Chương 2: Bộ truyền xích ppsx

Cấu tạo Bộ truyền xích thường dùng truyền chuyển động giữa hai trục song song với nhau và cách xa nhau Hình 2.1, hoặc truyền chuyển động từ một trục dẫn đến nhiều trục bị dẫn Hình 2.2..

Chương 2: (2 tiết)

BỘ TRUYỀN XÍCH

MỤC TIÊU:

Sau khi học xong bài học này, sinh viên có khả năng:

- Phân biệt được các loại bộ truyền xích

- Trình bày được ưu nhược điểm và phạm vi ứng dụng của bộ truyền

- Liệt kê được các thông số hình học và động học của bộ truyền xích

- Giải thích được nguyên nhân của sự tuột xích

- Tra bảng và chọn được số liệu phù hợp

- Dựa vào trình tự tính toán được bộ truyền xích

NỘI DUNG:

I Đại cương

1 Cấu tạo

2 Phân loại

3 Vật liệu trong bộ truyền xích

4 Ưu nhược điểm và phạm vi sử dụng của bộ truyền xích

II Kết cấu xích truyền động

1 Xích con lăn

2 Xích ống

3 Xích răng

4 Đĩa xích

III Thông số hình học và động học của bộ truyền xích

1 Bước xích

2 Số răng đĩa xích

3 Khoảng cách trục A và số mắt xích X

4 Vận tốc và tỷ số truyền

IV Lực tác dụng của trục lên bộ truyền

V5 Tính toán bộ truyền xích

Câu hỏi ôn tập

NHỮNG LƯU Ý VỀ GIẢNG DẠY VÀ HỌC TẬP:

1 Những khái niệm và định nghĩa cần lướt qua nhanh, vì sinh viên phải có giáo trình để học Tập trung giải thích các thông số và vận dụng các công thức để tính toán Giải một bài tập mẫu cho sinh viên Hướng dẫn sinh viên cách tra bảng số liệu

2 Sinh viên phải đọc trước các nội dung trước khi đến lớp Liên hệ thực tiễn và chú ý giải các bài tập trong giáo trình Đọc thêm các tài liệu tham khảo

I ĐẠI CƯƠNG

1 Cấu tạo

Bộ truyền xích thường dùng truyền chuyển động giữa hai trục song song với nhau và cách xa nhau (Hình 2.1), hoặc truyền chuyển động từ một trục dẫn đến nhiều trục bị dẫn (Hình 2.2)

Bộ truyền xích có 3 bộ phận chính:

- Đĩa xích dẫn 1, có đường kính tính toán là d1, lắp trên trục I, quay với số vòng quay n1, công suất truyền động N1, mô men xoắn trên trục M1 Đĩa xích có răng tương tự như bánh răng Trong quá trình truyền động, răng đĩa xích ăn khớp với các mắt xích, tương tự như bánh răng ăn khớp với thanh răng

- Đĩa xích bị dẫn 2, có đường kính d2, được lắp trên trục bị dẫn II, quay với số vòng quay n2, công suất truyền động N2, mô men xoắn trên trục M2

- Dây xích 3 là khâu trung gian, mắc vòng qua hai đĩa xích Dây xích gồm nhiều mắt xích được nối với nhau Các mắt xích xoay quanh khớp bản lề, khi vào

ăn khớp với răng đĩa xích

Nguyên lý làm việc của bộ truyền xích: dây xích ăn khớp với răng đĩa xích gần giống như thanh răng ăn khớp với bánh răng Đĩa xích dẫn quay, răng của đĩa xích đẩy các mắt xích chuyển động theo Dây xích chuyển động, các mắt xích đẩy răng của đĩa xích bị dẫn chuyển động, đĩa xích 2 quay

Như vậy chuyển động đã được truyền từ bánh dẫn sang bánh bị dẫn nhờ

sự ăn khớp của răng đĩa xích với các mắt xích Truyền động bằng ăn khớp, nên trong bộ truyền xích hầu như không có hiện tượng trượt Vận tốc trung bình của bánh bị dẫn và tỷ số truyền trung bình của bộ truyền xích không thay đổi

2 Phân loại

- Theo công dụng ta có: Xích kéo, Xích tải, Xích truyền động,

- Theo số dãy ta có: Xích một dãy, Xích nhiều dãy,

- Theo cấu tạo của dây xích ta có: Xích ống con lăn, Xích ống, Xích răng

3 Vật liệu dùng trong bộ truyền xích

a) Vật liệu xích:

- Má xích con lăn làm từ thép cacbon trung bình hoặc thép hợp kim: C45, C50, 40Cr, 40CrNi3A và tôi đạt độ cứng 40 ÷ 50 HRC

- Má xích răng được làm từ thép C50

Hình 2.1: Bộ truyền xích

Hình 2.2: Truyền động tới nhiều trục bị dẫn

A

- Các chi tiết như ống, con lăn, làm từ thép C15, C20, 15CrNi3, 20CrNi3A, thấm cacbon và tôi đạt độ cứng 55 ÷ 65 HRC

b) Vật liệu đĩa xích:

- Đối với đĩa xích chịu tải trọng nhỏ và không va đập, tốc độ thấp (đến 3m/s) có thể dùng gang xám GX15-32 rồi tôi, hoặc gang xám có độ bền cao hơn Nếu làm việc với tốc độ lớn hơn thì nên dùng thép cacbon kết cấu, nhiệt luyện mặt răng đạt độ cứng 40-50 HRC hoặc dùng gang cải tiến

- Đĩa xích nhỏ (đĩa dẫn) chịu tải trọng va đập và tốc độ cao được chế tạo bằng thép hợp kim 40Cr, 40CrNi và nhiệt luyện đạt độ cứng 50 - 53 HRC

- Đĩa xích có đường kính trên 200mm nên chế tạo ghép: vành ngoài bằng thép, thân đĩa bằnggang

4 Ưu nhược điểm và phạm vi sử dụng của bộ truyền xích:

* Ưu điểm:

- Có thể truyền chuyển động giữa các trục xa nhau (Amax = 8m)

- So với truyền động đai, truyền động xích làm việc không có sự trượt, do

đó tỉ số truyền không đổi, hiệu suất khá cao (0,96-0,98), kích thước bộ truyền nhỏ gọn hơn, lực tác dụng lên trục nhỏ hơn vì không cần lực căng ban đầu

- Chỉ cần một xích cũng có thể truyền chuyển động từ trục dẫn tới nhiều trục bị dẫn khác nhau

* Nhược điểm:

- Do đặc điểm hình học của sự ăn khớp giữa xích và đĩa xích làm chuyển động của xích và đĩa bị dẫn không đều đặn, gây ra tải trọng va đập và tiếng ồn

- Răng và mắt xích nhanh chóng bị mòn: nhất là trong môi trường bụi bậm

và không được bôi trơn tốt

- So với truyền động đai, truyền động xích có giá thành cao hơn vì kết cấu phức tạp hơn

* Phạm vi ứng dụng:

Truyền động xích được dùng rộng rãi trong máy nông nghiệp và máy vận chuyển (xe đạp, xe máy), trong máy công cụ và tay máy công nghiệp ; với công suất nhỏ và trung bình (<=110 kW), tốc độ xích đến 15m/s và tỉ số truyền đến 8

II KẾT CẤU XÍCH TRUYỀN ĐỘNG

1 Xích ống con lăn (Hình 2.3):

Các má xích được dập từ thép tấm, má xích 1 ghép với ống lót 4 tạo thành mắt xích trong Các má xích 2 được ghép với chốt 3 tạo thành mắt xích ngoài Chốt và ống lót tạo thành khớp bản lề, để xích có thể quay gập Con lăn 5 lắp lỏng với ống lót, để giảm mòn cho răng đĩa xích và ống lót Số 6 biểu diễn tiết diện ngang của răng đĩa xích

Xích ống con lăn được tiêu chuẩn hóa cao Xích được chế tạo trong nhà máy chuyên môn hóa

2 Xích ống

Xích ống, có kết cấu tương tự như xích ống con lăn, nhưng không có con lăn Xích được chế tạo với độ chính xác thấp, giá tương đối rẻ

3 Xích răng:

Xích răng (Hình 2.4), khớp bản

lề được tạo thành do hai nửa chốt hình trụ tiếp xúc nhau Mỗi mắt xích có nhiều má xích lắp ghép trên chốt

Khả năng tải của xích răng lớn hơn nhiều so với xích ống con lăn có cùng kích thước Giá thành của xích răng cao hơn xích ống con lăn Xích răng được tiêu chuẩn hóa rất cao

Trong các loại trên, xích ống con lăn được dùng nhiều hơn cả Xích ống chỉ dùng trong các máy đơn giản, làm việc với tốc độ thấp Xích răng được dùng khi cần truyền tải trọng lớn, yêu cầu kích thước nhỏ gọn

Trong chương này chủ yếu trình bày xích ống con lăn

4 Đĩa xích

Đối với xích con lăn và xích ống, theo ΓOCT 591-69 như trên hình 2.7, biên dạng răng đĩa xích gồm có: Cung ab bán kính r; cung bc bán kính r1; đoạn

Hình 2.3: Xích ống con lăn

Hình 2.4: Xích răng

thẳng cd và cung de bán kính r2 nối tiếp với nhau Công thức tính toán các kích thước của cả hai kiểu biên dạng răng nói trên đều đã được tiêu chuẩn hoá và cho trong sổ tay

Tiết diện ngang của răng đĩa xích (Hình 2.8) có bán kính vát tròn răng r3,

bề rộng răng b và bề rộng vành B, tất cả đều đã được tiêu chuẩn hoá và cho trong

sổ tay

III CÁC THÔNG SỐ HÌNH HỌC VÀ ĐỘNG HỌC CỦA BỘ TRUYỀN XÍCH.

1 Bước xích p x

Bước xích là thông số cơ bản chi phối các thông số khác của xích: bước px càng lớn thì xích càng lớn do đó khả năng chịu tải càng cao Tuy nhiên bước xích càng lớn thì sự va đập của xích lên đĩa xích khi vào khớp càng mạnh, bộ truyền làm việc càng ồn và mất ổn định, xích càng chóng bị hao mòn Do vậy khi tốc độ cao thì nên chọn bước xích nhỏ, nếu tải trọng lớn thì tăng số dãy (đối với xích con lăn) hoặc tăng chiều rộng xích (đối với xích răng) để xích có đủ khả năng tải

Giá trị của bước xích được tiêu chuẩn hóa, có thể chọn theo bảng 2.1:

Bước

xích

px, mm

Đường

kính chốt

dc, mm

Chiều dài ống

lc, mm

Công suất cho phép [N] (kW) khi số vòng quay của đĩa

nhỏ n01 (vg/ph)

50 200 400 600 800 1000 1200 1600 12,7 3,66 5,80 0,19 0,68 1,23 1,68 2,06 2,42 2,72 3,20 12,7 4,45 8,90 0,35 1,27 2,29 3,13 3,86 4,52 5,06 5,95 12,7 4,45 10,11 0,45 1,61 2,91 3,98 4,90 5,74 6,43 7,55 15,87

5 5,08 11,30 0,57 2,06 3,72 5,08 6,26 7,34 8,22 9,65 15,87 5,08 13,28 0,75 2,70 4,88 6,67 8,22 9,63 10,8 12,7

Hình 2.7: Biên dạng răng đĩa xích Hình 2.8: Tiết diện ngang răng đĩa xích

19,05 5,96 17,75 1,41 4,80 8,38 11,4 30,7 15,3 16,9 19,3 25,4 7,95 22,61 3,20 11,0 19,0 25,7 43,5 34,7 38,3 43,8 31,75 9,55 27,46 5,83 19,3 32,0 42,0 49,3 54,9 60,0 -38,1 11,12 35,46 10,5 34,8 57,7 75,7 88,9 99,2 108 -44,45 12,72 37,19 14,7 43,7 70,6 88,3 101 - -

Các kích thước khác của xích được tính theo bước xích.

2 Số răng đĩa xích

Nếu số răng (Z) càng nhỏ thì góc xoay bản lề càng lớn, răng càng mòn nhanh Ngoài ra còn làm tăng tải trọng động, gây nên va đập, tiếng ồn lớn, xích

và đĩa xích mau hỏng

Có thể chọn:

Zmin = 11 ÷ 15 đối với xích ống, xích ống con lăn

Zmin = 11 ÷ 15 + (20 ÷ 30%) đối với xích răng

Zmin ≥ 21 đối với bộ truyền chịu tải trọng va đập

Trong tính toán thiết kế, chọn Z1 = 29 - 2i (i là tỷ số truyền)

Để tránh bị tuột xích khi xích bị mòn, số răng đĩa xích không được quá lớn

Zmax ≤ 100 ÷ 120 đối với xích ống, xích ống con lăn

Zmax ≤ 120 ÷ 140 đối với xích răng

Số răng đĩa xích nên lấy số lẻ để cho mỗi răng của đĩa xích sẽ ăn khớp lần lượt với tất cả mắt xích và do đó răng của đĩa xích sẽ mòn đều hơn

3 Khoảng cách trục A và số mắt xích X

Khoảng cách trục nhỏ nhất Amin được quy định bởi hai điều kiện:

- Góc ôm trên đĩa nhỏ α≥ 1200, muốn vậy: Amin ≥ d2 - d1

- Đường kính tính toán của đĩa xích dẫn d1, của đĩa bị dẫn d2; cũng chính

là đường kính vòng chia của đĩa xích, là đường kính của vòng tròn đi qua tâm các chốt (Hình 2-5)

- Hai đĩa xích không được chạm nhau, muốn vậy:

Amin ≥ 0,5(da1 + da2) + (30 ÷ 50) mm Với da1 và da2 là đường kính ngoài cùng của đĩa 1 và đĩa 2

Khoảng cách trục lớn nhất Amax được qui định bởi điều kiện không làm xích quá chùng Nếu A càng lớn, số mắt xích càng nhiều, tích luỹ độ dãn ∆px trong các mắt xích càng tăng khiến xích chóng bị chùng, hậu quả là bộ truyền làm việc bị rung động nhiều hơn Vì thế Amax chỉ nên lấy trong giới hạn; Amax ≤

80px

Để dung hoà cả hai giới hạn trên, nên lấy: A= (30 ÷ 50)px

Sau khi đã chọn khoảng cách trục, cần tính số mắt xích X:

X ≈

2

1 2 2 1

2

x x

p

A

X phải được lấy tròn và nên là số chẵn

Chiều dài của xích tính theo công thức: L = X.px (2.2)

Cuối cùng, khoảng cách trục cần được tính theo số mắt xích đã chọn.























−











+

+

−

2 1 2

2 2 1 2

1

2

8 2

2

Z Z Z

Z X Z

Z X

p x

(2.3)

Để nhánh xích bị dẫn có độ chùng vừa phải, khoảng cách trục A tính được theo công thức (2.3) cần được điều chỉnh lại:

- Đối với bộ truyền nằm ngang hoặc nghiêng dưới 70o thì A cần được rút ngắn một lượng ∆A = (0,002 ÷ 0,004)A

- Đối với bộ truyền đặt nghiêng 700 trở lên thì không cần điều chỉnh (∆A=0)

Chú ý: Đối với bộ truyền xích, giảm khoảng cách trục để làm cho xích chùng nhằm làm cho xích vào khớp nhẹ nhàng Đây là điểm khác với bộ truyền đai

- Đường kính vòng tròn chân răng đĩa xích df1, df2, mm

- Số răng của đĩa xích dẫn Z1, của đĩa xích bị dẫn Z2

- Thông thường dùng xích 01 dãy Trong trường hợp tải trọng lớn, nếu dùng xích 01 dãy, bước xích quá lớn gây va đập Khắc phục bằng cách dùng xích

2 dãy, 3 dãy, hoặc dùng nhiều dây xích

- Chiều dài may ơ đĩa xích B, (Hình 2.6) Chiều dài Bphải lấy đủ lớn để định vị đĩa xích trên trục, B= (1÷ 1,5).dtr , dtr là đường kính của đoạn trục lắp đĩa xích

- Góc giữa hai nhánh xích γ; độ

- Góc ôm của dây xích trên đĩa dẫn α1, trên đĩa bị dẫn α2; độ

α1 = 180o - γ ; α2 = 180o+ γ ; γ ≅ 57o.(d2 -d1) / A (2.4)

4 Vận tốc và tỷ số truyền:

a) Vận tốc và tỷ số truyền trung bình:

Vận tốc trung bình:

1000 60 1000 60 1000 60

2 2 1

1Z p x n Z p x

n dn

Trong đó:

n - số vòng quay của đĩa xích; [vg/ph]

Z - số răng đĩa xích;

px - bước xích;

[mm]

Tỷ số truyền trung bình:

1

2 2

1 12

Z

Z n

n

(2.6)

b) Vận tốc và tỷ số truyền tức

thời

- Vận tốc tức thời v1t, v2t, vxt, m/s, là vận tốc tính tại mỗi thời điểm Trục dẫn coi như chuyển động đều, v1t là hằng số

Do dây xích ôm đĩa xích dẫn theo hình đa giác (Hình 2.9), ngoài chuyển động theo phương ngang, dây xích còn chuyển động lên xuống với vxđ Vận tốc tức thời vxt không phải là hằng số, vxt ≤ v1t, xích chuyển động có gia tốc Số răng đĩa xích càng ít, giá trị góc ϕ càng lớn, thì vxt dao động càng nhiều, gia tốc càng lớn

Tương tự như thế, dây xích ôm trên đĩa xích bị dẫn theo đa giác, nên v2t cũng dao động, v2t ≥ vxt

IV Lực tác dụng của bộ truyền xích

- Khi chưa làm việc, do trọng lượng của bản thân, dây xích bị kéo căng bởi lực F0 Lực F0 có thể tính gần đúng theo công thức:

F0 = mx.ky

Trong đó: mx là khối lượng một nhánh xích, kg

ky là hệ số kể đến vị trí của bộ truyền,

ky = 6 khi bộ truyền nằm ngang,

ky = 10 khi bộ truyền thẳng đứng

- Khi đặt mômen M1

trên trục I và M2trên trục II,

xuất hiện lực vòng Ft:

2

2 1

1 2 2

d

M d

M

F t = = (2.7)

Lúc này lực căng trên

nhánh căng, Fc = F0 + Ft,

Lực căng trên nhánh không

căng, Fkh = F0, (Hình 2.10)

- Khi các đĩa xích

quay, dây xích bị ly tâm tách

xa khỏi đĩa xích Trên các

nhánh xích chịu thêm lực căng Fv = qm.v12, với qm là khối lượng của 1 mét xích Lúc này trên nhánh xích căng có lực Fc = F0 + Ft + Fv vàtrên nhánh không căng

có lực Fkh = F0 + Fv

- Ngoài ra, do chuyển động có gia tốc, dây xích còn chịu một lực quán tính Fđ, gây va đập trên cả hai nhánh xích Fđ được tính gần đúng theo công thức:

Fđ = mx.axmax

axmax là gia tốc lớn nhất của dây xích

- Lực tác dụng lên trục và ổ mang bộ truyền xích là lực hướng tâm Fr, có phương vuông góc với đường trục đĩa xích, có chiều kéo hai đĩa xích lại gần nhau Giá trị của Fr được tính như sau:

Trong đó Kt là hệ số kể đến trọng lượng của dây xích

Hình 2.10: Lực trong bộ truyền xích

Lấy Kt = 1,15 khi góc nghiêng giữa đường nối tâm hai trục với phương ngang nhỏ hơn 40o;

và Kt = 1,05 khi góc nghiêng giữa đường nối tâm hai trục với phương ngang từ 40o đến vị trí thẳng đứng

V Tính toán thiết kế bộ truyền xích

1 Các dạng hỏng của bộ truyền xích và chỉ tiêu tính toán

Trong khi làm việc, trong bộ truyền xích có thể xảy ra các dạng hỏng sau:

- Đứt xích, dây xích bị tách rời ra không làm việc được nữa, có thể gây nguy hiểm cho người và thiết bị xung quanh Xích có thể bị đứt do mỏi, do quá tải đột ngột, hoặc do các mối ghép giữa má xích với chốt bị hỏng

- Mòn bản lề xích Trên mặt tiếp xúc của bản lề có áp xuất lớn, và bị trượt tương đối khi vào ăn khớp với

răng đĩa xích, nên tốc độ mòn khá

nhanh

Ống lót và chốt chỉ mòn một phía,

làm bước xích tăng thêm một

lượng Δpx (Hình 2.11)

Khi bước xích tăng thêm,

toàn bộ dây xích bị đẩy ra phía

đỉnh răng đĩa xích, tâm các chốt

nằm trên đường tròn có đường

kính d+Δd Xích dễ bị tuột ra khỏi

đĩa xích (Hình 2.12)

Mòn làm giảm đáng kể tiết diện

ngang của chốt, có thể dẫn đến

gẫy chốt

- Các phần tử của dây xích bị mỏi:

rỗ bề mặt con lăn, ống lót, gãy chốt, vỡ con lăn

- Mòn răng đĩa xích, làm nhọn

răng, răng đĩa xích bị gãy

Để hạn chế các dạng hỏng

kể trên, bộ truyền xích cần được

tính toán thiết kế hoặc kiểm tra

theo chỉ tiêu sau:

p ≤ [p]

(2.9)

Trong đó p là áp suất trên

bề mặt tiếp xúc của chốt và ống

lót, MPa

[p] là áp suất cho phép của khớp bản lề, MPa

2 Tính bộ truyền xích:

Kích thước của bộ truyền xích được tính toán thiết kế theo trình tự sau:

Hình 2.11: Xích bị mòn làm tăng bước xích

Hình 2.12: Hiện tượng xích bị tuột

1- Chọn loại xích căn cứ vào công suất, vận tốc, điều kiện làm việc Thông thường chọn xích ống con lăn

2- Chọn số răng đĩa xích nhỏ, Z1 = 29 - 2.i12 Tính Z2 = i12.Z1.

3- Xác định hệ số tải trọng K:

Công thức:

+ Kđ là hệ số xét đến tải trọng động Nếu tải trọng va đập mạnh lấy Kđ = 1,8 Nếu tải trọng va đập trung bình, lấy Kđ = 1,2 ÷ 1,5 Nếu bộ truyền tương đối

êm và dẫn động bằng động cơ điện thì lấy Kđ = 1

+ Ka là hệ số xét đến chiều dài của xích Nếu A = (30 ÷50).px, lấy Ka = 1 Nếu A = (60 ÷ 80).px, lấy Ka = 0,8 Nếu A < 25.px, lấy Ka =1,25

+ K0 là hệ số xét đến cách bố trí bộ truyền Nếu bộ truyền đặt nghiêng so với phương ngang một góc nhỏ hơn 600, lấy K0 = 1 Trường hợp khác lấy K0 = 1,25

+ Kđc là hệ số xét đến khả năng điều chỉnh lực căng xích Nếu không điều chỉnh được, lấy Kđc = 1,25 Nếu điều chỉnh được thường xuyên, lấy Kđc = 1

+ Kb là hệ số xét đến điều kiện bôi trơn Nếu bôi trơn ngâm dầu, lấy Kb = 0,8 Nếu bôi trơn nhỏ giọt, lấy Kb = 1 Nếu bôi trơn định kỳ, lấy Kb = 1,5

+ Klv là hệ số xét đến chế độ làm việc theo ca Nếu làm việc 1 ca thì Klv = 1; nếu làm việc 2 ca thì Klv = 1,12; nếu làm việc 1 ca thì Klv = 1,45

4- Tính công suất tính toán Nt và chọn bước xích px theo tiêu chuẩn

Công thức:

[ ]N K

N K K K N

X

Z n

+ Kn là hệ số xét đến số vòng quay;

1

01

n

n

K n =

+ KZ là hệ số số răng đĩa xích;

1

25

Z

K Z = + KX là hệ số xét đến việc dùng nhiều dãy xích Nếu dùng xích 1 dãy, lấy

KX = 1 Nếu dùng xích 2 dãy, lấy KX = 1,7 Nếu dùng 3 dãy xích, lấy KX = 2,4

n01; [N]; px chọn theo bảng 2.1 (trang 17)

5- Kiểm nghiệm số vòng quay tới hạn ngh: yêu cầu n1 ≤ ngh

Số vòng quay tới hạn căn cứ vào bước xích, được cho trong bảng 2.2

Bảng 2.2: Giá trị số vòng quay tới hạn

Số vòng quay tới hạn (vg/ph)

-Bước xích 12,7 15,875 19,05 25,4 31,75 38,1 44,45 50,8 Nếu điều kiện không thỏa mãn thì phải tăng số dãy xích và tính toán lại, hoặc thay đổi loại xích