Giải thích chi tiết: Bộ truyền đai thang

Bài toán dùng để làm gì

Đai thang là bộ truyền rẻ, êm, chịu được quá tải nhờ trượt, dùng nhiều ở máy nén khí, quạt hút khói hàn, bơm, máy công cụ. Bài toán tính chiều dài đai, khoảng cách trục thực theo chiều dài chuẩn, góc ôm, số đai cần dùng, lực căng mỗi đai và tải lên trục.

Hình dung đơn giản

Kiến thức nền cần có

Đọc lại các mục sau ở Chương 0 nếu chưa nắm chắc: 0.3 lực · 0.10 ma sát · 0.11 chuyển động quay · 0.12 công suất · 0.14 mỏi

Các đại lượng và lấy số liệu ở đâu

Ký hiệu	Ý nghĩa	Đơn vị	Lấy số liệu ở đâu
Profil	Loại đai: đai hẹp SPZ/SPA/SPB/SPC hoặc đai thường Z/A/B/C	–	Theo công suất và tốc độ; dmin và khối lượng tự tra trong Du_lieu
d1, d2	Đường kính chuẩn puly nhỏ, puly lớn	mm	Dãy chuẩn; d1 ≥ dmin của profil
a0	Khoảng cách trục sơ bộ	mm	0,7(d1+d2) ≤ a ≤ 2(d1+d2)
P, n1	Công suất, tốc độ puly nhỏ	kW, v/ph	Động cơ
c2	Hệ số làm việc	–	Êm 1,0–1,1; trung bình 1,2–1,3; nặng 1,4–1,6
PN	Công suất danh nghĩa 1 đai	kW	Catalogue theo profil, d1, n1, tỉ số truyền
Ld, c3	Chiều dài chuẩn chọn và hệ số chiều dài tương ứng	mm, –	Dãy chiều dài chuẩn gần với Ld tính; c3 tra catalogue

Xây dựng công thức từng bước

Công thức tổng quát không "từ trên trời rơi xuống": nó được ghép từ những công thức con đơn giản. Đi lần lượt từng bước:

Bước 1. Chiều dài đai tính

Hai nhánh thẳng + hai cung ôm, có phần hiệu chỉnh do hai puly khác cỡ:

L = 2a + π(d1+d2)/2 + (d2−d1)²/(4a)

Bước 2. Khoảng cách trục thực

Chọn chiều dài chuẩn Ld gần nhất rồi tính lại khoảng cách trục:

B = 2Ld − π(d1+d2) ; a = [B + √(B² − 8(d2−d1)²)]/8

Bước 3. Góc ôm và hệ số c1

Góc ôm nhỏ thì ma sát ít, đai truyền được ít công suất hơn:

β1 = 180° − 2·arcsin((d2−d1)/2a) ≥ 120° ; c1 ≈ 1,25·(1 − 5^(−β1/180°))

Bước 4. Số đai

Công suất thiết kế chia công suất một đai đã hiệu chỉnh, làm tròn lên:

z = P·c2 / (PN·c1·c3)

Bước 5. Vận tốc và tần số uốn

Đai mỏi do bị uốn mỗi lần qua puly; đai ngắn chạy nhanh mỏi sớm:

v = π·d1·n1/60000 ≤ 30 m/s ; fB = 2v/Ld ≤ 100 1/s (đai hẹp)

Bước 6. Lực căng và tải lên trục

Lực căng tĩnh mỗi đai đủ để không trượt, cộng phần lực ly tâm; tải lên trục từ z đai:

T0 = 500·(2,5 − c1)/c1·P·c2/(z·v) + m·v² ; FA = 2z·T0·sin(β1/2)

Hình CT26.2 – Sơ đồ hình thành công thức: số liệu → từng công thức con → kết luận

Ảnh động minh họa

Lời giải mẫu từng bước (số liệu mẫu của công cụ tính ở đầu trang)

Bước A – Số liệu đầu vào (ô vàng của công cụ tính). Đây là bộ số ví dụ có sẵn; khi làm thật bạn thay bằng số của mình:

TT	Đại lượng	Ký hiệu	Giá trị	Đơn vị	Ghi chú / nguồn
1	Profil đai	prof	SPA		Đai hẹp SPZ/SPA/SPB/SPC hoặc đai thường Z/A/B/C
2	Đường kính chuẩn puly nhỏ	d1	112	mm
3	Đường kính chuẩn puly lớn	d2	280	mm
4	Khoảng cách trục sơ bộ	a0	500	mm	0,7(d1+d2) ≤ a ≤ 2(d1+d2)
5	Công suất	P	5,5	kW
6	Tốc độ puly nhỏ	n1	1 450	v/ph
7	Hệ số làm việc c2	c2	1,3		Êm 1,0–1,1 · trung bình 1,2–1,3 · nặng 1,4–1,6
8	Công suất danh nghĩa 1 đai PN	PN	3,3	kW	Tra catalogue theo profil, d1, n1, i (mặc định là ví dụ)
9	Hệ số chiều dài đai c3	c3	1		Tra catalogue theo Ld
10	Chiều dài chuẩn chọn Ld	Ld	1 600	mm	Chọn từ dãy chuẩn gần với Ld tính ở dưới

Bước B – Tính lần lượt (web tự tính, bạn có thể bấm tay để kiểm tra lại). Dòng xanh lá là kết quả chính:

TT	Đại lượng	Ký hiệu	Kết quả	Đơn vị	Công thức / cách tính
11	d1 tối thiểu của profil	dmin	90	mm	ISO 4183 / DIN 2211
12	d1 ≥ d1 min	Kiểm tra	ĐẠT
13	Khối lượng đai	mb	0,12	kg/m
14	Chiều dài đai tính	Ld0	1 630	mm	L = 2a + π(d1+d2)/2 + (d2−d1)²/(4a)
15	Hệ số phụ B	B	1 968	mm
16	Khoảng cách trục thực	a	484,8	mm	a = [B + √(B² − 8(d2−d1)²)]/8
17	Góc ôm puly nhỏ	β1	160	°
18	β1 ≥ 120°	Kiểm tra	ĐẠT
19	Hệ số góc ôm c1	c1	0,951		c1 ≈ 1,25·(1 − 5^(−β1/180°)) (xấp xỉ bảng ISO 5292)
20	SỐ ĐAI	z	3	đai	z = P·c2/(PN·c1·c3) làm tròn lên
21	Vận tốc đai	v	8,5	m/s
22	v ≤ 30 m/s (đai hẹp đến 40)	Kiểm tra	ĐẠT
23	Tần số uốn	fB	10,63	1/s	fB = 2v/Ld ≤ 100 (đai hẹp), ≤ 40 (đai thường)
24	Lực căng tĩnh mỗi đai	T0	236,9	N	T0 = 500·(2,5 − c1)/c1·P·c2/(z·v) + m·v²
25	Tải lên trục	FA	1 400	N	FA = 2z·T0·sin(β1/2)

Áp dụng thực tế và lưu ý

Nếu cần quá nhiều đai (> 6): chuyển sang profil lớn hơn hoặc tăng d1 (PN tăng mạnh theo d1).
Thay đai theo cả bộ, không thay lẻ một sợi: đai mới và đai cũ dài khác nhau nên chịu tải không đều.
Puly quá nhỏ (dưới dmin) làm đai uốn mạnh, nóng và nứt sớm.
Căng lại đai sau 0,5–4 giờ chạy đầu tiên vì đai mới giãn; lực căng đo bằng dụng cụ đo tần số hoặc lực ấn võng.