hay dễ hiểu hay dễ hiểu hay dễ hiểu hay dễ hiểu hay dễ hiểu hay dễ hiểu hay dễ hiểu hay dễ hiểu hay dễ hiểu hay dễ hiểu hay dễ hiểu hay dễ hiểu hay dễ hiểu hay dễ hiểu hay dễ hiểu hay dễ hiểu hay dễ hiểu hay dễ hiểu hay dễ hiểu hay dễ hiểu hay dễ hiểu hay dễ hiểu hay dễ hiểu hay dễ hiểu hay dễ hiểu
CHƯƠNG 5: TRUYỀN ĐỘNG ĐAI 5.1 KHÁI NIỆM CHUNG Cấu Tạo Và Nguyên Lý Làm Việc a Cấu tạo: Bộ truyền đai đơn giản bao gồm: bánh đai dẫn 1, bánh đai bị dẫn 2, đai Ngoài ra, có phận căng đai b Nguyên lý làm việc: nhờ lực ma sát nghĩ đai bánh đai, chuyển động truyền từ bánh dẫn sang bánh bị dẫn Để tạo ma sát phải căng đai Phân Loại Theo hình dáng tiết diện đai, có loại sau: đai dẹt, đai thang, đai hình lược, đai tròn (ngồi có đai răng, truyền lực nhờ ăn khớp đai rãnh bánh đai) Đối với truyền đai dẹt mắc đai theo kiểu thường, kiểu chéo,… Các Loại Đai a) Đai dẹt: có hai kích thước chủ yếu chiều rộng b (mm), chiều dày δ (được tiêu chuẩn hóa) Đai dẹt có loại: đai da, đai vải cao su, đai sợi bông, đai sợi len, đai sợi tổng hợp (được chế tạo thành vòng kín, có khả chịu tải lớn) Đai vải cao su gồm nhiều lớp vải cao su sunfua hóa (lớp vải có mơđun đàn hồi lớn, chịu phần lớn tải trọng, lớp cao su bên bảo vệ lớp vải nâng cao hệ số ma sát Đây loại đai sử dụng phổ biến b) Đai thang: tiết diện hình thang cân, tiếp xúc với rãnh bánh đai hai mặt bên (nhờ lực đai, tạo tác dụng chêm) Về cấu tạo, đai hình thang bao gồm: lớp sợi xếp sợi bện bố trí lớp trung hòa – lớp chịu tải chủ yếu; lớp cao su chịu kéo; lớp cao su chịu nén lớp vỏ vải cao su Tiết diện đai A tiêu chuẩn hóa Đai thang thường sử dụng phổ biến bao gồm loại: O, A, б, B, д, г (tương ứng: Z, O, A, B, C, D – TCVN) Đai hình lược (đai nhiều chêm): xem nhiều đai thang chế tạo liền khối 4 Ưu, Nhược Và Phạm Vi Sử Dụng Bộ Truyền Đai: a) Ưu: - Kết cấu dơn giản - Làm việc êm - Có khả truyền động hai trục xa - Có khả phòng tải (nhờ tượng trượt trơn) b) Nhược: - Khuôn khổ kết cấu lớn - Tỉ số truyền không ổn định - Lực tác dụng lên trục, ổ lớn - Tuổi thọ đai thấp (1000h đến 5000h) c) Phạm vi sử dụng: Truyền động hai trục có khoảng cách lớn với P 50 KW ,V 25 m s 5.2 TÍNH TỐN HÌNH HỌC BỘ TRUYỀN ĐAI d1, d2 (mm): đường kính bánh đai a (mm): khoảng cách trục α1, α2 (mm): góc ơm bánh dẫn, bánh bị dẫn * Tính góc ơm: α1 π β rad α2 π β rad Xem β 10o β sin β d d1 2a Suy ra: α1 π d d1 a rad 180o d d1 o 57 2a α2 π d d1 a rad 180o d d1 o 57 2a Điều kiện góc ơm: α1 120o truyền đai thang α1 150o truyền đai dẹt * Tính chiều dài đai: 2a π d d d d1 l AB BC CD 2 4a * Tính khoảng cách trục: a 2l π d1 d 2l π d d1 d d1 5.3 MỘT SỐ VẤN ĐỀ CƠ HỌC TRUYỀN ĐỘNG ĐAI Lực Tác Dụng Lên Bộ Truyền a) Lực căng đai: - Lực căng đai ban đầu: F0 * Sự thay đổi lực căng đai truyền tải (lực vòng Ft) Khi truyền momen xoắn T1, lực căng nhánh dẫn tăng lên F1, lực căng nhánh bị giảm đến F2 Theo điều kiện cân đoạn đai mắc vòng qua bánh đai dẫn: F1 F2 Đặt: Ft d1 T1 2.T1 lực vòng (lực momen T1 truyền cho đai), ta có: F1 – F2 = Ft d1 F F0 F Giả sử chiều dài đai l const F1 F2 2.F0 F2 F0 F Kết hợp (a), (b) F1 F0 Ft ; F2 F0 Ft (b) (c) Theo công thức Ơle ma sát dây dẻo, ta có: F1 F2 e fα (d) (f: hệ số ma sát, α = α1: góc ơm bánh dẫn) Kết hợp (a), (b), (d) F1 Ft Ft e fα e fα ; F F ; F t e fα e fα e fα (e) (a) Từ đó, ta suy điều kiện lực căng ban đầu: (F0)min= Ft e fα Ft fα fα (f) e 1 e 1 Đối với truyền đai dẹt, dựa vào biểu thức (f), ta thấy: nâng khả tải truyền cách dùng bánh căng đai để tăng góc ơm α1 * Lực căng phụ Fv hiệu ứng ly tâm:Do hiệu ứng ly tâm, đoạn đai cung ơm có xu hướng văng xa bánh đai, tạo lực căng phụ tiết diện đai: Fv = qm.v2 (g) (qm (kg/m) khối lượng mét đai; v(m/s) vận tốc đai) Chỉ xét lực căng phụ Fv đai làm việc với v>20 m/s b) Lực tác dụng lên trục: 2 Fr F12 F2 2.F1.F2 cos β F0 cos β Hoặc Fr 2.F0 sin α (Thông thường Fr 3 Ft ) Ứng suất đai: a) Các loại ứng suất đai: - ứng suất kéo loại lực căng đai (F0, Ft, F1, F2, Fv) - ứng suất uốn đoạn đai cung ôm bánh đai b) Ứng suất kéo: Ứng suất căng ban đầu: σ F0 (nếu chọn nhỏ dẫn đến khả tải thấp, chọn lớn A dẫn đến đảo đai Ứng suất căng đai nhánh dẫn: σ1 σ F F1 σ t ; σ t t : ứng suất có ích A A Ứng suất căng đai nhánh bị dẫn: σ σ F2 σ0 t A FV qm v Ứng suất căng phụ Fv gây ra: σV (chỉ xét v>20m/s) A A c) Ứng suất uốn: Giả sử vật liệu đai tuân theo định luật HOOK: σ u E.ε (E: môđun đàn hồi; ε: độ dãn dài tương đối lớp đai cùng) Với đai dẹt: ε δ δ δ σ u E σ u2 E d d1 d2 d) Biểu đồ phân phối ứng suất đai Dựa vào biểu đồ phân phối ứng suất đai, ta thấy truyền làm việc đai di chuyển dẫn đến ứng suất đai thay đổi theo thời gian Điều dẫn đến dạng hỏng mỏi đai Ứng suất lớn ứng với vị trí nhánh dẫn vào tiếp xúc với bánh dẫn: σ max σ1 σ u1 σ v k σ t k 1 σ u1 σ v k e fα Đối với đai dẹt: σ max σt δ qm V k Ft E.δ qm V σ E d1 A k d1 A Hiện tượng trượt truyền đai: (sự khác biệt Vđai Vbánhđai) Có dạng trượt: trượt đàn hồi, trượt trơn a) Trượt đàn hồi: thay đổi dần lưc căng đai phần tử cung ơm (cung hình thành lực ma sát) – cung IB bánh dẫn, cung KD bánh bị dẫn, vận tốc đai khác vận tốc bánh đai: vđaiv2 max Các cung IB, KD gọi cung trượt IB AB Hiện tượng trượt tính đàn hồi vật liệu làm đai nên gọi tượng trượt đàn hồi, lý dẫn đến tỉ số truyền khơng ổn định, mòn đai,… Kết trượt đàn hồi dẫn đến: V2< V1 (mất vận tốc) Đặt: ε v1 v2 v hệ số trượt v1 v1 Thông thường: ε 1% 5% b) Trượt trơn: lực vòng Ft tăng cung trượt tăng, đến cung trượt cung ơm lực ma sát nghỉ đạt giá trị lớn Nếu tiếp tục tăng tải đai bị trượt trơn (quá tải): bánh dẫn quay, đai bánh bị dẫn đứng yên Với cấu tạo phù hợp, trượt trơn đai bị trật khỏi bánh đai c) Đường cong trượt – đường cong hiệu suất Đặt ψ Ft σ t hệ số kéo (giữ nguyên F0 thì: Ft ψ ) 2.F0 2.σ Làm thí nghiệm, ta lập đồ ε ψ gọi đường cong trượt η ψ gọi đường cong hiệu suất Kết cho thấy ψ ψ0 có tượng trượt đàn hồi hiệu suất cao ψ ψ0 (hệ số kéo tới hạn) Vận tốc – Tỉ số truyền a) Vận tốc: Bánh dẫn: v1 π.d1.n1 60.1000 (m/s) Bánh bị dẫn: v2 π.d n2 60.1000 (m/s) Ta có: ε b) Tỉ số truyền: v1 v2 v1 u n1 d2 d n2 d1 1 ε d1 5.4 TÍNH TỐN TRUYỀN ĐỘNG ĐAI Truyền động đai tính theo khả kéo kiểm nghiệm số vòng chạy đai 1s Tính Đai Theo Khả Năng Kéo Dựa vào đồ thị đường cong trượt đường cong hiệu suất, ta thấy điều kiện khả kéo đai sau: ψ σt ψ0 2.σ σ t 2.σ ψ0 σ t 0 : ứng suất có ích cho phép Do truyền làm việc (lúc mở máy) phát sinh tải động nên ứng suất có ích σ t tính sau: σ t kd Ft A Hệ số tải đông kd phụ thuộc đặc điểm tải trọng, loại động điều kiện mở máy ( kd 1,5 ) Vì truyền thiết kế có khác biệt so với truyền làm thí nghiệm để xác định σ t 0 nên tính tốn dùng σ t C. σ t 0 C: hệ số tính tốn a) Bộ truyền đai dẹt: A b.δ; C Cα Cv C0 ; σ t 0 K1 K δ d1 Cα: hệ số xét ảnh hưởng góc ơm α1; Cα = 1- 0,003(180o-α1) CV: hệ số xét ảnh hưởng lực ly tâm FV; CV = 1,04 – 0,0004 v2 C0: hệ số xét cách bố trí truyền (Nếu truyền có phận căng đai đảm bảo lực căng đai khơng đổi C0 = 1) β 60o : Co 60o β 80o : Co 0,9 80o β 90o : Co 0,8 Đối với đai vải cao su, với σ 1,6 2, MPa thì: K1 2,3 3,05 K 13,5 Ta có: σ t K d Ft Cα CV C0 σ t 0 b.δ Với: P1 Ft V 1000.K d P1 b 1000 δ.v.Cα Cv C0 σ t 0 Trị số b chọn theo tiêu chuẩn b) Bộ truyền đai thang: A = Z.A1 (Z: số đai, A1: tiết diện đai) C = Cα.Cu.Ce.Cz α1 100o 120o 140o 160o 180o Cα 0,74 0,83 0,89 0,95 U 1,2 1,6 1,8 2,2 2,4 Cu 1,07 1,11 1,12 1,13 1,135 1,14 l 0,5 0,6 0,8 1,2 1,4 1,6 1,8 2,4 Cl 0,86 0,89 0,95 1,04 1,07 1,1 1,13 1,15 1,2 Z hoặc Cz 0,95 0.9 l0 Ta có: σt K d Ft Cα CV Cl C z σ t 0 z A1 Ft Ft V Z P1 P0 Cα CV Cl C z 1000 kd Z Với P0 A1. σ t 0 V 1000 Z A1. σ t o Cα CV Cl C z kd kd P1 P0 Cα CV Cl Cz : cơng suất cho phép đai làm thí nghiệm Z: số dây đai, thường chọn không đai c) Bộ truyền đai hình lược: Z 10.P1.kd Cα Cu Cl P0 Kiểm Nghiệm Số Vòng Chạy Của Đai Trong 1s: i v i l 5.5 TRÌNH TỰ THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI Bộ Truyền Đai Dẹt: B1 Chọn loại đai (thường chọn đai vải cao su) B2 Xác định đường kính bánh đai nhỏ d1 theo cơng thức thực nghiệm: d1 1100 1300 P1 (mm); P1(kw); n1(vòng/phút) n1 Tiêu chuẩn đường kính d1 = 50, 55, 63, 71, 80, 90, 100, 112, 125, 140, 160, 180, 200, 224, 250, 280, 315 (mm) Tính V π.d1.n1 , V 25 m chọn d1 nhỏ s 60.1000 Tính d2 = u.d1, chọn theo tiêu chuẩn Sau tính u ' u ' u d2 kiểm tra điều kiện 3% 4% d1 u B3 Xác định khoảng cách trục a chiều dài l Tư điều kiện: i v v i lmin l 5 Tính a 0,125 2.l π. d1 d 2.l π d d1 8. d d1 Kiểm tra điều kiện: a d1 d α1 150o π d1 d d d1 Tính l 2.a 4.a B4 Chọn δ theo điều kiện δ theo tiêu chuẩn d1 40 B5 Xác định chiều rộng b theo điều kiện khả kéo theo tiêu chuẩn B6 Tính chiều rộng bánh đai B7 Tính lực tác dụng lên trục Fr 2.Fo sin α với F σ b.δ Bộ Truyền Đai Thang 0 B1 Chọn loại tiết diện đai (V < 25 m/s dùng đai thang thường) B2 Xác định đường kính d1 (tra bảng), sau tính V1, kiểm tra điều kiện V1< 25 m/s; tính d2 = u.d1 (chọn theo tiêu chuẩn), tính u u B3 Xác định khoảng cách trục u a d2 6 1,5 1,2 0,95 0,9 0,85 B4 Tính góc ơm α1 kiểm tra điều kiện α1 120o B5 Tính Z theo điều kiện khả kéo B6 Xác định kích thước bánh đai B7 Tính lực tác dụng lên trục BÀI TẬP Bộ truyền đai dẹt có b = 50 mm, δ = mm, E = 200 MPa Khi làm việc F1= 1200 N, F2 = 600 N Cho biết d1 = 200 mm Tính σ0, σt, σmax (bỏ qua σv) Bộ truyền đai có F0 = 800 N, d1 = 200 mm, n1 = 380 V/phút Công suất truyền P1 = 2,5 KW Tính lực căng nhánh đai Bộ truyền đai dẹt truyền công suất P1 = KW, d1 = 200 mm, n1 = 1280 V/phút, khoảng cách trục a = 1800 mm, tỉ số truyền u = a) Xác định α1, L b) Giả sử F0 = 800 N Xác định điều kiện hệ số ma sát f để không xảy trượt trơn Bộ truyền đai dẹt có d1 = 200 mm, d2 = 600 mm, a = 2000 mm Đai vải cao su có δ = mm, b = 225 mm Tốc độ n1 = 980 V/phút c) Xác định α1, l, v d) Xác định khả tải truyền (P1) e) Nếu thay đổi chiều dày đai δ = 3,75 mm, chiều rộng b = 300 mm khả tải tuổi thọ đai thay đổi nào? Bộ truyền đai ban đầu khơng có phận căng đai Sau đó, lắp thêm phận căng đai α1 tăng từ 135o đến 195o Cho biết hệ số ma sát f = 0,3 Vậy khả tải truyền tăng lên lần ? Tính tốn truyền đai dẹt cóP1 = KW, n1 = 1440 V/phút, u = 3, β = 80o Khoảng cách trục điều chỉnh được, làm việc ca, tải dao động nhẹ Tính tốn truyền đai thang P1 = 11 KW, n1 = 900 V/phút, tỉ số truyền u = Bộ truyền chịu tải va đập nhẹ