Bài giảng Chi tiết máy - Chương 6: Truyền động trục vít - bánh vít - Phạm Minh Hải

NỘI DUNG CHƯƠNG 6. TRUYỀN ĐỘNG TRỤC VÍT-BÁNH VÍT 1. Khái niệm, thông số, động học 2. Tải trọng và hiệu suất 3. Tính toán truyền động trục vít 4. Vật liệu và ứng suất cho phép 1 2 1 Khái ni ệm chung 1 Khái ni ệm chung Truyền động giữa hai trục chéo nhau 1.1 Các loại trục vít – bánh vít Trục vít với số Bánh vít mối ren nhỏ như bánh răng Trục vít hình trụ Trục vít lõm Bánh vít lõm Bánh vít lõm 3 4 1 1 Khái ni ệm chung 1 Khái ni ệm chung 1.1 Các loại trục vít – bánh vít 1.1Trục Các vít loại trục vít – bánh vít Chế tạo bánh vít Chế tạo trục vít hình trụ: a) Trục vít Ác-xi-mét (Archimedes) Dao phay lăn trục vít : hình b) Trục vít con-vô-lút (convolute) dạng và kích thước giống trục c) Trục vít thân khai (involute) vít sẽ ăn khớp với bánh vít 5 6 1.2 Kết cấu trục vít – bánh vít 1.2 Kết cấu trục vít – bánh vít Khi đường kính bánh vít lớn:
Trục vít được chế tạo liền trục
Vành răng BV bằng Kim loại màu
Bánh vít chế tạo rời rồi lắp lên trục
Mayơ bằng gang/thép 7 8 2 1.3 Các thông số hình học 1.3 Các thông số hình học d1: đườngkính chia trụcvít a)Mo đun b) Hệ số đường kính 9 10 1.3 Các thông số hình học 1.3 Các thông số hình học c)Số ren trục vít Z1= 1, 2, 4 f) Hệ số dịch chỉnh x d) Số răng bánh vít Z2= uZ 1  Dịch chỉnh nhằm đảm bảo khoảng cách trục cho trước 26 ≤ Z2≤ 80 e) Góc vít γγγ γγγ  Khi cắt BV phải dùng dao có kích thước giống TV sẽ ăn khớp với BV ->dịch chỉnh chỉ tiến hành đối với BV γγγ g) Khoảng cách trục ( + + 2 2 11 12 3 1.4 Các thông số động học 1.4 Các thông số động học Nhận xét .. a) Tỷ số truyền  vt > v1 b) Vận tốc trượt Vt  Tổn thất do ma sát lớn TV  Nguy cơ bị dính và mòn rất lớn V2 BV  Khi v lớn -> chọn cặp vật liệu có hệ số ma sát nhỏ ⊗ t (thép-đồng) Chiều quay TV γ Vt V1 Hướng ren TV Vậntốctrượt(m/s) Vậtliệubánhvít (TV thép) ≤ 5 Đồngthanhkhôngthiếc ≤ 12 Đồngthanhítthiếc ≈ 1 + (/) cos 60 .1000 . cos 19100 ≤ 25 Đồng thanh nhiều thiếc (chì, phốt pho, ) 13 14 2. Tải trọng và hiệu suất Thép – thép: f = 0.5 – 0.8 2.1 Lực tác dụng khi ăn kh ớp BV TV Ma sát nửa ướt -> Ma sát ướt “+” TV chủ động “-” TV bị động 16 4 2. Tải trọng và hiệu suất 2. Tải trọng và hiệu suất 2.2Trục Hiệu vítchủđộng suất 2.2 Hiệu suất γ
Trường hợp bánh vít là “chủđộng” . . + − 0,95. 0 ηak max khi γ = 45 ±ϕ /2.
Khi γ ≤ ϕ -> (η ≤ 0) -> tự hãm Z1 tăng -> γ tăng + Z2 tăng nhiều -> cồngkềnh Thực tế γ< 25 0
Sử dụng trong cơ cấu nâng với trục vít dẫn Khi xét đến công suất mất mát do khuấy dầu động. η= (0,95 ÷ 0,96) ηak
Khi đảm bảo tính chất tự hãm (γ nhỏ) ->hiệu Z1 = 1 ->η = 0,7 – 0,75 suất thấp (η< 0,5) Z1 = 2 ->η = 0,75 -0,82 Z1 = 4 ->η = 0,82 -0,9 17 18 3 Tính toán truy ền độ ng tr ục vít 3.1 Các dạng hỏng và ph ươ ng pháp tính 1. Các dạng hỏng và phương pháp tính Các dạng hỏng 2. Tính toán sức bền bền tiếp xúc Truyền động trục vít có các dạng hỏng như trong truyền động bánh răng 3. Tính toán sức bền uốn +Tróc rỗ 4. Tính nhiệt +Mòn (vận tốc trượt lớn) +Dính +Gãy răng TR-BV có hai trục chéo nhau -> trượt dọc răng khá lớn -> dính, mòn nguy hiểm hơn 19 20 5 3.1 Các dạng hỏng và phương pháp tính 3.1 Các dạng hỏng và phương pháp tính Dính : đặc biệt nguy hiểm với BV làm bằng vật Phương pháp tính liệu rắn hơn (đồng thanh, gang...). σH ≤ [σH] Phương pháp tính: Nguy hiểm về dính được kể đến khi xác định [σH] Mòn và dính liên quan chặt chẽ đến ứng suất Dùng vật liệu đồng thanh thiếc chống dính tốt tiếp xúc -> tính toán TV-BV theo độ bền tiếp [σH] không phụ thuộc vt, hỏng do tróc là chính xúc . Dùng vật liệu đồng thanh không thiếc [σH] phụ thuộc vt, vt càng lớn [σH] càng giảm 21 22 3.1 Các dạng hỏng và phương pháp tính 3.2 Tính toán sức bền ti ếp xúc Phương pháp tính
Tránh hỏng về bề mặt Khi tính độ bền, coi BV là bánh răng nghiêng
Tính như bộ truyền BRN có góc nghiêng βββ = γγγ
Chỉ tiêu tính toán σH ≤ [ σH] Do Vt lớn -> sinh nhiệt khi làm việc -> sau khi Công thức Héc tính độ bền còn phải tính nhiệt của bộ truyền ͥ)̿ 0.418 Trục vít liền trục -> kiểm nghiệm thân TV như  trục 23 24 6 3.2 Tính toán sức bền tiếp xúc 3.2 Tính toán sức bền tiếp xúc .360 Tính ρ theo BRT RT tương đương 1 1 1 ͦͥ͘͘.. PͅT cos + ̀/ͦ 2.͎ͦ 1 Trục vít ρ1 = ∞ ̀) Ɣ Ɣ . cos . cos  ͦ͘ cos .cos  BV: theo BRT RT tương đương của BRN
Công thức BRT RN với β = γ sin
Áp dụng cho TV-BV sin sin ≈ 2 2 cos 2 cos . 360 25 26 3.2 Tính toán sức bền tiếp xúc
Công thức kiểm nghiệm Sự phân bố ko đều tải trọng trên chiều dài tx 5 5 E1=2,1x10 MPa (thép); E2=0,9x10 MPa (đồngthanh) o o o ͧ 2. δ = 100 α= 20 εα= 1,8 Kε = 0,75 γ= 10 ͔ͦ ͎͖ͦͨ 1 ƍ 1 Ǝ  ͎ͦmax 480 ≈ ≤ . Thayd1 = m.qd2 = m.z 2 Công thức thiết kế bộ truyền TV – BV 170 ≥ + [ 27 28 7 3.2 Tính toán sức bền tiếp xúc Tải trọng động
Sử dụng công thức thiết kế 170 ≥ + [ -Chọn vật liệu ->xác định [σH] -Dựa vào u ->chọn z1 ->z 2 = u.z 1 -Chọn sơ bộ q theo z2 q = (0,25 ÷ 0,3).z 2 ->lấy theo tiêu chuẩn -Chọn sơ bộ hệ số tải trọng KH = (1,2 ÷ 1,3) => a ϖ 29 30 3.3 Tính toán s ức b ền u ốn 3.4 Tính nhi ệt
BV làm bằng vật liệu có cơ tính nhỏ hơn TV do
Tính nhiệt để đảm bảo nhiệt độ của dầu không đó chỉ cần tính độ bền uốn cho răng BV nóng quá mức cho phép
Coi BV là BRN có β = γ
Cơ sở tính toán xuất phát từ điều kiện
Công thức kiểm nghiệm độ bền uốn Nhiệt lượng sinh ra cân bằng với nhiệt thoát đi 1,4. Qs = Qt ≤ b2 : chiều rộng BV YF : hệ số dạng răng, xác định theo đ cos 31 32 8 4 V ật li ệu và ứng su ất cho phép 4 V ật li ệu và ứng su ất cho phép a. Vật liệu b. Ứng suất tiếp xúc cho phép Trục vít :thép Cacbon oBánh vít làm bằng đồng thanh thiếc Bánh vít :làm bằng đồng thanh để giảm ma sát [σH] = (0,75 ÷ 0.90). σb.K HL -vt ≥ 5 m/s → vật liệu nhóm I : đồng thanh thiếc +σb: giới hạn bền của vật liệu [σH] không phụ thuộc v t +KHL : hệ số tuổi thọ -vt < 5 m/s → vật liệu nhóm II: đồng thanh không thiếc 10 [σH] phụ thuộc v t -vt < 2 m/s → vật liệu nhóm III: gang xám +NHE :số chu kỳ thay đổi ứng suất tương đương N > 25.10 7 , lấy N = 25.10 7 để tính 33 HE HE 34 4 V ật li ệu và ứng su ất cho phép 4 V ật li ệu và ứng su ất cho phép b. Ứng suất tiếp xúc cho phép c. Ứng suất uốn cho phép oBánh vít làm bằng đồng thanh không thiếc Bánh vít làm bằng đồng thanh [σH] phụ thuộc vận tốc trượt v t [σF] = [ σFO ]K FL 6 [σH] không phụ thuộc số chu kỳ ứng suất [σFO ] - ứng suất uốn cho phép ứng với 10 chu kỳ KFL – hệ số tuổi thọ 10 NFE : số chu kỳ tương đương 35 36 9 Trình t ự thi ết k ế Trình t ự thi ết k ế 1. Dự đoán v t -> chọn vật liệu trục vít và bánh 170 vít. Tính ứng suất cho phép 3. Tính a sơ bộ ≥ + [ 2. Chọn số mối ren Z 1 •Tính Z 2 = uZ 1 4. Xác định vt, η, K Hβ, KHv •Z2 ≥ 28 480 •Chọn sơ bộ hiệu suất η -> T = η.u.T Nghiệm lại ≈ ≤ 2 1 •Chọn q = (0,25 – 0,3)Z 2 5. Kiểm nghiệm sức bền uốn, với 6. Xác định kích thước khác 7. Tính nhiệt và lực tác dụng 37 38 10