thiết kế máy công cụ, chương 7

Chng 8:
Tính sức bền cho cơ cấu vít
me đai ốc
3.1.Xác định lực tác dụng lên trục vít me
- Tính theo lực cắt: lực tác dụng lên trục vít me đ-ợc xác định khi
cắt ren với tiêu chuẩn sau:
)(6.5,0
)/(4,0
30
1
12
mmtb
vmmStS
t
p
p
p



- Vật liệu:thép có
)/(75
2
mmkg
b


ren d60

54
tb

d
- Góc nâng của ren:


arctg


tb
p
d
tk
.
.
arctg
0319
45.
12.5
0




- Lực cắt
yx
p
SbCP ..
- Lực kéo khi tiện ren đ-ợc tính theo lực cắt.Lúc cắt ren lực cắt
đ-ợc tính theo công thức tiện rãnh.Lúc này lực cắt
Z
P

tiếp tuyến với
còng ren và nghiêng 1 góc đúng bằng
0319
0



.Ta có các thành
phần lực sau:


sin
cos.
ZXM
ZZM
PP
PP


- Lực cắt khi tiện rãnh đ-ợc tính theo công thức:
yx
pZ
SbCP ..
.Trong
đó
)(20150319sin.6036sin.
)(56900319cos.6036cos.
)(60364,0.6.2000
4,0;75,0;1;6;2000
0

0
75,01
NPP
NPP
NP
SyxbC
ZXM
ZZM
Z
p










- Lực tác dụng lên trục vít me đ-ợc tính:
).(.
ZMXMn
PGfPKQ
Trong đó
n
K
=1,15 là hệ số kể đến tác dụng của mômen lật.
f=0,18 là hệ ssó ma sát với sống tr-ợt.
G=2500N=250kg là trọng l-ợng phần dịch chuyển.

Do đó Q=1,15.2015+0,18.(2511+5690)=3792(N)
- Tính vít me theo độ bền mòn:nhằm đảm bảo áp suất trên mặt ren
trong phạm vi cho phép.
Đ-ờng kính trung bình của ren

)(
.
.8,0 mm
P
Q
d
tb


với Q=lực kéo=3792N
4,15,1
tb
d
L

với vít me chọn
2

L : chiều dài đai ốc

P
: áp suất cho phép trên mặt ren
Với vít me bằng thép,đai ốc bằng đồng thì

)/(10.3

26
mmNP
Thay vào ta có
)(02,0
10.3.2
3792
.8,0
6
md
tb

- Theo tiêu chuẩn chọn vít me có:
4
.
)(5,37;11
)(31);(44
2
2
d
F
mmdcmF
mmdmmd
tb
ic




(F:diện tích mặt cắt ngang)
Góc nâng của ren trên

545
5,37.
1
.
:
0
2







arctg
d
t
arctgd
tb
tb
Góc ma sát trên ren:
0
7

,ta có:
Hiệu suất cơ cấu truyền động:
45,0
)7845(
845
)(

00
0







tg
tg
tg
tg



Mômen xoắn trên trục vít me:
).(16102
45,0.2
12.3792
.2
.
mmN
tQ
M
V
X

Tính sức bền trục vít me.Vít me chịu kéo nén và xoắn nên nó còn
đ-ợc tính theo ứng suất t-ơng đ-ơng:

)/(75,550)
1,3
16102.8
(3792.
11
1
)/(7500
4
10.3
4
)
.8
(.
1
222
2
4
22
mmN
cmN
d
M
Q
F

td
T
i
X
td








td
vít me đủ bền.
-Tính vít me theo độ cứng:sai số các b-ớc ren do kéo nén là

t
EF
tQ
T
V

.

t
:sai số b-ớc ren cho phép =0,006(mm)
)(0002,0
11.10.1,2
12.3792

3
mmT

tt
vít me đủ cứng.
- Tính ổn định của vít me:đối với vít me dài,chịu nén,khi đó lực kéo
tới hạn là:
2,45310
64
).(
..
4
2





d
J
Ly
JE
Q
V
th
V
L
:chiều dài vít me làm việc
V
L

=1500mm
y:hệ số thu gọn chiều dài phụ thuộc vào đặc tính kẹp chặt của đầu
vít me (khi ngàm cứng một đầu ta có y=0,5).
)(53116
)1500.5,0(
2,45310.10.1,2.
2
6
NQ
th



Độ dự trữ ổn định
y
n
:
14
3792
53116

Q
Q
n
th
y

45,2
yy
nn

đảm bảo.
Kết luận:Nh- vậy sau các b-ớc tính toán,kiểm tra suy ra trục vít me
đạt yêu cầu trong suốt quá trình làm việc.
4.Tính ly hợp siêu việt:
Cơ cấu ly hợp siêu việt trong xích chạy dao nhanh ta thấy
rằng động cơ điện chạy dao nhanh và động cơ điện chính truyền
chuyển động tới một khâu chấp hành là trục trơn.Tốc độ hai đ-ờng
truyền khác nhau.Nếu không có cơ cấu phân tách chuyển động sẽ
làm trục trơn xoắn gãy.Vì vậy ng-ời ta dùng cơ cấu ly hợp siêu
việt.Vị trí cơ cấu này là trên trục XVI gần đầu ra trục trơn.
4.1. Nguyên lý làm việc:
Chuyển động từ động cơ chính truyền vào vỏ ngoài theo
chiều mũi tên
1
n
.Vì lò xo luôn luôn đẩy viên bi chèn ép vít giữa mặt
trong của vỏ ly hợp vào mặt lõi.Phối hợp cùng với chiều quay
1
n
có
xu h-ớng lăn kẹt vào giữa hai mặt tiếp xúc.Do đó chuyển động
quay truyền từ vỏ ngoài vào lõi tới trục trơn quay với tốc độ công
1
n
tác
1
n
.Nếu vỏ ngoài quay ng-ợc với
1
n

sẽ không truyền chuyển
động quay vào lõi.
Trong khi đang quay công tác,muốn quay nhanh bằng động
cơ chạy nhanh cùng hay ng-ợc chiều
1
n
.Với tốc độ
2
n
>>
1
n
viên bi
luôn nằm trong khoảng không gian lớn của rãnh trên vỏ và lõi tách
rời nhau,ở ngoài vỏ vẫn quay
1
n
nh-ng bên trong lõi và trục trơn
quay theo tốc độ chạy nhanh.
2
n
-thực hiện chạy dao nhanh.
4.2. Tính toán ly hợp siêu việt:
Khi ly hợp hoạt động điều
kiện chủ yếu để con lăn ly hợp
thăng bằng là các thành phần lực
1
R
,
2

R
phải nằm trên 1 đ-ờng thẳng
và ng-ợc chiều nhau để con lăn tự
hãm qua vỏ và lõi ly hợp.
Điều kiện cần thiết
minmin
(2


: góc nhỏ nhất giữa hai
góc ma sát).
2
//

mà
11
arctgf


22
arctgf

(
21
, ff
:các hệ số ma sát tr-ợt giữa con lăn với vỏ và lõi ly hợp).
Cos

> cos2
min

min
2cos




dD
da
Kích th-ớc D và a chọn tr-ớc.
min
2
min
min
cos22cos1
2cos.


aD
D
aD
d





Để ly hợp làm việc tốt lấy
)9,07,0(
2

min



Chiều dài con lăn L

1,5d để con lăn không bị xoay theo đ-ờng
trục của nó.
4.3. Tính ứng suất tiếp xúc: N
1
=N
2
=N
)
11
.(.59,0
..
)..(
.59,0
1max
DdL
NE
dDL
EdDN
q



- Môđun đàn hồi thép E=
)/(10.1,2

25
mmMN
R
N
R
2
fN
fN
1
2 2
1
1
2
N
1
D/2
O
dD
EN
q
1
.
.
.59,0
2max


1max
q
:ứng suất tiếp xúc của con lăn và vỏ

2max
q
: ứng suất tiếp xúc giữa con lăn và lõi
- Mômen truyền dẫn của cơ cấu ly hợp
siêu việt
M=f.Z.N.D/2
fZD
M
N
2


2


tgtgf

2/.
2

tgZD
M
N


Để đảm bảo
2/.
2

tgfD

M
N



1max2max
qq
0875,05
9962,0
0872,0
5cos
5sin
2/cos
2/sin
2/
0
0
0


tgtgf
tgtgf




f=0,09
Theo máy chuẩn: D = 60mm ; a =36 nên a/2 =18mm
min
2

cos2

aD
Dd



035
0
min



mmd 5,11
99,0.2
3660
60


L=1,5.11,5=17,25mm
NN 035,0
096,0.60.4
4,0.2