Chương 4: Bộ truyền bánh răng

Chia sẻ: Huu Giang | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:27

2
1.827
lượt xem
520
download

Chương 4: Bộ truyền bánh răng

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Sau khi học xong bài học này, sinh viên có khả năng: Phân biệt được các loại bộ truyền bánh răng, trình bày lại được ưu nhược điểm và phạm vi ứng dụng của bộ truyền bánh răng. Liệt kê được các thông số hình học và động học của bộ truyền bánh răng. Giải thích được về sự dịch chỉnh bánh răng, về sự hư hỏng và các chỉ tiêu tính toán bánh răng. Tra bảng, chọn được số liệu phù hợp để tính toán. Tính toán bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng, bộ truyền bánh răng nón...

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Chương 4: Bộ truyền bánh răng

  1. Chương 4: Bộ truyền bánh răng Chương 4: (5 tiết) BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG MỤC TIÊU: Sau khi học xong bài học này, sinh viên có khả năng: - Phân biệt được các loại bộ truyền bánh răng, trình bày lại được ưu nhược điểm và phạm vi ứng dụng của bộ truyền bánh răng. - Liệt kê được các thông số hình học và động học của bộ truyền bánh răng. - Giải thích được về sự dịch chỉnh bánh răng, về sự hư hỏng và các chỉ tiêu tính toán bánh răng. - Tra bảng, chọn được số liệu phù hợp để tính toán. - Tính toán bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng, bộ truyền bánh răng nón răng thẳng theo chỉ tiêu sức bền tiếp xúc và sức bền uốn. - Làm được các bài tập tính toán về bộ truyền bánh răng. - Trung thành với số liệu tính toán. NỘI DUNG: I. Đại cương 1. Định nghĩa và phân lọai 2. Ưu nhược điểm và phạm vi sử dụng II. Thông số hình học 1. Thông số bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng 2. Thông số bộ truyền bánh răng trụ răng răng nghiêng 3. Thông số bộ truyền bánh răng nón răng thẳng III. Dịch chỉnh trong bộ truyền bánh răng 1. Dịch chỉnh đều (theo chiều cao răng) 2. Dịch chỉnh góc IV. Lực tác dụng lên bộ truyền bánh răng 1. Lực tác dụng lên bộ truyền bánh răng trụ 2. Lực tác dụng lên bộ truyền bánh răng nón răng thẳng V. Các dạng hỏng và chỉ tiêu tính toán VI. Vật liệu chế tạo bánh răng VII. Trình tự tính bộ truyền bánh răng 1. Tính bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng 2. Tính bộ truyền bánh răng nón răng thẳng VIII. Ví dụ tính toán IX. Bài tập Câu hỏi ôn tập NHỮNG LƯU Ý VỀ GIẢNG DẠY VÀ HỌC TẬP: 1. Những khái niệm và định nghĩa cần lướt qua nhanh, vì sinh viên phải có giáo trình để học. Tập trung giải thích các thông số và vận dụng các công thức để tính toán. Giải một bài tập mẫu về bánh răng thẳng và một bài tập mẫu về bánh răng nón cho sinh viên. Hướng dẫn sinh viên cách tra bảng số liệu. Chuẩn bị tài liệu phát tay cho 1 tiết thảo luận. 2. Sinh viên phải đọc trước các nội dung trước khi đến lớp. Liên hệ thực tiễn và chú ý giải các bài tập trong giáo trình. Đọc thêm các tài liệu tham khảo. Giáo trình Chi tiết máy 42
  2. Chương 4: Bộ truyền bánh răng I. ĐẠI CƯƠNG 1. Định nghĩa và phân loại a) Định nghĩa: Bộ truyền bánh răng làm việc theo nguyên lý ăn khớp, truyền chuyển động và công suất nhờ sự ăn khớp giữa các răng trên hai bánh răng. (Hình 4.1) b a Hình 4.1: Bộ truyền bánh răng (a- ăn khớp ngoài; b- ăn khớp trong) b) Phân loại: - Theo vị trí tương đối giữa các trục: + Truyền động giữa các trục song song: truyền động bánh răng trụ (H 4.1) + Truyền động giữa các trục giao nhau: truyền động bánh răng côn (H 4.2a) + Truyền động giữa các trục chéo nhau: truyền động bánh răng côn xoắn (H 4.2b), trụ xoắn (H 4.2c) - Theo vị trí của các răng trên bánh răng: + Bộ truyền ăn khớp ngoài (H 4.1a) + Bộ truyền ăn khớp trong (H 4.1b) - Theo phương của răng so với đường sinh: + Răng thẳng + Răng nghiêng + Răng chữ V (H 4.2 d) + Răng cong + Răng xoắn - Theo biên dạng răng: + Bánh răng thân khai + Bánh răng xyclôít (sử dụng chủ yếu trong đồng hồ và dụng cụ đo) 4 Giáo trình Chi tiết máy 43
  3. Chương 4: Bộ truyền bánh răng + Bánh răng novicốp (biên dạng răng là cung tròn) có tác dụng làm tăng khả năng tải của bộ truyền. a b d c Hình 4.2: Phân loại bộ truyền bánh răng 2. Ưu nhược điểm và phạm vi sử dụng a) Ưu điểm: - Kích thước nhỏ, khả năng tải lớn - Tỷ số truyền không đổi - Hiệu suất cao (0,97 ÷ 0,99) - Có thể làm việc với vận tốc lớn, công suất lớn - Có tuổi thọ và độ tin cậy cao b) Nhược điểm: - Chế tạo phức tạp - Đòi hỏi độ chính xác cao - Có nhiều tiếng ồn khi vận tốc lớn Giáo trình Chi tiết máy 44
  4. Chương 4: Bộ truyền bánh răng c) Phạm vi sử dụng: Bộ truyền bánh răng được sử dụng trong hầu hết các thiết bị cơ khí. Trong đó bộ truyền bánh răng thân khai được sử dụng rộng rãi nhất, các bộ truyền còn lại tùy thuộc vào kết cấu máy. II. CÁC THÔNG SỐ HÌNH HỌC Hình 4.3: Các thông số hình học - Khoảng cách trục: A - Đường kính vòng lăn: D1, D2 - Đường kính vòng đỉnh: Da1; Da2 - Đường kính vòng chân: Di1; Di2 - Chiều cao răng: h = (Da - Di)/2. - Số răng: Z1; Z2 - Môdun: m. Hình 4.4: Răng của bánh răng 1. Thông số bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng m( Z 1 + Z 2 ) - Khoảng cách trục: A = (4.1) 2 D1 = mZ1 ; D2 = mZ2. - Đường kính vòng lăn: (4.2) Giáo trình Chi tiết máy 45
  5. Chương 4: Bộ truyền bánh răng - Chiều cao răng: h = ha + hi; ha = m ; hi = 1,25m. (4.3) - Đường kính vòng đỉnh: Da1 = D1 + 2ha = D1 + 2m; Da2 = D2 + 2ha = D2 + 2m (4.4) - Đường kính vòng chân: Di1 = D1 - 2hi = D1 - 2,5m; Di2 = D2 - 2hi = D2 - 2,5m (4.5) 2. Thông số bộ truyền bánh răng trụ răng răng nghiêng Bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng có một bộ thông số tương tự như bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng, được tính trên mặt đầu của bánh răng (mặt phẳng vuông góc với trục bánh răng). Một số thông số được xác định trên mặt phẳng pháp tuyến n-n, vuông góc với phương của răng. Gọi β là góc nghiêng của răng; ta có: Bước ngang pt: là bước đo trong tiết diện vuông góc với trục bánh răng, Bước pháp pn: là bước đo trong tiết Hình 4.5: Kích thước bộ truyền bánh diện vuông góc với phương của răng, răng trụ răng nghiêng Môdun ngang mt: là môdun đo trong tiết diện vuông góc với trục bánh răng, Môdun pháp mn: là môdun đo trong tiết diện vuông góc với phương của răng (hình 4.6). Ta có quan hệ: pn = pt cosβ mn = mt cosβ Đối với bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng, giá trị mn được tiêu chuẩn hóa. Các giá trị tính toán thì tính theo mt. - Khoảng cách trục: mt ( Z1 + Z 2 ) mn ( Z1 + Z 2 ) Hình 4.6: Các bước răng của bánh răng A= = (4.6) 2 cos β trụ răng nghiêng 2 - Đường kính vòng lăn: D1 = mt Z1 = mn Z 1 mn Z 2 ; D2 = mt Z2 = (4.7) cos β cos β - Chiều cao răng: h = ha + hi; ha = mn ; hi = 1,25mn (4.8) - Đường kính vòng đỉnh: Da1 = D1 + 2ha = D1 + 2mn ; Da2 = D2 + 2ha = D2 + 2mn (4.9) - Đường kính vòng chân: Di1 = D1 - 2hi = D1 - 2,5mn ; Di2 = D2 - 2hi = D2 - 2,5mn (4.10) 3. Thông số bộ truyền bánh răng nón răng thẳng Bộ truyền bánh răng nón răng thẳng có một bộ thông số tương tự như của bánh răng trụ răng thẳng, xác định trên mặt nón phụ lớn nhất (mặt mút lớn) Giáo trình Chi tiết máy 46
  6. Chương 4: Bộ truyền bánh răng của bánh răng, trong đó khoảng cách trục A được thay bằng chiều dài nón L. Bộ thông số này dùng để đo kiểm tra kích thước của bánh răng (Hình 4.7). Hình 4.7: Kích thước bộ truyền bánh răng nón Một số thông số được xác định trên mặt nón phụ trung bình. Các thông số có thêm chỉ số tb. Ví dụ, mô đun mtb, đường kính dtb, vv.. Các thông số này dùng tính toán kiểm tra bền và thiết kế bộ truyền bánh răng nón. Góc mặt nón chia của bánh dẫn δ1, của bánh bị dẫn δ2; độ. Thường dùng bộ truyền bánh răng nón có góc giữa hai trục Hình 4.8: Kết cấu bánh răng nón 0 θ = δ1 + δ2 = 90 Gọi me là môdun trên mặt mút lớn, các thông số trên mặt mút lớn được tính như sau: Chiều dài nón: L = 0,5me Z1 + Z 2 2 2 (4.11) ; n Z Tỷ số truyền: i = n = Z = tgδ 2 = ctgδ 1 ; 1 2 2 1 (4.12) Đường kính vòng chia: De1 = me Z1; De2 = me Z2; (4.13) Đường kính vòng đỉnh: Dee1 = me(Z1 + 2cosδ 1); Dee2 = me(Z2 + 2cosδ 2); (4.14) Đường kính vòng chân: Dei1 = me(Z1 - 2,5cosδ 1); Dei2 = me(Z2 - 2,5cosδ 2); (4.15) Chiều dài răng: B = (0,3 ÷ 0,33)L; (4.16) L − 0,5 B mtb = me Môdun trung bình: (4.17) L Đường kính vòng lăn trung bình: Giáo trình Chi tiết máy 47
  7. Chương 4: Bộ truyền bánh răng  B d tb1 = De1 1 − 0,5  = De1 (1 − 0,5ψ L ) ; d tb 2 = De 2 (1 − 0,5ψ L ) (4.18)  L III. DỊCH CHỈNH TRONG BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG Dịch chỉnh bánh răng chủ yếu nhằm cải thiện chất lượng ăn khớp, làm tăng sức bền tiếp xúc, sức bền uốn hoặc tăng tính chống mòn, chống dính của bộ truyền. Ngoài ra, trong thiết kế các bộ truyền bánh răng có khoảng cách trục đã cho trước, nhiều khi phải dùng bánh răng dịch chỉnh. Thông số cơ bản của sự dịch chỉnh bánh răng là các hệ số dịch dao x1, x2 của bánh dẫn và bánh bị dẫn, quyết định khoảng dịch dao x1m và x2m. 1. Dịch chỉnh đều (theo chiều cao răng) Thực hiện dịch chỉnh đều khi tỷ số truyền lớn, đảm bảo độ bền uốn đều giữa các răng. Tổng hệ số dịch chỉnh bằng 0: x1 + x2 = 0. Trong đó: x1 > 0 (bánh răng nhỏ dịch dao dương) và x2 < 0 (bánh răng lớn dịch dao âm). Khoảng cách trục và góc ăn khớp không thay đổi. 2. Dịch chỉnh góc Nếu x1 + x2 > 0 và x1 > 0, x2 > 0; muốn ăn khớp đúng thì khoảng cách trục phải tăng lên một lượng ∆ A. Góc ăn khớp thay đổi và lớn hơn góc biên dạng α = 200, do đó dịch chỉnh này được gọi là dịch chỉnh góc. IV. LỰC TÁC DỤNG LÊN BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG Tải trọng danh nghĩa của bộ truyền bánh răng chính là công suất N hoặc mô men xoắn M1, M2 ghi trong nhiệm vụ thiết kế. Từ đó ta tính được lực tiếp tuyến Ft trên vòng tròn lăn, và lực pháp tuyến Fn tác dụng trên mặt răng (Hình 4-9). 2M 1 2 M 2 Ft = = (4.19) D1 D2 Ft Fn = (4.20) Hình 4.9: Lực tác dụng lên cos α . cos β mặt răng bánh răng Ngoài tải trọng danh nghĩa nêu trên, khi bộ truyền làm việc, do va đập, có thêm tải trọng động tác dụng lên răng. Tải trọng này tỷ lệ với vận tốc làm việc, được ký hiệu là Fv. Tính chính xác Fv tương đối khó khăn, nên người ta kể đến nó bằng hệ số tải trọng động Kv. Khi có nhiều đôi răng cùng ăn khớp, tải trọng phân bố không đều trên các đôi răng, sẽ có một đôi răng chịu tải lớn hơn Hình 4.10: Tải trọng phân bố không các đôi khác. Để đôi răng này đủ bền, khi đều dọc theo chiều dài răng tính toán ta phải tăng tải trọng danh nghĩa Giáo trình Chi tiết máy 48
  8. Chương 4: Bộ truyền bánh răng lên Kα lần, Kα ≥ 1. Kα gọi là hệ số kể đến sự phân bố tải không đều trên các đôi răng. Trên từng đôi răng, do độ cứng khác nhau của các điểm tiếp xúc, tải trọng phân bố không đều dọc theo chiều dài răng (Hình 4-10). Như vậy để cho điểm chịu tải lớn nhất của răng đủ bền, khi tính toán phải tăng tải danh nghĩa lên Kβ lần, Kβ ≥ 1. Kβ gọi là hệ số kể đến sự phân bố tải không đều trên chiều dài răng (còn gọi là hệ số tập trung tải trọng). Tải trọng tác dụng lên răng sẽ gây nên ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn trên răng. Khi ứng suất vượt quá giá trị cho phép thì bánh răng bị hỏng. 1. Lực tác dụng lên bộ truyền bánh răng trụ a) Đối với bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng, gồm có các lực tác dụng sau (Hình 4-11): - Lực tiếp tuyến Ft1 n1 tác dụng lên trục dẫn I, Fr1 lực Ft2 tác dụng lên trục II. Phương của Ft1 và Ft2 trùng Ft2 Ft1 với đường tiếp tuyến chung của hai vòng lăn. Chiều của Ft1 ngược với Fr2 chiều quay n1, chiều của Ft2 cùng với chiều quay n2. Giá trị Ft1 = Ft2 = 2M 1 2M 2 = D1 D2 n2 - Lực hướng tâm Fr1 tác dụng lên trục I, vuông Hình 4.11: Lực trong bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng góc với trục I và hướng về phía trục I. Lực hướng tâm F r2 vuông góc với trục II và hướng về phía trục II. Giá trị Fr1 = Fr2 = Ft1.tgα. (4.21) b) Đối với bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng gồm có các lực tác dụng sau (Hình 4-12): - Lực tiếp tuyến Ft1 n1 tác dụng lên trục dẫn I, lực Ft2 tác dụng lên trục II. Fr1 Phương của Ft1 và Ft2 Ft2 Ft1 trùng với đường tiếp tuyến chung của hai vòng Fr2 lăn. Chiều của Ft1 ngược với chiều quay n1, chiều của Ft2 cùng với chiều quay n2. Giá trị Ft1 = Ft2 = 2M 1 2M 2 = . n2 D1 D2 Hình 4.12: Lực trong bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng Giáo trình Chi tiết máy 49
  9. Chương 4: Bộ truyền bánh răng - Lực hướng tâm Fr1 tác dụng lên trục I, vuông góc với trục I và hướng về phía trục I. Lực hướng tâm Fr2 vuông góc với trục II và hướng về phía trục II. Giá trị Fr1 = Fr2 = Ft1.tgα. - Lực dọc trục Fa1 tác dụng lên trục I, song song với trục I. Lực dọc trục Fa2 song song với trục II. Chiều của lực Fa1, Fa2 phụ thuộc vào chiều quay và chiều nghiêng của đường răng. Giá trị Fa1 = Fa2 = Ft1.tgβ. (4.22) 2. Lực tác dụng lên bộ truyền bánh răng nón răng thẳng - Lực tiếp tuyến Ft1 tác dụng lên trục dẫn I, lực Ft2 tác dụng lên trục II. Phương của Ft1 và Ft2 trùng với đường tiếp tuyến chung của hai vòng lăn. Chiều của Ft1 ngược với chiều quay n1, chiều của Ft2 cùng với chiều quay n2. 2M 2M Giá trị Ft1 = Ft2 = d = d 1 2 tb1 tb 2 - Lực hướng tâm Fr1 tác dụng lên trục I, vuông góc với trục I và hướng về phía trục I. Lực hướng tâm Fr2 vuông góc với trục II và hướng về phía trục II. Giá trị Fr1 = Ft1.tgα.cosδ1. (4.23) Fr2 = Ft2.tgα.cosδ2. (4.24) - Lực dọc trục Fa1 tác dụng lên trục I, song song với trục I. Lực Hình 4.13: Lực trong bộ truyền bánh răng nón dọc trục Fa2 song song với trục II. Chiều của lực Fa1 hướng về đáy lớn của bánh dẫn, chiều của Fa2 luôn luôn hướng về phía đáy lớn của bánh bị dẫn. Giá trị Fa1 = Ft1.tgα.sinδ1 = Fr2 (4.25) Fa2 = Ft2.tgα.sinδ2 = Fr1. (4.26) V. CÁC DẠNG HƯ HỎNG VÀ CHỈ TIÊU TÍNH TOÁN 1. Các dạng hư hỏng của bộ truyền bánh răng Trong quá trình làm việc, trên bánh răng có thể xuất hiện các dạng hỏng sau: - Gãy răng bánh răng, là dạng hỏng nguy hiểm nhất, bộ truyền không tiếp tục làm việc được nữa và còn gây nguy hiểm cho các chi tiết máy lân cận. Gãy răng có thể do quá tải, hoặc do bị mỏi, khi ứng suất uốn trên tiết diện chân răng vượt quá giá trị cho phép. - Tróc rỗ mặt răng, trên mặt răng có những lỗ nhỏ và sâu, làm hỏng mặt răng, bộ truyền làm việc không tốt nữa. Tróc rỗ thường xảy ra ở những bộ truyền có độ rắn mặt răng cao, ứng suất tiếp xúc không lớn lắm và được bôi trơn đầy đủ. Nguyên nhân là do ứng suất tiếp xúc thay đổi, mặt răng bị mỏi, xuất hiện các vết nứt trên bề mặt. Vết nứt lớn dần lên, đến một mức nào đó sẽ làm tróc ra một mảnh kim loại, để lại vết lõm. Giáo trình Chi tiết máy 50
  10. Chương 4: Bộ truyền bánh răng - Mòn răng, ở phía chân răng và đỉnh răng có trượt biên dạng, nên răng bị mài mòn. Mòn làm yếu chân răng và làm nhọn đỉnh răng. Mòn thường xảy ra ở những bộ truyền có ứng suất tiếp xúc trung bình và bôi trơn không đầy đủ. - Dính, xước mặt răng, trên bề mặt răng có dính các mẩu kim loại, kèm theo những vết xước. Dính xước làm mặt răng bị hỏng, bộ truyền làm việc không tốt nữa. Dính xước thường xảy ra ở các bộ truyền có độ rắn mặt răng thấp, ứng suất lớn, và vận tốc làm việc cao. Nguyên nhân là do ứng suất lớn và nhiệt độ cao làm vật liệu tại chỗ tiếp xúc đạt đến trạng thái chảy dẻo. Kim loại bị bứt ra dính lên mặt răng đối diện, tạo thành các vấu. Các vấu này cào xước mặt răng trong những lần vào ăn khớp tiếp theo. Cứ như thế mặt răng bị phá hỏng. - Biến dạng dẻo bề mặt răng, trên bánh răng dẫn có rãnh ở phía giữa, còn trên bánh răng bị dẫn có gờ ở phía giữa răng, dạng răng bị thay đổi, bộ truyền ăn khớp không tốt nữa. Dạng hỏng này thường xuất hiện ở các bộ truyền có độ rắn mặt răng thấp, ứng suất tiếp xúc lớn, và vận tốc làm việc thấp. Nguyên nhân là do ứng suất lớn, lưu lại trên mặt răng lâu, lớp mặt răng mềm ra, kim loại bị xô đẩy từ chỗ nọ sang chỗ kia. Do chiều của lực ma sát, trên răng bánh dẫn kim loại bị đẩy về phía chân răng và đỉnh răng, còn trên bánh bị dẫn kim loại dồn về phía giữa răng. - Bong mặt răng, có những vảy kim loại tách ra khỏi bề mặt răng, tạo nên những vết lõm nông và rộng. Bong mặt răng làm thay đổi biên dạng răng, giảm chất lượng bề mặt, bộ truyền làm việc không tốt nữa. Dạng hỏng này thường có ở những bộ truyền mặt răng được tôi, sau khi thấm nitơ, thấm than. Nguyên nhân là do nhiệt luyện và hóa nhiệt luyện không tốt, tổ chức kim loại trên mặt răng bị phá hỏng, kém bền vững. Dưới tác dụng của ứng suất lớn và thay đổi, một lớp mỏng kim loại đã bị tách khỏi mặt răng. 2. Các chỉ tiêu tính toán bộ truyền bánh răng Để tránh các dạng hỏng nêu trên, người ta tính toán bộ truyền bánh răng theo hai chỉ tiêu: - Chỉ tiêu về sức bền tiếp xúc: σH ≤ [σH] Tính toán cho các trường hợp bộ truyền kín, được bôi trơn đầy đủ. Trong đó σH là ứng suất tiếp xúc tại điểm nguy hiểm trên mặt răng, [σH] là ứng suất tiếp xúc cho phép của mặt răng, tính theo sức bền mỏi. - Chỉ tiêu về sức bền uốn: σF ≤ [σF] Tính toán cho các trường hợp bộ truyền hở, không được bôi trơn đầy đủ. Trong đó σF là ứng suất uốn tại điểm nguy hiểm trên tiết diện chân răng, [σF] là ứng suất uốn cho phép của răng, tính theo sức bền mỏi. Trong cả hai trường hợp chọn chế độ và phương pháp nhiệt luyện hợp lý. Nếu bộ truyền bánh răng chịu tải trọng quá tải trong một thời gian rất ngắn, cần phải kiểm tra các bánh răng theo sức bền tĩnh, gọi là tính toán bộ truyền bánh răng theo quá tải. VI. VẬT LIỆU CHẾ TẠO BÁNH RĂNG Giáo trình Chi tiết máy 51
  11. Chương 4: Bộ truyền bánh răng Bánh răng chủ yếu được chế tạo bằng thép, ngoài ra có thể dùng gang, hoặc vật liệu phi kim loại. Tuỳ theo cách nhiệt luyện, và độ rắn mặt răng, có thể chia bánh răng thép ra hai nhóm chính: 1. Nhóm bánh răng có độ rắn bề mặt HB ≤ 350: Trước khi cắt răng, người ta nhiệt luyện phôi liệu bằng tôi cải thiện hoặc thường hoá. Sau khi cắt răng không phải tôi và sửa răng. Để hạn chế dính xước răng, và đảm bảo sức bền đều cho hai bánh răng, vì số chu kỳ ứng suất của bánh 1 lớn hơn của bánh 2, nên chọn vật liệu bánh răng nhỏ khác vật liệu bánh răng lớn. Thường chọn bánh dẫn có HB1 = HB2 + (30 ÷ 50), HB2 là độ rắn mặt răng bánh bị dẫn. Đối với các bánh răng chịu tải trọng nhỏ và trung bình nên chọn thép C40, C45, C50Mn, tôi cải thiện. Đối với các bánh răng chịu tải nhỏ dùng trong các cơ cấu không quan trọng, có thể chọn thép CT51, CT61, C40, C45, thường hoá. 2. Nhóm bánh răng có độ rắn bề mặt HB > 350 Các bánh răng thuộc nhóm này, được gia công phức tạp hơn. Phôi liệu được ủ cho ổn định, sau đó đem cắt răng. Thực hiện tôi bề mặt: thường thấm than, thấm nitơ, thấm xianua trước khi tôi. Sau khi tôi phải gia công sửa răng bằng nguyên công mài hoặc nghiền. Nên chọn hai bánh răng bằng cùng một loại vật liệu, nhiệt luyện đạt độ rắn bề mặt như nhau. Thường dùng các thép có hàm lượng các bon thấp như thép C15, C20, 15Cr, 20Cr, bề mặt được thấm than trước khi tôi. Giá trị của ứng suất tiếp xúc cho phép [σH] được tra bảng hoặc tính theo công thức kinh nghiệm: [σH] = σHlim.SH.ZR.ZV.ZXH (4.27) Trong đó: σHlim là giới hạn mỏi tiếp xúc của mặt răng, tra bảng 4.1 SH là hệ số an toàn khi tính sức bền tiếp xúc, có thể lấy SH = 1,1 ÷ 1,2 ; ZR là hệ số kể đến độ nhám bề mặt, bánh răng thông thường lấy ZR = 0,95. ZV là hệ số kể đến vận tốc vòng, bánh răng thông thường lấy ZV = 1,1. ZXH là hệ số kể đến kích thước của bánh răng, các bánh răng có Da < 700 mm, lấy ZXH = 1. Giá trị của ứng suất uốn cho phép [σF] được tra bảng hoặc tính theo công thức kinh nghiệm: σ F lim YR .YS .Y XF [σF] = (4.28) SF Trong đó: σFlim là giới hạn mỏi uốn của răng, tra bảng 4.1. SF là hệ số an toàn khi tính sức bền uốn, có thể lấy SF = 1,1 ÷ 2 . YR là hệ số kể đến độ nhám mặt lượn chân răng, các bánh răng thông thường lấy YR = 1. Các bánh răng có chân răng được đánh bóng, lấy YR= 1,0 ÷ 1,1. YS là hệ số kể đến kích thước của răng, thông thường lấy YS = 1,08. Giáo trình Chi tiết máy 52
  12. Chương 4: Bộ truyền bánh răng YXF là hệ số kể đến kích thước của bánh răng, đối với bánh răng thông dụng có Da < 700 mm, lấy KXF =1. VII. TRÌNH TỰ TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG Trong nhiệm vụ tính toán bộ truyền bánh răng, thường cho số liệu về các thông số làm việc chủ yếu của bộ truyền, yêu cầu xác định các thông số hình học của bộ truyền, làm cơ sở cho việc vẽ kết cấu bộ truyền, vẽ bản vẽ chế tạo các bánh răng. Tính lực để làm cơ sở tính trục và ổ đở. 1. Tính bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng Các bước tính toán bao gồm: 1- Chọn vật liệu chế tạo các bánh răng, cách nhiệt luyện, tra cơ tính của vật liệu. Đối với các bánh răng có độ rắn bề mặt HB ≤ 350, thường chọn vật liệu bánh 1 có cơ tính cao hơn bánh 2, HB1 = HB2 + (30 ÷ 50). Đối với các bánh răng có độ rắn bề mặt HB > 350, thường chọn vật liệu hai bánh như nhau. Bảng 4.1: Giới hạn mỏi σHlim và σ Flim Độ rắn σHlim σFlim Vật liệu Nhiệt luyện SH SF Mặt răng Lõi răng [MPa] [MPa] Thường hóa 2HB + HB 180÷ 350 hoặc tôi cải 1,8HB C40, C45, 70 thiện 40Cr, 40CrNi, 1,1 35CrMo 18HRC HRC 45÷ 55 Tôi thể tích 550 + 150 1,75 Tôi bề mặt bằng dòng HRC HRC điện tần số 900 56÷ 63 25÷ 55 cao (mn ≥ 3 mm) 40Cr, 40CrNi, 17HRC 35CrMo + 200 Tôi bề mặt bằng dòng HRC HRC điện tần số 500 45÷ 55 45÷ 55 cao (mn < 3 mm) 12HR 1,2 HRC HRC 40Cr, 40CrA, Thấm nitơ 1050 C+ 55÷ 67 24÷ 40 35CrA 30 HRC HRC Thép thấm 25HRC 750 55÷ 63 30÷ 45 cacbon các loại HRC HRC Thép môlipden, 1000 Thấm cacbon, 57÷ 63 30÷ 45 25CrMnMo 1,55 nitơ và tôi Thép không 23HRC chứa môlipden, 750 25CrMnTi, 30CrMnTi, 35Cr Giáo trình Chi tiết máy 53
  13. Chương 4: Bộ truyền bánh răng 2- Xác định giá trị ứng suất cho phép: [σH1], [σH2], [σF1], [σF2] theo công thức (4.27) và (4.28). Nếu bộ truyền làm việc có quá tải trong thời gian ngắn, cần xác định thêm giá trị của [σHqt1], [σHqt2], [σFqt1] và [σFqt2]. Chọn [σH] = min([σH1], [σH2]), [σF] = min([σF1], [σF2]). (Tiếp tục tính toán theo một trong hai trường hợp) A. Tính theo chỉ tiêu sức bền tiếp xúc: 3- Tính khoảng cách trục A theo công thức: M ⋅K ⋅K A ≥ 50( i ± 1) ⋅ 3 2 Hv 2 H2β (4.29) ψ A ⋅ [σ H ] ⋅ i n1 i= là tỷ số truyền; Trong đó: n2 Dấu + khi cặp bánh răng ăn khớp ngoài; dấu − khi cặp bánh răng ăn khớp trong. N2 M 2 = 9,55.10 6 là mômen xoắn trên trục bị dẫn; [Nmm] n2 N2 là công suất trên trục bị dẫn; [kW] KHv là hệ số tải trọng động khi tính theo sức bền tiếp xúc, bảng 4.2; KHβ là hệ số tập trung tải trọng khi tính theo sức bền tiếp xúc, bảng 4.4; b ψA = là hệ số bề rộng bánh răng; được chọn như sau: A Nếu bánh răng đặt đối xứng so với hai ổ đỡ, lấy ψA = 0,3 ÷ 0,5. Nếu bánh răng đặt không đối xứng so với hai ổ đỡ, lấy ψA = 0,25 ÷ 0,4. Nếu bánh răng đặt về một phía so với hai ổ đỡ, lấy ψA = 0,2 ÷ 0,25. Đối với bộ truyền bánh răng chữ V, lấy ψA = 0,4 ÷ 0,6. Đối với bánh răng di động trong hộp tốc độ, lấy ψA = 0,12 ÷ 0,15. Bảng 4.2: Hệ số tải trọng động KHv và KFv Vận tốc vòng, v [m/s] Cấp Độ rắn ≤1 >1÷ 5 > 5 ÷ 10 > 10 ÷ 15 > 15 ÷ 20 mặt răng chính xác HB KHv KFv KHv KFv KHv KFv KHv KFv KHv KFv ≤ 350 1,03 1,06 1,16 1,32 1,32 1,64 1,48 1,96 1,64 - 6 > 350 1,02 1,02 1,10 1,10 1,20 1,20 1,30 1,30 1,40 1,4 ≤ 350 1,04 1,08 1,20 1,40 1,40 1,80 1,60 - 1,80 - 7 > 350 1,02 1,02 1,12 1,12 1,25 1,25 1,37 1,37 1,50 1,50 ≤ 350 1,05 1,10 1,24 1,48 1,48 1,96 1,72 - 1,96 - 8 > 350 1,03 1,03 1,15 1,15 1,30 1,30 1,45 1,45 1,60 1,60 ≤ 350 1,06 1,11 1,28 1,56 1,56 - 1,84 - - - 9 > 350 1,03 1,03 1,17 1,17 1,35 1,35 1,52 1,52 1,70 1,70 Bảng 4.3: Chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng Loại bánh răng Cấp chính xác Giáo trình Chi tiết máy 54
  14. Chương 4: Bộ truyền bánh răng 6 7 8 9 Vận tốc vòng, v [m/s] Răng thẳng ≤ 16 ≤ 10 ≤6 ≤3 Trụ Răng nghiêng và chữ V ≤ 30 ≤ 20 ≤9 ≤5 Răng thẳng ≤9 ≤6 ≤3 ≤2 Nón Răng nghiêng và răng cong ≤ 18 ≤ 12 ≤7 ≤4 Bảng 4.4: Hệ số tập trung tải trọng KHβ và KFβ Không đối xứng ổ trục Đối xứng ổ H Công xôn ệ trục Trục rất cứng Trục ít cứng số HB ≥ HB < 350HB ≥ 350HB < 350 HB ≥ 350 HB < 350 HB ≥ 350 HB < 350 ψD 350 Hệ số KHβ 0,2 1,00 1,00 1,01 1,00 1,06 1,02 1,15 1,07 0,4 1,01 1,00 1,05 1,02 1,12 1,05 1,35 1,15 0,6 1,03 1,01 1,09 1,04 1,20 1,08 1,60 1,24 0,8 1,06 1,03 1,14 1,06 1,27 1,12 1,85 1,35 1,0 1,10 1,04 1,18 1,08 1,37 1,15 - - 1,2 1,13 1,05 1,25 1,10 1,50 1,18 - - 1,4 1,15 1,07 1,32 1,13 1,60 1,23 - - 1,6 1,20 1,08 1,40 1,16 - 1,28 - - Hệ số KFβ 0,2 1,00 1,00 1,02 1,01 1,10 1,05 1,25 1,13 0,4 1,03 1,01 1,07 1,04 1,20 1,12 1,55 1,28 0,6 1,05 1,02 1,13 1,07 1,30 1,17 1,90 1,50 0,8 1,08 1,05 1,20 1,11 1,44 1,23 2,30 1,70 1,0 1,15 1,08 1,27 1,15 1,57 1,32 - - 1,2 1,18 1,10 1,37 1,20 1,72 1,40 - - 1,4 1,25 1,13 1,50 1,25 1,85 1,50 - - 1,6 1,30 1,16 1,60 1,32 - 1,60 - - i ±1 b 1. ψ D = =ψ A Ghi chú: ; D1 2 2. Trục ít cứng khi tỷ số giữa khoảng cách hai ổ trục với đường l kính trục > 3 . d 4. Chọn môdun m theo khoảng cách trục A: m = (0,01 ÷ 0,02)A khi H1, H2 ≤ 350 HB m = (0,0125 ÷ 0,025)A khi H1 ≥ 45 HRC, H2 ≤ 350 HB m = (0,016 ÷ 0,0315)A khi H1, H2 > 350 HB Chọn m theo tiêu chuẩn: (Xem Phụ lục trang 128) 5. Tính vận tốc vòng và chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng: Giáo trình Chi tiết máy 55
  15. Chương 4: Bộ truyền bánh răng 2π ⋅ A ⋅ n1 Vận tốc vòng của bánh răng trụ: v = (4.30) 60 ⋅1000( i ± 1) Chọn cấp chính xác theo bảng 4.3 Nếu vận tốc vòng khác với dự tính ban đầu thì phải tính lại khoảng cách trục A. 6. Tính số răng bánh răng: 2A Số răng bánh dẫn: Z1 = (4.31) m( i ± 1) Làm tròn và lấy Z1 ≥ 17. Số răng bánh bị dẫn: Z2 = iZ1. 7. Tính các thông số hình học của bộ truyền. m( Z 1 + Z 2 ) - Khoảng cách trục: A = 2 D1 = mZ1 ; D2 = mZ2. - Đường kính vòng lăn: - Chiều cao răng: h = ha + hi; ha = m ; hi = 1,25m. - Đường kính vòng đỉnh: Da1 = D1 + 2ha = D1 + 2m; Da2 = D2 + 2ha = D2 + 2m - Đường kính vòng chân: Di1 = D1 - 2hi = D1 - 2,5m; Di2 = D2 - 2hi = D2 - 2,5m b = ψA.A - Bề rộng răng: 8. Tính lực tác dụng lên bộ truyền: 2M 1 2M 2 = - Lực tiếp tuyến Ft (lực vòng): Ft = D1 D2 Fr = Ft.tgα. (lấy α = 200) - Lực hướng tâm Fr : 9. Kiểm nghiệm sức bền tiếp xúc của răng: Ứng suất tiếp xúc sinh ra trên mặt răng được tính theo công thức Héc: 2M 1 .K Hv .K Hβ .( i ± 1) Z M .Z H .Z ε σH = ≤ [σH] (4.32) D1 b.i Trong đó: ZM là hệ số xét đến cơ tính của vật liệu. Đối với cặp bánh răng bằng thép thì ZM = 275 MPa (hay 275 N/mm2); ZH là hệ số xét đến hình dạng của bề mặt tiếp xúc. 2 2 ZH = = = 1,77 sin 2α sin 40 0 Zε là hệ số xét đến ảnh hưởng của tổng chiều dài tiếp xúc. Lấy Zε = 0,84 ÷ 0,97 10. Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng: Ứng suất uốn sinh ra tại chân răng được tính theo công thức: Y .K .K .F σ F = F Fv Fβ t ≤ [σ F] (4.33) b.m Trong đó: YF là hệ số dạng răng, tra bảng hoặc tính theo công thức: Giáo trình Chi tiết máy 56
  16. Chương 4: Bộ truyền bánh răng 13,2 27,9 x1 YF 1 = 3,47 + − + 0,092 x12 (4.34) Z1 Z1 13,2 27,9 x 2 = 3,47 + − + 0,092 x 22 YF 2 (4.35) Z2 Z2 x1; x2 là các giá trị dịch dao. Đối với bộ truyền không dịch chỉnh thì x1= x2 = 0. Hệ số KFv; KFβ tra bảng 4.2 và bảng 4.4. Nếu điều kiện bền không thỏa mãn thì ta tăng môdun, giảm số răng và giữ nguyên khoảng cách trục A. Khoảng cách trục không đổi thì không ảnh hưởng tới độ bền tiếp xúc. 11. Vẽ kết cấu bánh răng. Ghi chú: Tất cả các công thức tính toán được dùng cho bộ truyền không dịch chỉnh. Khi tính toán bộ truyền có dịch chỉnh cần tham khảo thêm tài liệu. B. Tính theo chỉ tiêu sức bền uốn: 3. Chọn số răng bánh dẫn Z1 ≥ 17; tính số răng Z2 = i.Z1. Tính chính xác tỷ số truyền; cho phép sai số ∆ i ≤ 3%. 4. Tính các hệ số dạng răng YF1; YF2 theo công thức (4.34); (4.35) 5. Chọn hệ số chiều rộng vành răng ψD theo bảng 4.5. Bảng 4.5: Hệ số chiều rộng vành răng ψD Độ rắn bề mặt Vị trí bánh răng ≤ 350 HB > 350 HB Đối xứng 0,80 ÷ 1,40 0,40 ÷ 0,90 Không đối xứng 0,60 ÷ 1,20 0,30 ÷ 0,60 0,30 ÷ 0,40 0,20 ÷ 0,25 Công xôn 6. Chọn các hệ số KFv; KFβ tra bảng 4.2 và bảng 4.4. 7. Tính môdun m theo công thức: M 1 .K Fv .K Fβ .YF 1 m ≥ 1,4.3 (4.36) Z12 .ψ D .[σ F 1 ] Chọn môdun theo tiêu chuẩn. 8. Tính các thông số hình học của bộ truyền. 9. Tính vận tốc vòng và chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng. 10. Tính lực tác dụng lên bộ truyền. 11. Tính các giá trị ứng suất uốn tại chân răng theo công thức (4.33): K Fv .K Fβ .YF 1 .Ft ≤ [σF1] σ F1 = b.m YF 2 σ F 2 = σ F1 ≤ [σF2] YF 1 Cho phép quá tải đến 5%. Không cần kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc. Nếu điều kiện bền uốn không thỏa thì tăng môdun m và tính toán lại. Giáo trình Chi tiết máy 57
  17. Chương 4: Bộ truyền bánh răng 12. Vẽ kết cấu bánh răng. 2. Tính bộ truyền bánh răng nón răng thẳng Tính bộ truyền bánh răng nón răng thẳng được thực hiện tương tự như tính bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng. a) Đặc điểm về sức bền của bánh răng nón so với bánh răng trụ: - Tiết diện răng của bánh răng nón có kích thước thay đổi dọc theo chiều dài răng, Hình 4.14: Kích thước tiết diện càng về phía đỉnh nón, kích thước càng nhỏ. răng và sự phân bố tải trọng Song, tải trọng phân bố trên đường tiếp xúc của răng cũng tỷ lệ với kích thước tiết diện răng, nên giá trị ứng suất tiếp xúc σ H và ứng suất uốn σF tại các tiết diện không thay đổi dọc theo chiều dài răng (Hình 4-14). Thường người ta tính toán bộ truyền bánh răng nón theo tiết diện trung bình của răng. - Dạng răng của bánh răng nón răng thẳng trên mặt nón phụ trung bình, giống như dạng răng của bánh răng trụ răng thẳng có các các thông số m tđ = mtb, ztđ=z/cosδ. Bánh răng thẳng này được gọi là bánh răng tương đương. Khả năng tải của bộ truyền bánh răng nón bằng 0,85 khả năng tải của bánh răng thẳng tương đương. Do đó, có thể tính toán bộ truyền bánh răng nón qua bánh răng thẳng tương đương, với tải trọng tăng lên 1/0,85 lần. b) Tính bộ truyền bánh răng nón răng thẳng theo sức bền tiếp xúc: 1. Chọn vật liệu (giống như tính bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng) 2. Tính các ứng suất cho phép (giống như tính bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng) B 3. Chọn hệ số chiều rộng bánh răng theo chiều dài nón: ψ L = = 0,3 L B Chọn hệ số chiều rộng bánh răng theo đường kính trung bình ψ d = = d tb1 (0,3 ÷ 0,6) tùy theo vị trí của bánh răng so với hai giá đỡ. 4. Đường kính trung bình của bánh dẫn được tính theo công thức: M 1 .K Hv .K Hβ . i 2 + 1 d tb1 = 77. (4.37) 3 0,85ψ d .i.[σ H ] 2 Trong đó các hệ số KHv; KHβ lấy như bánh răng trụ răng thẳng. 5. Tính vận tốc vòng và chọn cấp chính xác: 2πL(1 − 0,5ψ L ) n1 π .d tb1 .n1 Vận tốc vòng: v = = (4.38) 60.1000 i + 1 2 60.1000 Chọn cấp chính xác theo bảng 4.3 6. Tính môdun trung bình mtb: mtb = (0,02 ÷ 0,03)dtb1 (4.39) Môdun me trên mặt mút lớn được tính từ công thức (4.17): Giáo trình Chi tiết máy 58
  18. Chương 4: Bộ truyền bánh răng m L − 0,5 B = me (1 − 0,5ψ L ) ⇒ me = 0,85 tb mtb = me L Chọn me theo dãy số tiêu chuẩn. 7. Tính đường kính vòng lăn De1 trên mặt mút lớn: Từ công thức (4.18): d  B d tb1 = De1 1 − 0,5  = De1 (1 − 0,5ψ L ) ⇒ De1 = 0,85 ; tb1  L 8. Tính số răng bánh răng: De1 Z1 = ; Z2 = iZ1. me Lấy tròn số và tính chính xác tỷ số truyền. Cho phép sai số không quá 3%. 9. Tính các thông số của bộ truyền: Chiều dài nón: L = 0,5me Z1 + Z 2 2 2 ; Các thông số về góc: δ 2 = tg (i); δ 1 = 900- δ 2. -1 Đường kính vòng chia: De1 = me Z1; De2 = me Z2; Đường kính vòng đỉnh: Dee1 = me(Z1 + 2cosδ 1); Dee2 = me(Z2 + 2cosδ 2); Đường kính vòng chân: Dei1 = me(Z1 - 2,5cosδ 1); Dei2 = me(Z2 - 2,5cosδ 2); Chiều dài răng: B = 0,3L; 10. Tính lực tác dụng lên bộ truyền: 2M 1 - Lực tiếp tuyến Ft = ; d tb1 - Lực hướng tâm Fr1 = Ft1.tgα.cosδ1; Fr2 = Ft2.tgα.cosδ2; - Lực dọc trục Fa1 = Ft1.tgα.sinδ1 = Fr2; Fa2 = Ft2.tgα.sinδ2 = Fr1. 11. Kiểm nghiệm sức bền tiếp xúc của răng: Ứng suất tiếp xúc sinh ra trên mặt răng được tính theo công thức Héc: 2M 1 .K Hv .K Hβ . i 2 + 1 Z .Z .Z ≤ [σH] (4.40) σH =MHε d tb1 0,85 B.i Trong đó: ZM = 275 MPa (hay 275 N/mm2); ZH = 1,77 Zε = 0,84 ÷ 0,97 Hệ số KHv; KHβ tra bảng 4.2 và bảng 4.4. 12. Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng: Ứng suất uốn sinh ra tại chân răng được tính theo công thức: Y .K .K .F σ F = F Fv Fβ t ≤ [σ F] (4.41) 0,85B.mtb Giáo trình Chi tiết máy 59
  19. Chương 4: Bộ truyền bánh răng Trong đó: YF là hệ số dạng răng, tra bảng hoặc tính theo công thức: 13,2 YF 1 = 3,47 + (4.42) Z td 1 13,2 YF 2 = 3,47 + (4.43) Z td 2 Z1 Z2 Trong đó: Z td 1 = Z td 2 = ; (4.44) cos δ 1 cos δ 2 Hệ số KFv; KFβ tra bảng 4.2 và bảng 4.4. Nếu σ F1 ≤ [σ F1] thì bánh răng 1 đủ bền. Nếu σF2 ≤ [σF2] thì bánh răng 2 đủ bền. 13. Vẽ kết cấu bánh răng. c) Tính bộ truyền bánh răng nón răng thẳng theo sức bền uốn: 1. Chọn vật liệu (giống như tính bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng) 2. Tính các ứng suất cho phép (giống như tính bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng) B 3. Chọn hệ số chiều rộng bánh răng theo chiều dài nón: ψ L = = 0,3 L B Chọn hệ số chiều rộng bánh răng theo đường kính trung bình ψ d = = d tb1 (0,3 ÷ 0,6) tùy theo vị trí của bánh răng so với hai giá đỡ. 4. Chọn số răng bánh dẫn Z1 ≥ 17; tính số răng Z2 = i.Z1. Tính chính xác tỷ số truyền; cho phép sai số ∆ i ≤ 3%. 5. Tính số răng tương đương theo công thức (4.44) Tính các hệ số dạng răng YF1; YF2 theo công thức (4.42); (4.43) 6. Tính môdun trung bình theo công thức: K Fβ .YF 1 .M 1 mtb = 1,4.3 (4.45) 0,85.ψ L .Z12 .[σ F ] mtb me = Tính môdun trên mặt mút lớn: 0,85 7. Tính các kích thước của bộ truyền bánh răng 8. Tính lực tác dụng lên bộ truyền. 9. Tính kiểm tra bền 10. Vẽ kết cấu bánh răng. VIII. VÍ DỤ TÍNH TOÁN 1. Tính bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng trong hộp giảm tốc theo các số liệu sau đây: Mômen xoắn M1 = 120000 Nmm; số vòng quay bánh dẫn n1 = 580 vg/ph; tỷ số truyền i = 3,8. Vật liệu là thép hợp kim 40Cr tôi bề mặt với độ rắn 45 HRC. BÀI GIẢI: 1- Chọn vật liệu chế tạo các bánh răng, cách nhiệt luyện, tra cơ tính của vật liệu. Vật liệu là thép hợp kim 40Cr tôi bề mặt với độ rắn 45 HRC. Giáo trình Chi tiết máy 60
  20. Chương 4: Bộ truyền bánh răng 2- Xác định giá trị ứng suất cho phép: [σH], [σF]. - Giá trị của ứng suất tiếp xúc cho phép [σH] được tính theo công thức: [σH] = σHlim.SH.ZR.ZV.ZXH Trong đó: σHlim = 17 HRC + 200 = 17 x 45 + 200 = 965 MPa (tra bảng 4.1) SH là hệ số an toàn, lấy SH = 1,1; ZR là hệ số kể đến độ nhám bề mặt, lấy ZR = 0,95. ZV là hệ số kể đến vận tốc vòng, lấy ZV = 1,1. ZXH là hệ số kể đến kích thước của bánh răng, giả sử các bánh răng có Da < 700 mm, lấy ZXH = 1. Vậy: [σH] = 965x1,1x0,95x1,1x1 = 1109 MPa. - Giá trị của ứng suất uốn cho phép [σF] được tính theo công thức: σ F lim YR .YS .Y XF [σF] = SF Trong đó: σFlim = 500 MPa (tra bảng 4.1). SF là hệ số an toàn khi tính sức bền uốn, lấy SF = 1,75 YR là hệ số kể đến độ nhám mặt lượn chân răng, lấy YR = 1. YS là hệ số kể đến kích thước của răng, thông thường lấy YS = 1,08. YXF là hệ số kể đến kích thước của bánh răng, lấy KXF =1. σ F lim 500 YR .YS .Y XF = .1.1,08.1 = 308,6 MPa. [σF] = SF 1,75 Bộ truyền bánh răng trong hộp giảm tốc thuộc loại bộ truyền kín, cho nên tính theo chỉ tiêu sức bền tiếp xúc. 3- Tính khoảng cách trục A theo công thức: M ⋅K ⋅K A ≥ 50( i + 1) ⋅ 3 2 Hv 2 H2β ψ A ⋅ [σ H ] ⋅ i n1 580 i== 3,8 ⇒ n2 = Trong đó: = 152,6 vg/ph; n2 3,8 6 N1 Mômen xoắn trên trục dẫn: M 1 = 9,55.10 ; suy ra công suất trên trục n1 120000 × 580 M 1 .n1 dẫn: N1 = = = 7,3 kW; 6 9,55.10 6 9,55.10 Lấy hiệu suất của bộ truyền η = 0,98. Công suất trên trục bị dẫn là: N2 =η N1 = 7,3x0,98 = 7,15 kW; Mômen xoắn trên trục bị dẫn 7,15 N2 M 2 = 9,55.10 6 n2 = 9,55.10 152,6 6 = 447460 Nmm] KHv = 1,17 (tra bảng 4.2); (giả định vận tốc vòng ≤ 3 m/s, cấp chính xác 9); i +1 3,8 + 1 b b = 0,4 ⇒ ψ D = D = ψ A 2 = 0,4 2 = 0,96 Chọn ψ A = A 1 Giáo trình Chi tiết máy 61
Đồng bộ tài khoản