Sau khi học xong bài học này, sinh viên có khả năng: Phân biệt được các loại bộ truyền đai. Trình bày được cấu tạo, 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 đai. Giải thích được nguyên nhân của sự trượt đai. Tra bảng số liệu và chọn được số liệu phù hợp để tính toán. Dựa vào trình tự tính toán được bộ truyền đai. Làm được các bài tập tính toán về đai....
BÀI TRUYỀN ĐỘNG ĐAI 3.1 Khái niệm chung 3.1.1 Cấu tạo, phân loại ưu nhược điểm Cấu tạo: Bộ truyền đai thường bao gồm bánh đai dẫn, bánh đai bị dẫn dây đai mắc căng hai bánh đai Do có ma sát dây đai bánh đai, bánh dẫn quay truyền chuyển động quay mơmen xoắn sang bánh bị dẫn a) Hình 3.1 Bộ truyền đai b) Phân loại: Theo hình dạng tiết diện đai, đai chia làm loại: + Đai dẹt (hình 3.2a), có tiết diện chữ nhật; + Đai hình thang (hình 3.2b), có tiết diện hình thang; + Đai hình lược (hình 3.2c), đai hình lược có cấu tạo gồm nhiều gân dọc có tiết diện hình thang; + Đai trịn (hình 3.2d), có tiết diện hình trịn; + Đai (hình 3.2đ) Hình 3.2 Các loại đai Trong loại đai trên, đai truyền lực nhờ ăn khớp răng, loại đai lại truyền lực nhờ ma sát Khi truyền chuyển động trục song song quay ngược chiều nhau, bố trí chéo góc cắt bắt chéo hay nửa chéo vịng đai dùng bánh đai trung gian Hình 3.3 Cách thay đổi phương truyền chuyển động a) Mắc chéo b) Mắc nửa chéo c) Dùng bánh trung gian c) Các phương pháp căng đai: - Điều chỉnh lực căng đai vít (hình 3.4a): Bánh đai lắp trục động điện, lực căng điều chỉnh định kỳ cách dùng vít đẩy động điện di trượt rãnh - Tự động điều chỉnh lực căng: Lực căng đai giữ không đổi nhờ khối lượng động điện đặt lắc (hình 3.4b) dùng bánh căng đai (hình 3.4c) Hình 3.4 Các phương pháp căng đai 3.1.2 Ưu nhược điểm phạm vi sử dụng a) Ưu điểm: + Có khả truyền chuyển động trục xa + Làm việc êm, không ồn + Giữ an toàn cho tiết máy khác bị tải (lúc đai trơn trượt bánh) + Kết cấu đơn giản, giá thành rẻ b) Nhược điểm: + Khn khổ kích thước lớn (khi điều kiện làm việc, thường riêng đường kính bánh đai lớn đường kính bánh khoảng lần) + Tỷ số truyền không ổn định có trượt đàn hồi đai bánh đai + Lực tác dụng lên trục ổ lớn phải căng đai (lực tác dụng lên trục ổ tăng thêm khoảng ÷ lần so với truyền động bánh răng) + Tuổi thọ thấp làm việc với vận tốc cao c) Phạm vi sử dụng: Bộ truyền đai thường bố trí cấp tốc độ nhanh để kích thước truyền nhỏ gọn Bộ truyền đai dùng công suất P = 40 ÷ 50 kW, v = ÷ 30 m/s Tỷ số truyền u ≤ với đai dẹt, u ≤ 10 với đai thang 3.2 Các loại đai bánh đai 3.2.1 Các loại đai Đai dẹt: Đai dẹt thường đường làm da, vải cao su, sợi bông, sợi len số vật liệu tổng hợp: a) - Đai da: Ưu điểm: Bền, khả tải cao, chịu va đập tốt Nhược điểm: Giá thành đắt, không dùng nơi có axít, ẩm ướt - Đai vải cao su: Ưu điểm: Bền, đàn hồi tốt, chịu ảnh hưởng thay đổi nhiệt độ độ ẩm Nhược điểm: Không chịu va đập mạnh - Đai vải sợi bơng: Ưu điểm: Đai sợi bơng có khối lượng nhỏ, giá rẻ, dùng thích hợp truyền động có vận tốc cao, cơng suất nhỏ Nhược điểm: Khả tải tuổi thọ thấp Không dùng nơi ẩm ướt nhiệt độ cao - Đai sợi len: Ưu điểm: Đai có tính đàn hồi cao, chịu ảnh hưởng mơi trường (nhiệt độ, độ ẩm, bụi, axít…) Nhược điểm: Khả tải so với loại đai khác Đai loại vật liệu tổng hợp: Với nhựa pôliamit liên kết với lớp sợi tổng hợp caprơn… có độ bền tuổi thọ cao, chịu va đập, làm việc với tốc độ cao đến 80 ÷ 100 m/s - Bảng 3.1 Kích thước đai vải cao su (Liên Xô cũ) Số Chiều dày đai h, mm lớp Chiều rộng đai b, mm vải Đai Б-800 Б -820 có lớp lót 20 – 112 20 – 250 20 – 250 8–250 4,5 6,0 7,5 9,0 khơng lớp lót 3,75 5,0 6,25 7,5 Đai БкHЛ- 65 БкHЛ 65-2 có lớp lót 3,0 4,8 6,0 7,2 khơng lớp lót 3,0 4,0 5,0 6,0 Dãy tiêu chuẩn chiều rộng b đai vải cao su: 20, 25, (30), 32, 40, 50, (60), 63, (70), 71, (75), 80, (86), 90, 100, 112, (115), (120), 125, 140, (150), (160), (175), 180, 200, 224, (225), 250 (nên tránh dùng trị số ngoặc) Bảng 3.2 Kích thước đai sợi bơng (Liên Xô cũ) Chiều rộng b, mm 30, 40, 50, 60, 75, 90, 100 30, 40, 50, 60, 75, 90, 100, 115, 125, 150, 175 50, 75, 110, 115, 125, 150, 175, 200, 225, 250 Số lớp Chiều dày h, mm 4,5 6,5 8,5 b) Đai thang: Cấu tạo đai hình thang gồm có lớp sợi xếp lớp sợi bện chịu kéo, lớp vải cao su bọc quanh đai lớp cao su chịu nén Mặt làm việc đai hai mặt bên, ép vào rãnh có tiết diện hình thang bánh đai Góc chêm φ đai hình thang 40 (hình 3.4) Hình 3.4 Đai thang Đai hình thang chế tạo thành vịng liền, làm việc êm so với đai dẹt, phải nối đai Đai hình thang chia làm hai nhóm đai hình thang thường có b/h ≈ 1,6 đai hình thang hẹp có b/h ≈ 1,2 Với chiều rộng đai, đai hình thang hẹp có chiều cao h lớn hơn, khả tải cao đai hình thang thường Bảng 3.3 Kích thước đai hình thang (Liên Xơ cũ) Loại đai Loại tiết diện Kích thước tiết diện, mm A1, b0 B H mm yo l0, Chiều dài mm giới hạn, mm Khối lượng 1m đai, kg/m Đai hình thang Đai hình thang hẹp O A 8,5 11 10 13 2,1 2,8 47 81 1320 1700 400 - 2500 560– 4000 0,06 0,10 Б 14 17 10,5 4,0 138 2240 800– 6300 0,18 B Г Д 19 27 32 22 32 38 13,5 19 23,5 4,8 6,9 8,3 230 476 692 3750 1800– 10600 6000 3150– 15000 7100 4500– 18000 0,30 0,62 0,90 YO YA YБ YB 8,5 11 14 19 10 13 17 22 10 13 18 2,0 2,8 3,5 4,8 56 95 158 278 1600 2500 3550 5600 0,07 0,12 0,37 0,37 630– 3550 800– 4500 3550 – 8000 2000 - 8000 Chú thích: Các kích thước b0, b, h, yo – xem hình 3.3; lo – chiều dài đai chuẩn; A1 – diện tích tiết diện đai Các trị số chiều dài tiêu chuẩn (mm) đai hình thang (đo theo mặt phẳng trung hịa đai): 400, (425), 450, (475), 500, (530), 560, (600), 630, (670), 710, (750), 800, (850), 900, (950), 1000, (1060), 1120, (1180), 1250, (1320), 1400, (1500), 1600, (1700), 1800, (1900), 2000, (2120), 2240, (2360), 2500, (2650), 2800, (3000), 3150, (3350), 3550, (3750), 4000, (4250), 4500, (4750), 5000, (5300), 5600, (6000), 6300, (6700), 7100, (7500), 8000, (8500), 9000, (9500), 10000, (10600), 11200, (11800), 12500, (13200), 14000, (15000), 16000, (17000), 18000 - Đai hình lược + Đai hình lược có gân dọc mặt đai, gân gài vào rãnh hình thang đai vịng qua bánh đai Số gân nên lấy chẵn, thường khoảng ÷ 20 gân, cho phép chế tạo đai có đến 50 gân Trong phần phẳng đai có số lớp vải cao su sợi bện Hình 3.5 Đai lược + Đai hình lược có ưu điểm hệ số ma sát cao đồng thời dễ uốn quanh bánh đai đai dẹt, giảm đường kính bánh đai tăng tỷ số truyền đến u ≤ 15 Kích thước đai hình lược cho bảng 3.4 Bảng 3.4 Kích thước đai hình lược (Liên Xơ cũ) Loại tiết Kích thước, mm diện T K Л M 2,4 4,8 9,5 H H 4,0 2,35 9,5 4,85 16,7 10,35 Diện tích A10, mm 72 356 1137 Chiều dài giới hạn, Số gân mm Khối lượng 1m đai có nên lấy cho phép 10 gân, kg/m 400 – 2000 1250 – 4000 2000 – 4000 2–36 4–20 2–20 36 50 50 0,09 0,45 1,50 A10 - diện tích tiết diện đai có 10 gân Loại đai hình thang, đai hình lược đường kính tối thiểu bánh đai nhỏ d 1min chọn theo mô men xoắn T1 trục quay nhanh theo bảng 3.5 Bảng 3.5 Đường kính tối thiểu bánh đai nhỏ phạm vi mômen xoắn loại đai hình thang (Liên Xơ cũ) Loại đai Ký hiệu Đai hình thang O A Б B Г Д T1, N.m < 30 15–60 45 – 150 120 – 600 420 – 2400 1600 - 6000 d1min, mm 63 90 125 200 315 500 Loại đai Ký hiệu T1, N.m d1min, mm Đai hình thang hẹp YO YA YБ YB < 150 90– 400 300– 2000 > 1500 63 90 140 224 Chú thích: Với trị số T1 cho, để tăng tuổi thọ hiệu suất nên chọn loại đai tiết diện nhỏ phạm vi Lấy d1 lớn tăng hiệu suất tuổi thọ đai c) Đai răng: Đai chế tạo thành vịng kín, phía có hình thang ăn khớp với bánh đai Cấu tạo đai gồm sợi thép bện (cáp) phần tử truyền tải trọng, cao su chất dẻo, đai bọc vải nylon để tăng độ bền mòn Đai dùng với vận tốc v ≤ 50 m/s, tỷ số truyền u ≤ 12 ( u ≤ 20) công suất đến 100 kW 3.2.2 Bánh đai Hình dạng kết cấu bánh đai định kích thước, loại đai, số lượng sản xuất (đơn chiếc, hàng loạt, hàng khối) khả chế tạo sở sản xuất Hình 3.7 Kết cấu bánh đai Bánh đai có đường kính nhỏ 100mm chế tạo dập đúc, khơng kht lõm (hình 3.7a) Bánh đai có đường kính lớn 100mm thường kht lõm, có lỗ có ÷ nan hoa, để giảm bớt khối lượng (hình 3.7b,c) Đường kính bánh đai nên lấy theo trị số tiêu chuẩn (mm): 40, 45, 50, 56, 63, 71, 80, 90, 100, 112, 125, 140, 160, 180, 200, 224, 250, 315, 400, 450, 500, 560, 630, 710, 800, 900, 1000, 1600, 1800, 2000 Chiều rộng bánh đai dẹt: + Khi mắc bình thường: B = 1,1b + (10 ÷ 15mm) (3.1) + Khi mắc chéo nửa chéo: B = 1,4b + (10 ÷ 15mm) (3.2) Với b – chiều rộng đai Trị số B nên lấy tròn theo tiêu chuẩn (mm): 40, 50, 63, 71, 80, 100, 125, 140, 160, 200, 224, 250, 315, 355, 400, 450 Chiều rộng bánh đai thang: B = (x – 1)t + 2S (3.3) x – số đai, thông số t S tra theo bảng 3.6 Bảng 3.6 Kích thước chủ yếu rãnh bánh đai hình thang (Liên Xơ cũ), mm Loại tiết diện đai C E t S O A Б B YO YA 2,5 3,5 4,2 5,7 2,5 3,3 7,5 11 14,5 10 13 12 15 19 25,5 12 15 10 12,5 17 10 3.3 Các thơng số hình học truyền đai Hình 3.8 Thơng số hình học chủ yếu truyền đai d1 d2: Đường kính tính tốn bánh dẫn bánh bị dẫn - Đường kính tính tốn d1 d2 đai dẹt đường kính ngồi bánh đai, với đai hình thang đai hình lược đường kính vịng trịn qua lớp trung hịa đai - Đường kính d1 bánh đai nhỏ truyền đai dẹt xác định theo công thức thực nghiệm Xavêrin P d1 = (1100 ÷ 1300) (3.4) n1 d1 = (5,2 ÷ 6,4) T1 , mm P1 - công suất trục dẫn, kW T1 – mômen xoắn trục dẫn, N.m Đối với đai hình thang nên lấy đường kính bánh đai nhỏ d1 = 1,2d1min; d1min – đường kính tối thiểu, tra bảng 3.5 (3.5) - Đường kính bánh đai lớn (3.6) d2 = d1u(1 – ξ) u – tỷ số truyền, ξ – hệ số trượt α1, α2: góc ơm đai bánh nhỏ bánh lớn α1 0 = 180 – γ ≈ 180 – 57 γ: góc hai nhánh dây đai (3.7) (d2 – d1)/a Chiều dài đai: L = 2a + (d1 d ) (d d1 )2 - Khoảng cách hai trục: (d d ) a= L 1 (d d ) (3.8) 4a [L - 2 ] 2(d2 d1 ) Khi tính tốn, thơng số hình học cần thỏa mãn điều kiện: Đai dẹt: α1 ≥ 150 ; 2 (3.9) v/L a ≥ (d1 + d2); Đai thang: α1 ≥ 120 ; amin = 0,55 (d1 + d2) + h; amax = 2(d1 + d2); v/L 20 30 Trong đó: v: vận tốc đai; L: chiều dài dây đai 3.4 Cơ học truyền động đai 3.4.1 Lực tác dụng lên đai - Để tạo nên ma sát đai bánh đai, cần phải căng đai với lực căng ban đầu F0 - Khi truyền làm việc, bánh dẫn chịu tác dụng mômen xoắn T1, nhánh dẫn lực tăng lên F1 nhánh bị dẫn lực giảm xuống cịn F2 Ta có T1 = d1 (F1 – F2) (3.10) Gọi Ft lực tiếp tuyến (lực vòng) truyền động đai, ta có: Hình 3.9 Lực tác dụng lên truyền đai 10 - Khi chịu tác dụng tải trọng ngoài, ứng suất nhánh dẫn 1 nhánh bị 2 dẫn (hình 3.11): F1 t v A 1 F 2 1 A 2 t (3.18) v Trong đó: v = Fv/A = qmv /A = mv (3.19) m – khối lượng riêng vật liệu đai, đai vải cao su m = 1250 ÷ 1400 kg/m3; v - ứng suất lực ly tâm gây nên; t Ft A - ứng suất có ích; 12 Hình 3.11 Ứng suất đai - Ngoài ứng suất trên, đoạn đai vòng qua bánh đai xuất ứng suất uốn u1, u2 Theo định luật Húc, ứng suất tỷ lệ bậc với biến dạng tương đối: y u = εE = max r E (3.20) ymax – khoảng cách từ thớ đai đến lớp trung hịa đai; r – bán kính cong vịng đai; E – mơđun đàn hồi, đai vải cao su E = 200 ÷ 350 Mpa Ứng suất uốn lớn đai dẹt đai vịng qua bánh nhỏ, đường kính d1; ymax = 0,5h r = 0,5 (d1 + h) ≈ 0,5d1; h – chiều dày đai dẹt (hình 3.11b) h u1 = E d1 (3.21) Đối với đai hình thang, ứng suất uốn lớn u1 = 2y E d (3.22) Trong đó: y0 – khoảng cách từ lớp trung hịa đến đáy lớn tiết diện hình thang Như ứng suất uốn phụ thuộc chiều dày đai đường kính bánh đai nhỏ Để hạn chế ứng suất uốn khơng nên lấy đường kính bánh đai q nhỏ dùng đai có chiều dày lớn - Ứng suất tổng lớn nhánh dẫn đai, lúc đai vào bánh nhỏ (hình 3.10a) max 1 t v u1 (3.23) Biểu đồ phân bố ứng suất theo chiều dài đai trình bày hình 3.11 Khi đai làm việc phân tố đai chịu ứng suất thay đổi, trị số lớn max trị số nhỏ 2 Ứng suất thay đổi nguyên nhân gây nên hỏng mỏi đai 3.4.3 Hiện tượng trượt truyền đai - Khi truyền tải trọng đai bánh đai xảy tượng trượt đàn hồi 13 - Các phân tố đai chạy nhánh dẫn chịu lực F 1, vòng qua bánh đai dẫn sang nhánh bị dẫn chịu lực F < F1 Do độ dãn dài tương đối đai giảm xuống Kết xuất trượt đàn hồi đai bánh đai, nghĩa đai chạy chậm bánh dẫn - Khi phân tố đai chạy vòng qua bánh bị dẫn, độ dãn dài tương đối đai tăng lên (do lực tăng từ F lên F1) xảy trượt đàn hồi, đai chạy nhanh bánh bị dẫn Như trượt đàn hồi có ngun nhân đai có tính đàn hồi, làm việc qua Hình 3.12 Hiện tượng trượt đai vùng chịu lực khác nhau, làm thay đổi biến dạng đai, gây nên trượt tương đối đai bánh đai - Sự trượt đàn hồi không xảy tồn cung ơm α α2, mà xảy phần này, gọi cung trượt Cung trượt phía nhanh đai khỏi bánh đai Tải trọng ngồi tăng lên cung trượt tăng lên, tiếp tục tăng tải trọng đến mức cung trượt chốn tồn cung ơm, xảy tượng trượt trơn - Vậy tượng trượt trơn xảy truyền bị tải, bánh bị dẫn dừng lại hiệu suất truyền không 3.4.4 Đường cong trượt hiệu suất truyền đai - Bỏ qua ảnh hưởng lực ly tâm, ta có: F 2(1) F t 1 Hoặc F t = ψ F0 (3.24) Trong đó: ψ = 1 – hệ số kéo 1 - Trị số hợp lý lực căng ban đầu F0 xác định qua nghiên cứu mối liên hệ hệ số kéo: ψ = 1 = Ft t 1 14 2F (3.25) 2 Hình 3.13 Đường cong trượt đường cong hiệu suất - Đồ thị quan hệ - gọi đường cong trượt Khi ≤ ψ ≤ ψ0 với ψ0 hệ số kéo tới hạn Trượt đàn hồi Khi ψ > ψ0 Trượt trơn phần Khi ψ = ψmax Trượt trơn hoàn toàn - Đồ thị quan hệ η – ψ gọi đường cong hiệu suất Khi ψ tăng η tăng Khi ψ ≈ ψ0 η lớn Khi ψ > ψ0 η giảm 3.4.5 Vận tốc tỷ số truyền - Vì có trượt vận tốc vịng v2 bánh bị dẫn chậm vận tốc vòng v1 bánh dẫn: v2 = v1 (1 – ξ) (3.26) Hệ số trượt đai dẹt vải cao su vải ξ ≈ 0,01, đai hình thang sợi xếp ξ≈ 0,02, sợi bện ξ ≈ 0,01 - Vận tốc vòng xác định theo công thức v1 = d n 1 60.1000 (m/s); v2 = d n2 60.1000 15 (m/s) (3.27) Trong đó: d1, d2 – tính mm; n1, n2 – tính vịng/phút u = 1 n1 - Tỷ số truyền: n d2 d (1 ) (3.28) Khi tính gần bỏ qua hệ số trượt, u = d2 d 3.5 Tính truyền động đai 3.5.1 Chỉ tiêu tính tốn truyền đai Chỉ tiêu chủ yếu để tính tốn truyền đai khả kéo tuổi thọ - Chỉ tiêu đảm bảo khả kéo: Hay t ≤ 200 m - Chỉ tiêu đảm bảo tuổi thọ: max Nc = C - Như đai tính tốn theo điều kiện Ft K đ [ ] t t A (3.29) (3.30) (3.31) Trong đó: A – diện tích tiết diện đai; Đối với đai hình thang A = x.A1; Trong đó: x – số đai; A1 = diện tích tiết diện đai hình thang; Đối với đai hình lược A = x.A10/10; Trong đó: x- số gân; A10 – diện tích tiết diện đai hình lược có 10 gân; Kđ – hệ số tải trọng động, xét đến ảnh hưởng tải trọng động chế độ làm việc truyền (bảng 3.7); Bảng 3.7 Hệ số tải trọng động Kđ Đặc tính tải trọng Loại máy Kđ Tải trọng tĩnh Tải trọng mở máy đến 120% so tải trọng danh nghĩa Máy phát điện, quạt, máy nén máy bơm ly tâm; máy cắt gọt liên tục; băng tải 1,0 Tải trọng làm việc có dao động nhỏ Tải trọng mở máy đến 150% với tải trọng danh nghĩa Máy bơm máy nén kiểu pittơng có ba xilanh trở lên; xích tải, máy phay, máy tiện rơ vôn ve 1,1 16 Tải trọng làm việc có dao động lớn Thiết bị dẫn động quay hai chiều; máy bơm Tải trọng mở máy đến 220% so với máy nén khí kiểu hai pittông; tải trọng danh nghĩa máy bào máy xọc, vít vận chuyển máng cào; máy ép vít máy ép lệch tâm có vơ lăng nặng Tải trọng có va dập thay đổi Máy cắt tấm, búa, máy, máy nghiền; thang nhiều Tải trọng mở máy đến 300% máy, máy xúc; máy ép kiểu vít máy ép so với tải trọng danh nghĩa lệch tâm có vơ lăng nhẹ 1,25 1,5 ÷ 1,6 Chú thích: Đối với động có mơmen mở máy lớn, đóng mở nhiều lần, vị trí số bảng tăng thêm 0,15 Các trị số bảng dùng cho chế độ làm việc ca; làm việc ca cần tăng thêm 0,15 làm việc ca cần thăng thêm 0,35 3.5.2 Tính đai dẹt Diện tích tiết diện đai dẹt phải thỏa mãn điều kiện bền kéo, A = bh ≥ F t K đ (3.32) [ ] t Ứng suất có ích cho phép đai dẹt: [t] = [t]0 CbCCv (3.33) Trong đó: [t]0 - ứng suất có ích cho phép truyền đai làm việc điều kiện phịng thí nghiệm tiêu chuẩn: Bộ truyền nằm ngang, góc ơm = 180 , vận tốc vịng đai v = 10m/s, tải trọng khơng có va đập (bảng 3.8) Bảng 3.8 Ứng suất có ích cho phép [t]0 đai dẹt (với 0 = 1,8MPa) Loại đai Vải cao su Da Sợi Sợi len d1/h 25 30 35 40 45 50 60 75 100 2,10 1,70 1,50 1,20 2,17 1,90 1,60 1,30 2,20 2,04 1,67 1,37 2,25 2,15 1,72 1,47 2,28 2,23 1,77 1,47 2,30 2,30 1,80 1,50 2,33 2,40 1,85 1,55 2,37 2,50 1,90 1,60 2,40 2,60 1,95 1,65 Chú thích: Với 0 = 2MPa trị số [t]0 tăng thêm 10%, với 0 = 1,6MPa – giảm 10% - Cb – hệ số xét đến bố trí truyền cách căng đai Nếu truyền có phận tự động căng đai Cb = Nếu khơng có phận tự động căng đai phụ thuộc vào góc nghiêng β đường nối hai tâm truyền so với đường nằm ngang: 17 0 0 ≤ β ≤ 60 , Cb = 1; 60 < β ≤ 80 , Cb = 0,9; 80 < β ≤ 90 , Cb = 0,8 - Cα – hệ số xét ảnh hưởng góc ôm, tra bảng 3.9 theo trị số góc ôm 1 bánh nhỏ, tính theo cơng thức: C = – 0,003 (180 - 1) (3.34) Bảng 3.9 Hệ số C 1 110 120 130 140 150 160 170 180 C 0,79 0,82 0,85 0,88 0,91 0,94 0,97 1,00 - Cv – hệ số xét đến ảnh hưởng vận tốc; vận tốc lớn lực ly tâm lớn, làm giảm ma sát đai bánh đai; Cv đai dẹt vải cao su tra theo bảng 3.10 tính theo cơng thức Cv = 1,04 – 0,0004 v Bảng 3.10 Hệ số Cv (3.35) v (m/s) 19 Cv 1,04 1,03 1,0 Chiều rộng b đai: b≥ 15 0,95 20 25 30 0,88 0,79 0,68 FKđ t []C C C t o b (3.36) v 3.5.3 Tính đai hình thang đai hình lược Khi thiết kế truyền đai hình thang đai hình thang hẹp, loại tiết diện đai chọn theo trị số mômen xoắn T (bảng 3.5), biết diện tích A tiết diện đai Do ta xác định số đai x: x≥ FKđ t A [] (3.37) P.K đ [P] (3.38) Hoặc x≥ t Trong đó: [Ft] = A1 [t] – lực vòng cho phép đai; Ft.v = [P] ; [P] công suất cho phép đai [P] = (P0CαCL + T1 n1 9550 ); kW (3.39) P0 – công suất truyền đai điều kiện số bánh đai truyền x b = 2, tỷ số truyền u = 1, góc ơm α = 180 , chiều dài đai L0, làm việc khơng có tải trọng động (Hình 3.14a,b – loại đai hình thang; hình 3.14c – loại đai hình thang hẹp) Cα – hệ số xét đến ảnh hưởng góc ơm (bảng 3.11); 18 CL – hệ số xét đến ảnh hưởng chiều dài đai đến tuổi thọ đai; phụ thuộc tỷ số chiều dài đai tính tốn với chiều dài L 0; chiều dài đai tăng tần số thay đổi ứng suất giảm tuổi thọ tăng lên (bảng 3.12) 19 Hình 3.14 Đồ thị phụ thuộc P0 theo d1 Bảng 3.11 Hệ số Cα 70 80 90 0,56 0,62 0,68 100 120 140 160 180 0,74 0,83 0,89 0,95 1,0 C Bảng 3.12 Hệ số CL L/L0 Đai hình thang 0,3 0,4 0,5 0,6 0,8 0,79 0,82 0,86 0,89 0,95 Đai hình thang hẹp đai hình lược 0,80 0,85 0,89 0,91 0,96 L/L0 Đai hình thang 1,2 1,4 1,6 2,0 2,4 1,04 1,07 1,10 1,15 1,20 Đai hình thang hẹp đai hình lược 1,03 1,06 1,08 1,12 1,15 ΔT1 – số gia mômen xoắn (N.m) phần tải trọng truyền thêm truyền có tỷ số truyền u > 1, ứng suất uốn giảm bớt đai vòng qua bánh lớn (bảng 3.13); u = ÷ 1,02, ΔT1 = 0; n1 – số vòng quay phút bánh đai dẫn Bảng 3.13 Số gia mômen xoắn ΔT1 (N.m) 20 Tỷ số truyền u 1,03 – 1,07 1,08 – 1,13 1,14 – 1,20 1,21 – 1,30 1,31 – 1,40 1,41 – 160 1,61 – 2,39 ≥ 2,40 Đai hình thang Đai hình thang hẹp O A Б B YO YA 0,08 0,15 0,23 0,30 0,35 0,38 0,40 0,50 0,20 0,40 0,60 0,80 0,90 1,0 1,1 1,2 0,5 1,1 1,6 2,1 2,3 2,6 2,9 3,1 1,5 2,9 4,4 5,8 6,6 7,3 8,0 9,0 0,3 0,6 0,9 1,2 1,4 1,5 1,7 1,8 0,7 1,4 2,1 2,8 3,1 3,5 3,8 4,2 Đai hình lược tính tốn tương tự đai hình thang x ≥ 10PK đ (3.40) [P] Trong đó: [P] – cơng suất truyền đai hình lược có 10 gân, tính theo cơng thức (3.39), P – công suất truyền đai hình lược có 10 gân làm việc với tỷ số truyền u = 1, góc ơm α1 = 180 , chiều dài đai L0 tải trọng tĩnh (tra bảng 3.14) Bảng 3.14 Công suất P0 truyền đai hình lược Tiết diện đai K L0 = 710 mm Л L0 = 1600mm Đường kính P0 (kW) vận tốc đai v, m/s d1, mm 10 15 20 25 30 50 56 63 71 80 90 100 1,65 1,80 1,90 2,00 2,05 2,15 2,20 2,9 3,1 3,4 3,6 3,7 3,9 4,0 4,0 4,3 4,6 4,9 5,2 5,4 5,6 4,8 5,2 5,7 6,0 6,4 6,7 6,9 5,3 5,9 6,4 6,9 7,3 7,7 8,0 6,2 6,8 7,4 7,9 8,4 8,7 80 90 100 112 125 140 160 3,9 4,5 5,0 5,5 5,9 6,3 6,7 6,4 7,6 8,6 9,6 10,4 11,0 12,0 7,9 9,7 11,2 12,7 13,9 15,0 16,2 8,3 10,8 12,7 14,7 16,3 17,8 19,4 13,0 15,3 17,4 19,2 21,2 17,0 19,0 21,5 21 180 200 224 250 280 M L0 = 2240mm 14,5 16,3 18,0 19,7 21,0 24,0 27,7 31,3 34,4 37,4 30,2 35,8 41,2 45,9 50,3 32,8 40,3 47,5 53,8 59,8 33,8 43,4 49,5 57,0 65,0 34,2 45,4 50,3 59,0 68,0 3.6 Trình tự thiết kế truyền đai 3.6.1 Trình tự thiết kế truyền đai dẹt Chọn loại đai tùy theo điều kiện làm việc Định đường kính bánh đai nhỏ d1 (nếu chưa cho trước) theo công thức (3.4) Kiểm nghiệm vận tốc đai theo điều kiện v= d n 1 60.1000 ≤ (25 ÷ 30) m/s Nếu vận tốc đai lớn phải giảm đường kính bánh đai Tính đường kính bánh đai lớn theo cơng thức (3.5) Nên lấy d1 d2 theo trị số tiêu chuẩn gần Tính lại số vịng quay thực n’2 bánh bị dẫn: n’2 = (1 – ξ) n1d1/d2 Nếu n’2 chênh lệch nhiều so với n2 yêu cầu (trên ÷ 5%) cần chọn lại d1 d2 Xác định khoảng cách trục a chiều dài đai L Có thể chọn a theo chiều dài tối thiểu đai Lmin = v/ (3 ÷ 5), sau tính a theo Lmin (cơng thức (3.8)) Kiểm nghiệm điều kiện: a ≥ (d1 + d2) Nếu không thỏa mãn điều kiện này, cần lấy a = 2(d + d2) tính lại L theo a (cơng thức (3.7)) Để nối đai, sau tính xong cần tăng chiều dài đai thêm 100 ÷ 400mm, tùy theo cách nối Tính góc ơm α1 (cơng thức (3.6)) kiểm nghiệm điều kiện: α ≥ 1500, (đối với đai chất dẻo α1 ≥ 120 ), không đạt cần tăng khoảng cách trục a dùng bánh căng đai) Xác định chiều dày chiều rộng đai Chọn trước chiều dày h đai, lấy theo trị số tiêu chuẩn Sau tính chiều rộng b đai lấy theo tiêu chuẩn Tính chiều rộng B bánh đai Tính lực tác dụng lên trục 22 3.6.2 Trình tự thiết kế truyền đai hình thang Chọn loại đai (tiết diện đai) theo mômen xoắn trục quay nhanh T1 = 9550.P 1/n1 (N.m) Nên chọn vài ba phương án để so sánh định Định đường kính bánh đai nhỏ d ≈ 1,2d1min; d1min tra theo bảng 3.5 tùy theo loại đai chọn Tính đường kính bánh đai d2 Các trị số d1 d2 nên lấy theo tiêu chuẩn Kiểm nghiệm lại số vòng quay thực n’2 bánh lớn (như đai dẹt) Tính vận tốc v đai Khoảng cách trục a lấy theo yêu cầu kết cấu máy chọn theo bảng 3.16 theo tỷ số truyền a Bảng 3.16 Chọn khoảng cách trục a đai hình thang U a/d1 1,5 2,4 3,8 4,5 Khoảng cách trục a cần thỏa mãn điều kiện a (d1 + d2) ≥ a ≥ 0,55 (d1 + d2) + h Tính chiều dài đai L theo khoảng cách trục a (cơng thức (3.7)) quy trịn L theo trị số tiêu chuẩn Xác định xác khoảng cách trục a theo L tiêu chuẩn (công thức (3.8)) Tính góc ơm α1 (cơng thức (3.6)) kiểm nghiệm điều kiện: α1 ≥ 120 0 (Trong trường hợp cần thiết lấy α1 ≥ ( 70 ÷ 90 ), nhiên lúc Cα thấp – bảng 3.11) Xác định số đai cần thiết x theo công thức (3.38) Số đai x không nên ÷ đai tiết diện O, A, Б, B YO, YA, không nên ÷ 12 tiết diện đai cịn lại Số đai lớn phân bố tải trọng đai không So sánh phương án tính tốn (về kích thước, số đai) để chọn phương án thích hợp Tính chiều rộng bánh đai B Tính lực tác dụng lên trục Fr = 2F0 sin (α1/2) Trong đó: F0 – lực căng ban đầu đai; F0 = σ0A1; A1 – diện tích tiết diện đai, mm ; σ0 - ứng suất căng ban đầu, lấy σ0 = 1,2MPa 23 Ví dụ Thiết kế truyền đai hình thang truyền dẫn từ động điện đến hộp giảm tốc theo số liệu sau: công suất P1 = 5,5kW, số vòng quay phút (tần số quay) trục dẫn n1 = 1440 vg/ph; số vòng quay trục bị dẫn n = 550 vg/ph, với sai số cho phép ± 4%; tải trọng ổn định, truyền làm việc ca Lời giải Chọn loại đai Tính mơmen xoắn trục dẫn T1 = 9550 5, = 36,476 N.m 1440 Theo bảng 3.5 chọn đai hình thang A đai hình thang hẹp YO Ta tính tốn theo phương án Định đường kính bánh đai A YO Đường kính bánh đai nhỏ d1 ≈ 1,2 d1min, mm (d1min tra theo bảng 3.5), lấy theo tiêu chuẩn Tỷ số truyền u = 1440/550 ≈ 2,6 Đường kính bánh đai lớn d = ud1, mm lấy theo tiêu chuẩn 100 80 250 200 Tính lại số vịng quay thực n’2, vg/ph sai số vòng quay 576 576 7,5 280 224 Tính chiều dài đai L, mm theo cơng thức (3-4); quy trịn theo tiêu chuẩn 1120 900 Xác định xác khoảng cách trục a, mm, theo công thức (3-5) 274,9 222 567 550 ≈ 3% nhỏ trị số cho phép 550 Vận tốc đai v = πd1n1/60.1000, m/s Khoảng cách trục a chọn theo bảng 3.16, với u = 2,6 lấy a = 2,8d1, mm Khoảng cách trục a thỏa mãn điều kiện (d1 + d2) ≥ a ≥ 0,55 (d1 + d2) + h Tính góc ơm α1 theo cơng thức (3-3) α1 > 120 150 1,2 0,92 1,4 0,92 150 Xác định số đai cần thiết x theo công thức (3-26) P0, kW (hình 3.12) Cα (bảng 3.11) 24 CL (bảng 3.12) ΔT1, N.m (bảng 3.13) [P], kW Kđ (bảng 3.7) Tính x Lấy số đai Chiều rộng bánh đai B t, mm (bảng 3.6) S, mm (bảng 3.6) B = (x – 1)t + 2S, mm Tính lực tác dụng lên trục Fr, N theo cơng thức (3-10) 0,91 1,2 1,18 4,7 0,90 1,8 1,43 3,8 15 10 80 940 12 52 520 Kết luận: Chọn phương án đai YO số đai hơn, kích thước gọn lực tác dụng lên trục nhỏ so với phương án đai A Câu hỏi ơn tập Câu Vì hệ dẫn động khí, truyền động đai thường đặt cấp nhanh? Lực căng ban đầu có ảnh hưởng đến khả làm việc truyền đai? Câu Góc ơm, khoảng cách trục chiều dài đai vị trí truyền ảnh hưởng đến khả kéo truyền đai? Câu Phân tích ảnh hưởng thành phần ứng suất đai đến khả làm việc đai Vì với đường kính bánh đai, ứng suất uốn đai thang lớn so với đai dẹt? Câu Nguyên nhân trượt đàn hồi đai Phân biệt trượt đàn hồi trượt trơn? Câu So sánh truyền đai kết cấu, khả tải phương pháp tính tốn thiết kế? Câu Thế khả kéo đai? Vì đai chưa bị đứt mà nhiều trường hợp khơng cịn tiếp tục làm việc nữa? Câu Vì với cơng suất vận tốc, lực tác dụng lên trục truyền đai lại lớn lực tác dụng truyền xích truyền bánh răng? 25 Bài tập Bài Lực căng đai ban đầu F = 800 N Lực căng nhánh đai truyền công suất P1 = kW Biết bánh đai nhỏ có đường kính d = 200 mm số vòng quay n1 = 380 v/p Bài Cho truyền đai dẹt vải cao su truyền động từ động đến hộp giảm tốc có số liệu: Cơng suất P = 3,5 kW, tốc độ quay bánh đai chủ động n = 500 v/p, đường kính bánh đai d1 = 200 mm, d2 = 560 mm, khoảng cách hai tâm bánh đai a = 1500 mm, hệ số trượt = 1%, Kđ = 1,25; ứng suất cho phép [t]0 = 2,25 N/mm Bộ truyền có phận tự động căng đai Xác định diện tích mặt cắt ngang dây đai theo điều kiện bền kéo? Bài Tính tốn đai dẹt truyền từ động đến trục hộp tốc độ máy tiện theo số liệu sau: công suất truyền từ động P = kW, số vòng quay động n = 1440 v/p, tỷ số truyền u = 3, đường nối tâm trục nghiêng so với phương ngang góc 80, trục điều chỉnh được, làm việc ca, tải trọng dao động nhẹ Bài Bộ truyền đai dẹt vải cao su truyền động hai trục song song ngược chiều truyền công suất P = 7,5kW Biết đường kính bánh đai d = 250mm, d2 = 500mm, khoảng cách trục a = 1250mm, số vòng quay bánh dẫn n1 = 1000v/p Xác định: a) Góc ơm 1, 2? b) Hệ số ma sát f để không xảy tượng trượt trơn với lực căng đai ban đầu F0 = 800N Bài Bộ truyền đai thang gồm đai dạng D Diện tích mặt cắt ngang dây đai A1 = 476mm , ứng suất lực căng ban đầu 0 = 1,2Mpa Cho biết hệ số kéo = 0,65, tỷ số truyền truyền u = 2,5 Xác định lực căng nhánh căng, nhánh trùng mômen xoắn bánh đai? Bài Khả tải truyền đai tăng lần ta thay đai dẹt đai thang Biết đường kính bánh đai số vòng quay nhau, hệ số ma sát đai bánh đai = 0,3 Góc chêm đai thang = 38 Các dây đai chế tạo loại vật liệu có diện tích mặt cắt ngang Góc ơm 1 = 150 26 ... sử dụng: Bộ truyền đai thường bố trí cấp tốc độ nhanh để kích thước truyền nhỏ gọn Bộ truyền đai dùng công suất P = 40 ÷ 50 kW, v = ÷ 30 m/s Tỷ số truyền u ≤ với đai dẹt, u ≤ 10 với đai thang... xoắn bánh đai? Bài Khả tải truyền đai tăng lần ta thay đai dẹt đai thang Biết đường kính bánh đai số vòng quay nhau, hệ số ma sát đai bánh đai = 0,3 Góc chêm đai thang = 38 Các dây đai chế tạo... học truyền đai Hình 3.8 Thơng số hình học chủ yếu truyền đai d1 d2: Đường kính tính toán bánh dẫn bánh bị dẫn - Đường kính tính tốn d1 d2 đai dẹt đường kính ngồi bánh đai, với đai hình thang đai