Bài giảng Cơ học máy - Chương 10: Bộ truyền đai - Phan Tấn Tùng

Cơ học máy TS Phan Tấn Tùng Chương 10 BỘ TRUYỀN ĐAI 1. Khái niệmchung Đai thang Đai răng Đai dẹt Công dụng: bộ truyền đai truyền chuyển động và mômen xoắngiữa2 trục kháxanhau Phân loạitheovậtliệuchế tạodâyđai: Đai vải cao su, đai vải, đai da, đai len Phân loạitheohìnhdángmặtcắtdâyđai: đai dẹt, đai thang, đai tròn, đai lược Phân loại theo nguyên lý làm việc: theo nguyên lý ma sát, theo nguyên lý ănkhớp(đai răng) 1 Cơ học máy TS Phan Tấn Tùng Ưu điểm: • Truyềnchuyển động cho 2 trục xa nhau (<15m) • Truyền động êm nên phù hợpvớivậntốc cao • Có tính giảmchấn • Có khả năng ngănngừaquátải • Kếtcấuvàvậnhànhđơngiản Nhược điểm: • Kích thướccồng kềnh • Tỉ số truyềnkhôngổn định • Lựctácđộng lên trụclớn • Tuổithọ thấp Ngày nay đai thang sử dụng phổ biếnnhất do có hệ số ma sát qui đổilớn 2 Cơ học máy TS Phan Tấn Tùng Các kiểutruyền động đai dẹt • Truyền động bình thường • Truyền động chéo • Truyền động nữachéo • Truyền động vuông góc 3 Cơ học máy TS Phan Tấn Tùng Các phương pháp căng đai Định kỳđiềuchỉnh lựccăng: dùng vít căng đai Tựđộng điềuchỉnh lựccăng: dùng lò xo 4 Cơ học máy TS Phan Tấn Tùng 2. Vậtliệuvàkếtcấu đai • Vậtliệu: Đai dẹt: Vảicaosu, vải, da, len (Bảng 4.1 trang 125) Đai thang: vải cao su (Bảng 4.3 trang 128) • Chiềudàidâyđai L của đaithangtheotiêuchuẩn trang 128 •Kếtcấubánhđai: 5 Đai dẹt Đai thang Cơ học máy TS Phan Tấn Tùng 6 Cơ học máy TS Phan Tấn Tùng 3. Thông số hình học Góc ôm trên bánh dẫn(rad) d − d α = π − 2 1 1 a Góc ôm trên bánh dẫn(độ) d − d α = 180 − 57 2 1 1 a Chiềudàidâyđai L π ()d + d (d − d )2 L = 2a + 2 1 + 2 1 2 4a Khoảng cách trụca 2 2 ⎛ π ()d + d ⎞ ⎛ π ()d + d ⎞ ⎛ d − d ⎞ ⎜ L − 1 2 ⎟ + ⎜ L − 1 2 ⎟ − 8⎜ 2 1 ⎟ ⎝ 2 ⎠ ⎝ 2 ⎠ ⎝ 2 ⎠ a = 4 7 Cơ học máy TS Phan Tấn Tùng 4. Vậntốcvàtỉ số truyền Vậntốc dài trên bánh dẫn π d1n1 v1 = 6.104 Vậntốc dài trên bánh bị dẫn π d2 n2 v2 = 6.104 Tỉ số truyền n d u = 1 = 2 n2 d1()1− ξ Nếubỏ qua hiệntượng trượt n d u = 1 ≈ 2 n2 d1 8 Cơ học máy TS Phan Tấn Tùng 5. Lựcvàứng suất trong bộ truyền đai 5.1 Lực F : lựccăng ban đầu 0 F0 = A.σ 0 Ft F1: lực trên nhánh căng F = F + 1 0 2 F : lực trên nhánh chùng Ft 2 F = F − 2 0 2 2T F : lựcvòng 1 t Ft = d1 Fv: lựccăng phụ do lựcquántínhlytâm 2 Fv = qmv 9 Cơ học máy TS Phan Tấn Tùng Công thức Euler với α là góc trượt F − F ' 1 v = e f α F2 − Fv Nếubỏ qua lựccăng phụ F ' 1 = e f α hệ số ma sát qui đổi F2 đai dẹt đai thang ' f γ: góc chêm đai (≈ 400) f = f f ' = γ Điềukiệntránhtrượttrơn α ≤ α1 sin Lực vòng Lựccăng đai 2 f 'α f 'α e −1 Ft (e +1) Ft = 2(F0 − Fv ) ' F0 = ' + Fv e f α +1 2(e f α −1) 10 Cơ học máy TS Phan Tấn Tùng 5.2 Ứng suất F σ = 0 Ứng suấtcăng ban đầu 0 A Ft F0 + F1 2 σ t Ứng suất trên nhánh căng σ = = = σ + 1 A A 0 2 F F − t Ứng suất trên nhánh chùng F 0 σ σ = 2 = 2 = σ − t 2 A A 0 2 Ứng suấtcóích F σ = t t A Fv 2 −6 Ứng suấtcăng phụ σ = = ρv .10 v A δ Ứng suấtuốnvìnênσ = εE = E d σ F d 1 2 F1 F 2 11 Cơ học máy TS Phan Tấn Tùng Biểu đồ ứng suấtcủadâyđai Nhận xét: • ứng suất trong dây đai thay đổitheochukỳ • σ max = σ1 +σ F1 +σ v • σ min = σ 2 +σ v 12 Cơ học máy TS Phan Tấn Tùng 5.3 Lựctácđộng lên trục α Lựctácđộng lên trục F ≈ 2F sin 1 r 0 2 α1 Trường hợpkhôngcóbộ phậncăng đai F ≈ 3F sin r 0 2 6. Đường cong trượtvàhiệusuất 6.1 Hiệntương trượt Các hiệntượng trượt trong bộ truyền đai Trượthìnhhọc: phụ thuộc hình dáng hình họcmặtcắtdâyđai. Đai dẹt không có trượthinhhọc, đaithangcótrượthìnhhọc. Vì giá trị bé nên trongtínhtoánđượcbỏ qua. Trượt đàn hồi: do bảnchất đàn hồicủavậtliệuchế tạodâyđai. Vì giá trị không lớn( thường từ 0.01 ~ 0.03) nên chấpnhận. Hậuquả là tỉ số truyền phụ thuộctảitrọng truyền. Trượttrơn: do bộ truyềnbị quá tải. Bánh dẫn quay trong khi bánh bi dẫn dứng yên. Bộ truyền không làm việc được. Khi thiếtkế phảitránhtrượ13 t trơn. Cơ học máy TS Phan Tấn Tùng 6.2 Đường cong trượtvàhiệusuất Điềukiện thí nghiệm - Tỉ số truyềnu = 1 - Vậntốc đai v = 10 m/s - Tảitrọng tĩnh - Đặtnằm ngang Đặt v1 − v2 Hệ số trượt ξ = % v1 Ft Hệ số kéo ϕ = 2F0 P Hiệusuấtη = 2 thông thường η = 0.95 ~ 0.96 P1 14 Cơ học máy TS Phan Tấn Tùng Nhận xét: - Khiϕ ≤ ϕ0 chỉ có trượt đàn hồi - Khiϕ0 < ϕ < ϕmax có trượt đàn hồivàtrượttrơn -Khiϕ ≥ ϕmax trượttrơntoànphần -Để tránh trượttrơn ϕ ≤ ϕ0 15 Cơ học máy TS Phan Tấn Tùng 7. Tính bộ truyền đai 7.1 Dạng hỏng và chỉ tiêu tính • Trượttrơn do quá tải →tính đai theo khả năng kéo • Đứt đai do mõi → tính đai theo tuổithọ 7.2 Tính đai theo khả năng kéo Điềukiệntránhtrượttrơn ϕ ≤ ϕ0 Đai dẹt Ứng suấtcóích vớitrabảng 4.7 σ t ≤ [σ t ] = [σ t ]0 C [σ t ]0 Hệ số tảitrọng tínhC = Cr CvCα C0 (trang 147) Bề rộng dây đai 1000P1 (làm tròn theo tiêu chuẩn trang 125) b ≥ δv[]σ t 16 Cơ học máy TS Phan Tấn Tùng BẢNG 4.7 LỰA CHỌN GIÁ TRỊ [σt]0 Loại d1/δ đai 20 25 30 35 40 45 50 60 75 100 VẢI CAO SU 2.1 2.17 2.21 2.25 2.28 2.3 2.33 2.37 2.4 DA 1.4 1.7 1.9 2.04 2.15 2.23 2.3 2.4 2.5 2.6 SỢI BÔNG 1.35 1.5 1.6 1.67 1.72 1.8 1.85 1.9 1.9 1.95 LEN 1.05 1.2 1.3 1.37 1.42 1.47 1.5 1.55 1.6 1.65 17 Cơ học máy TS Phan Tấn Tùng 18 Cơ học máy TS Phan Tấn Tùng Đai thang F Ứng suấtcóích σ = t = []σ t Z.A t 1000P1 P1 Số dây đai z ≥ = []σ t vA [P] Công suất cho phép [P] = [P0 ]C Hệ số hiệuchỉnh (trang 151) C = Cr CvCα CuCzCL Cộng suất cho phép [P0] xem Hình 4.21 19 Cơ học máy TS Phan Tấn Tùng 20 Cơ học máy TS Phan Tấn Tùng 7.3 Tính đai theo tuổithọ Tuổithọ dây đai m ⎛ σ r ⎞ 7 ⎜ ⎟ 10 ⎝σ max ⎠ L = đai dẹtm=5 đai thang m=8 h 2×3600×i Số vòng chạy trong 1 giây v i = < [i] L Với đai dẹt[i] = 5 đai thang [i] = 10 21 Cơ học máy TS Phan Tấn Tùng 8. Trình tự thiếtkế bộ truyền đai 8.1 Thiếtkếđai dẹt Thông số ban đầu: cộng suấtP1 (kW), số vòng quay n1 (vg/ph), tỉ số truyềnu, điềukiệnlàmviệc. 1. Chọnvậtliệudâyđai và bề dầydâyđai (bảng 4.1) 2. Xác định đường kính bánh đai nhỏ (làm tròn theo dãy số tiêu chuẩn– trang 148) P1 d1 = (1100 ÷1300)3 n1 3. Tính vậntốcv1 4. Chọnhệ số trượt ξ và tính d2 (làm tròn theo dãy số tiêu chuẩn–trang22 148). Tính chính xác u. Cơ học máy TS Phan Tấn Tùng 5. Xác định khoảng cách trụca Xác định a theo kếtcấuhoặctheoLmin v Trường hợp không có bánh căng đai L = min 3 ÷ 5 v Trường hợpcóbánhcăng đai L = min 8 ÷10 Trường hợp không có bánh căng đai a ≥ 2(d1 + d 2 ) Trường hợpcóbánhcăng đai a ≥ ()d1 + d2 23 Cơ học máy TS Phan Tấn Tùng 6. Tính L theo a 7. Kiểmtrasố vòng chạy trong 1 giây I 8. Tính góc ôm đai α1 9. Chọnchiềudầydâyđai theo điềukiện d Đốivới đai da 1 ≥ 25 δ d d Đốivới đai vải cao su1 ≥ 30 thường chọn 1 = 40 δ δ 10. Tra bảng và tính hệ số hiệuchỉnh C 11. Tính bề rộng dây đaib vàlàmtròntheotiêuchuẩn 12.Chọn bề rộng bánh đai 13. Xác định lựctácđộng lên trục 24 Cơ học máy TS Phan Tấn Tùng 8.2 Thiếtkếđai thang Thông số ban đầu: cộng suấtP1 (kW), số vòng quay n1 (vg/ph), tỉ số truyềnu, điềukiệnlàmviệc. 1. Chọnmặtcắtdâyđai 2. Tính đường kính bánh đai nhỏ d1=1.2dmin vớidmin tra bảng 4.3. Chọn theo tiêu chuẩn trang 153. 25 Cơ học máy TS Phan Tấn Tùng 3. Chọnhệ số trượt ξ và tính d2 (làm tròn theo dãy số tiêu chuẩn–trang 153). Tính chính xác u. 4. Xác định khoảng cách trụca theokếtcấuhoặcbảng (trang 153) 5. Tính góc ôm đai 6.Tính số dây đai Z 7. Chọnbề rộng bánh đai 8. Xác định lựctácđộng lên trục HẾT CHƯƠNG 10 26