Bộ truyền đai (dây curoa) – Thiết kế máy công nghiệp

Cơ cấu trượt TLM45B (Bộ truyền đai răng): Xem chi tiết

1/ Bộ truyền đai là gì?

Các chi tiết máy linh hoạt như dây đai hay dây xích được sử dụng để truyền tải cơ năng trên một quãng đường tương đối dài. Mỗi loại truyền động cơ học này có các tính năng đặc trưng riêng cho một số ứng dụng cụ thể. Chúng thường thay thế một nhóm các chi tiết bánh răng, trục và vòng bi hoặc các thiết bị truyền tải năng lượng tương tự. Chúng làm đơn giản hóa máy móc và dễ dàng điều khiển các cơ cấu đầu ra quay với tốc độ khác nhau, do đó đây có thể coi là yếu tố giúp giảm chi phí chế tạo tương đối lớn. Các thành phần này có tính đàn hồi và độ dài tương đối lớn và đóng vai trò quan trọng trong việc hấp thụ tải trọng va đập và giảm tác động của lực rung.

2/ Phân loại bộ truyền đai

2.1/ Bộ truyền đai dẹt (phẳng)

Dựa trên năng lượng truyền (hay sức mạnh truyền) có thể phân thành 3 loại đai

• Loại đai thông thường không có răng hay răng cưa
• Loại có rãnh hoặc răng cưa
• Loại đồng bộ

Truyền động đai kiểu truyền thống: Loại đai này có thể coi là đai dài vô tận bởi có thể được nối hoặc buộc theo chiều dài. Những loại đai này được làm từ các vật liệu cơ bản như da, cao su hoặc nhựa, da gia cố và vải.

Hầu hết các loại dây đai da được làm bằng các lớp dây đai liên kết với nhau hay sử dụng các sợi dây gia cường và mặt sau bằng vải. Các loại đặc biệt cũng được sản xuất riêng cho các ứng dụng cụ thể.

• Dây đai da có hệ số ma sát tốt, linh hoạt, tuổi thọ cao và dễ sửa chữa.
• Chi phí đầu tư ban đầu cao, các phương pháp làm sạch và bảo dưỡng đều cần thiết.
• Chúng có thể kéo dãn và co lại tùy thuộc vào điều kiện môi trường.
• Chúng được sử dụng chủ yếu để tải tốc độ chậm đến trung bình và tối đa là 35 m/s, áp dụng cho tải trung bình đến nặng.

Những cải tiến bao gồm lớp vật liệu căng tổng hợp được phủ lên một hoặc cả hai mặt bằng da chrome hoặc cao su tổng hợp. Khi chỉ cần một chịu tải, bề mặt còn lại thường là vải mịn. Lớp vật liệu chịu căng là superpolyamide (nylon) hoặc polyester (terylene) có độ khỏe, độ đàn hồi hấp thụ sốc, sự dẻo dai và ổn định kích thước.

Nhược điểm của đai dẹt (phẳng)

• Không có tính truyền động chủ động, có khả năng trượt đai và lệch đai
• Kéo dài dây đai phải dùng một thiết bị căng.
• Kích thước tương đối lớn, tỷ lệ vận tốc không nhất quán, không thể được sử dụng khi cần thời gian hoặc tỷ lệ vận tốc chính xác.

2.2/ Bộ truyền đai có rãnh hoặc dạng Poly V-Belt

Về cơ bản đây là một dạng đai phẳng với bề mặt dưới tiếp xúc với puly có gân dọc. Phần vành đai phẳng đóng vai trò là thành phần mang tải và các sườn hai bên cung cấp lực kéo trong các rãnh cắt ở mặt trong.

Dạng đai này giống với dạng đai V thông thường, hoạt động theo một nguyên tắc khác, thay vì phụ thuộc vào quá trình nêm để truyền năng lượng, nó chỉ phụ thuộc vào ma sát giữa puly và dây đai. Công suất phụ thuộc vào chiều rộng vành đai. Có độ căng lớn hơn đai V thông thường và nhỏ hơn so với đai phẳng. Đai có gân có hiệu quả cao khi được sử dụng trên các dây nhỏ.

2.3/ Bộ truyền đai đồng bộ (đai răng)

Những đai này còn được gọi là đai Timing hoặc đai răng. Puly đai răng được chế tạo với các bánh răng giống như răng tham gia ăn khớp với các rãnh mặt trong của dây đai. Đây là đặc biệt mạnh mẽ và khả năng chống suy giảm từ dầu máy.

Kiểu đai này có răng theo kích thước mô-đun chuẩn tạo ra sự ăn khớp chủ động với các răng trên bánh đai, đi vào và ra các rãnh một cách trơn tru, lăn với ma sát tối thiểu.

Răng được bao phủ bởi một lớp nylon chống mài mòn. Sau một thời gian vận hành ngắn, bề mặt trở nên bóng mịn với thất thoát từ ma sát thấp. Chúng loại bỏ sự trượt, kim loại tiếp xúc với kim loại, kéo dãn và bôi trơn.

Đai răng phải chạy cùng với pully theo đúng loại mô đun. Ví dụ, một dây đai có mô đun là 1 không thể được sử dụng với pully có mô đun kích thước là 2.

Ưu điểm của bộ truyền đai răng

• Tốc độ không đổi. Không trượt, lệch hay xộc xệch.
• Đai có hệ số đàn hồi lớn sẽ không bị kéo dãn.
• Không cần căng đai. Giảm tải và tăng tuổi thọ.
• Nhỏ gọn, vành đai bánh răng cho phép pully nhỏ hơn, khoảng cách tâm ngắn hơn, đai hẹp hơn.
• Hiệu suất cơ học cao cho tốc độ và sức mạnh ổn định.
• Gọn nhẹ, tỷ lệ công suất trên khối lượng cao.
• Khả năng tải tốc độ cao. Tốc độ dây đai lên đến tối đa 30 m/s
• Độ ồn thấp. Không rung, không có hiện tượng va chạm răng
• Phạm vi tải trọng rộng.
• Ít tạo nhiệt hơn vì hầu như không có ma sát.
• Ống lót côn giữ puly trên trục bằng kẹp như tạo áp lực. 
• Nhanh chóng, dễ dàng lắp đặt hay tháo rời.
• Hệ thống nhẹ, sạch sẽ và nhỏ gọn.
• Không cần bôi trơn.
• Một tỷ lệ được xác định trước luôn được duy trì.
• Mối quan hệ góc liên tục giữa puly chủ động và puly bị động được duy trì vô thời hạn.

Nhược điểm của bộ truyền đai răng:

• Chi phí cần cân nhắc và puly phải có rãnh răng phù hợp
• Do lực đẩy nhẹ của dây đai trong chuyển động, một puly trong bộ truyền phải được gắn mặt bích.
• Khi khoảng cách giữa hai tâm quay lớn hơn tám lần đường kính của puly nhỏ hoặc khi ổ đĩa hoạt động trên trục dọc, cả hai puly phải được lắp mặt bích.

2.4/ Bộ truyền đai bản V-belt

Đai bản V được cấu tạo từ 4 thành phần:

• Sợ dây căng
• Chất phụ gia cao su
• Lớp cao su cơ sở
• Vỏ bọc ngoài

Sợi dây căng có lẽ là yếu tố quan trọng nhất vì nó kiểm soát chiều dài dây đai. Nó được cấu thành từ sợi polyester, tạo thành các cấu hình sợi khác nhau, mỗi cấu hình xác định các tính chất vật lý của dây có thể phù hợp với các ứng dụng đai cụ thể. Để đảm bảo rằng sợi dây căng có độ bám dính tốt trong dây đai, nó được ngâm tẩm hóa chất để nó hoàn toàn tương thích với cao su và sau đó được phun. Quá trình này đảm bảo một liên kết hoàn toàn đồng nhất với lớp cao su cơ sở.

Cao su có công thức đặc biệt được sử dụng cho các đai này được ép đùn. Quá trình này tạo ra một dạng định hình chính xác, cần thiết cho lớp cao su cơ sở và tính đồng nhất của trọng lượng dây đai trên mỗi đơn vị chiều dài, đây là một tính năng quan trọng hàng đầu để chạy mà  không rung.

Ưu điểm của bộ truyền đai bản V-belt:

• Cho phép tỷ số tốc độ lớn và tuổi thọ làm việc lâu dài.
• Có thể dễ dàng lắp đặt và tháo gỡ, độ ồn thấp, ít yêu cầu bảo trì.
• Có khả năng hấp thụ sốc giữa trục động và trục bị động
• Khả năng truyền tải năng lượng cho nhiều trục bị động từ một trục chủ động duy nhất mà không cần sử dụng bộ căng đai.
• Lỗi của một đai không làm mất khả năng truyền động vì đai V chịu được quá tải đáng kể.
• Khả năng biến đổi vô cấp của vận tốc góc.

Giới hạn của bộ truyền đai bản V-belt:

• Chúng phải chịu một độ rão nhất định và không nên dùng khi cần tốc độ đồng bộ.
• Căng đai không đúng cách và không khớp với chiều dài đai có thể làm giảm tuổi thọ.
• Tuổi thọ của đai ở nhiệt độ trên 80 độ C và dưới -50 độ C bị rút ngắn đáng kể.
• Lực ly tâm cản trở việc sử dụng đai V ở tốc độ trên 55 m/s.
• Không thể được sử dụng với khoảng cách tâm lớn.