NGHIÊN CỨU TRAO ĐỔI LỰA CHỌN Tỉ SỐ TRUYỀN TỐI ưu CHO Hộp GIẢM TỐC HAI CẤP TRỤC VÍT BÁNH RÀNG TRỤ OPTIMIZATION SELECTION OF THE TWO STAGE WORM GEAR REDUCERS SPEED RATIO Lê Thúy Anh, Nguyễn Hữu Lộc Khoa[.]
NGHIÊN CỨU - TRAO ĐỔI LỰA CHỌN Tỉ SỐ TRUYỀN TỐI ưu CHO Hộp GIẢM TỐC HAI CẤP TRỤC VÍT BÁNH RÀNG TRỤ OPTIMIZATION SELECTION OF THE TWO STAGE WORM - GEAR REDUCERS SPEED RATIO Lê Thúy Anh, Nguyễn Hữu Lộc Khoa Cơ khí, Trường Đại học Bách khoa, Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh TĨM TẮT Trong nội dung báo này, trình bày nghiên cứu toi ưu hộp giảm tốc hai cấp trục vít - bánh trụ với trục vít nằm theo phương pháp phân phổi tỉ sổ truyền dựa theo điều kiện đảm bảo độ bền tiếp xúc truyền, điều kiện bơi trơn thể tích nhỏ Kết nghiên cứu biểu diễn dạng báng, đồ thị, công thức phương trĩnh hồi qui Từ kết này, chọn ti so truyền hợp lý trình thiết kế đám bảo khả làm việc cao nhát tiêu hao vật liệu Tù’ khóa: Hộp giảm tốc; Trục vít; Bánh răng; Tỉ sổ truyền; Hai cap ABSTRACT This paper discusses the optimization design in the two stage worm - gear reducer for the worm gear in the below position, with a focus on speed ratio, based on the conditions of equal contact stress, oil-immersed lubrication, and minimum volume Tables, graphs, calculations and regresion equations are used to present research findings Therefore, a reasonable speed ratio can be chosen throughout the design process to achieve the best operating capacity while consuming the minimum material mass Keywords: Reducers; Worm Gear; Speed Ratio; Two Stage ISSN 2615 - 9910 (bản in), ISSN 2815 - 5505 (online) TẠP CHÍ Cơ KHÍ VIỆT NAM, SỐ 293, tháng năm 2022 cokhivietnam.vn / tapchicokhi.com.vn NGHIÊN CỨU - TRAO ĐỔI GIỚI THIỆU Hiện nay, có số nghiên cứu giới tối ưu trục vít Nhu cầu hộp giảm tốc (HGT) nhỏ gọn, hiệu đáng tin cậy ngày tăng, buộc nhà thiết kế phải sử dụng phương pháp thiết kế tối ưu Một số nghiên cứu đưa kết tối ưu giá trị thơng số hình học [1,2], tăng giá trị hiệu suất [3], giảm tổn thất cơng suất [4], giảm thể tích giảm tiếng ồn [5], nhiên sử dụng công thức cũ chưa đầy đú Việc tối ưu hóa thiết kế truyền trục vít phức tạp tốn nhiều thời gian, tốn đa dạng số mục tiêu, biến thiết kế, ràng buộc, công thức thực nghiệm, biểu đồ bảng biểu khác Hĩnh HGT2 cấp trục vít - bánh với trục vít năm Cơ SỞ TÍNH TỐN PHÂN BĨ TỈ SỐ TRUYỀN TÓIuu 2.1 Cơ sở lý thuyết Phân bố tỉ số truyền chọn kích thước trục vít, bánh vít để tính tốn thiết kế với mục tiêu kết cấu họp lý HGT trục vít - Bánh với trục vít năm Việc phân phối tỉ số truyền HGT hai cấp trục vít - bánh có ý nghĩa định đến kích thước khn khổ, khối lượng, độ bền giá thành sản phẩm Hiện nay, việc phân phối tỉ số truyền HGT hai cấp trục vít - bánh chủ yếu thực theo đồ thị Dựa theo thông số chọn trước tỉ số truyền chung uh hộp, tra đồ thị Hình đe tìm tỉ số truyền U[ cấp nhanh, từ tính tỉ số truyền u14 truyền bánh trụ cấp chậm theo cơng thức uh= u|2 u34 Ngồi ra, tài liệu [6] HGT bánh - trục vít tỉ số truyền cặp bánh cấp nhanh nên chọn khoảng ubr = u12 = 1,0+3,15 Trong HGT trục vít - bánh tỉ số truyền cặp bánh chọn tương tự, số trường họp chọn ubr = u,4 = Có thể sử dụng cơng thức sau để chọn tỉ số truyền cặp bánh trụ ubr = (0,03+0,06).u Đối với truyền trục vít, bánh bơi trơn tốt tính tốn thiết kế theo độ bền tiếp xúc Bài toán phân phối tỉ số truyền HGT trục vít bánh đảm bảo độ bền tiếp xúc điều kiện bôi trơn phát biểu sau: Tìm tỉ số truyền cấp: (1) Với ràng buộc: - Điều kiện bôi trơn HGT - Các thông số theo giá trị tiêu chuẩn: Tỉ số truyền, chiều rộng vành răng, hệ số chiều rộng vành răng, hệ số đường kính bánh - Ràng buộc thể tích, khối lượng nhở ISSN 2615 - 9910 (bản in), ISSN 2815 - 5505 (online) 12 TẠP CHÍ Cơ KHÍ VIỆT NAM, số 293, tháng năm 2022 cokhivietnam.vn / tapchicokhi.com.vn NGHIÊN CỨU - TRAO ĐỒI Đối với truyền trục vít cấp nhanh: Theo [7], khoảng cách trục truyền trục: Trong đó: ZM - Hệ số tính vật liệu bánh răng; ZH - Hệ sơ hình dạng bê mặt tiếp xúc; Z( - Hệ số xét đên trùng khớp răng; T3 - Mômen xoắn trục bánh dần; bco34 - Chiêu rộng vành bánh trụ; d, - Đường kính vịng lăn bánh dần u34 tỉ số truyền cặp bánh (2) Từ (5), thay d4 = u34d3 xác định mơmen xoăn cho phép: Ngồi ra, tùy vào mục tiêu tốn mà có nhiều ràng buộc khác 2.2 Phương pháp phân phối tỉ số truyền + Trong đó, q - Hệ số đường kính trục vít; z2 - Số bánh vít; a(i) - Khoảng cách trục truyền trục vít - bánh vít; T2 - Mơmen xoắn trục bánh vít (Nm); KH- Hệ số tải trọng tính sức bền tiếp xúc; [ơj - ứng suât tiếp xúc cho phép bánh vít r-r _ L 3J V/ba34^4^ơfí31 (6) »2 2^ư^H3W34 Với Kd=ị/2-103-(ZMZfíZc)2 hệ số đường kính bánh theo độ bên tiẻp xúc, Kd = 657 thẳng Kd= 680 nghiêng Từ (2) xác định mơmen xoắn: \3 / rr L 2J 540021\ + q /z2 J \ y (3) KH2 Đẻ đảm bảo độ bền [TJ = [T3], nên từ (4) (6), với u12=uh/u34, uh tỉ sô trun chung hộp, ta có: ti K"- • » (7) = 4■ 54002 • tan /4 Thay ứ12 = ljw2(l+ợ/z2)vào (3), ta có: dỊ K3 [ƠH2Ĩ KH3 34 Công thức (6) phụ thuộc vào: 4^ [T2 ] = ——r -2 8.54002.m12 tan ỵ KH2 - Vật liệu [ơH2], [ơH3] (4) Với d, = mz, đường kính vịng lăn trục vít bánh vít; Up tỉ số truyền truyền trục vít - bánh vít Y góc nâng ren trục vít tan/ = £L = _Ez_ W)2Ợ - Hệ số chiều rộng vành cặp bánh vba34, hệ số Kd - ~ + Đẻ đảm bảo điều kiện bơi trơn ngâm dầu thể tích nhỏ nhất, ta được: Đối với truyền bánh trụ cấp chậm, ứng suất tiếp xúc [7]: V ƠH3 - Quan hệ d2 d4: (5) I ■ 54002 • tan Ỵ r[o~4 K"2 ■ K,1 lAw;] • • 54 002 ■ tan Ỵ V _ K-d u tan/ Kịíĩ •u ISSN 2615 - 9910 (bản in), ISSN 2815 - 5505 (online) TẠP CHÍ Cơ KHÍ VIỆT NAM, số 293, tháng năm 2022 cokhivietnam.vn / tapchicokhi.com.vn 13 ' NGHIÊN CỨU-TRAO ĐỔI KÉT QUẢ NGHIÊN cửu VÀ ỨNG DỤNG Đối với truyền bánh trụ: Chọn vật liệu thép C45, thường hóa tơi cải thiện HB=300, ơ0ííím=2HB + 70 = 610MPa, chọn sơ [ơH3] = Ũ,9-ơ0Hỉim=6ũ3MPa 3.1 Kết nghiên cứu Bộ truyền trục vít: Chọn góc nâng ren vít sơ (