BÀI GIẢNG TRUYỀN ĐỘNG ĐAI

BÀI GIẢNG TRUYỀN ĐỘNG ĐAI BÀI GIẢNG TRUYỀN ĐỘNG ĐAI BÀI GIẢNG TRUYỀN ĐỘNG ĐAI BÀI GIẢNG TRUYỀN ĐỘNG ĐAI BÀI GIẢNG TRUYỀN ĐỘNG ĐAI BÀI GIẢNG TRUYỀN ĐỘNG ĐAI BÀI GIẢNG TRUYỀN ĐỘNG ĐAI BÀI GIẢNG TRUYỀN ĐỘNG ĐAI

Bải giảng Chi tiết máy Chương TRUYỀN ĐỘNG ĐAI 3.1 Khái niệm chung 3.1.1 Cấu tạo nguyên lý làm việc truyền đai _ Bộ truyền đai hoạt động theo nguyên lý ma sát: công suất từ bánh chủ động (1) truyền cho bánh bị động (2) nhờ vào ma sát sinh dây đai (3) bánh đai (1), (2) _ Ma sát sinh hai bề mặt xác định theo công thức: Fms  f N Hình 3.1 Như vậy, để có lực ma sát cần thiết phải có áp lực pháp tuyến Trong truyền đai, để tạo lực pháp tuyến phải tạo lực căng đai ban đầu, ký hiệu S0 3.1.2 Ưu nhược điểm phạm vi sử dụng a Ưu điểm  Có thể truyền động trục cách xa ( S1 + S2 = 2S0 với (S1 ≥ S0 ≥ S2) - Điều kiện cân nhánh đai bánh dẫn: M1 = d1 S1  S  => S1 - S2 = 2M =P d1 1000.N ) v với P: lực vòng (P= Từ S1 + S2 = 2S0 S1 - S2 = 2M =P d1 => S1 = S0 + P ; S2 = S0 - P Các biểu thức chưa nói lên mối liên hệ khả tải truyền với nhân tố ma sát Để tìm mối quan hệ từ công thức Euler: S1 = S2 efα với f : hệ số ma sát α : cung tiếp xúc _ Vậy điều kiện để truyền đai làm việc là: S0 ≥ P  e f   P   f  => S0 ≥ 1  f   e 1   e 1 (3-11) Như với giá trị S0 tăng khả tải truyền (lực vòng P) biện pháp: _ Tăng α1 (dùng bánh căng đai) _ Tăng f (đai thang có f = 3f) b Lực ly tâm Hình 3.5 Chương Truyền động đai Bải giảng Chi tiết máy _ Khi đai chạy vòng qua bánh đai với vận tốc v, phần tử đai có khối lượng dm, nằm cung ơm chắn cung d , xuất lực ly tâm dFlt có trị số: dFlt = dm v R = ρ.b.δ.v2 d _ Lực ly tâm có tác dụng làm giảm áp suất đai bánh đai, tạo lực căng phụ Sv _ Theo điều kiện cân lực phân tố đai, ta có dFlt = 2Svsin d  Svd  → Sv = ρ.b.δ.v2 = q.v2 (N) với: (3-12) ρ : khối lượng riêng đai b δ : chiều rộng chiều dày đai q : khối lượng 1m đai _ Lực căng phụ Sv tất tiết diện đai 3.3.3 Ứng suất đai Có hai loại ứng suất đai + ứng suất kéo: lực căng đai gây nên; + ứng suất uốn có đoạn đai mắc vịng qua bánh đai a Ứng suất kéo _ Lực căng ban đầu S0 gây nên ứng suất căng ban đầu σ0 = S0 F (3-13) F : diện tích tiết diện đai (mm2) _ Lực căng S1 sinh nhánh dẫn σ1 = với σp =  S S1 P = 0+ = σ0 + p F 2F F (3-14) P ứng suất có ích (N/mm2) F _ Lực căng S2 sinh nhánh bị dẫn σ2 = Từ (3-14) (3-15):  S S2 P = 0= σ0 - p F F 2F (3-15) σ1 - σ2 =  p b Ứng suất uốn _ Giả sử vật liệu đai tuân theo định luật Hooke: σu = E ε với ε : độ dãn dài tương đối thớ đai ngồi E : mơđun đàn hồi vật liệu đai (N/mm2) Chương Truyền động đai Bải giảng Chi tiết máy ε = Ta có: với: y  y : khoảng cách từ thớ đai ngồi đến lớp trung hịa đai , y =   : bán kính cong lớp trung hòa _ Vậy trị số ứng suất uốn là: với σu = E  d (3-16) d1 < d2 → σu1 > σu2 c Biểu đồ ứng suất Hình 3.6 Bỏ qua ứng suất căng đai ban đầu 0 , ta có: max = 1 +p +u 1 : Ứng suất kéo nhánh đai chủ động 2 : Ứng suất kéo nhánh đai bị động v : Ứng suất kéo lực căng phụ u : Ứng suất uốn p: Ứng suất có ích Ứng suất tiết diện phụ thuộc vào vị trí tiết diện so với bánh đai Do đó, q trình làm việc ứng suất thay đổi theo thời gian làm cho đai bị hỏng mỏi 3.3.4 Hiện tượng trượt đai Khi đai làm việc, thường xảy tượng trượt sau: a Trượt trơn _ Xảy truyền bị tải tức lực ma sát đai bánh đai nhỏ không đủ truyền lực kéo, làm cho đai bị trượt bánh đai Chương Truyền động đai Bải giảng Chi tiết máy _ Nguyên nhân chủ yếu sinh trượt trơn: + Lực căng ban đầu S0 nhỏ chưa đủ tạo lực ma sát để truyền động + Góc ơm đai bánh đai nhỏ không đủ lớn + Bộ truyền thường xuyên làm việc q cơng suất tính tốn, lực cản tăng đột ngột trình truyền động _ Biện pháp khắc phục trượt trơn: + Tăng lực căng ban đầu S0, khơng tăng lớn q làm đai nhanh mịn, chóng rão Thường tăng S0 cho σ0 < N/mm2 + Tăng góc ơm bánh đai nhỏ (α1) biện pháp tốt Có nhiều cách tăng góc ôm bánh đai nhỏ: tăng khoảng cách hai tâm A; giảm tỉ số truyền i; truyền có hai trục song song, hai bánh đai quay chiều bố trí nhánh căng dưới, nhánh chùng trên; truyền có hai trục song song, hai bánh đai quay ngược chiều dùng đai bắt chéo; truyền có khoảng cách hai tâm nhỏ, tỉ số truyền cao dùng bánh xe căng đai b Trượt đàn hồi _ Trượt đàn hồi xảy đai chịu tải, tượng khơng thể tránh truyền đai Nguyên nhân sinh tượng trượt đàn hồi đai truyền động, lực căng nhánh đai khác _ Ta xét đoạn đai truyền động qua bánh chủ động, đoạn nhánh căng có độ dài Δl1; đai chuyển sang nhánh chùng độ dài Δl2 ( dọc theo đoạn đai ơm bánh dẫn, lực căng S1 giảm dần đến S2 ) _ Vậy đai chuyển từ nhánh căng sang nhánh chùng đoạn đai co dần đoạn Δl = Δl1 – Δl2 dẫn tới tượng đai trượt đàn hồi bánh đai _ Khi đai trượt bánh đai làm vận tốc đai chậm bánh chủ động Nếu xét đoạn đai truyền động qua bánh bị động dọc theo đoạn đai ơm bánh bị động, đai dãn dần (lực căng S2 tăng dần đến S1) dẫn tới tượng trượt đàn hồi đai bánh bị động làm cho vận tốc bánh bị động nhỏ vận tốc đai _ Do có tượng trượt đàn hồi nên tỉ số truyền đai không ổn định i= d2 d1 1    với ε : hệ số trượt đàn hồi; thường ε = , ÷ , 3.4 Tính tốn truyền động đai 3.4.1 Các dạng hỏng tiêu tính tốn _ Mục đích việc tính tốn truyền động đai xác định kích thước chủ yếu truyền theo điều kiện làm việc cho trước Hiện có hai phương pháp tính tốn truyền động đai: + Tính đai theo khả kéo + Tính đai theo độ bền lâu _ Bộ truyền đai có dạng hỏng sau: Chương Truyền động đai Bải giảng Chi tiết máy + Đứt đai mỏi: đai quay vòng, ứng suất kéo thay đổi chu kỳ, ứng suất uốn đai thay đổi theo hai chu kỳ Ứng suất thay đổi theo chu kỳ nguyên nhân gây nên hỏng hóc đai mỏi + Nóng ma sát: ma sát dây đai bánh đai ma sát dây đai nên làm việc dây đai bị nóng lên + Hiện tượng trượt trơn: góc trượt góc ôm đai bắt đấu xảy tượng trượt trơn 3.4.2 Tính tốn truyền đai theo khả kéo độ bền lâu a Tính đai theo khả kéo _ Điều kiện hệ số để đai không bị trượt trơn là: φ ≤ φ0 ;  φ0 ≥ P ;  P ≤ φ0.2S0 2S  σp = 2σ0.φ0 ≤ [σp]0 với φ : hệ số kéo φ0 : hệ số kéo tới hạn [σp]0 : ứng suất có ích cho phép truyền thí nghiệm _ Do điều kiện làm việc truyền thiết kế có khác biệt so với truyền thí nghiệm nên ứng suất có ích cho phép thực tế [σp ] = C [σp]0 C : hệ số tính tốn _ Vậy điều kiện viết lại sau: σp = P ≤ C [σp]0 F (3-17) * Đối với đai dẹt C = Ct Cv Cb Cα với Ct : hệ số xét đến ảnh hưởng chế độ tải trọng Cv : hệ số xét đến ảnh hưởng vận tốc Cb : hệ số xét đến ảnh hưởng bố trí truyền động Cα : hệ số xét đến ảnh hưởng góc ơm _ Tiết diện đai F = b.δ Thơng thường chọn δ trước theo đường kính d1 để  khơng lớn q d1 Phải quy trịn δ theo trị số tiêu chuẩn Ta có điều kiện chiều rộng đai sau: b≥ P  Ct Cv Cb C [ p ]0 Chương Truyền động đai b ≥ 1000.N v. Ct Cv Cb C [ p ]0 (3-18) Bải giảng Chi tiết máy Chiều rộng b lấy theo tiêu chuẩn * Đối với đai thang C = Ct.Cv.Cα ( không xét Cb đai thang làm việc hai mặt bên ) Lưu ý: đai thang, diện tích làm việc tổng cộng Ft = Z.F với: Z : số dây đai F : tiết diện đai theo tiêu chuẩn Vậy điều kiện số dây đai Z≥ 1000.N v.F Ct Cv C [ p ]0 (3-19) Không nên chọn Z lớn (Z ≤ 8); b Tính đai theo độ bền lâu _ Do ứng suất đai thay đổi làm việc, sau số chu kỳ thay đổi ứng suất, đai bị hỏng mỏi _ Để đảm bảo cho đai làm việc khoảng thời gian đủ dài, cần hạn chế số vòng chạy dây đai giây theo điều kiện u = v ≤ umax L (3-20) với : umax = ÷ 10 v : vận tốc đai ; L : chiều dài đai _ Như điều kiện chiều dài đai là: L ≥ Lmin = v u max (3-21) Chọn trị số L theo tiêu chuẩn 3.5 Trình tự thiết kế truyền đai 3.5.1 Truyền động đai dẹt * Bước 1: Chọn loại đai xác định đường kính bánh đai - Căn vào công suất, t số truyền, điều kiện làm việc để chọn loại vật liệu đai cho thích hợp _ Xác định đường kính bánh đai theo công thức Xavêrin bánh nhỏ ( 3-1); bánh lớn ( 3-2 ) _ Sau tính d1; d2 phải chọn theo tiêu chuẩn bảng ( ); Tính lại tốc độ thực tế truyền: n2  1    d1 n1 ; Nếu tốc độ thực tế so với tốc độ yêu cầu không ±5% d2 đường kính chọn hợp lý * Bước 2: Xác định chiều dài đai _ Sơ tính khoảng cách tâm A theo điều kiện sau: Amin ≤ A chọn ≤ Amax ; với : Amin = 2(d1 + d2); Amax = 15m Chương Truyền động đai 10 Bải giảng Chi tiết máy _ Xác định chiều dài hình học đai theo cơng thức (3-5) Để nối đai, phải chọn tăng chiều dài đai khoảng ÷ mm _ Tính góc ơm bánh đai nhỏ (α1) theo cơng thức (3-3), góc ơm bánh đai nhỏ phải đảm bảo điều kiện α1 ≥ 15 * Bước 3: Nghiệm tuổi bền đai theo công thức (3-20;3-21) không kể chiều dài lấy thêm để nối đai Sau tính vận tốc phải kiểm tra điều kiện v ≤ m/s ( 3-7;3-8) * Bước 4: Tính diện tích tiết diện đai: F = b.δ Tính b theo cơng thức (3-18) ; Sau tính b tra bảng tiêu chuẩn trị số b thức * Bước 5: Tính lực tác dụng lên trục công thức R ≈ σ0 Fđai sin 1 (N) 3.5.2 Truyền động đai thang * Bước 1: Chọn loại đai xác định đường kính bánh đai _ Căn vào công suất truyền, dự kiến vận tốc truyền chọn loại đai theo bảng (20-5); sau chọn đường kính bánh đai nhỏ d1 từ xác định d2 = i.d1; _ Chọn đường kính d2 theo tiêu chuẩn sau tính lại tốc độ thực tế đai (như bước tính đai dẹt) * Bước 2: Tính chiều dài đai _ Sơ tính khoảng cách tâm hai bánh đai phải thõa điều kiện: 0,55(d1 + d2 ) + h ≤ A ≤ (d1 + d2 ) với h : chiều cao tiết diện đai _ Hiệu chỉnh lại khoảng cách tâm A theo công thức (3-6) * Bước 3: Nghiệm tuổi bền đai theo công thức (3-20) (3-21) * Bước 4: Tính số đai cần thiết theo cơng thức (3-19) * Bước 5: Tính lực tác dụng lên đai theo cơng thức R ≈ σ0 Fđai sin 1 (N) 3.6 Bài tập ứng dụng Chương Truyền động đai 11 ... bố trí truyền động a) b) c) d) Hình 3.4 Chương Truyền động đai Bải giảng Chi tiết máy - Đai bắt thẳng: dùng để truyền chuyển động hai trục song song, hai bánh đai quay chiều (hình 3.4a) - Đai bắt... đai b Trượt đàn hồi _ Trượt đàn hồi xảy đai chịu tải, tượng khơng thể tránh truyền đai Nguyên nhân sinh tượng trượt đàn hồi đai truyền động, lực căng nhánh đai khác _ Ta xét đoạn đai truyền động. .. chùng đoạn đai co dần đoạn Δl = Δl1 – Δl2 dẫn tới tượng đai trượt đàn hồi bánh đai _ Khi đai trượt bánh đai làm vận tốc đai chậm bánh chủ động Nếu xét đoạn đai truyền động qua bánh bị động dọc