- Bộ truyền bỏnh răng trụ răng nghiờng cú một bộ thụng số tương tự như bộ truyền bỏnh răng trụ răng thẳng, được đo trờn mặt đầu của bỏnh răng. Một số kớch thước thuộcbộ thụng số này cú thờm chỉ số t. Vớ dụ, mụ đun mt, khoảng cỏch trục awt, đường kớnh vũng chia dwt1, dwt2, gúc ăn khớp αwt, gúc profil sinhαtvv.. (Hỡnh 5-8). Bộ thụng số này dựng để đo, kiểm tra kớch thước của bộ truyền bỏnh răng. mtvà αt trờn mặt phẳng mỳt khụng phải lấy theo dóy số tiờu chuẩn.
- Một số thụng số được xỏc định trờn mặt phẳng phỏp tuyến n-n, vuụng gúc với phương của răng. Cỏc kớch thước trong mặt phẳng này cú thờm chỉ số n. Vớ dụ, mụ đun mn, gúc profilαn, gúc ăn khớp αwn, vv.. Cỏc thụng số trong mặt phẳng phỏp tuyến được lấy theo dóy số tiờu chuẩn. Cỏc thụng số này dựng để tớnh toỏn bộ truyền bỏnh răng.
Hỡnh 5-8 Kớch thước bộ truyền bỏnh răng trụ răng nghiờng
- Gúc nghiờng β, gúc làm bởi phương răng và đường sinh của mặt trụ. Phương răng cú thể nghiờng trỏi hoặc nghiờng phải, giỏ trị của β: 0 <β ≤450.
- Hệ số trựng khớp dọc εβ. Hệ số εβđược xỏc định như sau (Hỡnh 5-9):
+ Giả sử triển khai mặt trụ cơ sở bỏnh răng dẫn và bị dẫn, đặt song song với mặt phẳng ăn khớp AA-EE. Đường thẳng của đoạn AA là đường vào khớp và EE là
đường ra khớp của cỏc cặp bỏnh răng.
+ Cũng như bộ truyền bỏnh răng trụ răng thẳng, hệ số trựng khớp
bt p AE α ε . + Hệ số trựng khớp dọc được tớnh theo cụng thức bt p tg B p AA β ε β β .
Trong bộ truyền bỏnh răng nghiờng, nếu εβ> 1, thỡ ngay cả khi εβ< 1 bộ truyền vẫn làm việc bỡnh thường, vỡ luụn cú ớt nhất 1 đụi răng tiếp xỳc trong vựng ăn khớp.
Cỏc thụng số xỏc định trờn mặt mỳt và trờn mặt phỏp tuyến cú mối liờn quan như sau:
mn= mt.cosβ, tgαn = tgαt.cosβ tgαwn= tgαwt.cosβ
Hỡnh 5-9 Tớnh hệ số trựng khớp εαvàεβ
5.1.5. Thụng sốhỡnh học của bộtruyền bỏnh răng nún răng thẳng
- Bộ truyền bỏnh răng nún răng thẳng cú một bộ thụng số tương tự như của bỏnh răng trụ răng thẳng, xỏc định trờn mặt nún phụ lớn nhất của bỏnh răng, trong đú khoảng cỏch trục aw được thay bằng chiều dài nún L. Bộ thụng số này dựng để đo kiểm tra kớch thước của bỏnh răng. Một số kớch thước của bộ thụng số này cú thờm chỉ số e. Vớ dụ mụ đun me, đường kớnh vũng chia de1, de2, đường kớnh vũngđỉnh răng dae1, dae2, vv.. (Hỡnh 5-10).
Hỡnh 5-10 Kớch thước của bộ truyền bỏnh răng nún
- Một số thụng số được xỏc định trờn mặt nún phụ trung bỡnh. Cỏc thụng số cú thờm chỉ số tb. Vớ dụ, mụ đun mtb, đường kớnh dtb, vv.. Cỏc thụng số này dựng tớnh toỏn kiểm tra bền và thiết kế bộ truyền bỏnh răng nún.
- Gúc mặt nún chia của bỏnh dẫn δ1, của bỏnh bị dẫn δ2; độ. Thường dựng bộ truyền bỏnh răng nún cú gúc giữa hai trục θ=δ1+δ2= 900 (Hỡnh 5-11).
Hỡnh 5-11 Kết cấu của bỏnh răng nún
- Gúc mặt nún chõn răng δf1,δf2và gúc mặt nún đỉnh răng δa1,δa2.
Cỏc thụng số xỏc định trờn mặt mỳt lớn và mặt trung bỡnh cú mối liờn hệ như sau:
B L L m mtb e 5 , 0 , B L L d dtb e 5 , 0 5.1.6. Thụng sốlàm việc chủyếu của bộtruyền bỏnh răng - Số vũng quay trờn trục dẫn, ký hiệu là n1, trờn trục bị dẫn n2; v/ph. - Tỷ số truyền, ký hiệu là u, 1 2 1 2 2 1 z z d d n n u . - Cụng suất trờn trục dẫn, ký hiệu là P1, cụng suất trờn trục bị dẫn P2; kW. - Hiệu suất truyền động η;
1 2 P P η . - Mụ men xoắn trờn trục dẫn T1, trờn trục bị dẫn T2; Nmm. - Vận tốc vũng của bỏnh dẫn v1, bỏnh bị dẫn v2; m/s.
- Chế độ làm việc,
- Cỏc yờu cầu về mụi trường làm việc của bộ truyền.
5.1.7.Độchớnh xỏc của bộtruyền bỏnh răng
Độ chớnh xỏc của bộ truyền bỏnh răng được đỏnh giỏ qua 3 độ chớnh xỏc thành phần, đú là:
- Độ chớnh xỏc động học, được đỏnh giỏ bởi sai số giữa gúc quay thực và gúc quay danh nghĩa của bỏnh răng bị dẫn. Độ chớnh xỏc này cần cho cỏc cơ cấu phõn độ.
-Độ chớnh xỏc ăn khớp ờm, được đỏnh giỏ qua tiếng ồn và sự va đập. Khi sai số bước răng, sai số prụfil lớn, thỡđộ chớnh xỏc ăn khớpờm thấp. Độ chớnh xỏc nà y quan trọng đối với những bộ truyền làm việc với số vũng quay lớn.
- Độ chớnh xỏc tiếp xỳc, được xỏc định qua diện tớch vết tiếp xỳc trờn mặt răng. Người ta bụi sơn lờn mặt một bỏnh răng, cho bộ truyền làm việc, sau đú đo vết sơn trờn mặt răng của bỏnh thứ hai. Độ chớnh xỏc này quan trọng đối với cỏc bộ truyền làm việc với chế độ tải trọng nặng.
Tiờu chuẩn quy định 12 cấp chớnh xỏc cho mỗi độ chớnh xỏc núi trờn. Cấp 1 là chớnh xỏc cao nhất, cấp 12 là thấp nhất. Tựy theo đặc tớnh làm việc của mỗi bộ truyền, mà chọn cấp chớnh xỏc thớch hợp cho từng độ chớnh xỏc. Trong một bỏnh răng cấp chớnh xỏc của cỏc độ chớnh xỏc khụng chờnh nhau quỏ 2 cấp. Vỡ mỗi độ chớnh xỏc được quyết định bởi sai lệch của một số kớch thước của bỏnh răng. Trong một bỏnh răng, độ chớnhxỏc của cỏc kớch thước khụng thể sai lệch nhau nhiều.
Bộ truyền bỏnh răng thường dựng trong cỏc mỏy thụng dụng cú cấp chớnh xỏc từ cấp 6 đến cấp 9. Đối với cỏc bộ truyền đặc biệt quan trọng, chịu tải nặng và làm việc với tốc độ cao cú thể chọn cấp chớnh xỏc cao hơn (cấp 4, 5).
Ngoài ra, để trỏnh hiện tượng kẹt răng theo cạnh bờn, tiờu chuẩn cú quy định 6 kiểu khe hở cạnh bờn. Đú là: A, B, C, D, E, H. Trong đú kiểu A cú khe hở lớn nhất, kiểu H cú khe hở cạnh bờn bằng 0. Mỗi kiểu khe hở cũn cú dung sai, quy định mức độ chớnh xỏc của khe hở. Cỏc bỏnh răng cú độ chớnh xỏc thấp, khụng được chọn kiểu khe hở nhỏ. Cỏc bỏnh răng cú độ chớnh xỏc cao cú thể chọn kiểu khe hở E và H. Cỏc bộ truyền bỏnh răng thụng dụng thường chọn kiểu khe hở A, B, C.
- Cỏch ghi ký hiệu độ chớnh xỏc của bộ truyền bỏnh răng, Vớ dụ: Ghi ký hiệu: 8- 7 - 7 - Ba TCVN 1067-84
+ Bộ truyền bỏnh răng cú độ chớnh xỏc động học cấp 8, + Độ chớnh xỏc ăn khớpờm cấp 7,
+ Độ chớnh xỏc tiếp xỳc mặt răng cấp 7,
+ Dạng khe hở cạnh răng Bvà dạng dung sai của khe hở là a.
Nếu độ chớnh xỏc động học, độ chớnh xỏc ăn khớp ờm và độ chớnh xỏc tiếp xỳc cựng cấp thỡ chỉ cần ghi một số, nếu dạng dung sai trựng với dạng khe hở thỡ khụng
cần ghi dạng dung sai, vớ dụ: 7 - B TCVN 1067-84.
5.2. Tải trọng trong truyềnđộngbỏnh răng
Tải trọng danh nghĩa của bộ truyền bỏnh răng chớnh là cụng suất P hoặc mụ men xoắn T1, T2 ghi trong nhiệm vụ thiết kế. Từ đú ta tớnh được lực tiếp tuyến Ft trờn vũng trũn lăn, và lực phỏp tuyến Fntỏc dụng trờn mặt răng (Hỡnh 5-12).
2 2 1 1 2 2 w w t d T d T F , hoặc 2 2 1 1 2 2 tb tb t d T d T F β α .cos cos wn t n F F Hỡnh 5-12 Lực tỏc dụng trờn mặt răng bỏnh răng
Ngoài tải trọng danh nghĩa nờu trờn, khi bộ truyền làm việc, do va đập, cú thờm tải trọng động tỏc dụng lờn răng. Tải trọng này tỷ lệ với vận tốc làm việc, được ký hiệu là Fv.
Tớnh chớnh xỏc Fv tương đối khú khăn, nờn người ta kể đến nú bằng hệ số tải trọng động Kv.
Khi cú nhiều đụi răng cựng ăn khớp, tải trọng phõn bố khụng đều trờn cỏc đụi răng, sẽ cú một đụi răng chịu tải lớn hơn cỏc đụi khỏc. Để đụi răng này đủ bền, khi tớnh toỏn ta phải tăng tải trọng danh nghĩa lờn Kαlần, Kα≥1; Kαgọi là hệ số kể đến sự phõn bố tải khụng đều trờn cỏc đụi răng.
Trờn từng đụi răng, do độ cứng khỏc nhau của cỏc điểm tiếp xỳc, tải trọng phõn bố khụng đều dọc theo chiều dài răng (Hỡnh 5-13). Như vậy để cho điểm chịu tải lớn nhất của răng đủ bền, khi tớnh toỏn phải tăng tải danh nghĩa lờn Kβlần, Kβ ≥1; Kβgọi là hệ số kể đến sự phõn bố tải khụng đều trờn chiều dài răng.
Tải trọng tỏc dụng lờn răng sẽ gõy nờn ứng suất tiếp xỳc vàứng suất uốn trờn răng. Khi ứng suất vượt quỏ giỏ trị cho phộp thỡ bỏnh răng bị hỏng.
Sự hỏng húc sẽ bắt đầu từ những điểm nguy hiểm của răng. Qua thực tế sử dụng và phõn tớch biến dạng của răng, người ta nhận thấy ứng suất tiếp xỳc σHtại điểm C cú giỏ trị lớn nhất; tại điểm F cú tập trung ứng suất, vết nứt thường bắt đầu ở đõy, phỏt triển dần lờn và làm gẫy răng.
Khi răng vào ănkhớp, ứng suất σHvàσFcú giỏ trị khỏc khụng, khi ra khỏi vựng ăn khớp giỏ trị của nú bằng khụng. Như vậy ứng suất trờn răng là ứng suất thay đổi, răng bị hỏng do mỏi.
Ứng suất σHlàứng suất thay đổi theo chu trỡnh mạch động (Hỡnh 5-14).
Ứng suõt σF thay đổi theo chu trỡnh mạch động, khi bộ truyền làm việc một chiều. Và σF được coi là thay đổi theo chu trỡnhđối xứng, khi bộ truyền làm việc hai chiều, bộ truyền đảo chiều quay nhiều lần trong quỏ trỡnh làm việc (Hỡnh 7 -15).
Hỡnh 5-14 Chu trỡnh mạch động
của ứng suấtσHvàσF
Hỡnh 5-15 Chu trỡnhđối xứng của σF, khi bộ
truyền làm việc 2 chiều
Lực tỏc dụng lờn trục vàổmang bộtruyền bỏnh răng
Để tớnh toỏn trục vàổ mang bỏnh răng, cần biết cỏc thành phần lực tỏc dụng lờn nú. Khi bộ truyền làm việc, trục vàổ chịu tỏc dụng của những lực sau:
Đối với bộ truyền bỏnh răng trụ răng thẳng, gồm cú cỏc lực (Hỡnh 5-16):
Hỡnh 5-16: Lực trong bộ truyền bỏnh răng
trụ răng thẳng
Hỡnh 5-17: Lực trong bộ truyền bỏnh răng trụ răng nghiờng
- Lực tiếp tuyến Ft1tỏc dụng lờn trục dẫn I, lực Ft2 tỏc dụng lờn trục II. Phương của Ft1 và Ft2 trựng với đường tiếp tuyến chung của hai vũng lăn. Chiều của Ft1ngược với chiều quay n1, chiều của Ft2cựng với chiều quay n2.
Giỏ trị:Ft1= Ft2= 1 1 2 w d T
- Lực hướng tõm Fr1tỏc dụng lờn trục I, vuụng gúc với trục I và hướng về phớa trục I. Lực hướng tõm Fr2vuụng gúc với trục II và hướng về phớa trục II.
Giỏ trị:Fr1= Fr2 = Ft1.tgαw
Đối với bộ truyền bỏnh răng trụ răng nghiờng gồm cú cỏc lực tỏc dụng sau(Hỡnh 5-17): - Lực dọc trục Fa1 tỏc dụng lờn trục I, song song với trục I. Lực dọc trục Fa2
song song với trục II. Chiều của lực Fa1, Fa2 phụ thuộc vào chiều quay và chiều nghiờng của đường răng.
Giỏ trị: Fa1= Fa2= Ft1.tgβ
Đối với bộ truyền bỏnh răng nún răng thẳng cú cỏc lực tỏc dụng như sau(Hỡnh 5-18):
Hỡnh 5-18 Lực trong bộ truyền bỏnh răng nún
- Lực tiếp tuyến Ft1tỏc dụng lờn trục dẫn I, lực Ft2 tỏc dụng lờn trục II. Phương của Ft1 và Ft2 trựng với đường tiếp tuyến chung của hai vũng lăn. Chiều của Ft1ngược với chiều quay n1, chiều của Ft2cựng với chiều quay n2.
Giỏ trị:Ft1= Ft2= 1 1 2 tb d T
- Lực hướng tõm Fr1tỏc dụng lờn trục I, vuụng gúc với trục I và hướng về phớa trục I.Lực hướng tõm Fr2vuụng gúc với trục II và hướng về phớa trục II.
Giỏ trị:Fr1= Ft1.tgαw.cosδ1 Fr2 = Ft2.tgαw.cosδ2
- Lực dọc trục Fa1 tỏc dụng lờn trục I, song song với trục I. Lực dọc trục Fa2
song song với trục II. Chiều của lực Fa1 hướng về đỏy lớn của bỏnh dẫn, chiều của Fa2
luụn luụn hướng về phớa đỏy lớn của bỏnh bị dẫn. Giỏ trị:Fa1= Ft1.tgαw.sinδ1= Fr2
5.3. Cỏc dạng hỏng và chỉtiờu tớnh toỏn bộtruyền bỏnh răng
Trong quỏ trỡnh làm việc, trờn bỏnh răng cú thể xuất hiện cỏc dạng hỏng sau: - Gẫy răng bỏnh răng, một hoặc vài răng tỏch rời khỏi bỏnh răng. Gẫy răng là dạng hỏng nguy hiểm nhất, bộ truyền khụng tiếp tục làm việc được nữa và cũn gõy nguy hiểm chocỏc chi tiết mỏy lõn cận.
Gẫy răng cú thể do quỏ tải, hoặc do bị mỏi, khi ứng suất uốn trờn tiết diện chõn răng vượt quỏ giỏ trị cho phộp.
- Trúc rỗ mặt răng, trờn mặt răng cú những lỗ nhỏ và sõu, làm hỏng mặt răng, bộ truyền làm việc khụng tốt nữa. Trúc rỗ thường xảy ra ở những bộ truyền cú độ rắn mặt răng cao, ứng suất tiếp xỳc khụng lớn lắm và được bụi trơn đầy đủ.
Nguyờn nhõn: do ứng suất tiếp xỳc thay đổi, mặt răng bị mỏi, xuất hiện cỏc vết nứt trờn bề mặt. Vết nứt lớn dần lờn, đến một mức nào đú sẽ làm trúc ra một mảnh kim loại, để lại vết lừm.
- Mũn răng, ở phớa chõn răng và đỉnh răng cú trượt biờn dạng, nờn răng bị mài mũn. Mũn làm yếu chõn răng và làm nhọn răng. Mũn thường xảy ra ở những bộ truyền cúứng suất tiếp xỳc trung bỡnh và bụi trơn khụng đầy đủ.
- Dớnh xước mặt răng, trờn bề mặt răng cú dớnh cỏc mẩu kim loại, kốm theo những vết xước. Dớnh xước làm mặt răng bị hỏng, bộ truyền làm việc khụng tốt nữa. Dớnh xước thường xảy ra ở cỏc bộ truyền cú độ rắn mặt răng thấp, ứng suất lớn, và vận tốc làm việc cao.
Nguyờn nhõn: doứng suất lớn và nhiệt độ cao làm vật liệu tại chỗ tiếp xỳc đạt đến trạng thỏi chảy dẻo. Kim loại bị bứt ra dớnh lờn mặt răng đối diện, tạo thành cỏc vấu. Cỏc vấu này cào xước mặt răng trong những lần vào ăn khớp tiếp theo. Cứ như thế mặt răng bị phỏ hỏng.
- Biến dạng mặt răng, trờn bỏnh răng dẫn cú rónh ở phớa giữa, cũn trờn bỏnh răng bị dẫn cú gờ ở phớa giữa răng, dạng răng bị thay đổi, bộ truyền ăn khớp khụng tốt nữa. Dạng hỏng này thường xuất hiện ở cỏc bộ truyền cú độ rắn mặt răng thấp, ứng suất tiếp xỳc lớn, và vận tốc làm việc thấp.
Nguyờn nhõn: doứng suất lớn, lưu lại trờn mặt răng lõu, lớp mặt răng mềm ra, kim loại bị xụ đẩy từ chỗ nọ sang chỗ kia. Do chiều của lực ma sỏt, trờn răng bỏnh dẫn kim loại bị đẩy về phớa chõn răng và đỉnh răng, cũn trờn bỏnh bị dẫn kim loại dồn về phớa giữa răng.
- Bong mặt răng, cú những vẩy kim loại tỏch ra khỏi bề mặt răng, tạo nờn những vết lừm nụng và rộng. Bong mặt răng làm thay đổi biờn dạng răng, giảm chất lượng bề mặt, bộ truyền làm việc khụng tốt nữa. Dạng hỏng này thường cú ở những bộ truyền mặt răng được tụi, sau khi thấm nitơ, thấm than.
mặt răng bị phỏ hỏng, kộm bền vững. Dưới tỏc dụng của ứng suất lớn và thay đổi, một lớp mỏng kim loại đó bị tỏch khỏi mặt răng.
Để trỏnh cỏc dạng hỏng nờu trờn, người ta tớnh toỏn bộ truyền bỏnh răng theo cỏc chỉ tiờu:
σH≤ [σH] (5-1)
σF≤ [σF] (5-2)