TRÌNH TỰ THIẾT KẾ TRUYỀN ĐỘNG BÁNH RĂNG Chú ý: tập trung đọc tính toán theo ví dụ lưu ý điểm highlight ý ghi ví dụ Sau hoàn tất truyền ( đai, xích bánh phải có thong số tính truyền Các ký hiệu Ký hiệu , , , , α Đơn vị mm mm mm mm mm mm độ độ độ HB HRC [] [] HB HRC MPa MPa MPa MPa Hệ số Khoảng cách trục Chiều rộng vành Đường kính vòng chia bánh dẫn bị dẫn Đường kính đỉnh bánh dẫn bị dẫn Đường kính đáy bánh dẫn bị dẫn Đường kính vòng lăn bánh dẫn bị dẫn Góc prôfin gốc, theo TCVN 1065-71, α = Góc prôfin α t = arctg(tgα /cosβ) Góc ăn khớp α tw = arccos(a cos α t /a w ) Độ rắn HB (Brinen) Độ rắn HRC (Rocoen) Ứng suất tiếp xúc cho phép Ứng suất uốn cho phép Ứng suất tiếp xúc cho phép ứng với số chu kỳ sở (Bảng 5.2) Ứng suất uốn cho phép ứng với số chu kỳ sở , , , c n , , , , , , chu kỳ chu kỳ chu kỳ lần v/ph Nmm Nmm (Bảng 5.2) Hệ số xét đến độ nhám mặt Hệ số xét đến ảnh hưởng vận tốc vòng Hệ số xét đến ảnh hưởng độ nhám mặt lượn chân Hệ số xét đến độ nhạy vật liệu tập trung ứng suất Hệ số xét đến ảnh hưởng kích thước bánh Hệ số tuổi thọ Hệ số xét ảnh hưởng đặt tải (quay chiều hai chiều) Hệ số an toàn tính tiếp xúc uốn (Bảng 5.2) Số chu kỳ thay đổi ứng suất sở thử tiếp xúc Số chu kỳ thay đổi ứng suất sở thử uốn Số chu kỳ thay đổi ứng suất tương đương Số lần ăn khớp vòng quay bánh Số vòng quay phút, tốc độ quay Tổng số làm việc bánh Mômen xoắn bánh dẫn bị dẫn Mômen xoắn chế độ i, mômen xoắn lớn Hệ số chiều rộng vành (bánh trụ) Hệ số ψ bd = b w / d w1 Hệ số kể đến phân bố không tải trọng chiều rộng vành (Bảng 5.6) Hệ số kể đến phân bố không tải trọng cho đôi (Bảng 5.10) Hệ số kể đến tải trọng động vùng ăn khớp Hệ số tải trọng tính tiếp xúc Hệ số tải trọng tính uốn Hệ số tải Hệ số chiều rộng vành (bánh côn) Hệ số phụ thuộc loại vật liệu Hệ số phụ thuộc loại vật liệu Hệ số kể đến ảnh hưởng sai số ăn khớp (Bảng 5.11) b MPa MPa MPa MPa mm mm mm mm mm mm mm , độ mm , Hệ số kể đến ảnh hưởng sai lệch bước (Bảng 5.12) Ứng suất tiếp xúc sinh mặt Ứng suất uốn sinh chân Ứng suất tiếp xúc cực đại Ứng suất uốn cực đại Chiều dài côn Chiều rộng vành – bánh côn Chiều dài côn trung bình Đường kính chia trung bình Đường kính chia Môđun vòng trung bình (bánh côn thẳng) Môđun pháp trung bình (bánh côn nghiêng cung tròn) Góc côn chia bánh dẫn, bị dẫn Môđun vòng Hệ số kể đến tính vật liệu bánh (Bảng 5.4) Hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc (Bảng 5.8) Hệ số kể đến trùng khớp Hệ số trùng khớp ngang Hệ số trùng khớp dọc Hệ số dạng bánh dẫn bị dẫn (Bảng 5.14) 5.1 Chọn vật liệu Chọn vật liệu thích hợp bước quan trọng việc tính toán thiết kế truyền động bánh Bảng 5.1 giới thiệu số vật liệu dùng để chế tạo bánh tính chúng Bảng 5.1 Cơ tính số vật liệu chế tạo bánh Nhãn hiệu thép 40 45 45 45 50 50 40X 40X 40X 45X 45X 45X 40XH 40XH 40XH 35XH 35XH 35XH 20X 12XH3A 25XΓT 45Л 30XHM Л 40XЛ 35XMЛ Nhiệt luyện Kích thước S mm, không lớn Độ rắn Giới hạn bền σb(MPa) Giới hạn chảy σch(MPa) Tôi cải thiện Thường hóa Tôi cải thiện Tôi cải thiện Thường hóa Tôi cải thiện Tôi cải thiện Tôi cải thiện Thấm nitơ Tôi cải thiện Tôi cải thiện Tôi cải thiện Tôi cải thiện Tôi cải thiện Tôi Tôi cải thiện Tôi cải thiện Tôi cải thiện Thấm cacbon Thấm cacbon Thấm cacbon Thường hóa 60 80 100 60 80 80 100 60 60 100 100 300 300 500 100 100 300 40 100 50 40 60 60 - HB 192 228 HB 170 217 HB 192 240 HB 241 285 HB179 228 HB 228 255 HB 230 260 HB260 280 HB 50 59 HB 230 280 HB 163 269 HB 163 269 HB 230 300 HB ≥ 241 HRC 48 54 HB 241 HB 269 HRC 45 53 HRC 46 53 HRC 56 63 HRC 58 63 - 700 600 750 850 640 700 800 850 950 1000 850 750 700 850 800 1600 900 900 1600 650 950 1150 550 400 340 450 580 350 530 550 700 800 650 500 450 600 580 1400 800 800 1400 400 700 950 320 Thường hóa - - 700 550 Thường hóa Thường hóa - - 650 700 500 550 Thép để chế tạo bánh chia làm nhóm: - Nhóm I: có độ rắn HB≤ 350, bánh thường hóa cải thiện Nhờ độ rắn thấp nên cắt sau nhiệt luyện, đồng thời truyền có khả chạy mòn - Nhóm II: có độ rắn HB> 350, bánh thường thể tích, bề mặt, thấm cacbon, thấm nitơ,… Do độ rắn cao nên phải cắt trước nhiệt luyện, sau nhiệt luyện phải dùng nguyên công tu sửa đắt tiền mài, mài nghiền,… Răng chạy mòn kém, phải nâng cao độ xác chế tạo, độ cứng trục ổ Đối với hộp giảm tốc truyền công suất trung bình nhỏ, nên chọn vật liệu nhóm I, đồng thời để tăng khả chạy mòn nên nhiệt luyện bánh lớn đạt độ rắn thấp độ rắn bánh nhỏ từ 10 ÷ 15 đơn vị Với công suất lớn chọn vật liệu bánh nhỏ thép nhóm II, bánh lớn thép nhóm I hai bánh thép nhóm II 5.2 Xác định ứng suất tiếp xúc cho phép ứng suất uốn cho phép Ứng suất tiếp xúc cho phép ứng suất uốn cho phép tính theo công thức: [σH ] = ( σoHlim /SH ) ZR Zv KxH KHL ( ) [σF ] = σoFlim /SF YR YS KxF KFC KFL (5.1) (5.2) đó: – hệ số xét đến độ nhám mặt làm việc; • với ≤ 1,25 ÷ 0,63 μm, = • với = 2,5 ÷ 1,25μm, = 0,95 • với = 10 ÷ 40 μm, = 0,9 – hệ số kể đến ảnh hưởng vận tốc vòng; • v ≤ m/s, = • v > 5m/s, = 0,85 với HB ≤ 350, = 0,925 với HB > 350 – hệ số xét đến ảnh hưởng kích thước bánh răng, đường kính vòng đỉnh bánh ≤ 700 mm, = 1; = 2500 mm, = 0,9 – hệ số xét đến ảnh hưởng độ nhám mặt lượn chân răng, thông thường = 1; mặt lượn đánh bóng = 1,05 ÷ 1,2 – hệ số xét đến độ nhạy vật liệu tập trung ứng suất, = 1,08 - 0,0695ln(m) với m – môđun (mm) – hệ số xét đến kích thước bánh ảnh hưởng đến độ bền uốn; = 1; 0,95; 0,92; 0,85 ứng với ≤ 400; 700; 1000; 1500 mm Trong bước tính thiết kế sơ lấy ZR ZV K xH = YR YSK xF = Do công thức (5.1) (5.2) trở thành: [σH ] = σoHlim KHL /SH (5.3) [σF ] = σoFlim KFC KFL /SF (5.4) ứng suất tiếp xúc cho phép ứng suất uốn cho phép ứng với số chu kỳ sở, tra bảng 5.2; , – hệ số an toàn tính tiếp xúc uốn, tra bảng5.2; – hệ số xét đến ảnh hưởng đặt tải; = đặt tải phía (bộ truyền quay chiều); = 0,7 ÷ 0,8 đặt tải hai phía (dùng trị số 0,8 HB > 350) Bảng 5.2 Trị số vàứng với số chu kỳ sở Vật liệu Nhiệt luyện 40, 45, 40X, 40XH, 35XM Thường hóa cải thiện 40X, 40XH, 35XM Tôi thể tích 40X, 40XH, 35XM… 40X, 40XH, 35XM… 40X,40XФA, 35XΓOA… Tôi bề mặt dòng điện tần số cao (môđun mn ≥ 3mm) Tôi bề mặt dòng điện tần sốcao (môđun mn < 3mm) Thấm nitơ Độ rắn Mặt Lõi (MPa) răng 2HB + 70 (MPa) 1,8HB 1,75 18HRC 1,1 + 150 550 1,75 HRC 56 HRC 17HRCm 25 1,2 + 220 900 1,75 HRC 45 55 HRC 17HRCm 45 1,2 + 220 550 1,75 HRC 55 HRC 24 HB 180 350 HRC 45 35 1050 1,1 1,2 12HRCl + 1,75 30 HRC Thép thấm cacbon Thấm cacbon 55 loại HRC Thép môlipden Thấm cacbon 57 25XΓM,30XΓHM – nitơ HRC 30 23HRCm 1,2 HRC 30 23HRCm 1,2 Thép không chứa môlipden 25XΓT, 30XΓT, 35X… HRC 30 23HRCm 1,2 Thấm cacbon – nitơ HRC 57 750 1,55 1000 1,55 750 1,55 Chú thích: HRCm – độ rắn mặt răng; HRC1 - độrắn lõi Bảng 5.3.Quan hệ độ rắn Rôcoen độ rắn Brinen HRC HB 35 325 38 355 40 375 42 395 45 425 48 460 50 482 53 520 55 542 60 605 , – hệ số tuổi thọ, xác định theo công thức sau: K HL = mH N HO /N HE (5.5) K FL = mF N FO /N FE (5.6) = và: • = HB ≤ 350 bánh có mài mặt lượn chân răng; • = HB > 350 không mài mặt lượn chân – số chu kỳ thay đổi ứng suất sở thử tiếp xúc 2,4 N HO = 30H HB (5.7) với – độ rắn Brinen, quan hệ độ rắn Brinen Rôcoen tra bảng 5.3; – số chu kỳ thay đổi ứng suất sở thử uốn ; = 4.10 tất loại thép; , – số chu kỳ thay đổi ứng suất tương đương Khi truyền chịu tải trọng tĩnh: N HE = N FE = N = 60cnt ∑ (5.8) với c, n, số lần ăn khớp vòng quay, số vòng quay phút tổng số làm việc bánh xét Trường hợp truyền làm việc với tải trọng thay đổi: N HE = 60c∑ ( Ti /Tmax ) n i t i (5.9) N FE = 60c∑ ( Ti /Tmax ) F n i t i (5.10) m đó: , , mômen xoắn, số vòng quay tổng số làm việc chế độ i bánh xét Lưu ý: Khi tính lấy N HE > N HO , lấy N HE = N HO ⇒ = 1; N FE > N FO N FE = N FO ⇒ = Từ công thức (5.3) (5.4) xác định [], [], [], [] Khi tính truyền động bánh trụ thẳng bánh côn thẳng: [] = giá trị nhỏ hai giá trị [] [] Bộ truyền bánh không thẳng [σH ] = [σH1 ]+[σH2 ] ≤ (5.11) 5.2.1 Ứng suất tiếp xúc cho phép tải - Với bánh thường hóa, cải thiện thể tích: [σH ]max = 2,8σch (5.12) - Với bánh bề mặt, thấm C, thấm N: [σH ]max = 40HRCm đó: (5.13) : độ rắn mặt (bảng 5.2) 5.2.2 Ứng suất uốn cho phép tải [σF ]max = 0,8σch HB ≤ 350 [σF ]max = 0,6σch HB > 350 (5.14) 5.3 Trình tự thiết kế truyền bánh trụ Sau chọn vật liệu ứng suất cho phép (mục 5.1 5.2) ta tiến hành tính toán thiết kế, tính kiểm nghiệm xác định lần cuối thông số kích thước truyền bánh trụ thẳng nghiêng (hoặc chữ V) 5.3.1 Xác định thông số truyền Khi thiết kế truyền bánh hộp giảm tốc để đảm bảo tiêu độ bền tiếp xúc, ta xác đinh khoảng cách trục truyền bánh trụ xác định chiều dài côn bánh côn Khoảng cách trục xác định theo công thức: a w = K a (u ± 1) T1K Hβ [σH ]2 uψba (5.15) Với hộp tốc độ, đường kính vòng lăn bánh nhỏ xác định theo công thức: d w1 = K d T1K Hβ (u ± 1) [σH ]2 uψbd (5.16) , : hệ số, tra bảng 5.4; : mômen xoắn trục bánh dẫn (Nmm); Lưu ý: Đối với truyền bánh (cấp phân đôi) lấy mômen trục bánh dẫn truyền tính chia cho 2(/2) [] - ứng suất tiếp xúc cho phép (MPa); u - tỉ số truyền; (u ± 1): lấy dấu (+) truyền bánh ăn khớp ngoài, dấu (–) truyền bánh ăn khớp trong; ψ ba = bw b , ψ bd = w aw d1 - hệ số (tra bảng 5.5) : chiều rộng vành (mm), (mm), (mm) Lưu ý tăngsẽ làm giảm kích thước truyền, tăng phân bố không tải trọng chiều rộngvành 10 Bánh lớn: thép 45 cải thiện, HB 192 ÷ 240, σ b2 = 750 MPa , σ ch2 = 450 MPa Xác định ứng suất cho phép Tương tự ví dụ 1, từ ví dụ ta có: [σ H ] = 504,5 MPa [σ F1 ] = 257,1 MPa [σ F2 ] = 241, MPa [σ H ]max = 1260 MPa [σ F1 ]max = 464 MPa [σ F2 ]max = 464 MPa Xác định sơ khoảng cách trục theo (5.15): a aw1 = K a (u1 + 1) T1K Hβ [σH ]2 u1 ψba = 49,5.(3,6 + 1) 85034.1,1 = 158,96 mm 504,52 3,6.0,3 đó, tương tự ví dụ ta có: T1 = 85034 Nmm ψ ba = 0,3 ψ bd = 0,5ψ ba (u + 1) = 0,5.(3,6 + 1) = 0,69 Tra bảng 5.6 ta K Hβ = 1,1 [σ H ] = 504,5 MPa Xác định thông số ăn khớp Sơ chọn môđun m theo (5.18): m = (0,01 ÷ 0,02)a w = (0,01 ÷ 0,02)158,96 = 1,58 ÷ 3,16 47 Theo bảng 5.7 chọn m theo trị số tiêu chuẩn m = 2,5 mm Bộ truyền bánh trụ thẳng: β = Số bánh nhỏ: z1 = 2a w 2.158,96 = = 27,64 Lấy = 27 m(u+1) 2,5(3,6+1) z = uz1 = 3,6.27 = 97,2 Lấy = 98 Tỉ số truyền thực tế: u= 98 = 3,629 27 Sai số tỉ số truyền Δu = kiện 3,629-3,6 100% = 0,8% < 2% thỏa điều 3,6 Tính lại khoảng cách trục a: a w = 0,5m(z + z1 ) = 0,5.2,5(98 + 27) = 156,25 mm Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc Ứng suất tiếp xúc sinh mặt tính theo (5.25): σ H = Z M ZHεZ 2T1K H (u + 1) b w ud 2w1 = 274 ZH = 2cosβb = 1,715 sin2α tw Hệ số trùng khớp ngang:  1  ε α = 1,88 - 3,2  + ÷ cosβ z2    z1     = 1,88 - 3,2  + ÷ 0,9601 = 1,7288  27 98    48 Zε = 1/ε α = 1/1,7288 = 0,7605 Hệ số tải trọng tính theo (5.34) với K H = K HβK Hα K Hv K Hβ = 1,1 K Hα = (răng thẳng) Đường kính vòng lăn bánh nhỏ: d w1 = 2a w 2.156,25 = = 67,51 mm u m + 3,629 + Vận tốc nâng: v= πd w1n1 π.67,51.730 = = 2,58 m/s 60000 60000 Với v = 2,58 m/s theo bảng 5.9 chọn cấp xác Với v < 2,58 m/s cấp xác theo bảng 5.10 chọn = 1,09; = 1,27 Theo (5.37) vH = σ H g o v aw u = 0,006.56.2,58 156, 25 = 5,688 3,629 = 0,006 (tra bảng 5.11) = 73 (bảng 5.12 ứng với v = 2,58 m/s, cấp xác 8) Do theo (5.36) ta tính: K Hv = + = 1+ vH b w d w1 2T1K Hβ K Hα 5,688.47.67,51 = 1,0059 ; 1,06 2.85034.1,1.1,09 49 Với b w = 0,3a w = 0,3.156,25 = 46,875 mm b w = 47 mm Chọn Do K H = 1,1.1.1,06 = 1,166 Thay giá trị vừa tính vào (5.25) ta σ H = 274.1,764.0,7605 2.85034.1,166.(3, 629 + 1) = 399, MPa 47.3, 629.67,512 Xác định xác ứng suất tiếp xúc cho phép Theo (5.1) với v = 2,58 m/s < m/s, = 1, với cấp xác động học 8, chọn cấp xác mức tiếp xúc 8, cần gia công đạt độ nhám R a = 2,5 ÷1,25 µm , = 0,95, với d a < 700 mm, K xH = Khi tính xác: [σH ] = [σH ]Zv ZR K xH = 504,5.1.0,95.1 = 479 MPa Như tiếp xúc σ H = 399,4 < 479 MPa = [σ H ] thỏa điều kiện độ bền Kiểm nghiệm độ bền uốn Để đảm bảo độ bền uốn cho răng, ứng suất uốn sinh chân xác định theo công thức (5.38) (5.39): σ F1 = σF2 = Với 2T1K FεY βY F1Y b w d w1m ≤ [σ F1 ] σF1YF2 ≤ [σ F2 ] YF1 ψ bd = 0,69 tra Bảng 5.6 ta K Fβ = 1,2 Với v < 2,5 m/s, cấp xác tra Bảng 5.10, K Fα = 1,27 50 Theo (5.41) vF = δFg o v aw u δ F = 0,006 (ứng với HB2 < 350 HB thẳng không vát đầu răng, tra Bảng 5.11) theo Bảng 5.12 g o = 73 vF = 0,016.56.2,58 156, 25 = 15,168 3,629 Theo 5.40: K Fv = + vF b w d w1 15,168.47.67,51 = 1+ = 1,185 2T1K Fβ K Fα 2.85034.1, 2.1, 27 K F = K Fβ K Fα K Fv = 1,2.1,27.1,185 = 1,806 Hệ số kể đến trùng khớp Hệ số kể đến độ nghiêng Yε = 1 = = 0,578 εα 1,7288 Yβ = (răng thẳng) Hệ số dạng tra Bảng 5.14 theo số z2 = 98 tra Bảng 5.14 ta với m = 2,5 mm z1 = 27 ⇒ YF1 = 3,86 , YF2 = 3,601 YS = 1,08 − 0,0695ln(2,5) = 1,016 – hệ số kể đến ảnh hưởng độ nhám mặt lượn chân răng, thông thường YR = – hệ số xét đến kích thước bánh ảnh hưởng đến độ bền uốn, với da < 400 mm K xF = Tính xác ứng suất uốn cho phép theo công thức (5.2): 51 [σF1 ] = [σF1 ]YR YSK xF = 257,1.1,016.1 = 261,2 MPa [σF2 ] = 241,7.1.1,016.1 = 245,6 MPa Ứng suất uốn: σ F1 = 2.85034.1,806.0,578.1.3,86 = 86, MPa < 261,1 MPa = [σ F1 ] 47.67,51.2,5 σ F2 = σ F1 YF2 3,601 = 86, = 80,6 < 245,6 MPa = [σ F2 ] YF1 3,86 Như thỏa điều kiện độ bền uốn Kiểm nghiệm tải Hệ số tải K qt = Tmax = 1,8 T Kiểm nghiệm tải độ bền tiếp xúc theo công thức (5.42): σ H1max = σ H K qt = 399,4 1,8 = 535,8 MPa < 1260 MPa = [σ H ]max Kiểm nghiệm tải độ bền uốn theo công thức (5.43): σ F1max = σ F1 K qt = 86,4 1,8 = 115,9 MPa < [σ F1 ]max = 261,2 MPa σ F2max = σ F2 K qt = 80,6 1,8 = 108,1 MPa < [σ F2 ]max = 360 MPa Các thông số kích thước truyền Khoảng cách trục = 156,25 mm Môđun m = 2,5 mm Chiều rộng vành = 47 mm Tỷ số truyền u = 3,629 Góc nghiêng β=0 Số bánh = 27 = 98 Hệ số dịch chỉnh = =0 Đường kính vòng chia = 67,5 mm 52 = 245 mm Đường kính vòng đỉnh d a1 = d1 + 2m = 72,5 mm d a2 = d + 2m = 250 mm Đường kính vòng đáy d f1 = d1 − 2,5m = 61,25 mm d f = d − 2,5m = 238,78 mm Ví dụ 3: Thiết kế truyền bánh côn thẳng cấp nhanh HGT cấp bánh côn – trụ (ví dụ Chương 2) với số liệu = 6,5 kW, = 1460 v/ph, tỉ số truyền u = 2,7 Thời hạn sử dụng năm, năm làm việc 300 ngày, ngày làm việc ca, ca Sơ đồ tải trọng hình vẽ Sơ đồ tải trọng Giải Chọn vật liệu Chọn vật liệu phụ thuộc vào yêu cầu cụ thể: tải trọng lớn hay nhỏ, khả công nghệ thiết bị chế tạo vật tư cung cấp, yêu cầu kích thước Đối với HGT côn – trụ cấp chịu công suất nhỏ 53 vừa, ta nên chọn vật liệu để chế tạo bánh vât liệu nhóm I, cụ thể theo bảng 5.1, ta chọn: - Bánh dẫn: thép 45 cải thiện, đạt độ rắn HB 241 ÷ 285 có giới hạn bền σ b1 = 850 MPa , giới hạn bền chảy chọn độ rắn bánh dẫn = 250 MPa σch1 = 580 MPa - Bánh bị dẫn: thép 45 cải thiện, đạt độ rắn HB 192 ÷ 240 có giới hạn bền σ b2 = 750 MPa , giới hạn bền chảy σ ch2 = 450 MPa , chọn độ rắn bánh dẫn = 250 MPa Xác định ứng suất cho phép Theo bảng 5.2 với thép 45, cải thiện đạt độ rắn HB 180 ÷ 350 σoHlim = 2HB + 70 ; SH = 1,1 ; σoFlim = 1,8HB ; SF = 1,75 σ oHlim1 = 2HB1 + 70 = 570 MPa ; σoFlim1 = 1,8HB1 = 450 MPa σoHlim2 = 2HB2 + 70 = 540 MPa ; σoFlim2 = 1,8HB2 = 423 MPa Theo (5.7) N Ho = 30H 2,4 HB , đó: N Ho1 = 30.2502,4 = 1,7.107 ; N Ho2 = 30.2352,4 = 1,47.107 Theo (5.9) N HE = 60c∑ (Ti /Tmax ) n i t i N HE2 = 60c.n1 /u1 ∑ t i ∑ (Ti /Tmax )3 t i / ∑ t i Tổng số làm việc bánh răng: Σt i = 5.300.2.8 = 24000 N HE2 = 60.1.1460 / 2,71.24000(16.0,6 + 0,86.0,4) = 54,884.107 N HE2 > N Ho2 K HL2 = 54 Tương tự N HE1 > N Ho1 K HL1 = Như theo (5.3), sơ xác định được: [σH ] = σoHlim KHL /SH [σ H ]1 = 570.1/1,1 = 518,18 MPa [σ H ]2 = 540.1/1,1 = 490,9 MPa Bộ truyền bánh nón thẳng nên chọn [] có trị số nhỏ [] []: [σH ] = [σH2 ] = 490,9 MPa Theo (5.10) N FE = 60c∑ (Ti /Tmax )6 n iTi N FE2 = 60.1.(1460 / 2,7)(16.0,6 + 0,86.0,4) = 20,327.10 Vì N FE2 > N FO = 4.106 Tương tự N FE1 > N FO đó Bộ truyền quay chiều K FL2 = K FL1 = K FC = , theo (5.4) [σF ] = σoFlim KFC KFL /SF [σF1 ] = 450.1.1/1,75 = 257,14 MPa [σF2 ] = 423.1.1/1,75 = 241,71 MPa Ứng suất tải cho phép xác định theo (5.12) (5.14) [σH ]max = 2,8σch2 [σF1 ]max = 0,8σch1 [σF2 ]max = 0,8σch2 Chiều dài côn tính theo công thức (5.55): 55 R e = K R u + T1K Hβ / [(1 − K be )K be u[σ H ]2 ] Trong K R = 0,5K d côn thép Chọn K be = 0,25 ÷ 0,3 với K d = 100 MPa1/3 K be = 0,3 truyền bánh ( thay đổi phạm vi hẹp với u < 3) K be u 0,3.2,7 = = 0, 476 − K be − 0,3 Theo Bảng 5.19 chọn đũa, sơ đồ I, HB < 350) K Hβ = 1,18 (trục bánh côn lắp ổ – mômen xoắn trục bánh dẫn 9,55.106 P1 T1 = = 42517 n1 Tính được: R e = 50 2,7 + 42517.1,18 = 103,097 (1 − 0,3).0,3.2,7.490,92 mm Xác định thông số ăn khớp Số bánh dẫn: d e1 = Với 2R e 1+ u2 = 2.103,087 + 2,722 d e1 = 71,61 mm, u = 2,7 Với HB < 350, = 71,61 mm tra bảng (5.19) z1p = 20 z1 = 1,6z1p = 1,6.20 = 32 Đường kính trung bình môđun trung bình: d m1 = (1 − 0,5K be )d e1 = (1 − 0,5.0,3).71,61 = 60,87 mm 56 m tm = d m1 60,87 = = 1,902 z1 32 mm m te = m tm 1,902 = = 2, 23 − 0,5K be − 0,5.0,3 mm Theo Bảng 5.7 chọn m te = 2,5 mm Tính lại: m tm = m te (1 − 0,5K be ) = 2,5(1 − 0,5.0,3) = 2,125 d m1 = m tm z1 = 2,125.32 = 68 mm mm Số bánh bị dẫn: z = uz1 = 2,7.32 = 86,4 Do tỷ số truyền um = Sai số tỷ số truyền phép đề bài) chọn = 86 86 = 2,687 32 ∆u = u − um 100% = 0, 48% < 2% (sai số cho u Góc côn chia: ' ' δ = arctg(z1 / z ) = 20,409o = 20o 2435 δ = 90o − δ = 69,591o = 69o35'25' Chiều dài côn thực: R e = 0,5m te z 22 − z12 = 0,5.2,5 862 + 322 = 114,7 mm Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc Ứng suất tiếp xúc bề mặt tính theo công thức (5.63): 57 σ H = ZM ZHεZ ZM = 274 MPa1/3 2T1K H u + 0,85bd 2m1u (tra bảng 6.5) không dịch chỉnh Bộ truyền bánh nón thẳng nên theo bảng 5.8 ZH = 1,76 Hệ số trùng khớp ngang tính theo (5.66):   1   1 ε α = 1,88 − 3,  + ÷ cos β m = 1,88 − 3,  + ÷ = 1,742  32 86   z1 z    Theo (5.64) Zε = (4 − εα ) / = (4 − 1,742) / = 0,867 Theo (5.67) K H = K Hβ K Hα K Hv Với bánh côn thẳng K Hα = Vận tốc vòng tính theo công thức (5.68): v= π d m1n1 3,14.68.1460 = = 5,19 m/s 60000 60000 Chọn cấp xác theo vận tốc vòng, bảng 5.9: cấp xác Theo (6.64) vH = δ H g o v d m1 (u + 1)/u – hệ số kể đến ảnh hưởng sai số ăn khớp, tra bảng 5.11 = 0,006 – hệ số kể đến ảnh hưởng sai lệch bước bánh 2, tra bảng 5.12, = 47 (cấp xác 7) Thay trị số trên, ta được: vH = 0,006.47.5,19 68.(2,687 + 1) = 14,138 2,687 b – chiều rộng vành 58 b = K be R e = 0,3.114,7 = 34,41 mm Lấy b = 35 mm Thay trị số vào công thức (5.69) tính K Hv = + Do vH bd m1 14,138.35.68 = 1+ = 1,34 2T1K Hβ K Hα 2.42517.1,18.1 K H = 1,18.1.1,34 = 1,58 Ứng suất tiếp xúc: 2.42517.1,58 2, 687 + σH = 274.1,76.0,867 ; 426,8 MPa 0,85.35.682.2,687 ⇒ σH < [σH ] = 490,9 MPa Thỏa độ bền tiếp xúc Kiểm nghiệm độ bền uốn Để đảm bảo độ bền uốn cho răng, ứng suất uốn sinh chân tính theo công thức (5.71): σ F1 = 2T1K FεY βY FY /(0,85bdm1 mnm ) ≤ [σF ] K be u = 0, 476 Với trị số − K be tra bảng (5.19), K Fβ = 1,19 (giả sử trục bánh côn lắp ổ đũa, sơ đồ I, HB < 350) K Fα = - bánh côn thẳng K Fv - hệ số kể đến tải trọng động xuất vùng ăn khớp, tính theo công thức (5.74) K Fv = + vF bd m1 /(2T1K Fβ K Fα ) với vF = δ Fg o v d m1 (u + 1)/u – hệ số kể đến ảnh hưởng sai số ăn khớp, tra bảng 5.11 = 0,016 59 – hệ số kể đến ảnh hưởng sai lệch bước bánh 2, tra bảng 5.12, = 47 (cấp xác 7) v F = 0,016.47.5,19 K Fv = + Do 37,7.35.68 = 1,89 2.42517.1,19.1 K F = K Fβ K Fα K Fv = 1,19.1.1,89 = 2,249 với thẳng Yε = 68(2,687 + 1) = 37,7 2,687 Yβ = 1 ε α - hệ số kể đến trùng khớp răng, với – hệ số trùng khớp ngang, theo (5.66)   1   1 ε α = 1,88 − 3,  + ÷ cos β m = 1,88 − 3,  + ÷ = 1,742  32 86   z1 z    Do Yε = 1 = = 0,573 εα 1,742 Số bánh tương đương: z vn1 = z1 32 = = 34,143 cos δ cos 20, 409o z = z2 86 = = 246,616 cos δ cos 69,591o Chọn bánh không dịch chỉnh, tra bảng 6.18 ta YF1 = 3,9 ; YF2 = 3,6 σ F1 = 2.42517.2, 249.0,573.1.3,9 = 95, MPa < [σ F1 ] = 257,14 MPa 0,85.35.2,125.68 60 σ F2 = σ F1 YF2 3,6 = 95, = 88,04 MPa