Giáo trình Truyền động cơ thủy khí 2023 môn Thủy lực khí nén | Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
Giáo trình Truyền động cơ thủy khí 2023 môn Thủy lực khí nén | Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh. Tài liệu được sưu tầm giúp bạn tham khảo, ôn tập và đạt kết quả cao. Mời bạn đọc đón xem.
Môn: Thủy lực khí nén 12 tài liệu
Trường: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh 4.4 K tài liệu
Tác giả:
Preview text:
Cao đẳng Kỹ thuật Nguyễn Trường Tộ
ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT NGUYỄN TRƯỜNG TỘ
GIÁO TRÌNH MÔN HỌC TRUYỀN ĐỘNG CƠ THỦY KHÍ
Biên soạn: ThS.TRẦN THANH SƠN
Tp. Hồ Chí Minh, 9/2023
(Lưu hành nội bộ) 1
Cao đẳng Kỹ thuật Nguyễn Trường Tộ MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU ....................................................................................................................................... 4
Bài 1: Truyền đô ̣ng cơ khí ...................................................................................................................... 6
1.1. Các khái niê ̣m cơ bản ......................................................................................................................... 6
1.1.1. Lực ................................................................................................................................... 6
1.1.2. Mô men .......................................................................................................................... 10
1.1.3. Biến da ̣ng........................................................................................................................ 12
1.1.4. Ứng suất ......................................................................................................................... 12
1.2. Chuyển động cơ bản của vật rắn ...................................................................................................... 13
1.2.1 Các đă ̣c trưng của chuyển đô ̣ng ........................................................................................... 13
1.2.2. Chuyển đô ̣ng ti ̣nh tiến ..................................................................................................... 14
1.2.3. Chuyển đô ̣ng quay .......................................................................................................... 14
1.3. Các hình thức chi ̣u tải của vâ ̣t rắn. ................................................................................................... 15
1.3.1. Kéo, nén đúng tâm .......................................................................................................... 15
1.3.2. Cắt, dâ ̣p .......................................................................................................................... 15
1.3.3. Xoắn, uốn ....................................................................................................................... 16
1.4. Các cơ cấu truyền đô ̣ng cơ bản. ....................................................................................................... 17
1.4.1. Cơ cấu truyền động đai .................................................................................................... 17
1.4.2. Cơ cấu truyền động ăn khớp ............................................................................................ 17
1.5. Các cơ cấu truyền động khác............................................................................................................ 22
1.5.1. Cơ cấu truyền đô ̣ng cam .................................................................................................. 22
1.5.2. Cơ cấu tay quay thanh truyền ........................................................................................... 23
1.5.3. Cơ cấu các đăng .............................................................................................................. 24
Câu hỏi ôn tập bài 1 .................................................................................................................... 25
Bài 2 .................................................................................................................................................... 27
TRUYỀN ĐỘNG KHÍ NÉN ................................................................................................................ 27
2.1. Những đặc điểm cơ bản của truyền động khí nén ........................................................................... 27
2.1.1. Sự phát triển của kỹ thuật khí nén ................................................................................. 27
2.1.2. Những đặc trưng của không khí nén ............................................................................. 27
2.1.3. Một số ứng dụng của truyền động khí nén. ....................................................................... 28
2.1.4. Những ưu nhược điểm cơ bản .......................................................................................... 28
2.2. Cấu trúc, sơ đồ của hệ thống khí nén ............................................................................................... 29
2.3. Mô ̣t số cơ sở trong tính toán khí nén ................................................................................................ 30
2.3.1. Áp suất ........................................................................................................................... 30
2.3.2. Lực ................................................................................................................................. 30
2.3.3. Công .............................................................................................................................. 30
2.3.4. Công suất ....................................................................................................................... 30
2.3.5. Tính lực tác động lên pittông ........................................................................................ 30
2.4. Các phần tử của hệ thống truyền động khí nén ............................................................................. 31 2
Cao đẳng Kỹ thuật Nguyễn Trường Tộ
2.4.1. Khối nguồn khí nén ....................................................................................................... 31
2.4.2. Các cơ cấu chấp hành .................................................................................................... 37
2.4.3. Các phần tử điều chỉnh và điều khiển ........................................................................... 40
2.5. Mạch điều khiển khí nén ................................................................................................................ 49
2.5.1. Biểu đồ trạng thái .......................................................................................................... 49
2.5.2. Mạch điều khiển bằng tay: ............................................................................................ 50
2.5.3. Mạch điều khiển hành trình: .......................................................................................... 51
Câu hỏi ôn tập chương 2 ........................................................................................................... 53
TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC ........................................................................................................... 55
3.1. Các nguyên lý vật lý cơ bản của thủy lực ........................................................................................ 55
3.1.1. Những ưu điểm và nhược điểm của hệ thống truyền động thuỷ lực ............................ 55
3.1.3. Các quy luật truyền dẫn thủy lực ................................................................................... 56
3.1.3.1. Truyền động thuỷ tĩnh ............................................................................................... 56
3.1.4. Đơn vị đo trong hệ thống điều khiển ............................................................................. 58
3.1.5. Phạm vi ứng dụng .......................................................................................................... 58
3.2. Dầu thủy lực .................................................................................................................................... 58
3.2.1. Khái quát về dầu thủy lực: ............................................................................................................. 58
3.2.3. Độ nhớt và yêu cầu đối với dầu thủy lực ...................................................................... 59
3.3. Sơ đồ hê ̣ thống thủy lực .................................................................................................................... 60
3.4. Các phần tử của hê ̣ thống truyền động thủy lực .............................................................................. 61
3.4.1. Nguồn năng lượng .......................................................................................................... 61
3.4.2. Các cơ cấu chấp hành .................................................................................................... 67
3.4.3. Các phần tử điều chỉnh, điều khiển................................................................................... 68
3.5. Mạch truyền động thủy lực............................................................................................................... 71
3.5.1. Sơ đồ và nguyên lý hoạt động của mạch điều khiển thủy lực ....................................... 71
3.5.2. Sơ đồ cấu tạo một số mạch điều khiển thông dụng ....................................................... 72
Câu hỏi ôn tập chương 3 ........................................................................................................... 74
TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................................................. 76 3
Cao đẳng Kỹ thuật Nguyễn Trường Tộ LỜI NÓI ĐẦU
Nhằm đổi mới phương pháp giảng dạy, nâng cao chất lượng đào tạo và đào tạo theo nhu cầu
xã hội. Trường Cao đẳng Kỹ thuật Nguyễn Trường Tộ tổ chức biên soạn giáo trình trình độ Trung
cấp, Cao đẳng cho tất cả các môn học thuộc các ngành, nghề đào tạo tại trường. Từ đó giúp cho học
sinh – sinh viên có điều kiện học tập, nâng cao tính tự học và sáng tạo.
Giáo trình môn học Truyền động cơ thủy khí thuộc các môn cơ sở ngành của ngành/nghề đào
tạo Công nghệ ô tô và là tài liệu tham khảo cho ngành Cắt gọt kim loại.
• Vị trí môn học: được bố trí ở học kỳ 2 của chương trình đào tạo cao đẳng và chương trình trung cấp.
• Mục tiêu môn học:
Sau khi học xong môn học này người học có khả năng: - Về kiến thức:
+ Trình bày được các khái niệm cơ bản trong cơ học ứng dụng
+ Trình bày được phương pháp tổng hợp và phân tích lực
+ Phân tích được chuyển động của vật rắn
+ Nêu được các hình thức chịu tải của vật: chịu kéo, nén, cắt, dập, xoắn, uốn.
+ Giải thích đầy đủ ký hiê ̣u, công dụng của các phần tử trong hê ̣ thống truyền đô ̣ng bằng khí nén và thủy lực. - Về kỹ năng:
+ Đọc hiểu, vẽ được sơ đồ cấu tạo, nguyên lý làm việc và pha ̣m vi ứng dụng của các cơ cấu thông dụng.
+ So sánh được ưu nhược điểm của hệ thống truyền động khí nén và thủy lực
+ Mô tả được cấu tạo và nguyên lý hoa ̣t đô ̣ng của các thiết bi ̣ truyền đô ̣ng bằng khí nén và thủy lực.
- Về năng lực tự chủ và trách nhiệm:
+ Tuân thủ đúng quy định về giờ học tập và làm đầy đủ bài tập về nhà
+ Rèn luyện tác phong làm việc nghiêm túc, cẩn thận.
+ Có tác phong công nghiệp, an toàn lao động trong quá trình làm thí nghiệm và thực hành. •
Thời lượng và nội dung môn học:
Thời lượng: 45 giờ; trong đó: Lý thuyết: 15 giờ, Thực hành: 28 giờ, kiểm tra: 2 giờ.
Nội dung giáo trình gồm các chương:
- Chương 1: Truyền động cơ khí
- Chương 2: Truyền động khí nén
- Chương 3: Tuyền động thủy lực
Trong quá trình biên soạn giáo trình này tác giả đã chọn lọc những kiến thức cơ bản, bổ ích
nhất, có chất lượng nhằm đáp ứng tốt nhu cầu giảng dạy của gỉang viên và học tập của học sinh – sinh
viên trình độ cao đẳng, trung cấp tại trường. 4
Cao đẳng Kỹ thuật Nguyễn Trường Tộ
Tuy nhiên, quá trình biên soạn không thể tránh những thiếu sót, tác giả rất mong nhận được sự
đóng góp của quý thầy cô đồng nghiệp và các em học sinh – sinh viên để hiệu chỉnh giáo trình ngày càng hiệu quả hơn. Trân trọng cảm ơn. Tác giả 5
Cao đẳng Kỹ thuật Nguyễn Trường Tộ Bài 1
TRUYỀN ĐỘNG CƠ KHÍ Mục tiêu: - Kiến thức:
+ Trình bày được các khái niệm cơ bản trong cơ học ứng dụng.
+ Trình bày được phương pháp tổng hợp và phân tích lực.
+ Phân tích được chuyển động của vật rắn.
+ Phân tích được các hình thức chi ̣u tải của vật: chịu kéo, nén, cắt, dập, xoắn, uốn. - Kỹ năng:
+ Đọc hiểu, vẽ được sơ đồ cấu tạo, nguyên lý làm việc và phạm vi ứng dụng của các cơ cấu truyền động cơ bản.
+ Nhận diện được từng phần tử, cách liên kết và truyền chuyển động, truyền lực giữa các phần tử trong cơ cấu.
- Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Chấp hành đúng quy trình, quy phạm trong nghề công nghệ
ô tô. Rèn luyện tác phong làm việc nghiêm túc, tỉ mỉ. Nội dung: 1.1.
Các khái niê ̣m cơ bản 1.1.1. Lực
1.1.1.1. Đi ̣nh nghĩa
- Lực là đại lượng đặc trưng cho tương tác cơ học giữa vật thể này với vật thể khác mà kết
quả tác động của nó là làm cho vật bị biến dạng hoặc thay đổi trạng thái của vật (trạng thái
chuyển động và hình dáng hình học) 1.1.1.2.
Các đă ̣c trưng của lực
+ Điểm đặt: là điểm mà tại đó vật nhận được tác dụng cơ học từ vật thể khác.
+ Phương và chiều:là phương và chiều chuyển động của vật chất dưới tác dụng của lực.
+ Độ lớn: là số đo mức độ mạnh yếu của tương tác lực.
* Từ các yếu tố đặc trưng ta thấy lực là một đại lượng có hướng và độ lớn. Do đó lực được
biểu diễn là véctơ lực.
Ví dụ: Véctơ AB biểu diễn lực 𝐹⃗
+ Đường thẳng (d ) là đường tác dụng của lực 𝐹⃗
+ Ký hiệu: Lực được ký hiệu bằng các chữ cái in hoa trên đầu có dấu véctơ Ví dụ : 𝐹⃗, 𝑄 ⃗⃗,⃗ 𝑃 ⃗⃗ ,⃗ 𝑁⃗⃗ Hình 1-1: Véc tơ
+ Đơn vị đo : Niutơn , kí hiệu : N 1KN = 103 N ; 1N = 10-3KN
1MN = 103 KN = 106 N ; 1N = 10-6MN 1.1.1.3.
Các khái niê ̣m về lực 6
Cao đẳng Kỹ thuật Nguyễn Trường Tộ a) Hệ lực
- Định nghĩa: Hệ lực là tập hợp các lực cùng tác dụng lên một vật. - Ký hiệu: 𝐹 ⃗ 1 ⃗⃗ ⃗, 𝐹 ⃗⃗2 ⃗⃗, 𝐹 ⃗⃗ 3
⃗⃗, … 𝐹⃗𝑛)
- Phân loại: Hệ lực phẳng, hệ lực không gian, hệ lực đồng quy và hệ lực song song. Ví dụ : Hệ lực (𝐹 ⃗ 1 ⃗⃗ ⃗, 𝐹 ⃗⃗2 ⃗⃗, 𝐹 ⃗⃗ 3 ⃗⃗, 𝐹 ⃗⃗4 ⃗⃗) (Hình 1-2) Hình 1-2: Hệ lực
b) Hệ lực cân bằng
- Định nghĩa: Là hệ lực khi tác dụng lên vật rắn không làm thay đổi trạng thái của vật, như khi
vật chưa chịu tác dụng của hệ lực ấy. Tác dụng của hệ lực tương đương với không. - Ký hiệu: 𝐹 ⃗ 1 ⃗⃗ ⃗, 𝐹 ⃗⃗2 ⃗⃗, 𝐹 ⃗⃗ 3 ⃗⃗, … 𝐹⃗𝑛) ~ 0
c) Hai hệ lực tương đương
– Định nghĩa: Hai hệ lực được gọi là tương đương
khi chúng cùng tác dụng lên một vật và kết quả tác
dụng của chúng là như nhau - Hai hệ lực tương
đương có thể thay thế cho nhau.
Hình 1-3: Hệ lực tương đương
d) Hợp lực của hệ lực
- Định nghĩa: Là một lực duy nhất có tác dụng tương đương với hệ lực.
Hình 1-4: Hợp lực của hệ lực
e) Hai lực trực đối:
- Định nghĩa: là hai lực cùng nằm trên một đường tác dụng, ngược chiều nhau và có cùng độ lớn.
Hình 1-5: hai lực trực đối 1.1.1.4. Phân tích lực
Phân tích lực là thay thế một lực bởi hai hay nhiều lực tác dụng đồng thời sao cho tác dụng vẫn không thay đổi. 7
Cao đẳng Kỹ thuật Nguyễn Trường Tộ Hình 1-6: phân tích lực
Phân tích lực F thành 2 lực thành phần theo 2 phương Ox và Oy cho trước trong trường hợp
vật nằm trên phương ngang và phương xuyên góc.
Lưu ý: Phân tích lực là phép toán ngược lại với tổng hợp lực, do đó nó cũng tuân theo
quy tắc hình bình hành. Tuy nhiên, chỉ khi biết một lực có tác dụng cụ thể theo hai phương nào
thì mới phân tích lực đó theo hai phương ấy.
Bài tập ví dụ: Một vật nằm trên mặt nghiêng góc 300 so với phương ngang chịu tác dụng của trọng lực
có độ lớn là 50 N. Xác định độ lớn các thành phần của trọng lực theo phương vuông góc và song song với mặt nghiêng.
Hướng dẫn giải
Ta phân tích trọng lực P thành hai thành phần P1, P2 theo phương song song và vuông góc với mặt
phẳng nghiêng như hình vẽ: Từ hình vẽ ta có:
P1 = P.sinα = 50.sin300 = 25N
P2 = P.cosα = 50.cos300 =25√3 N 1.1.1.5. Tổng hợp lực
Tổng hợp lực là thay thế hai hay nhiều lực tác dụng đồng thời thành một lực sao cho tác
dụng vẫn không thay đổi. Hình 1-7: Tổng hợp lực 8
Cao đẳng Kỹ thuật Nguyễn Trường Tộ
Áp dụng quy tắc hình bình hành 𝐹 = √𝐹2 2
1 + 𝐹2 + 2𝐹1 𝐹2 cosα |F − 1 F2| ≤ F ≤ F1 + F2
*Ba trường hợp đặc biệt:
+ Hai lực cùng phương, cùng chiều:
F1 ↑↑ F2 ; α = 0 ⇒ F = F1+F2
+ Hai lực cùng phương, ngược chiều:
F1↑↓F2 ; α= 1800 ⇒F = |F1 − F2|
+ Hai lực vuông góc:
F1⊥F2 ; α=900 ⇒ 𝐹 = √𝐹2 2 1 + 𝐹2
Bài tập ví dụ: Một chất điểm chịu các lực tác dụng có hướng như hình
vẽ và có độ lớn lần lượt là F1 = 60N, F2 = 30N, F3 = 40N. Xác định
hướng và độ lớn lực tổng hợp tác dụng lên chất điểm
Hướng dẫn giải
Ta tổng hợp các lực như hình vẽ: 9
Cao đẳng Kỹ thuật Nguyễn Trường Tộ
+ Tổng hợp hai lực cùng phương, ngược chiều F1,F2 ta được lực F12 Suy ra ta có:
F1↑↓F2 : α=1800 ⇒ F = |F1−F2| = 60 – 30 = 30N
+ Tổng hợp hai lực F12, F3 →theo quy tắc hình bình hành ta được lực tổng hợp F Tacó: F12⊥F3 : α=900 ⇒ F=√𝐹2 2
12 + 𝐹3 = √302 + 402 = 50N 1.1.2. Mô men 1.1.2.1.
Mô men của lực đối với mô ̣t điểm a) Định nghĩa:
Mô men của một lực đối với một điểm là đại lượng đặc trưng cho chuyển động quay của
vật quanh một điểm cố định dưới tác dụng của lực.
Ví dụ: Tác dụng lực 𝐹⃗ vào thanh OA làm thanh OA quay quanh điểm cố định O (hình 1-
8 ). Đại lượng đặc trưng cho chuyển động quay của thanh OA là mômen. Hình 1-8: mô men
b) Các yếu tố đặc trưng của mô men lực. * Độ lớn
+ Ký hiệu: mo(F ) : Mô men của lực đối với điểm O.
+ Độ lớn: mo(F) = ± F . a
Trong đó: F: Độ lớn của lực tác dụng (N, KN, …)
a: Cánh tay đòn của mô men lực (m, dm, cm…), là khoảng cách từ điểm cố định
đến đường tác dụng của lực
Dấu (+) hoặc (-): Chỉ chiều quay của mô men.
+ Đơn vị: N.m ; KN.m ; … * Chiều quay
- Chiều quay của mô men lực chính là chiều quay của vật dưới tác dụngcủa lực đó.
Quy ước dấu của mô men:
+ Mô men lực mang dấu (-) nếu vật quay cùng chiều kim đồng hồ
+ Mô men lực mang dấu (+) nếu vật quay ngược chiều kim đồng hồ 10
Cao đẳng Kỹ thuật Nguyễn Trường Tộ
Hình 1-9: quy ước dấu mô men 1.1.2.2. Ngẫu lực a) Định nghĩa
Là hệ lực gồm hai lực song song, ngược chiều, cùng độ lớn nhưng không cùng đường tác dụng.
Ví dụ: Khi taro ren bằng tay, vặn bulông, đai ốc bằng cờ lê, ….ta cũng phải tác dụng lên các vật các ngẫu lực
b) Các yếu tố đặc trưng
- Mặt phẳng tác dụng của ngẫu lực: Là mặt phẳng chứa các lực thành phần trong ngẫu lực gọi
tắt là mặt phẳng ngẫu lực.
- Chiều quay: Tương tự quy ước của mô men lực - Độ lớn: m = ± F.a
Trong đó: F: Độ lớn của lực thành phần trong ngẫu lực
a: Cánh tay đòn của ngẫu lực. Đơn vị: N.m, KN.m,….
c) Tính chất của ngẫu lực - Tính chất 1:
Tác dụng cơ học của ngẫu lực không thay đổi khi ta di chuyển nó trong mặt phẳng tác dụng của ngẫu lực. - Tính chất 2:
Tác dụng cơ học của ngẫu lực không thay đổi khi ta thay đổi độ lớn của lực thành phần và thay
đổi cánh tay đòn của ngẫu lực. Nhưng không thay đổi trị số mô men và chiều quay của ngẫu lực.
d) Biểu diễn một ngẫu lực 11
Cao đẳng Kỹ thuật Nguyễn Trường Tộ
Ngẫu lực hoàn toàn được đặc trưng bởi trị số mô men và chiều quay của nó. Vì vậy ngẫu lực
được ký hiệu bằng mũi tên vòng kèm theo trị số mô men. Hình 1-10: ngẫu lực 1.1.3. Biến da ̣ng
Các loại biến dạng cơ bản:
Ngoại lực tác dụng lên chi tiết với nhiều hình thức khác nhau thì các biến dạng cũng sẽ khác
nhau. Trong kỹ thuật khảo sát 4 loại biến dạng cơ bản sau: Kéo - nén đúng tâm, cắt - dập, xoắn, uốn
- Kéo - nén đúng tâm: Nếu một thanh thẳng chịu tác dụng của các lực có phương trùng với trục
thanh thì thanh đó chịu Kéo - Nén đúng tâm - Cắt - dập:
+ Cắt: Nếu tác dụng vào thanh hai lực song song, ngược chiều, cùng độ lớn và đặt ở hai mặt
phẳng cắt sát gần nhau thì thanh sẽ xảy ra hiện tượng cắt.
+ Dập: Dập là hiện tượng nén cục bộ xảy ra trên một diện tích truyền lực tương đối nhỏ của hai chi tiết ép vào nhau.
- Xoắn thuần túy: Nếu tác dụng vào thanh các ngẫu lực hay các mômen có chiều quay ngược
nhau và có mặt phẳng tác dụng trùng với các mặt cắt ở trong thanh.
- Uốn ngang phẳng: Nếu ngoại lực tác dụng là lực tập trung, lực phân bố, ngẫu lực… nằm trong
mặt phẳng đối xứng chứa trục của thanh. 1.1.4. Ứng suất
- Ứng suất là giá trị của nội lực sinh ra trên một đơn vị diện tích mặt cắt
- Nếu nội lực phân bố đều: ứng suất = ứng suất / diện tích mặt cắt
- Nếu nội lực phân bố không đều: Cần phải tìm được quy luật phân bố, xác định được vùng phát
sinh lớn nhất sau đó xác định ứng suất lớn nhất trong mặt cắt để tính toán.
Hình 1-10. Ứng suất trên mặt cắt ngang
- Đơn vị của ứng suất: N/m2, KN/m2, MN/m2 - Phân loại ứng suất
- Dựa vào 2 phương cơ bản của nội lực, ứng suất được phân thành hai thành phần là: ứng suất pháp và ứng suất tiếp
- Ứng suất pháp: Ký hiệu σ: Khi nội lực có phương vuông góc với mặt cắt ngang ta có ứng
suất sinh ra trên mặt cắt ngang là ứng suất pháp. 12
Cao đẳng Kỹ thuật Nguyễn Trường Tộ
- Ứng suất tiếp: Ký hiệu 𝜏 : Khi nội lực có phương tiếp tuyến (trùng) với mặt cắt ngang ta có
ứng suất sinh ra trên mặt cắt ngang là ứng suất tiếp. 1.2.
Chuyển động cơ bản của vật rắn
1.2.1 Các đă ̣c trưng của chuyển đô ̣ng a) Vâ ̣n tốc
Vận tốc chuyển động của chất điểm
- Tại thời điểm t chất đi ểm ở vị trí M, được xác định bởi véc tơ định vị 𝑟⃗
- Tại thời điểm lân cận t` = t + ∆t chất đi ểm ở vị trí M1, được xác định bởi véc tơ định vị 𝑟⃗1 ⃗⃗
- Trong khoảng thời gian t`- t = ∆t chất đi ểm M dịch chuyển một khoảng là 𝑀𝑀 ⃗⃗⃗⃗ 1 ⃗⃗ = 𝑟⃗ = 𝑟⃗1 ⃗⃗ − 𝑟⃗
* Kết luận: Vận tốc của chất điểm luôn có phương tiếp tuyến với quỹ đạo chuyển động,
có chiều theo chiều chuyển động, có độ lớn bằng đạo hàm bậc nhất của véctơ định vị theo thời gian Đơn vị : m/s , km/h…. b) Gia tốc.
Gia tốc chuyển động của chất điểm
- Tại thời điểm t chất điểm ở vị trí M có vận tốc là 𝑣⃗
- Tại thời điểm lân cận t` = t + ∆t chất điểm ở vị trí M1 có vận tốc 𝑣 ⃗ 1 ⃗⃗
*Kết luận: Véctơ gia tốc của điểm luôn hướng tâm của quỹ đạo, có độ lớn bằng đạo hàm bậc
nhất của véctơ vận tốc hoặc đạo hàm bậc hai của véctơ định vị theo thời gian . Đơn vị : m/s2 13
Cao đẳng Kỹ thuật Nguyễn Trường Tộ
1.2.2. Chuyển đô ̣ng ti ̣nh tiến
Chuyển động tịnh tiến của vật rắn là chuyển chuyển động mà mỗi đoạn thẳng bất kỳ thuộc vật
luôn song song với vị trí ban đầu của nó
Ví dụ : Chuyển động của ngăn kéo bàn, thùng xe ôtô trên đường thẳng, thanh truyền AB, tay biên tàu hỏa
Hình 1-12: Chuyển động tịnh tiến
1.2.3. Chuyển đô ̣ng quay a) Định nghĩa
Chuyển động quay của vật rắn quanh 1 trục cố định là chuyển động mà trong đó có hai điểm bất kỳ
thuộc vật luôn luôn cố định. Đường thẳng nối hai điểm cố định gọi là trục quay.
b)Phương trình chuyển động
Gắn vào trục quay AB một mặt phẳng cố định (P)dùng làm mặt phẳng quy chiếu, gắn vào vật
mặt phẳng di động (Q) quay cùng với vật quanh trục quay. Hai mặt phẳng (P), (Q) tạo với nhau một
góc φ. Khi vật chuyển động quay quanh trục AB thì góc φ sẽ thay đổi theo thời gian. Ta có 𝜑 = 𝜑(𝑡)
Phương trình (1) là phương trình chuyển động của vật quay quanh một trục cố định
Hình 1-13: Chuyển động quay của vật rắn
Vận tốc góc : 𝜔 ̅ (rad/s) 𝑑𝜑̅ 𝜔 ̅ = = 𝜑̅ ̇ 𝑑𝑡 (𝑡)
Vận tốc góc của vật rắn quay quanh một trục cố định bằng đạo hàm bậc nhất của góc quay theo thời gian 𝜋.𝑛
* Vận tốc góc còn được tính theo công thức : 𝜔 = 30
n: tốc độ vòng quay của trục trong một phút (vòng /phút)
Gia tốc góc: 𝜀̅ (rad/s2) 14
Cao đẳng Kỹ thuật Nguyễn Trường Tộ
Gia tốc góc của vật rắn quay quanh một trục cố định bằng đạo hàm bậc nhất của vận tốc góc hay
đạo hàm bậc hai của góc quay theo thời gian
1.3. Các hình thức chi ̣u tải của vâ ̣t rắn. 1.3.1.
Kéo, nén đúng tâm
Định nghĩa: Khi một thanh thẳng chịu tác dụng của các lực có phương trùng với trục thanh thì
thanh đó chịu Kéo - Nén đúng tâm.
Hình 1-14: Kéo - Nén đúng tâm
- Thanh chịu kéo đúng tâm: Ngoại lực hướng từ trong thanh ra ngoài.
- Thanh chịu nén đúng tâm: Ngoại lực hướng từ ngoài vào trong thanh. 1.3.2. Cắt, dâ ̣p a) Cắt
Khi tác dụng vào thanh hai lực song song, ngược chiều, cùng độ lớn và đặt ở hai mặt phẳng
cắt sát gần nhau thì thanh sẽ xảy ra hiện tượng cắt. Hình 1-15: Cắt b) Dâ ̣p
Dập là hiện tượng nén cục bộ xảy ra trên một diện tích truyền lực tương đối nhỏ của hai chi tiết ép vào nhau.
Ví dụ: Đinh tán trong mối nối chịu cắt, thành lỗ của tấm ghép ép vào thân đinh gây hiện tượng
dập, đồng thời thân đinh cũng bị cắt ngang 15
Cao đẳng Kỹ thuật Nguyễn Trường Tộ Hình 1-16: Dập 1.3.3. Xoắn, uốn
a) Xoắn thuần túy
Thanh chịu xoắn thuần túy là thanh mà ngoại lực tác dụng là các ngẫu lực hay các mô men có
chiều quay ngược nhau và có mặt phẳng tác dụng trùng với các mặt cắt ở trong thanh.
Ví dụ: Mũi khoan, trục động cơ, trục hộp giảm tốc…
Hình 1-17: thanh chịu xoắn b) Uốn
Khái niệm về uốn ngang phẳng
- Khi có ngoại lực tác dụng, trục của thanh bị cong đi người ta nói thanh chịu uốn.
- Nếu trục thanh bị cong nhưng vẫn nằm trong mặt phẳng thẳng đứng thì thanh bị uốn ngang phẳng
- Ngoại lực: lực tập trung, lực phân bố, ngẫu lực…nằm trong mặt phẳng tải trọng của thanh
- Mặt phẳng tải trọng của thanh là mặt phẳng đi qua trục thanh và chứa tải trọng của thanh.
- Khi ngoại lực tác là các ngẫu lực hoặc mômen lực có mặt phẳng tác dụng trùng với mặt
phẳng tải trọng của thanh thì thanh chịu uốn phẳng thuần túy. Hình 1-18: uốn 16
Cao đẳng Kỹ thuật Nguyễn Trường Tộ 1.4.
Các cơ cấu truyền đô ̣ng cơ bản.
1.4.1. Cơ cấu truyền động đai
a) Phương pháp truyền động:
- Truyền động đai là truyền động bằng ma sát gián tiếp, trong đó chuyển động và tải trọng
được truyền từ bánh dẫn sang bánh bị dẫn qua dây đai mềm, đàn hồi.
- Cấu tạo chính của bộ truyền động đai gồm có: bánh dẫn 1, bánh bị dẫn 2, dây đai 3. Ngoài
ra còn có thêm bộ phận căng đai (không biểu diễn trên hình vẽ)
Hình 1-19: bộ truyền động đai
b) Ưu, nhược điểm + Ưu điểm:
- Có khả năng truyền chuyển động và tải trọng giữa các trục xa nhau.
- Làm việc êm không ồn.
- Giữ được an toàn cho máy khi bị qúa tải vì khi đó đai trượt trơn trên bánh đai.
- Kết cấu đơn giản, giá thành rẻ. + Nhược điểm:
- Khuôn khổ kích thước lớn. Với điều kiện làm việc như nhau thì riêng đường kính bánh đai
đã gấp 5 lần đường kính bánh răng .
- Tỉ số truyền không ổn định vì có trượt đàn hồi giữa đai và bánh đai.
- Lực tác dụng lên trục và ổ lớn do phải căng đai.
- Tuổi thọ thấp khi làm việc với vận tốc cao. c) Phạm vi sử dụng
Được dùng để truyền công suất N = 40 - 50 kW, vận tốc v = 5- 30m/s. Thường được bố trí ở
cấp nhanh, bánh dẫn lắp với trục động cơ. d)Tỉ số truyền: 𝑛1 𝑑2 i = = 𝑛2 𝑑1 với: - i là tỷ số truyền -
n1 là tốc độ (vòng/phút) của bánh dẫn -
n2 là tốc độ (vòng/phút) của bánh bị dẫn -
d1: đường kính bánh dẫn -
d2: đường kính bánh bị dẫn
1.4.2. Cơ cấu truyền động ăn khớp
1.4.2.1. Cơ cấu bánh răng 17
Cao đẳng Kỹ thuật Nguyễn Trường Tộ a) Khái niệm
Truyền động bánh răng là truyền động ăn khớp trực tiếp, trong đó chuyển động và tải trọng
được truyền nhờ sự ăn khớp của các răng trên bánh răng hoặc thanh răng.
Bộ truyền bánh răng thường có 2 bộ phận chính:
+ Bánh răng dẫn 1, có đường kính d1, được lắp trên trục dẫn I, quay với số vòng quay n1, công
suất truyền động P1, mô men xoắn trên trục T1
+ Bánh răng bị dẫn 2, có đường kính d2, được lắp trên trục bị dẫn II, quay với số vòng quay
n2, công suất truyền động P2, mô men xoắn trên trục T2
Hình 1-20. Truyền động bánh răng
+ Trên bánh răng có các răng, khi truyền động các răng ăn khớp với nhau, tiếp xúc và đẩy nhau trên đường ăn khớp
b) Ưu, nhược điểm Ưu điểm
- Kích thước nhỏ, khả năng tải lớn;
- Tỷ số truyền không đổi;
- Hiệu suất cao, có thể đạt tới 97 ... 99%;
- Tuổi thọ cao, làm việc tin cậy. Nhược điểm
- Chế tạo tương đối phức tạp;
- Đòi hỏi độ chính xác cao;
- Có nhiều tiếng ồn khi vận tốc lớn.
c) Phạm vi sử dụng
Bộ truyền bánh răng được sử dụng nhiều nhất so với các bộ truyền cơ khí khác. Nó được sử
dụng trong hầu hết các loại máy. Truyền động bánh răng được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực cơ
khí: từ đồng hồ, khí cụ đến các máy hạng nặng v.v...
Bộ truyền bánh răng có thể:
- Truyền công suất rất nhỏ (0,1kW): dụng cụ đo
- Truyền công suất khá lớn (300 kW): các máy mỏ, máy xây dựng, máy làm đường
- Truyền công suất rất lớn (100.000 kW): bộ truyền dùng trong các nhà máy phát điện
Vận tốc đạt được 140 m/s hoặc có thể cao hơn.
Tỷ số truyền (của một cặp bánh răng) có thể từ 1 đến 10 hoặc có thể cao hơn.
d) Các loại bánh răng: 18
Cao đẳng Kỹ thuật Nguyễn Trường Tộ
Hình 1-21. Các bộ truyền bánh răng e) Tỉ số truyền: 𝑛1 𝑍2 i = = 𝑛2 𝑍1 với: - i là tỷ số truyền -
n1 là tốc độ (vòng/phút) của bánh dẫn -
n2 là tốc độ (vòng/phút) của bánh bị dẫn - Z1: Số răng bánh dẫn -
Z2: Số răng bánh bị dẫn 1.4.2.2. Cơ cấu xích
a) Cấu tạo và nguyên lý làm việc. Cấu tạo
Bộ truyền xích thường dùng truyền chuyển động giữa hai trục song song với nhau và cách xa
nhau, hoặc truyền chuyển động từ một trục dẫn đến nhiều trục bị dẫn.
Hình 1-22: Bộ truyền xích 1 Đĩa xích dẫn 2 Đĩa xích bị dẫn 3 Xích 19
Cao đẳng Kỹ thuật Nguyễn Trường Tộ
Bộ truyền xích có 3 bộ phận chính:
+ Đĩa xích dẫn 1, có đường kính tính toánlà d1, lắp trên trục I , quay với số vòng quay n1, công
suất truyền động P1, mô men xoắn trên trục T1. Đĩa xích có răng tương tự như bánh răng. Trong quá
trình truyền động, răng đĩa xích ăn khớp với các mắt xích, tương tự như bánh răng ăn khớp với thanh răng.
+ Đĩa xích bị dẫn 2, có đường kính d2, được lắp trên trục bị dẫn II, quay với số vòng quay n2,
công suất truyền động P2, mô men xoắn trên trục T2.
+ Dây xích 3 là khâu trung gian, mắc vòng qua hai đĩa xích. Dây xích gồm nhiều mắt xích
được nối với nhau. Các mắt xich xoay quanh khớp bản lề, khi vào ăn khớp với răng đĩa xích.
Nguyên lý làm việc
Nguyên lý làm việc của bộ truyền xích: dây xích ăn khớp với răng đĩa xích gần giống như
thanh răng ăn khớp với bánh răng. Đĩa xich dẫn quay, răng của đĩa xích đẩy các mắt xích chuyển động
theo. Dây xích chuyển động, các mắt xích đẩy răng của đĩa xích bị dẫn chuyển động, đĩa xích 2 quay.
Như vậy chuyển động đã được truyền từ bánh dẫn sang bánh bị dẫn nhờ sự ăn khớp của răng đĩa xích
với các mắt xích. Truyền động bằng ăn khớp, nên trong bộ truyền xích hầu như không có hiện tượng
trượt. Vận tốc trung bình của bánh bị dẫn và tỷ số truyền trung bình của bộ truyền xích không thay đổi.
b) Ưu nhược điểm và phạm vi sử dụng. Ưu điểm
Bộ truyền xích có khả năng tải cao hơn, kích thước nhỏ gọn hơn so với bộ truyền đai.
- Bộ truyền xích có thể truyền chuyển động giữa hai trục xa nhau, mà kích thước của bộ truyền không lớn.
- Bộ truyền xích có thề truyền chuyển động từ một trục dẫn đến nhiều trục bị dẫn ở xa nhau.
- Hiệu suất truyền động cao hơn đai. Nhược điểm
- Bộ truyền xích có vận tốc và tỷ số truyền tức thời không ổn định.
- Bộ truyền làm việc có nhiều tiếng ồn.
- Yêu cầu chăm sóc, bôi trơn thường xuyên trong quá trình sử dụng.
- Bản lề xích mau bị mòn, và có quá nhiều mối ghép, nên tuổi thọ không cao.
c) phạm vi sử dụng
- Bộ truyền xích được dùng nhiều trong các máy nông nghiệp, máy vận chuyển, và trong tay máy.
- Khi cần truyền chuyển động giữa các trục xa nhau, hoặc truyền chuyển động từ một trục đến nhiều trục.
- Bộ truyền xích thường dùng truyền tải trọng từ nhỏ đến trung bình. Tải trọng cực đại có thể đến 100 kW.
- Bộ truyền có thể làm việc với vận tốc nhỏ, đến trung bình. Vận tốc thường dùng không nên
quá 6 m/s. Vận tốc lớn nhất có thể dùng 25 m/s, khi tỷ số truyền nhỏ hơn 3.
- Tỷ số truyền thường dùng từ 1÷ 7. Tỷ số truyền tối đa không nên quá 15.
- Hiệu suất trung bình trong khoảng 0,96 đến 0,98 . d) Tỉ số truyền: 𝑛1 𝑍2 i = = 𝑛2 𝑍1 với: 20
Tài liệu liên quan:
-
Bài tập Chương 2 Môn Thủy lực khí nén | Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
95 48 -
Bài tập Thủy Lực Chương 8: Tính Toán Bơm và Xilanh | Môn Thủy lực khí nén - Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
185 93 -
Bài Tập Chương 5: Bổ Ích Thủy Lực Khí Nén | Môn Thủy lực khí nén - Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
119 60 -
Bài tập chương 7 tiếp theo điện khí nén | Môn Thủy lực khí nén - Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
153 77