Bài giảng Chi tiết máy - Chương 4: Tính toán và thiết kế bộ truyền xích

Nội dung text: Bài giảng Chi tiết máy - Chương 4: Tính toán và thiết kế bộ truyền xích

1. 2. THÔNG SỐ VÀ QUAN HỆ HÌNH HỌC 2. THÔNG SỐ VÀ QUAN HỆ HÌNH HỌC Quan hệ hình học a, z1, z2, p, x d2 δ/2 π(d + d ) (d − d )2 L ≈ 2a + 1 2 + 2 1 1 2 4a α d1 z + z 2a (z − z )2 x ≈ 1 2 + + 2 1 2 p 4π 2a a 2 2 p ⎡ z + z ⎛ z + z ⎞ ⎛ z − z ⎞ ⎤ a ≈ ⎢x − 1 2 + ⎜ x − 1 2 ⎟ − 2⎜ 2 1 ⎟ ⎥ 4 ⎢ 2 2 π ⎥ a : khoảng cách trục ⎣ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠ ⎦ 1 2 2. THÔNG SỐ VÀ QUAN HỆ HÌNH HỌC 3. CƠ HỌC TRUYỀN ĐỘNG XÍCH 3.1. Tải trọng tác dụng trong bộ truyền a xác định từ điều kiện α > 120o min 1 Khi chưa làm việc a > d2 − d1 Lực căng Fo = kfqma.g kf - Hệ số phụ thuộc vào độ võng của xích Chọn a = (30 ÷ 50)p xích làm việc ổn định nhất Khi làm việc truyền momen xoắn T Giảm a một lượng Δa để ko bị căng Lực vòng: 2.T Ft = Δa = (0.002 ÷ 0.004)a d 3 4
2. 3. CƠ HỌC TRUYỀN ĐỘNG XÍCH 3. CƠ HỌC TRUYỀN ĐỘNG XÍCH 3.1. Tải trọng tác dụng trong bộ truyền 3.1. Tải trọng tác dụng trong bộ truyền F1 - Lực căng trên nhánh chủ động. Lực ly tâm -> lực căng phụ 2 Fv = qmv F2 - Lực căng trên nhánh bị động. Khi làm việc Điều kiện cân bằng đĩa xích • Nhánh bị động (trùng): F2 = Fo + Fv Ft = F1 - F2 • Nhánh chủ động (căng): F1 = Ft + F2 5 6 3. CƠ HỌC TRUYỀN ĐỘNG XÍCH 3. CƠ HỌC TRUYỀN ĐỘNG XÍCH 3.1. Tải trọng tác dụng trong bộ truyền 3.2. Vận tốc và tỷ số truyền Lực tác dụng lên trục Vận tốc trung bình của xích do lực vòng Ft và trọng lượng của xích gây ra zpn v = Fr = kxFt 60000 z pn z pn v = v = 1 1 = v = 2 2 1 60000 2 60000 kx hệ số kể đến trọng lượng xích (phụ thuộc góc nghiêng) Tỷ số truyền trung bình n z u = 1 = 2 n2 z1 7 8
3. 3. CƠ HỌC TRUYỀN ĐỘNG XÍCH 3. CƠ HỌC TRUYỀN ĐỘNG XÍCH 3.2. Vận tốc và tỷ số truyền Xích ăn khớp với răng đĩa xích theo hình đa giác ⇒ Tỷ số truyền thay đổi Xét tại thời điểm (trên bánh dẫn) Vận tốc bản lề A, phân thành 2 thành phần A đang ăn khớp, d - dọc theo nhánh xích vx ω1 1 vx1 = cos β1 B sắp sửa vào ăn khớp 2 với răng C ω1d1 - vuông góc với nhánh xích vy v = sin β y1 2 1 9 10 3. CƠ HỌC TRUYỀN ĐỘNG XÍCH 3.2 VẬN TỐC VÀ TỶ SỐ TRUYỀN vx1 lớn nhất khi β1 = 0 và nhỏ nhất khi β1 = ± ϕ1/2 ⎛ ϕ1 ϕ1 ⎞ β 1 = ⎜ − ; + ⎟ -> v thay đổi ⎝ 2 2 ⎠ x1 11 12
4. 3.2 VẬN TỐC VÀ TỶ SỐ TRUYỀN 3.2 VẬN TỐC VÀ TỶ SỐ TRUYỀN Tương tự trên đĩa bị động Bỏ qua biến dạng => vx1 = vx2 ω d v = 2 2 cos β x2 2 2 ω d ω d ⎛ ϕ2 ϕ2 ⎞ 1 1 2 2 β2 = ⎜− ;+ ⎟ cos β1 = cos β2 ⎝ 2 2 ⎠ 2 2 vx2 lớn nhất khi β2 = 0 và nhỏ nhất khi β2 = ± ϕ2/2 ω1 d2 cos β2 Tỷ truyền tức thời ut = = ω2 d1 cos β1 13 14 DK4023_C003.fm Page 43 Wednesday, August 17, 2005 10:17 AM 3.2 VẬN TỐC VÀ TỶ SỐ TRUYỀN Chain Design Considerations, Construction, and Components 43 Nhận xét: z giảm -> ϕ tăng -> u dao động lớn z giảm -> vy max tăng FIGURE 3-2 Chordal action. 15 16 tension from chordal action is one of the factors that is used in setting chain drive ratings at high speeds. Vibration Chain vibration can cause very large increases in chain tensile loading if the vibration occurs at or near the natural frequency of the chain. The added tension from vibration can sometimes be as large as the nominal tensile load. Here again, any varying tensile load from vibration will be added to the nominal tensile load. The natural frequency of the system should be calculated when necessary, as suggested in later chapters. Then, if a possible problem with vibration is found, the system should be redesigned to avoid the natural frequency. CHAIN STRENGTH General A chain used in a drive or conveyor may be subjected to some, or all, of the tensile loads that were described earlier. So the chain must have adequate tensile strength properties to withstand the wide range of tensile loads that may be imposed on it. The main strength properties that a chain may need are discussed below. Ultimate Tensile Strength The ultimate tensile strength of a chain is the highest load that the chain can withstand in a single application before breaking. All chains must have a certain minimum ultimate tensile strength to be of any use. Yield strength and fatigue strength are some fraction of the ultimate tensile strength. But neither fatigue nor yield strength is a fixed fraction of ultimate tensile strength. The main value of a specification for minimum ultimate tensile strength is to indicate that all of the parts have been produced and processed correctly, and to ensure that the chain has been assembled properly. The ultimate tensile strength should not be used to select a chain for a drive or a conveyor. The maximum allowable working load of a particular chain is the term that should be used for © 2006 by American Chain Association
5. 3.2 VẬN TỐC VÀ TỶ SỐ TRUYỀN 4. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN XÍCH ✓Thành phần vy gây nên va đập giữa bản 4.1 Các dạng hỏng lề xích và răng đĩa -> tiếng ồn và gây hỏng Mòn bản lề xích. 2 3 Tổn thất động năng E ∼ n1 p ✓Vận tốc xích thay đổi -> gia tốc -> tải trọng động q a.n2 p F ≈ m 1 d 180.000 17 18 4. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN XÍCH 4. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN XÍCH 4.1 Các dạng hỏng 4.1 Các dạng hỏng Mòn bản lề Mòn bản lề Càng bị mòn, xích ăn Δp Δd = khớp càng xa tâm đĩa π sin => tuột xích z Mòn => bị đứt xích 19 20
6. 4. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN XÍCH 4. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN XÍCH 4.4.1 Các dạng hỏng 4.4.1 Các dạng hỏng Các phần tử xích bị hỏng do mỏi Các phần tử xích bị hỏng do mỏi Khi làm việc lực trên 2 nhánh khác nhau Hỏng vì mỏi thường chỉ xảy ra với bộ truyền chịu Khi vào khớp có va đập giữa bản lề và răng đĩa tải lớn, vận tốc cao, làm việc trong hộp kín (bôi => ứng suất trên các phần tử xích thay đổi => trơn tốt nên ít mòn) hỏng do mỏi Ngoài ra: do làm việc quá tải xích bị đứt 21 22 4. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN XÍCH 4.4.2 TÍNH XÍCH VỀ ĐỘ BỀN MÒN 4.4.1 Các dạng hỏng - Chưa có phương pháp tính chính xác độ bền mòn của chi tiết. - Áp suất là nhân tố chủ yếu gây mòn của xích Trong các dạng hỏng trên, mòn bản lề là dạng p ≤ [p ] hỏng nguy hiểm hon cả, và là nguyên nhân chủ o o yếu làm mất khả năng làm việc của bộ truyền Ft ≤ [ po ] xích. A F : lực vòng => chỉ tiêu tính toán cơ bản của bộ truyền xích t A: diện tích tính toán A 0.28p2 là tính về độ bền mòn. ≈ [po]: áp suất cho phép, xác định bằng thực nghiệm 23 24
7. 4.4.2 TÍNH XÍCH VỀ ĐỘ BỀN MÒN 4.4.2 TÍNH XÍCH VỀ ĐỘ BỀN MÒN Do đi u ki n làm vi c khác đi u ki n thí nghi m, đ xét ề ệ ệ ề ệ ệ ể K = KđKaKoKđcKbKc đến ảnh hưởng này, đưa vào công thức hệ số sử dụng K Ka : hệ số kể đến ảnh hưởng của khoảng cách trục KF t [ p ] a lớn -> số lần ăn khớp với đĩa xích trong 1 đơn K = KđKaKoKđcKbKc ≤ o A vị thời gian giảm -> độ mòn giảm Kđ : hệ số xét đến tính chất của tải trọng ✓a= (30 ÷ 50)p Ka =1 ✓tải trọng tĩnh Kđ =1 a 50p Ka = 0.8 25 26 4.4.2 TÍNH XÍCH VỀ ĐỘ BỀN MÒN 4.4.2 TÍNH XÍCH VỀ ĐỘ BỀN MÒN K = KđKaKoKđcKbKc K = KđKaKoKđcKbKc K : hệ số kể đến ảnh hưởng vị trí bộ truyền o Kđc : hệ số kể đến khả năng điều chỉnh β: góc của bộ truyền so với phương ngang xích o ✓ β ≤ 60 Ko =1 ✓di chuyển 1 trong 2 đĩa Kđc = 1 ✓ β > 60o K = 1.25 o ✓con lăn căng xích Kđc = 1.1 ✓ko điều chỉnh được Kđc = 1.25 27 28
8. 4.4.2 TÍNH XÍCH VỀ ĐỘ BỀN MÒN 4.4.2 TÍNH XÍCH VỀ ĐỘ BỀN MÒN K = KđKaKoKđcKbKc K = KđKaKoKđcKbKc Kđc : hệ số kể đến khả năng điều chỉnh xích Kb : hệ số kể đến ảnh hưởng của bôi trơn ✓di chuyển 1 trong 2 đĩa Kđc = 1 ✓Bôi trơn nhỏ giọt Kb = 1 ✓con lăn căng xích Kđc = 1.1 ✓Bôi trơn định kỳ Kb = 1.5 ✓ko điều chỉnh được Kđc = 1.25 ✓Bôi trơn liên tục Kb = 0.8 29 30 4.4.2 TÍNH XÍCH VỀ ĐỘ BỀN MÒN 4.4.2 TÍNH XÍCH VỀ ĐỘ BỀN MÒN K = KđKaKoKđcKbKc Kx : hệ số xét đến số dãy xích Kc : hệ số kể đến mức độ làm việc liên tục, ✓1 dãy Kx = 1 phụ thuộc số ca ✓2 dãy Kx = 1.7 ✓Làm việc 1 ca Kc = 1 ✓3 dãy Kx = 2.5 ✓Làm việc 2 ca Kc = 1.25 ✓Làm việc 3 ca Kc = 1.45 31 32
9. 4.4.2 TÍNH XÍCH VỀ ĐỘ BỀN MÒN 4.4.3 CÁC BƯỚC THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN XÍCH b1. Chọn loại xích [ p ]A Ft v [ po ]Av [ po ]A z1 pn1 F ≤ o ≤ P ≤ b2. Chọn số răng đĩa xích t K 1000 K.1000 K.1000 60.1000 z1 = 29 – 2u z z [ po ]A 1 Po 1 ≥ 1min P ≤ z01 pn01 P ≤ K.1000 z01 n01 KK K z = z .u . z n 2 1 z1 n1 [ po ]Az01 pn01 PKK K ≤ P Po = z n o 6.107 33 34 4.4.3 CÁC BƯỚC THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN XÍCH 4.4.3 CÁC BƯỚC THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN XÍCH b3. Xác định bước xích b4. Xác định thông số bộ truyền p lấy theo tiêu chuẩn sao cho p ≤ pmax ; Pt ≤ -Chọn sơ bộ a [P] -Tính số mắt xích theo a ✓p 31.75 -> dùng xích lấy x chẵn nhiều dãy tính lại a, để không bị căng, giảm a ✓[P] >> Pt -> thừa khả năng tải => giảm z1 - Kiểm nghiệm số lần va đập trong 1s ✓Pt > [P] tăng z1 35 36
10. 4.4.3 CÁC BƯỚC THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN XÍCH 4.4.3 CÁC BƯỚC THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN XÍCH b5. Kiểm nghiệm độ bền mòn b6. Tính các thông số đĩa xích s ≥ [s] b7. Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc của đĩa s tra và chọn vật liệu làm đĩa xích ✓Tăng bước xích sao cho σH ≤ [σH ] ✓Giảm số răng đĩa xích z1 b8. Tính lực tác dụng lên trục 37 38