Bài giảng Chi tiết máy 1A

- Lượng mòn, tốc độ mòn đều tăng rất nhanh - Không nên để CTM làm việc ở gia đoạn này. Nên thay thế CTM khi nó làm việc ở cuối giai đoạn mòn bình ổn. 60 Chương 2: CÁC CHỈ TIÊU CHỦ YẾU VỀ KHẢ NĂNG LÀM VIỆC CỦA CHI TIẾT MÁY −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− 2.3. Độ chịu mài mòn 2.3.4. Hạn chế mòn: - Mòn phụ thuộc chủ yếu: Áp suất (ƯSTX), vận tốc trượt, hệ số ma sát. Quan tâm các yếu tố này sẽ cải thiện tuổi bền mòn. - Đảm bảo chế độ bôi trơn (Giảm ma sát). - Chọn cặp vật liệu hợp lý (Hệ số ma sát) - Cải thiện chất lượng bề mặt (Giảm ma sát) 61 Chương 2: CÁC CHỈ TIÊU CHỦ YẾU VỀ KHẢ NĂNG LÀM VIỆC CỦA CHI TIẾT MÁY −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− 2.3. Độ chịu mài mòn 2.3.5. Tính toán độ bền mòn: - Tính thiết kế nhằm thỏa điều kiện ma sát ướt. - Chưa có phương pháp thỏa đáng, tính quy ước: - Tham khảo: Quan hệ giữa áp suất (ƯSTX) và quãng đường trượt: 62 Chương 2: CÁC CHỈ TIÊU CHỦ YẾU VỀ KHẢ NĂNG LÀM VIỆC CỦA CHI TIẾT MÁY 2.4. Độ chịu nhiệt 2.4.1. Khái niệm Là khả năng làm việc bình thường của CTM trong một phạm vi nhiệt độ nhất định. Nhiệt trong các máy công tác thường do ma sát sinh ra. 63 2.4.2. Tác hại của nhiệt Chương 2: CÁC CHỈ TIÊU CHỦ YẾU VỀ KHẢ NĂNG LÀM VIỆC CỦA CHI TIẾT MÁY −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− 2.4. Độ chịu nhiệt - Làm giảm cơ tính vật liệu -> Giảm khả năng chịu tải - Làm giảm độ nhớt chất bôi trơn -> Tăng mòn - Biến dạng nhiệt -> cong, vênh, kẹt, tập trung tải trọng 64 2.4.3. Tính khả năng chịu nhiệt Chương 2: CÁC CHỈ TIÊU CHỦ YẾU VỀ KHẢ NĂNG LÀM VIỆC CỦA CHI TIẾT MÁY −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− 2.4. Độ chịu nhiệt - Có thể kiểm tra khả năng làm việc về nhiệt hoặc thiết kế làm mát dựa vào phương trình cơ bản: ][ obq o bq tt ≤ - Nhiệt độ bình quân cho phép xác định bằng thực nghiệm 65 Chương 2: CÁC CHỈ TIÊU CHỦ YẾU VỀ KHẢ NĂNG LÀM VIỆC CỦA CHI TIẾT MÁY −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− 2.4. Độ chịu nhiệt - Nhiệt độ bình quân sinh ra do ma sát có thể tính dựa vào phương trình cân bằng nhiệt lượng: 1Ω=Ω - Nhiệt lượng sinh ra Ω: )/()1(3600 hKJPη−=Ω )/(860)1( 18,4 3600 hKcalPP =−=Ω⇔ η 66 Chương 2: CÁC CHỈ TIÊU CHỦ YẾU VỀ KHẢ NĂNG LÀM VIỆC CỦA CHI TIẾT MÁY −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− 2.4. Độ chịu nhiệt - Nhiệt lượng tản ra môi trường Ω1: )(1 o o o tt ttkA −=Ω to là nhiệt độ môi trường kt là hệ số tản nhiệt (7,5-15 Kcal/m2.h.độ) At là diện tích tản nhiệt (Txúc với môi trường), m2 - Vậy phương trình cân bằng nhiệt: )()1(860 oo o tt ttkAP −=−η 67 Chương 2: CÁC CHỈ TIÊU CHỦ YẾU VỀ KHẢ NĂNG LÀM VIỆC CỦA CHI TIẾT MÁY −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− 2.4. Độ chịu nhiệt - Nếu máy đã thiết kế, có thể tính nhiệt độ làm việc của các CTM bên trong: )()1(860 Ct kA Pt ooo tt o +−= η - Nếu đang thiết kế máy, có thể tính diện tích tản nhiệt cần thiết dựa vào điều kiện: rồi kiểm tra có nhỏ hơn trị số yêu cầu hay không? ][ obq o bq tt ≤ 68 Chương 2: CÁC CHỈ TIÊU CHỦ YẾU VỀ KHẢ NĂNG LÀM VIỆC CỦA CHI TIẾT MÁY −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− 2.4. Độ chịu nhiệt )()1(860 Ct kA Pt ooo tt o +−= η 2.4.4. Các biện pháp giảm nhiệt độ - Hiệu suất máy η? - Diện tích tản nhiệt At? - Hệ số tản nhiệt kt ? 69 Chương 2: CÁC CHỈ TIÊU CHỦ YẾU VỀ KHẢ NĂNG LÀM VIỆC CỦA CHI TIẾT MÁY 2.5. Độ chịu dao động 2.5.1. Khái niệm Là khả năng làm việc bình thường của CTM trong một điều kiện nhất định mà không bị dao động quá trị số cho phép. 70 Chương 2: CÁC CHỈ TIÊU CHỦ YẾU VỀ KHẢ NĂNG LÀM VIỆC CỦA CHI TIẾT MÁY −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− 2.5. Độ chịu dao động Nguyên nhân gây dao động - Máy có chuyển động gián đoạn - Máy hoặc tiết máy quay không cân bằng - Do các dao động lân cận truyền đến 71 Chương 2: CÁC CHỈ TIÊU CHỦ YẾU VỀ KHẢ NĂNG LÀM VIỆC CỦA CHI TIẾT MÁY −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− 2.5. Độ chịu dao động 2.5.2. Tác hại của dao động - Gây tải động phụ làm giảm bền - Gây rung động làm giảm độ chính xác - Gây ồn - Có thể phá hỏng máy nếu xảy ra cộng hưởng 72 Chương 2: CÁC CHỈ TIÊU CHỦ YẾU VỀ KHẢ NĂNG LÀM VIỆC CỦA CHI TIẾT MÁY −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− 2.5. Độ chịu dao động 2.5.3. Tính và hạn chế dao động - Chi tiết máy đủ khả năng chịu dao động nếu biên độ dao động của nó nhỏ hơn trị số cho phép. - Khi không tính được biên độ, tính tránh cộng hưởng bằng cách không cho tần số dao động cưỡng bức bằng số nguyên lần tần số dao động riêng. 73 Chương 2: CÁC CHỈ TIÊU CHỦ YẾU VỀ KHẢ NĂNG LÀM VIỆC CỦA CHI TIẾT MÁY −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− 2.5. Độ chịu dao động - Quan tâm hạn chế dao động bằng cách: + Tránh sử dụng vật quay không cân bằng. + Cách ly với các máy khác. + Thay đổi thông số động lực học để tránh cộng hưởng. + Sử dụng các biện pháp giảm chấn. 74 Chương 3: ĐỘ TIN CẬY, TÍNH CÔNG NGHỆ VÀ TÍNH KINH TẾ 3.1. Độ tin cậy 3.1.1. Khái niệm Độ tin cậy là mức độ duy trì các chỉ tiêu khả năng làm việc của máy, chi tiết máy trong suốt thời gian sử dụng theo quy định. Độ tin cậy được coi là cao nếu máy và chi tiết máy ít xảy ra hỏng hóc, tốn ít thời gian hiệu chỉnh sửa chữa. 75 Chương 3: ĐỘ TIN CẬY, TÍNH CÔNG NGHỆ VÀ TÍNH KINH TẾ 3.1. Độ tin cậy: 3.1.2. Các chỉ tiêu đánh giá độ tin cậy - Xác suất làm việc không hỏng hóc, R(t). R càng cao, độ tin cậy càng lớn. - Cường độ hỏng hóc, λ(t). Tại thời điểm λ thấp, độ tin cậy càng cao. - Tuổi thọ: Thời gian từ lúc bắt đầu làm việc đến khi hỏng, tH. tH càng cao, độ tin cậy càng cao. - Hệ số sử dụng: tỷ lệ giữa thời gian phục vụ với tổng thời gian làm việc + nghỉ để bảo dưỡng, KS . KS càng cao, độ tin cậy càng cao. 76 Chương 3: ĐỘ TIN CẬY, TÍNH CÔNG NGHỆ VÀ TÍNH KINH TẾ 3.1. Độ tin cậy: 3.1.3. Các biện pháp nâng cao độ tin cậy - Cố gắng sử dụng kết cấu đơn giản - Nâng cao độ chính xác tính toán - Chọn các phương pháp gia công tin cậy - Nâng cao độ chính xác kiểm tra - Tuân thủ quy trình sử dụng máy - Có thể tăng độ tin cậy tại khâu yếu bằng cách lắp song song các phần tử cùng chức năng 77 Chương 3: ĐỘ TIN CẬY, TÍNH CÔNG NGHỆ VÀ TÍNH KINH TẾ 3.2. Tính công nghệ và tính kinh tế 3.2.1. Khái niệm CTM có tính công nghệ và kinh tế cao nếu: - Thỏa mãn các yêu cầu về khả năng làm việc. - Chi phí chế tạo thấp, trong điều kiện hiện có. - Chi phí thấp cho vận hành sử dụng, bảo dưỡng. 78 Chương 3: ĐỘ TIN CẬY, TÍNH CÔNG NGHỆ VÀ TÍNH KINH TẾ 3.2. Tính công nghệ và kinh tế: 3.2.2. Các yêu cầu chính của tính công nghệ 79 Chương 4: CHỌN VẬT LIỆU CHO CHI TIẾT MÁY 4.1. Yêu cầu đối với vật liệu - Thỏa mãn các yêu cầu về khả năng làm việc của CTM. - Đảm bảo thỏa mãn yêu cầu về khối lượng và kích thước. - Có khả năng áp dụng các phương pháp gia công để tạo nên chi tiết. - Dễ cung ứng. 80 Chương 4: CHỌN VẬT LIỆU CHO CHI TIẾT MÁY 4.2. Nguyên tắc sử dụng vật liệu - Cố gắng giảm khối lượng/ thể tích vật liệu. - Nguyên tắc chất lượng cục bộ. - Nguyên tắc hạn chế chủng loại vật liệu. 81 Chương 4: CHỌN VẬT LIỆU CHO CHI TIẾT MÁY 4.3. Vật liệu thường dùng chế tạo các CTM 4.3.1. Kim loại và hợp kim đen - Độ bền, độ cứng cao - Rẻ tiền - Có khả năng nhiệt luyện, hóa nhiệt luyện - Khối lượng riêng lớn, dễ bị rỉ 82 Chương 4: CHỌN VẬT LIỆU CHO CHI TIẾT MÁY 4.3. Vật liệu thường dùng 4.3.2. Kim loại và hợp kim màu - Có khả năng chịu ô xi hóa, giảm ma sát - Đắt tiền, độ bền thấp 4.3.3. Gốm - Độ bền cao, có khả năng tự bôi trơn - Đắt tiền, khó chế tạo 4.3.4. Vật liệu phi kim loại - Nhẹ, dễ tạo hình, cách điện, cách nhiệt. - Dễ bị lão hóa, chịu nhiệt kém, dễ cháy. 83 Chương 5: TIÊU CHUẨN HÓA 5.1. Khái niệm Là sự quy định thành tiêu chuẩn, quy cách về hình dạng, kích thước, kiểu dáng, các thông số cơ bản cho các sản phẩm. 5.2. Ý nghĩa - Hạn chế chủng loại và kích thước sản phẩm, có thể sản xuất loạt, làm giảm giá thành. - Thuận tiện cho việc thay thế sửa chữa các chi tiết tiêu chuẩn. - Giảm thời gian nghiên cứu, thiết kế. 84 Chương 5: TIÊU CHUẨN HÓA 5.3. Những đối tượng được tiêu chuẩn hóa - Các thông số cơ bản: Dãy kích thước, tốc độ quay, độ côn, các ký hiệu bản vẽ - Đơn vị đo - Cấp chính xác, chất lượng bề mặt - Hình dáng, kích thước các CTM công dụng chung - Các thông số cấu tạo:Modun răng, kích thước ren 85 Chương 5: TIÊU CHUẨN HÓA 5.4. Các tiêu chuẩn hiện hành - Tiêu chuẩn quốc gia Việt nam: TCVN - Tiêu chuẩn ngành: TCN - Tiêu chuẩn vùng: TCV - Tiêu chuẩn quốc tế: ISO -Tiêu chuẩn гост (государственный стандарт) Hiện điều hành bởi Euro-Asian Council for Standardization, Metrology and Certification (EASC), được bảo trợ từ the Commonwealth of Independent States (CIS) = (Содружество Независимых ГосударствÆ SNG). 86 Phần 2: TRUYỀN ĐỘNG CƠ KHÍ 0.1. Sự cần thiết sử dụng Truyền động cơ khí (Mechanical Transmissions) Bài mở đầu: Những vấn đề chung về TĐCK 0.1.1. Khái niệm: - Truyền cơ năng từ động cơ đến các bộ phận - Biến đổi vận tốc/ lực/ momen hoặc dạng, quy luật chuyển động 87 Bài mở đầu: Những vấn đề chung về TĐCK 0.1.2. Nguyên nhân sử dụng TĐCK: - Tốc độ các bộ phận công tác có nhiều giá trị khác nhau Æ dùng động cơ tốc độ chuẩn + TĐCK rẻ, tiện hơn - Dùng TĐCK cho phép từ 1 động cơ có thể truyền đến nhiều bộ phận công tác khác nhau. - Dạng chuyển động của các bộ phận công tác thường đa dạng (quay đều, quay không đều, quay lắc, tịnh tiến khứ hồi), không có động cơ thỏa mãn – nếu có rất đắt. - Dùng TĐCK an toàn cho người vận hành hơn là nối trực tiếp động cơ với bộ phận công tác. 88 Bài mở đầu: Những vấn đề chung về TĐCK 0.1.3. Phân loại TĐCK: - Truyền động nhờ ma sát: Truyền động Đai, Truyền động bánh ma sát - Truyền động nhờ ăn khớp: Truyền động bánh răng, Truyền động bánh vít, Truyền động xích 89 Bài mở đầu: Những vấn đề chung về TĐCK 0.2. Các ký hiệu và thông số chính: - Công suất: P (KW) - Với mỗi cặp truyền động, ký hiệu nhỏ hơn dùng cho trục/bánh chủ động. Ví dụ P1, P2 - Tốc độ quay : n1, n2 (vòng/phút) - Tỷ số truyền : u=n1/n2 (dương, không xét chiều quay) - Hiệu suất : η= P2/P1 - Momen xoắn : Ti= 9,55.106 Pi /ni 90 Chương 1: TRUYỀN ĐỘNG BÁNH MA SÁT 1.1. Khái niệm chung . Truyền chuyển động quay nhờ lực ma sát sinh ra trên vùng tiếp xúc chung giữa các bánh ma sát. . Fms = N. f Æ Muốn có lực ma sát cần tạo lực ép. 1.1.1. Khái niệm 91 Chương 1: TRUYỀN ĐỘNG BÁNH MA SÁT 1.1.2. Phân loại 92 Chương 1: TRUYỀN ĐỘNG BÁNH MA SÁT 1.1.3. Ưu nhược điểm và phạm vi sử dụng 93 Chương 1: TRUYỀN ĐỘNG BÁNH MA SÁT 1.2. Cơ sở tính toán truyền động bánh ma sát - Sự trượt - Tỷ số truyền - Lực ép + Trượt hình học + Trượt đàn hồi + Trượt trơn + TST trong truyền động thường + TST trong Biến tốc ma sát 94 Chương 1: TRUYỀN ĐỘNG BÁNH MA SÁT 1.2.1. Sự trượt trong truyền động bánh ma sát -Hiện tượng: sự chênh lệch vận tốc vòng giữa các bánh ma sát. -Hậu quả: Gây mòn, xước, phát sinh nhiệt, giảm hiệu suất truyền dẫn. -Có 3 dạng trượt trong TĐBMS: Trượt hình học, trượt đàn hồi, trượt trơn. Trượt đàn hồi là bản chất của TĐMS, không thể khắc phục được. 95 a. Trượt hình học - Nguyên nhân: Do hình dáng hình học không hợp lý - Hiện tượng: Xảy ra dọc đường tiếp xúc chung - Ví dụ: Xét truyền động bánh ma sát đĩa - Mở rộng: Xét vài dạng truyền động khác - Khắc phục/ giảm trượt hình học + Ma sát đĩa: + Truyền chuyển động giữa các trục song song: + Truyền chuyển động giữa các trục cắt nhau Chương 1: TRUYỀN ĐỘNG BÁNH MA SÁT 1.2.1. Sự trượt trong truyền động bánh ma sát 96 Chương 1: TRUYỀN ĐỘNG BÁNH MA SÁT 1.2.1. Sự trượt trong truyền động bánh ma sát b. Trượt đàn hồi - Nguyên nhân: Do biến dạng đàn hồi không giống nhau theo phương tiếp tuyến giữa các phần tử 2 bánh ma sát trong vùng tiếp xúc chung. - Hiện tượng: Chênh lệch vận tốc tế vi giữa các điểm trong vùng tiếp xúc. - Vật liệu luôn có tính đàn hồi nên không thể khắc phục triệt để trượt đàn hồi. 97 Chương 1: TRUYỀN ĐỘNG BÁNH MA SÁT 1.2.1. Sự trượt trong truyền động bánh ma sát c. Trượt trơn - Nguyên nhân: quá tải. Lực vòng cần truyền lớn hơn lực ma sát có thể sinh ra. - Nguyên nhân: quá tải. Lực vòng cần truyền lớn hơn lực ma sát có thể sinh ra. - Khi Fms y Ft, trượt trơn từng phần. 98 Chương 1: TRUYỀN ĐỘNG BÁNH MA SÁT 1.2.2. Tỷ số truyền 1 2 2 1 d d n nu == )1( 1 1 2 2 1 11 22 ξ ξ −== =−⇒ d du n n nd nd - Không trượt (v1=v2): ? 2 1 21 =≠ n nvv- Có trượt 11 22 1 2 1 21 1 11 nd nd v v v vv v vt −=−=−==ξ 99 Chương 1: TRUYỀN ĐỘNG BÁNH MA SÁT 1.2.2. Tỷ số truyền - Áp dụng cho các biến tốc (di const)? + Biến tốc đĩa (Trực tiếp): d1 = const; d2 = [d2min Id2max] + Biến tốc gián tiếp: d1 = [d1minId1max] d2 = [d2min Id2max] 100 Chương 1: TRUYỀN ĐỘNG BÁNH MA SÁT 1.2.3. Lực ép: - Để tạo lực ma sát : Fms = f.Fn để truyền lực vòng - Điều kiện cần : Fms ≥ Ft f. Fn ≥ Ft f FF tn ≥ f FsF tn .= 101 Chương 1: TRUYỀN ĐỘNG BÁNH MA SÁT 1.3. Tính sức bền truyền động bánh ma sát 102 Chương 2: TRUYỀN ĐỘNG ĐAI 2.1. Khái niệm chung 2.1.1. Khái niệm - Truyền động nhờ ma sát giữa dây và bánh đai - Các trục quay có thể song song, cắt hoặc chéo nhau - Cấu tạo: Bánh đai, dây đai, có thể có bánh căng hoặc bánh dẫn hướng đai 103 Chương 2:TRUYỀN ĐỘNG ĐAI 2.1. Khái niệm chung 2.1.2. Phân loại: -Theo vị trí tương đối giữa các trục: Truyền động thường 104 Chương 2:TRUYỀN ĐỘNG ĐAI 2.1. Khái niệm chung Truyền động chéo 105 Chương 2:TRUYỀN ĐỘNG ĐAI 2.1. Khái niệm chung Truyền động nửa chéo 106 Chương 2:TRUYỀN ĐỘNG ĐAI 2.1. Khái niệm chung Đai dẹt -Theo tiết diện đai: Đai thang Đai tròn 107 Chương 2:TRUYỀN ĐỘNG ĐAI 2.1. Khái niệm chung Đai răngĐai lược 108 Chương 2: TRUYỀN ĐỘNG ĐAI 2.2. Kết cấu truyền động đai 2.2.1. Dây đai - Dây đai dẹt - Dây đai thang - Dây đai lược - Dây đai răng 2.2.2. Bánh đai 109 Chương 2: TRUYỀN ĐỘNG ĐAI 2.3. Cơ sở tính toán truyền động đai 2.3.1. Quan hệ hình học chính a. Đường kính b. Góc ôm c. Chiều dài đai d. Khoảng cách trục 110 Chương 2:TRUYỀN ĐỘNG ĐAI 2.3. Cơ sở tính toán truyền động đai 2.3.2. Lực tác dụng a. Lực căng trong dây đai 1 1 21 2 d TFF =− tF= - Từ điều kiện cân bằng bánh đai -Từ điều kiện biến dạng 2 nhánh như nhau: 021 2FFF =+ * Quan hệ lực căng: 111 Chương 2:TRUYỀN ĐỘNG ĐAI 2.3. Cơ sở tính toán truyền động đai 021 21 2FFF FFF t =+ =− tFFF += 01 22 + 201 tFFF += 2012 t t FFFFF −=−= => 112 Chương 2:TRUYỀN ĐỘNG ĐAI 2.3. Cơ sở tính toán truyền động đai * Công thức tính lực căng mỗi nhánh: vt vt FFF FFF +−λ= +−λ λ= 1 1 1 2 1 Fv là lực căng phụ trong đai, do ly tâm khi đai vòng qua bánh đai 113 Chương 2:TRUYỀN ĐỘNG ĐAI 2.3. Cơ sở tính toán truyền động đai * FV ? - Lực ly tâm xu hướng đẩy dây đai ra xa: α=α== dvq R vdRq R mvF mmlt .. )...( 222 - Lực căng do ly tâm lấy cân bằng: ltvv F dFdF =α≈α 2 2 2 sin2 2vqF mv = 114 Chương 2:TRUYỀN ĐỘNG ĐAI 2.3. Cơ sở tính toán truyền động đai 2vqF mv = - Lực căng phụ có trên mọi tiết diện đai (Do nó không phụ thuộc bán kính cong). - Mặc dù làm tăng lực căng trong dây đai, nó không làm tăng ma sát giữa dây và bánh đai mà trái lại. Ngoài ra, tăng lực căng gây nhanh dão dây đai hơn. 115 Chương 2:TRUYỀN ĐỘNG ĐAI 2.3. Cơ sở tính toán truyền động đai b. Lực tác dụng lên trục )180cos(2 cos2 1 0 21 2 2 2 1 21 2 2 2 1 α−++= β++= FFFFF FFFFF r r - Có thể tính gần đúng Fr khi đai không làm việc, theo F0: 2 sin2 10 α= FFr 116 Chương 2:TRUYỀN ĐỘNG ĐAI 2.3. Cơ sở tính toán truyền động đai 2.3.3. Ứng suất trong đai 117 Chương 2:TRUYỀN ĐỘNG ĐAI 2.3. Cơ sở tính toán truyền động đai 2.3.4. Khả năng kéo, đường cong trượt và hiệu suất ⎪⎪⎩ ⎪⎪⎨ ⎧ +−λ= +−λ λ= vt vt FFF FFF 1 1 1 2 1 * Khả năng kéo - Ta đã có: tFFF 1 1 21 −λ +λ≈+- Bỏ qua Fv: tFF 1 12 0 −λ +λ≈ 01 12 FFt +λ −λ=⇒ 02 FFt ψ=⇒ 118 Chương 2:TRUYỀN ĐỘNG ĐAI 2.3. Cơ sở tính toán truyền động đai 02 FFt ψ= - ψ càng lớn, Ft càng lớn? - ψ nên chọn bằng bao nhiêu? -Vẽ đồ thị hiệu suất, hệ số trượt như các hàm của ψ, GỌI LÀ Đường cong trượt và hiệu suất: -Thí nghiệm với các giá trị khác nhau của ψ (tỷ số Ft /(2F0)) 119 Chương 2:TRUYỀN ĐỘNG ĐAI 2.3. Cơ sở tính toán truyền động đai ) ψ0 gọi là hệ số kéo tới hạn ) ψ < ψ0: Trượt tăng chậm, bậc nhất với ψ ) ψ = ψ0: Lý tưởng ! $ Tính đai theo khả năng kéo để nhằm đạt được ψ nhỏ hơn, gần nhất với ψ0 / Tại sao phải (nên) dùng ψ mà không tính trực tiếp Ft theo F0 ??? 120 Chương 2: TRUYỀN ĐỘNG ĐAI 2.4. Tính toán truyền động đai 2.4.1. Chỉ tiêu tính - Tính đai theo khả năng kéo là chỉ tiêu chủ yếu. Mục đích để bộ truyền truyền được tải yêu cầu mà không trượt trơn. - Quan tâm đến độ bền mỏi bằng cách kiểm tra số vòng chạy của đai trong một giây. 121 Chương 2: TRUYỀN ĐỘNG ĐAI 2.4.2. Tính đai dẹt: 0 00 22 ψ≤σ σ==ψ tt F F ][.2 00 tt σ=σψ≤σ vbtt CCC ...][][ 0 ασ=σVới: vbt dtdtd t CCCbv PK b FK A FK ασ≤δ=δ==σ .][ 10. 0 3 1 vbt CCCv Pb ασδ ≥ .].[. 10. 0 3 1Chọn trước δ, có: 122 Chương 2: TRUYỀN ĐỘNG ĐAI 2.4.3. Tính đai thang: ][10. 1 3 1 1 t dtdtd t vzA PK zA FK A FK σ≤===σ d t d K PzvA K zP ][ 10 ][ 3 1 1 =⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ σ≤ lzu CCCCPP α= ].[][ 0Với: lzu d CCCCP PKz α ≥ ][ 0 1 123 124 Chương 3: TRUYỀN ĐỘNG BÁNH RĂNG 3.1. Khái niệm chung 3.1.1. Khái niệm Thực hiện việc truyền hoặc biến đổi chuyển động nhờ sự ăn khớp của các răng trên bánh răng hoặc trên thanh răng. 125 3.1.2. Phân loại truyền động bánh răng - Theo hình dáng bánh răng: Bánh răng trụ Bánh răng nón (côn) 126 - Theo tương quan giữa các trục: Các trục song song Các trục cắt nhau Các trục chéo nhau 127 - Theo tương quan đường răng với đường sinh: + Răng thẳng + Răng nghiêng + Răng chữ V + Răng cong (xoắn) 128 - Theo tính chất di động của tâm các bánh răng Bánh răng cố định (Hệ truyền động thường) Bánh răng vi sai (Hệ truyền động hành tinh) 129 - Theo vị trí phân bố răng + Bánh răng ăn khớp ngoài + Bánh răng ăn khớp trong - Theo biên dạng (Profile) răng + Răng thân khai + Răng Nô-vi-cốp, Xi-cờ-lô-it - Theo điều kiện làm việc của bộ truyền + Bộ truyền kín + Bộ truyền hở 130 Cắt răng bằng dao thanh răng Cắt răng bằng dao phay lăn 131 3.1.3. Ưu nhược điểm và phạm vi sử dụng 3.2. Đặc điểm ăn khớp của bộ truyền bánh răng và kết cấu bánh răng 132 3.2.1. Các thông số cơ bản a. Modun (m) và số răng (Z) ;π pm = ;11 mZd = ;22 mZd = ) Hai bánh răng chỉ có thể ăn khớp nếu có CÙNG MODUN và cùng GÓC ĂN KHỚP ) Để hạn chế số lượng dao, Modun được TIÊU CHUẨN HÓA. Ví dụ: 1; 1,25; (1,375); 1,5; (1,75); 2; (2,25); 2,5; 3; (3,5); 4; (4,5); 5 ) Modun của bánh răng được cắt ra chính là modun của dao. 133 b. Góc ăn khớp - Góc áp lực trên dao thanh răng, α. Thường là 20 độ. - Góc ăn khớp trên bánh răng αw, là góc giữa đường ăn khớp (tiếp tuyến chung của 2 vòng tròn lăn) và phương vận tốc vòng. -Với cặp bánh răng không dịch chỉnh, vòng tròn lăn trùng với vòng tròn chia: αw = α 134 c. Dịch chỉnh Với một bánh răng: -Dao lùi xa tâm phôi: Dịch chỉnh dương. - Dao vào gần tâm phôi: Dịch chỉnh âm 135 Với cặp bánh răng: - Cặp bánh răng không dịch chỉnh - Cặp bánh răng dịch chỉnh đều: x1 = - x2. Thường lấy x1 > 0. -Cặp bánh răng dịch chỉnh góc: x1 > 0; x2 > 0: aw > a; αw > α 136 3.2.2. Hệ số trùng khớp - Hệ số trùng khớp ngang (εα): Khả năng (xác suất) nhiều nhất/ ít nhất mấy đôi răng cùng ăn khớp. - Hệ số trùng khớp ngang εα tính bằng tỷ số giữa chiều dài đoạn ăn khớp thực với bước răng trên vòng cơ sở: εα= gα / pb - Hệ số trùng khớp ngang εα của bánh răng thẳng cần lớn hơn 1. 137 - Với bánh răng nghiêng, hệ số trùng khớp dọc quan trọng hơn: - Nếu εβ > 1, bộ truyền luôn có 2 đôi răng ăn khớp, mặc dù εα nhỏ hơn 1! 138 3.3. Cơ sở tính toán thiết kế 3.3.1. Tải trọng a. Lực tác dụng a1. Lực tác dụng trong bộ truyền BR trụ, răng thẳng 139 a1. Lực tác dụng trong bộ truyền BR trụ, răng thẳng - Trên mỗi bánh có 2 thành phần lực: + Lực vòng + Lực hướng tâm - Lực hướng tâm của bánh nào thì hướng vào tâm bánh đó. - Lực vòng: + Trên bánh chủ động NGƯỢC chiều quay + Trên bánh bị động CÙNG chiều quay 140 a2. Lực tác dụng trong bộ truyền BR trụ, răng nghiêng - Trên mỗi bánh có 3 thành phần lực: + Lực vòng + Lực hướng tâm + Lực dọc trục - Lực hướng tâm và lực vòng được xác định giống BRT răng thẳng. - Lực dọc trục luôn hướng vào bề mặt làm việc: + BMLV trên bánh chủ động ĐI TRƯỚC + BMLV trên bánh bị động ĐI SAU Fa1 Fa2 141 Công thức tính lực tác dụng Bánh răng trụ răng thẳng Bánh răng trụ răng nghiêng 142 a3. Lực tác dụng trong bộ truyền BR nón - Trên mỗi bánh có 3 thành phần lực: Lực vòng, Lực hướng tâm, Lực dọc trục. - Lực hướng tâm và lực vòng được xác định giống BRT răng thẳng. - Lực dọc trụ LUÔN HƯỚNG VỀ MẶT MÚT LỚN của bánh răng. 143 α δα δα cos sin.. cos.. 2 1 1 111 111 1 1 1 t n ta tr m t FF tgFF tgFF d TF = = = = 144 b. Tải trọng tính toán – Hệ số tải trọng - Tải trọng tính toán = Tải tương đương x Hệ số tải trọng - Hệ số tải trọng gồm 2 phần, phản ánh tập trung tải trọng và Tải trọng động -Sự tập trung tải trọng gồm: + Phân bố tải không đều giữa các răng + Phân bố tải không đều trên chiều dài răng -Hệ số tải trọng khi tính tiếp xúc và tính uốn là khác nhau: FvFFF HvHHH KKKK KKKK )..( )..( αβ αβ = = 145 3.3.2. Các dạng hỏng và chỉ tiêu tính toán - Gãy răng - Mòn răng - Tróc rỗ vì mỏi - Dính răng - Biến dạng dẻo bề mặt răng 146 - Tính theo sức bền tiếp xúc - Tính theo sức bền uốn - Kiểm tra quá tải + Bộ truyền kín, bôi trơn đủ: Thường tính theo SBTX, kiểm nghiệm theo sức bền uốn + Bộ truyền hở: Thường tính theo SB uốn, kiểm nghiệm theo sức bền tiếp xúc 147 3.3.3. Vật liệu và ứng suất cho phép 148 3.4. Tính sức bền truyền động bánh răng 3.4.1. Tính bánh răng trụ răng thẳng a. Tính theo sức bền tiếp xúc: ][ 2 H H MH qZ σρσ ≤= ZM là hệ số cơ tính vật liệu (1) 149 * Tính qH Hw t H H n HnHH l FK l FKqKq .cosα=== + Chiều dài tiếp xúc lH: 2 εZ bl wH = Zε là hệ số chiều dài tiếp xúc tổng 3 4 aZ εε −= ww t HH b ZFKq .cos . 2 α ε= 150 * Tính ρ 21 111 ρρρ ±= w wd αρ sin 2 1 1 = w w w w udd ααρ sin 2 sin 2 12 2 == 12 21 ρρ ρρρ ±= )1(2 sin sin)1(2 sin 1 1 22 1 ±=±= u ud du ud ww ww ww α α αρ 151 * Thay vào (1) ww t HH b ZFKq .cos . 2 α ε= )1(2 sin1 ±= u ud ww αρVới ][ sin )1(2 cos22 1 2 H wwww tH M H MH ud u b ZFKZqZ σααρσ ε ≤±== Và ][ cossin2 )1(2 1 2 H wwww tH MH ud u b ZFKZ σαασ ε ≤±= ][ 2sin 2)1( 1 H www tH MH bud FKuZZ σασ ε ≤ ±= 152 ][)1( 1 H ww tH HMH bud FKuZZZ σσ ε ≤±= ][2)1( 1 1 1 H www H HMH d T bud KuZZZ σσ ε ≤±= ][)1(2 1 1 H w H w HM H ub TKu d ZZZ σσ ε ≤±= ][ )1(2 1 1 H w HvH w HM H ub TKKu d ZZZ σσ βε ≤±= 153 * Công thức thiết kế: 1 2; 1 ±== u adab wwbaww ψVới: 21 2 ][ )1(2 2 )1( H wba HvH w HM au TKKu a uZZZ σψ βε ≤±⎥⎦ ⎤⎢⎣ ⎡ ± ( )31 2 4 )1(2 ][ )1( w ba HvH H HM a u TKKuuZZZ ≤±⎥⎦ ⎤⎢⎣ ⎡ ± ψσ βε 3 1 2 )1(5.0 ][ )1( ba HvH H HM w u TKKuuZZZa ψσ βε ±⎥⎦ ⎤⎢⎣ ⎡ ±≥ 154 ( ) 3 213 2 ][)1(5.0 Hba H HvHMw u TK uKZZZa σψ β ε ±≥ 3 1 2 )1(5.0 ][ )1( ba HvH H HM w u TKKuuZZZa ψσ βε ±⎥⎦ ⎤⎢⎣ ⎡ ±≥ 3 2 1 ][ )1( Hba H aw u TK uKa σψ β±≥ ( )3 25.0 HvHMa KZZZK ε=Với 155 b. Tính theo sức bền uốn: - Tính bền uốn tránh gãy răng. - Cách tính dựa theo công trình Lewis đưa ra 1892. - Coi răng như một dầm chịu uốn, lực đặt tại đỉnh răng. Tính như vậy sẽ thừa bền. 156 - Khi này có 2 đôi răng ăn khớp. Tính toán giả thiết chỉ có 1 đôi ăn khớp và chịu toàn bộ tải. - Lực tác dụng đặt ở đỉnh răng. Sai số điểm đặt lực khi tính được kể đến bằng hệ số Yε= 1/εα - Trượt lực về đặt tại trục đối xứng của răng. - Chiếu lên 2 phương: + Phương ngang: Fn.cosγ’ gây uốn răng. + Phương dọc: Fn.sinγ’ gây nén răng. 157 ( ) 2 'cos6 Sb hF w tn u γσ = Sb F w n n 'sin γσ = Sb F Sb hF w n w tn A 'sin'cos6 2 γγσ −= A σA Tính bền cho điểm có ứng suất kéo lớn nhất: 158 ]['sin'cos6 2 F w n w tn A Sb F Sb hF σγγσ ≤−= ; cos w tF n FKF α= ][ .. 'sin'cos..6 cos 22 Fwww tF A mgbmgb meFK σγγασ ≤⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ −= ;.meht = mgS .= ]['sin'cos.6 cos 2 Fww tF