Bài giảng chi tiết máy chương 2 các chỉ tiêu tính toán chi tiết máy

Bài giảng CHI TIẾT MÁY

Chương 2: Bộ truyền đai

Chương 2

BỘ TRUYỀN ĐAI
2.1. KHÁI NIỆM CHUNG
2.1.1. Nguyên lý làm việc
2

3
1

n2
n1

d1 O1

d2

O2

Hình 2.1. Sơ đồ bộ truyền đai
Bộ truyền đai làm việc theo nguyên lý ma sát. Bộ truyền đai bao gồm bánh dẫn 1, bánh bò
dẫn 2 được lắp trên hai trục và dây đai 3 bao quanh hai bánh đai. Nhờ ma sát giữa dây đai và
các bánh đai nên khi bánh dẫn quay sẽ truyền chuyển động và cơ năng sang bánh bò dẫn.
2.1.2. Phân loại
- Theo hình dạng tiết diện ngang: đai dẹt, đai hình thang, đai hình lược và đai tròn. Ngoài ra,
còn có đai răng truyền lực nhờ vào sự ăn khớp giữa các răng trên đai và bánh đai.

Hình 2.2. Các loại đai:
a) Đai dẹt.

b) Đai thang.

c) Đai hình lược.

d). Đai tròn.

- Theo kiểu truyền động:
 Bộ truyền đai thang, đai hình lược: truyền động giữa các trục song song cùng chiều.
 Bộ truyền đai dẹt và đai tròn có thể truyền động:
+ giữa các trục song song cùng chiều (hình 2.3a).
+ giữa các trục song song ngược chiều (hình 2.3b).
+ giữa các trục chéo nhau (hình 2.3c).
Bm. Thiết kế máy

-12-

TS. Bùi Trọng Hiếu


Bài giảng CHI TIẾT MÁY

Chương 2: Bộ truyền đai

Hình 2.3. Các kiểu truyền động của đai dẹt và đai tròn
2.1.3. Ưu, nhược điểm và phạm vi sử dụng
a. Ưu điểm:
- Có thể truyền động giữa các trục xa nhau (>15m).

- Làm việc êm, không ồn nhờ vào độ dẻo của đai, do đó có thể truyền chuyển động với vận
tốc lớn.
- Tránh cho các cơ cấu không có sự dao động lớn sinh ra do tải trọng thay đổi nhờ vào tính
chất đàn hồi của đai.
- Giữ an toàn cho động cơ và các chi tiết máy khác khi bò quá tải nhờ vào sự trượt trơn của
đai trên bánh đai.
- Kết cấu và vận hành đơn giản do không cần bôi trơn. Giá thành rẻ.
b. Nhược điểm:
- Kích thước bộ truyền lớn (kích thước lớn hơn khoảng 5 lần so với kích thước bộ truyền
bánh răng khi truyền cùng công suất).
- Tỉ số truyền không ổn đònh do có hiện tượng trượt đàn hồi của đai trên bánh đai.
- Lực tác dụng lên trục và ổ lớn (lớn hơn 2÷3 lần so với bộ truyền bánh răng) do phải căng
đai với lực căng ban đầu F0 .
- Tuổi thọ thấp khi làm việc với vận tốc cao (từ 1000 ÷ 5000 giờ).
c. Phạm vi sử dụng:
- Bộ truyền đai thường được dùng để truyền công suất không quá 50KW với khoảng cách
giữa hai trục tương đối xa. Bộ truyền đai thường được bố trí ở cấp tốc độ nhanh, bánh
dẫn lắp vào trục động cơ.
- Tỉ số truyền: đai dẹt u<5 (khi có bộ căng đai thì u<10 ); đai thang u<10; đai hình lược
u<15; đai răng u<30.
- Bộ truyền đai thang được sử dụng rộng rãi nhất. Đai dẹt ngày càng ít sử dụng. Đai tròn
được sử dụng trong các bộ truyền có công suất thấp. Đai răng và đai hình lược ngày
càng được sử dụng nhiều.
Bm. Thiết kế máy

-13-

TS. Bùi Trọng Hiếu

Bài giảng CHI TIẾT MÁY

Chương 2: Bộ truyền đai

2.1.4. Các phương pháp căng đai
2

1

3

a)

b)
Hình 2.4. Các phương pháp căng đai

Để điều chỉnh lực căng ban đầu F0 , ta có thể dùng các phương pháp căng đai sau:
- Đònh kỳ điều chỉnh lực căng: Bánh đai được lắp trên trục động cơ điện, lực căng được điều
chỉnh đònh kỳ băng cách dùng vít đẩy động cơ điện di trượt trên rãnh (hình 2.4a).
- Tự động điều chỉnh lực căng: Lực căng được giữ không đổi nhờ khối lượng của động cơ
điện đặt trên tấm lắc (hình 2.4b).
- Điều chỉnh lực căng theo tải trọng: Lực căng tự động thay đổi theo sự thay đổi của tải trọng.
2.2. VẬT LIỆU ĐAI - KẾT CẤU BÁNH ĐAI

(Sinh viên tự đọc trong tài liệu [1])

2.2.1. Vật liệu đai
Vật liệu làm đai phải thỏa mãn: độ bền mỏi, độ bền mòn, hệ số ma sát tương đối lớn và có
tính đàn hồi cao.
a. Đai dẹt

Bao gồm các loại đai sau: đai da, đai vải cao su, đai sợi bông, đai sợi len, đai làm bằng vật
liệu tổng hợp.
* Đai da:
+ Có khả năng tải cao, bền và chòu va đập.
+ Giá thành cao, không chòu ẩm.
+ Vận tốc làm việc < 40÷45 m/s.
* Đai vải cao su: gồm nhiều lớp vải liên kết lại với nhau nhờ cao su được sulfua hoá.
+ Độ bền cao, đàn hồi tốt.
+ Ít chòu ảnh hưởng của thay đổi nhiệt độ, chòu ẩm.
+ Sử dụng rộng rãi.
* Đai sợi bông:
+ Khối lượng nhỏ, giá thành rẻ.
+ Làm việc với vận tốc cao, bánh đai có đường kính nhỏ.
+ Công suất nhỏ, không làm việc trong môi trường ẩm ướt.

Bm. Thiết kế máy

-14-

TS. Bùi Trọng Hiếu


Bài giảng CHI TIẾT MÁY

Chương 2: Bộ truyền đai

* Đai sợi len: chế tạo từ sợi len, được tẩm oxit chì và dầu gai.
+ Tính đàn hồi cao, làm việc được với tải trọng không ổn đònh và va đập.
+ Không bò ảnh hưởng bởi nhiệt độ, độ ẩm, axít…
+ Khả năng tải kém, giá thành cao.

- Trừ một số loại đai bằng vật liệu tổng hợp chế tạo thành vòng kín, các loại đai còn lại cần
phải nối đai theo chiều dài.
b. Đai hình thang
- Cho phép tăng khả năng tải của bộ truyền nhờ tăng hệ số ma sát giữa đai và bánh đai. Điều
này có thể chứng minh như sau:
Xét phần tử đai dl chòu tác dụng của lực dR . Lực ma sát dFs sinh ra theo hướng lực vòng

Ft như sau:
dFs  f . dFn 

f . dR
sin

với f ' 

f
sin





 f '. dR

(2.1)

2

là hệ số ma sát thay thế và  là góc chêm đai có giá trò tiêu chuẩn 400.

2
Suy ra: f ' 3 f  tăng lên 3 lần so với bộ truyền đai dẹt.

Hình 2.5. Khe hở giữa dây đai và đáy rãnh bánh đai
- Bề mặt làm việc của đai hình thang là hai mặt bên, giữa đáy đai và bánh đai có khe hở. Dây
đai không nằm ngoài bánh đai để tránh hư hỏng do cạnh bánh đai.
- Đai thang gồm: đai sợi xếp, đai sợi bện. Đai được chế tạo thành vòng kín và được tiêu chuẩn
hoá kích thước cũng như chiều dài đai.
2.2.2. Kết cấu bánh đai
- Kết cấu bánh đai phụ thuộc vào loại đai, khả năng công nghệ và qui mô sản xuất:
+ Đường kính <100mm: đúc.
+ Đường kính lớn: bánh đai khoét lõm, có lỗ hoặc nan hoa để giảm khối lượng.
- Kết cấu vành đai thang có kích thước tương ứng với tiết diện đai. Góc chêm bánh và đai hình
răng lược = 400, góc chêm bánh đai thang giảm theo chiều tăng tải trọng (400, 380, 360, 340).
Bm. Thiết kế máy

-15-

TS. Bùi Trọng Hiếu


Bài giảng CHI TIẾT MÁY

Chương 2: Bộ truyền đai

- Kết cấu bánh đai dẹt: trụ, tang trống, côn. Thông thường, bánh đai dẫn mặt trụ và bánh đai
bò dẫn tang trống. Nếu vận tốc lớn (> 40m/s) thì khoét rãnh để thoát không khí.
- Bánh đai tròn được khoét rãnh nửa đường tròn có bán kính bằng bán kính dây đai.
2.3. THÔNG SỐ HÌNH HỌC BỘ TRUYỀN ĐAI
 2

C
 2

d1

1

 2

O1

2

O2

d 2  d1

d2

D

A
B

a

Hình 2.5. Các thông số hình học bộ truyền đai
- Các thông số hình học chủ yếu:
: khoảng cách trục (mm),

a
1 ,  2 : góc ôm bánh đai nhỏ và bánh đai lớn (rad).
- Ta có:

1    2.
và
Vì

sin


2





 

2

(2.2)

d 2  d1
2a



 d d
bé, nên

 sin  2 1 .
2
2
2a
2

(2.3)
(thường   300 )

Do đó, góc ôm của các bánh đai được tính theo công thức:

1   

d 2  d1
a

(rad)

(2.4)

2   

d 2  d1
a

(rad)

(2.5)

Hay:

1  1800  57.

d 2  d1
a

(độ)

(2.6)

d 2  d1
a

(độ)

(2.7)

 2  1800  57.

Bm. Thiết kế máy

-16-

TS. Bùi Trọng Hiếu


Bài giảng CHI TIẾT MÁY

Chương 2: Bộ truyền đai

- Chiều dài đai L (mm) được xác đònh như sau:

L  AB  BC  CD  DA


 
 

2
Vì cos  1   
2!
2


2



d1
d
 1  2   2
2
2

(2.9)

2

   1

L  2a 



L  2a. cos

(2.8)

L  2a 

(d 2  d1 ) 2
(bỏ qua lượng vô cùng bé bậc cao), nên:
8a2

(d 2  d1 ) 2 d1 
d d  d 
d d 
   2 1   2   2 1 
4a
2
2  2
2 


2

d2  d1   (d2  d1 )

(2.10)

2

(2.11)

4a

Đối với đai dẹt thì L không cần chọn theo tiêu chuẩn. Đối với đai thang thì L phải chọn lại
theo tiêu chuẩn ( Ltc  Ltinh ) , sau đó tính lại khoảng cách trục a theo chiều dài tiêu chuẩn:
4aL  8a 2  2 d 2  d1  a  (d 2  d1 )2

(2.12)



8a 2  4L  2 d2  d1 a  (d2  d1 )2  0

(2.13)






 (d  d ) 
2a   L  d 2  d1  a   2 1   0
2
2






(2.14)



2a 2  k a  2  0

(2.15)

2

trong đó: k  L 


2

2

d 2  d1 

và

 (d  d ) 
2   2 1 
2



2

Nghiệm của (2.15) chính là khoảng cách trục a:

a

Bm. Thiết kế máy

k  k 2  82
4

-17-

(2.16)

TS. Bùi Trọng Hiếu


Bài giảng CHI TIẾT MÁY

Chương 2: Bộ truyền đai

2.4. VẬN TỐC VÀ TỈ SỐ TRUYỀN
2.4.1. Vận tốc


v1


vd
n2

n1

d1 O1

d2

O2


v2

Hình 2.6. Vận tốc bộ truyền đai
- Vận tốc vòng trên các bánh đai (m/s):
+ Trên bánh dẫn:

v1 

+ Trên bánh bò dẫn:

v2 

d1n1

(2.17)

60000

d 2 n2

(2.18)

60000

trong đó, d1 , d 2 : đường kính bánh dẫn và bánh bò dẫn, mm

n1 , n2 : số vòng quay bánh dẫn và bánh bò dẫn, vòng/phút.
- Vận tốc tốt nhất nằm trong khoảng 20÷25 m/s. Nếu vận tốc >30m/s sẽ xảy ra hiện tượng dao
động xoắn, tăng lực ly tâm, nóng dây đai, giảm tuổi thọ và hiệu suất của bộ truyền. Nếu vận
tốc < 5m/s thì không nên sử dụng bộ truyền đai.
2.4.2. Tỉ số truyền
a. Nếu đai không trượt (trường hợp lý tưởng)


Nếu đai không trượt thì vận tốc của một điểm thuộc bánh đai v1 sẽ bằng vận tốc của điểm

thuộc dây đai vd , tức là:
v1  vd
v2  vd



v1  v2

 d1n1  d 2 n2

Do đó, tỉ số truyền là:

u

n1 d 2

n2 d1

(2.19)

b. Nếu đai bò trượt (trường hợp thực tế)
Nếu đai bò trượt thì:

Bm. Thiết kế máy

-18-

TS. Bùi Trọng Hiếu


Bài giảng CHI TIẾT MÁY

Chương 2: Bộ truyền đai

v1  vd
vd  v2



v1  v2

 v2  (1   )v1
 d 2 n2  (1   )d1n1
với   (0,01  0,02) là hệ số trượt.

Do đó, tỉ số truyền là:
u

n1
d2

n2 (1   )d1

(2.20)

2.5. LỰC TÁC DỤNG LÊN BỘ TRUYỀN ĐAI
2.5.1. Lực tác dụng lên dây đai


F2


F0

T1
O2

O1

O2

O1



F1


F0

a) T1  0

b) T1  0

Hình 2.7. Lực tác dụng lên bộ truyền đai
- Khi căng đai, trên hai nhánh dây đai xuất hiện lực căng ban đầu F0 :
F0   0  A

(2.21)

trong đó, A là tiết diện dây đai và  0 là ứng suất căng ban đầu,  0  1,8 MPa đối với đai
dẹt,  0  1,5 MPa đối với đai thang.
- Khi bộ truyền đai làm việc (khi tác động moment xoắn T1 lên bánh 1):
 Trên nhánh căng :

F0

F1 : lực trên nhánh căng.

 Trên nhánh chùng:

F0

F2 : lực trên nhánh chùng.

Ngoài ra, trên dây đai còn có lực quán tính ly tâm Fv (khi v<30m/s thì xem Fv  0 ). Lực
này làm giảm đi tác dụng có ích của lực căng ban đầu, tức là làm giảm lực ma sát hay làm
giảm khả năng tải của bộ truyền đai.
Fv  qm  v2

(2.22)

trong đó qm (kg/m) là khối lượng 1m chiều dài dây đai.
Bm. Thiết kế máy

-19-

TS. Bùi Trọng Hiếu


Bài giảng CHI TIẾT MÁY

Chương 2: Bộ truyền đai

Hình 2.8. Lực quán tính ly tâm tác dụng lên dây đai
- Do chiều dài L không thay đổi khi chòu tải trọng nên độ co và giãn F trên hai nhánh đai
bằng nhau:

F1  F0  F



F2  F0  F

F1  F2  2F0

(2.23)

- Điều kiện cân bằng moment xoắn trên trục 1:
d1

T  T  F  2  F
1

Mà T1  Ft 

1

2



d1
0
2

d1
(Moment xoắn = Lực vòng x Bán kính)
2

Nên ta có:
F1  F2  Ft

(2.24)

- Giải hệ các phương trình (2.23) và (2.24) ta tìm được:

Ft
2
Ft
F2  F0 
2
F1  F0 

(2.25)

- Công thức Euler khi không tính đến lực quán tính ly tâm ( Fv  0 ) có dạng:

F1  F2 e f

(2.26)

- Từ các phương trình (2.25) và (2.26) ta xác đònh được giá trò các lực tác dụng lên dây đai:

Bm. Thiết kế máy

-20-

TS. Bùi Trọng Hiếu


Bài giảng CHI TIẾT MÁY

Chương 2: Bộ truyền đai

Ft (e f  1)
F0 
2 (e f  1)
Ft e f
e f  1
F
F2  f t
e 1
F1 

(2.27)

- Công thức Euler khi tính đến lực quán tính ly tâm có dạng:

F1  Fv
 e f
F2  Fv

(2.28)

trong đó: f là hệ số ma sát giữa dây đai và bánh đai, đối với đai thang ta thay f bởi:
f
f '
 3 f (   360  400 là góc chêm đai).

sin
2
- Từ các phương trình (2.25) và (2.28) ta xác đònh được giá trò các lực tác dụng lên dây đai:

Ft e f  1

F0 
 Fv
2 e f  1
Ft e f
F1  f
 Fv
e 1
F
F2  f t  Fv
e 1

(2.29)

Như vậy, nếu tăng góc ôm  và hệ số ma sát f lên thì sẽ tăng khả năng tải của bộ truyền.
2.5.2. Lực tác dụng lên trục và ổ

Hình 2.9. Lực tác dụng lên trục và ổ
- Lực tác dụng lên trục và ổ:
Fr  F1 cos(
Bm. Thiết kế máy


2

  )  F2 cos(

-21-


2

)

(2.30)
TS. Bùi Trọng Hiếu


Bài giảng CHI TIẾT MÁY

Chương 2: Bộ truyền đai



 là góc hợp bởi đường tâm trục và phương của Fr . Vì  rất nhỏ nên ta có thể lấy gần đúng:
Fr  ( F1  F2 ) cos



 2 F0 sin

2



(2.31)

2

1

Fr  2 F0 sin

(2.32)

2

Đối với các bộ truyền không có bộ phận căng đai thì:

Fr  3F0 sin

1

(2.33)

2

2.6. ỨNG SUẤT TRONG DÂY ĐAI
- Ứng suất căng ban đầu:

0 

F0
A

(2.34)

- Ứng suất trên nhánh căng:

1 
với  t 

Ft
2    t
0
2
A

F0 

F1

A

(2.35)

Ft
: ứng suất có ích (vì khi  t tăng thì moment xoắn tăng).
2

- Ứng suất trên nhánh chùng:

F
2  2 
A

Ft
2    t
0
2
A

F0 

(2.36)

- Ứng suất ly tâm (khi v >30m/s):

v 

Fv
A

(2.37)

- Ứng suất uốn (chỉ sinh ra trong đoạn dây đai bò uốn cong):

 F  .E

(2.38)

trong đó, E : modun đàn hồi của vật liệu (Ethép = 210.000Mpa, Evải cao su = 200÷ 350Mpa).

 : biến dạng dài tương đối của thớ đai ngoài cùng.


Bm. Thiết kế máy

y







2 
d
d
2

 : bán kính cong thớ trung hòa,
y : khoảng cách giữa thớ ngoài và thớ trung hòa,

 : bề dày dây đai.
-22-

TS. Bùi Trọng Hiếu


Bài giảng CHI TIẾT MÁY

Chương 2: Bộ truyền đai

Hình 2.10. Ứng suất uốn sinh ra trong đai
Suy ra:

F 


d

(2.39)

.E

 Khi tăng  hoặc giảm d thì ứng suất uốn sẽ tăng lên, làm giảm tuổi thọ của đai.
- Khi dây đai quay một vòng thì ứng suất uốn sinh ra trong đai thay đổi hai chu kỳ. Ứng suất
trong dây đai thay đổi theo thời gian. Ứng suất lớn nhất ở trên nhánh căng, tại điểm dây đai
bắt đầu tiếp xúc với bánh đai nhỏ (điểm A):

 max  1   F   v

(2.40)

 min   2   v

(2.41)

1

Hình 2.11. Biểu đồ ứng suất sinh ra trong đai
2.7. HIỆN TƯNG TRƯT – HIỆU SUẤT BỘ TRUYỀN ĐAI
2.7.1. Hiện tượng trượt

Bm. Thiết kế máy

-23-

TS. Bùi Trọng Hiếu

Bài giảng CHI TIẾT MÁY

Chương 2: Bộ truyền đai

Hình 2.12. Trượt đàn hồi
Dưới tác dụng của các lực, trong bộ truyền đai có ba dạng trượt: trượt hình học, trượt đàn
hồi và trượt trơn.
a. Trượt hình học: xảy ra khi bộ truyền chưa làm việc và dưới tác dụng của lực căng ban đầu
F0 giữa đai và bánh đai sinh ra lực ma sát, đai bò dãn dài và trượt trên bánh đai.
b. Trượt đàn hồi: khi bộ truyền làm việc, do lực F1  F2 nên độ biến dạng đai khi vào đai lớn
hơn độ biến dạng đai khi ra đai 1  2 . Do đó, khi vào tiếp xúc với bánh dẫn, đai sẽ bò co
lại gây nên hiện tượng trượt đàn hồi và chuyển động chậm hơn bánh đai dẫn. Trên bánh bò
dẫn xảy ra hiện tượng trượt đàn hồi khi ra đai. Trượt đàn hồi xảy ra với bất kỳ tải trọng
nào tác dụng lên bộ truyền. Tuy nhiên, trượt đàn hồi chỉ xảy ra trên các cung trượt.
c. Trượt trơn: xảy ra khi moment truyền lớn hơn moment ma sát (lực vòng > lực ma sát). Nếu
bộ truyền quá tải từng phần sẽ trượt trơn từng phần, nếu bò quá tải luôn thì sẽ trượt trơn
hoàn toàn (lúc này bánh bò dẫn dừng lại).
2.7.2. Đường cong trượt và hiệu suất bộ truyền đai

Hình 2.13. Đường cong trượt và hiệu suất
Bm. Thiết kế máy

-24-

TS. Bùi Trọng Hiếu


Bài giảng CHI TIẾT MÁY

Chương 2: Bộ truyền đai

- Khả năng làm việc của bộ truyền đai được đặc trưng bởi đường cong trượt và hiệu suất. Các
đường cong này thu được từ kết quả thực nghiệm đối với các loại và vật liệu đai khác nhau.
Trục tung là hệ số trượt tương đối  và hiệu suất  . Trục hoành là tải trọng, đặc trưng bởi hệ
số kéo  :



Ft
e f  1
 f
2 F0 e  1

(2.42)

- Từ đồ thò ta thấy, đường cong trượt biểu diễn mối quan hệ giữa  và  , đường cong hiệu
suất biểu diễn mối quan hệ giữa  và  :
 0    0

:  ( ) là đường gần như thẳng  Chỉ có trượt đàn hồi.
Hiệu suất tăng lên và đạt giá trò lớn nhất khi   0 .

 0    max :  ( ) là đường cong  Trượt trơn từng phần (trượt đàn hồi + trượt trơn).
Hiệu suất giảm xuống nhanh.
   max

: Trượt trơn hoàn toàn.

- Như vậy, bộ truyền đai làm việc có lợi nhất khi   0 , lúc này hiệu suất bộâ truyền là lớn

nhất (đối với đai dẹt   0,97  0,98 , đối với đai thang   0,92  0,97 ). Nếu non tải (  0 )
thì khả năng của bộ truyền không được dùng hết. Nếu tải trọng quá lớn (  0 ) thì đai sẽ bò
mòn nhanh, hiệu suất giảm.
2.8. CÁC DẠNG HỎNG VÀ CHỈ TIÊU TÍNH
2.8.1. Các dạng hỏng
Bộ truyền đai có các dạng hỏng sau:
 Đứt đai do mỏi: khi đai quay một vòng, ứng suất kéo thay đổi một chu kỳ, ứng suất uốn
trong đai thay đổi theo hai chu kỳ. Ứng suất thay đổi theo chu kỳ là nguyên nhân gây
nên 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 bò 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


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 đònh 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 trò 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
(2.43)
i
L
trong đó: v là vận tốc đai, m/s; L là chiều dài đai, m.
Giá trò i càng lớn thì tuổi thọ của đai càng thấp, nên người ta giới hạn giá trò của i như
1
1
sau: đối với đai thang i  3  5   , đối với đai dẹt i  10  20   . Hạn chế giá trò i
s
s
một cách gián tiếp bằng cách giới hạn giá trò nhỏ nhất của chiều dài đai Lmin hoặc
khoảng cách trục a min .
2.9. TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN ĐAI
2.9.1. Tính theo khả năng kéo
- Điều kiện bền:

  0


Ft
 0
2 F0



Ft  2F0 0



Ft
F
 2 0 0
A
A



 t  2 0 0



 t  [ t ]

(2.44)

(2.45)

với [ t ]  2 0 0 : ứng suất có ích cho phép.
- Xét đến sự khác biệt giữa điều kiện thực và điều kiện thí nghiệm thì:
[ t ]  [ t ]0 .C
Bm. Thiết kế máy

-26-

(2.46)
TS. Bùi Trọng Hiếu


Bài giảng CHI TIẾT MÁY

Chương 2: Bộ truyền đai

trong đó, [ 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). [ t ]0 được tra theo bảng 4.7, trang 147,
tài liệu [1].
: hệ số hiệu chỉnh.

C

a. Tính toán đai dẹt:


b
Hình 2.15. Kích thước tiết diện đai dẹt
Lực vòng được tính theo công thức: Ft 

1000 P1
với P1 là công suất của bộ truyền, KW.
v1

Sử dụng điều kiện bền (2.45):
Ft
 [ t ]

A

(2.47)

Ft
 [ t ]0 .C
b.

(2.48)

t 


Suy ra bề rộng dây đai được tính như sau:

Hay
với

b 

Ft
 .[ t ]0 .C

(2.49)

b 

1000 P1
 . v1.[ t ]0 .C

(2.50)

C  C0 .C .Cv.Cr

(2.51)

trong đó, C0 : hệ số xét đến ảnh hưởng của vò trí bộ truyền và phương pháp căng đai (tra
bảng trang 148, tài liệu [1]),
C : hệ số xét đến ảnh hưởng của góc ôm, C  1  0,003.(1800  1 ) ,
Cv : hệ số xét đến ảnh hưởng của vận tốc,
Cv  1  cv.(0,01v12  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:
Ft
(2.52)
 [ t ]0 .C
z. A

Đặt [ P0 ] 



z 

Ft
A.[ t ]0 .C

(2.53)



z 

1000 P1
A.v1 .[ t ]0 .C

(2.54)

A.v1.[ t ]0
: công suất có ích cho phép của bộ truyền làm việc trong điều kiện thí
1000

nghiệm: z  1, u  1,   1800 (m/s), chiều dài đai L0 , tải trọng không

va đập. [ P0 ] được tra theo đồ thò 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 ):

z 
với

P1
[ P0 ].C

(2.55)

C  C .Cv.Cr .Cu .CL.Cz

(2.56)

trong đó, C : hệ số xét đến ảnh hưởng của góc ôm, C  1,24(1  e1 / 110) ,
Cv : hệ số xét đến ảnh hưởng của vận tốc, Cv  1  0,05 (0,01v12  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]).
C L : hệ số xét đến ảnh hưởng của chiều dài đai, CL  6

L
với L0 là chiều dài đai
L0

thí nghiệm, tra theo đồ thò hình 4.21, trang 151, tài liệu [1].

C z : 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)

v
là số vòng chạy của đai trong một giây, trong một vòng chạy tương ứng 2 chu
L
kỳ ứng suất uốn.

trong đó i 

- Suy ra công thức xác đònh tuổi thọ của đai là:
m

 r 
 .107


Lh   max 
2.3600. i

(giờ)

(2.58)

trong đó,  r

: giới hạn mỏi của đai (tra bảng trang 146, tài liệu [1]).
 max : ứng suất lớn nhất sinh ra trong đai,  max  1   F1   v ,
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
Thông số đầu vào: công suất P1 (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. Đònh đường kính bánh đai nhỏ theo một trong hai công thức:

d1  (1100  1300) 3

P1
, (mm)
n1

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 d 2 theo công thức d2  u d1 (1   ) . Chọn d 2 theo tiêu chuẩn.
Tính chính xác tỉ số truyền u .
5. Xác đònh 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


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  2(d1  d 2 ) : trường hợp bộ truyền đai hở.
a  (d1  d 2 ) : 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 1 theo công thức (2.4) hoặc (2.6) và kiểm nghiệm điều kiện 1  1500 .
d
d
9. Chọn trước chiều dày  của đai theo điều kiện: 1  25 đối với đai da; 1  30 đối với





đai vải cao su.
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
Thông số đầu vào: công suất P1 (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 thò 4.22, trang 152, tài liệu [1].
2. Đònh đường kính bánh đai nhỏ theo công thức d1  1,2 d min với d min 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 d 2 theo công thức:

d2  u d1 (1   )
Chọn d 2 theo tiêu chuẩn.
5. Xác đònh khoảng cách trục a theo kết cấu hoặc chọn sơ bộ a theo d 2 :
u
a

Bm. Thiết kế máy

1
1,5 d 2

2
1,2 d 2

3
d2

4
0,95 d 2

-30-

5
0,9 d 2

≥6
0,85 d 2

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 1 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