THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG XÍCH TẢI, chương 5.pdf (máy công cụ)

Chương 5: CHẬM THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG CẤP 1. Chọn vật liệu thiết kế bánh răng: Tra bảng 6.1 [1 tr 92] ta chọn như sau: Vật Nhiệt Giới hạn Giới hạn Độ cứng liệu luyện bền chảy HB 2 Bánh Thép Tôi cải chủ 45X thiện Bánh bị Thép Tôi cải động 40X thiện 2  b N/mm  ch N/mm 850 650 230….280 850 550 230…280 động 2. Định ứng suất cho phép: Chọn độ cứng HBcđ = 260 và HBbđ = 250. Ứng suất tiếp xúc cho phép và ứng suất uốn cho phép: CT 6.1 và 6.2 [1 tr 91] : [σH] = ( σ0Hlim / SH) ZRZVKxHKHL [σF] = ( σ0Flim / SF) YRYVKxFKFCKFL. Trong tính toán sơ bộ nên ta chọn ZRZVKxH = 1 và YRYVKxF = 1 do đó chỉ còn : [σH] = ( σ0Hlim / SH) KHL [σF] = ( σ0Flim / SF) KFC KFL Với σ0Hlim, σ0Flim : lần lược là ứng suất tiếp cho phép và ứng suất uốn cho phép ứng với số chu kì cơ sở.Tra bảng 6.2 [1 tr 94] ta được :σ0Hlim = 2HB+70= 2x260+70=590 và σ0Flim = 1.8HB = 1.8x 260 = 468.(với bánh chủ động). SH và SF là hệ số an toàn khi tính về tiếp xúc và uốn. Tra bảng 6.2 [1 tr 94] ta được SH = 1.1 và SF = 1.75 (với bánh chủ động). KFC hệ số xét đến ảnh hưởng đặt tải.KFL = 1 khi đặt tải một chiều. KHLvà KFL hệ số tuổi thọ được tính CT 6.3 và 6.4 [1 tr 93]: KHL = mH KFL = mF N HO / N HE N FO / N FE ở đây : mH và mF – bậc của đường cong mỏi khi thử về tiếp xúc và uốn trong trường hợp này mH = 6 và mF = 6 vì độ cứng mặt răng HB < 350. NHO số chu kì thay đổi ứng suất cơ sở khi thử tiếp xúc : 2.4 2.4 = 30x260 NHOcđ = 30 H HB = 18752419  18.75x106 NFO = 4.106 đối với tất cả các loại thép. NFE và NHE số chu kì thay đổi ứng suất tương đương : NHE = 60c  Ti / Tmax 3 ni t i NEF = 60c  Ti / Tmax m F ni t i Với c:số lần ăn khớp của rằng trong một vòng.Ở đây c = 1 n:số vòng quay bánh răng trong một phút ,ncđ = 725, nbđ = 208,9 . Ti : mô men xoắn. Tmax = 598010,3 Nmm L=5 năm, mỗi năm 300 ngày, mỗi ngày 2 ca, mỗi ca 8h nên Tổng số giờ làm việc :t =5  300  2  8 = 24000 (giờ) suy ra với bánh chủ động 3 3  T / T  n t = 24000x208.9x(1 x 36/(36+15+12) + 0.9 x 3 i i i max 15(15+36+12) + 0.83x 12/(36+15+12))= 4224077  T / T  i max mF ni t i =24000x208.9x(1 6 x 36/(36+15+12) + 0.96x 15(15+36+12) + 0.86x 12/(36+15+12))=612847. Suy ra NHEcđ = 60x 4224077.3= 253444638. NEFcđ = 60c x 612847.8= 36770866. Vì NHecđ > NHOcđ và NEFcđ > NFOcđ nên KHLcđ =KFLcđ =1. Suy ra với bánh chủ động: [σH]cđ =590/1.1 = 536 MPa [σF]cđ = 468/1.75 = 267.4 MPa (N/mm2). Đối với bánh bị động tương tự ta có : σ0Hlim = 2HB+70= 2x250+70=570 và σ0Flim = 1.8HB = 1.8x 250 = 450. SH = 1.1 và SF = 1.75 3 3  T / T  n t = 24000x72.55(1 x 36/(36+15+12) + 0.9 x 3 i i i max 15(15+36+12) + 0.83x 12/(36+15+12))=1467002.  T / T  i max mF ni t i =24000x72.55x(1 6 x 36/(36+15+12) + 0.96x 15(15+36+12) + 0.86x 12/(36+15+12))=212839. Suy ra NHEbđ = 60x1467002 =88020140 NEFbđ = 60x212839 = 12770355 Vì NHebđ > NHObđ và NEFbđ > NFObđ nên KHLbđ =KFLbđ =1. Suy ra [σH]bđ =570/1.1x=518.2 MPa [σF]bđ = 450 / 1.75 = 257.1 MPa (N/mm2). Vậy : [σH]cđ =590/1.1x=536.4 MPa. [σF]cđ = =468/1.75 = 267.4 MPa (N/mm2). [σH]bđ =570/1.1x=518.2 MPa [σF]bđ = 450 / 1.75 = 257.1 MPa (N/mm2). ứng suất quá tải cho phép: sử dụng phương trình 6.13, 6.14 [1 tr 95] [σH]max = 2.8 σch = 2.8x 650 = 1820 MPa [σF]cđmax = 0.8 σch = 0.8x 650 =520 MPa. [σF]bđmax = 0.8 σch = 0.8x 550 = 440 MPa. 3. khoảng cách trục: a = 195 vì cùng khoảng cách trục với cấp nhanh. 4. Xác định thông số bộ truyền Modun m= (0.01  0.02)aw = 1.95  3.9. Theo bảng 6.8 [1 tr 99] ta chọn m = 3. Số răng bánh răng nhỏ : CT 6.19 [1 tr 99] :z1 = 2aw /[m(u+1)]= 2x195/[3x(2.88 + 1)]=33.5. Chọn z1 = 33suy ra z2 = uz1= 2.88x 33= 95.04Chọn z2 = 95 Tổng số răng zt =z1+z2= 33+95= 128 Ta tính lại khoảng cách trục :aw = mzt / 2 = 3x128/2=192. Vậy tỉ số truyền thực u = z2/z1=95/33 =2.878. Vì ta chọn khoảng cách trục aw = 195 nên có hệ số dịch chỉnh. 5. tìm hệ số dịch chỉnh: Tính hệ số dịch tâm y và hệ số ky : Theo công thức 6.22 [ 1 tr 100] :y = aw / m – 0.5(z1 +z2 )= 195/3 – 0.5(33+95) = 1. CT 6.23 :ky = 1000y/zt = 1000x1 / 128 = 7.8125. Tra bảng 6.10a [1 tr 101] ta được kx = 0.425 Suy ra hệ số giảm đỉnh răng Δy : CT 6.24 [1 tr 100]: Δy = kx zt /1000 = 0.425x 128 / 1000 = 0.0544. Tổng hệ số dịch chỉnh xt = y + Δy = 1 + 0.0544 = 1.0544 (CT 6.25) Do đó hệ số dịch chỉnh bánh răng chủ động và bị động :CT 6.26: x1 = 0.5[xt – ( z2 – z1 )y/ zt] = 0.5[1.0544 – (95 – 33) 1/ 128] = 0.285 mm x2 = xt – x1 = 1.0544 – 0.285  0.77. (mm) Góc ăn khớp : CT 6.27: Cos αtw = ztmcosα / (2aw) = 128x 3 cos200/(2x195) = 0.925. Suy ra αtw = 22017’45.82”. 6/ Các thông số hình học: + Môđun pháp tuyến: Mn = 3 (mm) Z 1 = 33 (răng) + Số răng: Z2 = 95 (răng) + Góc ăn khớp:  n = 20  + Góc nghiêng:   0 + Đường kính vòng chia: d1  m  Z1  3  33  99(mm) 1 cos  m  Z 2 3  95 d2    285(mm) cos  1 + Đường kính vòng lăn dw1 = d1 +[2y/(z2 + z1)]d1= 99 + [2x1 /(95+33)]99 = 100.55 mm dw2 = d2 +[2y/(z2 + z1)]d2= 285 + [2x1 /(95+33)]285 = 289.45 mm + Đường kính vòng chân răng: df1 = d1 -(2,5-2x1)m = 99 - (2,5- 2x0.285) x3= 93.21 (mm) df1 = d2 -(2,5-2x2)m =285 - (2,5- 2x0.77) x3=282.12 (mm) + Đường kính vòng đỉnh răng: d a1  d 1  2(1  x1   y )m  99  2(1  0.285  0.0544) x3  106.38(mm) d a 2  d 2  2(1  x 2   y )m  285  2(1  0.77  0.0544) x3  295.29(mm) + Khoảng cách trục chia = 192 mm + Khoảng cách trục: + Chiều rộng bánh răng: a = 0.5m(z2+z1) = 0.5 x3 (95+33) aw = 195 mm. bw = 78 mm. + Đường kính cơ sở : db1 = d1cos  =99 cos 200 = 93.03 mm db2 = d2cos  =285 cos 200 = 267.81 mm + Góc profin gốc α :theo tiêu chuẩn VN 1065-71 : α = 200. +góc profin răng αt = arctg (tg α/ cosβ) = arctg(tg200/cos0)= 200. +góc ăn khớp αtw = 22017’45.82”. 7Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc σH = ZMZHZε 2T1 K H (u  1) /(bw ud w21 )   H  CT 6.33 [1 tr 105. Trong đó : ZM hệ số kể đến cơ tính vật liệu của bánh răng ăn khớp, tra bảng 6.5 ta được ZM = 274. ZH hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc: tra bảng 6.12 với (x1 + x2)/(z1+z2)=(0.285+0.77)/(33+95)=0.008 và góc nghiêng β = 0 ta được ZH = 1.698 Zε :hệ kể đến sự trùng khớp của răng, vì εβ = bwsin β /(m  ) Với bw chiều rộng vành răng :bw =  ba a w  0.4 x195  78 mm , suy ra εβ = 0( vì β = 00). Nên Zε = (4    ) / 3 (6.36a). Với εα= d a21  d b21  d a22  d b22  2a w sin  tw 2m cos  t 106.38 2  93.03 2  295.29 2  267.812  2 x195 x sin 22 017 0 45.82”.  2x3xcos20 0  1.588 CT 6.38a [1 tr 105]. Vậy Zε = (4  1.588) / 3  0.897 KH hệ số tải trọng khi tiếp xúc: KH = KHβKHαKHv Với KHβ hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng răng ,tra bảng 6.7, với Ψbd = 0.53 Ψba (u  1) = 0.53 x0.48(2.88 + 1) = 0.987 Ψba :hệ số, tra bảng 6.6 [ 1 tr 97] và chọn 0.48 ( lấy lớn hơn 20% so với cấp nhanh) và sơ đồ 4 ta được KHβ = 1.11 KHα hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng đồng thời ăn khớp, đối với răng thẳng KHα = 1. Tính vận tốc vòng và chọn cấp chính xác tạo bánh răng: v 2  d 2  n 2 2  3,14  99  208.9   2.16(m / s ) 60  1000 60  1000 Với v = 2.16 (m/s) theo bảng (6.13) ta chọn cấp chính xác để chế tạo bánh răng là 8 KHv hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp, tra bảng P2.3 phụ lục [1 tr 250] với cấp chính xác 8,v= 2.16, răng thẳng và nội suy ta được 1.088 Suy ra KH = 1.11x1x1.088= 1.21 Vậy σH 274x1.698x0.897x = 2 x 212989,2x1.21x(2.88  1)/(78x2.88x100.55 2 ) =367.5 MPa  [σH] = 536.4 MPa. Vậy cặp bánh răng cấp chậm thỏa độ bền tiếp xúc. 8 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn CT 6.43.và 6.44 [1tr108]: σFcđ = 2T1KFYεYβYF1/(bwdw1m)  [σF1]. σFbđ = σF1YF2/YF1  [ σF2]. Trong đó : Yε = 1/ εα = 1/1.588 = 0.63 :hệ số kể đến sự trùng khớp của răng. Yβ = 1-β/140 = 1- 0/140 =1. YF1 ,YF2 hệ số dạng răng của bánh chủ động và bị động. Tra bảng 6.18 với hệ số dịch chỉnh x1=0.285, x2 = 0.77 và zv1=z1=33, zv2 = z2= 95 và nội suy ra được YF1= 3.556 , YF2= 3.46 KF = KFβKFαKFv CT 6.45 Với : KFβ hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng, tra bảng 6.7 [1 tr 98] với sơ đồ 4 và ψbd = 0.95 và nội suy ta có KFβ = 1.25. KFα : hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng đồng thời ăn khớp khi tính về uốn, với bánh răng thẳng KFα = 1. KFv hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp khi tính về uốn: KFv= 1+  F bw d w1 2T1 K F K F Với  F = δFgov CT 6.46. aw / u Trong đó δF và go tra bảng 6.15 và 6.16 được 0.016 và 56, v = 2.16 (m/s). Suy ra  F = 0.016x56x2.16 suy ra KFv = 1+ 195 / 2.88 = 15.93x78 x100.55 = 2 x 212989,2 x1.25 x1 15.93 1.235 Suy ra KF = 1.25x1x1.235 = 1.54375 Suy ra σFcđ = 2x212989.2x1.54375x0.63x1x3.556/(78x87.8x3)=71. 77 MPa  [σFcđ] = 267.4 MPa. σFbđ = 71.77 x 3.46/3.556 =69.8  [σFbđ] =257.1 MPa. Vậy cặp bánh răng cấp chậm đạt yêu cầu về độ bền uốn và độ bền uốn.

THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG XÍCH TẢI, chương 5

Nội dung