intTypePromotion=3

Truyền động bánh răng

Chia sẻ: Trần Thị Thanh | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:32

0
766
lượt xem
94
download

Truyền động bánh răng

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

Tài liệu Truyền động bánh răng giới thiệu bộ truyền bánh răng, các dạng hỏng của răng và chỉ tiêu tính toán, vật liệu và ứng suất cho phép, truyền động bánh trụ răng thẳng, xác định môđun, số răng, chiều rộng bánh răng, kiểm nghiệm sức bền của răng, tính các kích thước khác của bộ truyền và bài tập áp dụng.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Truyền động bánh răng

  1. Bài giảng NLCTM chương7 Chương 7 TRUYỀN ĐỘNG BÁNH RĂNG 7.1. NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG 7.1.1. Giới thiệu bộ truyền bánh răng Bộ truyền bánh răng thường dùng truyền chuyển động giữa hai trục song song nhau hoặc chéo nhau – bộ truyền bánh răng trụ. Cũng có thể truyền chuyển động giữa hai trục cắt nhau – bộ truyền bánh răng nón. Bộ truyền bánh răng thường có hai bộ phận chính: + Bánh dẫn 1, có đường kính D1 được lắp trên trục I, quay với số vòng quay n1 , công suất truyền động N1, mô men xoắn trên trục M1 + Bánh bị dẫn 2, có đường kính D2 được lắp trên trục II, quay với số vòng quay n2 , công suất truyền động N2, mô men xoắn trên trục M2 + Trên bánh răng có các răng, khi truyền động các răng ăn khớp với nhau, tiếp xúc và đẩy nhau trên đường ăn khớp. Vận tốc tiếp tuyến Hình 7.2- Bộ truyền Hình 7.3- Bộ truyền bánh không răng nón bánh răng trụ răng Phạm vi sử dụng nghiêng vượt quá (m/s). Hình 7.1- Bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng [Type text] Page 1
  2. Bài giảng NLCTM chương7 Răng thẳngRăng nghiêng63030Bộ truyền tốc độ cao71015Bộ truyền có tốc độ tương đối cao và tải trọng trung bình8610Bộ truyền yêu cầu chính xác 924Bộ truyền có vận tốc và yêu cầu cấp chính xác thấp. 7.2. CÁC DẠNG HỎNG CỦA RĂNG VÀ CHỈ TIÊU TÍNH TOÁN Khi truyền mômen xoắn M1 tai chỗ tiếp xúc của đôi răng sinh ra lực pháp tuyến Pn, lực này làm cho răng chịu uốn và nén. Mặt khác khi ăn khớp các răng tr ượt lên nhau nên có lực ma sát Fms =Pn.f dưới tác dụng của các lực này răng chịu trạng thái ứng suất phức tạp. Ứng suất tiếp xúc σtx và ứng suất uốn σu là các ứng suất chủ yếu có ảnh hưởng quyết định đến khả năng làm việc của răng. Đối với mỗi răng, các ứng suất này thay đổi theo chù kỳ mạch động gián đoạn. Ứng suất thay đổi là nguyên nhân làm hỏng răng vì mỏi: răng bị gãy do ứng suất uốn và tróc rỗ bề mặt do ứng suất tiếp xúc. Vì có ma sát khi răng ăn khớp nên bề mặt răng có thể mòn hoặc dính. Dưới đây trình bày các dạng hỏng của răng và ch ỉ tiêu ch ủ yếu để tính toán bộ truyền. [Type text] Page 2
  3. Bài giảng NLCTM chương7 Hình 7.6: Lực tác dụng lên đôi răng ăn khớp và sơ đồ mạch động 7.2.1. Gẫy răng Là dạng hỏng thường xảy ra với bánh răng làm bằng vật liệu dòn (gang, thép tôi), chế tạo, lắp ráp không chính xác, sử dụng sai qui cách. Nếu bánh răng làm việc một chiều khi vết gẫy xuất hiện ở chân răng về phía chịu kéo chỗ góc lượn là nơi tập trung ứng suất. Gẫy răng có thể vì quá tải do tải trọng tĩnh quá lớn hoặc do va đập đột ngột. Cũng có thể vì mỏi, tức là do ứng suất uốn thay đổi lặp đi lặp lại nhiều l ần. Răng bị gãy bộ truyền mất khả năng làm việc, nhiều khi còn ảnh hưởng tới các chi tiết máy khác. Biện pháp khắc phục: Cần tính răng theo sức bền uốn. Tăng bán kính góc lượn chân răng sẽ làm giảm sự tập trung ứng suất. Tăng cơ tính của vât liệu. 7.2.2. Mòn răng Hiện tượng: Thường xảy ra ở bộ truyền hở, điều kiện bôi trơn không tốt, có các hạt mài. Răng thường bị mòn nhiều ở đoạn giữa. Tác hại: Diện tích răng bị giảm, dạng răng thay đổi, tải trọng động tăng. Biện pháp khắc phục: Tăng độ cứng và độ nhẵn bề mặt răng. Che kín đ ể tránh hạt mài rơi vào chỗ tiếp xúc của bộ truyền. Dùng loại dầu bôi trơn thích hợp. 7.2.3. Tróc răng Hiện tượng: Thường xảy ra ở bộ truyền động kín được bôi trơn tốt. Khi ăn khớp, hai mặt răng có sự trượt tương đối, ứng suất tiếp xúc thay đổi theo chu kỳ mạch động gián đoạn nên trên mặt răng xuất hiện nhiều vết nứt. áp suất của chất bôi trơn tác dụng trong các vết nứt làm cho vết nứt phát triển thêm, cuối cùng mảnh kim loại bị tróc ra. Tróc răng có 2 loại: Nếu mặt răng có độ cứng HB≤ 350 thì ở chỗ tập trung ứng suất xuất hiện các vết tróc đầu tiên nhưng sau đó không phát triển thêm vết tróc mà có thể bị mài mất đi, hiện tượng này gọi là hiện tượng tróc nhất thời. Nếu mặt răng có độ cứng HB>350 các vết tróc thường phát triển ra khắp mặt răng va gọi là tróc lan. [Type text] Page 3
  4. Bài giảng NLCTM chương7 Tác hại: Mặt răng không nhẵn, chóng mòn, dạn răng bị méo mó, gây nên tải trọng động lớn. Biện pháp khắc phục: Cần phải tính răng theo sức bền tiếp xúc, tăng độ cứng và độ nhẵn bề mặt răng. 7.2.4. Dính răng Hiện tượng: Là dạng hỏng thường xảy ra ở bộ truyền động kín chịu tải trọng và vận tốc cao. Như vậy tại chỗ răng ăn khớp nhiệt độ sẽ cao, màng dầu bị phá vỡ làm cho răng tiếp xúc với nhau. Khi đôi răng chuyển động tương đối, những mảnh kim loại nhỏ bị đứt khái răng máy bám chặt lên bề mặt răng kia. Tác hại: Bề mặt răng bị xước, dạng răng bị phá hỏng. Biện pháp: Tăng độ nhẵn mặt răng, dùng dấu chống dính. Kết luận: Qua phân tích dạng hỏng của răng thấy: Truyền động kín răng có thể bị hỏng theo tất cả các dạng, nhưng chủ yếu là hỏng do tróc mặt răng. Để hạn chế dạng hỏng này cần tính răng theo sức bền tiếp xúc. ( σtx ≤ [σ tx ] ) Truyền động hở rộng thường bị gẫy và mòn là chủ yếu. Đ ến nay chưa có c ơ s ở tính toán bánh răng mòn. Vì vậy để hạn chế hiện tượng gẫy răng cần tính răng theo sức bền uốn (σ ≤ [σ u ] ). u 7.3. VẬT LIỆU VÀ ỨNG SUẤT CHO PHÉP: 7.3.1. Vật liệu Vật liệu làm bánh răng phải thoả mãn các yêu cầu về sức bền uốn và sức bền tiếp xúc. Tuỳ theo tải trọng và điều kiện làm việc mà dùng vật liệu chế tạo bánh răng như sau: Bánh răng chịu tải trọng nhỏ dùng thép có hàm lượng các bon trung bình nh ư: CT5, CT6 hoặc thép 40, 45, 50 thường hoá. Bánh răng chịu tải trọng vừa dùng thép có hàm lượng các bon trung bình 40,45 hoặc thép hợp kim 40x, 40xh tôi cứng toàn bộ hoặc tôi bề mặt. Trường hợp bánh răng có kích thước lớn có thể dùng thép đúc 35π, 40π, 45π, 50π. Bánh răng có kích thước lớn, chịu tải trọng nhỏ, truyền động hở bôi trơn kém có thể dùng gang: CЧ 15-32, CЧ 18-26, CЧ 24-44. Ngoài ra còn dùng vật liệu phi kim loại để chế tạo bánh răng nhỏ chịu tải y ếu, giảm tiếng ồn, giảm tải trọng động. Khi chọn vật liệu cho một cặp bánh răng ăn khớp với nhau cần chú ý: Bánh nhỏ làm việc nhiều, chân răng bé nên mòn nhiều chóng bị gẫy hơn bánh răng lớn. Vì vậy vật liệu chế tạo bánh răng nhỏ cần phải chọn tốt hơn bánh răng lớn. Trường hợp hai bánh răng cùng loại vật liệu thì phải chọn phương pháp nhiệt luyện bánh răng nhỏ có độ cứng bề mặt lớn hơn. Thường HB bánh nhỏ = (1,1÷ 1,4) HB bánh răng lớn. 7.3.2. Ứng suất cho phép 7.3.2.1. Ứng suất uốn cho phép + Trường hợp bánh răng làm việc một chiều, ứng suất cho phép là ứng suất uốn thay đổi theo chu kỳ mạch động và tính theo công thức: [Type text] Page 4
  5. Bài giảng NLCTM chương7 σ0 1,5.σ −1 [σ 0 ]u = ≈ (7.1) n.K σ n.kσ + Trường hợp bánh răng làm việc hai chiều, ứng suất cho phép là ứng suất uốn thay đổi theo chu kỳ đối xứng, và tính theo công thức: σ [σ −1 ]u = −1 (7.2) n.K σ σ-1 tra bảng 7.10. Trong đó: σ-1 giới hạn mỏi của chu kỳ đối xứng có thể tra bảng hoặc tính gần đúng: σ-1≈ 0,25(σB+σch) +50N/mm2 đối với thép rèn. σ-1= 0,22(σB+σch) +50N/mm2 đối với thép đúc. σb, σch : Giới hạn bền và giới hạn chảy của vật liệu. n: Hệ số an toàn, thường lấy n=1,5 ÷ 2,2. Trị số nhỏ dùng cho bánh răng thép thấm các bon, thấm nitơ, hoặc bánh răng gang. Trị số lớn dùng cho bánh răng thép thường hoá và tôi. Kσ: Hệ số tập trung ứng suất ở chân răng, lấy Kσ =1,5÷ 1,8. Trị số nhỏ dùng cho bánh răng thép thấm các bon, thấm nitơ, hoặc bánh răng gang. Trị số lớn dùng cho bánh răng thép thường hoá vào tôi. 7.3.2.1. Ứng suất tiếp xúc Ứng suất tiếp xúc cho phép phụ thuộc vào cơ tính của vật liệu, phương pháp nhiệt luyện hoá và hoá nhiệt luyện - Đối với thép có độ rắn HB≤ 350 thì [σ]tx =2,75HB - Đối với thép có độ rắn HB >350 thì [σ] =C.HRC Trong đó: C- là hệ số tỷ lệ C =19,6÷ 30,4 HB - Độ rắn Brinen HRC - Độ rắn Rôcoen Đối với gang [σ]tx =1,47HB Đơn vị ứng suất tiếp: N/mm2 7.3.3. Các khái niệm về sự ăn khớp của bộ thuyền bánh răng Quá trình ăn khớp là quá trình tiếp xúc của một cặp biên dạng răng của một cặp bánh răng trong quá trình làm việc. Hai biên dạng răng là hai đường thân khai nên nó chỉ tiếp xúc với nhau trên đường ăn khớp Đường ăn khớp là đường tiếp tuyến chung của hai vòng cơ sở của hai bánh răng và cũng là đường pháp tuyến chung của hai biên dạng răng đang tiếp xúc, nó đ ược xác định bởi hai điểm vào khớp và ra khớp Điểm vào khớp là điểm tiếp xúc đầu tiên giữa hai răng trong chân khớp. với tới xa nhất nằm trên vòng đỉnh của bánh bị động, ký hiệu là V. Điểm ra khớp là điểm tiếp xúc cuối cùng trong quá trình ăn khớp của hai răng, nó là điểm với tới xa nhất nằm trên vòng đỉnh của bánh chủ động, ký hiệu là điểm R. [Type text] Page 5
  6. Bài giảng NLCTM chương7 Đoạn VR gọi là đoạn ăn khớp thực còn đoạn N1N2 gọi là đoạn ăn khớp lý thuyết. VR < N1N2. Đường ăn khớp cắt đường nối hai tâm bánh răng tại P gọi là tâm ăn khớp. Đường tròn đi qua tâm ăn khớp P có tâm 0 1 gọi là vòng lăn của bánh 1 và cũng là vòng chia của bánh 1. Đường tròn đi qua tâm ăn khớp P có tâm 02 gọi là vòng lăn của bánh 2 và cũng là vòng chia của bánh 2. Vòng lăn của hai bánh khi ăn khớp lăn không trượt trên nhau. α gọi là góc ăn khớp, thường α=200. Sự trùng khớp là hiện tượng trước khi cặp này vào khớp thì cặp kia chưa ra 2 khớp, VR ε= > 1 gọi là hệ số trùng khớp, thường lấy ε =1,4÷ 1,7, trị số nhỏ lấy cho bánh răng tn thẳng, trị số lớn lấy cho bánh răng nghiêng. Trong đó: VR: là đoạn ăn khớp. tn: là bước răng pháp tuyến (là khoảng cách giữa biên dạng răng cùng phía của 2 răng kế nhau, được đo trong mặt phẳng pháp tuyến là mặt phẳng vuông góc với răng). o2 Dd2 de2 D2 ω2 d2 d Dc2 i 2 d02 α N2 α A V R P N1 h de1 d1 d01 di 1 ω1 o1 Hình 7.7: Các thông số hình học của bộ truyền bánh răng 7.4. TRUYỀN ĐỘNG BÁNH TRỤ RĂNG THẲNG 7.4.1. Các thông số hình học chủ yếu của bánh răng: Bước răng t: là khoảng cách giữa hai biên dạng cùng phía của hai răng kề nhau được đo trên vòng chia. [Type text] Page 6
  7. Bài giảng NLCTM chương7 t Mô đun m: m = (mm). π Đường kính vòng chia (vòng lăn): D = m.z ; D1 = m.Z1 ; D2 = m.Z 2 Chiều cao đỉnh răng: hd = m Chiều chân răng: hc = 1,25.m Chiều cao răng: h = hd + hc = 2,25.m Đường kính vòng đỉnh răng: Dd = D + 2.m = m( Z + 2) Đường kính vòng chân răng: Dc = D − 2,5.m = m.( Z − 2,5) D1 + D2 m( Z1 + Z 2 ) Khoảng cách hai tâm bánh răng: A = = 2 2 n1 D2 Z 2 Tỷ số truyền: i = = = n2 D1 Z1 Trong đó: D1, D2, Z1, Z2 là đường kính vòng chia và số răng của bánh chủ động và bánh bị động. 7.4.2. Lực tác dụng: Pn P T Hình 7.8: Sơ đồ các lực tác dụng lên răng của bánh răng Khi vào khớp răng bánh chủ động tác dụng lên bánh bị động một hệ lực phân bố đều trên chiều dài răng. Gọi Pn là lực tổng hợp của hệ lực này tác dụng tạo tâm ăn khớp (bỏ qua lực max) phân tích Pn ra hai thành phần: T hướng về tâm bánh răng, gọi là lực hướng tâm: T=P.tgα P hướng theo đường tiếp tuyến chung của hai vòng lăn, gọi là lực tiếp tuyến chiều của P ngược với chiều quay của bánh răng chủ động, cùng chiều với chiều của bánh bị động. Có thể tính P theo mô men xoắn hoặc công xuất N. 2.M x 3 N 2.9,55.N .106 P= = 10 . = (7.3) d v n.d 6 19,1.10 .N Trong đó P = (7.4) m.Z .n Mx: Mô men xoắn (N.mm). [Type text] Page 7
  8. Bài giảng NLCTM chương7 α: Góc ăn khớp thường lấy giá trị α=200 nên tgα=0.364. d- Đường kính vòng chia (mm). N- Công xuất mà bộ truyền cần truyền (kW). v- Vận tốc tiếp tuyến (m/s). 7.4.3 . Tính theo sức bền uốn. Hình 7.9: Biểu đồ ứng suất Khi Pn tác dụng lên đầu răng thì tiết diện chân răng ngắn nhất. Phân tích lực P n ra 2 thành phần có: T=Pn.sinα gây nên ứng suất nén σ1. P=Pn.cosα gây nên ứng suất uốn σ2 ở chân răng. Qua hình vẽ thấy ứng suất tổng lớn nhất ở chân răng phía K nhưng ở chân răng phía K’ chịu ứng suất kéo, nên vết nứt thường xuất hiện và phát triển tại đó. ứng suất phía K’ là: P . cos α .l P .sin α σ u = σ 2 − σ1 = n − n (7.5) Wu Fn b.a 2 Trong đó: Wu = : (7.6) 6 WU: là mô men chống uốn F=a.b; là diện tích tại chân răng a: Chiều dầy chân răng b: Chiều dài chân răng l: khoảng cách từ lực uốn đến tiết diện chân răng b.a 2 P Thay Wu = , F = a.b , Pn = cosα 6 rồi nhân tử số và mẫu số của biểu thức (7.5) với m có [Type text] Page 8
  9. Bài giảng NLCTM chương7 Pn . cos α .l.6m P sin α .m σu = − . (7.7) cos α .b.a .m 2 cos α a.b.m 1  6.l.m m.sin α  Đặ t = −  (7.8) y  a2 a. cos α  P - Điều kiện bền uốn là: σ u = ≤ [σ u ] (7.9) y.b.m Trong đó: y- Là hệ số dạng răng, tra theo bảng 7.8. p- Là lực tiếp tuyến. 2.M x 2.9,55.106.N 19,1.106.N P= = ≈ ( N ). (7.10) D m.Z .n m.Z .n - Do điều kiện làm việc thực tế: Có tải trọng động, răng bị mòn, nên công thức bền uốn có dạng P.K .γ σu = ≤ [σ u ] (7.11) y.b.m Thay vào P ta có: 19,1.10 6.N .K .γ σu = ≤ [σ u ] (7.12) m 2 . y.b.n.Z Công thức (7.12) dùng để kiểm nghiệm sức bền uốn khi đã biết mô đun m, s ố răng Z, chiều dài răng b và biết điều kiện làm việc của bộ truyền. b Khi cần xác định kích thước của bộ truyền thì tiến hành như sau: Đ ặt ϕ m = là hệ số m chiều dài răng, rồi sau đó thay b = ϕ .m vào (7.12), qua biến đổi sẽ tính được môđun của bộ truyền theo công thức sau: 19,1.10 6.N .K .γ m=3 (7.13). y.[σ u ].ϕ m .Z .n Sau khi xác định được m cần tra bảng 7.3 chọn m theo tiêu chuẩn. - Ý nghĩa và cách chọn các số liệu trong hai công thức (7.12) và (7.13): γ - Hệ số mòn răng: - Khi mòn 10% thì γ =1,25. - Khi mòn 20% thì γ =1,5. - Khi mòn 30% thì γ =2. - Trong truyền động kín γ =1 ϕm -Hệ số chiều dài răng: - Bánh răng chế tạo bằng phương pháp đúc lấy ϕm =6÷ 10. - Bánh răng chế tạo bằng gia công cơ khí: ϕm =10÷ 20. Khi thiết kế thường chọn ϕm =10÷ 12. Z- Số răng, thường chọn số răng bánh nhỏ (chủ động) như sau: - Bộ truyền quay tay: Z1=12÷ 16. [Type text] Page 9
  10. Bài giảng NLCTM chương7 - Bộ truyền quay bằng động cơ: Z1=17÷ 30. y- Hệ số dạng răng phụ thuộc vào số răng Z, tra bảng 7.8 K- Hệ số tải trọng: [σk]- ứng suất uốn cho phép có thể tính, hoặc tra theo bảng 7.10 *Chú ý: Khi nghiệm bền uốn thì: - Nếu hai bánh răng cùng vật liệu thì nghiệm cho bánh răng nhỏ. - Nếu hai bánh răng khác vật liêu thì tính tích số y 1.[σu]1 và y2.[σu]2 so sánh và nghiệm cho bánh răng nào có tích số y.[σu] nhỏ hơn. 7.4.4 Tính theo sức bền tiếp xúc. Khi làm việc mặt răng của hai bánh răng chịu ứng suất ti ếp xúc phân b ố không đều. Xuất phát từ điều kiện bền ứng suất tiếp xúc lớn nhất của Héc, có điều kiện bền tiếp xúc ở trường hợp hai bánh răng bằng thép là: 1,05.106(i ± 1)3.N .K σ tx 2 = ≤ [σ ] (7.14). A.i b.n2 tx 2 b Khi thiết kế bộ truyền, đặt ψ A = gọi là hệ số độ rộng bánh răng. Thay A b = ψ A . A vào (7.14) biến đổi công thức tính khoảng cách hai tâm bánh răng theo sức bền tiếp xúc ta được: 2  1,05.106  N .K A = (i ± 1).3   [σ ].i  . n .ψ  (7.15).  tx  2 A Sau khi tính được khoảng cách A cần tính môđun m theo công thức kinh nghiệm: m=(0,01÷ 0,02).A, sau đó căn cứ vào khoảng giá trị trên, tra chọn m theo tiêu chuẩn ở bảng 7.3 Ý nghĩa và cách xác định các đại lượng trong công thức (7.14), (7.15). + A: khoảng cách tâm hai bánh răng (mm). + i: Tỷ số truyền của bộ truyền. + Đại lượng (i± 1) dùng dấu (+) khi bánh răng ăn khớp ngoài dấu (-) khi bánh răng ăn khớp trong. +n2: Tốc độ quay của bánh răng bị động (vòng/ phút). +N: Công suất truyền đi của bánh răng chủ động (kW). +[σtx]: ứng suất tiếp xúc cho phép của bánh răng lớn, có thể tính theo các công thức đã biết hoặc tra bảng 7.10. b- Hệ số tải trọng (chọn hoặc tính như ở phần tính theo sức bền uốn), b = A. ψA, chọn giá trị trong khoảng ψA=0,2÷ 0,4. 7.4.5. Trình tự tính toán bộ truyền bánh trụ răng thẳng. 7.4.5.1. Đối với bộ truyền hở Trình tự tính toán gồm 4 bước 1. Chọn vật liệu 2 bánh răng và xác định ứng suất uốn cho phép. - Chọn vật liệu bánh răng theo bảng 7.4 và bảng 7.9. - Xác định [σu] theo công thức đã biết hoặc tra bảng 7.10. [Type text] Page 10
  11. Bài giảng NLCTM chương7 2. Tính mô đun m sơ bộ. -Tính môđun m sơ bộ theo công thức. 19.10 6.N .K .γ m=3 y.[σ u ].ϕ m .Z .n Trong đó Z1 tự chọn Z1=12÷ 16 (nếu bộ truyền bánh răng vận hành được quay bằng tay), Z1=17÷ 30 (nếu bộ truyền bánh răng vận hành được quay bằng động cơ). Sau đó tính Z2=i.Z1. γ : Chọn theo độ mòn cho phép mà đầu bài cho. ϕm:Chọn theo răng đúc hay răng phay. K: Tạm chọn theo vị trí bánh răng trên trục. y: Tra bảng 7.8 tùy theo giá trị số răng Z. Tính môđun theo bánh răng nào có tích y.[σu] nhỏ (vì hai bánh răng khác vật liệu) và tính theo bánh răng nhỏ (với hai bánh răng cùng vật liệu) và cùng phương pháp nhiệt luyện. Sau đó tra chọn mô đun m theo tiêu chuẩn bảng 7.3. 3. Nghiệm uốn răng theo công thức. 19.10 6.N.K.γ σu = ≤ [σ u ] m 2 .Z.n.y.b Trong đó: b =ϕm.m. (với m tiêu chuẩn) K=Kđ.Kt (tính lại chính xác hệ số K ). Khi nghiệm có thể xảy ra 1 trong các trường hợp sau: - Nếu σu hoặc σu>[σu] dưới 5% thì coi như an toàn về uốn. Nghĩa là σu ≤ [σ u ] hoặc σx − [σu ] ∆σ x % = .100% < 5% thì an toàn về uốn. σx - Nếu σx>[σu] quá nhiều thì tăng m hoặc chọn lại vật liệu. 4. Tính các kích thước chủ yếu của bộ truyền. d1=m.Z1. dc1=d1-2,5m d2=m.Z2. dc2=d2-2,5m dd1=d1+2m. m( Z1 + Z 2 ) A= 2 dd2=d2+2m. 5. Tính lực tác dụng 2M - Lực vòng: P = d - Lực hướng tâm: Pr = P.tgα 7.4.5.2. Đối với bộ truyền kín: 1. Chọn vật liệu và xác định [σ u], [σ tx] - Chọn vật liệu theo bảng 7.2 và bảng 7.3 [Type text] Page 11
  12. Bài giảng NLCTM chương7 - Tra [σu], [σtx] theo công thức đã biết hoặc tra bảng 7.4 Bảng 7.2: Hướng dẫn chọn phối hợp một số loại thép chế tạo bánh răng nhỏ với bánh răng lớn khi độ rắn bề mặt HB ≤ 350 Loại thép Bánh Bánh nhỏ Bánh lớn Bánh nhỏ Bánh lớn Bánh lớn nhỏ 40 35 35X 45 45 35Л 50Л 30XГC 40X 50Л 40Л 40ГЛ 55Л 35 50 35X 50 45Л 35X 55 40X 40XH 45 hoặc 40X 55Л 55Л 55 55Л 40ГЛ 40ГЛ Bảng 7.3: Hướng dẫn chọn phối hợp một số loại thép chế tạo bánh răng nhỏ với bánh răng lớn khi độ rắn bề mặt HB > 350 Loại thép Bánh nhỏ Bánh lớn 45 hoặc 50 35 hoặc 40 55 " 50Г 40 " 50 35X " 40X 50 " 55 40XH 35X " 40X 15X hoặc 20X 15X hoặc 20X 12XH3A, 20XH3A, 18XГT 12XH3A, 20XH3A, 18XГT [Type text] Page 12
  13. Bài giảng NLCTM chương7 Bảng 7.4: Trị số ứng suất cho phép của bánh răng Nhiệt Trị số N/mm2 Nhiệt Trị số N/mm2 Vật liệu luyện [σ]u [σ -1]u [σ]tx luyện [σ]u [σ -1]u [σ]tx CЧ15-32 50,5 34 394 - - - CT5 155 104 470 - - - CT6 175 117 550 - - - 15 113 75 394 106 68,5 - 20 118 79 410 108 72 1200 Thường 35 138 92 450 105 77 1080 hoá và 40 156 104 600 Tôi 116 68 - ủ 45 164 108 665 cứng 121 80 1200 n= 1,6 50 166 110 665 122 81 1300 kσ=1,5 45Л 140 94 440 112 74 - 15X 190 126 495 174 116 1650 20X 220 146 495 200 133 1650 40X 290 192 600 214 141 1250 40XH 290 192 570 214 141 1250 2. Chọn sơ bộ hệ số tải trọng K K = 1,3 ÷ 1,5 . Trị số nhỏ dùng cho bộ truyền chế tạo bằng vật liệu có khả năng chạy mòn, các ổ bố trí đối xứng so với bánh răng hoặc bộ truyền có vận tốc thấp. 3. Chọn hệ số rộng bánh răng. Với bánh răng hình trụ: ψ A = b / A + Bộ truyền chịu tải nhỏ (hộp sô): ψ A = 0,15 ÷ 0,3 + Bộ truyền chịu tải trung bình: ψ A = 0,3 ÷ 0,45 + Bộ truyền chịu tải lớn: ψ A = 0,45 ÷ 0,6 ( Chọn ψ A = 0,3 ÷ 0,4 cho hộp giảm tốc công nghiệp thường dùng) 4. Xác định khoảng cách trục A 2 1,05.106  K .N 3  A ≥(i ±1).   ⋅  ψ .n  [σtx 2 ].i  A 2 Dấu “+” dùng cho bộ truyền ăn khớp ngoài, dấu “-” dùng cho bộ truyền ăn khớp trong. 5. Tính vận tốc vòng v của bánh răng và chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng. [Type text] Page 13
  14. Bài giảng NLCTM chương7 π .d1.n1 2π . A..n1 v= = (m/s) 60.1000 60.1000( i ± 1) Khi biết vận tốc v chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng, theo bảng 7.5 Bảng 7.5: Chọn cấp chính xác của bánh răng Cấp chính xác Loại bánh răng 6 7 8 9 Vận tốc vòng m/s Trụ: ≤ 16 ≤ 10 ≤6 ≤3 Răng thẳng ≤ 30 ≤ 20 ≤9 ≤5 Răng nghiêng Nón: ≤9 ≤6 ≤3 ≤2 Răng thẳng ≤18 ≤12 ≤7 ≤4 Răng nghiêng và răng cong 6. Định chính xác hệ số tải trọng K và khoảng cách trục A Hệ số K = Ktt. Kđ - Ktt: hệ số tập trung tải trọng (bảng 7.6) + Giá trị trong bảng 7.6 ứng với bộ truyền không có khả năng chạy mòn (HB>350). + Với bộ truyền có khả năng chạy mòn (HB ≤ 350) và v < 15 m/s) và tải trọng không đổi hoặc thay đổi ít: Ktt = 1. + Với bộ truyền chịu tải thay đổi Ktt được xác định theo công thức: K tt bang + 1 K tt = 2 - Kđ: hệ số tải trọng động (bảng 7.7) K − K sb ∆K = .100% K Sau khi định chính xác hệ số tải trọng K, nếu thấy chênh lệch nhiều (>4% ÷ 5%) so với Ksơ bộ đã chọn ở trên thì cần điều chỉnh lại A. K A = Asơ bộ 3 K sobo Bảng 7.6. Trị số hệ số tập trung tải trọng Ktt b i ±1 Ổ trục đối Ổ trục không đối xứng (so với Bánh răng lắp ψd = =ψ A d1 2 xứng , sát bánh bánh răng) trên trục chia răng Trục rất cứng Trục ít cứng (côngxôn) 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 1,13 1,22 1,45 [Type text] Page 14
  15. Bài giảng NLCTM chương7 1,0 1,10 1,18 1,29 − 1,2 1,14 1,23 1,36 − 1,4 1,19 1,29 1,45 − 1,6 1,25 1,35 1,55 b Chú thích: 1. Đối với bộ truyền bánh răng nón ψ d = d tb1 2. Trục ít cứng khi tỷ số giữa khoảng cách 2 ổ trục với đường kính trục >3 Bảng 7.7: Hệ số tải trọng động Kđ dùng cho bánh răng trụ răng thẳng 2,5m n và bánh răng nghiêng có b ≤ sin β Cấp chính Độ rắn bề Vận tốc vòng m/s xác mặt HB 350 ≤350 1,25 1,45 1,55 7 - > 350 1,2 1,3 1,4 ≤350 1 1,35 1,55 - 8 > 350 1 1,3 1,4 - ≤350 1,1 1,45 - - 9 > 350 1,1 1,4 - - 2,5m n Bảng 7.8: Hệ số tải trọng động Kđ dùng cho bánh răng nghiêng có b ≥ sin β Độ rắn Vận tốc vòng m/s Cấp chính bề mặt xác 350 1 1 1,1 1,2 ≤350 1 1 1,2 1,3 1,5 7 > 350 1 1 1,1 1,2 1,3 ≤350 1,1 1,3 1,4 8 - - > 350 1,1 1,2 1,3 ≤350 1,2 1,4 9 - - - > 350 1,2 1,3 7. Xác định môđun, số răng, chiều rộng bánh răng. [Type text] Page 15
  16. Bài giảng NLCTM chương7 a. Mô đun: m = ( 0,01 ÷ 0,02) A (giá trị của m phải lấy theo tiêu chuẩn, bảng 7.9) b. Số răng: 2A - Số răng của bánh răng dẫn: Z1 = m( i ± 1) Khi thiết kế bộ truyền bánh răng yêu cấu Z1 ≥ 17 để tránh hiện tượng cắt chân răng. - Số răng bánh lớn: Z2 = i. Z1 c. Chiều rộng bánh răng: b = ψ A . A Bảng 7.9: Trị số môđun của bánh răng trụ răng thẳng và răng nghiêng 1 1,25 1,5 2 2,5 3 4 5 6 Dãy 1 8 10 12 16 20 25 32 40 50 1,125 1,375 1,75 2,25 2,75 3,5 4,5 5,5 7 Dãy 2 9 11 14 18 22 28 36 45 Chú ý Khi chọn nên ưu tiên lấy dãy 1 Đối với bảnh răng trụ răng nghiêng và bánh răng chữ V, trị số trong bảng là tr ị số mô đun pháp mn Đối với bánh răng nón, trị số trong bảng là trị số môđun m s định trên mặt mút lớn. 8. Kiểm nghiệm sức bền của răng a. Kiểm nghiệm sức bền tiếp xúc của răng - Công thức kiểm nghiệm: * Công thức kiểm nghiệm: 1,05.10 6 (i ± 1) 3 .K .N σ tx 2 = ≤ [σ tx 2 ] A.i b.n2 Với - A, b là khoảng cách trục A và chiều rộng răng - i = n1/n2; n2 : số vòng quay của bánh bị dẫn vg/phút. - N (kW) công suất của bộ truyền - K: hệ số tải trọng - Dấu “+” cho bộ truyền ăn khớp ngoài - Dấu “-” cho bộ truyền ăn khớp trong b. Kiểm nghiệm sức bền uốn cho răng Công thức kiểm nghiệm: 19,1.10 6.N .K .γ σu = ≤ [σ u ] m 2 . y.b.Z .n. Nghiệm uốn cho bánh nhỏ (nếu 2 bánh cùng vật liệu) và nghi ệm uốn cho bánh nào có tính số y.[σu] nhỏ (nếu 2 bánh khác vật liệu). y: hệ số dạng răng tra bảng 7.9. [Type text] Page 16
  17. Bài giảng NLCTM chương7 Bảng 7.10: Trị số hệ số dạng răng y khi α = 20 0 Hệ số dạng răng Hệ số dạng Số răng Z (Ztd) Số răng Z (Ztd) y răng y 16 0,338 40 0,476 17 0,375 50 0,49 20 0,392 60 0,499 25 0.492 80 0,511 30 0,451 ≥100 0,517 9. Tính các kích thước khác của bộ truyền. - Đường kính vòng chia: d1=m.Z1; d2=m.Z2 - Đường kính vòng đỉnh răng: de=d+2m =m(Z+2). de1=d1+2m =m(Z1+2); de2=d2+2m =m(Z2+2); - Đường kính vòng chân răng: di=d-2,5m di1=d1-2,5m di2=d2-2,5m 10. Tính lực tác dụng 2M - Lực vòng: P = d - Lực hướng tâm: Pr = P.tgα 7.4.6. Bài tập áp dụng Ví dụ 7.1: Tính các kích thước của cặp bánh răng trụ răng thẳng trong truyền động hở. Công suất truyền N=8kW, n1=120vòng/phút, i=4, bánh răng đặt đối xứng với hai ổ, bộ truyền làm việc một chiều, tải trọng ổn định, độ mòn cho phép của răng 20%. Giải: Bước 1: Chọn vật liệu và xác định ứng suất cho phép [σu]: - Chọn vật liệu chế tạo bánh răng: Với i=1 tra bảng 7.2 chọn vật liệu như sau: + Vật liệu chế tạo bánh nhỏ: thép 45. + Vật liệu chế tạo bánh lớn: thép 35. Cả 2 bánh nhiệt luyện bằng phương pháp thường hoá. - Chọn [σu]: Tra bảng (7.4) với bánh răng làm việc 1 chiều, vật liệu và phương pháp nhiệt luyện thường hoá có: [σ0]u1=164N/mm2. [σ0]u2=138N/mm2 . 19.106.N .K .γ Bước 2: Tính sơ bộ môđun m: m = 3 y.[σ ]u .ϕ m .Z .n Chọn số răng bánh 1: Z1=20 răng, số răng bánh Z2=i.Z1=4.20=80 răng. Căn cứ vào Z1=20, Z2=80 tra bảng 7.10 có y1=0,372, y2=0,478. - So sánh tích số y.[σu]. y1. [σ0]u1 =0,372.164=61(N/mm2) y2.[σ0]u2=0,478.130=66 (N/mm2 ). vì y2.[σ0]u2> y1. [σ0]u1 nên tính m theo bánh 1. [Type text] Page 17
  18. Bài giảng NLCTM chương7 - Chọn γ =1,5 vì ứng với độ giòn cho phép của răng 20%. - Tạm cho hệ số tải trọng K=1,5 . - Chọn hệ số độ dài răng ϕm=10. - Thay các số liệu trên vào có: 19.10 6.8.1,5.1,5 m= 3 = 6,2mm 0,372.164.10.20.120 - Tra bảng 7.9 chọn m=6 mm. Bước 3: Kiểm tra điều kiện bền uốn. 19.10 6.N .K .γ σu = 2 ≤ [σ u ] y.m .b.Z .n - Chiều dài răng b: b=ϕm.m=10.6=60 mm. - Tính lại hệ số tải trọng K: K=Kt.Kd + Với HB
  19. Bài giảng NLCTM chương7 1. Chọn vật liệu và xác định [σ u], [σ tx] - Theo bảng 7.2 Bánh nhỏ: thép 50 thường hoá, bánh lớn: thép 40 th ường hoá, đ ộ rắn 2 bánh < 350 HB - Tra bảng 7.4 ta có: [σ]u1=166N/mm2. [σ]u2=156N/mm2, [σtx1]=665 N/mm2, [σtx]2=600 N/mm2. 2. Chọn sơ bộ hệ số tải trọng K K = 1,3 ÷ 1,5 chọn K = 1,3 3. Chọn hệ số rộng bánh răng. Chọn ΨA = 0,3 ÷ 0,4 , chọn ψ A = 0, 4 4. Xác định khoảng cách trục A * Công thức thiết kế. 2  1,05.106  K .N A ≥ ( i + 1) 3   [σ ].i  .ψ .n   tx 2  A 2 n 910 n2 = 1 = = 240 vg/phút i 4 2  1,05.106  1,3.7,5 A ≥ ( 4 + 1) 3   600.4  . 0,4.240 = 134,4 mm    Chọn A = 135 mm 5. Tính vận tốc vòng của bánh răng và chọn c ấp chính xác ch ế t ạo bánh răng. Bánh răng trụ: 2π . A.n1 V= 60.1000.(i + 1) 2π . A.n1 2.3,14.135.960 V= = = 2,71 m/s 60.1000( i + 1) 60.1000( 4 + 1) Chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng là cấp 9 (theo bảng 7.5) 6. Định chính xác hệ số tải trọng K và khoảng cách trục A. Hệ số K = Ktt. Kđ + Ktt: hệ số tập trung tải trọng Ktt = 1 (vì tải trọng không thay đổi độ rắn HB 5% nếu ∆K > 5% phải tính lại A 1, 45 [Type text] Page 19
  20. Bài giảng NLCTM chương7 1,45 K A = 135.3 = 140 , chọn A = 140 mm A = Asb .3 1,3 K sb 7. Xác định môđun, số răng, chiều rộng bánh răng. a. Mô đun: m = (0,01 ÷ 0,02) A m = ( 0, 01 0, 02 ) A = ( 0, 01 0, 02 ) 140 = 1, 4 2,8 , chọn m = 2,5 b. Số răng: 2A 2A 2.140 - Số răng của bánh răng dẫn: Z1 = Z1 = = = 22, 4 m( i + 1) m ( i + 1) 2,5 ( 4 + 1) chọn Z1 = 23 - Số răng bánh lớn: Z2 = i. Z1 = 4. 23 = 92 c. Chiều rộng bánh răng: b = ϕ A . A b = ψ A . A = 0, 4.140 = 56 mm 8. Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng a. Kiểm nghiệm sức bền tiếp xúc của răng * Công thức kiểm nghiệm: 1,05.10 6 (i + 1) 3 .K .N σ tx 2 = ≤ [σ tx 2 ] A.i b.n2 1,05.106 (4 + 1) 3 .1,45.7,5 σ tx 2 = = 596,3 N/mm2 140.4 56.240 σ tx 2 < [σ ] tx 2 = 600 N/mm2 b. Kiểm nghiệm sức bền uốn cho răng Công thức kiểm nghiệm: 19.10 6.N .K σu = ≤ [σ u ] y.m 2 .b.Z .n y: hệ số dạng răng tra bảng 7.19 y1 = 0,442, y2 = 0,514; 166. 0,442 = 73,37 < 156 . 0,514 = 80,18 - Nghiệm bền uốn cho bánh 1: 19,1.106.N .K σ u1 = 2 ≤ [σ u ] m . y1.b.n1.Z1 19,1.10 6.7,5.1,45 σ u1 = 2 = 60,8 N/mm2 0,442.2,5 .56.23.960 Vậy bánh răng làm việc an toàn 9. Tính các kích thước khác của bộ truyền - Đường kính vòng chia: d1=m.Z1 = 2,5 . 23 = 57,5 mm; d2=m.Z2 = 2,5 . 92 = 230 mm [Type text] Page 20

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

Đồng bộ tài khoản