Đang tải... (xem toàn văn)
Theo mẫu máy DMU 60T: bộ truyền bánh răng côn được dùng để lắp đầu phay đứng có hướng vuông góc với trục chính nằm ngang. Bộ truyền bánh răng côn có tỉ số truyền i = 1, mô đun = 2,5, các thông số đầu vào để tính toán bộ truyền bánh răng côn của cụm trục chính: N = 13 kw; n = 1498 vòngphút. 1. XÁC ĐỊNH CÁC ỨNG SUẤT CHO PHÉP: 1.1. Chọn vật liệu: Do không có yêu cầu gì đặc biệt và theo quan điểm thống nhất hoá trong thiết kế, ở đây chọn vật liệu của các bánh răng là như nhau, cụ thể theo bảng 6.1 TKHDĐCK I , chọn: Thép 25XT(có các thành phần hoá học chủ yếu như sau: %C = 0.25 % %Cr = 1.0% %Mn = 1.0 % %Ti = 1.0% và các chất khác). Phương pháp nhiệt luyện: Thấm Cácbon, Nitơ và tôi đạt độ rắn: Độ rắn: 57 63 HRC Giới hạn bền: b = 1150 MPa. Giới hạn chảy: ch = 950 MPa. I.2. Xác định ứng suất cho phép: Ứng suất tiếp xúc cho phép H và ứng suất tiếp xúc cho phép H được xác định theo công thức(6.1 – TKHDĐCK I ): H = .ZR.ZV.KxH.KHL. F = .YR.YS.KxF.KHL.KFc. Trong đó các thông số được xác định như sau: 0Hlim và 0Flim: ứng suất tiếp xúc cho phép và ứng suất uốn cho phép ứng với chu kì cơ sở, trị số của chúng cho theo bảng 6.2. 0Hlim1=0Hlim2= 23HRC = 23.60 = 1380 (MPa) và 0Flim1= 0Flim2= 750 MPa (với 60HRC) SH và SF: hệ số an toàn tra theo bảng 6.2 –TKHDĐCK I , ta có: SH = 1,2 và SF = 1,55. ZR: hệ số kể đến độ nhám của bề mặt răng. Zv: hệ số kể đến ảnh hưởng của vận tốc vòng. KxH: hệ số xét đến ảnh hưởng của kích thước răng. Khi tính toán sơ bộ thì ZR. Zv. KxH = 1 YZ: hệ số kể đến độ nhám của bề mặt chân răng. YS: hệ số kể đến độ nhậy của vật liệu đối với tập trung ứng suất. KxF: hệ số xét đến ảnh hưởng của kích thước răng đến độ bền uốn. Khi tính toán sơ bộ thì YZ.YS. KxF = 1 KFC: hệ số xét đến ảnh hưởng của tải, KFC = 1 khi tải đặt ở một phía(bộ truyền quay một chiều) và KFC = 0,7 0,8 khi đặt tải hai phía(dùng 0,8 khi HB > 350). KFC = 0,8 KHL và KFL: hệ số xét đến ảnh hưởng của thời gian phục vụ và chế độ tải trọng của bộ truyền được xác định theo công thức sau:
Tính toán truyền bánh côn Theo mẫu máy DMU 60T: truyền bánh côn đợc dùng để lắp đầu phay đứng có hớng vuông góc với trục nằm ngang Bộ truyền bánh côn có tỉ số truyền i = 1, mô đun = 2,5, thông số đầu vào để tính toán truyền bánh côn cụm trục chính: N = 13 kw; n = 1498 vòng/phút Xác định ứng suất cho phép: 1.1 Chọn vật liệu: Do yêu cầu đặc biệt theo quan điểm thống hoá thiết kế, chọn vật liệu bánh nh nhau, cụ thể theo bảng 6.1 TKHDĐCK I , chọn: Thép 25XT(có thành phần hoá học chủ yếu nh sau: %C = 0.25 % %Cr = 1.0% %Mn = 1.0 % %Ti = 1.0% chất khác) Phơng pháp nhiệt luyện: Thấm Cácbon, Nitơ đạt độ rắn: - Độ rắn: 57 ữ 63 HRC - Giới hạn bền: b = 1150 MPa - Giới hạn chảy: ch = 950 MPa I.2 Xác định ứng suất cho phép: ứng suất tiếp xúc cho phép [H] ứng suất tiếp xúc cho phép [H] đợc xác định theo công thức(6.1 TKHDĐCK I ): H0 lim ZR.ZV.KxH.KHL [H] = SH F0 lim [F] = SF - - - YR.YS.KxF.KHL.KFc Trong thông số đợc xác định nh sau: 0Hlim 0Flim: ứng suất tiếp xúc cho phép ứng suất uốn cho phép ứng với chu kì sở, trị số chúng cho theo bảng 6.2 0Hlim1=0Hlim2= 23HRC = 23.60 = 1380 (MPa) 0Flim1= 0Flim2= 750 MPa (với 60HRC) SH SF: hệ số an toàn tra theo bảng 6.2 TKHDĐCK I , ta có: SH = 1,2 SF = 1,55 ZR: hệ số kể đến độ nhám bề mặt Zv: hệ số kể đến ảnh hởng vận tốc vòng KxH: hệ số xét đến ảnh hởng kích thớc Khi tính toán sơ ZR Zv KxH = YZ: hệ số kể đến độ nhám bề mặt chân YS: hệ số kể đến độ nhậy vật liệu tập trung ứng suất KxF: hệ số xét đến ảnh hởng kích thớc đến độ bền uốn Khi tính toán sơ YZ.YS KxF = KFC: hệ số xét đến ảnh hởng tải, KFC = tải đặt phía(bộ truyền quay chiều) KFC = 0,7 ữ 0,8 đặt tải hai phía(dùng 0,8 HB > 350) KFC = 0,8 KHL KFL: hệ số xét đến ảnh hởng thời gian phục vụ chế độ tải trọng truyền đợc xác định theo công thức sau: KHL = mH N HO KFL = N HE mF N FO N FE Trong đó: + mH mF: bậc đờng cong mỏi thử tiếp xúc uốn; m H = mF = HB > 350 + NHO: số chu kỳ thay đổi ứng suất sở thử tiếp xúc; NHO = 30.HB2,4 = 30.6052,4 = 142,3.106 + NFO: số chu kỳ thay đổi ứng suất sở thử uốn; N FO = 4.106, tất loại thép + NHE NFE: số chu kỳ thay đổi ứng suất tơng đơng; coi truyền chịu tải trọng tĩnh; NHE = NFE = 60.c.n.t o c : số lần ăn khớp vòng quay;c = 1; o n : số vòng quay phút; ntốc độ cao = 1498 vòng/phút; ntốc độ thấp = 542 vòng/phút; o t : tổng số bánh xét: t = 54 000 h; NHE tốc độ cao = NFE = 60.c.n.t = 60.1.998.54000 = 4854.106 > NHO NHE tốc độ thấp = NFE = 60.c.n.t = 60.1.165.54000 = 1756.106 > NHO theo TKHDĐCK I chọn: NHE = NHO (khi NHE > NHO) NFE = NFO (khi NFE > NFO) KHL = KFL = Từ thông số ta tính đợc [H] [F]: H0 lim [H] = KHL = 1380 = 1150 MPa 1,2 SH F0 lim [F] = KFC.KFL SF = 750 1.0,8 = 1,75 342,86 MPa Tính truyền bánh côn thẳng: 2.1 Xác định chiều dài côn đờng kính chia ngoài: Chiều dài côn đờng kính chia bánh côn chủ động đợc xác định theo độ bền tiếp xúc, công thức 6.52a TKHDĐCK I, nh sau: Re =KR u + 1.3 - - T1 K H (1 K be ) K be u.[ H ] Trong đó: KR = 0.5Kd hệ số phụ thuộc bánh loại Với truyền động bánh côn thẳng thép, Kd = 100 MPa1/3; KR = 50 KH - hệ số kể đến phân bố không tải trọng chiều rộng vành côn, tra bảng 6.21; giá trị K H Hình : Sơ đồ tính toán bánh côn phụ thuộcvào giá trị Kbe = 0,3 tỉ số truyền u =1; KH = 1,16 ứng với giá trị - - K be u K be = 0,17( chọn 0,2); Kbe hệ số chiều rộng vành răng, K be = b/Re = 0,250,3 (trị số nhỏ dùng u > 3, trị số lớn dùng u 3); Kbe = 0,3; T1 Mômen xoắn trục bánh chủ động, Nmm; Mômen xoắn lớn truyền dẫn qua đờng truyền tốc độ thấp: T = 9,55.106.13.0,96.0,982/(1498/2,45452.1,125) = 517889 Nmm [H] ứng suất tiếp xúc cho phép; [H] = Re = KR u + 1.3 T1 K H (1 K be ) K be u.[ H ] 1150 MPa = 50 + 1.3 517889.1,16 = 91,45 mm (1 0,3).0,3.1.1150 2.2 Xác định thông số ăn khớp: Số bánh nhỏ: de1 = 2Re/ + u = 129,33 mm, tra bảng 6.22 TKHDĐCK I kết hợp với máy tham khảo đợc z1p = 34 Với H1 H2 > 45 HRC ta chọn z1 = z1p = 34 Đờng kính trung bình môđun trung bình: dm1 = (1 0,5.Kbe)de1 = (1 0,5.0,3).129,33 = 109,93 mm mtm = dm1/z1 = 109,33/34 = 3.215 Theo công thức 6.56, ta có: Với bánh côn thẳng: mte = mtm/(1 0,5.Kbe) = 3,215/(1 0,5.0,3) = 3.676, chọn theo dãy tiêu chuẩn, bảng 6.8 TKHDĐCK I kết hợp với máy tham khảo , lấy trị số mte = 2,5, đó: mtm = mte/(1 0,5.Kbe) = 2,5/(1 0,5.0,3) = 2,94 z1 = dm1/ mtm = 109,33/2,94 = 37.1 lấy theo máy nghiên cứu z1 = 34 răng; Số bánh lớn: z2 = u.z1 = 1.34 = 34 răng; Xác định lại tỉ số truyền: u = z2/ z1= 34/34 = 1; Góc côn chia: = arctg(z1/z2) = arctg(34/34) = 450 = 90 - = 450 Đờng kính trung bình bánh nhỏ dm1 = z1.mtm = 34.2,94 = 99,96 mm 2.3 Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc: Theo công thức (6.58) TKHDĐCK I: H = ZM.ZH.Z 2.T1 K H u + [H] 0,85.b.d m21 u Trong đó: ZM Hệ số kể đến tính vật liệu bánh ăn khớp, trị số Z M đợc tra bảng 6.5 TKHDĐCK I, ZM = 274 MPa1/3; ZH Hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc, trị số Z H tra bảng 6.12 với lu ý truyền bánh côn thờng dùng dịch chỉnh không dịch chỉnh m = ; ZH = 1,76; Z - Hệ số kể đến trùng khớp đợc xác định theo công thức sau: Z = KH - = 1,692 = 0,877 Với - hệ số trùng khớp ngang tính theo công thức; = [1,88 3,2(1/z1 + 1/z2)]cosm = [1,88 3,2(1/34 + 1/34)]cos00 = 1,692 Hệ số tải trọng tính tiếp xúc; KH = KH.KH.KHv = 1,16.1.1,04 = 1,2 Với: KH hệ số kể đến phân bố không tải trọng chiều rộng vành tra bảng 6.21 - TKHDĐCK I ; KH = 1,16; KH hệ số kể đến phân bố không tải trọng cho đôi đồng thời ăn khớp; với bánh côn thẳng KH =1; KHv Hệ số kể đến tải trọng động xuất vùng ăn khớp, tính theo công thức: b.d m1 16,76.27,44.99.96 KHv = + =1+ = 1,04 2.T1 K H K H Trong đó: 2.517889.1,16.1 d m1 ( u + 1) 99,96.(1 + 1) = 0,014.73.1,16 = 16.76 u d m1 n1 99,96.1498 1,125.2,45,45 v= = = 1.16 m/s 60.1000 60.1000 = H.go.v Với: - ( ) H, go: đợc tra bảng 6.15 6.15 - TKHDĐCK I; H = 0,014, go =73; T1 Giá trị mômen xoắn trục bánh chủ động; T1 = 9,55.106N/n = 9,55.106.13.0,96.0,982/(1498/2,45452.1,125) = 517889 Nmm b = Kbe.Re chiều rộng vành răng; b = 0,3.91,45 = 27,44 [H] ứng suất tiếp xúc cho phép MPa, đợc xác định từ trớc, [H] = 1150 H = ZM.ZH.Z 2.T1 K H u + 2.517889.1,2 12 + = 274.1,76.0,877 =1161.49 MPa 0,85.b.d m21 u 0,85.27,44.99,96 2.1 H [H] = 1150 MPa Ta khắc phục cách tăng chiều rộng b theo công thức sau đây: b = Kbe.Re(H/[H])2 = 0,3.91,45.(1161,49/1150)2 = 27,98; 2.4 Kiểm nghiệm độ bền uốn: Tơng tự truyền bánh trụ, điều kiện bền uốn bánh côn đợc viết nh sau: F1 = 2.T1 K F Y Y YF 0,85.b.mtm d m1 [F1] F2 = F1.YF2/YF1 [F2] Trong đó: T1 Mômen xoắn trục bánh chủ động; T1 = 9,55.106N/n = 9,55.106.13.0,96.0,982/(1498/2,45452.1,125) = 517889 Nmm mnm Môđun pháp trung bình( bánh côn thẳng mnm = mtm) mtm = mte/(1 0,5.Kbe) = 2,5/(1 0,5.0,3) = 2,94 b Chiều rộng vành răng; b = Kbe.Re = 0,3.91,45 = 27,44 dm1 - Đờng kính trung bình bánh chủ động; dm1 = z1.mtm = 34.2,94 = 99,96 Y - Hệ số trùng khớp ngang; Y = 1/ = 1/1,74 = 0,575; Y - Hệ số kể đến độ nghiêng răng; Y = 1- n0/140 = YF1, YF2 - Hệ số dạng tra bảng 6.18 TKHDĐCK I theo số tơng đơng zvn tính theo công thức 6.53a 6.34b Nếu dịch chỉnh chọn x theo bảng 6.20 TKHDĐCK I theo công thức 6.50 x2 = - x1 = 0;(zvn = 48) YF1 = YF2 = 3,65; KH Hệ số tải trọng tính uốn; KF = KF.KF.KFv =1,25.1.1,05 = 1,31 Với: - KF - Hệ số kể đến phân bố không tải trọng vành răng, tra bảng 6.21; KF = 1,25; - KF - Hệ só kể đến phân bố không tải trọng cho đôi đồng thời ăn khớp, tra bảng 6.14, với bánh côn thẳng KF = 1; - KFv Hệ số kể đến tải trọng động xuất vùng ăn khớp tính theo công thức ( tơng tự nh tính tiếp xúc): F b.d m1 19,15.27,98.99,96 KFv = + =1+ = KFv =1,05 2.T1 K F K F Trong đó: 2.517889.1,25.1 d m1 ( u + 1) 99,96.(1 + 1) = 0,016.73.1,16 = 19,15 u d m1 n1 99,96.1498 1,125.2,45,45 v= = = 1.16 m/s 60.1000 60.1000 = F.go.v Với: ( ) H, go: đợc tra bảng 6.15 6.15 - TKHDĐCK I; H = 0,014, go =73; F1 = 2.T1 K F Y Y YF 0,85.b.mtm d m1 = 2.517889.1,31.0,575.1.3,65 = 407 [F1] = 342,86 MPa 0,85.27,98.2,94.99,96 Ta khắc phục cách tăng chiều rộng b lên b = 35 (có tham khảo máy chuẩn); F1 = 2.T1 K F Y Y YF 0,85.b.mtm d m1 = 2.517889.1,31.0,575.1.3,65 = 325,72 [F1] = 342,86 MPa 0,85.35.2,94.99,96 Cặp bánh đủ bền uốn 2.5 Kiểm nghiệm độ bền tải: Tơng tự nh kiểm nghiệm cặp bánh trụ thẳng ta có: Khi làm việc bánh bị tải ( thí dụ lúc mở máy, hãm máy v.v.) với hệ số tải Kqt = Tmax/T = 1, T mômen xoắn danh nghĩa, T max momem xoắn tải Vì cần kiểm nghiệm tải dựa vào ứng suất uốn cực đại Để tránh biến dạng d hoặc biến dạng dòn bề mặt, ứng suất cực đại Hmax không đợc vợt giá trị cho phép: Hmax = H K qt [Hmax] = 2520 Trong đó: H đợc xác định theo công thức 6.33 TKHDĐCK I [Hmax] theo công thức 6.13 TKHDĐCK I [Hmax] = 40HRC = 40.63 = 2520 Đồng thời để tránh biến dạng d phá hỏng tĩnh mặt lợn chân ứng suất uốn cực đại Fmax mặt lợn không đợc vợt giá trị cho phép: Hmax = F.Kqt [Fmax] = 2660 Trong đó: F đợc xác định theo công thức 6.43 6.44 TKHDĐCK I [Hmax] theo công thức 6.14 TKHDĐCK I [Fmax] = 2,8.ch = 2,8.950 = 2660 2.6 Xác định kích thớc hình học: Thông số Chiều dài côn Chiều rộng vành Chiều dài côn trung bình Đờng kính chia Góc côn chia (lăn) Đờng kính đỉnh Đờng kính trung bình Môđun vòng trung bình Môđun pháp trung bình Kí hiệu Re b Rm de dae dm mtm mnm Công thức Khái niệm tính toán ổ lăn theo Mechanical Destop 4.0 Khái niệm: Theo Cơ sở thiết thiết kế máy có hai kiểu tính toán ổ lăn Kiểu tính phụ thuộc vào dạng tải trọng tác dụng: Tính theo khả tải tĩnh tính theo khả tải động: - Tính theo khả tải động đợc thực với ổ quay nhanh Kết tuổi thọ tính triệu vòng quay Nó tuổi thọ tơng ứng với xác xuất làm việc không hỏng 90%, ổ lăn xác xuất hỏng thông dụng với điều kiện làm việc thông thờng - Tính theo khả tải tĩnh đợc thực trờng hợp ổ chịu tác dụng tải trọng đứng yên, thực chuyển động lắc chịu tải trọng với số vòng quay thấp ( n < 10) Kết tính hệ số an toàn tĩnh Phơng pháp chọn ổ lăn: Ta phân biệt hai phơng pháp tính toán ổ lăn nh sau: - ổ lăn đợc tính toán riêng - ổ lăn đợc tính trình chèn ổ vào ngõng trục Tính toán theo Shaft Generator đợc yêu cầu ổ lăn đợc chèn vào chi tiết ghép vẽ lắp lên trục Tính toán ổ lăn: Tính toán ổ lăn trình chèn ổ lên trục: Tính khả tải chèn ổ lên trục: