CHƯƠNG 9: MÁY NÂNG ĐƠN GIẢN pptx

Kích thanh răng Kích thanh răng có cấu tạo tơng đối đơn giản bao gồm thanh răng 2 chỉ chuyển động tịnh tiến lên xuống do thân thanh răng là hình chữ nhật trợt trong bạc dẫn hớng 3 nhờ

Chơng 9

máy nâng Đơn giản

Máy nâng đơn giản là các loại máy chỉ có một cơ cấu nâng; thông thờng là một thiết bị riêng lẻ, làm việc độc lập, dễ tháo lắp, di chuyển đến vị trí mới Các loại máy nâng đơn giản thờng gặp: kích, tời, các loại pa lăng

9.1 Kích

Công dụng: Kích là một máy nâng đơn giản dùng để nâng vật lên một chiều cao nhỏ,

có thể nâng đợc tải trọng từ 0,5 ữ 750T, chiều cao nâng đến 0,8m, kích chuyên dùng trong ngành đờng sắt có chiều cao nâng đến 2m Kích thờng đợc dùng trong sửa chữa, lắp ráp

nh kích ô tô, tàu hoả, trong xây dựng v .v Do đó kích phải có kích thớc nhỏ gọn, trọng lợng

bé để dễ vận chuyển Dẫn động kích thờng bằng tay Kích có 3 loại chính: Kích thanh răng, kích vít và kích thuỷ lực

9.1.1 Kích thanh răng

Kích thanh răng có cấu tạo tơng đối đơn giản bao gồm thanh răng 2 chỉ chuyển động

tịnh tiến lên xuống (do thân thanh răng là hình chữ nhật trợt trong bạc dẫn hớng 3) nhờ hệ

thống truyền động từ lực K trên tay

quay 6 qua hai cặp bánh răng 5 đến

bánh răng cuối 4 ăn khớp với thanh

răng 2 (hình 9-1) Trên đỉnh thanh

răng là mũ kích 1 đặt vật nâng Q.

Kích có thể có bàn nâng phụ 7 đặt

bên hông của thân kích ( đặt bàn

nâng kiểu này tải đặt bị lệch tâm và

chỉ nâng đợc tải trọng bằng một nửa

tải trọng đặt chính tâm)

Thông thờng kích thanh răng

có thể nâng đợc tải trọng đến 30T và

chiều cao nâng đợc đến 0,8 m (bảng

9-1 và 9-2) Để có kích thớc nhỏ, các

bánh răng dẫn có số răng ít nhất

th-ờng từ 4 đến 6 răng và phay trực tiếp

trên trục Vật nâng đợc giữ ở bất cứ

vị trí nào, nhờ có hệ thống cóc hãm

lắp trên tay quay Để an toàn trong

sử dụng, ngời ta dùng Hình

9-1 Kích thanh răng

tay quay an toàn có phanh tự động

với mặt ma sát tách rời Khi hạ vật,

ta đổi chiều cóc hãm, chiều quay và

tốc độ hạ vật đợc khống chế bởi hệ

thống phanh tự động hoặc cơ cấu an

toàn Nguyên lý loại phanh này đã đợc trình bày trong chơng 4 mục 4-3-3

Từ hình 9-1, có thể xác định tỷ số truyền của truyền động:

3

4 1

2 0

z

z z

z Ka

QR

η

R

1 2 3

z3

Q

z1

0

4 z 2

z

4 5 6

K

A

B

h

e

P

Q

trong đó:

K - lực tác dụng trên tay quay, N;

a - bán kính tay quay (0,25ữ0,3 m);

η - hiệu suất của bộ truyền (0,55 ữ

0,65, giá trị lớn dùng cho kích có tải

trọng nâng nhỏ);

Q - tải trọng nâng, N;

R0 - bán kính vòng chia của bánh

răng cuối ăn khớp với thanh răng, m;

z1= z3 = 4 số răng của các bánh răng

chủ động;

z2= z4 số răng của các bánh răng bị

động

Khi biết trớc tỷ số truyền thì tính

Hình 9-2 Kích thanh răng 7,5 đến 30T

đợc tải trọng nâng Q.

Bảng 9-1 Kích thanh răng có đế

Kiểu Tải Q,

T Chiềucao

nâng, mm

Kích thớc (mm) Lực

K, N

Khối l-ợng, kg

Hình

h min g l min

A

r b 1

Z 20 2,5 343 80 61 750 155 182 280 200 33 16

Z 20 5 370 90 77 780 195 225 280 200 47 23

Z 21 7.5 380 105 79 780 218 245 300 200 29 31

Hình 9-2

Z 21 10 380 80 80 800 228 245 300 200 46 36

Z 21 15 400 135 90 870 248 265 380 300 57 54

Z 21 20 500 125 85 935 340 275 380 300 49 80

Z 21 30 530 125 85 1065 359 310 380 300 73 108

Thanh răng trong quá trình làm việc bị nén bởi tải trọng Q Mặt khác chịu uốn do lực trên răng của thanh răng khi ăn khớp với bánh răng cuối gây ra Công thức tổng quát tính bền thân thanh răng là:

σ=−σn − [ ]

6 bh

M bh

Q

2

max

u =− − ≤ σ σ

, N/mm2 (9-2)

ở đây )d

l

c P l

e Q (

Mmax = + , Nmm; (9-3)

h, b - các kích thớc của cạnh mặt cắt thân kích, mm;

e - khoảng cách từ tâm trục kích đến đờng chia răng trên thanh răng, mm;

P - lực vuông góc với trục thân kích, N;

b1

a

b

l - khoảng cách hai gối trợt của kích, mm;

d, c - khoảng cách đặt bánh răng ăn khớp với thanh răng đến 2 gối tựa, mm

Bảng 9-2 Kích thanh răng đế tròn

Kiểu Tải

Q,

T

Chiều cao nâng, (mm)

Kích thớc (mm) Lực

K, N

Khối l-ợng, kg

h min r 1 l a b r b 1

Z30 4 700 250 20 972 190 312 260 170 26 19

Z31 7 800 270 25 1003 223 328 300 190 27 28

9.1.2 Kích vít

Kích vít có cấu tạo đơn giản bao gồm một trục vít 3 (chỉ chuyển động tịnh tiến do thân

trục vít có rãnh trợt dẫn hớng ), đai ốc 4 quay tròn ăn khớp với thân vít, bàn nâng 1, tay

quay 2 và vỏ kích 5 Khi làm việc, tác động lực K trên tay quay có cánh tay đòn 2, mô

men đợc truyền qua thân kích 3, nhờ ăn khớp với đai ốc 4 và đai ốc đứng yên nên đẩy thân

vít đi lên hoặc hạ xuống, thực hiên năng hai của kích vít (hình 9-3) Trên đỉnh trục vít là bàn nâng 1 tải trọng Q Kích vít có thể nâng đợc tải trọng đến 30T và chiều cao nâng đến 0,4 m.

Lợi dụng tính tự hãm của truyền động vít đai ốc để giữ vật nâng khi dừng tay quay Để không phải quay toàn vòng trong quá trình nâng hạ vật, ngời ta kết cấu tay quay theo kiểu lắc qua lại nhờ cơ cấu bánh cóc hai chiều Hiệu suất của kích vít thấp chỉ 0,3 đến 0,4 Kích vít đợc sử dụng nhiều ở vận chuyển đờng sắt, để lắp ráp khi sửa chữa đầu máy toa xe Trong lĩnh vực này, ngời ta thờng sử dụng một cụm gồm 4 kích vít với tổng tải trọng nâng đợc 100T, chiều cao nâng đạt từ 1,2ữ2,2m Có hai loại truyền động: quay tay và loại kích vít chạy bằng động cơ điện và cả 4 vít đợc truyền động từ một động cơ, nếu truyền động bằng nhiều động cơ khác nhau phải có chung khởi động từ, bộ khống chế, kiểm

soát để cơ cấu có tốc độ nâng đều, bảo đảm an toàn

Tính toán kích vít:

Theo hình 9-3 ta có:

Ka= Prm, Nm;

trong đó:

P - lực vòng, N;

P = Qtg(α ± ρ), N (9-4)

rm- bán kính vòng chia của

trục vít, m;

a - chiều dài cánh tay đồn

2, m;

K- lực tác dụng lên cánh

tay đồn 2, N và có thể tính;

α - góc nâng của vít;

Q

v

0

d

c

M M M Q

0

a

P Q

V T

ρ

α

α

ρ

1 2 3 4 5

d

2r 2r

ρ - góc ma sát, mang dấu (+) khi nâng và dấu (-) khi hạ Mô men cần thiết trên tay

đòn: Hình 9-3 Kích vít

M = Ka = Qrmtg (α ± ρ) (9-5)

Điều kiện tự hẫm khi:

f = tgρ = 0,1 hay ρ = 60, ở đây α = 4 ữ 50

Nếu gọi r là bán kính trung bình giữa diện tích ma sát của đầu kích và f1 là hệ số ma sát giữa chúng thì:

M = Ka = Q [rmtg (α ± ρ) +rf1] (9-6) Hiệu suất của kích:

c

1 r

f

r ) ( tg

tg + ρ + α

α

= η

trong thực tế η = 0,3 ữ 0,4

Thân trục vít bị nén và bị cắt, vì vậy ứng suất nén của thân vít:

4 d

Q 2 0

n = π

σ

ứng suất cắt của thân vít:

16 d

rf ) ( tg r Q W

M

3 0

m C

c

π

+ ρ + α

=

= τ

trong đó d0 - đờng kính của chân ren vít

Từ đó:

2 4 2 [ ]

n+ τ ≤ σ σ

=

[σ] = 10000 ữ 15000 N/cm2 cho trờng hợp quay tay;

[σ] = 8000 ữ 10000 N/cm2 cho truyền động máy chế độ nhẹ;

[σ] = 6000 ữ 8000 N/cm2 cho truyền động máy chế độ nặng

Thân vít bắt buộc phải kiểm tra theo điều kiện ổn định và đứng vững

9.1.3 Kích thuỷ lực

Kích thuỷ lực đợc sử dụng để dịch chuyển và nâng hạ kết cấu nặng, thờng dùng để phục vụ lắp ráp, sửa chữa trong ngành xây dựng, trong ngành chế tạo máy và nhiều ngành công nghiệp khác

Nguyên lý hoạt động của kích thuỷ lực đợc thể hiện trên hình 9-4 Khi lắc tay đòn 8 có

tỷ số L/a sẽ làm chuyển động bơm pít tông 6 sang trái và ép chất lỏng qua van một chiều 5

(lúc này van 4 đợc đóng lại) sang khoang đáy của xi lanh thuỷ lực 3 đẩy pít tông 2 đi lên.

Khi pít tông 6 chuyển động

sang phải, van 5 đợc đóng

lại và van một chiều ở dới

bơn pít tông mở ra, chất

lỏng trong khoang chứa 7

vào bơm do chênh lệch áp

suất Khi muốn hạ vật nâng

Q, ta mở van xả 4 và do

trọng lợng vật nâng tác

dụng lên pí tông 2 nén và

đẩy chất lỏng đợc chảy về

khoang chứa Tốc độ hạ vật

phụ thuộc lợng dầu đợc

chảy qua van 4 Thông

th-ờng chất lỏng là dầu

công nghiệp Hình

9-4 Kích thuỷ lực

hoặc hợp chất của 2 phần

nớc 1 phần glyxêrin Bơm

có thể gắn trực tiếp thành

một khối với thân kích hoặc

đặt rời và có ống dẫn nối

với thân kích Tải trọng nâng đợc phụ thuộc vào áp suất p của bơm và diện tích đáy của pít tông 2.

Kích thuỷ lực làm việc êm, chính xác, có độ tin cậy cao, dễ điều khiển Tải trọng nâng

đến 750T; chiều cao nâng đến 0,7m; khối lợng của kích trong khoản 15 ữ 700kg Dẫn động cho kích loại nhỏ bằng tay và loại lớn có thể bằng máy

Từ hình 9-4 có thể tính:

KL= Pa

Trong đó P là lực trên bơm pít tông Từ điều kiện cân bằng áp suất ta có:

b

b F

P F

Q

Lực cần thiết trên tay quay:

L

a D

d Q

1 L

a p 4

d

η

= η

= η

π

= , N; (9-12) trong đó:

4

D F

2 π

= - diện tích tiết diện pít tông nâng vật 2, mm2;

4

d

Fb = π 2 - diện tích tiết diện pít tông bơm, mm2;

d - đờng kính pít tông của bơm (d≈16), mm;

K

8 Q

D

1

2 3 4

5 6 7

p

L

D - đờng kính trong xi lanh nâng vật, mm;

L - chiều dài tay quay ( thờng là nhỏ hơn 700), mm;

a - khoảng cách từ tâm quay của tay quay đến trục bơm pít tông, mm;

p - áp suất bơm pít tông ( p=4000ữ5000 N/cm2);

η - hiệu suất bộ truyền khoảng 0,7;

i - tỷ số truyền

Tỷ lệ

2

2

Dd có thể chọn theo ý muốn nên có thể chế tạo đợc kích có sức nâng lớn mà khối lợng và kích thớc nhỏ Tuy nhiên giới hạn kích thớc kích phụ thuộc độ bền của vật liệu làm kích

áp suất trên thành xi lanh có thể tính:

trong đó:

2 ng

2 ng ) D

D ( 1

) D

D ( 1

k

−

+

= ; k đợc xác định khi biết tỷ lệ

ng D

D

và có thể tra theo bảng 6-3

Dng - đờng kính ngoài của xi lanh

Bảng 9-3 hệ số k

D/D ng 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 0,97

Kích thuỷ lực thông dụng thờng có tải trọng nâng từ 7ữ300 t; chiều cao nâng đến 0,16m, trọng lợng bản thân từ 45 ữ 700 kg Một số thí dụ ghi trong bảng 9-4

Bảng 9-4 Kích thuỷ lực

Hiệu suất thờng đạt trên 70%, áp suất chất lỏng p = 4000 ữ 5000 N/cm2

9.2 Tời

Tời là một thiết bị nâng đơn giản, bộ phận nâng là dây mềm Tời đợc đặt cố định và không thay đổi vị trí trong quá trình hoạt động nâng vật Tời dùng để nâng tải lên cao, kéo tải trên mặt phẳng ngang hoặc xiên Tời có cấu tạo là một cơ cấu nâng, thờng dùng tang trơn

để có thể cuốn đợc nhiều lớp cáp mà kích thớc nhỏ gọn hoặc có thể dùng tang ma sát để dung lợng cáp ít mà vẫn bảo đảm chiều dài công tác Thông thờng khi dùng tời không đòi hỏi vận tốc nâng chính xác Bộ phận dẫn động của tời là động cơ điện, động cơ đốt trong hay lực cơ bắp Bộ phận truyền động cũng là các cặp bánh răng và bộ phận phanh hãm có thể là phanh tự động, phanh đai kết hợp các thiết bị cóc hãm nh đã trình bày ở chơng 4; ngoài ra còn có các thiết bị điều khiển

Theo nguồn dẫn động có thể chia ra: tời tay và tời máy

Theo công dụng có: tời nâng, tời kéo và tời cho cơ cấu quay

Theo số tang có thể chia ra: loại một tang và nhiều tang

9.2.1 Tời tay

Tời tay thờng kéo đợc lực 0,5 đến 2 tấn Vì kích thớc và khối lợng nhỏ nên tời đợc định

vị trên tờng (hình 9-5), trên trần và trên sàn (hình 9-6) Tời dùng để lắp ráp, xếp dỡ hàng tại

một vị trí nhất định Vì tải nhỏ nên dẫn động bằng tay Bộ phận truyền động có thể là các

cặp bánh răng thẳng hoặc bánh vít trục vít

Trên hình 9-6 là sơ đồ cơ cấu nâng dẫn động bằng tay đặt trên nền Trong đó tay

quay 1 lắp với trục dẫn có gắn cơ cấu an toàn và có bánh răng ăn khớp với trục thứ hai, trên

đó có đĩa ma sát và gắn cơ cấu cóc hãm 2 Mô men đợc truyền từ trục này đến tang 4 qua

các cặp bánh răng trung gian 3 Trên tang có cáp 7 Toàn bộ cơ cấu đợc lắp trên hai thành 5

có các cơ cấu định vị ổn định và đợc liên kết với nền bằng các bulông 6.

Tỷ số truyền chung của tời tay này có thể tính:

610

470

1 2 3 4 5

6

10 9 1,5t

Hình 9-5 Tời tay gắn trên tờng: 1- Tang; 2- Khung; 3, 6, 9, 10 - Bánh răng, 4-Phanh, 5- Tay

quay; 7 - Trục; 8 - Bánh cóc, cóc.

mk

Pr 2

D S M

M i

tg

tq

tg =

Mtg- mô men trên trục tang, Nm;

Mtq- Mômen trên tay quay, Nm,

i1, i2, i3 - tỷ số truyền của các cặp bánh răng

r - bán kính tay quay, m;

k - hệ số không đều,

m - số ngời quay;

S - lực căng lớn nhất trong dây cáp, N

9.2.2 Tời máy

Tời máy là tời mà bộ phận dẫn động bằng

động cơ, thờng là động cơ điện, cũng có thể bằng

động cơ đốt trong Toàn bộ các bộ phận của tời:

Động cơ dây cuốn, bộ truyền, các khớp, tang và

các thiết bị điều khiển đều đợc liên kết bằng bu

lông trên một bệ thép hàn Nh vậy cả hệ thống

luôn đợc ổn định, chống đợc lực kéo ngang hoặc

nghiêng, đồng thời dễ dàng trong việc vận chuyển,

lắp đặt Tời điện có lợng cáp rất lớn đến 400 m; có

thể kéo hoặc nâng đợc tải trọng lớn Khi sử dụng

trong điều kiện nâng, kéo với nhiều tải trọng khác

nhau nh trong lắp ráp xây dựng, lắp đặt máy, tời

phải có nhiều tốc độ để có thể điều chỉnh đúng vị

trí lắp đặt, tốc độ cao để kéo nhanh móc không tải

nhằm rút ngắn thời gian trong một chu kỳ làm

việc

Tời có nhiều loại: tời một tang ( hình

9-7), tời ma sát, tời nhiều tốc độ

Tời điện trên hình 9-7 đợc sử dụng rộng rãi nhất trong các công trình xây dựng, trên các bến bãi lắp ráp Thông thờng động cơ của tời máy thờng dùng loại dây cuốn và khởi động bằng các nấc điện trở Vì dung lợng cáp lớn, kéo hoặc nâng tải trọng lớn nên đòi hỏi cần nhiều tốc độ để rút ngắn chu kỳ làm việc Động cơ 2 đợc liên kết với hộp giảm tốc bằng

khớp đàn hồi có bánh phanh 3 Phanh ở đây là loại điện thuỷ lực 5 làm việc êm và chắc

chắn, khi phanh không bị dừng đột ngột

Tang cuốn cáp 6 đợc nối với hộp giảm tốc nằm 4 bằng khớp răng và đầu thứ hai đặt trên

gối đỡ 7 Phần cuối của trục tang có nối với cơ cấu hạn chế hành trình để kiểm soát lợng

cáp có thề nhả hết và cuốn hết trên tang

Trên các bến cảng, bến tàu, nhà ga ngời ta thờng sử dụng tời ma sát có tang lõm yên ngựa để kéo tàu, kéo toa xe khi cần thiết Nguyên lý loại tang này đã đợc trình bày trong phần tang ở chơng 3

Trên hình 9-8 giới thiệu một loại tời máy dùng phanh tự động với mặt ma sát tách rời Trên hình 9-8a là cơ sở lý thuyết tính mô men ma sát trên đĩa ma sát dùng trong phanh:

Hình 9-6 Sơ đồ tời tay trên nền:

1- Tay quay, 2- Cóc hãm, 3- Các cặp bánh răng trung gian, 4- Tang, 5- Thành hộp, 6- Bu lông đế, 7- Cáp

P

S

P

7

1 2 3 4 5 6

Mms= 2∫ ∫π β =

0

r

r 2

ng

tr

dr d r zfp

3

r r fzp 2

3 tr

3

ng −

π (9-15) Lực dọc trục cần thiết để tạo mô men ma sát:

N = p r r2)

tr

2

ng− π

Trên hình 9-8b là kết cấu tay

quay an toàn khi dẫn động bằng

tay Trên hình 9-8c kết cấu phanh

dùng trong pa lăng

Trên hình 9-8d là cơ cấu

phanh tự động có mặt ma sát tách

rời Trên trục ren truyền động 1 có

gắn đĩa ma sát 2 Trên trục có ren

A ăn khớp với may ơ của bánh răng

3 Mặt bên của bánh răng 3 có mặt

ma sát B tiếp giáp với mặt bánh

cóc 4 Bánh cóc 4 lắp lồng không

với đờng kính may ơ của bánh răng

3 Trên trục 1 còn lắp bánh răng 6

ăn khớp với bánh răng 7 trên trục

tang 8.

1 Khi nâng vật: Khi động cơ

9 làm việc để nâng vật, bánh răng

10 truyền chuyển động sang bánh

3 làm cho bánh 3 vừa quay vừa

tịnh tiến và mặt B ép bánh cóc 4

vào mặt ma sát 2 Lúc đó các đĩa

ma sát B, bánh cóc 4 và 2 tạo thành

một khối quay cùng với trục 1 và

bánh răng 6 truyền chuyển động

cho bánh răng 7 làm cho tang quay

và cáp nâng vật lên Khi ngừng

quay, vật đợc giữ ở trạng thái treo,

dới tác dụng của trọng lợng vật

nâng, các đĩa ma sát B, 2 vẫn ép

chặt vào bánh cóc 4 và cóc 5 giữ

cho bánh cóc cùng trục 1 không

cho quay theo chiều hạ

2 Hạ vật: Động cơ quay theo

chiều ngợc lại, bánh răng 10 truyền chuyển động quay cho bánh răng 3 làm cho bánh răng

3 vừa quay vừa tịnh tiến dọc trục theo chiều ngợc lại và tách khỏi bánh cóc 4 Bánh răng 3

quay theo chiều hạ vật với vận tốc không đổi ω1 Khi đó vật đợc rơi tự do và bánh răng 7

truyền chuyển động cho bánh răng 6, tốc độ trục 1 tăng lên dần cho đến khi đạt đợc vận tốc

góc ω1 thì bánh răng 3 đứng yên, không

Hình 9-7 Tời máy : 1- Khung thép hàn, 2- Động cơ

điện, 3- Khớp + phanh, 4-Hộp giảm tốc, 5-Bình điện thuỷ lực của phanh, 6- Tang cuốn cáp, 7- Gối đỡ tang, 8- Công tắc hạn chế hành trình.

2150

5 4

3

2

1

7 8 1010

chuyển động tịnh tiến Vật nâng tiếp tục rơi và vận tốc góc của bánh răng 6 tiếp tục tăng và

khi lớn hơn ω1 thì bánh răng 3 dịch chuyển theo chiều ép dần mặt ma sát B vào bánh cóc 4

và đĩa 2 làm vận tốc góc của bánh răng 6 giảm, cho đến khi nhỏ hơn ω1 nó lại tách đĩa ma

sát ra khỏi bánh cóc 4 Cứ nh thế

chu trình trên đợc lặp lại Nh vậy

vật nâng đợc hạ theo chu kỳ lặp đi

lặp lại Để tốc độ đợc đều ngời ta

rút ngắn chu kỳ dịch chuyển của

bánh răng 3 bằng vòng điều chỉnh

sao cho khe hở giữa bánh răng 3 và

bánh cóc 4 là nhỏ nhất có thể.

Các mặt ma sát B, trong

phanh tự động với mặt ma sát tách

rời, thờng đợc tra dầu để phanh làm

việc êm Với cơ cấu dẫn động máy,

Hình 9-7 Tời máy sử dụng phanh tự động có mặt ma sát tách rời:1- Trục ren, 2- Đĩa ma sát,

3- Bánh răng, 4- Bánh cóc, 5- Cóc, 6- Bánh răng truyền, 7- Bánh răng, 8- Tang, 9- Động cơ, 10-Bánh răng

Hạ Nâng

B

B

9 6 2 10

Q Nâng

a)

tr

ng

r

r

dr

B

8

7

c)

b)

Hạ

A

A A-A

Nâng

Hạ

5 4 1 3

B-B

10

4 3 2

1

7 8

9

5 6