Chương 7 truyền động đai

- Đai thang: tiết diện đai hình thang, bánh đai có rãnh hình thang, thường dùng nhiều dây đai trong một bộ truyền.Vật liệu chế tạo đai thang là vải cao su và làm việc theo hai mặt bên..

7.2 Cơ học truyền động đai

7.3 Tính truyền động đai

Bộ truyền đai thông thường

Bộ truyền đai chéo Bộ truyền đai nửa chéo

Giới thiệu

truyền

động đai

Kết cấu:

+ Bánh đai bị dẫn số 2, d2 , II, n2 ,P2 , T2

+ Dây đai 3, mắc vòng qua hai bánh đai

+ Bộ phân căng đai, tạo lực căng ban đầu 2F0 kéo căng hai nhánh đai

Để tạo lực căng dùng trọng lượng động cơ (Hình a), dùng vít đẩy (Hình b), hoặc dùng bánh căng đai

+ Bánh đai dẫn số 1, có đk

d1, được lắp trên trục dẫn I,

quay với số vòng quay n1,

công suất truyền động P1,

mômen xoắn trên trụcT1

=> Nguyên lý làm việc của bộ truyền đai.

Phân loại:

- Đai dẹt(đai phẳng): tiết diện đai HCN hẹp, bánh đai hình trụ

tròn hoặc hình tang trống, bề mặt làm việc là mặt rộng của đai

- b, h được tiêu chuẩn hóa(h thường dùng là 3; 4,5; 6;7,5 mm,

b thường dùng 20; 25; 32;40; 50; 63; 71; 80; 90; 100;…mm)

- Vật liệu chế tạo đai dẹt là : da, sợi bong, sợi len, sợi tổng

hợp, vải cao su Trong đó vải cao su được dùng rộng rãi nhất.

- Đai thang: tiết diện đai hình thang, bánh đai có rãnh hình thang,

thường dùng nhiều dây đai trong một bộ truyền.Vật liệu chế tạo đai thang là vải cao su và làm việc theo hai mặt bên.

Hình dạng và diện tích đai thang được tiêu chuẩn hóa theo 6 loại đai thường Z,O,A,B,C,D, chiều dài đai cũng được tiêu chuẩn hóa chọn theo : 400, 450, 500, 560, 630, 710, 800, 900, 1000 1120,

1250, 1400, 1600, 1800, 2000, 2240, 2500, 2800, 3150, ….mm.

Phân loại:

- Đai tròn: tiết diện hình tròn,bánh đai có rãnh hình tròn

dùng để truyền công suất nhỏ

- Đai hình lược: Các đai làm liền nhau như răng lược, mỗi răng làm việc

như một đai thang Số răng thường dùng 2 ÷ 20, tối đa là 50 răng Tiết diện răng được tiêu chuẩn hóa, trị số tiêu chuẩn của chiều dài như đai thang

- Đai răng: có dạng gần giống thanh răng, bánh đai có

răng gần giống bánh răng.Làm việc theo nguyên tắc ăn

khớp là chính, ma sát là phụ, lực căng trên đai khá nhỏ

- Môđun m được tiêu chuẩn hóa theo :1;1,5;2;3;4;5;7;

10mm.Tiêu chuẩn của chiều dài như đai thang

Các thông số làm việc chủ yếu:

- Số vòng quay trên trục dẫn n1, trục bị dẫn n2 ; v/ph,Tỷ số truyền u = n1/n2

- Công suất trên trục dẫn P1 , trục bị dẫn P2 ; Kw

- Hiệu suất truyền động η = P2/P1

- Mô men xoắn trên trục dẫn T1 , trục bị dẫn T2 ; Nmm

- Vận tốc vòng của bánh dẫn v1, bị dẫn v2 ,vận tốc dài của dây đai vđ ; m/s

- Hệ số trượt ξ = (v1 – v2)/v1

- Thời gian phục vụ của bộ truyền, còn gọi là tuổi bền của bộ truyền tb ; h

- Lực căng đai ban đầu trên mỗi nhánh đai Fo ; N

- Lực vòng tác dụng lên đai, còn gọi là lực căng có ích Ft =2.T1/d1; N

- Hệ số kéo Ψ = Ft/(2F0)

- Yêu cầu về môi trường làm việc của bộ truyền

- Chế độ làm việc

Các thông số hình học chủ yếu:

- Đường kính tính toán của bánh đai dẫn d1, bị dẫn d2; mm với d2 =d1.u.(1- ξ)

- Khoảng cách trục ( k/c giữa tâm bánh đai dẫn và bị dẫn): a ; mm

- Góc giữa hai nhánh dây đai γ ≈ 570.(d2-d1)/a ; độ

- Chiều dài dây đai:

- Số dây đai trên bộ truyền đai hình thang, z

- Diện tích tiết diện mặt cắt ngang của dây đai A; mm2

Với đai đẹt, A = b × h với b là chiều rộng, h là chiều cao của tiết diện

đai thang, A= A0 × z với A0 là diện tích tiết diện của một dây đai

- Chiều rông bánh đai B1 ,B2 Thông thường B1=B2 = B chiều rộng tính toán Bánh đai dẹt, lấy B = 1,1.b + (10 ÷ 15); mm

Bánh đai thang, lấy B = (z -1).Pth + 2.e; mm

Lực tác dụng trong bộ truyền đai:

- Lực căng trên nhánh căng :

Fc = F0 + Ft/2 ; Ft = 2T1/d1

Ft: Lực vòng bánh đai 1 chịu momen T1

- Lực căng trên nhánh không căng :

Fkh = F0 – Ft/2

- Lực căng trên các nhánh đai do văng khi quay :

Fv = qm v2

qm: Khối lượng 1m đai

=> Fc = F0 + Ft/2 +Fv

Fkh = F0 - Ft/2 + Fv

- Lực căng ban đầu : F0

- Lực tác dụng lên trục

và ổ mang bộ truyền đai:

Fr = 2.F0.cos(γ/2)

Ứng suất trong đai:

- Ưs trên nhanh đai căng : σc = Fc /A

- Ưs trên nhanh đai không căng : σkh = Fkh /A => σc > σkh

- Ưs uốn khi dây đai vòng qua bánh đai 1: σu1 = E.h/d1

- Ưs uốn khi dây đai vòng qua bánh đai 2: σu2 = E.h/d2 => σu1 > σu2

Từ sơ đồ ứng suất có nhận xét:

- Khi làm việc,ưs tại 1 tiết diện

của đai sẽ thay đổi từ giá trị

σmin = σkh đến giá trị σmax = σc +σu1

=> dây đai sẽ bị hỏng do mỏi

- Để σu1 và σu2 không quá lớn nên chọn tỷ lệ d1 /h trong khoảng 30 ÷ 40

- Để hạn chế số chu kỳ ưs trong đai, kéo dài thời gian sử dụng nên khống chế

số vòng chạy của đai trong một dây

Sự trượt trong bộ truyền đai:

- Thí nghiệm trượt của đai:

+ Treo vật G1 vào nhánh trái của dây đai,nhánh trái bị

dãn dài thêm 1 đoạn, các vạch giữa dây đai và bánh

đai trên cung AC bị lệch nhau

⇒Dây đai đã trượt trên bánh đai và FmsAC = G1

+ Tăng dần giá trị của G1 lên,thì điểm C tiến dần đến điểm B, khi C trùng B thì FmsAB = G1 =>trạng thái tới hạn của dây đai, G1 là tải trọng giới hạn

+ Tiếp tục tăng G1, dây đai sẽ chuyển động về phía bên trái, trượt trên bánh đai => hiện tượng trượt trơn (Fms trên bề mặt tx giữa dây và bánh đai ko đủ lớn để giữ dây đai

+ Giảm G1 sao cho FmsAB > G1, quay bánh đai theo chiều KĐH và ngược lại,

ta nhận thấy cung trượt luôn nằm ở phía nhánh đai đi ra khỏi bánh đai

Tính bộ truyền đai:

- Các dạng hỏng của bộ truyền đai

+ Trượt trơn: bánh dẫn quay, bánh bị dẫn và đai dừng, đai bị mòn cục bộ + Đứt dây đai: dây đai bị tách rời ra không làm việc được nữa, có thể gây nguy hểm cho người và thiết bị xung quanh, thương bị đứt do mỏi

- Mòn dây đai: do có trượt đàn hồi, trượt trơn từng phần, nên dây đai bị mòn rất nhanh,lớp VL trên mặt đai mất đi,giảm M.sát=> trượt trơn,mòn tiết diện đai, dẫn đến đứt đai

- Dão dây đai: sau một thời gian chịu kéo, dây đai bị biến dạng dư, dãn dài thêm một đoạn, làm giảm tiết diện đai, tăng sư trượt=> đai dễ bị đứt

- Mòn và vỡ bánh đai: Khi bánh đai mòn quá giá trị cho phép bộ truyền làm việc không tốt nữa Bánh đai làm bằng vật liệu giòn, có thể bị vỡ do va đập

và rung động

Tính bộ truyền đai:

- Chỉ tiêu tính toán

σt : ứng suất có ích trong đai, do lực Ft gây nên,

[σt] : ứng suất có ích cho phép của dây đai,

U : số vòng chạy của đai trong một giây,

[U] : số vòng chay cho phép của đai trong một giây,

ψ0 : hệ số kéo tới hạn của bộ truyền đai

σ0 : ứng suất ban đầu trong đai, do lực căng ban đầu F0 gây nên, [σ0] là ứng suất ban đầu cho phép của dây đai

Tính bộ truyền đai:

* Tính bộ truyền đai theo ứng suất có ích:

+ Ứng suất có ích:

K = 1,0 ÷ 1,25 : Hệ số tải trọng Diện tích tiết diện đai A = b.h

Đai dẹt:

bánh đai so với phương nằm ngang

Đai thang : mọi vị trí của bộ truyền Cb =1

Tính bộ truyền đai:

- Bài toán kiểm tra độ bền của đai:

Τính σt ;[σt] theo các công thức đã có rối so sánh kết quả rút ra kết luận

- Bài toán thiết kế bộ truyền đai:

+ Chọn loại đai,vật liệu đai và bánh đai,chiều dày đai hoặc diện tích đai Ao + Tính ứng suất có ích cho phép [σt]

+ Thay vào điều kiện bền:

Với đai dẹt : ,

đai thang :

+ Chọn các kích thước còn lại, vẽ kết cấu của bánh đai dẫn, bánh bị dẫn

* Tính bộ truyền đai theo ứng suất có ích:

=> b ≥ 2.K.T1/d1.h [ σt]

Tính bộ truyền đai:

* Tính bộ truyền đai theo độ bền lâu:

- Số vòng chạy của đai trong một giây:

- Số vòng chạy cho phép: bộ truyền đai dẹt [U] = 3 ÷ 4; đai thang [U] = 4 ÷ 5

Bài toán kiểm tra

Bài toán thiết kế

+ Chọn giá trị [U] thích hợp với loại bộ truyền, và tuổi bền của bộ truyền

+ Từ điều kiện U ≤ [U] =>

Tính bộ truyền đai:

* Tính bộ truyền đai theo khả năng kéo:

- Hệ số kéo Ψ của bộ truyền đai :

- Hệ số kéo tới hạn ψ0 = 0,4 ÷ 0,45 với đai dẹt, ψ0 = 0,45 ÷ 0,5 với đai thang

- Ưs ban đầu σ0 =F0/A

- Ưs ban đầu cho phép [σ0]=1,8 Mpa với đai dẹt, [σ0]=2,0 Mpa với đai thang

Bài toán kiểm tra bộ truyền

+ Tính hệ số kéo Ψ

+ Lựa chọn giá trị thích hợp cho hệ số kéo tới hạn ψ0

+ So sánh Ψ và ψ0 Nếu Ψ > ψ0 , trong bộ truyền có trượt trơn

+ Tính ứng suất σ0 , so sánh với [σ0] Nếu σ0 > [σ0], đai sẽ bị dão trước thời gian quy định

Tính bộ truyền đai:

Bài toán thiết kế bộ truyền

+ Lựa chọn giá trị thích hợp cho hệ số ψ0

+ Dựa vào điều kiện ψ0 ≥ [ψ0] =>

+ Tính ứng suất σ0 , kiểm tra điều kiện σ0 ≤ [σ0]

Trình tự thiết kế bộ truyền đai dẹt, đai thang đọc tài liệu giáo trình trang 72