mét sè kÕt qu¶ Nghiªn cøu ®¸nh gi¸ viÖc
¸p dông mét sè tiªu chuÈn quèc gia phï hîp
víi tiªu chuÈn quèc tÕ vÒ thiÕt kÕ b¸nh r¨ng
víi sù trî gióp cña m¸y tÝnh
TS. tr−¬ng tÊt ®Ých
Bé m«n ThiÕt kÕ m¸y
Khoa C¬ khÝ - Tr−êng §¹i häc GTVT
Tãm t¾t: Bμi b¸o nμy tr×nh bμy mét sè kÕt qu¶ nghiªn cøu ®¸nh gi¸ viÖc ¸p dông mét sè
tiªu chuÈn quèc gia phï hîp víi tiªu chuÈn quèc tÕ vÒ thiÕt kÕ b¸nh r¨ng víi sù trî gióp cña
m¸y tÝnh, tõ ®ã kiÕn nghÞ lo¹i bá c¸c tiªu chuÈn cò.
Summary: The article presents some research results of application of the national
standards. Comforming to the international standards in designing gears with the computer
aided and then removal of the old standards is proposed.
i. ®Æt vÊn ®Ò
S¶n phÈm c«ng nghiÖp cña chóng ta cã søc c¹nh tranh m¹nh hay yÕu trªn thÞ tr−êng néi
®Þa, khu vùc vµ quèc tÕ tr−íc hÕt phô thuéc vµo chÊt l−îng cña chóng, ®i kÌm víi nã lµ th−¬ng
hiÖu, mÉu m·, gi¸ c¶ …
§Ó s¶n phÈm cã chÊt l−îng tèt, cÇn ph¶i ¸p dông ®Çy ®ñ c¸c tiªu chuÈn nhµ n−íc, quèc tÕ
vµ n−íc ngoµi cã lùa chän cho phï hîp víi ®iÒu kiÖn ViÖt Nam. ¸p dông tiªu chuÈn ®Ó s¶n xuÊt
s¶n phÈm ®−îc vÝ nh− cÊp giÊy th«ng hµnh ®Ó s¶n phÈm l−u th«ng ®−îc trªn thÞ tr−êng.
V× vËy cÇn thiÕt ph¶i ¸p dông TCVN phï hîp víi tiªu chuÈn quèc tÕ mµ tr−íc hÕt cho c¸c
bé truyÒn b¸nh r¨ng, xÝch… v× nã rÊt phæ biÕn, sau ®ã ph¶i ®¸nh gi¸ viÖc ¸p dông ®ã ®Ó cã kÕt
luËn tho¶ ®¸ng.
§Ò tµi nµy cßn cã ý nghÜa lµ khuyÕn khÝch, thóc ®Èy viÖc vËn dông c¸c tiªu chuÈn míi phï
hîp víi c¸c thµnh tùu khoa häc míi vµ kinh nghiÖm tiªn tiÕn, kÕt hîp lo¹i bá c¸c tiªu chuÈn cò
kh«ng phï hîp n÷a.
ii. Néi dung
2.1. C¸c h−íng nghiªn cøu ¸p dông c¸c tiªu chuÈn n©ng cao chÊt l−îng s¶n phÈm
HiÖn nay cã h−íng nghiªn cøu sau:
- Nghiªn cøu c¸c tiªu chuÈn quèc tÕ ®Ó ®−îc chÊp nhËn thµnh tiªu chuÈn ViÖt Nam.
- Nghiªn cøu ®¸nh gi¸ ®Ó huû bá mét sè tiªu chuÈn kh«ng cßn phï hîp.
- Nghiªn cøu ®¸nh gi¸ nh÷ng tiªu chuÈn quan träng ®Ó ®−a vµo danh môc tiªu chuÈn b¾t
buéc ¸p dông.
- Nghiªn cøu c¸c tiªu chuÈn ¸p dông sao cho phï hîp vµ hiÖu qu¶ nhÊt.
- Nghiªn cøu c¸c tiªu chuÈn ®−îc ¸p dông ®Ó ®¨ng ký chÊt l−îng hµng hãa xuÊt nhËp
khÈu.
§Ò tµi nµy lµ mét h−íng nghiªn cøu quan träng trong sè c¸c h−íng nghiªn cøu trªn.
2.2. C¸c tiªu chuÈn hiÖn hµnh vµ c¸c ph−¬ng ph¸p thiÕt kÕ theo tiªu chuÈn cò vµ míi
§Ò tµi giíi thiÖu 26 tiªu chuÈn vÒ b¸nh r¨ng hiÖn hµnh nh− TCVN 1067 - 84, TCVN 1067 - 74,
TCVN 1804 - 76 … qua ®ã lùa chän c¸c tiªu chuÈn dïng trong thiÕt kÕ b¸nh r¨ng nh− c¸c tiªu
chuÈn sau:
- TCVN 1067 - 84 thay thÕ TCVN 1067 - 71
- TCVN 1687 - 86 thay thÕ TCVN 1687 - 75
2.2.1 BiÖn ph¸p ®Ó ®¸nh gi¸ viÖc ¸p dông c¸c tiªu chuÈn míi vÒ b¸nh r¨ng
§Ó ®¸nh gi¸ viÖc ¸p dông c¸c tiªu chuÈn míi trong thiÕt kÕ b¸nh r¨ng tr−íc hÕt ta so s¸nh
viÖc ¸p dông c¸c tiªu chuÈn cò vµ míi trong ph−¬ng ph¸p thiÕt kÕ b¸nh r¨ng. Sau ®ã so s¸nh
kÕt qu¶ ¸p dông thö víi c¸c b¸nh r¨ng cô thÓ.
a. ThiÕt kÕ b¸nh r¨ng víi tiªu chuÈn cò (TCVN 1067 - 84; TCVN 4749 - 89 (STSEV 7813- 81))
Nh− ta ®· biÕt, thiÕt kÕ bé truyÒn b¸nh r¨ng theo TCVN 1607 - 84, c¸c quan hÖ h×nh häc
chñ yÕu cña bé truyÒn ®−îc ®Þnh ra dùa trªn c¸c c«ng thøc tÝnh søc bÒn tiÕp xóc hoÆc søc bÒn
uèn cña r¨ng.
- ThiÕt kÕ bé truyÒn b¸nh r¨ng trô r¨ng th¼ng vµ r¨ng nghiªng theo søc bÒn tiÕp xóc,
kho¶ng c¸ch trôc ®−îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc:
[]
3
2A
2
tx
6
n..
N.K
i.
10.05,1
).1i(A θΨ
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
σ
±= (1)
§èi víi b¸nh r¨ng c«n chiÒu dµi nãn ®−îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc:
[]
3
2L
2
tx
L
6
2
n...85,0
N.K
.
.i.5,01
10.05,1
.1iL θΨ
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎣
⎡
σΨ−
+≥ (2)
trong ®ã:
i: tØ sè truyÒn; N: c«ng suÊt; [σ]tx: øng suÊt tiÕp xóc cho phÐp; ΨA, ΨL: hÖ sè chiÒu réng
b¸nh r¨ng; θ,θ’: hÖ sè ph¶n ¸nh sù t¨ng kh¶ n¨ng t¶i cña b¸nh r¨ng nghiªng so víi b¸nh r¨ng
th¼ng hoÆc cña b¸nh r¨ng c«n r¨ng nghiªng so víi b¸nh r¨ng c«n r¨ng th¼ng. Tr−êng hîp b¸nh
r¨ng trô hoÆc c«n r¨ng th¼ng th× θ = θ’ = 1; K: hÖ sè t¶i träng, víi K = Ktt.K®
C¸c trÞ sè Ktt vµ K® tra trong c¸c sæ tay thiÕt kÕ b¸nh r¨ng nh−ng ®Ó tiÖn cho viÖc so s¸nh,
®¸nh gi¸ víi TCVN 1067 - 71 ta dÉn ra mét sè trÞ sè ®ã trong b¶ng 1 vµ 2 sau:
B¶ng 1. HÖ sè tËp trung t¶i träng Ktt
æ trôc kh«ng ®èi xøng (so víi
b¸nh r¨ng)
2
1i
.
d
b
A
1
d±
Ψ==Ψ æ trôc ®èi xøng
s¸t b¸nh r¨ng Trôc rÊt cøng Trôc Ýt cøng
B¸nh r¨ng trªn trôc
ch×a (c«ngx«n)
0,2 1 1 1,05 1,15
0,4 1 1,04 1,10 1,22
0,6 1,03 1,08 1,16 1,32
0,8 1,05 1,15 1,22 1,45
1,0 1,10 1,18 1,28 -
1,2 1,14 1,23 1,36 -
1,4 1,18 1,29 1,45 -
1,6 1,25 1,35 1,55 -
B¶ng 2. HÖ sè t¶i träng ®éng K® cho b¸nh r¨ng th¼ng
vμ b¸nh r¨ng nghiªng cã β
≤sin
m5,2
bn (3)
VËn tèc vßng v, m/s
CÊp chÝnh x¸c §é r¾n bÒ mÆt r¨ng HB <1 1÷3 3÷8 8÷12
6 ≤ 350
> 350 - - 1,2
1,2 1,3
1,3
7 ≤ 350
> 350 - 1,25
1,2 1,45
1,30 1,55
1,40
8 ≤ 350
> 350
1
1 1,35
1,30 1,55
1,40 -
9 ≤ 350
> 350
1,1
1,1 1,45
1,40 - -
Sau khi x¸c ®Þnh m«®un ph¸p mn, sè r¨ng zi vµ gãc nghiªng β cña b¸nh r¨ng ta kiÓm
nghiÖm søc bÒn uèn cña nã theo c«ng thøc:
[
u
2
n
6
u''.b.n.Z.m.y
N.K.10.1,19 σ≤
θ
=σ
]
(4)
§èi víi b¸nh r¨ng c«n tÝnh theo c«ng thøc [1].
TiÕp theo, kiÓm nghiÖm søc bÒn b¸nh r¨ng khi chÞu qu¸ t¶i ®ét ngét, x¸c ®Þnh c¸c th«ng sè
h×nh häc chñ yÕu cña bé truyÒn vµ tÝnh lùc t¸c dông lªn b¸nh r¨ng.
NÕu kho¶ng c¸ch trôc ®· cho tr−íc th× ph¶i tÝnh c¸c hÖ sè dÞch chØnh x1, x2. Ng−îc l¹i khi
pr«fin gèc theo TCVN 1065 - 71 th× c¸c trÞ sè x1, x2 x¸c ®Þnh theo TCVN1984 - 77.
b. ThiÕt kÕ b¸nh r¨ng theo TCVN 1067 - 71 víi b¸nh r¨ng trô r¨ng nghiªng vµ r¨ng ch÷ V
TÝnh to¸n theo søc bÒn tiÕp xóc, kho¶ng c¸ch trôc ®−îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc:
[]
32
Hbd
H1
3HHvHMw u..
K.T
).1u.(K.K).Z.Z.Z.(5.0a σΨ
±= β
αε (5)
§Æt 3HHvHMa K.K).Z.Z.Z.(5,0K αε
=. Víi b¸nh r¨ng b»ng thÐp Ka = 43 (MPa)1/3
trong ®ã:
ZM: hÖ sè xÐt ®Õn ¶nh h−ëng cña c¬ tÝnh vËt liÖu.
ZH: hÖ sè xÐt ®Õn ¶nh h−ëng cña h×nh d¹ng bÒ mÆt tiÕp xóc.
Zε: hÖ sè xÐt ®Õn tæng chiÒu dµi tiÕp xóc ®èi víi b¸nh r¨ng nghiªng vµ r¨ng ch÷ V.
T1: m«men xo¾n trªn b¸nh dÉn.
KHα: hÖ sè ph©n bè kh«ng ®Òu t¶i träng gi÷a c¸c r¨ng (b¶ng 3).
B¶ng 3. HÖ sè ph©n bè kh«ng ®Òu t¶i träng cho c¸c ®«i r¨ng ®ång thêi ¨n khíp
KHα, KFα khi cÊp chÝnh x¸c vÒ møc lµm viÖc ªm (TCVN 1067 - 71)
6 7 8 9
VËn tèc
vßng m/s
KHαKFαKHαKFαKHαKFαKHαKFα
≤2,5 1,01 1,05 1,03 1,12 1,05 1,22 1,13 1,37
5 1,02 1,07 1,05 1,16 1,09 1,27 1,16 1,40
10 1,03 1,10 1,07 1,22 1,13 1,37 - -
15 1,04 1,13 1,09 1,25 1,17 1,45 - -
20 1,05 1,17 1,12 1,35 - - - -
25 1,06 1,20 - - - - - -
KHβ: hÖ sè tËp trung t¶i träng tra theo [2]
KHv: hÖ sè t¶i träng ®éng tÝnh theo c«ng thøc
αβ
υ
+=
HH1
1wwH
Hv K.K.T.2
d.b.
1K (6)
Víi υH: c−êng ®é t¶i träng tÝnh theo c«ng thøc
u
a
.v.g. w
oHH δ=υ (7)
trong ®ã:
v: vËn tèc cña b¸nh r¨ng m/s.
δH: hÖ sè kÓ ®Õn ¶nh h−ëng cña lo¹i r¨ng (th¼ng, nghiªng) vµ sai sè ¨n khíp, tra trong
b¶ng 4.
B¶ng 4. TrÞ sè
δ
H
§é r¾n mÆt b¸nh r¨ng chñ ®éng HB1 vµ
cña b¸nh bÞ ®éng HB2Lo¹i r¨ng δHδF
HB2 ≤ 350 HB
Th¼ng kh«ng v¸t mÐp
Th¼ng cã v¸t mÐp
Nghiªng
0,006
0,004
0,002
0,016
0,011
0,006
HB1 > 350 HB
HB2 > 350 HB
Th¼ng kh«ng v¸t mÐp
Th¼ng cã v¸t mÐp
Nghiªng
0,014
0,010
0,004
0,016
0,011
0,006
go: hÖ sè ¶nh h−ëng cña sai sè b−íc r¨ng b¸nh dÉn vµ b¸nh bÞ dÉn, tra theo b¶ng 5.
B¶ng 5. TrÞ sè go
TrÞ sè go khi cÊp chÝnh x¸c theo møc lµm viÖc ªm
M«®un m, mm 6 7 8 9
§Õn 3,55 38 47 56 73
Trªn 3,55 ®Õn 10 42 53 61 82
Trªn 10 48 64 72 100
Sau khi tÝnh ®−îc υH ph¶i so s¸nh gi¸ trÞ ®ã víi gi¸ trÞ giíi h¹n υHmax (tra b¶ng 6), nÕu v−ît
qu¸ giíi h¹n th× lÊy υH = υHmax.
B¶ng 6. TrÞ sè
υ
Hmax vμ
υ
Fmax
υHmax, υHmax khi cÊp chÝnh x¸c theo møc lµm viÖc ªm
M«®un 6 7 8 9
§Õn 3,55 160 240 380 700
Trªn 3,55 ®Õn 10 194 310 410 880
Trªn 10 250 450 590 1050
Ψbd: hÖ sè chiÒu réng b¸nh r¨ng phô thuéc vµo ®é cøng, c¸ch bè trÝ b¸nh r¨ng trªn trôc.
Tõ kho¶ng c¸ch trôc aw sÏ tÝnh ®−îc c¸c th«ng sè h×nh häc cña bé truyÒn, sau ®ã kiÓm
nghiÖm b¸nh r¨ng theo ®é bÒn uèn theo c«ng thøc:
m.d.b
Y.Y.K.K.K.T2
1ww
1FFvF1
1F βεβ
=σ ≤ [σF1] (8)
1F
2F1F
2F Y
Y.σ
=σ ≤ [σF2] (9)
Tõ c«ng thøc (1)…(5) ta thÊy theo tiªu chuÈn øng suÊt tiÕp xóc vµ øng suÊt uèn chØ kÓ
chung mét hÖ sè t¶i träng K víi sù ¶nh h−ëng cña t¶i träng tËp trung Ktt vµ t¶i träng ®éng K®.
C¸c b¶ng 1,2 còng chØ cã mét sè rÊt Ýt sè liÖu vµ rêi r¹c.
Khi tÝnh theo tiªu chuÈn TCVN 1067 - 71 ®· kÓ ®Õn ¶nh h−ëng cña c¬ tÝnh vËt liÖu, h×nh
d¹ng bÒ mÆt tiÕp xóc, tæng chiÒu dµi tiÕp xóc vµ ®Æc biÖt ph©n chia râ rµng sù ¶nh h−ëng kh¸c
nhau cña c¸c yÕu tè nµy ®èi víi øng suÊt uèn vµ tiÕp xóc, ®ång thêi cã sù ¶nh h−ëng qua l¹i
cña c¸c yÕu tè nµy. §ã lµ −u viÖt cña c¸ch tÝnh theo tiªu chuÈn TCVN 1067 - 71 so víi tiªu
chuÈn cò.
Theo hai ph−¬ng ph¸p tÝnh cña hai tiªu chuÈn trªn cã thÓ dùa vµo sù hç trî cña m¸y vi tÝnh
®Ó lËp tr×nh theo thuËt to¸n sau: