Chương 5: THIẾT KẾ CÁC CƠ CẤU CƠ KHÍ MÁY LỐC 3 TRỤC
5.2 Thiết kế bộ truyền bánh răng
5.2.6 Tính khoảng cách trục theo công thức
)2
A (1,24 + 1).√( 2 )2 2 = 60 mm
5.2.7 Tính vận tốc bánh răng và chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng Vận tốc vòng của bánh răng trụ:
V =
= 2
( ) = 2 2
( 2 ) = 0.07 m/s Với vận tốc này, tra bảng 3 – 11 trang 46 (Sách Thiết kế Chi tiết máy - Nguyễn TrọngHiệp, Nguyễn Văn Lâm - 1998).
Chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng là IT10.
5.2.8 Định chính xác hệ số tải trọng
Hệ số tải trọng đƣợc tính theo công thức:
K = Ktt.Kđ
Trong đó: Ktt: Hệ số tập trung tải trọng.
Kđ: Hệ số tải trọng động.
- Chiều rộng bánh răng : b = ΨA.A = 0,4.60 = 24 (mm).
- Đường kính vòng lăn của bánh nhỏ
d1 = 2
= 2
2 = 53,5mm Suy ra Ψd = = 2
= 0,45
Với Ψd = 0,45 theo bảng 3-12[9] ta tìm đƣợc Kttbảng =1,18 Tính hệ số tập trung tải trọng thực tế theo công thức 3- 20[10]
Ktt =
2 = 1,1
Theo bảng 3-14[9] ta tìm đƣợc hệ số tải trọng động Kđ = 1,3 Hệ số tải trọng động:
K = Ktt.Kđ = 1,1.1,3 = 1,43
Vì K khác với K đã chọn nên ta tính lại khoảng cách trục:
DUT.LRCC
A (1,24 + 1).√( 2 )2 2 = 59,4 mm Chọn A = 60 (mm).
5.2.9 Xác định moduyn, số răng, chiều rộng bánh răng Tra bảng 3-1[10] ta có: mn = m = 2,5 (mm).
Số răng bánh nhỏ.
Z1 = 2
( ) = 2
2 ( 2 ) = 21,4 Chọn Z1 = 20 (răng)
Số răng bánh lớn: Z2 = ubr1.Z1 = 1,24.20 = 24,8 Chọn Z2= 25 (răng)
Chiều rộng bánh răng:
b = ψA.A = 0,4.60 = 24 (mm).
chọn b1 = 15 (mm) ; b2 = 20 (mm) 5.2.10 Kiểm nghiệm sức bền cuốn của răng
Kiểm nghiệm sức bền cuốn của răng hay kiểm nghiệm ứng suất cuốn sinh ra trong chân răng theo công thức:
u =
u
Trong đó: m: moduyn pháp của bánh răng m = 2,5
y: Hệ số dạng răng, Tra bảng 3 – 18 trang 52 sách TKCTM với hệ số dịch dao ξ = 0
Ztđ1 = Z1 = 20 suy ra y1 = 0,392 Ztđ2 = Z2 = 25 suy ra y2 = 0,429 + Đối với bánh răng nhỏ:
u1 =
( N/mm2 ) + Đối với bánh răng lớn: u1 = u1.
Với úng suất cuốn cho phép: ]u = 119,4 (N/mm2).
Ta thấy: u1, u2 đểu nhỏ hơn ]u
DUT.LRCC
5.2.11 Kiểm nghiệm sức bền bánh răng khi chịu quá tải đột ngột Trường hợp bánh răng chịu quá tải với hệ số quá tải
Kqt =
Trong đó: Mqt: Momen xoắn quá tải.
M: Momen xoắn danh nghĩa.
Cần kiểm nghiệm ứng suất tiếp xúc lớn nhất sinh ra khi quá tải theo công thức.
txqt = tx Kqt txqt Trong đó: tx: ứng suất tiếp xúc.
Ứng suất tiếp xúc cho phép khi quá tải.
- Bánh nhỏ:
txqt1 = 2,5[ N0tx = 2,5.624 = 1560 (N/mm2).
- Bánh lớn:
[ txqt2 = 2,5[ N0tx = 2,5.598 = 1495 (N/mm2).
Ứng suất cuốn cho phép khi quá tải.
- Bánh nhỏ:
uqt1 = 0,8 ch1 = 8.700 = 560 (N/mm2).
- Bánh lớn:
[ uqt2 = 0,8 ch2 = 0,8.300 = 240 (N/mm2).
Kiểm nghiệm sức bền tiếp xúc. (3-13 TKCTM)
tx =
.√( ) tx
Suy ra: tx =
2 .√( 2 )
2 = 834 (N/mm2) Ứng suất tiếp xúc quá tải nhỏ hơn trị số cho phép đối với bánh nhỏ và bánh lớn.
Kiểm nghiệm sứ bền cuốn.
uqt = u .Kqt uqt - Bánh nhỏ:
DUT.LRCC
uqt1 = 78,9.1,8 = 142,02 (N/mm2) uqt1 = 560 (N/mm2) - Bánh lớn:
uqt2 = 62,99.1,8 =113,4 (N/mm2) uqt2 = 240 (N/mm2) 5.2.12 Định các thông số chủ yếu của bộ truyền
Các thông số chủ yếu của bộ truyền đƣợc tính theo các công thức trong bảng 3 – 3[10]
- Khoảng cách trục: A = 60 (mm).
- Chiều cao răng: h = 7 (mm).
- Đường kính vòng chia:
dc1 = m.Z1 = 2,5.20 = 50 (mm).
dc2 = m.Z2 = 2,5.25 = 62,5 (mm).
- Đường kính vòng đỉnh:
de1 = (Z1 + 2).m = (20 + 2).2,5 = 55 (mm).
de2 = (Z2 + 2).m = (25 + 2).2,5 = 68 (mm).
- Đường kính vòng chân:
di1 = (Z1 - 2,5).m = (20 - 2,5).2,5 = 43,75 (mm).
di2 = ( Z2 - 2,5 ).m = (25 - 2,5 ).2,5 = 56,25 (mm).
- Góc ăn khớp: α = α0 = 20˚.
- Chiều rộng bánh răng: b2 = 15 (mm). b1 = 20 (mm) 5.2.13 Tính lực tác dụng lên trục
Lực tác dụng lên bánh răng đƣợc chia làm 3 thành phần: Lực vòng P, lực hướng tâm Pr, lực dọc trục Pa.
- lực vòng: P = 2 + Bánh nhỏ: P1 = 2
= (2.37802)/50 = 1512 N + Bánh lớn: P2 = 2
= (2.42975)/62,5 =1375 N - Lực hướng tâm.
Pr = P.tgα.
+ Bánh nhỏ: Pr1 = P1.tg20˚ = 1512.tg20˚ = 550 (N).
+ Bánh lớn: Pr2 = P2.tg20˚ = 1375.tg20˚ = 500 (N).
- Lực dọc trục :Pa= 0.
5.3 Tính then và chọn gối đỡ trục
DUT.LRCC
a. Tính then
Để cố định bánh răng theo phương pháp tuyến. Nói một cách khác là để truyền mômen và truyền động từ trục đến bánh răng và ngƣợc lại ta dùng then.
Loại then đƣợc sử dụng là then bằng có kết cấu nhƣ hình sau.
Hình 5.2 Thông số Then
Trục 1.
Bánh 1: Đường kính trục tại nơi có bánh răng là: d = 17 (mm).
Tra bảng chọn then 7_23[10] ta có:
b = 6 ; h = 6 ; t = 3,5 ; t1 = 2,8 ; lấy chiều dài then l = 8 (mm).
Trục 2.
Bánh 2: đường kính trục để lắp then là: d = 17 (mm).
Tra bảng chọn then 7_23[10] ta có:
b = 6 ; h = 6 ; t = 3,5 ; t1 = 2,8 ; lấy chiều dài then l = 8 (mm).
b. Chọn gối đỡ trục
Đường kính đoạn trục lắp ổ tất cả các trục đều có d = 17 mm đồng thời các trục chịu tải trọng và moment xoắn nhỏ nên ta chọn ổ bi đỡ có đường kính lỗ là 17 mm. Kí hiệu 7316
5.4 Thiết kế trục cuốn
Trục cuốn là bộ phận làm việc chủ yếu của máy cuốn, nó trực tiếp tiếp xúc với kim loại, tác dụng áp lực cuốn lên kim loại làm biến dạng kim loại để trong quá trình động cuốn tạo ra hình dáng kích thước đúng theo yêu cầu.
Kết cấu trục cuốn gồm 3 phần chủ yếu.
- Đầu trục cuốn: Dùng để nối với bộ phận truyền động hoặc với chi tiết quay khác.
- Cổ trục cuốn: Là đoạn để lắp ổ đỡ hoặc ổ trƣợt lên gối đỡ của thân máy.
- Thân trục cuốn: Là phần làm việc của trục, tiếp xúc với kim loại khi cuốn.
DUT.LRCC