Chuong 3 TruyenDongCokhi_TruyenDongDai

12/09/2016 Truyền động khí gì? ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN CƠ KHÍ BỘ MƠN CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY & ROBOT thietkemay.edu.vn Dòng lượng máy Động Cơ cấu Truyền/biến đổi CĐ - Quay liên tục (*) - Tịnh tiến - Liên tục (*) / Được điều khiển Truyền chuyển động BÀI GIẢNG HỌC PHẦN ME3090 CHI TIẾT MÁY Truyền động khí (Chi tiết máy truyền động) Bộ phận công tác - Quay (*) - Tịnh tiến - Liên tục/Gián đoạn/theo quy luật phức tạp Truyền lực - TS Phạm Minh Hải T T T T nhỏ + n cao ↑↓ n ↑↑ m,L,d ↑↑ $$ Khuếch đại lực/mômen - T (F) lớn (*) - n (V) thấp Truyền động khí (*) dạng phổ biến ME3090 Truyền động đai ME3090 Truyền động đai Truyền động khí thơng dụng Loại truyền động MA SÁT ĂN KHỚP Gián tiếp Trực tiếp Truyền động Đai - Đai dẹt - Đai thang - Đai (*) Truyền động Bánh ma sát (hệ thường/hành tinh) Truyền - Xích - Xích - Xích - Truyền động Bánh trụ - Truyền động Bánh côn - Truyền động Trục vít – bánh vít (hệ thường/hành tinh) động Xích kéo (tải) trục truyền động Chú ý: - Phân loại mang tính tương đối - Cơ cấu Vít-đai ốc (Quay↔Tịnh tiến) xếp vào cấu dùng để “truyền động” ME3090 Truyền động đai 12/09/2016 Các thông số đặc trưng Công suất: P1(trục dẫn), P2(trục bị dẫn) [kW] Hiệu suất: η = P2/P1 Tốc độ trục: n1 , n2 [vòng/phút] Truyền động đai Tỉ số truyền: u = n1/n2 Mô-men xoắn trục: T1 , T2 [N.mm] T = 9,55×106 P/n ME3090 Truyền động đai ME3090 Truyền động đai Khái niệm NỘI DUNG Bánh bị dẫn Đai Khái niệm Bánh dẫn Cơ sở thiết kế truyền đai Tính tốn, thiết kế truyền đai Bánh dẫn ME3090 Truyền động đai ma sát Đai ma sát ME3090 Truyền động đai Bánh bị dẫn 12/09/2016 Khái niệm Cách mắc đai dẹt 1.1 Phân loại a) Đai dẹt (flat belt) Dây đai Bánh đai ME3090 Truyền động đai ME3090 Truyền động đai Khái niệm Khái niệm 1.1 Phân loại 1.1 Phân loại 10 c) Đai (hình) thang b) Đai trịn (round belt) (V belt) ME3090 Truyền động đai 11 Đai thang hai mặt Đai hình lược (Double angle V belt) (Banded V belt) ME3090 Truyền động đai 12 12/09/2016 Khái niệm Khái niệm 1.1 Phân loại 1.3 Vật liệu
Tính chất  Bán đàn hồi (quasi-elastic)  Ma-sát tốt (với bánh đai)  Chịu mài mòn tốt
Vật liệu  Cốt chịu kéo − Sợi − Sợi tổng hợp − Thép …  Nền tạo độ đàn hồi độ bám: − cao su tổng hợp Neoprene, Polyurethane d) Đai (timing belt) http://www.globalspec.com/ Application Conveying F8 0.08 2.0 lbf/in 1605 1818 Hi-Flex Steel 2370 1605 1818 Hi-Flex Steel 2370 FL8 0.08 2.0 Hi-Flex Steel Steel 3204 2917 N/25 mm 7140 8085 10540 7140 8085 10540 14250 inch metric Nominal Thickness Cord Steel Kevlar Ultimate Tensile Strength per Inch or 25mm Belt Width Open Max Allowable Belt Ended Tension per Inch or 25mm Belt Width Welded Specific Belt Weight Specific Belt Stiffness (Open Ended) Min Pulley Diameter Min Dia of Tensioning Idler Running on Back of Belt up to 2" >2" 24220 26950 ME3090 Truyền động đai F19 0.19 4.8 Steel Steel 7554 10117 33600 45000 243 658 854 971 1338 1427 1999 3008 1939 1080 2925 3800 4320 5953 6349 8892 13378 218 121 N/A N/A N/A N/A N/A N/A N/A 969 540 N/A N/A N/A N/A N/A N/A N/A 0.078 0.066 0.080 0.073 0.060 0.113 0.113 0.137 0.183 0.046 0.039 0.047 0.043 0.035 0.066 0.066 0.080 0.107 10900060700 133620 213600 197350 334600 290030 406240 19085 10635 23400 37410 34560 58600 50790 71140 61116 10702 in 1.8 1.8 1.5 2.4 2.4 2.0 1.9 1.5 3.1 2.5 6.3 5.9 mm in 45 2.7 45 2.7 38 2.2 60 4.7 60 4.7 50 4.1 48 2.8 38 2.2 80 4.7 64 3.8 160 6.3 150 8.9 in mm in mm ft m Standard Roll Length 436 12975 F13 0.13 3.2 lbf/in 10900060700 133620 Standard Colors (BK=Blac k, N=Natural) Max Width Steel Kevlar Lifting FL12 0.12 3.0 Hi-Flex Steel Steel 5445 6059 N/mm 19085 10635 23400 mm Min Welded Belt Length F12 0.125 3.0 lbf/in 436 243 658 N/25 1939 1080 2925 mm lbf/in 218 121 329 N/25 969 540 1463 mm lbf/ft/in 0.057 0.045 0.057 kgf/m 0.033 0.026 0.0033 /cm Standard Material Width Tolerance 13 68 68 57 120 120 105 72 57 120 96 160 225 PU PU PU PU PU PU PU PU PU PU PU PU N N BK N N BK N BK BK BK BK BK 100 19 483 200 61 100 19 483 200 61 150 38 960 328 100 100 20 508 200 61 100 20 508 200 61 150 20 508 328 100 150 N/A N/A 328 100 100 N/A N/A 200 61 150 N/A N/A 328 100 150 N/A N/A 164 50 150 N/A N/A 164 50 ME3090 Truyền động 100 N/A N/A 200 61 đai +/- 020" 15 14 Khái niệm 1.3 Kết cấu đai Đai thang Đai dẹt Chiều dày b δ ME3090 Truyền động đai h Chiều rộng ϕ b, δ : tiêu chuẩn hóa b x h x L : tiêu chuẩn hóa ϕ=34,36,38,40o: góc chêm ME3090 Truyền động đai 16 +/- 030" 12/09/2016 Khái niệm 1.4 Vật liệu kết cấu bánh đai Vật liệu: Gang / Thép, Nhôm (Hợp kim), Chất dẻo Giữ đai Kết cấu: Bánh đai cho đai dẹt Tham khảo thêm http://www.vbeltsupply.com/ ME3090 Truyền động đai 17 Khái niệm Ưu điểm Nhược điểm + − Có thể truyền động trục xa + Êm + Khi tải trượt + Dễ chế tạo + Giá thành thấp 18 Khái niệm 1.6 Thơng số hình học 1.5 Ưu / nhược điểm trơn -> an toàn Bánh đai cho đai thang ME3090 Truyền động đai − α2 • β - góc nghiêng truyền Cồng kềnh Tỷ số truyền khơng ổn định, • Góc ơm: α1, α2 α1 phụ thuộc tải − Lực tác dụng lên trục lớn − Tuổi thọ thấp d2 • d1, d2 - đường kính tính tốn β d1 • Chiều dài đai π( d + d ) ( d − d ) L ≈ 2a + + 4a Mặt phẳng ngang • Khoảng cách trục a≈ ME3090 Truyền động đai 19  1 π( d + d ) π( d + d )   L − + L − − 2( d − d )   4 2     ME3090 Truyền động đai 20 12/09/2016 Cơ học truyền động đai Các phương pháp căng đai 3.1 Lực tác dụng lên đai Khi chưa làm việc: ‫ܨ‬௢ lực căng đai ban đầu F0 α1 α2 d2 d1 F0 a ME3090 Truyền động đai 21 ME3090 Truyền động đai Cơ học truyền động đai Biến thiên lực căng cung ôm dα/2 F2 3.1 Lực tác dụng lên đai α F α0 Khi làm việc: Có mơ-men dẫn T1 bánh nhỏ α1 F2 F1 > F2 dα T1 dR T1 dα dα/2 dFms d1 Nhánh chùng Phương trình cân mô men: d ( F1 − F2 ) = T1 22 dR+ dQ dN F1 F+dF dFms ≅ dF = f.dN d1 Lực vòng dN + dQ ≅ F.dα 2T Ft = ⇒ Ft = F1 − F2 d1 ME3090 Truyền động đai F1 Nhánh căng 23 dF = f.(F-Fv )dα dF/ (F-Fv ) = fdα dQ = qmv2 dα Với Fv = qm v2 f – hệ số ma-sát đai bánh đai v – vận tốc vòng đai (m/s) qm – khối lượng 1m đai (kg) 12/09/2016 Cơ học truyền động đai Cơ học truyền động đai F2 3.1 Lực tác dụng lên đai ( F1 − Fv ) = ( F2 − Fv )e 3.1 Lực tác dụng lên đai T1 fα d1 F1 (PT Ơ-le cho dây mềm) F2 = Ft = F1 − F2 ε1 ε2 dãn dài Giả thiết λ λ −1 λ −1 ME3090 Truyền động đai 26 Cơ học truyền động đai Ft + Fv 3.2 Ứng suất đai Ứng suất căng ban đầu Ft + Fv σ0 = F0 A A: diện tích tiết diện đai Ứng suất kéo nhánh chủ động (nhánh căng) 2F0 = F1 + F2 σ1 = F1 = F0 + Ft Lực căng ban đầu λ −1 λ +1 dãn dài 25 F1 = ( F1 − Fv ) = ( F2 − Fv )λ Ft = 2( F0 − Fv ) F1 F2 Đàn hồi tuyến tính Khả kéo ε0 2ε0 = ε1 + ε2 fα1 ME3090 Truyền động đai λ = e fα dãn dài → 2F0 = F1 + F2 Khi bỏ qua lực quán tính li tâm F1 = F2 e F0 F0 = 0,5 λ +1 F + Fv λ −1 t Lực tác dụng lên trục Fr ≈ Fo sin(α1 / 2) F1 λ Ft Fv λ = + = σt +σv A λ −1 A A λ −1 Ứng suất kéo nhánh bị động (nhánh chùng) F Ft Fv σ2 = = + = σt +σv A λ −1 A A λ −1 Ứng suất uốn (khi đai vòng qua bánh đai) σu ≈ ME3090 Truyền động đai 27 δ d E ME3090 Truyền động đai 28 12/09/2016 Cơ học truyền động đai 3.2 Ứng suất đai Biểu đồ ứng suất đai σmin σ2 Cơ học truyền động đai σ max = σ + σ u1 = λ σ t + σ v + σ u1 λ −1 σmax Nhận xét:
Ứng suất đai thay đổi → đai hỏng mỏi
Để tăng tuổi thọ đai: σv σu1 3.2 Ứng suất đai  Giảm σmax: tăng d1  Giảm tần số thay đổi ứng suất: tăng a, L σ1 ME3090 Truyền động đai σu2 29 ME3090 Truyền động đai Cơ học truyền động đai Cơ học truyền động đai 3.3 Hiện tượng trượt 3.3 Hiện tượng trượt a Trượt đàn hồi a Trượt đàn hồi σmin Độ dãn đai giảm dần σ2  Trượt đàn hồi phụ thuộc Ft , Ft lớn, trượt tăng  Trượt đàn hồi loại bỏ σv Tỷ số truyền u hệ số trượt ξ ξ= σu1 σmax 30 σ1 ME3090 Truyền động đai σu2 31 v1 −v2 dn =1− 2 v1 d1n1 u= n1 d2 = n2 d1(1−ξ) ME3090 Truyền động đai 32 12/09/2016 Cơ học truyền động đai Cơ học truyền động đai 3.3 Hiện tượng trượt 3.3 Hiện tượng trượt b Trượt trơn Lý thuyết c Đường cong trượt hiệu suất Thí nghiệm - nằm ngang Ft > Fms Thực tế: xảy trượt trơn? - u =1 (góc ơm = 180o) - tự động căng đai - v = 10m/s Thay đổi Ft  xác định ψ - đo vận tốc bánh  v2  ε - đo công suất bánh  P2  η ME3090 Truyền động đai 33 Cơ học truyền động đai Hệ số kéo 3.3 Hiện tượng trượt ψ= c Đường cong trượt hiệu suất Hiệu suất Trượt trơnhåi phn t trơn Truợ t đàn + Truợ Ft σ = t F0 2σ P η= P1 Truợ đànhi hồi Trttn dt thang trt trơn hoàn toàn η 0,97 − 0.98 0,92 − 0.97 η max =  ψ0 hệ số kéo tới hạn ψmax ψ ME3090 Truyền động đai ψ o = 0,4 − 0,7 ψ max /ψ o = 1,15 − 1,5 35 ME3090 Truyền động đai 34 Cơ học truyền động đai 3.4 Ảnh hưởng tượng trượt     Tỷ số truyền u thay đổi Mòn đai Nóng đai Tổn hao cơng suất -> Nên cho đai làm việc với tải trọng thích hợp ME3090 Truyền động đai 36 12/09/2016 TÍNH TỐN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI TÍNH TỐN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI 4.1 Chỉ tiêu tính tốn truyền đai Dữ kiện Kết toán thiết kế P n1 u Điều kiện làm việc, Yêu cầu kỹ thuật Vật liệu δ, b, L / A, L d 1, d a Fo Ftrục Chỉ tiêu tính tốn? • Khả kéo: đai làm việc không xảy trượt trơn ψ= σt ≤ ψ0 2σ • Tuổi thọ (độ bền lâu): đai hỏng mỏi sau số chu kỳ chịu tải xác định σ max ≤ C* N c1/ m N c = 3600t h ME3090 Truyền động đai 37 TÍNH TỐN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI σt ≤ v xb L ku  λ −1  C*  − σ v − σ u1  λ  N c1/ m  ME3090 Truyền động đai 38 TÍNH TỐN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI 4.2 Tính đai dẹt theo khả kéo 4.1 Chỉ tiêu tính tốn truyền đai σt = σ t ≤ 2σ 0ψ [σ t ] = C.[σ t ]0 Ft K đ ≤ [σ t ] A Ứng suất cho phép Xác định thí nghiệm C = CαCvCb Cα - hệ số kể đến ảnh hưởng góc ơm α1 Cα = - 0.003(180 - α1) Cv - hệ số kể đến ảnh hưởng vận tốc vòng Cv = – kv(0.01v2 -1) kv = 0.04 (đai sợi tổng hợp); 0.01(các loại vật liệu khác) Cb - hệ số kể đến ảnh hưởng vị trí truyền so với phương ngang cách căng đai ME3090 Truyền động đai 39 ME3090 Truyền động đai 40 10 12/09/2016 TÍNH TỐN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI TÍNH TỐN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI 4.2 Tính đai dẹt theo khả kéo 4.2 Tính đai dẹt theo khả kéo Cb - hệ số kể đến ảnh hưởng vị trí truyền so với phương ngang cách căng đai Tính theo góc nghiêng β β ≤ 60o Cb = 60o < β ≤ 80o Cb = 0.9 o o 80 ≤ β < 90 Cb = 0.8 Tính tiết diện đai A = bδ ≥ Kđ - hệ số tải trọng động Chọn δ theo d1 δ 1 = ÷ d1 30 40 b≥ Nếu có phận tự động căng đai Cb = ME3090 Truyền động đai Ft K đ δ [σ t ] (chọn theo giá trị tiêu chuẩn gần nhất) 41 TÍNH TỐN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI ME3090 Truyền động đai 42 TÍNH TỐN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI 4.3 Tính đai thang theo khả kéo 4.3 Tính đai thang theo khả kéo σt = Ft K đ [σ t ] Số đai x Ft ≤ [σ t ] x A x≥ A1 - diện tích tiết diện đai chọn x - số đai FK FK vF K PK đ x≥ t đ = t đ = t đ = A1[σ t ] [ Ft ] v[ Ft ] [ P] PK đ [P] [P] xác định từ thí nghiệm đai khả kéo [Ft] = A1[σt] - lực vòng cho phép đai [Ft] v = [P] - công suất cho phép đai Ft v = P - công suất cần truyền ME3090 Truyền động đai 43 ME3090 Truyền động đai 44 11 12/09/2016 Trình tự thiết kế truyền đai Trình tự thiết kế truyền đai 5.1 Đai dẹt 5.1 Đai dẹt
Trình tự: Xem tài liệu [1,2] Chọn vật liệu (phạm vi sử dụng / yêu cầu kỹ thuật) Xác định thông số truyền (yêu cầu động học, tuổi thọ)    
Các công thức đáng nhớ α1 ≥ αmin = 150o Chọn d1 theo tiêu chuẩn (căn T1) Dựa vào d1, u HST, chọn d2 theo tiêu chuẩn Tính chiều dài đai khoảng cách trục Kiểm tra góc ơm, số vịng chạy đai 1s i = v/l ≤ imax =     d1 = (5,2 ÷ 6.4)3 T1 δ 1 = ÷ d1 30 40 Xác định tiết diện đai chiều rộng bánh đai P, v -> Ft Chọn chiều dày (đ/k uốn, loại đai) Xác định ứng suất có ích cho phép Tính/chọn chiều rộng tiêu chuẩn A = bδ ≥ P1 n1 d1 = (1100 ÷ 1300)3 Ft K đ [σ t ] b≥ Ft K đ δ [σ t ] Cách xác định Cα,Cv, Cb Xác định lực căng ban đầu lực tác dụng lên trục ME3090 Truyền động đai 45 ME3090 Truyền động đai Trình tự thiết kế truyền đai Trình tự thiết kế truyền đai 5.2 Đai thang 5.2 Đai thang
Trình tự: Xem tài liệu [1,2] Chọn tiết diện đai (công suất, tốc độ) Xác định thông số truyền (yêu cầu động học, tuổi thọ)    
Trình tự: Xem tài liệu [1,2]
Các công thức đáng nhớ α1 ≥ αmin = 120o Chọn d1 theo tiêu chuẩn (tiết diện) Dựa vào d1, u HST, chọn d2 theo tiêu chuẩn Tính chiều dài đai (tiêu chuẩn) khoảng cách trục Kiểm tra góc ơm, số vịng chạy đai 1s x≥ Xác định số đai   46 PK đ [P] Tính cơng suất tính tốn cơng suất cho phép đai Tính số đai i = v/l ≤ imax = 10 ∆T1n1 ) 9550 ∆T1 = u = − 1.02 [ P] = ( P0Cα C L + [TLTK 1] Xác định lực căng ban đầu lực tác dụng lên trục Hoặc ME3090 Truyền động đai 47 [ P ] = P0Cα C L Cu C z ME3090 Truyền động đai [TLTK 2] 48 12 12/09/2016 Nguyễn Trọng Hiệp Chi tiết máy, Tập 1-2 Trịnh Chất, Lê Văn Uyển Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí, Tập 1-2 ME3090 Truyền động đai 49 ME3090 Truyền động đai 50 13 ... 0.066 0.080 0.0 73 0.060 0.1 13 0.1 13 0. 137 0.1 83 0.046 0. 039 0.047 0.0 43 0. 035 0.066 0.066 0.080 0.107 10900060700 133 620 2 136 00 19 735 0 33 4600 290 030 406240 19085 10 635 234 00 37 410 34 560 58600 50790... to 2" >2" 24220 26950 ME3090 Truyền động đai F19 0.19 4.8 Steel Steel 7554 10117 33 600 45000 2 43 658 854 971 133 8 1427 1999 30 08 1 939 1080 2925 38 00 432 0 59 53 634 9 8892 133 78 218 121 N/A N/A N/A... 3. 1 2.5 6 .3 5.9 mm in 45 2.7 45 2.7 38 2.2 60 4.7 60 4.7 50 4.1 48 2.8 38 2.2 80 4.7 64 3. 8 160 6 .3 150 8.9 in mm in mm ft m Standard Roll Length 436 12975 F 13 0. 13 3.2 lbf/in 10900060700 133 620