Bộ Truyền Đai Răng

Chương 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG GIỮ XE ĐẠP NGẦM

2.4 Bộ Truyền Đai Răng

Đai răng, là một dạng biến thể của bộ truyền đai. Dây đai có hình dạng gần giống nhƣ thanh răng, bánh đai có răng gần giống nhƣ bánh răng. Bộ truyền đai răng làm việc theo nguyên tắc ăn khớp là chính, ma sát là phụ, lực căng trên đai khá nhỏ

Hình 2.16 Hình mô tả ăn khớp của đai răng.

Cấu tạo của đai răng bao gồm các sợi thép bện chịu tải, nền và răng bằng cao su hoặc chất dẻo.

Thông số cơ bản của đai răng là mô đun m, mô đun đƣợc tiêu chuẩn hóa, gía trị tiêu chuẩn của m: 1 ; 1,5 ; 2 ; 3 ; 4 ; 5 ; 7 ; 10 mm. Dây đai răng đƣợc chế tạo thành vòng kín. Giá trị tiêu chuẩn của chiều dài đai tương tự như đai hình thang.

Hình 2.17 Bảng thông số của bộ truyền đai răng

Vật liệu chế tạo đai là vải cao su. Gồm lớp sợi xếp hoặc lớp sợi bện chịu kéo, lớp vải bọc quanh phía ngoài đai, lớp cao su chịu nén và tăng ma sát. Đai thang làm việc theo hai mặt bên.

Hình dạng và diện tích tiết diện đai thang đƣợc tiêu chuẩn hóa. TCVN 2332-78 quy định 6 loại đai thang thường Z, O, A, B, C, D. TCVN 3210-79 quy định 3 loại đai thang hẹp SPZ, SPA, SPB.

2.4.2 Ƣu nhƣợc điểm của truyền động đai a) Ƣu điểm:

- Cấu tạo đơn giản, dễ chế tạo, giá thành rẻ.

- Truyền động êm dịu.

- Do có sự trƣợt giữa dây đai với bánh đai cho nên khi quá tải đột ngột cũng không gây ra hƣ hỏng các chi tiết của bộ truyền.

- Nhờ vào tính chất đàn hồi của đai, biên độ dao động của cơ cấu, do tải trọng thay đổi sinh ra, không lớn.

- Có thể truyền động giữa các trục xa nhau và giữa các trục đƣợc bố trí thích hợp trong không gian.

b) Nhƣợc điểm:

- Kích thước cồng kềnh, nhất là khi truyền công suất lớn.

- Do có trƣợt đai nên không đảm bảo đƣợc độ chính xác về tỷ số truyền.

- Do phải có lực căng đai ban đầu tạo nên áp lực phụ trên trục và gối đỡ.

- Dây đai dễ bị nhiễm điện và không chịu được môi trường có dầu, mỡ.

c) Phạm vi sử dụng:

- Công suất truyền có thể đạt tới 1500 kW; phổ biến trong phạm vi từ 0,3 – 50kW, vận tốc dây đai có thể đạt tới 30 m/s; tỷ số truyền i  6.

2.4.3 Các dạng hỏng của bộ truyền đai

Trong quá trình làm việc bộ truyền đai có thể bị hỏng ở các dạng sau:

- Trƣợt trơn, bánh đai dẫn quay, bánh bị dẫn và dây đai dừng lại, dây đai bị mòn cục bộ.

- Đứt dây đai, dây đai bị tách rời ra không làm việc đƣợc nữa, có thể gây nguy hiểm cho người và thiết bị xung quanh. Đai thường bị đứt do mỏi.

- Mòn dây đai, do có trƣợt đàn hồi, trƣợt trơn từng phần, nên dây đai bị mòn rất nhanh. Một lớp vật liệu trên mặt đai mất đi, làm giảm ma sát, dẫn đến

trƣợt trơn. Làm giảm tiết diện đai, dẫn đến đứt đai.

- Nhão dây đai, sau một thời gian dài chịu kéo, dây đai bị biến dạng dƣ, giãn dài thêm một đoạn; làm giảm lực căng, tăng sự trƣợt, làm giảm tiết diện đai, đai dễ bị đứt.

- Mòn và vỡ bánh đai, bánh đai mòn chậm hơn dây đai. Khi bánh đai mòn quá giá trị cho phép bộ truyền làm việc không tốt nữa. Bánh đai làm bằng vật liệu giòn, có thể bị vỡ do va đập và rung động trong quá trình làm việc

2.4.4 Tính toán bộ truyền đai răng

Hình 2.18 Mặt cắt ngang đai

1- Chọn loại vật liệu đai. Điều kiện làm việc trong nhà xưởng khô, lựa chọn loại đai vải cao su.

2- Xác định đường kính bánh đai nhỏ theo công thức kinh nghiệm:

 3

1 1100 1300

n

D   N = (1100 - 1300)3 1440

7 (176 - 218) Lấy D1 = 180 mm.

Tính và kiểm nghiệm vận tốc đai:

1000 . 60

1 1n v D

 =

1000 . 60

1440 . 180 . 14 ,

3 = 13,56 m/s < vmax = (20 - 30) m/s.

Vận tốc đai đạt yêu cầu.

3- Tính đường kính bánh đai bị dẫn D2: Lấy hệ số trượt đàn hồi  = 0,01; D2

= D1.i.(1-) = 180.2,8.0,99 = 498,96 mm.

Lấy D2 = 500 mm. [II]

Sai lệch không lớn cho nên không cần tính toán lại tỷ số truyền chính xác.

4- Xác định khoảng cách trục A và chiều dài đai L.

Tính chiều dài nhỏ nhất Lmin của đai theo công thức:

max

min u

L  v Đối với bộ truyền đai có bánh căng đai, chọn umax = 5

Vậy 5

56 , 13

min 

L = 2,712 m = 2712 mm.

Tính khoảng cách trục Amin theo công thức:

       

2 2 1 2 2 1 2 8 2 1 2

8

1 L D D L D D D D

A       

= 2 2712 3,14500 180 2 2712 3,14500 180 2 8500 1802

8

1         

= 930 mm.

Kiểm tra điều kiện Amin ≥ 2.(D1 + D2) = 2(180+500) = 1360 mm. Không thỏa mãn. Vậy:

Khoảng cách trục: A = Amin = 1860 mm;

Tính lại chiều dài dây đai theo công thức:

   

A D D D

D A

L 2 2 4

2 1 2 1 2

 





 

=    

1360 4

180 180 500

2 500 14 , 1360 3 2

2



 





 = 3806 mm

Tăng chiều dài dây đai một đoạn 134 mm để nối đai.

Chiếu dài dây đai: L = 3940 mm.

5- Tính góc ôm 1 theo công thức (3-5):



 



 



 A

D D2 1

0 0

1 180 57

 = 



 



 

 1360 180 57 500

1800 = 1590

Thỏa mãn điều kiện 1 ≥ 150o. 6- Xác định tiết diện đai.

Chọn trước chiều cao h của đai, h ≤ D1 / 40 = 180/40 = 4,5 mm; lấy h = 5 mm . Tính chiều rộng b của đai theo công thức:

 t t

h b F

  =

 t

v h

N

 . . 1000 1

Ứng suất có ích cho phép [t] đƣợc xác định theo công thức:

[t] = [t]0.C.Cv.Cb.Cr Trong đó [t]0 = 2,1 N/mm2

Hệ số góc ôm : C = 1 - 0,003.(180o - 1) = 1-0,003(180-159) = 0,94 Hệ số vận tốc: Cv = 1,04 - 0,0004.v12= 1,04 - 0,0004.13,562 = 0,97 Vì  = 800 , thì chọn Cb = 0,9

Hệ số chế độ làm việc Cr = 0,8.

Vậy

8 , 0 9 , 0 97 , 0 94 , 0 1 , 2 56 , 13 5

7 1000













 

b = 74,88 mm

Lấy b theo dãy số tiêu chuẩn: b = 75 mm.

7- Tính chiều rộng B của bánh đai.

B = 1,1.b + (10 15) mm = 1,1x75 + 12,5 = 50 mm.

8- Tính lực tác dụng lên trục Fr, theo công thức  

sin 2 20 bh 1

Fr 

Fr =

2 sin159 5 75 8 , 1

2    = 1323 N.