BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRỤ và THIẾT kế gối đỡ TRỤC

1.Chọn vật liệu bánh răng và cách nhiệt luyện Vì tải trọng của bộ tryền trung bình nên ta chon vật liệu làm bánh răng có độ cứng bề mặt răng HB < 350.. max M : là modun xoắn lớn nhất tác

BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRỤ VÀ THIẾT KẾ GỐI ĐỠ

TRỤC

Phần IV: BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRỤ

Các thông số ban đầu:

 Công suất cần truyền: N tru =3,54 kw

 Tốc độ bánh răng dẫn: n1 = 118,33 (vòng/phút)

 Tỉ số truyền sơ bộ : i sb = 1,85

 Tốc độ bánh răng dẫn: n2 = 64 (vòng/phút)

Ta chọn bánh răng trụ răng thẳng để tránh việc chế tạo khó khăn và tránh lực dọc trục

1.Chọn vật liệu bánh răng và cách nhiệt luyện

Vì tải trọng của bộ tryền trung bình nên ta chon vật liệu làm bánh răng có độ cứng

bề mặt răng HB < 350 Đồng thời để tăng khẳ năng chạy mòn của răng ta chọn độ rắng bánh răng nhỏ lớn hơn độ rắng bánh răng lớn khoảng 25÷50 HB

HB1 = HB2 + (25 ÷50) HB

Tra bảng 3-6 ta chọn:

-Bánh răng nhỏ làm bàng thép 45 thường hóa( Giả thuyết đường kính phôi

300÷500mm) Tra bảng 3-8

Tra bảng 3-8 ta có các công thức sau:

 Giới hạn bền kéo: σbk=680N/mm2

 Giới hạn bền chảy: σch=290N/mm2

 Độ rắn: HB=170÷220 (chọn HB=190)

-Bánh răng lớn làm bằng thép 35 thường hóa (Giả thuyết đường kính phôi

300÷500mm) Tra bảng 3-8 ta có

Tra bảng 3-8 ta có các công thức sau:

 Giới hạn bền kéo: σbk=480N/mm2

 Giới hạn bền chảy: σch=240N/mm2

 Độ rắng HB:140-190 (chọn HB=160)

(Ta chọn phôi rèn cho cả hai bánh)

2 định ứng suất mỏi tiếp xúc cho phép

a.Ứng suất tiếp xúc cho phép

 [ ] [ ]tx N tx k' N

0 σ

σ =

Trong đó: [ ]σ tx:là ứng suất tiếp súc cho phép(N/mm2) khi bánh răng làm việc lâu dài phụ thuộc vào độ rắng Brinen HB hoặc độ rắn Rocoen HRC lấy theo bảng 3-9

ta được [ ]σ N0tx =2,6HB

N

k' : hệ số chu kì ứng suất tiếp xúc

 k' N=6 0

td

N N

Trong đó:

0

N : là chu kỳ cơ sở theo bảng 3-9

0

N =107

td

N : số chu kì tương đương

Trường hợp bánh răng chịu tải trọng thay đổi

mã

i

M

M u

N 60

2









∑

=

Trong đó:M i,n i,T i lần lượt là modun xoắn,số vòng quay trên phút và thòi gian bánh răng làm việc ở chế độ i

max

M : là modun xoắn lớn nhất tác dụng lên bánh răng(không kể đến modun qua tải)

u: là số lần ăn khớp của một răng khi số răng quay một vòng

Xét bánh răng bị dẫn:

0 2

2 2

2 =60.10,8.1+1.6+0,9.1.64.3000=85824000>N =10

N td

 k'N2=1

-Ứng suất tiếp xúc cho phép của bánh răng bị dẫn











=

=

mm

N

k N

tx N

tx σ

σ

 Xét bánh răng dẫn:

Ta thấy: N td1 >N td2 >N0 =107

1=

N

k

-Ứng suất tiếp xúc cho phép của bánh dẫn











=

=

= 0 ' 2,6.190 494 2

1

N k

N tx N

tx σ

σ

Lấy ứng suất bé hơn là:











1 mm

N

tx

b Ứng suất uốn cho phép

Số chu kì tương đương của bánh lớn (công thức 3-8)

mã

i

M

M u

N 60

2









∑

=

Với m:bậc đường cong mỏi uốn,ở đây lấy m=6

0 6 2

2

8 , 0 64 60 300 16 5

N td

 '' 1

2=

N

k

-Xét bánh dẫn:

0

2

1 N N

N td > td >

 '' 1

1=

N

k

-Ứng suất uốn cho phép:

σ σ

σ σ

σ

k n

k k

n

u

'' 6 , 1 4 , 1

''

=

 σ−1~(0,4−0,45).σbk











1 mm

N

bk

σ











2 mm

N

bk

σ

 n1 =n2 =1,5

 kσ1 =kσ2 =1,8

-Ứng suất uốn cho phép của bánh dẫn











=

8 , 1 5 , 1

41 , 0 580 5 , 1

N

u

σ

-Ứng suất uốn cho phép của bánh bị dẫn











=

8 , 1 5 , 1

41 , 0 480 5 , 1

N

u

σ

3 Chọn sơ bộ hệ số tải trọng K=1,5

4 Chọn hệ số truyền động bánh răng: ψ =

A

b

=0,4

5 Xác định khoảng cách trục A

 A≥(i+1)3 [ ]

2

6

10 05 , 1

n i

N k

tx ψ

2 6

64 4 , 0

54 , 3 5 , 1 185 416

10 05 , 1









6 Tính vận tốc vòng của bánh răng và chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng

 V= ( ) 60.1000.(1,85 1) 0,9

33 , 118 5 , 207 2 1 1000 60

2 1000

60

= +

= +

π

i

n A n

d

m/s

Chọn cấp chính xác là 9

7 Định chính xác hệ số tải trọng K và khoảng cách trục A

 K =K tt.K d

Vì các bánh răng có độ cứng HB<350 và làm việc với tải trong không đổi nên:

2

1

+

= ttbang

tt

K

K

ttbang

K tra theo ψd

2

1 85 , 1 4 , 0 2

1 1 1

=

+

=

+

=

d

d

b ψ ψ

Tra bảng 3-12 ta được K ttbảng=1,16

K tt =1,08

Với cấp chính xác chế tạo là 9, độ cứng bé hơn 350 HB và vận tốc vòng: V=0,9m/s Tra bảng 3-13 chọn Kd=1,1

Vậy K=1,08.1,1=1,188

Tính lại khoảng cách trục:

K

K A

sb

5 , 1

188 , 1 5 ,

8.Xác định Modun,số răng,chiều rộng bánh răng

-Modun: ms=(0101÷0,02).A

 msmin=0,01.A=1,92

 msmax=0,02.A=3,84

-Tra bảng 3-1,ta chọn ms=3

-Tính số răng bánh dẫn:

 Z ( ) 3.(1,85 1)

192 , 2 1

2

A

s

=44,9

Ta chọn Z1=45 răng

-Số răng bánh bị dẫn:

 Z2=Z1.i tru =83,25

Ta chọn Z2= 83

Chiều rộng bánh răng nhỏ:

 b1 =ψA.A=0,4.192=76,8

Chọn b1=77(mm)

-Bánh chiều rộng bánh lớn nhỏ hơn bánh nhỏ từ 5÷10mm

Ta chọn b2=70mm

9 Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng

Số răng tương đương:

Ztd1=Z1,Z td2 =Z2 =83

Tra bảng 3-18 ta được hệ số dạng răng

Bánh nhỏ:y1 =0,476

Bánh lớn:y2 =0,511

Bánhnhỏ:











=

<













=

=

1 1 1

2 1

6

9 , 128 7

, 45 77 33 , 118 45 9 476 , 0

54 , 3 188 , 1 10 1 , 19

10 1 , 19

1

N mm

N b

n Z m y

kN

u

σ

Bánh lớn:











=

<













=

=

2 2 2

2 2

6

7 , 106 47

70 64 83 9 511 , 0

54 , 3 188 , 1 10 1 , 19

10 1 , 19

2

N mm

N b

n Z m y

kN

u

σ

10.Kiểm nghiệm sức bền bánh răng khi chịu quá tải đột ngột

-Kiểm nghiệm ứng suất tiếp xúc khi quá tải

Với bánh răng bằng thép có độ cứng HB<350











=

=

mm

N

tx txqt σ σ











=

=

mm

N

tx txqt σ σ











=

+

=

+

2

3 6

1 , 246 64

77

54 , 3 188 , 1 1 85 , 1 85 , 1 192

10 05 , 1

1

10 05 , 1

mm

N bn

KN i

i A

txqt

σ











=

<

mm

N

txqt

σ

Kiểm nghiệm sức bền uốn khi quá tải











=

mm

N

uqt

σ

77 33 , 18 45 9 476 , 0

54 , 3 188 , 1 10 1 , 19

10 1 ,

1 1 1

2 1

6

b n Z m y

KN

uqt

σ











=

<

mm

N

uqt

σ

-Bánh răng lớn:











=

=

mm

N

ch

σ











=

<

=

=

2

1

511 , 0

476 , 0

mm

N y

y

uqt uqt

σ

11.Các thông số hình học của bộ truyền.

 Modun: m=3

 Số răng: Z1 =45;Z2 =83

 b1 =77;b2 =70mm

0 =20

α

 D c1 =m.Z1=3.45=135mm

 D c m.Z2 3.83 249mm

2 = = =

 Chiều cao răng: h=2,25.m=2,25.3=6,75mm

 Độ hở hướng tâm: c=0,25.m=075mm

 A D c D c 192mm

2

2

=

 D e1=D c1+2m=135+6=141mm

 D e2 =D c2+2m=249+6=255mm

 D i1 =D c1−2m−2c=135−6−2.0,75=127,5mm

 D i2 =D c2 −2m−2c=249−6−2.0,75=241,5mm

12.Lực tác dụng lên trục

-Lực dọc trục bằng 0 do đây là bánh răng trụ,răng thẳng

d n

N d

M

135 33 , 118

54 , 3 10 55 , 9 2

10 55 , 9 2

1 1

6

=

=

=

=

-Lực hướng tâm:P r P.tan 4232.tan200 1540,5( )N

PHẦN VI: THIẾT KẾ GỐI ĐỠ TRỤC

1 Thông số ban đầu:

- Số vòng quay của trục:

Trục I: n1 = 355 (vg/phút) Trục II: n2 = 118,33 (vg/phút) Trục III: n3 = 64 (vg/phút)

- Đường kính ngõng trục:

Trục I: d1 = 35 (mm) Trục II: d2 = 35(mm) Trục III: d3 = 45(mm)

- Thời gian phục vụ : 16h/ngày, 300 ngày/năm, thời gian sử dụng 5 năm (24000h)

- Phản lực ở các gối đỡ:

Trục I:

Ổ I: P1x = 1799 (N) ; P1y = 1429,4 (N)

Ổ II: P2x = 1560,8 (N) ; P2y = 3568,6 (N) Trục II :

Ổ I : P1y = 2773,9 (N) ; P1x = 157,5 (N)

Ổ II : P2y = 3694 (N); P2x = 939 (N) Trục III :

Ổ I : P1y = 495 (N) ; P1x = 1360,1 (N)

Ổ II : P2y = 1045,5 (N) ; P2x = 2872,5(N)

- Các lực chiều trục :

Trục I : lực dọc trục trên bánh nón : Pa1 = 243,7 (N) Trục II : lực dọc trục trên bánh nón : Pa2 = 739,6 (N)

- Tải trọng thay đổi

- Nhiệt độ làm việc dưới 100oC

2 Chọn ổ lăn :

Trong hộp giảm tốc : Trục I và trục II có lực dọc trục nên ta chọn ổ đỡ chặn Trục III không có lực dọc trục nên ta chọn ổ bi đỡ

 Trục I :

Dự kiến chọn loại ổ bi đũa côn đỡ chặn, cỡ nhẹ rộng, góc β = 130

Sơ đồ chọn ổ cho trục I :

Hệ số khả năng làm việc tính theo công thức (8-1)

C = Q.(n.h)0,3 ≤ Cbảng

Trong đó :

Q : tải trọng tương đương, daN

n : số vòng quay của ổ (vg/phút)

h = 24000h : là thời gian phục vụ của máy

Cbảng : hệ số khả năng làm việc tính theo bảng

Theo công thức (8-2) ta có :

Q = (KvP + m.At).Kn.Kt

Trong đó :

m = 1,5 (tra bảng 8-2)

Kt= 1,1 tải trọng động (va đập nhẹ), bảng 8-3,TL[1]

Kn= 1 nhiệt độ làm việc dưới 1000, bảng 8-4, TL[1]

Kv = 1 vòng trong của ổ quay , bảng 8-5, TL[1]

P1 = 2

1

2

1x P y

P + = 17992+1429,42 = 2297,7 (N)

P2 = 2

2

2

P + = 1560,82+3568,62 = 3895 (N)

At : tổng chiều dài trục, At = Pa1 + S1 – S2

S1 = 1,3.P1.tanβ = 1,3.2297,7.tan130 = 689,6 (N)

S2 = 1,3.P2.tanβ = 1,3.3895.tan130 = 1169 (N)

⇒ At = 243,7 + 689,6 – 1169 = -235,7 (N)

Vì lực hướng tâm ở gối trục 2 lớn hơn ở gối trục 1 nên ta tính và chọn ổ lăn theo gối trục 2, ổ 1 chọn cùng loại

Vậy:

Q2 = (KvP2 + m.At).Kn.Kt = (1.3895 + 1,5.235,7).1.1,1 = 4673,4 (N) = 467,34 (daN)

C = Q2.(n1.h)0,3 = 467,34.(355.24000)0,3 = 56074,4

Tra cứu bảng 18P, với d = 35 (mm), ta được loại ổ có kí hiệu 7507 ổ đũa côn đỡ chặn cỡ nhẹ rộng ta có:

Cbảng = 78000 > C = 56074,4

Q = 4300 (daN0 Đường kính ngoài : D = 72 (mm)

Bề rộng: B = 23 (mm), β = 130

 Trục II :

Dự kiến chọn loại ổ bi đũa côn đỡ chặn, cỡ trung, góc β = 13030

Sơ đồ chọn ổ cho trục II :

Hệ số khả năng làm việc tính theo công thức (8-1)

C = Q.(n.h)0,3 ≤ Cbảng

Trong đó :

Q : tải trọng tương đương, daN

n : số vòng quay của ổ (vg/phút)

h = 24000h : là thời gian phục vụ của máy

Cbảng : hệ số khả năng làm việc tính theo bảng

Theo công thức (8-2) ta có :

Q = (KvP + m.At).Kn.Kt

Trong đó :

m = 1,5 (tra bảng 8-2)

Kt = 1,1 tải trọng động (va đập nhẹ), bảng 8-3,TL[1]

Kn= 1 nhiệt độ làm việc dưới 1000, bảng 8-4, TL[1]

Kv = 1 vòng trong của ổ quay , bảng 8-5, TL[1]

P1 = 2

1

2

1x P y

P + = 157,52+2773,92 = 2778,4 (N)

P2 = 2

2

2

P + = 9392+36942 = 3811 (N)

At : tổng chiều dài trục, At = Pa2 + S1 – S2

S1 = 1,3.P1.tanβ = 1,3 2778,4.tan13030 = 867 (N)

S2 = 1,3.P2.tanβ = 1,3 3811.tan13030 = 1189,4 (N)

⇒ At = 739,6 + 867 – 1189,4 = 417,2 (N)

Vì lực hướng tâm ở gối trục 2 lớn hơn ở gối trục 1 nên ta tính và chọn ổ lăn theo gối trục 2, ổ 1 chọn cùng loại

Vậy:

Q2 = (KvP2 + m.At).Kn.Kt = (1.3811 + 1,5 417,2).1.1,1 = 4880,5 (N) = 488,05 (daN)

C = Q2.(n2.h)0,3 = 488,05.(118,33.24000)0,3 = 42116,9

Tra cứu bảng 18P, với d = 35 (mm), ta được loại ổ có kí hiệu 7307 ổ đũa côn đỡ chặn cỡ trung ta có:

Cbảng = 60000 > C = 42116,9

Q = 3350 (daN0 Đường kính ngoài : D =80 (mm)

Bề rộng: B = 21 (mm), β = 13030

 Trục III :

Dự kiến chọn loại ổ bi đỡ 1 dãy,loại dặc biệt nhẹ, rộng vừa

Sơ đồ chọn ổ cho trục III :

Hệ số khả năng làm việc tính theo công thức (8-1)

C = Q.(n.h)0,3 ≤ Cbảng

Trong đó :

Q : tải trọng tương đương, daN

n : số vòng quay của ổ (vg/phút)

h = 24000h : là thời gian phục vụ của máy

Cbảng : hệ số khả năng làm việc tính theo bảng

Theo công thức (8-2) ta có :

Q = (KvP + m.At).Kn.Kt

Trong đó :

m = 1,5 (tra bảng 8-2)

Kt = 1,1 tải trọng động (va đập nhẹ), bảng 8-3,TL[1]

Kn= 1 nhiệt độ làm việc dưới 1000, bảng 8-4, TL[1]

Kv = 1 vòng trong của ổ quay , bảng 8-5, TL[1]

P1 = 2

1

2

1x P y

P2 = 2

2

2

P + = 2872,52+1045,52 = 3056,8 (N)

At : tổng chiều dài trục, At = 0

Vì lực hướng tâm ở gối trục 2 lớn hơn ở gối trục 1 nên ta tính và chọn ổ lăn theo gối trục 2, ổ 1 chọn cùng loại

Vậy:

Q2 = (KvP2 + m.At).Kn.Kt = (1 3056,8 + 0).1.1,1 = 3362,5 (N) = 336,25 (daN)

C = Q2.(n3.h)0,3 = 336,25.(64.24000)0,3 = 24131

Tra cứu bảng 18P, với d = 45 (mm), ta được loại ổ có kí hiệu 2007109 ổ bi chặn 1 dãy cỡ đặt biệt nhẹ ta có:

Cbảng = 62000 > C = 24131

Q = 3850 (daN0 Đường kính ngoài : D =75 (mm)

Bề rộng: B = 19 (mm), β = 11020

3 Cố định trục theo phương dọc trục:

Để cố định trục theo phương dọc trục có thể dùng nắp ổ và điều chỉnh khe

hở của ổ bằng các tấm đệm kim loại giữa nắp ổ và thân hộp giảm tốc Nắp ổ lắp với hộp giảm tốc bằng vít, loại nắp này dễ chế tạo và dễ lắp ghép

4 Che kín ổ lăn:

Để che kín các đầu trục ra, tránh sự xâm nhập của bụi bặm và tạp chất vào

ổ cũng như ngăn mỡ chảy ra ngoài, ở đây ta dùng loại vòng phớt là đơn giản nhất Dựa vào đường kính của các trục, tra bảng 8 – 29, TL[1] ta được kích thước của các vòng phớt như sau:

Trục I và trục II: d = 35 mm

Kích thước vòng phớt: d1 = 36 mm; d2 = 34 mm; D = 48 mm; a = 9 mm;

b = 6,5 mm; S0 = 12 mm

Trục III: d = 45 mm

Kích thước vòng phớt: d1 = 46 mm; d2 = 44 mm; D = 64 mm; a = 9mm; b = 6,5 mm; S0 = 12 mm

5 Bôi trơn ổ lăn:

Do vận tốc bộ truyền bánh răng thấp, không thể dùng phương pháp bắn toé

để tát dầu trong hộp vào bôi trơn bộ phận ổ nên ta phải bôi trơn ổ bằng mỡ Ở đây

ta dùng mỡ loại T ứng với nhiệt độ làm việc 600C÷1000C và vận tốc dưới 1500 vòng/phút (bảng 8-28, TL[1])

Lượng mỡ chứa 2/3 chỗ rỗng của bộ phận ổ để mỡ không chảy ra ngoài và ngăn không cho dầu rơi vào bộ phận ổ, nên làm vòng chắn dầu

6 Chọn kiểu lắp và cấu tạo chổ lắp ổ:

Kiểu lắp ổ lăn trên trục và trong vỏ hộp phụ thuộc vào chế độ làm việc và dạng chịu tải của ổ Theo yêu cầu của đầu đề ta có đặc tính tải trọng là va đập nhẹ, quay hai chiều và vòng trong quay nên dạng chịu tải của vòng: vòng trong chịu tải tuần hoàn, vòng ngoài chịu tải cục bộ (bảng 8-15, TL[1])

Khi chọn kiểu lắp cần chú ý: Trục không rỗng hoặc có thành dày

Trục làm bằng thép hoặc gang

Nhiệt độ trong ổ khi làm viêc không quá 1000C

Chọn kiểu lắp cho ổ lăn, bánh răng và then:

Lắp ổ lăn vào trục theo hệ thống lỗ, vào vỏ theo hệ thống trục Theo tiêu chuẩn TOCT 520-55 sai lệch cho phép của vòng trong ổ là âm và sai lệch cho phép trên lỗ theo hệ thống lỗ là dương Điều này bảo đảm mối ghép theo kiểu lắp trung gian

Đối với vòng ổ quay, chọn kiểu lắp bằng độ dôi để các vòng ổ không thể trược theo bề mặt của trục hoặc của lỗ trong vỏ khi làm việc (có chịu tải)

Để chọn kiểu lắp ghép cho bánh răng ta chọn kiểu

6

6

k

H

(TCVN mới) Lắp ổ lăn thông thường vòng trong của ổ quay còn vòng ngoài của ổ đứng yên Do đó, vòng trong chịu tải trọng tuần hoàn còn vòng ngoài chịu tải trọng cục

bộ Vì thế ta chọn kiểu lắp có độ dôi hoặc lắp trung gian vào trục loại k6 (

6

6

k

H

) (TCVN mới), còn vòng ngoài lắp có khe hở hoặc lắp trung gian với vỏ theo kiểu Js7 (

7

7

h

Js

)

Lắp then kiểu B4 (TCVN 38-63): trên trục lắp chặt kiểu LT1, trên lỗ lắp lỏng kiểu LT2, (LT: ký hiệu quy ước riêng cho một số kiểu lắp then)

 Bảng dung sai và lắp ghép:

Vị trí lắp ghép Đường kính của

trục và ổ lăn

Sai lệch giới hạn (µm)

k6 Js7

Ổ lăn với trục I và

thành hộp

d = 35

D = 72

Ổ lăn với trục II và

thành trong hộp

d = 35

D = 80

Ổ lăn với trục III và

thành trong hộp

d = 45

D = 75

Bánh răng nón Z1 với

trục I

d = 40

Bánh răng nón Z2 với

trục II

d = 40

Bánh răng trụ Z3 với

trục II

d = 40

Bánh răng trụ Z4 với

trục III

d = 50

Bảng dung sai lắp ghép then (TCVN cũ):

Vị trí lắp ghép Kích thước danh nghĩa

của chiều rộng then và rãnh then b (mm)

Kí hiệu dung sai

Sai lệch giới hạn

Bánh răng nón

Z1

8

Bánh răng nón

Z2

12

Bảng dung sai lắp ghép then (TCVN mới): vào trục lắp chặt theo kiểu P9, vào

bạc lắp lỏng kiểu D10:

Vị trí lắp

ghép

Kích thước danh nghĩa của chiều rộng then và rãnh then b

Kí hiệu dung sai Chiều sâu rãnh then P9 D10 Trên trục t Trên bạc t1

Sai lệch giới hạn chiều rộng rãnh (μm) t

Sai lệch giới hạn (mm)

T1

Sai lệch giới hạn (mm)

Bánh

răng nón

Z1

8

Bánh

răng nón

Z2

12

Bánh

răng trụ

Z3

12

Bánh

răng trụ

Z4

8