Bài giảng Chi tiết máy - Chương 5: Bộ truyền xích - Nguyễn Văn Thạnh

NGUYỄN VĂN THẠNH BÀI GIẢNG CHI TIẾT MÁY CHƯƠNG 5: BỘ TRUYỀN XÍCH 1 Chương 5 BỘ TRUYỀN XÍCH 5.1 KHÁI NIỆM CHUNG 5.1.1 Cơng dụng: Hình 5.1 Sơ đồ bộ truyền xích NGUYỄN VĂN THẠNH BÀI GIẢNG CHI TIẾT MÁY CHƯƠNG 5: BỘ TRUYỀN XÍCH 2 - Dùng để truyền chuyển động và cơng suất giữa hai trục khá xa nhau. - Làm việc theo nguyên lý ăn khớp. - Phạm vi sử dụng (so sánh giữa xích và đai): + ðai thích hợp làm việc ở vận tốc lớn (tải trọng bé). + Xích thích hợp làm việc ở vận tốc bé (tải trọng lớn). Ví dụ: Hình 5.2 Sơ đồ hợp lý của hệ thống truyền động NGUYỄN VĂN THẠNH BÀI GIẢNG CHI TIẾT MÁY CHƯƠNG 5: BỘ TRUYỀN XÍCH 3 5.1.2 Phân lọai: - Xích truyền động : + Xích ống, + Xích con lăn ( được sử dụng phổ biến), + Xích răng (được sử dụng khi cĩ yêu cầu truyền động chính xác cao). 5.1.3 Ưu và nhược điểm: - Ưu điểm: + Khơng cĩ hiện tượng trượt nên tỉ số truyền cố định ( CONSTuTB = ), + Kích thước nhỏ, gọn, + Khả năng tải lớn, + Lực tác động lên trục bé. - Nhược điểm: + Tỉ số truyền tức thời khơng ổn định, + Chăm sĩc và bảo dưỡng phức tạp, + Giá thành cao. NGUYỄN VĂN THẠNH BÀI GIẢNG CHI TIẾT MÁY CHƯƠNG 5: BỘ TRUYỀN XÍCH 4 5.2 Kết cấu xích ống con lăn: - Má ngịai lắp chặt với chốt, - Má trong lắp chặt với ống lĩt (bản lề), - Ống lĩt lắp lỏng với chốt xích (chống mài mịn), - Con lăn lắp lỏng với ống lĩt (chống sự va đập). - Vật liệu của ống lĩt và con lăn khác nhau. 5.3 Thơng số hình học: - Bước xích: cp - là khoảng cách giữa hai chốt xích (cĩ giá trị tiêu chuẩn , xem bảng 5.4 trang 181 [I]), + Ví dụ: bước xích xe gắn máy là mminchpc 7,122/1 == - ðường kích chốt xích: 0d , - Chiều dài ống lĩt: 0b (cĩ giá trị tiêu chuẩn , xem bảng 5.1 trang 168 [I]), - Số răng đĩa xích: z (đếm được), - Khoảng cách trục: a (tương tự như khoảng cách trục trong bộ truyền đai), - Chiều dài dây xích: L , - Số mắc xích: X . NGUYỄN VĂN THẠNH BÀI GIẢNG CHI TIẾT MÁY CHƯƠNG 5: BỘ TRUYỀN XÍCH 5 Hình 5.3 Thơng số hình học bộ truyền xích - Cơng thức tính đường kính vịng chia đĩa xích: + Ta cĩ:       = z p d c π sin hoặc       = z p d c 0180 sin NGUYỄN VĂN THẠNH BÀI GIẢNG CHI TIẾT MÁY CHƯƠNG 5: BỘ TRUYỀN XÍCH 6 + Người ta sử dụng cơng thức gần đúng sau: 1 2 2 1 z z n n u zp d c == ≈ π - Cơng thức tính số mắc xích X : + Ta cĩ: XpL c= ( ) ( ) cc p a dddd a p L X 42 2 2 1221 −+ + + ==⇒ π a pzzzz p a X c c 2 1221 22 2       − + + +=⇒ π + Sau khi tính xong phải làm trịn X thành số nguyên gần nhất. - Cơng thức tính khoảng cách trục a :               − −      + −+      + −= 2 12 2 2121 2 8 22 25.0 π zzzz X zz Xpa c NGUYỄN VĂN THẠNH BÀI GIẢNG CHI TIẾT MÁY CHƯƠNG 5: BỘ TRUYỀN XÍCH 7 5.4 ðộng lực học bộ truyền xích: 5.4.1 Vận tốc và tỉ số truyền trung bình: - Vận tốc trung bình: 4 11 1 10.6 nd v π = 4 22 2 4 11 1 10.6 10.6 nzp v nzp v c c =⇒ =⇒ trong đĩ: + 1v : vận tốc dài trên bánh 1, ( )sm / ; + 2v : vận tốc dài trên bánh 2, ( )sm / ; + cp : bước xích, ( )mm ; + z : số răng đĩa xích; ( )cбi + n : số vịng quay của đĩa xích, ( )phъtvтng/ - Do bộ truyền xích làm việc theo nguyên lý ăn khớp nên khơng cĩ sự trượt xảy ra. Suy ra: const z z n n u nznz vv ===⇔ =⇔ = 1 2 2 1 2211 21 trong đĩ u là tỉ số truyền trung bình. NGUYỄN VĂN THẠNH BÀI GIẢNG CHI TIẾT MÁY CHƯƠNG 5: BỘ TRUYỀN XÍCH 8 5.4.2 Vận tốc và tỉ số truyền tức thời: Hình 5.4 vận tốc dài của đĩa xích và dây xích trên bánh dẫn trong đĩ: + ω : vận tốc gĩc tức thời; + 1v : vận tốc dài của đĩa xích; + xv : vận tốc dài của dây xích. Ta cĩ: ,cos1 βvvx = với 11 zz π β π +≤≤− NGUYỄN VĂN THẠNH BÀI GIẢNG CHI TIẾT MÁY CHƯƠNG 5: BỘ TRUYỀN XÍCH 9 - Tương tự, trên bánh 2, ta cũng cĩ: Hình 5.5 Vận tốc dài của đĩa xích và dây xích trên bánh bị dẫn ,cos1 γvvx = với 22 zz π γ π +≤≤− - Suy ra, vận tốc tức thời trên bánh 2 là: ( )constvv tt ≠= γ α cos cos 12 NGUYỄN VĂN THẠNH BÀI GIẢNG CHI TIẾT MÁY CHƯƠNG 5: BỘ TRUYỀN XÍCH 10 chỉ khi: γβ ==    = = :2 21 doconstvthм pmL zz tt c (với m là một số nguyên). - Tỉ số truyền tức thời ttu : ( ) ( )const z z u const d d u dd d Rv d Rv tt tt ≠== ≠== =⇒ == == γ β ω ω γ β ω ω γ β ωω ω ω cos cos cos cos cos cos 2 2 1 2 2 1 1 2 2 1 1122 2 222 1 111 - Kết luận: ðối với những thiết bị khơng yêu cầu độ chính xác truyền động cao (khơng yêu cầu tỉ số truyền u chính xác), thì cĩ thể sử dụng bộ truyền xích. 5.5 ðộng lực học bộ truyền xích: Xem sách NGUYỄN VĂN THẠNH BÀI GIẢNG CHI TIẾT MÁY CHƯƠNG 5: BỘ TRUYỀN XÍCH 11 5.6 Tính tĩan truyền động xích: 5.6.1 Dạng hỏng và chỉ tiêu tính: 5.6.1.1 Dạng hỏng: - Mịn bản lề: làm tăng bước xích: ccc ppp ∆+→ , dẫn đến hiện tượng tuột xích. - Rỗ bề mặt, vỡ con lăn: do vận tốc làm việc lớn. 5.6.1.2 Chỉ tiêu tính: - Tính theo áp suất cho phép (để tránh làm mịn bản lề): Hình 5.6 Áp suất sinh ra trên bề mặt chốt ðiều kiện bền: [ ]pp ≤ trong đĩ: p là áp suất sinh ra trên bề mặt giữa chốt và bản lề. - Tính theo khả năng va đập (tránh vỡ con lăn): ðiều kiện bền: [ ]GG ≤ trong đĩ: + G : động năng sinh ra, NGUYỄN VĂN THẠNH BÀI GIẢNG CHI TIẾT MÁY CHƯƠNG 5: BỘ TRUYỀN XÍCH 12 + [ ]G : động năng va đập cho phép. ðể tính tốn đơn giản hơn, người ta dung cơng thức: [ ]ii ≤ trong đĩ: + i : số lần va đập trong 1 giây của 1 má xích, + [ ]i : số lần va đập cho phép trong 1 giây của 1 má xích, tra bảng 5.6 trang 182. 5.6.2 Tính xích ống con lăn theo áp suất cho phép: Hình 5.7 Áp suất sinh ra tren bề mặt giữa chốt và bản lề NGUYỄN VĂN THẠNH BÀI GIẢNG CHI TIẾT MÁY CHƯƠNG 5: BỘ TRUYỀN XÍCH 13 Ta cĩ: 00bd F A F p tt == + p : áp suất sinh ra trên bề mặt tiếp xúc của hai hình trụ cĩ đường kính gần băng nhau , Mpa . + A : diện tích bản lề xích 1 dãy, 2mm + 0d : đường kính chốt, mm + 0b : chiều dài chốt, mm + tF : lực vịng cĩ ích, N . - ðiều kiện bền: [ ]pp ≤ trong đĩ: [ ]p là áp suất cho phép sinh ra trên bề mặt giữa chốt và bản lề, [ ]p p F A F bd F p c ttt ≤=== 2 00 28,0 trong đĩ: cp là bước xích. NGUYỄN VĂN THẠNH BÀI GIẢNG CHI TIẾT MÁY CHƯƠNG 5: BỘ TRUYỀN XÍCH 14 - Do cĩ sự khác nhau về điều kiện thiết kế và thí nghiệm nên người ta đưa vào các hệ số điều chỉnh: [ ] [ ] xKK p pp 0=≤ trong đĩ: + [ ]0p : áp suất cho phép của vật liệu chế tạo ống lĩt, tra bảng 5.3 trang 180, + xK : hệ số xét đến số dãy xích x (nếu 4,3,2,1=x thì xK tương ứng bằng 3;5,2;7,1;1=xK ), + K : hệ số điều kiện sử dụng xích, bdclvar KKKKKKK 0= trong đĩ: + rK : hệ số hiệu chỉnh xét đến chế độ tải trọng (tĩnh, thay đổi hay va đập), + 0K : hệ số hiệu chỉnh xét đến cách bố trí bộ truyền xích (nằm ngang, thẳng đứng hay xiên gĩc), + aK : hệ số hiệu chỉnh xét đến chiều dài khoảng cách trục, + lvK : hệ số hiệu chỉnh xét đến số ca làm việc (1, 2 hay 3 ca), + dcK : hệ số hiệu chỉnh xét đến khả năng điều chỉnh khỏang cách trục (cĩ khả năng điều chỉnh hay khơng cĩ khả năng điều chỉnh được), + bK : hệ số hiệu chỉnh xét đến chế độ bơi trơn (gián đọan, nhỏ giọt, ngâm dầu). NGUYỄN VĂN THẠNH BÀI GIẢNG CHI TIẾT MÁY CHƯƠNG 5: BỘ TRUYỀN XÍCH 15 - Xác định bước xích cp : [ ] 1 1 1 1 11 1 1 0 2 222 :1 28,0 zp T d T F zpd d FT bбnhtrкnXйt K K p p F p c t c t x c t π π ==⇒     = = == + Cách 1: tính theo mơ men xoắn: [ ]        = ≥ 1 16 1 3 01 1 10.55,9 ,82,2 n P T pKz TK p x c trong đĩ: • 1T : mơ men xoắn trên trục dẫn bộ truyền xích, N.mm; • 1n : số vịng quay trên trục dẫn bộ truyền xích, vịng/phút; • 1P : cơng suất trên trục dẫn bộ truyền xích, Kw. NGUYỄN VĂN THẠNH BÀI GIẢNG CHI TIẾT MÁY CHƯƠNG 5: BỘ TRUYỀN XÍCH 16 + Cách 2: tính theo cơng suất: [ ] 3 101 1600 npKz PK p x c ≥ Sau khi tính tĩan, chọn bước xích cp tiêu chuẩn gần nhất thỏa các điều kiện trên. - Xác định bước xích cp bằng các tra bảng: Ta cĩ: [ ] [ ] 4 1101 11 4 11 1 0 10.61000100010.6 nzppA K KvF zpd nd v K K p A F cxt c x t ≤⇒          = = ≤ π π (5.1) Từ (5.1)⇒ [ ] 4 01010 01 1 01 11 1 10.610001000 nzppA n n z z K KvF P cxt ≤= trong đĩ: + 1z : số răng đĩa xích dẫn của bộ truyền thiết kế; + 1n : số vịng quay đĩa xích dẫn của bộ truyền thiết kế; + 01z : số răng đĩa xích dẫn của bộ truyền thí nghiệm, 2501 =z ; + 01n : số vịng quay đĩa xích dẫn của bộ truyền thí nghiệm. NGUYỄN VĂN THẠNH BÀI GIẢNG CHI TIẾT MÁY CHƯƠNG 5: BỘ TRUYỀN XÍCH 17 - ðặt : + 1 01 z z K z = : hệ số số răng đãi dẫn, + 01 1 n n K n = : hệ số số vịng quay trục dẫn, + [ ]00 pAFt = : lực vịng trên bộ truyền thí nghiệm, + 0110 nzpc : vận tốc của bộ truyền thí nghiệm + [ ] [ ] 4 01010 0 10.61000 nzppA P c= : cơng suất của bộ truyền thí nghiệm,(giá trị này tra bảng 5.4 trang 181). - Từ các ơng thức trên, suy ra: [ ] [ ]01 01 P K KKK P P KKK K P x nz nz x ≤⇒ ≤ - ðặt : x nz t K KKK PP 1= là cơng suất tính tĩan. - Tính ra giá trị tP , tra bảng 5.4 theo điều kiện : [ ]0PPt ≤ để đảm bảo cho bộ truyền xích đủ bền. NGUYỄN VĂN THẠNH BÀI GIẢNG CHI TIẾT MÁY CHƯƠNG 5: BỘ TRUYỀN XÍCH 18 5.6.3 Kiểm tra số lần va đập trong 1 giây: Hình 5.8 Số lần va đập của mắc xích - Ta thấy: sau 1 vịng chạy của dây xích, mỗi mắc xích vào khớp 2 lần như va đập đến 4 lần (mắc trước va đập truyền cho mắc sau cụng được coi là 1 lần va đập). NGUYỄN VĂN THẠNH BÀI GIẢNG CHI TIẾT MÁY CHƯƠNG 5: BỘ TRUYỀN XÍCH 19 - Vì vậy,số lần va đập trong 1 giây được tính như sau: X nz i Xp nzp i L v i c c 15 1000 1000.60 4 4 =⇔ =⇒ = trong đĩ: + i : số lần va đập trong 1 giây, + v : vận tốc dài của dây xích, + L :chiều dài dây xích, + X : số mắc xích, + cp : bước xích. - Tính và tra bảng thỏa điều kiện: [ ]ii ≤ trong đĩ: [ ]i là số lần va đập cho phép trong 1 giây, tra bảng 5.6 trang 182. 5.7 Trình tự thiết kế bộ truyền xích: xem sách NGUYỄN VĂN THẠNH BÀI GIẢNG CHI TIẾT MÁY CHƯƠNG 5: BỘ TRUYỀN XÍCH 20 HẾT CHƯƠNG 5