Những vấn đề chung 1. Giới thiệu bộ truyền bánh m- 123docz.net

BỘ TRUYỀN BẠNH MA SẠT

12.1. Những vấn đề chung 1. Giới thiệu bộ truyền bánh ma sát

Bộ truyền bánh ma sát thường dùng truyền chuyển động giữa hai trục song song nhau (Hình 12-1), cắt nhau (Hình 12-2), hoặc vừa truyền chuyển động vừa biến đổi vận tốc chuyển động (bộ biến tốc ma sát - Hình 12-3).

Bộ truyền bánh ma sát có 3 bộ phận chính:

+ Bánh ma sát dẫn 1, có đường kính d1, được lắp trên trục dẫn I, quay với số vòng quay n1, công suất truyền động P1, mô men trên trục T1

+ Bánh ma sát bị dẫn 2, có đường kính d2, được lắp trên trục bị dẫn II, quay với số vòng quay n2, công suất truyền động P2, mô men trên trục T2.

sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com

sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com

sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com

Chương 12: Bộ truyền bánh ma sát + Bộ phận tạo lực ép ban đầu F0,đề nén hai bánh ma sát với nhau. Lực F0 tạo ra áp lực Fn trên bền mặt tiếp xúc của 2 bánh ma sát, tạo ra lực ma sát Fms; Fms= Fn.f, trong đó f là hệ số ma sát trên bề mặt tiếp xúc.

+ Trong bộ biến tốc ma sát, có thể có thêm bộ phận phụ, như bánh ma sát phụ, hoặc dỏy õai phuỷ (Hỗnh 12-4).

Nguyên lý làm việc của bộ truyền bánh ma sát: hai bánh ma sát được nén bởi lực Fo, trên bề mặt tiếp xúc có áp suất, có lực ma sát Fms, lực ma sát cản trở chuyển động trượt tương đối giữa hai bánh ma sát. Do đó khi bánh ma sát dẫn quay sẽ kéo bánh bị dẫn quay theo, như vậy chuyển động đã được truyền từ trục I mang bánh ma sát dẫn sang trục II mang bánh bị dẫn. Cũng giống như bộ truyền đai, bộ truyền bánh ma sát truyền chuyển động nhờ lực ma sát trên bề mặt tiếp xúc của các bánh ma sát. Lực ma sát cần thiết trên bề mặt tiếp xúc phải thoả mãn điều kiện:

Fms = Fn.f ≥ K.Ft , K là hệ số tải trọng; lấy K = 1,25 ÷ 1,5 (12-1)

d2 d1

F F0

B F0

Hình 12-1: Bộ truyền bánh ma sát trụ

1 2

I II

dtb2

L dtb1

F02

F01

O θ δ2 B δ1

Hình 12-2: Bộ truyền bánh ma sát nón 12.1.2. Phân loại bộ truyền bánh ma sát

Tùy theo hình dạng và đặc điểm làm việc, người ta chia bộ truyền bánh ma sạt ra laìm cạc loải sau:

- Bộ truyền bánh ma sát trụ: các bánh ma sát là hình trụ tròn xoay, đường sinh thẳng, thường dùng để truyền chuyển động giữa hai trục song song với nhau. Bộ truyền bánh ma sát không thay đổi được tỷ số truyền u và số vòng quay n2.

130

sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com

sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com

sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com

Chương 12: Bộ truyền bánh ma sát - Bộ truyền bánh ma sát nón, còn được gọi là bánh ma sát côn: bánh ma sát có dạng hình nón cụt, thường dùng truyền chuyển động giữa hai trục vuông góc với nhau.

- Bộ biến tốc ma sát trụ: các bánh ma sát hình trụ, bánh 1 di chuyển dọc trục để thay đổi điểm tiếp xúc với bánh 2, thay đổi đường kính tính tóan của bánh 2 từ d2min đến d2max (Hình12-3). Thực hiện thay đổi số vòng quay của trục II từ n2max đến n2min.

- Bộ biến tốc ma sát nón (Hình 12-4), các cặp bánh ma sát có dạng nón cụt, dây đai là khâu phụ. Các cặp bánh ma sát 1 được điều chỉnh sát nhau, hoặc xa nhau, thay đối điểm tiếp xúc giữa dây đai và bánh ma sát 1, có nghĩa là làm thay đổi đường kính tính toán của bánh 1 từ d1min đến d1max. Tương tự như thế đường kính tính toán của bánh 2 cũng được thay đổi từ d2max đến d2min. Số vòng quay n1 không đổi, còn số vòng quay n2 sẽ thay đổi từ n2min đến n2max.

d2 d1max

d1min

n2 n1

d2min d2max

n2 n1

Hình 12-3: Bộ biến tốc ma sát trụ

Hình 12-4: Bộ biến tốc ma sát nón 12.1.3. Thông số hình học chủ yếu của bộ truyền bánh ma sát

Khi cần xác định hình dạng và kích thước của bộ truyền bánh ma sát, ta phải biết các thông số hình học chủ yếu sau đây:

131

sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com

sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com

sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com

Chương 12: Bộ truyền bánh ma sát - Đường kính tính toán của bánh ma sát dẫn d1, của bánh bị dẫn d2; mm; là đường kính của vòng tròn đi qua điểm tiếp xúc của mỗi bánh ma sát. d2 = d1.u.(1-ξ).

Trên bộ truyền bánh ma sát nón, đường kính tính toán được ký hiệu dtb1 và dtb2. Đối với bộ biến tốc ma sát có các đường kính giới hạn: d1min, d1max, d2min, d2max. - Khoảng cách trục a, là khoảng cách giữa tâm bánh ma sát dẫn và bánh ma sát bị

dẫn; mm. Đối với bộ truyền bánh ma sát nón, a được thay thế bằng chiều dài đường sinh mặt nón L.

- Chiều rộng bánh ma sát B1, B2; mm. Thông thường lấy B1>B2 bằng chiều rộng tính toán của bánh đai B. Để khi có sai lệch do lắp ghép, thì bộ truyền vẫn tiếp xúc đủ chiều dài tính toán B. Cũng có thể lấy B1 = B2 = B.

- Góc nón của bánh dẫn δ1 và góc nón của bánh bị dẫn δ2, đơn vị đo là độ.

- Góc giữa hai trục của bánh ma sát θ, độ.

12.1.4. Sự trượt trong bộ truyền bánh ma sát

Tương tự như ở bộ truyền đai, trong bộ truyền bánh ma sát cũng có hiện tượng trượt đàn hồi, trượt trơn hoàn toàn và trượt trơn từng phần.

Trượt đàn hồi, xảy ra trên đọan tiếp xúc của hai bánh ma sát, do biến dạng đàn hồi của lớp bề mặt bánh ma sát gây nên. Độ cứng của bề mặt càng nhỏ, biến dạng càng lớn, thì trượt đàn hồi càng nhiều và ngược lại. Lúc này Fms > Ft.

Trượt trơn hoàn toàn, xảy ra khi có quá tải, lúc đó lực ma sát trên bề mặt tiếp xúc không đủ lớn để cản trở chuyển động trượt tương đối giữa hai bánh ma sát, Fms<Ft, trong âo Ft laì lỉûc voìng trãn bạnh ma sạt.

Trượt trơn từng phần, xảy ra khi lực Fms ≈ Ft, lực Fms biến động phụ thuộc vào hệ số ma sát trên bề mặt tiếp xúc, có lúc Fms > Ft trong bộ truyền có trượt đàn hồi, có những phần thời gian Fms< Ft trong bộ truyền có trượt trơn.

n2 n1

A C

B B1

d2A d2B

d2C

Ngoài ra, trong bộ biến tốc ma sát còn có hiện tượng trượt hình học, do hình dảng hỗnh hoỹc cuớa bạnh ma sạt gỏy nón.

Ví dụ, trong bộ biến tốc ma sát trụ trên Hình 12-5, ta thấy tại điểm A và điểm C

Hình 12-5: Trượt hình học

132

sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com

sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com

sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com

Chương 12: Bộ truyền bánh ma sát của mặt tiếp xúc có hiện tượng trượt tương đối, với vận tốc trượt vtrA và vtrC , vì:

+ Vận tốc v1A của điểm A1 thuộc bánh 1, có giá trị v1A= π.d1.n1/(6.104).

+ Vận tốc v1B của điểm B1 thuộc bánh 1, có giá trị v1B= π.d1.n1/(6.104).

+ Vận tốc v1C của điểm C1 thuộc bánh 1, có giá trị v1C= π.d1.n1/(6.104).

+ Vận tốc v2A của điểm A2 thuộc bánh 2, có giá trị v2A= π.d2A.n2/(6.104).

+ Vận tốc v2B của điểm B2 thuộc bánh 2, có giá trị v2B= π.d2B.n2/(6.104).

+ Vận tốc v2C của điểm C2 thuộc bánh 2, có giá trị v2C= π.d2C.n2/(6.104).

+ Như vậy là v1A= v1B= v1C. Trong khi đó v2A< v2B< v2C. + Thông thường v1B = v2B , còn v1A> v2A và v1C < v2C.

+ Tại điểm A, có vtrA = v1A - v2A. Còn tại điểm C, có vtrC = v2C - v1C.

Ta nhận thấy rằng, khi chiều rộng B1 càng lớn thì độ chênh lệch giữa d2A với d2B càng nhiều, và giá trị của vận tốc trượt càng lớn.

Trượt đàn hồi và trượt trơn làm mất mát công suất và mất vận tốc của bánh bị dẫn. Trượt hình học chỉ làm tổn hao công suất, không làm mất vận tốc. Tương tự như trong bộ truyền đai, để kể đến công suất bị mất, người ta dùng hệ số hiệu suất η. Kể đến vận tốc bị mất người ta dùng hệ số trượt ξ.

12.1.5. Các thông số làm việc chủ yếu của bộ truyền bánh ma sát

- Số vòng quay trên trục dẫn, ký hiệu là n1, trên trục bị dẫn n2; v/ph. Trên bộ biến tốc ma sát còn có số vòng quay lớn nhất n2max và nhỏ nhất n2min.

- Tỷ số truyền, ký hiệu là u, u = n1 / n2. Trong bộ biến tốc ma sát có tỷ số truyền cực đại umax = n1/n2min, tỷ số truyền cực tiểu umin = n1/n2max.

- Khoảng điều chỉnh tốc độ trong bộ biến tốc D; D = umax/ umin, hay D = n2max/n2min. - Công suất trên trục dẫn, ký hiệu là P1, công suất trên trục bị dẫn P2; kW.

- Hiệu suất truyền động η; η = P2 / P1.

- Mô men xoắn trên trục dẫn T1, trên trục bị dẫn T2; Nmm.

- Vận tốc vòng của bánh dẫn v1, bánh bị dẫn v2; m/s.

- Hệ số trượt ξ; ξ = (v1-v2) / v1.

- Thời gian phục vụ của bộ truyền, còn gọi là tuổi bền của bộ truyền tb; h.

- Lực ép ban đầu trên mỗi bánh ma sát F0; N. Trên bộ nón ma sát có F01 và F02. - Lỉûc voìng trãn bạnh ma sạt, coìn goüi laì lỉûc cọ êch Ft; N. Ft = 2T1 / d1.

133

sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com

sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com

sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com

Chương 12: Bộ truyền bánh ma sát - Chế độ làm việc,

- Các yêu cầu về môi trường làm việc của bộ truyền.

12.1.6. Lực tác dụng trong bộ truyền bánh ma sát

- Khi chưa làm việc, các bánh ma sát bị nén bởi lực ép ban đầu F0.

- Khi chịu tải trọng T1 trên trục I và T2 trên trục II, ngoài lực F0, còn có lực tiếp tuyến Ft tác dụnglên các bánh ma sát. Ft = 2.T1/d1, hoặc Ft = 2.T1/dtb1.

- Khi cạc bạnh ma sạt quay, seỵ cọ thóm taới troỹng do rung õọỹng.

Dưới tác dụng của các tải trọng, trên bề mặt tiếp xúc của các bánh ma sát có lực pháp tuyến Fn; lực Fn dùngđể tính các bánh ma sát.

+ Đối với bánh ma sát trụ Fn = F0. (12-2)

+ Đối với bánh ma sát nón Fn = F01/ sinδ1. (12-3) Từ phương trình (12-1) ta tính được lực ép cần thiết nén hai bánh ma sát

F0 ≥ K.Ft1 / f (12-4)

Ft1 Ft2 Fr1

Fr2 n1 n2

Fn1

Fn2

F0/2

F0/2 F01 ≥ K.Ft1.sinδ1 / f (12-5)

F01 Fn1

n1 Fa1 Fr2

Ft2

Ft1 Fr1

Fa2 Fn1 Hỗnh 12-6: Lổỷc trong bọỹ

truyền bánh ma sát trụ

Hỗnh 12-7: Lổỷc trong bọỹ truyền bánh ma sát nón

Lực tác dụng lên trục và ổ mang bộ truyền bánh ma sát trụ (Hình 12-6):

+ Lực tiếp tuyến Ft1 và Ft2. Lực tiếp tuyến có phương trùng với tiếp tuyến chung của hai mặt trụ. Chiều của Ft1 ngược với chiều quay n1, chiều của Ft2 cùng với chiều quay n2. Giạ trở cuớa Ft1 = Ft2 = 2.T1/d1 = 2.T2/d2.

+ Lực hướng tâm Fr1 và Fr2, có phương vuông góc với đường trục của bánh ma sát, có chiều hướng về phía trục. Giá trị của Fr1 và Fr2 được tính như sau:

134

sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com

sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com

sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com sachdethi.com

Chương 12: Bộ truyền bánh ma sát Fr1 = Fr2 = F0

Lực tác dụng lên trục và ổ của bộ truyền bánh ma sát nón gồm (Hình 12-7):

+ Lực tiếp tuyến Ft1 và Ft2. Lực tiếp tuyến có phương trùng với tiếp tuyến chung của hai mặt nón. Chiều của Ft1 ngược với chiều quay n1, chiều của Ft2 cùng với chiều quay n2. Giạ trở cuớa Ft1 = Ft2 = 2.T1/dtb1 = 2.T2/dtb2.

+ Lực hướng tâm Fr1 và Fr2, có phương vuông góc với đường trục của bánh ma sát, có chiều hướng về phía trục. Giá trị của Fr1 và Fr2 được tính như sau:

Fr1 = F01/tgδ1 = F02 Fr2 = F02 / tgδ2 = F01 .

+ Lực dọc trục Fa1 và Fa2, có phương song song với trục, chiều hướng về đáy lớn của mặt nón. Giá trị Fa1 = Fr2, và Fa2 = Fr1.

Các lực Ft1, Fr1, Fa1, Ft2, Fr2, Fa2 dùng để tính trục và ổ mang các bánh ma sát dẫn và bánh ma sát bị dẫn.

12.2. Tính bộ truyền bánh ma sát

Những vấn đề chung 1. Giới thiệu bộ truyền bánh ma sát

Độ bền mỏi của chi tiết máy

Những vấn đề chung 1. Giới thiệu mối ghép ren