TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRỤ RĂNG NGHIÊNG

1 Chọn vật liệu bánh răng 22 Xác định ứng suất cho phép 33 Xác định sơ bộ khoảng cách trục 54 Xác định các thông số ăn khớp 64.1 Mô đun . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64.2 Xác định số răng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64.3 Xác định góc nghiêng của răng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64.4 Xác định góc ăn khớp αtw . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 Xác định các thông số động học và ứng suất cho phép 76 Kiểm nghiệm bộ truyền bánh răng 86.1 Kiểm nghiệm về độ bền tiếp xúc . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86.2 Kiểm nghiệm về độ bền uốn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107 Một số thông số khác của cặp bánh răng 128 Tổng kết các thông số của bộ truyền bánh răng 12

TÍNH TỐN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRỤ RĂNG NGHIÊNG Chọn vật liệu bánh 2 Xác định ứng suất cho phép 3 Xác định sơ khoảng cách trục Xác định thông số ăn khớp 4.1 Mô đun 4.2 Xác định số 4.3 Xác định góc nghiêng 4.4 Xác định góc ăn khớp αtw 6 6 Xác định thông số động học ứng suất cho phép Kiểm nghiệm truyền bánh 6.1 Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc 6.2 Kiểm nghiệm độ bền uốn 8 10 Một số thông số khác cặp bánh 12 Tổng kết thông số truyền bánh 12 TÍNH TỐN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRỤ RĂNG NGHIÊNG Thông số yêu cầu: • P = PI = (kW) • T1 = TI = (Nmm) • n1 = nI (v/ph) • u = ubr • Lh = (giờ) Chọn vật liệu bánh Tra bảng 6.1[1](trang 92), chọn: Vật liệu bánh lớn • Nhãn hiệu thép: • Chế độ nhiệt luyện: • Độ rắn HB = · · · ÷ , chọn HB2 = • Giới hạn bền σb2 = (MPa) • Giới hạn chảy σch2 = (MPa) Vật liệu bánh nhỏ • Nhãn hiệu thép: • Chế độ nhiệt luyện: rn HB = ã ã ã ữ , chọn HB1 = • Giới hạn bền σb1 = (MPa) • Giới hạn chảy σch1 = (MPa) Chú ý: chọn vật liệu bánh vật liệu nhóm I có HB < 350 chọn HB1 = HB2 + 10 ÷ 15 2 Xác định ứng suất cho phép σHlim ZR Zv KxH KHL [σH ] = SH σF0 lim [σF ] = YR YS KxF KF L SF Chọn sơ ZR Zv KxH = YR YS KxF = • SH , SF : hệ số an tồn tính ứng suất tiếp xúc ứng suất uốn Tra bảng 6.2[1](trang 94) – Bánh chủ động SH1 = ; SF = – Bánh bị động SH2 = ; SF = • σHlim , σF0 lim : ứng suất tiếp xúc ứng suất uốn cho phép ứng với số chu kỳ sở σHlim = HB + 70 σF0 lim = 1.8 HB – Bánh chủ động σHlim1 = HB1 + 70 = MPa σF0 lim1 = 1.8 HB1 = MPa – Bánh bị động σHlim2 = HB2 + 70 = MPa σF0 lim2 = 1.8 HB2 = MPa • KHL , KF L : hệ số tuổi thọ √ KHL = mH √ KF L = mF NH0 NHE NF NF E – mH , mF : bậc đường cong mỏi Bánh có HB < 350, mH = mF = – NH0 , NF : số chu kỳ thay đổi ứng suất tiếp xúc ứng suất uốn * Bánh chủ động NH01 = 30 HB1 2.4 = NF 01 = × 106 * Bánh bị động NH01 = 30 HB2 2.4 = NF 02 = × 106 – NHE , NF E : số chu kỳ thay đổi ứng suất NHE = NF E = 60 c n tΣ * c: số lần ăn khớp vòng quay c = * n: vận tốc vòng bánh * tΣ : tổng số làm việc tΣ = Lh Bánh chủ động NHE1 = NF E1 = 60 c n tΣ = Bánh bị động NHE2 = NF E2 = NHE1 = u Bánh chủ động: ◦ Nếu NHE1 > NH01 lấy NHE1 = NH01 KHL1 = ◦ Nếu NHE1 < NH01 √ KHL1 = NH01 = NHE1 ◦ Nếu NF E1 > NF 01 lấy NF E1 = NF 01 KF L1 = ◦ Nếu NF E1 < NF 01 √ KF L1 = NF 01 = NF E1 Bánh bị động: ◦ Nếu NHE2 > NH02 lấy NHE2 = NH02 KHL2 = ◦ Nếu NHE2 < NH02 √ KHL2 = NH02 = NHE2 ◦ Nếu NF E2 > NF 02 lấy NF E2 = NF 02 KF L2 = ◦ Nếu NF E2 < NF 02 √ KF L2 = NF 02 = NF E2 Thay số vào công thức được: - Bánh chủ động σHlim1 KHL1 = MPa [σH1 ] = SH1 σF0 lim1 [σF ] = KF L1 == MPa SF - Bánh bị động σHlim2 [σH2 ] = KHL2 = MPa SH2 σF0 lim2 [σF ] = KF L2 = MPa SF Với truyền bánh trụ nghiêng [σH ]sb = [σH1 + [σH2 ] = MPa Xác định sơ khoảng cách trục √ aw = Ka (u + 1) T1 KHβ [σH ]2sb u ψba • Ka : hệ số phụ thuộc vật liệu làm bánh Ka = 43 (Mpa) • T1 : momen xoắn trục chủ động T1 = (Nmm) • [σH ]sb : ứng suất tiếp xúc cho phép [σH ]sb = (MPa) • u: tỷ số truyền u = • ψba , ψbd : hệ số chiều rộng vành Chọn ψba = 0.3 ÷ 0.4 ψbd = 0.5 ψba (u + 1) • KHβ : hệ số kể đến phân bố không tải trọng chiều rộng vành Tra bảng 6.7[1](trang 98) với ψbd = , sơ đồ bố trí sơ đồ HB < 350, được: KHβ = Thay số √ aw = Ka (u + 1) T1 KHβ = mm [σH ]2sb u ψba Chọn aw = (Chú ý: làm tròn thành số nguyên tận số 0) Xác định thông số ăn khớp 4.1 Mơ đun m = (0.01 ÷ 0.02) aw = Tra bảng 6.8[1](trang 99), chọn m theo tiêu chuẩn m = (mm) 4.2 Xác định số Chọn sơ β = 10◦ → cos β = 0.9848 Z1 = aw cos β = m (u + 1) Chọn Z1 = (Z1 phải lớn 17) Z2 = u Z Chọn Z2 = (gần với giá trị tính nhất) Tỷ số truyền thực tế ut = Sai lệch tỷ số truyền ∆u = Z1 = Z2 ut − u 100% = % u Nếu ∆u > 4% phải chọn lại Z1 Z2 4.3 Xác định góc nghiêng m (Z1 + Z2 ) = aw β = arccos(cos β) = ◦ cos β = 4.4 Xác định góc ăn khớp αtw αt = αtw ( tan α = arctan cos β ) = ◦ Góc nghiêng hình trục sở βb = arctan(cos αt tan β) = ◦ Xác định thông số động học ứng suất cho phép Tỷ số truyền thực tế ut = Đường kính vòng lăn aw = (mm) ut + = aw − dw1 = (mm) dw1 = dw2 Vận tốc vòng bánh v= π dw1 n1 = (m/s) 60000 Ứng suất cho phép tính mục ứng suất cho phép sơ Sau xác định vật liệu, kích thước thông số động học bánh răng, cần phải xác định xác ứng suất cho phép [σH ] = [σH ]sb ZR Zv KxH [σF ] = [σF ]sb YR YS KxF đó: • [σH ]sb [σF ]sb ứng suất cho phép sơ tính mục • ZR : hệ số xét đến độ nhám mặt làm việc Từ liệu trang 91 92 chọn: Ra = · · · ÷ · · · ⇒ ZR = • Zv : hệ số xét đến ảnh hưởng vận tốc vòng – Nếu v > (m/s), Zv = 0.85 v 0.1 = – Nếu v ≤ (m/s), Zv = • KxH : hệ số xét đến ảnh hưởng kích thước bánh KxH = • YR : hệ số ảnh hưởng độ nhám mặt lượn chân Chọn YR = • Ys : hệ số xét đến độ nhạy vật liệu với tập trung ứng suất Ys = 1.08 − 0.0695 ln(m) với m mô đun = (mm) Ys = 1.08 − 0.0695 ln(m) = • KxF : hệ số xét đến ảnh hưởng kích thước bánh đến độ bền uốn KxF = Thay số [σH ] = [σH ]sb ZR Zv KxH = Bánh chủ động: [σF ] = [σF ]sb YR YS KxF = Bánh bị động: [σF ] = [σF ]sb YR YS KxF = Kiểm nghiệm truyền bánh 6.1 Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc √ T1 KH (ut + 1) σH = ZM ZH Zϵ ≤ [σH ] bw ut d2w1 • ZM : hệ số kể đến tính vật liệu bánh ZM = 274 • ZH : hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc √ cos βb = ZH = sin(2 αtw ) • Zϵ : hệ số trùng khớp Phụ thuộc hệ số trùng khớp ngang ϵα hệ số trùng khớp dọc ϵβ – ϵα : hệ số trùng khớp ngang [ ( )] 1 ϵα = 1.88 − 3.4 + cos β = Z1 Z2 – ϵβ : hệ số trùng khớp dọc ϵβ = Nếu ϵβ < √ Zϵ = bw sin β = mπ (4 − ϵα )(1 − ϵβ ) ϵβ + = ϵα Nếu ϵβ ≥ √ Zϵ = = ϵα • KH : hệ số tải trọng KH = KHβ KHα KHv – KHβ : hệ số kể đến phân bố không tải trọng chiều rộng vành (đã xác định mục 3) KHβ = – KHα : hệ số kể đến phân bố không tải trọng cặp đồng thời ăn khớp KHβ = với thẳng – KHv : hệ số kể đến tải trọng động xuất vùng ăn khớp Tra bảng 6.13[1](trang 106) với bánh trụ nghiêng v = (m/s), cấp xác truyền: CCX = Tra phụ lục 2.3[1](trang 250) với * * * * CCX = HB < 350 Răng nghiêng v = (m/s) Nội suy tuyến tính KHv = Thay số được: KH = KHβ KHα KHv = • bw : chiều rộng vành bw = ψba aw = làm tròn (số ngun) bw = (mm) • dw1 : đường kính vòng lăn (đã tính mục 5) dw1 = Thay số √ σH = ZM ZH Zϵ T1 KH (ut + 1) = bw ut d2w1 ◦ Trường hợp σH < [σH ] – Kiểm tra: [σH ] − σH 100% = · · · < 10% [σH ] – Nếu không thỏa mãn tức thừa bền, cần phải giảm ψba aw ◦ Trường hợp σH > [σH ] – Kiểm tra: σH − [σH ] 100% = · · · < 4% [σH ] – Nếu thỏa mãn, giữ ngun kết tính tốn tăng chiều rộng vành bw ( ) σH bw = bw [σH ] – Nếu không thỏa mãn, cần phải tăng aw tính lại 6.2 Kiểm nghiệm độ bền uốn T1 KF Yϵ Yβ YF ≤ [σF ] bw dw1 m σF YF σF = ≤ [σF ] YF σF = • [σF ] [σF ] ứng suất uốn cho phép tính mục • KF : hệ số tải trọng tính uốn KF = KF α KF β KF v – KF β : hệ số kể đến phân bố không tải trọng chiều rộng vành Tra bảng 6.7[1](trang 98) với ψbd = sơ đồ bố trí sơ đồ 6, được: KF β = – KF α : hệ số kể đến phân bố không tải trọng cặp đồng thời ăn khớp KHβ = với thẳng – KF v : hệ số kể đến tải trọng động xuất vùng ăn khớp Tra phụ lục 2.3[1](trang 250) với * CCX = * HB < 350 * Răng nghiêng 10 * v = (m/s) Nội suy tuyến tính KHv = Thay số được: KF = KF α KF β KF v = • Yϵ : hệ số kể đến trùng khớp Yϵ = = ϵα • Yβ : hệ số kể đến độ nghiêng Yβ = − β = 140◦ • YF YF : hệ số dạng Phụ thuộc số tương đương Zv1 Zv2 Zv1 = Z1 = cos3 β Zv2 = Z2 = cos3 β Tra bảng 6.18[1](trang 109) với: – Zv1 = – Zv2 = – x1 = – x2 = được: YF = YF = Thay số T1 KF Yϵ Yβ YF = · · · ≤ [σF ] bw dw1 m σF YF σF = = · · · ≤ [σF ] YF σF = Nếu không thỏa mãn phải tăng m tính lại 11 Một số thơng số khác cặp bánh Đường kính đỉnh da1 = d1 + m = da2 = d2 + m = Đường kính đáy df = d1 − 2.5 m = df = d2 − 2.5 m = T1 = (N) dw1 Ft1 tan 20◦ Lực hướng tâm Fr1 = Fr2 = = (N) cos β Lực dọc trục Fa1 = Fa2 = Ft1 tan β = (N) Lực vòng Ft1 = Ft2 = Tổng kết thông số truyền bánh Thông số Ký hiệu Khoảng cách trục Số aw Z1 Z2 m β bw1 bw2 dw1 dw2 da1 da2 df df (mm) (mm) ◦ (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) Ft Fr Fa (N) (N) (N) Mô đun pháp Góc nghiêng Chiều rộng vành Đường kính vòng lăn Đường kính đỉnh Đường kính đáy Lực ăn khớp Lực vòng Lực hướng tâm Lực dọc trục 12 ...TÍNH TỐN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRỤ RĂNG NGHIÊNG Thơng số u cầu: • P = PI = (kW) • T1 = TI = (Nmm) • n1 = nI (v/ph) • u = ubr • Lh = (giờ) Chọn vật liệu bánh Tra bảng... 6.13[1](trang 106) với bánh trụ nghiêng v = (m/s), cấp xác truyền: CCX = Tra phụ lục 2.3[1](trang 250) với * * * * CCX = HB < 350 Răng nghiêng v = (m/s) Nội suy tuyến tính KHv = Thay... - Bánh chủ động σHlim1 KHL1 = MPa [σH1 ] = SH1 σF0 lim1 [σF ] = KF L1 == MPa SF - Bánh bị động σHlim2 [σH2 ] = KHL2 = MPa SH2 σF0 lim2 [σF ] = KF L2 = MPa SF Với truyền bánh trụ nghiêng