VIỆN KHOA HỌC KỸ THUẬT VẬT LIỆU Bộ môn Cơ học vật liệu & cán kim loại. TRUYỀN ĐỘNG ĐAI Giảng viên: TS Đỗ Thành Dũng

TRUYỀN ĐỘNGCác thiết bị và dây chuyền công nghệ sử dụng nhiều loại truyền động - Truyền động cơ khí được dùng nhiều nhất: truyền cơ năng từ động cơ đến các bộ phận của máy có kèm biến đổ

Trang 1

TRUYỀN ĐỘNG ĐAI

Giảng viên: TS Đỗ Thành Dũng

3.1 Khái niệm chung

3.2 Cấu tạo đai và bánh đai

3.3 Cơ sở tính toán thiết kế truyền động đai

3.4 Tính toán truyền động đai

3.5 Chỉ dẫn thiết kế

NỘI DUNG

1

Trang 2

TRUYỀN ĐỘNG

Các thiết bị và dây chuyền công nghệ sử dụng nhiều loại truyền động

- Truyền động cơ khí (được dùng nhiều nhất): truyền cơ năng từ động cơ đến các bộ phận của

máy có kèm biến đổi về lực, vận tốc, mô men thậm chí cả đặc tính và quy luật chuyển động

- Truyền động điện

- Truyền động thủy lực, khí nén

Theo nguyên lý làm việc có thể chia truyền động cơ khí thành hai nhóm chính

- Truyền động bằng ma sát: truyền động bánh ma sát và truyền động đai

- Truyền động bằng ăn khớp: truyền động bánh răng, truyền động trục vít – bánh vít (tiếp xúc trực

tiếp) và truyền động xích (tiếp xúc gián tiếp)

TRUYỀN ĐỘNG

Phạm vi sử dụng của từng loại bộ truyền

3

Trang 3

Bộ truyền đai hoạt động theo nguyên lý ma sát:

công suất từ bánh chủ động 1 truyền cho bánh

bị động 2 nhờ vào ma sát sinh ra giữa dây đai

3 và hai bánh đai 1 và 2

Cấu tạo và nguyên lý làm việc

Truyền động đai hai

trục song song

Cấu tạo và nguyên lý làm việc

KHÁI NIỆM CHUNG VỀ TRUYỀN ĐỘNG ĐAI

Truyền động đai hai trục cắt nhau

Truyền động đai hai trục chéo nhau

5

Trang 4

Ưu nhược điểm và phạm vi sử dụng

Ưu điểm

- Truyền động giữa các trục cách xa nhau (<15m)

- Có thể truyền động với vân tốc lớn

- Kết cấu vận hành đơn giản

- Làm việc êm, không gây ồn nhờ vào độ dẻo của đai

- Tránh được dao động sinh ra do tải trọng thay đổi tác dụng lên cơ cấu nhờ tính đàn hồi của đai

- Có thể đề phòng quá tải nhờ sự trượt trơn của đai

Phân loại đai và bánh đai

Theo hình dáng tiết diện đai

- Đai dẹt (flat belt): làm bằng da, vải cao

su, sợi len, sợi tổng hợp

- Đai thang (V belt): Làm việc nhờ 2 mặt

bên, cấu tạo bằng vải cao su gồm các

sợi bông được bện chịu kéo, lớp cao su

liên kết và chịu nén, tăng ma sát

- Đai hình lược (ribbed belt): dùng cho

máy công suất nhỏ

- Đai răng (timing belt): tối đa 50 răng

7

Trang 5

Nhược điểm

- Kích thước bộ truyền đai lớn hơn so với các bộ truyền xích khác

- Tỷ số truyền thay đổi do hiện tượng trượt trơn giữa các đai và bánh đai (ngoại trừ đai răng)

- Tải trọng tác dụng lên trục và ổ lớn (thường gấp 2 hoặc 3 lần so với bộ truyền bánh răng) do phải

có lực căng đai ban đầu (tạo áp lực pháp tuyến lên đai để tạo áp lực ma sát)

- Tuổi thọ của bộ truyền đai thấp

Phạm vi sử dụng

- Bộ truyền đai thường dùng để

truyền công suất không quá 40 ÷

50 Kw, vận tốc thông thường

khoảng 5 ÷ 30 m/s Tỷ số truyền i

của đai dẹt thường không quá 5,

đối với đai thang không quá 10

Trang 6

Phân loại đai và bánh đai

Theo cách bố trí truyền động

- Mắc thẳng: truyền chuyển động hai trục

song song

- Mắc chéo: truyền chuyển động hai trục

song song, bánh đai ngược chiều

- Mắc nửa chéo: truyền chuyển động hai

trục chéo nhau

Đai dẹt

CẤU TẠO ĐAI VÀ BÁNH ĐAI

Ø Cấu tạo có thể gồm 2 loại vật liệu như compozit

Ø Bao gồm các loại đai: đai vải, đai vải cao su, đai da, đai sợi len, đai sợi tổng hợp

Trang 7

Đai dẹt

Ø Đai vải cao su

- Được sử dụng nhiều

- Cấu tạo: gồm nhiều lớp vải bông được bọc bằng cao su và được sunfua hóa

- Ưu điểm: bền, dẻo, ít bị ảnh hưởng của sự thay đổi nhiệt độ, độ ẩm, rẻ tiền

- Nhược điểm: dễ bị phân hủy dưới tác dụng của dầu, xăng, chất kiềm

Ø Đai sợi len

- Tính đàn hồi cao

- Vận tốc cao hơn tác loại trên

- Làm việc được ở mọi môi trường

Trang 8

Đai dẹt

Nối đai

Ø Mặt làm việc là hai mặt bên

Ø Dây đai được tạo thành vòng kín có cấu tạo bởi các thành phần

1 Lớp sợi vải đường kính nhỏ và cao su (chịu kéo)

2 Lớp sợi vải đường kính lớn (chịu kéo)

3 Lớp cao su đặc (chịu nén)

4 Lớp vải tẩm cao su (bảo vệ và giảm mòn cho đai)

Ø Góc tiết diện đai φ = 40o

Ø Đai thang được tiêu chuẩn hóa: (kích thước tiết diện + chiều dài đai)

Ø Hệ số ma sát đai thang có hệ số ma sát cao hơn đai dẹt

Đai thang

15

Trang 9

- Đai sợi xếp và đai sợi bện

- Đai thang tiết diện thường bt/h ≈ 1.4: TCVN 2332-78

Trang 10

Đai răng lược

Ø Kết hợp ưu điểm dẻo và liền

khối của đai dẹt, độ bám tốt

của đai thang => giảm

đường kính bánh đai và tăng

Trang 11

Đai răng

Ø Mô dun: m được tiêu chuẩn hóa:

1, 1, 5; 2; 3; 4; 5; 7; 10 mm

Ø m = t/π (t- bước của đai răng)

Ø Đai được nối thành vòng kín,

chiều dài L được tiêu chuẩn hóa

21

Trang 12

- Dùng để truyền công suất nhỏ

- Đai thường được làm bằng da, vải hay cao su

- Dùng được với mọi hình dạng rãnh bánh đai

Đai tròn

Bánh đai

Ø Bánh đai: được quyết định bởi kích thước, loại đai, số lượng sản xuất và khả năng chế tạo

Ø Đường kính nhỏ (dưới 10mm) nên chế tạo bằng phương pháp dập hoặc đúc không khoét lõm

(hình a), khi đường kính lớn thường được khoét lõm (hình b)

Ø Bánh đai dẹt (hình c, d)

Ø Đường kính bánh đai lấy theo tiêu chuẩn hóa

23

Trang 14

- L chiều dài đai

Trang 15

Quan hệ hình học

- Đai dẹt: đường kính bánh đai không nên lấy quá nhỏ, tránh cho đai chịu ứng suất quá lớn

= 1100 ÷ 1200 = (5,2 ÷ 6,4)

với: p1là công suất trên trục dẫn (kW),

T1là mô men xoắn trên trục dẫn

Trang 16

- Đai dẹt: đường kính bánh đai không nên lấy quá nhỏ, tránh cho đai chịu ứng suất quá lớn

- Góc ôm α1 nhỏ ảnh hưởng xấu đến khả năng kéo của đai

- Góc ôm α1 càng lớn, khả năng tải càng cao: + Đai dẹt: α1≥150,

+ Đai thang: α1≥120

- a càng lớn, góc ôm α1 càng lớn (u≠1), tần số thay đổi ứng suất trong đai sẽ giảm

+ Đai dẹt: α1≥2(d1+ d2)

+ Đai thang: αmin=0,55(d1+ d2)+h

Ø a tăng -> L tăng -> tuổi thọ đai tăng -> kích thước bộ truyền lớn

Thông số và quan hệ hình học

CƠ SỞ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRUYỀN ĐỘNG ĐAI

31

Trang 17

Ø Euler là người tìm ra hệ thức giữa

lực F1 và F2 phụ thuộc vào ma sát

giữa đai và bánh đai

+ Fv là lực căng phụ do lực quán tính ly tâm sinh ra

+ Fv = q.v2 ; q - khối lượng 1 mét đai+ f* là hệ số ma sát tương đương+ f* = f -> đai dẹt; f* = f/sin( j/2) -> đai thang

33

Trang 18

Ø Tăng Ft → tăng Fo (lực căng đai ban đầu) → Tăng hệ số ma sát (f), góc ôm a (tăng “a” → dùng

bánh căng đai → lắp ở dây đai trùng)

Ø F0 trong thực tế bị hạn chế bởi ứng suất ban đầu nên không căng F0 quá lớn

=

Lực tác dụng lên đai

= 1,2-1,5 Mpa: đai thang, lược

= 1,6- 2,0: đai dẹt

Ø Thông thường khi tính trục phương của lực

theo đường nối tâm hai trục

Trang 19

Ứng suất trong đai

Ø Khi chịu tác dụng của tải trọng ngoài, ứng suất trong

với E là mô đun đàn hồi của dây đai, σu1> σu2 (d1< d2)

Ø Ứng suất uốn đai thang

=2

với y0là khoảng cách từ lớp trung hòa đến đáy lớn của đai thang

Ø Khi giảm ứng suất uốn → giảm chiều dày đai, tăng đường kính bánh đai

Ứng suất trong đai

37

Trang 20

Ø Phân bố ứng suất trong đai

- Ứng suất lớn nhất xuất hiện ở điểm vào của nhánh

dẫn

smax = s1 + su1

- Ứng suất đạt giá trị nhỏ nhất trên nhánh bị động

smin = s2

- Ứng suất thay đổi theo chu kỳ → đai bị hỏng do mỏi

- Độ bền phụ thuộc vào ứng suất, số chu trình

- Giải pháp tăng tuổi thọ: + giảm ứng suất

- Xét dây đai trong AD, dưới F1 → Đai

giãn l1; F2 → đai giãn l2 → Đai đi từ A

→ B và C=> D; đai bị co giãn l1-l2

- Đai vừa chuyển động + co giãn => trượt

đàn hồi trên bánh đai

Hiện tượng trượt trong truyền động đai

- Trượt đàn hồi: Do sự dãn dài khác nhau của đai tại vùng tiếp xúc của đai với bánh đai vì lực căng

thay đổi

- Trượt đàn hồi là bản chất của bộ truyền động đai

Ø Trượt đàn hồi chỉ xảy ra trên cung IB và KD, tải trọng tăng => cung trượt (IB, KD) tăng

39

Trang 21

Trượt đàn hồi

- Đai làm bằng vật liệu có E nhỏ ⇨ biến dạng lớn

- Bánh đai làm bằng vật liệu E lớn ⇨ không biến dạng

Ø Khi bộ truyền đai làm việc

- Trên cung ôm bánh chủ động: lực căng giảm dần từ F1 → F2 do đó đai bị co lại so với

bánh đai ⇨ trượt

- Trên cung bánh bị động : lực căng tăng dần từ F2 → F1 do đó đai bị giãn dài ra so với

bánh đai ⇨ trượt

Ø Trượt đàn hồi phụ thuộc Ft, Ft càng lớn, trượt càng tăng

Ø Trượt đàn hồi là bản chất của bộ truyền đai, không thể loại bỏ được

Trượt trơn

Ø Khi Ft tăng vượt quá giá trị của Fms , trên đai xuất hiện hiện tượng trượt trơn do quá tải từng

phần gây nên Tiếp tục tăng Ft ⇨ trượt trơn hoàn toàn

Ø Hiện tượng trượt trơn xảy ra

- Khi quá tải

- Không đủ lực căng

41

Trang 22

Ø Tỷ số truyền:

(1 − )>

Đường cong trượt và đường cong hiệu suất

Ø Hệ số kéo ψ đặc trưng cho khả

năng tải của bộ truyền

=2

Trang 23

Ø Tính theo khả năng kéo và tuổi thọ

với A - diện tích tiết diện đai

- Đai thang: A = x A1; x – số đai; A1 – diện tích tiết diện 1 đai

- Đai hình lược: A = x A10/10; x – số gân; A10 – diện tích tiết diện đai hình lược có 10 gân

Kđ – hệ số tải trọng động [t] - ứng suất có ích cho phép

Ø Tính đai theo khả năng kéo, sau đấy tiến hành kiểm nghiệm về tuổi thọ

Ø Đai cao tốc → mỏi nguy hiểm hơn → tính đai theo độ bền mỏi

Chỉ tiêu tính toán

TÍNH TOÁN TRUYỀN ĐỘNG ĐAI

Ø Tính theo khả năng kéo và tuổi thọ

Trang 24

Ø Ứng suất có ích cho phép

- [sF]o - ứng suất có ích cho phép trong điều kiện thí nghiệm tiêu chuẩn

- Co – hệ số xét đến sự bố trí bộ truyền và căng đai, nếu có bộ phận tự căng đai thì Co=1

- Ca – hệ số xét đến ảnh hưởng của góc ôm a (bảng 13.9)

- Cv – hệ số xét đến ảnh hưởng của vận tốc (bảng 13.10)

Tính đai dẹt

Ø Chiều rộng b của đai:

Ø Chiều dày  của đai được chọn trước theo d1(theo tiêu chuẩn)

Tính đai dẹt

47

Trang 25

Ø Z là số đai => Diện tích đai hình thang (Ai – diện tích 1 đai )

Ø Số đai tính được làm tròn đến số nguyên, không nên quá 6 đai

Ø Z càng lớn => tải trọng phân bố không đều cho các đai, tăng chiều rộng bánh đai

Tính đai thang và đai hình lược

Ø Đai hình lược: Tương tự như đai thang => Xác định số gân:

[ ]

- x – Số nguyên chẵn.

- Ca - Hệ số kể đến ảnh hưởng của góc ôm, phụ thuộc a1

- Cu - Hệ số kể đến ảnh hưởng của tỷ số truyền (u tăng => đường kính bánh đai lớn => đai ít bị

uốn hơn)

- Cl - Hệ số kể đến ảnh hưởng của chiều dài đai

- [PO] – Công suất có ích cho phép – xác định bằng thí nghiệm (số chêm x = 10; ứng với d1 và v

khác nhau; u = 1; a1 = 1800 ; chiều dài L o )

Tính đai thang và đai hình lược

49

Trang 26

5.Xác định số đai Z (Z – số nguyên, không nên quá 6)

6.Xác định chiều rộng bánh đai + đường kính ngoài bánh đai

7.Tính lực tác dụng lên trục Fo

Chỉ dẫn thiết kế bộ truyền đai thang

CHỈ DẪN THIẾT KẾ

51

Trang 27

1 Nguyễn Trọng Hiệp, Chi tiết máy – tập 1, Nhà xuất bản giáo dục, 2016

2 Richard G Budynas, J Keith Nisbett, Shigley's Mechanical Engineering Design,

McGraw-Hill, 2011.

3 Bài giảng Chi tiết máy, Bộ môn Cơ sở thiết kế máy và robot, ĐHBKHN

4 Trương Quang Trường, Bài giảng bộ truyền đai, ĐHNL TPHCM

53

Định dạng
Số trang	27
Dung lượng	2,31 MB