Giáo trình Cơ ứng dụng và nguyên lý chi tiết máy (Nghề Vận hành nhà máy thủy điện)

ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH LÀO CAI TRƯỜNG CAO ĐẲNG LÀO CAI GIÁO TRÌNH CƠ ỨNG DỤNG VÀ NGUYÊN LÝ CHI TIẾT MÁY NGHỀ: VẬN HÀNH NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN TRÌNH ĐỘ: TRUNG CẤP, CAO ĐẲNG Lào Cai, năm 2017 (Lưu hành nội bộ) CÔNG BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng ngun trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm LỜI GIỚI THIỆU Hiện với phát triển khoa học công nghệ giới, nhu cầu sử dụng điện phát triển mạnh mẽ ngành Thủy điện đóng góp cho nghiệp cơng nghiệp hố, đại hố đất nước Việc biên soạn giáo trình nghề Vận hành nhà máy thủy điện nhằm đáp ứng nhu cầu giảng dạy đội ngũ giáo viên học tập học sinh nghề Vận hành nhà máy thủy điện tạo thống trình đào tạo nghề hàn, đáp ứng nhu cầu thực tế sản xuất doanh nghiệp thành phần kinh tế vấn đề cấp thiết cần thực Giáo trình Cơ kỹ ứng dụng nguyên lý chi tiết máy biên soạn theo chương trình đào tạo Trung cấp Cao đẳng nghề Vận hành nhà máy thủy điện ban hành theo định số 355/QĐ-TCĐ Ngày 21 tháng năm 2017 Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Lào Cai Nội dung biên soạn ngắn gọn, dễ hiểu Các kiến thức tồn giáo trình có mối liên hệ chặt chẽ nhằm đảm bảo tốt mục tiêu đề mơn học Nội dung giáo trình biên soạn với dung lượng 30 gồm ba chương: Chương 1: Tĩnh học Chương 2: Sức bền vật liệu Chương 3: Nguyên lý chi tiết máy truyền động Khi biên soạn giáo trình nhóm tác giả cố gắng cập nhật kiến thức có liên quan đến mơn học phù hợp với đối tượng sử dụng cố gắng gắn nội dung lý thuyết vào thực tế thường gặp sản xuất, đời sống để giáo trình có tính thực tiễn cao Trong q trình biên soạn giáo trình, cịn nhiều hạn chế mong nhận đóng góp quý bạn đọc, thầy cô giáo bạn học sinh sinh viên để giáo trình ngày hồn thiện, phục vụ tốt cho công tác giảng dạy học tập Lào cai, ngày tháng năm 2017 Tham gia biên soạn Chủ biên: Th.s Tạ Thị Hoàng Thân Thành viên: Th.s Phùng Văn Cảnh MỤC LỤC TRANG LỜI GIỚI THIỆU GIÁO TRÌNH MƠN HỌC CHƯƠNG TĨNH HỌC Các khái niệm tiên đề tĩnh học 1.1 Các khái niệm 1.2 Các tiên đề tĩnh học 10 1.3 Các liên kết 11 Hệ lực phẳng đồng quy 13 2.1 Khái niệm 13 2.2 Hợp lực hai lực đồng quy 13 2.3 Hợp lực hệ lực phẳng đồng quy 15 2.4 Điều kiện cân hệ lực phẳng đồng quy 19 Ngẫu lực 21 3.1 Mô men lực điểm 21 3.2 Ngẫu lực 23 Hệ lực phẳng 26 4.1 Khái niệm 26 4.2 Thu hệ lực phẳng tâm 26 4.3 Điều kiện cân hệ lực phẳng 29 CÂU HỎI ÔN TẬP, BÀI TẬP 30 CHƯƠNG 31 SỨC BỀN VẬT LIỆU 31 Ngoại lực - Nội lực - Ứng suất 32 1.1 Ngoại lực 32 1.2 Nội lực 33 1.3 Ứng suất 34 1.4 Các thành phần nội lực mặt cắt ngang 35 Kéo nén 36 2.1 Khái niệm kéo nén 36 2.2 Tính tốn kéo nén 40 Cắt – dập 41 3.1 Cắt 41 3.2 Dập 42 Xoắn túy 44 4.1 Khái niệm xoắn 44 4.2 Tính tốn xoắn 48 Uốn phẳng 49 5.1 Khái niệm uốn 49 5.2 Tính tốn uốn 54 CÂU HỎI ÔN TẬP, BÀI TẬP 58 CHƯƠNG NGUYÊN LÝ CHI TIẾT MÁY 60 Cơ cấu đai truyền 60 1.1 Khái niệm 60 1.2 Tỷ số truyền động 62 1.3 Ứng dụng 62 Cơ cấu bánh vít trục vít 63 2.1 Khái niệm 63 2.2 Tỷ số truyền động 65 2.3 Ứng dụng 65 Cơ cấu bánh 66 3.1 Khái niệm 66 3.2 Tỷ số truyền 68 3.3 Ứng dụng 70 Trục- Ổ trục 70 4.1 Trục 70 4.2 Ổ trục 72 CÂU HỎI ÔN TẬP, BÀI TẬP 73 TÀI LIỆU THAM KHẢO 74 GIÁO TRÌNH MƠN HỌC Tên mơn học: Cơ ứng dụng Nguyên lý chi tiết máy Mã số môn học: MH 08 Thời gian môn học: 60 (Lý thuyết: 30giờ; Bài tập: 27giờ; Kiểm tra: 3giờ) Vị trí, tính chất, ý nghĩa vai trị mơn học - Vị trí: Mơn học bố trí trước mơn học, mơ-đun chun mơn bắt buộc - Tính chất: Là mơn học lý thuyết sở thuộc môn học, mô đun đào tạo nghề bắt buộc - Ý nghĩa vai trị mơn học: môn học cung cấp cho người học kiến thức học lý thuyết, sức bền vật liệu chi tiết máy để giúp người học có sở để tiếp thu kiến thức chuyên môn liên quan học mô đun chuyên ngành Mục tiêu môn học - Về kiến thức + Phân tích tải trọng phản lực liên kết, kiến thức khái niệm, cách biểu diễn lực, tiên đề, loại liên kết hệ lực, phương pháp hợp lực, mômen lực ngẫu lực + Trình bày khái niệm kéo nén, xoắn, uốn nguyên lý hoạt động cấu truyền động để giải thích số cấu làm việc máy thông dụng - Về kỹ + Tính lực tác dụng phản lực liên kết, mômen lực điểm ngẫu lực, giải toán hệ lực đồng quy, hệ lực phẳng mô men + Tính tải trọng phản lực liên kết, ứng suất, kích thước mặt cắt chịu kéo – nén, trục chịu xoắn, dầm chịu uốn trạng thái nguy hiểm trạng thái an toàn vật liệu + Chọn cấu truyền động bánh răng, cấu bánh vít trục vít, truyền đai thông dụng, trục ổ trục để áp dụng cho trường hợp truyền động thực tế - Về lực tự chủ trách nhiệm + Rèn luyện tính kỷ luật, kiên trì, cẩn thận, nghiêm túc, chủ động tích cực sáng tạo học tập CHƯƠNG TĨNH HỌC Giới thiệu: Để có kiến thức lực, tiên đề tĩnh học, cách tính lực mơ men người học phải có kiến thức học lý thuyết Trong chương trang bị cho người học kiến thức tiên đề tĩnh học, cách tính lực, hệ lực, phản lực, mơ men Mục tiêu: - Trình bày khái niệm, cách biểu diễn lực, tiên đề tĩnh học, loại liên kết - Phân tích lực tác dụng phản lực liên kết, phương pháp hợp lực đồng quy, mômen lực điểm ngẫu lực - Tính lực tác dụng phản lực liên kết, mômen lực điểm ngẫu lực - Tính lực phương pháp đa giác, phương pháp chiếu lực để giải toán hệ lực đồng quy, hệ lực phẳng - Lập phương trình tính tốn hệ lực tác dụng mơ men Nội dung chính: Các khái niệm tiên đề tĩnh học 1.1 Các khái niệm 1.1.1 Lực 1.1.1.1 Khái niệm lực Lực tác động tương hỗ vật mà kết làm thay đổi trạng thái động học hình dáng hình học vật Lực đặc trương yếu tố: - Điểm đặt lực: Là điểm mà vật nhận tác dụng từ vật khác - Phương chiều lực: Là phương chiều chuyển động chất điểm (vật có kích thước vô bé ) từ trang thái yên nghỉ tác dụng học - Cường độ lực: Là số đo mạnh hay yếu tương tác học Hình 1.1 Biểu diễn lực Đơn vị lực: NiuTơn (N); Bội số: Kilô NiuTơn (1KN = 103N); Mega NiuTơn (1MN = 106N) Mơ hình tốn  học lực vectơ kí hiệu: F (hình 1.1) 1.1.1.2 Hệ lực - Hai lực trực đối: Là hai lực đường tác dụng, trị số ngược chiều Hình 1.2 Hai lực trực đối - Hệ lực: Là tập hợp nhiều lực tác dụng lên vật    Ký hiệu: ( F1 , F , , F n ) Hình 1.3 Hệ lực - Hệ lực tương đương: Hai hệ lực gọi tương đương chúng có tác dụng học lên vật rắn    ⃗ 1,  ⃗ 2, …,  ⃗ n)  ( F1 , F , , F n ) Ký hiệu : ( Hình 1.4 Hệ lực tương đương - Hợp hệ lực: Là lực tương đương với tác dụng hệ lực ( Hình 1.5)     Ký hiệu: ( F1 , F , , F n )  R Hình 1.5 Hợp hệ lực - Hệ lực cân bằng: Là hệ lực tác dụng lên vật rắn không làm thay đổi trạng thái động học vật, vật nằm yên nằm yên mãi, vật chuyển động chuyển động đều, hay nói cách khác tác dụng hệ lực tương đương với không Ký hiệu:    ( F1 , F , , F n )  1.1.1.3 Phân tích lực Hình 1.6 Hệ lực cân a Vật tự vật bị liên kết - Vật tự do: Là vật chuyển động tuỳ ý theo phương không gian mà không bị vật cản trở - Vật bị liên kết (Vật không tự do): Là vật nhiều phương chuyển động bị cản trở Ví dụ: Quyển sách đặt mặt bàn vật không tự b Liên kết phản lực liên kết - Liên kết: Là điều kiện cản trở chuyển động vật Vật gây cản trở chuyển động vật khảo sát gọi vật gây liên kết Ví dụ: Quyển sách đặt mặt bàn sách vật khảo sát hay vật bị liên kết, mặt bàn vật gây liên kết (Hình 1.7)  F : Lực tác dụng  N : Phản lực Hình 1.7 Vật khảo sát vật gây liên kết - Phản lực liên kết: Vật bị liên kết hay vật bị khảo sát tác dụng lên vật gây liên kết lực gọi lực tác dụng Theo tiên đề tương tác, vật gây liên kết tác dụng lên vật khảo sát lực, lực gọi phản lực liên kết c Giải phóng liên kết Khi khảo sát vật rắn, ta phải tách vật rắn khỏi liên kết xác định hệ lực tác dụng lên vật rắn Hệ lực tác dụng gồm lực cho phản lực Việc đặt lực cho lên vật khảo sát thường khơng khó khăn, vấn đề quan trọng đặt phản lực cho đầy đủ Để thực điều ta thay liên kết phản lực liên kết tương ứng, cơng việc gọi giải phóng liên kết Sau giải phóng liên kết, vật khảo sát coi vật tự cân tác dụng hệ lực gồm lực cho phản lực Ví dụ: Thanh BD đặt máng hình 1.8a Sau giải phóng liên kết (hình 1.8b) hệ lực tác dụng vào BD (     P, N A , N B , NC ) P lực tác dụng, cịn lại phản lực Hình 1.8 Giải phóng liên kết 1.2 Các tiên đề tĩnh học 1.2.1 Tiên đề (hai lực cân ) Điều kiện cần đủ để hai lực tác dụng lên vật rắn cân chúng phải trực đối Hình 1.9 Hai lực cân 1.2.2 Tiên đề ( Thêm bớt hai lực cân ) Tác dụng hệ lực lên vật rắn không thay đổi ta thêm vào (hay bớt đi) hai lực cân Hình 1.10 Thêm bớt hai lực cân Hệ quả: Tác dụng lực lên vật rắn không thay đổi ta trượt lực đường tác dụng 10 CHƯƠNG CÁC CHI TIẾT MÁY TRUYỀN ĐỘNG Giới thiệu: Để có kiến thức cấu máy người học phải biết nguyên lý truyền động, tỉ số truyền phạm vi ứng dụng số chi tiết máy truyền động Trong chương cung cấp cho người học kiến thức cơ cấu đai truyền, cấu bánh vít trục vít, cấu bánh ma sát, cấu bánh Mục tiêu: - Trình bày khái niệm, nguyên lý làm việc truyền bánh răng, truyền đai, truyền bánh vít - trục vít, truyền bánh ma sát - Xác định tỷ số truyền động truyền - Giải thích ứng dụng cấu - Rèn luyện tính kiên trì, cẩn thận, nghiêm túc, chủ động tích cực sáng tạo học tập Nội dung chương: Cơ cấu đai truyền 1.1 Khái niệm 1.1.1 Khái niệm Cơ cấu đai truyền dùng để truyền chuyển động quay hai trục đặt cách xa Truyền động đai làm việc dựa nguyên tắc nhờ vào lực ma sát dây đai với bánh đai mà chuyển động từ bánh đai dẫn tới bánh đai bị dẫn Vì đai khâu mềm, sau thời gian làm việc bị dẫn cần có biện pháp căng đai để khắc phục Truyền động đai dùng để truyền chuyển động quay trục nhờ lực ma sát dây đai bánh đai Khi bánh đai dẫn quay dây đai truyền động làm bánh bị dẫn quay theo Hình 3.1 Bộ truyền đai thơng thường 60 Hình 3.2 Bộ truyền đai chéo nửa chéo 1.1.2 Các dạng truyền động đai Dựa vào vị trí truyền động chia dạng truyền động đai sau - Truyền động hai trục song song với - Truyền động chéo: dùng để truyền chuyển động hai trục quay ngược chiều - Truyền động nửa chéo: dùng để truyền chuyển động hai trục chéo góc 900 - Truyền động vng góc dùng để truyền chuyển động hai trục cắt 1.1.3 Phân loại đai * Theo hình dáng tiết diện đai - Đai phẳng (đai dẹt) có tiết diện ngang hình chữ nhật - Đai thang: có tiết diện ngang hình thang - Đai trịn: có tiết diện ngang hình trịn - Đai hình lược: đai gồm nhiều đai thang kết hợp lại - Đai Hình 3.3 Bộ truyền đai dẹt, đai thang, đai trịn 61 Hình 3.4 Bộ truyền đai hình lược, đai 1.2 Tỷ số truyền động Trong truyền động có tượng trượt trơn nên tỷ số truyền truyền đai không ổn định nên xác định tỷ số truyền xác ta phải tính hệ số trượt () i1.2  n1 w1 D2   (3-1) n2 w2 D1 (1   ) Trong đó: D1, D2 bán kính bánh đai dẫn bánh đai bị dẫn n1, n2 tốc độ quay bánh đai dẫn bánh đai bị dẫn w1, w2 gia tốc góc  hệ số trượt tính tốn thường chọn  = 0,010,02 Hiện tượng trượt trơn có hai loại: trượt trơn đàn hồi gặp tải, trượt trơn đai bị mòn 1.3 Ứng dụng 1.3.1 Ưu điểm - Kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, giá thành rẻ - Truyền động mềm dẻo, giảm rung động tải trọng va đập - Vận hành êm, không ồn (khi mối nối đai thực tốt) - Do có tượng trượt đai với bánh đai nên tải đột ngột không làm hỏng chi tiết truyền - Đối với truyền tốc độ thấp trung bình, độ xác lắp ráp thấp - Có thể truyền động trục cách xa nhau, trục bố trí thích hợp khơng gian 1.3.2 Nhược điểm - Kích thước cồng kềnh truyền cơng suất lớn - Do có tượng trượt đai nên khơng đảm bảo xác tỷ số truyền Do phải có lực căng đai đầu nên áp lực lên trục gối đỡ tăng lên so với truyền động bánh - Không thể sử dụng nơi an tồn tính nhiễm điện đai 62 - Khi bị dầu mỡ dính vào dây đai giảm khả làm việc tuổi thọ 1.3.3 Phạm vi sử dụng Lợi dụng ưu điểm truyền động êm, dễ bảo quản truyền chuyển động với khoảng cách lớn cấu truyền động đai dùng phổ biến máy dân dụng, máy xây dựng, ngồi cịn dùng máy cơng cụ, máy động lực… tỷ số truyền đạt tới i = 1.3.4 Cách bảo quản - Sau chạy máy song để dây đai trạng thái trùng - Đai bánh đai trước lúc vận hành cần lau bụi bẩn, dùng nước xà phòng ấm rửa - Phải đảm bảo lực căng đủ sức truyền tải, trục hai bánh đai song song với nhau, bánh đai không bị lệch tâm quay - Không để dầu mỡ rơi vào làm hỏng đai Phải che chắn an toàn truyền đai có tải trọng lớn tốc độ nhanh Cơ cấu bánh vít trục vít 2.1 Khái niệm 2.1.1 Khái niệm truyền bánh vít trục vít Bộ truyền bánh vít trục vít thường dùng truyền chuyển động hai trục vng góc với khơng gian (hình 3.5), chéo Bộ truyền bánh vít trục vít có hai phận chính: - Trục vít dẫn 1, có đường kính d1, trục vít thường làm liền với trục dẫn I, quay với số vịng quay n1, cơng suất truyền động P1, mô men xoắn lên trục T1 - Bánh vít bị dẫn 2, có đường kính d2, lắp trục bị dẫn II, quay với ố vòng quay n2, công suất truyền động P2, mô men xoắn trục T2 - Trên trục vít có đường ren (cũng gọi trục vít), bánh vít có tương tự bánh Khi truyền động ren trục vít ăn khớp với bánh vít, tương tự truyền bánh Hình 3.5 Bộ truyền trục vít - bánh vít Nguyên tắc làm việc truyền bánh vít trục vít tóm tắt nhu sau: Trục I quay với số vịng quay n1, ren trục vít ăn khớp với bánh vít, đẩy bánh vít chuyển động, làm bánh vít quay, kéo theo trục II quay với số vòng n2 63 Tuy truyền chuyển động ăn khớp, vận tốc hai điểm tiếp xúc có phương vng góc với nhau, nên truyền trục vít có vận tốc trượt lớn (Hình 3.6) hiệu suất truyền động truyền thấp Đặc biệt, sử dụng bánh vít dẫn, hiệu suất truyền nhỏ 0,5 Do thực tế khơng sử dụng truyền bánh vít trục vít dẫn động Trục vít gia cơng máy Hình 3.6 Vận tốc trượt truyền trục vít tiện ren, dao tiện có lưỡi cắt thẳng, tương tự cắt ren bu lơng Bánh vít gia công dao phay lăn máy phay Dao gia cơng có hình dạng kích thước tương tự trúc vít ăn khớp với bánh vít Dao cắt khác trục vít chỗ: dao có lưỡi cắt, ren dao cao ren trục vít để tạo khe hở chân cho truyền trục vít - bánh vít Như bánh vít (có mơ đun số z) sử dụng thực tế, cần có dao để gia công 2.1.2 Phân loại truyền bánh vít trục vít Tuỳ theo hình dạng trục vít, biên dạng ren trục vít, người ta chia truyền bánh vít trục vít thành loại sau: - Bộ truyền trục vít trụ: trục vít có dạng hình trụ tròn xoay, đường sinh thẳng Trong thực tế, chủ yếu dùng truyền trục vít trụ, gọi tắt truyền trục vít (Hình 3.7) Hình 3.7 Trục vít trụ - Bộ truyền trục vít Clơbơit, trục vít hình trụ trịn, đường sinh cung trịn, loại cịn gọi truyền trục vít lõm (hình 3.8) Hình 3.8 Trục vít lõm - Bộ truyền trục vít Acsimet: mặt phẳng chứa đường tâm trục vít biên dạng ren đoạn thẳng Trong mặt phẳng vng góc với đường tâm trục vít viên dạng ren đường xoắn Acsimet Trục vít Acsimet, cắt ren thực máy tiện thông thường, dao tiện có lưỡi cắt thẳng gá gang tâm máy Nếu cần mài phải dùng đá có biên dạng phù hợp với dạng ren, gia cơng khó đạt độ xác cao đắt tiền Đo loại truyền thường dùng trục vít có độ rắn mặt có HB < 350 Loại dùng nhiều thực tế 64 - Bộ truyền trục vít thân khai: mặt phẳng tiếp tuyến với mặt trụ sở biên dạng ren đoạn thẳng Trong mặt phẳng vng góc với đường tâm trục vít, biên dạng ren phần đường thân khai vòng tròn, tương tự bánh Trục vít thân khai cắt ren máy tiện, phải gá dao cao tâm, soa cho mặt trước dao tiếp tuyến với mặt trụ sở ren Có thể mài ren đá mài dẹt thông thường, đạt độ xác cao Bộ truyền dùng yêu cầu trục vít có độ rắn bề mặt cao, BH > 350 - Bộ truyền trục vít Cơnvơlút: mặt phẳng vng góc với phương ren, biên dạng ren đoạn thẳng Khi cắt ren máy tiện, phải gá dao nghiêng cho trục dao trùng với phương ren Khi mài loại trục vít phải dùng đá mài có biên dạng đặc biệt Loại trục vít Cơnvơlút dùng 2.2 Tỷ số truyền động i n1 Z  n2 Z (3-2) Trong đó: n1, n2 tốc độ quay trục vít bánh vít, đơn vị v/p’ Z1, Z2 số mối ren trục vít số bánh vít Z1 có giá trị nhỏ Z2 có giá trị lớn (Z2=80 truyền tải trọng nhỏ tới Z2= 120) 2.3 Ứng dụng 2.3.1 Ưu điểm - Tỷ số truyền lớn mà kích thước truyền lại nhỏ gọn - Làm việc êm, không gây tiếng ồn - Có khả tự hãm - Đây đặc điểm quan trọng ngành máy nâng, máy xây dựng 2.3.2 Nhược điểm - Hiệu số thấp (do tổn thất công suất masat lớn) - Phát nhiều nhiệt (do masat lớn) - Vật liệu làm cho bánh vít thường phải có tính giảm masat tốt nên đắt tiền - Chế tạo lắp ráp đòi hỏi độ xác cao 65 2.3.3 Phạm vi sử dụng - Do hiệu suất thấp nên thường dùng trường hợp công suất nhỏ vừa không lớn (không 50 –60 Kw) - Tỷ số truyền i = 2060 (đơi đạt tới 100) truyền tải tọng i  300 để truyền chuyển động cấu phân độ, dụng cụ đếm v v - Bộ truyền kín (hộp giảm tốc) thường dùng máy công cụ, máy nâng chuyển… truyên hở thường dùng cấu tay quay máy không quan trọng Cơ cấu bánh 3.1 Khái niệm Cơ cấu bánh dùng để truyền chuyển động quay trục nhờ ăn khớp hai khâu có răng, khâu có gọi bánh Bánh có hai loại chủ yếu: - Bánh trụ dùng để truyền chuyển động quay hai trục song song - Bánh côn dùng để truyền chuyển động hai trục chéo (thường vng góc với nhau) Cơ cấu bánh đơn giản gồm cặp bánh ghép cố định hai trục, nhờ ăn khớp hai bánh nên trục dẫn I quay làm cho trục bị dẫn II quay theo O2 II II II I I I Z2 O1 Z1 a) b) c) Hình 3.10 Lược đồ hệ bánh thường Hình 3.10 lược đồ cấu bánh trụ ăn khớp ngồi Trong hình 4.10a lược đồ cấu bánh trụ thẳng hình 3.10b lược đồ bánh trụ nghiêng, hình 3.10c lược đồ bánh trụ chữ V Khi hai bánh ăn khớp làm cho hai trục quay ngược chiều Hình 3.11 lược đồ cấu bánh trụ ăn khớp Hai bánh ăn khớp làm cho hai trục quay chiều 66 O2 II II I I O1 II Z2 Z1 Hình 3.11 Lược đồ cấu bánh trụ ăn khớp Hình 3.12 lược đồ cấu bánh răng thẳng (Hình 3.12a), nghiêng (Hình 3.12b) xoắn (Hình 3.12c) O2 I II Z1 Z2 II II I a) I b) I c) Hình 3.12 Lược đồ cấu bánh răng thẳng Cơ cấu bánh đơn giản nói gồm ba khâu, khâu dẫn bánh có số Z1 lắp cố định (đánh dấu trục) trục I khâu bị dẫn bánh có số Z2 lắp cố định trục II, khâu cịn lại giá (Trên hình vẽ khơng biểu diễn khâu giá) Do x Wx Di Mỗi khoảng trống hai rãnh răng, hai cạnh bên hai đoạn cong (thường đường thân khai) gọi biến dạng Chiều cao giới hạn vòng đỉnh D e, chiều sâu giới hạn vòng chân Di Sx De Trong bánh trụ thẳng (Hình 3.13) Hình 3.13 Bánh trụ thẳng Cung hai biến dạng phía hai liền kề gọi bước t x, Sx chiều dày răng, Wx chiều rộng rãnh 67 Vịng trịn chiều dày S x chiều rộng rãnh W X gọi vòng chia Do, lược đồ bánh biểu diễn vòng chia Vật liệu chế tạo bánh đòi hỏi mặt ngồi phải cứng để chống mài mịn, phần lõi thân bánh phải dẻo dai để chống uốn va chạm Vì hầu hết bánh truyền động kín (ở hộp số, hộp giảm tốc…) chế tạo thép tơi mặt ngồi, bánh truyền động hở chế tạo gang xám Để giảm bớt ma sát ăn khớp phải dùng dầu mỡ để bôi trơn mặt Khi truyền động hở, bánh bôi trơn mỡ Sơliđơn Khi truyền động kín, bánh bơi trơn dầu công nghiệp 20, CN 30… 3.2 Tỷ số truyền * Tỷ số truyền cặp bánh Tỷ số tốc độ trục dẫn trục bị bẫn cặp bánh gọi tỷ số truyền i12 = n1 ω1 Z   n ω2 Z1 (3-3) Trong đó: i12: Là tỷ số truyền từ trục dẫn I đến trục bị dẫn II lấy dấu + ăn khớp trong, lấy dấu - ăn khớp 1, 2 : Là tốc độ góc bánh n1, n2 : Là số vòng quay phút bánh 1, Z1, Z2 : Là số bánh Truyền động cặp bánh đạt tỷ số truyền định tỷ số khơng thể q lớn Vì thường dùng hệ thống cặp bánh truyền động cho đạt tỷ số truyền lớn đồng thời đạt nhiều tỷ số truyền khác * Tỷ số truyền hệ bánh thường: Hệ bánh thường hệ bánh mà tất bánh quay quanh trục cố định Z2 Z3 Z2 Z1 I Z3 III II Z4 IV Hình 3.14 Lược đồ hệ bánh thường 68 Hình 3.14 lược đồ hệ bánh thường gồm ba cặp bánh Z 1Z2; Z2'Z3 Z3'Z4 truyền động từ trục dẫn I đến trục bị dẫn IV qua trục trung gian II III Tỷ số truyền hệ bánh thường tỷ số tốc độ góc trục dẫn I trục bị dẫn IV I14 = n1 ω1  n ω4 Trong đó: Tỷ số truyền cặp bánh là: i12 = n1 Z  n2 Z1 i34 = n3 Z  n4 Z3 ; i23 = n2 Z  3; n3 Z2 Nhân tỷ số truyền với nhau: i12.i23.i34 = n1 n n n1   i 14 n2 n3 n4 n4 Tức i14 = i12.i23.i34= n ω1  n ω4  Z   Z3   Z   .  .  Z Z ' Z'     Hay i14 =   Viết tổng quát cho hệ bánh thường có số bánh từ đến k là: i1k= i12.i23…i(k-1)k Hay i1k = (-1)m (3-4) Z Z3 Z k (3-5) Z1 Z' Z' k 1 Khi áp dụng công thức (3-5) cần ý: - m số cặp bánh ăn khớp ngồi Nếu hệ số có tổng số cặp bánh n, số cặp ăn khớp p m = n - p - Trường hợp hệ bánh số m cơng thức khơng Khi ta phải phải xét dấu cụ thể cho trục hình vẽ phương pháp quy ước hình 3.15 II I a) II I b) Hình 3.15 Lược đồ hệ bánh côn 69 3.3 Ứng dụng Cơ cấu bánh sử dụng phổ biến nhiều thiết bị máy móc vì: - Truyền động xác - Thực tỷ số truyền lớn đạt nhiều tỷ số truyền khác - Có thể thay đổi chiều quay trục bị dẫn 3.3.1 Ưu nhược điểm cấu bánh So với cấu truyền động khác cấu có nhiều ưu điểm bật - Gọn nhẹ, chiếm chỗ ít, khả truyền tải lớn - Hiệu suất truyền động cao, tỷ số truyền cố định - Tuổi thọ cao, làm việc chắn - Dễ bảo quản thay Tuy nhiên cấu bánh có nhược điểm sau: - Địi hỏi chế tạo xác - Có nhiều tiếng ồn vận tốc lớn - Chịu va đập 3.3.2 Các dạng hỏng, nguyên nhân cách khắc phục Trong trình sử dụng bánh thường gặp dạng hư hỏng sau: - Mặt bị chóc mảng, chế tạo lắp ghép thiếu xác, độ tiếp xúc hai mặt nhỏ nên khơng đủ sức chịu đựng, dính vào nhau, rơi tróc mảng - Răng bị sứt mẻ thường trục cong lắp ghép không đảm bảo độ song song hai trục nên ứng suất tập trung phía khiến bị sứt mẻ - Răng bị mịn bơi trơn sử dụng lâu ngày Để tránh hư hỏng nói cần thực chế độ sử dụng bảo quản hợp lý - Đảm bảo độ xác khoảng cách tâm, độ song song vng góc trục, khe hở cạnh độ tiếp xúc mặt - Thực chế độ bôi trơn loại dầu mỡ,tránh bụi bặm mạt bẩn lẫn vào Trục- Ổ trục 4.1 Trục 4.1.1 Khái niệm phân loại a Khái niệm Trục tiết máy có nhiệm vụ đỡ tiết máy quay nó, nhiều trường hợp trục truyền mơmen xoắn b Phân loại 70 Theo điều kiện làm việc chia ra: Trục tâm trục truyền + Trục tâm: Là trục đỡ chi tiết máy quay mà không truyền mô men xoắn Chia thành loại: trục tâm quay (Hình 3.16a) khơng quay (Hình 3.16b) Ví dụ: trục xe goòng, trục mang bánh toa xe hoả, trục xe bò, Điều kiện làm việc loại trục chủ yếu chịu uốn + Trục truyền: Là trục vừa đỡ chi tiết máy quay vừa truyền mơ men xoắn Ví dụ: Trục truyền lực, trục truyền hộp giảm tốc, Điều kiện làm việc loại trục chủ yếu chịu uốn xoắn đồng thời, ngồi cịn chịu lực dọc trục Theo hình dáng đường tâm chia ra: Có loại + Trục thẳng: Là trục trục có đường tâm nằm đường thẳng (Hình 3.16c,d) + Trục khuỷu: Là trục có đường tâm khơng đường thẳng (Hình 3.16e) Theo cấu tạo chia ra: trục đặc, trục rỗng, trục trơn trục có bậc Hình 3.16 Lược đồ loại trục 4.1.2 Các dạng hỏng trục biện pháp tăng sức bền trục + Các dạng hỏng trục - Trục bị gẫy mỏi bị tải Khi trục làm việc tác dụng tải trọng, ứng suất phát sinh trục thường xuyên thay đổi, sau thời gian làm việc xuất vết nứt tế vi mỏi, từ chỗ tập trung ứng suất rãnh then, lỗ khoan, tiết diện chuyển tiếp v.v , vết nứt phát triển dần đến lúc làm cho trục gẫy- gọi trục bị gẫy mỏi - Trục bị biến dạng uốn xoắn Nếu trục không đủ độ cứng máy làm việc tải dẫn tới trục bị biến dạng - Trục bị mòn ma sát phần ngõng trục lắp với ổ trượt + Các biện pháp làm tăng sức bền trục 71 - Tạo góc lượn nơi có kích thước thay đổi vai, gờ Để giảm tập trung ứng suất - Bề mặt gia cơng nhẵn cần lắp ghép xác tránh xuất vết nứt bề mặt - Chọn vật liệu chế độ nhiệt luyện trục thích hợp - Không để trục làm việc chế độ tải 4.2 Ổ trục 4.2.1 Ổ trượt T a Khái niệm T T Ổ trượt ổ trục có ma sát ổ ma sát trượt bề mặt làm việc ổ mặt trụ (Hình 3.17a) mặt phẳng (Hình 3.17b) mặt cầu (Hình 3.17c) M M M b) Hình 3.17 Ổ trục a) c) b Phân loại kết cấu ổ trượt Ổ trượt gồm loại: + Ổ nguyên ổ lỗ liền vào thân máy có ống lót họặc khơng + Ổ ghép ổ gồm có thân (1), nắp (2) ống lót ổ (3), ổ ghép vào thân máy băng bu lông (4) Nắp thân ghép với nhâu bulơng vít cấy (6) (Hình 3.23a) + Ổ tự lựa ổ trượt có cấu tạo cho phép đường tâm trục thay đổi góc + Ống lót ổ ống thay được, trực tiếp bao quanh ngõng trục (Hình 3.23b) ống lót ổ cố định vào thân ổ (Hình 3.23b) a) b) Hình 3.18 Ổ ghép 72 4.2.2 Ổ lăn a Khái niệm Ổ lăn ổ trục đảm bảo cho trục quay ổ lăn (Hình 3.24) b Phân loại kết cấu ổ lăn Có nhiều cách phân loại ổ lăn - Theo dạng lăn có: ổ bi, ổ đũa, ổ kim - Theo khả chịu tải: + Ổ đỡ: chịu lực hướng tâm + Ổ chặn: chịu lực dọc chục + Ổ đỡ chặn: chịu hai lực dọc trục lực hướng tâm Hình 3.24 Ổ lăn - Theo khả tự lựa: có ổ tự lựa khơng tự lựa - Theo dãy số dãy lăn: dãy-4 dãy Kết cấu ổ lăn thường gồm phận: vịng 1, vịng ngồi 2, lăn vịng cách CÂU HỎI ƠN TẬP, BÀI TẬP Nêu khái niệm, tỉ số truyền, ưu nhược điểm cách bảo quản truyền động đai Nêu khái niệm, tỉ số truyền ưu nhược điểm phạm vi sử dụng cấu bánh vít – trục vít Nêu khái niệm, tỷ số truyền, dạng hỏng, phạm vị sử dụng cấu bánh Trình bày điều kiện làm việc ổ lăn? Vì ổ lăn sử dụng rộng rãi ổ trượt? Khi sử dụng ổ lăn cần có ý gì? Cho hộp giảm tốc ba cấp có lược đồ hình vẽ Hãy tính tỉ số truyền hộp, số vòng quay phút trục bị dẫn, biết n1 = 1450vg/ph Z1= 18 , Z2= 45, Z’2= 25 , Z3= 50, Z’3= 22, Z4= 66 Z2 Z3 Z2 Z1 I Z3 II III 73 Z4 IV TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Phùng Văn Hồng; Nguyễn Đức Lợi; Giáo trình kỹ thuật, NXB Lao động - Xã hội, 2005 [2] Đỗ Sanh; Giáo trình kỹ thuật; NXB GD; 2011 [3] Vụ THCN Dạy nghề - Bộ Giáo dục đào tạo; Cơ học ứng dụng; NXB GD; 2002 [4] Lê Viết Giản, Phan Kỳ Phùng; Sức bền vật liệu, tập 1; NXB Giáo dục; 1997 [5] Lê Quang Minh, Nguyễn Văn Vượng, Sức bền vật liệu, tập 1,2,3 ; NXB Đại học Giáo dục chuyên nghiệp; 1997,1998; NXB Giáo dục; 1997 [6] Lê Ngọc Hồng; Sức bền vật liệu; NXB Khoa học kỹ thuật; 2000 [7] Nguyễn Văn Yến; Chi tiết máy; NXB Giao thông vận tải; 2005 74 ... đề cấp thiết cần thực Giáo trình Cơ kỹ ứng dụng nguyên lý chi tiết máy biên soạn theo chương trình đào tạo Trung cấp Cao đẳng nghề Vận hành nhà máy thủy điện ban hành theo định số 355/QĐ-TCĐ Ngày... ngũ giáo viên học tập học sinh nghề Vận hành nhà máy thủy điện tạo thống trình đào tạo nghề hàn, đáp ứng nhu cầu thực tế sản xuất doanh nghiệp thành phần kinh tế vấn đề cấp thiết cần thực Giáo trình. .. giới, nhu cầu sử dụng điện phát triển mạnh mẽ ngành Thủy điện đóng góp cho nghiệp cơng nghiệp hoá, đại hoá đất nước Việc biên soạn giáo trình nghề Vận hành nhà máy thủy điện nhằm đáp ứng nhu cầu giảng