Bài giảng Máy nâng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI KHOA CƠ KHÍ BỘ MÔN KỸ THUẬT HỆ THỐNG CÔNG NGHIỆP Bài giảng MÁY NÂNG Hà nội – 2/2020 Giảng viên TS Bùi Văn Tuyển Điện thoại 0988 083 792 Mail Tuyenbv@tlu edu vn TRƯỜNG ĐẠI HỌC T[.]

KHOA CƠ KHÍ

BỘ MÔN KỸ THUẬT HỆ THỐNG CÔNG NGHIỆP

Bài giảng MÁY NÂNG

Hà nội – 2/2020

Giảng viên : TS Bùi Văn Tuyển Điện thoại : 0988.083.792

KHOA CƠ KHÍ

BỘ MÔN: KỸ THUẬT HỆ THỐNG CÔNG NGHIỆP

MÔN HỌC: MÁY NÂNG

ỘI DUNG

Click to add Title

1 1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Click to add Title

ẮM VỮNG

Click to add Title

1 1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Click to add Title

ĐỀ CƯƠNG CHI TIẾT MÔN HỌC

GIỚI THIỆU CHUNG

www.khoacokhi.tlu.edu.vn

MỤC TIÊU

hợp tải trọng

 MÁY NÂNG ĐƠN GIẢN

1.3.1 TẢI TRỌNG NÂNG DANH NGHĨA

1.3.1 TẢI TRỌNG NÂNG DANH NGHĨA

1 CHIỀU CAO NÂNG H

 Phản ánh đặc tính làm việc đặc thù của loại thiết bị

này: đóng mở nhiều lần và làm việc với tải khác nhau

 Cùng trọng tải và các đặc tính khác nhưng mỗi máy

nâng có thể được sử dụng với thời gian và mức độ tảinặng nhẹ khác nhau

 Do vậy nếu thiết kế như nhau thì hoặc sẽ thừa an toàn(lãng phí) hoặc sẽ không đủ an toàn

 CĐLV được phản ánh trong từng bước tính toán thiết

kế các bộ phận trong cơ cấu và máy nâng

+ Chế độ làm việc trung bình + Chế độ làm việc nặng

i i tb

2 HỆ SỐ SỬ DỤNG THỜI GIAN TRONG NGÀY

3 HỆ SỐ SỬ DỤNG THỜI GIAN TRONG NĂM

CĐ 

5 SỐ LẦN ĐÓNG MỞ CƠ CẤU TRONG 1H

6 THỜI GIAN LÀM VIỆC CỦA CƠ CẤU

365 Kn Kng CĐt

T      

Ký hiệu Tổng thời gian sử dụng T(h)

T1 200 < T ≤ 400 T2 400 < T ≤ 800 T3 800 < T ≤ 1 600 T4 1 600 < T ≤ 3 200 T5 3 200 < T ≤ 6 300 T6 6 300 < T ≤ 12 500 T7 12 500 < T ≤ 25 000 T8 25 000 < T ≤ 50 000

Cấp tải Hệ số phổ tải

Km

Đặc điểm

L1-Nhẹ Đến 0,125 Cơ cấu ít khi chịu tải tối đa, thông

thường chịu tải nhẹ L2-Trung

bình

Trên 0,125 đến 0,25

Cơ cấu nhiều khi vận hành với tải tối đa, thông thường tải trung bình

L3- Nặng Trên 0,25 đến 0,5 Cơ cấu chịu tải tối đa tương đối

nhiều, thông thường tải nặng

L4 - Rất nặng Trên 0,5 đến 1 Cơ cấu thường xuyên chịu tải tối

3

max Cấp tải Hệ số phổ tải Kp Đặc điểm

Q1-Nhẹ Đến 0,125 Ít vận hành với tải tối đa, thông

thường tải nhẹ

Q2-Trung bình Trên 0,125 đến 0,25 Nhiều khi vận hành với tải tối đa,

thông thường tải trung bình

Q3- Nặng Trên 0,25 đến 0,5 Vận hành tương đối với tải tối đa,

thông thường tải nặng Q4 - Rất nặng Trên 0,5 đến 1 Thường xuyên vận hành tải tối đa

Nhóm chế độ làm việc các cơ cấu riêng biệt của TB

nâng

Quay tay Nhẹ Trung bình Nặng Rất nặng M1, M2 M3, M4 M5, M6 M7 M8

4 3

5 6

8 7

9 10

2 1

4 3

5 6 7 8

10 9

4 3 2 1

5 6

7

4 3

1.5.1 CÁC YÊU CẦU VỀ KỸ THUẬT

1.5.1 CÁC YÊU CẦU VỀ AN TOÀN

Q Qqt  

Qqt = Q

 = 1,1 ÷ 1,4.

c qt h

c h

t

v m

m a

m m

Pqt  (   )  (   )  

Pqtmax = 2Pqt

Pqtttq = mεr

•TH này dùng để tính toán các chi tiết về: Sức bền mỏi, tuổithọ, độ mòn, tính phát nhiệt

TH II dùng để tính toán các chi tiết trong cơ cấu và kết cấukim loại, tính ổn định cần trục nó là cơ sở để tính sự quay trượt của bánh xe, tính chọn các thiết bị điện bảo vệ, các thiết

bị hãm…

•TH III dùng để tính: Ổn định, độ bền của các chi tiết kẹpray, phanh hãm, các bộ phận của cơ cấu thay đổi tầm với

Tổ hợp IIa: Cần trục đứng yên, chỉ có cơ cấunâng làm việc nâng hàng và khởi động hoặc phanhhãm đột ngột

Tổ hợp Ib: máy trục mang hàng còn có thêm một

cơ cấu khác làm việc (cơ cấu di chuyển xe con hoặc

cơ cấu di chuyển máy trục…), tiến hành khởi độnghoặc phanh hãm từ từ

Tổ hợp IIb: máy trục mang hàng còn có thêm một

cơ cấu khác làm việc (cơ cấu di chuyển xe con hoặc

cơ cấu di chuyển máy trục…), khởi động hoặc phanhhãm đột ngột

THE END

www.khoacokhi.tlu.edu.vn

CHƯƠNG 2:

CÁC BỘ PHẬN MANG TẢI

NỘI DUNG

1 Hiểu về cấu tạo, phân loại và ứng dụng của cáp thép

2 PP tính chọn cáp thép và các chỉ tiêu thay thế cáp thép

3 Hiểu về cấu tạo, phạm vi ứng dụng và tính toán xích tải

4 So sánh ưu, nhược điểm của cáp thép và xích tải

5 Hiểu về cấu tạo và tính toán ròng rọc, đĩa xích

6 Hiểu về cấu tạo, phân loại và phương pháp tính toán tang cuốn

cáp

7 Hiểu về cấu tạo và tính toán của các bộ phận mang tải khác:

Móc treo, gầu ngoặm, nam châm điện…

8 Hiểu về palang cáp: Bội suất, hiệu suất

CÁC BỘ PHẬN MANG TẢI

MÓC TREO + CỤM MÓC TREO

CÁC THIẾT

BỊ MANG TẢI KHÁC

PALANG CÁP

1 Cấu tạo và phân loại

Phân loại:

- Theo cách bện cáp:

+ Nhược điểm:

Cứng khó uốn qua các ròng rọc và tang

cuốn, nên chỉ dùng neo cột, làm cáp treo

2 Cáp bện kép:

Là loại cáp có sợi thép đầu tiên được bện thành các dánh (tao).

Sau đó người ta bện các dánh này thành sợi cáp ở giữa có lõi mềm bằng đay, sợi bông, sợi kim loại mềm hoặc amiang có tầm dầu để bôi trơn cho cáp khi làm việc

TK.6 x 19 + 1o.c

Kiểu tiếp xúc và cách tiếp xúc

Số dánh

Số sợi cáp 1 dánh

Số lõi

và loại lõi

TK:Tiếp xúc điểm LK:Tiếp xúc đường LTK:Tiếp xúc đường và điểm

3 Cáp bện ba: là loại cáp có sợi thép được bện thành các dánh (tao) Sau đó người ta bện các dánh này thành các sợi cáp nhỏ sau

đó các sợi cáp nhỏ này bện thành sợi cáp lớn (cáp hoàn chỉnh)

-Theo chiều bện cáp được phân thành:

+ Cáp bện xuôi: Chiều bện của sợi thép trong dánh cùng chiều với chiều bện của dánh.

Ưu điểm: mềm, dễ uốn, bề mặt có độ bóng cao,

Nhược điểm: Dễ tự lỏng ra, chỉ dùng ở cơ cấu nâng không có palăng.

+ Cáp bện chéo: Chiều bện của sợi thép trong dánh ngược chiều

với chiều bện của dánh.

ưu điểm: ít bị vặn, khó tự lỏng ra

Nhược điểm: khá cứng, khó uốn, độ bóng bề mặt không cao, chóng

mòn Loại chiều bện này được dùng nhiều nhất trong các cơ cấu

nâng cỡ lớn và trung bình.

+ Cáp bện hỗn hợp: Hai dánh cáp kề nhau có chiều bện ngược nhau Loại này ít dùng trong máy nâng

Cáp được tính toán cho trường hợp chịu tải nặng nhất khi nó vòng qua puli hoặc cuốn quanh tang Như vậy cáp vừa chịu kéo và chịu uốn:

(kG/cm2)

Trong đó:

S: lực căng dây cáp (kG);

d: đường kính cáp (cm);

D: đường kính puli hoặc tang (cm);

E: môđun đàn hồi của vật liệu, E = 2,15.10^6 (kG/cm2);

α: hệ số điều chỉnh do độ cong của sợi cáp bện kép α = 3/8

F: diện tích tiết diện cáp, khi có z sợi có cùng đường kính ds:

D

d E

F

S

u

k + s = + a s

= s

2 Tính toán cáp thép

- Vì cáp là chi tiết tiêu chuẩn, nên trong thực tế chỉ tính toán để chọn cáp theo điều kiện chịu kéo.

[S] = Sđ ≥ Smax.k (N) (2–1) Trong đó:

[S], Sđ : lực căng cho phép,lực kéo đứt cáp (Tra bảng).

Smax: lực căng cáp lớn nhất khi làm việc k: hệ số an toàn Chọn hệ số an toàn cho cáp phải phù hợp với nhóm chế độ làm việc.

Độ bền lâu: Tổng số lần cáp bị uốn trên mặt

ròng rọc hay tang một góc 180o

3 Độ bền lâu, tuổi thọ của cáp

h Z k k k T

24 365

Z

T 

Hệ số

an toàn

k

Kết cấu cáp 6x19=144 6x37=222 6x61=366 18x19=342 6x19+1 6x37+1

bện xuôi

bện chéo

bện xuôi

bện chéo

bện xuôi

bện chéo

bện xuôi

bện chéo

bện xuôi

bện chéo

bện xuôi

bện chéo

k ≤ 6

k = 6–7

7 ≤ k

6 7 8

12 14 16

11 13 15

22 26 30

18 19 20

36 38 40

18 19 20

36 38 40

14 16 18 20 22 24

12 13 14 15 16 17

23 26 29 32 35 38

Số sợi đứt tối đa cho phép /1 bước bện của cáp

4 Điều kiện thay thế cáp

Căn cứ vào số sợi thép bị đứt/1 bước bện cáp mới quyết định thay thế.

* Không làm hư hỏng hoặc biến dạng cáp thép: rơi, chèn

ép…

* Cáp phải được bảo quản trong kho mát, khô và không cho

phép tiếp xúc với sàn Cáp không được để nơi dễ bị ảnh

hưởng của hóa chất, hơi hóa chất, hơi nước hoặc các chất

ăn mòn khác

* Nếu bảo quản ngoài trời, cáp phải được bọc để hơi ẩm

không thể gây ăn mòn

Bảo quản, bảo dưỡng cáp thép

14

* Cáp phải được bôi trơn định kỳ theo quy định phải làm

sạch cáp trước khi thực hiện bôi trơn để đạt hiệu quả

* Bôi trơn cáp phải tương thích với chất bôi trơn gốc đã thực hiện bởi nhà sản xuất cáp

Kết cấu kẹp đầu cáp để rời

-Bulông chữ U: H2 - Khóa nêm: H4

5 Cố định cáp Kết cấu kẹp đầu cáp lên tang

120

a

r d

d

c 1

d

d S

k c

S 1

fβ 1

max

.e ) 1 e

(.

) f f (

.S

2 P

1 1 k

2 1

1

d 1 , 0

P f.

n

4

d

P k n z

s

 s



- Lực kẹp:

- S ố bu lông kẹp:

Đây là phương pháp cố định đầu cáp trên tang thông dụng nhất Tấm

đệm có rãnh hình thang là tốt nhất và cũng thường được dùng nhiều nhất

f1: hệ số ma sát quy đổi rãnh tấm đệm với cáp;

: góc nghiêng của rãnh hình thang;

: góc ôm trên đoạn BC.

2.2 Xích tải

* Theo độ chính xác chế tạo:

- Xích quy cách thô: độ chính xác chế tạo thấp, ít dùng;

- Xích quy cách tinh: độ chính xác chế tạo cao, dùng nhiều.

+ Phân loại

* Theo kết cấu

- Xích mắt dài: t > 5d, loại này ít dùng;

- Xích mắt ngắn: t ≤ 5d, loại này được dùng nhiều

+ Ưu, nhược điểm

* Ưu điểm

- Cấu tạo đơn giản, dễ chế tạo

- Mềm dễ uốn theo mọi phương

- Cho phép dùng các đĩa xích có đường kính nhỏ

* Nhược điểm

- Dễ đứt đột ngột ở lân cận mối hàn

- Chóng mòn do ứng suất tiếp xúc lớn

- V≤0,1 m/s ; Q ≤5T

2 α S

S

2 k

S

Khi cuốn quanh tang

hoặc cuốn qua puli

- Khi chọn xích tiêu chuẩn, người ta cũng có thể xác định lực

kéo cho phép theo tải trọng phá hỏng

Sđ ≥ k.Smax (N) (3–16a)

Sđ : Lực kéo đứt của xích được qui định theo tiêu chuẩn

Smax : Lực kéo lớn nhất khi làm việc

k: hệ số an toàn, phụ thuộc vào chế độ làm việc, Bảng 3.7 –[1]

1 Cấu tạo xích bản lề

- Xích bản lề gồm nhiều má xích được chế tạo bằng phương pháp dập, liên kết với nhau bằng chốt xích có tán hai đầu hoặc cài bằng chốt chẻ.

Má xích

Chốt xích 2.2.2 XÍCH BẢN LỀ

* Ưu nhược điểm của xích bản lề

2 Tính toán kiểm tra và chọn xích bản lề+ Kiểm tra tính riêng cho từng má xích với giả thiết tải trọng phân bố đều

 k

k

d).a i.(B

B: chiều rộng tấm tại tiết diện nguy hiểm, (mm);

a: chiều dày của tấm tính, (mm)

+ Kiểm tra biến dạng bị cắt

 k2

c

4

π.d 2.

+ Kiểm tra áp suất lên bề mặt tiếp xúc của má xích trên ngõng trục của chốt xích:

+ Dẫn động bằng tay, êm: k = 5+ Dẫn động bằng tay, rung: k = 7–8+ Dẫn động bằng máy: k = 10

So sánh ưu nhược điểm giữa cáp và xích

1 Đối với cáp

Ưu điểm

+ Cáp có trọng lượng trên đơn vị chiều dài nhỏ nhất;

+ Cáp có thể uốn được trên tất cả các phương

+ Cáp có độ bền lâu khá cao, không bị đứt đột ngột, có thểphát hiện sớm quá trình hư hòng

+ Cáp làm việc êm, không ồn ở mọi vận tốc

Nhược điểm là phải uốn với bán kính cong lớn Điều nàydẫn tới kích thước cơ cấu cồng kềnh

2 Đối với xích hàn

Ưu điểm:

Là dễ gập theo tất cả các phương, có thể uốn ở bán kínhcong khá nhỏ, dẫn tới chi tiết cuốn xích và toàn bộ cơ cấunhỏ gọn;

+ Chế tạo xích hàn đơn giản, giá thành rẻ (đặc biệt là với

cơ cấu chịu tải nhỏ, vận tốc thấp, thao tác bằng tay);

Nhược điểm

+ Trọng lượng bản thân lớn

+ Làm việc ồn, không thể làm việc ở vận tốc cao;

+ Khó kiểm tra độ bền, dễ đứt đột ngột, độ tin cậy thấp

3 Đối với xích bản lề

Ưu điểm:

+ Độ bền khá cao, truyền lực tốt, dễ uốn (trong mặt phẳngvuông góc với trục chốt xích), dẫn tới chi tiết cuốn xích vàtoàn bộ cơ cấu nhỏ gọn;

+ Có độ tin cậy cao hơn so với xích hàn, nhưng thấp hơn

so với cáp;

+ Va đập nhẹ hơn so với xích hàn, có thể làm việc ở vậntốc khá cao (<0, 25m/s);

+ Trọng lượng bản thân vẫn lớn hơn so với cáp;

+ Chỉ cuốn được trong mặt phẳng, không cuốn đượcquanh tang

- Puli cáp là chi tiết dạng đĩa, có rãnh với đường kính danh nghĩa Do;

- Được đúc bằng gang xám, hoặc bằng thép, rãnh được gia công cơ

CẤU TẠO

b a

M o  2 1.

Q R

S

S H

S

H S

1

1 2

1

c

2

1 S

2

) 1 (

S S

2

Q H

b a

2 HỆ RÒNG RỌC- PALANG CÁP

Khái niệm

Là hệ gồm các ròng rọc di động và ròng rọc cố định liên kết vớinhau qua dây cáp nhằm làm lợi lực hoặc lợi tốc

Phân loại:

+ Palang đơn: Chỉ có một đầu cáp cuốn lên tang

+ Palang kép: Có hai đầu cáp cuốn lên tang

Bội suất của palăng

Khi nâng tải trọng lên một chiều cao H với vận tốc nâng Vn, phải cuốn lên tang với chiều dài L và vận tốc Vt.

- n: số đầu dây treo vật

- m: số đầu dây cuốn lên tang

Q.H = S.L

v

v H

L S

Hiệu suất của palang cáp

max

t p

S

S

a Q

Hiệu suất của palăng

4

QS

SS

S1  2  3  4 

Ta có: S1 + S2 + S3 + S4 = Q

1

3 3

4

1

2 2

3

1 2

3

4 2

3 1

2 r

v

S S

S

S S

S

S S

S

S S

S S

S S

max 1

1

Q S

3 2

max 1

1

Q S

Smax - Lực căng dây lớn nhất tác dụng lên tang;

a- Bội suất của pa lăng;

t- Số Puli dẫn hướng.

a

η

η η

1 η

η 1

Q S

t

a max

t p

.η η

1 η

t a





p - Hiệu suất của Palăng;

 - Hiệu suất của Pulit- số puli dẫn hướng

a

Q

) 1

Puli xích (ròng rọc xích)

- Puli xích là chi tiết dạng đĩa được đúc bằng gang hoặc thép, bề mặt

rãnh được gia công cơ tạo thành rãnh chứa xích với hai gờ cạnh hoặc hai

90 cos

d z

90 sin

t D

- Đường kính dang nghĩa

của tang Do tính toán theo

CẤU TẠO TANG CUỐN CÁP

r

TANG CUỐN CÁP

PHÂN LOẠI

TANG HÌNH TRỤ

TANG HÌNH YÊN NGỰA

TANG HÌNH CÔN

TANG

TRƠN

TANG

CÓ RÃNH

PHÂN LOẠI

Là tang có mặt nhẵn, hai đầu có thành

dùng để cuốn nhiều lớp cáp.

Tang này sử dụng khi có dung lượng cáp

lớn, hoặc tang dùng với nhiều công

Là tang trên bề mặt được tiện rãnh dạng đáy tròn theo kích thước

dây cáp

Tang này sử dụng để cuốn 1 lớp cáp thường dùng cho máy nâng

có chiều cao nâng H cố định

Tang có ưu điểm là: Cáp được cuốn và nhả đều, ít mòn thường

được dùng khi vận tốc làm việc lớn

r

dc t + Tang hình trụ có rãnh

+ Tang hình yên ngựa

Được dùng làm tời neo hoặc

tời ma sát

Hd: Tang hình yên ngựa

- Kích thước của tang

+ Đường kính tang Dt;

+ Chiều dài tang L;

+ Chiều dày thành tang δ

2 Tính toán tang cuốn cáp

- Kiểm tra bền tang+ Ứng suất uốn+ Ứng suất nén+ Ứng suất xoắn

-Đường kính tính toán của

tang cuốn nhiều lớp cáp

Dm=Dt+dc(2m-1)

+ m-số lớp cáp cuốn lên tang

b Chiều dài tang L

Được xác định sao cho hạ xuống vị trí thấp nhất vẫn còn lại ít nhất (1,5-2) vòng cáp trên tang để đảm bảo F tác dụng lên đầu kẹp cáp.

lc = hmax.a

t.

z )

d (D

a

a

H Z

d (Dt

a

+ l1 = (2 3).t (mm)

+ l2 = (1 ÷ 1,2)  (mm)

Với:  - chiều dày thành tang

* Ở tang kép 2 đầu dây quấn lên tang

Chiều dài tang tính theo quan hệ:

│tga│=1/10-a Chiều dày thành tang

=0.02D+(6-10 mm

* Với tang ngắn (L/D0 ≤ 3) chỉ cần kiểm nghiệm độ bền nén: tang được

tính như ống dày chịu áp suất ngoài do dây với lực căng Smax xiết lên

tang sinh ra

Điều kiện bền nén

ĐIỀU KIỆN CHỊU UỐN, XOẮN

, W

M

; W

M

x

max

x x

- Đối với tang đơn:

mm N

S L

2.4 CÁC THIẾT BỊ MANG TẢI KHÁC

2a (h+a)/2 r

R d s

b

b

MÓC ĐƠN

Móc kép



 cos 2

Q k

01III

S

1

 45°

II

III

II III

Q

2

1

b

2 cos

2

0 2

b

Q f

N

a

Q b

N c

c2/a

bf

S Q2 Q+(G)

IV) I)

l

b L

G G

S '  

1

12 11

I

II

15 12

14 13

5 4

Nam châm điện

Nam châm điện

1

8 7

CHƯƠNG 3

THIẾT BỊ AN TOÀN

Thiết bị

an toàn

Thiết bị dừng

Phanh hãm

- Làm dừng hẳn chuyển động - Làm chậm dần haydừng hẳn chuyển

động

1 Khoá dừng ma sát

+ Cấu tạo, nguyên lý làm việc

- Bánh 1 đứng yên, khi lực ma sát cân bằng với lực vòng:

F = P hay f.N = P

Mặt khác: P = N.tgα  tgα = f+ Kết luận

- Hệ số ma sát f ≤ 0,1 nên α khá nhỏ;

- Sử dụng đối với thiết bị có tải nâng nhỏ;

- Cơ cấu khoá ma sát làm việc không an toàn

- Sử dụng đối với thiết bị có tải nâng nhỏ;

- Cơ cấu khoá ma sát làm việc không an toàn.

2 Khóa dừng con lăn

+ Công dụng, cấu tạo

2 Khóa dừng con lăn

+ Tính toán các thông số cơ bản

- Áp lực N trên con lăn (do bị kẹt) xác định theo quan hệ:

D z f

M

tiếp xúc T phải lớn hơn các giá

trị lực có xu hướng đẩy viên bi

tách khỏi vị trí tiếp xúc S

(T≥S).

, N

2 Khóa dừng con lăn

+ Tính toán các thông số cơ bản



No F=f No

tg  ≤ r 

- Chiều dài con lăn lấy theo quan hệ:

l = (1–2).d, thường lấy l = 1,5d (mm)

- Ứng suất dập vành tang tại chỗ tiếp xúc với con lăn:

+ Kết luận

- Hệ số ma sát f ≤ 0,06 nên α khá nhỏ;

- Sử dụng đối với thiết bị có tải nâng nhỏ;

- Làm việc êm và không gây va đập;

- Độ tin cậy cao hơn thiết bị khoá ma sát

2 Khóa dừng con lăn

- Ứng suất dập lõi của thiết bị dừng và con lăn:

, 0

, 0

+Công dụng, cấu tạo:

+ Xác định các thông số chính:

- Lực vòng P trên trên bánh cóc được xác đinh:

Z.m

2.M D

- Xác định điều kiện làm việc của cơ cấu hãm.

Lực P là hợp lực của: N = P.cos và T = P.sin

+ Điều kiện đảm bảo ăn khớp: