Các cơ cấu phối hợp của máy trục ppsx

CÁC CƠ CẤU PHỐI HỢP CỦA MÁY TRỤCCÁC CƠ CẤU PHỐI HỢP CỦA MÁY TRỤC Trong máy trục, ngoài cơ cấu nâng tuỳ theo điều kiện làm việc còn được bố trí một số cơ cấu như cơ cấu di chuyển, cơ cấu

CÁC CƠ CẤU PHỐI HỢP CỦA MÁY TRỤC

CÁC CƠ CẤU PHỐI HỢP CỦA MÁY TRỤC

Trong máy trục, ngoài cơ cấu nâng tuỳ theo điều kiện

làm việc còn được bố trí một số cơ cấu như cơ cấu di

chuyển, cơ cấu quay, cơ cấu thay đổi tầm với, … Những

cơ cấu này cũng rất phong phú đa dạng, ta chỉ nghiên y g p g p ạ g g

cứu một số cơ cấu đặc trưng như:

§1 Cơ cấu di chuyển trên đường ray

§2 Cơ cấu quay

§2 Cơ cấu quay

§1 Cơ cấu di chuyển trên đường ray

Cơ cấu di chuyển là một bộ phận của máy nâng làm nhiệm

vụ dịch chuyển trên mặt phẳng ngang, mặt dốc của cả máy hay một bộ phận máy Dựa theo kết cấu của đường và bộ phận di

chuyển mà người ta phân ra:

- Di chuyển bánh kim loại (chủ yếu chạy trên ray đặt trước);

Sự khác biệt về cấu tạo của các cơ cấu di chuyển phụ

Sự khác biệt về cấu tạo của các cơ cấu di chuyển phụ

thuộc vào:

- Đường ray di chuyển: di chuyển kiểu treo trên ray (thường

- Đường ray di chuyển: di chuyển kiểu treo trên ray (thường

là trên hai bánh với dầm định hình chữ I) hoặc di chuyển trên

hai đỉnh ray;y

- Cách truyền lực: bánh xe dẫn động hay cáp kéo;

Cách truyền mômen xoắn lên bánh xe (trực tiếp qua bánh

- Cách truyền mômen xoắn lên bánh xe (trực tiếp qua bánh

răng hay qua trục truyền);

Kết ấ ủ hệ thố t ề l kí h hở

- Kết cấu của hệ thống truyền lực: kín hay hở;

- Cách dẫn động: dẫn động chung và dẫn động riêng.

1.1 Đường ray đỡ máy

1 Đường ray

1.1 Đường ray đỡ máy

- Là loại đường ray thường đặt trên nền đất đá, trên tường

hoặc trên các kết cấu kim loại để cho toàn bộ cơ cấu di

chuyển chuyển dịch trên đó Gồm các tiết diện:

- Loại đường ray này thường được bố trí ở khoảng trống

1.2 Đường ray treo máy

trong không gian nhờ các trụ hoặc treo móc, toàn bộ cơ cấu di

chuyển đề được treo phía dưới đường ray Loại ray này

ế

thường có các tiết diện chữ I hoặc chữ T

- Tất cả các loại đường ray dùng trong máy trục đều được

tiêu chuẩn hoá

tiêu chuẩn hoá

Hình 5-2 Đường ray treo máy Hình 5-3 Đường ray đỡ máy

Hình 5-3 Các kiểu đặt ray máy trục: ặ y y ụ

b, c, e, f, g- đặt tháo được; a, d- đặt không tháo được.

2 Bánh xe

2.1 Cấu tạo và phân loại

+ Cấu tạo: bánh xe dạng trụ, dạng côn, dạng trụ lồi, …được

chế tạo bằng thép hoặc gang, vành bánh có thể được bọc vải, …

‰ Loại tiếp xúc đường ‰ Bánh xe bị động

- Theo phương pháp chế tạo:

‰ Bánh xe đúc;

‰ Bánh xe đúc;

‰ Bánh xe rèn dập, cán

Bánh xe tiếp xúc với ray theo đường

Bánh xe tiếp xúc với ray theo điểm

Bánh xe lắp trên cầu

cân bằng Bánh xe tiếp xúc với ray theo điểm

- Các kích thước của bánh xe được kiểm nghiệm theo ứng suất

r f.

- Với bánh xe quay tự do trên trục:

b, r: chiều rộng bề mặt làm việc và bán kiánh bánh xe;

[σd]: ứng suất dập cục bộ cho phép của vật liệu bánh xe;

P: tải trọng tính toán bánh xe

* Đối với bánh xe tiếp xúc điểm với ray: 3 [ ]d

2 d

E

P

= σ

b d

P

σ

≤

= σ′

ρmax: bán kính cong tương đương lớn nhất, lấy giá trị lớnhơn trong hai trị số bán kính tiếp xúc;

m: hệ số phụ thuộc bán kính tương đương:

b: chiều rộng làm việc của vành bánh;

n: số vòng quay của bánh xe trong một phút;g q y g ộ p ;

* Tải trọng tính toán bánh xe P:

P : tải trọng lớn nhất có thể xuất hiện trên bánh xe trong trường

P = γ.Kb.Pmax, N với Pmax = k.D.b.fo, N

Pmax: tải trọng lớn nhất có thể xuất hiện trên bánh xe trong trườnghợp bất lợi nhất;

k: hệ số phụ thuộc vật liệu và chế độ làm việc của, MPa;

D: đường kính bánh xe, mm;

b: chiều rộng làm việc của ray, mm;

f : hệ số của tổng số vòng quay;

fo: hệ số của tổng số vòng quay;

γ : hệ số tính toán đến sự thay đổi của tải trọng;

Kbb: hệ số tính toán đến chế độ làm việc của cơ cấu;

3

3

1 1

2

2.3 Hiện tượng gặm nhấm đường ray

Đó là hiện tượng ray bị mòn lỗ chỗ không đều do ma sát

Đó là hiện tượng ray bị mòn lỗ chỗ không đều do ma sát

giữa thành bánh xe và đường ray Đây là hiện tượng hỏng rất

phổ biến của đường ray Nguyên nhân phát sinh rất phức tạp

phổ biến của đường ray Nguyên nhân phát sinh rất phức tạp,

nhưng chủ yếu do:

- Ray không song song; Ray không song song;

- Bánh xe không đồng đều vê tốc độ (không đồng tốc);

- Kích thước bánh xe không bằng nhau g g

Nói chung hiện tượng này rất khó khắc phục triệt để, song cóthể làm giảm bằng cách chế tạo bánh xe có kết cấu mặt trongcủa thành bánh lớn hơn chiều rộng ray, hoặc dùng con lăn phụkẹp lăn mặt trong của đường ray

3 Lực cản chuyển động cơ cấu di chuyển

W3: lực cản do gió gây ra, N;

Các lực cản W2 và W3 chỉ xuất hiện hoặc máy trục làm việc

ngoài trời lấy dầu + khi W2 và W3 ngược chiều chuyển động lấy

ngoài trời, lấy dầu + khi W2 và W3 ngược chiều chuyển động, lấy

dấu – khi W2 và W3 cùng chiều chuyển động

a Tính lực cản W 1

bx

x 1

D

) d f (

2 ).

G (Q

Dbx: đường kính bánh xe, mm

Dbx: đường kính bánh xe, mm

- đối với buồng lái, đối trọng, dây chằng kk = 1,2;

- đối với xe con k = 1 4;

- đối với xe con kk = 1,4;

q: áp lực gió tính toán, Pa;

Fxx: diện tích chịu gió của cơ cấu di chuyển, m2;

Fv: diện tích chịu gió của vật nâng, m2

3.2 Đối với cơ cấu di chuyển đặt trên một ray, lực cản tĩnh xác định theo hệ thức:

W : lực cản do trượt hình học của bánh xe hình côn

a Tính lực cản W 4

r

h f ).

G (Q

W4 = + x 1 2

f1 = 0,17: hệ số ma sát khi bánh

xe trượt trên đường ray;

h: khoảng cách từ điểm tiếp xúc

thành bánh xe với ray đến điểm lăn

của bánh xe, h = AK, mm;

Tính lực ma sát thành

r: bán kính trung bình của bánh

xe, h/r = 0,4 ÷ 0,7

Tính lực ma sát thành bánh xe vào ray

t ∂

ẳ

b Tính lực cản W 5

r B

f ).

G + (Q

=

W5 t x 1

+

∂

+ Trên đoạn ray thẳng:

+ Trên đoạn ray cong

(bán kính R):

R 2

B f ).

G + (Q

) r r

( 2

) r r

( f ).

G (Q

1 x

− +

=

c Tính lực cản W 6

) r r

.(

2 1 + 2

r1, r2: bán kính lớn và bán kính nhỏ của bánh xe hình côn

Trong trường hợp tính toán sơ bộ có thể dùng trị số

trung bình cho lực cản chuyển động trên dầm của thép

chữ I bằng 4 ÷ 5% trọng lượng xe lăn và vật nâng

3.3 Lực cản động (lực cản quán tính)

chữ I bằng 4 ÷ 5% trọng lượng xe lăn và vật nâng.

Trong thời kỳ mở máy khởi động, trên cơ cấu xuất hiện lựccản chuyển động do quán tính khối lượng vật nâng

x qt

t

v g

) G Q

(

= g: gia tốc trọng trường, m/s

2;v: vận tốc di chuyển, m/s;

Pmax ≤ F tiếp xúc của các bánh xe dẫn với đường ray;

F: lực ma sát của bánh xe với ray.

™ Để đảm bảo an toàn phải kiểm tra cho trường hợp mở máykhi cơ cấu không có vật nâng, và thường tính theo hệ số antoàn bằng hệ thức:

2 ,

1 a

G

d f

G W

' f

G

m 0

G D

d f.

G

x bx

d

0

Gd: tổng áp lực lên các bánh xe dẫn khi không có vật nâng N;

Gd: tổng áp lực lên các bánh xe dẫn khi không có vật nâng, N;

: tổng lực cản chuyển động xe lăn không có vật nâng

với Q = 0 và lấy dấu (+) cho W2 và W3, N;

0 m

t 60

v

a =

v: vận tốc di chuyển xe lăn hay cầu trục, m/s;

: thời gian mở máy khi không có vật nâng, s;

0

m

tm

™ Xe cũng có khả năng trượt trơn khi phanh, vì vậy cũng phải

kiể t điề kiệ bá ế khi h h ới thời i h h t

kiểm tra điều kiện bám nếu khi phanh với thời gian phanh vượt

quá những quy định cho phép Lúc đó dùng hệ thức:

2 ,

1 a

' f.

G k

* 0

0 ph

d

W g

a

Gx ph − t 0 *

: gia tốc phanh khi không có vật nâng, m/s2;

ể

0 ph

W

0 h

tph : thời gian phanh khi không có vật nâng, s

t

5 Quá trình mở máy và phanh

5 1 Mômen mở máy di chuyển của cơ cấu khi có vật nâng

n D ).

Q G

(

2 bx

x d1

1

2 i i d2

t 375

n ).

D G (

375 tiết máy quay

1

2 i i

1

2 bx x

=

m m

2 m

t 375

t i 375 2i.

η

+ η

=

+ Thời gian mở máy di chuyển t m

D ) Q G

( n

) D G

).

M M

.(

i 375

n D ).

Q G

( )

M M

.(

375

n ) D G (

t

t m

2

1

2 bx x

t m

1 I i i

+ +

η: hiệu suất của cơ cấu di chuyển (hiệu suất bộ truyền);

t : thời gian mở máy s;

t m: thời gian mở máy, s;

n 1: số vòng quay của trục 1 (trục động cơ), r/min

Các ký hiệu khác như đã chú thích ở trên

5.2 Mômen phanh khi có vật nâng

Mph = – Mt* + M*d1 + M*d2

Nế h h đặt t ê t 1 thì

1

2 i i

1

2 bx x

η

=

- Nếu phanh đặt trên trục 1 thì:

m m

2 ph

t 375

t i 375 2i

Thời gian phanh t :

- Thời gian phanh t ph :

s ,

n D ).

Q G

( n

) D G (

.

2 bx x

1 I

2 i

.(

i 375 )

M M

.(

375

t ph

2

* t ph

- Tính toán tương tự cho trường hợp mở máy và phanh

- Tính toán tương tự cho trường hợp mở máy và phanh khi không có vật nâng (Q = 0).

§2 Cơ cấu quay

1 Một số cơ cấu quay điển hình

2 Xác định mômen cản quay

3 Xác định mômen cản quán tính

4 Một số đặc điểm khác trong tính toán cơ cấu quay

1 Một số cơ cấu quay điển hình

1.1 Cơ cấu cột và dàn cùng quay (cần trục cột quay) ộ g q y ( ụ ộ q y)

™ Hình thức bố trí này thường được dùng trong cần trục cột quay Lúc đó ở phía đỉnh cột phải bố trí một ổ đỡ chịu lực ngang, còn ở

hí hâ ột hải bố t í ột ổ đỡ hị l à ột ổ hặ

phía chân cột phải bố trí một ổ đỡ chịu lực ngang và một ổ chặn

chịu lực dọc cột Ổ trên có thể là ổ trượt với tỉ lệ l/d tương đối lớn

hoặc ổ bi đỡ lòng cầu hai dẫy Ổ đỡ và ổ chặn phía dưới nên bố trí ầ

gần nhau

Cơ cấu cột và dàn cùng quay (cần trục cột quay)

Kết cấ ổ trên

Kết cấu ổ trên

™ Các phương án bố trí ổ đỡ trên và ổ chặn dưới:

Ổ trượt đỡ + ổ trượt chặn (ổ chặn hình vành khăn);

- Ổ trượt đỡ + ổ trượt chặn (ổ chặn hình vành khăn);

- Ổ trượt đỡ + ổ lăn chặn (ổ lăn lòng cầu hai dãy);

- Ổ lăn đỡ + ổ lăn chặn (ổ lăn lòng cầu hai dãy)

Hình thức này thường dùng ở cần trục cột cố định

1.2 Cơ cấu cột cố định dàn quay (cần trục cột cố định)

Ổ lăn đỡ ổ lăn chặn (ổ lăn lòng cầu hai dãy)

Hình thức này thường dùng ở cần trục cột cố định

Cột cố định dàn quay

™ Ổ tựa ở phía đỉnh cột có thể sử dụng một trong ba phương

án tương tự như ở chân cột của hình thức cột quay nhưng g q y g

thường dùng ổ trượt với xà ngang cố định

Xà ngang cố định

Xà ngang cố định

™ Ở chân cột vì có đường kính khá lớn nên thường dùng con lăn tựa quay như một trong hai phương án sau: q y g p g

A - B

Dùng bốn con

lăn tựa Dùng nhiều con lăn tựa

+ Khi phần lớn các chi tiết máy trục (trừ cần nâng và vật

1.3 Bàn quay (hay mâm quay, vòng quay)

nâng) được bố trí tập trung sao cho trọng tâm của chúng ở vị

trí thấp nhất và ổn định, cách trục không xa có thể dùng hình

thức bàn quay hay mâm quay hoặc vòng quay ví dụ như cần

thức bàn quay hay mâm quay hoặc vòng quay, ví dụ như cần

trục cảng, xe cần cẩu, …

+ Ổ tựa quay lúc đó có dạng bàn quay hay vòng tựa quay

như sau:

như sau:

Vòng tựa quay kiểu bánh xe tựa

Vòng tựa quay kiểu bi cầu

Dẫn động bằng tay Dẫn động bằng điện (1 ĐC)

M 2: mômen cản quay do độ nghiêng của mặt nền, N.m;

M 3: mômen cản quay của gió, N.m

M2 và M3 có dấu (+) khi ngược chiều quay, dấu (–) khi cùng chiều quay và thường xuất hiện khi cơ cấu làm việc ngoài trời

2.1 Tính M 1

a Với cần trục cột và dàn cùng quay:

v

2 2

2

1 1

1

M1 = 1 1 + 2 2 + v

2 2

a G L

.

Q H

Q, G: lần lượt là trọng lượng vật nâng và trọng lượng toàn

bộ cơ cấu quay;

f 1 , f 2 lần lượt là hệ số ma sát trong ổ trục tựa trên và dưới;

M V V là mômen ma sát tại ổ chặn dưới do phản lực V gây ra;ạ ặ p ự g y ;

b Với cần trục cột cố định dàn quay:

v HD

1 1

1

2

d f.

H

h

b G a

G L

.

Q H

2 1

M HD: mômen ma sát ổ dưới do lực ngang H2 = H1, mômen này

phụ thuộc vào kết cấu của ổ đỡ

M V: mômen ma sát tại ổ chặn trên do phản lực V gây ra

H 2

d f.

H

2 1

2 2

2

HD = =

D D

2

2 HD

D

D

D ).

d f 2

.(

cos 2

H

+

μ α

=

D D

cos 2

1+ ∑ α +

- Loại tựa bằng nhiều con lăn:

1

1 c

x 2

x 2

HD

D

D

D cos

2 1

cos 2

1 H 25 , 1

α+

α

+μ

hệ ố át lă ủ lă t ê ặt t ủ ột

μ: hệ số ma sát lăn của con lăn trên mặt trụ của cột, m;

d c: đường kính trục đặt con lăn, m;

D c: đường kính của cột tại chỗ tiếp xúc với con lăn, m;

D 1: đường kính mặt lăn của con lăn, m;

Tính mômen M V :

f V

- Ổ lăn:

2

f.

V

MV = 3

f V

- Ổ trượt gót bằng:

3

f.

G c: trọng lượng cần và các bộ phận khác trên nó;

G q: trọng lượng phần quay (không kể trọng lượng cần);

l l : khoảng cách từ trọng tâm cần và trọng tâm phần quay đến

l c , l q: khoảng cách từ trọng tâm cần và trọng tâm phần quay đến trục quay;

α: góc nghiêng của cần trục (phụ thuộc vào mặt nền hoặc góc

nghiêng lớn nhất cho phép khi thiết kế);

F 1: diện tích chịu gió của cần và các thiết bị trên xe;

F 2: diện tích chịu gió của phần quay;

L: tầm với của cần (kể từ tâm quay đến móc);( q y );

a 1 ; a 2: khoảng cách từ trục quay đến điểm đặt lực F1, F2;

n ) D G

375 phút, r/min;

t: thời gian mở máy hoặc phanh, s.

4 Một số đặc điểm khác trong quá trình tính toán cơ cấu quay

4.1 Quá trình mở máy và phanh y p

a Quá trính mở máy

Tính toán tương tự như cơ cấu nâng và cơ cấu di chuyển

m N

, t

375

n ) D G (

.

t i.

375

n ) GD

(

i

M M

m

1 I

2 i i q

m

2 q

1

2 q q

q

q

+ η

+ η

=

- Mômen mở máy:

i ).

M M

.(

375

n ) D G

( )

M M

.(

375

n ) D G (

t

q

2 q t m

1 I 2

t m

1 I

2 i i

1

2 q

+

η +

=

- Mômen phanh:

Thời gian phanh:

m N

, t

375 t

i.

375

i

M

ph ph

2 q q

) D G (

.

2 1

I

2 i

β ∑

- Thời gian phanh: t ( i i ) I 1 ( ) I 1 ηq , s

+β

= ∑

4.2 Chọn động cơ điện và phanh

a Động cơ điện ộ g ệ

Động cơ điện được chọn theo công suất tĩnh khi chuyển

động ổn định Và theo cường độ làm việc CĐ% của cơ cấu

W k

,

9550

n

M N

q

q q

t = ηq

M q: tổng mômen cản quay tĩnh khi chuyển động ổn định, N.m;

Thành phần M2 và M3 nếu có phải lấy dấu (+)

n q: tốc độ quay của cần trục, r/min;

ηq: hiệu suất của toàn bộ cơ cấu

Thường phải chọn động cơ điện với cường độ làm việc

tương ứng có công suất danh nghĩa lớn hơn công suất tĩnh yêu cầu 3 ÷ 4 lần vì nó phải đảm bảo cho góc quay khởi động khôngcầu 3 ÷ 4 lần, vì nó phải đảm bảo cho góc quay khởi động không quá lớn

, i

).

M M

M M

.(

k

Mph ph 1 2 3 qt ηq

+ +

2 1

ph ph

k h = 1 1: hệ số tính đến quán tính rôto động cơ điện và các chi

k ph = 1,1: hệ số tính đến quán tính rôto động cơ điện và các chi

tiết máy quay khác trong cơ cấu;

i ph ph: tỉ số truyền từ trục đặt phanh đến trục quay của cần trục;y ụ ặ p ụ q y ụ ;

η q: hiệu suất của cơ cấu quay

M : xuất phát từ thời gian phanh t

M qt : xuất phát từ thời gian phanh t ph