Câu 8 Nêu vai trò của hệ dẫn động trong các dây chuyền, thiết bị Hệ dẫn động cơ khí là gì? Nêu cách các thông số cơ bản của hệ Tỉ số truyền, công suất, mô men xoắn trên các trục của một hệ dẫn động cơ.
Trang 1Câu 8: Nêu vai trò của hệ dẫn động trong các dây chuyền, thiết bị Hệ dẫn động cơ khí là gì? Nêu cách các thông số cơ bản của hệ: Tỉ số truyền, công suất, mô men xoắn trên các trục của một hệ dẫn động cơ khí Xác định các thông số đó trong một hệ cụ thể
Khái niệm: - Truyền cơ năng từ động cơ đến các bộ phận
- Biến đổi vận tốc/ lực/ momen hoặc dạng, quy luật chuyển động
Các ký hiệu và thông số chính:
- Công suất: P (KW) - Với mỗi cặp truyền động, ký hiệu nhỏ hơn dùng cho trục/bánh chủ động Ví dụ P1, P2…
- Tốc độ quay : n1, n2… (vòng/phút)
- Tỷ số truyền : u=n1/n2 (dương, không xét chiều quay)
- Hiệu suất : η= P2/P1 - Momen xoắn : Ti = 9,55.10^6 Pi /ni
Câu 9: Vẽ hình mô tả các thông số hình học của truyền động đai: Đường kính, góc ôm, khoảng cách trục Tại sao đường kính, khoảng cách trục bộ truyền đai không nên lấy quá nhỏ cũng không nên lấy quá lớn Tại sao phải qui định góc ôm tối thiểu trên bánh đai dẫn Cho các thông số cụ thể, nêu cách xác định góc ôm trên bánh đai Nêu các biện pháp xử lý khi góc ôm không thỏa mãn các yêu cầu
Trang 3Câu 11: Kết cấu bánh răng phụ thuộc vào những yếu tố nào? Vẽ hình và trình bày về các dạng kết cấu bánh răng Khi nào thì chế tạo bánh răng liền trục Nêu các ưu nhược điểm của bánh răng liền trục
1 Vòng đỉnh : da
- Vòng đỉnh là đường tròn đi qua đỉnh răng, và kí hiệu là
- Công thức tính: da=m(z+2)
2 Vòng đáy :df
- Vòng đáy là vòng tròn đi qua đáy răng, và kí hiệu là
- Công thức tính: df=m(z-2.5)
3 Vòng chia ( d ):dw
- Vòng chia là đường tròn tiếp xúc với 1 đường tròn tương ứng của bánh răng khác khi 2 bánh răng ăn khớp với nhau
- Công thức tính: d = m.Z
4 Số răng ( Z ):
Trang 4- Z là số răng của bánh răng
- Công thức tính: Z = d/m
5 Bước răng ( P ):
- Bước răng là độ dài cung giữa 2 profin của 2 răng kề nhau đo trên vòng chia
- Công thức tính: P = m.π
6 Modun ( m ):
- Modun là thông số quan trọng nhất của bánh răng, tất cả các thông số của bánh răng đều có thể tính toán qua modun của bánh răng
- Công thức tính: m = P/π và giá trị modun thường từ 0.05 đến 100 mm
Chú ý: Mođun là thông số quan trọng nhất và hai bánh răng muốn ăn khớp với nhau thì Modun phải bằng nhau
7 Chiều cao răng ( h ):
- Chiều cao răng là khoảng cách hướng tâm giữa vòng đỉnh và vòng đáy
- Chiều cao đầu răng ha là khoảng cách hướng tâm giữa vòng đỉnh và vong chia
Công thức tính: ha = m
- Chiều cao chân răng hf là khoảng cách hướng tâm giữa vòng chia và vòng đáy
Công thức tính: hf = 1.25m
Vậy chiều cao răng h = ha + hf = 2.25m
8 Chiều dày răng (St ):
- Chiều dày răng là độ dài cung tròn giữa 2 profin của một răng đo trên vòng tròn chia
- Công thức tính: St = P/2 = m/2
9 Chiều rộng rãnh răng ( Ut):
- Chiều rộng rãnh răng là độ dài cung tròn đo trên vòng chia của một rãnh răng -
Công thức tính: Ut= P/2 = m/2
Trang 6Câu 12: Phân tích ưu nhược điểm của bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng
và bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng Từ đó đưa ra lời khuyên khi nào nên lựa chọn bộ truyền bánh răng nghiêng, khi nào nên lựa chọn bộ truyền bánh răng thẳng
Trang 7Câu 14: Nêu ưu nhược điểm và phạm vi sử dụng của bộ truyền trục vít bánh vít Tại sao bộ truyền trục vít- bánh vít có thể truyền được tỉ số
truyền lớn mà kích thước vẫn nhỏ gọn?
Ưu:Tỉ số truyền lớn – Làm việc êm – Có khả năng tự hãm •
KT nhỏ, tỉ số truyền lớn
Nhược điểm: – Hiệu suất thấp, sinh nhiệt nhiều
– Vật liệu làm bánh vít đắt tiền
– Yêu cầu cao độ chính xác lắp ghép
3.Phạm vi sử dụng của bộ truyền trục vít:
– Bộ truyền trục vít được dùng trong các cơ cấu nâng hạ.tăng dây đàn
Được dùng khi cần thực hiện một tỷ số truyền lớn, yêu cầu kích thước nhỏ gọn
– Bộ truyền trục vít thường dùng truyền tải trọng nhỏ đến trung bình – Bộ truyền có thể làm việc với vận tốc nhỏ và trung bình, không nên cho bộ truyền làm việc với vận tốc lớn
P<= 50-60 KW; u=20-60
Câu 16: Nêu ảnh hưởng của số đầu mối ren trục vít Z1 đến điều kiện làm việc, kết cấu của bộ truyền Trục vít - bánh vít Hãy lựa chọn Z1 khi tỉ số truyền của của bộ truyền Trục vít - bánh vít trong trường hợp đã biết tỷ số truyền
Nếu Z1 nhỏ : u=Z2/Z1 lớn, trượt nhiều, hiệu suất thấp, nhiệt sinh ra cao Nếu Z1 lớn : u=Z2/Z1 nhỏ, trượt ít, hiệu suất cao, nhiệt sinh ra ít hơn
Số mối ren, Z1 thường lấy bằng 1-4: Z1 nhỏ được tỷ số truyền lớn nhưng hiệu suất thấp; Z1 càng lớn càng khó chế tạo - Số răng bánh vít, Z2 = uZ1 Z2min = 26-28; Z2max = 60-80
Trang 8Câu 17: Trình bày về hiện tượng tự hãm, lấy một ví dụ về ứng dụng hiện tượng tự hãm Có nên thiết kế tất cả các bộ truyền TV-BV phải có tính tự hãm không, vì sao?
γ : góc nâng ren
ϕ' : góc ma sát
- Nếu γ≤ϕ' thì η ≤ 0: Bộ truyền không hoạt động được - Hiện tượng tự hãm UD: sử dụng trong các cơ cấu nâng hạ
Không vì
Câu 20: So sánh các ưu nhược điểm và phạm vi sử dụng của bộ truyền xích với bộ truyền đai
Bộ truyền đai
1.Ưu điểm của bộ truyền đai:
– Bộ truyền đai có kềt cấu đơn giản, dễ chế tạo, giá thành hạ
– Bộ truyền đai có khả năng truyền chuyển động giữa hai trục khá xa nhau, mà kích thước của bộ truyền không lớn lắm
– Bộ truyền làm việc êm, không có tiếng ồn
– Đảm bảo an toàn cho động cơ khi có quá tải
Trang 9
2.Nhược điểm của bộ truyền đai:
định
– Bộ truyền có khả năng tải không cao Kích thước của bộ truyền lớn hơn các bộ truyền khác, khi làm việc với tải trọng như nhau
– Tuổi thọ của bộ truyền tương đối thấp, đặc biệt khi làm việc với vận tốc cao
– Lực tác dụng lên trục và ổ lớn, có thể gấp 2÷3 lần so với bộ tuyền bánh răng
3.Phạm vi sử dụng của bộ truyền đai:
– Bộ truyền đai được dùng nhiều trong các máy đơn giả Khi cần truyền chuyển động giữa các trục xa nhau Kết hợp dùng làm cơ cấu an toàn để bảo vệ động cơ
– Bộ truyền đai thường dùng truyền tải trọng từ nhỏ đến trung bình Tải trọng cực đại có thể đến 50 kW
– Bộ truyền có thể làm việc với vân tốc nhỏ, đến trung bình Vận tốc
thường dùng không nên quá 20 m/s, vận tốc lớn nhất có thể dùng là 30 m/s – Tỷ số truyền thường dùng từ 1 đến 3 cho đai dẹt, từ 2 đến 6 cho đai
thang Tỷ số truyền tối đa cho một bộ truyền đai dẹt không nên quá 5, cho
bộ truyền đai thang không nên quá 10
– Hiệu suất trung bình trong khoảng 0,92 đến 0,97
BT Xích:
Ưu điểm: + Khả năng tải cao hơn đai
+ Có thể truyền chuyển động cho nhiều trục, trên khoảng cách lớn (a max
= 8 m)
+ Hiệu suất cao hơn đai do không có trượt
- Nhược điểm:
+ Vận tốc và tỷ số truyền tức thời không ổn định
+ Va đập và ồn, không thích hợp vận tốc cao
+ Đòi hỏi chăm sóc và bôi trơn thường xuyên; Chế tạo và lắp ráp cần chính xác hơn so vơi BT Đai
+ Lực tác dụng lên trục nhỏ hơn so với đai, do không cần căng xích
Trang 10- Phạm vi sử dụng:
Bộ truyền động đai bị trượt, trong khi bộ truyền động xích không bị trượt
- Bộ truyền động xích có thể hoạt động dưới tải trọng cao, trong khi bộ truyền động đai có thể hoạt động trong điều kiện tốc độ cao
+ Khoảng cách trục trung bình, kích thước nhỏ gọn, không trượt
Dung cho xe máy, xe nâng, bang chuyền, băng tải…
+ Vận tốc thấp (v<=15 m/s);
Công suất trung bình P < 120kW + u = 2 ÷ 5
Câu 21: Giải thích tại sao bộ truyền xích không được sử dụng trong các cơ cấu yêu cầu tỉ số truyền chính xác Nêu các biện pháp giảm sự biến thiên của vận tốc xích và tỉ số truyền
Vì: Dây xích luôn chuyển động không đều
Để giảm bớt biến động của vận tốc và tỷ số truyền, không nên chọn số răng quá nhỏ Lấy chiều dài nhánh xích dẫn bằng số nguyên lần bước xích
Trang 11Câu 22: Nêu cách chọn số răng đĩa xích, khoảng cách trục
và số mắt xích của bộ truyền xích
Khi thiết kế cần chọn zmin ≤ z ≤ zmax
Chọn số răng sơ bộ của đĩa xích dẫn theo công thức Z1=29- 2u Nên chọn số răng đĩa xích là số lẻ để xích mòn đều
Tính số răng đĩa xích lớn theo công thức Z2 = uZ1 với điều kiện Z2< Z2max
Thường chọn a = (30-50)p
Trang 12Câu 23: Dự đoán các dạng hỏng chủ yếu có thể xảy ra với các bộ truyền trong hệ dẫn động (có sơ đồ cụ thể) Từ đó đưa ra chỉ tiêu tính thiết kế các bộ truyền đó
bộ truyền xích
Các dạng hỏng và chỉ tiêu tính:
a Các dạng hỏng:
- Mòn bản lề làm tăng bước xích, xích dễ tuột
- Mòn bản lề: là dạng hỏng chủ yếu Mòn bản lề làm yếu chốt có thể gây đứt xích
- Rỗ, vỡ con lăn: do tải thay đổi, va đập
- Xích bị đứt do quá tải - Mòn răng đĩa
Chỉ tiêu tính: - Mòn bản lề là dạng hỏng chủ yếu; là nguyên nhân chính làm bộ truyền mất khả năng làm việc
- Chỉ tiêu tính cơ bản là tính để tránh mòn – bộ truyền không bị mòn quá mức cho phép sau thời gian làm việc theo yêu cầu
- Cách tính: áp suất trong bản lề nhỏ hơn trị số cho phép, trị số này xác định bằng thực nghiệm
- Kiểm nghiệm về quá tải cho bộ truyền chịu tải lớn, tải va đập
BR:
Các dạng hỏng và chỉ tiêu tính toán
- Gãy răng - Mòn răng - Tróc rỗ vì mỏi - Dính răng - Biến dạng dẻo bề mặt răng
- Tính theo sức bền tiếp xúc - Tính theo sức bền uốn - Kiểm tra quá tải + Bộ truyền kín, bôi trơn đủ: Thường tính theo SBTX, kiểm nghiệm theo sức bền uốn
+ Bộ truyền hở: Thường tính theo SB uốn, kiểm nghiệm theo sức bền tiếp xúc
Trang 13Câu 25: Nêu đặc điểm của trục tâm và trục truyền Cho một VD
về trục tâm và trục truyền (hoặc phân biệt đâu là trục tâm, đâu là trục truyền trong một sơ đồ cụ thể)
Theo công dụng (Hay đặc điểm chịu tải):
- Trục tâm: Chỉ ĐỠ các tiết máy quay (Chỉ chịu mô men uốn) Ví dụ: Trục
xe máy, xe đạp… Trục tâm thường không quay
- Trục truyền: Vừa ĐỠ các tiết máy quay vừa truyền mômen xoắn (Chịu
cả mô men uốn và xoắn), có nhiều n tố tập trung ƯS
Tuổi thọ ít hơn trục tâm
Hay gãy hỏng vì mỏi
Ví dụ: Trục hộp số, hộp tốc độ… Trục truyền thường liên kết cố định với tiết máy quay
Câu 27: Giải thích tại sao phải quan tâm đến độ bền mỏi của
trục? nêu các biện pháp nâng cao sức bền mỏi cho trục
Tại sao phải nâng cao sức bền mỏi cho trục?
+ Trục chứa nhiều nhân tố gây tập trung ứng suất do tiết diện thay đổi đột ngột như rãnh then, bậc trục… -
Nâng cao sức bền mỏi cho trục như thế nào
a Các biện pháp kết cấu: - Tăng kích thước trục tại tiết diện nguy hiểm Giảm tập trung ứng suất: + Tăng bán kính góc lượn hoặc dùng cung lượn ellip
+ Với then: làm rãnh then nông dần bằng cách dùng dao phay đĩa
+ Với then hoa: dùng then hoa thân khai thay cho then hoa chữ nhật + Dùng rãnh giảm tải
b Các biện pháp công nghệ: - Nâng cao độ nhẵn bề mặt trục - Nhiệt luyện và hóa nhiệt luyện - Gây biến dạng dẻo lớp bề mặt như phun bi, lăn nén
Trang 14Câu 28: Nêu các dạng hỏng và chỉ tiêu tính trục Trình bày ý
nghĩa và cách tính sơ bộ trục theo độ bền mỏi
Các dạng hỏng và chỉ tiêu tính toán:
- Dạng hỏng cơ bản: Trục bị gãy vì mỏi - Trục không đủ độ cứng - Trục
bị dao động mạnh
- Trục bị gẫy: trục bị gẫy có thể là do mỏi hoặc do quá tải, trong đó gẫy do mỏi là dạng hỏng
chủ yếu Nguyên nhân trục bị gẫy do mỏi có thể là do trục làm việc quá tải thường xuyên, do
không đánh giá đúng đặc điểm và trị số của tải trọng, do không đánh giá đúng ảnh hưởng
của sự tập trung ứng suất do kết cấu gây nên hoặc do gia công cơ và nhiệt luyện kém
- Trục không đủ độ cứng: làm ảnh hưởng xấu đến chất lượng làm việc của các tiết máy có
liên quan Trục bị võng nhiều làm thay đổi khe hở giữa ngõng trục và ổ trục, đồng thời ảnh
hưởng đến sự tiếp xúc chính xác giữa các chi tiết máy quay
- Hỏng bề mặt ngõng trục: chỉ xẩy ra với bề mặt ngõng trục lắp ổ trượt mà chất lượng nhiệt
luyện kém
- Trục bị dao động nhiều: xẩy ra với các trục quay nhanh mà các chi tiết lắp trên trục bị lệch
tâm, hoặc do hệ thống kém cứng vững
CHỈ TIÊU TÍNH:
Thông thường, tính thiết kế theo độ bền mỏi là chỉ tiêu chủ yếu Khi này,
trục được kiểm nghiệm về độ cứng
- Khi độ cứng trục quyết định chất lượng làm việc, trục được tính thiết kế
theo độ cứng, ví dụ trục chính máy cắt kim loại Kiểm nghiệm về độ bền
- Với trục quay nhanh, kiểm nghiệm trục về độ chịu dao động
Tính sơ bộ: Sơ bộ xác định đường kính trục tại chỗ lắp ổ để sơ bộ chọn ổ;
từ đó xác định được chiều dài các đoạn trục
Trang 15Câu 29: Trình bày ý nghĩa và trình tự bước tính gần đúng trục theo độ bền mỏi Vẽ hình minh hoạ cho các bước tính gần đúng trục
Mục đích của bước tính này là xác định sơ bộ kết cấu và các kích thước của trục (có xét đến vấn đề lắp, tháo, cố định và định vị các tiết máy lắp trên trục )
Tính gần đúng trục thường tiến hành qua các bước sau:
- Sơ đồ hoá trục, coi trục quay như một dầm tĩnh chịu tải;
- Phân tích lực tác dụng lên trục, tính phản lực tại các gối và vẽ biểu đồ mô men uốn và mô men xoắn
- Tính đường kính trục tại các tiết diện nguy hiểm: Vì trục chịu trạng thái ứng suất phức tạp, nên ứng suất tương đương có thể xác định theo thuyết bền thứ tư (thuyết bền thế năng biến dạng lớn nhất)
Câu 30: Có những nhân tố nào ảnh hưởng tới sức bền mỏi của trục? Trình bày ý nghĩa bước tính chính xác trục theo độ bền
mỏi Nêu các biện pháp xử lý khi s < [s] hoặc s >> [s]
Tính chính xác: Từ các giá trị đường kính xác định được, dựng kết cấu trục (lên kích thước thực của các đoạn trục, kết cấu và kích thước các góc lượn, rãnh then…) Tra bảng xác định các nhân tố ảnh hưởng đến sức bền mỏi; tiến hành tính kiểm nghiệm hệ số an toàn mỏi tại các tiết diện có nhiều nhân tố ảnh hưởng xấu đến sức bền mỏi
a Các biện pháp công nghệ: - Nâng cao độ nhẵn bề mặt trục - Nhiệt
luyện và hóa nhiệt luyện - Gây biến dạng dẻo lớp bề mặt như phun bi, lăn nén
Trang 16S>>[S]
Giảm đường kính trục
Giảm cơ tính VL