NGUYỄN VĂN THẠNH BÀI GIẢNG CHI TIẾT MÁY

CHƯƠNG 4: BỘ TRUYỀN ðAI
1

CHƯƠNG 4
BỘ TRUYỀN ðAI

41 KHÁI NIỆM CHUNG
4.1.1 NGUYÊN LÝ HOẠT ðỘNG

Hình 4.1 Sơ ñồ truyền ñộng ñai

- Bộ truyền ñai làm việc theo nguyên lý ma sát,
NGUYỄN VĂN THẠNH BÀI GIẢNG CHI TIẾT MÁY

CHƯƠNG 4: BỘ TRUYỀN ðAI
2
- Tải trọng ñược truyền ñi nhờ vào lực ma sát sinh ra giữa dây ñai và bánh ñai,
- Muốn tạo ra lực ma sát này, cần phải căng ñai với lực căng ban ñầu
0
F
.

4.1.2 PHÂN LOẠI
- Dựa vào hình dạng tiết ñiện của ñai:

Hình 4.2 Các dạng ñai
+ Lưu ý: Bộ truyền ñai thang, ñai lược chỉ truyền chuyển ñộng giữa các trục
song song, cùng chiều.
NGUYỄN VĂN THẠNH BÀI GIẢNG CHI TIẾT MÁY

CHƯƠNG 4: BỘ TRUYỀN ðAI
3
- Dựa vào vật liệu chế tạo dây ñai:
+ ðai vải cao su,
+ ðai sợi bông,
+ ðai vải,
+ ðai len,
+ ðai da.
- Dựa theo kiểu truyền ñộng :
+ Truyền ñộng giữa các trục song song cùng chiều,

Hình 4.3
NGUYỄN VĂN THẠNH BÀI GIẢNG CHI TIẾT MÁY

CHƯƠNG 4: BỘ TRUYỀN ðAI
4
+ Truyền ñộng giữa các trục song song ngược chiều,

Hình 4.4
+ Truyền ñộng giữa các trục chéo nhau.

Hình 4.5
NGUYỄN VĂN THẠNH BÀI GIẢNG CHI TIẾT MÁY

CHƯƠNG 4: BỘ TRUYỀN ðAI
5
4.1.3 ƯU, NHƯỢC ðIỂM VÀ PHẠM VI SỬ DỤNG :
So với các bộ truyền cơ khí khác, bộ truyền ñai có :
- Ưu ñiểm:

+ Có thể truyền ñộng giữa các trục xa nhau (có thể lên ñến 15m),
+ Làm việc êm và không ồn, do ñó có thể truyền ñộng với vận tốc lớn,
+ Tránh dao ñộng lớn (do tải trọng thay ñổi sinh ra) cho các cơ cấu,
+ Có khả năng ngăn ngừa quá tải.
+ Kết cấu và vận hành ñơn giản, giá thành thấp.
- Nhược ñiểm:
+ Tỉ số truyền không ổn ñịnh do hiện trượng trượt ñàn hồi giữa ñai và bánh ñai,
(ngọai trừ ñai răng).
+ Kết cấu cồng kềnh.
+ Tải trọng tác ñộng lên trục và ổ lớn,
+ Tuổi thọ thấp.
- Phạm vi dử dụng (xem tài liệu I, trang 123)
- Các phương pháp căng ñai (xem tài liệu I, trang 123-124)
4.2 VẬT LIỆU VÀ KẾT CẤU ðAI
Xem tài liệu I, trang 124-130
NGUYỄN VĂN THẠNH BÀI GIẢNG CHI TIẾT MÁY

CHƯƠNG 4: BỘ TRUYỀN ðAI
6
4.3 CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN TRUYỀN ðỘNG ðAI
4.3.1 THÔNG SỐ HÌNH HỌC

Hình 4.6 Các thông số hình học của bộ truyền ñai
NGUYỄN VĂN THẠNH BÀI GIẢNG CHI TIẾT MÁY

CHƯƠNG 4: BỘ TRUYỀN ðAI
7
trong ñó :
+
1

d
- ñường kính bánh ñai dẫn,
+
2
d
- ñường kính bánh ñai bị dẫn,
+
a
- khỏang cách trục,
+
1
α
- góc ôm trên bánh dẫn.
+
2
α
- góc ôm trên bánh bị dẫn.
- Các thông số hình học chủ yếu của bộ truyền ñai bao gồm
a,
1
α
.

- Góc ôm trên bánh ñai :
Ta có :



+=
−=

βπα
βπα
2
1

- Nhận xét : do
12
αα
>
nên hiện tượng trượt ñai chỉ xảy ra trên bánh nhỏ.
- Theo hình 4,6, ta có :
a
dd
22
sin
12
−
=






β

vì







2
β
bé nên xem như
( )
rad






≈
2
sin
2
ββ
, vậy :
a
dd
12
−
=
β

NGUYỄN VĂN THẠNH BÀI GIẢNG CHI TIẾT MÁY

CHƯƠNG 4: BỘ TRUYỀN ðAI

8
Từ ñó, công thức xác ñịnh góc ôm ñai trên bánh dẫn và bánh bị dẫn lần lượt như
sau :
( )
( )







−
+=
−
−=
rad
a
dd
rad
a
dd
12
2
12
1
πα
πα
hay
( )

( )
ñô
a
dd
ñô
a
dd







−
+=
−
−=
12
2
12
1
57180
57180
α
α

- Chiều dài dây ñai
L
:


Ta có :
( )







−=












==
2
2/
1
2
cos
2

cos
2
ββ
β
aCDAB
suy ra
8
2
β
a
aCDAB −==

ngòai ra :
( ) ( )( )
rad
dd
2
22
2
22
αβπα
+==
;
( ) ( )( )
rad
dd
1
11
1
22

αβπα
−==


( ) ( )
1212
2
224
2 dddd
a
aL −+++−=⇒
βπβ

( )
( )
( )
a
dd
dd
a
dd
aL
224
2
2
12
12
2
12
−

+++
−
−=⇒
π

NGUYỄN VĂN THẠNH BÀI GIẢNG CHI TIẾT MÁY

CHƯƠNG 4: BỘ TRUYỀN ðAI
9
ñặt :
( )
( )







−
=∆
+=
2
2
12
12
dd
ddk
π


- Vậy, công thức tính khoảng cách trục a là :
4
8
22
∆−+
=
kk
a
(4.1)

Chú ý : khi căng ñai, với lực căng ban ñầu
0
F
(tương ứng với ứng suất căng ban ñầu
0
σ
)
thì dây ñai dãn dài một lượng bằng :
L
E
l
0
σ
=∆
.







NGUYỄN VĂN THẠNH BÀI GIẢNG CHI TIẾT MÁY

CHƯƠNG 4: BỘ TRUYỀN ðAI
10
4.3.2 LỰC TRONG BỘ TRUYỀN DÂY ðAI
4.3.2.1 LỰC TÁC ðỘNG LÊN DÂY ðAI :

Hình 4.7 Lực tác dụng lên bộ truyền ñai
trong ñó :
+
0
F
- lực căng ban ñầu,
+
1
F
- lực trên nhánh căng,
+
2
F
- lực trên nhánh chùng,
NGUYỄN VĂN THẠNH BÀI GIẢNG CHI TIẾT MÁY

CHƯƠNG 4: BỘ TRUYỀN ðAI
11
+
t
F
- lực vòng







=
2
T
F
t
,
+
T
- mô men xoắn,
[ ]
[ ]
[ ]
phvn
KWP
mmNT
/
10.55,9.
6
=
.
- Vì chiều dài hình học của dây ñai không phụ thuộc vào tải trọng và có giá trị
không thay ñổi khi chịu tải (4.1). Do ñó, khi chịu tải, nếu nhánh căng dãn ra bao
nhiêu thì nháng chùng co lại bấy nhiều.
- Mà lực căng tỉ lệ thuận với ñộ dãn dài nên ta có :





∆−=
∆+=
FFF
FFF
02
01

021
2FFF =+⇒
(4.2)
- Xét ñiều kiện cân bằng mô men quanh tâm O, ta có :

0
222
0
22
210
210
=−+−=⇔
=−+−=
∑
∑
D
F
d
F

d
FT
D
F
d
FTT
t


t
FFF =−⇒
21
(4.3)
- Giải hệ phương trình (4.2) và (4.3), ta ñược:
NGUYỄN VĂN THẠNH BÀI GIẢNG CHI TIẾT MÁY

CHƯƠNG 4: BỘ TRUYỀN ðAI
12








−=
+=
2
2

02
01
t
t
F
FF
F
FF
(4.4)
- Hệ phương trình (4.4) chưa ñưa ra ñược quan hệ giữa khả năng tải của bộ
truyền và lực ma sát sinh ra giữa ñai và bánh ñai. Vì vậy, Ơ-le ñã thiết lập nên mối
quan hệ này nhưa sau:
- Công thức Ơ-le (bỏ qua lực quán tính ly tâm)
α
f
e
F
F
=
2
1
(4.5)
trong ñó:
+
e
- cơ số logarit Nê Pe,
+
f
- hệ số ma sát,
+

α
- góc trượt
1max
αα
= ( Lưu ý:
α
là giá trị thay ñổi,
1
α
là giá trị cố ñịnh).
- Nhận xét:
+ Khi tăng
→T tăng ⇔
t
F
1
F
tăng và
2
F
giảm;
+ Khi tăng
α
tới lúc
1
αα
>
: hiện tượng trượt ñai sẽ xảy ra⇒ ðiều kiện tránh
trượt ñai (khi quá tải):
1

αα
≤
.
NGUYỄN VĂN THẠNH BÀI GIẢNG CHI TIẾT MÁY

CHƯƠNG 4: BỘ TRUYỀN ðAI
13
- Giải hệ phương trình (4.4) và (4.5), ta có kết quả sau:

( )
( )







−
=
−
=
1
1
1
2
1
α
α
α

f
t
f
f
t
e
FF
e
e
FF
(4.6)
và:
( )
( )
1
1
2
0
−
+
=
α
α
f
f
t
e
e
F
F

(4.7)
- Nếu
( )
( )
1
1
2
0
−
+
<
α
α
f
f
t
e
e
F
F
thì bắt ñầu xảy ra hiện tượng trượt trơn. Do vậy, khả năng tải của
bộ truyền ñai với lực căng ñai ban ñầu
0
F là:

( )
( )
1
1
2

0
+
−
≤
α
α
f
f
t
e
e
FF

- Lực căng ñai ban ñầu phải thỏa ñiều kiện:
AF
00
σ
≤ . Do vậy, ñể bộ truyền làm việc
bình thường :

( )
( )
1
1
2
00
−
+
≥≥
α

α
σ
f
f
t
e
e
F
FA

NGUYỄN VĂN THẠNH BÀI GIẢNG CHI TIẾT MÁY

CHƯƠNG 4: BỘ TRUYỀN ðAI
14
- Khi phân tố dây ñai có khối lượng
dm
nằm trong góc ôm ñai chuyển ñộng
tròn qua bánh ñai sẽ sinh ra gia tốc hướng tâm, từ ñó sinh ra lực quán tính ly
tâm
dFc
. Dưới tác dụng của lực ly tâm này, sinh ra lực căng phụ
v
F
trên tòan
bộ tiết diện theo chiều dài
L
của dây ñai:

Hình 4.8 Lực căng ñai do lực ly tâm sinh ra


NGUYỄN VĂN THẠNH BÀI GIẢNG CHI TIẾT MÁY

CHƯƠNG 4: BỘ TRUYỀN ðAI
15
- Ta có :
ϕρ
ϕ
ρ
dAv
d
vdA
d
d
v
dmdFc
2
2
2
2
2
2
=






==
(4.8)

trong ñó :
+
ρ
- khối lượng riêng của vật liệu dây ñai,
+
δ
bA = - diện tích mặt cắt ngang của ñai,
+
v
- vận tốc dây ñai, sm / .

- Từ phương trình cân bằng lực của phần tử ñai, ta có :

ϕ
ϕ
dF
d
FdFc
vv
≈






=
2
sin2
(4.9)

- Từ hai phương trình (4.8) và (4.9), suy ra :

2
vqF
mv
=

trong ñó:
m
q - khối lượng 1m dài của dây ñai,
mkg
/
.
NGUYỄN VĂN THẠNH BÀI GIẢNG CHI TIẾT MÁY

CHƯƠNG 4: BỘ TRUYỀN ðAI
16
- Lực căng phụ
v
F làm giảm tác ñộngc có ích của lực căng ban ñầu
0
F , tức là làm giảm
khả năng tải của bộ truyền ñai (sự ảnh hưởng này chỉ ñáng kể khi vận tốc làm việc của
ñai cao:
smv
/30
> ). Do ñó, công thức Ơ-le nếu kể thêm lực quán tính ly tâm có thể viết
như sau :
α
f

v
v
e
FF
FF
=
−
−
2
1
(4.10)
- Kết hợp các phương trình (4.3), (4.4), (4.10), ta có kết quả như sau:

( )
( )
( )
( )











+
−

=
+
−
=
+
−
+
=
v
f
t
v
f
f
t
v
f
f
t
F
e
FF
F
e
e
FF
F
e
e
F

F
1
1
1
1
1
2
2
1
0
α
α
α
α
α

- Trong trường hợp ñai thang, thay thế :






==
2
sin/'
γ
fff

NGUYỄN VĂN THẠNH BÀI GIẢNG CHI TIẾT MÁY


CHƯƠNG 4: BỘ TRUYỀN ðAI
17
4.3.2.2 LỰC TÁC ðỘNG LÊN TRỤC:

Hình 4.9 Lực tác ñộng lên trục của bộ truyền ñai
trong ñó:
+
r
F
- lực tác dụng lên trục,
+
θ
- góc hợp bởi ñường tâm trục và lực
r
F
.