Truyền động bánh răng

Ng« v¨n QuyÕt, Bé mon Kü thuËt C¬ së, Khoa C¬ khÝ 66 3.2.TruyÒn ®éng b¸nh r¨ng 3.2.1- Kh¸i niÖm, ­u nh­îc ®iÎm, ph¹m vi sö dông 1. Kh¸i niÖm TruyÒn ®éng b¸nh r¨ng thùc hiÖn truyÒn chuyÓn ®éng vµ t¶i träng nhê sù ¨n khíp cña c¸c r¨ng trªn b¸nh r¨ng hoÆc thanh r¨ng. 2. Ph©n lo¹i TruyÒn ®éng b¸nh r¨ng ®­îc ph©n lo¹i theo c¸c ®Æc ®iÓm vÒ h×nh häc vµ chøc n¨ng. H×nh 3.2.1 C¸c lo¹i truyÒn ®éng b¸nh r¨ng Theo vÞ trÝ t­¬ng ®èi gi÷a c¸c trôc ph©n ra: - TruyÒn ®éng gi÷a c¸c trôc song song: TruyÒn ®éng b¸nh r¨ng trô r¨ng th¼ng, r¨ng nghiªng vµ ch÷ V (h×nh 3.2.1a,b,c). - TruyÒn ®éng gi÷a c¸c trôc c¾t nhau: TruyÒn ®éng b¸nh r¨ng c«n r¨ng th¼ng, r¨ng nghiªng vµ cung trßn (h×nh 3.2.1f,g). - TruyÒn ®éng gi÷a c¸c trôc chÐo nhau (truyÒn ®éng hypeb«l«it): TruyÒn ®éng b¸nh r¨ng trôc chÐo, truyÒn ®éng b¸nh r¨ng c«n chÐo (truyÒn ®éng hyp«it)(h×nh 3.2.1d,e). Theo tÝnh chÊt di ®éng cña c¸c ®­êng t©m b¸nh r¨ng ph©n ra: - TruyÒn ®éng b¸nh r¨ng th­êng: ®­êng t©m c¸c b¸nh r¨ng cè ®Þnh. - TruyÒn ®éng b¸nh r¨ng hµnh tinh: cã Ýt nhÊt mét ®­êng t©m cña mét b¸nh r¨ng di ®éng. Theo ph­¬ng cña r¨ng so víi ®­êng sinh ph©n ra: - TruyÒn ®éng b¸nh r¨ng th¼ng. - TruyÒn ®éng b¸nh r¨ng nghiªng, r¨ng cong (truyÒn ®éng b¸nh r¨ng c«n r¨ng cong). Theo vÞ trÝ t©m b¸nh r¨ng so víi t©m ¨n khíp ph©n ra: - TruyÒn ®éng b¸nh r¨ng ¨n khíp ngoµi: t©m c¸c b¸nh r¨ng ë hai phÝa so víi t©m ¨n khíp. - TruyÒn ®éng b¸nh r¨ng ¨n khíp trong (h×nh 3.2.1h): t©m c¸c b¸nh ë cïng mét phÝa so víi t©m ¨n khíp. Theo d¹ng pr«fin r¨ng ph©n ra: - TruyÒn ®éng b¸nh r¨ng th©n khai. - TruyÒn ®éng b¸nh r¨ng xycl«it. - TruyÒn ®éng b¸nh r¨ng Novikov (cung trßn). a) b) c) d) e) f) g) h) i) Ng« v¨n QuyÕt, Bé mon Kü thuËt C¬ së, Khoa C¬ khÝ 67 TruyÒn ®éng b¸nh r¨ng th©n khai ®­îc sö dông nhiÒu h¬n c¶ v× vËn tèc tr­ît nhá nªn tæn thÊt do ma s¸t Ýt, hiÖu suÊt cao; b¸n kÝnh cong ë vïng tiÕp xóc ®ñ lín nªn kh¶ n¨ng t¶i lín ®ång thêi dông cô c¾t cã c¹nh th¼ng, dÔ ®¶m b¶o ®é chÝnh x¸c cao. PhÇn nµy chØ tr×nh bµy vÒ b¸nh r¨ng th©n khai. Theo ®iÒu kiÖn lµm viÖc cña bé truyÒn ph©n ra: - TruyÒn ®éng b¸nh r¨ng chÞu lùc: dïng ®Ó truyÒn c«ng suÊt, kÝch th­íc x¸c ®Þnh theo ®é bÒn. - TruyÒn ®éng b¸nh r¨ng kh«ng chÞu lùc: chØ thùc hiÖn c¸c chøc n¨ng vÒ ®éng häc, kÝch th­íc kh«ng cÇn x¸c ®Þnh theo ®é bÒn. §Ó biÕn ®æi chuyÓn ®éng quay thµnh chuyÓn ®éng tÞnh tiÕn vµ ng­îc l¹i ng­êi ta dïng truyÒn ®éng b¸nh r¨ng - thanh r¨ng. Mét sè b¸nh r¨ng ®Æc biÖt nh­ b¸nh r¨ng Rót, b¸nh r¨ng kh«ng trßn v.v... . 3. ¦u nh­îc ®iÓm vµ ph¹m vi sö dông So víi c¸c kiÓu truyÒn ®éng kh¸c, truyÒn ®éng b¸nh r¨ng cã nh÷ng ­u ®iÓm: - KÝch th­íc nhá, kh¶ n¨ng t¶i lín. - Tuæi thä cao, lµm viÖc tin cËy. - HiÖu suÊt cao, cã thÓ ®¹t 0,97  0,99. - TØ sè truyÒn kh«ng ®æi. Nh­îc ®iÓm: - ChÕ t¹o phøc t¹p, yªu cÇu ®é chÝnh x¸c cao. - G©y ån khi vËn tèc lín. Ph¹m vi sö dông: Sö dông rÊt réng r·i: tõ ®ång hå, khÝ cô ®Õn c¸c m¸y h¹ng nÆng. Ph¹m vi sö dông lín vÒ c«ng suÊt, tèc ®é vµ tØ sè truyÒn (V tíi 200 m/s, P tíi hµng chôc ngh×n kW, tØ sè truyÒn lín hµng tr¨m, thËm chÝ hµng ngh×n trong mét sè cÊp). 3.2.2- C¸c th«ng sè c¬ b¶n, kÕt cÊu b¸nh r¨ng 1. C¸c th«ng sè c¬ b¶n a- M« ®un ¨n khíp M« ®un lµ th«ng sè c¬ b¶n cña bé truyÒn b¸nh r¨ng: m =  p (3.2.1) p- b­íc r¨ng trªn mÆt trô chia. §iÒu kiÖn ®Ó c¸c b¸nh r¨ng th©n khai ¨n khíp ®óng víi nhau lµ chóng ph¶i ®­îc c¾t b»ng cïng mét dao. Khi nµy chóng sÏ cã cïng m« ®un (vµ cïng gãc ¸p lùc trªn vßng chia). M« ®un ®­îc tiªu chuÈn ho¸ (tõ 0,05  100mm) ®Ó h¹n chÕ sè l­îng dao c¾t b¸nh r¨ng . M« ®un tiªu chuÈn cña b¸nh r¨ng trô r¨ng th¼ng lµ m« ®un ngang m, r¨ng nghiªng lµ m« ®un ph¸p mn , cña b¸nh r¨ng c«n r¨ng th¼ng lµ m« ®un mÆt mót lín mte, cña b¸nh r¨ng c«n r¨ng kh«ng th¼ng lµ m« ®un ph¸p trung b×nh mnm. b- Sè r¨ng Z1, Z2 Cã quan hÖ theo biÓu thøc: u = 1 2 1 2 1 2 2 1 Z Z mZ mZ d d n n  (3.2.2) H×nh 3.2..2. C¸c th«ng sè c¬ b¶n cña bé truyÒn b¸nh r¨ng. Ng« v¨n QuyÕt, Bé mon Kü thuËt C¬ së, Khoa C¬ khÝ 68 c- Gãc ¨n khíp Lµ gãc hîp bëi ®­êng ¨n khíp vµ ph­¬ng vËn tèc t©m ¨n khíp (vu«ng gãc víi O1 O2). Gãc pr«fin sinh: Thanh r¨ng dïng ®Ó t¹o thµnh r¨ng trªn ph«i gäi lµ thanh r¨ng sinh. Gãc pr«fin cña thanh r¨ng sinh (gãc pr«fin sinh) 0 ®­îc tiªu chuÈn: 0 = 20 0. d- Sù dÞch chØnh b¸nh r¨ng vµ hÖ sè dÞch dao DÞch chØnh b¸nh r¨ng nh»m c¶i thiÖn mét vµi ®Æc tÝnh ¨n khíp, hoÆc ®Ó ®¹t kho¶ng c¸ch trôc cho tr­íc, ®­îc thùc hiÖn b»ng c¸ch dïng ®o¹n th©n khai kh¸c cña cïng mét vßng trßn c¬ së lµm c¹nh r¨ng. B¸nh r¨ng nh­ vËy gäi lµ b¸nh r¨ng dÞch chØnh. Khi c¾t b¸nh r¨ng dÞch chØnh, ®­êng trung b×nh cña dao thanh r¨ng kh«ng tiÕp xóc víi ®­êng chia cña b¸nh r¨ng. Kho¶ng c¸ch gi÷a ®­êng trung b×nh vµ ®­êng chia lµ xm, víi m lµ m« ®un, x gäi lµ hÖ sè dÞch chØnh. Tr­êng hîp b¸nh r¨ng dÞch chØnh d­¬ng: dao lïi xa t©m ph«i, x > 0 (®­êng trung b×nh kh«ng c¾t ®­êng chia). DÞch chØnh d­¬ng lµm t¨ng chiÒu dµy ch©n r¨ng vµ gãc ¨n khíp, do ®ã lµm t¨ng søc bÒn uèn vµ søc bÒn tiÕp xóc song lµm nhän r¨ng vµ gi¶m hÖ sè trïng khíp, v× thÕ kh«ng nªn chän x qu¸ lín. Tr­êng hîp b¸nh r¨ng dÞch chØnh ©m: Khi dao tiÕn gÇn t©m ph«i, x < 0 (®­êng trung b×nh c¾t ®­êng chia). DÞch chØnh ©m lµm d¹ng r¨ng thay ®æi ng­îc l¹i. Víi mét cÆp b¸nh r¨ng, ta cã: - CÆp b¸nh r¨ng tiªu chuÈn: khi x1=x2=0. - CÆp b¸nh r¨ng dÞch chØnh ®Òu, khi x1 = -x2 . Khi nµy, b¸nh nhá dÞch chØnh d­¬ng x1 > 0, b¸nh lín dÞch chØnh ©m x2 < 0. Khi dÞch chØnh ®Òu, kho¶ng c¸ch trôc vµ gãc ¨n khíp  ®Òu kh«ng thay ®æi. - CÆp b¸nh r¨ng dÞch chØnh gãc: khi xt = x1 + x2  0. Th­êng xt > 0 vµ x1> 0, x2> 0. Khi dÞch chØnh gãc, kho¶ng c¸ch trôc vµ gãc ¨n khíp thay ®æi (t¨nglªn: aw > a, w > ). 3. HÖ sè trïng khíp HÖ sè trïng khíp ngang  lµ tØ sè gi÷a chiÒu dµi cung ¨n khíp g víi b­íc tr¨ng trªn cung nµy pb:  = bp g víi pb - b­íc r¨ng trªn vßng c¬ së. a) B¸nh r¨ng trô r¨ng th¼ng Do c¸c r¨ng vµo khíp trªn suèt chiÒu dµi r¨ng nªn muèn truyÒn chuyÓn ®éng liªn tôc, tr­íc khi mét ®«i r¨ng ra khíp, ®«i tiÕp theo ®· ph¶i vµo khíp. Nh­ vËy, hÖ sè trïng khíp  ph¶i lín h¬n 1:  = bp g > 1  g =  . pb > pb Trong qu¸ tr×nh lµm viÖc, tån t¹i thêi ®iÓm ¨n khíp mét ®«i vµ hai ®«i (h×nh 3.2.2): Khi ®«i r¨ng aa ®ang tiÕp xóc th× ®«i bb còng ®ang tiÕp xóc (vïng ¨n khíp hai ®«i). Khi ®«i r¨ng aa di chuyÓn tíi aa’ th× bb di chuyÓn tíi bb’. Trong kho¶ng thêi gian tõ khi ®«i thø nhÊt aa ra khíp ®Õn khi ®«i tiÕp theo vµo khíp, bé truyÒn chØ cã mét ®«i bb ®ang ¨n khíp (vïng ¨n khíp mét ®«i). NÕu b­íc c¬ së pb vµ pr«fin r¨ng ®­îc chÕ t¹o chÝnh x¸c th× t¶i träng do c¸c ®«i truyÒn ®i tØ lÖ thuËn víi ®é cøng cña c¸c ®«i r¨ng tiÕp xóc. (§é cøng cña ®«i r¨ng lµ t¶i träng lµm cho ®iÓm tiÕp xóc chuyÓn vÞ mét ®¬n vÞ dµi). TrÞ sè  cã thÓ tÝnh gÇn ®óng: H×nh 3.2.3. B¸nh r¨ng th¼ng cã thêi ®iÓm ¨n khíp mét ®«i vµ hai ®«i. a a a’ a’ b’ b’ b b Ng« v¨n QuyÕt, Bé mon Kü thuËt C¬ së, Khoa C¬ khÝ 69  = cos 11 2,388,1 21              ZZ (3.2.3) víi  - gãc nghiªng cña r¨ng (r¨ng th¼ng:  = 0). b) B¸nh r¨ng trô r¨ng nghiªng ë b¸nh r¨ng nghiªng, c¸c r¨ng kh«ng h­íng theo ®­êng sinh mµ lµm víi ®­êng sinh mét gãc . Kh¸c víi r¨ng th¼ng, r¨ng b¸nh r¨ng nghiªng kh«ng vµo tiÕp xóc nhau trªn toµn bé chiÒu dµi r¨ng mµ vµo khíp dÇn dÇn, ®­êng tiÕp xóc lan dÇn trªn chiÒu dµi r¨ng, ®«i r¨ng phÝa tr­íc ra khíp bao nhiªu th× ®«i r¨ng phÝa sau vµo khíp bÊy nhiªu (h×nh 3.2.4a). B¸nh r¨ng ngiªng lu«n cã Ýt nhÊt hai ®«i r¨ng ¨n khíp kÓ c¶ khi hÖ sè trïng khíp ngang  nhá h¬n 1 ( = btp g < 1), miÔn lµ ®¶m b¶o hÖ sè trïng khíp däc  lín h¬n 1 (h×nh 3.2.4b): 1sin m b tg. p b p b n w bt w x w    víi px lµ b­íc däc, pn = mn lµ b­íc ph¸p: pn = px . sin Thùc tÕ nªn lÊy   1,1. 3. §é chÝnh x¸c cña bé truyÒn b¸nh r¨ng Tiªu chuÈn ViÖt Nam qui ®Þnh 12 cÊp chÝnh x¸c chÕ t¹o bé truyÒn b¸nh r¨ng theo thø tù cã ®é chÝnh x¸c gi¶m dÇn tõ 1  12 (th­êng sö dông cÊp chÝnh x¸c 6, 7, 8, 9). Mçi cÊp ®­îc ®Æc tr­ng bëi ba chØ tiªu: - Møc chÝnh x¸c ®éng häc. - Møc chÝnh x¸c lµm viÖc ªm. - Møc tiÕp xóc cña r¨ng. §Ó tr¸nh kÑt r¨ng, TCVN qui ®Þnh 6 d¹ng khe hë theo thø tù A, B, C, D, E, H cã khe hë gi¶m dÇn. Møc H - khe hë b»ng kh«ng. Ngoµi ra tiªu chuÈn còng qui ®Þnh dung sai vÒ kho¶ng c¸ch trôc, ®é nghiªng trôc vµ c¸c th«ng sè kh¸c. Khi chän cÊp chÝnh x¸c cÇn c¨n cø vµo vËn tèc vßng ph¹m vi sö dông cña bé truyÒn. 4. KÕt cÊu b¸nh r¨ng KÕt cÊu b¸nh r¨ng phô thuéc vµo kÝch th­íc b¸nh r¨ng (®­êng kÝnh d), qui m« s¶n xuÊt vµ ph­¬ng ph¸p l¾p víi trôc. NÕu ®­êng kÝnh b¸nh r¨ng d150mm, b¸nh r¨ng ®­îc chÕ t¹o liÒn khèi, kh«ng khoÐt lâm (h×nh 3.2.6a,b,c). NÕu cÇn t¨ng ®é ®ång t©m hoÆc vµnh r¨ng qu¸ máng: x x H×nh 3.2.5: KiÓm tra ®iÒu kiÖn liÒn trôc cña b¸nh r¨ng g pbt  a a’ a a’ b b’ b b c c’ c c’ g pbt  a a’ a a’ b b’ b b’ c c’ c c’ H ×nh 3.2.4: B¸nh r¨ng nghiªng lu«n cã Ýt nhÊt hai ®«i r¨ng ¨n khíp ngay c¶ khi hÖ sè trïng khíp ngang  < 1 p x b w a) b) Ng« v¨n QuyÕt, Bé mon Kü thuËt C¬ së, Khoa C¬ khÝ 70 x  2,5m ®èi víi b¸nh r¨ng trô (m lµ m« ®un); x  1,6 mte ®èi víi b¸nh r¨ng c«n (mte lµ m« ®un mÆt mót lín) th× b¸nh r¨ng ®­îc chÕ t¹o liÒn trôc (h×nh 3.2.5). Khi ®­êng kÝnh b¸nh r¨ng d600mm, b¸nh r¨ng th­êng ®­îc khoÐt lâm ®Ó gi¶m khèi l­îng, t¨ng kh¶ n¨ng ®ång ®Òu vÒ c¬ tÝnh khi nhiÖt luyÖn, dÔ g¸ kÑp vµ vËn chuyÓn (h×nh 3.2.6 d, e, f, g). Khi ®­êng kÝnh lín: d > 600mm, ®Ó tiÕt kiÖm thÐp tèt, b¸nh r¨ng th­êng ®­îc chÕ t¹o vµnh riªng b»ng thÐp tèt råi l¾p vµo lâi b»ng thÐp th­êng hoÆc gang. Mèi ghÐp cã ®é d«i vµ b¾t vÝt. Khi ®­êng kÝnh b¸nh r¨ng lín (> 3000mm) vµnh r¨ng ®­îc ghÐp tõ c¸c m¶nh (3  4 m¶nh). C¸c b¸nh r¨ng nhá cã thÓ chÕ t¹o tõ ph«i rÌn, dËp, còng cã thÓ tõ ph«i ®óc hoÆc c¸n. B¸nh r¨ng lín cã thÓ chÕ t¹o tõ ph«i ®óc hoÆc hµn. Chän mèi ghÐp cho b¸nh r¨ng trªn trôc ®­îc c¨n cø vµo t¶i träng cÇn truyÒn vµ tÇn sè th¸o l¾p. H×nh 3.2..6: KÕt cÊu b¸nh r¨ng 3-3.2 Lùc t¸c dông vµ c¸c d¹ng háng 1. T¶i träng trong truyÒn ®éng b¸nh r¨ng a- Lùc t¸c dông trªn r¨ng khi ¨n khíp Khi lµm viÖc t¹i chç tiÕp xóc cña hai r¨ng xuÊt hiÖn lùc ma s¸t Fms vµ lùc ph¸p tuyÕn qn ph©n bè theo chiÒu dµi tiÕp xóc. Bá qua ¶nh h­ëng cña lùc ma s¸t Fms v× hÖ sè ma s¸t t¹i ®©y kh¸ nhá vµ coi t¶i träng ph©n bè ®Æt tËp trung t¹i ®iÓm gi÷a chiÒu réng vµnh r¨ng. Lùc ph¸p tuyÕn toµn phÇn t¸c dông gi÷a c¸c r¨ng Fn n»m trong mÆt ph¼ng ¨n khíp cã ph­¬ng vu«ng gãc vµ h­íng vµo c¸c mÆt r¨ng lµm viÖc. a.1) Lùc t¸c dông trong bé truyÒn b¸nh r¨ng trô r¨ng th¼ng Lùc ph¸p tuyÕn toµn phÇn Fn ®­îc ph©n ra hai thµnh phÇn vu«ng gãc: Lùc vßng Ft vµ lùc h­íng t©m Fr: rtn FFF   2w 2 2t 1w 1 1t d T2 F d T2 F  (3.2.4) w2t2rw1t1r tg.FFtg.FF   w 2t 2n w 1t 1n cos F F cos F F   víi T1, T2 lµ m« men xo¾n trªn trôc dÉn vµ bÞ dÉn; dw1 , dw2 lµ ®­êng kÝnh vßng l¨n b¸nh dÉn vµ bÞ dÉn; w - gãc ¨n khíp trªn vßng l¨n. g) a) b) c) d) e) f) H×nh 3.2.7: Lùc t¸c dông trong bé truyÒn b¸nh r¨ng trô r¨ng th¼ng Ng« v¨n QuyÕt, Bé mon Kü thuËt C¬ së, Khoa C¬ khÝ 71 Lùc vßng Ft cã ph­¬ng tiÕp tuyÕn víi b¸n kÝnh quay, cã chiÒu ng­îc chiÒu quay ®èi víi b¸nh chñ ®éng, cïng chiÒu quay víi b¸nh bÞ ®éng. Lùc h­íng t©m Fr cã ph­¬ng h­íng theo b¸n kÝnh, cã chiÒu h­íng vµo t©m mçi b¸nh. a.2) Lùc t¸c dông trong bé truyÒn b¸nh r¨ng trô r¨ng nghiªng Trªn h×nh vÏ thÓ hiÖn lùc ph¸p tuyÕn Fn n»m trong mÆt ph¼ng ph¸p tuyÕn vµ vu«ng gãc víi c¹nh r¨ng. Lùc Fn ®­îc ph©n ra ba thµnh phÇn vu«ng gãc: Lùc vßng Ft, lùc h­íng t©m Fr vµ lùc däc trôc Fa (h×nh 3.2.8): artn FFFF   a) b) H×nh 3.2.8. Lùc t¸c dông trong bé truyÒn b¸nh r¨ng trô r¨ng nghiªng. 2w 2 2t 1w 1 1t d T2 F d T2 F  w nw2t 2r w nw1t 1r cos tg.F F cos tg.F F      w2t2aw1t1a tg.FFtg.FF   (3.2.5) wnw 2t 2n wnw 1t 1n cos.cos F F cos.cos F F   víi w lµ gãc nghiªng cña r¨ng ®o trong mÆt trô l¨n. nw lµ gãc ¨n khíp trong mÆt ph¼ng ph¸p tuyÕn. Lùc däc trôc Fa cã ph­¬ng song song víi trôc, chiÒu h­íng vµo bÒ mÆt lµm viÖc (mÆt tiÕp xóc) cña r¨ng. MÆt lµm viÖc lµ mÆt ®i tr­íc ®èi víi b¸nh chñ ®éng, mÆt ®i sau ®èi víi b¸nh bÞ ®éng. a.3) Lùc t¸c dông trong bé truyÒn b¸nh r¨ng c«n Lùc ph¸p tuyÕn Fn ®­îc ph©n ra ba thµnh phÇn vu«ng gãc (h×nh 3.2.9): artn FFFF   2m 2 2t 1m 1 1t d T2 F d T2 F  Fr1 = F1’cos1 = Ft1tgcos1  Fa2 = F2’sin2 = Ft2sin2 tg (3.2.6) Fa1 = F1’sin1 = Ft1sin1 tg  Fr2 = F2’cos2 = Ft2tgcos2 Fn1 = cos F 1t  Fn2 = cos F 2t Ng« v¨n QuyÕt, Bé mon Kü thuËt C¬ së, Khoa C¬ khÝ 72 H×nh 3.2.9. Lùc t¸c dông trong bé truyÒn b¸nh r¨ng c«n víi dm1, dm2 - ®­êng kÝnh trung b×nh cña b¸nh r¨ng c«n dÉn vµ bÞ dÉn. Lùc däc trôc Fa cã ph­¬ng däc trôc, chiÒu h­íng tõ mót nhá sang mÆt mót lín. b- T¶i träng riªng - HÖ sè t¶i träng trong truyÒn ®éng b¸nh r¨ng T¶i träng ngoµi ph©n bè kh«ng ®Òu trªn chiÒu dµi r¨ng vµ cho c¸c r¨ng, ®ång thêi khi ¨n khíp c¸c r¨ng cßn chÞu thªm t¶i träng ®éng phô lµm t¶i träng riªng thùc tÕ t¨ng lªn so víi t¶i träng danh nghÜa. qH = KH . qn = H HnKF  (3.2.7) qF = KF . qn = F FnKF  (3.2.8) ℓH, ℓF - chiÒu dµi tiÕp xóc. KH, KF - hÖ sè t¶i träng khi tÝnh vÒ ®é bÒn tiÕp xóc vµ ®é bÒn uèn: KH = KH . KH . KHV (3.2.9) KF = KF . KF . KFV (3.2.10) b.1- Sù ph©n bè kh«ng ®Òu t¶i träng trong truyÒn ®éng b¸nh r¨ng T¶i träng chØ ph©n bè ®Òu khi bé truyÒn ®­îc chÕ t¹o chÝnh x¸c vµ trôc víi æ tuyÖt ®èi cøng. Trong thùc tÕ, do biÕn d¹ng ®µn håi cña trôc, æ, vá m¸y vµ b¶n th©n b¸nh r¨ng, do sai sè chÕ t¹o vµ l¾p r¸p nªn khi ¨n khíp c¸c r¨ng tiÕp xóc kh«ng ®Òu lµm t¶i träng ph©n bè kh«ng ®Òu trªn chiÒu réng vµnh r¨ng. Sù ph©n bè t¶i träng kh«ng ®Òu phô thuéc vµo vÞ trÝ cña b¸nh r¨ng so víi æ, chiÒu réng t­¬ng ®èi cña vµnh r¨ng (tØ sè w w d b ), kh¶ n¨ng ch¹y mßn cña r¨ng (®é a) b) c) d) e) f) g) H×nh 3.2.10: BiÕn d¹ng ®µn håi lµm t¶i träng ph©n bè kh«ng ®Òu trªn chiÒu dµi tiÕp xóc. F’ Ng« v¨n QuyÕt, Bé mon Kü thuËt C¬ së, Khoa C¬ khÝ 73 r¾n mÆt r¨ng) (h×nh 3.2.10a,b, c): NÕu c¸c r¨ng tuyÖt ®èi cøng, chóng chØ tiÕp xóc nhau t¹i mÆt mót, song do biÕn d¹ng ®µn håi, c¸c r¨ng vÉn tiÕp xóc trªn toµn bé chiÒu dµi r¨ng nh­ng t¶i träng vÉn ph©n bè kh«ng ®Òu do biÕn d¹ng kh¸c nhau cña c¸c ®o¹n r¨ng (h×nh 3.2.10d, e, f). TØ sè gi÷a t¶i träng riªng cùc ®¹i qmax víi t¶i träng riªng trung b×nh qm gäi lµ hÖ sè ph©n bè t¶i kh«ng ®Òu trªn chiÒu réng vµnh r¨ng KH: KH = m max q q (3.2.11) T­¬ng tù, khi tÝnh vÒ søc bÒn uèn, dïng hÖ sè ph©n bè t¶i kh«ng ®Òu KF , lµ tØ sè gi÷a øng suÊt uèn lín nhÊt ë ch©n r¨ng khi t¶i träng ph©n bè kh«ng ®Òu vµ øng suÊt uèn khi t¶i ph©n bè ®Òu. C¸c biÖn ph¸p ®Ó gi¶m tËp trung t¶i träng: - T¨ng ®é cøng cña trôc, æ. - Cè g¾ng kh«ng bè trÝ b¸nh r¨ng c«ng – x«n hoÆc kh«ng ®èi xøng. - ChÕ t¹o r¨ng cã d¹ng h×nh trèng, v¸t mÐp ®Çu r¨ng (H×nh 3.2.10 g). Víi bé truyÒn b¸nh r¨ng nghiªng lu«n cã tõ hai ®«i r¨ng ¨n khíp trë lªn, do ®ã cßn cã sù ph©n bè t¶i kh«ng ®Òu gi÷a c¸c ®«i r¨ng ®ång thêi ¨n khíp. Do sai sè b­íc r¨ng vµ ph­¬ng r¨ng, khi mét cÆp r¨ng tiÕp xóc, gi÷a cÆp r¨ng cßn l¹i cã khe hë nªn khi kh«ng chÞu lùc, chiÒu dµi tiÕp xóc thùc tÕ chØ b»ng mét phÇn chiÒu dµi tiÕp xóc lý thuyÕt. Khi chÞu lùc nhê biÕn d¹ng mµ khe hë gi¶m song t¶i träng vÉn ph©n bè kh«ng ®Òu. KÓ ®Õn ®iÒu nµy, dïng hÖ sè ph©n bè t¶i kh«ng ®Òu gi÷a c¸c r¨ng KH khi tÝnh theo ®é bÒn tiÕp xóc vµ KF khi tÝnh theo ®é bÒn uèn. b.2- T¶i träng ®éng khi ¨n khíp Khi ¨n khíp, ®iÓm tiÕp xóc di chuyÓn trªn c¹nh r¨ng nªn kho¶ng c¸ch tõ ®iÓm tiÕp xóc ®Õn trôc quay cña b¸nh r¨ng thay ®æi, do ®ã ®é cøng tiÕp xóc cña c¸c r¨ng thay ®æi. Do ®é cøng tiÕp xóc thay ®æi, do sai sè b­íc r¨ng trªn vßng c¬ së vµ sai sè pr«fin r¨ng nªn khi b¸nh dÉn quay ®Òu, b¸nh bÞ dÉn quay kh«ng ®Òu lµm tØ sè truyÒn thay ®æi g©y t¶i träng ®éng khi ¨n khíp (h×nh 3.2.11). Gäi qV lµ t¶i träng ®éng riªng (t¶i träng trªn mét ®¬n vÞ dµi) qt lµ t¶i träng riªng ngoµi q lµ t¶i träng riªng toµn phÇn. q = qt + qv = qt(1 + t v q q ) = qtKv víi KV = (1 + t V q q ) lµ hÖ sè t¶i träng ®éng. Khi tÝnh b¸nh r¨ng theo ®é bÒn tiÕp xóc vµ ®é bÒn uèn, hÖ sè t¶i träng ®éng ®­îc x¸c ®Þnh nh­ sau: KHV = 1 +   HH1 1wwH HKT2 db (3.2.12) KFV = 1 +   FF1 1wwF HKT2 db (3.2.13) Trong ®ã: H,  F - c­êng ®é t¶i träng ®éng. H - H g0 v u a w (3.2.14)  F = F g0 v u a w (3.2.15) H×nh 3.2.11. Sai sè b­íc r¨ng g©y t¶i träng ®éng pb1 pb2 pb1 pb2 Ng« v¨n QuyÕt, Bé mon Kü thuËt C¬ së, Khoa C¬ khÝ 74 H, F - hÖ sè kÓ ®Õn ¶nh h­ëng cña lo¹i r¨ng (th¼ng, nghiªng). g0 - hÖ sè kÓ ®Õn ¶nh h­ëng cña sai lÖch b­íc r¨ng (b¶ng). aw, u, v lµ kho¶ng c¸ch trôc, tØ sè truyÒn vµ vËn tèc vßng cña bé truyÒn. 2. C¸c d¹ng háng vµ chØ tiªu tÝnh to¸n a- C¸c d¹ng háng TruyÒn ®éng b¸nh r¨ng cã c¸c d¹ng háng chñ yÕu sau: a.1- G·y r¨ng G·y r¨ng lµ d¹ng háng nguy hiÓm nhÊt do t¸c dông l©u dµi cña øng suÊt uèn thay ®æi theo chu kú hoÆc do qu¸ t¶i. G·y r¨ng lµm bé truyÒn mÊt kh¶ n¨ng lµm viÖc, nhiÒu khi cßn lµm háng c¸c chi tiÕt m¸y kh¸c nh­ trôc, æ. VÕt g·y th­êng b¾t ®Çu ë ch©n r¨ng, chç gãc l­în phÝa chÞu kÐo, lµ n¬i tËp trung øng suÊt (H×nh 3.2.12). Víi r¨ng nghiªng vµ r¨ng ch÷ V, th­êng g·y theo tiÕt diÖn xiªn v× ®­êng tiÕp xóc n»m chÕch tõ ch©n lªn ®Ønh r¨ng. §Ó tr¸nh d¹ng háng nµy cÇn tÝnh r¨ng theo ®é bÒn mái uèn, kiÓm nghiÖm øng suÊt uèn qu¸ t¶i theo ®iÒu kiÖn bÒn tÜnh. Cã thÓ t¨ng søc bÒn uèn cho r¨ng b»ng c¸ch: t¨ng m« ®un, dÞch chØnh b¸nh r¨ng, nhiÖt luyÖn, t¨ng b¸n kÝnh gãc l­în ch©n r¨ng vµ n©ng cao ®é nh½n gãc l­în ch©n r¨ng. a.2- Trãc v× mái bÒ mÆt r¨ng: Lµ d¹ng háng bÒ mÆt chñ yÕu ë nh÷ng bé truyÒn ®­îc b«i tr¬n tèt. Trãc lµ do t¸c dông cña øng suÊt tiÕp xóc thay ®æi theo chu kú. Trãc th­êng b¾t ®Çu ë vïng gÇn t©m ¨n khíp (vÒ phÝa ch©n r¨ng) v× t¹i ®©y øng suÊt tiÕp xóc H lín nhÊt do th­êng chØ cã mét ®«i ¨n khíp vµ lùc ma s¸t lín. Trãc chØ xÈy ra ë phÇn ch©n r¨ng v× t¹i phÇn nµy, khi ¨n khíp dÇu bÞ nÐn tõ miÖng vµo trong vÕt nøt, bÞ Ðp l¹i vµ lµm cho c¸c vÕt nøt ph¸t triÓn, g©y ra hiÖn t­îng trãc (h×nh 3.2.13). Trãc cã hai d¹ng: - Trãc nhÊt thêi: Lµ trãc chØ xuÊt hiÖn trong thêi gian ng¾n råi dõng l¹i. Th­êng x¶y ra ë c¸c bé truyÒn cã ®é r¾n thÊp (HB  350). - Trãc lan: VÕt trãc lu«n lu«n ph¸t triÓn, lan kh¾p bÒ mÆt ch©n r¨ng, dÉn ®Õn ph¸ háng toµn bé bÒ mÆt ch©n r¨ng. Trãc lµm mÆt r¨ng mÊt nh½n, d¹ng r¨ng bÞ mÐo mã, t¶i träng ®éng t¨ng, kh«ng h×nh thµnh ®­îc mµng dÇu b«i tr¬n, r¨ng bÞ mßn vµ x­íc nhanh, bé truyÒn nãng, rung vµ ån. §Ó tr¸nh trãc rç cÇn tÝnh r¨ng theo ®é bÒn mái tiÕp xóc, t¨ng ®é r¾n mÆt r¨ng b»ng nhiÖt luyÖn, t¨ng gãc ¨n khíp  b»ng dÞch chØnh gãc, n©ng cao ®é chÝnh x¸c chÕ t¹o vµ ®é nh½n bÒ mÆt r¨ng. a.3- Mßn r¨ng X¶y ra ë c¸c bé truyÒn b«i tr¬n kh«ng tèt nh­ bé truyÒn hë hoÆc bé truyÒn kÝn nh­ng cã h¹t mµi mßn r¬i vµo. R¨ng bÞ mßn nhiÒu ë ®Ønh vµ ch©n r¨ng v× t¹i ®ã vËn tèc tr­ît lín. Mßn lµm d¹ng r¨ng thay ®æi, t¶i träng ®éng t¨ng, tiÕt diÖn r¨ng gi¶m cã thÓ lµm g·y r¨ng. §Ó gi¶m mßn cã thÓ dïng c¸c biÖn ph¸p: N©ng cao ®é r¾n vµ ®é nh½n mÆt r¨ng, gi÷ kh«ng cho h¹t mµi mßn r¬i vµo, gi¶m vËn tèc tr­ît b»ng c¸ch dÞch chØnh, dïng dÇu b«i tr¬n thÝch hîp. a.4- DÝnh r¨ng Th­êng x¶y ra ë c¸c bé truyÒn chÞu t¶i lín, vËn tèc cao. NhÊt lµ c¸c cÆp b¸nh r¨ng cïng vËt liÖu vµ kh«ng t«i bÒ mÆt r¨ng. Do