bánh răng trụ thẳng dẫn động tải trọng lớn

... tính truyền động bánh tỉ số truyền, tỉ số cho biết tương quan tốc độ góc bánh dẫn động bánh bị động: I = w1/w2 ( w1, w2 tốc độ góc bánh dẫn động bị động ) Tùy theo mục đích sử dụng mà bánh làm từ... + gồm hai phần trụ dẹt gọi bánh với nằm song song với trục bánh phía bên + bánh trụ dùng để truyền momen hai trục song song Yêu cầu tính: làm việc bề mặt bánh ăn khớp với nhau, bánh đẩy sát, điều... liệu làm bánh với khả truyền tải lớn, độ bền uốn, độ bền tiếp xúc, chống mài mòn cao Công nghệ chế tạo bánh trụ thẳng phụ thuộc vào nhiều yếu tố, có số yếu tố sau: + hình dạng bánh răng: yếu

1 GIỚI THIỆU Tên chi tiết: Bánh răng trụ thẳng dẫn động tải trọng lớn. Bánh răng là chi tiết cơ khí có tác dụng phân phối, truyền và nhận dẫn động chuyển động, momen xoắn trong máy móc, thiết bị… bánh răng nói chung nhất có cấu tạo từ hai phần: một phần hình trụ tròn dẹt nên được gọi là bánh, phần còn lại gồm các múi hình răng khớp với các răng của bánh răng còn lại, hoặc một chi tiết có hình dạng khác nhưng vẫn có các răng ( có thể là nhiều hơn một bánh răng còn lại), khi một phần chuyển động, các múi răng của phần này đẩy vào các múi răng của phần kia, khiến phần kia chuyển động theo. Có các loại bánh răng thường gặp như là: Trong đó chi tiết nghiên cứu cụ thể: bánh răng trụ thẳng dẫn động tải trọng lớn. 2 Đặc điểm : + gồm hai phần là trụ dẹt gọi là bánh với các răng nằm song song với trục của bánh răng phía bên ngoài. + bánh răng trụ dùng để truyền momen giữa hai trục song song. Yêu cầu về cơ tính: khi làm việc bề mặt bánh răng luôn ăn khớp với nhau, các bánh răng đẩy nhau rất sát, điều kiện làm việc liên tục, va đập mạnh vậy nên yêu cầu đối với chi tiết này là phải chịu ứng suất bề mặt lớn, chân răng không bị phá hủy, bề mặt chịu được mài mòn, bên trong chịu momen xoắn nên cần tính bền bỉ, không giòn quá sẽ dẫn đến phá hủy chi tiết. Câu 1 - Chọn nhóm vật liệu đáp ứng yêu cầu: nhóm vật liệu đáp ứng yêu cầu là vật liệu kim loại vì: + Vật liệu kim loại: là nhóm vật liệu có nhiều cơ tính tổng hợp cao như độ bền, độ dai va đập, độ cứng, chịu tải trọng lớn, bền nhiệt, chống lại được sự ma sát lớn…về tính công nghệ có thể sử dụng các phương pháp nhiệt luyện để điều chỉnh cơ tính cho phù 3 hợp, hơn nữa có thể dễ dàng gia công tạo hình, vẻ ngoài có độ bóng cao, đẹp mắt. + Vật liệu polymer: là nhóm vật liệu có tính dẻo và đàn hồi cao một số có tính dai bền có thể kéo thành sợi nhưng không bền bằng vật liệu kim loại, nữa là độ bền và độ cứng thấp, chủ yếu làm việc ở nhiệt độ thấp, dễ bắt lửa, khó sửa chữa, thường bị dão. Về tính công nghệ thì dễ tạo hình, tạo màu sắc, giá thành rẻ. + Vật liệu compozit( hay còn gọi là vật liệu kết hợp): là loại vật liệu nhiều pha khác nhau hầu như không tan vào nhau, được kết hợp lại nhờ sự can thiệp của kĩ thuật, có cơ tính tổng hợp của các pha thành phần đặc biệt là tính chịu nén kéo và tính chống ăn mòn. Về tính công nghệ thì chỉ cần trộn các nguyên liệu lại theo một tỉ lệ phù hợp và nén trong khuôn với áp suất cao, sản phẩm ra nhẹ. + Vật liệu ceramic, gốm( vật liệu vô cơ ) tạo thành từ các hợp chất hóa học giữa kim loại và á kim, có độ bền và tuổi thọ cao, chịu được nhiệt độ lớn tuy nhiên khó gia công ghép các chi tiết lại với nhau, giòn, dễ bị phá hủy dưới tác dụng của tải trọng lớn. Điều kiện làm việc của chi tiết: • Chi tiết làm việc trong điều kiện chịu mài mòn cao, tải trọng lớn, lõi chịu momen xoắn lớn, ứng suất bề mặt lớn. • Làm việc liên tục. Yêu cầu cơ tính đối với chi tiết: • • • • • • Độ cứng bề mặt: khoảng 57 HB. Ứng suất chảy σ: khoảng 746 Mpa. Ứng suất bền σ: khoảng 937 Mpa. Độ giãn dài tương đối δ: khoảng 12,4 %. Độ thắt tương đối Ψ: khoảng 55 %. Độ dai va đập: khoảng 98 J.cm-2. Nhận xét: yếu cầu về cơ tính cho thấy chi tiết cần có cơ tính tổng hợp cao nên chọn vật liệu kim loại. 4 Để gia công chi tiết bánh răng, có các mác thép sau: 20CrNi3,12CrNi3A,12Cr2Ni4,18Cr2Ni4…Theo điều kiện bài ra chi tiết chịu ứng suất bề mặt răng lớn, lõi chịu ứng suất uốn, dễ bị phá huỷ chân răng, bề mặt răng chịu mài mòn, xe tải trọng lớn nên chi tiết cần có độ cứng ở bề mặt, độ bền, lõi có độ dẻo dai tương đối lớn để không chống bị phá hủy, do đó chọn mác thép 20CrNi3. Thành phần hóa học của mác thép đã chọn: + %C = ( 0,17 - 0,24 ) % + %Si = ( 0,17 – 0,37 ) % + %Mn = ( 0,3 – 0,6 ) % + %P < 0,035 % + %S < 0,035 % + %Cr = ( 0,6 – 0,9 ) % + %Ni = ( 2,75 – 3,15 ) % + %Cu < 0,3 % 5 Câu 2 2.1.Cách tạo mẫu, mài mẫu và tẩm thực a, chọn mẫu và cắt mẫu, gá mẫu và đúc mẫu * chọn mẫu - - Mẫu để nghiên cứu tổ chức tế vi phải mang đặc trưng của chi tiết. Mẫu thường có hình dạng hình trụ đường kính từ 10 – 15 mm cao 10 – 15 mm, hoặc hình hộp có kích thước 12 - 12 – 10. Người ta còn có thể lấy mẫu với hình dạng đặc biệt để ít làm hư hại đến chi tiết( nếu mẫu nhỏ quá có thể dùng phương pháp gá mẫu hoặc đúc mẫu). Tùy thuộc vào mục đích nghiên cứu mà chọn lấy mẫu ở vị trí nào. Bánh răng trụ thẳng lấy phần múi răng để quan sát lớp thấm cacbon và tổ chức của thép. *cắt mẫu - Cần quan tâm đến tốc độ cắt, lực cắt, môi trường làm nguội, bản chất của mẫu và vật liệu cắt. - Mặt cắt có thể là vuông góc áp dụng cho tổ chức đẳng hướng, hoặc cắt chéo góc với các mẫu có bề mặt mỏng. - Vị trí lấy mẫu tùy thuộc vào mục đích kiểm tra. Để quan sát thay đổi tổ chức vật liệu từ ngoài vào trong thì cắt mẫu theo tiết diện ngang, nếu quan sát tổ chức các lớp thì cắt dọc trục. Có thể dùng các lưỡi cắt bằng đá mài, lưỡi cắt kim cương...tùy theo độ cứng của mẫu mà lựa chọn loại đĩa cắt phù hợp, ví dụ với bánh răng có độ cứng bề mặt cao nên cần đến lưỡi cắt kim cương. Trong quá trình cắt dung dịch làm mát luôn được rót vào vùng cắt để làm mát tránh ở nhiệt độ cao gây biến đổi tổ chức trong mẫu( yêu cầu nhiệt độ không quá 100 độ, dung dịch làm mát có thể là nước hoặc dầu… 6 * gá mẫu và đúc mẫu - khi mà mẫu có kích thước nhỏ, sắc cạnh, dễ đứt gãy, nhiều chỗ trống…hoặc quy chuẩn mẫu kiểm tra cần đúc mẫu để dễ dàng thao tác, có biện pháp gá mẫu cơ học hoặc đúc mẫu để thuận tiện hơn cho các bước tiếp theo cũng như đảm bảo an toàn cho người thực hiện và mẫu không bị gãy hỏng. Đúc mẫu gồm có đúc nóng và đúc nguội(đúc chân không). Tùy thuộc vào khả năng chịu nhiệt, áp suất, thời gian đúc mẫu và một số đặc điểm khác để xác định loại nhựa cho phù hợp. b, mài và đánh bóng mẫu - - - - Trước khi mài mẫu trên giấy mài nếu bề mặt mẫu quá xấu, ghồ ghề ta đem đi mài với máy mài thô, sau khi có được bề mặt mẫu bẳng phẳng rồi chuyển sang mài bằng các loại giấy mài với độ mịn khác nhau( từ thô đến mịn ) Giấy mài được phủ bằng cacsbit Si, các giấy mài được đánh số từ bé tới lớn, số càng lớn độ mịn càng lớn.Ta sử dụng các loại giấy mài: 120 – 240 – 400 – 600 – 800 – 1000 – 1200 – 1500 – 2000. Đối với gang, thép thông thường cần mài tới giấy 1200, còn với hợp kim màu có mẫu cần tới giấy 2000 Trong trường hợp bánh răng trụ thẳng cần tới giấy mài 1200. Yêu cầu về thao tác: giấy mài cố định trên mặt phẳng nhẵn, áp bề mặt mẫu vào bề mặt mẫu giấy và bắt đầu mài, khi bề mặt mẫu tương đối phẳng có các vết xước song song và đều nhau ta quay mẫu đi một góc 90 độ và mài tiếp cho đến khi tao nên các vết xước mới xóa đi các vết xước cũ, làm như thế với mỗi loại giấy từ 3 – 5 lần sau đó thì đổi giấy mới, lưu ý khi đổi giấy cần rửa hoặc lau sạch bề mặt mẫu, làm như thế đến tờ giấy mịn nhất rồi chuyển sang bước đánh bóng. Phương pháp sử dụng là đánh bóng cơ học sử dụng, trên đĩa của máy đánh bóng được bọc một lớp nỉ hoặc vải dày nếu là bề mặt 7 - cứng. Đĩa quay với tốc độ lớn, dung dịch đánh bóng là Al2O3 hoặc Cr2O3 ( kích thước hạt từ 1 đến 0,03 micrometer) hoặc bột kim cương ( kích thước hạt 1 micrometer). Khi đánh bóng cũng tiến hành nhiều hướng khác nhau để loại bỏ toàn bộ các vết xước, bề mặt mẫu sau đánh bóng phải sang, có độ bóng cao và không bị oxy hóa. Không đánh bóng quá lâu sẽ gây bong các tổ chức mềm, nổi lên các tổ chức cứng gây khó khan khi quan sát và chụp ảnh, với những mẫu mềm thường chỉ đánh bóng bằng tay trên vải nhung với tốc độ chậm. Sauk hi đánh bóng xong mang đi lau sạch nước và bột mài rồi sấy khô để mang đi tẩm thực. Ngoài phương pháp đánh bóng cơ học còn có phương pháp đánh bóng điện phân đạt chất lương cao hơn… c, tẩm thực - - - Tùy thuộc vào mục đích quan sát mà quyết định có nên tẩm thực hay không, nếu tổ chức rõ nét pha cần quan sát thì không cần tẩm thực ( ví dụ: khi quan sat gang cầu mà mục đích là quan sát và xác định kích thước của graphit thì không cần tẩm thực vì graphit có màu tối rõ rệt khác với các pha còn lại ). Tẩm thực là quá trình làm hiện tổ chức mẫu, bằng cách dung hóa chất bôi lên mặt mẫu làm cho bề mặt mẫu bị ăn mòn, tùy theo vật liệu quan sát sử dụng hóa chất tẩm thực thích hợp. khi tẩm thực biên giới các pha, các thành phần tổ chức khác nhau thậm chí cùng thành phần tổ chức pha nhưng định hướng tinh thể khác nhau cũng sẽ bị ăn mòn khác nhau. Các loại dung dịch tẩm thực thông dụng: 8 Vật liệu Thép thông dụng Nhôm và hợp kim nhôm Đồng và hợp kim đồng Chất tẩm thực Thời gian tẩm thực Khoảng 10 s Dd HNO3(15)% trong cồn 0,5cm3 HF 40% Khoảng 10 s + 100cm3 nước cất 10g (NH4)2S2O8 Khoảng 10 s + 90cm3 nước cất Ghi chú Chỉ pha trước khi tẩm thực Chỉ pha trước khi tẩm thực Ví dụ: muốn quan sát các đường biên hạt thì dùng hóa chất thích hợp chủ yếu chỉ ăn mòn biên giới hạt, trong khi bản thân hạt bị ăn mòn không đáng kể. Các đường biên hạt sẽ bi lõm sâu hơn bản thân hạt. Tẩm thực bề mặt hạt là lọai tẩm thực mà bản thân từng hạt ăn mòn khác nhau. Bề mặt mẫu sau khi tẩm thực sẽ lồi lõm và màu sáng tối , đậm nhạt khác nhau tương ứng với các pha và tổ chức nên có thể dễ dàng nhận biết hình dáng, kích thước và sự phân bố các pha. Khi tẩm thực có thể nhúng bề mặt mẫu vào dunh dịch tẩm thực, hoặc dùng đũa thủy tinh có quấn bông tẩm dung dịch rồi thoa đều lên mặt mẫu . Thời gian tẩm thực tùy theo tính chất của từng vật liệu, có thể vài giây, vài phút thậm chí vài giờ, nếu để lâu quá mẫu sẽ có màu tối đen không quan sát được (để có kết quả tốt nhất thì nên theo tiêu chuẩn ASTM về hóa chất và thời gian tẩm thực). Tẩm thực xong ta phải dùng bông rửa thật sạch bề mặt mẫu dưới vòi nước chảy, sau đó có thể rửa lại bằng cồn và thấm khô trên giấy lọc hoặc sấy khô bằng máy sấy. Nếu sau khi tẩm thực, quan sát thấy các đường biên giới hạt đứt đọan là thời gian tẩm tẩm thực chưa đủ phải tẩm thực lại, nếu đường biên giới quá to đậm, đường tương 9 - phản sáng tối không rõ nét là do thời gian tẩm thực quá lâu hoặc nồng độ dung dịch tẩm thực cao, ta phải đánh bóng mẫu và tẩm thực lại . Đối với bánh răng là thép hợp kim nên dùng Dd HNO3(1-5)% trong cồn. 2.2. tổ chức tế vi và các pha thành phần - thép 20CrNi3A có hàm lượng cacbon ( 0,17 - 0,24 ) % nên nó là thép trước cùng tích do đó tổ chức tế vi của nó gồm có ferit và peclit ở nhiệt độ thường( giòn. Mn : giúp bề mặt ko bị quá bão hòa C. Nhiều làm lớn hạt. Ti : tạo hạt thép nhỏ .Do tạo ra các phần tử cacbit titan TiC rất nhỏ nằm ở biên giới hạt austenit ,ngăn trở hạt lớn lên. 17 - Xử lý nhiệt: Thấm C -> Tôi + Ram. - Thấm C ở nhiệt độ >900°C ,Vd:930-950°C > rút ngắn được thời gian thấm. Tôi trực tiếp ở nhiệt độ 850-880 trong dầu. Ram thấp ở nhiệt độ 180-200°C 18 Câu 4 chế độ nhiệt luyện sơ bộ và chế độ nhiệt luyện kết thúc 4.1 Chế độ nhiệt luyện sơ bộ cho mác thép làm bánh răng trụ thẳng 20CrNi3A là : - Ủ: Là phương pháp nung nóng thép đến nhiệt độ nhất định (từ 200 – 1000 C), giữ nhiệt lâu rồi làm nguội chậm cùng với lò để đạt được tổ chức ổn định. - Mục đích của ủ là: + Làm giảm độ cứng để dễ tiến hành gia công cắt. + Làm tăng độ dẻo để dễ tiến hành rập, cán và kéo thép ở trạng thái nguội. + Làm giảm hay làm mất ứng suất bên trong sau các nguyên công gia công cơ khí và đúc,hàn. + Làm nhỏ hạt thép nếu nguyên công trước làm hạt lớn. - Tiêu chuẩn độ cứng sau khi ủ là đường kính vết lõm : 3,9 HB = 241. - Ủ ở nhiệt độ từ 670 – 690 độ trong khoảng 16 – 20 h, làm nguội ngoài không khí - Cơ tính của lõi sau khi tôi và ram thấp: Tôi : 780 – 800 độ, làm nguội nhanh trong môi trường dầu. Ram: 180 – 200 độ 4.2 Chế độ nhiệt luyện kết thúc - Gồm có thấm C, ram cao, tôi, ram thấp. - Thấm C: 19 + với yêu cầu của chi tiết bánh răng trụ thẳng là lõi dẻo dai còn bề mặt lại có độ cứng lớn, chống được mài mòn. + các nguyên tố hợp kim cũng có vai trò thúc đẩy quá trình thấm C, tăng độ thấm tôi không làm hạt lớn, thường là các nguyên tố tạo cacbit như Cr,Ni,Mn,Mo… + một số phương pháp thấm C: thấm C thể rắn, thấm C thể khí, thấm C thể plasma. + nhiệt độ thấm từ 880 – 930 độ, nhiệt độ càng cao, chiều sâu lớp thấm càng lớn. - - Ram cao. Tôi: Tôi thép là phương pháp nung nóng thép lên cao quá nhiệt độ tới hạn để làm xuất hiện tổ chức Austenit giữ nhiệt rồi làm nguội nhanh thích hợp để austenit chuyển thành mactenxit hay các tổ chức không ổn định khác với độ cứng cao. + nhiệt độ tôi từ 790 – 820 độ. + mục đích là nâng cao độ cứng và tính chống mài mòn. + phương pháp tôi sử dụng ở đây cho bánh răng là tôi bề mặt. Ram thấp: nhiệt độ nung là từ 160 – 180 độ, làm giảm ứng suất dư sau khi tôi để đáp ứng yêu cầu làm việc mà vẫn duy trì cơ tính sau khi tôi. [...]... Công nghệ chế tạo điển hình của vật liệu 3.1.1, Gia công cơ khí Đặc tính cơ bản của truyền động bánh răng là tỉ số truyền, tỉ số này cho biết tương quan tốc độ góc của bánh răng dẫn động và bánh răng bị động: I = w1/w2 ( w1, w2 là tốc độ góc của bánh răng dẫn động và bị động ) Tùy theo mục đích sử dụng mà bánh răng được làm từ những loại vật liệu khác nhau như gang, thép, kim loại màu, chất dẻo…mỗi... vật liệu có thể làm bánh răng với khả năng truyền tải lớn, độ bền uốn, độ bền tiếp xúc, chống mài mòn cao Công nghệ chế tạo bánh răng trụ thẳng phụ thuộc vào nhiều yếu tố, trong đó có một số yếu tố chính sau: + hình dạng của bánh răng: yếu tố này ảnh hưởng đến việc chọn máy gia công, đến phương pháp gia công phôi và phương pháp chọn chuẩn công nghệ + hình dáng và vị trí của vành răng: ảnh hưởng đến... các mặt chuẩn + kiểm tra trước khi cắt răng + cắt răng + vát mép mặt vành răng hoặc vê tròn đầu răng + sửa nguội bánh răng + rửa sạch, kiểm tra trước khi nhiệt luyện + nhiệt luyện + mài lần cuối lỗ và mặt đầu, mặt đầu thứ hai, đường kính ngoài, rửa sạch, kiểm tra trước khi mài răng, mài răng lần cuối, rửa sạch, kiểm tra và đóng gói sản phẩm Để gia công phôi trục răng có thể sử dụng các loại máy sau đây:... tao thấp 14 - b, bào răng: được thực hiên bằng phương pháp bao hình và định hình Phương pháp bao hình cắt răng bằng dao lược chuyển động qua lại với bánh răng gia công Trên các máy bào cũng sử dụng dao định hình, được dùng chủ yếu để gia công thô và những chi tiết có modun lớn c, xọc răng: được dùng chủ yếu để gia công các vành răng hở, đây là phương pháp chủ yếu để gia công bánh răng ăn khớp trong Ưu... để gia công bánh răng ăn khớp trong Ưu điểm là độ góc cạnh nhỏ d, cắt răng bằng dao phay modun đĩa và dao phay modun ngón: được dùng chủ yếu để gia công tinh các bánh răng cỡ lớn Gia công tinh răng: cà răng, cán răng, mài răng, mài khôn răng 3.1.2, quy trình nhiệt luyện - Trước khi cắt gọt phôi, cần cải thiện tính cắt gọt Đối với bánh răn cần phai qua nguyên công nhiệt hóa( thấm C, C- Ni ) thì cấu trúc... dao Phương pháp tăng độ bền của bánh răng: mài khôn răng hoặc đánh bóng điện các bề mặt chuyển tiếp của các răng, với các phương pháp này có thể làm độ bền uốn tăng từ (40 – 60 )% và độ bền tiếp xúc tăng lên từ 4 – 8 lần Cắt răng: a, phay lăn răng bằng dao phay trục vít: được sử dụng rộng rãi để cắt răng có modun < 16mm( HB 350) Ưu điểm của dao phay trục vít là tính vạn năng độ chính... và phương pháp cắt răng + hình dạng của răng( thẳng, nghiêng, chữ V ) + tính chất cơ lý của vật liệu phôi + biến dạng của bánh răng trong quá trình nhiệt luyện( sự thay đổi đường kính, khoảng cách răng, hoặc hình dáng bị biến đổi từ hình tròn sang hình ovan, trụ trở thành côn ) Để giảm biến dạng cần có chế độ nhiệt luyện tối ưu, cần có nguyên công ram trước khi thấm than, chạy rà răng, nhiệt luyện trong... hiệu chỉnh các thông số cắt răng + Dạng sản xuất 13 - - - - + kích thước khuôn khổ của bánh răng : ảnh hưởng việc chọn thiết bị và dụng cụ cắt, ảnh hưởng đến độ chính xác gia công, phương pháp gá đặt bánh răng trên máy Tiến trình công nghệ: + chế tạo phôi + gia công sơ bộ trên máy tiện rovonve + nhiệt luyện + tiện trước khi chuốt lỗ + chuốt lỗ có rãnh then hoặc then hoa + tiện bánh tinh + gia công các... Nhiệt luyện bánh răng: để đảm bảo độ cứng và đọ bền của bánh răng chúng cần phải được nhiệt luyện bằng một trong các phương pháp sau đây: + tôi thể tích và ram + tôi bề mặt( bằng khí gas là hỗn hợp oxy và axetilen, hoặc dòng điện cao tần ) + nhiệt hóa bề mặt - Các điểm tới hạn của mác thép 20CrNi3A là Ac1 = 715 độ, Ac3 = 760, Md = 320 Chế độ nhiệt luyện 15 - Thiết bị nhiệt luyện cho bánh răng Để thực... hạt lớn - Tiêu chuẩn độ cứng sau khi ủ là đường kính vết lõm : 3,9 HB = 241 - Ủ ở nhiệt độ từ 670 – 690 độ trong khoảng 16 – 20 h, làm nguội ngoài không khí - Cơ tính của lõi sau khi tôi và ram thấp: Tôi : 780 – 800 độ, làm nguội nhanh trong môi trường dầu Ram: 180 – 200 độ 4.2 Chế độ nhiệt luyện kết thúc - Gồm có thấm C, ram cao, tôi, ram thấp - Thấm C: 19 + với yêu cầu của chi tiết bánh răng trụ thẳng