Chuong 3 TruyenDongCokhi_TruyenDongDai

Phạm Minh HảiĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN CƠ KHÍ BỘ MÔN CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY & ROBOT thietkemay.edu.vn Truyền động cơ khí Chi tiết máy truyền động Truyền động cơ khí là gì?. ME3090 Truyề

Trang 1

TS Phạm Minh Hải

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN CƠ KHÍ

BỘ MÔN CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY & ROBOT

thietkemay.edu.vn

Truyền động cơ khí

(Chi tiết máy truyền động)

Truyền động cơ khí là gì?

ME3090 Truyền động đai 2

- Quay liên tục (*)

- Tịnh tiến

- Liên tục (*) / Được điều khiển

- T nhỏ + n cao

- T ↑↓ ↑↓ n

- T ↑↑ ↑↑ m,L,d

- T ↑↑ ↑↑ $$

- Quay (*)

- Tịnh tiến

- Liên tục/Gián đoạn/theo quy luật phức tạp

- T (F) lớn (*)

- n (V) thấp

(*) dạng phổ biến

Truyền chuyển động

Truyền lực Khuếch đại lực/mômen Truyền động cơ khí

Bộ phận công tác

Truyền/biến đổi CĐ Dòng năng lượng trong máy

Truyền động cơ khí thông dụng

Loại truyền

MA SÁT

Truyền động Đai

- Đai dẹt

- Đai thang

- Đai răng (*)

Truyền động Bánh ma sát (hệ thường/hành tinh)

ĂN KHỚP

Truyền động Xích

- Xích kéo (tải)

- Xích trục

- Xích truyền động

- Truyền động Bánh răng trụ

- Truyền động Bánh răng côn

- Truyền động Trục vít – bánh vít

(hệ thường/hành tinh) Chú ý:

- Phân loại mang tính tương đối

- Cơ cấu Vít-đai ốc (Quay↔Tịnh tiến) cũng được xếp

vào cơ cấu có thể dùng để “truyền động”

Trang 2

Các thông số đặc trưng

1 Công suất: P1(trục dẫn), P2(trục bị dẫn) [kW]

2 Hiệu suất: η = P2/P1

3 Tốc độ của các trục: n1 , n2 [vòng/phút]

4 Tỉ số truyền: u = n1/n2

5 Mô-men xoắn trên các trục: T1, T2 [N.mm]

T = 9,55×10 6 P/n

Truyền động đai

7

NỘI DUNG

1 Khái niệm

Bánh dẫn

Bánh bị dẫn

Đai

Bánh dẫn ma sát Đai ma sát Bánh bị dẫn

Trang 3

a) Đai dẹt (flat belt)

ME3090 Truyền động đai

1 Khái niệm

1.1 Phân loại

Dây đai

Bánh đai

Cách mắc đai dẹt

11 ME3090 Truyền động đai

1 Khái niệm

b) Đai tròn (round belt)

12

(Banded V belt)

1 Khái niệm

c) Đai (hình) thang (V belt)

(Double angle V belt)

Trang 4

d) Đai răng (timing belt)

1 Khái niệm

1.3 Vật liệu

Tính chất

Bán đàn hồi (quasi-elastic)

Ma-sát tốt (với bánh đai)

Chịu mài mòn tốt

Vật liệu

Cốt chịu kéo

− Sợi bông

− Sợi tổng hợp

− Thép …

Nền tạo độ đàn hồi và độ bám:

− cao su tổng hợp Neoprene, Polyurethane

http://www.globalspec.com/

Nominal

Thickness

Cord Steel KevlarHi-Flex Steel Steel Kevlar Hi-Flex Steel Steel Hi-Flex Steel Steel Hi-Flex Steel Steel Steel

Ultimate Tensile

Strength per Inch

or 25mm Belt

Width

lbf/in 1605 1818 2370 1605 1818 2370 3204 2917 5445 6059 7554 10117

N/25

mm 7140 8085 10540 7140 8085 10540 14250 12975 24220 26950 33600 45000

Max Allowable Belt

25mm Belt Width

Open

Ended

lbf/in 436 243 658 436 243 658 854 971 1338 1427 1999 3008

N/25

mm 1939 1080 2925 1939 1080 2925 3800 4320 5953 6349 8892 13378

Welded

lbf/in 218 121 329 218 121 N/A N/A N/A N/A N/A N/A N/A

N/25

mm 969 540 1463 969 540 N/A N/A N/A N/A N/A N/A N/A

Specific Belt

Weight

lbf/ft/in 0.057 0.045 0.057 0.078 0.066 0.080 0.073 0.060 0.113 0.113 0.137 0.183

kgf/m

/cm 0.033 0.026 0.0033 0.046 0.039 0.047 0.043 0.035 0.066 0.066 0.080 0.107

Specific Belt

Stiffness (Open

Ended)

lbf/in 10900060700 133620 10900060700 133620 213600 197350 334600 290030 406240 61116

0 N/mm 19085 10635 23400 19085 10635 23400 37410 34560 58600 50790 71140 107025

Min Pulley

Diameter in 1.8 1.8 1.5 2.4 2.4 2.0 1.9 1.5 3.1 2.5 6.3 5.9

Min Dia of

Tensioning Idler

Running on Back

of Belt

in 2.7 2.7 2.2 4.7 4.7 4.1 2.8 2.2 4.7 3.8 6.3 8.9

mm 68 68 57 120 120 105 72 57 120 96 160 225

Standard Material PU PU PU PU PU PU PU PU PU PU PU PU

Standard

Colors (BK=Blac

k, N=Natural)

mm 100 100 150 100 100 150 100 150 100 150 150 150

Min Welded Belt

Length

in 19 19 38 20 20 20 N/A N/A N/A N/A N/A N/A

mm 483 483 960 508 508 508 N/A N/A N/A N/A N/A N/A

Standard Roll

Length

ft 200 200 328 200 200 328 200 328 200 328 164 164

m 61 61 100 61 61 100 61 100 61 100 50 50

Width Tolerance up to 2" +/- 020"

>2" +/- 030"

Đai dẹt

1 Khái niệm

1.3 Kết cấu đai

Chiều dày

Chiều rộng

b, δ: được tiêu chuẩn hóa

ϕ

b

h

b x h x L : tiêu chuẩn hóa ϕ=34,36,38,40 o : góc chêm

Đai thang

Trang 5

ME3090 Truyền động đai 17 Tham khảo thêm http://www.vbeltsupply.com/

1 Khái niệm

1.4 Vật liệu và kết cấu bánh đai

Bánh đai cho đai dẹt Bánh đai cho đai thang

Vật liệu: Gang / Thép, Nhôm (Hợp kim), Chất dẻo

19

Ưu điểm

+ Có thể truyền động giữa

các trục xa nhau

+ Khi quá tải có thể trượt

trơn -> an toàn

+ Dễ chế tạo

+ Giá thành thấp

1 Khái niệm

1.5 Ưu / nhược điểm

Nhược điểm

− Cồng kềnh

− Tỷ số truyền không ổn định, phụ thuộc tải

− Lực tác dụng lên trục lớn

− Tuổi thọ thấp

20

1.6 Thông số hình học

1 Khái niệm

a 4

) d d ( 2

) d d ( a 2 L

2 1 2 2

+ + π +

≈













−







 π +

− + + π

−

1 2

2 2 1 2

2

) d d ( L 2

) d d ( L 4

1 a

• Góc ôm: α1, α2

• Chiều dài đai

• Khoảng cách trục

• d1, d2- đường kính tính toán

β

d1

d 2

α 1

α2

Mặt phẳng ngang

• β-góc nghiêng của bộ truyền

Trang 6

3 Cơ học truyền động đai

3.1 Lực tác dụng lên đai

a d1

d2

F0

0

F

ܨ௢lực căng đai ban đầu Khi chưa làm việc:

Các phương pháp căng đai

23

1

T

2

F

F1

d 1

2

d

F −F =T

Phương trình cân bằng mô men:

Nhánh căng

Nhánh chùng

Khi làm việc: Có mô-men dẫn T1 trên bánh nhỏ

2

F >

Lực vòng

1

2

T

F F F F

d

= ⇒ = −

α 0

1

T

2

F

F1

α 1

d1 dα

dR

F+dF

dα/2

dR

dα dα/2

dN + dQ

dF ms

dF ms≅ dF = f.dN

dN + dQ ≅ F.dα

dQ = qmv 2 dα

dF = f.(F-Fv)dα

Với Fv= qmv 2

Biến thiên lực căng trên cung ôm

f – hệ số ma-sát giữa đai và bánh đai

v – vận tốc vòng của đai (m/s)

q m – khối lượng của 1m đai (kg)

dF/ (F-Fv) = fdα

Trang 7

1

2

1

α

f

e

F

Khi bỏ qua lực quán tính li tâm

(PT Ơ-le cho dây mềm)

1

T

2

F

F1

d 1

1

) (

)

3 Cơ học truyền động đai 3.1 Lực tác dụng lên đai

F0 dãn dài ε0

F1 dãn dài ε1

F2 dãn dài ε2

→ 2F0= F1+ F2

2ε0= ε1+ ε2 Giả thiết

Đàn hồi tuyến tính

27

v

F

−

= 1

1

λ λ

v

F

−

= 1

1

2

λ

1

1 )

(

2 0

+

−

=

λ

v

F

1

α

e

=

2F0= F1+ F2

2

F

Ft = −

λ

) (

)

( F1− Fv = F2− Fv

t

F F F

2

1

0

1 0,5

1 t v

λ

+

−

Khả năng kéo Lực căng ban đầu Lực tác dụng lên trục

1

2 sin( / 2)

F ≈ F α

28

Ứng suất căng ban đầu Ứng suất kéo trên nhánh chủ động (nhánh căng)

Ứng suất kéo trên nhánh bị động (nhánh chùng)

Ứng suất uốn (khi đai vòng qua bánh đai)

A

F0

0 =

σ

v t v

t

A

F A

F

σ σ λ

λ λ

λ

−

= +

−

=

1 1

v t v

t A

F A

F

σ σ λ λ

−

= +

−

=

1

1 1

1

2 2

3 Cơ học truyền động đai 3.2 Ứng suất trong đai

A: diện tích tiết diện đai

E d u

δ

σ ≈

Trang 8

1 1 max

1 t v u

u

σ σ σ λ λ

σ σ σ

+ +

−

= +

=

3.2 Ứng suất trong đai

σu1

σ2 σmin

σv

σ1

Nhận xét:

Ứng suất trong đai thay đổi → đai hỏng vì mỏi

Để tăng tuổi thọ của đai:

Giảm σmax: tăng d1

Giảm tần số thay đổi ứng suất: tăng a, L

3 Cơ học truyền động đai 3.2 Ứng suất trong đai

31

a Trượt đàn hồi

3.3 Hiện tượng trượt

σu1

σ2 σmin

σv

σ1

32

Tỷ số truyền u và hệ số trượt ξξξξ

1 1

2 2 1

2

n d

n d v

v v

−

=

−

= ξ

) 1 (

1

2 2

1

ξ

−

=

d

d n

n u

3 Cơ học truyền động đai 3.3 Hiện tượng trượt

Trượt đàn hồi phụ thuộc F t , Ftcàng lớn, trượt càng tăng

Trượt đàn hồi không thể loại bỏ được.

a Trượt đàn hồi

Trang 9

b Trượt trơn

Ft > Fms

Lý thuyết

Thực tế: khi nào xảy ra trượt trơn?

34

Thớ nghiệm

- nằm ngang

- u =1 (gúc ụm = 180o)

- tự động căng đai

- v = 10m/s Thay đổi Ft xỏc định được ψ

- đo vận tốc trờn bỏnh 2 v2 ε

- đo cụng suất trờn bỏnh 2 P2 η

3 Cơ học truyền động đai 3.3 Hiện tượng trượt

c Đường cong trượt và hiệu suất

ε

ψ

ψ0

η

Truợ t đàn hồi

Truợ t đàn hồi + Truợ t trơn

ψ max

trượt trơn hoàn toàn Trượt đàn hồi

Trượt trơn từng phần

35

7 , 0 4 ,

0 −

=

o

ψ







−

=

97 0 92 , 0

98 0 97 , 0

max

η

c Đường cong trượt và hiệu suất

Đai dẹt Đai thang

5 , 1 15 , 1 /

max ψo= − ψ

0

0 2

σ

F

F =

=

1

2

P

= η

Hệ số kộo

Hiệu suất

Tỷ số truyền u thay đổi

-> Nờn cho đai làm việc với tải trọng thớch hợp

3 Cơ học truyền động đai 3.4 Ảnh hưởng của hiện tượng trượt

Trang 10

4 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI

Chỉ tiêu tính toán?

Vật liệu

δ, b, L / A, L

d1, d2 a

Fo

Ftrục

Kết quả bài toán thiết kế

Dữ kiện

P

n1

u

Điều kiện làm

việc, Yêu cầu kỹ

thuật

38

trượt trơn

4.1 Chỉ tiêu tính toán bộ truyền đai

0 0

t

2 ≤ψ σ

σ

=

ψ σt≤ 2 σ0ψ0

• Tuổi thọ (độ bền lâu): đai hỏng do mỏi sau một số chu kỳ chịu tải xác định









−

*

1

u v m c t

N

C

σ σ λ

λ σ

m c N

C

/ 1

* max ≤ σ

u

b h c

k

x L

v t

N = 3600

39

] [ A

đ

t t

t

K F

σ

4.1 Chỉ tiêu tính toán bộ truyền đai

40

4.2 Tính đai dẹt theo khả năng kéo

C α - hệ số kể đến ảnh hưởng của góc ôm α1

Cα= 1 - 0.003(180 -α1)

Cv- hệ số kể đến ảnh hưởng của vận tốc vòng

Cv= 1 – kv(0.01v2 -1)

kv= 0.04 (đai sợi tổng hợp); 0.01(các loại vật liệu khác)

C = CαCvCb

Cb- hệ số kể đến ảnh hưởng của vị trí bộ truyền so với phương ngang và cách căng đai

Ứng suất cho phép Xác định bằng thí nghiệm 0

] [

] [σt = C σt

Trang 11

Cb - hệ số kể đến ảnh hưởng của vị trí bộ

truyền so với phương ngang và cách căng

đai

Tính theo góc nghiêng β

60o < β ≤ 80o Cb = 0.9

80o ≤ β < 90o Cb = 0.8

Nếu có bộ phận tự động căng đai Cb = 1

42

Tính tiết diện đai

Kđ - hệ số tải trọng động Chọn δ theo d1

(chọn theo giá trị tiêu chuẩn gần nhất)

]

đ

t K F b A

σ

δ ≥

=

40

1 30 1

1

÷

=

d

δ

] [ t

đ

tK F b

σ δ

≥

43

4.3 Tính đai thang theo khả năng kéo

A1 - diện tích tiết diện đai đã chọn

x - số đai

[Ft] = A1[σt] - lực vòng cho phép đối với 1 đai

[Ft] v = [P] - công suất cho phép của 1 đai

Ftv = P - công suất cần truyền

] [ A x

F

t 1

t

σ

] [ ] [ ] [ ] [

PK F v

K vF F

K F A

K F

t

đ

t t

đ

t t

đ

≥

σ

44

Số đai x

[P] được xác định từ các thí nghiệm của đai

về khả năng kéo

] P [

PK

x ≥ đ

4.3 Tính đai thang theo khả năng kéo

Trang 12

5 Trình tự thiết kế bộ truyền đai

5.1 Đai dẹt

Trình tự: Xem các tài liệu [1,2]

1 Chọn vật liệu (phạm vi sử dụng / yêu cầu kỹ thuật)

2 Xác định các thông số của bộ truyền (yêu cầu động học, tuổi

thọ)

Chọn d 1 theo tiêu chuẩn (căn cứ T 1 )

Dựa vào d 1, u và HST, chọn d 2 theo tiêu chuẩn

Tính chiều dài đai và khoảng cách trục

Kiểm tra góc ôm, số vòng chạy của đai trong 1s

3 Xác định tiết diện đai và chiều rộng bánh đai

P, v -> F t

Chọn chiều dày (đ/k uốn, loại đai)

Xác định ứng suất có ích cho phép

Tính/chọn chiều rộng tiêu chuẩn

4 Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục

5 Trình tự thiết kế bộ truyền đai 5.1 Đai dẹt

α1≥ αmin = 150 o

i = v/l ≤ imax= 3 5

40

1 30 1

1

÷

=

d

δ

] [ t

đ

F b A

σ

δ ≥

=

] [ t

đ

F b

σ δ

≥

3 1 1

3 1

1 1

) 4 6 2 , 5 (

) 1300 1100 (

T d

n

P d

÷

=

÷

=

Cách xác định Cα,Cv, Cb

5 Trình tự thiết kế bộ truyền đai

5.2 Đai thang

1 Chọn tiết diện đai (công suất, tốc độ)

2 Xác định các thông số của bộ truyền (yêu cầu động học, tuổi

thọ)

Chọn d 1 theo tiêu chuẩn (tiết diện)

Dựa vào d 1, u và HST, chọn d 2 theo tiêu chuẩn

Tính chiều dài đai (tiêu chuẩn) và khoảng cách trục

Kiểm tra góc ôm, số vòng chạy của đai trong 1s

3 Xác định số đai

Tính công suất tính toán và công suất cho phép của 1 đai

Tính số đai

4 Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục

5 Trình tự thiết kế bộ truyền đai 5.2 Đai thang

α1≥ αmin = 120 o i = v/l ≤ imax= 10

] P [

PK

x ≥ đ

02 1 1 khi 0

) 9550 (

] [

1

1 1 0

−

=

∆

∆ +

=

u T

n T C

C P

z u

LC C C C P

P ] 0 α

Hoặc

Trang 13

ME3090 Truyền động đai 49 ME3090 Truyền động đai 50

1 Nguyễn Trọng Hiệp Chi tiết máy, Tập 1-2

2 Trịnh Chất, Lê Văn Uyển Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí, Tập 1-2

Định dạng
Số trang	13
Dung lượng	1,34 MB