VIỆN KHOA HỌC KỸ THUẬT VẬT LIỆU Bộ môn Cơ học vật liệu & cán kim loại. TRUYỀN ĐỘNG ĐAI Giảng viên: TS Đỗ Thành Dũng

14/02/2020 VIỆN KHOA HỌC KỸ THUẬT VẬT LIỆU Bộ môn Cơ học vật liệu & cán kim loại TRUYỀN ĐỘNG ĐAI Giảng viên: TS Đỗ Thành Dũng NỘI DUNG 3.1 Khái niệm chung 3.2 Cấu tạo đai bánh đai 3.3 Cơ sở tính tốn thiết kế truyền động đai 3.4 Tính tốn truyền động đai 3.5 Chỉ dẫn thiết kế 14/02/2020 TRUYỀN ĐỘNG Các thiết bị dây chuyền công nghệ sử dụng nhiều loại truyền động - Truyền động khí (được dùng nhiều nhất): truyền từ động đến phận máy có kèm biến đổi lực, vận tốc, mơ men chí đặc tính quy luật chuyển động - Truyền động điện - Truyền động thủy lực, khí nén Theo ngun lý làm việc chia truyền động khí thành hai nhóm - Truyền động ma sát: truyền động bánh ma sát truyền động đai - Truyền động ăn khớp: truyền động bánh răng, truyền động trục vít – bánh vít (tiếp xúc trực tiếp) truyền động xích (tiếp xúc gián tiếp) TRUYỀN ĐỘNG Phạm vi sử dụng loại truyền 14/02/2020 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ TRUYỀN ĐỘNG ĐAI Cấu tạo nguyên lý làm việc Bộ truyền đai hoạt động theo nguyên lý ma sát: công suất từ bánh chủ động truyền cho bánh bị động nhờ vào ma sát sinh dây đai hai bánh đai KHÁI NIỆM CHUNG VỀ TRUYỀN ĐỘNG ĐAI Cấu tạo nguyên lý làm việc Truyền động đai hai Truyền động đai hai Truyền động đai hai trục song song trục cắt trục chéo 14/02/2020 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ TRUYỀN ĐỘNG ĐAI Ưu nhược điểm phạm vi sử dụng Ưu điểm - Truyền động trục cách xa ( L tăng -> tuổi thọ đai tăng -> kích thước truyền lớn 32 16 14/02/2020 CƠ SỞ TÍNH TỐN THIẾT KẾ TRUYỀN ĐỘNG ĐAI Lực tác dụng lên đai Ø Truyền mô men lực nhánh dẫn tăng lên F1, nhánh bị dẫn giảm xuống F2 − + =2 = = = → = + → = + 2 33 CƠ SỞ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRUYỀN ĐỘNG ĐAI Lực tác dụng lên đai Ø Euler người tìm hệ thức lực F1 F2 phụ thuộc vào ma sát đai bánh đai − − ∗ = = - Trong trường hợp v £ 10 m/s → bỏ qua lực qn tính, cơng thức Euler có dạng: + Fv lực căng phụ lực quán tính ly tâm sinh + Fv = q.v2 ; q - khối lượng mét đai = ∗ = + f* hệ số ma sát tương đương + f* = f -> đai dẹt; f* = f/sin( j/2) -> đai thang 34 17 14/02/2020 CƠ SỞ TÍNH TỐN THIẾT KẾ TRUYỀN ĐỘNG ĐAI Lực tác dụng lên đai = = =2 − −1 −1 −1 =2 +1 + + − 1− +1 Ø Tăng Ft → tăng Fo (lực căng đai ban đầu) → Tăng hệ số ma sát (f), góc ơm a (tăng “a” → dùng bánh căng đai → lắp dây đai trùng) Ø F0 thực tế bị hạn chế ứng suất ban đầu nên không căng F0 lớn = = 1,2-1,5 Mpa: đai thang, lược = 1,6- 2,0: đai dẹt 35 CƠ SỞ TÍNH TỐN THIẾT KẾ TRUYỀN ĐỘNG ĐAI Lực tác dụng lên bánh đai (trục) Ø Thơng thường tính trục phương lực theo đường nối tâm hai trục ⃗ = ⃗ + ⃗ = + +2 ≈2 cos sin( ≈2 cos( ) ) Ø Ứng suất căng ban đầu lực Fo gây nên = 36 18 14/02/2020 CƠ SỞ TÍNH TỐN THIẾT KẾ TRUYỀN ĐỘNG ĐAI Ứng suất đai Ø Khi chịu tác dụng tải trọng ngoài, ứng suất nhánh dẫn (chủ động) σ1 nhánh bị dẫn σ2 là: = = = = −1 = = −1 + + = Ø Ứng suất lực căng phụ gây ra: = 37 CƠ SỞ TÍNH TỐN THIẾT KẾ TRUYỀN ĐỘNG ĐAI Ứng suất đai Ø Ứng suất uốn đai dẹt = = với E mô đun đàn hồi dây đai, σu1 > σu2 (d1 < d2) Ø Ứng suất uốn đai thang = với y0 khoảng cách từ lớp trung hòa đến đáy lớn đai thang Ø Khi giảm ứng suất uốn → giảm chiều dày đai, tăng đường kính bánh đai 38 19 14/02/2020 CƠ SỞ TÍNH TỐN THIẾT KẾ TRUYỀN ĐỘNG ĐAI Ứng suất đai  Ø Phân bố ứng suất đai - Ứng suất lớn xuất điểm vào nhánh dẫn smax = s1 + su1 - Ứng suất đạt giá trị nhỏ nhánh bị động smin = s2 - Ứng suất thay đổi theo chu kỳ → đai bị hỏng mỏi  max - Độ bền phụ thuộc vào ứng suất, số chu trình - Giải pháp tăng tuổi thọ: + giảm ứng suất + giảm số chu trình 39 CƠ SỞ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRUYỀN ĐỘNG ĐAI Hiện tượng trượt truyền động đai Trượt đàn hồi - Xét dây đai AD, F1 → Đai giãn l1; F2 → đai giãn l2 → Đai từ A → B C=> D; đai bị co giãn l1-l2 - Đai vừa chuyển động + co giãn => trượt đàn hồi bánh đai - Trượt đàn hồi: Do dãn dài khác đai vùng tiếp xúc đai với bánh đai lực căng thay đổi - Trượt đàn hồi chất truyền động đai Ø Trượt đàn hồi xảy cung IB KD, tải trọng tăng => cung trượt (IB, KD) tăng 40 20 14/02/2020 CƠ SỞ TÍNH TỐN THIẾT KẾ TRUYỀN ĐỘNG ĐAI Hiện tượng trượt truyền động đai Trượt đàn hồi - Đai làm vật liệu có E nhỏ ⇨ biến dạng lớn - Bánh đai làm vật liệu E lớn ⇨ không biến dạng Ø Khi truyền đai làm việc - Trên cung ôm bánh chủ động: lực căng giảm dần từ F1 → F2 đai bị co lại so với bánh đai ⇨ trượt - Trên cung bánh bị động : lực căng tăng dần từ F2 → F1 đai bị giãn dài so với bánh đai ⇨ trượt Ø Trượt đàn hồi phụ thuộc Ft, Ft lớn, trượt tăng Ø Trượt đàn hồi chất truyền đai, loại bỏ 41 CƠ SỞ TÍNH TỐN THIẾT KẾ TRUYỀN ĐỘNG ĐAI Hiện tượng trượt truyền động đai Trượt trơn Ø Khi Ft tăng vượt giá trị Fms , đai xuất hiện tượng trượt trơn tải phần gây nên Tiếp tục tăng Ft ⇨ trượt trơn hoàn toàn Ø Hiện tượng trượt trơn xảy - Khi tải - Không đủ lực căng 42 21 14/02/2020 CƠ SỞ TÍNH TỐN THIẾT KẾ TRUYỀN ĐỘNG ĐAI Hiện tượng trượt truyền động đai Ø Hệ số trượt: = − với v1, v2 vận tốc nhánh chủ động bị động = 60.1000 = 60.1000 Ø Tỷ số truyền: = = (1 − ) > 43 CƠ SỞ TÍNH TỐN THIẾT KẾ TRUYỀN ĐỘNG ĐAI Đường cong trượt đường cong hiệu suất Ø Hệ số kéo ψ đặc trưng cho khả tải truyền = Ø Hiệu suất = Ø Tìm quan hệ hệ số cách thí nghiệm 44 22 14/02/2020 TÍNH TỐN TRUYỀN ĐỘNG ĐAI Chỉ tiêu tính tốn Ø Tính theo khả kéo tuổi thọ = ≤[ ] với A - diện tích tiết diện đai - Đai thang: A = x A1; x – số đai; A1 – diện tích tiết diện đai - Đai hình lược: A = x A10/10; x – số gân; A10 – diện tích tiết diện đai hình lược có 10 gân Kđ – hệ số tải trọng động [t] - ứng suất có ích cho phép Ø Tính đai theo khả kéo, sau tiến hành kiểm nghiệm tuổi thọ Ø Đai cao tốc → mỏi nguy hiểm → tính đai theo độ bền mỏi 45 TÍNH TỐN TRUYỀN ĐỘNG ĐAI Tính đai theo khả kéo Ø Tính theo khả kéo tuổi thọ = = = / = / đ ≤[ ≈ ] [σF] ứng suất có ích cho phép Kđ hệ số tải trọng động 46 23 14/02/2020 TÍNH TỐN TRUYỀN ĐỘNG ĐAI Tính đai dẹt Ø Ứng suất có ích cho phép - [sF]o - ứng suất có ích cho phép điều kiện thí nghiệm tiêu chuẩn - Co – hệ số xét đến bố trí truyền căng đai, có phận tự căng đai Co=1 - Ca – hệ số xét đến ảnh hưởng góc ơm a (bảng 13.9) - Cv – hệ số xét đến ảnh hưởng vận tốc (bảng 13.10) 47 TÍNH TỐN TRUYỀN ĐỘNG ĐAI Tính đai dẹt Ø Chiều rộng b đai: Ø Chiều dày  đai chọn trước theo d1 (theo tiêu chuẩn) 48 24 14/02/2020 TÍNH TỐN TRUYỀN ĐỘNG ĐAI Tính đai thang đai hình lược Ø Z số đai => Diện tích đai hình thang (Ai – diện tích đai ) Ø Số đai tính làm trịn đến số ngun, khơng nên q đai Ø Z lớn => tải trọng phân bố không cho đai, tăng chiều rộng bánh đai 49 TÍNH TỐN TRUYỀN ĐỘNG ĐAI Tính đai thang đai hình lược Ø Đai hình lược: Tương tự đai thang => Xác định số gân: = 10 [ ] - x – Số nguyên chẵn - Ca - Hệ số kể đến ảnh hưởng góc ơm, phụ thuộc a1 - Cu - Hệ số kể đến ảnh hưởng tỷ số truyền (u tăng => đường kính bánh đai lớn => đai bị uốn hơn) - Cl - Hệ số kể đến ảnh hưởng chiều dài đai - [PO] – Cơng suất có ích cho phép – xác định thí nghiệm (số chêm x = 10; ứng với d1 v khác nhau; u = 1; a1 = 1800 ; chiều dài Lo) 50 25 14/02/2020 CHỈ DẪN THIẾT KẾ Chỉ dẫn thiết kế truyền đai dẹt 1.Chọn loại đai 2.Tính đường kính bánh đai nhỏ d1 theo kinh nghiệm 3.Xác định a L 4.Tính góc ơm a1 5.Chọn chiều dày đai theo d1 6.Xác định chiều rộng đai b 7.Xác định chiều rộng bánh đai B 8.Tính lực tác dụng lên trục Fo 51 CHỈ DẪN THIẾT KẾ Chỉ dẫn thiết kế truyền đai thang 1.Chọn loại đai 2.Tính đường kính bánh đai nhỏ d1 theo kinh nghiệm 3.Xác định a L 4.Tính góc ơm a1 5.Xác định số đai Z (Z – số nguyên, không nên 6) 6.Xác định chiều rộng bánh đai + đường kính ngồi bánh đai 7.Tính lực tác dụng lên trục Fo 52 26 14/02/2020 TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Trọng Hiệp, Chi tiết máy – tập 1, Nhà xuất giáo dục, 2016 Richard G Budynas, J Keith Nisbett, Shigley's Mechanical Engineering Design, McGraw-Hill, 2011 Bài giảng Chi tiết máy, Bộ môn Cơ sở thiết kế máy robot, ĐHBKHN Trương Quang Trường, Bài giảng truyền đai, ĐHNL TPHCM 53 27