Tài liệu Chương 4 Bộ truyền xích pdf

Chi tieát maùy Chương IV CHƯƠNG 4 BỘ TRUYỀN XÍCH 4.1. KHÁI NIỆM CHUNG 4.1.1. Nguyên lý F 1 F 2 T 2 n 2 z 2 T 1 n 1 z 1 F 2 F 1 Bộ truyền xích thực hiện truyền động từ bánh xích chủ động sang bánh xích bị động nhờ vào sự ăn khớp giữa răng trên đĩa xích và các mắc xích. 4.1.2. Phân loại Theo công dụng chung, xích được chia làm ba loại: - Xích kéo. - Xích tải. - Xích truyền động. Trong chương trình chúng ta chỉ tìm hiểu về xích truyền động mà thôi. Xích truyền động được chia làm 3 loại chính: xích ống, xích con lăn và xích răng. 4.1.3. Ưu nhược điểm và phạm vi sử dụng Ưu điểm: - Không có hiện tượng trượt như bộ truyền đai, có thể làm việc khi có quá tải đột ngột, hiệu suất cao. - Không đòi hỏi phải căng xích, nên lực tác dụng lên trục và ổ nhỏ hơn - Kích thước bộ truyền nhỏ hơn bộ truyền đai nếu cùng công suất - Góc ôm không có ý nghĩa như bộ truyền đai nên có thể truyền cho nhiều bánh xích bị dẫn Nhược điểm: - Bản lề xích bị mòn nên gây tải trọng động, ồn. - Có tỉ số truyền tức thời thay đổi, vận tốc tức thời của xích và bánh bị dẫn thay đổi. - Phải bôi trơn thường xuyên và phải có bánh điều chỉnh xích. - Mau bị mòn trong môi trường có nhiều bụi hoặc bôi trơn không tốt. Phạm vi sử dụng - Truyền công suất và chuyển động giữa trục có khoảng cách xa, cho nhiều trục đồng thời trong trường hợp n < 500v/p - Công suất truyền thông thường < 100 kW - Tỉ số truyền < 6, hiệu suất 0,95 0,97 41 Chi tieát maùy Chương IV 4.1.4. Kết cấu xích truyền động a. Xích con lăn p c b 0 1 2 3 4 5 6 Thông thường số mắt xích là số chẵn. Các kích thước cơ bản có thể tra trong bảng (4.1)[1] b Xích ống Cấu tạo giống xích con lăn nhưng không có con lăn 6, nên mòn nhanh. Nhưng khối lượng và giá thành thấp. c. Xích răng p c Gồm nhiều má xích xếp xen kẻ nhau, các má xích nối với nhau bằng khớp bản lề. Các má xích ăn khớp với bánh xích bởi hai mặt phẳng đầu má xích. Xích răng làm việc êm, ít ồn, khả năng tải cao Để xích khi làm việc không bị trật khỏi đĩa xích theo phương dọc trục ta dùng các má dẫn hướng không có răng đặt giữa xích. Trên đĩa xích có phay rãnh. * Đĩa xích Kết cấu bánh xích như hình 42 Chi tieát maùy Chương IV - Kích thước bánh xích nhỏ, có thể dùng phôi dập. Khi kích thước bánh xích lớn, có thể ghép rời mayơ và đĩa xích bằng mối ghép hàn hay bu lông. - Biên dạng và kích thước răng xích phụ thuộc và loại và kích thước xích 4.2. THÔNG SỐ HÌNH HỌC BỘ TRUYỀN XÍCH 4.2.1. Bước xích p c - Là thông số cơ bản bộ truyền xích. - Bước xích càng lớn thì khả năng tải càng cao. Đồng thời tải trọng động, va đập và tiếng ồn cũng tăng theo, nhất là khi làm việc với vận tốc cao - Để tăng khả năng tải có thể tăng số dãy xích (xích ống con lăn) hoặc tăng chiều rộng xích (xích răng) - Bước xích được chọn theo tiêu chuẩn 4.2.2. Số răng đĩa xích - Thông thường Z 1 < Z 2 , nếu số răng nhỏ thì xích mau bị mòn (vì góc xoay bản lề lớn) và tải trọng động cũng như va đập. - Do đó, ta hạn chế số răng nhỏ nhất. Thông thường, khi v>= 2m/s. thì z min >= 19, khi v<= 2m/s. thì z min = 11…15. Trong thiết kế có thể tính theo công thức: z 1 = 29 - 2u - Để tránh tuôn xích khi xích mòn, phải hạn chế số răng lớn nhất. z max <= 100 120 (xích con lăn), z max <= 120 140 (xích răng). - Số răng đĩa xích nên lấy theo số lẻ vì khi đó mỗi răng xích sẽ lần lượt ăn khớp với tất cả các mắt xích, như vậy răng xích sẽ mòn đều hơn. 4.2.3. Đường kính vòng chia + Vòng tròn chia: đi qua tâm bản lề xích, được xác định theo công thức: π ≈ π = zp ) z sin( p d cc (4.1) (Vì π/z tương đối nhỏ nên sin(π/z)≈π/z) + Đường kính vòng ngoài đĩa xích: )]cotg(180/z[0,5pd ca += Đối với xích răng, đường kính vòng chia lớn hơn đường kính vòng đỉnh. Đường kính vòng đỉnh xác định theo công thức: )z/180(gcotpd ca = d. Khoảng cách trục a và số mắt xích x - Khoảng cách trục amin được giới hạn bởi khe hở nhỏ nhất của hai đĩa xích từ 30 50mm + Khi u <= 3 43 Chi tieát maùy Chương IV )50 .30(2/)dd(a 2a1amin ++= (4.2) + Khi u > 3: 10 )u9( 2 )dd( a 2a1a min ++ = - Sơ bộ, trong thực tế có thể chọn a = (30 50)p c (4.3) - Chiều dài xích xác định theo công thức: a4 )dd( 2 dd a2L 2 2121 − +         + π+= - Số mắt xích X : c p L X = [ ] a p)/2πz(z 2 )z(z p 2a c 2 12 21 c − + + += (4.4) Nên chọn X chẳn - Sau khi tính số mắt xích. Cần xác định lại chính xác khoảng cách trục a:               π + −       + −+ + −= 2 21 2 2121 c 2 zz 8 2 )zz( X 2 )zz( Xp25,0a (4.5) Thường giảm a một khoảng ∆a = (0,002…0,004)a để tạo độ chùng cho bộ truyền xích. 4.3. ĐỘNG HỌC TRUYỀN ĐỘNG XÍCH 4.3.1. Vận tốc và tỉ số truyền trung bình - Vận tốc trung bình bộ truyền xích: 60000 p.z.n v c = (4.6) n – số vòng quay của đĩa xích z – số răng của đĩa xích pc – bước xích - Tỉ số truyền trung bình u = n 1 / n 2 = z 2 / z 1 (4.7) Thông thường u <= 8 4.3.2. Vận tốc và tỉ số truyền tức thời 44 Chi tieát maùy Chương IV v 2 v v 1 θ θ ϕ 1 A ϖ v V’’ 1 C B v 1 - Vì xích ăn khớp với đĩa xích theo hình đa giác nên vận tốc xích và tỉ số truyền thay đổi theo thời gian - Xét điểm A : θω= θω= cosd5,0v sind5,0v 112 111 (4.8) ϕ/ω v t,s V,m/s v 2 v 1 Dễ nhận thấy rằng : θ thay đổi trong khoảng (-ϕ 1 /2, +ϕ 1 /2), vận tốc đạt giá trị max khi θ = 0 và đạt giá trị min khi θ = ±ϕ 1 /2. Như vậy vận tốc v 1 và v 2 luôn thay đổi theo chu kỳ ϕ/ω, là nguyên nhân làm tỉ số truyền tức thời u t thay đổi - Trên bánh bị dẫn : βω= βω= cosd5,0v sind5,0v 22 ' 22 ' 2 1 (4.9) Vì v 2 = v’ 2 ⇒ Tỉ số truyền tức thời: θ β =ωω= cosd cosd /u 1 2 21t 4.4. ĐỘNG LỰC HỌC BỘ TRUYỀN XÍCH 4.4.1. Lực tác dụng trong bộ truyền xích - Lực vòng F t liên hệ với lực trên nhánh căng F 1 và chùng F 2 : 45 Chi tieát maùy Chương IV t21 FFF =− (4.11) - Lực căng do ly tâm: 2 mv vqF = (4.12) q m – Khối lượng một mét xích, kg/m v – vận tốc vòng , m/s - Lực căng ban đầu do trong lượng nhánh xíxh tự do: gaqKF mf0 = (4.13) a – chiều dài đoạn xích tự do bằng khoảng cách trục g – gia tốc trọng trường K f – hệ số phụ thuộc độ võng xích K f = 6 – khi xích nằm ngang K f = 3 – khi xích nằm nghiêng < 40 0 so với phương ngang K f = 1 – khi xích thẳng đứng - v02 FFF += . Có thể lấy gần đúng: F 1 = Ft (4.14) - Lực tác dụng lên trục tmr FKF = (4.15) K m – hệ số trọng lượng xích +K m = 1,15 – Khi xích nằm ngang hoặc nghiêng < 40 0 +K m = 1 – Khi xích thẳng đứng hoặc nghiêng >= 40 0 4.4.2. Tải trọng động - Sự thay đổi có chu kỳ của vận tốc như trên là nguyên nhân thay đổi tỉ số truyền tức thời, là nguyên nhân gây tải trọng động phụ trong bộ truyền. - Vận tốc v 1 gây va đập giữa bản lề xích và răng bánh xích. 4.4.3. Động năng va đập - Tại thời điểm bản lề B vào ăn khớp, v 1 và v 1 ’’ gặp nhau gây nên va đập. Tổn thất động năng : 2 v mv5,0E = m = 10 3 q m p c – khối lượng xích tham gia va đập. v v – vận tốc va đập. )z/360(sinpnq5,0E 1 0232 m c1 +γ= (4.16) - Để tránh va dập, người ta chọn bước xích theo bảng (4.2)[1] 4.5. TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN XÍCH 4.5.1. Các dạng hỏng và chỉ tiêu tính 46 Chi tieát maùy Chương IV F F δp c d 0 1 2 Các dạng hỏng chủ yếu trong bộ truyền xích bao gồm: + Mòn bản lề + Mòn răng đĩa xích + Vỡ con lăn … 4.5.2. Tính toán xích con lăn theo độ bền mòn - Tuổi thọ xích theo độ bền mòn phụ thuộc vào khoảng cách trục,số răng z 1 , áp suất trong bản lề p, điều kiện bôi trơn … Trong đó, áp suất sinh ra trong bản lề là ảnh hưởng quan trọng nhất đối với tuổi thọ - Tính toán độ bền mòn theo p: K K ]p[]p[ A F p x 0 t =≤= (4.17) F t – lực vòng, N; 1 1 t d 2T F = ; 1 1 6 1 n P10.55,9 T = ; π = c1 1 pz d 1000 1 60000 npz K K.A ]p[ 1000 v.F P K K A]p[F 1c1 x 0 t 1 x 0t ≤=⇒ ≤⇒ Nhân cả tử và mẫu cho z 01 , n 01 K K n n z z 1000.60000 p.z.n.A]p[ P x 01 1 01 1 c01010 t ≤⇒ Đặt - 1000.60000 p.z.n.A]p[ ]P[ c01010 = - 1 01 n n n K = - 1 01 z z z K = Ta có: K K K 1 K 1 ]P[P x nz 1 ≤ 47 Chi tieát maùy Chương IV ]P[ K KKK PP x nz 1t ≤=⇒ A = d 0 b 0 –diện tích bản lề xích 1 dãy. Có thể lấy gần đúng: A=0,28pc 2 , mm 2 [p 0 ] – áp suất cho phép, tra bảng (4.3)[1] K x – hệ số xét đến số dãy xích. Nếu x = 1;2;3;4 thì tương ứng K x = 1;1,7;2,5;3 K – hệ số điều kiện sử dụng xích K = K r K a K 0 K dc K b K lv (4.18) ( Các hệ số này tham khảo trong tai liệu [1]) [P] – công suất cho phép bộ truyền một dãy có bước xích pc Kz = 25/z 1 ; Kn = n 01 / n 1 . Tra bảng 4.4[1], tìm được p c 4.5.3. Kiểm nghiệm xích theo số lần va đập trong một giây ]i[ X15 nz Xp60 pnz4 L v4 i 11 c c11 ≤=== (4.24) X – số mắt xích tính theo (4.4) Z 1 ,n 1 – số răng và số vòng quay đĩa xích bị dẫn [i] – số lần va đập cho phép. Tra bảng (4.5)[1] - Kiểm tra theo hệ số an toàn: 6 .5]S[ FFF Q S 021 =≥ ++ = (4.25) Q – tải trọng phá huỷ cho phép của xích, bảng 4.1[1] [S] – hệ số an toàn cho phép. Tra bảng (4.6)[1] 4.6. TRÌNH TỰ THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN XÍCH 1. Chọn loại xích 2. Chọn số răng xích theo công thức z 1 = 29 –2u và z 2 = uz 1 3. Tính công suất tính toán Pt, chọn bước xích p c 4. Định khoảng cách trục a, tính các đường kính đĩa xích Tính số mắt xích X theo (4.4) nên chọn X là số chẵn và kiểm tra số lần va đập xích trong một giây 5. Tính lực tác dụng lên bộ truyền (4.15) 48 . tieát maùy Chương IV CHƯƠNG 4 BỘ TRUYỀN XÍCH 4. 1. KHÁI NIỆM CHUNG 4. 1.1. Nguyên lý F 1 F 2 T 2 n 2 z 2 T 1 n 1 z 1 F 2 F 1 Bộ truyền xích thực hiện truyền. 2 21t 4. 4. ĐỘNG LỰC HỌC BỘ TRUYỀN XÍCH 4. 4.1. Lực tác dụng trong bộ truyền xích - Lực vòng F t liên hệ với lực trên nhánh căng F 1 và chùng F 2 : 45 Chi