Đang tải...

Tài liệu cơ khí Bộ Truyền Ma Sát Bi Cầu

Thảo luận trong 'Cơ khí chế tạo' bắt đầu bởi haui, 19/1/11.

Thành viên đang xem bài viết (Users: 0, Guests: 0)

  1. haui
    Offline

    Tài xế O-H
    Expand Collapse

    Tham gia ngày:
    5/8/09
    Số km:
    3,304
    Được đổ xăng:
    128
    Mã lực:
    381
    Xăng dự trữ:
    -120 lít xăng
    Bộ truyền ma sát bi có nhược điểm chung của bộ truyền ma sát là chỉ truyền được lực bé. Khắc phục phần nào bằng cách bố trí nhiều bi cùng tham gia truyền động. Xin giới thiệu một số sau đây.
    1. Có hình bộ giảm tốc bi cầu với mô tả sau:
    Bộ giảm tốc bi cầu đặt trong moay ơ của bánh răng 8. Trên trục dẫn 4 có bạc 2 quay cùng nó nhờ chốt 11. Các viên bi 7 đặt trong vòng cách bi 1 lăn theo các đường lăn bi: đường kính d1 do bạc 2 và vòng di động 3, đường kính d2 do vòng cố định 9 và cuối cùng đường kính d3 trên bánh răng 8. Bánh răng này có ổ bi 10. Lực ma sát cần để truyền động do lực đàn hồi của lò xo đĩa 6, bị ép bởi đai ốc 5, sinh ra. Phạm vi giảm tốc từ 20 đến 250 lần.
    Lời bàn:
    Cơ cấu này có kết cấu đơn giản, gọn, dễ chế tạo. Nếu dùng để truyền công suất nhỏ, tỷ số truyền lớn thì hay hơn hẳn các bộ truyền khác.
    Bạc 2 không được cố định chiều trục trên trục 4. Các bi 10 làm nhiệm vụ này.

    Mời các bạn tính:
    - Tỷ số truyền ω8/ω4 của bộ truyền này để kiểm chứng khả năng giảm tốc nêu trên (ω4 là vận tốc góc trục 4, ω8 là vận tốc góc bánh răng 8).
    - Xác định lực giữa các khâu và mô men xoắn có thể có của trục ra (bánh răng 8) khi biết lực ép do lò xo 6 là Q.
    2. Bộ giảm tốc bi hành tinh 3 cấp.

    6 là trục dẫn.
    1 là trục bị dẫn, quay cùng chiều với trục dẫn.
    Ba cấp của bộ giảm tốc gồm ba vòng trong 7 cắt đôi, cần quay là ba vòng cách bi 2, các viên bi 5 và ba vòng ngoài 4 cố định.
    Lực ma sát ở chỗ tiếp xúc bi với các vòng do các lò xo đĩa 3 tạo nên.
    Tỷ số truyền ω1/ω6 = k^3
    k = (Rt.Rb)/[(Rn-Rb)(Rn-Rt)]
    Trong đó:
    k là tỷ số truyền của 1 cấp.
    Rt là bán kính vòng tròn tiếp xúc giữa bi với vòng trong ổ bi.
    Rn là bán kính vòng tròn tiếp xúc giữa bi với vòng ngoài ổ bi
    Rb là bán kính viên bi.
    Ví dụ bộ truyền trên hình giảm tốc được khoảng 16 lần.
    3. Bộ giảm tốc ma sát bi hành tinh.


    Trên trục dẫn của động cơ có lắp cố định: bạc 6 với vòng cách 9 và vòng trong 7 và 10 của ổ bi cầu.
    Vòng ngoài 8 và 11 của ổ bi đặt trong hai bạc mà giữa mặt đầu của chúng có các viên bi 3 nằm trong rãnh có độ sâu biến đổi, tự động tạo lực căng, làm vòng 8 và 11 quay cùng nhau. Vòng cách bi 1 cố định, các viên bi 2 tạo nên bộ truyền ma sát đơn giản, còn các viên bi 4 cùng vòng cách bi 5 tạo nên bộ truyền ma sát vi sai. Vòng cách bi 5 làm liền với trục bị dẫn của bộ giảm tốc với vai trò cần quay. Vòng trong 7 và vòng ngoài 8 là hai khâu dẫn của bộ truyền vi sai.
    Để giảm mất mát do ma sát giữa các viên bi, có đặt các vòng bi 12 (xem mặt cắt A-A).

    Sách nêu hình trên cho biết tỷ số truyền của bộ giảm tốc bi hành tinh này là:
    i = [(Db4 + Dn4)Dn2]/[Db4Dn2 - Db2Dn4]
    Db4, Dn4, Db2, Dn2 là các đường kính của đường lăn bi ngoài và trong ứng với bi 4 và 2.
    Ví dụ bộ truyền trên hình giảm tốc được khoảng 30 lần.
    Tính toán cho bộ truyền 1:
    A. Tính tỷ số truyền.


    Bạc 2 và 3 quay cùng trục dẫn 4 tiếp xúc với bi theo đường kính d1 làm điểm tiếp xúc N, R có vận tốc Vr = ω4.d1/2.
    ω4 là vận tốc góc trục 4.
    Vòng 9 cố định nên điểm tiếp xúc của bi với vòng này C có vận tốc tức thời bằng 0, là tâm quay tức thời của bi trong mặt phẳng vuông góc với trục quay của trục dẫn 4. Vẽ họa đồ vận tốc trong mặt phẳng này (hình bên phải). Vb là vận tốc của điểm B, điểm tiếp xúc của bi với bánh răng 8. Từ họa đồ vận tốc suy ra:
    Vb/Vr = BC/CR =(d3 – d2)/(d2 – d1)
    Vb = ω8.d3/2
    ω8 là vận tốc góc bánh răng 8.
    Tính được
    ω8/ω4 = [d1(d3 - d2)]/[d3(d2 - d1)]
    Ví dụ với d1 = 28, d2 = 45, d3 = 45,5 có ω8/ω4 = 0,018 tức bánh răng quay chậm hơn trục động cơ khoảng 55 lần.

    ► Từ họa đồ vận tốc thấy rằng vị trí các điểm tiếp xúc B, C quyết định trị số tỷ số truyền và cả chiều quay của bánh răng 8. Hiệu d3 – d2 càng nhỏ thì tỷ số truyền càng lớn.
    Tuy nhiên phải chế tạo đúng góc vát của chi tiết 8 và 9 để có chính xác đường kính d1, d2, d3 theo thiết kế. B. Xác định mô men xoắn có thể truyền được trên khâu bị dẫn (bánh răng 8) nếu lực ép từ lò xo 6 là Q.
    Cần xác định lực pháp tuyến ở các điểm tiếp xúc sau đó nhân với hệ số ma sát sẽ tính được lực vòng và nhân tiếp với bán kính điểm đặt lực vòng sẽ có mô men xoắn truyền được.

    Xét hệ gồm các vật 2, 3, 5, 6 hình 2a. Có các lực pháp tuyến N, R từ bi tác dụng vào hệ. Do bi bố trí đối xứng nên tổng thành phần vuông góc với trục quay I tự triệt tiêu lẫn nhau. Nên lực tác động vào lỗ của bạc 2 bằng 0. Cũng do mặt vát tiếp xúc bi của 2 và 3 đối xứng nên trị số lực R và N bằng nhau.
    Xét hệ chỉ gồm vật 3 (hình 2b). Vật 3 cân bằng dưới tác dụng của lực lò xo Q nằm ngang và các lực N. Thành phần vuông góc với trục quay I của các lực N tự triệt tiêu lẫn nhau. Theo phương ngang có:
    kNsinα = Q
    N = R = Q/(ksinα)
    k là số bi.

    Xét sự cân bằng của 1 viên bi (hình 2c). Có các lực sau tác dụng vào bi: N, R, B, C. Chúng đồng quy ở tâm bi. Phương trình chiếu lên phương ngang và đứng:
    2Ncosα = Bcosβ+Ccosγ
    Bsinβ = Csinγ
    B = (2Qsinγ)/[ksin(β+γ)]
    C = (2Qsinβ)/[ksin(β+γ)]
    Từ đây giải ra B và C.
    B = 2Q.(ctgα.sinγ)/[k.sin(β+γ)]
    C = 2Q.(ctgα.sinβ)/[k.sin(β+γ)] Mô men xoắn có thể truyền của bánh răng 8:
    M8 = k.B.f.d3/2 = Q.f.d3.(ctgα.sinγ)/sin(β+γ)
    f là hệ số ma sát động của cặp vật liệu tiếp xúc.
    Cặp kim loại khô f = 0,15 – 0,2
    Cặp kim loại có dầu f = 0,05 – 0,15

    C. Kiểm tra sức bền tiếp xúc để các lực ở mặt tiếp xúc N, R, B, C không gây ra ứng suất tiếp xúc σtx vượt quá ứng suất tiếp xúc cho phép [σtx]:
    σtx ≤ [σtx]
    Trị số ứng suất tiếp xúc σtx trong bộ truyền này, một cách an toàn gần đúng, có thể tính theo trường hợp tiếp xúc mặt cầu với mặt phẳng (đúng ra là tiếp xúc mặt cầu với mặt trụ trong nhưng không tìm thấy công thức này trong sổ tay sức bền vật liệu).
    σtx = 0,62.cănbậcba[(F.E.E)/(d.d)]
    trong đó:
    F là lực ở mặt tiếp xúc (1 trong các lực N, R, B, C ở trên)
    E là mô đun đàn hồi tương đương của hai vật liệu tiếp xúc có mô đun đàn hồi E1 và E2.
    E = 2E1.E2/(E1+E2)
    Thép có mô đun đàn hồi 2,1.10^4 KG/mm2 (10 mũ 4)
    d là đường kính viên bi.
    Ứng suất tiếp xúc cho phép [σtx] phụ thuộc vật liệu, độ cứng bề mặt vật liệu, trạng thái bôi trơn.
    Có tài liệu cho
    Với thép không tôi [σtx] = 100 KG/mm2.
    Với thép tôi (như trong ổ bi) [σtx] = 400 KG/mm2. Từ điều kiện về sức bền tiếp xúc sẽ tính được F. Từ F tính các lực Q ứng với các công thức tính N, B, C. Lấy Q bé nhất để tính M8.
    Thử tính với
    α = 34,80 độ
    β = 19,50 độ
    γ = 33,10 độ
    k = 6 (6 viên bi)
    [σtx] = 400 KG/mm2 (thép tôi)
    E = 2,1.10^4 KG/mm2
    Được
    F = 88 KG
    Tính theo công thức tính R, B, C có Qmin = 3F = 264 KG.
    Từ đó có M8 = 1200 KGmm = 1,2 KGm.
    ► Qua tính toán thấy:
    Ứng suất tiếp xúc cho phép ảnh hưởng lớn đến khả năng truyền động vì lực truyền được tỷ lệ với ứng suất tiếp xúc mũ 3. Ví dụ với thép không tôi, [σtx] = 100 KG/mm2, M8 chỉ được 19 KGmm.

    ___Nguyễn Đức Thắng – Meslab.Org___
     

Chia sẻ trang này