bài giảng chi tiết máy về bộ truyền xích

Nhờ sự ăn khớp giữa xích với răng của các bánh xích nên khi bánh dẫn quay sẽ truyền chuyển động và cơ năng sang bánh bị dẫn.. - Tùy theo cấu tạo của xích, xích truyền động được chia thàn

Chương 3

BỘ TRUYỀN XÍCH

3.1 KHÁI NIỆM CHUNG

3.1.1 Nguyên lý làm việc

1

n

1

1

Hình 3.1 Sơ đồ bộ truyền xích

Bộ truyền xích làm việc theo nguyên lý ăn khớp Bộ truyền xích bao gồm bánh dẫn 1, bánh

bị dẫn 2 được lắp trên hai trục và xích 3 bao quanh hai bánh xích Nhờ sự ăn khớp giữa xích với răng của các bánh xích nên khi bánh dẫn quay sẽ truyền chuyển động và cơ năng sang bánh bị dẫn

3.1.2 Phân loại

- Theo công dụng chung, xích được chia làm ba nhóm chính: xích kéo, xích tải và xích truyền

động Trong chương trình, chúng ta chỉ khảo sát xích truyền động

Hình 3.2 Các loại xích (hình 5.2, trang 166, tài liệu [1])

- Tùy theo cấu tạo của xích, xích truyền động được chia thành 4 loại chính: xích con lăn, xích

ống, xích ống định hình và xích răng Theo số dãy xích, có thể phân ra xích một dãy và xích

nhiều dãy

3.1.3 Ưu, nhược điểm và phạm vi sử dụng

a Ưu điểm:

- Có thể truyền động giữa các trục xa nhau (đến 8m)

- So với bộ truyền đai thì bộ truyền xích không có hiện tượng trượt, hiệu suất cao hơn, có

thể làm việc khi có quá tải đột ngột, lực tác dụng lên trục và ổ nhỏ hơn

- Kích thước bộ truyền xích nhỏ hơn bộ truyền đai khi truyền cùng công suất và số vòng quay

- Có thể cùng một lúc truyền công suất và chuyển động cho nhiều trục bị dẫn

b Nhược điểm:

- Có nhiều tiếng ồn khi làm việc

- Tỉ số truyền tức thời thay đổi, vận tốc tức thời của xích và bánh bị dẫn không ổn định

- Yêu cầu chăm sóc thường xuyên (bôi trơn, điều chỉnh bộ phận căng xích)

- Chóng mòn, nhất là khi làm việc nơi nhiều bụi và bôi trơn không tốt

c Phạm vi sử dụng:

- Bộ truyền xích thường được dùng để truyền công suất không quá 100kW với khoảng cách

giữa các trục tương đối xa (đến 8m) Bộ truyền xích thường được bố trí ở sau hộp giảm

tốc (bánh dẫn lắp vào đầu trục ra của hộp giảm tốc)

- Sử dụng trong trường hợp vận tốc thấp và trung bình v<15m/s và số vòng quay n<500vg/phút

- Bộ truyền xích được sử dụng rộng rãi trong các máy vận chuyển (môtô, xe đạp, xích

tải…), máy nông nghiệp, tay máy…

3.2 VẬT LIỆU VÀ KẾT CẤU XÍCH TRUYỀN ĐỘNG (Sinh viên tự đọc trong tài liệu [1])

3.2.1 Xích con lăn

Cấu tạo của xích ống con lăn như hình 3.3 Ống 4 lắp có khe hở với chốt 3 tạo thành bản lề Nhờ đó khi xích vào khớp, các má ngoài 2 lắp chặt với chốt 3 sẽ xoay tương đối với các má trong 1 lắp chặt với ống 4 (ma sát sinh ra trong bản lề là ma sát trượt) Sự ăn khớp của xích với răng 6 của đĩa xích thực hiện qua con lăn 5 (con lăn 5 và ống 4 xoay tương đối với nhau)

Vì có con lăn 5 lăn trên bề mặt răng của đĩa xích, nên ma sát sinh ra trên bề mặt răng một phần là ma sát lăn và làm giảm độ mài mòn cho răng

Thông thường, số mắt xích phải là số chẵn để có thể dùng các má ngoài nối chúng lại với nhau Nếu số mắt xích là lẻ, ta phải dùng các má cong để nối xích Việc này vừa phức tạp vừa làm xích bị yếu do tại đây trong má xích có thêm ứng suất uốn

3.2.2 Xích ống

Cấu tạo giống xích con lăn nhưng không có con lăn 5, nên bề mặt răng của bánh xích bị

mài mòn nhanh Khối lượng và giá thành của xích ống thấp hơn xích con lăn

Hình 3.3 Cấu tạo xích ống con lăn (a) và nối xích (b)

3.2.3 Xích răng (sinh viên tự đọc trang 169, tài liệu [1])

3.2.4 Đĩa xích

Hình 3.4 Biên dạng và kết cấu bánh xích con lăn

- Khi kích thước bánh xích nhỏ, có thể dùng phôi dập Khi kích thước bánh xích lớn, có thể

chế tạo phần bánh và phần mayơ riêng Sau đó ghép chúng lại với nhau bằng phương pháp hàn hoặc bằng bulông

- Biên dạng và kích thước răng bánh xích phụ thuộc vào loại và kích thước xích

- Một số kích thước hình học của bánh xích:

 Vòng tròn chia: đi qua tâm bản lề xích



z

p

sin

Vì tỉ số

z

 tương đối nhỏ nên

z z





z p

 Đường kính vòng ngoài bánh xích:













z g p

cot 5 ,

3.2.5 Vật liệu xích và bánh xích

- Vật liệu xích phải có độ bền mòn và độ bền cao:

+ Má xích con lăn được chế tạo từ thép có thành phần carbon trung bình hoặc thép hợp

kim: C45, C50, 40Cr, 40CrNi3A, và tôi đạt độ rắn 40÷50HRC

+ Má xích răng được chế tạo từ thép C50 Má xích cong được chế tạo từ thép hợp kim + Các chi tiết: con lăn, ống, miếng lót … được chế tạo từ thép thấm carbon: C15, C20,

- Vật liệu bánh xích phải có độ bền mòn và khả năng chịu va đập cao:

+ Thép có thành phần carbon trung bình: C45, 45Cr, 40Mn2, 40CrNi… được tôi bề mặt

hoặc tôi thể tích đến đạt rắn 45÷55HRC

+ Thép thấm than: C15, 20Cr, 12CrNi3A … với lớp thấm than 1÷1,5mm và được tôi

đạt độ rắn 55÷60HRC

+ Để giảm tiếng ồn và làm việc êm, tăng tuổi thọ… ta có thể chế tạo vành bánh xích

+ Dùng gang xám GX20, GX30 được tôi khi vận tốc thấp v≤3m/s và không có tải trọng

va đập

3.3 THÔNG SỐ HÌNH HỌC BỘ TRUYỀN XÍCH

3.3.1 Bước xích

Hình 3.5 Bước xích

- Bước xích pc là thông số cơ bản của bộ truyền xích Xích có bước càng lớn thì khả năng tải càng cao Tuy nhiên, tải trọng động, va đập và tiếng ồn càng tăng, nhất là khi làm việc ở vận tốc cao

Do đó, khi làm việc với vận tốc cao, ta nên chọn bước xích nhỏ và tăng số dãy xích (đối với xích con lăn) hoặc tăng chiều rộng xích (đối với xích răng) để tăng khả năng tải của xích

- Bước xích có giá trị từ 8÷50,8 (mm), có thể chọn theo bảng 5.4, trang 181, tài liệu [1]

3.3.2 Đường kính vòng chia bánh xích



z

p

sin

3.3.3 Số răng bánh xích

- Nếu số răng bánh xích càng ít thì góc xoay tương đối của bản lề khi xích vào bánh và ra khỏi

tiếp xúc với răng của bánh cũng tăng lên và xích làm việc càng ồn Do đó, ta cần hạn chế số

- Số răng bánh xích nên lấy số lẻ vì khi đó mỗi răng của bánh xích sẽ ăn khớp lần lượt với tất

cả mắt xích, do đó răng bánh xích sẽ mòn đều hơn

3.3.4 Khoảng cách trục và số mắt xích

- Chọn sơ bộ khoảng cách trục a theo công thức:

c

p

Công thức tính chiều dài đai trong bộ truyền đai:

a

d d d d a L

4

) (

2 2

2 1 2 1 2









a

p z z z z

p a

2 2 1 2 1

2 2









 









Mặt khác: L X.pc (3.6)

Suy ra:

a

p z z z z p

a p

L

c c

2 2











 











c c

p z z a z z p

a

2 2

) (











 









2 2









 













c

p z z a z z X a

Nghiệm của (3.9) chính là khoảng cách trục a:

c

p

z z z

z X z

z X a

4

2

8 2

2

2 1 2 2 1 2 1









 





















































 































2 1 2 2 1 2 1

2

2

8 2

2 25

, 0



z z z

z X z

z X p

Để bộ truyền xích làm việc có độ chùng bình thường, ta nên giảm khoảng cách trục a một

3.4 VẬN TỐC VÀ TỈ SỐ TRUYỀN

3.4.1 Vận tốc và tỉ số truyền trung bình

1

n

2

n

1

c

1

2

2

c d

Hình 3.6 Vận tốc bộ truyền xích

- Vận tốc trung bình trên các bánh xích (m/s):

+ Trên bánh dẫn:

60000 60000

1 1 1

1 1

n z p n d

+ Trên bánh bị dẫn:

60000 60000

2 2 2

2 2

n z p n d

- Tỉ số truyền trung bình:

1 2 2

1

z

z n

n

3.4.2 Vận tốc và tỉ số truyền tức thời

- Vì xích ăn khớp với các răng bánh xích theo hình đa giác, nên ngay cả khi bánh dẫn quay

số truyền thay đổi theo thời gian

1



x

n

1

v



Hình 3.7 Vận tốc bộ truyền xích

- Vận tốc tuyệt đối của bản lề xích được chia làm hai thành phần: thành phần có phương dọc

















1

z







(3.14)

















2

z







(3.15)





cos

cos

1

(v thay đổi do cos là hàm tuần hoàn) 2

- Phương trình (3.16) tương đương với:









cos

cos 2

1

d

Tỉ số truyền tức thời:

const z

z d

d u

c

c













cos

cos cos

cos

1 2 2

1

1

Sự thay đổi của tỉ số truyền càng tăng khi số răng các bánh xích càng nhỏ Trong miền các

3.5 LỰC TÁC DỤNG TRONG BỘ TRUYỀN XÍCH

3.5.1 Lực tác dụng lên xích

1

0

F 

0

F 

1 T 1

2

1

Hình 3.8 Lực tác dụng lên bộ truyền xích

- Lực căng ban đầu F0 của xích bằng trọng lượng của nhánh xích tự do:

g q a K

trong đó, a : chiều dài của đoạn xích tự do gần bằng khoảng cách trục, m,

3



f

- Khi bộ truyền xích làm việc (khi tác động moment xoắn T lên bánh 1): 1

 Trên nhánh căng : : lực trên nhánh căng

 Trên nhánh chùng: : lực trên nhánh chùng

v q

0

0

Giá trị F2 F0Fv Vì F và 0 F tương đối nhỏ so với lực vòng v F , nên khi tính toán ta có t

thể lấy gần đúng:

0

2

1





F

F

3.5.2 Lực tác dụng lên trục và ổ

- Lực tác dụng lên trục và ổ:

1

F K

3.5.3 Tải trọng động (sinh viên tự đọc trang 176, tài liệu [1])

3.5.4 Động năng va đập (sinh viên tự đọc trang 176, tài liệu [1])

3.6 CÁC DẠNG HỎNG VÀ CHỈ TIÊU TÍNH

3.6.1 Các dạng hỏng

Bộ truyền xích có các dạng hỏng sau:

 Mòn bản lề: khi làm việc, bản lề xích xoay tương đối và chịu áp suất (ứng suất tiếp

xúc) lớn Bản lề mòn làm bước xích tăng lên và xích ăn khớp không chính xác với răng của bánh xích Nếu bị mòn quá nhiều sẽ dẫn tới hiện tượng tuột xích Thông thường,

c

c

p

truyền xích

 Các phần tử xích bị hỏng do mỏi: dẫn đến xích bị đứt, con lăn bị rỗ hoặc vỡ Xích bị

hỏng vì mỏi do tác dụng của ứng suất thay đổi gây nên bởi tải trọng làm việc, tải trọng động hoặc va đập Hỏng do mỏi chỉ xảy ra ở các bộ truyền chịu tải trọng lớn, vận tốc cao và bôi trơn tốt

 Mòn răng bánh xích

3.6.2 Chỉ tiêu tính

 Tính theo độ bền mòn: để tránh hiện tượng tuột xích

 Tính theo động năng va đập: để tránh đứt xích, rỗ hoặc vỡ con lăn

3.7 TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN XÍCH (Xích ống con lăn)

3.7.1 Tính theo độ bền mòn

- Điều kiện bền:

] [ p

Do:

c

t t

t

p

F b

d

F A

F p

28 , 0

0 0





K

K p

] [ ]

Nên:

K

K p p

c

t

] [ 28

,

5.3, trang 180, tài liệu [1]

3

; 5 , 2

; 7 , 1

; 1



x

r

a

0

Trục điều chỉnh được

Điều chỉnh bằng bánh hoặc con lăn căng xích

Trục không điều chỉnh được hoặc không có bộ phận căng xích

dc

b

Klv: hệ số xét đến chế độ làm việc

lv

a Tính bước xích trực tiếp:

Từ công thức điều kiện bền (3.23):

K

K p p

c

28 ,

1

1

2

T d

T F

c c t





Thay (3.25) vào (3.23), ta được:

K

K p z

p

c

] [ 28

, 0

2

0 1

3

0 1

1

] [ 82 , 2

x c

K p z

KT

1

1 6

1 9,55.10

n

P

Công thức (3.27) trở thành:

3

0 1 1

1

] [

600

x c

K p z n

KP

b Tính bước xích bằng cách tra bảng: (dùng phổ biến)

Từ công thức điều kiện bền (3.23):

K

K p A

]

60000

1000

] [

1000

1

n z p K

K p A v

F



01 1 01

1 01

01 0 1

60000 1000

] [

n

n z

z K

K n z p p A

với z : số răng bánh xích dẫn của bộ truyền thí nghiệm, 01 z0125,

Đặt

60000 1000

] [

]

trang 181, tài liệu [1])

1 1

z z

z

1

01

n

n

Do đó, (3.31) trở thành:

n z

x

K K K

K P P

]

[

Công suất tính toán sẽ là:

] [

P K

K K K P

x

n z

3.7.2 Tính theo động năng va đập

- Điều kiện bền:

] [ 15

i X

n z

đập: 2 lần khi vào khớp và 2 lần khi chuẩn bị vào khớp (mắt xích nhận chấn động từ mắt xích trước nó mới vào khớp truyền sang) với răng của bánh dẫn và bánh bị dẫn, nên

X

n z X p

n z p L

v i

c

c

15

60000

1000 4

3.7.3 Tính theo hệ số an toàn

- Điều kiện bền:

] [

0 1

s F F F

Q s

v







3.8 TRÌNH TỰ THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN XÍCH (Sinh viên tự đọc trong tài liệu [1])

Thực hiện theo các bước sau:

1 Chọn loại xích tùy theo điều kiện làm việc

2 Chọn sơ bộ số răng của bánh xích nhỏ theo công thức z1 292u Nên chọn z là số lẻ 1

để xích mòn đều

3 Tính số răng bánh xích lớn theo công thức z2 uz1 với điều kiện z2  z2max Tính chính xác tỉ số truyền u

4 Tính bước xích pc theo một trong hai cách đã nêu

5 Kiểm tra xem bước xích này có nhỏ hơn trị số giới hạn không (tra bảng 5.2, trang 176, tài

liệu [1]) Nếu không thỏa thì tăng số dãy xích và giảm bước xích rồi tính toán lại

6 Tính vận tốc trung bình v theo công thức (3.11) và lực vòng có ích F theo (3.20) t

7 Chọn sơ bộ khoảng cách trục a (3050)pc Xác định số mắt xích theo công thức (3.7)

8 Tính chính xác khoảng cách trục a theo số mắt xích vừa chọn theo công thức (3.10) Để

9 Kiểm tra số lần va đập của xích trong một giây theo công thức (3.34) Kiểm tra xích theo

hệ số an toàn dùng công thức (3.35)

10 Tính đường kính các bánh xích theo công thức (3.1)

11 Tính lực tác dụng lên trục F theo công thức (3.20) r