Bài giảng Chi tiết máy (Machine Design) - Chương 6: Truyền động trục vít - Nguyễn Xuân Hạ

Truyền động trục vít Bộ truyền trục vít – bánh vít 2 1. Khái niệm chung, phân loại 1.1 Khái niệm chung  Khái niệm chung Truyền động nhờ ăn khớp giữa các răng của bánh vít và ren.  Phân loại  Theo hình dạng trục vít: trục vít trụ, trục vít lõm (glôbôít)  Theo dạng ren: Acsimet, Convôlút, Thân khai Bộ truyền trục vít – bánh vít 3 Trục vít Acsimet Gia công trên máy tiện, thường không mài. Trục vít Cônvôlút Tiện ren bằng dao 2 lưỡi, năng suất cao; khó mài. Trục vít thân khai Có thể mài bằng đá mài dẹt (dễ mài). 1. Khái niệm chung, phân loại 1.2 Phân loại Bộ truyền trục vít – bánh vít 4  Được chế tạo bằng phay với dao có dạng như trục vít sẽăn khớp với nó.  Cấu tạo bánh vít: Phần vành răng yêu cầu có hệ số ma sát thấp với TV thép => bằng gang, đồng hợp kim Phần thân: yêu cầu cứng. :. Kết cấu ghép. 1. Khái niệm chung, phân loại 1.3 Bánh vít Bộ truyền trục vít – bánh vít 5  Mô đun m  Hệ số đường kính q  Góc vít   Các đường kính  Khoảng cách trục aw  Hệ số dịch dao bánh vít x mqd 1 22 mzd  2. Thông số hình học (1) Bộ truyền trục vít – bánh vít 6 q z mq pz d pz 11 1 tan p m 2. Thông số hình học (2) Bộ truyền trục vít – bánh vít 7  Các đường kính lăn:  Khoảng cách trục aw:  Hệ số dịch dao bánh vít x:  v.v   2221 2 mzddmxqd ww   xzqmdda www 2502 221   , 7070 ,,  x 2 2zq m a x w  2. Thông số hình học (3) Bộ truyền trục vít – bánh vít 8  Tỷ số truyền  Vận tốc Vận tốc vòng v1 tiếp tuyến với d1 Vận tốc vòng v2 tiếp tuyền với d2 => trượt v2 vtv1  01221   vvvvv t  tan 1 2 1 2 2 1 d d z z n n u 22 1 1111 1910060000 qz mnndv v wt   coscos 3. Thông số động học Bộ truyền trục vít – bánh vít 9  Lực tác dụng khi ăn khớp Ft2 Fa1 Ft1 Fr1 n1 n1 n2 Fr2 Fa1 Ft1 Fa2 4. Cơ sở tính toán Bộ truyền trục vít – bánh vít 10 Ft2 Fa1 Ft1 Fr1 n1 n1 n2 Fr2 Fa1 Ft1 Fa2          coscos/ cos costan cos cos tan ' 1 1 21 211 2 2 1 2 2 a n n n a rr aat ta F F F F FF FFF d T FF 4. Cơ sở tính toán Bộ truyền trục vít – bánh vít 11 Hiệu suất bộ truyền trục vít  Khi trục vít dẫn động hoặc tính thêm mất mát do khuấy dầu  Khi bánh vít dẫn  Bộ truyền trục vít tự hãm ???     tan tan 11 22 T T    tan tan ,950     tan tan' 4. Cơ sở tính toán Bộ truyền trục vít – bánh vít 12 Các dạng hỏng và chỉ tiêu tính  Các dạng hỏng: như bộ truyền bánh răng  Chỉ tiêu tính toán  Tính theo độ bền tiếp xúc  Tính theo độ bền uốn  Tính kiểm nghiệm về quá tải Nhưng chỉ tính cho bánh vít  và tính thêm bộ truyền trục vít về nhiệt. 5. Tính toán bộ truyền trục vít Bộ truyền trục vít – bánh vít 13 Truyền động trục vít có các dạng hỏng như trong truyền động bánh răng + Tróc rỗ + Mòn + Dính + Gãy răng TR-BV có hai trục chéo nhau -> trượt dọc răng khá lớn -> dính, mòn nguy hiểm hơn Các dạng hỏng và chỉ tiêu tính 5. Tính toán bộ truyền trục vít Bộ truyền trục vít – bánh vít 14  Dính : đặc biệt nguy hiểm với BV làm bằng vật liệu rắn hơn (đồng thanh, gang...). Với vật liệu mềm hơn, dính không nguy hiểm Phương pháp tính:  Dính và mòn là nguy hiểm hơn, tuy nhiên chưa có phương pháp tính chính xác. Mòn và dính liên quan chặt chẽ đến ứng suất tiếp xúc -> tính toán TV-BV theo độ bền tiếp xúc. Các dạng hỏng và chỉ tiêu tính 5. Tính toán bộ truyền trục vít Bộ truyền trục vít – bánh vít 15 Phương pháp tính H  [H] Nguy hiểm về dính được kể đến khi xác định [H] Dùng vật liệu đồng thanh thiếc chống dính tốt [H] không phụ thuộc vt, hỏng do tróc là chính Dùng vật liệu đồng thanh không thiếc [H] phụ thuộc vt, vt càng lớn [H] càng giảm Các dạng hỏng và chỉ tiêu tính 5. Tính toán bộ truyền trục vít Bộ truyền trục vít – bánh vít 16 Phương pháp tính  Khi tính độ bền, coi BV là bánh răng nghiêng có góc nghiêng  =   Do vt lớn -> sinh nhiệt khi làm việc -> sau khi tính độ bền còn phải tính nhiệt của bộ truyền  Trục vít liền trục do đó cần tính toán theo hệ số an toàn giống trục Các dạng hỏng và chỉ tiêu tính 5. Tính toán bộ truyền trục vít Bộ truyền trục vít – bánh vít 17  Tránh hỏng về bề mặt  Tính như bộ truyền BRN (có tính đến đặc điểm ăn khớp và hình dạng đường tiếp xúc)  Công thức tính H ≤ [H]  .2 n MH qZ Tính theo độ bền tiếp xúc 5. Tính toán bộ truyền trục vít Bộ truyền trục vít – bánh vít 18 Tính theo độ bền tiếp xúc  H ≤ [H]  Ứng suất tiếp xúc theo Hertz:  ZM – hệ số vật liệu  qn – áp lực pháp tuyến  ρ – bán kính cong tương đương  .2 n MH qZ )]1()1([ .2 2 2 2 1 21 12   EE EEZM 5. Tính toán bộ truyền trục vít Bộ truyền trục vít – bánh vít 19  1=; 2=d2sinn/cos2=d2sin/cos  Cặp vật liệu TV-BV là thép – đồng thanh/ gang => E1=2,1.105 E2 = 0,9.105; ZM =  Đường tiếp xúc cong: b = d1.2/360 qn=Fn/LH; LH=Kb/cos Fn=Ft2/coscos  Lấy trung bình K=0,75; =1,8; 2=100o =>      3 2 2 2 2 1 2 2 170 480 q KKT z qza d KKT d HVH H w H HVH H         Tính theo độ bền tiếp xúc 5. Tính toán bộ truyền trục vít Bộ truyền trục vít – bánh vít 20  BV làm bằng vật liệu có cơ tính nhỏ hơn TV do đó chỉ cần tính độ bền uốn cho BV  Coi BV là BRN có  =   Công thức kiểm nghiệm độ bền uốn - b2 : chiều rộng BV - YF : hệ số dạng răng, xác định theo ][ .4,1 22 2 F n FvFF F mdb KKYT    3 2 cos zztđ  Tính theo độ bền uốn 5. Tính toán bộ truyền trục vít Bộ truyền trục vít – bánh vít 21  Tính gần đúng như BR nghiêng   pháp modul là 41 22 2    cos , mm mdb KKYT n F n FVFF F Tính theo độ bền uốn 5. Tính toán bộ truyền trục vít Bộ truyền trục vít – bánh vít 22  Tính như trong bộ truyền bánh răng    max, max, FqtFqtF HqtHqtH K K   Tính theo độ bền quá tải 5. Tính toán bộ truyền trục vít Bộ truyền trục vít – bánh vít 23  Điều kiện t  [t]  Xuất phát từ phương trình cân bằng nhiệt: Nhiệt lượng sinh ra = Nhiệt lượng thoát đi  Nếu không đảm bảo cần tìm cách giảm nhiệt độ t.                    qTqqT T T AKAAK P tt AK P tt AttKP 1 11000 .: 1 11000 111000 1 0 1 0 01 Quạt Gân tản nhiệt Tính nhiệt, làm mát 5. Tính toán bộ truyền trục vít Bộ truyền trục vít – bánh vít 24 Trục vít :thép Cacbon Bánh vít :làm bằng đồng thanh để giảm ma sát - vt ≥ 5 m/s → vật liệu nhóm I : đồng thanh thiếc [H] không phụ thuộc vt - vt < 5 m/s → vật liệu nhóm II: đồng thanh không thiếc [H] phụ thuộc vt - vt < 2 m/s → vật liệu nhóm III: gang xám Vật liệu 6. Vật liệu và ứng suất cho phép Bộ truyền trục vít – bánh vít 25 o Bánh vít làm bằng đồng thanh thiếc [H] = (0,75  0.90).b.KHL + b: giới hạn bền của vật liệu + KHL : hệ số tuổi thọ + NHE :số chu kỳ thay đổi ứng suất tương đương NHE > 25.107 , lấy NHE = 25.107 để tính 8 710 HE HL N K  Ứng suất tiếp xúc cho phép 6. Vật liệu và ứng suất cho phép Bộ truyền trục vít – bánh vít 26 o Bánh vít làm bằng đồng thanh không thiếc [H] phụ thuộc vận tốc trượt vt [H] không phụ thuộc số chu kỳ ứng suất Ứng suất tiếp xúc cho phép 6. Vật liệu và ứng suất cho phép Bộ truyền trục vít – bánh vít 27 Bánh vít làm bằng đồng thanh [F] = [FO]KFL [FO] - ứng suất uốn cho phép ứng với 106 chu kỳ KFL – hệ số tuổi thọ NFE : số chu kỳ tương đương 9 610 FE FL N K  Ứng suất uốn cho phép 6. Vật liệu và ứng suất cho phép Bộ truyền trục vít – bánh vít 28    3 2 2 2 2 170 q KKT z qza HVH H w       Thông số cho trước: u, T2, n1 1.Chọn vật liệu: TV thép; BV: tuỳ theo vt,sb < 2: gang; từ 2 đến <5: đồng thanh k0 thiếc; lớn hơn: đồng thanh có thiếc 2.Xác định ứng suất cho phép của bánh vít 3.Xác định các thông số cơ bản của bộ truyền: chọn z1 (1,2,4) sao cho z2=u.z1 [28,80) chọn q = (0,25-0,3)z2 và thuộc dãy tiêu chuẩn sơ bộ lấy KH = 1,11,3 => Tính aw và Tính sơ bộ môdun m = 2aw/(z2+q), chọn m tiêu chuẩn và tính lại aw = 0,5m(z2+q). Chọn aw và tính hệ số dịch chỉnh (nếu cần) x = aw,chọn/2 – 0,5(q+z2) 4.Kiểm nghiệm răng bánh vít theo độ bền tiếp xúc, độ bền uốn và quá tải 5.Tính nhiệt 54 10 3 21 5 ...,   kTnkv sbt 7. Trình tự thiết kế Bộ truyền trục vít – bánh vít 29 7. Tìm hiểu thêm  So sánh ưu nhược điểm và phạm vi sử dụng của bộ truyền trục vít và bộ truyền bánh răng.  Cách xác định ứng suất cho phép khi tính toán bánh vít. Bộ truyền trục vít – bánh vít 30 8. Ôn tập  Vận tốc, vận tốc trượt, tỷ số truyền của bộ truyền TV. Hiệu suất bộ truyền TV. Khi nào thì bộ truyền trục vít tự hãm?  Vật liệu trục vít và bánh vít.  Phân tích lực ăn khớp trong bộ truyền trục vít.  Các dạng hỏng và chỉ tiêu tính toán bộ truyền TV.  Cách xác định ứng suất cho phép khi tính toán bộ truyền TV.  Trình tự tính toán bộ truyền TV.