ứng dụng nặng

Hình 2.1 Phạm vi ứng dụng của trục vit con lăn ren

2.1.4 Tìm hiểu về vít-me và đai ốc bi.

a Khái niệm :

Cơ cấu vít-me và đai ốc dùng chuyển đổi chuyển động quay của động cơ thànhchuyển động tịnh tiến của đai ốc Khi động cơ quay thì đai ốc sẽ chuyển động tịnh tiếndọc theo trục của vít-me

Vit-me đai ốc thường bao gồm một trục được tiện ren và lắp với một ống đượctiện ren trong sao cho 2 ren nay phải cùng dạng và cùng bước ren với nhau Hình bêndưới là một minh họa về ăn khớp giữa trục vít và đai ốc.Cơ cấu này chính là cơ cấucủa bulong và đai ốc.Khi bulong di chuyển thì đai ốc sẽ chuyển động tịnh tiến

Tiếp xúc giữa bulong và đai ốc là tiếp xúc mặt nên đai ốc sẽ di chuyển tương đốikhó do masat lớn

Hình 2.2 Vit me đai ốc thường

- Để khắc phục hiện tượng trên ta tiện các rãnh của trục vít-me có hình tròn thay

vì hình thang hoặc tam giác và những rãnh này sẽ được đặt vào những viên bisắt Mối ghép vít me bi và đai ốc là những đường được lắp đầy bởi những viên

bi thép Khi trục vít xoay, những viên bi cuộn tròn trong mối ren của trục vít vàđai ốc

Hình 2.3 Nguyên lý vit me bi

- Điều này nhằm giảm ma sát của chúng Bởi vì các viên bi cuối cùng sẻ rơi rangoài, nên đai óc có 1 đường ống dẫn về để vét những viên bi khỏi rãnh củatrục vít và đưa chúng trở lại phần đầu của đường bi ở phía cuối của đai ốc

- Lực đẩy của đai óc thì không nặng nề nhờ những viên bi cuộn tròn, hơn làtrượt

Hầu hết chúng cũng cần 1 tí chổ trống để chắc rằng dầu có thể vào, hoặc giả có

sự cố kẹt bi trong các rãnh

c Khả năng làm viêc :

- Do được thay chuyển động trượt thành chuyển động quay tròn của các viên binên masat được giảm đáng kể do đó chuyển động giữa trục vít-me và đai ốc sẽrất nhẹ nhàng

- Cũng do masat ít nên trục vít-me bi có tuổi thọ cao hơn vít-me thường đồngthời việc truyền động sẽ trở nên chính xác hơn do khử được độ rơ giữa vít-me

và đai ốc

d Một số hình ảnh về trục vít con lăn ren của hãng SKF :

Hình 2.4 Trục vít con lăn hành tinh

Hình 2.5 Trục vít con lăn tuần hoàn

2.2 So sánh giữa trục vít con lăn ren và vít me đai ốc bi

Hình 2.6 So sánh trục vít con lăn và đai ốc

Vít con lăn chuyển đổi mô-men xoắn quay thành chuyển động tuyến tính, tương

tự như ốc vít me hoặc vít me đai ốc bi Với But roller screws can turn considerablyfaster and cycle more frequently than both acme and ball screws, making them an idealfit for demanding, continuous-duty applications.Similarly sized roller screws are moreefficient than acme screws and can carry larger loads than ball screws, handling loads

up to 779,000 lbf.Vít con lăn kích thước tương tự nhưng có hiệu quả hơn so với các

ốc vít me và có thể mang tải trọng lớn hơn so với vít me đai ốc bi, có thể chịu được tảitrọng lớn hơn rất nhiều The difference in performance is due to the design fortransmitting forces.Sự khác biệt trong hoạt động là do thiết kế để truyền lực Thenumber of contact points in a ball screw is limited by the ball size.Số lượng các điểmtiếp xúc trong một vít me đai ốc bi được giới hạn bởi kích thước bi In roller screwsystems, multiple threaded rollers are assembled in a planetary arrangement around athreaded shaft, which converts a motor's rotary motion into linear movement of a shaft

or nut.Trong các hệ thống vít con lăn, con lăn được lắp ráp trong một sắp xếp hànhtinh xung quanh một trục vít, chuyển đổi chuyển động quay của động cơ thành chuyểnđộng tuyến tính của một trục The rollers feature radiused flanks that deliver pointcontact, similar to balls on a raceway, with only the radius near the point of contactincluded as part of the profile Các con lăn tiếp xúc điểm, tương tự như bi trên vòng ổlăn với bán kính gần điểm tiếp xúc This design allows a larger radius with additionalcontact points to fit into the existing space, lowering the stresses within the system andlengthening its functional life.Bởi vì số lượng các điểm tiếp xúc lớn, ốc vít con lăn cókhả năng mang tải cao, cũng như độ cứng được cải thiện This typically means that a

roller screw actuator takes up less space in order to meet a designer’s load requirementthan a similarly sized ball screw Điều này có nghĩa rằng một thiết bị truyền động trụcvít con lăn chiếm không gian ít hơn để đáp ứng yêu cầu tải của một thiết kế hơn mộtvít me đai ốc bi kích thước tương tự.

Trong trục vít me đai ốc bi, tải được truyền từ đai ốc thông qua các viên bichuyển động hồi trong rãnh Đường kính viên bi được giới hạn xấp xỉ bằng 70% độsâu của đai ốc Vì vậy điểm tiếp xúc nhỏ

Vít me là một phần dẫn động cuối cùng của truyền động chạy dao trong phần lớncác máy điều khiển số, do vậy cần được sử dụng các vít me có độ chính xác cao, chịumòn, và đảm bảo cứng vững Loại cơ cấu vít me – đai ốc bi có tiếp xúc giữa vít me vàđai ốc và đai ốc là tiếp xúc lăn nên có thể coi ma sát không đáng kể và đáp ứng đượccác yêu cầu làm việc kể trên

Cả vít me và đai ốc đều có profil ren dạng cung tròn được gia công chính xác đểdẫn bi Các rãnh dẫn bi chạy theo đường ren và vòng trở lại theo một đường dẫn bêntrong của đai ốc bi Rãnh của vít me và đai ốc được chế tạo có hình dạng cung nửavòng tròn bán kính r1 và r2, tỉ số r1/ r2 chọn từ (0.95÷ 0,97), với r1: bán kính bi , r2: bánkính của rãnh đai ốc Khe hở đường kính chọn sao cho góc tiếp xúc 450

Trong vít con lăn, tải được truyền từ đai ốc thông qua bề mặt của tất cả các conlăn tham gia Đường kính của mặt tiếp xúc gia tăng đáng kể số điểm tiếp xúc

Ngoài ra, với những đặc điểm mà vít me đai ốc bi không có như:

- Khả năng chịu tải cao trong thời gian dài

- Số vòng quay rất cao

- Khả năng tăng tốc và giảm tốc độ rất nhanh

- Tuổi thọ cao, độ tin cậy cao

- Khả năng chống lại điều kiện khó khăn, khắc nghiệt của môi trường

- Có khả năng chịu được tải đột ngột

2.3 Nguyên lý của trục vít con lăn hành tinh

Hình 2.7 Cấu tạo của trục vít con lăn hành trình

Các bánh răng con lăn trên các vành răng trong (4) tại mỗi đầu của con lăn Bánhrăng vòng được lắp ráp và cố định bằng chi tiết (5) Đầu con lăn hình trụ được đưa vàovòng đệm (6) Và được cố định nhờ vòng lò xo (7) Để đạt được tải trước, một miếngđệm điều chỉnh (8) được đặt giữa hai nửa khớp nối

a Các đặc điểm của trục vít con lăn hành tinh:

- Nhiều bề mặt tiếp xúc với nhau ( Các con lăn và trục vít, con lăn và đai ốc): khảnăng mang tải cao, tuổi thọ lâu dài

- Không có tuần hoàn và không có sự tiếp xúc giữa các con lăn với nhau: tốc độquay cao, khả năng chịu tải động và đột ngột lớn

- Trục dẫn: Không có mất mát momen xoắn khi thay đổi hướng, chạy êm

- Thời gian làm việc của bộ dẫn động rất tin cậy và an toàn, có khả năng làm việctốt trong môi trường bụi bẩn, ít được bôi trơn

b Một số ứng dụng tiêu biểu của trục vít con lăn hành tinh:

Do trục vít con lăn có khả năng chịu tải nặng trong thời gian dài ở điều kiện khókhăn nhất nên ốc vít con lăn 5R/BR/TR/PR hành tinh thích hợp cho các ứng dụng đòihỏi khắt khe nhất Trục vít me con lăn có thể chịu được tải trọng va đập và cơ chế thờigian đảm bảo độ tin cậy ngay cả trong môi trường khắc nghiệt

c Những lợi thế khi sử dụng vít con lăn trong những điều kiện khó khăn nhất trong thời gian dài:

- Hoạt động được trong những điều kiện khắc nghiệt như; bụi bẩn,…

CHƯƠNG 3: NHỮNG KIẾN NGHỊ LỰA CHỌN

3.1 Đánh giá cơ bản và khả năng chịu tải

Để lựa chọn tốt nhất một trục vít con lăn, các nhà thiết kế phải xác định cácthông số quan trọng là: Tải, tốc độ quay, tỷ lệ gia tốc và giảm tốc độ, chu kỳ làm việc,

độ chính xác, độ cứng của các chi tiết, môi trường và một số yêu cầu đặc biệt tùythuộc vào yêu cầu sử dụng

Đánh giá tải trọng động cơ bản (C a) được sử dụng để tính toán tuổi thọ làm việc

của các con lăn Tuổi thọ làm việc danh nghĩa (L 10) của một trục vít con lăn là sốvòng quay (hoặc số lượng giờ làm việc ở một tốc độ không đổi) mà các vít con lăn cókhả năng chịu đựng trước khi tới giới hạn mỏi xảy ra trên một trong các bề mặt lăn

(vít, đai ốc, rãnh hoặc con lăn) Để đạt được tuổi thọ danh nghĩa (L 10) tải trọng làm

việc trung bình lên đến 80% của (C a) cho phép

3.2 Số vòng quay tới hạn của trục vít

Tải trọng động tương đương: Các tải tác động lên trục vít có thể tính theo phươngpháp cơ học nếu ngoại lực (ví du: truyền tải năng lượng, làm việc, quán tính quay vàlực tác dụng) được biết đến hoặc có thể tính toán.Momen tải trọng động phải đượcthực hiện bởi hệ thống tuyến tính dẫn hướng

Tải tĩnh (C oa): Vít con lăn nên được lựa chon trên cơ sở của tải trọng tĩnh Đánh

giá tải tĩnh (C oa) khi nó được cung cấp để hoạt động lien tục hoặc tải trọng va đập liêntục trong khi tốc độ quay rất thấp trong khoảng thời gian ngắn Theo tiêu chuẩn ISO,

áp dụng tải tĩnh theo tính toán (bề mặt ren, phần tử lăn) tổng các biến dạng bằng0,0001 đường kính độ võng của các con lăn tương ứng với các ăn khớp tùy thuộc vàođường kính trục

Các công thức tính Số vòng quay tới hạn của trục vít: Xem trang 84 tài liệu thamkhảo số 2

3.3 Tốc độ giới hạn cho phép

Độ giới hạn cho phép là tốc độ mà một ốc vít có thể vượt qua không đáng tin cậybất cứ lúc nào Nó thường là tốc độ hạn chế của các lực ly tâm trong trục vít Nó đượcthể hiện bằng đơn vị (vòng/phút) và đường kính của trục vít (mm).Giới hạn tốc độđược trích dẫn trong danh mục tài liệu tham khảo số 2 (xem trang 84) là tốc độ tối đa

có thể được áp dụng qua các thời kỳ rất ngắn và trong tối ưu hóa các điều kiện liên kết,tải ở điều kiện bên ngoài và tải trước với dầu bôi trơn Trục vít hoạt động liên tục ở tốc

độ giới hạn cho phép có thể dẫn đến giảm tuổi thọ tính toán của cơ chế hạt Tốc độ cao kết hợp với tải trọng cao đòi hỏi một mô-men xoắn đầu vào lớn và tuổithọ danh nghĩa tương đối ngắn.Trong trường hợp của tăng tốc và giảm tốc độ cao, nóđược hoặc làm việc dưới danh nghĩa một tải trọng bên ngoài đảm bảo các yếu tố lănkhông trượt Tải quá cao sẽ gia tăng nhiệt ở các bề mặt tiếp xúc Điểm mấu chốt của hệtruyền động cơ khí đó là bôi trơn Bôi trơn ốc vít sẽ hoạt động hiệu quả cao Ở tốc độcao, các chất bôi trơn lây lan trên bề mặt của trục vít, có thể bị văng ta bởi lực ly tâm

Điều quan trọng là để theo dõi hiện tượng này trong thời gian chạy đầu tiên ở tốc độcao và có thể thích ứng với các tần số thay mỡ định kỳ hoặc dòng chảy của chất bôitrơn, hoặc chọn một chất bôi trơn có độ nhớt cao hơn.

3.4 Dầu bôi trơn

Dầu bôi trơn thường được sử dụng để bôi trơn các bộ phận khác quay như vòng

bi và bánh răng có thể được sử dụng cho vít Độ nhớt của dầu được xác định bởi tốc

độ, nhiệt độ và tải trọng Dầu cần phải có một độ nhớt ISO 100 ở nhiệt độ đang chạy.Tăng độ nhớt hoặc tốc độ sẽ làm tăng nhiệt độ chạy Ở tốc độ thấp (<10 vòng/phút) độnhớt nên là ISO 200 ở nhiệt độ đang chạy Dưới tải nặng, chất phụ gia bảo vệ môitrường để cải thiện sức mạnh bộ phim được khuyến khích Phụ gia chống ăn mòn và

ổn định cũng có thể được sử dụng để lợi thế Dầu mỡ sẽ được trải đều trên chiều dàitrục vít, giúp bảo vệ các ốc vít chống lại sự ăn mòn do tiếp xúc Để ngăn ngừa bụi bẩnrơi vào các trụ vít cần phải lắp kín, có nắp chắn dầu ở đầu trục Tốc độ, momen xoắn,chất hóa học được xem xét kỹ trước khi bôi trơn Khoảng bôi trơn phụ thuộc vào chu

kỳ làm việc của vít và chất bôi trơn trong quá trình sử dụng bôi trơn Kiểm tra chấtlượng dầu mỡ thường xuyên, ví dụ: mỗi tháng Nếu độ nhớt của nó tăng lên cần phảithay thế Nếu màu mỡ là tối hơn mới có thể chỉ ra oxidation hoặc sự hiện diện của kimloại

3.5 Hiệu suất của hệ truyền động

Hiệu suất của trục vít con lăn phụ thuộc chủ yếu vào hình học của bề mặt tiếpxúc và góc tiếp xúc của ren, điều kiện làm việc của đai ốc ( tải, tốc độ, bôi trơn…) đểxác định momen xoắn đầu vào cần thiết để chuyển đổi chuyển động quay Tải trướcmomen xoắn được đo ở 50 vòng/phút khi lắp ráp được bôi trơn bằng lớp dầu ISO 64 Momen xoắn đầu tiên là momen xoắn cần thiết để vượt qua những điều kiện sau:Tổng quán tính của tất các bộ phận tăng tốc di chuyển bằng năng lương nguồn, ma sátcủa trục vít lắp ráp với con lăn

3.6 Trục và khả năng tải

Khi một vít con lăn với một hạt với chơi trục được đo trên một máy kiểm tra độbền kéo, một đồ thị tương tự như (Hình 2.1) thu được Một mục tiêu là để loại bỏ

phạm vi hoạt động trục để định vị chính xác được cải thiện khi tải bên ngoài thay đổihướng

Hình 3.1 Đồ thị tải trước, trước khi mô men xoắn và độ cứng

Vít con lăn hành tinh là có sẵn với loại bỏ chơi bằng cách sử dụng hạt toàn bộ(chỉ định: BR) hoặc tách hạt (chỉ định: TR) Trong trường hợp này, mô-men xoắn tảitrước sẽ là giữa 0 và TPE đo ở 50 vòng/phút khi bôi trơn bằng dầu ISO lớp 68.Hành tinh và tuần hoàn vít con lăn cũng có cài đặt sẵn cho độ cứng tối ưu: chỉ định của

họ là quan hệ công chúng và PV (hình 2.2) cho thấy làm thế nào một tải sự chênh lệchđường kính giữa ổ đỡ và đầu trục Fq được áp dụng cho các nửa 1 và 2 để có được một

Fpr tải trước Một phần tải này được sử dụng để tạo ra các lực tải trước và là một trongnhững khe hở giữa các chi tiết đỡ

Hình 3.2 Các lực tải sự chênh lệch đường kính giữa ổ đỡ và đầu trục Fp

Các chi tiết đỡ tải trước để cung cấp cho các mô-men xoắn chính xác tải trước khitải siết chặt được áp dụng Trước khi tải bên ngoài được áp dụng hai nửa khớp nối là ởtrạng thái cân bằng tại A (hình 2.3) theo một Fpr tải.

Hình 3.3 Áp dụng hai nửa khớp nối là ở tráng thái cân bằng tại A

Hình 3.4 Nửa khớp nối trở thành F1 và F2

Khi F tải bên ngoài (hình 2.4) được áp dụng tải về nửa khớp nối trở thành F1 và

ngoài để tăng tải trước làm giảm tuổi thọ của vít Khi tải bên ngoài đạt 2,83 Fpr nửađược dỡ xuống và F2 = F ốc lăn thường được cài đặt sẵn bằng cách nạp trước một nửahạt chống lại các khác chỉ có một nửa hỗ trợ tải bên ngoài theo một hướng nhất định.Trong trường hợp này, nửa khớp nối tải bên ngoài Bởi vì khả năng chịu tải rất cao và

độ cứng của ốc vít con lăn một hạt phân chia là đủ cho hầu hết các ứng dụng và cungcấp một thiết kế cực kỳ nhỏ gọn

Đối với mỗi vít con lăn, độ cứng tối ưu một loạt các giá trị mô-men xoắn preload,

Tpr được đưa ra trong các dữ liệu kỹ thuật Khách hàng tự do lựa chọn bất kỳ giá trịtrong phạm vi này: nếu không có giá trị được quy định cụ thể về trình tự, giá trị trungbình sẽ được thực hiện

- Một đồ thị mô-men xoắn preload điển hình được hiển thị:

Hình 3.5 Đồ thị mô-men xoắn preload điển hình được hiển thị

- Rnr : giá trị tham khảo của độ cứng tương ứng với giá trị mô-men xoắn

- Dung sai của mô-men xoắn tải di chuyển dọc theo chiều dài của trục vít phụ thuộcvào góc xoắn của sợi trục vít, đường kính của trục vít và độ chính xác Các bảng cungcấp cho các dung sai của sự biến đổi mô-men xoắn tải trước

-Hãy tham khảo bảng A nếu các góc xoắn, nhỏ hơn 11° và bảng B nếu góc xoắn lớnhơn 11°

Bảng 3.1 Dung sai tải trước cho vít với α< 11º

Độ cứng trục Rs: Biến dạng đàn hồi của trục vít tỷ lệ nghịch với chiều dài của

nó và tỷ lệ thuận với bình phương đường kính của trục, sự gia tăng quá lớntải trước của đai ốc và vòng bi mang lại một giới hạn tăng độ cứng và đặc biệt là tăngmô-men xoắn và do đó các hoạt động nhiệt độ Do đó, tải trước đã nêu trong danh mụccho mỗi kích thước tối ưu và nên không được tăng lên

Hình 3.5 Độ cứng của trục tải tĩnh

- Rs được tính theo công thức sau:

+ Với thép tiêu chuẩn

Rs = 165 (N/µm) (Hình 3.6 a)

Rs = (N/µm) (Hình 3.6 b)

Độ cứng trục tĩnh của một lắp ráp hoàn chỉnh là tỷ số của tải trọng trục bênngoài được áp dụng trên hệ thống và dịch chuyển trục của bộ mặt của các hạt trongmối quan hệ với sự kết thúc (neo) cố định của trục vít

3.8 Khả năng chịu uốn của trục vít me

Các tải cột của trục vít phải được kiểm tra khi nó được trình tải chịu uốn (dùhoạt động hoặc tĩnh) Tải nén tối đa cho phép được tính bằng cách sử dụng công thứcEuler Sau đó được nhân với hệ số an toàn của 3 đến 5, tùy thuộc vào ứng dụng Cáchlắp ghép của trục là rất quan trọng để lựa chọn các hệ số thích hợp để được sử dụngtrong các công thức Euler Khi trục vít bao gồm đường kính, đường kính gốc được sử

dụng cho tính toán Khi vít bao gồm các mục khác nhau với đường kính khác nhau,tính toán trở nên phức tạp hơn.

3.9 Vật liệu và nhiệt luyện

Trục vít con lăn hành tinh được làm bằng vật liệu độ cứng cao Trục vít đượclàm thép hợp kim carbon 42 CrMo4 tôi cứng bằng cảm ứng Các con lăn và khớp nốiđược sản xuất từ thép chịu lực cao Tất cả các bề mặt được xử lý nhiệt luyện cho đếnkhi đạt độ cứng bề mặt lớn hơn 56 HRC, phù hợp để chịu tải Các vật liệu khác, chẳnghạn như thép không gỉ, có thể được Trục vít hành tinh con lăn được sản xuất đạt chấtlượng theo theo tiêu chuẩn ISO1, 3 và 5

Khớp nối và đai ốc tiêu chuẩn được gia công trong các thép 100Cr6 được tôicứng Độ cứng của bề mặt tiếp xúc là 56-60 HRC Hầu hết được làm bằng vật liệukhông gỉ có độ cứng bề mặt trong của 42 đến 58HRC

3.10 Kiến nghị để lắp ráp

Vít con lăn là thành phần chính xác và cần được xử lý cẩn thận để tránh những cútải đột ngột Khi được lưu trữ trong các thùng vận chuyển, họ phải nằm trên khối Vbằng gỗ hoặc nhựa và không nên được cho phép để võng xuống

Tiêu chuẩn lắp ráp trục vít con lăn hành tinh

- Trục vít con lăn có khả năng chịu tải tĩnh cao (có thể lên đến 9500kN)

- Vận tốc của vít con lăn có thể đạt 120 m/phút hoặc cao hơn

- Thử nghiệm đã được thực hiện thành công với gia tốc góc 7.000 radians/s^2

- Đánh giá tải trọng động được sử dụng để tính toán khả năng chịu tải trong điềukiện làm việc khó ỏi của một vít con lăn hành tinh Đánh giá tải động được địnhnghĩa như là một tải trọng, liên tục trong biên độ và chỉ đạo, theo đó 90% thống

kê của ốc vít con lăn hành tinh có tuổi thọ hoạt động lên tới 106 vòng/phút (L10)

- Xếp hạng tải tĩnh (C0) và các yếu tố an toàn (S0): Đánh giá tải trọng tĩnh C0 làmột loại tải có thể gây ra một biến dạng lớn bằng 0,0001 của đường kính độcong của phần tử đo kiểu lăn Để ngăn chặn sự biến dạng có thể làm giảm chứcnăng phù hợp và tiếng ồn của các ốc vít con lăn hành tinh dựa trên yếu tố antoàn (S0) Vì vậy, nên được sử dụng khi lựa chọn một vít con lăn trên cơ sởđánh giá tải trọng tĩnh của nó S0 (yếu tố an toàn) không nên được ít hơn 3

- Tuổi thọ lý thuyết L10 hoặc Lh là thời gian hoạt động đạt 90% của một nhómcác ốc vít con lăn hành tinh hoạt động trong cùng điều kiện