Giáo trình Chi tiết máy - Chương 2: Bộ truyền đai - Bùi Trọng Hiếu
Baøi giaûng CHI TIEÁT MAÙY
Chöông 2: Boä truyeàn ñai
Chöông 2
BOÄ TRUYEÀN ÑAI
2.1. KHAÙI NIEÄM CHUNG
2.1.1. Nguyeân lyù laøm vieäc
2
3
1
n2
n
1
d1
O
O2
1
d2
Hình 2.1. Sô ñoà boä truyeàn ñai
Boä truyeàn ñai laøm vieäc theo nguyeân lyù ma saùt. Boä truyeàn ñai bao goàm baùnh daãn 1, baùnh bò
daãn 2 ñöôïc laép treân hai truïc vaø daây ñai 3 bao quanh hai baùnh ñai. Nhôø ma saùt giöõa daây ñai vaø
caùc baùnh ñai neân khi baùnh daãn quay seõ truyeàn chuyeån ñoäng vaø cô naêng sang baùnh bò daãn.
2.1.2. Phaân loaïi
- Theo hình daïng tieát dieän ngang: ñai deït, ñai hình thang, ñai hình löôïc vaø ñai troøn. Ngoaøi ra,
coøn coù ñai raêng truyeàn löïc nhôø vaøo söï aên khôùp giöõa caùc raêng treân ñai vaø baùnh ñai.
Hình 2.2. Caùc loaïi ñai:
a) Ñai deït.
b) Ñai thang.
c) Ñai hình löôïc.
d). Ñai troøn.
- Theo kieåu truyeàn ñoäng:
. Boä truyeàn ñai thang, ñai hình löôïc: truyeàn ñoäng giöõa caùc truïc song song cuøng chieàu.
. Boä truyeàn ñai deït vaø ñai troøn coù theå truyeàn ñoäng:
+ giöõa caùc truïc song song cuøng chieàu (hình 2.3a).
+ giöõa caùc truïc song song ngöôïc chieàu (hình 2.3b).
+ giöõa caùc truïc cheùo nhau (hình 2.3c).
Bm. Thieát keá maùy
TS. Buøi Troïng Hieáu
-12-
Baøi giaûng CHI TIEÁT MAÙY
Chöông 2: Boä truyeàn ñai
Hình 2.3. Caùc kieåu truyeàn ñoäng cuûa ñai deït vaø ñai troøn
2.1.3. Öu, nhöôïc ñieåm vaø phaïm vi söû duïng
a. Öu ñieåm:
- Coù theå truyeàn ñoäng giöõa caùc truïc xa nhau (>15m).
- Laøm vieäc eâm, khoâng oàn nhôø vaøo ñoä deûo cuûa ñai, do ñoù coù theå truyeàn chuyeån ñoäng vôùi vaän
toác lôùn.
- Traùnh cho caùc cô caáu khoâng coù söï dao ñoäng lôùn sinh ra do taûi troïng thay ñoåi nhôø vaøo tính
chaát ñaøn hoài cuûa ñai.
- Giöõ an toaøn cho ñoäng cô vaø caùc chi tieát maùy khaùc khi bò quaù taûi nhôø vaøo söï tröôït trôn cuûa
ñai treân baùnh ñai.
- Keát caáu vaø vaän haønh ñôn giaûn do khoâng caàn boâi trôn. Giaù thaønh reû.
b. Nhöôïc ñieåm:
- Kích thöôùc boä truyeàn lôùn (kích thöôùc lôùn hôn khoaûng 5 laàn so vôùi kích thöôùc boä truyeàn
baùnh raêng khi truyeàn cuøng coâng suaát).
- Tæ soá truyeàn khoâng oån ñònh do coù hieän töôïng tröôït ñaøn hoài cuûa ñai treân baùnh ñai.
- Löïc taùc duïng leân truïc vaø oå lôùn (lôùn hôn 2÷3 laàn so vôùi boä truyeàn baùnh raêng) do phaûi caêng
ñai vôùi löïc caêng ban ñaàu F0
.
- Tuoåi thoï thaáp khi laøm vieäc vôùi vaän toác cao (töø 1000 ÷ 5000 giôø).
c. Phaïm vi söû duïng:
- Boä truyeàn ñai thöôøng ñöôïc duøng ñeå truyeàn coâng suaát khoâng quaù 50KW vôùi khoaûng caùch
giöõa hai truïc töông ñoái xa. Boä truyeàn ñai thöôøng ñöôïc boá trí ôû caáp toác ñoä nhanh, baùnh
daãn laép vaøo truïc ñoäng cô.
- Tæ soá truyeàn: ñai deït u<5 (khi coù boä caêng ñai thì u<10 ); ñai thang u<10; ñai hình löôïc
u<15; ñai raêng u<30.
- Boä truyeàn ñai thang ñöôïc söû duïng roäng raõi nhaát. Ñai deït ngaøy caøng ít söû duïng. Ñai troøn
ñöôïc söû duïng trong caùc boä truyeàn coù coâng suaát thaáp. Ñai raêng vaø ñai hình löôïc ngaøy
caøng ñöôïc söû duïng nhieàu.
Bm. Thieát keá maùy
TS. Buøi Troïng Hieáu
-13-
Baøi giaûng CHI TIEÁT MAÙY
Chöông 2: Boä truyeàn ñai
2.1.4. Caùc phöông phaùp caêng ñai
2
1
3
a)
b)
Hình 2.4. Caùc phöông phaùp caêng ñai
Ñeå ñieàu chænh löïc caêng ban ñaàu F0 , ta coù theå duøng caùc phöông phaùp caêng ñai sau:
- Ñònh kyø ñieàu chænh löïc caêng: Baùnh ñai ñöôïc laép treân truïc ñoäng cô ñieän, löïc caêng ñöôïc ñieàu
chænh ñònh kyø baêng caùch duøng vít ñaåy ñoäng cô ñieän di tröôït treân raõnh (hình 2.4a).
- Töï ñoäng ñieàu chænh löïc caêng: Löïc caêng ñöôïc giöõ khoâng ñoåi nhôø khoái löôïng cuûa ñoäng cô
ñieän ñaët treân taám laéc (hình 2.4b).
- Ñieàu chænh löïc caêng theo taûi troïng: Löïc caêng töï ñoäng thay ñoåi theo söï thay ñoåi cuûa taûi troïng.
2.2. VAÄT LIEÄU ÑAI - KEÁT CAÁU BAÙNH ÑAI (Sinh vieân töï ñoïc trong taøi lieäu [1])
2.2.1. Vaät lieäu ñai
Vaät lieäu laøm ñai phaûi thoûa maõn: ñoä beàn moûi, ñoä beàn moøn, heä soá ma saùt töông ñoái lôùn vaø coù
tính ñaøn hoài cao.
a. Ñai deït
Bao goàm caùc loaïi ñai sau: ñai da, ñai vaûi cao su, ñai sôïi boâng, ñai sôïi len, ñai laøm baèng vaät
lieäu toång hôïp.
* Ñai da:
+ Coù khaû naêng taûi cao, beàn vaø chòu va ñaäp.
+ Giaù thaønh cao, khoâng chòu aåm.
+ Vaän toác laøm vieäc < 40÷45 m/s.
* Ñai vaûi cao su: goàm nhieàu lôùp vaûi lieân keát laïi vôùi nhau nhôø cao su ñöôïc sulfua hoaù.
+ Ñoä beàn cao, ñaøn hoài toát.
+ Ít chòu aûnh höôûng cuûa thay ñoåi nhieät ñoä, chòu aåm.
+ Söû duïng roäng raõi.
* Ñai sôïi boâng:
+ Khoái löôïng nhoû, giaù thaønh reû.
+ Laøm vieäc vôùi vaän toác cao, baùnh ñai coù ñöôøng kính nhoû.
+ Coâng suaát nhoû, khoâng laøm vieäc trong moâi tröôøng aåm öôùt.
Bm. Thieát keá maùy
TS. Buøi Troïng Hieáu
-14-
Baøi giaûng CHI TIEÁT MAÙY
Chöông 2: Boä truyeàn ñai
* Ñai sôïi len: cheá taïo töø sôïi len, ñöôïc taåm oxit chì vaø daàu gai.
+ Tính ñaøn hoài cao, laøm vieäc ñöôïc vôùi taûi troïng khoâng oån ñònh vaø va ñaäp.
+ Khoâng bò aûnh höôûng bôûi nhieät ñoä, ñoä aåm, axít…
+ Khaû naêng taûi keùm, giaù thaønh cao.
- Tröø moät soá loaïi ñai baèng vaät lieäu toång hôïp cheá taïo thaønh voøng kín, caùc loaïi ñai coøn laïi caàn
phaûi noái ñai theo chieàu daøi.
b. Ñai hình thang
- Cho pheùp taêng khaû naêng taûi cuûa boä truyeàn nhôø taêng heä soá ma saùt giöõa ñai vaø baùnh ñai. Ñieàu
naøy coù theå chöùng minh nhö sau:
Xeùt phaàn töû ñai dl chòu taùc duïng cuûa löïc dR . Löïc ma saùt dFs sinh ra theo höôùng löïc voøng
F
nhö sau:
t
f .dR
dF f .dFn
f '.dR
(2.1)
s
sin
2
f
vôùi f '
laø heä soá ma saùt thay theá vaø
laø goùc cheâm ñai coù giaù trò tieâu chuaån 400.
2
sin
Suy ra: f ' 3f taêng leân 3 laàn so vôùi boä truyeàn ñai deït.
Hình 2.5. Khe hôû giöõa daây ñai vaø ñaùy raõnh baùnh ñai
- Beà maët laøm vieäc cuûa ñai hình thang laø hai maët beân, giöõa ñaùy ñai vaø baùnh ñai coù khe hôû. Daây
ñai khoâng naèm ngoaøi baùnh ñai ñeå traùnh hö hoûng do caïnh baùnh ñai.
- Ñai thang goàm: ñai sôïi xeáp, ñai sôïi beän. Ñai ñöôïc cheá taïo thaønh voøng kín vaø ñöôïc tieâu chuaån
hoaù kích thöôùc cuõng nhö chieàu daøi ñai.
2.2.2. Keát caáu baùnh ñai
- Keát caáu baùnh ñai phuï thuoäc vaøo loaïi ñai, khaû naêng coâng ngheä vaø qui moâ saûn xuaát:
+ Ñöôøng kính <100mm: ñuùc.
+ Ñöôøng kính lôùn: baùnh ñai khoeùt loõm, coù loã hoaëc nan hoa ñeå giaûm khoái löôïng.
- Keát caáu vaønh ñai thang coù kích thöôùc töông öùng vôùi tieát dieän ñai. Goùc cheâm baùnh vaø ñai hình
raêng löôïc = 400, goùc cheâm baùnh ñai thang giaûm theo chieàu taêng taûi troïng (400, 380, 360, 340).
Bm. Thieát keá maùy
TS. Buøi Troïng Hieáu
-15-
Baøi giaûng CHI TIEÁT MAÙY
Chöông 2: Boä truyeàn ñai
- Keát caáu baùnh ñai deït: truï, tang troáng, coân. Thoâng thöôøng, baùnh ñai daãn maët truï vaø baùnh ñai
bò daãn tang troáng. Neáu vaän toác lôùn (> 40m/s) thì khoeùt raõnh ñeå thoaùt khoâng khí.
- Baùnh ñai troøn ñöôïc khoeùt raõnh nöûa ñöôøng troøn coù baùn kính baèng baùn kính daây ñai.
2.3. THOÂNG SOÁ HÌNH HOÏC BOÄ TRUYEÀN ÑAI
2
C
2D
2
d1
1
2
O2
O
1
d2 d1
A
a
B
Hình 2.5. Caùc thoâng soá hình hoïc boä truyeàn ñai
- Caùc thoâng soá hình hoïc chuû yeáu:
a
: khoaûng caùch truïc (mm),
1, 2 : goùc oâm baùnh ñai nhoû vaø baùnh ñai lôùn (rad).
- Ta coù:
2
1 2.
(2.2)
(2.3)
2
d2 d1
2a
vaø
sin
2
2
2
d2 d1
2a
Vì
beù, neân
sin
.
(thöôøng 300 )
Do ñoù, goùc oâm cuûa caùc baùnh ñai ñöôïc tính theo coâng thöùc:
d2 d1
1
2
(rad)
(rad)
(2.4)
(2.5)
a
d2 d1
a
Hay:
d2 d1
1 1800 57.
(ñoä)
(ñoä)
(2.6)
(2.7)
a
d2 d1
2 1800 57.
a
Bm. Thieát keá maùy
TS. Buøi Troïng Hieáu
-16-
Baøi giaûng CHI TIEÁT MAÙY
Chöông 2: Boä truyeàn ñai
- Chieàu daøi ñai L (mm) ñöôïc xaùc ñònh nhö sau:
L AB BC CD DA
(2.8)
(2.9)
d
d2
L 2a.cos
1 1 2
2
2
2
2
2
2
(d2 d1)2
8a2
Vì cos 1
1
(boû qua löôïng voâ cuøng beù baäc cao), neân:
2!
(d2 d1)2
4a
d
d2 d
d
d2 d
1
1 2
1
L 2a
L 2a
(2.10)
2
2
2
2
(d2 d1)2
4a
d2 d1
(2.11)
2
Ñoái vôùi ñai deït thì
L
khoâng caàn choïn theo tieâu chuaån. Ñoái vôùi ñai thang thì
L
phaûi choïn laïi
theo tieâu chuaån (L L ), sau ñoù tính laïi khoaûng caùch truïc a theo chieàu daøi tieâu chuaån:
tc
tinh
4aL 8a2 2
8a2
4L2
d2 d1
a (d2 d1)2
(2.12)
(2.13)
d2 d1
a (d2 d1)2 0
2
2
(d d )
2a2 L
d2 d1
a
0
(2.14)
(2.15)
2
1
2
2a2 k a 2 0
2
2
(d d )
vaø 2
2
1
trong ñoù: k L
d2 d1
2
Nghieäm cuûa (2.15) chính laø khoaûng caùch truïc a:
k k2 82
a
(2.16)
4
Bm. Thieát keá maùy
TS. Buøi Troïng Hieáu
-17-
Baøi giaûng CHI TIEÁT MAÙY
Chöông 2: Boä truyeàn ñai
2.4. VAÄN TOÁC VAØ TÆ SOÁ TRUYEÀN
2.4.1. Vaän toác
v1
vd
n2
n
1
d1
O
O2
1
d2
v2
Hình 2.6. Vaän toác boä truyeàn ñai
- Vaän toác voøng treân caùc baùnh ñai (m/s):
d1n1
60000
+ Treân baùnh daãn:
v1
v2
(2.17)
(2.18)
d2n2
60000
+ Treân baùnh bò daãn:
trong ñoù, d1, d2 : ñöôøng kính baùnh daãn vaø baùnh bò daãn, mm
n1, n2 : soá voøng quay baùnh daãn vaø baùnh bò daãn, voøng/phuùt.
- Vaän toác toát nhaát naèm trong khoaûng 20÷25 m/s. Neáu vaän toác >30m/s seõ xaûy ra hieän töôïng dao
ñoäng xoaén, taêng löïc ly taâm, noùng daây ñai, giaûm tuoåi thoï vaø hieäu suaát cuûa boä truyeàn. Neáu vaän
toác < 5m/s thì khoâng neân söû duïng boä truyeàn ñai.
2.4.2. Tæ soá truyeàn
a. Neáu ñai khoâng tröôït (tröôøng hôïp lyù töôûng)
Neáu ñai khoâng tröôït thì vaän toác cuûa moät ñieåm thuoäc baùnh ñai v1 seõ baèng vaän toác cuûa ñieåm
thuoäc daây ñai vd , töùc laø:
v1 vd
v1 v2
d1n d2n2
1
v2 vd
Do ñoù, tæ soá truyeàn laø:
n1 d2
u
(2.19)
n2 d1
b. Neáu ñai bò tröôït (tröôøng hôïp thöïc teá)
Neáu ñai bò tröôït thì:
Bm. Thieát keá maùy
TS. Buøi Troïng Hieáu
-18-
Baøi giaûng CHI TIEÁT MAÙY
Chöông 2: Boä truyeàn ñai
v1 vd
vd v2
v1 v2
v2 (1)v1
d2n2 (1)d1n
1
vôùi (0,010,02) laø heä soá tröôït.
Do ñoù, tæ soá truyeàn laø:
n1
d2
u
(2.20)
n2 (1)d1
2.5. LÖÏC TAÙC DUÏNG LEÂN BOÄ TRUYEÀN ÑAI
2.5.1. Löïc taùc duïng leân daây ñai
F2
0
F
T
1
O
O2
O
O2
1
1
1
0
F
F
a) T 0
b) T 0
1
1
Hình 2.7. Löïc taùc duïng leân boä truyeàn ñai
- Khi caêng ñai, treân hai nhaùnh daây ñai xuaát hieän löïc caêng ban ñaàu F0
:
F 0 A
(2.21)
0
trong ñoù,
A
laø tieát dieän daây ñai vaø 0 laø öùng suaát caêng ban ñaàu, 0 1,8MPa ñoái vôùi ñai
deït, 0 1,5MPa ñoái vôùi ñai thang.
- Khi boä truyeàn ñai laøm vieäc (khi taùc ñoäng moment xoaén
T
leân baùnh 1):
1
F
. Treân nhaùnh caêng :
. Treân nhaùnh chuøng:
: löïc treân nhaùnh caêng.
: löïc treân nhaùnh chuøng.
F0
F0
1
F2
Ngoaøi ra, treân daây ñai coøn coù löïc quaùn tính ly taâm Fv (khi v<30m/s thì xem F 0 ). Löïc
v
naøy laøm giaûm ñi taùc duïng coù ích cuûa löïc caêng ban ñaàu, töùc laø laøm giaûm löïc ma saùt hay laøm
giaûm khaû naêng taûi cuûa boä truyeàn ñai.
F qm v2
(2.22)
v
trong ñoù qm (kg/m) laø khoái löôïng 1m chieàu daøi daây ñai.
Bm. Thieát keá maùy
TS. Buøi Troïng Hieáu
-19-
Baøi giaûng CHI TIEÁT MAÙY
Chöông 2: Boä truyeàn ñai
Hình 2.8. Löïc quaùn tính ly taâm taùc duïng leân daây ñai
- Do chieàu daøi L khoâng thay ñoåi khi chòu taûi troïng neân ñoä co vaø giaõn F treân hai nhaùnh ñai
baèng nhau:
F F0 F
1
F F 2F
(2.23)
1
2
0
F2 F0 F
- Ñieàu kieän caân baèng moment xoaén treân truïc 1:
d
d1
T T F 1 F2 0
1
1
2
2
d1
Maø T F
(Moment xoaén = Löïc voøng x Baùn kính)
F F F
1
t
2
Neân ta coù:
(2.24)
(2.25)
1
2
t
- Giaûi heä caùc phöông trình (2.23) vaø (2.24) ta tìm ñöôïc:
F
t
F F0
1
2
F
t
F2 F0
2
F 0
- Coâng thöùc Euler khi khoâng tính ñeán löïc quaùn tính ly taâm (
F F ef
) coù daïng:
v
(2.26)
1
2
- Töø caùc phöông trình (2.25) vaø (2.26) ta xaùc ñònh ñöôïc giaù trò caùc löïc taùc duïng leân daây ñai:
Bm. Thieát keá maùy
TS. Buøi Troïng Hieáu
-20-
Baøi giaûng CHI TIEÁT MAÙY
Chöông 2: Boä truyeàn ñai
F (ef 1)
t
F0
2 (ef 1)
F ef
t
F
(2.27)
1
ef 1
F
t
F2
ef 1
- Coâng thöùc Euler khi tính ñeán löïc quaùn tính ly taâm coù daïng:
F F
ef
1
v
(2.28)
F2 F
v
trong ñoù:
f
laø heä soá ma saùt giöõa daây ñai vaø baùnh ñai, ñoái vôùi ñai thang ta thay
f
bôûi:
f
f '
3 f
(
360 400 laø goùc cheâm ñai).
2
sin
- Töø caùc phöông trình (2.25) vaø (2.28) ta xaùc ñònh ñöôïc giaù trò caùc löïc taùc duïng leân daây ñai:
F ef 1
t
F0
F
v
2 ef 1
F e f
t
F
F
(2.29)
1
v
e f 1
F
t
F2
F
v
ef 1
Nhö vaäy, neáu taêng goùc oâm vaø heä soá ma saùt f leân thì seõ taêng khaû naêng taûi cuûa boä truyeàn.
2.5.2. Löïc taùc duïng leân truïc vaø oå
Hình 2.9. Löïc taùc duïng leân truïc vaø oå
- Löïc taùc duïng leân truïc vaø oå:
2
2
F F cos( ) F2 cos( )
(2.30)
r
1
Bm. Thieát keá maùy
TS. Buøi Troïng Hieáu
-21-
Baøi giaûng CHI TIEÁT MAÙY
Chöông 2: Boä truyeàn ñai
laø goùc hôïp bôûi ñöôøng taâm truïc vaø phöông cuûa Fr . Vì
raát nhoû neân ta coù theå laáy gaàn ñuùng:
2
2
F (F F2 ) cos 2F sin
(2.31)
r
1
0
1
2
F 2F sin
(2.32)
r
0
Ñoái vôùi caùc boä truyeàn khoâng coù boä phaän caêng ñai thì:
1
2
F 3F0 sin
(2.33)
r
2.6. ÖÙNG SUAÁT TRONG DAÂY ÑAI
- ÖÙng suaát caêng ban ñaàu:
F0
0
(2.34)
A
- ÖÙng suaát treân nhaùnh caêng:
F
t
F
0
F
t
2
1
2
1
0
(2.35)
A
A
F
t
vôùi t : öùng suaát coù ích (vì khi t taêng thì moment xoaén taêng).
2
- ÖÙng suaát treân nhaùnh chuøng:
F
t
F
0
F2
A
t
2
2
2
0
(2.36)
(2.37)
A
- ÖÙng suaát ly taâm (khi v >30m/s):
F
v
v
A
- ÖÙng suaát uoán (chæ sinh ra trong ñoaïn daây ñai bò uoán cong):
F .E
(2.38)
trong ñoù,
E
: modun ñaøn hoài cuûa vaät lieäu (Etheùp = 210.000Mpa, Evaûi cao su = 200÷ 350Mpa).
: bieán daïng daøi töông ñoái cuûa thôù ñai ngoaøi cuøng.
y
: baùn kính cong thôù trung hoøa,
: khoaûng caùch giöõa thôù ngoaøi vaø thôù trung hoøa,
: beà daøy daây ñai.
y
d
2
2
d
Bm. Thieát keá maùy
TS. Buøi Troïng Hieáu
-22-
Baøi giaûng CHI TIEÁT MAÙY
Chöông 2: Boä truyeàn ñai
Hình 2.10. ÖÙng suaát uoán sinh ra trong ñai
Suy ra:
d
F .E
(2.39)
Khi taêng
d
hoaëc giaûm thì öùng suaát uoán seõ taêng leân, laøm giaûm tuoåi thoï cuûa ñai.
- Khi daây ñai quay moät voøng thì öùng suaát uoán sinh ra trong ñai thay ñoåi hai chu kyø. ÖÙng suaát
trong daây ñai thay ñoåi theo thôøi gian. ÖÙng suaát lôùn nhaát ôû treân nhaùnh caêng, taïi ñieåm daây ñai
baét ñaàu tieáp xuùc vôùi baùnh ñai nhoû (ñieåm A):
max 1 F v
(2.40)
(2.41)
1
min 2 v
Hình 2.11. Bieåu ñoà öùng suaát sinh ra trong ñai
2.7. HIEÄN TÖÔÏNG TRÖÔÏT – HIEÄU SUAÁT BOÄ TRUYEÀN ÑAI
2.7.1. Hieän töôïng tröôït
Bm. Thieát keá maùy
TS. Buøi Troïng Hieáu
-23-
Baøi giaûng CHI TIEÁT MAÙY
Chöông 2: Boä truyeàn ñai
Hình 2.12. Tröôït ñaøn hoài
Döôùi taùc duïng cuûa caùc löïc, trong boä truyeàn ñai coù ba daïng tröôït: tröôït hình hoïc, tröôït ñaøn
hoài vaø tröôït trôn.
a. Tröôït hình hoïc: xaûy ra khi boä truyeàn chöa laøm vieäc vaø döôùi taùc duïng cuûa löïc caêng ban ñaàu
F0 giöõa ñai vaø baùnh ñai sinh ra löïc ma saùt, ñai bò daõn daøi vaø tröôït treân baùnh ñai.
b. Tröôït ñaøn hoài: khi boä truyeàn laøm vieäc, do löïc F F2 neân ñoä bieán daïng ñai khi vaøo ñai lôùn
1
hôn ñoä bieán daïng ñai khi ra ñai 1 2 . Do ñoù, khi vaøo tieáp xuùc vôùi baùnh daãn, ñai seõ bò co
laïi gaây neân hieän töôïng tröôït ñaøn hoài vaø chuyeån ñoäng chaäm hôn baùnh ñai daãn. Treân baùnh bò
daãn xaûy ra hieän töôïng tröôït ñaøn hoài khi ra ñai. Tröôït ñaøn hoài xaûy ra vôùi baát kyø taûi troïng
naøo taùc duïng leân boä truyeàn. Tuy nhieân, tröôït ñaøn hoài chæ xaûy ra treân caùc cung tröôït.
c. Tröôït trôn: xaûy ra khi moment truyeàn lôùn hôn moment ma saùt (löïc voøng > löïc ma saùt). Neáu
boä truyeàn quaù taûi töøng phaàn seõ tröôït trôn töøng phaàn, neáu bò quaù taûi luoân thì seõ tröôït trôn
hoaøn toaøn (luùc naøy baùnh bò daãn döøng laïi).
2.7.2. Ñöôøng cong tröôït vaø hieäu suaát boä truyeàn ñai
Hình 2.13. Ñöôøng cong tröôït vaø hieäu suaát
Bm. Thieát keá maùy
TS. Buøi Troïng Hieáu
-24-
Baøi giaûng CHI TIEÁT MAÙY
Chöông 2: Boä truyeàn ñai
- Khaû naêng laøm vieäc cuûa boä truyeàn ñai ñöôïc ñaëc tröng bôûi ñöôøng cong tröôït vaø hieäu suaát. Caùc
ñöôøng cong naøy thu ñöôïc töø keát quaû thöïc nghieäm ñoái vôùi caùc loaïi vaø vaät lieäu ñai khaùc nhau.
Truïc tung laø heä soá tröôït töông ñoái
vaø hieäu suaát . Truïc hoaønh laø taûi troïng, ñaëc tröng bôûi heä
soá keùo
:
F
ef 1
t
(2.42)
2F ef 1
0
- Töø ñoà thò ta thaáy, ñöôøng cong tröôït bieåu dieãn moái quan heä giöõa
suaát bieåu dieãn moái quan heä giöõa vaø
vaø
, ñöôøng cong hieäu
:
.
0 0
:
() laø ñöôøng gaàn nhö thaúng Chæ coù tröôït ñaøn hoài.
Hieäu suaát taêng leân vaø ñaït giaù trò lôùn nhaát khi 0
.
.
.
0 max
max
:
() laø ñöôøng cong Tröôït trôn töøng phaàn (tröôït ñaøn hoài + tröôït trôn).
Hieäu suaát giaûm xuoáng nhanh.
: Tröôït trôn hoaøn toaøn.
- Nhö vaäy, boä truyeàn ñai laøm vieäc coù lôïi nhaát khi 0 , luùc naøy hieäu suaát boäâ truyeàn laø lôùn
nhaát (ñoái vôùi ñai deït 0,97 0,98, ñoái vôùi ñai thang 0,920,97 ). Neáu non taûi ( 0 )
thì khaû naêng cuûa boä truyeàn khoâng ñöôïc duøng heát. Neáu taûi troïng quaù lôùn ( 0 ) thì ñai seõ bò
moøn nhanh, hieäu suaát giaûm.
2.8. CAÙC DAÏNG HOÛNG VAØ CHÆ TIEÂU TÍNH
2.8.1. Caùc daïng hoûng
Boä truyeàn ñai coù caùc daïng hoûng sau:
. Ñöùt ñai do moûi: khi ñai quay moät voøng, öùng suaát keùo thay ñoåi moät chu kyø, öùng suaát uoán
trong ñai thay ñoåi theo hai chu kyø. ÖÙng suaát thay ñoåi theo chu kyø laø nguyeân nhaân gaây
neân hoûng ñai do moûi.
Hình 2.14. ÖÙng suaát sinh ra trong ñai thay ñoåi theo chu kyø
. Noùng do ma saùt: do ma saùt giöõa daây ñai vaø baùnh ñai, ma saùt trong daây ñai neân khi laøm
vieäc daây ñai bò noùng leân.
. Hieän töôïng tröôït trôn: khi goùc tröôït baèng goùc oâm thì baét ñaàu xaûy ra hieän töôïng tröôït
trôn (do quaù taûi).
Bm. Thieát keá maùy
TS. Buøi Troïng Hieáu
-25-
Baøi giaûng CHI TIEÁT MAÙY
Chöông 2: Boä truyeàn ñai
2.8.2. Khaû naêng laøm vieäc vaø chæ tieâu tính
- Caùc tieâu chuaån veà khaû naêng laøm vieäc:
. Khaû naêng keùo: xaùc ñònh bôûi löïc ma saùt giöõa ñai vaø baùnh ñai ñeå traùnh hieän töôïng tröôït trôn.
. Tuoåi thoï ñai: trong ñieàu kieän laøm vieäc bình thöôøng, haïn cheá söï hoûng ñai do moûi.
- Chæ tieâu tính:
. Tính theo khaû naêng keùo: ñeå traùnh hieän töôïng tröôït trôn.
. Tính theo tuoåi thoï: ñeå traùnh ñöùt ñai.
Do öùng suaát trong ñai thay ñoåi neân tuoåi thoï cuûa ñai phuï thuoäc vaøo giaù trò öùng suaát, ñaëc
tính vaø chu kyø thay ñoåi cuûa caùc öùng suaát. Taàn soá chu kyø öùng suaát baèng soá voøng chaïy cuûa
ñai trong moät giaây:
v
i
(2.43)
L
trong ñoù:
Giaù trò
v
laø vaän toác ñai, m/s;
caøng lôùn thì tuoåi thoï cuûa ñai caøng thaáp, neân ngöôøi ta giôùi haïn giaù trò cuûa
L
laø chieàu daøi ñai, m.
i
i
nhö
. Haïn cheá giaù trò
1
1
s
sau: ñoái vôùi ñai thang i 3 5
, ñoái vôùi ñai deït i 10 20
i
s
moät caùch giaùn tieáp baèng caùch giôùi haïn giaù trò nhoû nhaát cuûa chieàu daøi ñai Lmin hoaëc
khoaûng caùch truïc amin
.
2.9. TÍNH TOAÙN BOÄ TRUYEÀN ÑAI
2.9.1. Tính theo khaû naêng keùo
- Ñieàu kieän beàn:
0
(2.44)
F
t
0
2F0
F 2F 0
t
0
F
F
2 0 0
t
A
A
t 20 0
t [t ]
(2.45)
vôùi [t ] 20 0 : öùng suaát coù ích cho pheùp.
- Xeùt ñeán söï khaùc bieät giöõa ñieàu kieän thöïc vaø ñieàu kieän thí nghieäm thì:
[t ] [t ]0 .C
(2.46)
Bm. Thieát keá maùy
TS. Buøi Troïng Hieáu
-26-
Baøi giaûng CHI TIEÁT MAÙY
Chöông 2: Boä truyeàn ñai
trong ñoù, [t ]0 : öùng suaát coù ích cho pheùp cuûa boä truyeàn laøm vieäc trong ñieàu kieän thí nghieäm:
boä truyeàn naèm ngang, u 1, v 10 (m/s). [t ]0 ñöôïc tra theo baûng 4.7, trang 147,
taøi lieäu [1].
C
: heä soá hieäu chænh.
a. Tính toaùn ñai deït:
b
Hình 2.15. Kích thöôùc tieát dieän ñai deït
1000P
1
Löïc voøng ñöôïc tính theo coâng thöùc: F
P
vôùi laø coâng suaát cuûa boä truyeàn, KW.
1
t
v1
Söû duïng ñieàu kieän beàn (2.45):
F
t
t
[t ]
(2.47)
A
F
t
[t ]0 .C
(2.48)
b.
Suy ra beà roäng daây ñai ñöôïc tính nhö sau:
b
F
t
(2.49)
.[t ]0 .C
1000P
1
Hay
vôùi
b
(2.50)
(2.51)
.v1.[t ]0 .C
C C0.C .Cv.Cr
trong ñoù, C0 : heä soá xeùt ñeán aûnh höôûng cuûa vò trí boä truyeàn vaø phöông phaùp caêng ñai (tra
baûng trang 148, taøi lieäu [1]),
C : heä soá xeùt ñeán aûnh höôûng cuûa goùc oâm, C 10,003.(1800 1)
Cv : heä soá xeùt ñeán aûnh höôûng cuûa vaän toác,
,
Cv 1 cv.(0,01v12 1) vôùi cv 0,04 khi (10m/s v1 20m/s)
cv 0,010,03 khi (v1 20m/s).
Cr : heä soá xeùt ñeán aûnh höôûng cuûa cheá ñoä laøm vieäc vaø söï thay ñoåi taûi troïng (tra
baûng 4.8, trang 148, taøi lieäu [1]).
b. Tính toaùn ñai thang:
Bm. Thieát keá maùy
TS. Buøi Troïng Hieáu
-27-
Baøi giaûng CHI TIEÁT MAÙY
Chöông 2: Boä truyeàn ñai
Hình 2.16. Ñai thang
Goïi
z
laø soá daây ñai vaø
A
laø dieän tích maët caét ngang cuûa moät daây ñai. Söû duïng ñieàu kieän
beàn (2.45), ta coù:
F
t
[t ]0 .C
(2.52)
(2.53)
z. A
F
t
z
A.[t ]0 .C
1000P
1
z
(2.54)
A.v1.[t ]0 .C
A.v1.[t ]0
Ñaët [P ]
: coâng suaát coù ích cho pheùp cuûa boä truyeàn laøm vieäc trong ñieàu kieän thí
0
1000
nghieäm: z 1, u 1, 1800 (m/s), chieàu daøi ñai L0 , taûi troïng khoâng
va ñaäp. [P ] ñöôïc tra theo ñoà thò hình 4.21, trang 151, taøi lieäu [1].
0
Suy ra soá ñai
z
ñöôïc tính nhö sau (
z
ñöôïc laøm troøn thaønh soá nguyeân vaø z 6):
P
1
z
(2.55)
(2.56)
[P ].C
0
vôùi
C C .Cv.Cr.Cu.CL.Cz
trong ñoù, C : heä soá xeùt ñeán aûnh höôûng cuûa goùc oâm, C 1,24(1 e /110
)
,
1
Cv : heä soá xeùt ñeán aûnh höôûng cuûa vaän toác, Cv 1 0,05(0,01v12 1)
,
Cr : heä soá xeùt ñeán aûnh höôûng cuûa cheá ñoä laøm vieäc vaø söï thay ñoåi taûi troïng (tra
baûng 4.8, trang 148, taøi lieäu [1]).
Cu : heä soá xeùt ñeán aûnh höôûng cuûa tæ soá truyeàn ñai, (tra baûng 4.9, trang 152, taøi lieäu [1]).
L
6
CL : heä soá xeùt ñeán aûnh höôûng cuûa chieàu daøi ñai, CL
vôùi L0 laø chieàu daøi ñai
L0
thí nghieäm, tra theo ñoà thò hình 4.21, trang 151, taøi lieäu [1].
Cz : heä soá xeùt ñeán aûnh höôûng cuûa söï phaân boá khoâng ñeàu taûi troïng giöõa caùc daây ñai (tra
baûng trang 152, taøi lieäu [1]).
2.9.2. Tính theo tuoåi thoï
Bm. Thieát keá maùy
TS. Buøi Troïng Hieáu
-28-
Baøi giaûng CHI TIEÁT MAÙY
Chöông 2: Boä truyeàn ñai
- Soá chu kyø laøm vieäc töông ñöông NE lieân heä vôùi tuoåi thoï LH nhö sau:
NE 2.3600Lh i
(2.57)
v
trong ñoù i laø soá voøng chaïy cuûa ñai trong moät giaây, trong moät voøng chaïy töông öùng 2 chu
L
kyø öùng suaát uoán.
- Suy ra coâng thöùc xaùc ñònh tuoåi thoï cuûa ñai laø:
m
r
max
.107
Lh
(giôø)
(2.58)
2.3600.i
trong ñoù, r : giôùi haïn moûi cuûa ñai (tra baûng trang 146, taøi lieäu [1]).
max : öùng suaát lôùn nhaát sinh ra trong ñai, max 1 F v
,
1
N0 107 : soá chu kyø laøm vieäc cô sôû,
m
: chæ soá muõ cuûa ñöôøng cong moûi, m 5 ñoái vôùi ñai deït, m 8 ñoái vôùi ñai thang.
2.10. TRÌNH TÖÏ THIEÁT KEÁ BOÄ TRUYEÀN ÑAI
2.10.1. Trình töï thieát keá boä truyeàn ñai deït
(Sinh vieân töï ñoïc trong taøi lieäu [1])
Thoâng soá ñaàu vaøo: coâng suaát P (kW), soá voøng quay truïc daãn n1 (voøng/phuùt), tæ soá truyeàn
u .
1
Thöïc hieän theo caùc böôùc sau:
1. Choïn loaïi ñai vaø vaät lieäu ñai tuøy theo ñieàu kieän laøm vieäc.
2. Ñònh ñöôøng kính baùnh ñai nhoû theo moät trong hai coâng thöùc:
P
1
3
d1 (1100 1300)
, (mm)
n1
d1 (5,26,4)3 T , (mm)
1
Choïn d1 theo tieâu chuaån: 40, 45, 50, 56, 63, 71, 80, 90, 100, 112, 125, 140, 160, 180, 200, 225,
250, 280, 320, 360, 400, 450, 500, 560, 630, 710, 800, 900, 1000, 1250, 1400, 1600, 1800, 2000.
3. Tính vaän toác v1 vaø kieåm tra coù phuø hôïp khoâng. Neáu v1 quaù lôùn thì choïn d1 nhoû hôn.
4. Tính ñöôøng kính baùnh ñai lôùn d2 theo coâng thöùc d2 ud1(1) . Choïn d2 theo tieâu chuaån.
Tính chính xaùc tæ soá truyeàn
u .
5. Xaùc ñònh khoaûng caùch truïc
a
theo keát caáu hoaëc theo coâng thöùc (2.16) trong ñoù thay
L Lmin vaø Lmin ñöôïc choïn theo ñieàu kieän giôùi haïn soá voøng chaïy cuûa ñai trong moät giaây:
Bm. Thieát keá maùy
TS. Buøi Troïng Hieáu
-29-
Baøi giaûng CHI TIEÁT MAÙY
Chöông 2: Boä truyeàn ñai
v
i
Lmin
trong ñoù i 35 ñoái vôùi boä truyeàn ñai hôû; i 810 ñoái vôùi boä truyeàn coù baùnh caêng ñai.
Kieåm nghieäm khoaûng caùch truïc theo ñieàu kieän:
a
a 2(d1 d2 ) : tröôøng hôïp boä truyeàn ñai hôû.
a (d1 d2 ) : tröôøng hôïp boä truyeàn coù baùnh caêng ñai.
6. Tính
7. Kieåm tra soá voøng chaïy cuûa ñai trong moät giaây
8. Tính goùc oâm 1 theo coâng thöùc (2.4) hoaëc (2.6) vaø kieåm nghieäm ñieàu kieän 1 1500
L
theo coâng thöùc (2.11) vaø taêng
L
theâm 100÷400 mm ñeå noái ñai.
i
, neáu khoâng thoûa thì taêng
a
roài tính laïi
L
vaø
.
i
.
d1
d1
9. Choïn tröôùc chieàu daøy
cuûa ñai theo ñieàu kieän:
25 ñoái vôùi ñai da;
30 ñoái vôùi
ñai vaûi cao su.
Tính chieàu roäng ñai
b b
theo coâng thöùc (2.50) vaø choïn theo tieâu chuaån (trang 125, taøi
lieäu[1]).
10. Choïn chieàu roäng baùnh ñai
B
b
theo (baûng 4.5, trang 130, taøi lieäu[1]).
11. Tính löïc caêng ban ñaàu F0 theo coâng thöùc (2.27), (2.29) vaø löïc taùc duïng leân truïc Fr theo
coâng thöùc (2.32), (2.33).
2.10.2. Trình töï thieát keá boä truyeàn ñai thang
Thoâng soá ñaàu vaøo: coâng suaát P (kW), soá voøng quay truïc daãn n1 (voøng/phuùt), tæ soá truyeàn
u .
1
Thöïc hieän theo caùc böôùc sau:
1. Choïn loaïi ñai (tieát dieän ñai) theo ñoà thò 4.22, trang 152, taøi lieäu [1].
2. Ñònh ñöôøng kính baùnh ñai nhoû theo coâng thöùc d1 1,2 dmin vôùi dmin cho trong baûng 4.3,
trang 128, taøi lieäu [1]. Choïn d1 theo tieâu chuaån.
3. Tính vaän toác v1 . Neáu v1 >25m/s thì choïn d1 nhoû hôn hoaëc duøng ñai thang heïp.
4. Tính ñöôøng kính baùnh ñai lôùn d2 theo coâng thöùc:
d2 ud1(1)
Choïn d2 theo tieâu chuaån.
5. Xaùc ñònh khoaûng caùch truïc
a
theo keát caáu hoaëc choïn sô boä
a
theo d2 :
≥ 6
0,85d2
u
a
1
2
3
d2
4
5
1,5 d2
1,2 d2
0,95d2
0,9d2
Bm. Thieát keá maùy
TS. Buøi Troïng Hieáu
-30-
Baøi giaûng CHI TIEÁT MAÙY
Chöông 2: Boä truyeàn ñai
6. Tính
L
theo coâng thöùc (2.11) vaø choïn
L
theo tieâu chuaån (baûng 4.3, trang 128, taøi lieäu [1]).
7. Kieåm tra soá voøng chaïy cuûa ñai trong moät giaây
i
, neáu khoâng thoûa thì taêng
a L i
roài tính laïi vaø .
8. Tính chính xaùc khoaûng caùch truïc
a
theo tieâu chuaån theo coâng thöùc (2.16). Kieåm nghieäm
L
ñieàu kieän:
0,55(d1 d2 ) h a 2(d1 d2 )
vôùi
h
laø chieàu cao maët caét ngang cuûa daây ñai (tra baûng 4.3, trang 128, taøi lieäu [1]).
9. Tính goùc oâm 1 theo coâng thöùc (2.4) hoaëc (2.6) vaø kieåm tra ñieàu kieän khoâng xaûy ra tröôït
trôn. Neáu khoâng thoûa thì ta taêng hoaëc giaûm
a
u
.
10. Tính soá ñai theo coâng thöùc (2.55) . Choïn
11. Tính chieàu roäng vaø ñöôøng kính ngoaøi caùc baùnh ñai (baûng 4.4, trang 130, taøi lieäu[1]).
12. Choïn chieàu roäng baùnh ñai theo (baûng 4.5, trang 130, taøi lieäu[1]).
z
z
laø soá nguyeân vaø z 6.
B
b
13. Tính löïc caêng ban ñaàu F0 theo coâng thöùc (2.27), (2.29) vaø löïc taùc duïng leân truïc Fr theo
coâng thöùc (2.32), (2.33).
Bm. Thieát keá maùy
TS. Buøi Troïng Hieáu
-31-
20 trang
21600
Free
Bạn đang xem tài liệu "Giáo trình Chi tiết máy - Chương 2: Bộ truyền đai - Bùi Trọng Hiếu", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- giao_trinh_chi_tiet_may_chuong_2_bo_truyen_dai_bui_trong_hie.pdf
