Bài giảng Chi tiết máy - Chương 2: Bộ truyền đai - Bùi Trọng Hiếu

ân hỏng đai do mỏi.
Hình 2.14. Ứng suất sinh ra trong đai thay đổi theo chu kỳ
§ 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).
Bm. Thiết kế máy
-25-
TS. Bùi Trọng Hiếu
i =                           	(2.43)
sau: đối với đai thang  i £ 3 ¸ 5 ç   ÷ , đối với đai dẹt  i £ 10 ¸ 20 ç   ÷ . Hạn chế giá trị  i
Bài giảng CHI TIẾT MÁY	Chương 2: Bộ truyền đai
2.8.2. 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.
Do ứng suất trong đai thay đổi nên tuổi thọ của đai phụ thuộc vào giá trị ứng suất, đặc
tính và chu kỳ thay đổi của các ứng suất. Tần số chu kỳ ứng suất bằng số vòng chạy của
đai trong một giây:
v
L
trong đó: v là vận tốc đai, m/s; L là chiều dài đai, m.
Giá trị i càng lớn thì tuổi thọ của đai càng thấp, nên người ta giới hạn giá trị của i như
ỉ 1 ư	ỉ 1 ư
è s ø	è s ø
một cách gián tiếp bằng cách giới hạn giá trị nhỏ nhất của chiều dài đai Lmin hoặc
khoảng cách trục amin .
2.9. TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN ĐAI
2.9.1. Tính theo khả năng kéo
- Điều kiện bền:
j £ j0
(2.44)
Û
t
F
2F0
£ j0
Ft   £ 2	0j	0
Û
Û
Û
Û
t
F £ 2F0 j0
F
A A
st £ 2s 0 j0
st £ [st ]

(2.45)
với [st ] = 2s0 j0 : ứng suất có ích cho phép.
- Xét đến sự khác biệt giữa điều kiện thực và điều kiện thí nghiệm thì:
[st ] = [st ]0 .C

(2.46)
Bm. Thiết kế máy
-26-
TS. Bùi Trọng Hiếu
Bài giảng CHI TIẾT MÁY	Chương 2: Bộ truyền đai
trong đó, [s t ]0 : ứng suất có ích cho phép của bộ truyền làm việc trong điều kiện thí nghiệm:
bộ truyền nằm ngang, u = 1, v = 10 (m/s). [s t ]0 được tra theo bảng 4.7, trang 147,
tài liệu [1].
C	: hệ số hiệu chỉnh.
a. Tính toán đai dẹt:
d
b
Hình 2.15. Kích thước tiết diện đai dẹt
t
Lực vòng được tính theo công thức: F =
Sử dụng điều kiện bền (2.45):
1
1000P
v1
1
với P là công suất của bộ truyền, KW.
s t =
Ft
A
£ [s t ]
(2.47)
b.d 	£ [s	t ]0 .C
Û
t
F
(2.48)
b  ³                              	(2.49)
Suy ra bề rộng dây đai được tính như sau:
t
F
d .[s t ]0 .C
Hay
b ³
1
1000P
d .v1.[s t ]0 .C
(2.50)
với
C = C0.Ca .Cv.Cr
(2.51)
trong đó, C0 : hệ số xét đến ảnh hưởng của vị trí bộ truyền và phương pháp căng đai (tra
bảng trang 148, tài liệu [1]),
Ca : hệ số xét đến ảnh hưởng của góc ôm, Ca = 1- 0,003.(1800 -a1) ,
Cv : hệ số xét đến ảnh hưởng của vận tốc,
2
Cv = 1 - cv.(0,01v1 -1) với cv = 0,04 khi (10m/s £ v1 £ 20m/s)
cv = 0,01¸ 0,03 khi ( v1 > 20m/s).
Cr : hệ số xét đến ảnh hưởng của chế độ làm việc và sự thay đổi tải trọng (tra
bảng 4.8, trang 148, tài liệu [1]).
b. Tính toán đai thang:
Bm. Thiết kế máy
-27-
TS. Bùi Trọng Hiếu
Bài giảng CHI TIẾT MÁY	Chương 2: Bộ truyền đai
Hình 2.16. Đai thang
Gọi z là số dây đai và A là diện tích mặt cắt ngang của một dây đai. Sử dụng điều kiện
bền (2.45), ta có:
t
F
z. A
£ [s t ]0 .C
(2.52)
z  ³                              	(2.53)
Û
t
F
A.[s t ]0 .C
Û
z ³
1
1000P
A.v1.[s t ]0 .C
(2.54)
0
Đặt [P ] =
A.v1.[s t ]0
1000
: công suất có ích cho phép của bộ truyền làm việc trong điều kiện thí
z  ³                             	(2.55)
nghiệm: z = 1, u = 1, a = 1800 (m/s), chiều dài đai L0 , tải trọng không
0
va đập. [P ] được tra theo đồ thị hình 4.21, trang 151, tài liệu [1].
Suy ra số đai z được tính như sau ( z được làm tròn thành số nguyên và z £ 6 ):
1
P
0
[P ].C
với
C =Ca .Cv.Cr .Cu.CL.Cz
(2.56)
trong đó, Ca : hệ số xét đến ảnh hưởng của góc ôm, Ca = 1,24(1 - e-a1 /110) ,
2
Cv : hệ số xét đến ảnh hưởng của vận tốc, Cv = 1 - 0,05(0,01v1 -1) ,
Cr : hệ số xét đến ảnh hưởng của chế độ làm việc và sự thay đổi tải trọng (tra
bảng 4.8, trang 148, tài liệu [1]).
Cu : hệ số xét đến ảnh hưởng của tỉ số truyền đai, (tra bảng 4.9, trang 152, tài liệu [1]).
CL : hệ số xét đến ảnh hưởng của chiều dài đai, CL = 6
L
L0
với L0 là chiều dài đai
thí nghiệm, tra theo đồ thị hình 4.21, trang 151, tài liệu [1].
Cz : hệ số xét đến ảnh hưởng của sự phân bố không đều tải trọng giữa các dây đai (tra
bảng trang 152, tài liệu [1]).
2.9.2. Tính theo tuổi thọ
Bm. Thiết kế máy
-28-
TS. Bùi Trọng Hiếu
Bài giảng CHI TIẾT MÁY	Chương 2: Bộ truyền đai
- Số chu kỳ làm việc tương đương NE liên hệ với tuổi thọ LH như sau:
NE = 2.3600 Lh i
(2.57)
trong đó i =
là số vòng chạy của đai trong một giây, trong một vòng chạy tương ứng 2 chu
v
L
kỳ ứng suất uốn.
- Suy ra công thức xác định tuổi thọ của đai là:
ỉs	r  ư
ç	÷  .107
Lh = è	max ø
m
s
2.3600.i

(giờ)                  (2.58)
trong đó, s r	: giới hạn mỏi của đai (tra bảng trang 146, tài liệu [1]).
1
s max : ứng suất lớn nhất sinh ra trong đai, s max = s1 + s F + sv ,
N0 = 107 : số chu kỳ làm việc cơ sở,
m	: chỉ số mũ của đường cong mỏi, m = 5 đối với đai dẹt, m = 8 đối với đai thang.
2.10. TRÌNH TỰ THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI	(Sinh viên tự đọc trong tài liệu [1])
2.10.1. Trình tự thiết kế bộ truyền đai dẹt
1
Thông số đầu vào: công suất P (kW) , số vòng quay trục dẫn n1 (vòng/phút), tỉ số truyền u .
Thực hiện theo các bước sau:
1. Chọn loại đai và vật liệu đai tùy theo điều kiện làm việc.
2. Định đường kính bánh đai nhỏ theo một trong hai công thức:
d1 = (1100 ¸1300) 3
1
P
n1
, (mm)
d1 = (5,2 ¸ 6,4) 3 T1 ,	(mm)
Chọn d1 theo tiêu chuẩn: 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 vận tốc v1 và kiểm tra có phù hợp không. Nếu v1 quá lớn thì chọn d1 nhỏ hơn.
4. Tính đường kính bánh đai lớn d2 theo công thức d2 = u d1(1 - x ) . Chọn d2 theo tiêu chuẩn.
Tính chính xác tỉ số truyền u .
5. Xác định khoảng cách trục a theo kết cấu hoặc theo công thức (2.16) trong đó thay
L = Lmin và Lmin được chọn theo điều kiện giới hạn số vòng chạy của đai trong một giây:
Bm. Thiết kế máy
-29-
TS. Bùi Trọng Hiếu
u
1
2
3
4
5
≥ 6
a
1,5 d2
1,2 d2
d2
0,95 d2
0,9 d2
0,85 d2
Bài giảng CHI TIẾT MÁY	Chương 2: Bộ truyền đai
Lmin =
v
i
trong đó i = 3 ¸ 5 đối với bộ truyền đai hở; i = 8 ¸10 đối với bộ truyền có bánh căng đai.
Kiểm nghiệm khoảng cách trục a theo điều kiện:
a ³ 2(d1 + d2 ) : trường hợp bộ truyền đai hở.
a ³ (d1 + d2 ) : trường hợp bộ truyền có bánh căng đai.
6. Tính L theo công thức (2.11) và tăng L thêm 100÷400 mm để nối đai.
7. Kiểm tra số vòng chạy của đai trong một giây i , nếu không thỏa thì tăng a rồi tính lại L và i .
8. Tính góc ôm a1 theo công thức (2.4) hoặc (2.6) và kiểm nghiệm điều kiện a1 £ 1500 .
9.	Chọn trước chiều dày d của đai theo điều kiện:
đai vải cao su.
d1
d
³ 25 đối với đai da;
d1
d
³ 30 đối với
Tính chiều rộng đai b theo công thức (2.50) và chọn b theo tiêu chuẩn (trang 125, tài
liệu[1]).
10. Chọn chiều rộng bánh đai B theo b (bảng 4.5, trang 130, tài liệu[1]).
11. Tính lực căng ban đầu F0 theo công thức (2.27), (2.29) và lực tác dụng lên trục Fr theo
công thức (2.32), (2.33).
2.10.2. Trình tự thiết kế bộ truyền đai thang
1
Thông số đầu vào: công suất P (kW) , số vòng quay trục dẫn n1 (vòng/phút), tỉ số truyền u .
Thực hiện theo các bước sau:
1. Chọn loại đai (tiết diện đai) theo đồ thị 4.22, trang 152, tài liệu [1].
2. Định đường kính bánh đai nhỏ theo công thức d1 » 1,2 dmin với dmin cho trong bảng 4.3,
trang 128, tài liệu [1]. Chọn d1 theo tiêu chuẩn.
3. Tính vận tốc v1 . Nếu v1 >25m/s thì chọn d1 nhỏ hơn hoặc dùng đai thang hẹp.
4. Tính đường kính bánh đai lớn d2 theo công thức:
d2 = u d1(1 - x )
Chọn d2 theo tiêu chuẩn.
5.  Xác định khoảng cách trục a theo kết cấu hoặc chọn sơ bộ a theo d2 :
Bm. Thiết kế máy
-30-
TS. Bùi Trọng Hiếu
Bài giảng CHI TIẾT MÁY	Chương 2: Bộ truyền đai
6. Tính L theo công thức (2.11) và chọn L theo tiêu chuẩn (bảng 4.3, trang 128, tài liệu [1]).
7. Kiểm tra số vòng chạy của đai trong một giây i , nếu không thỏa thì tăng a rồi tính lại L và i .
8. Tính chính xác khoảng cách trục a theo L tiêu chuẩn theo công thức (2.16). Kiểm nghiệm
điều kiện:
0,55(d1 + d2 ) + h £ a £ 2(d1 + d2 )
với h là chiều cao mặt cắt ngang của dây đai (tra bảng 4.3, trang 128, tài liệu [1]).
9. Tính góc ôm a1 theo công thức (2.4) hoặc (2.6) và kiểm tra điều kiện không xảy ra trượt
trơn. Nếu không thỏa thì ta tăng a hoặc giảm u .
10. Tính số đai z theo công thức (2.55) . Chọn z là số nguyên và z £ 6 .
11. Tính chiều rộng và đường kính ngoài các bánh đai (bảng 4.4, trang 130, tài liệu[1]).
12. Chọn chiều rộng bánh đai B theo b (bảng 4.5, trang 130, tài liệu[1]).
13. Tính lực căng ban đầu F0 theo công thức (2.27), (2.29) và lực tác dụng lên trục Fr theo
công thức (2.32), (2.33).
Bm. Thiết kế máy
-31-
TS. Bùi Trọng Hiếu