đồ án: thiết kế trạm dẫn động băng tải, chương 4 pot

Chng 4:
Tính toán bộ truyền cấp nhanh (Bộ
truyền bánh răng trụ răng nghiêng)
a) Xác định sơ bộ khoảng cách trục
Khoảng cách trục a
w
đ-ợc xác định theo công thức 6.15a
3
1
2
1
11
][
.
)1(
baH
H
aw
i
KT
iKa


(mm)
Trong đó:
K
a
: Hệ số phụ thuộc vào vật liệu của cặp bánh răng
và loại răng
Ta bảng 6.5 chọn K
a

= 43
(MPa
1/3
)
T
1
: Mômen xoắn trên trục chủ động
T
1
= 74571
(Nmm)

ba
: Hệ số chiều rộng bánh răng
Tra bảng 6.6, chọn

ba
= 0,3

bd
= 0,53
ba
(i
bn
+ 1) = 0,53.0,3(3,56 + 1) =
0,73
K
H

: Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên

chiều rộng vành răng khi tính về tiếp xúc.
Theo bảng 6.7 và

bd
ta chọn theo sơ đồ 3 K
H

= 1,1
98,126
3,0.56,3.8,531
1,1.74571
).156,3.(43
3
2
1

w
a (mm)
Lấy a
w1
= 127 (mm)
b) Xác định thông số ăn khớp
+) Xác định môđun
Theo công thức 6.17 ta có
m = (0,01
0,02)a
w
= (0,01 0,02).127 = (1,27 2,54)
(mm)
Theo bảng 6.8 ta chọn m = 2

+) Xác định số răng, góc nghiêng

và hệ số dịch chỉnh x
Chọn tr-ớc = 10
0
cos = 0,9848
Theo công thức 6.31, ta có số răng bánh nhỏ
43,27
)156,3(2
9848,0.127.2
)1(
cos.2
1
1





im
a
z
w

lấy z
1
= 27
(răng)
z
2

= i.z
1
= 3,56.27 = 96,12 lấy z
2
= 96
(răng)
Tỉ số truyền thực tế là i
m
= 96/27 = 3,556
Tính lại góc

cos = m(z
1
+ z
2
)/2a
w1
= 2(27 + 96)/(2.127) = 0,969
= 14,3
0
Nh- vậy, nhờ có góc nghiêng của răng, ở đây không cần
dịch chỉnh để đảm bảo khoảng cách trục cho tr-ớc, nói khác đi
dịch chỉnh bánh răng nghiêng chỉ nhằm cải thiện chất l-ợng ăn
khớp.
c) Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc
Theo công thức 6.33, ứng suất tiếp xúc trên mặt răng làm
việc:
2
1
1

)1( 2

ww
H
HMH
dib
iKT
ZZZ




(MPa)
Trong đó:
b
w
: Chiều rộng vành răng
b
w
=
ba
.a
w
= 0,3.127 = 38,1
(mm)
Z
M
: Hệ số kể đến cơ tính vật liệu của các bánh răng
ăn khớp

Tra bảng 6.5 ta đ-ợc Z
M
= 274 (MPa
1/3
)
Z
H
: Hệ số kể đến hình dạng tiếp xúc, tính theo công
thức 6.34
twbH
Z

2sin/cos2

b
- góc nghiêng của răng trên hình trụ cơ sở, tính theo
công thức 6.35
tg

b
= cos
t
.tg
Với
t
và
tw
tính theo các công thức ở bảng 6.11, với = 20
0
theo TCVN. Đối với bánh răng nghiêng không dịch chỉnh ta

có:

t
=
tw
= arctg(tg/cos) = arctg(tg20/0,969) =
20,59
0
tg
b
= cos20,59 . tg14,3 = 0,24
b
= 13,5
0
72,159,20.2sin/5,13cos2
H
Z
Ta có:

= b
w
sin/(m.) : Hệ số trùng khớp dọc
tính theo CT 6.37


= 0,3a
w
sin/(m.) = 0,3.127.sin14,3/(2.3,14) =
1,5

= [1,88 - 3,2.(1/z
1
+ 1/z
2
)]/cos : Hệ số trùng
khớp ngang, tính theo CT 6.38b


= [1,88 - 3,2.(1/27 + 1/96)]/0,969 = 1,78
Z

: H.số kể đến sự trùng khớp của răng, tính theo
công thức 6.36c
75,078,1/1/1


Z
K
H
: Hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc, xác định
theo CT 6.39
K
H
= K
H

.K
H

.K
Hv
K
H

: Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên
chiều rộng vành răng, tra bảng 6.7 ta đ-ợc K
H

=
1,1
Theo công thức 6.40, ta xác định vận tốc vòng:
v =
d
w1
.n
1
/60000 = .2a
w1
/(i
m
+ 1).n
1
/60000
= 3,14.2.127/(3,556 + 1).507/60000 = 1,48
(m/s)
d
w
= 2a
w1

/(i
m
+ 1) = 2.127/(3,556 + 1) = 55,8 (mm)
K
H

: Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho
các đôi răng đồng thời ăn khớp, tra bảng 6.14 ta
đ-ợc K
H

= 1,13
K
Hv
: Hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng
ăn khớp, tinh theo công thức 6.41
015,1
13,1.1,1.74571.2
8,55.1,38.29,1
1
2

1
1


HH
wwH
Hv
HKT

dbv
K
Trong đó : 29,1
556,3
127
.48,1.73.002,0
1
0

bn
w
HH
i
a
vgv

(m/s)

H
là hệ số kể đến ảnh h-ởng của các sai số ăn
khớp, tra bảng 6.15 ta đ-ợc
0,002
H


0
73
g

tra theo bảng 6.16, là hệ số kể đến ảnh

h-ởng của sai lệch các b-ớc răng 1 và 2.
K
H
= 1,1.1,13.1,015 = 1,26
5,503
8,55.556,3.1,38
)1556,3(26,1.74571.2
.75,0.72,1.274
2



H

(MPa)
Tính chính xác ứng suất tiếp xúc cho phép
Theo công thức 6.1, với v = 1,52 (m/s) < 5 (m/s)
Z
v
= 1
Với cấp chính xác động học là 9, ta chọn cấp chính xác về
mức tiếp xúc là 8, khi đó cần gia công độ nhám R
a
= 2,5
1,24 m, do đó Z
R
= 0,95
Với d
a
< 700 mm nên K

xH
= 1
Theo công thức 6.1 và 6.1a ta có:
[

H
] = [
H
].Z
v
.Z
R
.Z
xH
= 531,8.1.0,95.1 = 505,21
(MPa)
Nh- vậy,

H
< [
H
], nh-ng chênh lệch này nhỏ do đó có thể
giảm chiều rộng răng:
b
w
=
ba
.a
w
.(

H
/[
H
])
2
= 0,3.127.(503,5/505,21)
2
= 37,8
(mm)
Ta chọn b
w
= 38 (mm).
d) Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn
Theo công thức 6.43 và 6.44 ta có

F1
= 2T
1
K
F
Y

Y

Y
F1
/(b
w
d
w1

m)
(MPa)

F2
=
F1
.Y
F2
/Y
F1
(MPa)
Trong đó:
T
1
= 74571: Mô men xoắn trên bánh chủ động, (Nmm)
m = 2 : Mô đun pháp tuyến, (mm)
b
w
= 38 : Chiều rộng vành răng, (mm)
d
w1
= 55,8 : Đ-ờng kính vòng lăn bánh chủ động, (mm)
Y

= 0,56 : Hệ số kể đến sự trùng khớp của răng, Y

=
1/

Y

= 0,898: Hệ số kể đến độ nghiêng của răng, Y

= 1 -
/140
Y
F1
, Y
F2
: Hệ số dạng răng của bánh 1
K
F
: Hệ số tải trọng khi tính về uốn
Số răng t-ơng đ-ơng:
z
v1
= z
1
/cos
3
= 27/cos
3
14,3 = 30
z
v1
= z
1
/cos
3

= 100/cos
3
14,3 = 110
Tra bảng 6.18 ta đ-ợc:
Y
F1
= 3,8 ; Y
F2
= 3,6
Theo công thức 6.45 ta có
K
F
= K
F

.K
F

.K
Fv
Trong đó:
K
F

: Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên
chiều rộng vành răng, tra bảng 6.7 ta đ-ợc K
F

=
1,2

K
F

: Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho
các đôi răng đồng thời ăn khớp khi tính về uốn, tra
bảng 6.14 với vận tốc vòng v = 1,52 m/s < 2,5 m/s
và cấp chính xác 9
K
F

= 1,37
Theo công thức 6.47
87,3
556,3
127
.48,1.73.006,0
1
0

bn
w
FF
i
a
vgv

(m/s)
Trong đó:

F

là hệ số kể đến ảnh h-ởng của các sai số ăn khớp, tra
bảng 6.15 ta đ-ợc

F
= 0,006
0
73
g

tra theo bảng 6.16, là hệ số kể đến ảnh h-ởng của
sai lệch các b-ớc răng 1 và 2.
03,1
37,1.2,1.74571.2
8,55.1,38.87,3
1
2

1
1


FF
wwF
Fv
HKT
dbv
K
K
F
= 1,37.1,2.1,03 = 1,7

Thay các số liệu vào 6.43 và 6.44 ta đ-ợc

F1
= 2.74571.1,7.0,56.0,898.3,8/(37.55,8.2) = 117,3
(MPa)

F2
= 117,3.3,6/3,8 = 111,2
(MPa)
Với m = 2
Y
S
= 1,08 - 0,0695ln(2) = 1,03; Y
R
= 1 (bánh
răng phay); K
xF
= 1 (d
a
< 400mm)
Do đó, theo công thức 6.2 và 6.2a ta có:
[

F1
] = [
F
]
1
.Y
R

.Y
S
.Y
xF
= 252.1.1,03.1 = 259,56
(MPa)
[

F2
] = [
F
]
2
.Y
R
.Y
S
.Y
xF
= 236,5.1.1,03.1 = 243,6
(MPa)
Nh- vậy

F1
< [
F1
] và
F2
< [
F2

] nên bài toán đ-ợc thỏa mãn.
e) Kiểm nghiệm răng về quá tải
Theo công thức 6.48, với K
qt
= T
max
/T = 1,4:

Hmax
=
H
.
qt
K = 503,5. 4,1 = 595,75 < [
H
]
max
= 1260
(MPa)
Theo công thức 6.49

F1max
=
F1
.K
qt
= 117,7.1,4 = 164,78 < [
F
]
1max

= 464
(MPa)

F2max
=
F2
.K
qt
= 111,2.1,4 = 155,68 < [
F
]
1max
= 360
(MPa)
Vậy điều kiện về quá tải thỏa mãn. Do đó ta chấp nhận kết
quả trên.
g) Các thông số và kích th-ớc bộ truyền
Khoảng cách trục a
w1
= 127 mm
Mô đun pháp m = 2 mm
Chiều rộng vành răng b
w
= 38 mm
Tỉ số truyền i
bn
= 3,556
Góc nghiêng của răng
= 14,3
0

Số răng bánh răng z
1
= 27 răng ; z
2
= 96 răng
Hệ số dịch chỉnh x
1
= 0 ; x
2
= 0
Theo các công thức trong bảng 6.11, tính đ-ợc:
Đ-ờng kính vòng chia d
1
= 55,7 mm ; d
2
= 198,2 mm
Đ-ờng kính đỉnh răng d
a1
= 59,7 mm ; d
a2
= 202,2
mm
Đ-ờng kính đáy răng d
f1
= 50,3 mm ; d
f2
= 193,2
mm