BỘ TRUYỀN XÍCH

BÀI BỘ TRUYỀN XÍCH 5.1 TỔNG QUAN VỀ BỘ TRUYỀN XÍCH Bộ truyền xích thường dùng trường hợp: - Các trục có khoảng cách trung bình - Yêu cầu kích thước tương đối nhỏ gọn tỉ số truyền trung bình khơng thay đồi So với truyền đai, truyền xích có kích thước nhỏ gọn làm việc khơng có trượt (trượt đàn hồi trượt trơn), hiệu suất cao, lúc truyền chuyển động cơng suất cho nhiều trục Nếu chăm sóc tốt lực tác dụng lên trục nhỏ Tuy nhiên truyền xích lại địi hỏi chế tạo lắp ráp phức tạp hơn, cần bôi trơn thường xuyên giá thành cao Bộ truyền xích sử dụng đến cơng suất 3500 kW, thường dùng công suất bé 100 kW, vận tốc không 15 m/s tỉ số truyền không lớn Các dạng hỏng thường xuất truyền xích làm việc mịn lề, đĩa, lăn bị rổ vỡ, má xích bị đứt mỏi Trong đó, mịn lề ngun nhân thường gặp Do đó, tiêu tính tốn truyền xích tính mịn, từ điều kiện áp suất sinh ratrong lề không vượt giá trị cho phép 5.2 THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN XÍCH 5.2.1 Chọn loại xích Các truyền xích thường dùng xích ống, xích ống lăn xích Tuy nhiên xích ống lăn thường sử dụng lý thay ma sát trượt ống đĩa ma sát lăn lăn đĩa đồng thời không cần chế tạo phức tạp xích Nếu xích làm việc với vận tốc 10 - 15 m/s, nên dùng xích ống lăn Xích chế tạo phức tạp giá đắt xích ống lăn, nên dùng vận tốc lớnhơn 15 m/s có u cầu làm viêc êm, khơng ồn Khi sử dụng xích ống lăn, số mắt xích phải số chẵn để nối xích lại với nhau,ta dùng má xích ngồi, bền nhiều má cong số mắt xích lẻ Bước đầu tiên, ta chọn loại xích phụ thuộc vào cơng suất truyền, vận tốc điều kiện làm việc mà đề cho Hình Xích ống Hình 5.2 Xích ống lăn Hình 5.3 Xích Bảng5 Thơng số xích ống lăn Bảng5.2 Thơng số xích 5.2 Xác định số đĩa xích Số đĩa xích xích bị mịn nhanh, va đập mắt xích vào đĩa xích làm việc ồn D0 đó, cần hạn chế số nh0o3 đĩa xích Nên chọn số nhỏ đĩa xích z1 theo bảng sau, tùy theo tỷ số truyền Bảng Chọn số đĩa xích bánh dẫn Loại xích Xích lăn Xích 1-2 30-27 35-32 2=3 27- 25 32- 30 Tỷ số truyền 3- 4-5 25- 23 23 - 21 30 - 27 27 - 23 5-6 21 - 17 23 - 19 >6 17 - 15 19 - 17 Thông thường lấy lấy z1min xích ống lăn Zimin = 13 xích Số đĩa xích nhỏ xác định theo công thức: z1 = 29 -2ux (5.1) Tuy nhiên cần ý nên chọn số đĩa xích số lẻ để xích mịn Từ số đĩa xích nhỏ, ta xác định số đĩa xích lớn z2 = uxz1 (5.2) Đối với số đĩa xích lớn, ta giới hạn zmax , bị giới hạn độ tăng bước xích lề bị mịn sau thời gian làm việc Thường lấy z2max = 120 xích ống lăn vàz2max = 140 xích Sau ta tiến hành tính lại tỉ số truyền kiểm tra xem sai số có khoảng cho phép 5% so với tỉ số truyền phân phối hay không z2 u = z1 (5.3) x 5.2.3 Xác định bước xích Bước xích chọn theo điều kiện hạn chế áp suất sinh lề, số vòng quay phút đĩa xích phải nhỏ số vòng quay tới hạn Trước tiên ta xác định hệ số điều kiện sử dụng K = K r K a K o K dc K b K lv (5.4) Kr - hệ số tải trọng động, + tải trọng êm : 0,8 + tải trọng va đập : 1,2 ÷ 1,5 (tương ứng tải trọng mở máy 150%) + tải trọng va đập mạnh : 1,8 Ka - hệ số xét đến ảnh hưởng khoảng cách trục hay chiều dài xích, xích dài số lần ăn khớp mắt xích đơn vị thời gian ít, xích mịn a < 25pc (30 – (60 – 80) pc 50)pc Ka 1,25 0,8 K0 – Hệ số xét đến ảnh hưởng cách bố trí loại truyền, + đường nối tâm đĩa xích hợp với phương ngang góc nhỏ 600: K0= + đường nối tâm đĩa xích hợp với phương nagng góc lớn 600 : K0= 1,25 Kdc – hệ số ảnh hưởng khả điều chỉnh lực căng xích + Nếu trục điều chỉnh : Kdc =1 + Điều chỉnh đĩa căng xích lăn xích : Kdc = 1,1 + Nếu khơng điều chỉnh khơng có phận căng xích:Kdc = 1,25 Kb – hệ số ảnh hưởng đến điều kiện bôi trơn + Bôi trơn liên tục : Kb = 0,8 + Bôi trơn nhỏ giọt : Kb = + Bơi trơn định kì : Kb = 1,5 Klv - hệ số ảnh hưởng chế độ làm việc (1 ca tương đương 8h) + Làm việc ca : Klv = + Làm việc ca : Klv = 1,12 + Làm việc ca : Klv = 1,45 a) Đối với xích lăn xích ống Bước xích pc chọn theo công suất cho phép [P] tra theo bảng Bảng 5.4 Trị số công suất cho phép truyền xích Cơng suất tính tốn dùng để tra bảng tính theo cơng thức: K K z K n P1 Pt = ≤ [ P] Kx (5.5) Pt – cơng suất tính tốn Hệ số đĩa xích: z K z = 01 z1 (5.6) z01 – lấy giá trị 25 Hệ số số vòng quay: n K n = 01 n1 với: n1 - số vịng quay đĩa xích nhỏ n01 - số vịng quay đĩa nhỏ truyền thí nghiệm ứng với cơng suất cho phép Số vịng quay tra theo bảng 5.4, với giá trị gần với n1 Hệ số xét đến số dãy xích: Kx =1; 1,7; 2,5; tương ứng với số dãy xích x = 1; 2; 3; Sau tính tốn công suất Pt, ta tiến hành tra bảng theo quy tắc sau: Tra theo cột số vòng quay n01 gặp giá trị lớn công suất tính tốn Pt Ứng với hàng có cơng suất này, ta có giá trị bước xích pc; đường kính chốt d0; chiều dài ống b0 b) Đối với xích Bước xích p chiều rộng cần thiết Bt xích xác định theo cơng thức : 250.P.K K v pBt = v 2/3 (6.8) đó: P - cơng suất cần truyền, kW K - hệ số sử dụng, xác định xích lăn V - vận tốc xích, m/s Kv – hệ số vận tốc + Lấy v ≤ 10 m/s + Lấy + qm.v/P v > 10 m/s qm khối lượng mét xích đơn vị chiều rộng xích Có thể tra theo bảng 6.2 lấy gần theo bảng sau p, mm qm, kg/mm 12,7 0,058 15,875 19,05 25,4 0,072 0,086 0,114 31,75 0,145 Dựa theo bảng sau, ta xác định bước xích cho phép pmax Số vịng quay đĩa nhỏ n1 vg/ph- xích ống xích loăn z1 ≥ 15 Đối với xích z1 ≥ 15 Bước xích lớn cho phép pmax, mm 1250 1000 900 3300 2650 12,7 15,875 Sau tính vận tốc : z p.n v = 1 m/s 60.000 800 630 2000 1650 1320 19,05 25,4 31,75 500 38,1 400 44,45 300 50,08 (6.9) Xác định K Klv ta tính bước xích cần thiết: 250.P.K K v Bt = p.v 2/3 (6.10) 6.2.4 Kiểm tra số vòng quay tới hạn Kiểm tra số vịng quay tới hạn truyền xích xem có thỏa bảng sau khơng Nếu khơng, ta phải tăng số dãy xích tính tốn lại thay đổi loại xích Bảng 6.5 Số vịng quay tới hạn truyền xích Số vịng quay vịng/phút) - Xích lăn z1 ≥ 15 - Xích z1 ≥ 17 Bước xích pc (mm) 1250 3300 12,7 1000 2650 15,875 900 2200 19,05 800 1650 25,4 630 1320 31,75 500 38,1 400 44,45 300 50,08 6.2.5 Tính tốn vận tốc trung bình π d1.n1 n1 z1 pc v= = m/s 60.000 60.000 (6.11) d1- đường kính đĩa xích dẫn (mm) n1 – số vịng quay đĩa xích dẫn (vịng/phút) z1 – số đĩa xích dẫn pc – bước xích (mm) 6.2.6 Lực có ích 1000.P1 Ft = v (6.12) 6.2.7 Tính tốn kiểm nghiệm bước xích P1.K pc ≥ 600 z1.n1.[ p0 ] K x với bước xích cho phép [p0] tra theo bảng (6.6) Bảng 6.6 Giá trị áp suất cho phép [p0] 6.2.8 Xác định khoảng cách trục số mắt xích Khoảng cách trục sơ a=(30 – 50) pc Chọn giá trị khoảng 2a ( z + z )2 p X= + 0,5( z1 + z2 ) + 22 c pc 4π a Số mắt xích : (6.14) Xác định số mắt xích, lưu ý nên chọn số chẵn để tránh sử dụng mắt xích chuyển nối xích 6.2.9 Tính chiều dài xích L = pcX (6.15) Xác định lại khoảng cách trục: 2  z1 + z2 z1 + z2  z2 − z1     a = 0, 25 pc  X − + X − ÷ − 8 ÷ 2     2π     (6.16) Để tránh xích khơng chịu lực căng lớn, ta cần giảm bớt lượng: ∆a = (0,002 – 0,004)a (6.17) Từ đây, ta xác định xác giá trị khoảng cách trục a 6.2.10 Kiểm tra số lần va đập xích giây 4v i= ≤ [ i] L (6.18) Giá trị [i] tra theo bảng sau: Dạng xích Xích lăn Xích 12,7 40 60 15,875 30 50 Bước xích pc (mm) 19,05 25,4 25 20 40 26 6.3 KIỂM NGHIỆM BỘ TRUYỀN XÍCH 6.3.1 Kiểm nghiệm hệ số an tồn Hệ số an toàn: Q s= F1 + F0 + FV 31,75 16 20 38,1 14 - 44,45 12 - 50,08 10 - (6.19) với : Q – tải trọng phá hủy cho phép xích, tra theo bảng 6.1 F1 – lực căng nhánh căng, F1 = Kr.Ft F0 – lực căng ban đầu xích, trọng lượng nhánh xích tự F0 = K f qm ag (6.20) Kf = truyền nằm ngang Kf = góc nghiêng đường tâm trục phương ngang nhỏ 400 Kf = góc nghiêng đường tâm trục phương ngang lớn 400 Kf = truyền thẳng đứng g – gia tốc trọng trường qm – khối lượng 1m xích a- chiều dài đoạn xích tự do,thường lấy khoảng cách trục (tính theo m) Fv – lực căng lực ly tâm sinh Fv = qm.v2 (6.21) Giá trị hệ số an toàn [s] tra theo bảng (6.8) Bảng 6.8 Giá trị hệ số an toàn cho phép Số vòng quay n (vòng/phút) 49,94 99,89 299,85 499,40 749,62 12,7 7,1 7,3 7,9 8,5 9,3 Bước xích p0,mm 15,875 19,05 7,2 7,2 7,4 7,5 8,2 8,4 8,9 9,4 10,0 10,7 25,4 7,3 7,6 8,9 10,2 12 31,75 7,4 7,8 9,4 11,8 13 38,1 7,5 9,8 12,5 14 998,86 10 19,8 11,7 13,1 15 6.3.2 Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc Ứng suất tiếp xúc bánh xích phải thỏa mãn điều kiện sau: k ( F k + Fvd ) E σ H = 0, 47 r t d ≤ [σ H ] AK r (6.22) với : [σH] - ứng suất tiếp xúc cho phép Tra bảng 6.8 Fvd = lực va đập dãy xích, N Fvd = 13.10−7 n1 p kd – hệ số phân bố tải không cho dãy Kr – hệ số tải trọng động kr – hệ số ảnh hưởng số đĩa xích, tra theo bảng sau: z 15 20 30 40 50 60 kr 0,59 0,48 0,36 0,29 0,24 0,22 E1E2 E= = 2,1.105 E1 + E2 MPa A – diện tích hình chiếu lề, mm2 Bảng 6.9 Kích thước hình chiếu lề xích Bảng 6.10 Vật liệu ứng suất cho phrp1 đĩa xích 10 - 6.4 THƠNG SỐ BỘ TRUYỀN XÍCH VÀ LỰC TÁC DỤNG LÊN TRỤC Lúc này, ta cần lưu ý đường kính vịng chia đĩa xích lực tác dụng lên trục bánh xích dúng tính tốn phần trục Các thơng số khác dùng trình chế tạo Lực tác dụng lên trục Vì truyền xích khơng u cầu phải có lực căng ban đầu truyền đai nên lực căng hai nhánh truyền xích tính sau: F1 = Ft + F2 (6.24) F2 = F0 + Fv (6.25) với: F1, F2 - lực căng hai nhánh xích F0 - lực căng trọng lượng nhánh xích bị động sinh ra; theo (6.20) Fv - lực căng lực ly tâm sinh ra; theo (6.21) Trong tính tốn thực tế, giá trị F0 Fv bỏ qua, công thức gần để tính lực tác dụng lên trục truyền xích là: Fr = kx.Ft (6.27) kx = 1,15 cho tất truyển xích có độ nghiêng nhỏ 400 kx = 1,05 cho tất truyển xích có độ nghiêng lớn 400 6.5 VÍ DỤ Bộ truyền xích ống lăn dãy làm việc ca, với: - Cơng suất trục bánh xích dẫn P = 2,602kW - Số vòng quay n1 = 143 vịng/phút - Tỷ số truyền ux =3,19 6.5.1 Tính tốn truyền xích Chọn số đĩa xích dẫn theo công thức (6.1) : z1 = 29 – 2ux = 29 – 2.3 = 23 Tính số đĩa xích lớn theo cơng thức (6.2) : z2 = ux.z1 = 3,19.23 = 73,37 chọn z2 =74 Tỷ số truyền thực tế : z 74 u x' = = = 3, 22 z1 23 Sai số tương đối tỷ số truyền : u' − u 3, 22 − 3,19 ∆= x x = = 0,85 ux 3,19 % Vì z2 < zmax = 120 răng, nên truyền thỏa điều kiện hạn chế độ tăng bước 11 xích truyền xích ống Cơng suất tính tốn theo cơng thức (6.5) : K K z K n P Pt = ≤ [ P] Kx 25 25 = K – hệ số răng, K = z1 23 z z 200 200 = 143 Kn- hệ số số vòng quay, Kn = n Xác định hệ số điều kiện sử dụng xích K theo cơng thức (6.4) K = KrKaK0KdcKbKlv = 1,2.1.1.1.1,2.1,5 = 2,016 đó: Kr =1,2 (chọn tải va đập nhẹ) Ka =1 (khoảng cách trục a = (30-50)pc K0 =1(bộ truyền xích nằm ngang, đường nối tâm song song với phương ngang Kdc=1 (thiết kế truyền có khả điều chỉnh được) Klv =1,12 (chế độ làm việc ca) Kb =1,5 (bơi trơn định kỳ) Cơng suất tính tốn : P.K K z K n 25 200 Pt = = 2,603.2,016 = 7,98kW Kx 23 143 Theo bảng 6.4, tra theo cột n01 = 200 vòng/phút Ta chọn Pt ≤ [P] = 11 kW Bước xích pc = 25,4 mm Đường kính chốt dc = 7,95 mm Chiều dài ống b = 22,61 mm Vận tốc trung bình xích: zn p 23.143.25, v= 1 c = = 1,392m / s 60000 60000 Theo bảng 6.5, ta thấy truyền thỏa điều kiện số vòng quay tới hạn bước xích 25,4 mm Tính lực vịng có ích bánh xích : 1000 P1 1000.2,602 Ft = = = 1869, 25 N v 1,392 Kiểm nghiệm bước xích theo cơng thức (6.13) P1.K 2,602.2,016 pc = 600 = 600 = 22,54mm z1n1[ p0 ]K x 23.143.30.1 Vậy bước xích truyền thỏa yêu cầu Khoảng cách trục sơ a = 40.pc = 40 25,4 = 1016 mm Số mắt xích: 2a ( z2 + z1 ) pc X= + 0,5( z1 + z2 ) + = 130,15 pc 4π 1016 12 Chọn X = 132 mắt xích Xác định lại khoảng cách trục: 2  z1 + z2 z1 + z2  z2 − z1     a = 0, 25 pc  X − + X − ÷ − 8 ÷ 2     2π     2  23 + 74 23 + 74    74 − 23   a = 0, 25.25, 132 − + 132 − − ÷  ÷ 2     2π     Để tránh xích khơng chịu lực căng q lớn, ta cần giảm bớt lượng ∆a= a(0,002 ~ 0,004)a = 2,049 ~ 4,098 Chọn a = 1036 mm Số lần va đập lề xích giây z n 23.143 i= 1 = = 1,66 15 x 15.132 Theo bảng 6.7, ta có số lần va đập i < [i] = 30 (ứng với bước xích 25,4 mm) 6.5.2 Kiểm nghiệm truyền xích a) Kiểm nghiệm độ bền Hệ số an toàn: Q s= ( K r Ft + F0 + Fv ) với Q - tra theo bảng 6.1, tải trọng phá hỏng Q = 50 kN Kr - hệ số tải trọng động, tải trung bình va đập nhẹ, chọn Kr = 1,2 F0 - lực căng trọng lượng nhánh xích bị động sinh F0 = 9,81.Kf.qa = 9,81.6.2,57.1,036 = 156,716 N Kf = 6, truyền nằm ngang q - khối lượng 1m xích, q = 2,57 kg Fv - lực căng lực li tâm sinh Fv = qv2 = 2,57 (1,392)2 = 4,98 N 50000 s= = 20,8 > 8,9 = [ s] (1, 2.1869, 25 + 156,716 + 4,98 Hệ số an toàn cho phép [s] tra từ bảng 6.8 Vậy truyền xích đủ bền b) Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc theo công thức k ( F K + Fvd ) E σ H = 0, 47 r t d Akd với kr- hệ số ảnh hưởng đến số đĩa xích, z1 = 23, kr = 0,444 Kd - hệ số tải trọng động; Kđ = 1,2 kđ - hệ số phân bố không tải trọng dãy, kđ = 1( xích dãy) Fvđ - lực va đập dãy xích Fvđ = 13.10-7 n1 pc3 = 13 10-7.143.(25,4)3 = 3,046 N A - diện tích chiếu lề ứng với bước xích 25,4 mm, xích dãy, 13 A = 180 mm2 E1E2 E= = 2,1.105 MPa E1 + E2 , mô đun đàn hồi 0, 444(1869, 25.1, + 3,046)2,1.105 = 507 MPa 180.1 Theo bảng 6.10, ta chọn vật liệu chế tạo đĩa xích Thép C45 tơi cải thiện Độ cứng HB170, đạt độ cứng tiếp xúc [σH] = 500MPa 6.5.3 Thơng số truyền xích σ H = 0, 47 6.5.4 Lực tác dụng lên trục Theo công thức thực nghiệm: Fr = kx=.Ft= = 1,15.1869,25 = 2149,64N với kx =1,15 truyền xích nằm ngang 14 ...Hình Xích ống Hình 5.2 Xích ống lăn Hình 5.3 Xích Bảng5 Thơng số xích ống lăn Bảng5.2 Thơng số xích 5.2 Xác định số đĩa xích Số đĩa xích xích bị mịn nhanh, va đập mắt xích vào đĩa xích làm... số nh0o3 đĩa xích Nên chọn số nhỏ đĩa xích z1 theo bảng sau, tùy theo tỷ số truyền Bảng Chọn số đĩa xích bánh dẫn Loại xích Xích lăn Xích 1-2 30-27 35-32 2=3 27- 25 32- 30 Tỷ số truyền 3- 4-5... z1min xích ống lăn Zimin = 13 xích Số đĩa xích nhỏ xác định theo công thức: z1 = 29 -2ux (5.1) Tuy nhiên cần ý nên chọn số đĩa xích số lẻ để xích mịn Từ số đĩa xích nhỏ, ta xác định số đĩa xích