Phần III TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CHI TIẾT MÁY
III.2. Thiết kế bánh răng
a) Tính toán bộ truyền cấp nhanh bánh răng côn răng thẳng Công suất P = 1,6481 (kW)
Số vòng quay n1 = 1420 (vg/ph)
Mômen xoắn T1 = 11084,0528 (Nmm) Tỷ số truyền u = 4,5551
Thời gian làm việc Lh = 10000 giờ Chọn vật liệu
Bánh dẫn : thép 45 Cr được tôi cải thiện HB1 200 Bánh bị dẫn : thép 45 Cr được tôi cải thiện HB2 190 Số chu kỳ làm việc cơ sở
NHO1 = 30 HB12,4 = 30 2002,4 = 9,99.106 chu kỳ NHO2 = 30 HB22,4 = 30 1902,4 = 8,83.106 chu kỳ NFO1 = NFO2 = 5.106 chu kỳ
Số chu kỳ làm việc tương đương
mH
2 i
HE1 i i
max
N = 60.c. T .n .t T
= 60 1 1420 10000 = 85,2.107 chu kỳ NHE2 = 20,82.107 chu kỳ
Tương tự ta có : NFE1 = 85,2.107 chu kỳ NFE2 = 20,82.107 chu kỳ
Vì NHE1 > NHO1 ; NHE2 > NHO2 ; NFE1 > NFO1 ; NFE2 > NFO2
Nên KHL1 = KHL2 = KFL1 = KFL2 = 1 Giới hạn tiếp xúc và uốn các bánh răng :
0Hlim1 = 2 200 + 70 = 470 MPa
0Hlim2 = 2 190 + 70 = 450 MPa
= 1,75 200 = 350 MPa
CKM0789
Ứng suất tiếp xúc cho phép :
H 0Hlim HL
H
σ .0,9
σ = ×K
S
Khi tôi cải thiện SH = 1,1
H1
470×0,9
σ = = 384,5455 MPa
1,1
H2
450×0,9
σ = = 368,1818 MPa
1,1
Vì σH2 < σH1 nên ứng suất tiếp xúc cho phép là
σH = σH2 = 368,1818 Mpa Ứng suất uốn cho phép là :
F 0Flim FL
F
σ =σ ×K
S
Khi tôi cải thiện SF = 2
F1
σ =350×1 = 175 MPa 2
F2
332,5
σ = ×1 = 166,25 MPa 2
Xác định chiều dài côn ngoài theo công thức :
1 Hβ
2 3
e R 2
be be H
R = K × u +1× T ×K
(1- K )×K ×u×[σ ]
KR = 0,5 Kd = 0,5 100 = 50 Mpa1/3 (Với truyền động bánh răng côn răng thằng bằng thép Kd = 100 Mpa1/3 )
Kbe = 0,285
Trục bánh răng lắp trên ổ đãu côn, HB < 350 nên ta có : KH = 1,17 Re = 112,0451 mm
Xác định thông số ăn khớp Số răng bánh nhỏ :
Ta có e e
2
d = 2×R = 48,0512 mm 1+ u
Do đó tra bảng 6.22[1] ta được z1p = 16
CKM0789
mte = mtm / (1 - 0,5 Kbe) = 1,8770 mm
Theo bàng (6.8)[1] ta chọn mte = 2 mm , do đó mtm = mte (1 - 0,5 Kbe) = 1,715 mm
z1 = dm1 / mtm = 24,0256 Lấy z1 = 25 răng z2 = u z1 =102,31 Lấy z2 = 102 răng Tì số truyền u = z2 / z1 = 102 / 25 = 4,08 Góc côn chia :
1 = arctg(z1 / z2) = 13,7716o
2 = 90 - 1 = 76,2284o Với z1 = 25 răng và u = 4,08
Từ công thức 1 2
1
1 1
x 2 (1 )
u z
ta có hệ số dịch chỉnh : x1 = 0,38 và x2 = -x1 = -0,38
Đường kính trung bình của bánh nhỏ : dm1 = z1 mtm = 42,875 mm
Chiều dài côn ngoài :
2 2
e te 1 2
R = 0,5×m × z + z = 105,019 mm KIỂM NGHIỆM ĐỘ BỀN TIẾP XÚC
2
1 H
H H M ε 2
m1
2 T K u +1
σ = Z Z Z
0,85 d b u
Ta có : ZM = 274 Mpa1/3 (vật liệu chế tạo cặp bánh răng bằng thép) Với x1 + x2 = 0 thì ZH = 1,76
Z 4
3
với α
1 2
1 1
ε =1,88-3,2× + 1, 7206
z z
Z = 0,8717
KH = KH KH KHv
Trong đó KH =1,17
KH = 1 (vì răng thẳng)
H m1
Hv
1 Hβ Hα
v ×b×d K =1+
2×T ×K ×K
Vận tốc vòng v =π×d ×nm1 1= 3,1878 m/s 60000
Theo bảng 6.13[1], dùng cấp chính xác 8.
CKM0789
m1
H H 0
d ×(u +1) v = δ ×g ×v×
u
Trong đó theo bảng 6.15[1], H = 0,006, theo bảng 6.16[1], g0 = 56
vH = 7,8259
Bề dày răng b = Kbe Re = 29,9304 mm
KHv = 1,3872 Do đó KH = 1,623
H = 374,1260 MPa > [H] = 368,1818 MPa
Vì chênh lệch nhỏ nên ta có thể tăng chiều rộng vành răng b = 29,9304 (374,1260 / 368,1818)2 = 30,9046
Chọn b = 31 mm
KIỂM NGHIỆM ĐỘ BỀN UỐN
1 F ε β F1
F1
tm m1
2×T ×K ×Y ×Y ×Y σ = 0,85×b×m ×d KF = KF KF KFv
Trong đó
KF = 1 (vì răng thẳng)
F m1
Fv
1 Fβ Fα
v ×b×d K =1+
2×T ×K ×K Với Kbe 31 0, 2952
105, 019
, tỉ số be
be
K ×u= 0,7065
2- K tra bảng 6.21[1]
được KF = 1,3
m1
F F 0
d ×(u +1) v = δ ×g ×v×
u
Trong đó theo bảng 6.15[1], F = 0,016, theo bảng 6.16[1], g0 = 56
vF = 20,8691
KFv = 1,9625 Do đó KF = 2,5513 Răng thẳng nên Y = 1
ε α
1 1
Y = = = 0,5812
ε 1,7206
1 v1
1
z = z = 25,7400 cosδ
CKM0789
1 1
2
2 1 2
1
= 54,7603MPa < = 166,25MPa
F F
F
F F F
F
Y
Y
Vậy điều kiện bền uốn được đảm bảo
Các thông số và kích thước bộ truyền bánh răng côn : Chiều dài côn ngoài : Re = 105,019 mm
Môđun vòng ngoài : mte = 2 mm Chiều rộng vành răng : b = 31 mm Tỉ số truyền : u = 4,08
Góc nghiêng răng : = 0
Số răng : z1 = 25 răng ; z2 = 102 răng Hệ số dịch chỉnh : x1 = 0,38 ; x2 = -0,38
Đường kính vòng chia ngoài : de1 = 50 mm ; de2 = 204 mm Góc côn chia : 1 = 13o46’18” ; 2 = 76o13’42”
Chiều cao răng : he = 4,4
Chiều cao đầu răng ngoài : hae1 = 2,76 mm ; hae2 = 1,24 mm Chiều cao chân răng ngoài : hfe1 = 1,64 mm ; hfe2 = 3,16 mm
Đường kính đỉnh răng ngoài : dae1 = 55,3613 mm; dae2 = 204,5904 mm
b) Tính toán bộ truyền cấp nhanh bánh răng côn răng thẳng Công suất P = 1,55 (kW)
Số vòng quay n1 = 311,74 (vg/ph) Mômen xoắn T1 = 47483,4798 (Nmm) Tỷ số truyền u = 3,4638
Thời gian làm việc Lh = 10000 giờ Chọn vật liệu
Bánh dẫn : thép 45 Cr được tôi cải thiện HB1 200 Bánh bị dẫn : thép 45 Cr được tôi cải thiện HB2 180 Số chu kỳ làm việc cơ sở
NHO1 = 30 HB12,4 = 30 2002,4 = 9,99.106 chu kỳ NHO2 = 30 HB22,4 = 30 1802,4 = 7,76.106 chu kỳ NFO1 = NFO2 = 5.106 chu kỳ
Số chu kỳ làm việc tương đương
mH
2 i
HE1 i i
max
N = 60.c. T .n .t T
= 60 1 1420 10000 = 85,2.10
CKM0789
NHE2 = 20,82.107 chu kỳ Tương tự
NFE1 = 85,2.107 chu kỳ NFE2 = 20,82.107 chu kỳ
Vì NHE1 > NHO1 ; NHE2 > NHO2 ; NFE1 > NFO1 ; NFE2 > NFO2
Nên KHL1 = KHL2 = KFL1 = KFL2 = 1 Giới hạn tiếp xúc và uốn các bánh răng :
0Hlim1 = 2 200 + 70 = 470 MPa
0Hlim2 = 2 180 + 70 = 430 MPa
0Flim1 = 1,75 200 = 350 MPa
0Flim2 = 1,75 180 = 315 Mpa Ứng suất tiếp xúc cho phép :
H 0Hlim HL
H
σ .0,9
σ = ×K
S
Khi tôi cải thiện SH = 1,1
H1
470×0,9
σ = = 384,5455 MPa
1,1
H2
430×0,9
σ = = 351,8182 MPa
1,1
Vì σH2 < σH1 nên ứng suất tiếp xúc cho phép là
σH = σH2 = 351,8182 Mpa Ứng suất uốn cho phép là :
F 0Flim FL
F
σ =σ ×K
S
Khi tôi cải thiện SF = 2
F1
σ =350×1 = 175 MPa 2
F2
σ =315×1 = 157,5 MPa 2
Xác định khoảng cách trục
Do bánh răng lắp không đối xứng các ổ trục nên ψ = 0,3÷0,5, chọn
CKM0789
1 Hβ
w a 3 2
ba H
a = K (u + 1) =130, 4555mm
ψ σ u
(Ka = 43 theo bảng 6.5[1]) Ta chọn aw = 160 mm
Xác định các thông số ăn khớp Bề rộng răng :
b1 = ba a = 64 mm b2 = b2 + 5 = 69 mm Môđun pháp :
m = (0,01 0,02) aw = 1,6 3,2 Chọn môđun pháp m = 2,5
Số răng :
Từ điều kiện 20o 8o suy ra:
o o
w w
1
n n
2 a cos8 2 a cos20
m (u ±1) z m (u ±1)
28,3961 z1 26,9458 Chọn z1 = 28 răng
z2 = z1 u = 96,9864 Chọn z2 = 97 răng Tỉ số truyền : 2
1
u =z = 3,4643 z
Góc nghiêng răng : 2,5 (28 97) o
β =arccos =12,4293
21+ 60
KIỂM NGHIỆM ĐỘ BỀN TIẾP XÚC
1 H
H H M ε 2
w w1
2 T K (u +1)
σ = Z Z Z
b u d
Ta có : ZM = 274 Mpa1/3 (vật liệu chế tạo cặp bánh răng bằng thép)
o
t tw
α = α = arctg tgα 20,4407 cosβ
b = arctg(cost/ tg) = 76,764o
b H
tw
2cosβ
Z = 0,8365
sin(2α )
w β
b sinβ
ε =1,8909>1
CKM0789
Do đó : ε
α
Z 1 = 0,7688
ε
trong đó α
1 2
1 1
ε 1,88 - 3,2 cosβ =1,6921
z z
Đường kính vòng lăn bánh nhỏ :
1 w1
d =m z = 71,68 mm cosβ
w1 1
π d n
v = = 1,17 m/s
60000
theo bảng 6.13[1] dùng cấp chính xác 9 Theo bảng 6.14[1] với cấp chính xác 9 và v < 2,5 m/s ta có KH = 1,13
Theo bảng 6.15[1] và 6.16[1] ta có : H = 0,002; go = 73
w
H H o
v = δ g v a 1,1609
u
H w w1
Hv
1 Hβ Hα
v ×b ×d
K = 1+ = 1, 0472
2×T ×K ×K
KH = KH KH KHv = 1,3418
H = 119,9241 MPa < [H] = 351,8182 MPa KIỂM NGHIỆM ĐỘ BỀN UỐN
1 F ε β F1
F1
w w1
2×T ×K ×Y ×Y ×Y
σ = b ×m×d
Theo bảng 6.7[1], KF = 1,2718
Theo bảng 6.14[1] với cấp chính xác 9 và v < 2,5 m/s ta có KF = 1,37
Theo bảng 6.15[1] và 6.16[1] ta có : F = 0,006 go = 73
w
F F 0
v = δ ×g ×v× a 3, 4827 u
F w 1
Fv
1 Fβ Fα
v × b × d
K =1+ = 1,1041
2×T ×K ×K
KF = KF KF KFv = 1,9237
= 1,6921
Y = 1 / = 0,591
CKM0789
1 1
2
2 1 2
1
= 28, 6435 MPa < = 157,5MPa
F F
F
F F F
F
Y Y
Vậy điều kiện bền uốn được đảm bảo
Các thông số và kích thước bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng Khoảng cách trục : aw = 160 mm
Môđun pháp : m = 2,5 mm
Chiều rộng vành răng : bw1 = 69 mm ; bw2 = 64 mm Tỉ số truyền : u = 3,4643
Góc nghiêng của răng : = 12o25’45”
Số răng : z1 = 28 răng ; z2 = 97 răng Hệ số dịch chỉnh : x1 = x2 = 0
Đường kính vòng chia : d1 = 71,68 mm ; d2 = 248,32 mm Đường kính đỉnh răng : da1 = 76,68 mm ; da2 = 253,32 mm Đường kính đáy răng : df1 = 65,43 mm ; df2 = 242,07 mm c) KIỂM TRA ĐIỀU KIỆN BÔI TRƠN NGÂM DẦU
Ta có : h < H <1 R
3 Trong đó
h = 2,25 m + y m = 2,25 2,5 + 0 = 5,625 1 R = 42,22
3