Chào các em học sinh thân mến! Hôm nay, cô trò chúng ta sẽ cùng nhau tìm hiểu về một loại truyền động rất quen thuộc trong đời sống và kỹ thuật, đó là truyền động bằng ma sát, cụ thể là cơ cấu truyền động đai.

Các em hãy mở sách giáo khoa Công nghệ lớp 8 trang 50, chúng ta sẽ bắt đầu bài học nhé.

1. Truyền động ma sát là gì?

Trước hết, chúng ta cần hiểu rõ thế nào là truyền động ma sát.

Truyền động ma sát là kiểu truyền động sử dụng lực ma sát sinh ra giữa các bề mặt của hai vật để truyền chuyển động quay từ vật này sang vật khác.

Nói một cách dễ hiểu, các em cứ tưởng tượng khi các em đẩy một cuốn sách trên mặt bàn. Nếu mặt bàn và cuốn sách không có ma sát, cuốn sách sẽ không di chuyển. Chính lực ma sát đã giúp cuốn sách di chuyển theo lực đẩy của chúng ta. Trong truyền động ma sát, nguyên lý này được áp dụng để làm quay các bộ phận máy móc.

2. Nguyên lý làm việc của cơ cấu truyền động đai

Cơ cấu truyền động đai là một trong những hình thức phổ biến nhất của truyền động ma sát. Chúng ta hãy cùng xem nó hoạt động như thế nào nhé.

2.1. Cấu tạo của cơ cấu truyền động đai

Cơ cấu truyền động đai thường gồm ba bộ phận chính:

* Puli: Là các bánh xe hình trụ hoặc hình côn, thường có rãnh hoặc vành để giữ đai. Có hai loại puli cơ bản:
* Puli dẫn động: Là puli được nối với nguồn động lực (ví dụ: trục động cơ).
* Puli bị dẫn: Là puli được nối với bộ phận cần truyền động.
* Đai truyền động: Là một sợi dây kín, thường được làm từ cao su, vải hoặc da, có tiết diện ngang hình chữ nhật, hình thang hoặc tròn. Đai có nhiệm vụ truyền lực và chuyển động giữa hai puli.
* Dây đai: Đai được lắp đặt sao cho nó ôm sát vào bề mặt của hai puli.

2.2. Nguyên lý làm việc

Nguyên lý hoạt động của cơ cấu truyền động đai dựa trên sự chênh lệch tốc độ quay giữa hai puli và lực ma sát giữa đai và puli.

* Khi puli dẫn động quay, nó sẽ làm quay theo đai truyền động do có lực ma sát giữa đai và puli.
* Đai truyền động, khi di chuyển, sẽ kéo theo puli bị dẫn làm nó quay theo.

Vì đai có độ co giãn nhất định và có ma sát, nên tốc độ quay của puli bị dẫn sẽ khác với tốc độ quay của puli dẫn động. Sự khác biệt này phụ thuộc vào đường kính của hai puli.

Chúng ta cùng xem xét công thức tính tỉ số truyền nhé. Đây là một công thức quan trọng giúp chúng ta xác định được sự thay đổi tốc độ quay.

Giả sử:
*

\(d_1\) là đường kính của puli dẫn động.

*

\(d_2\) là đường kính của puli bị dẫn.

*

\(n_1\) là tốc độ quay của puli dẫn động (vòng/phút).

*

\(n_2\) là tốc độ quay của puli bị dẫn (vòng/phút).

Tỉ số truyền (i) của cơ cấu truyền động đai được tính bằng công thức:

\[ i = \frac{n_1}{n_2} = \frac{d_2}{d_1} \]

Ý nghĩa của công thức này là:

* Nếu

\(d_2 > d_1\) (puli bị dẫn lớn hơn puli dẫn động), thì

\(n_2 < n_1\) (puli bị dẫn quay chậm hơn puli dẫn động). Tỉ số truyền \(i > 1\).
* Nếu

\(d_2 < d_1\) (puli bị dẫn nhỏ hơn puli dẫn động), thì \(n_2 > n_1\) (puli bị dẫn quay nhanh hơn puli dẫn động). Tỉ số truyền

\(i < 1\). * Nếu \(d_2 = d_1\) (hai puli có đường kính bằng nhau), thì \(n_2 = n_1\) (tốc độ quay không đổi). Tỉ số truyền \(i = 1\). 2.3. Ưu điểm và nhược điểm

Mọi cơ cấu đều có ưu và nhược điểm riêng, cơ cấu truyền động đai cũng không ngoại lệ.

* Ưu điểm:
* Cấu tạo đơn giản, dễ chế tạo.
* Truyền động êm, ít gây tiếng ồn.
* Có khả năng giảm chấn động, chống quá tải (khi quá tải, đai sẽ bị trượt).
* Giá thành rẻ.
* Có thể truyền động với khoảng cách tương đối xa giữa hai trục.

* Nhược điểm:
* Hiệu suất truyền động không cao (do có sự trượt đai).
* Tỉ số truyền không cố định (do có sự trượt).
* Độ bền của đai không cao, dễ bị mài mòn, lão hóa.
* Cần phải căng đai để đảm bảo lực ma sát, có thể gây ảnh hưởng đến tuổi thọ của ổ trục.

3. Ứng dụng của cơ cấu truyền động đai

Với những ưu điểm của mình, cơ cấu truyền động đai được ứng dụng rộng rãi trong rất nhiều lĩnh vực, từ gia đình đến công nghiệp.

* Trong gia đình:
* Máy giặt: Dùng để truyền động từ động cơ đến lồng giặt.
* Quạt điện: Một số loại quạt cũ sử dụng đai để truyền động từ mô tơ sang cánh quạt.
* Máy may gia đình.

* Trong công nghiệp:
* Máy công cụ: Máy tiện, máy phay, máy bào,… thường sử dụng hệ thống puli và đai để điều chỉnh tốc độ quay của trục chính.
* Máy dệt.
* Hệ thống băng tải.
* Động cơ ô tô: Dùng để truyền động từ trục khuỷu đến các bộ phận như máy phát điện, bơm nước, máy lạnh.
* Máy bơm nước.

Ví dụ minh họa

Các em hãy nhìn vào hình 20.2 trong sách giáo khoa. Đó là một ví dụ về cơ cấu truyền động đai trong máy giặt.

Puli nhỏ (puli dẫn động) nối với động cơ điện. Puli lớn (puli bị dẫn) nối với lồng giặt. Khi động cơ quay, nó làm quay puli nhỏ. Lực ma sát giữa đai và hai puli làm cho đai di chuyển và kéo theo puli lớn quay. Vì đường kính puli lớn lớn hơn puli nhỏ, nên lồng giặt sẽ quay chậm hơn tốc độ quay của động cơ, phù hợp với yêu cầu giặt.

Tỉ số truyền ở đây sẽ là

\(i = \frac{n_{động cơ}}{n_{lồng giặt}} = \frac{d_{lồng giặt}}{d_{động cơ}}\). Vì

\(d_{lồng giặt} > d_{động cơ}\), nên

\(n_{lồng giặt} < n_{động cơ}\). Vậy là hôm nay chúng ta đã cùng nhau tìm hiểu về truyền động ma sát và cơ cấu truyền động đai. Các em nhớ ôn lại bài và xem lại các ví dụ trong sách giáo khoa nhé. Nếu có bất kỳ câu hỏi nào, đừng ngần ngại hỏi cô. Chúc các em học tốt!