Trương tất đích Bộ môn Thiết kế máy Khoa Cơ khí - Trường Đại học GTVT Tóm tắt: Bμi báo giới thiệu về xích con lăn chính xác bước ngắn vμ đĩa xích các tiêu chuẩn: TCVN, ISO kiểu Anh, Mỹ
Trang 1Thiết kế xích con lăn chính xác bước ngắn vμ đĩa xích theo tiêu chuẩn
Việt Nam vμ nước ngoμi
TS Trương tất đích
Bộ môn Thiết kế máy Khoa Cơ khí - Trường Đại học GTVT
Tóm tắt: Bμi báo giới thiệu về xích con lăn chính xác bước ngắn vμ đĩa xích các tiêu
chuẩn: TCVN, ISO (kiểu Anh, Mỹ) vμ tiêu chuẩn GOST từ đó trình bμy phương pháp thiết kế các loại xích nμy
Summary: The article introduces short pitch precision roller chains and chain wheels of
Vietnamese, ISO (US, British) standards and GOST, through which a method of designing such chains is presented
i đặt vấn đề
Để thiết thực phục vụ cho sự nghiệp công nghiệp hoá thì cần thiết phải nghiên cứu áp dụng những tiêu chuẩn mới của ngành cơ khí nói riêng và các tiêu chuẩn quốc gia nói chung vì nó có
ý nghĩa to lớn về kinh tế và kỹ thuật cho đất nước Đồng thời để góp phần thúc đẩy quá trình hội nhập với khu vực và quốc tế cần phải nghiên cứu các tiêu chuẩn quốc tế và nước ngoài để áp dụng trong thiết kế và sản xuất ở nước ta càng nhanh càng tốt
TCVN 6374 - 1998 về xích con lăn chính xác bước ngắn và đĩa xích đã được Bộ Khoa học công nghệ và Môi trường ban hành Tiêu chuẩn này được dựa trên các tiêu chuẩn ISO 606:
1994 (E); ISO 1275: 1995; ISO 1395: 1997 (E) để soạn thảo, vì vậy việc áp dụng tiêu chuẩn này trong thiết kế và sản xuất thay thế cho các tiêu chuẩn trước đây có thể cho phép áp dụng một phương pháp thiết kế chung cho xích con lăn chính xác bước ngắn của Việt Nam và của nước ngoài thay vì có nhiều cách thiết kế như hiện nay
ii Giới thiệu về xích con lăn theo TCVN; Tiêu chuẩn của Mỹ (ISO kiểu A); tiêu chuẩn của Anh (ISO kiểu B) vμ tiêu chuẩn của Nga GOST
2.1 Xích con lăn theo tiêu chuẩn TCVN 6374 ữ 1998
Ưu điểm của tiêu chuẩn này là được soạn thảo dựa trên các tiêu chuẩn quốc tế ISO Nó áp dụng cho xích con lăn chính xác bước ngắn một dãy, nhiều dãy và đĩa xích tương ứng dùng trong truyền động cơ khí bao gồm: kích thước, dung sai, chiều dài, tải trọng thử và độ bền kéo nhỏ nhất Tiêu chuẩn này không áp dụng cho xích xe đạp và xích xe máy mặc dầu bước xích của chúng có thể như nhau
Kí hiệu của các loại xích một dãy, hai dãy và ba dãy lần lượt như sau:
Trang 216B - 1 TCVN 6374: 1988 16B - 2 TCVN 6374 1988 16B - 3 TCVN 6374: 1988 Vì các mắt xích có thể được chế tạo ở các cơ sở khác nhau nên tiêu chuẩn quy định các kích thước lớn nhất và nhỏ nhất để bảo đảm tính lắp lẫn các mắt xích, đó là dung sai biểu thị giới hạn lắp lẫn, không phải dung sai chế tạo
Để xác định độ bền kéo nhỏ nhất người ta đặt từ từ một lực kéo không nhỏ hơn độ bền kéo nhỏ nhất đã qui định lên mẫu thử là đoạn xích thử bao gồm ít nhất năm bước xích, sự phá huỷ mẫu xuất hiện tại thời điểm mà độ dãn dài không tăng hơn nữa khi tăng tải trọng, tức là tại đỉnh của biểu đồ tải trọng/ độ dãn dài
Tiêu chuẩn TCVN 6374 - 1998 qui định về đĩa xích như sau:
Các thông số hình học đĩa xích (xem hình 1)
Hình 1.
Đường kính vòng chia:
d Z
180 sin
P d
0
=
Với P - bước xích, Z: số răng đĩa xích
Đường kính chốt đo
dR = d1 0+0,01
Với d1 đường kính vòng chân
Kích thước đo qua chốt
MR = d + dRmin cho số răng chẵn
Trang 3MR = d cos
Z
90
+ dRmin cho số răng lẻ
Dạng rãnh răng hình 2
Hình 2.
d1 - đường kính con lăn lớn nhất
Ri - bán kính tựa con lăn, rimin = 0,505 d1
α - Góc tựa con lăn, αmax = 1400 -
Z
900
re - Bán kính sườn lăn,
remax = 0,12d1 (Z + 2)
remin = 0,008d1(Z2 + 180)
rimin = 0,505d1 + 0,0693
1
d
αmin = 1200 -
Z
900
Prophin răng đĩa xích hình 3
Hình 3
Bảng 1 trình bày TCVN 6374 – 1988
Trang 62.2 XÝch con l¨n theo tiªu chuÈn cña Mü (ISO kiÓu A), tiªu chuÈn cña Anh (ISO kiÓu
B), tiªu chuÈn cña Nga (Gost)
C¸c b¶ng 2, 3, 4 tr×nh bµy vÒ tiªu chuÈn trªn
B¶ng 2 XÝch con l¨n theo tiªu chuÈn cña Mü (ISO kiÓu A)
T¶i träng ph¸
háng kN
Khèi l−îng
B¶ng 3 XÝch con l¨n theo tiªu chuÈn cña Anh (ISO kiÓu B)
Lo¹i xÝch B−íc xÝch
T¶i träng ph¸
háng kN
Khèi l−îng
B¶ng 4 XÝch con l¨n theo tiªu chuÈn cña Nga (GOST 13568 - 75)
XÝch con l¨n 1 d·y, mm B−íc xÝch
T¶i träng ph¸
háng kN
Khèi l−îng 1m xÝch 1,kg
Trang 72.3 Một số nhận xét về TCVN và tiêu chuẩn nước ngoài
Việc xem xét các tiêu chuẩn của Việt Nam, Anh, Mỹ, Nga về loại xích này cho thấy những
điểm sau đây:
Chúng đều được dựa trên các tiêu chuẩn quốc tế ISO để biên soạn thành tiêu chuẩn quốc gia của mỗi nước cho nên những thông số chung như ký hiệu, kích thước, tải trọng phá hỏng, khối lượng đều có trong các tiêu chuẩn này
Thông số cơ bản là bước xích P trong tiêu chuẩn của Anh, Mỹ giống nhau với độ chính xác
đến hai số lẻ (ví dụ 15,58mm)
Thông số cơ bản này ở TCVN và GOST khác với hai tiêu chuẩn trên ở số lẻ gồm 3 chữ số
ví dụ P = 15,875 mm Các số hàng chục và đơn vị hầu như giống nhau
Trong các tiêu chuẩn của Anh, Mỹ, Nga đều có ghi khối lượng 1 mét xích, riêng TCVN không có
Các tiêu chuẩn của Anh, Mỹ, Nga có các thông số của xích giống nhau nhưng trị số không giống nhau
Ví dụ: khối lượng 1 m xích 9 kg đối với tiêu chuẩn của Mỹ, Anh và Nga dùng cho bước xích
P = 12,70mm là 0,61, 0,68, 0,65
Iii Thiết kế xích theo tiêu chuẩn ansi
ANSI American National Standards Institute: Viện tiêu chuẩn quốc gia Hoa Kỳ
Theo tiêu chuẩn ANSI công suất danh định của xích con lăn với số răng đĩa dẫn là 17, xem trong bảng 5
Bảng 5
Trang 8B: bôi trơn ngâm dầu C: bôi trơn phun dầu
ở đây bảng 5 được trích tiêu chuẩn ANSI Số liệu đầy đủ của bảng này còn có các số liệu
xích 80, 100, 120, 140, 160, 180, 200 và 240
6)
Bảng 6
Bảng 7
1 1.0
2 1.7
3 2.5
4 3.3 Như vậy, khi tính toán cho xích có số răng đĩa xích dẫn khác với 17 và có số dãy lớn hơn 1
thì công suất tính toán sẽ là:
trong đó:
K1: hệ số phụ thuộc số răng đĩa dẫn
K1: hệ số phụ thuộc số dãy xích
Hr: công suất danh định của xích theo ANSI
Khi thiết kế, số liệu ban đầu là công suất cần truyền có thể cho trước cùng với điều kiện sử
dụng tải trọng Khi đó công suất cần thiết được viết dưới dạng:
trong đó:
Trang 9H - Công suất cần thiết
A - Công suất cần truyền
Bảng 8
của bộ truyền xích
Nhận xét chung ta thấy cách thiết kế theo tiêu chuẩn ANSI có ưu điểm đơn giản dễ tính toán nhưng có nhược điểm là bỏ qua những ảnh hưởng của nhiều thông số quan trọng như khoảng cách trục, ảnh hưởng của số ca làm việc trong ngày, cách bố trí bộ truyền và khả năng
điều chỉnh sức căng xích Những thông số đó có ý nghĩa lớn đến dao động, tuổi thọ và kết cấu
bộ truyền xích
Cách thiết kế theo tiêu chuẩn TCVN và GOST trình bày ở dưới đây sẽ khắc phục nhược
điểm trên
IV Thiết kế xích theo tiêu chuẩn tcvn vμ gost
Chỉ tiêu cơ bản để tính toán bộ truyền xích là đảm bảo độ bền mòn vì mòn bản lề xích là dạng hỏng nguy hiểm nhất Có nhiều cách tính toán khác nhau khi thiết kế xích nhưng như trên
ta đã trình bày 4 loại xích đã nêu đều dựa trên tiêu chuẩn ISO để biên soạn nên có thể thiết kế theo phương pháp sau để đảm bảo chỉ tiêu độ bền mòn
Gọi [P0] là áp suất cho phép
A
KF
Với K: hệ số sử dụng
K = Ka Kb Kd Kde K0
Ka: hệ số xét đến ảnh hưởng của khoảng cách trục
Kb: hệ số xét đến ảnh hưởng của điều kiện bôi trơn
Kc: hệ số xét đến chế độ làm việc
Kd: hệ số xét đến tải trọng động
K0: hệ số xét đến cách bố trí bộ truyền
Kdc: hệ số xét đến khả năng điều chỉnh lực căng xích
Trang 10Ft: lực vòng cũng là độ bền kéo lấy theo bảng 1
A: diện tích hình chiếu của mặt tựa bản lề lên phương tác dụng của lực
Công suất cần truyền được tính là:
K 10 6
P n Z ] P [ A P
7 01 01 0
ở đây:
P: bước xích
Z0, n0: số răng đĩa xích nhỏ và số vòng quay của bộ truyền cơ sở
Bộ truyền cơ sở có công suất cho phép là:
[ ] K 10 6
P n Z P A p
7 01 01 0
Quan hệ giữa công suất cần truyền và công suất cho phép được viết như sau:
7 z n
01 01 0 1
10 6 K K K
P n Z A ] P [ A
Với
1
01 z
Z
Z
1
01 n
n
n
Công suất tính toán được tính như sau:
Từ đó tra bảng ta tìm được bước xích và ký hiệu xích
VI Kết luận vμ kiến nghị
Xích con lăn theo tiêu chuẩn TCVN 6374 - 1998 phải được thay thế cho các tiêu chuẩn cũ khi thiết kế xích
Các tiêu chuẩn về xích con lăn của Mỹ, Anh, Nga và Việt Nam có các thông số giống nhau, nhưng khác nhau về một số ký hiệu và trị số (trị số khác nhau ít)
Phương pháp thiết kế theo TCVN và GOST đầy đủ hơn theo tiêu chuẩn ANSI về đánh giá
ảnh hưởng của các yếu tố kết cấu và sử dụng
Kiến nghị: Sau khi nghiên cứu chúng tôi kiến nghị sử dụng trong thiết kế phương pháp tính
của TCVN Khi thiết kế theo tiêu chuẩn ANSI cần phải bổ sung các hệ số Ka, Ke, Ko, Kđc (xem mục IV) còn công suất lấy theo ANSI
Tài liệu tham khảo
[ 1].Joseph Edmard Shiley Mechanical Engneering Design,1989
[2] Robert Mott LPR Machine Elements in Mechanincal Design, 1992
[3] Tiêu chuẩn Việt Nam - Hà Nội, 2001
[4] Trương Tất Đích Chi tiết máy NXB Giao thông Vận tải, 2002♦
