Bài giảng Chi tiết máy - Chương 4: Truyền động đai và xích - Nguyễn Minh Quân

PHẦN 3: CHI TIẾT MÁY TRUYỀN ĐỘNG VIỆN CƠ KHÍ – BM GIA CÔNG ÁP LỰC 21. Phân loại Nguyên lí làm việc Vị trí các trục Kết cấu Truyền động ma sát Truyền động ăn khớp Trục song song Trục giao nhau Trục chéo nhau TST không đổi TST thay đổi 32. Thông số đặc trưng  u T VIỆN CƠ KHÍ – BM GIA CÔNG ÁP LỰC Chương 4: Truyền động đai và xích PHẦN 3: CHI TIẾT MÁY TRUYỀN ĐỘNG 5Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy và Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/ • Vật liệu và kết cấu • Thông số cơ bản • Cơ học truyền động đai/xích • Tính toán lựa chọn Chương 4 Truyền động đai và xích 6Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy và Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/ 4.1 Truyền động đai 4.1.1 Phân loại Đai dẹt Đai hình lược Đai tròn Đai thang 7Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy và Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/ 4.1 Truyền động đai thang 4.1.2 Vật liệu 7 1,05-1,1 1,4 2 - 4,5 Hẹp Thường Rộng b x h x l 8Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy và Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/ 4.1 Truyền động đai thang 4.1.3 Kết cấu bánh đai 9Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy và Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/ 4.1 Truyền động đai thang 4.1.4 Thông số cơ bản 10 Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy và Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/ 4.1 Truyền động đai thang 4.1.5 Cơ học truyền động đai a d1 d2  1  2 F0 0F 1F F2 T1 T2 1. Lực tác dụng lên đai 11 Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy và Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/ 4.1 Truyền động đai thang 4.1.5 Cơ học truyền động đai 1. Lực tác dụng lên đai 12 Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy và Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/ 4.1 Truyền động đai thang 4.1.5 Cơ học truyền động đai 1. Lực tác dụng lên đai ( ). . 2. .cos 2. .sin 0 2 2 2 2 f n lt d d F F dF dF dF dF     − − + + + + = (1) (2) ( ) 2 0fF F dF dF− + + =  2 2. .f ndF dF f dF= = 13 Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy và Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/ 4.1 Truyền động đai thang 4.1.5 Cơ học truyền động đai 1. Lực tác dụng lên đai (1)  ( )2 *.cos sin2 2 .cos sin 2 2 m dF dF dF F q v d f ff f f        − = + = =    + * 1 2 fv v F F e F F − = − * 1 2 fF e F = 10 /v m s 14 Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy và Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/ 4.1 Truyền động đai thang 4.1.5 Cơ học truyền động đai 1. Lực tác dụng lên đai 𝐹0 = 1 2 . 𝑒𝑓𝛼 + 1 𝑒𝑓𝛼 − 1 𝐹𝑡 𝐹1 = 𝑒𝑓𝛼 𝑒𝑓𝛼 − 1 𝐹𝑡 + (𝐹𝑣) 𝐹2 = 1 𝑒𝑓𝛼 − 1 𝐹𝑡 + (𝐹𝑣) ⇒ 𝐹𝑡 = 2(1 − 2 𝑒𝑓𝛼 + 1 )𝐹0 15 Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy và Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/ 4.1 Truyền động đai thang 4.1.5 Cơ học truyền động đai 2. Ứng suất trên đai u1 2 min v 1max u2 max. .u y E E r  = = 1 2 . ou y E d  = 16 4.1 Truyền động đai thang 4.1.5 Cơ học truyền động đai 3. Sự trượt Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy và Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/ Trượt đàn hồi Trượt trơn 17 Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy và Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/ 4.1 Truyền động đai thang 4.1.5 Cơ học truyền động đai 4. Đường cong trượt    Truît ®µn håi Truît ®µn håi + Truît tr¬n max Đường cong hiệu suất Vùng trượt trơn hoàn toàn 1 2 1 v v v  − = 2 2 t t o o F F    = = 18 Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy và Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/ 4.1 Truyền động đai thang 4.1.5 Cơ học truyền động đai 5. Vận tốc, tỉ số truyền . . 60.100 d n v  = ( )2 1. 1v v = − ( )21 2 1 . 1dn u n d − = = 19 Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy và Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/ 4.1 Truyền động đai thang 4.1.6 Tính toán lựa chọn bộ truyền đai thang 2 t o o     =   2t o o t o    =   .t d t t F K A  =  1. Cơ sở tính toán 20 Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy và Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/ 𝑧 ≥ 𝑃1𝐾𝑑 [𝑃𝑜]𝐶𝛼𝐶𝑢𝐶𝑙𝐶𝑧   .t d t F K A    . i t t d z A F K        1. . . . . t d t d d i t t F K F v K P K z A F v P  = = . iA z A=  P  . . . .o u l zP C C C C= 4.1 Truyền động đai thang 4.1.6 Tính toán lựa chọn bộ truyền đai thang 1. Cơ sở tính toán 21 Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy và Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/ 4.1.6 Tính toán lựa chọn bộ truyền đai thang 2. Trình tự tính toán 4.1 Truyền động đai thang i. Chọn tiết diện đai ii. Tính đường kính bánh đai 1 min1,2dd  ( )2 1. . 1d u d = − Tiêu chuẩn: 50, 55, 63, 71, 80, 90, 100, 112, 125, 140, iii. Kiểm nghiệm lại đai đã chọn 1 1 1 . . 60.100 d n v  = 22 Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy và Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/ 4.1 Truyền động đai thang 4.1.6 Tính toán lựa chọn bộ truyền đai thang 2. Trình tự tính toán iv. Xác định khoảng cách trục, chiều dài đai u 1 2 3 4 5 ≥ 6 a/𝒅𝟐 1,5 1,2 1,0 0,95 0,9 0,85 ( ) ( )1 2 1 20,55 2d d h a d d+ +   + Chọn l ( ) ( ) 2 1 2 2 1 2a 2 4a d d d d l  + − = + + Tính lại a 𝑎 = 0,125 2𝑙 − 𝜋 𝑑1 + 𝑑2 + [2𝑙 − 𝜋 𝑑1 + 𝑑2 ]2−8(𝑑2 − 𝑑1)2 23 Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy và Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/ 4.1 Truyền động đai thang 4.1.6 Tính toán lựa chọn bộ truyền đai thang 2. Trình tự tính toán v. Tính góc ôm ( )0 01 2 1180 .57 /d d a = − − 0120 vi. Xác định số đai 𝑧 ≥ 𝑃1𝐾𝑑 [𝑃𝑜]𝐶𝛼𝐶𝑢𝐶𝑙𝐶𝑧 vii. Chiều rộng bánh đai 𝐵 = 𝑧 − 1 𝑡 + 2𝑒 2 .cos( /2)r oF F  vii. Lực tác dụng lên trục 𝐹𝑜 = 780𝑃1𝐾𝑑 𝑣. 𝐶𝛼 . 𝑧 + 𝐹𝑣 24 4.2 Truyền động xích Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy và Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/ 25 4.2 Truyền động xích 4.2.1 Phân loại xích truyền động 1. Xích con lăn Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy và Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/ 26 4.2 Truyền động xích 4.2.1 Phân loại xích truyền động 2. Xích ống Không có con lăn => nhanh mòn => Dùng trong kết cấu khối lượng nhỏ, v ≤ 1 m/s Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy và Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/ 27 4.2 Truyền động xích 4.2.1 Phân loại xích truyền động 3. Xích răng Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy và Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/ 28 4.2 Truyền động xích 4.2.2 Vật liệu Xích: + Má xích: thép (thép hợp kim) cán nguội, tôi đạt 40-50 HRC + Bản lề: thép ít cacbon, thấm than và tôi đạt 50-65 HRC Đĩa xích: + Chịu tải nhỏ, vận tốc thấp: gang + Chịu tải lớn, vận tốc lớn: thép cacbon, thép hợp kim Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy và Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/ 29 4.2 Truyền động xích 4.2.3 Kết cấu đĩa xích Pro-fin răng đĩa xích con lăn Kết cấu đĩa xích Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy và Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/ 30 4.2 Truyền động xích 4.2.4 Thông số cơ bản 𝑑 = 𝑝/ sin(𝜋/𝑧) Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy và Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/ 31 4.2 Truyền động xích 4.2.4 Thông số cơ bản Số mắt xích chẵn Má cong Số mắt xích lẻ Ứng suất uốn (kéo lệch tâm) Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy và Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/ 32 Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy và Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/ 4.2 Truyền động xích 4.2.4 Thông số cơ bản Z    Góc xoay tương đối lớn Mòn nhanh Vận tốc dao động lớn, va đập tăng / sin( / )d p Z =  1 29 2 19Z u= −  2 100 120(120 140)Z    33 4.2 Truyền động xích 4.2.4 Thông số cơ bản min 1 23: ( ) / 2 30 50( )a au a d d mm = + +  min 1 23: ( ) / 2 (9 ) /10a au a d d u = + + + max 80a p= 2 1 2 2 12a 0,5 ( ) ( d ) / 4al d d d= + + + − 2 2 1 1 2 2 0,25( ) p2a 0,5(Z ) Z Z x Z p a − = + + + Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy và Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/ 34 4.2.5 Cơ học truyền động xích 4.2 Truyền động xích 2 2.q . / (8 ) .q . .(1 5cos )o m mF g a y g a = = + 1. Lực tác dụng Lực căng ban đầu .q .o y mF k a 𝑘𝑦 60 40-20 1 ψ 0 [40,90) 90 y 0,02a (0,015-0,01)a ψ [0,40] (40,90] Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy và Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/ 35 4.2.5 Cơ học truyền động xích 4.2 Truyền động xích 1. Lực tác dụng Lực căng hai nhánh 1 1 2 1 2 t T F F F d − = = 2.v mF q v= 2 o vF F F= + 1 2 tF F F= + Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy và Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/ 36 4.2.5 Cơ học truyền động xích 1. Lực tác dụng Lực tác dụng lên trục .r x tF k F= 𝒌𝒙 = 𝟏, 𝟏𝟓 khi góc nghiêng không quá 40 𝑜 𝒌𝒙 = 𝟏, 𝟎𝟓 khi góc nghiêng lớn hơ𝑛 40 𝑜 Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy và Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/ 37 4.2 Truyền động xích 4.2.5 Cơ học truyền động xích 2. Vận tốc và tỉ số truyền Trung bình . . . . 60.000 60.000 tb Z p n d n v  = = 1 2 2 1 tb n Z u n Z = = Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy và Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/ 38 4.2.5 Cơ học truyền động xích 2. Vận tốc và tỉ số truyền Tức thời 4.2 Truyền động xích n1  1 2  vx1 v1 v y1 1 1 1 1 1 1cos 0,5 cosxv v d  = = 1 1 1 1 1 1sin 0,5 sinyv v d  = = 1 1 1 2 2      = − +    Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy và Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/ 39 n2 v y2 v2 vx2  21  4.2.5 Cơ học truyền động xích 2. Vận tốc và tỉ số truyền Tức thời 4.2 Truyền động xích 2 2 2 2 2      = − +    2 2 2 2 2 2cos 0,5 cosxv v d  = = 2 2 2 2 2 2sin 0,5 sinyv v d  = = Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy và Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/ 40 4.2.5 Cơ học truyền động xích 2. Vận tốc và tỉ số truyền Tức thời 4.2 Truyền động xích 1 1 1 1 1 1cos 0,5 cosxv v d  = = 2 2 2 2 2 2cos 0,5 cosxv v d  = = 1 2 2 2 1 1 cos cos tt d u d     = = Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy và Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/ 41 4.2.5 Cơ học truyền động xích 3. Tải trọng động 4.2 Truyền động xích .d xF m a= 22 11 max max . . .. . . . 2 180000 m d x m q a n pp F m a q a  = = = Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy và Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/ 42 4.2.5 Cơ học truyền động xích 4. Va đập 4.2 Truyền động xích B Cv v → →  Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy và Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/ 43 4.2.6 Tính toán lựa chọn bộ truyền xích 4.2 Truyền động xích 1. Các dạng hỏng Mòn bản lề Mòn răng đĩa Rỗ, gẫy vỡ con lăn Đứt xích 44 4.2.6 Tính toán lựa chọn bộ truyền xích 4.2 Truyền động xích 2. Chỉ tiêu tính toán - Độ bền mòn - Kiểm nghiệm độ bền mỏi - Kiểm nghiệm quá tải Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy và Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/ 45 4.2.6 Tính toán lựa chọn bộ truyền xích 4.2 Truyền động xích 2. Chỉ tiêu tính toán độ bền mòn   . . t o o x F K p p A K =  20,28.A t dãy 1 2 3 4 kx 1 1,7 2,5 3 . . . . .d a o dc bt cK K K K K K K= Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy và Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/ 46 4.2.6 Tính toán lựa chọn bộ truyền xích 4.2 Truyền động xích 2. Chỉ tiêu tính toán độ bền mòn   1 3 1 . 2,82. . .x T K p Z K p    1 3 1 1 . 600. .n . .x P K p Z K p  Áp suất cho phép lấy trung bình theo n1 Kiểm nghiệm lại .o oA d b= Đường kính chốt Chiều dài ống Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy và Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/ 47 4.2.6 Tính toán lựa chọn bộ truyền xích 4.2 Truyền động xích 2. Chỉ tiêu tính toán độ bền mòn   .o x t p A K F K  1 1 1 7 . . . . 1000 6.10 t tF v F Z p nP = =   1 1 1 7 . . . . 6.10 . o xp A Z p n K P K    01 011 7 . . .. . . 6.10 oZ n x p A Z p nP K K K K   t oP P Z01 = 25: số răng đĩa xích thí nghiệm n01 : số vòng quay thí nghiệm 01 1/ZK Z Z= 01 1/nK n n=   01 01 7 . . . . 6.10 . . o x Z n p A Z p n K K K K = Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy và Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/ 48 4.2.6 Tính toán lựa chọn bộ truyền xích 4.2 Truyền động xích 3. Trình tự tính toán i. Chọn loại xích ii. Xác định số răng đĩa xích: z1 = 29 – 2u, z2 = u.z1 iii. Xác định p (p < pmax) - P ≥ 25,4 => chọn xích nhiều dãy - [Po] >> Pt => giảm bớt số răng (z min) - Pt > [Po] => tăng số răng xích iv. Xác định khoảng cách trục chính xác, chiều dài, số mắt xích Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy và Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/ 49 4.2.6 Tính toán lựa chọn bộ truyền xích 4.2 Truyền động xích 3. Trình tự tính toán v. Kiểm nghiệm số lần va đập/s i = 4v/l = 4z1.p.n1/(60.x.p) = z1.n1/(15.x) ≤ [i] vi. Kiểm nghiệm quá tải 𝑆 = 𝑄 𝐾𝑡𝐹𝑡 + 𝐹𝑜 + 𝐹𝑣 ≥ [𝑆] vii. Tính đường kính đĩa xích viii. Tính lực tác dụng lên trục Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy và Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/ 50 4.3 Đánh giá TĐ đai TĐ xích Ưu điểm - Truyền động giữa các trục tương đối xa - Êm - Cơ cấu an toàn - Kết cấu đơn giản - Truyền động giữa các trục tương đối xa - Không có trượt, hiệu suất cao hơn - Kích thước nhỏ gọn hơn - Lực lên trục nhỏ hơn Nhược điểm - Tuổi thọ thấp - Không ổn định - Lực lên trục lớn - Ồn - Không ổn định - Yêu cầu bảo dưỡng 51