Chương 11 truyền động trục vít

Chương 11

Nội dung
11.1. Khái niệm chung

11.2. Cơ học truyền động trục vít

11.3. Tính bộ truyền trục vít


Chương 11
11.1. Khái niệm chung
Giới thiệu bộ truyền trục vít
Truyền chuyển động giữa 2 trục vng
góc or chéo nhau trong khơng gian.
Trục vít dẫn 1: d1 làm liền trục dẫn I; n1;
C/suất truyền động P1; Mơmen xoắn T1
Bánh vít bị dẫn 2: d2 lắp trên trục bị dẫn II;
n2; C/suất truyền động P2; Mơmen xoắn T2

Bộ truyền trục vít - bánh vít

Trên trục vít có các đường ren (răng của trục vít), trên bánh vít có các răng
như bánh răng, khi truyền động ren trục vít ăn khớp với răng bánh vít.
Nguyên tắc làm việc:
Trục quay I quay với n1, ren của trục vít ăn khớp với ren của bánh vít,
đẩy răng bánh vít chuyển động, làm bánh vít quay, kéo trục II quay với n


Chương 11

11.1. Khái niệm chung

11.1.1. Phân loại, ưu nhược điểm bộ truyền trục vít
Bộ truyền trục vít trụ: trục vít có dạng hình trụ trịn
xoay, đường sinh thẳng.
Bộ truyền trục vít Glơbơit (Bộ truyền trục vít lõm):
trục vít hình trụ trịn, đường sinh là một cung trịn.
Bộ truyền trục vít Acsimet: trong m/phẳng chứa đ/tâm
của trục vít biên dạng ren là một đoạn thẳng, trong
m/phẳng vng góc với đ/tâm biên dạng ren là
đường xoắn Acsimet
Bộ truyền trục vít thân khai:
Bộ truyền trục vít cơnvơlút:
Trục vít Acsimet


Chương 11

11.1. Khái niệm chung

11.1.2. Các thơng số hình học chủ yếu của bộ truyền trục vít
* Mơđun của răng bánh vít:m, mm; x/định trên mặt phẳng pháp mn=m.cosβ;
trên m/phẳng mút m, lấy theo dãy số tiêu chuẩn: m =1; 1,25; (1,5); 1,6; 2; 2,5;
(3); (3,5); 4; 5; (6); 6,3; (7); 8; 10; 12,5; 16; (18); 20; 25.
* Đ/kính vịng trịn chia d1 =mq, d2 =a.z2, mm
* Đ/kính vịng trịn lăn dw1 = d1, dw2 =d2, mm
* Đ/kính vịng trịn đỉnh ren da1,đỉnh răng da2, mm
* Đ/kính vịng trịn chân răng df1, df2, mm
* Đ/kính vịng trịn lớn nhất da2max, mm

* Khoảng cách trục aw =(d1 +d2)/2 = (q+z2)/m/2
(mm): k/cách tâm trục vít và bánh vít
* Chiều dài phần cắt ren của trục vít(chiều rộng trục vít) B 1 ; chiều rộng
vành răng của bánh vít B2 , mm


Chương 11

11.1. Khái niệm chung

11.1.3. Kết cấu của trục vít, bánh vít

Kết cấu của trục vít làm liền trục
Trục vít làm bằng thép, chế tạo liền với trục dẫn
vì đ/kính chân ren của trục vít rất nhỏ so với trục
Kết cấu của bánh vít thơng dụng
Bánh vít được lắp ghép từ hai phần: Vành răng bánh vít 1 bằng hợp kim
đồng để giảm ma sát và may ơ 2 bằng thép hoặc gang để chịu tải trọng
TH đặc biệt: bánh vít quá nhỏ chế tạo bánh vít liền khối bằng hợp kim
đồng or bánh vít q lớn, có thể chế tạo liền khối bằng gang.


Chương 11

11.2. Cơ học truyền động trục vít

11.2.1. Vận tốc, tỷ số truyền và hiệu suất của bộ truyền trục vít
Số vịng quay của trục vít: n1 , bánh vít n2 (v/p)
Công suất trên trục dẫn: P1 , bị dẫn P2 (kW)
Mômen xoắn trên trục dẫn: T1 , bị dẫn T2 (Nmm)

Tỷ số truyền u : u = n1 /n2 = z2 /z1
Hiệu suất truyền động η : η = P2 /P1
Hiệu suất bộ truyền trục vít bánh vít: η = tgγ /tg(γ +ϕ)
ϕ : góc ma sát trên mặt tiếp xúc giữa ren và răng
Nếu có tổn hao cơng suất do khuấy dầu, thì η = 0,98.tgγ /tg(γ +ϕ)
Vận tốc vòng của bánh dẫn v1 , bị dẫn v2, (m/s)
Bộ truyền trục vít vận tốc trượt rất lớn : vtr = v1 /cosγ


Chương 11

11.2. Cơ học truyền động trục vít

11.2.2. Tải trọng và ứng suất trong bộ truyền trục vít
Tải trọng danh nghĩa của bộ truyền trục vít: cơng
suất P or mơ men xoắn T1 ; T2 ghi trong nhiệm vụ
thiết kế
Để kể đến tải trọng động thêm vào công thức

Lực tác dụng trên mặt
tính tốn hệ số tải trọng động Kv
răng bánh răng
Để kể đến sự tập trung tải trọng lên một phần của răng thêm vào hệ số
Kβ (hệ số kể đến sự phân bố tải không đều trên chiều dài răng).
Tải trọng tác dụng lên răng sẽ gây nên ứng suất tiếp xúc σH trên mặt răng
và ứng suất uốn σF trên tiết diện chân răng (σHmax tại tâm ăn khớp)
σH thay đổi theo chu trình mạch động khi bộ truyền làm việc 1 chiều
σF thay đổi theo chu trình đối xứng khi bộ truyền làm việc 2 chiều

Chương 11

11.2. Cơ học truyền động trục vít

11.2.3. Lực tác dụng lên trục và ổ mang bộ truyền trục vít
Lực tiếp tuyến Ft :
Quan hệ giữa Ft1 và Ft2 :
ϕ : góc m/sát trên b/mặt t/xúc của ren trục
vít và răng bánh vít
Lực hướng tâm Fr :

Lực tác dụng lên trục và ổ bộ
truyền trục vít

Fr1 = Fr2 = Ft2 .tgα /cosγ
Lực dọc trục Fa :
Fa1 = Ft2 = 2T2 /d2

Lực Fa1 tác dụng lên trục vít có giá trị rất

Fa2 = Ft1 = 2T1 /d1

lớn, dễ làm trục vít mất ổn định


Chương 11

11.3. Tính bộ truyền trục vít

11.3.1. Các dạng hỏng và chỉ tiêu tính tốn bộ truyền trục vít

Dính xước bề mặt
Do ứ/suất lớn, t0 cao làm v/liệu tại chỗ t/xúc đạt đến trạng thái chảy dẻo, k/loại
bị bứt ra dính lên mặt ren, tạo thành các vấu cào xước mặt răng bánh vít
Mịn răng bánh vít và ren trục vít
Do v/tốc trượt rất lớn,a/suất t/bình cao,bơi trơn k0 đầy đủ, v/liệu có cơ tính thấp
Biến dạng mặt răng
Do bộ truyền có áp suất trên mặt tiếp xúc lớn, và vận tốc làm việc thấp
Gẫy răng bánh vít
Do quá tải or bị mỏi, khi ứ/suất uốn trên tiết diện chân răng > giá trị cho phép.
Tróc rỗ mặt răng
Do làm bằng Cu thanh có độ bền chống dính cao, σH nhỏ. bơi trơn đầy đủ.
Kẹt ổ

Trục vít bị uốn cong


Chương 11

11.3. Tính bộ truyền trục vít

11.2.2. Tính theo độ bền tiếp xúc và độ bền uốn của răng bánh vít
* Kiểm tra điều kiện bền
Theo độ bền tiếp xúc

σΗ2 ≤ [σH2]

σH2 : ứ/suất tiếp xúc tại điểm nguy hiểm trên mặt răng
[σH2]: ứ/suất tiếp xúc cho phép của mặt răng bánh vít
Theo độ bền uốn

σF2 ≤ [σF2]

σF2: ứ/suất uốn ở thời điểm ng/hiểm trên t/diện c/ răng b/vít
[σF2]: ứ/suất uốn cho phép của răng b/vít, tính theo sb mỏi


Chương 11

11.3. Tính bộ truyền trục vít

11.2.2. Tính theo độ bền tiếp xúc và độ bền uốn của răng bánh vít
* Tính bộ truyền trục vít theo sức bền tiếp xúc
- Ứng suất tiếp xúc sinh ra trên mặt răng:
E = 2.E1.E2/(E1+E2) mơđun đ/hồi t/đương của v/liệu trục vít và bánh vít, MPa
E1 ; E2 :mơđun đàn hồi của v/liệu trục vít và bánh vít
cường độ tải trọng trên đường t/xúc của răng, N/mm
KHv : h/số kể đến tải trọng động dùng để tính ứ/suất t/xúc,
KHβ :h/số kể đến phân bố tải trong k0 đều trên chiều dài răng
Bán kính cong t/đương của hai bề mặt tại điểm tiếp xúc
ρ1 bán kính cong của biên dạng ren trục vít, ρ1 = ∞
ρ2 bán kính cong của điểm giữa răng bánh vít, ρ2 = d2.sinα/(2cosγ )
=>

- Ứng suất tiếp xúc cho phép [σH]
xác định bằng thực nghiệm


Chương 11

11.3. Tính bộ truyền trục vít

11.2.2. Tính theo độ bền tiếp xúc và độ bền uốn của răng bánh vít
Bài tốn kiểm tra bền
Tính σH sinh ra trên điểm nguy hiểm của mặt răng bánh vít
Xác định [σH2] của bánh vít
So sánh giá trị σH ; [σH2] và kết luận
Bài toán thiết kế
Chọn vật liệu và cách nhiệt luyện và xác định [σH2]
Giả sử σH ≤ [σH2] thỏa mãn, với d1 = m.q; d2 =m.z2; m = 2aw/(q+z2), tính được:

Trình tự thiết kế bộ truyền trục vít (xem trong tài liệu)