Luận văn thạc sĩ: Toán sức bền bộ truyền bánh răng trochoid bằng phương pháp phần tử hữu hạn

Chia sẻ: Sdfas Vfdtg | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:13

Thêm vào BST

Báo xấu

126
lượt xem 17
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Toán sức bền bộ truyền bánh răng trochoid bằng phương pháp phần tử hữu hạn nhằm áp dụng cho trường hợp biến dạng trochoid sử dụng trong bơm bánh răng.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn thạc sĩ: Toán sức bền bộ truyền bánh răng trochoid bằng phương pháp phần tử hữu hạn

1 2 B GIÁO D C VÀ ĐÀO T O Công trình ñư c hoàn thành t i Đ I H C ĐÀ N NG Đ I H C ĐÀ N NG Ngư i hư ng d n khoa h c: TS. Lê cung NGUY N HƯNG TOÁN S C B N B TRUY N BÁNH RĂNG TROCHOID Ph n bi n 1: . …………………………….……… B NG PHƯƠNG PHÁP PH N T H UH N Ph n bi n 2: …………………………………….. Chuyên ngành: CÔNG NGH CH T O MÁY Mã s : 60.52.04 Lu n văn ñã ñư c b o v t i H i ñ ng ch m Lu n văn t t nghi p th c sĩ k thu t h p t i Đ i h c Đà N ng vào ngày TÓM T T LU N VĂN TH C SĨ K THU T …. tháng … năm 2011 Có th tìm hi u lu n văn t i: Đà N ng - Năm 2011 - Trung tâm Thông tin – H c li u, Đ i h c Đà N ng
3 4 M Đ U trong bơm bánh răng, xây d ng phương pháp d ng hình ñư ng cong 1. Lý do ch n ñ tài trochoid b ng phương pháp gi i tích và phương pháp bao hình. ng d ng và s phát tri n c a bơm bánh răng nói chung, bơm bánh - Phân tích l c, momen tác d ng khi ăn kh p trong c p bánh răng răng trochoid nói riêng ñư c bi t ñ n t 100 năm qua. Bơm bánh răng là biên d ng trochoid ăn kh p trong. Xây d ng phương pháp tính toán ñ m t trong nh ng lo i máy bơm quan tr ng nh t trong ngành công nghi p. b n b truy n trochoid s d ng trong bơm bánh răng. Bơm bánh răng có m t s ưu ñi m như bơm xăng d u, bơm ñư c nh ng - ng d ng ph n m m CAD (như PRO/ENGINEER,...) vào vi c ch t có ñ nh t cao, nh ng ch t d cháy n , mà các lo i bơm thông thư ng thi t k hình h c bơm bánh răng trochoid. ng d ng phương pháp ph n khác không th hút ñư c, ñ ng th i v n chuy n ch t l ng d dàng, êm ái và t h u h n (ph n m m ANSYS hay ABAQUS) ñ tính toán s c b n c a lưu lư ng dòng ch y n ñ nh. Nhưng trong ñó vi c phân tích các mô hình bơm bánh răng biên d ng trochoid ăn kh p trong. hình h c, các l c, momen c a c p bánh răng ăn kh p trong bơm trochoidal 4. Phương pháp nghiên c u: r t ph c t p, do ñó các nghiên c u tính toán s c b n bơm bánh răng - Nghiên c u các tài li u liên quan, nh m t ng quan v lý thuy t trochoidal chưa ñư c nghiên c u sâu. t o hình và lý thuy t ăn kh p c a bánh răng cycloid, t ñó áp d ng cho Hi n nay, v i s phát tri n c a khoa h c k thu t, ñ c bi t là s ra trư ng h p biên d ng trochoid s d ng trong bơm bánh răng, xây d ng ñ i và ng d ng máy tính, các chương trình CAD, CAM, CAE tr giúp mô hình và phương pháp tính toán ñ b n b truy n. thi t k , các chương trình ph n t h u h n như ANSYS, ABAQUS... tr - ng d ng phương pháp ph n t h u h n thông qua ph n m m giúp tính toán s c b n ñã ñáp ng ñư c yêu c u tính toán s c b n các b ANSYS hay ABAQUS ñ tính toán ñ b n c a bơm trochoid. truy n bánh răng. 5. Ý nghĩa khoa h c và th c ti n: V i nh ng lý do ñã trình bày tôi ch n ñ tài: “TÍNH TOÁN S C Đ xu t mô hình tính toán ñ b n b truy n trochoid dùng trong B N B TRUY N BÁNH RĂNG TROCHOID B NG PHƯƠNG bơm bánh răng theo phương pháp ph n t h u h n, góp ph n giúp các PHÁP PH N T H U H N” k sư nhanh chóng tính toán ñ b n bơm bánh răng v i ñ chính xác 2. M c ñích c a ñ tài cao, t n d ng h t kh năng t i c a v t li u. - Nghiên c u lý thuy t ăn kh p c a c p bánh răng trochoid s d ng 6. C u trúc lu n văn trong bơm bánh răng nh m xây d ng phương trình ñư ng cong trochoid. Ngoài ph n m ñ u, k t lu n, tài li u tham kh o, lu n văn bao g m - Nghiên c u phân tích l c, momen tác d ng khi ăn kh p trong c p 3 chương như sau : bánh răng biên d ng trochoid ăn kh p trong, t ñó ñ xu t phương pháp Chương 1 - T ng quan v bơm bánh răng trochoid tính toán ñ b n và tính toán ñ b n bơm bánh răng. Chương 2 - Lý thuy t ăn kh p và phương trình biên d ng răng 3. Ph m vi và n i dung nghiên c u trochoid Đ tài ñư c th c hi n v i các n i dung ch y u sau: Chương 3 - Tính toán s c b n c a bơm bánh răng trochoid - Tìm hi u lý thuy t ăn kh p c a c p bánh răng trochoid s d ng
5 6 CHƯƠNG 1 d ng khác nhau. M t biên d ng là ñư ng trochoid, và biên d ng kia là bao T NG QUAN V BƠM BÁNH RĂNG TROCHOID hình bên trong hay bên ngoài. Các máy trocoid ñ u tiên v i các bao hình ñ i 1.1. Gi i thi u v b truy n bánh răng trong bơm bánh răng ti p ñư c s d ng trong ñ ng cơ hơi nư c chuy n ñ ng quay. trochoid Hi n nay, bơm bánh răng trochoid ñư c s d ng ph bi n trong Trong ch t o máy, truy n ñ ng bánh răng chi m m t v trí r t các nghành công nghi p, bơm th y l c, bơm d u bôi trơn trong ô tô (xem quan tr ng, ñóng vai trò ch y u trong h u h t các máy, có nh hư ng hình 1.2). tr c ti p ñ n ch t lư ng làm vi c, an toàn và tu i th c a máy. Chúng có nh ng ưu ñi m như: kích thư c nh g n, kh năng t i l n, t s truy n không thay ñ i, hi u su t có th ñ t 0,97 – 0,99, tu i th cao và làm vi c tin c y. Bên c nh ñó bơm bánh răng nói chung và bơm bánh răng trochoid ngày càng ñư c phát tri n và s d ng r ng rãi do có nhi u ưu ñi m như: v n chuy n ch t l ng êm ái và n ñ nh, kh năng t m i cao, lưu lư ng dòng ch y n ñ nh. Đ ng th i nó có th s d ng bơm nh ng ch t có ñ nh t cao, nh ng ch t d cháy n mà các lo i bơm thông thư ng khác Hình 1.2. Bơm bánh răng trochoid s d ng trong bơm d u ô tô không th hút ñư c, nh ng ch t l ng có ch a h t, bơm th c ph m. K t c u 1.2. C u t o và nguyên lý ho t ñ ng c a bơm bánh răng trochoid (xem hình 1.1). 1.2.1. C u t o 1.2.2. Nguyên lý ho t ñ ng 1.3. Các công trình nghiên c u liên quan ñ n ñ tài Nhi u nhà khoa h c và nhà nghiên c u ñã nghiên c u v s phát tri n c a răng trochoid. I. Ivanovic, G. Devedzic, N. Mitric, S. Cukovic (2010), Error! Reference source not found.trình bày nh ng phân tích, tính toán l c và moment gi a các bánh răng ăn kh p trong bơm bánh răng. M c tiêu nh m tìm ki m m t gi i pháp t t hơn cho các v n ñ liên quan ñ n s phân b t i tr ng trong bơm trochoid v i các tr c c ñ nh. Hình 1.1. Bơm bánh răng trochoid Lozica Ivanovic, Mirko Blagojevic, Goran Devedzic, Yasmina T t c các bơm bánh răng trochoid g m hai ph n cơ b n v i hai biên Asoul (2010) nghiên c u l c và momen tác ñ ng trên c p bánh răng c a
7 8 bơm trochoid, nh m phân tích s nh hư ng c a bu ng bơm ñ n s phân 2.2.1. Phương pháp xây d ng phương trình biên d ng b ng phương b t i tr ng trên bơm trochoid có tr c c ñ nh, phân tích các áp su t ch t pháp bao hình l ng tác d ng trên sư n răng c a bánh răng. Phương pháp ñư c s d ng 2.2.1.1. Hình h c răng ñ ki m tra k t qu phân tích là phương pháp ph n t h u h n. Hình 2.8 ch rõ hình h c cơ b n s d ng ñ xác ñ nh biên d ng 1.4. Nh n xét và k t lu n peritrochoid c a răng bánh răng trong bơm bánh răng. Oa và ra là tâm và Qua nghiên c u t ng quan v bơm bánh răng trochoid, chúng tôi bán kính c a ñư ng tròn di chuy n. Ot và rt là tâm và bán kính ñư ng nh n th y r ng c n ti n hành nghiên c u v hình d ng, thông s hình h c tròn c ñ nh. Đ l ch tâm e là kho ng cách gi a hai tâm c a các ñư ng và phương trình biên d ng c a b truy n bánh răng trochoid, lý thuy t tròn. H t a ñ Oax1y1 t o nên biên d ng ñư c c ñ nh v i tâm c a vòn bao hình nh m t o hình biên d ng răng c a bánh răng trochoid. Trên cơ tròn di chuy n. Đi m D t o nên ñư ng cong trocoid là c ñ nh v i tr c x1 s ñó xây d ng biên d ng răng và d ng hình c p bánh răng trochoid trên cách ñi m Oa m t kho ng b ng d. Đư ng th ng quy chi u n i tâm Ot và ph n m m Pro/Engineer. tâm Oa và ñi qua ñi m ti p xúc c a hai ñư ng tròn (t c là c c ñ ng h c CHƯƠNG 2 C). Hình d ng gi i tích c a biên d ng trocoid ñư c mô t trong h t a ñ LÝ THUY T ĂN KH P VÀ PHƯƠNG TRÌNH BIÊN D NG có g c n m t i tâm vòng tròn c ñ nh và tr c xt ñi qua ñi m ti p xúc ban RĂNG TROCHOID ñ u gi a hai vòng tròn ñ ng h c 2.1. Ăn kh p Cycloid 2.1.1. Biên d ng Cycloid 2.1.1.1. Khái ni m 2.1.1.2. Phương trình ñư ng Cycloid 2.1.2. Biên d ng Epicycloid 2.1.2.1. Khái ni m 2.1.2.2. Phương trình ñư ng Epicycloid 2.1.3. Biên d ng Hypocycloid 2.1.3.1. Khái ni m 2.1.3.2. Phương trình ñư ng Hypocycloid 2.1.4. Lý thuy t ăn kh p c a c p bánh răng biên d ng cycloid 2.1.4.1. Đi u ki n ăn kh p Hình 2.8. T o ra biên d ng perittrochoid chưa hi u ch nh và không hi u ch nh 2.1.4.2. Biên d ng ñ nh răng và chân răng 2.2.1.2. Phương trình biên d ng 2.2. Phương trình biên d ng răng trochoid
9 10 Trong chuy n ñ ng tương ñ i c a các vòng tròn ñ ng h c (xem hình 2.1), ñi m D s t o ra ñư ng cong perittrochoid và ñi m P s t o nên ñư ng cong cách ñ u. Góc φ là góc quay c a h t a ñ trochoid, trong khi ñó δ là góc t a gi a ñư ng th ng n-n v i bán kính vectơ c a ñi m D. S răng z c a bánh răng ngoài tương ng v i s lư ng bu ng bơm. Véctơ bán kính ñi m ti p xúc P trong h t a ñ trocoid có th ñư c bi u di n dư i d ng ma tr n theo h th c:  xt (t )  e[cos zφ + λz cos φ − c cos(φ + δ )]  (t )  =  yt  =  e[sin zφ + λz sin φ − c sin(φ + δ )]  (t ) rt   (2.4)  1   1      Trong phương trình (2.1), λ là h s trochoid xác ñ nh m i quan Hình 2.9. Minh h a các răng, các bu ng, các ñi m ti p xúc c a răng h gi a bán kính trochoid và bán kính vòng tròn di chuy n. λ = d / ez , c trong bơm gerotor là h s cách ñ u, xác ñ nh quan h gi a bán kính cách ñ u và ñ l ch Xu t phát t phương trình (2.4), nghi m ñúng v i góc φ1 n m trong tâm, c = rc / e kho ng φ1 = [0, (2π / 2)] , véctơ bán kính c a ñi m ti p xúc Pi trong h D a trên các quan h hình h c trên hình 1, góc δ có th ñư c xác t a ñ trochoid có th vi t dư i d ng phương trình ma tr n sau ñây: ñ nh b i phương trình sau: e[cos zφi + λz cos φi − c cos(φi + δ i )] sin( z − 1)φ δ = arctan =  e[sin zφi + λz sin φi − c sin(φi + δ i )]  (t ) (2.5) rpi   (2.6) λ + cos( z − 1)φ   1 i i H t a ñ c a bao hình Oaxaya tương ng v i tâm c a bánh răng Phương trình ñư c dùng vào vi c d ng hình bánh răng trong. ngoài. Trong phương trình (2.5), φi là góc gi a tr c xt và tr c xi T ng quát hóa các quan h hình h c gi a các góc quay c a các ψ φi = τ i + (2.7) ph n t trong c p bánh răng trochoid ñư c bi u di n trên hình2.3. Đư ng z −1 ăn kh p c a bánh răng trochoid ñư c xác ñ nh trong h t a ñ c ñ nh Trong ñó, ψ là góc tham chi u c a chuy n ñ ng quay gi a các Ofxfyf có g c n m tâm vòng tròn ñ ng h c c a ñư ng trochoid tr c xa và xf, trong khi ñó τ i là góc gi a các tr c xi và tr c xa ( O f ≡ Ot ). π (2i − 1) τi = (2.8) z Góc t a δ i ñư c bi u di n dư i d ng:
11 12 sin(τ i − ψ ) T phương trình ma tr n : δ i = arctan (2.9) λ − cos(τ i − ψ ) rPi (f) = M fa rPi (a) (2.13) Xét ñ n m i quan h sau: Trong ñó Mfa là ma tr n chuy n ñ i t h t a ñ bao hình sang h t a sin( z − 1)φi = sin(τ i − ψ ) (2.10) ñ c ñ nh : cos( z − 1)φi = − cos(τ i − ψ )  cos γ sin γ − e M fa = − sin γ  cos γ 0 (2.14)  0  0 1 Phương trình ñư ng th ng ti p xúc c a c p biên d ng ñó ti p nh n ñư c như sau: e[ zλ cos(τ i − γ ) − 1 − c cos(τ i − γ + δ i )] =  e[ zλ sin(τ i − γ ) − c sin(τ i − γ + δ i )]  (2.15) (f) rPi     1   T các phương trình (2.11) ñ n (2.15), s d ng các ngôn ng l p trình, có th xây d ng ñư ng cong biên d ng c a bánh răng ngoài. Hình 2.10. Sơ ñ ñ ng c a c p bánh răng trong bơm trochoid và các 2.2.2. Phương pháp xác ñ nh phương trình biên d ng t các ñi m ti p thông s hình h c cơ b n ñ i v i các ñi m ti p xúc Pi và Pi+1 xúc Trong h t a ñ bao hình Oaxaya, véctơ bán kính c a ñi m ti p xúc 2.2.2.1. Hình h c răng Pi là 2.2.2.2. Phương trình biên d ng răng e[ zλ cos τ i + c cos(τ i + δ i )] 2.3. Xây d ng biên d ng răng trên ph n m m Pro/Engineer = M at rPi =  e[ zλ sin τ i + c sin(τ i + δ i )]  (a) (t ) rPi   (2.11) 2.3.1. Gi i thi u ph n m m Pro/Engineer   1   2.3.1.1. SKETCH: Thi t k phác th o Trong ñó, Mat là ma tr n chuy n ñ i t h t a ñ trochoid sang h t a 2.3.1.2. PART: T o m u thi t k ñ bao hình: 2.3.1.3. ASSEMBLY: T o m u l p ráp  γ γ  2.3.1.4. Pro/CMM: L p trình ño ñ c chi ti t  cos z − 1 sin e cos γ  z −1 2.3.1.5. Modun Mechanism Design  γ γ  (2.12) M =  − sin cos e sin γ  2.3.2. Trình t d ng hình bánh răng trochoid b ng phương pháp bao z −1 z −1 at    0 0 1  hình nh ph n m m Pro/ENGINEER và modun Mechanism Design     Thông s cơ b n c a bánh răng cycloid trong bơm
13 14 Đ d ng hình c p bánh răng troccoid s d ng trong bơm, chúng Ti p theo dùng l nh Extrude ñ d ng hình bánh răng trong (xem tôi ti n hành d ng hình b truy n v i các thông s như sau: Hình 2.14) z = 6 , λ = 1.575 , e = 3.56mm , b = 16.46mm , c = 3.95 , và rs = 26.94mm . 2.3.2.1. Trình t d ng hình bánh răng trocoid b ng phương pháp bao hình nh ph n m m Pro/ENGINEER và modun Mechanism Design 1) D ng hình biên d ng ñ nh răng c a bánh d n 1 d a trên h phương trình sau ñây (s s ng thao tác l nh Curve và môñun Part) x = e[cos zφi + λz cos φi − c cos(φi − δ i )] y = e[sin zφi + λz sin φi − c sin(φi + δ i )] , z=0 2) D ng hình phôi c a bánh răng (s d ng môñun Sketch và môñun Part) 3) L p ráp phôi bánh răng 1 và bánh răng 2 thành cơ c u nh m th c Hình 2.13. Biên d ng bánh răng trong hi n chuy n ñ ng bao hình (s d ng môñun Assembly). 4) Th c hi n phân tích ñ ng h c cơ c u v i chuy n ñ ng bao hình như sau 5) Mô ph ng chuy n ñ ng bao hình 6) D ng hình hai bánh răng 1 và 2 (s d ng mô ñun Part). 2.3.2.2. Lưu ñ phân tích ñ ng h c cơ c u s d ng Mechanism Design 2.3.2.3. D ng b m t ñinh răng và chân răng b ng phương pháp bao hình trong modun Mechanism Design c a Pro/ENGINEER Bư c 1: D ng hình biên d ng răng c a bánh 2 (bánh răng trong) Dùng l nh Curve nh p phương trình biên d ng c a bánh răng trong hình 2.10: x = e[cos zφi + λz cos φi − c cos(φi − δ i )] Hình 2.14. Bánh răng trong y = e[sin zφi + λz sin φi − c sin(φi + δ i )] Bư c 2: D ng hình phôi bánh răng(bánh răng ngoài) z=0
15 16 T các v t do chuy n ñ ng bao hình t o ta ti n hành d ng hình bánh răng ngoài. Hình 2.18. Biên d ng răng c a bánh răng ngoài và bánh răng ngoài Hình 2.15. Phôi bánh răng ngoài Bư c 3: D ng hình giá ñ Hình 2.19. C p bánh răng sau khi l p ráp hoàn ch nh 2.4. Nh n xét k t lu n Trong chương này, chúng tôi ñã nghiên c u xây d ng phương trình biên d ng cycloid nói chung và bánh răng biên d ng trochoid s Hình 2.16. Giá ñ d ng trong bơm, trình bày phương pháp bao hình ñ t o hình biên d ng Bư c 4: L p ráp t o cơ c u th c hi n chuy n ñ ng bao hình và m t răng c a c p bánh răng biên d ng bánh răng trochoid, phương Bư c 5: Mô ph ng chuy n ñ ng c a cơ c u pháp hình h c ñ d ng hình biên d ng răng c a bánh răng ngoài trong b Bư c 6: Phân tích chuy n ñ ng c a cơ c u truy n. T phương pháp bao hình ñ t o biên d ng trochoid trong bơm Bư c 7: D ng hình bánh răng ngoài
17 18 bánh răng, chúng tôi ñã ñ xu t phương pháp d ng hình biên d ng, m t 3.3.1. Gi i thi u v ph n m m ANSYS Version 11 răng cho m t c p bánh răng ñ i ti p, trên cơ s ng d ng Mechanism 1) Môñun “Ti n x lý” (Preprocessor): Design và ph n m m Pro/ENGINEER. 2) Môñun “Gi i” (Solution): Vi c d ng hình chính xác bánh răng t o cơ s cho các bư c k ti p 3) Môñun “H u x lý” (General Postproc): như phân tích ng su t u n và ng su t ti p xúc trên các răng bánh răng, 3.3.2. Các bư c tính toán ng su t t i m t ñi m c a v t ch u t i b ng nh m ki m tra ñ b n c a c p bánh răng trocoid dùng trong bơm. ph n m m ANSYS : Ch n ki u ph n t ; Khai báo v t li u; Xây d ng mô hình; Chia CHƯƠNG 3 ph n t ; Đ t các ñi u ki n biên; Ch n các yêu c u khi gi i bài toán; TÍNH TOÁN S C B N C A BƠM BÁNH RĂNG TROCHOID Khai thác k t qu . 3.1. Tính toán b truy n bánh răng theo phương pháp truy n th ng 3.3.3. Xây d ng mô hình tính toán ng su t u n trên bánh răng 3.1.1. Các ch tiêu tính toán truy n ñ ng bánh răng - S d ng ph n t h u h n 3D v i ki u ph n t kh i (solid), vi c 3.1.2. Xác ñ nh ng su t u n chân răng t o lư i ñư c th c hi n m t cách t ñ ng nh modun Pro/Mechanical 3.1.3. Xác ñ nh ng su t ti p xúc trên răng c a ph n m m Pro/Engineer. 3.1.3.1. Phương pháp tính toán ng su t ti p xúc Mô hình cơ b n ñư c s d ng trong phân tích c u trúc ñư c áp 3.1.3.2. ng su t ti p xúc trên b m t răng trong bơm d ng cho c hai bánh răng trong bơm bánh răng trochoid. 3.1.3.3. Ki m tra ng su t ti p xúc trên b m t răng Đi u ki n biên và chia lư i 3.2. Phân tích t i tr ng tác d ng lên b truy n 3.2.1. Mô hình phân tích ng su t ti p xúc và áp l c ch t l ng tác d ng lên b truy n 3.2.1.1. Áp l c ch t l ng 3.2.1.2. Các l c ti p xúc 3.2.2. Mô hình phân tích ng su t ti p xúc trên răng bánh răng 3.2.2.1. Tính toán ng su t và moment ng su t 3.2.2.2. ng su t ti p xúc l n nh t 3.2.2.3. Các ñ c trưng th tích 3.2.2.4. Đ c tính th tích và ng su t ti p xúc l n nh t. Hình 3.8. Mô hình tính ng su t trên răng bánh trong 3.3. ng d ng ph n m m ANSYS và Application Pro/Mechanica vào vi c tính toán ñ b n bánh răng trong bơm trochoid
19 20 Trư ng h p nguy hi m nh t v ñ b n u n x y ra t i th i ñi m b t Xây d ng mô hình ñ u c a giai ño n ñ u tiên t i răng mà bu ng ti p giáp v i nó b t ñ u giai Ch n ki u ph n t ño n giãn n , khi ñó các b m t răng ch u áp su t, gi s phân b ñ u Ta ch ki u ph n t và v t li u cho bánh răng trong và răng ngoài trên m t răng. là như nhau. Ch n ph n t s d ng ki u Solid Tetrahedron 3D có 4 nút Khai báo v t li u V t li u: Thép; Modun ñàn h i: E = 207 GPa = 2,07.1011 Pa, h s poát-xông =0,3. Đ t các ñi u ki n biên và t i tr ng Đ t các ràng bu c là m t l c a bánh răng c ñ nh (xem Hình 3.8), áp su t p trên b m t răng: p = 6 MPa, b m t l bánh răng ch u momen xo n:Mx = 7.16 Nm. Hình 3.9. Bánh răng trong ñư c chia lư i Đ t các ràng bu c là m t ngoài c a bánh răng c ñ nh (xem hình 3.10), áp su t p trên m t răng: p=6 MPa. Chia lư i và hi u ch nh lư i .Thi t l p m t phân tích ph n t h u h n (FEM Analysis) T o mô hình phân tích ph n t h u h n trong Pro/Engineer. K t qu s ñư c t o mô hình ph n t h u h n ñư c lưu tr trong Analysis1.ans. 3.3.4.2. Thao tác trên ANSYS V11 M file trên ANSYS Kh i ñ ng ANSYS, m file Analysis1.ans v a t o ra t ph n m m Pro/Engineer. Hình 3.10. Mô hình tính ng su t u n trên răng bánh răng ngoài Ch y ANSYS/Solve ñ gi i toán phân tích ng su t. 3.3.4. Trình t tính toán ng su t u n trên bánh răng cycloid s d ng Xem k t qu trên ANSYS ph n m m ANSYS 3.3.5. Phân tích k t qu tính toán ng su t u n Quá trình tính toán theo trình t sau ñây: Sau khi th c hi n tính toán, k t qu tính toán ñư c ph n m m 3.3.4.1. Thao tác trên Pro/Engineer Wildfire Version 5.0 ANSYS xu t ra dư i d ng b ng.
21 22 Trư ng ng su t tương ñương Von mises trên răng bánh răng ñư c Giá tr l n nh t t i chân răng c a bánh răng trong: mô t trên Hình 3.12 và hình 3.13. SEQV = 11.087MPa 3.3.5.1. K t qu ng su t tương ñương Giá tr l n nh t t i chân răng c a bánh răng ngoài: SEQV = 10.132MPa 3.3.5.2. Ki m tra ñ b n u n cho răng ng su t u n cho phép v i bánh răng làm vi c lâu dài b ng thép 40Cr, tôi c i thi n có [σ F ] ≈ 247 MPa . ng su t tương ñương l n nh t tính toán theo ANSYS n m t i chân răng c a bánh răng trong và bánh răng ngoài tương ng là SEQV = 11.087 MPa, SEQV = 10.132MPa. V y có th k t lu n r ng răng c a c p bánh răng th a b n. 3.3.6. Xây d ng mô hình tính toán ng su t ti p xúc trên b truy n Hình 3.12. Trư ng ng su t tương ñương Von Mises trên răng bánh răng bánh răng Chúng tôi ti n hành tính toán ng su t ti p xúc trên b m t ti p xúc c a hai răng t i v trí ti p xúc như trên Hình 3.11. Đ ñơn gi n cho bài toán tính toán ng su t, có th xem như áp su t trên b m t bánh răng phân b ñ u phía ch u áp su t cao. Áp su t tác d ng lên b m t bơm: p = 6M Pa. V t li u ch t o bánh răng là thép, có modun ñàn h i: E = 207 GPa = 2,07.1011 Pa, h s poát-xông: =0,3.. B m t l c a bánh răng trong và m t ngoài c a bánh ngoài coi như là các nút c ñ nh, ch u momenxo n Mx ngư c chi u nhau. Momen xo n tác d ng lên b truy n: Mx = 7.16 Nm. Hình 3.13. Trư ng ng su t tương ñương Von Mises trên răng bánh răng ngoài Đ i v i ng su t tương ñương Von Mises:
23 24 Hình 3.15. Mô hình tinh toán b truy n bánh răng Hình 3.14. Các v trí ti p xúc trên b m t c a hai răng . 3.3.7. Trình t tính toán ng su t ti p xúc trên c p bánh răng Cycloid s d ng ph n m m ANSYS 3.3.7.1. Thao tác trên Pro/Engineer Wildfire Version 5.0 Khai báo v t li u V t li u: Thép; Môñun ñàn h i: E = 207 GPa = 2,07.1011 Pa, h s poát- xông: =0,3 Đ t các ñi u ki n biên và t i tr ng Đ t các ràng bu c trên hai b m t l c a bánh răng trong và m t ngoài c a bánh răng ngoài là c ñ nh (xem hình 3 .18), ñ t áp su t p trên b m t răng: p =6 MPa. B m t l hai bánh răng ch u momen xo n: Mx = Hình 3.16. C p bánh răng ñư c t o lư i 7.16 Nm ngư c chi u nhau. 3.3.7.2. Thao tác trên ANSYS V11 Đ t ràng bu c ti p xúc trên hai b m t răng 3.3.8. Phân tích k t qu tính toán ng su t ti p xúc Chia lư i và hi u ch nh lư i 3.3.8.1. K t qu ng su t ti p xúc Thi t l p phân tích ph n t h u h n Hình 3.18 trình bày trư ng ng su t ti p xúc t ng c ng trên b m t T o mô hình phân tích ph n t h u h n trong Pro/Engineer. K t ti p xúc c a hai bánh răng trong bơm bánh răng trochoid. qu ñư c lưu tr trong Analysis1.ans Giá tr ng su t t ng c ng b ng Hmax=11.429MPa
25 26 3.3.8.2. Ki m tra ñ b n ti p xúc cho răng bánh răng K T LU N VÀ TRI N V NG Đ TÀI ng su t VON MISES l n nh t:Sigma =11.429 Mpa ng su t ti p cho phép v i bánh răng làm vi c lâu dài b ng thép K T LU N 40Cr, tôi c i thi n b ng [σ F ] ≈ 480 N / mm = 480 MPa . V y có th 2 Sau th i gian th c hi n, lu n văn ñã th c hi n ñư c các công vi c k t lu n r ng răng c a bánh răng ñ m b o ñi u ki n v ñ b n ti p xúc. sau ñây: - Nghiên c u lý thuy t v ñư ng cong cycloid, và ph n ñư ng cong cycloid s d ng t o biên d ng bánh răng trong bơm bánh răng trochoid. - Nghiên c u v lý thuy t t o hình và ăn kh p, xây d ng phương trình biên d ng . bánh răng trong bơm trochoid. - Phương pháp và trình t d ng hình bánh răng và b truy n bánh răng trong bơm trochoid s d ng ph n m m Pro/Engineer. - Xây d ng ñư c mô hình và trình t tính toán ñ b n b truy n bánh răng trong bơm trochoid. ng d ng ph n m m ANSYS và Application Pro/Mechanica vào vi c tính toán ñ b n bánh răng trong bơm trochoid TRI N V NG Đ TÀI T k t qu ñ t ñư c c n nghiên c u sâu hơn có th ñư c ti n hành nh m phát tri n mô hình ñ xác ñ nh các thông s hình h c t i ưu c a Hình 3.18 .Trư ng ng su t ti p xúc trên răng bánh răng t i vùng ti p xúc răng trochoid, theo hư ng gi m ng su t ti p xúc th p nh t, và xét ñ n 3.4. Nh n xét k t lu n ng su t liên quan ñ n ch c năng và các áp d ng th c t . Trong chương này, chúng tôi trình bày phân tích các mô hình hình Đ xu t mô hình tính toán ñ b n b truy n trochoid dùng trong h c, ñ ng h c t ng quát c a bánh răng trochoidal áp d ng cho t t c các bơm bánh răng theo phương pháp ph n t h u h n, góp ph n giúp các k răng c a bơm trochoid t i th i ñi m ăn kh p b t kỳ. sư nhanh chóng tính toán ñ b n bơm bánh răng v i ñ chính xác cao, Đ ng th i, chúng tôi ñã xây d ng ñư c mô hình tính toán ng su t t n d ng h t kh năng t i c a v t li u. u n t i chân răng c a răng bánh răng, ng su t ti p xúc trên bánh răng trong bơm bánh răng trochoid và trình t tính toán ng u n chân răng, ng su t ti p xúc giai ño n làm vi c, s d ng ph i h p gi a ph n m m Pro/Engineer và ph n m m ANSYS.