Trường hợp bộ truyền được che kín và bôi trơn tốt • Thiết kế theo chỉ tiêu tiếp xúc • Kiểm tra bền theo chỉ tiêu uốn Trường hợp bộ truyền để hở và bôi trơn kém • Thiết kế theo chỉ tiêu uốn • Kiểm tra bền theo chỉ tiêu tiếp xúc
Tính theo ứng suất tiếp xúc để tránh tróc rỗ bề mặt răng
Tính toán ứng suất tiếp xúc là một phần quan trọng trong quá trình thiết kế bánh răng để ngăn chặn hiện tượng tróc rỗ bề mặt răng. Để tránh tróc rỗ, ứng suất tiếp xúc giữa các răng không nên vượt quá giới hạn cho phép của vật liệu và cấu trúc răng bánh.
Dưới đây là một số bước và nguyên tắc quan trọng khi tính toán ứng suất tiếp xúc để tránh tróc rỗ bề mặt răng:
- Xác Định Tải Trọng (Determine Load): Xác định tải trọng mà bánh răng sẽ phải chịu. Điều này bao gồm tải trọng tĩnh, động và các yếu tố đặc biệt như chấn động và dao động.
- Lựa Chọn Vật Liệu (Select Material): Chọn vật liệu cho bánh răng dựa trên các tính chất cơ học của vật liệu như độ bền kéo, độ bền mỏi, và độ cứng. Đảm bảo vật liệu được chọn có đủ chịu được ứng suất tiếp xúc.
- Tính Toán Ứng Suất Tiếp Xúc (Calculate Contact Stress): Sử dụng các phương pháp tính toán và công cụ mô phỏng để tính toán ứng suất tiếp xúc giữa các răng của bánh răng. Các công thức phổ biến bao gồm công thức Lewis và công thức Hertz.
- So Sánh Ứng Suất Tiếp Xúc với Giới Hạn Đàn Hồi của Vật Liệu (Compare Contact Stress with Material Elastic Limit): So sánh ứng suất tiếp xúc tính được với giới hạn đàn hồi của vật liệu. Ứng suất tiếp xúc không nên vượt quá giới hạn đàn hồi của vật liệu để tránh hiện tượng biến dạng vĩnh viễn hoặc tróc rỗ.
- Kiểm Tra Hệ Thống Liên Quan (Check Associated Systems): Kiểm tra các hệ thống liên quan như hệ thống truyền động, vật liệu của trục, và bất kỳ yếu tố nào khác có thể ảnh hưởng đến ứng suất tiếp xúc của bánh răng.
- Thực Hiện Kiểm Tra Bền Mỏi (Perform Fatigue Analysis): Kiểm tra bền mỏi của bánh răng dưới tải trọng động để đảm bảo rằng nó có thể chịu được số lần tải trọng thay đổi mà không gây ra tróc rỗ.
Bằng cách thiết kế và tính toán ứng suất tiếp xúc đúng cách, bạn có thể tránh hiện tượng tróc rỗ bề mặt răng và gia tăng tuổi thọ của bánh răng trong hệ thống truyền động.
Tính theo ứng suất uốn để tránh gãy răng do mõi uốn
Trong quy trình thiết kế bánh răng, việc tính toán ứng suất uốn là rất quan trọng để ngăn chặn gãy răng do mõi uốn. Dưới đây là các bước để tính toán ứng suất uốn:
- Xác Định Tải Trọng (Determine Load): Xác định tải trọng mà bánh răng sẽ phải chịu, bao gồm tải trọng tĩnh và động.
- Xác Định Hình Dạng và Kích Thước của Răng (Determine Tooth Shape and Dimensions): Xác định hình dạng và kích thước của răng bánh, bao gồm chiều dài, chiều rộng, độ dày của răng, và các thông số khác quan trọng.
- Tính Toán Ứng Suất Uốn (Calculate Bending Stress): Sử dụng công thức tính toán để tính ứng suất uốn tại các điểm trên bánh răng. Công thức tính ứng suất uốn thường có dạng:
Ứng suất uốn (σ) = (M × c) / I
- Ứng suất uốn (σ): Đơn vị đo là pascal (Pa) hoặc psi.
- Moment uốn (M): Đơn vị đo là newton-mét (N·m) hoặc pound-foot (lb·ft).
- Khoảng cách từ trục uốn đến điểm xác định trên bánh răng (c): Đơn vị đo là mét (m) hoặc foot (ft).
- Moment quán tính của bánh răng (I): Đơn vị đo là mét⁴ (m⁴) hoặc foot⁴ (ft⁴).
- So Sánh Ứng Suất Uốn với Giới Hạn Đàn Hồi của Vật Liệu (Compare Bending Stress with Material Elastic Limit): So sánh ứng suất uốn được tính toán với giới hạn đàn hồi của vật liệu của bánh răng. Ứng suất uốn không nên vượt quá giới hạn đàn hồi để tránh gãy răng.
- Tối Ưu Thiết Kế (Optimize Design): Nếu ứng suất uốn quá lớn, bạn có thể xem xét tối ưu hóa thiết kế bánh răng, bao gồm thay đổi kích thước, hình dạng răng, hoặc chất liệu sử dụng.
Bằng cách thực hiện các bước tính toán này và đảm bảo rằng ứng suất uốn không vượt quá giới hạn cho phép của vật liệu, bạn có thể ngăn chặn việc gãy răng trong bánh răng do mõi uốn.