›
›

Bài giảng Truyền động cơ khí - Chương 4: Truyền động trục vít - Bánh vít

pdf 58 trang huongle 10861
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Truyền động cơ khí - Chương 4: Truyền động trục vít - Bánh vít", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfbai_giang_truyen_dong_co_khi_chuong_4_truyen_dong_truc_vit_b.pdf

Nội dung text: Bài giảng Truyền động cơ khí - Chương 4: Truyền động trục vít - Bánh vít

  1. Chương 4: TRUYỀN ĐỘNG TRỤC VÍT – BÁNH VÍT 1 Bộ mơn Kỹ thuật Cơ khí
  2. 4.1. Khái niệm chung 4.1.1. Khái niệm Thực hiện việc truyền chuyển động giữa hai trục chéo nhau. Gĩc chéo thường là 90 độ. 2 Bộ mơn Kỹ thuật Cơ khí
  3. 3 Bộ mơn Kỹ thuật Cơ khí
  4. 4 Bộ mơn Kỹ thuật Cơ khí
  5. 4.1.2. Phân loại - Theo biên dạng ren trục vít phân ra: + Trục vít Acsimet + Trục vít thân khai + Trục vít Convolut 5 Bộ mơn Kỹ thuật Cơ khí
  6. Sơ đồ gá dao để tiện trục vít Ác si mét 6 Bộ mơn Kỹ thuật Cơ khí
  7. Tiết diện ngang của trục vít Ác si mét 7 Bộ mơn Kỹ thuật Cơ khí
  8. +) Trục vít Acsimet: - Cạnh răng thẳng trong tiết diện dọc trục; - Giao của mặt răng với tiết diện vuơng gĩc với trục là đường Acsimet - Cĩ thể gia cơng bằng tiện hoặc mài nhưng đa số là bằng tiện. - Được sử dụng khá phổ biến. Thường dùng khi gĩc ren trục vít <10o, HB<350. 8 Bộ mơn Kỹ thuật Cơ khí
  9. Cách gá dao để gia cơng trục vít konvolute 9 Bộ mơn Kỹ thuật Cơ khí
  10. Đường thân khai kéo dài 10 Bộ mơn Kỹ thuật Cơ khí
  11. Mặt cắt ngang của trục vít convolute 11 Bộ mơn Kỹ thuật Cơ khí
  12. + Trục vít Convolut: - Cạnh răng thẳng trong tiết diện pháp tuyến với đường ren. - Giao của mặt răng với tiết diện vuơng gĩc với trục là đường thân khai kéo dài; - Dùng khi gĩc nâng của ren trục vít lớn (>10o); 12 Bộ mơn Kỹ thuật Cơ khí
  13. Sơ đồ gá dao để tiện trục vít thân khai 13 Bộ mơn Kỹ thuật Cơ khí
  14. Sơ đồ gá đá mài để mài ren trục vít thân khai 14 Bộ mơn Kỹ thuật Cơ khí
  15. +) Trục vít thân khai: -Cạnh răng thẳng trong tiết diện tiếp tuyến với mặt trụ cơ sở. -Giao của mặt răng với mặt phẳng vuơng gĩc với trục là đường thân khai. - Cĩ thể gia cơng bằng tiện, phay hoặc mài bằng đá dẹt; Dùng khi HB>350 15 Bộ mơn Kỹ thuật Cơ khí
  16. - Theo dạng đường sinh trục vít: + Trục vít lõm (Globoid): Tăng + Trục vít trụ gĩc trục vít ơm bánh vít 16 Bộ mơn Kỹ thuật Cơ khí
  17. + Trục vít lõm cĩ bề mặt ren lõm nên tăng gĩc trục vít ơm bánh vít => tăng số răng bánh vít đồng thời ăn khớp với ren trục vít; + Trục vít lõm cĩ khả năng tải cao hơn 1,3-1,5 lần so với TV trụ; 17 Bộ mơn Kỹ thuật Cơ khí
  18. 4.1.3. Ưu nhược điểm - Ưu điểm: Tỷ số truyền lớn; Kích thước nhỏ gọn; Làm việc êm; Tự hãm. - Nhược điểm: Trượt nhiều; Hiệu suất thấp. - Phạm vi sử dụng: P<= 50-60 KW; u=20-60; 18 Bộ mơn Kỹ thuật Cơ khí
  19. 4.2. Đặc điểm ăn khớp và kết cấu (Trục vít Acsimet) 4.2.1. Các thơng số hình học - Lưu ý: Dao cắt bánh vít cĩ hình dạng giống hệt trục vít sẽ ăn khớp với bánh vít; cĩ đường kính đỉnh lớn hơn để tạo khe hở chân răng. - Mơ đun dọc của trục vít bằng mơ đun ngang (mơ đun trên mặt mút) của bánh vít: p m (mm) - Mơ đun m được tiêu chuẩn hĩa 19 Bộ mơn Kỹ thuật Cơ khí
  20. H×nh 2.4.3: C¸c th«ng sè cđa bé truyỊn b¸nh vÝt trơc vÝt trơc vÝt b¸nh truyỊn bé cđa sè th«ng C¸c 2.4.3: H×nh h1 ha2 ha1 h df1 N Bộ mơn Kỹkhí thuật Cơ d a2 d 2 p d f2 b 1 d1 N aw daM2 d2 d  d d b a1 1 f1 2 c df2 c 20 da2
  21. - Hệ số đường kính trục vít, q, được tiêu chuẩn hĩa nhằm hạn chế số loại dao cắt bánh vít: d1 = mq - Số mối ren, Z1 thường lấy bằng 1-4: Z1 nhỏ được tỷ số truyền lớn nhưng hiệu suất thấp; Z1 càng lớn càng khĩ chế tạo. - Số răng bánh vít, Z2 = uZ1. Z2min = 26-28; Z2max = 60-80. - Bước ren trục vít, p, và bước xoắn của ren pz . pz = Z1. p. 21 Bộ mơn Kỹ thuật Cơ khí
  22. - Gĩc nâng ren,  : p z p z   m z tg z 1 1 1 d1  d 1  d 1 q 22 Bộ mơn Kỹ thuật Cơ khí
  23. 4.2.2. Tỷ số truyền và vận tốc 4.2.2.1. Tỷ số truyền - Nếu cho trục vít quay một vịng, bánh vít quay được bao nhiêu vịng? + Trục vít quay một vịng thì một điểm trên ren trục vít "đi" được một đoạn bằng bước xoắn của ren, pz. p + Tương ứng, bánh vít quay được z vịng d2 + Vậy, nếu trục vít quay n1 vịng thì bánh vít quay pz được n 2 n 1 vịng d2 23 Bộ mơn Kỹ thuật Cơ khí
  24. - Tỷ số truyền u sẽ bằng? n d .m.Z Z u 1 2 2 2 n2 pz Z1.p Z1 - Mặt khác, do pz = d1. tg  nên: n d d u 1 2 2 n2 d1tg d1tg - Tỷ số truyền bằng tỷ số giữa số răng bánh vít và số mối ren trục vít (chỉ bằng 1-4), mặt khác d2 < ud1 nên bộ truyền cĩ tỷ số truyền lớn mà kích thước vẫn rất nhỏ gọn! 24 Bộ mơn Kỹ thuật Cơ khí
  25. 4.2.2.2. Vận tốc vịng và vận tốc trượt - Vận tốc vịng của bánh vít khơng cùng phương với vận tốc vịng trục vít. - Vận tốc vịng của bánh vít nhỏ hơn vận tốc vịng trục vít V2 = V1 . tgw (tg(25 0,4663) - Vận tốc trượt lớn hơn vận tốc vịng của trục vít hay của bánh vít. 25 Bộ mơn Kỹ thuật Cơ khí
  26. - Vận tốc trượt cĩ thể tính: V V 1 V1 tg 2 Twcos 1 2 2 2 Z1 d1n1 q Z1 V1 1 q 60.103 q 2 2 mqn1 q Z1 mn1 2 2 Z1 q 60.103 q 60.103 mn1 2 2 VT Z1 q 19,1.103 26 Bộ mơn Kỹ thuật Cơ khí
  27. 4.2.3. Hiệu suất và hiện tượng tự hãm - Hiệu suất: P2 T2n2 Ft2d2n2 Ft2tg K P1 T1n1 Ft1d1n1 Ft1 Ft1 Fa2 Ft2tg( ') tg  K tg( ') tg - Kể đến mất mát do khuấy dầu: K 0.95 tg( ') 27 Bộ mơn Kỹ thuật Cơ khí
  28. - Khi bánh vít dẫn động: tg  0.95 K tg( ') - Nếu  ' thì  0: Bộ truyền khơng hoạt động được - Hiện tượng tự hãm. 28 Bộ mơn Kỹ thuật Cơ khí
  29. 29 Bộ mơn Kỹ thuật Cơ khí
  30. 4.2.5 Kết cấu bộ truyền a) b) c) d) e) f) H×nh 2.4.6: KÕt cÊu trơc vÝt vµ vµnh b¸nh vÝt 30 Bộ mơn Kỹ thuật Cơ khí
  31. 4.2.6 Gia cơng bánh vít, trục vít Cắt bánh vít trên máy phay lăn răng 31 Bộ mơn Kỹ thuật Cơ khí
  32. Cắt bánh vít trên máy phay lăn răng 32 Bộ mơn Kỹ thuật Cơ khí
  33. Cắt bánh vít trên máy phay lăn răng 33 Bộ mơn Kỹ thuật Cơ khí
  34. Cắt bánh vít trên máy phay lăn răng bằng dao bay 34 Bộ mơn Kỹ thuật Cơ khí
  35. Cắt bánh vít trên máy phay lăn răng bằng dao bay 35 Bộ mơn Kỹ thuật Cơ khí
  36. Gia cơng trục vít bằng dao phay 36 Bộ mơn Kỹ thuật Cơ khí
  37. 4.3. Cơ sở tính tốn truyền động trục vít 4.3.1. Tải trọng a- Lực tác dụng Phân tích lực cĩ thể dùng cách xác định bề mặt làm việc hoặc dựa vào họa đồ vận tốc! 37 Bộ mơn Kỹ thuật Cơ khí
  38. Chú ý: Các thành phần lực được tính theo T2 và Ft2 38 Bộ mơn Kỹ thuật Cơ khí
  39. b- Hệ số tải trọng: KH = KF = KKv K - Hệ số tập trung tải trọng; Nguyên nhân tải phân bố khơng đều: do biến dạng đàn hồi của bộ truyền khi chịu tải; do sai số chế tạo và lắp ghép. KV - Hệ số tải trọng động; Phản ánh mức độ động lực của tải trọng. 39 Bộ mơn Kỹ thuật Cơ khí
  40. - Hệ số tập trung tải trọng K 3 Z T : Hệ số biến K 1 2 1 2tb   T dạng trục vít, phụ 2max thuộc Z1 và q n T t n  2i i 2i T : Momen xoắn trung bình T i 1 2tb 2tb n T2i, ti, n2i: Momen, thời gian và tốc độ quay bánh vít ở  tin2i i 1 chế độ tải thứ i T2max: Momen lớn nhất - Nếu tải khơng đổi , K =1 40 Bộ mơn Kỹ thuật Cơ khí
  41. - Hệ số tải trọng động: qv Kv 1 qt qv: Tải trọng động, phụ thuộc vận tốc trượt qt: Tải trọng ngồi 41 Bộ mơn Kỹ thuật Cơ khí
  42. 4.3.3. Các dạng hỏng và chỉ tiêu tính a- Các dạng hỏng: - Dính: Dạng hỏng nguy hiểm nhất - Dính xảy ra mạnh nhất tại vùng gần mặt phẳng chính do tại đĩ phương v/t trượt gần trùng với phương của đường t/x. 42 Bộ mơn Kỹ thuật Cơ khí
  43. - Mịn: Xảy ra trên răng bánh vít - do răng làm bằng vật liệu cơ tính thấp hơn - Trĩc rỗ: xảy ra với răng bánh vít làm bằng vật liệu chống dính cao (đồng thanh thiếc). 43 Bộ mơn Kỹ thuật Cơ khí
  44. b- Chỉ tiêu tính: - Tính theo ứng suất tiếp xúc, dính và mịn được quan tâm khi xác định ứng suất cho phép. - Tính bền cho răng bánh vít, vì nĩ làm bằng vật liệu cơ tính thấp hơn. - Trượt phát sinh nhiệt lớn: tính nhiệt cho hộp. - Trục vít dài, nhỏ, cĩ nhân tố gây tập trung ứng suất lớn là ren, do vậy cần kiểm nghiệm trục vít theo hệ số an tồn bền mỏi. 44 Bộ mơn Kỹ thuật Cơ khí
  45. 4.3.2. Vật liệu và ứng suất cho phép a- Vật liệu - Yêu cầu 1: + Hệ số ma sát thấp. + Bền mịn + Khĩ dính - Yêu cầu 2: Cần chọn vật liệu trục vít cĩ cơ tính cao hơn. Lý do: Trục vít cĩ số lần chịu tải lớn hơn nhiều so với bánh vít. 45 Bộ mơn Kỹ thuật Cơ khí
  46. - Thực tế thường chọn trục vít bằng thép. - Vật liệu bánh vít cần chọn theo điều kiện chống dính và tính kinh tế: + Nếu vận tốc trượt, Vt >= 5 m/s, chọn đồng thanh thiếc (Nhĩm I; Sức bền chống dính cao nhất, đắt nhất). + Nếu vận tốc trượt, Vt < 2 m/s, chọn gang (Sức bền chống dính thấp nhất, rẻ nhất). + Nếu vận tốc trượt, 2<=Vt < 5 m/s, chọn đồng thanh khơng thiếc, đồng thau (Nhĩm II) 46 Bộ mơn Kỹ thuật Cơ khí
  47. b- Ứng suất cho phép: - Vì vật liệu bánh vít cĩ cơ tính kém nên ứng suất cho phép xác định đối với vật liệu bánh vít. - Với vật liệu nhĩm II (đồng thanh nhơm sắt, đồng thau) và nhĩm III (gang), ứng suất cho phép lấy theo điều kiện chống dính nên nĩ khơng phụ thuộc số chu kỳ ứng suất. - Với vật liệu nhĩm I (đồng thanh thiếc), ứng suất cho phép lấy theo điều kiện mỏi nên nĩ phụ thuộc số chu kỳ ứng suất. Với loại vật liệu này, vì đường cong mỏi tiếp xúc và uốn cĩ nhánh nghiêng khá dài (số chu kỳ cơ sở xấp xỉ 25x107) nên khi xác định ƯSCP phải dựa theo giới hạn mỏi ngắn hạn (N=107 với ƯSTX và N=106 với ƯS uốn) chứ khơng dựa vào g.h. mỏi dài hạn như bánh răng. 47 Bộ mơn Kỹ thuật Cơ khí
  48. 4.4. Tính tốn độ bền truyền động trục vít 4.4.1. Tính độ bền tiếp xúc - Dính, trĩc rỗ xuất phát tại vùng tâm ăn khớp nên tính bền tiếp xúc tại đây. - Mơ hình hĩa sự ăn khớp trục vít - bánh vít như của một thanh răng nghiêng- bánh răng nghiêng. 48 Bộ mơn Kỹ thuật Cơ khí
  49. - Điều kiện bền tiếp xúc: q  Z H [ ] H M 2 H -Tính : Thanh răng cĩ bán kính cong của biên Sơ đồ tính sức bền tiếp xúc dạng 1 = nên = 2=0,5d2sin 49 Bộ mơn Kỹ thuật Cơ khí
  50. - Tính q : H KFHn qH K H  q n lH K b l  H cos  K d12 lH d cos  360 b 1 2 360 50 Bộ mơn Kỹ thuật Cơ khí
  51. 1 Ft2 360cos  qH KH Fn KH lH cos  cos K d12 KH 2T2 360 360KHT2 qH d2 cos K d12 d1d2K cos Lấy: o o K 0,75;  1,8; 2 100 ; 20 2,28ZM KHT2 H [H ] d2 d1 51 Bộ mơn Kỹ thuật Cơ khí
  52. 5 Với trục vít thép, E1=2,15.10 ; 5 Bánh vít đồng thanh hoặc gang: E2 = 0,9.10 ; 1 = 2 = 0,3 1/ 2 Được ZM = 210 MPa 480 KHT2 H [H ] d2 d1 2aw Thay d1 = mq; d2 = mZ2; m q Z2 3 170 Z2 q KHT2 H [H ] Z2 aw q 52 Bộ mơn Kỹ thuật Cơ khí
  53. 3 170 Z2 q KHT2 Cơng thức H [H ] Z2 aw q kiểm nghiệm - Khi thiết kế thay aw=m(Z2+q)/2 vào cơng thức trên cĩ : 2 170 K T 3 H 2 aw (Z2 q) Cơng thức Z2[H ] q thiết kế 53 Bộ mơn Kỹ thuật Cơ khí
  54. 4.4.2. Tính độ bền uốn - Chân răng bánh vít cong - Kích thước răng thay đổi dọc theo chiều dài răng Vì vậy, tính gần đúng: coi răng như của bánh răng nghiêng cĩ gĩc nghiêng là , sử dụng các kết quả đã cĩ cho răng nghiêng; cĩ điều chỉnh. - Cơng thức tính cho răng nghiêng: KFYFYYFt F [F ] bwm 54 Bộ mơn Kỹ thuật Cơ khí
  55. - Tính cho bánh vít, lấy trung bình : Y 0,93; Y 0,74 1,4T2KFYF F 2 [F 2] b2d2m 55 Bộ mơn Kỹ thuật Cơ khí
  56. 4.5. Tính tốn nhiệt - Nhiệt lượng sinh ra trong 1 giờ: Q1 1000P1(1 ), (W) - Nhiệt lượng thốt qua vách hộp 1 giờ: Q2 Kt (td t0)A(1 ), (W) - Theo nguyên lý cân bằng nhiệt: Q1=Q2 => giải ra ta cĩ: 1000P1(1 ) td t0 Kt A(1 ) 56 Bộ mơn Kỹ thuật Cơ khí
  57. - Điều kiện nhiệt độ khi làm việc: 1000P1(1 ) td t0 [td ] Kt A(1 ) - Nếu tải thay đổi và P1 = Pmax: 1000P1(1 ) td t0 [td ] K A(1 ) t t  CK Pt Với  i i P1 57 Bộ mơn Kỹ thuật Cơ khí
  58. - Nếu sử dụng quạt làm mát một phần Aq: 1000P1(1 ) td t0 [td ] [Kt (A Aq )(1 ) KtqAq ] - Khi thiết kế, tính A cần thiết theo td đã được xác định tùy loại dầu: 58 Bộ mơn Kỹ thuật Cơ khí