Bài giảng Chi tiết máy - Chương 3: Truyền động đai

CHƯƠNG 3. TRUYỀN ĐỘNG ĐAI CHƯƠNG 3. TRUYỀN ĐỘNG ĐAI 1.1 Phân loại Theo tiết diện đai + Đai dẹt + Đai thang 1. Các khái niệm chung 2. Thông số và quan hệ hình học 3. Cơ học truyền động đai 4. Tính toán và thiết kế bộ truyền đai + Đai hình lược + Đai tròn 1 2 CHƯƠNG 3. TRUYỀN ĐỘNG ĐAI CHƯƠNG 3. TRUYỀN ĐỘNG ĐAI 1.1 Phân loại 1.2 Các loại đai chính δ Theo cách mắc đai a. Đai dẹt ➢ mắc thẳng ➢ mắc chéo - Đai da ➢ mắc nửa chéo - Đai sợi bông Tiêu chuẩn hóa theo: b x δ - Đai sợi len - Đai vải cao su - Đai sợi tổng hợp Tiêu chuẩn hóa theo : b x δ x l 3 4 CHƯƠNG 3. TRUYỀN ĐỘNG ĐAI CHƯƠNG 3. TRUYỀN ĐỘNG ĐAI 1.2 Các loại đai chính 2. Thông số và quan hệ hình học b. Đai thang d2 b x h x L : tiêu chuẩn hóa a2 • Đai thang tiết diện thường b b / h ≈ 1.4 t a 1 d • Đai thang hẹp 1 bt / h = 1.05 ÷ 1.1 Mặt • Đai thang rộng phẳng ngang bt / h = 2 ÷ 4.5 • b - góc nghiêng của bộ truyền 5 6 CHƯƠNG 3. TRUYỀN ĐỘNG ĐAI CHƯƠNG 3. TRUYỀN ĐỘNG ĐAI 2. Thông số và quan hệ hình học 2. Thông số và quan hệ hình học o • a - khoảng cách trục • α1 = 180 - 2γ d , d - đường kính tính toán. o • 1 2 • α2 = 180 + 2γ Đối với đai dẹt là đường kính ngoài của bánh d − d sin γ = 2 1 đai. 2a Đối với đai hình thang hoặc hình lược là đường o o kính vòng tròn qua lớp trung hòa của đai. • α1 > 150 -> γ < 15 α1, α2 - góc ôm trên bánh nhỏ và bánh lớn. 7 8 CHƯƠNG 3. TRUYỀN ĐỘNG ĐAI CHƯƠNG 3. TRUYỀN ĐỘNG ĐAI 2. Thông số và quan hệ hình học 2. Thông số và quan hệ hình học Chiều dài đai Đai dẹt d d L = α 1 + α 2 + 2a cos γ 1 2 2 2 P1 d1 = (1100 ÷1200)3 n1 π(d + d ) (d − d )2 L 2a 1 2 2 1 ≈ + + 3 2 4a d1 = (5,2 ÷ 6.4) T1 ⎡ 2 ⎤ 1 π(d1 + d2 ) ⎡ π(d1 + d2 )⎤ 2 a ≈ ⎢L − + L − − 2(d − d ) ⎥ 4 2 ⎢ 2 ⎥ 2 1 ⎣⎢ ⎣ ⎦ ⎦⎥ 9 10 CHƯƠNG 3. TRUYỀN ĐỘNG ĐAI CHƯƠNG 3. TRUYỀN ĐỘNG ĐAI 2. Thông số và quan hệ hình học 2. Thông số và quan hệ hình học Đai thang Chọn a v đai dẹt ≤ (3÷5) d1 = (1,1÷1.2)d1min L d1 min ứng với loại đai đai thang: a = (0,9 ÷1,5)d2 11 12 CHƯƠNG 3. TRUYỀN ĐỘNG ĐAI CHƯƠNG 3. TRUYỀN ĐỘNG ĐAI 3. Cơ học truyền động đai F0 3.1 Lực tác dụng F2 d2 Phương trình cân bằng momen �22 a T1 1 d a 1 �1 (FF12- ) = T 1 d1 2 T2 F0 F1 2T1 FFFFtt= Þ = 12- a d1 13 14 CHƯƠNG 3. TRUYỀN ĐỘNG ĐAI CHƯƠNG 3. TRUYỀN ĐỘNG ĐAI 3. Cơ học truyền động đai Lực căng phụ 3.1 Lực tác dụng 2 Quan hệ giữa F0, F1, F2 Fv = qmv 1 λ F1 = F0 + Ft = Ft 2 λ −1 λ −1 ✓ Lực căng phụ có giá trị như nhau trên Ft = 2F0 1 1 λ +1 tất cả các tiết diện đai F2 = F0 − Ft = Ft 2 λ −1 ✓ Lực căng phụ làm giảm tác dụng của lực căng ban đầu Fo Với =ef↵1 15 16 3.2 ỨNG SUẤT TRONG ĐAI 3.2 ỨNG SUẤT TRONG ĐAI • Khi đai vòng qua bánh đai còn xuất hiện Ứng suất căng ban đầu ứng suất uốn A: diện tích tiết diện đai F0 σ 0 = δ A σ = εE = E Ứng suất kéo trên nhánh chủ động (nhánh căng) u d Các bộ phậnvàthôngsố chính 2. Cơ sở tính toán b.t. đai F1 + Fv λLựctácdFt Fvụng lênλ đai σ1 = =λFt + = σ t +σ v F1 = + Fv F Lựctácdụng lên đaiA λ −1 A A λ −1 Thông số chính 0 d2 λ −1 Khi chưalàmviệclực căng trên cácFt nhánh bằng lựccăng ban đầuF0. Đường kính bánh đai d1, d2 2 α Ứng suất kéo trênF2 = nhánh+ Fv bị động (nhánh trùng) 1 Khi truyềnmomen=> xuấthiệnnhánhcăng và nhánh chùng (F > F ). Tỷ số truyền u α λ −1 1 2 d1 λ −1 ⎛ 2 ⎞ n1 d2 F1 + F2 = 2F0 u = = Ft = 2(F0 − Fv ) = 2()F0 − Fv ⎜1− f ⎟ F F 1F0 F F 1 α + F2 d2 n2 d1()1− ε 2 v λ +t 1 v ⎝ e +1⎠ F0 2T1 F1 − F2 =σ 2 ==Ft = + = σ t +σ v Góc ôm α1, α2 d1 2 A λ −1 A A α λ −1 a T1 1 1 α Khoảng cách trục a F − F α 1 v = e fα = λ F − F d1 Chiềudàiđai L 2 v T2 17 18 2 F0 0 0 0 d − d d + d (d − d ) F1 2 1 1 2 2 1 Ft − Luc vòng α1 =180 − γ =180 − 57 L ≈ 2a + π + a 2 4a 2 a Fv = qv − do li tâm 3.2 ỨNG SUẤT TRONG ĐAI 3.3 HIỆN TƯỢNG TRƯỢT • Biểu đồ ứng suất trong đai a. Trượt trơn 2. Cơ sở tính toán 2. Cơ sở tính toán σ = σ +σ = Lựctácdụng lên trục Ứng suấttrongđai max 1 u1 Khi Ft tăng vượt quá giá trị của Fms , trên σmin σ2 λ σ t +σ v +σ u1 đai xuất hiện hiện tượng trượt trơn do Lựctácdụng lên trục F 2 λ −1 Lựctácdụng lên trục được quá tải từng phần gây nên. coi như nằmtrênđường σv nốitâmcácbánhđai. F2 Tiếp tục tăng F trượt trơn hoàn toàn T1 t ⇨ 1 β F = F + F α r 1 2 Fr Hiện tượng trượt trơn xảy ra α ⎛ 1 ⎞ F1 Fr ≈ 2F0 sin⎜ ⎟ d1 ⎝ 2 ⎠ - Khi quá tải F –lựccăng ban đầu F1 0 σu1 - Không đủ lực căng σmax σ 1 σu2 19 20 2. Cơ sở tính toán 2. Cơ sở tính toán Hiệntượng trượt Hiệntượng trượt Khi làmchưalàmvi việc ệc F C Trượt đàn hồi: 2 K F2 do sự dãn dài khác nhau F0 F2 d2 của đai tạivùngtiếpxúc B vớibánhđai vì lựccăng v2 2 thay đổi α T1 - 0 1 1 1 Trượttrơn: 11 α α α αα 360 không đủ ma sát giữa d1 T phân tốđai và bánh đai. I v 22 A 1 Trượttrơntoànphần v1 − v2 F0 Hệ số trượt ε = FF11 v F1 1 D n1 d2 a ⇒ u = = n2 d1()1− ε F1 Introduction 2 3.3 HIỆN TƯỢNG TRƯỢT 3.3 HIỆN TƯỢNG TRƯỢT b. Trượt đàn hồi b. Trượt đàn hồi Hiện tượng trượt đàn hồi xảy ra do biến dạng Khi bộ truyền đai làm việc của đai so với bánh đai trong quá trình hoạt • Trên cung ôm bánh chủ động: lực căng động. giảm dần từ F1 ! F2 do đó đai bị co lại so Khi chịu lực : với bánh đai ⇨ trượt ✓ Đai làm bằng vật liệu có E nhỏ ⇨ biến dạng lớn • Trên cung bánh bị động : lực căng tăng dần từ F2 ! F1 do đó đai bị giãn dài ra so với ✓ Bánh đai làm bằng vật liệu E lớn ⇨ không biến dạng bánh đai ⇨ trượt 21 22 3.3 HIỆN TƯỢNG TRƯỢT 3.3 HIỆN TƯỢNG TRƯỢT b. Trượt đàn hồi c. Đường cong trượt và hiệu suất Trượt đàn hồi phụ thuộc F , F càng lớn, trượt t t F σ càng tăng. ψ = t = t 2 F 2 σ ψ : hệ số kéo Trượt đàn hồi là bản chất của bộ truyền đai, 0 0 không thể loại bỏ được. P2 Tỷ số truyền Hiệu suất η = P1 v − v d n n d ε = 1 2 = 1− 2 2 u = 2 = 1 v1 d1n1 n1 d2 (1− ε) ε - hệ số trượt ε : hệ số trượt u phụ thuộc vào ε Thí nghiệm để tìm quan hệ ψ, ε, η 23 24 3.3 HIỆN TƯỢNG TRƯỢT TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI c. Đường cong trượt và hiệu suất Kết quả bài toán Đường cong (ψ , η) - đường cong hiệu suất Dữ kiện thiết kế Đường cong (ψ , ε) - đường cong trượt Vật liệu P TrTượruîtt ®đµànn hhåồi i+ + T Trruîượt tr¬t ntrơn n d, b, L / A, L ε ì0,97 - 0.98 1 Chỉ tiêu tính toán d , d TrTrượuît ®t µđnàn hå hi ồi hmax = í u 1 2 î0,92 - 0.97 Điều kiện làm a việc, Yêu cầu kỹ y o = 0,4 - 0,7 F thuật o y /y =1,15 -1,5 F η max o trục Trượt trơn hoàn toàn ψ0 ψmax ψ 25 26 4. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI DẸT 4.1. Chỉ tiêu tính toán bộ truyền đai 4.2. Tính đai dẹt theo khả năng kéo • Khả năng kéo là chỉ tiêu chủ yếu về F σ = t ≤ [σ ] = C.[σ ] khả năng làm việc của đai. t A t t 0 σt Tính [σt] ψ = ≤ ψ0 2σ0 Ứng suất cho phép [σt ] = C.[σt ]0 σt ≤ 2σ0ψ0 = [σt ]0 Xác định bằng thực nghiệm C = CαCvCb • Do điều kiện thực tế khác điều kiện thí nghiệm σt ≤ [σt ] = C.[σt ]0 27 28 THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI DẸT 4. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI 4.2. Tính đai dẹt theo khả năng kéo d2 a2 C = CαCvCb b a1 d1 Ca - hệ số kể đến ảnh hưởng của góc ôm a1 C = 1 - 0.003(180 - a ) C - Mặt a 1 b phẳng o ngang b £ 60 Cb = 1 o o Cv - hệ số kể đến ảnh hưởng của vận tốc vòng 60 < b £ 80 Cb = 0.9 2 o o Cv = 1 – kv(0.01v -1) 80 £ b < 90 Cb = 0.8 kv = 0.04 (đai sợi tổng hợp); 0.01(các loại vật liệu khác) Nếu có bộ phận tự động căng đai Cb = 1. 29 30 THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI THANG 4.2.4. TÍNHTính đ TOÁNai dẹt THItheoẾTkh KảẾn BăỘng TRUYkéo ỀN ĐAI 4.2. Tính đai thang theo khả năng kéo Tính4.2. tiTínhết diđệain đdaiẹt theo khả năng kéo Tính tiết diện đai Ft σt = ≤ [σt ] x.A1 Ft K đ K - hệA =sốbdtả³i trọng động. Tra bảng 13.7 đ [s ] • A1 - diện tích tiết diện đai đã chọn Chọn d theo d t Kđ - hệ số tải 1trọng động. Tra bảng 13.7 • x - số đai Chọn d theo d1 F K F K vF K PK x ³ t đ = t đ = t đ = đ d 1 1 A [s ] [F ] v[F ] [P] = ÷ 1 t t t d1 30 40 [Ft] = A1[σt] - lực vòng cho phép đối với 1 đai Ft Kđ [Ft]v = [P] - công suất cho phép của 1 đai (chọn theob ³ giá trị tiêu chuẩn gần nhất) [st ] Ft v = P - công suất cần truyền (chọn theo giá trị tiêu chuẩn gần nhất) 58 31 32 THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI THANG THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI THANG 4.2. Tính đai thang theo khả năng kéo 4.2. Tính đai thang theo khả năng kéo P - công suất truyền được bởi 1 đai trong PK • 0 x ≥ đ [P] điều kiện số bánh đai trong bộ truyền bằng 2, tỷ số truyền u = 1, góc ôm α = 180o, [P] được xác định từ các thí nghiệm của đai về chiều dài đai L , làm việc không có tải trọng khả năng kéo. o động. Tra đồ thị trang 36. ΔT n [P] = (P C C + 1 1 ) 0 α L 9550 • Cα - hệ số xét đến ảnh hưởng của góc ôm. Góc ôm giảm, Cα giảm. Tra bảng 13.11 trang 35. 33 34 THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI THANG THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI 4.2. Tính đai thang theo khả năng kéo Chỉ tiêu cơ bản để tính bộ truyền đai: • CL - hệ số xét đến ảnh hưởng của chiều dài • Khả năng chịu kéo đai. Chiều dài đai lớn, tần số thay đổi ứng suất giảm, tuổi thọ tăng. • Tuổi thọ (kiểm nghiệm) • ΔT1 - gia số momen xoắn mà bộ truyền có thể truyền thêm được khi tỉ số truyền u>1. Ứng suất uốn giảm khi đai vòng qua bánh lớn. Tra bảng 13.13 trang 37. 35 36 TRÌNH TỰ TÍNH TOÁN TRÌNH TỰ TÍNH TOÁN b1. Chọn loại đai b2. Xác định các thông số bộ truyền Đai dẹt: đai da, đai sợi bông, đai vải cao Đai dẹt: su, đai sợi tổng hợp - Đường kính: • Tiết diện bxδ được tiêu chuẩn hóa, riêng Tính d (4.1) => tiêu chuẩn => tính d đai sợi tổng hợp có chiều dài L tiêu chuẩn 1 2 Đai thang: d2 = d1u(1-ε) • Thang hẹp: có 4 loại (tiêu chuẩn Nga) ⇒tính lại u = d2/d1 , Δu ≤ 4% • Thang thường: có 7 loại - Tính sơ bộ khoảng cách trục • Chọn tiết diện đai dựa vào P và n theo a = (1,5 ÷ 2)(d1 + d2) hình 4.1 37 38 TRÌNH TỰ TÍNH TOÁN TRÌNH TỰ TÍNH TOÁN b2. Xác định các thông số bộ truyền b2. Xác định các thông số bộ truyền - Chiều dài đai L - Kiểm nghiệm đai về tuổi thọ thông qua số Đai vải cao su: L = L + (100÷400)mm lần uốn đai trong một giây Đai sợi tổng hợp: L lấy tiêu chuẩn => tính a - Góc ôm: i = v/L ≤ imax = 3...5(đai dẹt), =10(đai thang) o Đai vải cao su: α1 ≥ αmin = 150 - Tính lực căng ban đầu và lực tác dụng Đai sợi tổng hợp α ≥ α = 120o 1 min lên trục - Chiều dày đai δ, sao cho δ/d1 ≤ (δ/d1)max - Chiều rộng đai: b 39 40 TRÌNH TỰ TÍNH TOÁN b2. Xác định các thông số bộ truyền Đai thang - Xác định đường kính: d1, d2 (tiêu chuẩn) - Khoảng cách trục : dựa vào a/d2 (tra bảng) - Tính chiều dài L, L lấy theo tiêu chuẩn ⇒tính lại khoảng cách trục a - Góc ôm α1 - Tính số đai x (làm tròn) x – xt ≥ 0.2 -> chọn lại d1 (d1 giảm -> x ) 41