Chương 7 truyền động bánh răng

Bài giảng NLCTM chương7 Chương TRUYỀN ĐỘNG BÁNH RĂNG 7.1 NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG 7.1.1 Giới thiệu truyền bánh Bộ truyền bánh thường dùng truyền chuyển động hai trục song song chéo – truyền bánh trụ Cũng truyền chuyển động hai trục cắt – truyền bánh nón Bộ truyền bánh thường có hai phận chính: + Bánh dẫn 1, có đường kính D1 lắp trục I, quay với số vòng quay n1 , công suất truyền động N1, mô men xoắn trục M1 + Bánh bị dẫn 2, có đường kính D2 lắp trục II, quay với số vòng quay n , công suất truyền động N2, mô men xoắn trục M2 + Trên bánh có răng, truyền động ăn khớp với nhau, tiếp xúc đẩy đường ăn khớp Vận tốc tiếp tuyến không Phạm vi sử dụng vượt (m/s) Hình 7.2- Bộ truyền bánh trụ nghiêng Hình 7.3- Bộ truyền bánh nón Hình 7.1- Bộ truyền bánh trụ thẳng [Type text] Page Bài giảng NLCTM chương7 Răng thẳngRăng nghiêng63030Bộ truyền tốc độ cao71015Bộ truyền có tốc độ tương đối cao tải trọng trung bình8610Bộ truyền yêu cầu xác 924Bộ truyền có vận tốc yêu cầu cấp xác thấp 7.2 CÁC DẠNG HỎNG CỦA RĂNG VÀ CHỈ TIÊU TÍNH TOÁN Khi truyền mômen xoắn M tai chỗ tiếp xúc đôi sinh lực pháp tuyến P n, lực làm cho chịu uốn nén Mặt khác ăn khớp trượt lên nên có lực ma sát Fms =Pn.f tác dụng lực chịu trạng thái ứng suất phức tạp Ứng suất tiếp xúc σtx ứng suất uốn σu ứng suất chủ yếu có ảnh hưởng định đến khả làm việc Đối với răng, ứng suất thay đổi theo chù kỳ mạch động gián đoạn Ứng suất thay đổi nguyên nhân làm hỏng mỏi: bị gãy ứng suất uốn tróc rỗ bề mặt ứng suất tiếp xúc Vì có ma sát ăn khớp nên bề mặt mòn dính Dưới trình bày dạng hỏng tiêu chủ yếu để tính toán truyền [Type text] Page Bài giảng NLCTM chương7 Hình 7.6: Lực tác dụng lên đôi ăn khớp sơ đồ mạch động 7.2.1 Gẫy Là dạng hỏng thường xảy với bánh làm vật liệu dòn (gang, thép tôi), chế tạo, lắp ráp không xác, sử dụng sai qui cách Nếu bánh làm việc chiều vết gẫy xuất chân phía chịu kéo chỗ góc lượn nơi tập trung ứng suất Gẫy tải tải trọng tĩnh lớn va đập đột ngột Cũng mỏi, tức ứng suất uốn thay đổi lặp lặp lại nhiều lần Răng bị gãy truyền khả làm việc, nhiều ảnh hưởng tới chi tiết máy khác Biện pháp khắc phục: Cần tính theo sức bền uốn Tăng bán kính góc lượn chân làm giảm tập trung ứng suất Tăng tính vât liệu 7.2.2 Mòn Hiện tượng: Thường xảy truyền hở, điều kiện bôi trơn không tốt, có hạt mài Răng thường bị mòn nhiều đoạn Tác hại: Diện tích bị giảm, dạng thay đổi, tải trọng động tăng Biện pháp khắc phục: Tăng độ cứng độ nhẵn bề mặt Che kín để tránh hạt mài rơi vào chỗ tiếp xúc truyền Dùng loại dầu bôi trơn thích hợp 7.2.3 Tróc Hiện tượng: Thường xảy truyền động kín bôi trơn tốt Khi ăn khớp, hai mặt có trượt tương đối, ứng suất tiếp xúc thay đổi theo chu kỳ mạch động gián đoạn nên mặt xuất nhiều vết nứt áp suất chất bôi trơn tác dụng vết nứt làm cho vết nứt phát triển thêm, cuối mảnh kim loại bị tróc Tróc có loại: Nếu mặt có độ cứng HB≤350 chỗ tập trung ứng suất xuất vết tróc sau không phát triển thêm vết tróc mà bị mài đi, tượng gọi tượng tróc thời Nếu mặt có độ cứng HB>350 vết tróc thường phát triển khắp mặt va gọi tróc lan Tác hại: Mặt không nhẵn, chóng mòn, dạn bị méo mó, gây nên tải trọng động lớn [Type text] Page Bài giảng NLCTM chương7 Biện pháp khắc phục: Cần phải tính theo sức bền tiếp xúc, tăng độ cứng độ nhẵn bề mặt 7.2.4 Dính Hiện tượng: Là dạng hỏng thường xảy truyền động kín chịu tải trọng vận tốc cao Như chỗ ăn khớp nhiệt độ cao, màng dầu bị phá vỡ làm cho tiếp xúc với Khi đôi chuyển động tương đối, mảnh kim loại nhỏ bị đứt khái máy bám chặt lên bề mặt Tác hại: Bề mặt bị xước, dạng bị phá hỏng Biện pháp: Tăng độ nhẵn mặt răng, dùng dấu chống dính Kết luận: Qua phân tích dạng hỏng thấy: Truyền động kín bị hỏng theo tất dạng, chủ yếu hỏng tróc mặt Để hạn chế dạng hỏng cần tính theo sức bền tiếp xúc (σ ≤ [σ tx ] ) tx Truyền động hở rộng thường bị gẫy mòn chủ yếu Đến chưa có sở tính toán bánh mòn Vì để hạn chế tượng gẫy cần tính 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 phải thoả mãn yêu cầu sức bền uốn sức bền tiếp xúc Tuỳ theo tải trọng điều kiện làm việc mà dùng vật liệu chế tạo bánh sau: Bánh chịu tải trọng nhỏ dùng thép có hàm lượng bon trung bình như: CT5, CT6 thép 40, 45, 50 thường hoá Bánh chịu tải trọng vừa dùng thép có hàm lượng bon trung bình 40,45 thép hợp kim 40x, 40xh cứng toàn bề mặt Trường hợp bánh có kích thước lớn dùng thép đúc 35π, 40π, 45π, 50π Bánh có kích thước lớn, chịu tải trọng nhỏ, truyền động hở bôi trơn dùng gang: CЧ 15-32, CЧ 18-26, CЧ 24-44 Ngoài dùng vật liệu phi kim loại để chế tạo bánh nhỏ chịu tải yếu, giảm tiếng ồn, giảm tải trọng động Khi chọn vật liệu cho cặp bánh ăn khớp với cần ý: Bánh nhỏ làm việc nhiều, chân bé nên mòn nhiều chóng bị gẫy bánh lớn Vì vật liệu chế tạo bánh nhỏ cần phải chọn tốt bánh lớn Trường hợp hai bánh loại vật liệu phải chọn phương pháp nhiệt luyện bánh nhỏ có độ cứng bề mặt lớn Thường HB bánh nhỏ = (1,1÷1,4) HB bánh lớn 7.3.2 Ứng suất cho phép 7.3.2.1 Ứng suất uốn cho phép + Trường hợp bánh làm việc chiều, ứng suất cho phép ứng suất uốn thay đổi theo chu kỳ mạch động tính theo công thức: σ 1,5.σ −1 [σ ]u = ≈ (7.1) n.K σ n.kσ + Trường hợp bánh làm việc hai chiều, ứng suất cho phép ứng suất uốn thay đổi theo chu kỳ đối xứng, tính theo công thức: [Type text] Page Bài giảng NLCTM chương7 [σ −1 ]u = σ −1 n.K σ (7.2) σ-1 tra bảng 7.10 Trong đó: σ-1 giới hạn mỏi chu kỳ đối xứng tra bảng tính gần đúng: σ-1≈0,25(σB+σch) +50N/mm2 thép rèn σ-1= 0,22(σB+σch) +50N/mm2 thép đúc σb, σch : Giới hạn bền giới hạn chảy vật liệu n: Hệ số an toàn, thường lấy n=1,5 ÷2,2 Trị số nhỏ dùng cho bánh thép thấm bon, thấm nitơ, bánh gang Trị số lớn dùng cho bánh thép thường hoá Kσ: Hệ số tập trung ứng suất chân răng, lấy K σ =1,5÷1,8 Trị số nhỏ dùng cho bánh thép thấm bon, thấm nitơ, bánh gang Trị số lớn dùng cho bánh thép thường hoá vào 7.3.2.1 Ứng suất tiếp xúc Ứng suất tiếp xúc cho phép phụ thuộc vào tính vật liệu, phương pháp nhiệt luyện hoá hoá nhiệt luyện - Đối với thép có độ rắn HB≤ 350 [σ]tx =2,75HB - Đối với thép có độ rắn HB >350 [σ] =C.HRC Trong đó: C- 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 ăn khớp thuyền bánh Quá trình ăn khớp trình tiếp xúc cặp biên dạng cặp bánh trình làm việc Hai biên dạng hai đường thân khai nên tiếp xúc với đường ăn khớp Đường ăn khớp đường tiếp tuyến chung hai vòng sở hai bánh đường pháp tuyến chung hai biên dạng tiếp xúc, xác định hai điểm vào khớp khớp Điểm vào khớp điểm tiếp xúc hai chân khớp với tới xa nằm vòng đỉnh bánh bị động, ký hiệu V Điểm khớp điểm tiếp xúc cuối trình ăn khớp hai răng, điểm với tới xa nằm vòng đỉnh bánh chủ động, ký hiệu điểm R Đoạn VR gọi đoạn ăn khớp thực đoạn N 1N2 gọi đoạn ăn khớp lý thuyết VR < N1N2 Đường ăn khớp cắt đường nối hai tâm bánh P gọi tâm ăn khớp Đường tròn qua tâm ăn khớp P có tâm 01 gọi vòng lăn bánh vòng chia bánh [Type text] Page Bài giảng NLCTM chương7 Đường tròn qua tâm ăn khớp P có tâm gọi vòng lăn bánh vòng chia bánh Vòng lăn hai bánh ăn khớp lăn không trượt α gọi góc ăn khớp, thường α=200 Sự trùng khớp tượng trước cặp vào khớp cặp chưa khớp, ε= VR > gọi hệ số trùng khớp, thường lấy ε =1,4÷1,7, trị số nhỏ lấy cho bánh tn thẳng, trị số lớn lấy cho bánh nghiêng Trong đó: VR: đoạn ăn khớp tn: bước pháp tuyến (là khoảng cách biên dạng phía kế nhau, đo mặt phẳng pháp tuyến mặt phẳng vuông góc với răng) o2 Dd2 de2 ω2 D2 d02 Dc2 di2 α α N2 A d2 V R P N1 de1 d1 d01 h ω1 di1 o1 Hình 7.7: Các thông số hình học truyền bánh 7.4 TRUYỀN ĐỘNG BÁNH TRỤ RĂNG THẲNG 7.4.1 Các thông số hình học chủ yếu bánh răng: Bước t: khoảng cách hai biên dạng phía hai kề đo vòng chia t π Mô đun m: m = (mm) Đường kính vòng chia (vòng lăn): D = m.z ; D1 = m.Z1 ; D2 = m.Z Chiều cao đỉnh răng: hd = m Chiều chân răng: hc = 1,25.m [Type text] Page Bài giảng NLCTM chương7 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) Khoảng cách hai tâm bánh răng: A = Tỷ số truyền: i = D1 + D2 m( Z1 + Z ) = 2 n1 D2 Z = = n2 D1 Z1 Trong đó: D1, D2, Z1, Z2 đường kính vòng chia số bánh chủ động bánh bị động 7.4.2 Lực tác dụng: Pn P T Hình 7.8: Sơ đồ lực tác dụng lên bánh Khi vào khớp bánh chủ động tác dụng lên bánh bị động hệ lực phân bố chiều dài Gọi Pn lực tổng hợp hệ lực tác dụng tạo tâm ăn khớp (bỏ qua lực max) phân tích Pn hai thành phần: T hướng tâm bánh răng, gọi lực hướng tâm: T=P.tgα P hướng theo đường tiếp tuyến chung hai vòng lăn, gọi lực tiếp tuyến chiều P ngược với chiều quay bánh chủ động, chiều với chiều bánh bị động Có thể tính P theo mô men xoắn công xuất N 2.M x 2.9,55.N 106 N P= = 10 = d v n.d 19,1.10 N Trong P = m.Z n (7.3) (7.4) Mx: Mô men xoắn (N.mm) α: Góc ăn khớp thường lấy giá trị α=200 nên tgα=0.364 d- Đường kính vòng chia (mm) N- Công xuất mà truyền cần truyền (kW) v- Vận tốc tiếp tuyến (m/s) 7.4.3 Tính theo sức bền uốn [Type text] Page Bài giảng NLCTM chương7 Hình 7.9: Biểu đồ ứng suất Khi Pn tác dụng lên đầu tiết diện chân ngắn Phân tích lực P n thành phần có: T=Pn.sinα gây nên ứng suất nén σ1 P=Pn.cosα gây nên ứng suất uốn σ2 chân Qua hình vẽ thấy ứng suất tổng lớn chân phía K chân phía K’ chịu ứng suất kéo, nên vết nứt thường xuất phát triển ứng suất phía K’ là: P cos α l P sin α σ u = σ − σ1 = n − n (7.5) Wu Fn Trong đó: Wu = b.a : (7.6) WU: mô men chống uốn F=a.b; diện tích chân a: Chiều dầy chân b: Chiều dài chân l: khoảng cách từ lực uốn đến tiết diện chân P b.a Thay Wu = , F = a.b , Pn = cos α nhân tử số mẫu số biểu thức (7.5) với m có P cos α l.6m P sin α m σu = n − cos α b.a m cos α a.b.m  6.l.m m.sin α  = −  Đặt y  a2 a cos α  [Type text] (7.7) (7.8) Page Bài giảng NLCTM chương7 - Điều kiện bền uốn là: σ u = P ≤ [σ u ] y.b.m (7.9) Trong đó: y- Là hệ số dạng răng, tra theo bảng 7.8 p- Là lực tiếp tuyến P= 2.M x 2.9,55.106.N 19,1.106.N = ≈ ( N ) D m.Z n m.Z n (7.10) - Do điều kiện làm việc thực tế: Có tải trọng động, 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: σu = 19,1.10 6.N K γ ≤ [σ u ] m y.b.n.Z (7.12) Công thức (7.12) dùng để kiểm nghiệm sức bền uốn biết mô đun m, số Z, chiều dài b biết điều kiện làm việc truyền Khi cần xác định kích thước truyền tiến hành sau: Đặt ϕ m = b hệ số m chiều dài răng, sau thay b = ϕ m vào (7.12), qua biến đổi tính môđun truyền theo công thức sau: m=3 19,1.10 6.N K γ y.[σ u ].ϕ m Z n (7.13) Sau xác định m cần tra bảng 7.3 chọn m theo tiêu chuẩn - Ý nghĩa cách chọn số liệu hai công thức (7.12) (7.13): γ- Hệ số mòn răng: - Khi mòn 10% γ=1,25 - Khi mòn 20% γ=1,5 - Khi mòn 30% γ=2 - Trong truyền động kín γ=1 ϕm -Hệ số chiều dài răng: - Bánh chế tạo phương pháp đúc lấy ϕm =6÷10 - Bánh chế tạo gia công khí: ϕm =10÷20 Khi thiết kế thường chọn ϕm =10÷12 Z- Số răng, thường chọn số bánh nhỏ (chủ động) sau: - Bộ truyền quay tay: Z1=12÷16 - Bộ truyền quay động cơ: Z1=17÷30 y- Hệ số dạng phụ thuộc vào số Z, tra bảng 7.8 K- Hệ số tải trọng: [σk]- ứng suất uốn cho phép tính, tra theo bảng 7.10 *Chú ý: Khi nghiệm bền uốn thì: [Type text] Page Bài giảng NLCTM chương7 - Nếu hai bánh vật liệu nghiệm cho bánh nhỏ - Nếu hai bánh khác vật liêu tính tích số y 1.[σu]1 y2.[σu]2 so sánh nghiệm cho bánh có tích số y.[σu] nhỏ 7.4.4 Tính theo sức bền tiếp xúc Khi làm việc mặt hai bánh chịu ứng suất tiếp xúc phân bố không Xuất phát từ điều kiện bền ứng suất tiếp xúc lớn Héc, có điều kiện bền tiếp xúc trường hợp hai bánh thép là: (i ± 1)3.N K ≤ [σ ] (7.14) tx b.n2 b Khi thiết kế truyền, đặt ψ A = gọi hệ số độ rộng bánh Thay b = ψ A A A σ tx = 1,05.106 A.i vào (7.14) biến đổi công thức tính khoảng cách hai tâm bánh theo sức bền tiếp xúc ta được:  1,05.106  N K  A = (i ± 1).3  [ σ ] i tx   n2 ψ A (7.15) Sau tính khoảng cách A cần tính môđun m theo công thức kinh nghiệm: m=(0,01÷0,02).A, sau vào khoảng giá trị trên, tra chọn m theo tiêu chuẩn bảng 7.3 Ý nghĩa cách xác định đại lượng công thức (7.14), (7.15) + A: khoảng cách tâm hai bánh (mm) + i: Tỷ số truyền truyền + Đại lượng (i±1) dùng dấu (+) bánh ăn khớp dấu (-) bánh ăn khớp +n2: Tốc độ quay bánh bị động (vòng/ phút) +N: Công suất truyền bánh chủ động (kW) +[σtx]: ứng suất tiếp xúc cho phép bánh lớn, tính theo công thức biết tra bảng 7.10 b- Hệ số tải trọng (chọn tính phần tính theo sức bền uốn), b = A ψA, chọn giá trị khoảng ψA=0,2÷0,4 7.4.5 Trình tự tính toán truyền bánh trụ thẳng 7.4.5.1 Đối với truyền hở Trình tự tính toán gồm bước Chọn vật liệu bánh xác định ứng suất uốn cho phép - Chọn vật liệu bánh theo bảng 7.4 bảng 7.9 - Xác định [σu] theo công thức biết tra bảng 7.10 Tính mô đun m sơ -Tính môđun m sơ theo công thức 19.10 6.N K γ m=3 y.[σ u ].ϕ m Z n [Type text] Page 10 Bài giảng NLCTM chương7 - Chọn γ =1,5 ứng với độ giòn cho phép 20% - Tạm cho hệ số tải trọng K=1,5 - Chọn hệ số độ dài ϕm=10 - Thay số liệu vào có: m= 19.10 6.8.1,5.1,5 = 6,2mm 0,372.164.10.20.120 - Tra bảng 7.9 chọn m=6 mm Bước 3: Kiểm tra điều kiện bền uốn σu = 19.10 6.N K γ ≤ [σ u ] y.m b.Z n - Chiều dài b: b=ϕm.m=10.6=60 mm - Tính lại hệ số tải trọng K: K=Kt.Kd + Với HB3m/s) công suất lớn So với truyền động bánh trụ thẳng truyền động bánh trụ nghiêng êm hơn, nên giảm tiếng ôn giảm tải trọng động Khi vào khớp nghiêng tiếp xúc từ từ bn β ts tn nhiều vào khớp lúc (hệ số trùng khớp K ε lớn) Nhưng chế tạo bánh nghiêng khó có thêm thành phần lực dọc trục 7.5.1 Các thông số hình học chủ yếu: Bánh trụ nghiêng có nghiêng so với đường sinh hình trụ góc β Do đó, kích thước bánh trụ nghiêng đo mặt phẳng pháp tuyến n-n mặt dầu b Hình 7.10 7.5.1.1 Bước - Bước pháp tuyến tn: khoảng cách hai biên dạng phía hai pháp tuyến n-n (là mặt phẳng vuông góc chiều dài răng) - Bước mặt đầu ts: khoảng cách hai biên dạng phía hai kề đo mặt đầu 7.5.1.2 Mô đuyn bánh - Mô đun mặt đầu: mS = tS π - Mô đun pháp tuyến: mn = tn tiêu chuẩn hoá bảng 7.9 π - Quan hệ mô đun mn ms: tn=ts cosβ mn=ms.cosβ Trong đó: β góc nghiêng răng, thường có giá trị khoảng β=80÷200 [Type text] Page 21 Bài giảng NLCTM chương7 7.5.1.3 Đường kính vòng lăn: d = mS Z = mn Z cos β mn Z1 cos β m Z d2 = n cos β d1 = (7.16) 7.5.1.4 Đường kính vòng đỉnh vòng chân: - Đường kính vòng đỉnh d d = d + 2mn = mn ⋅ ( Z + cos β ) cos β mn ⋅ ( Z1 + cos β ) cos β mn = ⋅ ( Z + cos β ) cos β dd1 = dd (7.17) - Đường kính vòng chân: d c = d − 2,5mn = mn ( Z − 2,5 cos β ) cos β mn ( Z1 − 2,5 cos β ) cos β mn dc = ( Z − 2,5 cos β ) cos β d c1 = (7.18) 7.5.1.5 Chiều dài b với b: chiều rộng bánh cos β d +d m (Z + Z ) Khoảng cách tâm hai bánh răng: A = = n 2 cos β bn = P1 Z1 n T2 S1 S2 n1 Z1 Z2 P2 T1 (7.19) T1 S1 P1 P2 S2 n2 T2 a Z2 b Hình 7.11 [Type text] Page 22 Bài giảng NLCTM chương7 7.5.2 Lực tác dụng: Khi ăn khớp, điểm ăn khớp có lực pháp tuyến P n tác dụng vuông góc với phương răng, nghiêng góc β lệch góc α Phân tích Pn thành ba thành phần:     Pn = T + P + S  - Lực hướng tâm T : +Phương: hướng vào tâm bánh (phương hướng kính) +Chiều: vào tâm bánh +Trị số: S' P.tgα T = Pn ⋅ sin α = ⋅ sin α = cos α cos β P.tgα T= (7.20) cos β  - Lực tiếp tuyến P : + Phương: Tiếp tuyến với vòng lăn điểm ăn khớp  + Chiều: bánh chủ động P1 ngược chiều với chiều quay bánh chủ động,  bánh bị động P21 với chiều quay bánh bị động 2.M x1 2.M x = d1 d2  - Lực dọc trục S : +Trị số: P = (7.21) + Phương: dọc theo trục + Chiều: phụ thuộc vào chiều quay phương nghiêng bánh  Qui tắc xác định chiều lực dọc trục S (quy tắc áp dụng bánh    chủ động S1 , lực S ngược chiều với lực S1 : Đặt bánh cho trục thẳng đứng, bánh dẫn nằm bên phải (hình 7.11a) Qui tắc: - Quay phải -răng phải → S1 tiến - Quay phải -răng trái → S1 lùi - Quay trái- trái→ S1 tiến - Quay trái-răng phải → S1 lùi S = P tg β + Trị số (7.22) 0 Trong β: góc nghiêng răng, thường β=8 ÷20 P: Lực tiếp tuyến 7.5.3 Tính theo sức bền uốn Tính bánh trụ nghiêng theo sức bền uốn gần giống tính bánh trụ thẳng khác: - Vết nứt bắt đầu chân sau theo hướng nghiêng đến đỉnh - Chiều dài tiếp xúc lớn Do lực tác dụng lên nhỏ bánh thẳng [Type text] Page 23 Bài giảng NLCTM chương7 - Hệ số dạng bánh nghiêng khác hệ số dạng bánh thẳng (khi số răng) Điều kiện bền uốn: 19,1.10 6.N Kγ σu = ≤ [σ u ] (7.23) mn yt b.nZ θ ' ' Trong đó: yt- Hệ số dạng tương đương Căn vào số tương đương Z t tra bảng 7.9 xác định trị số yt Z (Z số bánh tính) (7.24) cos ⋅ β θ ' ' - hệ số tăng khả tải theo sức bền uốn, θ ' ' =1,4÷1,6 Zt = ϕm - hệ số độ rộng bánh răng, ϕm =15÷30 K- Hệ số tải trọng, xác định bánh trụ Khi thiết kế truyền đặt ϕ m = b hệ số chiều dài răng, sau thay b = ϕ mn mn vào (7.23), qua biến đổi tính môđun truyền theo công thức sau: 19,1.106.N Kγ mn = (7.25) yt [σ u ]ϕ m Z n.θ ' ' 7.5.4 Tính theo sức bền tiếp xúc Cũng xuất phát từ công thức Héc, có điều kiện bền tiếp xúc: (i ± 1) NK ≤ [σ tx ] (7.26) bn2 θ ' Khi thiết kế đặt ψ = b gọi hệ số chiều rộng bánh thay b = ϕ A A A A σ tx = 1,05.10 A.i biến đổi có công thức tính khoảng cách tâm bánh theo sức bền tiếp xúc:  1,05.106  N K  A = (i ± 1)   [σ tx ].i  n2 ψ A θ ' Sau tính đựơc khoảng cách A cần tính môđun mn theo kinh nghiệm: m n = (0,01 ÷ 0,02) A Rồi tra chọn mn theo tiêu chuẩn bảng 7.9 - Ý nghĩa cách xác định số liệu A- khoảng cách tâm bánh (mm) i- tỷ số truyền truyền Đại lượng (i±1): dùng dấu (+) bánh ăn khớp dấu (-) bánh ăn khớp n2- Tốc độ quay bánh bị động (vòng/ phút) N- Công suất truyền bánh chủ động (kW) [σtx2]- ứng suất tiếp xúc cho phépcủa bánh lớn b- hệ số chiều rộng bánh [Type text] Page 24 Bài giảng NLCTM chương7 θ ' - hệ số tăng khả tải theo sức bền tiếp xúc, θ ' =1,15÷1,35 7.5.5 Trình tự thiết kế truyền bánh trụ nghiêng Khi tính toán thiết kế truyền bánh trụ nghiêng truyền động kín truyền động hở, tương tự truyền bánh trụ thẳng • Trình tự tính toán truyền bánh trụ nghiêng truyền động kín Chọn vật liệu xác định [σ u], [σ tx] - Chọn vật liệu theo bảng 7.2 bảng 7.3 - Tra [σu], [σtx] theo công thức biết tra bảng 7.4 Chọn sơ hệ số tải trọng K K = 1,3 ÷ 1,5 Hệ số nhỏ cho truyền ổ bố trí đối xứng so với bánh răng, vận tốc thấp, chạy mòn tốt Chọn hệ số rộng bánh Với bánh hình trụ: ψ A = b / A + Bộ truyền chịu tải nhỏ (hộp sô): ψ A = 0,15 ÷ 0,3 ψ A = 0,3 ÷ 0,45 + Bộ truyền chịu tải trung bình: ψ A = 0,45 ÷ 0,6 + Bộ truyền chịu tải lớn: ψ A = 0,8 ÷ + Bánh chữ V: ( Chọn ψ A = 0,3 ÷ 0,4 cho hộp giảm tốc công nghiệp thường dùng) Xác định khoảng cách trục A  1,05.106  K N  ⋅ A ≥ (i ± 1)   [σ tx ].i  ψ A θ '.n2 Với - i = n1/n2; n2 : số vòng quay bánh bị dẫn vg/phút - K: hệ số tải trọng θ ' - hệ số tăng khả tải theo sức bền tiếp xúc: θ ' = 1,15 ÷ 1,35 - Dấu “+” cho truyền ăn khớp - Dấu “-” cho truyền ăn khớp Tính vận tốc vòng bánh chọn cấp xác chế tạo bánh Bánh trụ: V= π d1 n1 2π A n1 = 60.1000 60.1000( i ± 1) (m/s) - Dấu “+” cho truyền ăn khớp - Dấu “-” cho truyền ăn khớp Tuỳ theo vận tốc V chọn cấp xác chế tạo bánh theo bảng 7.5 Định xác hệ số tải trọng K khoảng cách trục A Hệ số K = Ktt Kđ Hệ số K = Ktt Kđ [Type text] Page 25 Bài giảng NLCTM chương7 Sau định xác hệ số tải trọng K, thấy chênh lệch nhiều (>4% ÷ 5%) so với Ksb chọn cần điều chỉnh lại A K K sb Xác định môđun, số răng, chiều rộng bánh a Mô đun: mn = ( 0,01 ÷ 0,02 ) A (giá trị m phải lấy theo tiêu chuẩn) b Số răng: - Chọn sơ góc nghiêng õ khoảng β=80÷200 Thường chọn β=80÷100 A = Asb - Số bánh dẫn: Z1 = A cos β mn ( i ± 1) Khi thiết kế truyền bánh yêu cấu Z ≥ 17 để tránh tượng cắt chân - Số bánh lớn: Z2 = i Z1 - Tính xác góc nghiêng: cos β = ( Z1 + Z ).mn c Chiều rộng bánh răng: b = ψ A A Kiểm nghiệm sức bền a Kiểm nghiệm sức bền tiếp xúc: 1,05.10 = A.i σ tx (i ± 1) K N θ '.b.n2 2A ≤ [σ tx ] b Nghiệm sức bền: σu = 19.10 6.N K ≤ [σ u ] yt mn2 Z b.nθ ' ' Tính số tương đương: Z td = Z1 Z2 ; Z td = cos β cos β yt: hệ số dạng tra bảng 7.10 theo Ztđ Nghiệm uốn cho bánh nhỏ (nếu bánh vật liệu) nghiệm uốn cho bánh có tính số y.[σu] nhỏ (nếu bánh khác vật liệu) Tính kích thước khác truyền - Đường kính vòng chia: d1 = mn Z1 ; cos β d2 = mn Z cos β - Đường kính vòng đỉnh răng: dd=d+2mn =mn(Z+2) dd1=d1+2mn =mn(Z1+2); dd2=d2+2mn =mn(Z2+2); - Đường kính vòng chân răng: dc=d-2,5m dc1=d1-2,5mn ; dc2=d2-2,5mn 10 Tính lực tác dụng [Type text] Page 26 Bài giảng NLCTM chương7 2M d -Lực dọc trục S = P.tgβ - Lực vòng: P = - Lực hướng tâm: T = P.tgα cos β Ví dụ 7.3: Thiết kế truyền bánh trụ nghiêng hộp giảm tốc với số liệu sau: N = 10 kW, n1 = 2910 vòng/phút, n2 = 727,5 vòng/phút, i = LG: Chọn vật liệu xác định [σ u], [σ tx] - Theo bảng 7.2 Bánh nhỏ: thép 50 thường hoá, bánh lớn: thép 40 thường hoá, độ rắn bánh < 350 HB - Tra bảng 7.4 ta có: [σ]u1=166N/mm2 [σ]u2=156N/mm2, [σtx]2=600 N/mm2 Chọn sơ hệ số tải trọng K K = 1,3 ÷ 1,5 , chọn K = 1,35 Chọn hệ số rộng bánh ψ A = b / A Chọn ψ A = 0,4 Xác định khoảng cách trục A  1,05.10  N K  A = (i ± 1)  [ σ ] i tx   n2 ψ A θ ' θ ' - hệ số tăng khả tải theo sức bền tiếp xúc: θ ' = 1,15 ÷ 1,35 Chọn θ ' = 1,25  1,05.10  10.1,35  A = (4 + 1)  = 96,1 mm, chọn A = 100 mm  600.4  727,5.0,4.1,25 Tính vận tốc vòng bánh chọn cấp xác chế tạo bánh Bánh trụ: v= 2πA.n1 2.3,14.1000.2910 = = 6,1 (m/s) 60.1000( i + 1) 60.1000( + 1) Theo bảng 7.5 chọn cấp xác chế tạo bánh cấp Định xác hệ số tải trọng K khoảng cách trục A Hệ số K = Ktt Kđ + Ktt: hệ số tập trung tải trọng Với truyền có HB [...]... của bộ truyền rất cao 7. 1.2 Phân loại bộ truyền bánh răng - Theo vị trí tương đối giữa các trục: + Các trục song song: truyền động bánh răng trụ + Các trục cắt nhau: truyền động bánh răng côn Hình 7. 5: Các loại bộ truyền bánh răng côn - Theo tính chất di động của tâm bộ truyền: + Truyền động bình thường: các tâm bánh răng được cố định + Truyền động hành tinh: tâm của một hoặc nhiều bánh răng di động. .. NLCTM chương7 trung bình Hình 7. 4- Các loại bộ truyền bánh răng trụ Nguyên lý làm việc của bộ truyền bánh răng: trục I quay với số vòng quay n1 , thông qua mối ghép then làm cho bánh răng 1 quay Răng của bánh 1 ăn khớp với răng của bánh 2, đẩy răng bánh 2 chuyển động làm bánh 2 quay nhờ đó mối ghép then trục II quay với số vòng quay n2 Truyền chuyển động bằng ăn khớp nên trong bộ truyền bánh răng hầu... xúc, θ ' =1,15÷1,35 7. 5.5 Trình tự thiết kế bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng Khi tính toán thiết kế bộ truyền bánh trụ răng nghiêng trong truyền động kín và truyền động hở, tương tự như đối với bộ truyền bánh trụ răng thẳng • Trình tự tính toán bộ truyền bánh trụ răng nghiêng trong truyền động kín 1 Chọn vật liệu và xác định [σ u], [σ tx] - Chọn vật liệu theo bảng 7. 2 và bảng 7. 3 - Tra [σu], [σtx]... khoảng cách tâm 2 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) [σtx2]- ứng suất tiếp xúc cho phépcủa bánh răng lớn b- hệ số chiều rộng bánh răng [Type text] Page 24 Bài giảng NLCTM chương7 θ ' - hệ số tăng... text] Page 15 Bài giảng NLCTM chương7 m = ( 0,01 ÷ 0,02) A (giá trị của m phải lấy theo tiêu chuẩn, bảng 7. 9) b Số răng: - Số răng của bánh răng dẫn: Z1 = 2A m( i ± 1) Khi thiết kế bộ truyền bánh răng yêu cấu Z 1 ≥ 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... uốn cho bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng trong truyền động hở, từ đó đưa ra các công thức thiết kế cho bộ truyền H I 1 Z1 n BÀI TẬP CHƯƠNG 7 1 Cho bộ truyền bánh răng như hình vẽ Biết Z1=Z3=20 răng; Z2=Z4=80 răng; m= 3mm; mn=4mm; β=10o; N1=10 kW; n1=200vg/ph; η=1 Hãy tính và đặt lực ăn khớp cho các cặp bánh răng D B C K III Z4 M F 3 Nêu các bước tính toán thiết kế bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng... tốc vòng v của bánh răng và chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng [Type text] Page 13 Bài giảng NLCTM chương7 π d1.n1 2π A n1 = (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 v= Trụ: Răng thẳng Răng nghiêng Nón: Răng thẳng Răng nghiêng và răng cong ≤ 16... 2595 N d 57, 5.960 - Lực hướng tâm: Pr = P.tgα =P.tg20o = 2595.0,364 = 945 N - Lực vòng: P = 7. 5 BỘ TRUYỀN BÁNH TRỤ RĂNG NGHIÊNG Truyền động bánh trụ răng nghiêng dùng khi vận tốc cao (v >3m/s) và công suất lớn So với truyền động bánh trụ răng thẳng thì truyền động bánh trụ răng nghiêng êm hơn, nên giảm tiếng ôn và giảm tải trọng động Khi vào khớp răng nghiêng tiếp xúc từ từ và bn β ts tn nhiều răng cùng... lên một răng nhỏ hơn trong bánh răng thẳng [Type text] Page 23 Bài giảng NLCTM chương7 - Hệ số dạng răng của bánh răng nghiêng khác hệ số dạng răng của bánh răng thẳng (khi cùng số răng) Điều kiện bền uốn: 19,1.10 6.N Kγ σu = ≤ [σ u ] (7. 23) 2 mn yt b.nZ θ ' ' Trong đó: yt- Hệ số dạng răng tương đương Căn cứ vào số răng tương đương Z t tra bảng 7. 9 xác định trị số yt Z (Z là số răng của bánh răng đang... của răng (so với các đường sinh): + Bộ truyền bánh răng thẳng + Bộ truyền bánh răng nghiêng - Theo vị trí ăn khớp: + Bộ truyền ăn khớp ngoài + Bộ truyền ăn khớp trong [Type text] Page 31 Bài giảng NLCTM chương7 - Theo kết cấu: + Bộ truyền hở + Bộ truyền kín 7. 1.3 Ưu, nhược điểm và phạm vi sử dụng 7 1.3.1 Ưu điểm + Kết cấu nhỏ, gọn khả năng tải lớn + Hiệu suất truyền động cao η = 0, 97 ÷ 0,99 + Tỷ số truyền ... nhau: truyền động bánh côn Hình 7. 5: Các loại truyền bánh côn - Theo tính chất di động tâm truyền: + Truyền động bình thường: tâm bánh cố định + Truyền động hành tinh: tâm nhiều bánh di động mặt... =1,15÷1,35 7. 5.5 Trình tự thiết kế truyền bánh trụ nghiêng Khi tính toán thiết kế truyền bánh trụ nghiêng truyền động kín truyền động hở, tương tự truyền bánh trụ thẳng • Trình tự tính toán truyền bánh. .. 945 N - Lực vòng: P = 7. 5 BỘ TRUYỀN BÁNH TRỤ RĂNG NGHIÊNG Truyền động bánh trụ nghiêng dùng vận tốc cao (v >3m/s) công suất lớn So với truyền động bánh trụ thẳng truyền động bánh trụ nghiêng êm