Cơ khí chế tạo máy - Chương 2: Bộ truyền đai

Bm. Thiết kế máy TS. Bùi Trọng Hiếu 1 Chương 2 BỘ TRUYỀN ĐAI CBGD: TS. Bùi Trọng Hiếu 2NỘI DUNG 2.2. VẬT LIỆU ĐAI – KẾT CẤU BÁNH ĐAI 2.3. THÔNG SỐ HÌNH HỌC BỘ TRUYỀN ĐAI 2.4. VẬN TỐC VÀ TỈ SỐ TRUYỀN 2.5. LỰC TÁC DỤNG LÊN BỘ TRUYỀN ĐAI 2.6. ỨNG SUẤT TRONG DÂY ĐAI 2.1. KHÁI NIỆM CHUNG 3NỘI DUNG 2.7. HIỆN TƯỢNG TRƯỢT – HIỆU SUẤT BỘ TRUYỀN ĐAI 2.9. TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN ĐAI 2.8. CÁC DẠNG HỎNG VÀ CHỈ TIÊU TÍNH 2.10. TRÌNH TỰ TÍNH THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI 42.1. KHÁI NIỆM CHUNG 2.1.1. Nguyên lý làm việc 2.1.2. Phân loại 2.1.3. Ưu, nhược điểm và phạm vi sử dụng 2.1.4. Các phương pháp căng đai 52.1. KHÁI NIỆM CHUNG a. Nguyên lý làm việc: theo nguyên lý ma sát. 1n 2n 1 3 2 1d 2d1 O 2O 62.1. KHÁI NIỆM CHUNG b. Phân loại: Theo hình dạng tiết diện ngang: đai dẹt, đai thang, đai hình lược, đai tròn. 72.1. KHÁI NIỆM CHUNG b. Phân loại: Theo hình dạng tiết diện ngang: đai dẹt, đai thang, đai hình lược, đai tròn. 82.1. KHÁI NIỆM CHUNG b. Phân loại: Theo kiểu truyền động:  Bộ truyền đai dẹt, đai tròn. 92.1. KHÁI NIỆM CHUNG b. Phân loại: Theo kiểu truyền động:  Bộ truyền đai dẹt, đai tròn.  Bộ truyền đai thang, đai hình lược. 10 2.1. KHÁI NIỆM CHUNG b. Phân loại: 11 12 2.1. KHÁI NIỆM CHUNG c. Ưu, nhược điểm và phạm vi sử dụng: Ưu điểm: 13 2.1. KHÁI NIỆM CHUNG c. Ưu, nhược điểm và phạm vi sử dụng: Nhược điểm: 14 2.1. KHÁI NIỆM CHUNG c. Ưu, nhược điểm và phạm vi sử dụng: Phạm vi sử dụng: 15 2.1. KHÁI NIỆM CHUNG d. Các phương pháp căng đai: Định kỳ điều chỉnh lực căng. 16 2.1. KHÁI NIỆM CHUNG d. Các phương pháp căng đai: 12 3 Tự động điều chỉnh lực căng. Điều chỉnh lực căng theo tải trọng. 17 2.2. VẬT LIỆU ĐAI – KẾT CẤU BÁNH ĐAI a. Vật liệu đai: phải thỏa mãn độ bền mỏi, lâu mòn, hệ số ma sát lớn, tính đàn hồi cao. Đai da Đai vải cao su Đai sợi bông VẬT LIỆU ĐAI DẸT Đai sợi len 18 2.2. VẬT LIỆU ĐAI – KẾT CẤU BÁNH ĐAI a. Vật liệu đai: phải thỏa mãn độ bền mỏi, lâu mòn, hệ số ma sát lớn, tính đàn hồi cao. Đai sợi xếp Đai sợi bện ĐAI THANG 19 2.2. VẬT LIỆU ĐAI – KẾT CẤU BÁNH ĐAI a. Vật liệu đai: phải thỏa mãn độ bền mỏi, lâu mòn, hệ số ma sát lớn, tính đàn hồi cao. Đai thang: tăng khả năng tải nhờ tăng f . dRf dRf dFfdF ns '. 2 sin . .   2 sin '  f f  ff 3' 20 2.2. VẬT LIỆU ĐAI – KẾT CẤU BÁNH ĐAI a. Vật liệu đai: phải thỏa mãn độ bền mỏi, lâu mòn, hệ số ma sát lớn, tính đàn hồi cao. Đai thang được chế tạo thành vòng kín và được tiêu chuẩn hoá kích thước cũng như chiều dài đai. 21 2.2. VẬT LIỆU ĐAI – KẾT CẤU BÁNH ĐAI b. Kết cấu bánh đai: phải thỏa mãn độ bền mỏi, lâu mòn, hệ số ma sát lớn, tính đàn hồi cao. 22 2.3. THÔNG SỐ HÌNH HỌC BỘ TRUYỀN ĐAI 23 2.3. THÔNG SỐ HÌNH HỌC BỘ TRUYỀN ĐAI     2 .21 a dd 22 sin 12    Góc ôm bánh đai nhỏ: Vì bé nên 2  a dd 22 sin 2 12   24 2.3. THÔNG SỐ HÌNH HỌC BỘ TRUYỀN ĐAI Góc ôm các bánh đai: )( )( 12 2 12 1 rad a dd rad a dd       )(.57180 )(.57180 120 2 120 1 do a dd do a dd       Hay: 25 2.3. THÔNG SỐ HÌNH HỌC BỘ TRUYỀN ĐAI 1d 2 d 1O 2O 2 2 2 1 2 a 12 dd  A B C D Chiều dài đai L (mm):   a dd ddaL 4 )( 2 2 2 12 12    26 2.3. THÔNG SỐ HÌNH HỌC BỘ TRUYỀN ĐAI Đối với đai dẹt, L không cần chọn theo tiêu chuẩn. Đối với đai thang, L phải chọn lại theo tiêu chuẩn , sau đó tính lại khoảng cách trục a theo chiều dài tiêu chuẩn.   a dd ddaL 4 )( 2 2 2 12 12    )( tinhtc LL  27 2.3. THÔNG SỐ HÌNH HỌC BỘ TRUYỀN ĐAI   a dd ddaL 4 )( 2 2 2 12 12           02 0 2 )( 2 2 0)(248 )(284 22 2 12 12 2 2 1212 2 2 1212 2                  aka dd addLa ddaddLa ddaddaaL    4 8 22   kk aKhoảng cách trục a : 28 2.4. VẬN TỐC VÀ TỈ SỐ TRUYỀN a. Vận tốc: 1n 2n 1d 2d1 O 2O 1v  2v  dv  60000 11 1 nd v   60000 22 2 nd v   29 2.4. VẬN TỐC VÀ TỈ SỐ TRUYỀN a. Vận tốc: 1n 2n 1d 2d1 O 2O 1v  2v  dv  Vận tốc tốt nhất: 20÷25 m/s. Vận tốc >30m/s : xảy ra hiện tượng dao động xoắn, tăng lực ly tâm, nóng dây đai, giảm tuổi thọ và hiệu suất. Vận tốc < 5m/s : không nên sử dụng bộ truyền đai. 30 2.4. VẬN TỐC VÀ TỈ SỐ TRUYỀN b. Tỉ số truyền: 1n 2n 1d 2d1 O 2O 1v  2v  dv  Nếu đai bị không trượt (trường hợp lý tưởng): d d vv vv   2 1 21 vv  2211 ndnd  1 2 2 1 d d n n u  31 2.4. VẬN TỐC VÀ TỈ SỐ TRUYỀN b. Tỉ số truyền: 1n 2n 1d 2d1 O 2O 1v  2v  dv  Nếu đai bị trượt (trường hợp thực tế): 2 1 vv vv d d   21 vv  12 )1( vv  1122 )1( ndnd  1 2 2 1 )1( d d n n u   32 2.5. LỰC TÁC DỤNG LÊN BỘ TRUYỀN ĐAI a. Lực tác dụng lên dây đai: Khi căng đai, xuất hiện lực căng ban đầu : 1O 2O 0F  0F  AF  00  Đai dẹt: MPa8,10  Đai thang: MPa5,10  33 2.5. LỰC TÁC DỤNG LÊN BỘ TRUYỀN ĐAI a. Lực tác dụng lên dây đai: Khi bộ truyền làm việc: 1T 1O 2O 2F  1F  34 2.5. LỰC TÁC DỤNG LÊN BỘ TRUYỀN ĐAI a. Lực tác dụng lên dây đai: Trên dây đai còn có lực quán tính ly tâm: 2vqF mv  35 2.5. LỰC TÁC DỤNG LÊN BỘ TRUYỀN ĐAI a. Lực tác dụng lên dây đai: Do chiều dài L không thay đổi khi chịu tải trọng nên độ co và giãn trên hai nhánh đai bằng nhau:F FFF FFF   02 01 021 2FFF  Điều kiện cân bằng moment xoắn trên trục 1: 0 22 1 2 1 11  d F d FTT tFFF  21 36 2.5. LỰC TÁC DỤNG LÊN BỘ TRUYỀN ĐAI a. Lực tác dụng lên dây đai: 2 2 02 01 t t F FF F FF  021 2FFF  tFFF  21 Công thức Euler khi không tính lực quán tính ly tâm: feFF .21  37 2.5. LỰC TÁC DỤNG LÊN BỘ TRUYỀN ĐAI a. Lực tác dụng lên dây đai: 2 2 02 01 t t F FF F FF   feFF .21  1 1 )1( )1( 2 2 1 0             f t f f t f f t e F F e eF F e eF F 38 2.5. LỰC TÁC DỤNG LÊN BỘ TRUYỀN ĐAI a. Lực tác dụng lên dây đai: Công thức Euler khi tính đến lực quán tính ly tâm: f v v e FF FF    2 1 Đối với đai thang, thay: )4036(3 2 sin ' 00    f f f 39 2.5. LỰC TÁC DỤNG LÊN BỘ TRUYỀN ĐAI a. Lực tác dụng lên dây đai: 2 2 02 01 t t F FF F FF   tFFF  21 f v v e FF FF    2 1 vf t vf f t vf f t F e F F F e eF F F e eF F           1 1 1 1 2 2 1 0      40 2.5. LỰC TÁC DỤNG LÊN BỘ TRUYỀN ĐAI b. Lực tác dụng lên trục và ổ: ) 2 cos() 2 cos( 21      FFFr 41 2.5. LỰC TÁC DỤNG LÊN BỘ TRUYỀN ĐAI b. Lực tác dụng lên trục và ổ: ) 2 cos() 2 cos( 21      FFFr Vì rất nhỏ nên: 2 sin2 2 cos)( 021  FFFFr  2 sin2 10  FFr  2 sin3 10  FFr  Đối với các bộ truyền không có bộ phận căng đai  42 2.6. ỨNG SUẤT TRONG DÂY ĐAI A F0 0 Ứng suất căng ban đầu: Ứng suất trên nhánh căng: 2 2 0 0 1 1 t t A F F A F      Ứng suất trên nhánh chùng: 2 2 0 0 2 2 t t A F F A F      Ứng suất ly tâm (khi v>30m/s): A Fv v  43 2.6. ỨNG SUẤT TRONG DÂY ĐAI Ứng suất uốn: (sinh ra trong đoạn dây đai bị uốn cong) EF .  Khi tăng  hoặc giảm d thì ứng suất uốn sẽ tăng lên, làm giảm tuổi thọ của đai. E d F .    44 2.6. ỨNG SUẤT TRONG DÂY ĐAI Khi dây đai quay 1 vòng thì ứng suất uốn sinh ra trong đai thay đổi 2 chu kỳ. Ứng suất trong dây đai thay đổi theo thời gian. Ứng suất lớn nhất ở trên nhánh căng, tại điểm dây đai bắt đầu tiếp xúc với bánh đai nhỏ (điểm A): v vF     2min 1max 1 45 2.7. HIỆN TƯỢNG TRƯỢT – HIỆU SUẤT BỘ TRUYỀN ĐAI a. Hiện tượng trượt: Trượt hình học Trượt đàn hồi HIỆN TƯỢNG TRƯỢT Trượt trơn 46 2.7. HIỆN TƯỢNG TRƯỢT – HIỆU SUẤT BỘ TRUYỀN ĐAI a. Hiện tượng trượt: 47 2.7. HIỆN TƯỢNG TRƯỢT – HIỆU SUẤT BỘ TRUYỀN ĐAI b. Đường cong trượt và hiệu suất bộ truyền đai: 48 2.8. CÁC DẠNG HỎNG VÀ CHỈ TIÊU TÍNH a. Các dạng hỏng: Đứt đai do mỏi: khi đai quay 1 vòng, ứng suất kéo thay đổi 1 chu kỳ, ứng suất uốn trong đai thay đổi theo 2 chu kỳ. Ứng suất thay đổi theo chu kỳ là nguyên nhân gây nên hỏng đai do mỏi. 49 2.8. CÁC DẠNG HỎNG VÀ CHỈ TIÊU TÍNH a. Các dạng hỏng: Nóng do ma sát: do ma sát giữa dây đai và bánh đai, ma sát trong dây đai nên khi làm việc dây đai bị nóng lên. Hiện tượng trượt trơn: khi góc trượt bằng góc ôm thì bắt đầu xảy ra hiện tượng trượt trơn (do quá tải). 50 2.8. CÁC DẠNG HỎNG VÀ CHỈ TIÊU TÍNH b. Khả năng làm việc và chỉ tiêu tính: Các tiêu chuẩn về khả năng làm việc:  Khả năng kéo: xác định bởi lực ma sát giữa đai và bánh đai để tránh hiện tượng trượt trơn.  Tuổi thọ đai: trong điều kiện làm việc bình thường, hạn chế sự hỏng đai do mỏi. Chỉ tiêu tính:  Tính theo khả năng kéo: để tránh hiện tượng trượt trơn.  Tính theo tuổi thọ: để tránh đứt đai. 51 2.8. CÁC DẠNG HỎNG VÀ CHỈ TIÊU TÍNH b. Khả năng làm việc và chỉ tiêu tính: 52 2.9. TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN ĐAI a. Tính theo khả năng kéo: Điều kiện bền: 0  ][ 2 2 2 2 00 0 0 00 0 0 tt t t t t A F A F FF F F           002][  t 53 2.9. TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN ĐAI a. Tính theo khả năng kéo: Xét đến sự khác biệt giữa điều kiện thực và điều kiện thí nghiệm: Ctt .][][ 0  54 2.9. TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN ĐAI a. Tính theo khả năng kéo: Tính toán đai dẹt: b  55 2.9. TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN ĐAI a. Tính theo khả năng kéo: Tính toán đai dẹt: 56 2.9. TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN ĐAI a. Tính theo khả năng kéo: Tính toán đai dẹt: 57 2.9. TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN ĐAI a. Tính theo khả năng kéo: Tính toán đai thang: 58 2.9. TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN ĐAI a. Tính theo khả năng kéo: Tính toán đai thang: 59 2.9. TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN ĐAI a. Tính theo khả năng kéo: Tính toán đai thang: 60 2.9. TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN ĐAI b. Tính theo tuổi thọ: Mối quan hệ giữa số chu kỳ làm việc tương đương và tuổi thọ: iLN hE 3600.2 Công thức tuổi thọ của đai: i L m r h .3600.2 10. 7 max          61 2.9. TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN ĐAI b. Tính theo tuổi thọ: Công thức tuổi thọ của đai: i L m r h .3600.2 10. 7 max          62 2.10. TRÌNH TỰ THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI a. Trình tự thiết kế bộ truyền đai dẹt: 63 2.10. TRÌNH TỰ THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI a. Trình tự thiết kế bộ truyền đai dẹt: 64 2.10. TRÌNH TỰ THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI a. Trình tự thiết kế bộ truyền đai dẹt: 65 2.10. TRÌNH TỰ THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI b. Trình tự thiết kế bộ truyền đai thang: 66 2.10. TRÌNH TỰ THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI b. Trình tự thiết kế bộ truyền đai thang: