Thiết kế bộ truyền động bánh răng trụ

Xác định lực căng ban dầu và lực tác dụng lên trục

PHẦN BA : THIẾT KẾ TRỤC VÀ THEN BÀI 1 : THIẾT KẾTRỤC Trục dùng để đô các chi tiết quay, bao gồm trục tâm và trục truyền. Trục truyền luôn luôn quay, có thể tiếp nhận đồng thời mômen uốn và mômen xoắn. Chi tiêu quan trọng nhất đối với phần lớn các trục là độ bền, ngoài ra là độ cứng và đối với các trục quay nhanh là độ ổn định dao động.

Đối với trục quay nhanh còn kiểm nghiệm trục về độ ổn định dao động.

Tính thiết kế trục

Trọng lượng bản thân trục và trọng lượng các chi tiết lắp trên trục chi được tính đến ở các cơ cấu tải nặng, còn các lực ma sát trong các ổ được bỏ qua. Như đã biết lực tác dụng khi ăn khớp trong các bộ truyền được chia làm ba phần : lực vòng Ft lực hướng tâm Fr và lực dọc trục Fa. Ft - lực vòng hay lực tiếp tuyến, Ft có phương tiếp tuyến với vòng lăn, có chiều ngược chiều với chiều quay CŨI của bánh chủ động; có chiều cùng chiều với chiều quay C02 của bánh bị động.

Đối với bộ truyền đai, lực tác dụng lên trục Fr do lực căng đai tạo lên có Phương hướng tâm. Chiều hướng từ tâm bánh đai lắp trên trục đến tâm bánh đai kia Điểm đặt nằm trên đường tâm trục. Khi sử dụng khớp nối trục di động, do tồn tại sự không đồng tâm của các trục được nối, tải trọng phụ sẽ xuất hiện.

- Quy ước phương chiều lực khớp nối làm tăng ứhg suất và biến dạng của trục và thường ngược chiều Ft của bánh răng. [T] - ứhg suất xoắn cho phép với vật liệu trục là thép [T] = 15..30MPa Chú ý : nếu dùng công thức trên để tính đường kính đầu vào của trục hộp giảm tốc lắp bằng khớp nối với trục động cơ thì đường kính này tối thiểu phải lấy bằng. Chiều dài trục cũng như khoảng cách giữa các gối đỡ và các điểm đặt lực phụ thuộc vào sơ đồ động, chiều dài mayơ của các chi tiết quay, chiều rộng ổ, khe hở cần thiết và các yếu tố khác.

Chọn hệ trục toạ độ oxyz như những hình vẽ, nếu lực hướng theo chiều dương của trục toạ độ thì lấy dấu dương và ngược lại. Sơ đừ trục, chi tiết quay và lực từ cỏc chi tiết quay tỏc dụng nờn trục được vẽ trên các hình sau Hình vẽ. Biểu đồ mômen uốn Mky và Mkx trong các mặt phẳng zoy và ZOX và biểu đồ mụmen xoắn Tk đừi với cỏc trục k = 1.

Trờn cỏc biểu đồ này ghi giỏ trị tuyệt đừi của cỏc mụmen óy ứng với tiết diện thứ j của trục. Các Ổ lăn lắp trên trục theo k6, lắp bánh răng, bánh đai, nối trục theo js6 kết hợp với lắp then. Sờ dồ đặt lực, biểu dồ mômen và kết cấu trục vào hộp giảm t&c bánh răng khai triển.

Sứ dồ đặt lực, biểu dồ mômen và kết cấu trục ra hộp giảm t&c bánh răng khai triển. Sứ dồ đặt lực, biểu dồ mômen và kết cấu trục trục trung gian của hộp giảm t&c bánh răng khai triển.

Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi

Khi xác định đường kính trục theo phần trên chưa xét tới một số yếu tố ảnh hưởng đến độ bền mỏi của trục như đặc tính thay đối chu kỳ ứng suất, sự tập trung ứng suất, yếu tố kích thước, chất lượng bề mặt V..V. Vì vậy sau khi xác định đường kính và chiều dài các đoạn trục cần tiến hành kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi có kể đến các yếu tố vừa nêu. Trên trục1 đó là tiết diện lắp bánhđai (tiết diện 10) và tiết. Kết cấu trục vừa thiết kế đảm bảo được độ bền mỏi nếu hệ số an toàn tại các tiết diện nguy hiểm thoả mãn điều kiện sau :. 3, như vậy có thể không cần kiểm nghiệm về độ cứng của trục).

Ky - hệ số tăng bề mặt trục, cho trong bảng 10.9 phụ thuộc vào phương pháp tầng bền bề mặt, cơ tính vật liệu. £c và ST - hệ số kích thước kể đến ảnh hưởng của kích thước tiết diện trục đến. Kơ và KT - hệ số tập trung ứhg suất thực tế khi uốn và xoắn, trị số của chúng phụ.

Kết hợp với bảng 5 ở trên từ đó xác định được tỉ số KJsa và KV&t tai rãnh then các tiết diện nguy hiểm. Trên cơ sở đó dùng giá trị lớn hơn trong 2 giá trị của Ka/sa để tính Kod và giá trị lớn hơn trong hai giá trị của K/Si để tính Kld. Xác định hệ số an toàn chi xét đến ứng suất pháp savà hệ số an toàn chi xét riêng ứhg.

Với các kẽt quả ghi trong bảng cho thấy các tiết diện nguy hiểm trên cả ba trục đều đảm bảo an toàn về mỏi.BÀI 2 : TÍNH CHỌN THEN. Mối ghép then và then hoa được dùng để truyền mômen xoắn từ trục đến các chi tiết lắp trên trục hoặc ngược lại. Mối ghép then và then nhờ đơn giản về chế tạo và lắp ghép nên được dùng khá rộng rãi.

Kiểm tra then tại tiết diện ghép có bộ truyền

Vậy tất cả các mối ghép then đều đảm bảo độ bền dập và độ bền cắt. Ổ trục dùng để đỡ trục, giữ cho trục có vị trí xác định toong không gian, tiếp nhận tải trọng và truyền đến bệ máy. Chúng khác nhau về cấu tạo, lắp ghép, phạm vi sử dụng và phương pháp tính toán thiết kế ổ.

Nhờ có nhiều ưu điểm như mômen ma sát và mômen mở máy nhỏ, ít bị nóng khi làm việc, chăm sóc, bôi trơn đơn giản, thuận tiện toong sửa chữa, thay thế v.v. Khi thiết kế máy, cơ cấu hoặc bộ phận máy, không thiết kế ổ lăn mà chọn ổ lăn tiêu chuẩn để dùng, dựa theo hai chỉ tiêu cơ bản : khả năng tải động c và khả năng tải tĩnh C0. Trị số, chiều đặc tính tác dụng của tải trọng Tần số quay của vòng ổ.

Các yêu cầu cụ thể liên quan đến kết cấu máy hoặc bộ phận máy và điều kiện sử dụng Giá thành ổ. Theo đặc điểm kết cấu : ổ tự lựa và không tự lựa, vòng toong lắp trên mặt trụ hoặc mặt côn. Vì Ổ lăn ở đây chỉ chịu lực hướng tâm nên ưu tiên dùng ổ bi đỡ một dãy để có kết cấu đơn giản nhất, giá thành hạ nhất, ổ bi đỡ một dãy chịu được lực hướng tâm, chịu được lực dọc trục không lớn, cho phép vòng ổ nghiêng dưới 1/4 độ, làm việc với số vòng quay cao, giá thành ổ thấp nhất.

Khi chọn loại ổ lăn đã đề cập đến giá thành của ổ, vấn đề này còn liên quan rất chặt chẽ đến cấp chính xác ổ lăn. Độ chính xác của Ổ lăn được quyết định bởi độ chính xác của các kích thước lắp ghép của vòng ổ và độ chính xác khi quay của các vòng ổ. Độ đảo hướng tâm và độ đảo dọc trục đặc trưng độ chính xác khi quay có ý nghĩa đặc biệt quan trọng đối với các vòng quay vì các độ đảo này sẽ tác động đến các chi tiết lắp ghép với ổ, gây nên các hậu quả xấu : tải trọng động, dao động và tiếng ồn.

Đối với hộp giảm tốc, hộp tốc độ và những kết cấu khác trong nghành chế tạo máy, thường dùng ổ lăn cấp chính xác bình thường (0). Với tải trọng trung bình và chỉ có lực hướng tâm ta dùng ổ bi đỡ một dãy cho các gối đỡ 0 và 1.