Cơ khí chế tạo máy - Chương 7: Truyền động đai

Bộ môn Kỹ thuật Cơ khí 1 Chương 7: TRUYỀN ĐỘNG ĐAI Bộ môn Kỹ thuật Cơ khí 2 Bộ môn Kỹ thuật Cơ khí 3 7.1. Khái niệm chung 7.1.1. Khái niệm - Truyền động nhờ ma sát giữa dây và bánh đai - Các trục quay có thể song song, cắt hoặc chéo nhau - Cấu tạo: Bánh đai, dây đai, có thể có bánh căng hoặc bánh dẫn hướng đai Bộ môn Kỹ thuật Cơ khí 4 7.1.2. Phân loại: -Theo vị trí tương đối giữa các trục: Truyền động thường Bộ môn Kỹ thuật Cơ khí 5 Truyền động chéo Bộ môn Kỹ thuật Cơ khí 6 Truyền động nửa chéo Bộ môn Kỹ thuật Cơ khí 7 Truyền động góc Bộ môn Kỹ thuật Cơ khí 8 Truyền động đai có nhiều trục bị dẫn Bộ môn Kỹ thuật Cơ khí 9 Đai dẹt -Theo tiết diện đai: Đai thang Đai tròn Bộ môn Kỹ thuật Cơ khí 10 Đai răng Đai lược Bộ môn Kỹ thuật Cơ khí 11 7.2. Kết cấu truyền động đai 7.2.1. Dây đai a. Dây đai dẹt -Có nhiều loại vật liệu: sợi tổng hợp, vải cao su, da -Ngày nay hay dùng dây đai dẹt khả năng tải cao gồm nhiều lớp (2 hoặc 3). Các lớp chính: lớp chịu kéo và chịu ma sát. -Lớp chịu kéo: sợi polyamide hoặc polyester; lớp chịu ma sát thường bằng cao su tổng hợp hoặc polyurethane. -Dây đai chế tạo thành băng dài hoặc vòng kín. Dạng băng dài phải cắt và nối đai. Bộ môn Kỹ thuật Cơ khí 12 Nối đai dẹt Bộ môn Kỹ thuật Cơ khí 13 b. Dây đai thang 1 -Dây đai thang được chế tạo thành vòng liền; kích thước chiều dài và tiết diện được tiêu chuẩn hóa. -Cấu tạo dây đai thang gồm các phần chính sau: 1. Lớp sợi chịu kéo (cotton, polyester); 2. Thân đai có độ dẻo cao (cao su, chất dẻo); 3. Lớp vải chịu mòn (sợi vải). 2 3 Bộ môn Kỹ thuật Cơ khí 14 b. Dây đai lược -Dây đai lược được chế tạo thành vòng liền; -Lớp sợi là lớp chịu tải chủ yếu; -Khả năng tải cao, đường kính bánh đai nhỏ, tỉ số truyền lớn. Bộ môn Kỹ thuật Cơ khí 15 b. Dây đai răng -Dây đai răng được chế tạo thành vòng kín; -Không có trượt hình học; -Lực căng ban đầu nhỏ; -Khả năng tải cao, tỉ số truyền lớn. Bộ môn Kỹ thuật Cơ khí 16 7.2.2. Bánh đai -Gồm 3 phần: vành, nan hoa và may-ơ; -Bánh đai có thể đúc, dập liền, hoặc ghép bằng hàn; -Đai dẹt mặt ngoài hình trụ hoặc tang trống; -Các rãnh của đai thang, đai lược đã được tiêu chuẩn hóa. Bộ môn Kỹ thuật Cơ khí 17 7.3. Cơ sở tính toán truyền động đai 7.3.1. Quan hệ hình học chính Bộ môn Kỹ thuật Cơ khí 18 a. Đường kính d1, d2: 1 3 1 1 (1100 1300) P d n  -Với đai dẹt, d1 được xác định theo công thức thực nghiệm: -Với đai thang d1 chọn theo bảng theo tiết diện đai:  2 1 1d d u     -Không nên quá nhỏ để tránh ứng suất uốn lớn; không nên quá lớn để tránh cồng kềnh; Bộ môn Kỹ thuật Cơ khí 19 b. Góc ôm 1 2,  -Góc ôm phải lớn hơn trị số cho phép để đảm bảo khả năng kéo của đai: 0 1 150  1 -Với đai dẹt: -Với đai thang: 0 1 120  c. Chiều dài đai: -Chiều dài đai L được tính qua lớp trung hòa; -Chiều dài đai được tiêu chuẩn hóa. Bộ môn Kỹ thuật Cơ khí 20 c. Khoảng cách trục a: -Càng nhỏ thì góc ôm càng nhỏ => giảm khả năng tải. Do đó cần khống chế khoảng cách trục tối thiểu: 1    min 1 21,5 2a d d   - Với đai dẹt: - Với đai thang:  min 1 20,55a d d h    -Nếu khoảng cách trục quá lớn => khuôn khổ, kích thước cồng kềnh. Do đó:  max 1 22a d d   - Từ a tính ra L; Trị số của L phải thỏa mãn số vòng chạy của đai trong 1 giây không quá lớn:   v i i L     3 5i  - Với đai dẹt:   10 15i  - Với đai thang và lược Bộ môn Kỹ thuật Cơ khí 21 7.3.2. Lực tác dụng a. Lực căng trong dây đai 1 1 2 1 2 t T F F F d    - Từ điều kiện cân bằng bánh đai -Từ điều kiện biến dạng 2 nhánh như nhau: 021 2FFF  *Quan hệ lực căng: F1 = F0 + F F2 = F0 - F Bộ môn Kỹ thuật Cơ khí 22 021 21 2FFF FFF t   tFFF  01 22 2 01 tFFF  2 012 t t F FFFF  + Bộ môn Kỹ thuật Cơ khí 23 1 2 fv v F F e F F       *Quan hệ giữa lực căng F1, F2 và Fv: Fv –Lực căng phụ, do lực ly tâm khi đai chạy vòng qua bánh đai gây nên: 2 v mF q v  => Lực căng phụ có trên mọi tiết diện của dây đai (vì nó không phụ thuộc vào bán kính cong). - Mặc dù làm tăng lực căng trong dây đai, nó không làm tăng ma sát giữa dây và bánh đai mà trái lại. Bộ môn Kỹ thuật Cơ khí 24 1 2 fF e F    Với các bộ truyền có m/s có thể bỏ qua lực quán tính ly tâm; khi đó: 10v  1 2 fv v F F e F F       Công thức Ơ-le Bộ môn Kỹ thuật Cơ khí 25 * Công thức tính lực căng mỗi nhánh: 1 1 t vF F F      2 1 1 t vF F F     Bộ môn Kỹ thuật Cơ khí 26 b. Lực tác dụng lên trục )180cos(2 cos2 1 0 21 2 2 2 1 21 2 2 2 1   FFFFF FFFFF r r - Có thể tính gần đúng Fr khi đai không làm việc, theo F0: 2 sin2 10   FFr Bộ môn Kỹ thuật Cơ khí 27 7.3.3. Ứng suất trong dây đai Bộ môn Kỹ thuật Cơ khí 28 0 0 F A   1 1 1 t v F A          2 2 1 1 t v F A         max 1 1 t v u           2 v m v F q v A A     1 1 u E d    Trong đó: Bộ môn Kỹ thuật Cơ khí 29 7.3.4. Khả năng kéo, đường cong trượt và hiệu suất * Sự trượt - Khi truyền tải trọng giữa đai và bánh đai xẩy ra trượt đàn hồi (tương tự BT bánh MS) 1 2 1 v v v    - Trượt đàn hồi làm cho v2< v1 - Đánh giá trượt đàn hồi bằng hệ số trượt: Bộ môn Kỹ thuật Cơ khí 30              vt vt FFF FFF 1 1 1 2 1 * Khả năng kéo - Ta đã có: tFFF 1 1 21   - Bỏ qua Fv: 0 1 2 1 tF F       0 1 1 2 FFt    02 FFt  Bộ môn Kỹ thuật Cơ khí 31 02 FFt  - F0 càng lớn => Ft càng lớn. Tuy nhiên khi này ứng suất trong dây đai tăng => tuổi thọ giảm. -Giá trị hợp lý của F0 được xác định qua quan hệ giữa hệ số kéo  với hệ số trượt . -Thí nghiệm với các giá trị khác nhau của  (tỷ số Ft /(2F0)) vẽ được đường cong trượt và hiệu suất Bộ môn Kỹ thuật Cơ khí 32  0 gọi là hệ số kéo tới hạn   < 0: Trượt tăng chậm, bậc nhất với    = 0: Lý tưởng !  Tính đai theo khả năng kéo để nhằm đạt được  =0   > 0: Đai sẽ trượt trơn từng phần, hệ số trượt tăng nhanh, hiệu suất giảm Bộ môn Kỹ thuật Cơ khí 33 7.4. Tính toán truyền động đai 7.4.1. Chỉ tiêu tính - Tính đai theo khả năng kéo là chỉ tiêu chủ yếu. Mục đích để bộ truyền truyền được tải yêu cầu mà không trượt trơn. - Quan tâm đến độ bền mỏi bằng cách kiểm tra số vòng chạy của đai trong một giây. Bộ môn Kỹ thuật Cơ khí 34 7.4.2. Tính đai dẹt: 0 00 22     tt F F ][.2 00 tt  vbtt CCC ...][][ 0 Với: vbt dtdtd t CCC bv PK b FK A FK      .][ 10. 0 3 1 vbt CCCv P b   .].[. 10. 0 3 1Chọn trước , có: Bộ môn Kỹ thuật Cơ khí 35 2.4.3. Tính đai thang: ][ 10. 1 3 1 1 t dtdtd t vzA PK zA FK A FK  d t d K PzvA K z P ][ 10 ][ 3 1 1         lzu CCCCPP  ].[][ 0 lzu d CCCCP PK z   ][ 0 1 [P] –công suất có ích thực tế cho phép: