Đồ án Thuyết minh chế tạo máy côn trụ

NHậN XéT CủA GIáO VIÊN Lời nói đầu Đất nước ta đang trên con đường Công Nghiệp Hoá - Hiện Đại Hoá theo định hướng XHCN trong đó ngành công nghiệp đang đóng một vai trò rất quan trọng. Các hệ thống máy móc ngày càng trở nên phổ biến và từng bước thay thế sức lao động của con người. Để tạo ra được và làm chủ những máy móc như thế đòi hỏi mỗi chúng ta phải tìm tòi nghiên cứu rất nhiều. Là sinh viên khoa: Cơ Khí Chế Tạo Máy em thấy được tầm quan trọng của những kiến thức mà mình được tiếp thu từ thầy cô. Việc thiết kế đồ án hoặc hoàn thành bài tập dài là một công việc rất quan trọng trong quá trình học tập bởi nó giúp cho người sinh viên nắm bắt và đúc kết được những kiến thức cơ bản của môn học. Môn học Chi tiết máy là một môn khoa học cơ sở nghiên cứu về phương pháp tính toán và thiết kế các chi tiết máy có công dụng chung từ đó giúp sinh viên có những kiến thức cơ bản về cấu tạo, nguyên lý hoạt động và phương pháp tính toán thiết kế các chi tiết máy làm cơ sở để vận dụng vào việc thiết kế máy, vì vậy Thiết Kế Đồ án Môn Học Chi Tiết Máy là công việc quan trọng và rất cần thiết . Đề tài thiết kế của em được thầy: TS. Nguyễn Văn Dự giao cho là thiết kế trạm dẫn động băng tải. Với những kiến thức đã học trên lớp, các tài liệu tham khảo cùng với sự giúp đỡ tận tình của thầy cô giáo, sự đóng góp trao đổi xây dựng của các bạn em đã hoàn thành được đồ án này. Song với những hiểu biết còn hạn chế cùng với kinh nghiệm thực tế chưa nhiều nên đồ án của em không tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong được sự chỉ bảo của các thầy, cô trong bộ môn Cơ Sở Thiết Kế Máy để đồ án của em được hoàn thiện hơn cũng như kiến thức về môn học này. Em xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo trong bộ môn đã tận tình giúp đỡ em đặc biệt là thầy TS. Nguyễn Văn Dự. Thái Nguyên, ngày tháng năm 2008 Sinh viên Nguyễn Bá Học TàI LIệU THAM KHảO [I]. Tính toán Thiết kế hệ dẫn động cơ khí – Tập I Trịnh Chất - Lê Văn Uyển. Nhà xuất bản giáo dục – 2005 [II]. Tính toán Thiết kế hệ dẫn động cơ khí – Tập II Trịnh Chất - Lê Văn Uyển. Nhà xuất bản giáo dục – 2001 [III]. CHI TIếT MáY – TậP 1, 2. Nguyễn Trọng Hiệp - Nhà xuất bản Giáo dục - 2006 [IV]. Tập bản vẽ chi tiết máy Nguyễn Bá Dương - Nguyễn Văn Lẫm - Hoàng Văn Ngọc - Lê Đắc Phong. Nhà xuất bản Đại học và Trung học chuyên nghiệp - 1978 Đồ áN môn học Chi tiết máy Phần I: Tính toán động học hệ dẫn động cơ khí I. Chọn động cơ điện 1. Chọn kiểu, loại động cơ Đây là trạm dẫn động băng tải nên ta chọn động cơ: 3 pha không đồng bộ roto lồng sóc, do nó có nhiều ưu điểm cơ bản sau: Kết cấu đơn giản, giá thành thấp. Dễ bảo quản và làm việc tin cậy. 2. Chọn công suất động cơ P P t Sơ đồ tải trọngKbd = 1,5 Công suất của động cơ được chọn theo điều kiện nhiệt độ, đảm bảo cho khi động cơ làm việc nhiệt độ sinh ra không quá mức cho phép. Muốn vậy, điều kiện sau phải thoả mãn: (KW) Trong đó: - công suất định mức của động cơ. - công suất đẳng trị trên trục động cơ. Do ở đây tải trọng là không đổi nên: Với: - công suất làm việc danh nghĩa trên trục động cơ - Giá trị công suất làm việc danh nghĩa trên trục công tác: (KW) Ft – lực vòng trên trục công tác (N); V – vận tốc vòng của băng tải (m/s). - hiệu suất chung của toàn hệ thống. Theo bảng 2.3: Trị số hiệu suất của các bộ truyền và ổ (tài liệu: Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí – Tập 1 – Trịnh Chất & Lê Văn Uyển – NXB Giáo Dục) [I] ta chọn: ; ; ; ; Vậy ta có: Suy ra, công suất làm việc danh nghĩa trên trục động cơ: (KW) Vậy suy ra: (KW) 3. Chọn số vòng quay đồng bộ của động cơ nđb Số vòng quay đồng bộ được chọn sao cho: Tỉ số truyền sơ bộ của hệ thống: nằm trong khoảng tỉ số truyền nên dùng (tra bảng 2.4 – (I)): Trong đó: nct – số vòng quay của trục công tác. Đây là hệ dẫn động băng tải nên: (v/ph) Trong đó: D - đường kính tang dẫn của băng tải (mm) V - vận tốc vòng của băng tải (m/s) Tỉ số truyển nên dùng của cả hệ thống phải bao gồm cả khoảng tỉ số truyền nên dùng của hộp giảm tốc và khoảng tỉ số truyền nên dùng của bộ truyền ngoài hộp. = (1,5 á 5).(8 á 31,5) = 12 á 157,5 Chọn sơ bộ số vòng quay đồng bộ của động cơ: nđb = 1500 (v/ph). Suy ra: . Giá trị này thoả mãn Vậy ta chọn được số vòng quay đồng bộ của động cơ là: nđb = 1500 (v/ph). 4. Chọn động cơ Qua các bước trên ta đã xác định được: Động cơ được chọn phải có công suất và số vòng quay sơ bộ thoả mãn những điều kiện trên. Căn cứ vào những điều kiện trên tra bảng phụ lục P1.1; P1.2: P1.3: Các thông số kỹ thuật của động cơ, ta chọn động cơ 4A100L4Y3. Bảng các thông số kỹ thuật của động cơ này. Kiểu động cơ Công suất KW Vận tốc quay (v/ph) Cosj 4A100L4Y3 4,0 1420 0,84 84 2,2 2,0 5. Kiểm tra điều kiện mở máy, điều kiện quá tải cho động cơ a. Kiểm tra điều kiện mở máy cho động cơ Khi khởi động, động cơ cần sinh ra một công suất mở máy đủ lớn để thắng sức ỳ của hệ thống. Vậy: (KW) Trong đó: Pmmdc – Công suất mở máy của động cơ - Hệ số mở máy của động cơ Pbddc – Công suất ban đầu trên trục động cơ Kbd – Hệ số cản ban đầu (sơ đồ tải trọng) Từ các công thức trên ta tính được: Ta thấy: . Vậy động cơ đã chọn thoả mãn điều kiện mở máy. b. Kiểm tra điều kiện quá tải cho động cơ Nhìn vào sơ đồ tải trọng ta thấy tính chất tải trọng là không đổi nên ta không cần kiểm tra quá tải cho động cơ. II. Phân phối tỉ số truyền Tỉ số truyền chung của toàn hệ thống: Trong đó: ndc – số vòng quay của động cơ đã chọn (v/ph) nct - số vòng quay của trục công tác (v/ph) Ta có: Với: ung – tỉ số truyền của các bộ truyền ngoài hộp uh – tỉ số truyền của hộp giảm tốc uh = u1.u2 u1, u2 – tỉ số truyền của các bộ truyền cấp nhanh và cấp chậm 1. Tỉ số truyền của bộ truyền ngoài hộp 4 3 1 2 Ft 5 6 Hệ dẫn động gồm hộp giảm tốc hai cấp bánh răng nối với 1 bộ truyền ngoài hộp. Nên ung = (0,1 á 0,15)uh Kết hợp với bảng 2.4: Tỉ số truyền nên dùng [I] ta chọn: ung = ux = 1,5 2. Tỉ số truyền của các bộ truyền trong hộp giảm tốc uh = u1.u2 Với hộp giảm tốc bánh răng côn – trụ 2 cấp, để nhận được chiều cao hộp giảm tốc nhỏ nhất có thể tra tỉ số truyền bộ truyền bánh răng cấp nhanh u1 theo đồ thị: Hình 3.21 [I], tương đương với việc tính theo công thức: Tỉ số truyền của cập chậm (tỉ số truyền của bánh răng trụ) Trong đó: kbe – hệ số chiều rộng vành răng bánh răng côn (kbe = 0,25 á 0,3) - hệ số chiều rộng bánh răng trụ () Chọn kbe = 0,3 và , ta có: Tỉ số truyền của cấp nhanh (tỉ số truyền của bánh răng côn) III. Xác định các thông số trên các trục 1. Tính tốc độ quay của các trục (v/ph) - Tốc độ quay của trục I: (v/ph) - Tốc độ quay của trục II: (v/ph) - Tốc độ quay của trục III: (v/ph) - Tốc độ quay của trục IV: (v/ph) 2. Tính công suất trên các trục (KW) - Công suất danh nghĩa trên trục động cơ: - Công suất danh nghĩa trên trục I: (KW) - Công suất danh nghĩa trên trục II: (KW) - Công suất danh nghĩa trên trục III: (KW) - Công suất danh nghĩa trên trục IV: (KW) 3. Tính mômen xoắn trên các trục (Nmm) - Mômen xoắn trên trục động cơ: (Nmm) - Mômen xoắn trên trục I: (Nmm) - Mômen xoắn trên trục II: (Nmm) - Mômen xoắn trên trục III: (Nmm) - Mômen xoắn trên trục IV: (Nmm) 4. Lập bảng số liệu tính toán: Thông số Trục Tốc độ quay (v/ph) Tỉ số truyền Công suất (KW) Mômen xoắn (Nmm) Trục động cơ 1420 1 3,7515 25230,1585 Trục I 1420 3,7140 24977,9577 4,2315 Trục II 335,5745 3,5298 100453,3718 2,7018 Trục III 124,2040 3,3896 260625,1006 1,5 Trục IV 82,8027 3,0872 356060,3700 Phần II: Tớnh toỏn thiết kế cỏc chi tiết truyền động I. Tớnh toỏn thiết kế cỏc bộ truyền trong hộp 1. Chọn vật liệu cặp bỏnh răng cụn và cặp bỏnh răng trụ - Do hộp giảm tốc ta đang thiết kế cú cụng suất trung bỡnh, nờn chọn vật liệu nhúm I cú độ cứng HB < 350 để chế tạo bỏnh răng. - Đồng thời để tăng khả năng chạy mũn của răng,nờn nhiệt luyện bỏnh răng lớn đạt độ rắn thấp hơn độ rắn bỏnh răng nhỏ từ 10 đến 15 đơn vị độ cứng. - Dựa vào bảng 6.1, [I]: Cơ tớnh của một số vật liệu chế tạo bỏnh răng, ta chọn: Cặp bỏnh răng cụn: Loại bỏnh Nhiệt luyện Độ rắn Giới hạn bền (MPa) Giới hạn chảy (MPa) Bỏnh nhỏ Thộp 45 – tụi cải thiện HB 241…285 850 580 Bỏnh lớn Thộp 45 – tụi cải thiện HB 192…240 750 450 Cặp bỏnh răng trụ: Loại bỏnh Nhiệt luyện Độ rắn Giới hạn bền (MPa) Giới hạn chảy (MPa) Bỏnh nhỏ Thộp 45 – tụi cải thiện HB 192…240 750 450 Bỏnh lớn Thộp 45 thường húa HB 170…217 600 340 2. Xỏc định ứng suất cho phộp Ứng suất tiếp xỳc cho phộp và ứng suất uốn cho phộp xỏc định theo cỏc cụng thức sau: (1) (2) Trong đú: ZR – Hệ số xột đến độ nhỏm mặt răng làm việc. ZV – Hệ số xột đến ảnh hưởng của vận tốc vũng. KXH - Hệ số xột đến ảnh hưởng của kớch thước bỏnh răng. YR - Hệ số xột đến ảnh hưởng của độ nhỏm mặt lượn chõn răng. YS - Hệ số xột đến độ nhạy của vật liệu với tập trung ứng suất. KXF - Hệ số xột đến kớch thước bỏnh răng ảnh hưởng đến độ bền uốn. Chọn sơ bộ: và nờn cỏc cụng thức (1), (2) trở thành: (3) (4) Trong đú: và : lần lượt là ứng suất tiếp xỳc cho phộp và ứng suất uốn cho phộp ứng với số chu kỡ cơ sở. Giỏ trị của chỳng được tra trong bảng 6.2, [I]. Vỡ ta chọn vật liệu bỏnh răng là thộp 45 thường húa hay tụi cải thiện nờn: (MPa) (MPa) Vậy: - Trong bộ truyền bỏnh răng cụn: Bỏnh nhỏ: (MPa) (MPa) Bỏnh lớn: (MPa) (MPa) - Trong bộ truyền bỏnh răng trụ: Bỏnh nhỏ: (MPa) (MPa) Bỏnh lớn: (MPa) (MPa) KFC: Hệ số xột đến ảnh hưởng của việc đặt tải. Vỡ hệ dẫn động ta thiết kế, tải được đặt một phớa (bộ truyền quay 1 chiều) [ KFC = 1 KHL,FL: Hệ số tuổi thọ, xột đến ảnh hưởng của thời hạn phục vụ và chế độ tải trọng, được xỏc định theo cụng thức sau: (5) ; (6) Với: mH, mF: bậc của đường cong mỏi khi thử về tiếp xỳc và uốn. Vỡ vật liệu ta chọn làm bỏnh răng cú HB < 350 nờn: mH = mF = 6 - NHO: số chu kỡ thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về tiếp xỳc. (HHB – Độ rắn Brinen) - Bộ truyền bỏnh răng cụn: Chọn độ rắn: bỏnh nhỏ HB1=245 ; bỏnh lớn HB2=230, khi đú: NHO1 = 30.2452,4 = 1,63.107 NHO2 = 30.2302,4 = 1,39.107 - Bộ truyền bỏnh răng trụ: Chọn độ rắn: bỏnh nhỏ HB3 = 215 ; bỏnh lớn HB4 = 200, khi đú: NHO3 = 30.2152,4 = 1,19.107 NHO4 = 30.2002,4 = 0,99.107 - NFO: số chu kỡ thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về uốn Với tất cả cỏc loại thộp thỡ: NFO = 4.106 - NHE, NFE: số chu kỡ thay đổi ứng suất tương đương. Vỡ ở đõy bộ truyền chịu tải động tĩnh, nờn theo [I] thỡ: NHE = NFE = N = 60.c.n.tS Với: c, n, tS lần lượt là số lần ăn khớp trong một vũng quay, số vũng quay trong 1 phỳt và tổng số giờ làm việc của bỏnh răng đang xột. Ta cú: c=1 - Trong bộ truyền bỏnh răng cụn: Bỏnh nhỏ cú: n1 = 1420 (v/ph) nờn: Bỏnh lớn cú: n2 = 335,5745 (v/ph) nờn: - Trong bộ truyền bỏnh răng trụ: Bỏnh nhỏ cú: n3 = 335,5745 (v/ph) nờn: Bỏnh lớn cú: n4 = 124,2040 (v/ph) nờn: Vậy: - Bộ truyền bỏnh răng cụn cấp nhanh cú: [ lấy Vậy từ (5) [ KHL1 = 1. [ lấy Vậy từ (6) [ KFL1 = 1. [ lấy Vậy từ (5) [ KHL2 = 1. [ lấy Vậy từ (6) [ KFL2 = 1. - Bộ truyền bỏnh răng trụ cấp chậm cú: [ lấy Vậy từ (5) [ KHL3 = 1. [ lấy Vậy từ (6) [ KFL3 = 1. [ lấy Vậy từ (5) [ KHL4 = 1. [ lấy Vậy từ (6) [ KFL4 = 1. SH,SF: Hệ số an toàn khi tớnh về tiếp xỳc và uốn, tra bảng 6.2, [I] ta cú ứng với vật liệu đó chọn thỡ: SH = 1,1; SF = 1,75 Từ đú ta xỏc định được sơ bộ ứng suất cho phộp của bỏnh răng. - Bộ truyền bỏnh răng cụn (cấp nhanh): (MPa) (MPa) (MPa) (MPa) Với cấp nhanh, ta sử dụng bộ truyền bỏnh răng cụn răng thẳng. Dự bỏnh răng cụn răng thẳng cú khả năng tải nhỏ hơn so với răng khụng thẳng, làm việc ồn hơn song năng suất chế tạo cao hơn, ớt nhạy với sai số chế tạo và lắp rỏp. Vỡ vậy, ứng suất tiếp xỳc cho phộp là: (MPa).Vỡ . Ứng suất tiếp xỳc cho phộp khi quỏ tải: (MPa) Ứng suất uốn cho phộp khi quỏ tải (vật liệu cú HB<350) là: (MPa) (MPa) - Bộ truyền bỏnh răng trụ (cấp chậm): (MPa) (MPa) (MPa) (MPa) Với bộ truyền cấp chậm, bỏnh răng trụ răng nghiờng, thi: - Ứng suất tiếp xỳc cho phộp là: (Mpa) Ta thấy thỏa món điều kiện: - Ứng suất tiếp xỳc cho phộp khi quỏ tải: (Mpa) - Ứng suất uốn cho phộp khi quỏ tải: (MPa) (MPa) 3. Tớnh toỏn truyền động bỏnh răng cụn răng thẳng (cấp nhanh) a) Xỏc định chiều dài cụn ngoài (của bỏnh cụn chủ động, được xỏc định theo độ bền tiếp xỳc) (7) Trong đú: - KR = 0,5Kd – Hệ số phụ thuộc vào vật liệu bỏnh răng và loại răng. Vỡ bộ truyền cấp nhanh là truyền động bỏnh răng cụn răng thẳng bằng thộp nờn: Kd = 100 MPa1/3 [ KR = 0,5Kd = 0,5.100 MPa1/3 = 50 MPa1/3 - - Hệ số kể đến sự phận bố khụng đều tải trọng trờn chiều rộng vành răng bỏnh răng cụn. - Kbe – Hệ số chiều rộng vành răng. Trong cỏc bước tớnh ở trờn ta đó chọn Kbe = 0,3 Từ đú ị Bộ truyền ta thiết kế thuộc dạng sơ đồ I trong tài liệu [I], trục lắp trờn ổ bi, độ rắn mặt răng HB < 350, loại răng là răng thẳng nờn theo [I], bảng 6.21 – Trị số của cỏc hệ số phõn bố khụng đều tải trọng trờn chiều rộng vành răng trong bộ truyền bỏnh răng cụn, ta cú: - T1 – mụmen xoắn trờn trục bỏnh chủ động. (Nmm) T1 = 24977,9577 (Nmm) - - ứng suất tiếp xỳc cho phộp. (MPa) Thay cỏc đại lượng trờn vào cụng thức (7), ta được: b)Xỏc định cỏc thụng số ăn khớp Khi xỏc định mụđun và số răng cần chỳ ý: - Để trỏnh cắt chõn răng, số răng tối thiểu của bỏnh răng trụ răng thẳng tương đương với bỏnh răng cụn: , trong đú: Với bỏnh răng cụn răng thẳng: - Để răng đủ độ bền uốn, thỡ mụđun vũng ngoài: với b = Kbe.Re Quan tõm tới 2 điểm vừa nờu, ta tiến hành chọn m và Z như sau: Xỏc định số răng bỏnh 1 (bỏnh nhỏ) Ta cú: (8) Theo (7) ị (mm) Kết hợp de1 = 54 mm với cỏc dữ kiện bỏnh răng cụn răng thẳng và tỉ số truyền u = 4,2315, tra bảng 6.22, [I] ta được số răng Z1p = 16 Vỡ độ rắn mặt răng H1, H2 < HB 350 ị Z1 = 1,6.Z1p = 1,6.16 = 26 Xỏc định đường kớnh trung bỡnh dm1 và mụđun trung bỡnh Đường kớnh trung bỡnh: dm1 = (1 - 0,5Kbe)de1 (9) = (1 - 0,5.0,3).54 = 45,9 (mm) Mụđun trung bỡnh: (10) ị (mm) Xỏc định mụđun Mụđun vũng ngoài, bỏnh răng cụn răng thẳng theo cụng thức (6.56), [I] ta cú: (mm) Từ bảng 6.8, [I]: Trị số tiờu chuẩn của mụđun, ta chọn mte theo giỏ trị tiờu chuẩn mte = 2. Từ mte = 2 ta tớnh lại mtm suy từ cụng thức trờn và dm1 suy từ cụng thức (10). Ta cú: mtm = (1 - 0,5.0,3).2 =1,7 (mm) . Vậy Z1 = 27 răng. Xỏc định số răng bỏnh 2 (bỏnh lớn) và gúc cụn chia - Số răng bỏnh lớn: Z2 = u1.Z1 = 4,2315.27 = 114,25. Lấy Z2 = 114 răng. ị Tỉ số truyền thực tế: - Gúc cụn chia: Theo bảng 6.20, [I], với Z1 = 27, ta chọn hệ số dịch chỉnh đều: x1 = 0,35 ; x2 = - 0,35 Chiều dài cụn ngoài: (mm) c) Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xỳc Ứng suất tiếp xỳc xuất hiện trờn mặt răng bỏnh răng cụn phải thỏa món điều kiện sau: (11) Trong đú: - ZM: Hệ số kể đến cơ tớnh vật liệu của cỏc bỏnh răng ăn khớp Tra bảng 6.5, [I], vỡ vật liệu bỏnh nhỏ và bỏnh lớn đều làm bằng thộp nờn chọn ZM = 274 MPa1/3. - ZH: Hệ số kể đến hỡnh dạng bề mặt tiếp xỳc, trị số của ZH được tra trong bảng 6.12, [I] Tra bảng 6.12, [I] với x1 + x2 = 0, gúc nghiờng b = bm = 0 ta cú ZH = 1,76 - : Hệ số kể đến sự trựng khớp của răng Vỡ ở đõy thiết kế bỏnh răng cụn răng thẳng, nờn theo cụng thức 6.59a [I], ta cú: Với: : Hệ số trựng khớp ngang, được tớnh theo cụng thức sau: ị - KH: Hệ số tải trọng khi tớnh về tiếp xỳc Trong đú: +) : Hệ số kể đến sự phõn bố khụng đều tải trọng trờn chiều rộng vành răng. Theo phần trờn +) : Hệ số kể đến sự phõn bố khụng đểu tải trọng cho cỏc đụi răng đồng thời ăn khớp. Với bỏnh răng cụn răng thẳng: +) : Hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vựng ăn khớp. Theo cụng thức 6.63, [I], ta cú: Trong đú: Với: dm1 – đường kớnh trung bỡnh của bỏnh cụn nhỏ dm1 = 45,9 (mm) v – vận tốc vũng bỏnh cụn nhỏ m/s Theo bảng 6.13, [I], do v =3,41 m/s < 4, nờn ta chọn cấp chớnh xỏc 8. Cũng theo bảng 6.15, [I], ta cú: Theo bảng 6.16, [I], ta cú go = 56 Trong đú: go – hệ số kể đến ảnh hưởng của sai lệch bước răng. - hệ số kể đến ảnh hưởng của sai số ăn khớp. ị - b: Chiều rộng vành răng b = Kbe.Re = 0,3.117,15 = 35,15 (mm) ị ị Thay cỏc số liệu vừa tỡm được vào cụng thức (11) ta cú: (MPa) Xỏc định chớnh xỏc ứng suất cho phộp về tiếp xỳc Theo cỏc cụng thức (1) và (3) ta cú: Do vận tốc vũng: v = 3,41 m/s < 5 m/s ị ZV = 1 Với cấp chớnh xỏc về mức tiếp xỳc là 8, khi đú cần gia cụng đạt độ nhỏm: Ra = 2,5 … 1,25 mm (tra bảng 21.3 II) ị ZR = 0,95. Ta cú: de2 = mte.Z2 = 2.114 = 228 (mm) (mm) (mm) (mm) ị (mm) Ta cú dae2 < 700 mm ị KXH = 1. ị (MPa) ị Sự chờnh lệch giữa và là: Như vậy > với chờnh lệch khụng nhiều (<4%) nờn cú thể giữ nguyờn cỏc kết quả tớnh toỏn và chỉ cần tớnh lại chiều rộng vành răng b theo cụng thức sau (suy từ 11): (mm) Lấy b = 38 mm Khi đú ứng suất sinh ra trờn mặt răng bỏnh răng lỳc này là: (MPa) Vậy MPa < MPa nờn bộ truyền đảm bảo về tiếp xỳc. d) Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn Ứng suất uốn sinh ra trờn mỗi bỏnh răng phải thỏa món điều kiện bền uốn đối với mỗi bỏnh răng. Điều kiện bền uốn được viết như sau: (12) (13) Trong đú: - b: chiều rộng vành răng (mm) - mtm: mụđun trung bỡnh (mm) - dm1: đường kớnh trung bỡnh của bỏnh răng chủ động (mm) - : hệ số kể đến độ nghiờng của răng Với răng thẳng - ,: hệ số dạng răng của bỏnh 1 và bỏnh 2 Với bỏnh răng cụn răng thẳng, thỡ số răng tương đương được tớnh theo cỏc cụng thức sau (theo [I]): Với x1 = 0,35 và x2 = - 0,35 Dựa vào cỏc thụng số trờn và tra bảng 6.18 ta được - KF: hệ số tải trọng khi tớnh về uốn Trong đú: +) : Hệ số kể đến sự phõn bố khụng đều tải trọng trờn chiều rộng vành răng. Ta cú: Suy ra: Tra bảng 6.21, [I], với cỏc số liệu đó cú ị +) : Hệ số kể đến sự phõn bố khụng đểu tải trọng cho cỏc đụi răng đồng thời ăn khớp. Với bỏnh răng cụn răng thẳng: +) : Hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vựng ăn khớp. Ta cú: Trong đú: Với: go – hệ số kể đến ảnh hưởng của sai lệch bước răng. Theo bảng 6.16, [I], ta cú go = 56 - hệ số kể đến ảnh hưởng của sai số ăn khớp. Theo bảng 6.15, [I], ta cú v = 3,41 m/s ị Vậy - : hệ số kể đến sự trựng khớp của răng Với hệ số trựng khớp ngang ị Ta thay cỏc giỏ trị vừa tớnh được vào cụng thức (12) và (13) ta được: (MPa) (MPa) Tớnh chớnh xỏc ứng suất cho phộp về uốn Từ cỏc cụng thức (2) và (4) ta cú: Trong đú: YR = 1 (Theo tài liệu [I]) YS = 1,08 – 0,0695ln(m) = 1,08 – 0,0695ln(1,7) = 1,04 KXF = 1 (Do dae2 = 228,6 mm < 400 mm) (MPa) (MPa) Vậy: (MPa) (MPa) Ta cú: (MPa) < (MPa) (MPa) < (MPa) Vậy bộ truyền đảm bảo độ bền uốn. e) Kiểm nghiệm răng về quỏ tải Khi làm việc bỏnh răng cú thể bị quỏ tải (thớ dụ lỳc mở mỏy, hóm mỏy v,v…) với hệ số quỏ tải Kqt = Tmax/T, trong đú T là mụmen xoắn danh nghĩa, Tmax là mụmen xoắn quỏ tải. Vỡ vậy cần kiểm nghiệm răng về quỏ tải dựa vào ứng suất tiếp xỳc cực đại và ứng suất uốn cực đại. Ta cú: Kqt = Kbđ = 1,5 Để trỏnh biến dạng dư hoặc góy dũn lớp bề mặt, ứng suất tiếp xỳc cực đại khụng được vượt quỏ một giỏ trị cho phộp: (14) Ta cú: (MPa) Mà: (MPa) nờn bất đẳng thức (14) được thỏa món. Đồng thời để đề phũng biến dạng dư hoặc phỏ hỏng tĩnh mặt lượn chõn răng, ứng suất uốn cực đại tại mặt lượn chõn răng khụng được vượt quỏ một giỏ trị cho phộp: (15) Ta cú: (MPa) (MPa) Mà: (MPa) (MPa) và Vậy cỏc điều kiện (14) và (15) đều thỏa món nờn bộ truyền cấp nhanh thỏa món cỏc yờu cầu về quỏ tải. f) Cỏc thụng số và kớch thước bộ truyền bỏnh răng cụn Chiều dài cụn ngoài Re = 117,15 mm Mụđun vũng ngoài mte = 2 mm Chiều rộng vành răng b = 38 mm Tỉ số truyền u = 4,22 Gúc nghiờng của răng b = 0 Số răng bỏnh răng Z1 = 27 Z2 = 114 Hệ số dịch chỉnh chiều cao x1 = 0,35 x2 = - 0,35 Theo cỏc cụng thức trong bảng 6.19, [I] ta tớnh được: Đường kớnh chia ngoài de1 = 54 mm de2 = 228 mm Đường kớnh trung bỡnh dm1 = 45,9 mm dm2 = 193,8 mm Gúc cụn chia d1 = 13,320 d2 = 76,680 Chiều cao răng ngoài he = 4,4 mm Chiều cao đầu răng ngoài hae1 = 2,7 mm hae2 = 1,3 mm Chiều cao chõn răng ngoài hfe1 = 1,7 mm hfe2 = 3,1 mm Đường kớnh đỉnh răng ngoài dae1 = 59,25 mm dae2 = 228,6 mm 4. Tớnh toỏn truyền động bỏnh răng trụ răng nghiờng (cấp chậm) a) Xỏc định sơ bộ khoảng cỏch trục aw Nú được tớnh theo cụng thức: (16) Trong đú: - Ka: Hệ số phụ thuộc vào vật liệu bỏnh răng và loại răng. Vỡ bộ truyền cấp chậm là truyền động bỏnh răng trụ răng nghiờng bằng thộp - thộp nờn tra bảng 6.5, [I] ta được Ka = 43 MPa1/3 - T2: Mụmen xoắn trờn trục bỏnh chủ động, Nmm T2 = 100453,3718 (Nmm) - : Ứng suất tiếp xỳc cho phộp, MPa (MPa) - u2: Tỉ số truyền của bộ truyền cấp chậm u2 = 2,7018 - bw: Chiều rộng vành răng - : Hệ số chiều rộng bảnh răng Theo bảng 6.6, [I] ta chọn Từ đú theo cụng thức 6.16, [I] ta cú: -: Hệ số kể đến sự phõn bố khụng đều tải trọng trờn chiều rộng vành răng khi tớnh về tiếp xỳc. Giỏ trị của phụ thuộc vị trớ của bỏnh răng đối với cỏc ổ và hệ số , được tra trong bảng 6.7, [I]: Do bộ truyền ta thiết kế cú vị trớ bỏnh răng lắp ứng với sơ đồ 5 (bảng 6.7, [I]) và H3, H4 < HB 350 nờn theo bảng 6.7, [I] ta tra được: và Thay cỏc giỏ trị tỡm được ở trờn vào cụng thức (16) ta cú: Lấy aw = 140 mm b) Xỏc định cỏc thụng số ăn khớp Xỏc định mụđun Theo cụng thức 6.17, [I] ta cú: (mm) Theo bảng 6.8, [I] ta chọn mụđun tiờu chuẩn là mụđun phỏp mn = 2 Xỏc định số răng, gúc nghiờng b và hệ số dịch chỉnh x Giữa khoảng cỏch trục aw, số răng bỏnh nhỏ Z3, số răng bỏnh lớn Z4, gúc nghiờng b của răng và mụđun trong bộ truyền ăn khớp ngoài, liờn hệ với nhau theo cụng thức (17) Sơ bộ chọn gúc nghiờng b, với răng nghiờng thỡ b = 8 … 200. - Chọn sơ bộ gúc nghiờng b = 100, từ cụng thức (17) ta tớnh số răng bỏnh nhỏ: Lấy Z3 = 37 răng. - Số răng bỏnh lớn: Z4 = u2.Z3 = 2,7018.33 = 99,97 Lấy Z4 = 100 răng. - Tỉ số truyền thực tế: Từ cụng thức (17) ta tớnh lại gúc nghiờng : ị b = 11,480 c) Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xỳc Ứng suất tiếp xỳc xuất hiện trờn mặt răng của bộ truyền phải thỏa món điều kiện sau: (18) Trong đú: ZM – hệ số kể đến cơ tớnh vật liệu của cỏc bỏnh răng ăn khớp Tra bảng 6.5, [I], vỡ vật liệu bỏnh nhỏ và bỏnh lớn đều làm bằng thộp nờn chọn ZM = 274 MPa1/3. ZH – hệ số kể đến hỡnh dạng bề mặt tiếp xỳc (19) Ở đõy: - gúc nghiờng của răng trờn hỡnh trụ cơ sở Với và lần lượt là gúc prụfin răng và gúc ăn khớp. Ở đõy bộ truyền cấp chậm là bỏnh răng nghiờng khụng dịch chỉnh nờn theo tài liệu [I] ta cú: (trong đú theo TCVN 1065-71 thỡ gúc prụfin gốc a = 200) ị ị Vậy từ (19) ta cú: - hệ số kể đến sự trựng khớp của răng Ta cú: - hệ số trựng khớp dọc, được tớnh theo cụng thức sau: Với Vỡ nờn - hệ số trựng khớp ngang Áp dụng cụng thức gần đỳng ta cú: Vậy KH - hệ số tải trọng khi tớnh về tiếp xỳc Trong đú: - - hệ số kể đến sự phõn bố khụng đều tải trọng cho cỏc đụi răng đồng thời ăn khớp. Ở đõy là bộ truyền bỏnh răng trụ răng nghiờng nờn được tra trong bảng 6.14, [I]. Để tra được giỏ trị của và ta phải tớnh vận tốc vũng của bỏnh răng chủ động, sau đú chọn cấp chớnh xỏc theo vận tốc vũng, từ trị số của cấp chớnh xỏc ta tra cỏc hệ số trờn. Ta cú: Với dw3 là đường kớnh vũng lăn bỏnh nhỏ, tớnh theo cụng thức sau: Vậy (m/s) Dựa vào bảng 6.13, [I], do v < 4 (m/s) nờn ta chọn cấp chớnh xỏc 9. Vậy theo bảng 6.14, [I] ta cú: và - Tớnh KHV: Trị số của KHV được tớnh theo cụng thức sau: Trong đú: Với: go – hệ số kể đến ảnh hưởng của sai lệch bước răng. Do mn = 2 < 3,55, cấp chớnh xỏc theo mức làm việc ờm là 9 nờn tra bảng 6.16, [I] ta được go = 73 - hệ số kể đến ảnh hưởng của sai số ăn khớp. Do độ rắn mặt răng bỏnh bị động HB4 < 350 HB và dạng răng là răng nghiờng nờn: Vậy Suy ra: Từ đú Nờn theo (18) ta cú: (Mpa) Xỏc định chớnh xỏc ứng suất cho phộp về tiếp xỳc Theo cỏc cụng thức (1) và (3) ta cú: Do vận tốc vũng: v = 1,33 m/s < 5 m/s ị ZV = 1 Với cấp chớnh xỏc động học là 9, chọn cấp chớnh xỏc về mức tiếp xỳc là 8, khi đú cần gia cụng đạt độ nhỏm Ra = 2,5 … 1,25 mm (tra bảng 21.3 II) ị ZR = 0,95 Ta cú: Đường kớnh chia bỏnh lớn: (mm) Đường kớnh vũng đỉnh răng: (mm) < 700 mm ị KXH = 1 Vậy (MPa) ị Sự chờnh lệch giữa và là: Như vậy > với chờnh lệch khỏ nhỏ là 0,6% nờn cú thể giữ nguyờn cỏc kết quả tớnh toỏn và chỉ cần tớnh lại chiều rộng vành răng bw theo cụng thức sau (suy từ 18): (mm) Lấy bw = 43 mm = bw4 ị bw3 = bw4 + (5 ữ 10) mm. Vậy ta lấy bw3 = 50 mm. Khi đú ứng suất sinh ra trờn mặt răng bỏnh răng lỳc này là: (MPa) Vậy MPa < MPa nờn bộ truyền đảm bảo về tiếp xỳc. d) Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn Để đảm bảo độ bền uốn cho răng, ứng suất uốn sinh ra tại chõn răng khụng được vượt quỏ một giỏ trị cho phộp: (20) (21) Trong đú: bw - chiều rộng vành răng bw = 43 mm mn - mụđun phỏp mn = 2 mm dw3 - đường kớnh vũng lăn của bỏnh răng