Tài liệu 2.bánh răng trụ răng nghiêng

PHẦN 2 - THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN NGOÀI: XÍCH ỐNG CON LĂN 2.1. THÔNG SỐ KĨ THUẬT. - Công suất bộ truyền: P = 4,67 (kW) - Tỉ số truyền: u x = 1,5 - Số vòng quay bánh dẫn: n1  26 v  ph - Momen xoắn: T = 1715326,9 (Nmm) - Quay 1 chiều, tải va đạp nhẹ, làm 2 ca, 1 ca làm việc 8h 2.2. THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN. 1. Chọn loại xích: Chọn xích ống con lăn 1 dãy. 2. Chọn số răng của đĩa xích dẫn: - z1 = 29 – 2ux = 29 – 2.1,5 = 26 Chọn z1 = 27 (răng) 3. Chọn số răng của đĩa bị dẫn: - z2 = uxz1= 1,5.27 = 40,5 Chọn z2 = 41 (răng) ux  - z2  1,58 z1 Tính lại tỉ số truyền : 4. Hệ số điều kiện sử dụng xích K K  K d K a Ko K dc K bt K c  K d = 1,2: Hệ số tải trọng động (Tải trọng va đạp nhẹ)  K a = 1: Hệ số xét đến ảnh hưởng khoảng cách trục (Chọn a=40p) K o = 1: Hệ số xét đến ảnh hưởng của cách bố trí bộ truyền (Bố trí nằm  ngang)  K dc = 1: Hệ số xét đến ảnh hưởng của khả năng điều chỉnh lực căng xích  K bt = 1: Hệ số xét đến điều kiện bôi trơn  K c = 1,25: Hệ số xét đến chế độ làm việc (Làm việc 2 ca)  K  1, 2.1.1.1.1.1, 25  1,5 5. Công suất tính toán: Pt  Chọn n01 = 50 (vòng/phút)   Kn  n01 50   1,92 n1 26 Kz  25  0,96 z1 K .K z .K n .P1 Kx  Kx = 1 (xích 1 dãy) Pt   1,5.0,96.1,92.4,67  12,9 1 (kW) Tra bảng, với n01 = 50 (vòng/phút), chọn [P] = 14,7, từ đó bước xích Pc = 44,45 (mm) 6. Kiểm tra số vòng quay tới hạn. Tương ứng với bước xích pc = 44,45 (mm), số vòng quay tới hạn nth = 400 (vòng/phút) thỏa mãn n1 = 26 < nth. 7. Tính toán các thông số.  Vận tốc trung bình: n1z1 pc 26.27.44, 45   0,52(m / s ) 60000 60000 v  Lực vòng có ích: Ft   1000 P 1000.4,67 1   8980,8( N ) v 0,52 Chọn khoảng cách trục sơ bộ: a = (30..50)pc = 40.pc = 40.44,45 = 1778 (mm)  Số mắt xích: x  2a z1  z2 z z p   ( 2 1 )2. c pc 2 2 a 2.1778 27  41 41  27 2 44, 45  ( ).  114,1 44, 45 2 2 1778 Chọn x = 116 (mắt xích)  Chiều dài xích: L  pc . x  44, 45.116  5156, 2( mm)  Tính chính xác khoảng cách trục:  2 2 z  z    a  0,25. pc .  x  0,5. z  z   x  0,5. z  z   2.  2 1  .  1 2 1 2              2 116  0,5.  27  41  116  0,5.  27  41 2  2.  41  27  .  0,25.44,45.              = 1819,8 (mm)  Để xích không chịu căng quá lớn, khoảng cách trục a cần giảm bớt một lượng a  (0,002  0,004)a = 3,6 – 7,3 (mm) Chọn a = 1814 (mm)  Số lần va đạp xích trong một giây z .n 27.26 i 1 1  0, 4   i   15 15. x 15.116  Xác định xích theo hệ số an toàn S Q k .Ft  F  F 0 V d  Tải trọng phá hủy Q tra theo bảng, với xích con lăn 1 dãy Pc = 31,75 => Q= 172,4 (kN) , q= 7,5 (kg)  Lực trên nhánh căng F1  Ft = 8980,8 (N)  Kd = 1,2: Hệ số tải trọng động  Lực căng do lực tâm gây nên: F  q.v 2  7,5.0,522  2( N )  V  Lực căng ban đầu của xích: F  9,81. K .q.a 0 f (N) Trong đó: K - f là hệ số phụ thuộc độ võng của xích, chọn - a = 1,814 (m): Khoảng cách trục - q = 7,5 (kg) là khối lượng 1 mét xích K f = 6 do xích nằm ngang. F  9,81.K .q.a  9,81.6.7,5.1,814  800,8( N ) f Vậy 0 172,4.103 S  14,9  [S ]  7. 8980,8  800,8  2  Lực tác dụng lên trục: Fr  k x .Ft  1,15.8980,8  10327,92( N ) Trong đó Km = 1,15: Hệ số trọng lượng xích (Bộ xích đặt nằm ngang)  Đường kính đĩa xích - Bánh dẫn: p .z 44, 45.27  382( mm).  d a1  d1  0,7 pc  382  0,7.44, 45  413,1 (mm) d  c 1 1  - Bánh bị dẫn: p .z 44,45.41  580,1(mm)   d 2  0,7 pc  580,1  0,7.44,45  611, 2 (mm) d  c 2 2  da 2 8. Bảng thông số bộ truyền xích. Thông số Bước xích Số mắt xích Số răng đĩa xích Khoảng cách trục Đường kính vòng chia Đường kính vòng đỉnh Lực trên nhánh căng Lực căng ban đầu của xích Lực tác dụng lên trục Kí hiệu Pc x z a d da Ft F0 Fr Bánh dẫn Bánh bị dẫn 44,45 (mm) 116 (mắt) Z1 = 27 (răng) Z2 = 41 (răng) 1814 (mm) d1 = 382 (mm) d2 = 580,1 (mm) da1 = 413,1 (mm) da2 = 611,2 (mm) 8980,8 (N) 800,8 (N) 10327,92 (N) PHẦN 3 - THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN TRONG HỘP GIẢM TỐC 3.1. THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRỤ RĂNG NGHIÊNG 3.1.1. Số liệu thiết kế. - Công suất bộ truyền: P1 = 6,14 (kW) - Tỉ số truyền: ubr = 2,78 - Số vòng quay bánh dẫn: n1 = 1455 (vòng/phút) - Số vòng quay bánh bị dẫn: n2 = 523 (vòng/phút) - Momen xoắn: T1 = 40300,3 (Nmm) 3.1.2. Vật liệu và nhiệt luyện bánh răng. - Chọn vật liệu làm bánh răng nhỏ là thép 45 tôi cải thiện, với độ rắn HB = 250. - Chọn vật liệu làm bánh răng lớn là thép 50 thường hóa, với độ rắn HB = 235. 3.1.3. Xác định sơ bộ ứng suất tiếp xúc cho phép [σH] và ứng suất uốn cho phép [σF]. 3.1.4.  0 H lim1  2 H1  70  570( MPa )  0 H lim2  2 H 2  70  540( MPa )  0 F lim1  1,8H1  450( MPa )  0 F lim2  1,8H 2  423( MPa ) Số chu kỳ làm việc cơ sở. N HO1  30.HB 2,4  30.2502,4  1,71.107 (chu kỳ) N HO 2  30. HB 2,4  30.2352,4  1, 47.107 (chu kỳ) N FO1  N F 02  5.106 (chu kỳ) 3.1.5. Số chu kỳ làm việc tương đương. - Số lần ăn khớp bánh răng trong 1 vòng quay c=1 - Tuổi thọ: Lh = 8.2.230.4 = 14720 (giờ) 3 3 n   Ti   Ti  ti  N HE1  60c.    ni ti  60cLh n    i 1  Tmax  i 1  Tmax   ti    n 3  T 3 23 36   0,7T   60.1.14720.1455.   .  .    T  23  36  T  23  36   0,77  109 (chu kỳ) N HE1 0,77  109 N HE2    27,7  107 u 2,78 (chu kỳ) 6 6 n n   Ti   Ti  ti  N FE1  60c.    ni ti  60cLh n    i 1  Tmax  i 1  Tmax   ti    6  T 6 23 36   0,7T   60.1.14720.1455.   .    .  T  23  36  T  23  36  = 0,59.109 (chu kỳ) N FE2 N FE1 0,59  109    0,21  109 u 2,78 (chu kì) 3.1.6. Hệ số tuổi thọ. Do NHE1> NHO1 ,NHE2> NHO2 ,NFE1> NFO1 ,NFE2> NFO2 nên chọn KHL1 = KHL2 = KFL1 = KFL2 = 1 3.1.7. Ứng suất tiếp xúc và Ứng suất uốn cho phép.   H 1    0 H lim1 0,9 K HL 0,9.1  570.  466,36 MPa sH 1 1,1   H 2    0 H lim2 0,9 K HL 0,9.1  540.  441,82 MPa sH 2 1,1   F1    0 F lim1 K FL 1  450.  257,14 MPa sF 1 1,75   F 2    0 F lim2 0,9 K FL 1  423.  241,71MPa sF 2 1,75  Do bộ truyền bôi trơn tốt (bộ truyền kín ) nên ta tính toán theo độ bền mỏi tiếp xúc để tránh hiện tượng tróc rỗ bề mặt và kiểm nghiệm lại điều kiện bền uốn.  Đây là bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng nên ta có: H   0,5(  H 1     H 2  )  0,5(466,362  441,822 )  454,26( MPa ) 2 2 So sánh với điều kiện:   H  min  441,82    H   454, 26  1, 25  H  min  552, 28 MPa   452, 26( MPa ) . Điều kiện trên thỏa nên ta chọn:  H  3.1.8. Hệ số chiều rộng vành răng và hệ số tập trung tải trọng. - Chiều rộng vành răng được xác định theo tiêu chuẩn dựa và bảng 6.6. (trang 97, Sách tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí, Trịnh Chất-Lê Văn Uyển)  ba  0,315 -  Từ đó ta tính được  bd  0,53 ba (u  1)  0,53.0,315.(2,78  1)  0,63 - Dựa vào  bd tra bảng 6.7 ta xác định được hệ số tập trung tải trọng: - K H   1,02; K F   1,05 3.1.9. Khoảng cách trục - Tính toán cho bánh răng trụ răng nghiêng ta dùng công thức: aw  43(u  1) 3 T1 K H   ba   H  u 2  43.(2,78  1) 3 40300,3.1,02  99,5 0,315.452,262.2,78 - Theo tiêu chuẩn ta chọn aw  100 (mm) 3.1.10. Chọn modul răng m= (0.01÷0.02) aw = (0.01÷0.02) *100 = 1 ÷ 2 (mm) Theo tiêu chuẩn ta chọn m=1,5 (mm) 3.1.11. Xác định số răng và góc nghiêng răng. - o o Từ điều kiện góc nghiêng răng: 8    20 2aw cos 20o 2a cos8o  z1  w m(u  1) m(u  1) 2.100.cos 20o  z1 1,5(2,78  1)  33,1 z1 34,9 2.100.cos8o 1,5(2,78  1) Chọn z1= 34 răng. - Số răng bánh bị dẫn z2  z1 .u  34.2,78  94,52 Ta chọn z2=95 răng um  - Ta tính lại tỉ số truyền thực:  - Sai số tương đối tỉ số truyền: z2 95   2,79 z1 34 um  u 2,79  2,78   0,36%  2% u 2,78 (mm)   arccos m( z1  z2 ) 1,5.(34  95)  arccos  14,65o 2aw 2.100 - Góc nghiêng răng: 3.1.12. Xác định kích thước bộ truyền. - Đường kính vòng chia mz1 1,5.34   52,7mm cos  cos(14,65o ) mz 1,5.95 d2  n 2   147,3mm cos  cos(14,65o ) d1  - Đường kính vòng lăn d w1  d1  52,7( mm) d w 2  d 2  147,3( mm) - Đường kính vòng đỉnh d a1  d1  2m  52,7  2.1,5  55,7( mm) d a 2  d 2  2m  147,3  2.1,5  150,3( mm) - Đường kính vòng đáy d f 1  d1  2m  52,7  2.1,5  49,7(mm ) d f 2  d 2  2m  147,7  2.1,5  144,3(mm ) - Bề rộng răng: b  aw ba  100.0,315  31,5mm 3.1.13. Chọn cấp chính xác cho bộ truyền. - Vận tốc vòng bánh răng: v -  d1n1 3,14.52,7.1455   4( m / s) 60000 60000 Dưa vào bảng 6.13 (trang 106,Sách tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí, Trịnh Chất-Lê Văn Uyển) , ta chọn cấp chính xác bộ truyền là 9 3.1.14. Xác định lực tác dụng lên bộ truyền. - Lực vòng Ft1  - 2T1 2.40300,3   1529, 4( N ) d w1 52,7 Lực hướng tâm Fr1  Ft1tg nw 1529, 4.tg (20)   575, 4( N ) cos  cos(14,65) Lực dọc trục - Fa1  Ft1tg   1529, 4.tg (14,65)  399,8( N ) 3.1.15. Hệ số tải trọng động. Với vận tốc v  4( m / s ) và cấp chính xác là 9 tra bảng 6.14 xác định được K H  1,16, K F  1, 4 (trang 107, Sách tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí, Trịnh Chất-Lê Văn Uyển), từ đó ta xác định được hệ số tải trọng động: K Hv  1  vH bw d w1 3,5.31,5.52,7  1  1,06 2T1K H  K H  2.40300,3.1,02.1,16 K Fv  1  vF bw d w1 10, 49.31,5.52,7  1  1,15 2T1K F  K F 2.40300,3.1, 05.1, 4 3.1.16. Kiểm nghiệm ứng suất tiếp xúc  Ứng suất tiếp xúc được tính bởi công thức: H  zM z H z d w1 2T1K H (u  1) bwu zM  274 MPa1/3 . - Bánh răng bằng thép - Hệ số xét đến hình dạng bề mặt tiếp xúc zH  2 cos  s in2 tw  tg (20o )   tg nw   tw  arctg   arctg   20,62o  o   cos    cos(14,65 )  2 cos(14,65)o  zH   1,71 sin(2.20,62) - Hệ số ảnh hưởng tổng chiều dài tiếp xúc z  1  1  1    1 1    1,88  3,2    cos   1,88  3,2    cos(14,65o )  1,7  34 95   34 95     z  - 1  0,77 1,7 Hệ số tải trọng tĩnh: K H  K H  .K Hv .K H  1,02.1,06.1,16  1,25   H   z M zH z d w1 2T1 K H (u  1) bwu 274.1,71.0,77 2.40300,3.1,25.(2,79  1)  457, 2( MPa ) 52,7 31,5.2,79  Tính lại ứng suất tiếp xúc cho phép:   H    0 H lim K HL Z R ZV K l K xH sH - Hệ số ảnh hưởng độ nhám bề mặt: ZR=0,95 - 0,1 0,1 Hệ số ảnh hưởng vận tốc vòng: ZV  0,85v  0,85.4  0,98 Hệ số ảnh hưởng của điều kiện bôi trơn : K l  1 - Hệ số ảnh hưởng kích thước răng Suy ra:   H  '   0 H lim K xH  1,05  d 52,7  1,05  4  1,02 4 10 10 K HL Z R ZV K l K xH 1.0,95.0,98.1.1,02  441,82  466,2 MPa sH 0,9 [ H ]  452,26( MPa )    H  '  466,2( MPa ) Đảm bảo điều kiện bền tiếp xúc. 3.1.17. Xác định số răng tương đương. z1 34   37,5 3 3 cos  cos 14,65 z2 95 zv 2    104,9 3 3 cos  cos 14,65 13,2 13,2 YF 1  3, 47   3, 47   3,82 z v1 37,5 zv 1  YF 2  3, 47  13, 2 13,2  3, 47   3,6 zv 2 104,9 Đặc tính so sánh độ bền các bánh răng.   F 1   257,14  67,31 YF 1 3,82 YF 2 3,6   F 2   241,71  67,14 3.1.18. Tính toán giá trị ứng suất uốn tại chân răng. - YF1 = 3,82 - YF2 = 3,6 - T1 = 40300,3 N - KFβ = 1,05 - KFV = 1,14 - KF =KFV KFβ = 1,14.1,05=1,2 - b = 31,5 mm - mn = 1,5 - εα = 1,7 - Yε = 1/ εα = 1/1,7 = 0,6 - bω sinβ 31,5.sin 14,65 = = 1,69 π .1,5 π mn   1,69.14,65 Y  1    1   0,8 120 120 2T K Y Y Y 2.40300,3.1, 2.0,6.0,8.3,82  F1  1 F   F1   71, 22 bw d w1m 31,5.52,7.1,5 < [ F 1 ] =257,15 (MPa)  Y 71, 22.3,6  F 2  F1 F 2   66,94 YF 1 3,83 < [ F 2 ] =241,71 (MPa) εβ = Đảm bảo điều kiện về độ bền uốn 3.1.19. Các thông số và kích thước bộ truyền. Thông số Kích thước m=1,5 (mm) aw = 100 (mm) bw = 31,5 (mm) atw = 200   14,650 Ft = 1529,4 (N) Fr1 = 575,4 (N) Fa1 = 399,8 (N) Mô đun Khoảng cách trục Chiều rộng vành răng Góc ăn khớp Góc nghiêng răng Lực vòng Lực hướng tâm Lực dọc trục Bánh dẫn Số răng Đường kính vòng chia Đường kính vòng đỉnh Đường kính vòng đáy z1= 34 (răng) d1 = 52,7 (mm) da1 = 55,7 (mm) df1 = 49,7 (mm) Bánh bị dẫn Số răng Đường kính vòng chia Đường kính vòng đỉnh Đường kính vòng đáy z2= 95 (răng) d2 = 147,3 (mm) da2 = 150,3 (mm) df2 = 144,3 (mm)