01 xác định đường cong trượt bộ truyền đai

1 BÀI THÍ NGHIỆM SỐ 1 XÁC ĐỊNH ĐƯỜNG CONG TRƯỢT BỘ TRUYỀN ĐAI Người biên soạn Nguyễn Hữu Lộc I Mục tiêu thí nghiệm Khảo sát hiện tượng trượt trong bộ truyền đai Hệ số trượt tương đối và thí nghiệm xác[.]

1

BÀI THÍ NGHIỆM SỐ 1 XÁC ĐỊNH ĐƯỜNG CONG TRƯỢT BỘ TRUYỀN ĐAI

Người biên soạn: Nguyễn Hữu Lộc

I Mục tiêu thí nghiệm

- Khảo sát hiện tượng trượt trong bộ truyền đai

- Hệ số trượt tương đối và thí nghiệm xác định hệ số trượt,

- Xác định lực căng đai ban đầu

- Vẽ ra đường cong trượt theo tải

II Các quy tắc kỹ thuật an toàn

Sinh viên tuân thủ các yêu cầu an toàn trong phòng thí nghiệm

III Cơ sở lý thuyết

1 Hiện tượng trượt

Dưới tác dụng của các lực, có các dạng trượt giữa đai và bánh đai: trượt hình học, trượt đàn hồi và trượt trơn

Trượt hình học xảy ra khi bộ truyền đai chưa làm việc và dưới tác dụng của lực căng

ban đầu Fo giữa đai và bánh đai sinh ra lực ma sát, đai bị giãn dài và trượt trên bánh đai Khi làm việc, theo kết quả thực nghiệm của Jucovski, xảy ra hiện tượng trượt đàn hồi và

trượt trơn Trượt đàn hồi xảy ra với bất kỳ giá trị tải trọng F t nào tác động lên bộ truyền Trượt

trơn chỉ xảy ra khi quá tải

Khi đai làm việc, lực căng ban đầu Fo tăng lên thành F1 ở nhánh căng và giảm xuống

thành F2 ở nhánh chùng

Như thế, trên bánh dẫn đai vào tiếp xúc với bánh đai tại điểm A (H.1) với lực căng

F1 tương ứng đai bị biến dạng 1 và rời khỏi bánh đai tại B với lực căng F2 tương ứng đai

bị biến dạng 2 Vì F1 > F2 cho nên 1 > 2,tức là khi vào tiếp xúc với bánh dẫn đai bị co lại, do đó bị trượt trên bánh đai và chuyển động chậm hơn bánh đai

2

Hình 1 Trượt đàn hồi [1]

Trên bánh bị dẫn thì ngược lại: đai vào tiếp xúc tại điểm C với lực căng F2 và rời

khỏi đai tại D với lực căng F1 Do đó, khi chuyển động từ C đến D đai bị giãn ra, trượt trên

bánh đai và chuyển động nhanh hơn bánh bị dẫn

Hiện tượng trượt trên đây là do biến dạng đàn hồi của đai, dưới tác dụng của lực căng khác nhau, gọi là trượt đàn hồi, vì đây là bản chất của dây đai nên ta không thể nào khắc

phục được Trượt đàn hồi càng nhiều khi chênh lệch lực căng F1 – F2 = F t càng lớn

Tuy nhiên, trượt đàn hồi không xảy ra trên toàn bộ cung ôm AB và CD mà chỉ xảy ra trên các cung nhỏ hơn là IB và KD, gọi là các cung trượt Các cung AI và CK còn lại gọi là

cung tĩnh Trên cung AI và CK, khi đai mới vào tiếp xúc với bánh đai, sự thay đổi của lực căng

còn ít, chưa lớn hơn lực ma sát giữa đai và bánh đai trên đoạn đó và biến dạng đàn hồi thay

đổi còn chưa đáng kể Tại các điểm I và K, sự biến dạng đã rõ rệt và sự trượt mới bắt đầu Khi tăng F t thì cung trượt tăng theo và nếu tiếp tục tăng lên nữa thì cung trượt chiếm toàn bộ cung

ôm và hiện tượng trượt trơn bắt đầu

Trượt trơn chỉ xảy ra khi lực vòng F t lớn hơn lực ma sát F s (mômen truyền T lớn hơn mômen ma sát T s) Nếu bộ truyền quá tải từng phần sẽ trượt trơn từng phần, nếu bị quá tải

luôn thì sẽ bị trượt trơn hoàn toàn Khi đó bánh bị dẫn sẽ dừng lại và hiệu suất bằng không

2 Hệ số trượt tương đối

Vận tốc vòng trên các bánh đai (m/s):

 1 1

1 60000

d n

- Trên bánh bị dẫn: 

 2 2

2 60000

d n

trong đó: d1, d2 - đường kính bánh dẫn và bánh bị dẫn, mm

n1, n2 - số vòng quay bánh dẫn và bánh bị dẫn, vg/ph

Do sự trượt đàn hồi giữa đai và bánh đai nên v1 > v2 và giữa chúng có liên hệ:

 =

1 1

2 2 1

2 1

2

n d

n d v

v v

v v











(3)

A

T

3

trong đó  là hệ số trượt tương đối, phụ thuộc vào tải trọng,  = 0,010,02

3 Đường cong trượt và hiệu suất

Khả năng làm việc của bộ truyền đai đặc trưng bởi đường cong trượt và hiệu suất Các đường cong trên thu được từ kết quả thực nghiệm đối với các loại và vật liệu đai khác nhau (H.2) Trên trục tung là hệ số trượt tương đối  (%) và hiệu suất  Trên trục hoành

là tải trọng, đặc trưng bởi hệ số kéo :

2

  t

o

F

Đường biểu diễn quan hệ giữa  và  gọi là đường cong trượt Khi 0 o, với o

là hệ số kéo tới hạn, thì đường cong trượt gần như là đoạn thẳng Ở giai đoạn này, nếu tăng

F t thì hệ số trượt tăng theo tỷ lệ bậc nhất, tức là trong bộ truyền chỉ xảy ra hiện tượng trượt đàn hồi Hiệu suất bộ truyền tăng lên và đạt giá trị lớn nhất khi  = o Nếu tăng F t để  >

o, đai sẽ trượt trơn từng phần hệ số  tăng càng nhanh, hiệu suất bộ truyền giảm xuống nhanh Nếu max thì sẽ xảy ra hiện tượng trượt trơn hoàn toàn

Hình 2 Đường cong trượt và hiệu suất [1]

Trượt đàn hồi phụ thuộc vào tải Ft, nếu Ft càng lớn thì sự trượt càng tăng Để đánh giá sự trượt phụ thuộc vào tải ta đưa ra hệ số kéo , với  = Ft/2F0, trong đó là lực căng đai khi chưa có tải (ví dụ F0 = 90N)

IV Quá trình thí nghiệm

Để tiến hành thí nghiệm có hiệu quả và nhanh chóng, sinh viên cần mang theo các dụng cụ sau: Thước kẻ ly, thước đo độ, compa, bút chi, máy tính tay

4

1 Yêu cầu chung cho hai thí nghiệm

- Đọc và chuẩn bị thật kỹ ở nhà các phần lý thuyết có liên quan đến thí nghiệm

- Điền những phần yêu cầu sinh viên làm trước ở nhà vào tài liệu thí nghiệm để tiết kiệm thời gian làm thí nghiệm

- Sau khi làm bài thí nghiệm xong sinh viên phải làm báo cáo thí nghiệm và nộp ngay cho

bộ môn

- Trong khi làm hai thí nghiệm, giáo viên sẽ kiểm tra các kiến thức có liên quan đến nội dung của thí nghiệm, nếu không đạt yêu cầu sinh viên sẽ không được làm thí nghiệm tiếp

mà phải chuẩn bị kỹ để làm lại lần 2

2 Mô hình máy thí nghiệm

Hình 3 Mô hình thí nghiệm: 1 Động cơ; 2 Nối trục; 3 Bộ truyền đai; 4 Tay quay điều

chỉnh lực căng đai; 5 Bộ gia tải; 6 Encoder trên bánh dẫn; 7 Encoder trên bánh bị dẫn;

8 Nút điều chỉnh tốc độ bằng biến tần; 9 Màn hình hiển thị số vòng quay

Theo lý thuyết khi hoạt động thì vận tốc trên 2 bánh đai là như nhau, nhưng trong thực tế do có hiện tượng trượt trên đai nên sẽ dẫn đến vận tốc trên hai bánh đai khác nhau

3 Mô tả thí nghiệm

5

1 Trong mô hình thí nghiệm (H.3) khởi động động cơ 1 Trên đầu trục lắp bánh đai có gắn 2 encoder 6, 7và 2 bộ hiển thị số 9 nên hoàn toàn có thể đọc được thông số vận tốc (có thể cài đặt là m/s hoặc số vòng quay vg/ph) Trong quá trình đo ta có thể ghi lại các giá trị vận tốc kể từ lúc bắt đầu bật động cơ cho đến lúc chạy ổn định để khảo sát hệ số trượt trong khoảng thời gian này

Có thể khảo sát hệ số trượt khi động cơ chạy nhanh dần hoặc giảm dần hay chạy ổn định Từ các số liệu có được sinh viên cần thể hiện bằng biểu đồ kết quả đó

2 Trong qua trình thí nghiệm ta có thể đo lực căng đai ban đầu F0 Ngoài ra ta có thể thay đổi lực vòng tác dụng lên bộ truyền đai Ft bằng các bộ gia tải 5

3 Trong quá trình đo hệ số trượt  có thể tăng tải trọng lên bộ truyền đai bằng các bộ gia tải 5 Quan sát hệ số trượt sẽ thay đổi như thế nào trong trường hợp này và xây dựng đường cong trượt

2

  t

o

F F

IV Trình tự thực hiện

1 Xác định các thông số cho trước mô hình thí nghiệm:

+ Đường kính bánh đai d1, d2

+ Loại đai

+ Góc ôm đai α1, α2

+ Số vòng quay động cơ

+ Lực căng đai ban đầu F0

+ Lực vòng có ích Ft

2 Tiến hành đo và xử lý kết quả đo lực căng đai ban đầu F0

3 Tiến hành đo và xử lý kết quả đo để xác định hệ số trượt tương đối

4 Đo và xử lý kết quả đo để xây dựng đường cong trượt theo kết quả thực nghiệm

Tài liệu tham khảo

1 Nguyễn Hữu Lộc Giáo trình Cơ sở thiết kế máy NXB Đại học Quốc gia TP Hồ

Chí Minh 2016

6

MẪU BÁO CÁO THÍ NGHIỆM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA CƠ KHÍ

Bộ môn Thiết kế máy

BÀI THÍ NGHIỆM SỐ 1

XÁC ĐỊNH HỆ SỐ TRƯỢT VÀ XÂY DỰNG ĐƯỜNG CONG TRƯỢT BỘ

TRUYỀN ĐAI

Sinh viên thực hiện:

Nhóm:

Lớp:

Giáo viên hướng dẫn:

7

I Mục tiêu thí nghiệm

- Khảo sát hiện tượng trượt trong bộ truyền đai

- Hệ số trượt tương đối và thí nghiệm xác định hệ số trượt,

- Xác định lực căng đai ban đầu

- Vẽ ra đường cong trượt theo tải

II Các quy tắc kỹ thuật an toàn

Sinh viên tuân thủ các yêu cầu an toàn trong phòng thí nghiệm

III Tiến hình và xử lý kết quả thí nghiệm

1 Xác định các thông số cho trước mô hình thí nghiệm:

+ Đường kính bánh đai d1, d2

+ Loại đai

+ Góc ôm đai α1, α2

+ Số vòng quay động cơ

+ Lực căng đai ban đầu F0

+ Lực tác dụng lên trục

+ Lực vòng có ích Ft

2 Tiến hành đo và xử lý kết quả đo lực căng đai ban đầu F0

3 Tiến hành đo và xử lý kết quả đo để xác định hệ số trượt tương đối và hệ số kéo Sau khi thì nghiệm điền kết quả đo điền vào bảng 1 và tính toán các hệ số

Bảng 1 Kết quả đo hệ số trượt

STT Lực căng

đai ban

đầu F 0 , N

Số vòng quay n 1 , vg/ph

Số vòng quay n 2 , vg/ph

Hệ số trượt

2 2

1 1

d n 1

d n

  

Lực vòng có ích F t ,

N

Hệ số kéo

2

  t

o

F F

1

2

3

4

5

Giá trị trung bình  

8

4 Xây dựng đồ thị Đường cong trượt, ví dụ có dạng như hình 4 dưới đây

Hình 4 Đường cong trượt được xây dựng dựa trên kết quả thực nghiệm

IV Nhận xét kết quả và kết luận

V Các câu hỏi ôn tập

1 Định nghĩa các dạng trượt trong bộ truyền đai

2 Phương pháp xác định hệ số trượt trong bộ truyền đai

3 Liên hệ giữa lực vòng có ích Ft và lực căng đai ban đầu F0

4 Trình bày công thức xác định hệ số kéo và hệ số kéo tới hạn các dạnh bộ truyền đai