EN
Đai nhiều rãnh: Đai nhiều rãnh là loại đai có dạng tròn, trên bề mặt có nhiều rãnh tam giác dọc nối liền với phần đế đai phẳng (xem Hình 1). Bề mặt làm việc của đai là các mặt bên của các rãnh, do đó đây là một dạng đai truyền động mới. Loại đai này kế thừa những ưu điểm đồng thời hạn chế nhược điểm của cả hai loại đai phẳng và đai chữ V, nên trong những năm gần đây ngày càng được sử dụng rộng rãi.
I. Đặc điểm của Bộ Truyền động Đai Nhiều Rãnh
1. So với bộ truyền động đai chữ V thông thường, bộ truyền động đai nhiều rãnh mang lại những ưu điểm sau:
(1) Đai đa rãnh V được sử dụng để phân bố đều áp lực lên toàn bộ các bề mặt tiếp xúc nhờ tính không nén được của cao su (xem Hình 2). Mức độ hiệu quả tiếp xúc trên bề mặt nghiêng (mặt chữ V) của đai và rãnh bánh đai đạt gần 100%. Do đó, đai đa rãnh V có cùng chiều rộng với đai V tiêu chuẩn có thể truyền tải trọng lớn hơn 30–50% so với đai V thông thường.
(2) Do độ mỏng của đai đa rãnh V, đường kính bánh đai hiệu dụng nhỏ nhất (demin) chỉ bằng khoảng một phần ba hoặc một phần năm đường kính bánh đai V thông thường. Vì vậy, cấu trúc của nó gọn nhẹ hơn và chi phí sản xuất giảm xuống (các giá trị demin được nêu trong Bảng 2).
(3) Hệ dẫn động bằng đai đa rãnh V hiệu quả tránh được các hạn chế của hệ dẫn động bằng nhiều đai V, bao gồm rung động, tải phân bố không đều và tỷ số truyền không ổn định do sự thay đổi chiều dài đai.
(4) Đai đa rãnh có độ giãn dài thấp và không bị trượt khi quá tải. Sự chuyển động tương đối giữa các gờ đai và rãnh bánh đai là tối thiểu, do đó lượng nhiệt sinh ra do ma sát ít hơn và tuổi thọ của bề mặt làm việc của đai cũng như bánh đai được kéo dài.
(5) Đai đa rãnh rất linh hoạt và nhẹ, do đó công suất không bị hao hụt do uốn cong và lực ly tâm trong quá trình truyền động, nhờ đó hiệu suất truyền động cao.
2. Chúng có độ linh hoạt tương đương với bộ truyền đai dẹt, nghĩa là có thể bố trí bánh đai căng ở phía trong hoặc phía ngoài đai đa rãnh. Tuy nhiên, khác với đai dẹt, đai đa rãnh không thể tuột khỏi bánh đai trong khi đang vận hành. Chúng nên được sử dụng trong truyền động tốc độ cao và có thể đạt tốc độ lên đến 10.000 vòng/phút, với tỷ số truyền là 1:10.
3. Các bánh đai đa rãnh V cũng dễ sản xuất và gia công hơn vì không yêu cầu bất kỳ dụng cụ hoặc thiết bị chuyên dụng nào như trường hợp của các bộ truyền động đai đồng bộ. Yêu cầu lắp đặt đối với đai đa rãnh V thấp hơn so với đai đồng bộ, nhờ đó việc áp dụng chúng tại nhiều nhà máy trở nên dễ dàng hơn. Việc thay thế đai đồng bộ bằng đai đa rãnh V có thể rất tiết kiệm chi phí trong những trường hợp tỷ số truyền cơ khí cho phép sai số nhỏ.
II. Giới thiệu về hệ thống đai đa rãnh V và bánh đai
1. Các mô hình đai đa rãnh V và kích thước mặt cắt ngang
Các dây đai đa rãnh được phân loại dựa trên vật liệu làm ra chúng thành hai loại: cao su và polyurethane. Dây đai vấu V bằng cao su có khả năng chịu nhiệt và tải cao hơn các loại dây đai vấu V bằng polyurethane, do đó được sử dụng phổ biến hơn. Các dây đai vấu V bằng cao su thuộc nhóm PH theo tiêu chuẩn ISO/DP9982-1988 như thể hiện trong Bảng 1. Dây đai PH chủ yếu được sử dụng trong truyền động cho máy móc văn phòng và thiết bị đo lường, nhằm mục đích chính là truyền chuyển động. Dây đai PK được sử dụng cụ thể trong các ứng dụng ô tô như dẫn động quạt, máy phát điện và bơm nước. Các dây đai PJ, PL và PM được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống truyền động cơ khí công nghiệp nói chung. Ký hiệu dây đai đa rãnh tại một số quốc gia như Hoa Kỳ và Vương quốc Anh gồm các chữ cái: H, J, K, L, M; kích thước cơ bản của dây đai rất tương đồng với kích thước nêu trong Bảng 1. Trong số này, loại J và L là phổ biến nhất. Mặc dù tồn tại những khác biệt nhỏ về kích thước mặt cắt ngang giữa các quốc gia khác nhau, điều này không cản trở khả năng thay thế lẫn nhau trên phạm vi toàn cầu. Đối với dây đai đa rãnh loại M, góc nghiêng của răng (wedge angle) giống nhau ở mọi quốc gia và có giá trị là 40 độ, nhưng khoảng cách giữa các răng lại khác nhau. Do đó, dây đai đa rãnh loại M của các quốc gia khác nhau không phải lúc nào cũng tương thích và hoạt động được với nhau.
Dấu hiệu ISO trên dây đai bao gồm số lượng rãnh (wedge number), loại tiết diện ngang của dây đai và chiều dài hiệu dụng của nó. Ví dụ minh họa: một dây đai loại PM gồm 10 rãnh và có chiều dài hiệu dụng là 3550 mm được ghi nhãn là 10PM3550, nhưng tại Vương quốc Anh và Hoa Kỳ lại được ghi nhãn là 550M10.
Thiết bị chuyên dụng được sử dụng để đo chiều dài hiệu dụng (L) của dây đai. Mỗi kiểu dây đai có các giá trị cụ thể tương ứng với đường kính bánh đai hiệu dụng (d) khi tiến hành đo. Điều đáng chú ý là chiều dài hiệu dụng (L) do ISO sử dụng thực chất trùng khớp với khái niệm ‘chiều dài bước’ (Pitch Length) được dùng tại các quốc gia như Vương quốc Anh và Hoa Kỳ — cả hai đều chỉ chu vi của dây đai tại đường kính bánh đai hiệu dụng d. Các dãy tiêu chuẩn đồng nhất về chiều dài bước đã được thiết lập tại Vương quốc Anh, Hoa Kỳ, Nhật Bản và một số quốc gia khác, nhưng không được quy định trong tiêu chuẩn ISO/DP9982.
2. Các loại bánh đai và kích thước mặt cắt ngang
Các bánh đai đa rãnh (multi-V-belt) được phân thành năm loại theo tiêu chuẩn ISO/DP9982, và kích thước mặt cắt ngang của chúng được thể hiện trong Hình 4 và Bảng 2.
Đường kính ngoài (da) của bánh đai có thể (theo quy định của ISO) bằng hoặc khác với đường kính hiệu dụng (d.). Tuy nhiên, tại một số quốc gia khác như Anh, Mỹ và Nhật Bản, đường kính ngoài của bánh đai hoàn toàn tương đương với đường kính bước. Cần lưu ý rằng đường kính hiệu dụng do ISO quy định và đường kính bước được sử dụng tại các quốc gia như Anh và Mỹ thực chất là cùng một đường kính. Cả về chiều dài hiệu dụng của dây đai lẫn đường kính hiệu dụng, cách trình bày và quy định của chúng trong tiêu chuẩn ISO đều được xác định một cách chặt chẽ và chính xác. Lý do là vì đường kính bước thực tế (dp) của bánh đai đa rãnh (multi-V-belt) phải nằm tại vị trí lớp trung tính của dây đai sau khi dây đai được lắp đặt lên bánh đai và được căng đúng cách như minh họa trong Hình 5.
Dựa trên hình 5 chúng ta có thể quan sát thấy rằng lực đường kính đường vuông của xe đạp được tính bằng phương trình sau:
Bảng 2 cho thấy sự khác biệt đường hiệu quả △e trong công thức.
Tốc độ chu vi (V) và tỷ lệ truyền (i) của dây đai được tính toán chủ yếu dựa trên đường kính vòng tròn pitch, trong đó phương trình là:
Trong đó: dp1 là đường kính của vòng tròn đường tròn bánh xe nhỏ, bằng milimet; n 1 là tốc độ quay của bánh xe nhỏ, bằng vòng quay mỗi phút.
Trong phương trình: 1 và 2 đề cập đến bánh xe nhỏ và lớn tương ứng.
Để tránh căng thẳng uốn cong quá mức trong dây đai trong quá trình truyền tải và giảm đến mức tối thiểu tuổi thọ của dây đai, ISO đã chỉ ra đường kính hiệu quả tối thiểu (dmln) của mỗi loại dây đai như được chỉ định trong Bảng 2.
Trong gia công, để điều chỉnh độ sâu của rãnh trên bánh đai đa rãnh hình chữ V, đường kính ngoài (d₂) của thanh đo (hoặc bi) được đặt khít vào rãnh phải được xác định như thể hiện trong Hình 6. Công thức tính là: d₂ = d + 2K.
Trong đó: k và d₉ của thanh đo (bi), K và d₉, được nêu trong Bảng 2.
Khi bánh đai được chế tạo với dₐ = d, thì d₂ = dₐ + 2K. Độ lệch giới hạn đối với d₂ là ±0,13 mm.
III. Ứng dụng của bộ truyền đai đa rãnh hình chữ V
Các bộ truyền động dây đai đa rãnh đã được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp ở nước ngoài, chẳng hạn như ô tô, dệt may, hóa chất, quốc phòng, thiết bị gia dụng và máy móc văn phòng. Các bộ truyền động dây đai đa răng sẽ đặc biệt phù hợp để thay thế các bộ truyền động dây đai chữ V trong các thiết bị sử dụng nhiều dây đai chữ V và phải chịu tải va đập lớn. Các thiết bị này bao gồm máy cắt phế liệu vải vụn, sợi thừa và vải làm phần thân trên giày; máy dệt công suất cao; và bơm piston. Hơn nữa, trong các hệ thống truyền động mà trục bánh xe – trục nằm vuông góc với mặt đất hoặc ở vị trí chéo bán phần, việc chuyển từ truyền động dây đai chữ V hoặc dây đai dẹt sang truyền động dây đai đa rãnh mang lại lợi ích vượt trội.
Các thông số vận hành của bộ truyền động dây đai đa rãnh nói chung như sau: tốc độ quay n₁ = 200–10.000 vòng/phút; công suất P₁ ≈ 0,2 kW đến 300 kW; tỷ số truyền i ≤ 10; hiệu suất truyền động gần bằng hiệu suất của dây đai dẹt, η ≈ 0,97.
Các bộ truyền động dây đai đa rãnh đã gây ra rất nhiều khó khăn trong việc triển khai và phát triển loại sản phẩm này tại Trung Quốc. Việc thay thế hàng loạt dây đai đa rãnh đã cũ trên các thiết bị nhập khẩu là một vấn đề cấp bách đặc biệt. Việc sản xuất trong nước các dây đai đa rãnh đạt tiêu chuẩn không chỉ giúp đất nước tiết kiệm một lượng lớn ngoại tệ mà còn thúc đẩy việc ứng dụng rộng rãi công nghệ truyền động bằng dây đai mới trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau. Điều này sẽ tích cực hỗ trợ sự tăng trưởng và phát triển của ngành công nghiệp sản xuất dây đai tại Trung Quốc.