Tài liệu CƠ CẤU NÂNG HẠ CẦN CÀO ppt

Việc thay đổi góc nghiên cần có thể thực hiện nhờ các cơ cấu truyền động có lien kết cứng với cần: kiểu thanh răng bánh răng, kiểu vít, kiểu thuỷ lực, kiểu vành răng hình quạt, kiểu vành

CHƯƠNG 5 : CƠ CẤU NÂNG HẠ CẦN CÀO

5.1 Giới thiệu về cơ cấu nâng hạ cần cào

Thay đổi góc nghiêng của cần theo phương thẳng đứng còn gọi là cơ cấu nâng hạ cần

Ưu điểm

- Trọng lượng của cần nhỏ, từ đây đưa đến trọng lượng của toàn bộ máy giảm

- Tĩnh cơ động của càn trục cao hơn khi xung quanh địa điểm làm việc của máy có nhữngkiến trúc cao hơn cần

Nhược điểm

- Công suất tiêu hao cho thay đổi tầm với lớn hơn

- Trong quá trình thay đổi tầm với khó đạt được vận tốc đều nên có hiện tượng lắc

- Khó đạt được tầm với nhỏ

Việc thay đổi góc nghiên cần có thể thực hiện nhờ các cơ cấu truyền động có lien kết cứng với cần: kiểu thanh răng bánh răng, kiểu vít, kiểu thuỷ lực, kiểu vành răng hình quạt, kiểu vành răng – thanh truyền, kiểu tay quay – thanh truyền… Các cơ cấu liên két cứng này cho phép ngăn nhừa sự tự chuyển động của cần dưới tác dụng ủa lực ngang (gió, lực quán tính, lực phát sinh khi dây cáp nâng vật xiêng với góc thẳng đứng)

Hình 5.1 Sơ đồ các cơ cấu thay đổi tầm với

Cơ cấu nâng cần đơn giản và được dung phổ biến trong các cần trục quay công dụng chung là các cơ cấu nâng cần liên kết mềm.

Hình 5.2 Các cơ cấu nâng cần có liên kết mềm với cần

Việc kéo rừ ròng rọc di động trên đầu cần có kết cấu đơn giản hơn nhưng đòi hỏi phải

có chiều dài dây cáp lớn Bộ máy nâng hạ cần gồm có: động cơ, hộp giảm tốc, tang, tời, palăng cáp va thiết bị phanh Các ròng rọc di động của palăng cáp đặt trên đầu cần, còn các ròng rọc cố định đặt trên giá chữ A Giá chữ A càng cao thì càng có lợi về lực cho palăng, nhưng lại bất lợi về không gian chiếm chỗ

Vì các đặc trưng của máy nên chọn cơ cấu nâng có lien kết mềm với cần là hợp lý.5.2 Sơ đồ cụm động cơ dẫn động

5.2.1 Phân tích các phương án

Sơ đồ 1:

1

Động cơ 2 Hệ thống phanh

3 Hộp giảm tốc 4 Tang nâng

5 Khớp nối răng 6 khớp nối vòng đàn hồi

Hình 5.3 Sơ đồ truyền động theo phương án 1 Dùng sơ đồ này đòi hỏi không gian lắp đặt lớn

Sơ đồ 2

1.Động cơ 2.Hệ thống phanh3.Hộp giảm tốc 4.khớp nối răng5.Tang nâng 6 khớp nối vòng đàn hồiHình 5.4 Sơ đồ truyền động theo phương án 2

Cơ cấu gồm có: động cơ điện 1, hộp giảm tốc 3, khớp nối vòng đàn hồi 6 Trong đó, nửa khớp phía bên hộp giảm tốc được sử dụng làm bánh phanh, tang 5, khớp răng đặc biệt 4 nối tang với trục ra của hộp giảm tốc, phanh 2 Ta chọn sơ đồ 2 vì động cơ và tang nằm một phía nên cho ta kích thước chiều dài của cơ cấu nhỏ gọn, đồng thời đảm bảo việc chếtạo từng cụm riêng, tháo lắp dễ dàng

5.2.2 Phương án lựa chọn

1.Động cơ 2 Khớp nối vòng đàn hồi

nó phải được chế tạo nghiêm chỉnh với chất lượng cao

- Sơ đồ cơ cấu nâng được trình bày trên hình 5.5: bao gồm tang (6) được nối với hộp giảm tốc (4) qua khớp răng (5), hộp giảm tốc nối với động cơ (1) qua khớp nối vòng đàn hồi, một nửa khớp dung làm bánh phanh về phía hộp giảm tốc, phanh (3) là loại phanh lò xo điện 2 má áp trục

- Với sơ đồ như trên sẽ đảm bảo độ cứng vững, tính bền và giảm thời gian bảo

dưỡng, giảm không gian lắp đặt

5.3 Tính toán lực nâng

Sơ đồ tính toán :

Hình 5.6 Sơ đồ tính toán lực nâng dàn càoLực trong palăng nâng cần lớn nhất sẽ xuất hiện khi tầm với xa nhất ( β=00)

Phương trình cân bằng mômen của tất cả các lực đối với trục khớp tựa tâm quay O có dạng:

Khối lượng của cần làm việc Qcần = 4000 kg

Khối lượng xích và các tấm cào

Ta có qb = 87,5 kg/m

Chiều dài cần l = 24 m

Vậy chiều dài xích trên cần khoảng = 21 = 2.24 = 48 m.

q= 250 N/m2 – áp lực gió ở trạng thái làm việc (bảng 1-2[1]) 

F0 – diện tích chịu gió của cần, theo hình

Ta chọn hiệu suất ac =4, sơ đồ palăng nâng cần như hình vẽ.

Hình 5.8 Hệ thống palăng nâng hạ dàn cào

- Có 2 loại palăng thường dung đó là : palăng đơn và palăng kép

- Loại palăng đơn do chỉ có một nhánh dây chạy trên tang nên mỗi khi cuốn và nhả cáp có sự di chuyển của dây dọc trục làm khó hạ vật đúng vị trí gây ra tải tác động lên ổ đỡ thay đổi

- Loại palăng kép có 2 nhánh dây cuốn lên tang nên nâng hạ cần, áp lực lên các ổ trục sẽ được phân đều và ít thay đổi

Do đặc thù của máy rút liệu chọn palăng đơn

Hiệu suất chung của palăng nâng cần theo công thức (2 – 20 [1])

 : hiệu suất của các ròng rọc trong palăng nâng cần (bảng 1 – 8 [1])

Lực lớn nhất trong dây cáp theo công thức (2-18 [1] )

Như vậy bội suất nâng và sơ đồ palăng nâng cần dã chọn hợp lý

5.5 Chọn loại dây và kích thước dây

- Dây thường dung trong máy trục có 2 loại dây chính đó là xích và cáp

- Xích có ưu điểm là dễ uốn, có thể làm việc với tang và đĩa xích có đường kính nhỏ nên

bộ truyền có kết cấu gọn nhẹ, đơn giản Tuy nhiên, nó chỉ làm việc với vận tốc giới hạn không quá 1 m/s Nếu vận tốc quá vận tốc giới hạn thì các mắt xích bị mòn nhanh lam 2 tăng khả năng đứt xích Vì vậy, xích tường ít được sử dụng hơn cáp

- Dây cáp thép là loại dây được dung trong nhà máy trục nhiều nhất vì nó có khả năng làm việc với vận tốc cao mà không ồn, uốn được theo mọi phương, chịu dược tải trọng khác nhau, trọng lượng bản than nhỏ và ít đứt đột ngột Cáp có nhiều loại như: cáp bện đơn, cáp bện kép, cáp bện phải, bện hỗn hợp… Trong đó cáp bện kép là loại được dung chủ yếu trong máy trục Ta chọn loại cáp loĩ đay theo tiêu chuẩn TOTC 2688-80 làm dây cho cơ cấu nâng Đây là loại cáp bện kép có lõi đay thấm dầu, các sợi cáp tiếp xúc đường,các sợi cáp có đường kính băng nhau

Hình 5.9 Cấu tạo của cáp thép

5.6 Các kích thước cơ bản của tang và ròng rọc

Đường kính nhỏ nhất cho phép đối tang và ròng rọc xác định theo công thức (2-12 [1] )

l1 ,ln : chiều dài của palăng (khoảng cách giữa các trục ròng rọc) tương ứng với tầm với xanhất ( gócβ1=00) và tầm với gần nhất ( góc β1=500), xác định từ sơ đồ hình học cần trục (hình 5.6 )

Chiều dài đoạn dây cáp trên một bước cuốn hai lớp (hình 5.10)

Hình 5.10 Sơ đồ cuốn cáp lên tang+ Chiều dài đoạn dây cáp hai lớp (hình 5.11)

Chiều dài tang

L = L0+L1+2.L2 = 370 + 60 + 2.50 = 530 mm

Hình 5.11 Sơ đồ xác định các kích thước của tang

+ Bề dày thành tang tính theo kinh nghiệm trang 22[1] :

+ Kiểm tra độ bền của tang

Khi làm việc thành tang bị uốn, nén và xoắn Với chiều dài của tang nhỏ hơn 3 lần đường kính của nó thì ứng suất uốn và xoắn không vượt quá (10 15)% ứng suất nén

Vì vậy tang kiểm tra sức bền theo điều kiện nén với ứng suất cho phép theo công thức (2-15) [ 1]

k là hệ số phụ thuộc lớp cáp quấn lên tang, ở đây có 2 lớp cáp quấn lên tang nên k = 1,4.

σ nβlà ứng suất nén cho phép tang được chế tạo là gang CH 15-32 có giới hạn bền nén là

Ta phân thành 6 vị trí của cần tương ứng với các góc nghiêng β1, β2, β3, β4, β5, β6là

00, 100, 200,300, 400, 500 để tính lực trung bình bình phương trên palăng năng cần trong quátrình thay đổi tầm với từ Lmax đến Lmin Ở trên đã trình bày cách tính F=S cmax cho vị trí góc tương ứng 00, đối với các vị trí khác cũng tính tương tự Kết quả tính cho trong bảng…

Hình 5.13 Sơ đồ tính toán với các vị trí nâng hạ dàn càoVận tốc thay đổi chiều dài palăng nâng cần, công thức 3-30[1]

v p=l1−l nβ

14,55−3,25

l1, ln – chiều dài palăng nâng cần ở vị trí đầu cần và vị trí cuối cần

t - thời giant hay đổi tầm với từ vị trí 1 sang vị trí 2

Bảng 5.1

Vị trí của cần tương ứng với góc nghiêng β

I(00) II(100) III(200) IV(300) V(400) VI(500)

Lực trung bình bình phương tác động lên palăng nâng cần trong chu kỳ làm việc có tải, công thức (3-31) [1]

η c : hiệu suất palăng nâng cần

η pc ,η oc : hiệu suất tang và bộ cơ truyền cơ cấu nâng cần

η bl=0,95: hiệu suất bản lề của cần

Công suất trung bình bình phương yêu cầu đối với động cơ diiện trong chu kì làm việc, theo công thức (3-32) [1] :

Cường độ thực tế làm việc tối đa của động cơ khi cần trục làm việc với các tàm với từ lớnnhất đến nhỏ nhất :

CD= t lv

t ck100=

2.41,5

tlv = 2.26,8 s: thời gian thay đổi tầm với từ lớn nhất đến nhỏ nhất và ngược lại

Công suất tính toán với động cơ điện với cường độ 60% là cường độ công suất gần nhất theo câtlo, công thức (2-77)[1]

N t=N TB√C D th

C D dh=28,29√57,660 =27,7 KW

Ta chọn động cơ MTKF 412 - 6 có các đặc tính sau : cường độ 60% công suất động cơ

Nđc = 27 kW, số vòng quay nđc = 950 vg/ph, mômen vô lăng rôto GD2 = Nm2 Hệ số mômen giới hạn với CĐ 25% Ψ gh=2,67

Kiểm tra khả năng quá tải tức thời

Số vòng quay cần có của tang nâng cần

Công suất và số vòng quay của động cơ đã chọn khi CĐ 25% theo catalog

Ndc = 36 kW, ndc = 920 vong/ph, mômen danh nghĩa của động cơ Nm

Mômen lớn nhất động cơ có thể phát ra khi quá tải :

M dcmax=Ψgh M dnβ=3.373,7=1121 Nm

M dnβ=9550.N dc

nβ dc =

36

Vậy M tmax<M dcmax

Kiểm tra thời gian mở máy với lực Scmax Mômen mở máy trung bình của động cơ, công thức (2-75) [1] :

- mômen vô lăng của khớp nối cùng với bánh phanh 300

Thời gian mở máy, công thức (3-27)[1] :

Trong máy trục phanh được chia làm 2 nhóm :

Nhóm I gồm : các loại khoá dừng bánh cóc, khoá dừng ma sát dùng để giữ vật ở trạng thái treo

Nhóm II gồm các loại phanh : phanh dừng, phanh thả, phanh má, phanh đai…

Trong cơ cấu nâng để an toàn người ta thường dùng phanh má thường đóng, để chọn phanh ta dựa vào mômen phanh

Để kích thước phanh và cơ cấu nhỏ gọn, ta đặt phanh ở vị trí trục thứ nhất, tức là trục động cơ Mômen phanh tính theo công thức (3 -35)[1]

M ph=k S cm D c η c

2 a c i c

Trong đó :

k là hệ số an toàn Với chế độ làm việc trung bình theo bảng 3-2[1] ta chọn k=1,75

D c Đường kính tang kể đến tâm cáp

a c , i c Bộisuất palăng, tỷ số truyền cơ cấu nâng

Lực trong palăng nâng cần ở trường hợp này gồm 2 thành phần

a Lực S10 do trọng lượng bản thân cần và xích cào

q = 1000 N/m2 – áp lực gió ở trạng thái không làm việc (bảng 1-3[1])

F0diện tích chịu gió của cần

F0=6,8 m2 đã tính ở phần bội suất palăng

Vậy mômen phanh đã tính trên Mph= 412,5 Nm là hợp lý

Chọn phanh má có càn đẩy điện – thuỷ lực KTTT – 300M Theo tiêu chuẩn

BHNNJITMAIII phanh này có đặc tính kỹ thuật sau:

Mômen phanh Mph = 800 Nm;

Đường kính bánh phanh Dph=300 mm;

Loại con đội thuỷ lực TTM-50;

Lực đẩy của con đội thuỷ lực T=500N;

Hành trình của con đội hc=50mm;

Khối lượng phanh Gph = 92 kg;

Hình 5.14 Phanh má điện – thuỷ lực

Kiểu lắp : theo sơ đồ động , trục ra và trục vào quay về một phía;

Đầu trục ra : làm liền với khớp răng;

Công suất truyền được với cường độ 25%, số vòng quay của trục vào 1000 vg/ph, N =31 kW

Mua sẵn hộp giảm tốc này trên thị trường thì sai số truyền là

5.10.1 Khớp nối trục động cơ với hộp giảm tốc.

Ta sử dụng khớp nối vòng đàn hồi loại khớp nối di động có thể làm việc khi hai trục không đồng trục tuyệt đối

Nối trục đàn hồi gồm hai nửa nối trục lắp cố địng với hai trục và nhờ bộ phận đàn hồi để ghép hai nửa nối trục với nhau Ngoài khả năng bù được các sai lệch của trục nhờ biến dạng của các chi tiết đàn hồi, nối trục đàn hồi còn có thể:

- Giảm va đập và chấn động

- Đề phòng được cộng hưởng do động xoắn gây nên

Dưới đây là hình vẽ của khớp nối vòng đàn hồi

Với nối trục vòng đàn hồi thì để nối hai nửa nối trục ta không dung bulông mà dung chốt

có bọc các ống đàn hồi bằng cao su.Chốt có một đầu dạng côn lắp vào một nửa nối trục, nửa đầu còn lại hình trụ Số lượng chốt có thể từ 4 đến 10, vật liệu chốt có độ bền không nhỏ hơn thép 45 Vật liệu hai nửa nối có thể là gang xám hay thép

Trong nối trục vòng đàn hồi thì nửa khớp nối lắp trên trục hộp giảm tốc được sử dụng làm puli phanh

Chọn đường kính của khớp nối:

Ta chọn sơ bộ đường kính của khớp nối là :300mm, với đường kính trục d= 65 mmMômen lớn nhất khớp truyền được Mmax = 1100Nm , (Gi

2

i

D ) = 20,4 Nm2, + Khi mở máy

Mômen lớn nhất mà khớp phải truyền với hệ số quá tải lớn nhất 2,67:

Một phần momen Md này tiêu hao trong việc thắng quán tính các chi tiết máy quay bên phía động cơ, phần còn lại truyền qua khớp.

Mômen volăng nửa khớp phía động cơ lấy bằng 40% momen vô lăng của cả khớp

+ Khi phanh hãm vật đang nâng, mômen đặt trên phanh Mph= 500 Nm

Tổng mômen để thắng lực quán tính của cả hệ thống (từ phương trình 3-4[1]

Mqt=Mph+Mt=500+302=802Nm

Mt=Mh=302 Nm (tính ở phần trước)

Phần momen truyền qua khớp để thắng các tiết máy quay phía trên động cơ, xuất phát từ thời gian phanh theo công thức 3-6[1]

Mômen truyền qua khớp để thắng lực quán tính

Ở đầu cáp ta dung 3 tấm cặp tương ứng vớid c 17,5mm, vít cấy M 20

Lực tính toán đối với cặp cáp, công thức (2-15)[1],

4 4

t

p l p

Vít cấy làm bằng thép CT3 có ứng suất cho phép là[ ] 75 85 /   n mm2

5.10.3 Cặp cáp cố định hai đầu cáp trong pa lăng

Cặp cáp trên trục cần có một vòng lót (hình 5.15 chi tiết1), để bảo vệ cho cáp tránh áp suất dập lớn và khỏi bj chà sát vào tục Vòng lout là một vòng khép có tiếp diện hình máng Dây cáp vònh qua vòng lót, nằm trong rãnh, một đầu nối với than cáp bằng các cặpbulông vòng U ( hình 5.15 chi tiết 2)

Số bulông cặp được lấy dựa theo bảng sau:

Hình 5.16 Cặp đầu cáp5.10.4 Trục tang

Vì ta sử dụng palăng đơn nên vị trí của lực căng dây trên tang sẽ thay đổi va lực trên trục

tang đạt giá trị lớn nhất với tầm với của máy đạt giá trị lớn nhất

t

p l p

Với [n], k tra theo bảng (1-5) và (1-8) [1]

Tại điểm D trục phải có đường kính

77, 780,1 78

Các hệ số:

- K- hệ số xét đến ảnh hưởng của đặc tính tải trọng đến tuổi thọ ổ lăn, theo bảng

11.2[3], chọn K=1

- K1 – hệ số xét đến ảnh hưởng của nhiệt độ đến tuổi thọ của ổ Chọn K1 = 1

- V - hệ số xét đến vòng nào quay, vì vòng trong quay nên V = 1

-X, Y là các hệ số tải trọng hướng tâm và dọc trục Do không có lực dọc trục nên hệ số X

Hình 5.19 ổ đũa long cầu hai dãy

Kiểm nghiệm ổ lại theo khả năng tải tỉnh:

Ta có Q0 = Fr =50284 N < C0 =290 kN Như vậy ổ lăn ở hai đầu trục thoả điều kiện cho phép

5.10.6 thanh đỡ

Lực kéo từ thanh giằng: Ftg

Hình 5.20 Sơ đồ tính tác dụng lên thanh đỡ

Tính lực kéo từ thanh giằng:

Chiếu lên phương ngang:

.sin 40 sin 53 90250sin 40 24637sin 53

113694

190 / 12800

kn

tl

N

N mm A

Tiết diện cần như vạy là đủ bền Hình 5.23 Mặt cắt tiết diện thanh