Chương 4: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG CẤP NHANH

Chương 4:THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG CẤP NHANH Chọn vật liệu thiết kế bánh răng: Tra bảng 6.1 [1 tr 92] ta chọn sau: Vật Nhiệt liệu luyện Thép Tôi cải 50 thiện Bánh bị Thép Thường động 50 hóa Bánh chủ động Giới hạn Giới hạn bền chảy Độ cứng HB  b N/mm  ch N/mm 700…800 530 228…255 640 350 179…228 Định ứng suất cho phép: Chọn độ cứng HBcđ = 230 HBbđ = 220 Ứng suất tiếp xúc cho phép ứng suất uốn cho phép: CT 6.1 6.2 [1 tr 91] : [σH] = ( σ0Hlim / SH) ZRZVKxHKHL [σF] = ( σ0Flim / SF) YRYVKxFKFCKFL Trong tính tốn sơ nên ta chọn ZRZVKxH = YRYVKxF = cịn : [σH] = ( σ0Hlim / SH) KHL [σF] = ( σ0Flim / SF) KFC KFL Với σ0Hlim, σ0Flim : lần lược ứng suất tiếp cho phép ứng suất uốn cho phép ứng với số chu kì sở.Tra bảng 6.2 [1 tr 94] ta :σ0Hlim = 2HB+70= 2x230+70 = 530 σ0Flim = 1.8HB = 1.8x 230 = 414.(với bánh chủ động) SH SF hệ số an tồn tính tiếp xúc uốn Tra bảng 6.2 [1 tr 94] ta SH = 1.1 SF = 1.75 (với bánh chủ động) KFC hệ số xét đến ảnh hưởng đặt tải.KFL = đặt tải chiều KHLvà KFL hệ số tuổi thọ tính CT 6.3 6.4 [1 tr 93]: KHL = mH KFL = mF N HO / N HE N FO / N FE : mH mF – bậc đường cong mỏi thử tiếp xúc uốn trường hợp mH = mF = độ cứng mặt HB < 350 NHO số chu kì thay đổi ứng suất sở thử tiếp xúc : 2.4 2.4 = 30x230 NHOcđ = 30 H HB = 13972305  13.97x106 NFO = 4.106 tất loại thép NFE NHE số chu kì thay đổi ứng suất tương đương : NHE = 60c  Ti / Tmax 3 ni t i NEF = 60c  Ti / Tmax m F ni t i Với c:số lần ăn khớp vòng.Ở c = n:số vòng quay bánh phút ,ncđ = 725, nbđ = 208,9 Ti : mô men xoắn Tmax = 598010,3 Nmm L=5 năm, năm 300 ngày, ngày ca, ca 8h nên Tổng số làm việc :t =5  300   = 24000 (giờ) suy với bánh chủ động 3  T / T  n t = 24000x725x(1 x 36/(36+15+12) + 0.9 x i i i max 15(15+36+12) + 0.83x 12/(36+15+12))=14659914  T / T  i max mF ni t i =24000x725x(1 x 36/(36+15+12) + 0.96x 15(15+36+12) + 0.86x 12/(36+15+12))=2126925 Suy NHEcđ = 60x 14659914= 879594840 NEFcđ = 60c x 2126925= 127615500 Vì NHecđ > NHOcđ NEFcđ > NFOcđ nên KHLcđ =KFLcđ =1 Suy với bánh chủ động: [σH]cđ =530/1.1 = 481.8Mpa [σF]cđ = 414/1.75 = 236.6 Mpa (N/mm2) Đối với bánh bị động tương tự ta có : σ0Hlim = 2HB+70= 2x220+70=510 σ0Flim = 1.8HB = 1.8x 220 = 396 SH = 1.1 SF = 1.75 3  T / T  n t = 24000x208.9(1 x 36/(36+15+12) + 0.9 x i i i max 15(15+36+12) + 0.83x 12/(36+15+12))=4224077  T / T  i max mF ni t i =24000x208.9x(1 x 36/(36+15+12) + 0.96x 15(15+36+12) + 0.86x 12/(36+15+12))=612848 Suy NHEbđ = 60x4224077 =.253444620 NEFbđ = 60x612848 = 36770880 Vì NHebđ > NHObđ NEFbđ > NFObđ nên KHLbđ =KFLbđ =1 Suy [σH]bđ =510/1.1x=463.6 MPa [σF]bđ = 396 / 1.75 = 226.3 MPa (N/mm2) Vậy : [σH]cđ =530/1.1x=481.8 MPa [σF]cđ = 414/1.75 = 326.6 MPa (N/mm2) [σH]bđ =510/1.1x= 463.6 MPa [σF]bđ = 396/1.75 = 226.3 MPa (N/mm2) ứng suất tải cho phép: sử dụng phương trình 6.13, 6.14 [1 tr 95] [σH]max = 2.8 σch = 2.8x 350 = 980 MPa [σF]cđmax = 0.8 σch = 0.8x 350 =280 MPa [σF]bđmax = 0.8 σch = 0.8x 340 = 272 MPa tính sơ khoảng cách trục: Sử dụng cơng thức 6.15a [1tr 96] : aw = Ka ( u  1) T1 K H  H 2 u ba : dấu + ăn khớp ngồi, - ăn khớp  Ka :hệ số phụ thuộc vật liệu cặp bánh loại Tra bảng 6.5 [1 tr 96] Ka = 49.5 (Mpa)1/3  Ψba :hệ số, tra bảng 6.6 [ tr 97] chọn 0.4 Suy Ψbd = 0.53 Ψba (u  1) = 0.53 x0.4(3.47 + 1)=0.95 (CT 6.16 [1 tr 97] Tra bảng 6.7 với Ψbd = 0.95 sơ đồ ta KHβ = 1.07  T1 momen xoắn trục bánh chủ động T1= 62937,8 Nmm  [σH] ứng suất tiếp cho phép [σH] = 481.8 Mpa  U tỉ số truyền u = 3.47 Vậy aw = 49.5(3.47+1) 62937.8 x1.07  198.6 mm 481.8 x3.47 x0.4 Xác định thông số truyền Modun m= (0.01  0.02)aw = 1.98  3.96 Theo bảng 6.8 [1 tr 99] ta chọn m = Số bánh nhỏ : CT 6.19 [1 tr 99] :z1 = 2aw /[m(u+1)]= 2x195/[3x(3.47+ 1)]=29.6 Chọn z1 = 29 suy z2 = uz1= 3.47x29 = 100.63.Chọn z2 = 100 Tổng số zt =z1+z2= 29+100= 129 Ta tính lại khoảng cách trục :aw = mzt / = 3x129/2=193.5 Vậy tỉ số truyền thực u = z2/z1=100/29 =3.45 Chọn aw = 195 theo tiêu chuẩn nên cần có hệ số dịch chỉnh tìm hệ số dịch chỉnh: Tính hệ số dịch tâm y hệ số ky : Theo công thức 6.22 [ tr 100] :y = aw / m – 0.5(z1 +z2 )= 195/3 – 0.5(29+100) = 0.5 CT 6.23 :ky = 1000y/zt = 1000x0.5 / 129=3.876 Tra bảng 6.10a [1 tr 101] ta kx = 0.115 Suy hệ số giảm đỉnh Δy : CT 6.24 [1 tr 100]: Δy = kx zt /1000 = 0.115x 129 / 1000 = 0.0148 Tổng hệ số dịch chỉnh xt = y + Δy = 0.5 + 0.0148 = 0.5148 (CT 6.25) Do hệ số dịch chỉnh bánh chủ động bị động :CT 6.26: x1 = 0.5[xt – ( z2 – z1 )y/ zt] = 0.5[0.5148 – (100 – 29) 0.5/ 129] = 0.12 x2 = xt – x1 = 0.5148 – 0.12= 0.3948  0.395 (mm) Góc ăn khớp : CT 6.27: Cos αtw = ztmcosα / (2aw) = 129x cos200/(2x195) = 0.9325 Suy αtw = 21010’39.98” 6/ Các thơng số hình học: + Mơđun pháp tuyến: Mn = (mm) Z = 29 (răng) + Số răng: Z2 = 100 (răng)  n = 20  + Góc ăn khớp: + Góc nghiêng:   0 + Đường kính vịng chia: d1  d2  m  Z1 m  Z2 cos  cos     29  87(mm)  100  300(mm) + Đường kính vịng lăn dw1 = d1 +[2y/(z2 + z1)]d1= 87 + [2x0.5 /(100+29)]87 = 87.7 mm dw2 = d2 +[2y/(z2 + z1)]d2= 300 + [2x0.5 /(100+29)]300 = 302.33 mm + Đường kính vịng chân răng: df1 = d1 -(2,5-2x1)m = 87 - (2,5- 2x0.12) x3= 80.22 (mm) df1 = d2 -(2,5-2x2)m =300 - (2,5- 2x0.395) x3=310.26(mm) + Đường kính vịng đỉnh răng: d a1  d  2(1  x1   y )m  87  2(1  0.12  0.0148) x3  93.63(mm) d a  d  2(1  x   y )m  300  2(1  0.395  0.0148) x3  308.28(mm) + Khoảng cách trục chia 29) = 106.5 mm + Khoảng cách trục: + Chiều rộng bánh răng: a = 0.5m(z2- z1) = 0.5 x3 (100aw = 195 mm bw = 78 mm + Đường kính sở : db1 = d1cos  =87 cos 200 = 81.75 mm db2 = d2cos  =300 cos 200 = 281.91 mm + Góc profin gốc α :theo tiêu chuẩn VN 1065-71 : α = 200 +góc profin αt = arctg (tg α/ cosβ) = arctg(tg200/cos0)= 200 +góc ăn khớp αtw = 21010’39.98” 7Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc σH = ZMZHZε 2T1 K H (u  1) /(bw ud w21 )   H  CT 6.33 [1 tr 105 Trong : ZM hệ số kể đến tính vật liệu bánh ăn khớp, tra bảng 6.5 ta ZM = 274 ZH hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc: tra bảng 6.12 với (x1 + x2)/(z1+z2)=(0.12+0.395)/(29+100)=0.004 ta ZH = 1.7 Zε :hệ kể đến trùng khớp răng, εβ = bwsin β /(m  ) Với bw chiều rộng vành :bw =  ba a w  0.4 x195  78 mm , suy εβ = 0( β = 00) Nên Zε = (4    ) / (6.36a) Với εα = d a21  d b21  d a22  d b22  2a w sin  tw 2m cos  t 93.63  81.75  308.28  281.912  x195 x sin 21010 39.98” 2x3xcos20  1.672  CT 6.38a [1 tr 105] Vậy Zε = (4  1.672) /  0.881 KH hệ số tải trọng tiếp xúc: KH = KHβKHαKHv Với KHβ hệ số kể đến phân bố không tải trọng chiều rộng ,tra bảng 6.7 ta có KHβ = 1.07 KHα hệ số kể đến phân bố không tải trọng cho đôi đồng thời ăn khớp, thẳng KHα = Tính vận tốc vịng chọn cấp xác tạo bánh răng: V  2  d1  n1  3,14  87.7  725   6.66(m / s ) 60  1000 60  1000 Với V = 6.66 (m/s) theo bảng (6.13) ta chọn cấp xác để chế tạo bánh KHv hệ số kể đến tải trọng động xuất vùng ăn khớp, tra bảng P2.3 phụ lục [1 tr 250] với cấp xác 7,v= 6.66, thẳng nội suy ta 1.1565 Suy KH = 1.07x1x1.1565= 1.237 Vậy 274x1.7x0.881x σH x62937,8x1.237x(3.47  1)/(78x3.47x87.7 ) = =237.3 MPa  [σH] = 481.8 Mpa Kiểm nghiệm độ bền uốn CT 6.43.và 6.44 [1tr108]: σFcđ = 2T1KFYεYβYF1/(bwdw1m)  [σF1] σFbđ = σF1YF2/YF1  [ σF2] Trong : Yε = 1/ εα = 1/1.672 = 0.598:hệ số kể đến trùng khớp Yβ = 1-β/140 = 1- 0/140 =1 YF1 ,YF2 hệ số dạng bánh chủ động bị động Tra bảng 6.18 với hệ số dịch chỉnh x1=0.12, x2 = 0.395 zv1=z1=29, zv2 = z2= 100 nội suy YF1= 3.72, YF2= 3.535 KF = KFβKFαKFv CT 6.45 Với : KFβ hệ số kể đến phân bố không tải trọng chiều rộng vành răng, tra bảng 6.7 [1 tr 98] với sơ đồ ψbd = 0.95 nội suy ta có KFβ = 1.15 KFα : hệ số kể đến phân bố không tải trọng cho đôi đồng thời ăn khớp tính uốn, với bánh thẳng KFα = KFv hệ số kể đến tải trọng động xuất vùng ăn khớp tính uốn: KFv= 1+  F bw d w1 2T1 K F K F Với  F = δFgov CT 6.46 aw / u Trong δF go tra bảng 6.15 6.16 0.016 47, v = 6.66 (m/s) Suy  F = 0.016x47x6.66 suy KFv = 1+ 195 / 3.47 = 35.54 x78 x87.7 = x62937.8 x1.15 x1 35.54 2.678 Suy KF = 1.15x1x2.678=3.079 Suy σFcđ = 2x62937.8x3.079x0.598x1x3.72/(78x87.8x3)=41.96 MPa  [σFcđ] = 326.6 MPa σFbđ = 41.96 x 3.535/3.72 = 39.87  [σFbđ] =226.3 Mpa Vậy bánh cấp nhanh đạt yêu cầu độ bền uốn độ bền tiếp xúc  ... vận tốc vịng chọn cấp xác tạo bánh răng: V  2  d1  n1  3,14  87.7  725   6.66(m / s ) 60  1000 60  1000 Với V = 6.66 (m/s) theo bảng (6.13) ta chọn cấp xác để chế tạo bánh KHv hệ số kể... αtw = 21010’39.98” 6/ Các thơng số hình học: + Mơđun pháp tuyến: Mn = (mm) Z = 29 (răng) + Số răng: Z2 = 100 (răng)  n = 20  + Góc ăn khớp: + Góc nghiêng:   0 + Đường kính vịng chia: d1 ... trục bánh chủ động T1= 62937,8 Nmm  [σH] ứng suất tiếp cho phép [σH] = 481.8 Mpa  U tỉ số truyền u = 3.47 Vậy aw = 49.5(3.47+1) 62937.8 x1.07  198.6 mm 481.8 x3.47 x0.4 Xác định thông số truyền