Đang tải... (xem toàn văn)
Từ đồ thị quan hệ mô men- công suất – số vòng quay của truyền động chính, ta có mấy nhận xét như sau: -Tại các dải tốc độ từ 221 – 4117 vòng/phút của trục chính thì công suất được sử dụng 100% công suất và mô men xoắn nhỏ hơn mômen xoắn giới hạn. Mômen xoắn giới hạn đạt được giải tốc độ từ 20 – 221 vòng/phút của trục chính.( Giá trị mômen xoắn giới hạn của trục chính bằng 561.7 Nm ). Điều này khá hợp lí khi thiết kế bởi Mx tỉ lệ thuận với Công suất N của động cơ và tỉ lệ nghịch với số vòng quay của trục, Mx cứ tăng khi công suất truyền động là không đổi còn số vòng quay cứ giảm.Để đảm bảo cho Mx luôn nhỏ hơn giá trị Mx giới hạn thì ta chọn giải pháp giảm Công suất truyền dẫn để được một tỉ số là không đổi. -Động cơ AC vô cấp tốc độ điều khiển bằng bộ biến tần được phân thành hai giải tốc độ như đã nêu ở trên, các giải tốc độ này được thiết kế tương ứng với các công suất động cơ nhất định. Trung tâm gia công DMU 60T được tính toán thiết kế dựa trên quan điểm mô men xoắn cực đại(công suất cắt cực đại). Tại công suất động cơ bằng 13 kw và số vòng quay trục chính bằng 221 vòng/phút( tương với tốc độ này thì số vòng quay của trục III là: 542 vòng/phút và tại trục động cơ I là: 1498 vòng/phút) Vậy tính toán thiết kế các chi tiết với Công suất động cơ truyền dẫn chính là 13 kw và Số vòng quay của trục là 1498 vòng/phút.
10Chơng III Nghiên cứu thiết kế động học kết cấu theo mẫu máy DMU 60T III.1 Nghiên cứu động học trung tâm gia công DMU 60T: Xích động học cụm trục trung tâm gia công DMU 60T nh sau: Bắt đầu từ động xoay chiều pha kỹ thuật số hộp tốc độ (không làm thay đổi chiều quay cụm trục chính, động có khả thay đổi chiều quay) cụm trục Hộp tốc độ trung tâm gia công bao gồm có cấp tốc độ (1/2.4545)2 nhờ cấu bánh di trợt dựa trục then hoa (cặp bánh khớp có hệ thống dẫn động độc lập) vào khớp Hai khoảng điều chỉnh tốc độ động dẫn động cụm trục nh sau: Bộ truyền đai i = Hình 1: Sơ đồ động học truyền dẫn TTGCDMU 60T Đờng truyền tốc độ cao: (bộ truyền bánh trụ) i = Động AC Đờng truyền tốc độ thấp: (bộ truyền bánh trụ) i = Hình 2: Lới tốc độ truyền dẫn TTGCDMU 60T Hình3 : Đồ thị quan hệ mômen-côngsuất-số vòng quay truyền động Khoảng I : nđc = 1123 ữ 6705 rpm Khoảng II : nđc = 136 ữ 9000 rpm Trung tâm gia công có phạm vi biến đổi tốc độ rộng: R= n max 8000 = = 400 n 20 Từ đồ thị quan hệ mô men- công suất số vòng quay truyền động chính, ta có nhận xét nh sau: - Tại dải tốc độ từ 221 4117 vòng/phút trục công suất đợc sử dụng 100% công suất mô men xoắn nhỏ mômen xoắn giới hạn Mômen xoắn giới hạn đạt đợc giải tốc độ từ 20 221 vòng/phút trục chính.( Giá trị mômen xoắn giới hạn trục 561.7 Nm ) Điều hợp lí thiết kế Mx tỉ lệ thuận với Công suất N động tỉ lệ nghịch với số vòng quay trục, Mx tăng công suất truyền động không đổi số vòng quay giảm.Để đảm bảo cho Mx nhỏ giá trị Mx giới hạn ta chọn giải pháp giảm Công suất truyền dẫn để đợc tỉ số không đổi - Động AC vô cấp tốc độ điều khiển biến tần đợc phân thành hai giải tốc độ nh nêu trên, giải tốc độ đợc thiết kế tơng ứng với công suất động định Trung tâm gia công DMU 60T đợc tính toán thiết kế dựa quan điểm mô men xoắn cực đại(công suất cắt cực đại) Tại công suất động 13 kw số vòng quay trục 221 vòng/phút( tơng với tốc độ số vòng quay trục III là: 542 vòng/phút trục động I là: 1498 vòng/phút) Vậy tính toán thiết kế chi tiết với Công suất động truyền dẫn 13 kw Số vòng quay trục 1498 vòng/phút III.2 Tính toán thiết kế: Các thông số đầu vào: - Động truyền dẫn chính: động xoay chiều kỹ thuật số có N = 13 kw - Số vòng quay nmin = 20 vòng/phút nmax = 8000 vòng/phút Cần thiết kế: - Tính cụm theo sở đông truyền dẫn chính: + tính toán truyền dẫn đai răng.(i = 1.125) + tính toán truyền dẫn bánh răng.(i1 = 1; i2 = 1/2.45) + tính toán trục - Tính mô đun chạy dao từ động chạy dao đến truyền vít đai ốc bi: + tính toán truyền vít đai ốc bi A.Tính truyền đai răng: Đai loại đai dẹt đợc chế tạo thành vòng kín có răng mặt Khi vào tiếp xúc với bánh đai, đai ăn khớp với bánh đai Do truyền lực ăn khớp, truyền động đai có u điểm: tơng trợt (nh truyền đai trơn dùng nguyên lý tiếp xúc), có tỉ số truyền lớn ( u 12, u < 20, lớn so với đai dẹt đai thang u = ữ 6), hiệu suất cao, không cần lực căng ban đầu lớn, lực tác dụng lên trục lên ổ nhỏ Đai đợc chế tạo từ cao su trộn với bột Natri đợc đúc từ cao su poliuretan Lớp chịu tải chủ yếu dây thép, sợi thuỷ tinh sợi poliamit Đờng kính dây thép 0.3ữ0.4 mm( đai có mô đun m = 2; Hình 4: Sơ đồ tính toán đai mm) 0.65ữ0.8 mm( m = 4; mm) thờng dùng loại đai cao su nhân tạo có cốt dây kim loại Nhờ lớp cốt cứng bền mà bớc đai không bị thay đổi Để nâng cao độ bền mòn ngời ta phủ thêm lớp vải nilông Xác định mô đun chiều rộng đai: Môđun đợc xác định theo công thức: m = 35 P1 n = 35 131498 = 7.189 mm Trong đó: P1: Công suất bánh đai chủ động [kw], P1 = 13 kw; n1: Số vòng quay bánh đai chủ động, n1 = 1498 vòng/phút; Trị số m tính đợc phải tra theo bảng 4.27 TKHDĐCK I Chọn m = mm Các thông số đai răng: Môđun đai: m = mm Bớc đai: p = 15.71 mm Chiều dày nhỏ nhất: S = 5.0 mm Chiều cao răng: h = 3.5 mm Chiều dày đai: H = 6.5 mm Khoảng cách từ đáy đến đờng trung bình lớp chịu tải: = Góc prôfin răng: Bán kính góc lợn: 0.8 mm = 40 R1 = 1.2 mm R2 = 1.2 mm Chiều rộng đai răng: b = đ.m = 30 45 mm = 40 mm Trong đó: đ : 69 hệ số chiều rộng đai, chọn giá trị nhỏ lấy môđun tiêu chuẩn lớn m tính toán lấy giá trị lớn trờng hợp lại; chọn b theo bảng 4.28-TKHDĐCK I Xác định thông số truyền: Số bánh đai nhỏ đợc chọn theo bảng 4.29 TKHDĐCK I nhằm đảm bảo tuổi thọ cho đai Số bánh đai lớn: z1 = 24 răng( đợc chọn theo bảng 4.29 TKHDĐCK I ) z2 = u.z1 = 1,125.24 = 27 Khoảng cách trục đợc chọn theo điều kiện: amin a amax với amin = 0,5.m.(z1+z2) + 2.m = 0,5.5.(24+27) + 2.5 = 137.5 mm amax = 2m(z1 + z2) = 2.5.(24 + 27) = 510 mm Số đai zđ: 2a z1 + z ( z z1 ) p = + + p 40a zđ = zđmin = 2.137,5 + 24 + 27 + ( 27 24) 15,71 = 43.03 mm 15,71 40.137,5 zđmax = 2.510 + 24 + 27 + ( 27 24) 15,71 = 90.43 mm 15,71 40.510 Zđ = [ 43 ; 90] (theo bảng 4.30 chiều dài đai -TKHDĐCK I ) zđ = 71 lđ = 1114,7 mm Từ lđ tính lại khoảng cách trục a theo công thức 4.6 TKHDĐCK I : ( ) ( ) 2 2 a = + 8. = 714,095 + 714,095 8.7,5 = 356,97 mm 4 Trong đó: = lđ - p(z1 + z2)/2 = 1114,7 15,71(24 + 27)/2 = 714,095 = m(z1 + z2)/2 = 5(27 -24)/2 = 7,5 Đờng kính vòng chia bánh đai: d1 = m.z1 = 5.24 = 120 mm d2 = m.z2 = 5.27 = 135 mm Đờng kính bánh đai: da1 = m.z1 2. = 5.24 2.0,8 = 118,4 mm da2 = m.z1 2. = 5.27 2.0,8 = 133,4 mm Số đồng thời ăn khớp bánh đai nhỏ: z0 = z 177,59 = 24 = 12 360 360 đó: = 1800 [m(z2 z1)/a].57,30 = 180 [5.(27 - 24)/356,97].57,3 = 177,590 Kiểm nghiệm đai lực vòng riêng: q = Ft.Kđ/b + qm.v2 [q] Trong đó: Ft lực vòng [N], đợc xác định theo công thức: Ft = 1000.N1/v = 1000.13/9,54 = 1362,7 N v = nd 120,5.1498 = = 9,54 m/s; 60.1000 60.1000 Kđ : Hệ số tải trọng động tra theo bảng 4.7 TKHDĐCK I, Kđ = 1; qm: khối lợng mét đai có chiều rộng mm, trị số q m tra theo bảng, qm = 0,0075kg/(m, mm) Hệ số tải trọng động Kđ = (tra theo bảng 4.7 TKHDĐCK I ) V vận tốc vòng m/s [q] = [q0].Cz.Cu = 35.1.1 = 35 - [q0] Lực vòng riêng N/mm, đợc xác định thực nghiệm ứng với đai có tỉ số truyền u 1; số bánh đai số đai đồng thời ăn khớp bánh đai nhỏ z0 6, trị số q0 cho bảng 4.31 TKHDĐCK I, q0 = 35; - Cz Hệ số kể đến ảnh hởng số đồng thời ăn khớp, xác định theo bảng(trang 71 TKHDĐCK I ); Cz = 1; - Cu Hệ số kể đến ảnh hởng truyền động tăng tốc:Cu = 1; q = Ft.Kđ/b + qm.v2 = 1362,7.1/40 + 0,0075.9,542 = 34,75 [q] = 35 thông số truyền đai răng: Mô tả thông số, tên gọi, thứ nguyên Ký hiệu Mô đun [mm] m Bớc đai [mm] p Chiều rộng bánh đai [mm] b Chiều dày nhỏ [mm] s Chiều cao [mm] H Chiều dày đai [mm] H Giá trị 15,71 40 5.0 3.5 6.5 Chiều dày từ đáy tới lớp chịu tải [mm] 0.8 Góc prôfin [o] R1 R2 Z1 Z2 dc1 dc2 dđ1 dd2 dđ1 dđ2 40 Bán kính góc lợn Số bánh đai nhỏ Số bánh đai lớn đờng kính vòng tròn chia [mm] đờng kính vòng tròn đáy [mm] Đờng kính vòng tròn đỉnh [mm] 1.5 1.2 24 27 120.5 (120) 135.5 (135) 117.5 132.5 127.5 132.5 B.Tính truyền bánh răng: Các thông số đầu vào truyền bánh răng: Công suất truyền dẫn P1 = 13 kw Tỉ số truyền i = 1; 1/ 2,45452 I Tính toán cặp bánh hộp: Các cặp bánh hộp tốc độ bao gồm cặp bánh thẳng cặp bánh côn Cặp bánh thẳng có tỉ số truyền u = 1, m = 2, z = 55 nhằm truyền động cho trục phay nằm ngang.Cặp bánh côn dùng để truyền động cho trục phay đứng có có tỉ số truyền u = 1,m = 2.5, z = 34 I.1 Tính cặp bánh trụ I.1.1 Chọn vật liệu: Hình 5: Sơ đồ bố trí bánh hộp Chọn vật liệu tốc độ thích hợp bớc quan trọng việc tính toán thiết kế chi tiết máy nói chung truyền động bánh nói riêng Nh chọn loại vật liệu tuỳ thuộc vào yêu cầu cụ thể: tải trọng lớn hay nhỏ, khả công nghệ thiết bị chế tạo nh vật t đợc cung cấp, có yêu cầu kích thớc phải gọn hay không? Do yêu cầu đặc biệt theo quan điểm thống hoá thiết kế, chọn vật liệu bánh nh nhau, cụ thể theo bảng 6.1 TKHDĐCK I , chọn: Thép 25XT(có thành phần hoá học chủ yếu nh sau: %C = 0.25 % %Cr = 1.0% %Mn = 1.0 % %Ti = 1.0% chất khác) Phơng pháp nhiệt luyện: Thấm Cácbon, Nitơ đạt độ rắn: - Độ rắn: 57 ữ 63 HRC - Giới hạn bền: b = 1150 MPa - Giới hạn chảy: ch = 950 MPa I.1.2 Xác định ứng suất cho phép: ứng suất tiếp xúc cho phép [H] ứng suất tiếp xúc cho phép [H] đợc xác định theo công thức(6.1 TKHDĐCK I ): H0 lim [H] = S H ZR.ZV.KxH.KHL F0 lim [F] = S F YR.YS.KxF.KHL.KFc Trong thông số đợc xác định nh sau: - 0Hlim 0Flim: ứng suất tiếp xúc cho phép ứng suất uốn cho phép ứng với chu kì sở, trị số chúng cho theo bảng 6.2 0Hlim1=0Hlim2= 23HRC = 23.60 = 1380 (MPa) 0Flim1= 0Flim2= 750 MPa (với 60HRC) - SH SF: hệ số an toàn tra theo bảng 6.2 TKHDĐCK I , ta có: SH = 1,2 SF = 1,55 - ZR: hệ số kể đến độ nhám bề mặt - Zv: hệ số kể đến ảnh hởng vận tốc vòng - KxH: hệ số xét đến ảnh hởng kích thớc Khi tính toán sơ ZR Zv KxH = - YZ: hệ số kể đến độ nhám bề mặt chân - YS: hệ số kể đến độ nhậy vật liệu tập trung ứng suất - KxF: hệ số xét đến ảnh hởng kích thớc đến độ bền uốn Khi tính toán sơ YZ.YS KxF = - KFC: hệ số xét đến ảnh hởng tải, KFC = tải đặt phía(bộ truyền quay chiều) KFC = 0,7 ữ 0,8 đặt tải hai phía(dùng 0,8 HB > 350) KFC = 0,8 - KHL KFL: hệ số xét đến ảnh hởng thời gian phục vụ chế độ tải trọng truyền đợc xác định theo công thức sau: KHL = mH N HO KFL = N HE mF N FO N FE Trong đó: + mH mF: bậc đờng cong mỏi thử tiếp xúc uốn; mH = mF = HB > 350 + NHO: số chu kỳ thay đổi ứng suất sở thử tiếp xúc; NHO = 30.HB2,4 = 30.6052,4 = 142,3.106 + NFO: số chu kỳ thay đổi ứng suất sở thử uốn; N FO = 4.106, tất loại thép + NHE NFE: số chu kỳ thay đổi ứng suất tơng đơng; coi truyền chịu tải trọng tĩnh; NHE = NFE = 60.c.n.t o c : số lần ăn khớp vòng quay;c = 1; o n : số vòng quay phút; vòng/phút; ntốc ntốc vòng/phút; độ cao độ thấp = 1498 = 542 o t : tổng số bánh xét: t = 54 000 h; NHE tốc độ cao = NFE = 60.c.n.t = 60.1.998.54000 = 4854.106 > NHO NHE tốc độ thấp = NFE = 60.c.n.t = 60.1.165.54000 = 1756.106 > NHO theo TKHDĐCK I chọn: NHE = NHO (khi NHE > NHO) NFE = NFO (khi NFE > NFO) KHL = KFL = Từ thông số ta tính đợc [H] [F]: H0 lim [H] = S KHL H = 1380 1,2 = F0 lim [F] = S KFC.KFL F = 750 1,75 = 1.0,8 1150 MPa 342,86 MPa I.1.3 Xác định thông số truyền: I.1.3.1 Xác địnhkhoảng trục a w : a = Ka (u 1) T1 K H [ H ] u. ba Trong đó: - Ka: hệ số phụ thuộc vào vật liệu cặp bánh loại răng, theo 6.5 TKHDĐCK I, Ka = 49,5 MPa1/3(thép thép, thẳng) 10 E.Tính truyền vít đai ốc bi: I Kết cấu truyền: Bộ truyền vít me đai ốc bi thờng dùng chuyển độngchạy dao máy công cụ NC, CNC dùng máy công cụ nh máy mài, máy doa tốc độ loại máy khác Đôi dùng máy tiện, đầu tổ hợp, dùng truyền dẫn di động xà, trụ máy công cụ hạng nặng Ngoài dùng truyền dẫn loại máy có chuyển động tịnh tiến nh máy bào giờng, máy chuốt Các u điểm : Khắc phục độ rơ khớp ren, chịu lực kéo với kết cấu đảm bảo độ cứng vững chiều trục cao Tổn thất ma sát bé, hiệu suất truyền đạt tới 0,9 so với vít me đai ốc trợt 0,2 ữ 0,4 Gần nh độc lập hoàn toàn với lực ma sát (biến đổi theo tốc độ), ma sát tĩnh bé nên chuyển động êm 4 Hình : Sơ đồ truyền vít me Hình : Bộ truyền vít me đai ốc lăn (dùng bi) đai ốc lăn (dùng lăn) Kết cấu truyền vít me đai ốc bi (hình & 2) gồm vít me 1, đai ốc 2, dòng bi chuyển động vít me đai ốc bi rãnh hồi vật lăn đảm bảo cho tuần hoàn liên tục vật lăn Truyền động vít me đai ốc bi dùng lăn cha đợc sử dụng rộng rãi nh dùng bi khó chế tạo , kết cấu cồng kềnh, tổn thất ma sát lớn giá thành cao Nhng dùng lăn khả tải khả chịu chấn động tốt nhiều I Profin ren vít me đa ốc : Các dạng profin ren vít me đai ốc nh : Dạng chữ nhật (Hình 3.a), dạng hình thang (3.b), dạng nửa cung tròn dạng dạng rãnh (dạng cung nhọn) 48 (a) (c) (b) (d) Hình : Các dạng tiết diện ren Dạng profin ren hình chữ nhật dạng profin ren hình thang có khả tải thấp, dùng máy có khả chịu tải trọng chiều trục bé độ cứng vững không cao Dạng nửa cung tròn (hình 3.c) đợc dùng phổ biến nhất, bán kính rãnh r2gần bán kính viên bi r1 giảm tối đa ứng suất tiếp xúc; chọn r1/r2= 0,95 ữ 0,97 Giá trị r1/r2 lớn làm tăng tổn thất ma sát cách rõ rệt (do có liên quan đến diện tích tiếp xúc lăn) Tại góc tiếp xúc bé truyền có độ cứng vững bé khả tải bé, lực hớng kính lớn Do tăng góc tiếp xúc khả đảo độ cứng vững truyền động tăng hạ thấp tổn thất ma sát khe hở đờng kính d phải chọn để góc tiếp xúc đạt 450 : d = 4(r2 r1)(1 cos ) Dạng rãnh cung nhọn (3.d) có nhiều u điểm loại cung nửa tròn, cho phép truyền động không rơ chọn đợc độ dôi đờng kính viên bi Còn dạng nửa tròn muốn chọn độ rơ tạo độ dôi dùng thêm đai ốc thứ hai để chỉnh II Các phơng pháp hồi bi : Có phơng pháp (a) (b) (c) 49 .Rãnh kiểu ống cong, có đầu mút lắp với lỗ đa ốc khoan tiếp tuyền với bề mặt ren (Hình 4), bi tuần hoàn ống cong nhỡ : Vít (H 4.a); ngắn cong (H 4.b) miệng ống (H 4.c) Để dễ dàng chui bi qua ống tuần hoàn dọc chiều dài ống đặt ống đảm bảo dẫn phân bố bi thành dòg tuần hoàn kín Kết cấu có nhợc điểm : Có đờng hớng kính truyền tăng đáng kể không thuận lựi nến điều kiện kết cấu chung không cho phép có nhô cụm đai ốc Độ bền mòn mút ống thấp, kẹp chặt ống không đủ tin cậy 2.Rãnh hòi bi đợc thay trực tiếp đai ốc Các mức rãnh liên hệ với ren đai ốc qua lỗ thông, phía rãnh đợc che thành cốc bao đai ốc (Hình 5) lắp gắn với đai ốc Dẫn hớng bi vào lỗ (rãnh) nhờ chỗ giao, đợc gắn hay vặn với đai ốc Kết cấu thuận lợi cho ccs máy cần kích thớc hớng kính bé (so với kết cấu trớc) nhng phức tạp ché tạo khó vật liệu mềm nh đồng thanh, đồng đỏ, thép không kết cấu khó kẹp chặt vào đai ốc Hinh : Hồi bi qua rãnh có đai ốc 3.Rãnh hồi bi lỗ dọc khoan đai ốc (nối đầu cuối với ren) rãnh đợc phay mặt đầu đai ốc Chỗ giao lỗ (ống) dẫn với rãnh ren đợc đặt mặt đầu (Hình 6) 50 A Hình : Hồi bi theo lỗ hớng trục đai ốc Ưu điểm : Có độ chặt tính công nghệ kết cấu Nhợc điểm : Cần thiết tồn phận rãnh ngắn chỗ xoay viên bi, làm cho khả phần tách toàn bi khó với số bi tuần hoàn độc lập 4.Rãnh hồi bi nối vòng ren kế tiếp, rãnh nắp đặc biệt đợc lắp thành cửa sổ đai ốc (Hình 7) Hinh : Hồi bi qua rãnh lắp Phơng pháp lắp truyền : Kết cấu phân biệt với kết cấu khác chỗ không dùng nối từ chỗ tiếp xúc với bề mặt vít me mà theo hớng từ rãnh đờng vít rãnh đờng vít kế tiếp, từ vien bi rơi lăn qua phần lồi đờng ren vít me Trong đa số trờng hợp đai ốc có cửa sổ cách 1200 Các viên bi nhờ tuần hoàn thành nhóm độc lập Các lắp đệm đợc chế tạo thép tôi, Tiếp xúc hoàn toàn xác với cửa sổ đai ốc đai ốc đợc lắp lại Việc lắp bạc, đai ốc bi nhờ trục nhẵn (trục có lỗ làm chuẩn địng vị) lồng lên cổ trục vít me, sau phận chọn đợc vặn vào vít me (Hình 8) 51 Hình : Phơng pháp lắp truyền Ưu điểm : Kích thớc hớng kính be thờng không vợt qúa kích thớc truyền vít me đai ốc thông thờng (bộ truyền vít me đai ốc trợt) có đờng kính vít me, không bị mòn nhanh, độ tin cậy chi tiết đợc ghép cao, chiều dài rãnh hồi bi bé + Các truyền vít me đai ốc bi thờng không dùng rãnh hồi bi : Có thể chia thành nhóm 1/ Bộ truyền với vít me bé : (Hình 8) Để đơn giản kết cấu ddamr bảo độ êm cao chuyền động không dùng rãnh hồi bi, phải làm vít me dài đáng kể cho vị trí biên vít me bi không rơi khỏi đai ốc 2/ Bộ truyền ma sát hành tinh : Nến vít me nhiều mối, tiết diện thẳng góc với trục có phân bố bi với số lợng số mối mối vít me Dùng lắp vành ôm bi (Nh lắp ổ bi) có đợc truyền không rãnh hồi bi Ngoài còn số kết cấu truyền động ma sát hành tinh bi lăn (nh kết cấu hình 9) A 52 a-a Hình : Bộ truyền kiểu ma sát hành tinh Với truyền ma sát hành tinh thiếu sót truyền độ xác động học thấp tỷ số truyền cố định phụ thuộc vào tợng trợt miền tiếp xúc Do truyền không dùng đợc ccác máy cần di động xác Hãng Technique Intergrale Pháp chế tạo truyền vít me đai ốc lăn hành tinh có độ xác động học cao, truyền tồn mối liên kết động học cứng lăn đai ốc truyền ma sát hành tinh, hai đầu lăn có làm răng, vành ăn khớp với vành cắt đai ốc Các lăn có ren đợc định vị rãnh cách, tiếp xúc theo bề mặt ren của vít me đai ốc để thực chuyển động hành tinh III Phơng pháp điều chỉnh độ rơ độ dôi : dạng rãnh profin nửa cung tròn ren phơng pháp khắc phục khe hở khắc phục độ dôi điều chỉnh tơng hợp hai đai ốc Có thể điều chỉnh đai ốc phân bố tơng hợp theo khả sau : Theo hớng trục ki không biến đổi góc phân bố tơng quan đai ốc Theo hớng góc cố định phân bố chiều trục tơng quan đai ốc (a) (b) 53 Hình 10 : Phơng pháp chỉnh khe hở chiều trục Có thể tạo lực căng cách làm biến dạng bề mặt tiếp xúc vật lăn, tạo lực ép lò xo Với truyền xác phơng pháp thứ có diểm cho phép tạo lực căng (độ dôi) lớn lên đảm bảo độ cứng vững cao Phơng pháp thứ lực lò xo có liên quan đến momen tác dụng lên vít me việc chế tạo truyền không xác nhng lại điều chỉnh có chu kỳ (vì Plò xo có giá trị tự điều chỉnh lực ép giá trị lực ép Pép >0, Pép =Plò xo ) Các giải pháp kết cấu đặc trng để điều chỉnh khe hở tạo lực ép căng (tạo độ dôi) đợc giới thiệu phần sau(Hình 10 12) Điều chỉnh khoảng cách đai ốc nhờ đệm mỏng (Hình 10a), kết cấu nàyđơn giản, có thiếu sót điều chỉnh độ dôi khó Một đai ốc di động điều chỉnh, đợc giữ hớng trục lò xo (Hình 10b) Kết cấu phức tạp độ cứng vững nhỏ so với kết cấu Các đai ốc đợc khớp với vành vành có bên vành cốc (Hình 10b) Số vành khác dơn vị, xoay đai ốc tơng đai ốc góc bé Lực căng sinh tác động vào gờ cốc, mặt đầu đai ốc tỳ vào Cốc, đai ốc, viên bi tì lên trục nhẵn đợc lắp trrên ngõng trục trục vít me, sau vặn phận chọn vào vít me (Hình 8) + Ưu điểm phơng pháp chỉnh tinh đợc độ dôi, có độ cứng vững cao vắng mặt mối ghép bu lông + Quay hai cốc, dới tác dụng lò xo tạo sức căng không đổi, mặt mút đai ốc lắp ổ kim để dễ dàng xoay đai ốc +Quay tơng đối đai ốc, dới tác dụng truyền động bi phụ tạo sức căng điều chỉnh (Hình 12) A-A A A Hình 11 : Bộ truyền tự hãm chiều dạng ren cung kim tạo sức căng đai ốc Độ dôi đợc thực bi có kích thớc lớn so với kích thớc danh nghĩa 54 Hình 12 : Bộ truyền tự hãm hai chiều IV Phơng pháp bảo đảm tính tự hãm Truyền động vít me đai ốc lăn đọ dôi sơ cho ta hiệu suất 0,9 ữ 0,95 tính tự hãm Khi có độ dôi truyền tự hãm chịu tải trọng chiều trục bé Do thiết kế truyền có hàng loạt vấn đề phát sinh cần thiết cần thiết phòng tự di động phận động ngừng truyền động Có giải pháp sau : đầu vào có phanh ma sát để hãm momen ms sát Nếu momen không lớn không đặt phanh Khi cần thiết đảm bảo ngắt phanh tự động đóng truyền dẫn Hình 13 : ổ đỡ vít me có cấu phanh hãm Lắp hai ly hợp siêu việt (Hình 13) quay phải quay trái (2 ly hợp siêu việt có tác dụng ngợc chiều nhau) Phần vành ly hợp lắp tự lên ngõng trục vít, momen tác dụng lên ly hợp truyền đợc truyền từ vít me qua vành (vành ly hợp đơck làm vật liệu chịu ma sát) Lực chiều trục sinh từ truyền dẫn quay vít me, Lực tác dụng vào vành tuỳ theo chiều quay (Thí dụ quay phải tác dụng vào vành 4) tới mặt đầu thành ly hợp, tạo chiều quay cho ly hợp Ly hợp quay ngợc lại (quay trái) bị ngắt vít me quay theo chiều cũ, khắc phục ma sát không lớn đầu vành ly hợp vành ma sát Nếu ngắt truyền dẫn phận di động hớng trục có chuyển vị giật, vành ly hợp phải bị tách với mặt đầu nhờ có lực ma sát ly hợp đợc ngắt với chuyển động quay vít me, ngắt với phận di chuyển 55 Kết cấu vít me đai ốc hình 11 đảm bảo tính tự hãm truyền động có tác dụng lực chiều trục chiều Kho momen sinh từ đai ốc động có xu hỡngoay toạ sức căng chêm, lực tác động lên phận động tỷ lệ với tải trọng chiều trục V Vật liệu nhiệt luyện Các yêu cầu đảm bảo độ bền mòn độ xác truyền nh sau : Độ cứng bề mặt làm việc không nhỏ 60 HRC, làm cứng lớp bề mặt chiều dày lớp có độ cứng cao phải đủ để chịu ứng suất tiếp xúc Độ ổn định (về ứng suất nhỏ nhất) bảo đảm để trì kích thớc, hình dáng theo thời gian suất trình gia công Thoả mãn yêu cầu cần chọn mác thép chế độ nhiệt luyện vít me đặc biệt để thoả mãn yêu cầu công nghệ, đặc biệt vít me dài.Hãng Rotacks dùng hàng trục nhãn thép chế tạo vít me Vít me có độ xác cao (có sai số tích luỹ bớc ữ 10 àm 300 mm) đợc chế tạo từ vật liệu 40C, Ni tơ hoá sâu khoảng 0,4 mm, độ cứng bề mặt 60 HRC Thành phần hoá học 0,3 ữ 0,5 %C; 0,1 ữ 0,35 %Si; 0,4 ữ 0,8 %Mn; 0,4 %Ni; 2,5 ữ %Cr; 0,7 ữ 1,25 %Mo; 0,1 ữ 0,3 %V; S < 0,05 %; P < 0,05 % Các vít me có độ xác giảm đợc chế tạo mác thép EN9 (Gần với thép 5) bề mặt cao tần Các vít me công dụng đặc biệt đợc chế tạo từ thép chịu bền mòn có 18 %Cr %Ni 13 ữ 17 %Cr có thêm Titan Theo kinh nghiệm Nga, Bộ truyền vít me đai ốc lăn dài m dùng mác thép XB (Cr, W, Mn) thẻ tích đạt 58 ữ 60 HRC đờng kính vít me không vợt 50 mm Nếu dV > 50 mm dùng 7X2BM yêu cầu cao dùng 8XB cẩm ứng hoậc thép 20X3MB có Nitơ hoá hãng Presizn Gir Machine với vít me dài m phải Xê men tít tôi, với vít me dài 2,5 m bề mặt công tua ren cao tần 60 HRC Chọn mác thép cho đai ốc phức tạp cần kích thớc đai ốc bé độ cứng vững không lớn Dùng thép dụng cụ để chế tạo đai ốc, mác thép 9XC, X15, XB, dùng mác thép qeu Xê man tít 18XT, 12XH3A, 12XH4A Bộ truyền chia thành nhóm theo điều kiện làm việc Nhóm Bộ truyền không cần khử độ hở điều chỉnh độ hở, độ hở theo hớng chiều với chiều trọng lợng tác dụng lên phận di động, thí dụ truyền dẫn phận nặng di chuyển đứng nh xà ngang máy doa toạ độ, máy bào giờng, máy phay giờng, máy tiện đứng Nhóm Bộ truyền không cho phép có khe hở nhng yêu cầu cầu độ cứng vững chiều trục không lớn Phải lắp điều chỉnh sức căng sơ không lớn Giá trị đợc xác định từ điều kiện chịu lực chiều trục không lớn, thí dụ nh truyền máy doa toạ độ di động phận đặc trng ma sát đờng hớng không lớn (nh đờng hớng lăn) opử máy mài toạ độ, máy điều chỉnh chơng trình di động vị trí Nhóm 56 Bộ truyền không cho phép có khe hở, yêu cầu độ cứng vững chiều trục cao.Phải lắp có độ dôi, giá trị lực ép căng sơ đợc tính theo độ cứng vững chiều trục 57 Chơng : Các thông số tiêu chuẩn hoá truyền vít me đai ốc lăn Gam kích thớc truyền dạng profin ren vít me đai ốc thuộc tiêu chuẩn hoá H23-7 (Bảng 1.h14) d0 T d1 r1 r2 r3 r4 dKB dK2 dB2 C1=C2 dHB 20 2,5 1,25 1,30 0,25 0,2 18,23 19,3 21,77 20,3 0,035 25 3,0 1,5 1,56 0,3 0,2 22,88 24,2 27,12 25,4 0,042 30 3,5 1,75 1,82 0,4 0,3 27,53 29,0 32,47 30,5 0,049 30 10 6,0 3,0 3,12 0,6 0,4 25,76 28,2 34,24 30,9 0,085 35 3,5 1,75 1,82 0,4 0,3 32,53 34,0 37,47 35,5 0,049 35 10 6,0 3,0 3,12 0,6 0,4 30,76 33,2 39,24 35,9 0,085 40 3,5 1,75 2,60 0,4 0,3 37,53 39,0 42,47 40,5 0,049 40 10 6,0 3,0 3,64 0,6 0,4 35,76 38,2 44,25 40,9 0,085 45 5,0 2,5 2,60 0,5 0,4 41,4 43,5 48,54 45,7 0,070 45 12 7,0 3,5 3,64 0,7 0,5 42,9 49,95 46,0 0,099 50 5,0 2,5 2,60 0,5 0,4 40,05 48,5 53,54 50,7 0,070 50 12 7,0 3,5 3,64 0,7 0,5 46,4 47,9 54,95 51,0 0,099 60 5,0 2,5 3,12 0,5 0,4 58,5 63,54 60,7 0,070 60 12 7,0 3,5 5,20 0,7 0,5 45,05 57,9 64,95 61,0 0,099 70 10 6,0 3,0 3,12 0,6 0,4 56,46 58,2 74,24 70,9 0,085 70 16 10,0 5,0 5,20 1,0 0,7 55,05 67,0 77,02 71,5 0,140 80 10 6,0 3,0 3,64 0,6 0,4 64,76 78,2 84,24 80,9 0,085 80 16 10,0 5,0 6,24 1,0 0,7 62,93 77,0 87,07 81,5 0,140 90 12 7,0 3,5 3,64 0,7 0,5 75,76 87,9 94,95 91,0 0,099 90 20 12,0 6,0 6,24 1,2 0,9 72,93 86,4 98,48 91,8 0,170 100 12 7,0 3,5 3,64 0,7 0,5 85,05 97,9 104,95 101,0 0,099 100 20 12,0 6,0 6,24 1,2 0,9 81,52 96,4 108,48 101,8 0,170 95,05 91,52 58 Chỉ tiêu chủ yếu truyền động vít bi độ bền ổn định Thiết kế truyền động vít bi tiến hành theo bớc sau: 59 Chọn vật liệu làm vít đai ốc: a Sơ đồ xđ khe hở hớng tâm b Sơ đồ xđ khả tải Hình 12: Sơ đồ thông số truyền vít me đai ốc bi Chọn vật liệu vít đai ốc đợc dựa vào công dụng truyền, điều kiện làm việc phơng pháp gia công ren Vật liệu chế tạo vít me đai ốc phải đáp ứng yêu cầu sau đây: - Độ cứng bề mặt không thấp 60 HRC - ổn định kích thớc hình dáng theo thời gian Ta nên chọn 40X thấm Nitơ đạt độ rắn bề mặt 5567 HRC, có b = 850 MPa ch = 550 MPa Xác định sơ đ ờng kính d ren theo độ bền kéo ( nén): Theo công thức 8.19 TKHDĐCK I, ta có: 4.1,3.Fa 4.1,3.10000 d1 [ ] = 9.5 mm chọn theo máy nghiên cứu d = 550 K 40 mm Trong đó: Fa: lực dọc [N], lực dọc đợc xác định dựa vào lực cắt khối lợng bàn máy( ta tính với vít me chịu tải trọng lớn , trục z, chiều nâng bàn máy), chọn Fa = 10000 N 60 [K] = [N] = ch/3 với ch giới hạn chảy vật liệu, [K] = ch/3 = 550/3 [MPa] Chọn thông số truyền: (Các thông số truyền đợc chọn theo kích thớc vít me tiêu chuẩn) - Đờng kính bi db = (0,08 ữ 0,15) d1 [mm] db = 0,15.40 = mm Chọn theo tiêu chuẩn db = mm (rb = mm) - Bớc vít p = db + (1 ữ 5) mm - Bán kính rãnh lăn rl , rl = 3,64 mm - Khoảng cách từ tâm rãnh lăn đến tâm bi c = r1 db cos = 3,64 cos 45 = 0.453 mm Trong đó: - góc tiếp xúc, nên chọn khe hở hớng tâm cho = 450 nh độ cứng dọc khả tải vít tăng - Đờng kính vòng chia qua tâm bi: Dtb = d1 + 2(rl c) = 40 + 2(3,64 0,453) = 46,37 mm - Đờng kính đai ốc: D1 = Dtb + 2(rl - c) = 46,37 + 2(1,84 0,06) = 52,75 mm - Chiều sâu prôfin ren: h1 = (0,30,35)db - Đờng kính vít đai ốc: d = d1 + 2h1; D = D 2h1 - Góc vít = arctg p/(Dtb) - Số vòng ren làm việc theo chiều cao đai ốc không nên 2ữ2,5 vòng, không làm tăng phân bố không tải trọng cho vòng ren Số bi vòng ren làm việc: Zb = Dtb K 46,37.2,5 1= = 59,7 = 60 db - Xác định khe hở hớng tâm: = D1 (2.db + d1) = (Trờng hợp không quy định điều kiện kỹ thuật nên chọn = 0,03 0.12 mm.) 61 - Khe hở tơng đối: = /d1 = - Góc ma sát thay thế: = arctg[2.f1/(d1.sin)] = Trong đó: f1 = 0,0040,006 hệ số ma sát thay - Hiệu suất biến chuyển động quay thành tịnh tiến: = tg/tg( + 1) - Mômen quay đai ốc: d0 T = Fa.Dtbtg( + t)/2 Bảng thông số truyền: T D1 r1 R2 R4 dkb dhb 40 10 0.4 35.76 38.2 6.0 3.0 3.64 0.6 dk2 db2 db2 44.2 40.9 C1 = C2 0.085 Tính kiểm nghiệm độ bền: Tải trọng riêng dọc trục đợc xác định theo công thức: qa = Fa 10000 = = 5.7 Z b d b 60.6 0,8 Trong đó: : hệ số phân bố không tải trọng cho viên bi Từ khe hở tơng đối chọn tải trọng riêng dọc trục q a theo đồ thị hình 8.10 TKHDĐCK I để xác định ứng suất lớn lớn max > [max] Ta tiến hành chọn lại vật liệu 35XM (b = 1600MPa ch = 1400 MPa ) ta tiến hành thiết kế kiểm nghiệm lại, ta có max = 2200 MPa < [max] = (2.8 3) ch = 3920 MPa Thoả mãn điều kiện bền 62 [...]... các yêu cầu về độ bền, kết cấu, lắp ghép và công nghệ Sau đây xin trình bày tính toán thiết kế bằng tay và bằng công cụ tin học (Chọn trục trung gian của hộp tốc độ để tính toán và thiết kế ) I.Tính toán thiết kế trục (bằng tay) bao gồm các b ớc sau đây: - Chọn vật liệu Hình 8: Hĩnh vẽ kết cấu trục - Tính và thiết kế trục + Xác định tải trọng tác dụng lên trục + Tính sơ bộ đờng kính trục + Định khoảng... và kết hợp với máy đã tham khảo đợc z1p = 34 răng Với H1 và H2 > 45 HRC ta chọn z1 = z1p = 34 răng Đờng kính trung bình và môđun trung bình: dm1 = (1 0,5.Kbe)de1 = (1 0,5.0,3).129,33 = 109,93 mm mtm = dm1/z1 = 109,33/34 = 3.215 Theo công thức 6.56, ta có: Với bánh răng côn răng thẳng: mte = mtm/(1 0,5.Kbe) = 3,215/(1 0,5.0,3) = 3.676, chọn theo dãy tiêu chuẩn, bảng 6.8 TKHDĐCK I và kết hợp với máy. .. số truyền I Kết quả 76 mm 2 mm 30 2,45 Góc nghiêng của răng 0 Số răng của các bánh răng Hệ số dịch chỉnh Đờng kính vòng chia Đờng kính vòng đỉnh Đờng kính vòng chân Z1 Z2 dc da df 22 54 dc1 = 44, dc1 = 108 da1 = 48, da1 = 112 df1 = 39.5, df1 = 31 107.5 C Tính trục: Tính toán thiết kế trục nhằm mục đích xác định đờng kính và có chiều dài và các đoạn trục đáp ứng các yêu cầu về độ bền, kết cấu, lắp ghép... cách trục Mô đun pháp Kí hiệu và công thức tính aw mn Kết quả 110 mm 2 mm Chiều rộng vành răng bw Tỉ số truyền i 35ữ40 mm 1 Góc nghiêng của răng Z1 Z2 dc da df Số răng của các bánh răng Hệ số dịch chỉnh Đờng kính vòng chia Đờng kính vòng đỉnh Đờng kính vòng chân 0 55 mm 55 mm 110 mm 114 mm 105 mm I.2 Tính toán bộ truyền bánh răng côn: Theo mẫu máy DMU 60T: bộ truyền bánh răng côn đợc dùng để lắp đầu phay... trên trục bánh răng chủ động: T = 9,55.106.P/n với đờng truyền tốc thấp: T = 9,55.106.13.0,96.0,98/(1498/2,4545.1,125) = 215302 Nmm a = Ka (u 1) 3 mm T1 K H [ H ] 2 u. ba = 49,5.(2,45+1) 3 215302.1,05 = 108 1207,5 2 2,45.0,25 Chọn theo dãy tiêu chuẩn: a = 100 mm I.3.2 Xác định các thông số bộ truyền: - Theo 6.17 TKHDĐCK I, m = (0,01 ữ 0,02)a = 1 ữ 2 mm chọn theo máy đã nghiên cứu: m = 2 - Xác định... (6.6) và (6.8) 30 F1 = 2.T1.KF.Y.Y.YF1/(bw.dw1.m) = 2.215302.1,01.0,565.1.3,635 = 309.3 19.76.2 MPa < [F1] = 342 MPa Nhng ta chọn bw theo máy đã nghiên cứu: bw = 30 mm I.3.5 Kiểm nghiệm theo độ bền quá tải: Khi làm việc bánh răng có thể bị quá tải ( thí dụ lúc mở máy, hãm máy v.v.) với hệ số quá tải Kqt = Tmax/T = 1, trong đó T là mômen xoắn danh nghĩa, Tmax là momem xoắn quá tải Vì vậy cần kiểm nghiệm... 73.55 mm 1150 2.1.0,2 Chọn theo dãy tiêu chuẩn và theo máy đã nghiên cứu: a = 110 mm I.1.3.2 Xác định các thông số bộ truyền: - Theo 6.17 TKHDĐCK I, m = (0,01 ữ 0,02)a = 0,11 ữ 0,22 mm chọn m = 2 - Xác định số răng z1: Z1 = 2.110 2.a = = 55 răng 2(1 + 1) m( u + 1) Z1 = Z2 = 55 răng; Tính lại khoảng cách trục a = (z1 + z2)m/2 = (55 + 55)2/2 = 110 mm I.1.3.3 Kiểm nghiệm răng theo độ bền tiếp xúc: Phép... răng ở đờng truyền tốc độ thấp: 24 I.1 Chọn vật liệu: Bộ truyền nằm trong hộp tốc độ có yêu cầu nhỏ gọn có tính động học cao và theo quan điểm thống nhất hoá trong thiết kế, ở đây chọn vật liệu của các bánh răng là nh nhau, cụ thể theo bảng 6.1 TKHDĐCK I , chọn: Thép 25XT(có các thành phần hoá học chủ yếu nh sau: %C = 0.25 % %Cr = 1.0% %Mn = 1.0 % %Ti = 1.0% và các chất khác) Phơng pháp nhiệt luyện: Thấm... - Kiểm nghiệm trục theo độ bền mỏi - Kiểm nghiệm trục theo độ bền tĩnh - Kiểm nghiệm trục về độ cứng + Kiểm nghiệm về độ cứng uốn + Kiểm nghiệm về độ cứng xoăn I.1.Chọn vật liệu: Với kiểu máy DMU 60T làm việc với chế độ tải trung bình, nên ta chọn thép 40X thẩm Nitơ đạt độ rắn 55 ữ 67 HRC; Cơ tính của thép; Giới hạn bền: b = 1000 MPa Giới hạn chảy: ch = 800 MPa I.2 Tính và thiết kế trục: I.2.1 Xác... = 0,2.110.(1189/1150)2 = 23 mm là đủ bền nhng theo máy đã nghiên cứu ta chọn chiều rộng vành răng bằng 35 mm I.1.3.4 Kiểm nghiệm răng theo độ bền uốn: Để đảm bảo độ bền uốn cho răng, ứng suất uốn sinh ra tại chân răng không vợt quá một giá trị cho phép: F1 = 2.T1.KF.Y.Y.YF1/(bw.dw1.m) [F1] F2 = F1.YF2/YF1 [F2] Trong đó: - T1 : mô men xoắn trên bánh chủ động; T = 9,55.106.13.0,96.0,982/(998/2,45452.1,125)