Bài giảng Chi tiết máy (Machine Design) - Chương 3: Bộ truyền đai - Nguyễn Xuân Hạ

Bộ truyền đai Chương 3: Bộ truyền đai 2 1. Khái niệm chung  Khái niệm chung Truyền động giữa các trục xa nhau nhờ ma sát gián tiếp: bánh đai chủ động -> đai -> bánh đai bị động.  Các bộ phận chính * Bánh đai (chủ động & bị động) * Đai * Bộ phận căng đai Chương 3: Bộ truyền đai 3 2. Phân loại (1)  Theo loại đai Đai tròn Đai dẹt Đai lược Đai thang Đai răng Chương 3: Bộ truyền đai 4  Theo vị trí các trục 2. Phân loại (1) Chương 3: Bộ truyền đai 5  Đai Đai dẹt Kích thước tiết diện được tiêu chuẩn hóa. Chiều dài tùy ý hoặc làm sẵn thành vòng kín với chiều dài tiêu chuẩn. Vật liệu đai: vải-cao su, sợi bông, sợi tổng hợp, da Đai thang, đai lược, Tiết diện và chiều dài tiêu chuẩn. Đối với đai thang TCVN quy định các tiết diện Z, O, A, B, C, D (đai thang thường) và SPZ, SPA, SPB (với đai thang hẹp).  Bánh đai Có hình dạng phù hợp với loại đai. Thông số tính toán là đường kính danh nghĩa d1 (bánh dẫn) và d2 (bánh bị dẫn). d 3. Các bộ phận và thông số chính (1) Chương 3: Bộ truyền đai 6  Đai Đai dẹt Kích thước tiết diện được tiêu chuẩn hóa. Chiều dài tùy ý hoặc làm sẵn thành vòng kín với chiều dài tiêu chuẩn. Vật liệu đai: vải-cao su, sợi bông, sợi tổng hợp, da d 3. Các bộ phận và thông số chính (1) Chương 3: Bộ truyền đai 7  Đai thang, đai lược, Tiết diện và chiều dài tiêu chuẩn. Đối với đai thang TCVN quy định các tiết diện Z, O, A, B, C, D (đai thang thường) và SPZ, SPA, SPB (với đai thang hẹp). 3. Các bộ phận và thông số chính (1) Chương 3: Bộ truyền đai 8  Bánh đai Có hình dạng phù hợp với loại đai. Thông số tính toán là đường kính danh nghĩa d1 (bánh dẫn) và d2 (bánh bị dẫn). 3. Các bộ phận và thông số chính (1) Bánh đai dẹt Chương 3: Bộ truyền đai 9 3. Các bộ phận và thông số chính (1) Bánh đai thang Chương 3: Bộ truyền đai 10 3. Các bộ phận và thông số chính (1) Bánh đai lược Chương 3: Bộ truyền đai 11  Thông số chính Đường kính bánh đai d1, d2 Tỷ số truyền u Góc ôm 1, 2 Khoảng cách trục a Chiều dài đai L a dd 12000 1 57180180     a dddd aL 42 2 2 1221       11 2 2 1 d d n n u a d1 d2  1  2 F0 0F 3. Các bộ phận và thông số chính (3) 𝛼2 Chương 3: Bộ truyền đai 12  Lực tác dụng lên đai Khi chưa làm việc lực căng trên các nhánh bằng lực căng ban đầu F0. tâmli do vòngLuc 2 2 2 2 1 1 1 21 021         qvF F e FF FF F d T FF FFF v t f v v t Khi truyền momen => xuất hiện nhánh căng và nhánh chùng (F1 > F2). a d1 d2  1  2 F0 0F a2  1 1F F2 T1 T2 2. Cơ sở tính toán bộ truyền đai 2.1. Lực tác dụng (1)                        1 2 12 1 1 2 1 1 00 2 1 fvvt v t v t e FFFFF F F F F F F Chương 3: Bộ truyền đai 13  Lực tác dụng lên trục Lực tác dụng lên trục được coi như nằm trên đường nối tâm các bánh đai. F0 – lực căng ban đầu          2 2 10 21 sinFF FFF r r  d1  1 1F F2 T1 2 F F1 rF  2. Cơ sở tính toán bộ truyền đai 2.1. Lực tác dụng (2) Chương 3: Bộ truyền đai 14 2. Cơ sở tính toán bộ truyền đai 2.2. Ứng suất trên đai Chương 3: Bộ truyền đai 17  Trượt đàn hồi: do sự dãn dài khác nhau của đai tại vùng tiếp xúc với bánh đai vì lực căng thay đổi  Trượt trơn: không đủ ma sát giữa phân tố đai và bánh đai. Trượt trơn toàn phần  Hệ số trượt  1 1F F2  111      11 2 2 1 1 21 d d n n u v vv 2. Cơ sở tính toán bộ truyền đai 2.3. Hiện tượng trượt Chương 3: Bộ truyền đai 18  Hệ số kéo đặc trưng cho khả năng tải của bộ truyền  Các quan hệ trên đồ thị => đường cong trượt và đường cong hiệu suất  ???    Truît ®µn håi Truît ®µn håi + Truît tr¬n max Vùng trượt trơn toàn phần 02F Ft     ,  max0  , 2. Cơ sở tính toán bộ truyền đai 2.3. Đường cong trượt và đường cong hiệu suất Chương 3: Bộ truyền đai 19  Chỉ tiêu tính toán  Khả năng kéo: để đạt hiệu quả cao nhất =>  Tuổi thọ: do ứng suất trong đai thay đổi => mỏi đai. Từ đó xác định tiết diện đai hoặc số đai (số răng lược) tùy theo loại đai sử dụng. Thường kết hợp với các số liệu nhận được từ bộ truyền đai thí nghiệm chuẩn và điều kiện làm việc để tính toán thiết kế bộ truyền.  Trình tự tính toán bộ truyền đai Xem tài liệu tham khảo. Chú ý góc ôm α1  αmin (150 o và 120o tương ứng với đai dẹt và đai thang) 0 3. Tính toán bộ truyền đai Chương 3: Bộ truyền đai 20  Mục đích: tìm tiết diện đai để đảm bảo khả năng kéo  Gọi A là tiết diện đai: A=bd. Từ =Ft/2F0 => t=Ft.Kđ/(bd)[t] với t là ứng suất có ích của đai; [t] - ứng suất có ích cho phép.  [t] = [t]0CoCCv với [t]0 – xác định từ điều kiện thí nghiệm với bộ truyền chuẩn (bộ truyền đặt ngang, v=10m/s, góc ôm 180 độ, làm việc êm). Các hệ số C tính đến điều kiện làm việc thực của bộ truyền.  Từ đó xác định chiều rộng đai cần thiết: Giá trị tính được quy tròn theo dãy tiêu chuẩn chiều rộng đai.  Sử dụng công thức ??? 0 vt đt CCC KF b d  00][ 3 11 )4,62,5( Td  3. Tính toán bộ truyền đai 3.1. Tính toán đai dẹt Chương 3: Bộ truyền đai 21  Chiều rộng đai cần thiết: 3. Tính toán bộ truyền đai 3.1. Tính toán đai dẹt vt đt CCC KF b d  00][ 𝐾đ - hệ số tải trọng động Chương 3: Bộ truyền đai 22  Chiều rộng đai cần thiết: vt đt CCC KF b d  00][ 3. Tính toán bộ truyền đai 3.1. Tính toán đai dẹt Chương 3: Bộ truyền đai 23  Chiều rộng đai cần thiết: C - hệ số kể đến ảnh hưởng của góc ôm 1 C = 1 - 0.003(180 - 1) Cv - hệ số kể đến ảnh hưởng của vận tốc vòng Cv = 1 – kv(0.01v 2 -1) kv = 0.04 (đai sợi tổng hợp); 0.01(các loại vật liệu khác) C = CCvCb Cb - hệ số kể đến ảnh hưởng của vị trí bộ truyền so với phương ngang và cách căng đai. 3. Tính toán bộ truyền đai 3.1. Tính toán đai dẹt vt đt CCC KF b d  00][ 40 1 30 1 1  d d Chọn d theo 𝑑1 Chương 3: Bộ truyền đai 24  Mục đích: xác định số đai đảm bảo khả năng kéo  Chọn trước tiết diện đai tiêu chuẩn (Z,O,A) theo P1 và n1  Gọi A1 là tiết diện 1 đai: A=zA1 => t=Ft.Kđ/(zA1)[t] => Trong đó [P0] – công suất có ích cho phép, xác định từ thí nghiệm bộ truyền đai chuẩn cho tiết diện đai đã chọn. Các hệ số C tính đến điều kiện làm việc thực của bộ truyền. Giá trị tính được quy tròn về số nguyên dương gần nhất.  Sử dụng công thức ??? 0 zlu đ t đ t đt CCCCP KP vA KP A KF z       ][][][ 0 1 11 1 1 1000 3. Tính toán bộ truyền đai 3.1. Tính toán đai thang Chương 3: Bộ truyền đai 25 zlu đ t đ t đt CCCCP KP vA KP A KF z       ][][][ 0 1 11 1 1 1000 3. Tính toán bộ truyền đai 3.1. Tính toán đai thang Chương 3: Bộ truyền đai 26  Trình tự: Xem các tài liệu [1,2] 1. Chọn vật liệu (phạm vi sử dụng / yêu cầu kỹ thuật) 2. Xác định các thông số của bộ truyền (yêu cầu động học, tuổi thọ)  Chọn d1 theo tiêu chuẩn (căn cứ T1)  Dựa vào d1, u và HST, chọn d2 theo tiêu chuẩn  Tính chiều dài đai và khoảng cách trục  Kiểm tra góc ôm, số vòng chạy của đai trong 1s 3. Xác định tiết diện đai và chiều rộng bánh đai  P, v -> Ft  Chọn chiều dày (đ/k uốn, loại đai)  Xác định ứng suất có ích cho phép  Tính/chọn chiều rộng tiêu chuẩn 4. Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục 4. Trình tự tính toán bộ truyền đai 4.1. Đai dẹt Chương 3: Bộ truyền đai 28  Trình tự: Xem các tài liệu [1,2] 1. Chọn tiết diện đai (công suất, tốc độ) 2. Xác định các thông số của bộ truyền (yêu cầu động học, tuổi thọ)  Chọn d1 theo tiêu chuẩn (tiết diện)  Dựa vào d1, u và HST, chọn d2 theo tiêu chuẩn  Tính chiều dài đai (tiêu chuẩn) và khoảng cách trục  Kiểm tra góc ôm, số vòng chạy của đai trong 1s 3. Xác định số đai  Tính công suất tính toán và công suất cho phép của 1 đai  Tính số đai 4. Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục 4. Trình tự tính toán bộ truyền đai 4.2. Đai thang Chương 3: Bộ truyền đai 30 Ví dụ bảng tính chọn đai Chương 3: Bộ truyền đai 31 Tìm hiểu thêm  Phương pháp căng đai.  So sánh ưu nhược điểm và phạm vi sử dụng của bộ truyền đai và bộ truyền xích. Đặc điểm làm việc của đai răng có gì khác so với các loại đai dẹt, đai thang hoặc đai nhiều chêm (tham khảo [1-4])  Trình tự tính toán thiết kế bộ truyền đai dẹt và bộ truyền đai thang (tham khảo [1-5]) Chương 3: Bộ truyền đai 32 Ôn tập  Nguyên lý làm việc, đặc điểm và phạm vi sử dụng của bộ truyền đai. Đai răng có điều gì khác biệt so với các loại khác.  Vì sao cần căng đai. Độ lớn của lực căng đai có ảnh hưởng thế nào lên bộ truyền.  Phương pháp tăng khả năng tải của bộ truyền đai.  Hiện tượng trượt: nguyên nhân, hậu quả và cách hạn chế.  Chỉ tiêu và phương pháp tính toán thiết kế bộ truyền đai.