đồ án: thiết kế trạm dẫn động băng tải, chương 4 pot

Chng 4: Tính toán bộ truyền cấp nhanh (Bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng) a) Xác định sơ bộ khoảng cách trục Khoảng cách trục a w đ-ợc xác định theo công thức 6.15a 3 1 2 1 11 ][ . )1( baH H aw i KT iKa (mm) Trong đó: K a : Hệ số phụ thuộc vào vật liệu của cặp bánh răng và loại răng Ta bảng 6.5 chọn K a = 43 (MPa 1/3 ) T 1 : Mômen xoắn trên trục chủ động T 1 = 74571 (Nmm) ba : Hệ số chiều rộng bánh răng Tra bảng 6.6, chọn ba = 0,3 bd = 0,53 ba (i bn + 1) = 0,53.0,3(3,56 + 1) = 0,73 K H : Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng khi tính về tiếp xúc. Theo bảng 6.7 và bd ta chọn theo sơ đồ 3 K H = 1,1 98,126 3,0.56,3.8,531 1,1.74571 ).156,3.(43 3 2 1 w a (mm) Lấy a w1 = 127 (mm) b) Xác định thông số ăn khớp +) Xác định môđun Theo công thức 6.17 ta có m = (0,01 0,02)a w = (0,01 0,02).127 = (1,27 2,54) (mm) Theo bảng 6.8 ta chọn m = 2 +) Xác định số răng, góc nghiêng và hệ số dịch chỉnh x Chọn tr-ớc = 10 0 cos = 0,9848 Theo công thức 6.31, ta có số răng bánh nhỏ 43,27 )156,3(2 9848,0.127.2 )1( cos.2 1 1 im a z w lấy z 1 = 27 (răng) z 2 = i.z 1 = 3,56.27 = 96,12 lấy z 2 = 96 (răng) Tỉ số truyền thực tế là i m = 96/27 = 3,556 Tính lại góc cos = m(z 1 + z 2 )/2a w1 = 2(27 + 96)/(2.127) = 0,969 = 14,3 0 Nh- vậy, nhờ có góc nghiêng của răng, ở đây không cần dịch chỉnh để đảm bảo khoảng cách trục cho tr-ớc, nói khác đi dịch chỉnh bánh răng nghiêng chỉ nhằm cải thiện chất l-ợng ăn khớp. c) Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc Theo công thức 6.33, ứng suất tiếp xúc trên mặt răng làm việc: 2 1 1 )1( 2 ww H HMH dib iKT ZZZ (MPa) Trong đó: b w : Chiều rộng vành răng b w = ba .a w = 0,3.127 = 38,1 (mm) Z M : Hệ số kể đến cơ tính vật liệu của các bánh răng ăn khớp Tra bảng 6.5 ta đ-ợc Z M = 274 (MPa 1/3 ) Z H : Hệ số kể đến hình dạng tiếp xúc, tính theo công thức 6.34 twbH Z 2sin/cos2 b - góc nghiêng của răng trên hình trụ cơ sở, tính theo công thức 6.35 tg b = cos t .tg Với t và tw tính theo các công thức ở bảng 6.11, với = 20 0 theo TCVN. Đối với bánh răng nghiêng không dịch chỉnh ta có: t = tw = arctg(tg/cos) = arctg(tg20/0,969) = 20,59 0 tg b = cos20,59 . tg14,3 = 0,24 b = 13,5 0 72,159,20.2sin/5,13cos2 H Z Ta có: = b w sin/(m.) : Hệ số trùng khớp dọc tính theo CT 6.37 = 0,3a w sin/(m.) = 0,3.127.sin14,3/(2.3,14) = 1,5 = [1,88 - 3,2.(1/z 1 + 1/z 2 )]/cos : Hệ số trùng khớp ngang, tính theo CT 6.38b = [1,88 - 3,2.(1/27 + 1/96)]/0,969 = 1,78 Z : H.số kể đến sự trùng khớp của răng, tính theo công thức 6.36c 75,078,1/1/1 Z K H : Hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc, xác định theo CT 6.39 K H = K H .K H .K Hv K H : Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng, tra bảng 6.7 ta đ-ợc K H = 1,1 Theo công thức 6.40, ta xác định vận tốc vòng: v = d w1 .n 1 /60000 = .2a w1 /(i m + 1).n 1 /60000 = 3,14.2.127/(3,556 + 1).507/60000 = 1,48 (m/s) d w = 2a w1 /(i m + 1) = 2.127/(3,556 + 1) = 55,8 (mm) K H : Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng đồng thời ăn khớp, tra bảng 6.14 ta đ-ợc K H = 1,13 K Hv : Hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp, tinh theo công thức 6.41 015,1 13,1.1,1.74571.2 8,55.1,38.29,1 1 2 1 1 HH wwH Hv HKT dbv K Trong đó : 29,1 556,3 127 .48,1.73.002,0 1 0 bn w HH i a vgv (m/s) H là hệ số kể đến ảnh h-ởng của các sai số ăn khớp, tra bảng 6.15 ta đ-ợc 0,002 H 0 73 g tra theo bảng 6.16, là hệ số kể đến ảnh h-ởng của sai lệch các b-ớc răng 1 và 2. K H = 1,1.1,13.1,015 = 1,26 5,503 8,55.556,3.1,38 )1556,3(26,1.74571.2 .75,0.72,1.274 2 H (MPa) Tính chính xác ứng suất tiếp xúc cho phép Theo công thức 6.1, với v = 1,52 (m/s) < 5 (m/s) Z v = 1 Với cấp chính xác động học là 9, ta chọn cấp chính xác về mức tiếp xúc là 8, khi đó cần gia công độ nhám R a = 2,5 1,24 m, do đó Z R = 0,95 Với d a < 700 mm nên K xH = 1 Theo công thức 6.1 và 6.1a ta có: [ H ] = [ H ].Z v .Z R .Z xH = 531,8.1.0,95.1 = 505,21 (MPa) Nh- vậy, H < [ H ], nh-ng chênh lệch này nhỏ do đó có thể giảm chiều rộng răng: b w = ba .a w .( H /[ H ]) 2 = 0,3.127.(503,5/505,21) 2 = 37,8 (mm) Ta chọn b w = 38 (mm). d) Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn Theo công thức 6.43 và 6.44 ta có F1 = 2T 1 K F Y Y Y F1 /(b w d w1 m) (MPa) F2 = F1 .Y F2 /Y F1 (MPa) Trong đó: T 1 = 74571: Mô men xoắn trên bánh chủ động, (Nmm) m = 2 : Mô đun pháp tuyến, (mm) b w = 38 : Chiều rộng vành răng, (mm) d w1 = 55,8 : Đ-ờng kính vòng lăn bánh chủ động, (mm) Y = 0,56 : Hệ số kể đến sự trùng khớp của răng, Y = 1/ Y = 0,898: Hệ số kể đến độ nghiêng của răng, Y = 1 - /140 Y F1 , Y F2 : Hệ số dạng răng của bánh 1 K F : Hệ số tải trọng khi tính về uốn Số răng t-ơng đ-ơng: z v1 = z 1 /cos 3 = 27/cos 3 14,3 = 30 z v1 = z 1 /cos 3 = 100/cos 3 14,3 = 110 Tra bảng 6.18 ta đ-ợc: Y F1 = 3,8 ; Y F2 = 3,6 Theo công thức 6.45 ta có K F = K F .K F .K Fv Trong đó: K F : Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng, tra bảng 6.7 ta đ-ợc K F = 1,2 K F : Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng đồng thời ăn khớp khi tính về uốn, tra bảng 6.14 với vận tốc vòng v = 1,52 m/s < 2,5 m/s và cấp chính xác 9 K F = 1,37 Theo công thức 6.47 87,3 556,3 127 .48,1.73.006,0 1 0 bn w FF i a vgv (m/s) Trong đó: F là hệ số kể đến ảnh h-ởng của các sai số ăn khớp, tra bảng 6.15 ta đ-ợc F = 0,006 0 73 g tra theo bảng 6.16, là hệ số kể đến ảnh h-ởng của sai lệch các b-ớc răng 1 và 2. 03,1 37,1.2,1.74571.2 8,55.1,38.87,3 1 2 1 1 FF wwF Fv HKT dbv K K F = 1,37.1,2.1,03 = 1,7 Thay các số liệu vào 6.43 và 6.44 ta đ-ợc F1 = 2.74571.1,7.0,56.0,898.3,8/(37.55,8.2) = 117,3 (MPa) F2 = 117,3.3,6/3,8 = 111,2 (MPa) Với m = 2 Y S = 1,08 - 0,0695ln(2) = 1,03; Y R = 1 (bánh răng phay); K xF = 1 (d a < 400mm) Do đó, theo công thức 6.2 và 6.2a ta có: [ F1 ] = [ F ] 1 .Y R .Y S .Y xF = 252.1.1,03.1 = 259,56 (MPa) [ F2 ] = [ F ] 2 .Y R .Y S .Y xF = 236,5.1.1,03.1 = 243,6 (MPa) Nh- vậy F1 < [ F1 ] và F2 < [ F2 ] nên bài toán đ-ợc thỏa mãn. e) Kiểm nghiệm răng về quá tải Theo công thức 6.48, với K qt = T max /T = 1,4: Hmax = H . qt K = 503,5. 4,1 = 595,75 < [ H ] max = 1260 (MPa) Theo công thức 6.49 F1max = F1 .K qt = 117,7.1,4 = 164,78 < [ F ] 1max = 464 (MPa) F2max = F2 .K qt = 111,2.1,4 = 155,68 < [ F ] 1max = 360 (MPa) Vậy điều kiện về quá tải thỏa mãn. Do đó ta chấp nhận kết quả trên. g) Các thông số và kích th-ớc bộ truyền Khoảng cách trục a w1 = 127 mm Mô đun pháp m = 2 mm Chiều rộng vành răng b w = 38 mm Tỉ số truyền i bn = 3,556 Góc nghiêng của răng = 14,3 0 Số răng bánh răng z 1 = 27 răng ; z 2 = 96 răng Hệ số dịch chỉnh x 1 = 0 ; x 2 = 0 Theo các công thức trong bảng 6.11, tính đ-ợc: Đ-ờng kính vòng chia d 1 = 55,7 mm ; d 2 = 198,2 mm Đ-ờng kính đỉnh răng d a1 = 59,7 mm ; d a2 = 202,2 mm Đ-ờng kính đáy răng d f1 = 50,3 mm ; d f2 = 193,2 mm . 6 .48 , với K qt = T max /T = 1 ,4: Hmax = H . qt K = 503,5. 4, 1 = 595,75 < [ H ] max = 1260 (MPa) Theo công thức 6 .49 F1max = F1 .K qt = 117,7.1 ,4 = 1 64, 78 < [ F ] 1max = 46 4 (MPa) F2max . bền uốn Theo công thức 6 .43 và 6 .44 ta có F1 = 2T 1 K F Y Y Y F1 /(b w d w1 m) (MPa) F2 = F1 .Y F2 /Y F1 (MPa) Trong đó: T 1 = 745 71: Mô men xoắn trên bánh chủ động, (Nmm) m = 2 : Mô đun. răng 1 và 2. 03,1 37,1.2,1. 745 71.2 8,55.1,38.87,3 1 2 1 1 FF wwF Fv HKT dbv K K F = 1,37.1,2.1,03 = 1,7 Thay các số liệu vào 6 .43 và 6 .44 ta đ-ợc F1 = 2. 745 71.1,7.0,56.0,898.3,8/(37.55,8.2)