Nghiên cứu cơ sở lý thuyết hình học bề mặt răng thân khai và ứng dụng CMM trong đo kiểm hình học một số chi tiết răng thân khai

TT Nội dung của hình vẽ Hình 1.10 Cắt răng côn thẳng bằng các dao phay đĩa Hình 1.11 Sơ đồ cắt răng côn thẳng bằng hai dao phay đĩa Hình 1.12 Sơ đồ nguyên lý cắt răng côn thẳng theo dưỡn

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGÀNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

NGHIÊN CỨU CƠ SỞ LÝ THUYẾT HÌNH HỌC BỀ MẶT RĂNG THÂN KHAI VÀ ỨNG DỤNG CMM TRONG ĐO KIẾM HÌNH HỌC MỘT SỐ CHI TIẾT RĂNG THÂN KHAI

PHÙNG TRẦN ĐÍNH Người hướng dẫn Luận văn: BÙI NGỌC TUYÊN

Hà Nội, 2010

Lời cảm ơn

Tôi xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo Trường Đại học Bách khoa Hà nội, Viện đào tạo sau đại học, Viện cơ khí, Bộ môn Gia công vật liệu và dụng cụ công nghiệp Trường Đại học Bách khoa Hà nội

Tôi xin được gửi lời cảm ơn trân trọng và sâu sắc nhất đến thầy giáo TS Bùi

Ngọc Tuyên – người đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn tôi trong suốt quá trình nghiên

cứu và thực hiện đề tài này

Trong quá trình học tập, triển khai nghiên cứu đề tài và những gì đạt được hôm nay, tôi không thể quên được công lao giảng dạy và hướng dẫn của các thầy, cô giáo Trường Đại học Bách khoa Hà nội

Dù đã có rất nhiều cố gắng, song luận văn chắc chắn không thể tránh khỏi những thiếu sót và hạn chế Kính mong nhận được những ý kiến đóng góp của thầy cô giáo, cùng các bạn đồng nghiệp

Tác giả

Lêi cam ®oan

T«i xin cam ®oan: LuËn v¨n “Nghiªn cøu c¬ së lý thuyÕt h×nh häc bÒ

mÆt r¨ng th©n khai vµ øng dông CMM trong ®o kiÓm h×nh häc bÒ mÆt mét sè chi tiÕt r¨ng th©n khai” lµ kÕt qu¶ nghiªn cøu cña riªng t«i, kh«ng sao chÐp cña ai

Néi dung luËn v¨n cã tham kh¶o c¸c tµi liÖu, th«ng tin ®−îc ®¨ng t¶i trªn c¸c t¸c phÈm, t¹p chÝ theo danh môc tµi liÖu tham kh¶o cña luËn v¨n

Mục Lục

Lời cam ơn 1

Lời cam đoan 2

Bảng danh mục các ký hiệu và chữ viết tắt 6

Bảng danh mục các hình vẽ và đồ thị 8

Phần mở đầu 12

Chương I 16

1.1 Đường thân khai 16

1.1.1.Cách hình thành đường thân khai 16

1.1.2 Tính chất đường thân khai 16

1.1.3 Đặc điểm của đường thân khai 16

1.1.4 Phương trình của đường thân khai 17

1.2 Nguyên lý hình thành bánh răng thân khai 18

1.2.1 Tạo biên dạng thân khai bằng phương pháp bao hình 18

1.2.2 Thanh răng sinh 19

1.2.3 Hình thành cạnh răng bằng phương pháp định hình 19

1.2.4 Các thông số cơ bản chế tạo bánh răng thân khai 20

1.3 Bộ thông số hình học cơ bản để chế tạo bánh răng 21

1.3.1 Các thông số cơ bản chế tạo bánh răng trụ răng thẳng 21

1.3 2 Các thông số cơ bản chế tạo bánh răng trụ răng nghiêng 21

1.3 3 Các thông số cơ bản chế tạo bánh răng côn răng thẳng 23

1.4 Chế tạo bánh răng trụ răng nghiêng 26

1.4.1 Xọc răng 26

1.4.2 Bào răng 28

1.4.3 Phay bằng dao phay lăn răng 28

1.4.4 Cắt răng bằng dao phay đĩa modun và dao phay ngón modun 30

1.5 Chế tạo bánh răng côn răng thẳng 31

1.5.1 Các phương pháp cắt răng côn thẳng 31

1.5.2 Cắt răng côn răng thẳng bằng các dao phay đĩa môdun 32

1.5.3 Cắt răng côn răng thẳng bằng hai dao bào răng 33

1.5.4 Cắt răng côn răng thẳng bằng hai dao phay đĩa 33

1.5.5 Cắt răng côn răng thẳng theo dưỡng 34

1.6 Các dạng sai hỏng khi phay bánh răng 36

1.7 Các dạng sai số hình học thường gặp của bánh răng sau khi làm việc 37

1.7.1 Tróc vì mỏi bề mặt răng 37

1.7.2 Mòn răng 38

1.7.3 Dính răng 38

1.7.4 Biến dạng dẻo bề mặt răng 39

1.7.5 Hiện tượng trượt biên dạng răng 39

1.8 Các phương pháp phục hồi bánh răng sau khi sử dụng 40

1.9 Kết luận 41

Chương II 42

2.1 Phương pháp kiểm tra tổng hợp loại ăn khớp một bên 42

2.2 Đo đường kính vòng chia 43

3.3 Phương pháp đo sai số tích lũy bước vòng 44

2.4 Đo sai lệch giới hạn bước pháp cơ sở 46

2.5 Đo sai lệch khoảng pháp tuyến chung 47

2.6 Đo độ đảo hướng tâm vành răng 48

2.7 Đo sai số profin răng 49

2.8 Kiểm tra các chỉ tiêu của độ chính xác tiếp xúc 50

2.8.1 Kiểm tra sai số phương của răng 50

2.8.2 Kiểm tra vết tiếp xúc 51

2.9 Kiểm tra khe hở cạnh bên 51

2.9.1 Kiểm tra sai số của biên dạng khởi xuất 51

2.9.2 Kiểm tra sai số của chiều dày răng 52

Chương III 53

3.1 Giới thiệu về CMM ( CMM: Coordinate Measuring Machine ) 53

3.1.1 Giới thiệu chung về máy đo toạ độ ba chiều CMM 53

3.1.2 Cấu tạo của máy đo toạ độ ba chiều CMM Golbal Status 544 53

2.1.3 Một số hình ảnh về máy CMM 56

3.2 Các tiêu chuẩn đo lường và dung sai trên máy CMM 58

3.2.1 Các ký hiệu đặc tính hình học (Bảng 3.1) 58

3.2.2 Các nguyên tắc chung 59

3.2.3 Hiệu chỉnh 61

3.2.4 Khái niệm chuẩn và các chuẩn 62

3.2.5 Sai lệch hình dạng 66

3.2.6 Sai lệch profin 68

3.2.7 Sai lệch vị trí 69

3.3 Quy trình thực hiện đo kiểm bằng máy đo tọa độ CMM 76

3.3.1 Xây đựng các đối tượng cần đo 76

3.3.2 Xây dựng hệ tọa độ 77

3.4 Các lệnh đo lường trên máy CMM 78

3.4.1 Location 78

3.4.2 True Position 79

3.4.3 Distance (Lệnh đo khoảng cách) 79

3.4.4 Angle Between 80

3.4.5 Concentricity 81

3.4.6 Coaxiality 81

3.4.7 Roundness 82

3.4.8 Straightness 82

3.4.9 Flatness 83

3.4.10 Perpendicularity 83

3.4.11 Parallelism 83

3.4.12 Profile 84

3.4.13 Angularity 84

3.4.14 Keyin 85

3.5 Dữ liệu xuất ra 85

Chương IV 86

4.1 phương pháp ĐO KIểM TRA hình học bề mặt răng của BáNH RĂNG trụ răng nghiêng bằng cmm 86

4.1.1 Xây dựng phương trình bề mặt răng của bánh răng trụ răng thẳng 86

4.1.2 Xây dựng phương trình bề mặt của bánh răng trụ răng nghiêng 88

4.1.3 Xây dựng sơ đồ thuật toán vẽ ra lưới điểm trên biên dạng răng của bánh răng nghiêng 94

4.1.4 ứng dụng vào bánh răng cụ thể 95

4.2.phương pháp ĐO KIểM TRA BáNH RĂNG côn răng thẳng bằng cmm 102

4.2.1 Nguyên lý hình thành bánh răng côn răng thẳng 102

4.2.2 Xây dựng phương trình bề mặt bánh răng côn răng thẳng 103

4.2.3 Xây dựng sơ đồ thuật toán vẽ ra lưới điểm trên biên dạng răng của bánh răng côn răng thẳng 109

4.2.4 ứng dụng vào bánh răng cụ thể 109

Kết luận 117

Tài liệu tham khảo 118

Bảng danh mục các ký hiệu và chữ viết tắt

de1; de2 §−êng kÝnh vßng chia ngoµi

d1; d2 §−êng kÝnh vßng chia trung b×nh

TT Nội dung của hình vẽ

Hình 1.10 Cắt răng côn thẳng bằng các dao phay đĩa

Hình 1.11 Sơ đồ cắt răng côn thẳng bằng hai dao phay đĩa

Hình 1.12 Sơ đồ nguyên lý cắt răng côn thẳng theo dưỡng

Hình 1.13 Các dạng hỏng của bánh răng sau khi làm việc

Hình 2.3a Sự phân bố của các răng gây ra sai số bước vòng

Hình 2.9 Sơ đồ làm việc của thước đo răng

Hình 3.6 Thiết lập mặt phẳng với tối thiểu 3 điểm tiếp xúc

Hình 3.7 Thiết lập mặt phẳng với tối thiểu 2 điểm tiếp xúc

Hình 3.8 Thiết lập mặt phẳng với tối thiểu 1 điểm tiếp xúc

Hình 3.11 Quy định giới hạn dung sai độ thẳng

Hình 3.12 Quy định giới hạn dung sai của độ tròn

Hình 3.13 Quy định giới hạn dung sai độ trụ

Hình3.14 Quy định giới hạn dung sai độ phẳng

Hình 3.15 Quy định giới hạn dung sai bề mặt

Hình 3.16 Quy định giới hạn dung sai độ vuông góc của lỗ trục

Hình 3.17 Trục chi tiết phải nằm trong vùng hình trụ

Hình 3.18 Vùng dung sai được xác định bởi 2 đường song song và vuông

góc với một mặt chuẩn hay một trục chuẩn Hình 3.19 Quy định giới hạn dung sai độ song song của mặt so với bề mặt

chuẩn Hình 3.20 Quy định giới hạn vùng dung sai có trục song song với trục chuẩn Hình 3.21 Quy định giới hạn vùng dung sai vị trí

Hình 3.22 Quy định giới hạn dung sai của độ đồng trục

Hình 3.23 Quy định giới hạn dung sai độ đối xứng

Hình 3.25 Quy định giới hạn vùng dung sai độ đảo

Hình 3.26 Hệ tọa độ đo cơ bản

Hình 4.1 Sơ đồ tính profin bánh răng thẳng thân khai

Hình 4.4 Minh họa mối quan hệ của 2 hệ trục tọa độ Oxyz và O1x1y1z1

Hình 4.5 Sơ đồ tính profin bánh răng nghiêng thân khai

Hình 4.7 Sơ đồ thuật toán xây dựng bề mặt bánh răng trụ răng nghiêng Hình 4.8 Sơ đồ thiết lập hệ trục tọa độ đo bánh răng trụ nghiêng Hình 4.9 Sơ đồ thuật toán xử lý dữ liệu đo

Hình 4.12 Sự hình thành biên dạng thân khai của bánh răng côn

Hình 4.14 Biên dạng răng của bánh răng côn thẳng lý thuyết

Hình 4.15 Sơ đồ thuật toán xây dựng bề mặt bánh răng côn răng thẳng Hình 4.16 Sơ đồ thiết lập hệ trục tọa độ đo bánh răng côn

Hình 4.17 Sơ đồ thuật toán xử lý dữ liệu đo

Phần mở đầu

1.Lý do chọn đề tài

Hiện nay, nước ta đang bước vào thời kì hội nhập, sự thành công của

nó được quyết định bởi nền sản xuất công nghiệp.Trong sản xuất cơ khí, chúng ta đang từng bước thay đổi dây truyền sản xuất để có thể đáp ứng được thị trường nhưng chúng ta chưa thể thay đổi chúng một cách đồng bộ Do sự không đồng bộ giữa các khâu trong dây truyền, chi tiết sản xuất ra luôn có sai

số Ngay kể cả dụng cụ hay sản phẩm mới nhập về để sản xuất, ta cũng không thể kiểm định được sự chính xác của nó, nếu chỉ dựa vào những dụng cụ kiểm tra trước đây đã cũ kĩ lạc hậu và hao mòn xuống cấp

Hơn nữa khi đã có dây truyền sản xuất tốt, nhà sản xuất cũng cần phải chứng minh sản phẩm của họ làm ra là tốt và có những thông số vượt trội hơn so với các sản phẩm cùng loại của nhà sản xuất khác Một số nhà máy lớn, Viện đã có phòng kiểm tra (KCS) nhưng dụng cụ kiểm tra có thể vẫn còn lạc hậu hay chưa đồng bộ Họ có thể có thiết bị kiểm tra tốt, nhưng chừng đó

là chưa đủ Đi kèm với những dụng cụ kiểm đó, cần phải có môđun phần mềm

hỗ trợ Những môđun này giúp cho người sử dụng có thể phát huy hết tính năng của nó

Ngày nay, chúng ta cũng cần phải quan tâm đến việc tiết kiệm, tận dụng tối đa nguồn tài nguyên chính sẵn có Vì vậy mà xu hướng sửa chữa, khắc phục những hư hỏng của chi tiết đang được quan tâm nghiên cứu Với những dụng cụ kiểm tra lạc hậu thì việc kiểm định, đánh giá chất lượng là khó khăn và nhiều khi không thể thực hiện được

Sản phẩm bánh răng ở Việt Nam hiện nay chủ yếu được kiểm tra theo phương pháp cũ, vì vậy, kết quả kiểm tra các thông số nhiều khi không

chính xác, chịu nhiều sai số của đồ gá và đôi khi phụ thuộc vào yếu tố con người

Trong quá trình sử dụng, dụng cụ gia công răng cũng như bánh răng

có thể bị mòn cơ học ảnh hưởng đến quá trình làm việc Để đánh giá được sự hao mòn và sai số đó, ta cần có các phương pháp đo và dụng cụ đo thích hợp

Từ đó, ta có thể xác định xem có nên tiếp tục sử dụng bánh răng đó nữa hay không Nếu sai số vượt quá giới hạn cho phép thì khắc phục như thế nào hay loại bỏ

Thông qua việc nghiên cứu tìm hiểu các quá trình đo kiểm bánh răng và các chức năng đo kiểm của máy đo tọa độ ba chiều Brown & Sharpe hiện có tại bộ môn Gia công vật liệu và dụng cụ công nghiệp Việc ứng dụng CMM để đo kiểm hình học bề mặt các chi tiết thân khai có thể khác phục

được nhược điểm của các phương pháp đo truyền thống, cho ta kết quả nhanh

và chính xác Đây là lý do để em chọn đề tài: Nghiên cứu cơ sở lý thuyết

hình học bề mặt răng thân khai và ứng dụng CMM trong đo kiểm hình học bề mặt một số chi tiết răng thân khai

2 Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu của luận văn, đối tượng và phạm vi

nghiên cứu

- Tên đề tài: Nghiên cứu cơ sở lý thuyết hình học bề mặt răng thân khai và

ứng dụng CMM trong đo kiểm hình học bề mặt một số chi tiết răng thân khai

- Mục tiêu:

* Nghiên cứu cơ sở lý thuyết hình học bề mặt răng thân khai

răng thân khai

- Đối tượng nghiên cứu:

Bánh răng trụ răng nghiêng và bánh răng côn răng thẳng

- Phạm vi nghiên cứu:

Nghiên cứu sự hình thành bề mặt răng thân khai của bánh răng trụ răng nghiêng và bánh răng côn răng thẳng Xây dựng phương pháp đo bánh trụ răng nghiêng và bánh răng côn răng thẳng trên máy tọa độ ba chiều Brown

& Sharpe

3.Luận điểm cơ bản và đóng góp mới của luận văn

* Nghiên cứu tổng quan về sự hình thành bề mặt răng thân khai

* Xây dựng phương pháp đo bánh răng trụ răng nghiêng trên máy CMM

* Xây dựng phương pháp đo bánh răng côn răng thẳng trên máy CMM

Luận văn đã xây dựng được quy trình đo kiểm và chương trình kiểm tra hình học bề mặt răng của bánh răng trụ răng nghiêng và bánh răng côn răng thẳng

4 Phương pháp nghiên cứu:

Nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực nghiệm Dựa trên cơ sơ lý thuyết đề tài đã xây dựng được chương trình mô phỏng biên dạng thân khai của bánh răng trụ răng nghiêng Thực nghiệm đo kiểm hình học bề mặt răng thân khai trên máy đo tọa độ ba chiều Brown & Sharpe hiện có tại bộ môn Gia công vật liệu và dụng cụ công nghiệp

Được sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo Ts Bùi Ngọc Tuyên và các thầy cô trong bộ môn, em đã hoàn thành luận này Tuy nhiên, trong quá trình làm luận văn, em không tránh khỏi những sai sót Vì vậy, em rất mong các thầy cô góp ý và chỉ bảo để bản luận văn này được hoàn thiện hơn

Chương I

Tổng quan về bánh răng thân khai và sai số hình học của

bánh răng 1.1 Đường thân khai

1.1.1.Cách hình thành đường thân khai

Cho một đường thẳng ∆ lăn không trượt trên đường tròn (O,r0), khi đó quĩ

khai.(Hình vẽ 1.1)

1.1.2 Tính chất đường thân khai

Gọi M là một điểm trên đường thân khai, M0 là chân của đường thân khai này trên vòng tròn cơ sở và N là tiếp điểm của vòng tròn cơ sở với đường tiếp tuyến của nó kẻ từ điểm M, ta có:NM→ 0=NM

theo phương pháp tuyến Thật vậy, nếu gọi M, M' là hai điểm trên đường thẳng ∆ , khi cho ∆ lăn không trượt trên đường tròn (O,r0), ta luôn có :

M0→M0, =MM,

tâm cong của đường thân khai luôn nằm trên vòng tròn cơ sở ở hình vẽ trên, tiếp

điểm N giữa vòng tròn cơ sở và đường thẳng ∆ là tâm cong của đường thân khai tại

điểm M

1.1.3 Đặc điểm của đường thân khai

tiếp xúc nằm trên đường ăn khớp, có nghĩa là đường pháp tuyến chung cho cạnh răng thân khai tại bất kì vị trí tiếp xúc nào đều đi qua một điểm cố định trên tiếp

tuyến với vòng tròn cơ sở của bánh răng Đường thân khai được dùng để làm cạnh bánh răng sẽ đảm bảo tỉ số truyền cố định

1.1.4 Phương trình của đường thân khai

Phương trình đường thân khai cần thiết cho việc nghiên cứu chế độ ăn khớp của bánh răng và ta sẽ dùng hệ toạ độ cực để biểu diễn đường thân khai

Ta lấy tâm O của vòng tròn cơ sở làm gốc toạ độ và cho trục Ox đi qua

điểm M0 là chân đường thân khai trên vòng tròn cơ sở

Khi đó điểm M (hình 1.1) bất kì trên đường thân khai được xác định bằng toạ độ là bán kính véctơ rx và góc toạ độ θ X

Trong đó : r X =OMuuuur và θx =MOM0

N O

θ

Hình 1.1 : Sơ đồ nguyên lý tạo đường thân khai

Với α là góc giữa bán kính vectơ rX X và bán kính r0 , nối tâm của vòng tròn cơ sở

và tâm đường thân khai tại M Góc α cũng là góc giữa pháp tuyến của đường thân X

khai tại M và vận tốc của điểm M khi vòng tròn cơ sở quay quanh O Do đó, α gọi X

là góc áp lực

Ta có : X 0

X

r r cosα

=

Mặt khác, do tính chất của đường thân khai :

0 0

0

NM r

NM NM

1.2.1 Tạo biên dạng thân khai bằng phương pháp bao hình

Nội dung của phương pháp: Cho một đường thẳng tt’ lăn không trượt trên một vòng tròn (O,r0) Gọi T là một đoạn thẳng gắn liền tt’, có pháp tuyến tạo với tt’ một góc α0 tại những thời điểm khác nhau trong chuyển động tương đối trên đây của

đường thẳng tt’ đối với đường tròn (O,r0), ta ghi lại vết của T trên một mặt phẳng gắn liền với (O,r0), và sẽ nhận được một họ đường thẳng mà bao hình gọi là đường thân khai

Hình 1.2: Sơ đồ nguyên lý tạo biên dạng thân khai bằng phương pháp bao hình

Nếu thay vì đoạn thẳng T, ta gắn lên đường thẳng tt’ một thanh răng hình thang, thì trên mặt phẳng gắn liền với vòng tròn (O,r0), ta sẽ nhận được những họ đường thẳng

mà bao là các cặp biên dạng thân khai đối xứng nhau từng đôi một (hình 1.2)

đôi răng theo chiều cao được gọi là đường trung bình của thanh răng

Hình 1.3 Thanh răng sinh 1.2.3 Hình thành cạnh răng bằng phương pháp định hình

Nội dung của phương pháp:

Dùng một con dao có profin lưỡi cắt giống như profin rãnh bánh răng để cắt các răng của bánh răng Ta có thể dùng dao phay ngón modun hoặc dao phay đĩa modun để gia công các bánh răng thân khai

Dao phay ngón định hình: là kiểu dao có tiết diện qua trục giống như một rãnh răng thân khai, khi cắt dao vừa quay quanh trục của nó vừa chuyển động tịnh tiến theo chiều đường sinh của phôi Sau khi dao ăn hết chiều dài đường sinh thì trên phôi sẽ hình thành một rãnh răng Lúc đó cho phôi quay quanh trục của nó một góc

2π/z, rồi lặp lại động tác trên, cứ tiếp tục như vậy cuối cùng ta sẽ được một bánh răng thân khai

Dao phay đĩa modun: nguyên tắc làm việc của dao phay đĩa cũng giống như dao phay ngón, chỉ khác là tiết diện có dạng đĩa, lưỡi dao được bố trí trên vành

đĩa Trên tiết diện qua trục của dao, các lưỡi dao có dạng một rãnh răng thân khai Mỗi lần ăn hết chiều dài đường sinh dao sẽ cắt được một rãnh răng trên phôi Sau khi cắt xong một rãnh, ta phân độ cho phôi quay một góc bằng 2π/z, rồi cứ tiếp tục cắt như trước Cứ tiếp tục như vậy, cuối cùng ta sẽ cắt được một bánh răng thân khai 1.2.4 Các thông số cơ bản chế tạo bánh răng thân khai

Dãy 1 (ưu tiên) : 1 ; 1,25 ; 1,5 ; 2 ; 2,5 ; 3 ; 4 ; 5 ; 6 ; 8 ; 10 ; 12

Dãy 2 : 1,125 ; 1,375 ; 1,75 ; 2,25 ; 2,75 ; 3,5 ; 4,5 ; 5,5 ; 7 ; 9 ; 11

b, Số răng của bánh răng z

c, Vòng chia và đường kính vòng chia

Vòng chia và đường kính vòng chia là những đường lăn trong quá trình tạo bánh răng thân khai bằng thanh răng sinh

d, Góc ăn khớp α (góc áp lực) X

Tiêu chuẩn quy định góc profin của thanh răng sinh là α=20o

profin thân khai răng Trong quá trình hình thành cạnh răng thân khai bằng thanh răng,góc giữa đường pháp tuyến chung của các cạnh thanh răng và cạnh răng bánh răng với đường chia gọi là góc áp lực trên vòng chia

Góc áp lực trên vòng chia α cũng chính là góc ăn khớp trong quá trình C

hình thành bánh răng thân khai bằng thanh răng hình thang

thanh răng

e, Độ dịch dao δ

Là khoảng cách giữa đường chia tt’ trong quá trình tạo hình và đường trung bình của thanh răng Độ dịch dao δ được quy ước có giá trị âm khi đường trung bình cắt vòng chia và có giá trị dương khi đường trung bình nằm ngoài vòng chia Trong tính toán, thay vì dùng độ dịch dao, ta dùng hệ số dịch dao x theo công thức sau: x = δ/m

1.3 Bộ thông số hình học cơ bản để chế tạo bánh răng

1.3.1 Các thông số cơ bản chế tạo bánh răng trụ răng thẳng

Thông số chế tạo của bánh răng trụ tròn răng thẳng hoàn toàn giống như các thông số chế tạo xét trên một mặt cắt ngang (mặt cắt vuông góc với trục quay), chỉ thêm một thông số là bề rộng B của bánh răng

1.3 2 Các thông số cơ bản chế tạo bánh răng trụ răng nghiêng

+ Modul tiếp tuyến : t t

p m

từ 1 đến 12mm theo 2 dãy sau:

Dãy 1 (ưu tiên) : 1 ; 1,25 ; 1,5 ; 2 ; 2,5 ; 3 ; 4 ; 5 ; 6 ; 8 ; 10 ; 12

Dãy 2 : 1,125 ; 1,375 ; 1,75 ; 2,25 ; 2,75 ; 3,5 ; 4,5 ; 5,5 ; 7 ; 9 ; 11

b Vòng chia và đường kính vòng chia

Vòng chia và đường kính vòng chia là những đường lăn trong quá trình tạo bánh răng thân khai bằng thanh răng sinh

Z p Z p d

cos

Do các thông số như : Z, pt ( mn ,β ) đều đã được xác định nên kích thước vòng chia hoàn toàn xác định

c Góc ăn khớp α (góc áp lực) X

Tiêu chuẩn quy định góc profin của thanh răng sinh là α=20o

Góc áp lực trên vòng chia là thông số cơ bản đặc trưng cho hình dạng profin thân khai răng Trong quá trình hình thành cạnh răng thân khai bằng thanh răng, góc giữa đường pháp tuyến chung của các cạnh thanh răng và cạnh răng bánh răng với

đường chia gọi là góc áp lực trên vòng chia

Góc áp lực trên vòng chia α cũng chính là góc ăn khớp trong quá trình hình Cthành bánh răng thân khai bằng thanh răng hình thang

Góc profin α của thanh răng sinh đo trong mặt mút được tính theo công thức : t

răng chuẩn Nếu hai đường này lệch nhau ,ta cắt được bánh răng dịch chỉnh Bánh răng có thể dịch chỉnh dương hay âm Hệ số dịch chỉnh ξ càng tăng thì chiều dày

đáy răng càng tăng và bán kính cong prôfin làm việc của răng tăng lên, mặt khác bán kính góc lượn chân răng giảm xuống, làm tập trung ứng suất tại đây Do đó khi thay đổi trị số ξ sẽ có ảnh hưởng lớn đến hình học của sự ăn khớp và khả năng tải của các bánh răng

Nếu thanh răng vuông góc với đường trục của phôi bánh răng, ta cắt được bánh răng trụ răng thẳng Nếu thanh răng lệch với phương vuông góc một góc β , ta

Gócβ thường được lấy trong khoảng (80…200)

1.3 3 Các thông số cơ bản chế tạo bánh răng côn răng thẳng

Thông số của bánh răng trụ tròn được định nghĩa trên một mặt cắt vuông góc với hai trục quay, đồng thời cũng vuông góc với một đường sinh của chung của hai mặt lăn Trong bánh răng nón, mặt cắt vuông góc với hai trục quay và đồng thời vuông góc với đường sinh chung OP của hai nón lăn chính là mặt cầu (S) Do đó, nếu xét tương tự như trong bánh răng trụ tròn thì thông số của bánh răng nón sẽ

được xác định trên mặt cầu (S)

Hình 1.4: Bánh răng côn răng thẳng Tuy nhiên, việc xác định thông số trên mặt cầu không thuận tiện Hơn nữa, xung quanh các vòng lăn (C1), (C2), mặt cầu (S) gần trùng với hai mặt nón (N’1), (N’2), lần lượt trực giao với (N1), (N2) và tiếp xúc với (S) theo (C1), (C2) Các mặt nón (N’1), (N’2) được gọi là hai mặt nón phụ lớn (hình 1.5)

Hình 1.5: Sơ đồ xác định các thông số bánh răng côn thẳng

Do vậy, thông số của bánh răng nón được xác định trên hai mặt nón phụ lớn (N’1), (N’2) (hình 1.4) Trong cặp bánh răng nón, để bảo đảm góc giao nhau giữa hai trục, chỉ có thể dùng cặp bánh răng tiêu chuẩn hay cặp bánh răng dịch chỉnh

đều, do đó vòng lăn và vòng chia tương ứng trùng nhau

Thông số của bánh răng nón trên mặt nón phụ lớn ( N’) (hình 1.4) ở đây,

ta chỉ trình bày các thông số cơ bản của bánh răng côn răng thẳng có góc giữa hai trục là Σ = δ1 + δ2

Đường kính vòng chia ngoài: de1 = me .Z1 , de2 = me.Z2

Đường kính vòng chia trung bình: d1 = m.Z1 , d2 = m.Z2

trong đó : m và me là môđun vòng trung bình và môđun vòng ngoài

c, Bước răng p

ngoài pte và bước vòng trung bình pt Và tỉ số giữa chúng với số π được gọi là môđun vòng ngoài mte (hoặc me đối với răng thẳng) và môđun vòng trung bình m Môđun vòng ngoài me thường được quy tròn theo tiêu chuẩn

d, Chiều dài côn ngoài

Đây là thông số kích thước quan trọng nhất của bộ truyền bánh răng côn

Re = de1/(2.sinδ1) = de2/(2.sinδ2)

có ý nghĩa như khoảng cách trục aw của bộ truyền bánh răng trụ

Chiều rộng vành răng b nên lấy b ≤ 0,3.Re hoặc b ≤ 10.me

Hệ số K = b/R gọi là hệ số chiều rộng vành răng

Chiều dài côn trung bình: R = Re- 0,5.b

Môđun vòng trung bình: m = me.R/Re

e, hệ số dịch chỉnh x

Bộ truyền bánh răng côn thường được dịch chỉnh đều (hệ số dịch chỉnh

x2=x1), để nâng cao độ bền uốn của bánh răng côn nhỏ (x1>0) Trong trường hợp này chiều cao đầu răng và chân răng (đo trên mặt côn phụ ngoài)

*

* 1

*

1 2

h h

ư +

Đối với các máy có kích thước trung bình thì khoảng cách tâm (giữa tâm dao và tâm bánh răng gia công) được thay đổi nhờ dịch chuyển của giá dao, còn đối với các máy cỡ lớn thì nhờ dịch chuyển của bàn máy

Khi cắt răng nghiêng, dao xọc ngoài chuyển động tịnh tiến dọc trục phôi với tốc đọ V1, còn có thêm chuyển động quay ω3 tương ứng với góc nghiêng của răng Chuyển động quay ω3 được thực hiện nhờ cơ cấu dẫn hướng xoắn vít 8 nối trục dao với cơ cấu truyền động trục vít - bánh vít Hướng của cơ cấu dẫn hướng xoắn vít

và răng dao phải ngược với hướng của răng gia công Hành trình của cơ cấu xoắn vít phải bằng hành trình của răng dao xọc Pzo

Hình 1.6: Sơ đồ xọc răng a) xọc răng thẳng; b)xọc răng nghiêng; 1, dao xọc; 2, bánh răng

1, trục dao; 2, bàn máy; 3, chạc chạy dao hướng kính; 4, cơ cấu lùi dao; 5, hộp tốc

độ; 6, hộp chạy dao vòng; 7, cơ cấu lệch tâm; cơ cấu dẫn hướng xoắn vít; 9, chạc chia độ

1.4.2 Bào răng

Cắt răng ngoài và răng trong trên các máy bào răng được thực hiện bằng phương pháp bao hình và định hình Phương pháp bao hình cắt răng ăn khớp ngoài bằng dao răng lược - có hình dao như thanh răng Profin thân khai của mặt răng

được tạo thành nhờ chuyển động bao hình và chuyển động thẳng đi lại của dao dọc theo trục bánh răng gia công

Răng ăn khớp trong có thể được cắt bằng dao xọc hoặc dao chuyên dùng theo phương pháp bao hình trên các máy bào răng

Trên các máy bào răng cũng có thể cắt răng bằng dao định hình với phương pháp chia độ từng răng Phương pháp này chủ yếu để gia công thô các bánh răng ăn khớp ngoài và trong có modun lớn

ở các máy bào răng cỡ trung bình và cỡ lớn, bàn máy dịch chuyển theo phương vuông góc với trục củ nó và đồng thời thực hiện chuyển động quay bao hình với chuyển động thẳng đi lại của dao ở các máy bào răng cỡ lớn, bàn máy chỉ thực hiện chuyển động quay, còn chuyển động tịnh tiến bao hình với chuyển động của bàn máy do trụ dao ( giá dao) thực hiện

Trong quá trình gia công, dao dịch chuyển từ trên xuống dưới theo dường thẳng nằm trong mặt phẳng song song với trục của phôi Các răng của dao chỉ cắt khi đi xuống, còn lúc đi lên dao lùi ra để tránh chà sát vào mặt gia công

mặt đầu của bánh răng) để gia công bánh răng nghiêng và bánh răng chữ V có rãnh thoát dao hẹp

1.4.3 Phay bằng dao phay lăn răng

Khi phay lăn răng, dao phay và chi tiết gia công ăn khớp với nhau theo mặt xoắn vít Hình 1.8 là sơ đồ nguyên lý của máy phay lăn răng thông thường

Trục chính của dao phay 8 quay với tốc độ góc cố định ω1 Số vòng quay

n0 của dao phay được chọn nhờ chạc bánh răng hoặc hộp tốc độ 5 Bàn máy 9 quay

với tốc độ góc ω2 nhờ bộ truyền trục vít - bánh vít 10 và chạc bánh răng chia độ 3

đảm bảo cho dao phay và chi tiết gia công ăn khớp bao hình liên tục Nhờ trục vít 6, giá đỡ dao 7 dịch chuyển dọc trục phôi bánh răng để thực hiện chạy dao hướng trục

Ds0 của dao phay Lượng chạy dao này được tính toán nhờ hộp chạy dao 1

Khi cắt răng nghiêng thì trong quá trình chạy dao hướng trục phôi cùng bàn máy 9 nhờ chạc vi sai 4 và bộ truyền bánh vít - trục vít 10 quay thêm góc ω3 tương ứng với góc nghiêng β của răng Xích động học vi sai được điều chỉnh bằng chạc vi sai 2 (khi gia công răng thẳng chạc vi sai 4 được ngắt)

Máy có thể gia công được răng nghiêng, răng thẳng bằng các phương pháp phay thuận và phay nghịch với cách ăn dao hướng kính hoặc hướng trục trong một bước hoặc nhiều bước

76

Hình 1.8: Sơ đồ nguyên lý của máy phay lăn răng thông thường

Trong thực tế, máy phay lăn răng có trục thẳng đứng được dùng rộng dãi nhất Đặc điểm của các máy này là chúng có trụ đứng ở phía sau để lắp mũi tâm hoặc luynet, còn trên các máy cỡ lớn có lắp thêm cơ cấu tháo lắp bàn quay dẫn hướng và lỗ lớn trên bàn máy để gia công trục răng dài Các máy phay lăn răng có trục dao nằm ngang dùng để gia công trục răng và bánh răng có lỗ với số răng nhỏ Các loại máy này được lắp luynet để đỡ phôi và đầu kẹp dao phay ngón

Các máy phay lăn răng hiện đại được lắp giá dao mà trên đó có cài dao cùng dao phay dịch chuyển liên tục hoặc theo chu kì dọc trục của dao Khi dao dịch chuyển dọc trục của nó, vị trí của các điểm tiếp xúc của các lưỡi cắt với các răng gia công thay đổi, do đó tuổi bền dao và năng suất gia công tăng lên Người ta dùng phương pháp dịch dao bằng tay và hai phương pháp dịch dao tự động là dịch dao theo bước (chu kỳ) và dịch dao liên tục ( theo đường chéo)

1.4.4 Cắt răng bằng dao phay đĩa modun và dao phay ngón modun

3600 /Z (Z là số răng) cho đến rãnh răng cuối cùng Dụng cụ cắt có profin giống như

profin của rãnh răng Phương pháp này được dùng trên các máy phay vạn năng có trang bị đầu chia độ Khi gia công phôi (chi tiết gia công) được gá trên đầu chia độ,

đầu chia độ được đặt trên bàn máy và được điều chỉnh ở độ cao sao cho rãnh răng có chiều sâu yêu cầu

Khi phay bánh răng trụ răng thẳng, dao và chi tiết gia công có vị trí tương

đối như hình vẽ Để cắt hết chiều dày của bánh răng, bàn máy mang đầu chia độ cùng chi tiết phải thực hiện chạy dao dọc trục bánh răng

Khi phay bánh răng trụ răng nghiêng và răng xoắn, bánh răng được điều chỉnh bằng cách quay đi một góc phù hợp với góc nghiêng của răng Để tạo được răng xoắn cần thực hiện đồng bộ chạy dao của bàn máy và chuyển động quay của

đầu chia độ

a)

b)Hình 1.9: Sơ đồ nguyên lý cắt răng trụ bằng dao phay modun

a, bằng dao phay ngón modun

b, bằng dao phay đĩa modun

1.5 Chế tạo bánh răng côn răng thẳng

1.5.1 Các phương pháp cắt răng côn thẳng

a Phương pháp đinh hình

rãnh răng được gia công Dụng cụ cắt răng trong trường hợp này là các dao phay modun đĩa và modun ngón Trong sản xuất nhỏ và sản xuất đơn chiếc, phương pháp này được dùng để gia công các bánh răng có cấp chính xác 9-11, trên các máy phay vạn năng có đầu phân độ Trong sản xuất hàng loạt lớn và sản xuất hàng khối, phương pháp này được thực hiện trên các máy chuyên dùng với các dụng cụ cắt chuyên dùng, do đó năng suất của phương pháp này tăng lên rõ rệt Ví dụ, cắt một rãnh răng bằng phương pháp chuốt vòng được thực hiện sau một vòng quay với thời gian 3ữ5 giây

b Phương pháp bao hình

Hiện nay phương pháp này là phương pháp chính để gia công các bánh răng côn thẳng Khi cắt răng bằng phương pháp bao hình, profin răng được tạo thành nhờ ăn khớp của bánh răng gia công với bánh dẹt sinh Các lưỡi cắt răng thẳng của các dao bào hoặc các răng của dao phay đĩa trong quá trình chuyển động bao hình tạo ra profin của răng gia công Cắt răng côn răng thẳng bằng phương pháp bao hình

được thực hiện trên các máy bào răng côn bằng hai lưỡi dao và trên các máy phay răng bằng hai dao phay đĩa Bào răng là phương pháp có tính vạn năng cao nhưng năng suất thấp, do đó, nó chỉ được dùng trong sản xuất đơn chiếc và hàng loạt nhỏ Cắt răng bằng hai dao phay đĩa trên máy phay răng có năng suất cao hơn và được dùng trong sản xuất hàng loạt và hàng khối

c Phương pháp cắt răng theo dưỡng

Phương pháp này được dùng để gia công bánh răng có môdun lớn Profin của răng gia công được xác định bằng profin của dưỡng Máy để gia công bánh răng

côn thẳng theo phương pháp này được dùng trong sản xuất đơn chiếc và hàng loạt nhỏ Phương pháp này rất thích hợp đối với các nhà máy chế tạo máy hạng nặng 1.5.2 Cắt răng côn răng thẳng bằng các dao phay đĩa môdun

Trong sản xuất đơn chiếc và hàng loạt nhỏ, bánh răng côn thẳng được cắt bằng các dao phay đĩa modun trên các máy phay có đầu phân độ hoặc đồ gá chuyên dùng bằng phương pháp bao hình Để cắt răng thô thường người ta dùng các dao phay không mài profin, còn cắt tinh thì dùng dao phay có mài profin

sinh côn đáy ở các máy được chế tạo gần đây, chuyển động cắt dọc trục của giá dao là tổng hợp của ba chuyển động chạy dao khác nhau: chuyển động chạy dao hướng kính vuông góc với đường sinh của côn đáy, chuyển động chạy dao theo hướng đường sinh của côn đáy (bằng 200%ữ300% của chạy dao hướng kính) và chạy dao ra khỏi phôi (bằng 150%ữ200% của chạy dao theo hướng đường sinh của côn đáy ) như hình vẽ dưới đây

tăng tuổi bền của dao và giảm nguy cơ gãy mũi dao Khi đạt tới toàn bộ chiều cao răng thì chạy dao hướng kính được dừng lại như hình vẽ sau đây

Dao phay

Dao phay

a)

b)Hình 1.10: Cắt răng côn thẳng bằng các dao phay đĩa

a, chạy dao theo hướng đường sinh của côn đáy

b, chạy dao theo hướng vuông góc với đường sinh của côn đáy

Khi cắt bằng dao hợp kim cứng không cần phải tưới dung dịch trơn nguội Trong một số trường hợp có thể đưa dòng khí nén vào vùng gia công để làm sạch các hạt kim loại bám trên lưỡi cắt của dao

1.5.3 Cắt răng côn răng thẳng bằng hai dao bào răng

Cắt răng côn thẳng bằng hai dao bào răng được thực hiện trên các máy bào răng theo nguyên lý bao hình Trong quá trình cắt, bánh răng gia công và bánh dẹt sinh ăn khớp với nhau Các dao bào răng thực chất là một răng của bánh dẹt sinh, còn các lưỡi cắt thẳng của dao là các phía của các răng kề nhau của bánh dẹt sinh Trong quá trình lăn bao hình giữa bánh răng gia công và các dao, profin của răng được hình thành

Phương pháp này có tính vạn năng cao, đảm bảo chất lượng gia công bằng dụng cụ đơn giản và rẻ tiền Tuy nhiên, năng suất của máy thấp và phương pháp này chỉ dùng trong sản xuất đơn chiếc và hàng loạt nhỏ

1.5.4 Cắt răng côn răng thẳng bằng hai dao phay đĩa

Phương pháp này có năng suất cao hơn so với phương pháp bào răng Quá trình cắt được thực hiện bằng hai dao phay đĩa ghép đôi 2 nhưng nghiêng về hai phía

và cùng nằm trong một rãnh răng của bánh răng gia công 1 Các mảnh dao 3 của dao phay này nằm xen giữa các mảnh dao 4 của dao phay kia như hình vẽ

A

A 1

7

2

6

A - A 4

Hình 1.11: Sơ đồ cắt răng côn thẳng bằng hai dao phay đĩa

1, bánh răng gia công; 2, các dao phay; 3, 4, các mảnh dao; 5, răng gia công; 6, mặt

côn; 7, các lưỡi cắt Cắt răng côn thẳng bằng các dao phay đĩa có thể thực hiện bằng phương pháp bao hình, định hình hoặc phương pháp tổ hợp

Khi cắt bằng phương pháp bao hình, các lưỡi cắt của dao ngoài chuyển

động quay còn thực hiện chuyển động bao hình với các bánh răng gia công trong mặt phẳng thẳng đứng để tạo thành profin răng Trong quá trình cắt dao không dịch chuyển dọc theo răng gia công, cho nên đáy của rãnh răng hơi bị lõm ở hai đầu của răng, chiều sâu rãnh răng giống như bản vẽ, còn ở giữa chiều sâu rãnh răng lớn hơn

Để tạo hình tang trống theo chiều dài răng thì các lưỡi cắt 7 của dao phay 2 phải

được gá nghiêng một góc so với mặt phẳng quay của chúng Khi quay, các lưỡi cắt 7 tạo ra mặt côn 6, do đó chúng hớt một lượng dư ở hai đầu của răng 5 lớn hơn ở giữa răng Độ tang trống của răng được xác định bằng góc nghiêng của các lưỡi cắt 7 và

được chọn phụ thuộc vào chiều dài của vết tiếp xúc Chiều dài của vết tiếp xúc có thể đạt được bằng (1/3 ữ 2/3) chiều rộng của răng

Khi cắt thô răng bằng phương pháp định hình dùng hai dao phay đĩa thì giá lắc được kẹp chặt ở vị trị trung tâm của vòng tròn thay cho bánh răng bao hình Trong quá trình gia công, giá lắc và phôi đứng yên, còn bàn gá phôi dịch chuyển về phía dao phay Sauk hi đạt được chiều cao răng, phôi lùi ra để thực hiện quay phân

độ

Khi cắt răng bằng phương pháp tổ hợp, lúc đầu giá lắc bao hình nằm cố

định ở vị trí trung tâm, còn bàn gá phôi dịch chuyển về phía dao phay Profin của rãnh răng giống như profin của dao Sau đó, khi đạt được chiều cao răng, chuyển

động chạy dao theo phương pháp định hình ngừng lại và chạy dao bao hình bắt đầu 1.5.5 Cắt răng côn răng thẳng theo dưỡng

Được thực hiện trên các máy bào răng chuyên dùng bằng hai dao hay một dao theo pương pháp định hình Phương pháp này được dùng để sản xuất các bánh răng có môdun lớn với cấp chính xác 8-9 trong sản xuất đơn chiếc và hàng loạt nhỏ

Hình vẽ dưới đây là sơ đồ nguyên lý cắt răng theo dưỡng bằng hai dao Các dao 11 thực hiện chuyển động tịnh tiến đi lại trên các máng trượt 10

và có khả năng quay tương đối so với trục nằm ngang 1, trục này được gá trên giá dao 9 Khi gia công, giá dao quay tương đối so với trục thẳng đứng 3, trục này đi qua tâm 2 của máy và đỉnh côn chia của bánh răng gia công 4 Con lăn 6 được lắp trên thanh giằng 7, nó trượt theo dưỡng 5 khi giá dao 9 quay tương đối so với trục 3 Trong quá trình gia công, phôi đứng yên, còn dao thực hiện chuyển động tịnh tiến đi lại để cắt hết chiều dài răng và chạy dao theo chiều sâu của răng Khi thực hiện chạy dao theo chiều sâu, con lăn trượt theo dưỡng 5, còn các bánh răng 8 mở rộng các dao 11, nhờ đó mà profin của răng được chép lại theo profin của dưỡng với tỉ lệ nhỏ hơn

Các bánh răng có môdun lớn được cắt qua 5-6 bước Bước thứ nhất là cắt rãnh răng 1 bằng dao cắt rãnh hoặc dao hình chữ V hết toàn bộ chiều sâu của răng Nếu bước thứ nhất được cắt bằng dao cắt rãnh thì bước thứ hai cần cắt hai tiết diện tam giác 2, 3 bằng các dao chuyên dùng hoặc dao chữ V Trước khi cắt tinh, cần cắt thêm lượng dư 5 (cho cắt tinh) Để nâng cao độ chính xác của mặt răng, cắt tinh

được thực hiện qua hai bước như hình vẽ

Hình 1.12: Sơ đồ nguyên lý cắt răng côn thẳng theo dưỡng

1, trục nằm ngang; 2, tâm máy; 3, trục thẳng đứng; 4, bánh răng gia công;

5, dưỡng; 6, con lăn; 7, thanh giằng; 8, các bánh răng; 9, giá dao; 10, máng trượt;

11, các dao

1.6 Các dạng sai hỏng khi phay bánh răng

* Răng không đều:

- Quên di chuyển kéo theo cây ghim

- Làm xê dịch kéo chia khi phân độ

- Không xoá độ rơ trong ụ chia

* Răng đều nhưng răng cuối bị to hoặc lép

- Tính khoảng chia sai, dư hoặc thiếu 1 lỗ

- Siết không chặt kéo chia, khi chia bị rộng ra hoặc hẹp lại

* Răng bị lệch

- Rà dao không đúng tâm chi tiết

- Lắp u chia và ụ động không song song với tâm bàn máy

- Chi tiết và trục gá không đồng tâm

* Sườn răng bị trầy sướt, có độ bóng thấp

1.7 Các dạng sai số hình học thường gặp của bánh răng sau khi làm việc

Khi truyền mô men xoắn, tại chỗ các đôi răng tiếp xúc sinh ra lực pháp tuyến vuông góc với bề mặt thân khai của răng Ngoài ra, vì khi ăn khớp các răng trượt lên nhau nên có lực ma sát Dưới tác dụng của các lực này răng chịu trạng thái ứng suất phức tạp ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn là các ứng suất chủ yếu, có ảnh hưởng quyết định đến khả năng làm việc của răng Đối với mỗi răng ứng suất thay

đổi theo chu kì mạch động gián đoạn ứng suất thay đổi là nguyên nhân làm tróc rỗ

bề mặt răng và vì có ma sát khi ăn khớp làm cho bề mặt răng có thể bị mòn hoặc dính

Hình 1.13: Các dạng hỏng của bánh răng sau khi làm việc

a) Tróc bề mặt răng; b) Mòn răng; c) Dính răng 1.7.1 Tróc vì mỏi bề mặt răng

Do ứng suất tiếp xúc gây ra (hình 1.13a) Đó là dạng hỏng bề mặt chủ yếu trong các bộ truyền được bôi trơn tốt Sau một thời gian làm việc, những vết nứt do mỏi bề mặt răng xuất hiện và phát triển theo hướng vận tốc trượt (lực ma sát)

ứng suất tiếp xúc và lực ma sát có trị số lớn nhất Sở dĩ ứng suất tiếp xúc lớn vì lúc này (tại vùng tâm ăn khớp) chỉ có một đôi răng ăn khớp, răng chịu toàn bộ tải trọng ngoài, còn lực ma sát lớn vì áp lực lớn và hệ số ma sát lớn do vận tốc trượt nhỏ

Trong quá trình làm việc, các vết tróc phát triển và số các vết tróc cũng tăng dần Do tróc, mặt răng mất nhẵn, dạng răng bị méo mó, tải trọng động tăng lên, quá trình tróc lại càng trở lên trầm trọng hơn, màng dầu giữa bề mặt tiếp xúc của đôi răng ăn khớp không hình thành được, khiến mặt răng bị mòn hoặc xước nhanh và cuối cùng toàn bộ bề mặt răng phía dưới đường tâm ăn khớp bị phá hang Bộ truyền nóng nhiều, rung mạnh, kêu to

Tuy nhiên, sự xuất hiện những vết tróc đầu tiên không phải bao giờ cũng

là dấu hiệu chứng tỏ mặt răng sắp hoàn toàn bị phá hỏng, có thể chỉ là hiện tượng tróc nhất thời Tróc nhất thời xảy ra khi bề mặt răng có độ rắn thấp, tại phần chiều dài răng có tập trung tải trọng lớn (gây quá tải cục bộ tại phần này), do chế tạo không được chính xác Vì mặt răng tại đây bị tróc nên tải trọng phân bố đều hơn cho các phần khác của răng và hiện tượng tróc cũng ngừng phát triển Nếu những vết tróc đầu tiên luôn luôn phát triển, lan khắp bề mặt chân răng, hiện tượng này gọi là tróc lan Tróc lan đã xảy ra thì tiếp tục phát triển nhanh vì quanh vết tróc có thêm nhiều vết nứt nhỏ do tính chất giòn của vật liệu

1.7.2 Mòn răng

Là dạng hỏng chủ yếu trong các bộ truyền bôi trơn không tốt như các bộ truyền hở hoặc kín nhưng có các hạt mài mòn như bụi, các hạt kim loại bị mòn,…

Răng mòn nhiều ở đỉnh và chân răng vì tại đó vận tốc trượt lớn Mòn làm dạng răng bị thay đổi, tải trọng tăng lên, tiết diện răng giảm xuống và cuối cùng gãy răng.(Hình 1.13b)

phụ thuộc vào nhiều yếu tố ngẫu nhiên rất khó xác định

khi chúng chuyển động tương đối, những mảnh kim loại nhỏ bị đứt khỏi răng này sẽ bám chặt lên bề mặt răng kia Kết quả làm cho bề mặt làm việc của răng bị xước nhiều, dạng răng bị phá hỏng

1.7.4 Biến dạng dẻo bề mặt răng

Thường xảy ra ở các bánh răng thép có độ rắn thấp, chịu tải trọng lớn và

có vận tốc thấp Tải trọng lớn gây biến dạng dẻo bề mặt răng Lớp biến dạng dẻo bị lực ma sát lôi đi theo chiều vận tốc trượt, cho nên bánh dẫn kim loại bị xô về đỉnh và chân răng, tạo thành các rãnh ở phần giữa Còn bánh răng bị dẫn kim loại dồn vào giữa răng, làm răng bị nổi gờ, như vậy dạng răng bị hỏng, bộ truyền ăn khớp mất chính xác

và chỉ bằng không khi vị trí tiếp xúc trùng với tâm ăn khớp

hiệu suất của bộ truyền bánh răng Độ mòn của biên dạng răng do hiện tượng trượt gây ra ở phần chân răng bao giờ cũng lớn hơn độ mòn ở phần đầu răng