Chương 2. Thiết kế hệ thống cơ khí
2.3 Tính toán thiết kế khâu 3
2.3.6 Chọn bộ truyền động cho khâu 3
Sử dụng bộ truyền động đai răng để truyền chuyển động giữa trục khâu 2 và trục khâu 3.
Truyền lực bằng ăn khớp giữa các răng của đai với các răng trên bánh đai. Ưu điểm của đai răng là không trượt, tỉ số truyền lớn, hiệu suất cao, không cần lực căng ban đầu lớn.
Hình 15: Đai răng
Xác định modun của đai răng
Trong đó:
: Công suất trên bánh đai chủ động (khâu 3)
: Số vòng quay trên bánh đai chủ động
Chọn theo tiêu chuẩn ở hình 2.13
Hình 16: Thông số của đai răng Chiều rộng đai
Với là hệ số chiều rộng đai. Chọn do lấy modun tiêu chuẩn (2) lớn hơn modun tính toán (1,65).
Chọn theo tiêu chuẩn ở hình 2.14
Hình 17: Chiều rộng đai răng b Xác định số răng của bánh đai nhỏ
Số răng bánh đai nhỏ được xác định theo hình 2.15 nhằm đảm bảo tuổi thọ cho đai
Hình 18: Số răng của bánh đai nhỏ Chọn
Xác định số răng bánh đai lớn Chọn tỉ số truyền
Khoảng cách trục
Khoảng cách trục a được chọn theo điều kiện:
Trong đó:
Số răng đai
Với là bước ren ứng với
Khi
Khi
Chọn dựa theo hình 19
Hình 19: Số đai răng và chiều dài đai răng
Chiều dài đai Với
Xác định lại khoảng cách trục a tương ứng với
Trong đó:
Đường kính vòng chia của các bánh đai ,
Đường kính ngoài của các bánh đai ,
Với : Khoảng cách từ đáy răng đến đường trung bình của lớp chịu tải ,
Số răng đồng thời ăn khớp trên bánh đai nhỏ
Với : là góc ôm đai
( thỏa mãn điều kiện)
Kiểm nghiệm đai về lực vòng riêng
Lực vòng riêng trên đai phải thỏa mãn điều kiện:
Trong đó:
: Vận tốc vòng
: Lực vòng
: Hệ số tải trọng động
: Khối lượng 1 mét đai có chiều rộng 1 mm
: Lực vòng riêng cho phép ứng với modun
(Thỏa mãn) Xác định lực căng đai ban đầu và lực tác dụng lên trục
Khác với các truyền động đai dẹt, đai thang cần phải mắc đai lên bánh đai với lực căng ban đầu đủ lớn để tạo ra lực ma sát cần thiết. Trong truyền động đai răng, lực căng ban đầu chỉ nhằm khắc phục khe hở khi ăn khớp và đảm bảo cho đai tiếp xúc tốt với bánh đai. Nó chỉ cần lớn hơn lực căng do lực li tâm sinh ra.
2.3.7 Chọn ổ bi đỡ chặn khâu 3
Do vít me là loại Rotating nut cho nên ổ bi đỡ chặn được lắp chặt với đai ốc của vít me, tức là đường kính lỗ của ổ lăn là: (hình 2.17)
Kích thước ổ lăn được xác định theo hai chỉ tiêu: Khả năng tải động nhằm đề phòng tróc rỗ các bề mặt làm việc và khả năng tải tĩnh nhằm đề phòng biến dạng dư.
Chọn ổ lăn theo khả năng tải động
Trong đó:
Q (kN) : Tải trọng động quy ước
: Lực dọc trục
: Lực hướng tâm. Chọn : Hệ số vòng quay (vòng trong)
: Hệ số kể đến ảnh hưởng của nhiệt độ : Hệ số kể đến đặc tính tải trọng
: Hệ số tải trọng hướng tâm và hệ số tải trọng dọc trục đổi với kiểu ổ đỡ chặn một dãy có góc tiếp xúc (đối với kiểu 36000).
L: Là tuổi thọ của ổ, tinh bằng triệu vòng quay.
: Tuổi thọ của ổ tính bằng giờ
(triệu vòng quay)
: là bậc của đường cong khi thử về ổ bi
Từ các thông số trên ta chọn vòng bi kí hiệu 36208 trên hình 2.17.
Hình 20: Ổ bi đỡ - chặn
Chọn theo hãng SKF là vòng bi số hiệu 7208 BECBJ (Hình 21)
Hình 21: SKF 7208 BECBJ 2.3.8 Chọn cơ cấu dẫn hướng cho vít me
Cơ cấu vít me đai ốc bi loại Rotating nut cần có cơ cấu dẫn hướng để chống xoay cho trục vít me (chiều dài )trong quá trình đai ốc xoay. Nếu không có việc chống xoay thì vít me cũng sẽ xoay cùng đai ốc do quán tính.
Do đường kính bi , nên ta chọn rãnh then có dạng hình trụ tròn, kích thước nhỏ hơn đường kính bi x 4 rãnh.
Hình 22: Cơ cấu dẫn hướng cho vít me
Kiểm tra bền
Trong quá trình làm việc, mối ghép then có thể bị hỏng do dập bề mặt làm việc Điều kiện bền dập:
Trong đó:
: Momen xoắn trên trục
: Đường kính trục
: Chiều dài then
: Độ dày then
: Độ sâu của then trên trục
Ta có: ( Vật liệu thép ) Thỏa mãn điều kiện
Khổi lượng trục vít:
2.4 Tính toán thiết kế khâu 2 Các thông số đầu vào :
Chiều dài khâu 2: (mm)
Phạm vi chuyển động:
Vận tốc lớn nhất: