Trương tất đích Bộ môn Thiết kế máy Khoa Cơ khí - Trường ĐH GTVT Tóm tắt: Bμi báo nμy trình bμy phương pháp thiết kế đai đồng thời thỏa mãn cả hai chỉ tiêu khả năng kéo vμ độ bền lâu á
Trang 1Thiết kế đai đồng thời thoả mãn hai chỉ tiêu
Khả năng kéo vμ độ bền lâu
TS Trương tất đích
Bộ môn Thiết kế máy Khoa Cơ khí - Trường ĐH GTVT
Tóm tắt: Bμi báo nμy trình bμy phương pháp thiết kế đai đồng thời thỏa mãn cả hai chỉ
tiêu khả năng kéo vμ độ bền lâu áp dụng cho đai theo tiêu chuẩn SAE, TCVN, GOST
Summary: This paper describes method design of the belt in common of the adaptation
about tension and service lìfe, his aplication for belt of their standards SAE, TCVN, GOST
1 đặt vấn đề
Người ta đã thiết kế đai theo khả năng
kéo va độ bền lâu một cách độc lập áp dụng
đối với đai theo TCVN và GOST Nhược điểm
của phương pháp này là số liệu dùng cho tính
toán tuổi thọ quá ít vì vậy không tính được tuổi
thọ mà chỉ hạn chế số vòng quay trong một
giây Mặt khác trước đây các số liệu thực
nghiệm về đai cũng chỉ có đối với đai theo các
tiêu chuẩn GOST và TCVN Hiện nay trong
tiến trình hội nhập quốc tế đòi hỏi phải thiết kế
tính toán đai không chỉ theo TCVN mà còn đối
với tiêu chuẩn SAE về đai của Mỹ, úc Bài
báo này muốn đóng góp một số ý kiến để giải
quyết vấn đề đó trên cơ sở của phương pháp
thiết kế đai đồng thời thoả mãn cả hai chỉ tiêu
khả năng kéo và độ bần lâu
ii Phương pháp tính đai độc lập với
hai chỉ tiêu khả năng kéo vμ độ bền
lâu
Để thấy rõ sự khác nhau cơ bản giữa hai
phương pháp kể trên, ta nêu lại sơ lược
phương pháp thiết kế đai theo từng chỉ tiêu
độc lập
1 Tính đai theo khả năng kéo
Phương pháp này dựa trên cơ sở đường cong trượt và đường cong hiệu suất để xác
định khả năng tải của bộ truyền đai
Ví dụ: Tính toán đai dẹt
ứng suất có ích cho phép thực tế được tính theo công thức:
[ ] [ ]σp = σ 0.Ct.Cα.Cv.Cb (1) Diện tích tiết diện của đai đủ khả năng kéo không bị trượt trơn là:
[ ]p t
F b A
σ
≥ δ
trong đó:
b: chiều rộng; δ: chiều dày đai
của đai dẹt
tải trọng
ôm
đai
trí bộ truyền
Trang 2Các trị số của [ ]σ 0 và các hệ số tra ở [4]
2 Tính đai theo độ bền lâu
Khi đai làm việc ứng suất sinh ra trong
mỗi tiết diện thay đổi tuỳ theo vị trí của nó đối
với bánh đai, ứng suất lớn nhất khi vào bánh
bị hỏng do mỏi
max
σ
max
σ
Phương trình tuổi thọ của đai với tỷ số
truyền i = 1, tải trọng ổn định có dạng như
sau:
0 m 0 N 1 m
N T
x U 3600
trong đó:
σ: là ứng suất lớn nhất trong đai
U = V/L: số vòng chạy của đai trong một
giây
x: số bánh đai
Từ đó tính ra tuổi thọ của đai theo
phương trình (3)
Tuy vậy, do không đủ hoặc quá ít số liệu
bạn chế số vòng quay trong một giây
max U L
V
s
m
30
L: chiều dài đai
iii Thiết kế đai đồng thời thoả mãn
cả hai chỉ tiêu khả năng kéo vμ độ
bền lâu áp dụng cho các tiêu
chuẩn SAE, TCVN, GOST về đai
1 Thiết kế đai với hai chỉ tiêu khả
năng kéo và độ bền lâu
Theo chỉ tiêu về khả năng kéo ta có điều
kiện:
0 0
t ≤2.Ψ σ
trong đó:
0
Ψ : hệ số kéo
:
0
Theo chỉ tiêu về độ bền lâu để cho đai không bị hỏng do mỏi ta có điều kiện:
m / 1 C
max
N
C
≤
trong đó:
m: số mũ lấy tuỳ thuộc vào loại đai
C: hệ số lấy như sau: đai thang C = 60 – 70 Mpa;
đai dẹt C = 90 – 100 Mpa
:
max
khi đai vào bánh nhỏ, được xác định theo công thức:
u V t max
1σ +σ +σ
ư λ
λ
=
trong đó:
α
=
là hệ số ma sát và góc ôm
V
σ : ứng suất do lực ly tâm gây ra được
vận tốc đai
:
1
:
t
là diện tích tiết diện đai
Kết hợp các hệ thức (6) và (7) ta có điều kiện:
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
σ
ư σ
ư λ
ư λ
≤
m / 1 C
t
N
C 1
Trang 3trong đó:
:
( ) b h
L V 3600
:
:
b
χ số bánh đai có cùng đường kính
Bằng thực nghiệm xác định ứng xuất có
các điều kiện (5) và (8) ta sẽ đạt được cách
tính đai đồng thời thoả mãn cả hai chỉ tiêu khả
năng kéo và độ bền lâu Điều kiện đó được
viết dưới dạng:
[ ]t
t t A
F ≤ σ
=
đai dẹt:
[ ] [ ]
d
V b 0 t t
K
C C C
σ
=
trong đó:
2 áp dụng phương pháp tính đai đồng thời thoả m∙n hai chỉ tiêu khả năng kéo và
độ bền lâu đối với các loại đai theo tiêu chuẩn GOST, TCVN và SAE
Đối với đai theo tiêu chuẩn GOST va TCVN - được tính theo (10)
Đối với đai theo tiêu chuẩn SAE của Mỹ,
úc … cần chú ý mấy điểm sau đây:
a Về cấu tạo của đai theo tiêu chuẩn SAE
Ta lấy đai thang để xét, thì đai thang có 4 loại: loại nặng, loại hẹp, loại nhẹ, và loại đai dùng cho thiết bị tự động Mỗi đai đều được ghi hai ký hiệu: một theo hệ Anh, một theo hệ mét Mỗi loại lại có các kiểu khác nhau, ví dụ
đai thang loại nặng có 5 kiểu được ghi theo hai hệ:
Hình H.1 trình bày các loại đai thang: loại nặng H.1a, đai thang loại hẹp H.1b
Bảng P.1
Hệ số tải trọng động K đ
Tải trọng tĩnh Tải trọng mở máy
đến 120% so với tải trọng danh
nghĩa
Máy phát điện, quạt, máy nén và máy bơm ly tâm; máy cắt gọt liên tục; băng tải 1,0 Tải trọng làm việc có dao động
nhỏ Tải trọng mở máy đến 150%
so với tải trọng danh nghĩa
Máy bơm và máy nén khí kiểu píttông có ba xy lanh trở lên; xích tải, máy phay, máy tiên rơvônve
1,1 Tải trọng làm việc có dao động lớn
Tải trọng mở máy đến 220% so với
tải trọng danh nghĩa
Thiết bị dẫn động quay hai chiều; máy bơm và máy nén khí kiểu một hoặc hai píttông; máy bào
và máy xọc; vít vận chuyển và máng cào; máng
ép vít và máy ép lệch tâm có vô lăng nặng
1,25
Tải trọng có va đập và thay đổi
nhiều Tải trọng mở máy đến 300%
so với tải trọng danh nghĩa
Máy cắt tấm, búa máy, máy nghiền; thang máy;
máy xúc, máy ép kiểu vít và máy ép lệch tâm có vô lăng nhẹ
1,5 ữ 1,6
Chú thích: 1 Đối với động cơ có mômen mở máy lớn, đống mở nhiều lần, các trị số trong bảng
được tăng thêm 0,15
2 Các trị số trong bảng dùng cho chế độ làm việc 1 ca; nếu làm việc 2 ca cần tăng thêm 0,15 và nếu làm việc 3 ca cần tăng thêm 0,35
Trang 47/16"
11/4"
3/4"
11/4"
1"
1/2"
11/32"
3/4"
A
B
22C C
32C D
E
Hình 1a
3/8 in
5/16 in
5/8 in
17/32 in
1 in
7/8 in
9N 3V
15N 5V
25N 8V
Hình 1b
b Tính đai theo tiêu chuẩn SAE
Người ta cũng kết hợp hai chỉ tiêu trên để
tính đai theo tiêu chuẩn SAE Công suất cần
truyền tính theo công thức:
000 33
V F F
H= 1ư 2
Công suất cho phép được xác định theo
công thức:
16500
V F C C
trong đó:
bị dẫn
p
C : hệ số hiệu chỉnh bằng puli
V
C : hệ số điều chỉnh tốc độ
α
F : sức căng đai cho phép
s
K : hệ số điều kiện phục vụ
Các số liệu đi theo công thức (12) và (13)
tra trong tài liệu [1]
iv Kết luận
Thiết kế đai đồng thời thoả mãn cả hai
chỉ tiêu khả năng kéo và độ bền lâu hợp lý hơn thiết kế đai theo khả năng kéo và hạn chế
số vòng quay trong một giây Do đó thiết hế
đai đồng thời thoả mãn hai chỉ tiêu phải được thay thế cho cách tính độc lập với hai chỉ tiêu khẳ năng kéo và độ bền lâu
Do kết quả thực nghiệm về đai theo tiêu chuẩn GOST và TCVN khác với đai theo tiêu chuẩn SAE nên thiết kế đai theo GOST và TCCN theo điều kiện (10); đai theo tiêu chuẩn SAE phải tính theo công thức (13)
Tài liệu tham khảo
[1] Joseph Edward Shigley, Charles R Mischke
Mechanical Engineering Design, Megran Hill book Company ,1989
[2] Robert matt PE Machine Elemenis in
mechanical design, 1992
[3] Trương Tất Đích Chi tiết máy NXB Giao thông
Vận tải, 1999
[4] Nguyễn Trọng Hiệp Chi tiết máy NXB Giáo
dục, 1999
[5] Trương Tất Đích Xác định tuổi thọ của một số
chi tiết xe vận tải trong xây dựng ở Việt Nam Tạp chí Khoa học và Công nghệ, 1992Ă
