intTypePromotion=1

Bộ truyền đai - Chương 3

Chia sẻ: Huu Giang | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:16

2
1.854
lượt xem
316
download

Bộ truyền đai - Chương 3

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Sau khi học xong bài học này, sinh viên có khả năng: Phân biệt được các loại bộ truyền đai. Trình bày được ưu nhược điểm và phạm vi ứng dụng của bộ truyền. Liệt kê được các thông số hình học và động học của bộ truyền đai. Giải thích được nguyên nhân của sự trượt đai. Tra bảng số liệu và chọn được số liệu phù hợp để tính toán. Dựa vào trình tự tính toán được bộ truyền đai. Làm được các bài tập tính toán về đai....

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Bộ truyền đai - Chương 3

  1. Chương 3: Bộ truyền đai Chương 3: (4 tiết) BỘ TRUYỀN ĐAI MỤC TIÊU: Sau khi học xong bài học này, sinh viên có khả năng: - Phân biệt được các loại bộ truyền đai. - Trình bày được ưu nhược điểm và phạm vi ứng dụng của bộ truyền. - Liệt kê được các thông số hình học và động học của bộ truyền đai. - Giải thích được nguyên nhân của sự trượt đai. - Tra bảng số liệu và chọn được số liệu phù hợp để tính toán. - Dựa vào trình tự tính toán được bộ truyền đai. - Làm được các bài tập tính toán về đai. NỘI DUNG: I. Đại cương 1. Khái niệm và phân loại 2. Các phương pháp căng đai 3. Các phương pháp nối đai 4. Ưu và nhược điểm của truyền động đai II. Cơ học bộ truyền đai 1. Quan hệ hình học 2. Vận tốc và tỷ số truyền 3. Lực trong đai truyền 4. Hiện tượng trượt đai truyền 5. Hiệu suất của bộ truyền đai 6. Các dạng hỏng của bộ truyền đai III. Tính tóan bộ truyền đai 1. Tính toán bộ truyền đai dẹt 2. Tính toán bộ truyền đai thang IV. Bài tập có lời giải V. Bài tập tự giải Câu hỏi ôn tập NHỮNG LƯU Ý VỀ GIẢNG DẠY VÀ HỌC TẬP: 1. Những khái niệm và định nghĩa cần lướt qua nhanh, vì sinh viên phải có giáo trình để học. Tập trung giải thích các thông số và vận dụng các công thức để tính toán. Giải một bài tập mẫu về đai dẹt và một bài tập mẫu về đai thang cho sinh viên. Hướng dẫn sinh viên cách tra bảng số liệu. 2. Sinh viên phải đọc trước các nội dung trước khi đến lớp. Liên hệ thực tiễn và chú ý giải các bài tập trong giáo trình. Đọc thêm các tài liệu tham khảo. Giáo trình Chi tiết máy 27
  2. Chương 3: Bộ truyền đai I. ĐẠI CƯƠNG 1. Khái niệm và phân loại Bộ truyền đai thường dùng để truyền chuyển động giữa hai trục song song và quay cùng chiều (Hình 3-1), trong một số trường hợp có thể truyền chuyển động giữa các trục song song quay ngược chiều (truyền động đai chéo), hoặc truyền giữa hai trục chéo nhau (truyền động đai nửa chéo, Hình 3-2). 2F0cosγ 2F0cosγ γ α1 Hình 3.1: Bộ truyền đai thường Hình 3.2: Bộ truyền đai chéo và nửa chéo F0: lực căng ban đầu của dây đai; γ : góc nghiêng của dây đai so với phương A: khoảng cách trục; ngang 1: bánh đai dẫn; 2: bánh đai bị dẫn; n1; n2: tốc độ vòng của bánh dẫn và bánh bị dẫn; D1; D2: đường kính trung bình của bánh dẫn và bánh bị dẫn; α1; α2: góc ôm của dây đai trên bánh dẫn và bánh bị dẫn; - Nguyên lý làm việc của bộ truyền đai: dây đai mắc căng trên hai bánh đai, trên bề mặt tiếp xúc của dây đai và bánh đai có áp suất, có lực ma sát Fms. Lực ma sát cản trở chuyển động trượt tương đối giữa dây đai và bánh đai. Do đó khi bánh dẫn quay sẽ kéo dây đai chuyển động và dây đai lại kéo bánh bị dẫn quay. Như vậy chuyển động đã được truyền từ bánh dẫn sang bánh bị dẫn nhờ lực ma sát giữa dây đai và các bánh đai. Tùy theo hình dạng của dây đai, bộ truyền đai được chia thành các loại: Giáo trình Chi tiết máy 28
  3. Chương 3: Bộ truyền đai - Đai dẹt, hay còn gọi là đai phẳng. Tiết diện đai là hình chữ nhật hẹp, bánh đai hình trụ tròn, đường sinh thẳng hoặc hình tang trống, bề mặt làm việc là mặt rộng của đai (Hình 3- 3, a). Hình 3-3: Bộ truyền đai dẹt (a), đai thang (b), đai tròn (c) Kích thước b và h của tiết diện đai được tiêu chuẩn hóa. Giá trị chiều dầy h thường dùng là 3 ; 4,5 ; 6 ; 7,5 mm. Giá trị chiều rộng b thường dùng 20 ; 25 ; 32; 40 ; 50 ; 63 ; 71 ; 80 ; 90 ; 100 ; .... mm. Vật liệu chế tạo đai dẹt là: da, sợi bông, sợi len, sợi tổng hợp, vải cao su. Trong đó đai vải cao su được dùng rộng rãi nhất. Đai vải cao su gồm nhiều lớp vải bông và cao su sunfua hóa. Các lớp vải chịu tải trọng, cao su dùng để liên kết, bảo vệ các lớp vải, và tăng hệ số ma sát với bánh đai. - Đai thang, tiết diện đai hình thang, bánh đai có rãnh hình thang, thường dùng nhiều dây đai trong một bộ truyền (Hình 3-3, b). Vật liệu chế tạo đai thang là vải cao su. Gồm lớp sợi xếp hoặc lớp sợi bện chịu kéo, lớp vải bọc quanh phía ngoài đai, lớp cao su chịu nén và tăng ma sát. Đai thang làm việc theo hai mặt bên. Hình dạng và diện tích tiết diện đai thang được tiêu chuẩn hóa. TCVN 2332-78 quy định 6 loại đai thang thường Z, O, A, B, C, D. TCVN 3210-79 quy định 3 loại đai thang hẹp SPZ, SPA, SPB. Đai thang được chế tạo thành vòng kín, chiều dài đai được tiêu chuẩn hóa. Bộ truyền đai thang thường dùng có chiều dài: 400, 450, 500, 560, 630, 710, 800, 900, 1000, 1120, 1250, 1400, 1600, 1800, 2000, 2240, 2500, 2800, 3150, 3550, 4000, 4500, 5000,... mm. - Đai tròn, tiết diện đai hình tròn, bánh đai có rãnh hình tròn tương ứng chứa dây đai (Hình 3-3, c). Đai tròn thường dùng để truyền công suất nhỏ. - Đai hình lược, là trường hợp đặc biệt của bộ truyền đai thang. Các đai được làm liền nhau như răng lược (Hình 3-4, a). Mỗi răng làm việc như một đai thang. Số răng thường dùng 2 ÷ 20, tối đa là 50 răng. Tiết diện răng được tiêu chuẩn hóa. Đai hình lược cũng chế tạo thành vòng kín, trị số tiêu chuẩn của chiều dài tương tự như đai thang. Giáo trình Chi tiết máy 29
  4. Chương 3: Bộ truyền đai - Đai răng, là một dạng biến thể của bộ truyền đai. Dây đai có hình dạng gần giống như thanh răng, bánh đai có răng gần giống như bánh răng. Bộ truyền đai Hình 3-4: Bộ truyền đai hình lược (a), đai răng (b) răng làm việc theo nguyên tắc ăn khớp là chính, ma sát là phụ, lực căng trên đai khá nhỏ (Hình 3-4, b). Cấu tạo của đai răng bao gồm các sợi thép bện chịu tải, nền và răng bằng cao su hoặc chất dẻo. Thông số cơ bản của đai răng là mô đun m, mô đun được tiêu chuẩn hóa, gía trị tiêu chuẩn của m: 1 ; 1,5 ; 2 ; 3 ; 4 ; 5 ; 7 ; 10 mm. Dây đai răng được chế tạo thành vòng kín. Giá trị tiêu chuẩn của chiều dài đai tương tự như đai hình thang. Trên thực tế, bộ truyền đai dẹt và đai thang được dùng nhiều hơn cả. Vì vậy, trong chương này chủ yếu trình bày bộ truyền đai dẹt và đai thang. 2. Các phương pháp căng đai Bộ phận căng đai, tạo lực căng ban đầu F0 kéo căng hai nhánh đai. Để tạo lực căng F0, có thể dùng trọng lượng động cơ (Hình 3-5, a), dùng vít đẩy (Hình 3-5, b), hoặc dùng bánh căng đai (Hình 3-5, c). Bánh căng đai c) Hình 3-5: Bộ phận căng đai 3. Các phương pháp nối đai Thông thường chỉ nối đai dẹt, vì chiều dài đai dẹt được cắt theo yêu cầu và nối thành vòng kín. Đai được nối bằng cách dán, may, hoặc dùng bu lông kẹp chặt. Giáo trình Chi tiết máy 30
  5. Chương 3: Bộ truyền đai 4. Ưu nhược điểm của truyền động đai Hình 3-6: Các phương pháp nối đai a) Ưu điểm: - Cấu tạo đơn giản, dễ chế tạo, giá thành rẻ. - Truyền động êm dịu. - Do có sự trượt giữa dây đai với bánh đai cho nên khi quá tải đột ngột cũng không gây ra hư hỏng các chi tiết của bộ truyền. - Nhờ vào tính chất đàn hồi của đai, biên độ dao động của cơ cấu, do tải trọng thay đổi sinh ra, không lớn. - Có thể truyền động giữa các trục xa nhau và giữa các trục được bố trí thích hợp trong không gian. b) Nhược điểm: - Kích thước cồng kềnh, nhất là khi truyền công suất lớn. - Do có trượt đai nên không đảm bảo được độ chính xác về tỷ số truyền. - Do phải có lực căng đai ban đầu tạo nên áp lực phụ trên trục và gối đỡ. - Dây đai dễ bị nhiễm điện và không chịu được môi trường có dầu, mỡ. c) Phạm vi sử dụng: - Công suất truyền có thể đạt tới 1500 kW; phổ biến trong phạm vi từ 0,3 – 50kW, vận tốc dây đai có thể đạt tới 30 m/s; tỷ số truyền i ≤ 6. II. CƠ HỌC TRUYỀN ĐỘNG ĐAI 1. Quan hệ hình học - Nhóm công thức 1: D2 − D1 sin γ = (3.1) 2A α 1 = π - 2γ ; α2 = π + 2γ ; (3.2) π Dα Dα L = 2A cosγ + 2 2 + 1 1 = 2A cosγ + (D2 + D1) + γ (D2 - D1) (3.3) 2 2 2 π 1 [L - (D2 + D1) - γ (D2 - D1) ] A= (3.4) 2cosγ 2 Chuù yù: Trong caùc coâng thöùc treân, caùc goùc tính theo radian. - Nhóm công thức 2:  D − D1  0  D − D1  α 1 = 180 0 − 57 0  2  ; α 2 = 180 + 57  2 0  (3.5) A A   ( D2 − D1 ) 2 π L = 2 A + ( D2 + D1 ) + (3.6) 2 4A { } 1 A = 2 L − π ( D2 + D1 ) + [ 2 L − π ( D2 + D1 ) ] − 8( D2 − D1 ) 2 2 (3.7) 8 L: chiều dài của dây đai. 2. Vận tốc và tỷ số truyền - n1 (ω 1) và n2 (ω 2) : tốc độ vòng (góc) của bánh dẫn và bánh bị dẫn, vg/ phút (rad/s); i: tỉ số truyền; v1, v2: tốc độ tiếp tuyến của bánh dẫn v bnh bị dẫn , m/s Nếu không có sự trượt giữa đai với bánh đai thì: Giáo trình Chi tiết máy 31
  6. Chương 3: Bộ truyền đai πD1 n1 πD2 n 2 n1 D2 v1 = v2 hay = vaø i = = n2 D1 60 60 Nhöng söï tröôït ñoù khoâng traùnh khoûi khi boä truyeàn ñai laøm vieäc neân v1 < v2, vaø neáu goïi ε laø heä soá tröôït thì ta coù: πD2 n 2 πD1 n1 = v2 = v1(1 - ε ) , hay (1-ε ) 60 60 D2 Suy ra: i = D1 (1 − ε ) Trong ñieàu kieän laøm vieäc bình thöôøng, coù theå laáy heä soá tröôït ε = 0,01-0,02 3. Lực trong đai truyền Gồm có: - Lực căng đai ban đầu F0; - Lực vòng tác dụng lên dây đai: 2M 1 1000 N Ft = = ; D1 v M1: mômen xoắn trên trục I; D1: đường kính bánh đai số 1; Hình 3-7: Lực trong đai truyền N: công suất; v: vận tốc dây đai. - Lực ly tâm của dây đai: (qm: khối lượng của 1 Fv = qm.v2 mét dây đai) F - Lực tổng hợp tác dụng lên nhánh căng: F1 = F0 + t + Fv. 2 F - Lực tổng hợp tác dụng lên nhánh chùng: F2 = F0 - t + Fv. 2 α - Lực tác dụng lên trục và ổ đỡ: Fr = 3F0cosγ = 3F0 sin 1 (3.8) 2 4. Hiện tượng trượt đai truyền a) Trượt đàn hồi: Hiện tượng trượt này do dây đai Cung tĩnh biến dạng đàn hồi gây A Cung trượt nên, gọi là hiện tượng B trượt đàn hồi của dây đai trên bánh đai. Dây C đai càng mềm, giãn C nhiều thì trượt càng Cung trượt A B Cung tĩnh Hình 3-8: Hiện tượng trượt đai truyền Giáo trình Chi tiết máy 32
  7. Chương 3: Bộ truyền đai lớn. Cung AC gọi là cung trượt, cung CB không có hiện tượng trượt gọi là cung tĩnh. (Hình 3-8) b) Trượt trơn: Trượt trơn xảy ra khi bộ truyền đai bị quá tải; lúc này lực vòng Ft lớn hơn lực ma sát Fms, hiện tượng trượt xảy ra trên toàn bộ cung ôm của dây đai trên bánh đai (cung ACB) 5. Hiệu suất của bộ truyền đai Khả năng làm việc của bộ truyền đai đặc trưng bởi đường cong trượt và đường cong hiệu suất. Trên trục tung: η là hiệu suất; ξ là hệ số trượt; Ft Trên trục hoành: tải trọng, đặc trưng bằng hệ số kéo ψ: ψ = 2 F0 Quan sát đường cong trượt và đường cong hiệu suất trên Hình 3-9 ta nhận thấy: - Khi hệ số kéo thay đổi từ 0 Đường cong hiệu suất đến ψ0, lúc này trong bộ truyền chỉ có trượt đàn hồi, hệ số trượt tăng, đồng thời hiệu suất η cũng tăng. - Khi biến thiên từ ψ0 đến ψmax hệ số trượt tăng nhanh, lúc này trong bộ truyền đai có trượt trơn từng phần, hiệu suất của bộ truyền giảm rất nhanh. - Khi ψ = ψmax bộ truyền trượt trơn hoàn toàn, hiệu Đường cong trượt suất bằng 0, còn hệ số trượt Hình 3-9: Đường cong trượt và đường cong hiệu bằng 1. suất - Tại giá trị ψ = ψ0 bộ truyền có hiệu suất cao nhất, mà vẫn chưa có hiện tượng trượt trơn từng phần. Lúc này bộ truyền đã sử dụng hết khả năng kéo. Đây là trạng thái làm việc tốt nhất của bộ truyền. Giá trị ψ0 gọi là hệ số kéo tới hạn của bộ truyền. - Khi tính thiết kế bộ truyền đai, cố gắng để bộ truyền làm việc trong vùng bên trái sát với đường ψ = ψ0 . - Do có trượt nên số vòng quay n2 của trục bị dẫn dao động, tỷ số truyền i của bộ truyền cũng không ổn định. 6. Các dạng hỏng của bộ truyền đai Trong quá trình làm việc bộ truyền đai có thể bị hỏng ở các dạng sau: - Trượt trơn, bánh đai dẫn quay, bánh bị dẫn và dây đai dừng lại, dây đai bị mòn cục bộ. - Đứt dây đai, dây đai bị tách rời ra không làm việc được nữa, có thể gây nguy hiểm cho người và thiết bị xung quanh. Đai thường bị đứt do mỏi. Giáo trình Chi tiết máy 33
  8. Chương 3: Bộ truyền đai - Mòn dây đai, do có trượt đàn hồi, trượt trơn từng phần, nên dây đai bị mòn rất nhanh. Một lớp vật liệu trên mặt đai mất đi, làm giảm ma sát, dẫn đến trượt trơn. Làm giảm tiết diện đai, dẫn đến đứt đai. - Nhão dây đai, sau một thời gian dài chịu kéo, dây đai bị biến dạng dư, giãn dài thêm một đoạn; làm giảm lực căng, tăng sự trượt, làm giảm tiết diện đai, đai dễ bị đứt. - Mòn và vỡ bánh đai, bánh đai mòn chậm hơn dây đai. Khi bánh đai mòn quá giá trị cho phép bộ truyền làm việc không tốt nữa. Bánh đai làm bằng vật liệu giòn, có thể bị vỡ do va đập và rung động trong quá trình làm việc. III. TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN ĐAI 1. Tính toán bộ truyền đai dẹt Kích thước của bộ truyền đai dẹt được tính toán thiết kế theo trình tự sau: 1- Chọn loại vật liệu đai. Tùy theo vận tốc dự kiến, và điều kiện làm việc, lựa chọn loại đai vải cao su, đai sợi tổng hợp, hoặc đai vải. Trong đó đai vải cao su được dùng nhiều hơn cả. 2- Xác định đường kính bánh đai nhỏ theo công thức kinh nghiệm: N1 D1 = ( 1100 ÷ 1300 ) ; D1 [mm]; N1 [kW]; n1 [vg/ph] 3 n1 Có thể lấy D1 theo dãy số tiêu chuẩn: 50 , 55 , 63 , 71 , 80 , 90 , 100 , 112 , 125 , 140 , 160 , 180 , 200 , 224 , 250 , 280 , 315 , .... πD1 n1 Tính vận tốc đai v, v = ; kiểm tra điều kiện v ≤ vmax. Nếu không 60.1000 thỏa mãn thì phải giảm giá trị đường kính D1. Có thể lựa chọn vmax khoảng (20 - 30) m/s. 3- Tính đường kính bánh đai bị dẫn D2, D2 = D1.i.(1- ε ), lấy giá trị của ε trong khoảng 0,01 ÷ 0,02. Có thể lấy D2 theo dãy số tiêu chuẩn. Khi lấy D2 theo tiêu chuẩn, thì cần kiểm tra tỷ số truyền và số vòng quay n2. Điều chỉnh D1 và D2 sao cho i và n2 không được sai khác với đầu bài quá 4%. 4- Xác định khoảng cách trục A và chiều dài đai L. v Lmin = Tính chiều dài nhỏ nhất Lmin của đai theo công thức: u max Số vòng chạy cho phép của đai trong một giây umax có thể chọn như sau: Đối với bộ truyền đai dẹt không có bánh căng đai: umax = 3 ÷ 5 Đối với bộ truyền đai dẹt có bánh căng đai: umax = 8 ÷ 10 Tính khoảng cách trục Amin theo công thức (3-7). Kiểm tra điều kiện Amin ≥ 2.(D1 + D2). Nếu thỏa mãn, lấy A = Amin và lấy L = Lmin. Nếu không thỏa mãn, lấy A = 2.(D1 + D2), tính L theo theo A, công thức (3-6). Lấy thêm một đoạn chiều dài L0 để nối đai, tùy theo cách nối đai có thể lấy L0 trong khoảng 100 ÷ 400 mm. 5- Tính góc ôm α 1 theo công thức (3-5), kiểm tra điều kiện α1 ≥ 150o. Nếu không đạt, thì phải tăng khoảng cách trục A, và tính lại chiều dài L. Giáo trình Chi tiết máy 34
  9. Chương 3: Bộ truyền đai 6- Xác định tiết diện đai. Chọn trước chiều cao h của đai, h ≤ D1/40, lấy h theo dãy số tiêu chuẩn. Tính chiều rộng b của đai theo công thức: Ft 1000 N 1 b≥ N1 [kW]; h [mm]; v [m/s]; σ t [N/mm2] = ; h[σ t ] h.v.[σ t ] Lấy b theo dãy số tiêu chuẩn: b = 20; 25; 30; 40; 50; 60; 70; 75; 80; 100; 125; 150; 200; . . . Ứng suất có ích cho phép [σt] được xác định theo công thức: [σ t] = [σ t]0.Cα.Cv.Cb.Cr (3.9) Trong đó [σ t]0 là ứng suất có ích cho phép của bộ truyền chuẩn, được chọn làm thí nghiệm để xác định ứng suất có ích cho phép. Bộ truyền chuẩn là bộ truyền có góc ôm α 1 = 180o, vận tốc làm việc v1 = 10 m/s, đặt nằm ngang, tải trọng không có va đập. Giá trị của [σ t]0 tra trong sổ tay cơ khí. Đối với đai vải cao su, có thể lấy trong khoảng 2,1 ÷ 2,4 MPa. Cα là hệ số xét đến ảnh hưởng của góc ôm đai. Giá trị của Cα có thể tra bảng, hoặc tính gần đúng theo công thức: Cα = 1 - 0,003.(180o - α1). Cv là hệ số xét đến ảnh hưởng của vận tốc. Giá trị của Cv có thể tra bảng, hoặc tính gần đúng theo công thức: Cv = 1,04 - 0,0004. v12 Cb là hệ số xét đến vị trí của bộ truyền. Có thể chọn như sau: Đối với đai thang, với mọi vị trí của bộ truyền luôn lấy Cb = 1. Đối với đai dẹt, nếu 0 ≤ γ ≤ 600 , thì chọn Cb = 1 nếu 60 < γ ≤ 800 , thì chọn Cb = 0,9 nếu 80 < γ ≤ 900 , thì chọn Cb = 0,8. γ là góc nghiêng của đường nối tâm hai bánh đai so với phương nằm ngang. Cr là hệ số xét đến chế độ làm việc của bộ truyền. 7- Tính chiều rộng B của bánh đai. Lấy B = 1,1.b + (10 ÷ 15) mm. Chọn các kích thước khác của bánh đai, vẽ kết cấu bánh đai dẫn và bánh đai bị dẫn. Để làm ví dụ, trên hình 3-10 trình bày bản vẽ chế tạo một bánh đai dẹt. Kết cấu của bánh đai được chọn đảm bảo cho các phần thuộc bánh đai có sức bền đều. 8- Tính lực căng ban đầu F0 theo điều kiện: Giáo trình Chi tiết máy 35
  10. Chương 3: Bộ truyền đai ( ) Ft e fα1 + 1 [σ 0 ]b.h ≥ F0 ≥ fα1 ( ) ; f là hệ số ma sát; [σ0] = 1,8 MPa = 1,8 N/mm2. 2 e −1 Kiểm tra điều kiện căng ban đầu F0/(b.h) ≤ 1,8 MPa. 9- Tính lực tác dụng lên trục Fr, theo công thức (3-8), hoặc công thức: α Fr = 2[σ 0 ]bh sin 1 2 Hình 3-10: Cấu tạo bánh đai dẹt 2. Tính toán bộ truyền đai thang Kích thước của bộ truyền đai thang được tính toán thiết kế theo trình tự sau: 1- Chọn loại tiết diện đai. Tùy theo vận tốc dự kiến, và mô men xoắn trên trục M1, lựa chọn loại tiết diện đai phù hợp. Có thể căn cứ vào công suất n1 [vg/ph] truyền và số vòng quay của bánh dẫn để chọn loại đai theo biểu đồ. Tra bảng để có giá trị diện tích S và đường kính Dmin cho từng loại tiết diện đai. 5000 3180 A 2000 B 1250 C 800 D 500 E 315 200 Giáo trình Chi tiết máy3,15 5 36 2 8 12,5 20 31,5 50 80 125 200 400 N [kW] Hình 3-11: Biểu đồ chọn tiết diện đai theo công suất và số vòng
  11. Chương 3: Bộ truyền đai 2- Xác định đường kính bánh đai nhỏ theo công thức: D1 ≈ 1,2.Dmin, với Dmin cho trong bảng 3.1: Bảng 3.1: Kích thước mặt cắt các loại đai thang Loại a [mm] h [mm] h0 [mm] S [mm2] e pth Dmin đai [mm] [mm] 70 ÷ 140 O 10 6 2,1 47 10 12 100 ÷ 200 A 13 8 2,8 81 12,5 16 140 ÷ 280 B 17 10,5 4,1 138 16 20 250 ÷ 400 C 22 13,5 4,8 230 21 26 320 ÷ 630 D 32 19 6,9 476 28,5 37,5 500 ÷ 999 E 38 23,5 8,3 692 34 44,5 (Kích thước e và pth xem hình 3.3) a h0 h Hình 3.12: Kích thước mặt cắt ngang của đai D thang Nên lấy D1 theo dãy số tiêu chuẩn: 50 , 55 , 63 , 71 , 80 , 90 , 100 , 112 , 125 , 140 , 160 180 , 200 , 224 , 250 , 280 , 315 , .... πD1 n1 Tính vận tốc v1, v1 = , kiểm tra điều kiện v1 ≤ vmax. Nếu không 60.1000 thỏa mãn thì phải giảm giá trị đường kính D1. Có thể lựa chọn vmax trong khoảng (20 ÷ 30) m/s. 3- Tính đường kính bánh đai bị dẫn D2, D2 = D1.i.(1-ε ), lấy giá trị của ε trong khoảng (0,01 ÷ 0,02). Có thể lấy D2 theo dãy số tiêu chuẩn. Khi lấy D2 theo tiêu chuẩn, thì cần kiểm tra tỷ số truyền và số vòng quay n2. Điều chỉnh D1 và D2 sao cho i và n2 không được sai khác với đầu bài quá 4%. 4- Xác định khoảng cách trục A và chiều dài L. Khoảng cách trục Asb có thể lấy theo yêu cầu của đầu bài, hoặc theo công thức kinh nghiệm Asb = Cd.D1. Giáo trình Chi tiết máy 37
  12. Chương 3: Bộ truyền đai Giá trị của Cd được i =1 2 3 4 5 6 chọn phụ thuộc vào tỷ số Cd = 1,5 2,4 3 3,8 4,5 5 truyền i như bảng bên. Kiểm tra điều kiện: 0,55.(D1 + D2) + h ≤ Asb ≤ 2.(D1 + D2). Nếu thỏa mãn, thì lấy A1 = Asb. Nếu không thỏa mãn, thì lấy A1 bằng giá trị giới hạn của bất đẳng thức. Tính L1 theo theo A1, dùng công thức (3-6). Lấy L ≥ L1 và theo dãy số tiêu chuẩn của đai; L = 400; 450; 500; 560; 630; 710; 800; 900; 1000; 1120; 1250; 1400; 1600; 1700; 1800; 1900; 2000; 2120; 2240; 2360; 2500; 2650; 2800; 3000; 3150; 3350; 3550; 3750; 4000; 5000; 5600; 6300; 7100; 8000; . . . Tính chính xác khoảng cách trục A theo L, dùng công thức (3-7). 5- Tính góc ôm α1 theo công thức (3-5). Kiểm tra điều kiện α1 ≥ 120o Nếu không đạt, thì phải tăng khoảng cách trục A, và tính lại chiều dài L. 6- Xác định số lượng dây đai. Đã có diện tích tiết diện của một dây đai S. Tính số dây đai Z theo công thức: 1000 N 1 Z≥ (3.10) v.S .[σ t ] Với [σt] là ứng suất có ích cho phép, được tính theo công thức (3.9). Lấy Z là một số nguyên. So sánh các phương án, chọn phương án tốt nhất: có số đai Z trong khoảng 3 ÷ 4 dây, một số trường hợp Z ≤ 6 dây. 7- Tính chiều rộng B của bánh đai (hình 3.3). Lấy B = (z-1).pth + 2.e [mm]. Chọn các kích thước khác của bánh đai theo tiêu chuẩn, vẽ kết cấu bánh đai dẫn và bánh đai bị dẫn. 8- Tính lực căng ban đầu F0 theo điều kiện: ( ) Ft e fα1 + 1 [σ 0 ]b.h ≥ F0 ≥ fα1 ( ) ; f là hệ số ma sát; [σ0] = 1,8 MPa 2 e −1 Kiểm tra điều kiện căng ban đầu F0/(b.h) ≤ 1,8 MPa. 9- Tính lực tác dụng lên trục Fr, theo công thức: α  α  Fr = 3F0 sin  1  = 3σ 0 SZ sin  1  (3.11) 2 2 IV. BÀI TẬP CÓ LỜI GIẢI 1. Bài tập 1: Tính toán bộ truyền đai dẹt từ động cơ điện tới trục vào của hộp tốc độ máy tiện revonve theo những số liệu sau đây: Công suất động cơ N = 7 kW; số vòng quay n1 = 1440 vg/ph; tỷ số truyền i = 2,8. Tải trọng khởi động bằng 130% tải trọng danh nghĩa; tải trọng làm việc thay đổi trong những giới hạn đáng kể; độ nghiêng đường nối trục với phương nằm ngang là 80o; căng đai bằng cách xê dịch động cơ; làm việc hai ca trong nhà xưởng khô. Bài giải: Giáo trình Chi tiết máy 38
  13. Chương 3: Bộ truyền đai 1- Chọn loại vật liệu đai. Điều kiện làm việc trong nhà xưởng khô, lựa chọn loại đai vải cao su. 2- Xác định đường kính bánh đai nhỏ theo công thức kinh nghiệm: N 7 D1 = (1100 ÷ 1300 ) 3 = (1100 - 1300) 3 (176 - 218) n 1440 Lấy D1 = 180 mm. Tính và kiểm nghiệm vận tốc đai: πD1 n1 3,14.180.1440 v= = = 13,56 m/s < vmax = (20 - 30) m/s. 60.1000 60.1000 Vận tốc đai đạt yêu cầu. 3- Tính đường kính bánh đai bị dẫn D2: Lấy hệ số trượt đàn hồi ε = 0,01; D2 = D1.i.(1-ε ) = 180.2,8.0,99 = 498,96 mm. Lấy D2 = 500 mm. [II] Sai lệch không lớn cho nên không cần tính toán lại tỷ số truyền chính xác. 4- Xác định khoảng cách trục A và chiều dài đai L. v Lmin = Tính chiều dài nhỏ nhất Lmin của đai theo công thức: u max Đối với bộ truyền đai dẹt không có bánh căng đai, chọn umax = 5 13,56 Vậy Lmin = = 2,712 m = 2712 mm. 5 Tính khoảng cách trục Amin theo công thức: { } 1 [ 2 L − π ( D2 + D1 ) ] 2 − 8( D2 − D1 ) 2 2 L − π ( D2 + D1 ) + A= 8 { } 1 [ 2 × 2712 − 3,14( 500 + 180) ] 2 − 8( 500 − 180) 2 2 × 2712 − 3,14( 500 + 180 ) + = 8 = 930 mm. Kiểm tra điều kiện Amin ≥ 2.(D1 + D2) = 2(180+500) = 1360 mm. Không thỏa mãn. Vậy: Khoảng cách trục: A = Amin = 1360 mm; Tính lại chiều dài dây đai theo công thức: ( D2 − D1 ) 2 π ( D2 + D1 ) + L = 2A + 2 4A ( 500 + 180) + ( 500 − 180) 2 3,14 = 2 × 1360 + = 3806 mm 4 × 1360 2 Tăng chiều dài dây đai một đoạn 134 mm để nối đai. Chiếu dài dây đai: L = 3940 mm. 5- Tính góc ôm α 1 theo công thức (3-5):  D − D1   500 − 180  α 1 = 180 0 − 57 0  2  = 180 − 57 0  = 1590  1360  A  Thỏa mãn điều kiện α1 ≥ 150 . o 6- Xác định tiết diện đai. Giáo trình Chi tiết máy 39
  14. Chương 3: Bộ truyền đai Chọn trước chiều cao h của đai, h ≤ D1 / 40 = 180/40 = 4,5 mm; lấy h = 5 mm . Tính chiều rộng b của đai theo công thức: Ft 1000 N 1 b≥ = h[σ t ] h.v.[σ t ] Ứng suất có ích cho phép [σt] được xác định theo công thức: [σ t] = [σ t]0.Cα.Cv.Cb.Cr Trong đó [σt]0 = 2,1 N/mm2 Hệ số góc ôm : Cα = 1 - 0,003.(180o - α1) = 1-0,003(180-159) = 0,94 Hệ số vận tốc: Cv = 1,04 - 0,0004. v12 = 1,04 - 0,0004.13,562 = 0,97 Vì γ = 800 , thì chọn Cb = 0,9 Hệ số chế độ làm việc Cr = 0,8. 1000 × 7 Vậy b ≥ = 74,88 mm 5 × 13,56 × 2,1 × 0,94 × 0,97 × 0,9 × 0,8 Lấy b theo dãy số tiêu chuẩn: b = 75 mm. 7- Tính chiều rộng B của bánh đai. B = 1,1.b + (10 ÷ 15) mm = 1,1x75 + 12,5 = 95 mm. α1 8- Tính lực tác dụng lên trục Fr, theo công thức Fr = 2[σ 0 ]bh sin 2 159 Fr = 2 × 1,8 × 75 × 5 × sin = 1323 N. 2 2. Bài tập 2: Tính toán bộ truyền đai thang của máy phay. Động cơ điện dị bộ ngắn mạch công suất truyền N = 3,4 kW; số vòng quay bánh dẫn n1 = 1440 vg/ph; bánh bị dẫn n2 = 480 vg/ph. Khoảng cách trục A = 900 mm. Tải trọng khởi động bằng 150% tải trọng định mức; tải trọng làm việc có các va đập không đáng kể; làm việc hai ca. Bài giải: 1- Chọn loại tiết diện đai. Căn cứ vào công suất truyền và vận tốc bánh dẫn, chọn đai loại A có S = 81 mm2; h = 8 mm với Dmin = 100 mm. 2- Xác định đường kính bánh đai nhỏ theo công thức: D 1 ≈ 1,2.Dmin = 120 mm. πD1 n1 3,14 × 120 × 1440 Tính vận tốc v1, v1 = = 9,04 m/s, thỏa mãn = 60000 60.1000 điều kiện v1 ≤ vmax = (20 ÷ 30) m/s. 3- Tính đường kính bánh đai bị dẫn D2: n1 (1 − ε ) = 120 × 1440 × 0,99 Lấy giá trị của ε = 0,01; D2 = D1.i.(1-ε ) = D1 n2 480 D2 = 356,4 mm. Chọn D2 = 360 mm [II] 4- Xác định khoảng cách trục A và chiều dài L. Kiểm tra điều kiện: 0,55.(D1 + D2) + h ≤ A ≤ 2.(D1 + D2). Giáo trình Chi tiết máy 40
  15. Chương 3: Bộ truyền đai 0,55(120 + 360) + 8 < 900 < 2(120 + 360) 536 < 900 < 960 Thỏa mãn điều kiện đề ra. Vậy chọn A = 900 mm. Chiều dài đai được tính theo công thức: ( D2 − D1 ) 2 π ( D2 + D1 ) + L = 2A + 2 4A ( 360 + 120) + ( 360 − 120) 2 3,14 = 2 × 900 + = 2570 mm. 4 × 900 2 Chọn L = 2500 mm. Tính chính xác khoảng cách trục theo công thức: { } 1 2 L − π ( D2 + D1 ) + [ 2 L − π ( D2 + D1 ) ] − 8( D2 − D1 ) 2 2 A= 8 { } 1 = 2 × 2500 − 3,14( 360 + 120) + [ 2 × 2500 − 3,14( 360 + 120) ] − 8( 360 − 120) 2 2 8 = 865 mm. 5- Tính góc ôm α 1 theo công thức (3-5):  D − D1   360 − 120  α 1 = 180 0 − 57 0  2  = 180 − 57 0  = 1560  865  A  Thỏa mãn điều kiện α1 ≥ 120 . o 6- Xác định số lượng dây đai. Tính số dây đai Z theo công thức: 1000 N 1 Z≥ v.S .[σ t ] Với [σt] là ứng suất có ích cho phép, được tính theo công thức: Ứng suất có ích cho phép [σt] được xác định theo công thức: [σ t] = [σ t]0.Cα.Cv.Cb.Cr Trong đó [σt]0 = 1,6 N/mm2 [II] Hệ số góc ôm : Cα = 1 - 0,003.(180o - α1) = 1-0,003(180-156) = 0,94 Hệ số vận tốc: Cv = 1,04 - 0,0004. v12 = 1,04 - 0,0004.9,042 = 1,007 Đối với đai thang, chọn Cb = 1 Hệ số chế độ làm việc Cr = 0,8. 1000 × 3.4 Vậy Z = = 3,83 9.04 × 81 × 1,6 × 0.94 × 1.007 × 1 × 0.8 Số lượng dây đai là: Z = 4 dây. 7- Tính chiều rộng B của bánh đai (hình 3.3). Lấy B = (z-1).pth + 2.e = (4 - 1).16 + 2.12,5 = 73 mm. 8- Tính lực tác dụng lên trục Fr, theo công thức:  α1  Fr = 3σ 0 SZ sin   = 3.1,2.81.4.sin(156/2) = 1140 N 2 V. BÀI TẬP TỰ GIẢI 1. Bộ truyền đai dẹt nằm ngang có đường kính bánh dẫn D1 = 225 mm; bánh bị dẫn D2 = 1000 mm; khoảng cách trục A = 2800 mm; số vòng quay bánh Giáo trình Chi tiết máy 41
  16. Chương 3: Bộ truyền đai dẫn n1 = 1440 vg/ph. Dây đai bằng vải cao su có bề dày 6 mm; chiều rộng 200 mm. Bộ truyền làm việc có dao động nhẹ. Tính công suất có thể truyền được. 2. Bộ truyền đai dẹt truyền công suất N1 = 8 kW, số vòng quay bánh dẫn n1 = 1280 vg/ph, bánh bị dẫn n2 = 640 vg/ph, đường kính bánh dẫn D1 = 180 mm; khoảng cách trục A = 1800 mm. Hãy xác định góc ôm α1 và chiều dài đai. 3. Tính toán bộ truyền động bằng đai dẹt từ động cơ điện tới trục vào hộp số theo các số liệu sau đây: Công suất động cơ N = 2,8 kW; số vòng quay n1 = 1420 vg/ph; tỷ số truyền i = 2. Tải trọng khởi động bằng 120% tải trọng danh nghĩa; tải trọng làm việc không đổi; độ nghiêng đường nối trục với phương nằm ngang là 80o; căng đai bằng cách xê dịch động cơ; làm việc hai ca. Chấp nhận hệ số trượt đàn hồi ε = 0,02. 4. Tính toán bộ truyền đai thang để dẫn động hộp tốc độ theo số liệu sau đây: động cơ điện dị bộ công suất truyền N = 10,3 kW; số vòng quay n1 = 2930 vg/ph; tỷ số truyền i = 1,65. Tải trọng êm, làm việc hai ca. CÂU HỎI ÔN TẬP 1. Trình bày kết cấu của bộ truyền đai, phân loại, các kích thước chủ yếu của bộ truyền đai thông dụng? 2. Trình bày các thông số làm việc chủ yếu của bộ truyền đai? Tải trọng và lực tác tác dụng trong bộ truyền đai? 3. Ứng suất trong dây đai? Trình bày các dạng hỏng của bộ truyền đai, và chỉ tiêu tính toán? 4. Trình bày hiện tượng trượt trong bộ truyền đai? Đường cong trượt và đường cong hiệu suất? 5. Làm các bài tập về bộ truyền đai. Giáo trình Chi tiết máy 42

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản