5. 3 Dung sai lắp ghép then hoa
5.4 Dung sai truyền động bánh răng
5.4.1 - Các yêu cầu của bộ truyền bánh răng
- Truyền động bánh răng được sử dụng rất phổ biến trong các máy và thiết bị cơ khí. Nó thường được dùng để truyền chuyển động quay giữa các trục với nhau với mômen xoắn lớn.
- Trong truyền động bánh răng, khi có sai số chế tạo, lắp ráp truyền động bánh răng sẽ phát sinh tải trọng động lực học, gây ra tiếng ồn, rung động đồng thời phát sinh nhiệt, gây ứng suất tập trung trên phần làm việc của răng. Đồng thời sai số cũng gây ra sự không phù hợp giữa góc quay của bánh dẫn và bị dẫn, dẫn tới sai số vị trí
tương đối của các khâu. Tùy theo chức năng sử dụng của truyền động mà truyền động bánh răng có các yêu cầu khác nhau. Cụ thể:
* Yêu cầu về "độ chính xác động học"
- Đây là yêu cầu sự phối hợp chính xác về góc quay của bánh dẫn và bánh bị dẫn của truyền động. Yêu cầu này đề ra đối với truyền động bánh răng của xích động học chính xác của dụng cụ đo, xích phân độ của máy gia công răng, ... Bánh răng trong truyền động này thường có modul nhỏ, chiều dày răng không lớn, làm việc với tải trọng và vận tốc nhỏ.
* Yêu cầu về "độ chính xác ổn định" ( mức làm việc êm)
- Yêu cầu này đòi hỏi bánh răng cần phải có tốc độ quay ổn định, không có sự thay đổi tức thời về tốc độ gây ra va đập và ồn. Ngoài ra cũng cần hạn chế các sai số có chu kỳ lặp lại nhiều lần trong một vòng quay của bánh răng. Yêu cầu này áp dụng đối với những truyền động trong hộp tốc độ của động cơ máy bay, ôtô, tuabin ... Bánh răng trong truyền động này thường có modul trung bình, chiều dài răng lớn, tốc độ vòng quay của bánh răng có thể đạt được tới 120 150 m/s, công suất truyền động tới 40.000 kW
* Yêu cầu về "độ chính xác tiếp xúc "
- Trong quá trình làm việc, yêu cầu về độ chính xác tiếp xúc mặt răng lớn theo chiều dài và chiều cao răng, đặc biệt là tiếp xúc theo chiều dài. Độ chính xác tiếp xúc mặt răng đảm bảo độ bền của răng khi truyền động với tốc độ nhỏ nhưng mômen xoắn cần truyền lớn. Ví dụ: truyền động trong máy cán thép, trong cần trục, cầu trục, palăng ... Bánh răng trong truyền động này thường có modul và chiều dài răng lớn.
* Yêu cầu về " độ chính xác khe hở mặt bên"
- Yêu cầu này cần được đảm bảo giữa các mặt răng phía không làm việc của cặp răng ăn khớp. Bất kỳ bộ truyền bánh răng nào cũng cần quy định về khe hở mặt bên để tạo màng dầu bôi trơn mặt răng, bồi thường cho sai số giãn nở vì nhiệt, sai số do gia công và lắp ráp, tránh hiện tượng kẹt răng. (fn > fmin)
Như vậy, đối với bất kỳ bộ truyền bánh răng nào cũng đòi hỏi cả 4 yêu cầu trên, nhưng tùy theo chức năng sử dụng mà yêu cầu nào là chủ yếu. Khi đó yêu cầu chủ yếu đó được quy định cao hơn các yêu cầu khác. Ví dụ: truyền động bánh răng trong
hộp tốc độ thì yêu cầu chủ yếu là "độ chính xác ổn định" và nó phải được quy định cao hơn "độ chính xác động học" và " độ chính xác tiếp xúc "
5.4.2 - Các chỉ tiêu đánh giá độ chính xác của bánh răng và bộ truyền. a/ Chỉ tiêu về độ chính xác động học:
- Độ chính xác động học của bánh răng: là sự khác nhau giữa góc quay thực tế và danh nghĩa của bánh răng trên trục làm việc khi nó được dẫn động bởi một bánh răng mẫu chính xác khi không tồn tại độ không song song và lệch trục quay của các bánh răng này. Nó được xác định bằng độ dài cung tròn vòng chia.
- Mức chính xác động học được đánh giá bằng chính sai số động học của bánh răng kí hiệu là F'ir. Đó là sai số lớn nhất về góc quay của bánh răng trong phạm vi một vòng quay khi nó ăn khớp với bánh răng mẫu chính xác. Sai số động học là
tổng hợp tất cả các loại sai số gia công đến độ chính xác động học.
- Sai số động học của các bánh răng được gia công trên những máy cắt răng bằng phương pháp bao hình gây ra bởi sai số của xích bao hình bởi sự không đồng tâm của vòng cơ sở với trục làm việc của nó khi quay, bởi độ không chính xác của dụng cụ cắt răng bởi sai số, gá đặt của nó...
- Những sai số đó ảnh hưởng tới độ chính xác động học của bánh răng. Chúng xuất hiện một lần sau một vòng quay của bánh răng bao gồm: sai số bao hình, sai số tích luỹ bước vòng, độ đảo hướng kính của vành răng, độ dao động chiều dài pháp tuyến chung và khoảng cách trục đo sau một vòng quay.
+) Độ đảo hướng kính vành răng (Frr): là hiệu khoảng cách lớn nhất từ tâm quay bánh răng đến đến đoạn thẳng chia (s) của profil gốc danh nghĩa, đặt trên răng hay trên rãnh răng, trong giới hạn vành răng của bánh răng.
F'ir 1 vòng của bánh răng S S g ó c q u a y c ủ a b á nh răn g
R e e Frr S r
+) Độ dao động khoảng cách tâm đo sau 1 vòng quay (F''ir): là sự thay đổi lớn nhất về khoảng cách tâm (a) giữa bánh răng có sai số (bánh răng đo) và bánh răng mẫu chính xác ăn khớp khít với nhau khi quay bánh răng đo đi 1 vòng.
+) Sai số tích lũy bước răng (Fpr): là hiệu đại số lớn nhất của các giá trị sai số tích lũy k bước răng với tất cả các giá trị k từ 2 đến z/2.
Fpr = Fpkr max - Fpkr min
+) Độ dao động khoảng pháp tuyến chung (Fvwr): sự dịch chuyển profil răng theo hướng tiếp tuyến trực tiếp gây ra độ dao động khoảng pháp tuyến chung trong phạm vi một vòng quay của bánh răng.
Fvwr = Wmax - Wmin
Pháp tuyến chung (W) - là khoảng cách giữa 2 mặt phẳng song song tiếp xúc với 2 profil khác tên.
+) Sai số lăn răng (Fcr ): là sai số động học của xích bao hình cắt răng. Đó là sai số lớn nhất về góc quay, giữa bánh răng gia công và dụng cụ cắt răng. Ta có thể đo trực tiếp giá trị sai số lăn (Fcr ) trên máy cắt răng.
b/ Chỉ tiêu về độ chính xác ổn định (mức làm việc êm):
- Mức làm việc êm được đánh giá bằng "sai số động học cục bộ" của bánh răng ( f'ir) và sai số chu kỳ truyền động.
+) Sai số động học cục bộ là hiệu số lớn nhất và nhỏ nhất kế tiếp nhau của sai số động học cục bộ bánh răng. Nó là thành phần tần số cao của sai số động học. Nó chính là sự thay đổi tốc độ góc tức thời, sinh ra gia tốc, gây va đập và ồn. Sai số động học cục bộ thể hiện tổng hợp ảnh hưởng của các sai số gia công đến mức làm việc êm.
+) Sai số ổn định (chu kỳ) của bộ truyền fzkor và của bánh răng fzkr là hai lần biên độ thành phần điều hoà của sai số động học tương ứng với bộ truyền và bánh răng.
- Ta cũng có thể đánh giá mức làm việc êm thông qua một cặp thông số trong các loại sau:
+) Sai số profil răng (ffr): là khoảng cách pháp tuyến giữa 2 profil mặt đầu danh nghĩa bao lấy profil mặt đầu thực.
+) Độ dao động khoảng cách tâm đo sau 1 răng (fir"): là thành phần tần số cao của độ dao động khoảng cách tâm đo
+) Sai lệch bước răng (fptr): là hiệu giữa 2 bước vòng bất kỳ trên một vòng tròn của bánh răng.
+) Sai lệch bước cơ sở (fpbr): là hiệu giữa bước cơ sở thực và danh nghĩa, đo trong mặt phẳng vuông góc với hướng răng.
c/ Chỉ tiêu về độ chính xác tiếp xúc:
- Để nâng cao độ bền của bộ truyền bánh răng thì sự tiếp xúc của các cạnh răng đối tiếp phải lớn nhất. Khi sự tiếp xúc không hoàn toàn và không đều thì diện tích chịu lực giảm xuống, sự phân bố ứng suất tiếp xúc và bôi trơn không đều làm