Bài giảng bánh ma sát

Phân loại truyền động ma sát: Thực hiện việc truyền cơ năng và chuyển động từ bánh vật thể dẫn sang bánh vật thể bị dẫn nhờ lực ma sát tại nơi tiếp xúc của hai vật thể này.. Bộ truyền

Chương II: TRUYỀN ĐỘNG

BÁNH MA SÁT

22.1 Khái niệm chung:

22.1.1 Phân loại truyền động ma sát: Thực hiện việc truyền cơ năng và chuyển

động từ bánh (vật thể) dẫn sang bánh (vật thể) bị dẫn nhờ lực ma sát tại nơi tiếp xúc

của hai vật thể này.

1 Bộ truyền ma sát:

Chỉ làm nhiệm vụ truyền cơ năng và tốc

độ mà không thể thay đổi tỷ số truyền ( i

không đổi)

Trục dẫn và trục bị dẫn song song với nhau.

c d

2

a Bộ biến tốc ma sát mặt đầu đơn: (hình 22.2a ).

b Bé biÕn tèc ma s¸t mÆt ®Çu kÐp: ( h×nh22.2b ).

b

c Bộ biến tốc ma sát côn đơn:

( hình 22.2c ).

d Bộ biến tốc ma sát côn trục song song, có phần tử trung gian cứng: ( hình22.2d )

e Độ biến tốc ma sát côn, trục vuông góc, có đĩa trung gian:

f Độ biến tốc ma sát cầu - côn: ( hình 22.2f ).

g Bộ biến tốc ma sát - trụ: ( hình 22.2g ).

h Bộ biến tốc ma trụ - cầu: (hình

22.2h ).

i Bộ biến tốc ma sát côn, trục song song

có phần tử trung gian mềm: ( hinh 22.2i)

k Bộ biến tốc ma sát côn, trục song song có đai phẳng: ( hình 22.2j ).

l Bộ biến tốc ma sát nhiều đĩa:

m Bộ biến tốc ma sát hai cặp đĩa và một

vòng cứng: ( hình 22.2l ).

n Bộ biến tốc ma sát đĩa măt xuyến lõm:

( hình 22.2m ).

- Hai đĩa trung gian có thể quay được quanh trục tọa độ thẳng góc với mặt phẳng tờ giấy để thay đổi điểm tiếp xúc giũa chúng với mặt

xuyến lõm của đĩa dẫn và đĩa bị dẫn Nhờ sự thay đổi này mà tỷ số truyền giữa trục dẫn và trục bị dẫn được thay đổi theo.

p Bộ biến tốc ma sát hai cặp đĩa côn và một đai mềm: ( hình 22.2n ).

- Nguyên tắc làm việc cũng giống như bộ biến tốc ở H22.2l, khác biệt là thay vì

vòng cứng , ở đây dùng đai cao su mềm

để truyền động

- Bánh ma sát có cấu tạo đơn giản.

- Làm việc êm, không ồn

- Có khả năng chịu điều chỉnh vô cấp về

tỉ số truyền và đạt được vô cấp về tốc độ

của trục bị dằn mà trong nhiều máy móc

cần có

1/ Ưu điểm

22.1.2/ Ưu nhược điểm và phạm vi sử dụng

của truyền động ma sát

2 Nhược điểm

- Lực tác dụng lên trục và ổ đỡ khá lớn do lực ép giữa cặp bánh ma sát gây ra

- Do có trượt giữa các bánh khi làm việc nên tỷ số truyền không ổn định dẫn đến tốc độ của trục dằn không chính xác

- Khả năng tải không cao so với truyền

động bánh răng

3 Phạm vi sử dụng

- Thích hợp với công suất nhỏ và vừa (dưới

20 kW) Nếu sử dụng với công suất cao thì bộ truyền kích thước phải lớn và lực

ép lớn để có lực ma sát cần thiết

- Tốc độ truyền của các đĩa không quá 15 –

20 m/s

- Tỉ số truyền i<=7

- Khoảng điều chỉnh tỉ số truyền lấy

+ 3 - 4 đối với bộ truyền ma sát trực

tiếp (không có vật thể trung gian)

+ 4 - 8 đối với bộ truyền ma sát gián tiếp (có vật thể trung gian)

- Do có trượt nên truyền động bánh ma sát không được dùng trong cơ cấu đòi hỏi có

đọ chính xác về tốc độ và tỉ số truyền

22.2 CƠ HỌC TRUYỀN ĐỘNG MA SÁT

22.2.1 Sự trượt

Trượt là đặc điểm nổi bật của truyền

động ma sát, với ba loại hình sau:

1 Trượt hình học:

Xảy ra do sự khác nhau về tốc độ tại

các điểm tiếp xúc giữa hai bánh ma sát

Nó xuất hiện trên chiều dài tiếp xúc dọc theo đường sinh của bánh ma sát và phụ thuộc vào dạng hình học của bánh đó

2 Trượt đàn hồi:

Loại trượt này xảy ra do biến dạng đàn hồi tại vùng tiếp xúc của các bánh theo

phương tiếp tuyến Nó xảy ra trong bất kì

bộ truyền ma sát nào khi làm việc

22.2.2.Tốc độ và tỉ số truyền trong truyền động ma sát.

1.Đối với bộ truyền trong ma sat

a.Bộ truyền ma sát trụ,truc song song

Gọi V là tốc đọ tiếp tuyến (m/s).D là

đường kính bánh ma sát (mm),n là tốc độ vòng (v/ph)và theo quy ước chung, chỉ số 1

và 2 lần lươt để chỉ bành(trục )dẫn và bánh (trục) bị dẫn ,ta có

60 3

2

2 2

π

=Đối với trục bị dẫn:

≈

ε

97

1 1

D

D n

n i

b.Bộ truyền ma sát côn, trục không song song.

2 1

2 2

n i

nếu bỏ qua sự trượt:

Trong đó:D1 và D2 là đường kính trung bình của bánh dẫn và bánh bị dẫn(mm);

α 1và α2 là góc côn của bánh dẫn và bi dẫn; n1 và n2là tốc độ vòng của bánh dẫn và bánh

tg

3 Đối với bộ biến tốc ma sát

Bộ biến tốc nói chung , có một đặc

trưng hình học cơ bản , gọi chung là

khoang điều chỉnh tốc độ được kí hiệu là

Đ Đó là tỉ số giữa tỷ số truyền lớn nhất với tỷ số truyền bé nhất

min

max

i i

Đ =

Từ hệ thức này ta tìm được quan hệ giữa Đ với khoảng điều chỉnh đường kính bánh ma sát theo từng kiểu bộ truyền Sau đây là một số trường

hợp

• A Bộ biến tốc thay đổi tỷ số truyền bằng cách thay đổi bán kính R của bánh bị dẫn (hình 22.5a)

R

R i

ε

=

1

max max

R

R i

Đ =

b Bộ biến tốc thay đổi tỷ số truyền bằng

cách thay đổi bán kính R của bán

dẫn(hình22.5b)

• R2n2=Rn

R

R i

=

min

2 min

R

R i

ε

=

max

2 max

R

R i

Bộ biến tốc thay đổi tỷ số truyền bằng cách đông thời thay đổi bán kínhcủa cả bánh dẫn khi bố trí vùng điều chỉnhở hai bánh đối

ε

=

min 1

max

2 max

R

R i

ε

=

max 1

min

2 min

R

R i

ε

=

min 1

max 1

min 2

max 2

min

R

R R

R i

i Đ

ε

=

=

Do kết cấu của bộ biến tốc kiểu này có R1max=

R2max= Rmaxvà R1min= R2min= Rminnên cuối cùng ta

min 1

max 1 2

min 2

max 2

R R

R Đ

Đ R

R

min max

22.2.3 Lực trong truyền động ma sát :

1 Tính lực ép Q lên đĩa ma sát :

* Trường hợp chung :

Q = KP/f (22-2) Trong đó :

2.Tính tải trọng trên đĩa và trục :

a Bộ tuyền ma sát trục, trục song song :

R = √ Q 2 + (KP) 2

Trong đó : R là lực tổng hợp tác dụng lên đĩa

và trục.

b Bộ truyền ma sát côn, trục vuông góc :

Ở trường hợp này, trục dẫn chịu lực dọc trục Q1 và lực

thẳng góc với trục Q 2 , còn trục bị dẫn chịu lực thẳng góc với trục có giá trị bằng Q 2 nhưng ngược dấu :

Q1= Q.sinα1 ; Q2 = Q.sin α1Với : α : là góc côn của bánh dẫnα Q: được tính theo công thức (22-2)

do ma sát trong các ổ đỡ Tổn thất được đánh giá : Tổn thất càng ít, hiệu suất càng cao và ngược lại.

- Đối với bộ truyền trong hộp kín, độ chính xác cao, các bánh ma sát bằng thép, lấy :

η = 0,96 – 0,98

- Đối với bộ truyền kẽm chính xác hơn, các bánh

ma sát bằng thép hoặc gang lấy : η = 0,92 – 0,96

- Đối với bộ truyền độ chính xác không cao,cặp bánh ma sát là thép ( hoặc gang ) /chất dẽo lấy:

η = 0,85 – 0,92

- Đối với bộ truyền độ chính xác không cao, có trượt hình học tại vùng tiếp xúc lấy :

η = 0,80 – 0,85

b Các dạng hỏng :

- Nếu bộ truyền được bôi trơn tốt bề mặt tiếp xúc bị hỏng chủ yếu do tróc bề mặt.

- Nếu bộ truyền làm việc khô hoặc nữa

uwpwts, bề mặt tiếp xúc sẽ bị bào mòn

hoặc xước Đặc biệt mòn càng xảy ra

nhanh khi bộ truyền bị trơn trượt.

- Để tránh các dạng hỏng nói trên cần phải

tính toán bộ truyền theo đọ bền tiếp xúc.

22.3 Vật liệu và ứng suất cho phép

22.3.1 Vật liệu làm bề mặt bánh ma sát

Yêu cầu phải có độ bền tiếp xúc và độ bền mòn

cao, hệ số ma sát lớn (để giảm áp lực cần thiết)

- Thép tôi:Các loại thép Liên Xô như: 40XH,

IIIX5, 18XIT, 18X2H2BA, 65T…, tôi đạt độ rắn bề mặt HRC >60 được dùng khi yêu cầu bộ truyền có kích thước nhỏ gọn, làm việc trong đầu, hiệu suất lớn, đòi hỏi gia công chính xác và độ nhẵn bề mặt cao.

22.3 Vật liệu và ứng suất cho phép

22.3.1 Vật liệu làm bề mặt bánh ma sát

- Gang: đôi khi được dùng trong cặp gang thép,

được dùng trong bộ truyền để hở, có bôi trơn hoặc chạy khô.

- Têchteoolit và Phip dùng với thép: sử dụng trong

bộ truyền làm việc khô, không cần chế tạo chính

xác cao,kích thước lớn, hiệu suất thấp nhưng lưc tác dụng lên truc nhỏ hơn so với cặp bánh ma sát thép hay gang

22.3 Vật liệu và ứng suất cho phép

22.3.1 Vật liệu làm bề mặt bánh ma sát

- Gỗ, da, vải, cao su…: bọc lót bề mặt bánh dẫn, làm việc với bánh bị dẫn bằng thép để khi bị trượt trơn thì bánh bị dẫn ít bị mài vẹt.

22.3.2 Ứng suất tiếp xúc cho phép [ơ]tx

3,1 460

n i

n

• 5 Chọn chiều rộng bánh ma sát : b=D1ψD= 70.0,6= 42mm

• 6 Tính đường kính bánh bị

dẫn:D2=iεD1=3,1.0,97.70= 210,5mm ≈

210mm

• 7 Tính khoảng cách hai trục:

• 8.Tính lực ép cần thiết theo công thức 2), trong đó chọn hệ số an toàn K=1,5