Bài tập: CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG Đề 2: Chế tạo bánh răng trụ nghiêng (spirial (helical) gear)

Bài tập: CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG Đề 2: Chế tạo bánh răng trụ nghiêng (spirial (helical) gear)...........................................................................................................................................................................

Hanoi University of Science & Technology School of Mechanical Engineering - oOo - Bài tập: CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG Đề 2: Chế tạo bánh trụ nghiêng (spirial (helical) gear) Giảng viên hướng dẫn: Họ tên : Mã sinh viên Lớp : Hà Nội, 2019 Phụ lục: Chương : Giới thiệu chung sản phẩm chế tạo Chương : Phân tích vật liệu chế tạo sản phẩm Chương : Phân tích lựa chọn (các) phương pháp chế tạo sản phẩm mô tả trình tự gia cơng với sản phẩm cụ thể chọn Chương 4: Phân tích lựa chọn phương pháp xử lý bề mặt cho sản phẩm chế tạo Chương :kết luận Chương 1: Giới thiệu sản phẩm Bánh ? Bánh là bợ phận không thể thiếu hệ thống vận hành của một chiếc xe hay một máy móc công nghiệp Bánh là một bộ phận hệ thống truyền động của các máy móc khí, nó có hình dạng là một hình tròn với cấu tạo có các rãnh liên tiếp Bánh phận quan trọng hệ thống truyền động Chúng thường được sử dụng theo cặp Có thể từ tới 3, cặp bánh Các cặp bánh nối tiếp theo hình dạng song song Chúng có tác dụng để truyền động, phân phối tốc độ nhanh hay chậm của động cơ, nói cách khác là chúng dùng để điều phối vận tốc quay tăng hay giảm Bánh trụ là gì ? - Công dụng của bánh trụ để truyền chuyển động quay hai trục song song - Bánh trụ có các hình thành mặt trụ tròn xoay, gồm các loại sau đây: • Bánh trụ thẳng: hình thành theo mặt trụ • Bánh trụ nghiêng: hình thành theo đường xoắn ớc trụ • Bánh trụ chữ V: nghiêng theo hai phía ngược chiều nhau, làm thành chữ V Bánh trụ nghiêng (spirial (helical) gear) Các bánh trụ nghiêng là bánh hình trụ có nghiêng So với bánh hình trụ thắng cùng kích cỡ thì tỉ lệ tiếp xúc lớn hơn, êm và lực truyền lớn Hai bánh trụ nghiêng ăn khớp với có cùng module, góc nghiêng ngược hướng với Tại nên sử dụng bánh trụ nghiêng? • Bánh trụ nghiêng có khả chịu tải cao • Vận hành êm và trơn tru • Ít hao mòn Hạn chế bánh trụ nghiêng • Chi phí sản xuất cao • Sinh nhiệt vận hành vì vậy cần thiết phải có dầu bơi trơn • Tạo lục đẩy lên trục nên ảnh hưởng đến trục Các yêu cầu kỹ thuật bảnh a) Cấp chính xác của bánh rang Theo tiêu chuẩn Việt Nam( TCVN ) quy định Độ chính xác của bánh có 12 cấp và được đánh số từ đến 12 ,mức độ chính xác giảm dần từ 1-12 , đó cấp là cấp chính xác nhất, cấp 12 là chính xác nhất và thường sử dụng các cấp chính xác 6,7,8,9 ( chú ý: Độ chính xác của bánh khác với quy định cấp độ chính xác của chi tiết gia công là 20 cấp chính xác) b) Kết cấu của bánh rang • Nếu đường kính ngoài (d) của bánh d < 150 mm: Bánh được chế tạo liền khới và khơng kht lõm • Nếu d < 600: Bánh thường được khoét lõm để giảm khới lượng • Nếu d > 600: Bánh thường được chế tạo vành riêng thép tốt, sau đó ghép vào moayer, loại này tôt, mà chi phí gia công đắt c) thông số bản của bánh cần phải nhớ sâu - Vòng đỉnh : • Vòng đỉnh là đường tròn qua đỉnh răng, và kí hiệu là • Cơng thức tính: - - Vòng đáy : • Vòng đáy là vòng tròn qua đáy răng, và kí hiệu là • Cơng thức tính: Vòng chia ( d ): • Vòng chia là đường tròn tiếp xúc với đường tròn tương ứng của bánh khác bánh ăn khớp với • Cơng thức tính: d = m.Z • Số ( Z ): • Z là số của bánh • Cơng thức tính: Z = d/m - Ngoài thì số nhỏ nhất Zmin = 17 - Bước ( P ): - • Bước là độ dài cung profin của kề đo vòng chia • Cơng thức tính: P = m.π Modun ( m ): • Modun là thông số quan trọng nhất của bánh răng, tất cả các thông số của bánh đều có thể tính toán qua modun của bánh • Cơng thức tính: m = P/π và giá trị modun thường từ 0.05 đến 100 mm Ví dụ modun tiêu chuẩn như: + Dãy 1: 1; 1.25; 1.5; 2; 2.5; 3; 4; 5; 6; 8; 10; 12; 16; 20; 25 + Dãy 2: 1.125; 1.375 ;1.75 ;2.25; 2.75; 3.5; 4.5; 5.5; 7; 9; 11; 14; 18; 22 Chú ý: Mođun là thông số quan trọng nhất và hai bánh muốn ăn khớp với thì Modun phải - - - Chiều cao ( h ): • Chiều cao là khoảng cách hướng tâm vòng đỉnh và vòng đáy • Chiều cao đầu là khoảng cách hướng tâm vòng đỉnh và vòng chia • Công thức tính: = m • Chiều cao chân hf là khoảng cách hướng tâm vòng chia và vòng đáy • Cơng thức tính: hf = 1.25m • Vậy chiều cao h = + hf = 2.25m Chiều dày (St ): • Chiều dày là độ dài cung tròn profin của mợt đo vòng tròn chia • Cơng thức tính: St = P/2 = m/2 Chiều rộng rãnh ( Ut): • Chiều rợng rãnh là đợ dài cung tròn đo vòng chia của một rãnh • Cơng thức tính: Ut= P/2 = m/2 Ứng dụng bánh trụ nghiêng ứng dụng làm ? - Bánh hộp số ô tô Hộp số oto - Bánh trụ nghiêng được sử dụng ngành phân bón, công nghiệp in ấn - Hộp giảm tốc máy nghiền Bánh Trụ nghiêng được sử dụng các nhà máy thép, nhà máy cán, công nghiệp điện và cảng Tuabin gió tạo điện - Bánh trụ nghiêng được sử dụng các ngành công nghiệp dệt may, công nghiệp nhựa, công nghiệp thực phẩm, băng tải, thang máy, máy thổi, máy nén, công nghiệp dầu và máy cắt Hệ thống tời thang máy Chương 2: Phân tích lựa chọn các vật liệu chế tạo bánh Dựa vào các tiêu chí của sản phẩm, người ta có yêu cầu cụ thể chọn vật liệu chế tạo bánh răng: tải trọng lớn hay nhỏ, khả công nghệ và thiết bị chế tạo vật tư cung cung, kích thước to hay nhỏ gọn… Và một yếu tố rất quan trọng chính là môi trường làm việc của bánh có ăn mòn hay chịu tác dụng hay không Vật liệu chế tạo thường chia thành nhóm: - Nhóm 1: đợ rắn HB < 350, bánh thường được thường hóa hoặc cải thiện Nhờ độ rắn thấp nên có thể cắt chính xác nhiệt luyện, đồng thời bộ truyền có khả chạy mòn - Nhóm 2: đợ rắn HB > 350, bánh thường được thể tích, bề mặt, thấm cacbon, thấm nito Dùng các nguyên công tu sửa đắt tiền mài, mài nghiền… Răng chạy mòn nên phải nâng cấp độ chính xác, nâng cao độ cứng của trục Đối với hộp giảm tốc chịu công suất trung bình hoặc nhỏ, chọn vật liệu nhóm Chú ý, để tăng khả chạy mòn, nên nhiệt luyện bánh lớn đạt độ rắn thấp độ rắn bánh nhỏ từ 10 đến 15 đơn vị Đối với công suất lớn, chọn vật liệu bánh nhỏ là thép nhóm 2, bánh lớn nhóm hoặc nhóm Nhiệt luyện bánh và độ rắn Nên chọn vật liệu bánh nhỏ tốt bánh lớn vì số chu kỳ của bánh nhỏ nhiều Chọn vật liệu bánh cấp chậm tốt cấp nhanh vì momen trục của cấp chậm lớn hơn, nên tải trọng lên các lớn cấp nhanh Tùy theo mục đích sử dụng và môi trường làm việc, mà người kỹ sư lựa chọn các vật liệu như: C45, 40X hay 20X,… Vì dễ thấm và đạt độ cứng yêu cầu Với sản phẩm bánh trụ nghiêng - Vì bánh này hoạt động môi trường có cường độ cao chịu tải trọng lớn và môi trường nặng nhọc chi tiết chịu tải trọng cao, cần độ cứng, độ chịu mài mòn… nên ta sử dụng thép hợp kim kết cấu - Thép hợp kim kết cấu: là loại thép sở thép kết cấu cho thêm vào các nguyên tố hợp kim Loại này có hàm lượng cacbon khoảng 0,1 – 0,85% và lượng phần trăm của nguyên tố hợp kim thấp - Thép hợp kim kết cấu phải trả qua thấm cacbon mới nhiệt luyện thì tính mới cao Với chi tiết bánh rang trụ nghiêng: Chúng ta chọn mac thép 40X/SCR440/40Cr Lý tính thép 40X: Thép 40X là thép hợp kim có khả chịu ăn mòn oxi hóa , chịu tải trọng tốt,độ dẻo dai cao, có tính đàn hồi,không bị biến đổi tính chất lý,thành phần hóa học nhiệt đợ cao Thành phần hóa học Thép 40X: Thành phần C Si Mn Cr P S Ni Cu Hàm lượng 0,37~0,44 0,17~0,37 0,50~0,80 0,80~1,1 < 0,030 < 0,030 < 0,25 Tính học: - Tỉ trọng : 7,8g/cm3 - Độ đàn hồi : 210GPa (30 X 106 PSI) - Độ giãn dài : 19-29% - Nhệt dung :450J / kg K- - Tải trọng : 73-124KN-m/ kg - Độ bền kéo : 290 -840 MPa (42-120 X 103 Psi) - Độ dẫn : 45W /mK - Đợ khút tán : 13 Tính kỹ thuật thép 40X: Với cá đặc tính nêu nên thép 40X được sử dụng rộng rãi khí chể tạo máy, linh kiện ô tô , thiết bị hàng hải , … - Làm các loại trục: Truc động , trục cán rèn các trục chịu tải trọng vừa và nhẹ, làm trục - Làm bánh truyền động, bánh siêu tăng áp , trục bánh răng, - Làm thớt đỡ, lăn, tay quay, bù lông , ren , gia công chi tiết máy móc và nhiều các ứng dụng khác < 0,30 Chương 3: Phương pháp chế tạo sản phẩm Công đoạn chi tiết gia công bánh rang - Bánh này có nhiệm vụ truyền mô men và truyền lực từ trục này sang trục - khác của máy Độ chính xác và độ nhám của bề mặt lỗ và bề mặt của ảnh hưởng tới truyền động của bánh Kích thước đường kính vòng chia là quan trọng vì nó ảnh hưởng tới ăn khớp của bánh Do đó đường kính vòng đỉnh của bánh không cần phải gia công chính xác mà ta cần quan tâm đến độ chính xác của đường kính vòng chia Cơng đoạn kết cấu hình dáng chi tiết - Chi tiết được làm từ vật liệu thép hợp kim 40X Thuộc họ bánh trụ nghiêng, dạng trụ bậc và một rãnh then Do đó nhiệt luyện có thể bị cong vênh gây sai số - Lỗ trung tâm của bánh có kết cấu đơn giản có một rãnh then Có thể sử dụng phương pháp chuốt hoặc xọc rãnh then Đây là chi tiết lớn nên sử dụng xọc rãnh then Xét quan điểm gia công thì kết cấu này có tính công nghệ cao Vì mặt ngoài của bánh phẳng, không có gờ Do đó có thể gá được nhiều chi tiết để gia công đồng thời và khả sử dụng được các phương pháp cắt có suất cao Giảm thời gian cắt, tăng suất gia công Các bề mặt cần gia công bao gồm: Bề mặt ngoài (chu vi), bề mặt lỗ, hai bề mặt đầu và bề mặt của Trong đó quan trọng nhất là bề mặt của lỗ - - Công đoạn vật liệu chế tạo chi tiết Ưu điểm Bánh chế tạo thép hợp kim kết cấu  Có độ bền cao,rất bền điều kiện làm việc tải trọng động các hộp số Nhược điểm Muốn tính cao  Thép hợp kim kết cấu phải trả qua thấm cacbon mới nhiệt luyện Công đoạn chuẩn bị phương pháp chế tạo phôi a Phương pháp chế tạo phôi : Căn vào hình dáng hình học, kích thước, nhiệm vụ của chi tiết cấu tạo bộ phận máy Căn vào chịu tải điều kiện làm việc của chi tiết và yêu cầu kỹ thuật ta có thể lựa chọn các phương pháp tạo phôi khác Để đạt được yêu cầu kỹ thuật và tiêu kinh tế, người công nghệ phải xác định được kích thước của phôi và chọn phôi cho phù hợp Kích thước của phôi được tính toán theo lượng dư gia công còn chọn loại phôi thì phải vào các yếu tớ sau: • • • • Vật liệu và tính của vật liệu của chi tiết phải có theo yêu cầu thực tế Kích thước hình dáng và kết cấu của chi tiết Số lượng chi tiết cần có hoặc dạng sản xuất Điều kiện vật chất kỹ thuật cụ thể của nó tại nơi sản xuất Chọn phôi hợp lý đảm bảo tốt khả tính kinh tế của sản phẩm còn ảnh hưởng tốt đến suất và giá thành sản phẩm Chọn phôi tốt sẻ làm cho quy trình công nghệ đơn giản mà dẫn đến xu hướng chung là làm cho hình dáng và kỹ thuật phôi giống chi tiết gia công Ngày kỹ thuật chế tạo phôi tiến bộ rất nhiều làm giảm nhiều công sức và thời gian gia công b Một số phương pháp tạo phôi: Hàn Hàn là chấp nối sản phẩm lại với nhờ que hàn, que hàn được nung nóng lên đến nhiệt độ nhất định nhờ lượng điện Sau đó cho que hàn vào chỗ chấp nối hai kim loại được nối lại thành một Nhược điểm của phương pháp này bề mặt sau hàn xấu và bên lỗ thường bị nứt rỗ nên không áp dụng được phương pháp này với chi tiết “ Bánh trụ nghiêng” được ii Rèn tự Rèn tự là quá trình biến dạng tự kim loại dưới tác dụng của các dụng cụ đơn giản hoặc các thiết bị tạo lực Rèn đem lại chất lượng không cao, độ bóng bề mặt thấp, tốn kim loại Vì vậy không dùng phương pháp này với chi tiết “ Bánh trụ nghiêng” iii Dập - Dập là phương pháp gia công áp lực, sản phẩm sử dụng phương pháp này thường có dạng tấm: chữ I chữ T Nhược điểm của phương pháp này là không dập được chi tiết dầy, hình dáng quá phức tạp Nhưng dập lại có ưu điểm là lượng dư sau dập thường nhỏ và có độ chính xác rất cao Dập thường áp dụng đối với vật liệu là thép tiết “ Bánh răng” rất phù hợp với phương pháp này - Dập có nhiều phương pháp dập nóng, dập nguội, dập khuôn cối iv Đúc - Đúc thực chất là phương pháp đổ đầy kim loại lỏng vào lòng khuôn đúc Sau hợp kim đông đặc sản phẩm có hình dạng kích thước theo yêu cầu Sản phẩm đúc goi là vật đúc - Đúc thường áp dụng cho vật liệu là gang, ít dùng cho vật liệu là thép nên vì kết cấu của bánh trụ phức tạp và bánh có kích thước lớn , dạng sản xuất hàng khối nên ta sử dụng phương pháp này - Dựa vào kết cấu của chi tiết,vật liệu chế tạo yêu cầu kĩ thuật bề mặt và kích thước của chi tiết.Ta chọn phương pháp đúc để chế tạo phôi - Việc chế tạo phương pháp đúc được sử dụng rộng rãi hiện vì phôi đúc có hình dạng kết cấu phức tạp và có thể đạt kích thước từ nhỏ đến lớn mà các phương pháp khác rèn,rập khó đạt được.Cơ tính và độ chính xác của phôi đúc phụ thuộc vào phương pháp đúc,trình độ kĩ thuật để chọn các phương pháp đúc khác Quy trình gia cơng mặt bích i Chất lượng của chi tiết máy ,độ tin cậy ,tuổi thọ và tính kinh tế của nó quá trình vận hành mà nó phụ thuộc rất lớn vào trình độ của các quy trình công nghệ gia công Quá trình công nghệ gia công là một tập hợp của các tác động đến phôi theo một trình tự nhất định nhằm làm thay đổi kích thước ,hình dáng và trạng thái lý tính của nó để tạo sản phẩm theo bản vẽ thiết kế ban đầu.Quá trình thay đổi kích thước và hình dáng hình học của phôi được thực hiện quá trình gia công Còn tính chất trạng thái lý tính của lớp kim loại bề măt được biến đổi quá trình gia công nhiệt Căn vào dạng sản suất ta lập được phương án sơ bộ quy trình công nghệ của bánh với các nguyên công sau: NC 1: Tạo Phôi NC 2: Tiện mặt đầu, tiện thô tiện tinh lỗ và vát mép NC 3: Tiện mặt đầu còn lại và vát mép NC 4: Tiện thô, tiện tinh trụ ngoài đạt Ỉ758,3-0,14 NC 5: Xọc rãnh then NC 6: Phay NC 7: Nhiệt luyện NC 8: Mài nghiền Chương 4: Phương pháp xử lí nhiệt Thấm cacbon: K/n: Là quá trình tăng cường thêm cacbon vào lớp bề mặt của sản phẩm thép - Thép dùng đẻ thấm cacbon là loại thép ít cacbon (chứa 0,12 - 0,25% cacbon) - Sau thấm cacbon xong lớp bề mặt trở thành thép nhiều cacbon (hàm lượng - cacbon tăng tới 0,9 - 1,0%) có đủ độ cứng cần thiết, đó bên sản phẩm - là thép ít cacbon, mềm và dai - Khi thấm cacbon, sản phẩm được nung nóng tới nhiệt độ 850 - 9500C và giữ một thời - gian lâu môi trường có chứa nhiều cacbon (ở thể rắn, thể lỏng hoặc thể khí) để - cacbon khuyếch tán vào mặt kim loại - Chiều sâu cacbon khuyếch tán vào kim loại thường 0.5-2mm Xử lý nhiệt ( Nhiệt luyện ) là một phương pháp tác động nhiệt độ lên vật chất nhằm làm thay đổi vị cấu trúc chất rắn, tác động làm thay đổi thành phần hóa học, đặc tính của vật liệu Chủ yếu của ứng dụng nhiệt luyện là thuộc về ngành luyện kim Nhiệt luyện được sử dụng nhiều lĩnh vực khác nhau, ví dụ ngành sản xuất thủy tinh Quá trình nhiệt luyện bao gồm nung nóng hoặc làm nguội với mức độ chênh lệch đáng kể, hoặc xử lý nhiệt theo một thời gian biểu nhằm mục đích làm mềm hay làm cứng vật liệu, tạo cứng hay mềm khác củng một vật liệu, ví dụ bề mặt, vật liệu chí cứng bề mặt ( chống mài mòn ) lại dẻo dai phần bên chịu va đập chịu uốn rất tốt ) Nhiệt luyện đòi hỏi một quy trình chặt chẽ và có kiểm soát thời gian và tốc độ trao đổi nhiệt vật liệu Nhiều quốc gia tiên tiến chưa công bố và bí mật một số công nghệ nhiệt luyện - yếu tố tạo một vật liệu có giá thành hạ tính sử dụng rất cao Ví dụ, với một chi tiết trục động , người ta sử dụng vật liệu thép hợp kim thấp ( giá thành rẻ ) Sau công đoạn nhiệt luyện ram, thâm vật liệu có bề mặt cứng chịu được bài mòn cao, thân trục lại chịu được chân động và chịu tốn khá lớn chi tiết được bán với giá rất cao Bản chất của nhiệt luyện kim loại là làm thay đổi tính chất thông qua biến đổi tổ chức của vật liệu Một quy trình nhiệt luyện bao gồm giai đoạn: + Nung, + Giữ nhiệt, + Làm nguội Khi nung, tổ chức vật liệu thay đổi theo nhiệt độ, tuỳ thời điểm nâng, hạ nhiệt với các tốc độ khác mà nhiệt luyện với các phương pháp khác cho tính chất vật liệu mong muốn Để làm thay đổi mạnh các tính chất của kim loại và hợp kim, người ta còn kết hợp đồng thời các tác dụng của biến dạng dẻo và nhiệt luyện hay tác dụng hoá học và nhiệt luyện Như vậy Nhiệt luyện nói chung ) bao gồm ba loại: Nhiệt luyện đơn giản Cơ nhiệt luyện Hoả nhiệt luyện Một số phương pháp nhiệt luyện : - Tôi bề mặt: Thực hiện bề mặt chi tiết hợp kim, thường sử dụng các lò tần số để nung phần mặt ngoài của chi tiết Sản Phẩm Mặt bích được bề mặt để đảm bảo độ cứng bề mặt cao (để chống mài mòn), phần bên nó lại dẻo - Ram: Ram là quá trình nhiệt luyện gồm nung kim loại đã được đến nhiệt độ thấp nhiệt độ chuyển biến pha, đưa hợp kim về trạng thái cân bằng, đó mà tổ chức không ổn định được phân huỷ thành tổ chức ổn định ... trụ nghiêng: hình thành theo đường xoắn ớc trụ • Bánh trụ chữ V: nghiêng theo hai phía ngược chiều nhau, làm thành chữ V Bánh trụ nghiêng (spirial (helical) gear) Các bánh trụ nghiêng. .. ngược hướng với Tại nên sử dụng bánh trụ nghiêng? • Bánh trụ nghiêng có khả chịu tải cao • Vận hành êm và trơn tru • Ít hao mòn Hạn chế bánh trụ nghiêng • Chi phí sản xuất cao •...Chương : Giới thiệu chung sản phẩm chế tạo Chương : Phân tích vật liệu chế tạo sản phẩm Chương : Phân tích lựa chọn (các) phương pháp chế tạo sản phẩm mơ tả trình tự gia công với sản