Báo cáo khoa học: "một số kết quả Nghiên cứu đánh giá việc áp dụng một số tiêu chuẩn quốc gia phù hợp với tiêu chuẩn quốc tế về thiết kế bánh răng với sự trợ giúp của máy tính"

Chia sẻ: Nguyễn Phương Hà Linh Nguyễn Phương Hà Linh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:7

Thêm vào BST

Báo xấu

66
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài báo này trình bày một số kết quả nghiên cứu đánh giá việc áp dụng một số tiêu chuẩn quốc gia phù hợp với tiêu chuẩn quốc tế về thiết kế bánh răng với sự trợ giúp của máy tính, từ đó kiến nghị loại bỏ các tiêu chuẩn cũ.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Báo cáo khoa học: "một số kết quả Nghiên cứu đánh giá việc áp dụng một số tiêu chuẩn quốc gia phù hợp với tiêu chuẩn quốc tế về thiết kế bánh răng với sự trợ giúp của máy tính"

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: 2 ⎞ ⎛ 1,05.10 6 K.N ⎟ ⎜ A= (i ± 1).3 (1) ⎜ [σ] .i ⎟ Ψ .θ.n ⎠ ⎝ A 2 tx §èi víi b¸nh r¨ng c«n chiÒu dµi nãn ®−îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: 2 ⎡ 1,05.10 6 ⎤ K.N L ≥ i + 1.3 ⎢ 2 ⎥. (2) ⎢1 − 0,5ΨL .i.[σ]tx ⎥ 0,85.ΨL .θ.n2 ⎣ ⎦ 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 i ±1 b B¸nh r¨ng trªn trôc æ trôc ®èi xøng Ψd = = ΨA . b¸nh r¨ng) ch×a (c«ngx«n) d1 2 s¸t b¸nh r¨ng Trôc rÊt cøng Trôc Ýt cøng 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 2,5mn vμ b¸nh r¨ng nghiªng cã b ≤ (3) sin β VËn tèc vßng v, m/s CÊp chÝnh x¸c §é r¾n bÒ mÆt r¨ng HB 1÷3 3÷8 8÷12 350 ≤ 350 1,25 1,45 1,55 7 - 1,2 1,30 1,40 > 350 ≤ 350 1 1,35 1,55 8 - 1 1,30 1,40 > 350 ≤ 350 1,1 1,45 9 - - 1,1 1,40 > 350 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: 19,1.10 6.K.N ≤ [σ u ] σu = (4) y.mn .Z.n.b.θ' ' 2 §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: T1.K Hβ a w = 3 0.5.( Z M .Z H .Z ε ).K Hv .K Hα .(u ± 1).3 (5) Ψbd .[σ H ] .u 2
§Æt K a = 3 0,5.( Z M .Z H .Z ε ).K Hv .K Hα . 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) VËn tèc vßng m/s 6 7 8 9 KHα KFα KHα KFα KHα KFα KHα KFα ≤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 υH .b w .d w1 K Hv = 1 + (6) 2.T1.K Hβ .K Hα Víi υH: c−êng ®é t¶i träng tÝnh theo c«ng thøc aw υH = δ H .g o .v. (7) u 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 δH §é r¾n mÆt b¸nh r¨ng chñ ®éng HB1 vµ δH δF Lo¹i r¨ng cña b¸nh bÞ ®éng HB2 Th¼ng kh«ng v¸t mÐp 0,006 0,016 HB2 ≤ 350 HB Th¼ng cã v¸t mÐp 0,004 0,011 Nghiªng 0,002 0,006 Th¼ng kh«ng v¸t mÐp 0,014 0,016 HB1 > 350 HB Th¼ng cã v¸t mÐp 0,010 0,011 HB2 > 350 HB Nghiªng 0,004 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 υHmax vμ υFmax 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: 2T1.K Fβ .K Fv .K F1.Yε .Yβ ≤ [σF1] σ F1 = (8) b w .d w1.m σ F1.YF2 ≤ [σF2] σ F2 = (9) YF1 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:
Yes NhËp No KiÓm nghiÖm d÷ liÖu bÒn Ö Yes Chän vËt liÖu ↑↓ vËt No KiÓm nghiÖm liÖu bÒn tiÕp xóc TÝnh øng suÊt cho phÐp ↑↓ aw TÝnh TÝnh kho¶ng Yes l¹i c¸ch trôc s¬ bé No KiÓm nghiÖm ↑↓ bw bÒn uèn TÝnh c¸c th«ng TÝnh c¸c sè ¨n khíp th«ng sè bé truyÒn 2.2.2 VÝ dô ¸p dông c¸c tiªu chuÈn cò vμ míi C¸c ch−¬ng tr×nh tÝnh to¸n b¸nh r¨ng trô theo tiªu chuÈn cò vµ míi. ThiÕt kÕ bé truyÒn b¸nh r¨ng trô r¨ng nghiªng trong hép gi¶m tèc cã t¶i träng thay ®æi theo c¬ së ®å thÞ 8. VËt liÖu cã HB < 350 theo b¶ng sau: Giíi VËt NhiÖt Giíi h¹n 1,6T h¹n §é cøng liÖu luyÖn bÒn ch¶y T B¸nh ThÐp T«i c¶i 850 850 241 HB 0,7T chñ 45 thiÖn MPa MPa 285 HB ®éng B¸nh bÞ ThÐp T«i c¶i 850 850 170 HB ®éng 45 thiÖn MPa MPa 217 HB C«ng suÊt 8,18 kW, tèc ®é b¸nh dÉn n1 = 1450 3s 4,4Tck 3,4Tck vßng/phót. Bé truyÒn quay mét chiÒu, tæng sè giê lµm Tck viÖc lµ 18 000 giê. H×nh 8. Víi cïng mét sè liÖu ®Çu vµo ®Ó thiÕt kÕ bé truyÒn b¸nh r¨ng trô r¨ng th¼ng, cã sö dông m¸y tÝnh, ®èi víi tiªu chuÈn cò TCVN 1067 - 84 vµ míi TCVN 1067 - 71 cho ta kÕt qu¶ lµ: Theo TCVN 1067- 84 Theo TCVN 1067- 71 aw = 153,75 ÷ 160 aw = 140 ÷ 146 Kho¶ng c¸ch trôc ChiÒu réng vµnh r¨ng bw = 46,12 b w = 44 Sè r¨ng b¸nh dÉn Z1 = 36 Z1 = 25 b¸nh bÞ dÉn Z2 = 169 Z2 = 118 M«®un m = 1,58 m=2 Ta thÊy do c¸c sè liÖu cña tiªu chuÈn míi ®Çy ®ñ h¬n, ph−¬ng ph¸p tÝnh chÝnh x¸c h¬n nªn kÝch th−íc bé truyÒn thu gän h¬n.
iii. §¸nh gi¸ chung Qua nghiªn cøu vÒ ph−¬ng ph¸p thiÕt kÕ b¸nh r¨ng theo TCVN 1067 - 84 vµ TCVN 1067 - 71 cïng mét sè tiªu chuÈn vÒ b¸nh r¨ng kh¸c, chóng t«i ®¸nh gi¸ nh− sau: a. ThiÕt kÕ b¸nh r¨ng theo tiªu chuÈn cò 1067 - 84 ®· kh«ng tÝnh ®Çy ®ñ ¶nh h−ëng cña h×nh d¹ng bÒ mÆt tiÕp xóc, chiÒu dµi tiÕp xóc vµ ch−a ph©n biÖt râ rµng sù ¶nh h−ëng kh¸c nhau cña c¸c yÕu tè trªn ®èi víi øng suÊt tiÕp xóc vµ øng suÊt uèn còng nh− ¶nh h−ëng qua l¹i gi÷a c¸c yÕu tè ®ã. C¸c trÞ sè cña hÖ sè tËp trung t¶i träng Ktt qu¸ Ýt vµ rêi r¹c. b. ThiÕt kÕ b¸nh r¨ng theo tiªu chuÈn TCVN 1067 - 71 ®· kh¾c phôc nh÷ng nh−îc ®iÓm trªn nªn møc ®é chÝnh x¸c cao h¬n. c. Víi sù trî gióp cña m¸y vi tÝnh, kÕt qu¶ tÝnh thö cho thÊy ®é chÝnh x¸c theo TCVN 1067 - 71 cao h¬n. iv. KÕt luËn vμ kiÕn nghÞ Ph−¬ng ph¸p tÝnh theo TCVN 1067 - 71 hoµn thiÖn h¬n TCVN 1067 - 84, ph−¬ng ph¸p nµy ®· ®−îc thÓ hiÖn qua phÇn mÒm thiÕt kÕ b¸nh r¨ng. V× vËy xin kiÕn nghÞ: huû bá c¸ch tÝnh theo tiªu chuÈn TCVN 1067 - 84 cïng c¸c phÇn mÒm dùa trªn nã ®Ó thay thÕ b»ng c¸ch tÝnh theo TCVN 1067 - 71 vµ c¸c phÇn mÒm t−¬ng øng. Tµi liÖu tham kh¶o [1]. §Ò tµi m· sè T2004 - CK - 35. Chñ nhiÖm Tr−¬ng TÊt §Ých. [2]. C¸c tiªu chuÈn vÒ b¸nh r¨ng cña ViÖt Nam. TCVN 1067 - 71, TCVN 1989 - 71, TCVN 1067 – 84, TCVN 1804 - 86. [3]. PhÇn mÒm thiÕt kÕ b¸nh r¨ng Bé m«n ThiÕt kÕ m¸y §HGTVT. [4]. Joseph, Edward Shigley, Charles.R.Mishke. Mechanical Engineering. Design International edition, 1989♦