Chuong 5 TRUYEN DONG DAI

hay dễ hiểu hay dễ hiểu hay dễ hiểu hay dễ hiểu hay dễ hiểu hay dễ hiểu hay dễ hiểu hay dễ hiểu hay dễ hiểu hay dễ hiểu hay dễ hiểu hay dễ hiểu hay dễ hiểu hay dễ hiểu hay dễ hiểu hay dễ hiểu hay dễ hiểu hay dễ hiểu hay dễ hiểu hay dễ hiểu hay dễ hiểu hay dễ hiểu hay dễ hiểu hay dễ hiểu hay dễ hiểu

CHƯƠNG 5: TRUYỀN ĐỘNG ĐAI 5.1 KHÁI NIỆM CHUNG

1 Cấu Tạo Và Nguyên Lý Làm Việc

a Cấu tạo: Bộ truyền đai đơn giản bao gồm: bánh đai dẫn 1, bánh đai bị dẫn 2, đai 3 Ngoài ra, có thể có bộ phận căng đai

b Nguyên lý làm việc: nhờ lực ma sát nghĩ giữa đai và các bánh đai, chuyển động và cơ năng được truyền từ bánh dẫn sang bánh bị dẫn Để tạo ra ma sát phải căng đai

2 Phân Loại

Theo hình dáng tiết diện đai, có các loại như sau: đai dẹt, đai thang, đai hình lược, đai tròn (ngoài ra còn có đai răng, truyền lực nhờ sự ăn khớp của các răng trên đai và các rãnh răng trên các bánh đai)

Đối với bộ truyền đai dẹt có thể mắc đai theo kiểu thường, kiểu chéo,…

3 Các Loại Đai

a) Đai dẹt: có hai kích thước chủ yếu là chiều rộng b (mm), chiều dày δ (được tiêu

chuẩn hóa)

Đai dẹt có các loại: đai da, đai vải cao su, đai sợi bông, đai sợi len, đai sợi tổng hợp (được chế tạo thành vòng kín, có khả năng chịu tải lớn)

Đai vải cao su gồm nhiều lớp vải bông và cao su được sunfua hóa (lớp vải có môđun đàn hồi lớn, chịu phần lớn tải trọng, lớp cao su bên ngoài bảo vệ lớp vải và nâng cao hệ

số ma sát Đây là loại đai được sử dụng phổ biến

b) Đai thang: tiết diện hình thang cân, tiếp xúc với rãnh bánh đai bằng hai mặt bên (nhờ

lực căn đai, tạo ra tác dụng chêm)

Về cấu tạo, đai hình thang bao gồm: lớp sợi xếp hoặc sợi bện 2 được bố trí ở lớp trung hòa – lớp chịu tải chủ yếu; lớp cao su 1 chịu kéo; lớp cao su 3 chịu nén và lớp vỏ bằng vải cao su 4

Tiết diện đai A được tiêu chuẩn hóa Đai thang thường được sử dụng phổ biến bao gồm 6 loại: O, A, б, B, д, г (tương ứng: Z, O, A, B, C, D – TCVN)

Đai hình lược (đai nhiều chêm): có thể xem như nhiều đai thang chế tạo liền khối

4 Ưu, Nhược Và Phạm Vi Sử Dụng Bộ Truyền Đai:

a) Ưu:

- Kết cấu dơn giản

- Làm việc êm

- Có khả năng truyền động hai trục xa nhau

- Có khả năng phòng quá tải (nhờ hiện tượng trượt trơn)

b) Nhược:

- Khuôn khổ kết cấu lớn

- Tỉ số truyền không ổn định

- Lực tác dụng lên trục, ổ lớn

- Tuổi thọ của đai thấp (1000h đến 5000h)

c) Phạm vi sử dụng:

Truyền động giữa hai trục có khoảng cách lớn với P50 KW V, 25 m s

5.2 TÍNH TOÁN HÌNH HỌC BỘ TRUYỀN ĐAI

d1, d2 (mm): đường kính các bánh đai

a (mm): khoảng cách trục

α1, α2 (mm): góc ôm trên bánh dẫn, bánh bị dẫn

* Tính góc ôm:

1

2

2

2

 

 

2

a



2

2

Điều kiện về góc ôm: α 1 120ođối với bộ truyền đai thang

α  đối với bộ truyền đai dẹt

* Tính chiều dài đai:

2

π

a



* Tính khoảng cách trục:

1

8

5.3 MỘT SỐ VẤN ĐỀ CƠ HỌC TRUYỀN ĐỘNG ĐAI

1 Lực Tác Dụng Lên Bộ Truyền

a) Lực căng đai:

- Lực căng đai ban đầu: F0

* Sự thay đổi lực căng đai do truyền tải (lực vòng Ft)

Khi truyền momen xoắn T1, lực căng ở nhánh dẫn tăng lên F1, lực căng nhánh bị giảm đến F2

Theo điều kiện cân bằng của đoạn đai mắc vòng qua bánh đai dẫn:   1

2

d

1

2

t

T

F

d

 là lực vòng (lực do momen T1 truyền cho đai), ta có: F1 – F2 = Ft (a)

2

  



  



(b)

Kết hợp (a), (b) F1 F0F t2; F2 F0F t 2 (c)

Theo công thức Ơle về ma sát trên dây dẻo, ta có: F1F e2 fα (d)

(f: là hệ số ma sát, α = α1: là góc ôm trên bánh dẫn)

Kết hợp (a), (b), (d) 1 ; 2 1 ; 0 1

2

t

F



Từ đó, ta suy ra điều kiện và lực căng ban đầu: (F0)min= 1 1 2

fα

    (f) Đối với bộ truyền đai dẹt, dựa vào biểu thức (f), ta thấy: có thể nâng khả năng tải của

bộ truyền bằng cách dùng bánh căng đai để tăng góc ôm α1

* Lực căng phụ Fv do hiệu ứng ly tâm:Do hiệu ứng ly tâm, đoạn đai trên cung ôm có

xu hướng văng xa các bánh đai, tạo ra lực căng phụ bằng nhau trên các tiết diện đai:

Fv = qm.v2 (g)

(qm (kg/m) khối lượng 1 mét đai; v(m/s) vận tốc đai)

Chỉ xét lực căng phụ Fv khi đai làm việc với v>20 m/s

b) Lực tác dụng lên trục:

 

2

1 2 2 .cos1 2 cos0

2

r

β

0

2 .sin

2

r

α

(Thông thường F r 2 3 F t )

2 Ứng suất trong đai:

a) Các loại ứng suất trong đai:

- ứng suất kéo do các loại lực căng đai (F0, Ft, F1, F2, Fv)

- ứng suất uốn ở đoạn đai trên cung ôm của các bánh đai

b) Ứng suất kéo:

Ứng suất căng ban đầu: 0

0

F σ A

 (nếu chọn nhỏ dẫn đến khả năng tải thấp, chọn lớn

dẫn đến đảo đai

Ứng suất căng đai trên nhánh dẫn: 1

2

t

σ F

A

t

F σ A

 : ứng suất có ích

Ứng suất căng đai trên nhánh bị dẫn: 2

2

t

σ F

A

Ứng suất căng phụ do Fv gây ra:

2

V

σ

  (chỉ xét khi v>20m/s)

c) Ứng suất uốn:

Giả sử vật liệu đai tuân theo định luật HOOK: σ u E ε

(E: môđun đàn hồi; ε: độ dãn dài tương đối của lớp đai ngoài cùng)

Với đai dẹt:

2 1

d) Biểu đồ phân phối ứng suất trong đai

Dựa vào biểu đồ phân phối ứng suất trong đai, ta thấy khi bộ truyền làm việc thì đai di chuyển dẫn đến ứng suất trong đai thay đổi theo thời gian Điều này dẫn đến dạng hỏng mỏi của đai

Ứng suất lớn nhất ứng với vị trí trên nhánh dẫn vào tiếp xúc với bánh dẫn:

1

t

k σ

k



k e

Đối với đai dẹt:



3 Hiện tượng trượt trong bộ truyền đai: (sự khác biệt giữa Vđai và Vbánhđai)

Có 2 dạng trượt: trượt đàn hồi, trượt trơn

a) Trượt đàn hồi: do sự thay đổi dần của lưc căng đai trên một phần tử của cung ôm

(cung hình thành lực ma sát) – cung IB trên bánh dẫn, cung KD trên bánh bị dẫn, vận tốc của đai sẽ khác vận tốc của bánh đai: vđai<v1 và vđai>v2

Các cung IB, KD gọi là cung trượt IBmax AB

Hiện tượng trượt này do tính đàn hồi của vật liệu làm đai nên gọi là hiện tượng trượt đàn hồi, đây là lý do dẫn đến tỉ số truyền không ổn định, mòn đai,…

Kết quả của trượt đàn hồi dẫn đến: V2< V1 (mất vận tốc)

1

ε



   là hệ số trượt

Thông thường: ε 1% 5%

b) Trượt trơn: khi lực vòng Ft tăng thì cung trượt cũng tăng, đến khi cung trượt bằng cung ôm thì lực ma sát nghỉ đạt giá trị lớn nhất Nếu tiếp tục tăng tải đai sẽ bị trượt trơn (quá tải): bánh dẫn quay, đai và bánh bị dẫn đứng yên Với cấu tạo phù hợp, khi trượt trơn đai sẽ bị trật ra khỏi bánh đai

c) Đường cong trượt – đường cong hiệu suất

Đặt

2 2

ψ

  là hệ số kéo (giữ nguyên F0 thì: F t ψ )

Làm thí nghiệm, ta lập được đồ thì ε ψ gọi là đường cong trượt và   η ψ gọi là  

đường cong hiệu suất

Kết quả cho thấy khi ψ ψ0 chỉ có hiện tượng trượt đàn hồi và hiệu suất cao nhất khi

0

ψ ψ (hệ số kéo tới hạn)

4 Vận tốc – Tỉ số truyền

a) Vận tốc:

1

60.1000

π d n

v  (m/s)

Bánh bị dẫn: 2 2

2

60.1000

π d n

v  (m/s)

1

ε v





b) Tỉ số truyền:

u

 5.4 TÍNH TOÁN TRUYỀN ĐỘNG ĐAI

Truyền động đai được tính theo khả năng kéo và kiểm nghiệm số vòng chạy của đai trong 1s

1 Tính Đai Theo Khả Năng Kéo

Dựa vào đồ thị đường cong trượt và đường cong hiệu suất, ta thấy điều kiện về khả

năng kéo của đai như sau: 0

0

2

t

σ

σ

 

2

   : ứng suất có ích cho phép

Do khi bộ truyền làm việc (lúc mở máy) phát sinh tải động nên ứng suất có ích σ t

được tính như sau: d. t

t

k F σ

A



Hệ số tải đông kd phụ thuộc đặc điểm tải trọng, loại động cơ và điều kiện mở máy (k   d 1 1,5 )

Vì bộ truyền thiết kế có sự khác biệt so với bộ truyền làm thí nghiệm để xác định  σ t 0

nên trong tính toán dùng  σ t C σ. t 0

C: hệ số tính toán

a) Bộ truyền đai dẹt:

1

d

 Cα: hệ số xét ảnh hưởng các góc ôm α1; Cα = 1- 0,003(180o-α1)

 CV: hệ số xét ảnh hưởng của lực ly tâm FV; CV = 1,04 – 0,0004 v2

 C0: hệ số xét cách bố trí bộ truyền (Nếu bộ truyền có bộ phận căng đai đảm bảo lực căng đai không đổi thì C0 = 1)

o o

o

o

Đối với đai vải cao su, với σ0 1, 6 2, 4 MPa thì: K 1 2,3 3, 05 và

2 9 13,5

d t

K F

b δ

Với:

 

1 1

1000

Trị số b được chọn theo tiêu chuẩn

b) Bộ truyền đai thang:

A = Z.A1 (Z: số đai, A1: tiết diện 1 đai)

C = Cα.Cu.Ce.Cz

0

l

l

C 0,86 0,89 0,95 1 1,04 1,07 1,1 1,13 1,15 1,2

Z 1 2 hoặc 3 4 hoặc 5

Ta có:

 

 

 

 

0 1

1

1 0

1000

d

t

d

d

K F

z A Z

k

k

k P Z

P C C C C

Với   1 0

0

1000

t

P  : công suất cho phép của 1 đai làm thí nghiệm

Z: số dây đai, thường được chọn không quá 5 đai

c) Bộ truyền đai hình lược:

 

1 0

10

d

P k Z



2 Kiểm Nghiệm Số Vòng Chạy Của Đai Trong 1s: i v  i

l

 

5.5 TRÌNH TỰ THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI

1 Bộ Truyền Đai Dẹt:

B1 Chọn loại đai (thường chọn đai vải cao su)

B2 Xác định đường kính bánh đai nhỏ d1 theo công thức thực nghiệm:

3 1

1

1100 1300 P

d

n

  (mm); P1(kw); n1(vòng/phút)

Tiêu chuẩn đường kính d1 = 50, 55, 63, 71, 80, 90, 100, 112, 125, 140, 160, 180,

200, 224, 250, 280, 315 (mm)

Tính 1 1

60.1000

π d n

V  , nếu V 25 m

s

 chọn d1 nhỏ hơn

Tính d2 = u.d1, chọn theo tiêu chuẩn

Sau đó tính 2

1

' d

u d

 và kiểm tra điều kiện u' u 3% 4%

u



B3 Xác định khoảng cách trục a và chiều dài l

Tư điều kiện:  

min

3 5

3 5

l



Kiểm tra điều kiện: a2.d1d2 và α 1 150o

Tính  1 2  2 12

2

a

B4 Chọn δ theo điều kiện

1

1 40

δ

d  và theo tiêu chuẩn

B5 Xác định chiều rộng b theo điều kiện về khả năng kéo và theo tiêu chuẩn

B6 Tính chiều rộng bánh đai

B7 Tính lực tác dụng lên trục

 1

2 .sin

2

α

0 0

F σ b δ

2 Bộ Truyền Đai Thang

B1 Chọn loại tiết diện đai (V < 25 m/s dùng đai thang thường)

B2 Xác định đường kính d1 (tra bảng), sau đó tính V1, kiểm tra điều kiện V1< 25 m/s;

tính d2 = u.d1 (chọn theo tiêu chuẩn), tính u

u



B3 Xác định khoảng cách trục

2

a

B4 Tính góc ôm α1 và kiểm tra điều kiện α 1 120o

B5 Tính Z theo điều kiện khả năng kéo

B6 Xác định kích thước bánh đai

B7 Tính lực tác dụng lên trục

BÀI TẬP

1 Bộ truyền đai dẹt có b = 50 mm, δ = 8 mm, E = 200 MPa Khi làm việc F1= 1200 N, F2

= 600 N Cho biết d1 = 200 mm Tính σ0, σt, σmax (bỏ qua σv)

2 Bộ truyền đai có F0 = 800 N, d1 = 200 mm, n1 = 380 V/phút Công suất truyền đi P1

= 2,5 KW Tính lực căng trên các nhánh đai

3 Bộ truyền đai dẹt truyền công suất P1 = 8 KW, d1 = 200 mm, n1 = 1280 V/phút,

khoảng cách trục a = 1800 mm, tỉ số truyền u = 3

a) Xác định α1, L

b) Giả sử F0 = 800 N Xác định điều kiện về hệ số ma sát f để không xảy ra trượt trơn

4 Bộ truyền đai dẹt có d1 = 200 mm, d2 = 600 mm, a = 2000 mm Đai vải cao su có

δ = 5 mm, b = 225 mm Tốc độ n1 = 980 V/phút

c) Xác định α1, l, v

d) Xác định khả năng tải của bộ truyền (P1)

e) Nếu thay đổi chiều dày đai δ = 3,75 mm, chiều rộng b = 300 mm thì khả năng tải và tuổi thọ đai thay đổi như thế nào?

5 Bộ truyền đai ban đầu không có bộ phận căng đai Sau đó, lắp thêm bộ phận căng đai

và α1 tăng từ 135o đến 195o Cho biết hệ số ma sát f = 0,3 Vậy khả năng tải của bộ truyền tăng lên bao nhiêu lần ?

6 Tính toán bộ truyền đai dẹt cóP1 = 7 KW, n1 = 1440 V/phút, u = 3, β = 80o Khoảng cách trục điều chỉnh được, làm việc 2 ca, tải dao động nhẹ

7 Tính toán bộ truyền đai thang P1 = 11 KW, n1 = 900 V/phút, tỉ số truyền u = 3 Bộ

truyền chịu tải va đập nhẹ