STEM
Cơ cấu truyền động (vít me, ray trượt, đai)
Vít me bi, ray trượt, dây đai là chi tiết máy được sử dụng rất nhiều trong nhiều thiết bị dân dụng, cơ cấu, máy móc công nghiệp. Với mỗi loại chi tiết sẽ có những đặc điểm để phù hợp với từng mục đích, điều kiện khác nhau. Kỹ sư thiết kế máy cần phải lựa chọn để tối ưu hoá nhất trong quá trình hoạt động.
Để giảm bơt công việc thiết kế, hiện nay trên thị trường các cơ cấu dẫn hướng, chuyển động tịnh tiến đã được thiết kế với nhiều loại khác nhau. Các kỹ sư thiết kế máy có thể mua module này để sử dụng, như vậy có thể bỏ qua được bước này. Trên mỗi sản phẩm cơ cấu dẫn hướng nhà sản xuất sẽ kèm đầy đủ các thông số kỹ thuật (bản vẽ, khả năng tải, chịu lực, tốc độ, yêu cầu kỹ thuật) nên chỉ cần sử dụng những thông số này để thiết kế các chi tiết còn lại
=>Xem chi tiết các cơ cấu dẫn hướng: Cơ cấu máy
Cơ cấu vít me – đai ốc trượt
Vít me – đai ốc là cơ cấu truyền động biến truyền động quay thành chuyển động tịnh tiến. Truyền đông vít me – đai ốc có 2 loại là vít me – đai ốc trượt và vít me đai ốc bi.
Cơ cấu vít me – đai ốc trượt có những đặc điểm:
– Độ chính xác truyền động cao, tỷ số truyền lớn.
– Truyền động êm, có khả năng tự hãm, lực truyền lớn.
– Có thể truyền động nhanh với vít me có bước ren hoặc số vòng quay lớn.
– Hiệu suất truyền động thấp nên ít dùng để thực hiện những chuyển động chính.
Kết cấu vít me – đai ốc trượt
Dạng ren: Vít me thường có 2 dạng ren chủ yếu là
Ren có dạng hình thang với góc 300 có ưu điểm: gia công đơn giản, có thể phay hoặc mài. Nếu dùng với đai ốc bổ đôi thì có thể đóng mở lên ren dễ dàng.
Ren có hình dạng vuông chỉ dùng ở những máy cắt ren chính xác và máy tiện hớt lưng.
Về mặt kết cấu nên chế tạo vít me với 2 cổ trục giống như nhau để sau một thời gian sử dụng, có thể lắp đảo ngược vít me lại nhằm làm cho bề mặt làm việc của vít me được mòn đều ở 2 bên
Ổ đỡ vít me: ổ đỡ vít me có tác dụng đảm bảo cho trục chuyển động với độ đảo hướng trục và độ hướng kính nhỏ.
Đai ốc vít me
Đai ốc liền: dùng trong cơ cấu vít me – đai ốc có chế độ làm việc ít, không yêu cầu độ chính xác cao, giữa các ren có thể có độ hở nhất định.
Ưu điểm của đai ốc liền là đơn giản, giá thành thấp, có thể tự hãm ỡ mức độ nhất định.
Đai ốc 2 nửa: sử dụng để đóng, tách đai ốc khỏi vít me khi tiện vít me trên máy tiên vạn năng.
Để giảm độ biến dạng của vít me có thể dùng những phương pháp sau:
- Nâng cao cứng vững của gối đỡ bằng cách dùng bạc với tỷ lệ l/d lớn (với l là chiều dài và d là đường kính trong của gối đỡ).
- Không bố trí vít me ở ngoài thân máy mà bố trí phía trong máy nhằm giảm momen lật của bàn máy.
- Dùng gối đỡ treo phụ cho những vít me quá dài và nặng.
Note: Tại Việt Machine chúng tôi sử dụng rất nhiều các vít me trong các chuyển động trục của các máy IN 3D, bạn có thể xem một số máy được chúng tôi sử dụng có cấu tạo như thế nào: Xem tại đây
Cơ cấu vít me bi
Cơ cấu vít me đai ốc bi có những đặc điểm sau :
- Tổn thất ma sát ít nên có hiệu suất cao, có thể đạt từ 90 – 95 %.
- Lực ma sát gần như không phụ thuộc vào tốc độ chuyển động nên đảm bảo chuyển động ở nhựng vận tốc nhỏ.
- Hầu như không có khe hở trong mối ghép và có thể tạo ra lực căng ban đầu, đảm bảo độ cứng vững hướng trục cao.
Vì những ưu điểm đó vít me đai ốc bi thường được sử dụng cho những máy cần có truyền động thẳng chính xác như máy khoan, doa tọa độ, các máy điều khiển chương trình số.
Giữa các rãnh của đai ốc 1 và vít me 2, người ta đặt những viên bi 3, vì vậy biến ma sát trượt trở thành ma sát lăn của những viên bi chuyển động một cách liên tục. Nhờ máng nghiêng 4 mà bi được dẫn từ rãnh cuối về rãnh đầu.
Rãnh của vít me – đai ốc bi được chế tạo dạng cung nửa vòng tròn hoặc rãnh
Để điều chỉnh khe hở vít me – đai ốc bi, đai ốc kép được sử dung. Giữa các đai ốc 1 và 2, đặt vòng căng 3. Khi xiết chặt vít 4, các rãnh của 2 đai ốc sẽ tì sát vào bề mặt bi, khử được khe hở giữa vít me và đai ốc đồng thời tạo được lực căng ban đầu.
Ray trượt dẫn hướng
Ray trượt dẫn hướng có 2 chức năng cơ bản
- Dùng để dẫn hướng cho các bộ phận máy như bàn máy, các cụm trục theo một quỹ đạo hình học cho trước.
- Định vị đúng các bộ phận tĩnh
Do vậy, ray trượt cần có các yêu cầu sau
- Đảm bảo độ chính xác tĩnh và độ chính xác di chuyển cho các bộ phận lắp trên đó. Yêu cầu này chủ yếu phụ thuộc vào độ chính xác gia công sống trượt, cách bố trí sống trượt phù hợp bề mặt chịu lực. Bố trí sao cho lực tác dụng lên sống trượt là nhỏ nhất và biến dạng sống trượt là ít nhất.
- Bề mặt làm việc phải có khả năng chịu mòn cao để đảm bảo độ chính xác lâu dài. Yêu cầu này phụ thuộc vào độ cứng bề mặt của sống trượt, độ bóng bề mặt của sống trượt, chế độ bôi trơn và bảo quản sống trượt.
- Kết cấu sống trượt đơn giản, có tính công nghệ cao.
- Có khả năng điều chỉnh khe hở khi mòn, tránh được phoi và bụi.
Bảo vệ và bội trơn sống trượt
Bảo vệ sống trượt khỏi bụi bẩn, phoi, … cũng như bôi trơn hợp lý bề mặt sống trượt có tác dụng làm giảm độ mòn đáng kể của sống trượt và giữ được độ chính xác ban đầu của sống trượt.
Các phương pháp bảo vệ sống trượt thường dùng như
- Lắp lá chắn bụi.
- Dùng các chổi quét, lau di động cùng bàn máy. – Các biện pháp che đậy sống trượt.
- Đồng thời với các biện pháp chống bụi là việc bôi trơn sống trượt hợp lý, thông thường đối với sống trượt tuyến tính hiện nay các nhà chế tạo đều có hướng dẫn bôi trơn cho từng dòng sống trượt để đảm bảo hiệu quả tốt nhất
Truyền động đai
Bộ truyền đai là bộ truyền cơ khí được sử dụng sớm nhất và hiện nay vẫn được sử dụng rông rãi, có nhiều loại đai như đai thang, đai dẹt, đai răng,….
So với các bộ truyền khác bộ truyền đai có những ưu điểm như
- Truyền động giữa các trục xa nhau
- Làm việc êm và không ồn do độ bền và dẻo của đai do đó có thể truyền động với vận tốc cao
- Tránh cho cơ cấu không có sự dao động nhờ vào sự trượt trơn của đai khi quá tải
- Kết cấu và vận hành đơn giản.
Tuy nhiên nó cũng tồn tại những nhược điểm như
- Hiệu suất bộ truyền thấp.
- Tỷ số truyền thay đổi do sự trượt đàn hồi giữa bánh đai và đai.
- Tuổi thọ đai thấp.
- Kích thước bộ truyền lớn.
- Tải trọng tác dụng lên trục lớn do phải căng đai ban đầu.