CHƯƠNG IV THIẾT KẾ CÁC CỤM CHI TIẾT CHÍNH
4.2. Thiết kế các cụm trục X,Y
4.2.1. Phân tích chọn bộ truyền
Chuyển động của đầu cắt trên trục X và Y là chuyển động tịnh tiến khứ hồi, trong khi đó cơ cấu sinh lực là các động cơ điện, do đó yêu cầu phải có cơ cấu biến chuyển
Luận văn Thạc sỹ: “Thiết kế chế tạo mô hình Máy cắt kính” GVHD: Lê Thanh Sơn động quay của động cơ thành chuyển động tịnh tiến của con trượt một cách chính xác.
Để thực hiện điều này, có thể sử dụng các bộ truyền sau:
- Bộ truyền đai
- Bộ truyền bánh răng- thanh răng - Bộ truyền vitme- đai ốc
- Bộ truyền xích 4.2.1.1. Bộ truyền đai a, Nguyên lý hoạt động
Bộ truyền đai làm việc theo nguyên lý ma sát. Bộ truyền đai bao gồm hai bánh đai: bánh dẫn 1, bánh bị dẫn 2 được lắp lên hai trục và dây đai. Công suất được truyền từ bánh dẫn tới bánh bị dẫn thông qua dây đai nhờ ma sát giữa dây đai và bánh đai( đối với đai dẹt và đai thang), hoặc nhờ vào sự ăn khớp giữa dây đai và bánh đai( đối với đai răng). Bộ truyền đai cần phải có lực căng đai ban đầu.
Bộ truyền đai bao gồm các bộ phận chính sau:
+ Bánh đai dẫn, có đường kính d1, được lắp trên trục dẫn I, quay với số vòng quay n, công suất truyền chuyển động P1, mômen xoắn trên trục T1.
+ Bánh đai bị dẫn, có đường kính d2, được lắp trên trục dẫn II, quay với số vòng n2, công suất truyền chuyển động P2, mômen xoắn trên trục T2.
+ Dây đai, móc vòng qua hai bánh đai.
+ Bộ phận căng đai.
b, Phân loại
Theo tiết diện ngang dây đai, ta phân ra:
- Đai dẹt (H 4.1a )
- Đai hình thang (H.4.1b) - Đai hình lược ( H.4.1c ) - Đai tròn (H.4.1c )
Luận văn Thạc sỹ: “Thiết kế chế tạo mô hình Máy cắt kính” GVHD: Lê Thanh Sơn - Đai răng (H.4.2).
Hình 4.3 : Các dạng đai
Hình 4.4 : Bộ truyền đai răng c, Ưu nhược điểm và phạm vi sử dụng
Bộ truyền đai là một trong những bộ truyền cơ khí được sử dụng sớm nhất và hiện nay vẫn được sử dụng rộng rãi.
Ưu điểm:
- Có thể truyền động giữa các trục xa nhau( >15m).
- Làm việc êm và không ồn nhờ độ dẻo của đai, do đó có thể truyền động với vận tốc lớn.
- Tránh cho các cơ cấu không có sự dao động lớn sinh ra do tải trọng thay đổi nhờ vào tính chất đàn hồi của đai.
Luận văn Thạc sỹ: “Thiết kế chế tạo mô hình Máy cắt kính” GVHD: Lê Thanh Sơn - Đề phòng sự quá tải của động cơ nhò vào sư trượt trơn của đai khi quá tải (trừ
đai răng).
- Kết cấu và vận hành đơn giản (do không cần bôi trơn), giá thành tương đối thấp so với các bộ truyền khác.
Nhược điểm:
- Kích thước bộ truyền lớn( kích thước lớn hơn khoảng 5 lần bộ truyền bánh răng nếu cùng công suất).
- Hiện tượng giãn của đai ảnh hưởng đến khả năng truyền động. Yêu cầu cần phải có cơ cấu căng đai.
- Khả năng tự hãm thấp.
- Tải trọng tác dụng lên trục và ổ trục lớn ( lớn hơn 2-3 lần so với bộ truyền bánh răng) do ta phải căng đai với lực căng ban đầu Fo.
- Tuổi thọ thấp ( từ 1000-5000 giờ).
Phạm vi sử dụng:
Bộ truyền đai thường sử dụng khi khoảng cách giữa hai trục tương đối xa. Công suất truyền không quá 50kW và thường đặt ở trục có số vòng quay cao. Tỉ số truyền đai dẹt u < 5, có bộ căng đai < 10, đai thang < 10, đai răng < 20-30.
4.2.1.2. Bộ truyền bánh răng- thanh răng a, Nguyên lý hoạt động
Bộ truyền bánh răng- thanh răng bao gồm một bánh răng ăn khớp ngoài với một thanh răng thẳng. Bộ truyền có chức năng biến chuyển động quay của bánh răng thành chuyển động tịnh tiến của thanh răng nhờ vào sự ăn khớp của các răng trên bánh răng và thanh răng.
Luận văn Thạc sỹ: “Thiết kế chế tạo mô hình Máy cắt kính” GVHD: Lê Thanh Sơn
Hình 4.5.Bộ truyền bánh răng- thanh răng b, Ưu nhược điểm và phạm vi ứng dụng
Ưu điểm:
- Khả năng tải lớn.
- Có thể hoạt động ở vận tốc lớn và công suất cao.
- Hiệu suất lớn, có thể lên tới 97÷99% do không xảy ra sự trượt trơn.
- Tuổi thọ cao.
Nhược điểm:
- Tiếng ồn lớn khi làm việc ở vận tốc cao.
- Khả năng tự hãm kém.
- Kết cấu phức tạp, khi cần hành trình lớn thì kích thước tương ứng của thanh răng cũng phải lớn.
- Giá thành đắt.
4.2.1.3.Bộ truyền vít me- đai ốc a, Nguyên lý hoạt động
Bộ truyền vít me- đai ốc bao gồm một đai ốc lắp vào một trục vít, có chức năng biến chuyển động quay của trục vít me thành chuyển động tịnh tiến của đai ốc.
Trong các máy công cụ điều khiển số, người ta thường sử dụng hai dạng vít me đai ốc:
- Vít me đai ốc thường: các răng của trục vít me và đai ốc có tiếp xúc mặt.
- Vít me đai ốc bi: các răng của trục vít me và đai ốc có tiếp xúc lăn thông qua các bị được lắp giữa hai chi tiết.
Luận văn Thạc sỹ: “Thiết kế chế tạo mô hình Máy cắt kính” GVHD: Lê Thanh Sơn b, Ưu nhược điểm và phạm vi sử dụng
Vít me đai ốc thường - Giá thành rẻ, dễ chế tạo.
- Khả năng tự hãm tốt.
- Ứng suất tiếp xúc lớn, ma sát lớn, hiệu suất thấp.
- Khó khử được khe hở giữa trục vít me và đai ốc.
- Khó sử dụng ở vận tốc lớn do ma sát lớn và độ chính xác không cao.
- Độ cứng vững dọc trục không cao.
Vít me đai ốc bi
- Mất mát do ma sát nhỏ, hiệu suất cao, cỡ 90%.
- Lực ma sát không phụ thuộc vào vận tốc.
- Có thể loại trừ khe hở giữa trục vít me và đai ốc, và tạo sức căng ban đầu do đó có độ cứng vững dọc trục cao.
- Làm việc tốt ở vận tốc cao.
- Đảm bảo độ chính xác làm việc lâu dài.
- Khả năng tự hãm tốt.
- Giá thành đắt, khó chế tạo.
4.2.1.4. Bộ truyền xích a, Nguyên lý hoạt động
Bộ truyền xích truyền chuyển động từ trục chủ động (1) sang trục bị động (2) nhờ vào sự ăn khớp giữa các răng trên đĩa xích và các mắt xích.
Luận văn Thạc sỹ: “Thiết kế chế tạo mô hình Máy cắt kính” GVHD: Lê Thanh Sơn
Hình 4.6. Bộ truyền xích b, Ưu, nhược điểm và phạm vi sử dụng
Ưu điểm
- Không xảy ra hiện tượng trượt như bộ truyền đai, có khả năng hoạt động khi quá tải đột ngột, công suất lớn.
- Không đòi hỏi căng xích nên lực tác dụng lên trục và ổ nhỏ.
- Góc ôm không có nhiều ý nghĩa như trong bộ truyền đai nên có thể truyền cùng lúc cho nhiều bánh xích bị dẫn.
- Kích thước nhỏ gọn hơn bộ truyền đai có cùng công suất.
Nhược điểm
- Bản lề xích bị mòn gây nên tải trọng động, ồn.
- Tỉ số truyền không ổn định, vận tốc tức thời của bánh xích và đĩa xích bị thay đổi.
- Phải bôi trơn thường xuyên và phải có bánh điều chỉnh xích. Mau bị mòn trong môi trường nhiều bụi hoặc bôi trơn không tốt.
Phạm vi sử dụng
- Có thể truyền chuyển động ở khoảng cách xa cho nhiều trục cùng lúc trong trường hợp n<500v/ph.
- Công suất truyền thông thường P<100kW.
Luận văn Thạc sỹ: “Thiết kế chế tạo mô hình Máy cắt kính” GVHD: Lê Thanh Sơn