Thiết kế hệ thống dẫn động thùng trộn PHẦN 2: Thiết kế bộ truyền bánh răng

Chia sẻ: Nguyen Dinh Thi | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:27

Thêm vào BST

Báo xấu

310
lượt xem 91
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Chọn vật liệu: Do không có yêu cầu đặc biệt và theo quan điểm thống nhất hóa trong thiết kết,ở đây ta chọn vật liệu như sau: Theo bảng 6.1 trang 92[1] chọn Bánh nhỏ : Thép C50 tôi cải thiện đạt độ rắn HB228…255 có бb1 = 750MPa, бch1 = 530MPa. Bánh lớn: Thép C50 tôi cải thiện đạt độ rắn HB228…255 có бb2 = 750MPa, бch2 Theo bảng 6.2 trang 94[1] với thép C50, tôi cải thiện đạt độ rắn HB 180…350 . Chọn độ rắn bánh nhỏ HB1 = 240 ; độ rắn bánh lớn HB2 = 230...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Thiết kế hệ thống dẫn động thùng trộn PHẦN 2: Thiết kế bộ truyền bánh răng

PHẦN III THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG 3.1 Bánh răng cấp chậm. 3.1.1 Tính toán lý thuyết Chọn vật liệu. Chọn vật liệu: Do không có yêu cầu đặc biệt và theo quan điểm thống nhất hóa trong thiết kết,ở đây ta chọn vật liệu như sau: Theo bảng 6.1 trang 92[1] chọn Bánh nhỏ : Thép C50 tôi cải thiện đạt độ rắn HB228…255 có бb1 = 750MPa, бch1 = 530MPa. Bánh lớn: Thép C50 tôi cải thiện đạt độ rắn HB228…255 có бb2 = 750MPa, бch2 = 530MPa. Xác định ứng lực cho phép. Theo bảng 6.2 trang 94[1] với thép C50, tôi cải thiện đạt độ rắn HB 180…350 . Chọn độ rắn bánh nhỏ HB1 = 240 ; độ rắn bánh lớn HB2 = 230 , khi đó Số chu kì làm việc cơ sở. Theo 6.5[1] NHO = 30.HHB2,4 do đó: NHO1 = 30.2402,4 = 1,55.107 (chu kỳ) NHO2 = 30.2302,4 = 1,4.107 (chu kỳ) NFO1 = NFO2 = 0,5.107 (chu kỳ) Theo bảng 6.2 trang 94[1] với thép C50, tôi cải thiện đạt độ rắn HB 180…350 . Chọn độ rắn bánh nhỏ HB1 = 240 ; độ rắn bánh lớn HB2 = 230 , khi đó Số chu kì làm việc cơ sở. Theo 6.5[1] NHO = 30.HHB2,4 do đó:
NHO1 = 30.2402,4 = 1,55.107 (chu kỳ) NHO2 = 30.2302,4 = 1,4.107 (chu kỳ) NFO1 = NFO2 = 0,5.107 (chu kỳ) Số chu kỳ làm việc tương đương. Theo 6.7[1] L = 6 năm → Lh = 28800 (giờ) c =1 – số lần ăn khớp trong 1 vòng quay Suy ra NHE1 > NHO1 ; NHE2 > NHO2 nên KHL1 = KHL2 = 1 Như vậy theo 6.1a[1], ứng suất tiếp xúc sơ bộ được xác định Với cấp chậm sử dụng răng nghiêng, do đó theo 6.12[1]: Ứng suất uốn cho phép: Do đó theo 6.2a[1] với bộ truyền quay 1 chiều KFC = 1,75và ta được: .kFc Ứng suất quá tải cho phép: theo 6.13[1] đối với bánh răng tôi cải thiện. Ứng suất uống cho phép khi quá tải: 6.14[1] Xác định khoảng cách trục sơ bộ: Với: Ka = 43 T2 = 122735 Nmm
ψba = 0,3; ψbd = 0,5ψba (u1 +1) = 0,5.0,3.(5,23+1) = 0,93 Tra bảng 6.7 được: KHβ = 1,07 Thay vào ta có: Chọn khoảng cách trục là: 160mm (theo tiêu chuẩn) Vì đây là hộp giảm giảm tốc 2 cấp đồng trục nên ta =160(mm) Xác định các thông số ăn khớp. m = (0,010,02)aw = Chọn m = 3 Số răng bánh nhỏ: chọn z1 = 25 răng. Số răng bánh lớn: răng. Chọn z2 = 76 răng. Chiều rộng vành răng bw = ψba.aw = 0,3.160 = 48 Đường kính vòng lăn bánh nhỏ: Vận tốc của bánh chủ động (bánh nhỏ) Góc nghiêng răng: Góc ăn khớp: Đường kính chia vòng : Đường kính chia vòng đỉnh răng : da1= d1 + 2.m = 78,8 + 2.3 = 84,8(mm) da2 = d2 + 2.m = 240 + 2.3 = 246 (mm) Đường kính vòng chân răng là: df1 = d1 - 2,5.m = 78,8 - 2,5.3 = 86,3(mm) df2 = d2 - 2,5.m = 240 - 2,5.3 = 232,5(mm)
3.1.2 Kiểm tra tính toán bằng inventor Sau khi khởi động Modul Design Acclerator chọn Design and calculates spur gears, nhập tỷ số truyền trong mục Desired Gear Ratio (tỷ số truyền) u2 = 3,06 nhập góc nghiêng răng ở mục Helix Angle β = 17,9o.ta có giao diện làm việc như sau: Chuyễn sang tab calculation chọn Geometry Design (thiết kế hình học) tại phần Type of Strength Cacultation và nhập các thông số của bộ truyền trong phần Loads: Power (công suất) trên trục II: PII = 7,197 (KW); Speed (số vòng quay) trên trục II: nII = 560(vg/ph); Efficiency (hiệu suất) bộ truyền bánh răng η = 0,97. Chọn vật liệu thiết kế bộ truyền trong phần Material Values (vật liệu), với bánh răng nhỏ Gear1 là EN C50 (ISO), với bánh răng lớn Gear 2 la EN C50 (ISO); ta có các thông số: ứng suất tiếp xúc cho phép bánh răng 1: σHlim1 = 1140 (Mpa); ứngsuất tiếp xúc cho phép bánh răng 2: σHlim2 = 1140 (Mpa); ứng suất uốn cho phép của bánh răng 1: σFlim1= 390 (Mpa); ứng suất uốn cho phép của bánh răng 2: σFlim2 = 390 (Mpa); Số giờ làm việc: Lh = 6.300.16 = 28800 (hr).
Chọn Accuracy (Độ chính xác) để chọn cấp chính xác và tiêu chuẩn thiết kế. Ở đây ta chọn cấp chính xác là 7 và tiêu chuẩn thiết kế là ISO 1328:1997 (tiêu chuẩn ISO số 1328 năm 1997)
Nhấn OK
Chọn Factors (Các thông số) để nhập các thông số khác của bộ truyền, ta chọn K A = 1,25 ul (hệ số va đập nhẹ), các hệ số khác mặc định theo tiêu chuẩn. Nhấn OK Sau khi hoàn thiện việc nhập các thông số cần thiết cho bộ truyền bên Tab Calculation nhấn chọn Calculate. Sau đó chọn Check Calculation và quay lại tab Design để thực hiện các bước thiết kế bộ truyền. Trong mục Center Distance chọn 160mm; trong mục Number of Teeth chọn số răng z1 = 25; trong mục Facewidth chọn 48mm; trong mục Unit Correction (dich chỉnh răng) chọn x1 = 0; trong mục Pressure Angle (góc áp lực) chọn theo tiêu chuẩn, ở đây chọn α = 20o; các thông số khác giữ nguyên theo tiêu chuẩn. Nhập xong các thông số chọn Calculate (tính toán) ta tính được các thông số sau:
Module m = 3 (mm); khoảng cách trục Center Distance là: 160mm. Number of teeth (số răng): z1 = 25; z2 = 76. Unit Correction (dich chỉnh răng): x2 = 0,2689; Total Unit Correction (tổng đơn vị dịch chỉnh): x = 0,2689. Chiều rộng bánh răng: Facewidth1= 48mm, Facewidth2= 45mm. Chọn Preview… để xem lại các thông số tính toán của bộ truyền.
Cuối cùng chọn OK ta được bộ truyền bánh răng nghiêng cấp chậm. Kết quả như sau:
Thông số bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng cấp chậm Common Parameters Gear Ratio i 3.0400 ul Desired Gear Ratio iin 3.0600 ul Module m 3.000 mm Helix Angle 17.9000 deg β Pressure Angle 20.0000 deg α Center Distance aw 160.000 mm Product Center Distance a 159.206 mm Total Unit Correction Σx 0.2689 ul Circular Pitch p 9.425 mm Base Circular Pitch ptb 9.251 mm Operating Pressure Angle αw 20.8027 deg Tangential Pressure Angle 20.9311 deg αt Tangential Operating Pressure Angle αtw 21.6618 deg
Base Helix Angle βb 16.7874 deg Tangential Module mt 3.153 mm Tangential Circular Pitch pt 9.904 mm Contact Ratio 3.0310 ul ε Transverse Contact Ratio 1.5635 ul εα Overlap Ratio 1.4675 ul εβ Limit Deviation of Axis Parallelity fx 0.0200 mm Limit Deviation of Axis Parallelity fy 0.0100 mm Gears Gear 1 Gear 2 Type of model Component Component Number of Teeth z 25 ul 76 ul Unit Correction x 0.0000 ul 0.2689 ul Pitch Diameter d 78.815 mm 239.598 mm Outside Diameter da 84.788 mm 247.185 mm Root Diameter df 71.315 mm 233.712 mm Base Circle Diameter db 73.614 mm 223.787 mm Work Pitch Diameter dw 79.208 mm 240.792 mm Facewidth b 48.000 mm 45.000 mm Facewidth Ratio br 0.5710 ul 0.1878 ul Addendum a* 1.0000 ul 1.0000 ul Clearance c* 0.2500 ul 0.2500 ul Root Fillet rf* 0.3500 ul 0.3500 ul Tooth Thickness s 4.712 mm 5.300 mm Tangential Tooth Thickness st 4.952 mm 5.569 mm Chordal Thickness tc 4.161 mm 4.680 mm Chordal Addendum ac 2.229 mm 2.942 mm Chordal Dimension W 32.207 mm 88.366 mm Chordal Dimension Teeth zw 4.000 ul 10.000 ul Dimension Over (Between) Wires M 88.647 mm 251.313 mm Wire Diameter dM 6.000 mm 6.000 mm Limit Deviation of Helix Angle Fβ 0.0200 mm 0.0210 mm Limit Circumferential Runout Fr 0.0300 mm 0.0400 mm Limit Deviation of Axial Pitch fpt 0.0120 mm 0.0130 mm Limit Deviation of Basic Pitch fpb 0.0110 mm 0.0120 mm Virtual Number of Teeth zv 28.663 ul 87.134 ul Virtual Pitch Diameter dn 85.988 mm 261.403 mm Virtual Outside Diameter dan 91.961 mm 268.991 mm Virtual Base Circle Diameter dbn 80.802 mm 245.639 mm Unit Correction without Tapering xz 0.2649 ul 1.3648 ul Unit Correction without Undercut xp 0.6567 ul 4.0767 ul
Unit Correction Allowed Undercut xd 0.8267 ul 4.2466 ul Addendum Truncation k 0.0044 ul 0.0044 ul Unit Outside Tooth Thickness sa 0.7296 ul 0.7701 ul Tip Pressure Angle αa 29.1331 deg 24.3769 deg Loads Gear 1 Gear 2 Power P 7.197 kW 6.981 kW Speed n 560.00 rpm 184.21 rpm Torque T 122.726 N m 361.893 N m Efficiency 0.970 ul η Radial Force Fr 1230.780 N Tangential Ft 3098.819 N Force Axial Force Fa 1000.891 N Normal Force Fn 3483.546 N Circumferenti v 2.311 mps al Speed Resonance Speed nE1 12171.247 rpm Material Gear 1 Gear 2 EN C50 EN C50 Ultimate Tensile Strength Su 640 MPa 640 MPa Yield Strength Sy 390 MPa 390 MPa Modulus of Elasticity E 206000 MPa 206000 MPa Poisson's Ratio 0.300 ul 0.300 ul μ Bending Fatigue Limit 390.0 MPa 390.0 MPa σFlim Contact Fatigue Limit 1140.0 MPa 1140.0 MPa σHlim Hardness in Tooth Core JHV 210 ul 210 ul Hardness in Tooth Side VHV 600 ul 600 ul Base Number of Load Cycles in NFlim 3000000 ul 3000000 ul Bending Base Number of Load Cycles in Contact NHlim 100000000 ul 100000000 ul W?hler Curve Exponent for Bending qF 6.0 ul 6.0 ul W?hler Curve Exponent for Contact qH 10.0 ul 10.0 ul
Type of Treatment type 2 ul 2 ul Strength Calculation Factors of Additional Load Application Factor KA 1.250 ul Dynamic KHv 1.136 ul 1.136 ul Factor Face Load KHβ 1.646 ul 1.451 ul Factor Transverse KHα 1.496 ul 1.496 ul Load Factor Onetime Overloading Factor KAS 1.000 ul Factors for Contact Elasticity Factor ZE 189.812 ul Zone Factor ZH 2.351 ul Contact Ratio Factor Zε 0.800 ul Single Pair Tooth ZB 1.000 ul 1.000 ul Contact Factor Life Factor ZN 1.000 ul 1.000 ul Lubricant Factor ZL 0.962 ul Roughness Factor ZR 1.000 ul Speed Factor Zv 0.960 ul Helix Angle Factor Zβ 0.975 ul Size Factor ZX 1.000 ul 1.000 ul Work Hardening Factor ZW 1.000 ul Factors for Bending Form Factor YFa 2.563 ul 2.128 ul Stress Correction YSa 1.631 ul 1.894 ul Factor Teeth with Grinding YSag 1.000 ul 1.000 ul Notches Factor Helix Angle Factor Yβ 0.851 ul Contact Ratio Factor Yε 0.690 ul Alternating YA 1.000 ul 1.000 ul Load Factor Production Technology YT 1.000 ul 1.000 ul Factor
Life Factor YN 1.000 ul 1.000 ul Notch Sensitivity Yδ 1.148 ul 1.173 ul Factor Size Factor YX 1.000 ul 1.000 ul Tooth Root Surface Factor YR 1.000 ul Results Factor of Safety from SH 1.501 ul 1.501 ul Pitting Factor of Safety from SF 2.751 ul 2.733 ul Tooth Breakage Static Safety in SHst 1.519 ul 1.519 ul Contact Static Safety in SFst 5.990 ul 5.824 ul Bending Positive Check Calculation
3.2 Bánh răng cấp nhanh 3.2.1 Tính toán lý thuyết Chọn vật liệu như cặp bánh răng nghiêng cấp chậm.Tính toán tương tự như cặp bánh răng nghiêng cấp chậm ta có bảng kết quả sau. Các thông số hình học của bánh răng ăn khớp ngoài m=3 Số răng bánh nhỏ: chọn z1 = 17 răng. Số răng bánh lớn: răng. Chọn z2 = 89 răng. Chiều rộng vành răng bw = ψba.aw = 0,3.160 = 48 Đường kính vòng lăn bánh nhỏ: Vận tốc của bánh chủ động (bánh nhỏ) Góc nghiêng răng: Góc ăn khớp: Đường kính chia vòng : Đường kính chia vòng đỉnh răng : da1= d1 + 2.m = 51 + 2.3 = 57(mm) da2 = d2 + 2.m = 269 + 2.3 = 275 (mm) Đường kính vòng chân răng là: df1 = d1 - 2,5.m = 51 - 2,5.3 = 43,5(mm) df2 = d2 - 2,5.m = 269 - 2,5.3 = 261,5(mm)
3.2.2 Kiểm tra tính toán bằng inventor Sau khi khởi động Modul Design Acclerator chọn Design and calculates spur gears, nhập tỷ số truyền trong mục Desired Gear Ratio (tỷ số truyền) u1 = 5,23 nhập góc nghiêng răng ở mục Helix Angle β = 6,8o.ta có giao diện làm việc như sau: Chuyễn sang tab calculation chọn Geometry Design (thiết kế hình học) tại phần Type of Strength Cacultation và nhập các thông số của bộ truyền trong phần Loads: Power (công suất) trên trục I: PI = 7,495 (KW); Speed (số vòng quay) trên trục II: nI = 2930(vg/ph); Efficiency (hiệu suất) bộ truyền bánh răng η = 0,97. Chọn vật liệu thiết kế bộ truyền trong phần Material Values (vật liệu), với bánh răng nhỏ Gear1 là EN C50 (ISO), với bánh răng lớn Gear 2 la EN C50 (ISO); ta có các thông số: ứng suất tiếp xúc cho phép bánh răng 1: σHlim1 = 1140 (Mpa); ứngsuất tiếp xúc cho phép bánh răng 2: σHlim2 = 1140 (Mpa); ứng suất uốn cho phép của bánh răng 1: σFlim1= 390 (Mpa); ứng suất uốn cho phép của bánh răng 2: σFlim2 = 390 (Mpa); Số giờ làm việc: Lh = 6.300.16 = 28800 (hr).
Chọn Accuracy (Độ chính xác) để chọn cấp chính xác và tiêu chuẩn thiết kế. Ở đây ta chọn cấp chính xác là 7 và tiêu chuẩn thiết kế là ISO 1328:1997 (tiêu chuẩn ISO số 1328 năm 1997)
Nhấn OK
Chọn Factors (Các thông số) để nhập các thông số khác của bộ truyền, ta chọn K A= 1,25 ul (hệ số va đập nhẹ), các hệ số khác mặc định theo tiêu chuẩn. Nhấn OK Sau khi hoàn thiện việc nhập các thông số cần thiết cho bộ truyền bên Tab Calculation nhấn chọn Calculate. Sau đó chọn Check Calculation và quay lại tab Design để thực hiện các bước thiết kế bộ truyền. Trong mục Center Distance chọn 160mm; trong mục Number of Teeth chọn số răng z1 = 17; trong mục Facewidth chọn 48mm; trong mục Unit Correction (dich chỉnh răng) chọn x1 = 0; trong mục Pressure Angle (góc áp lực) chọn theo tiêu chuẩn, ở đây chọn α = 20o; các thông số khác giữ nguyên theo tiêu chuẩn. Nhập xong các thông số chọn Calculate (tính toán) ta tính được các thông số sau:
Module m = 3 (mm); khoảng cách trục Center Distance là: 160mm. Number of teeth (số răng): z1 = 17; z2 = 89. Unit Correction (dich chỉnh răng): x2 = -0,042; Total Unit Correction (tổng đơn vị dịch chỉnh): x = -0,042. Chiều rộng bánh răng: Facewidth1= 48mm, Facewidth2= 37,5mm. Chọn Preview… để xem lại các thông số tính toán của bộ truyền.