Giáo trình máy nâng chuyển - Chương 8 ppsx

Dẫn động bằng tay hoặc bằng điện  Nhờ cơ cấu nâng và các cơ cấu di chuyển vật có thể di chuyển đến mọi vị trí trong xưởng..  Điều khiển:  Bằng tay: Điều khiển từ mặt sàn Bằng điện: Đi

8.1 Cầu trục 8.1.1 Sơ đồ cấu tạo

Chương 8: MN công dụng chung

 Lắp trên cao, chạy trên 2 đường ray

dọc xưởng Dẫn động bằng tay hoặc

bằng điện

 Nhờ cơ cấu nâng và các cơ cấu di

chuyển vật có thể di chuyển đến mọi

vị trí trong xưởng

 Điều khiển:

 Bằng tay: Điều khiển từ mặt sàn

Bằng điện: Điều khiển từ mặt sàn (palăng hoặc các cầu trục loại nhẹ) hoặc từ cabin treo trên KCKL cầu (với các cầu trục trọng tải lớn)

Hình 8.1: Cầu trục

8.1.2 Cơ cấu di chuyển

• Cơ cấu nâng đã

được trình bày

trong các chương

trước, ở đây chỉ

xem xét cơ cấu di

chuyển (CCDC)

Do khẩu độ xe con

( lk ) và cầu ( Lk )

khác nhau nên

CCDC của chúng

cũng sử dụng các

sơ đồ khác nhau

Hình 8.2: Cơ cấu di chuyển xe con

8.1.2 Cơ cấu di chuyển (2)

Hình 8.3: Cơ cấu

di chuyển cầu

 Bánh xe và ray

8.1.2 Cơ cấu di chuyển (3)

Hình 8.4: Bánh xe và ray Hình 8.5: Phương án lắp

bánh xe

 Lực cản chuyển động của xe

- Lực cản do ma sát (Wms), độ dốc (Wd), gió (Wg)

- Lực cản do quán tính Wqt

Với cầu trục bỏ qua lực cản do độ dốc và gió, vì

vậy, tổng lực cản:

W = Wqt +Wms

• Lực cản do ma sát bao gồm:

Ma sát lăn giữa bánh xe với ray

Wl = 2Pi /D

Ma sát trong gối đỡ trục

W0 = fPi d/D

Ma sát giữa gờ bánh xe và cạnh ray (Wth), tính qua

hệ số k trong công thức tính tổng lực ma sát:

Wms = k. Pi ( 2  + fd)/ D

• Lực cản do lực quán tính gây ra (quá trình mở máy)

Wqt = m.j = 2G Dnđc / 375 ud tm

8.1.2 Cơ cấu di chuyển (4)

a

S G

v

W

d

v

D

R D

W l

d

W0

D

Pi

v

Hình 8.6: Lực cản do độ dốc

Hình 8.7: Lực cản do ma sát

Pi

 Động cơ và phanh trong cơ cấu di chuyển

a Động cơ

• Công suất động cơ

Pyc = Wms .v /( 60.1000 d )

• Mô men mở máy

Tm = Tt + Tđ = Tt + Tđ1 + Tđ2

Trong đó : Tt = Wms D /( 2 U d)

Tđ1 = G D2nđc / 375 ud2tm d

Tđ2 = k (GiD2

i)I nđc/ 375 tm

8.1.2 Cơ cấu di chuyển (5)

2

i i ®

® ms

( G).D

W D Cuèi cïng: T

c

n n



 Động cơ và phanh trong cơ cấu di chuyển

b Phanh

Mô men phanh xác định tương tự CCN, với các chú ý sau:

- Mô men phanh không phụ thuộc chiều di chuyển

- Trong quá trình phanh lực cản giúp cho quá trình phanh

Chú ý: - Khi nào cần, khi nào không cần đặt phanh ?

- Chọn phanh có gì khác so với cơ cấu nâng ?

- Mph được quyết định bởi thời gian phanh, tức là đạt được Jph yêu cầu

8.1.2 Cơ cấu di chuyển (5)

2

i i 1 1

ms

( G).D

-W D

T

n n







T  -T  T  T

8.2.1 Cấu tạo chung

Gồm KCKL (phần quay, phần không quay và hệ thống tựa quay) và các cơ

cấu (cơ cấu nâng, cơ cấu di chuyển, cơ cấu thay đổi tầm với và cơ cấu

quay) Tầm với có thể thay đổi bằng xe con chạy dọc cần (sử dụng CCDC)

hoặc thay đổi góc nghiêng cần (sử dụng CCN)

 Phân loại Theo hệ thống tựa quay =>

8.2 Cần trục quay

Q

L = const

Q

L

Lmax

Q

L

ĐT

Hình 8.8: Cần trục cột quay Hình 8.9: Cần trục cột cố

• Cần trục với vòng quay: loại chuyên dùng với tầm với và trọng tải

lớn

8.2.1 Cấu tạo chung (2)

ĐT

L

Q

Hình 8.10: Cần trục với vòng quay

1 4

5

1 Sơ đồ và đặc điểm

CCQ có thể đặt trên phần không quay hoặc phần quay

Dẫn động bằng tay hoặc bằng điện

Đặc điểm:

 TST rất lớn u = 200 1000

Phân phối TST u = uh.ub

uh = 20 40 ; ubr = 10 25

 Ly hợp an toàn bảo vệ máy

 Quán tính của hệ thống rất lớn

 Trong CCQ không có khối lượng chuyển động thẳng

8.2.2 Cơ cấu quay

Hình 8.11: CCQ dẫn động điện đặt trên phần quay

1 4

5

2 Mô men cản quay

Khi quay cần thắng các mô men cản

tĩnh (do ma sát, gió, độ nghiêng của

cột) và động (do quán tính các chi tiết):

Tq = Tt + Tđ = Tms + Tg + Tng + Tqt

 Mô men do ma sát trong hệ thống tựa

quay được tính phụ thuộc vào kết cấu

cụ thể của chúng

 Mô men Tqt tính tương tự CCN (tính

trên trục quay của cần trục):

Tqt = GDq2.nđc / (375.tm.uq)

Mô men cản quay tính quy về tâm

quay của cơ cấu

8.2.2 Cơ cấu quay

tâm quay

3 Động cơ và phanh

a) Động cơ Pt = Tt.n / (9,55.106.q ) Thường chọn Pđc = (3 4).Pt

 Quá trình mở máy: Mô men động cơ phát ra cần thắng mô men tĩnh và mô

men động do quán tính:

Tm = Tt + Tđ = Tt + Tđ1 + Tđ2

Tđ1 – quán tính do các khối lượng chuyển động tròn

Tđ2 – quán tính do các khối lượng chuyển động quay

b) Phanh

Tương tự CCDC:

 Thời gian mở máy và phanh thường lấy tuỳ vào tầm với:

L (m) 5 10 15 20 25 30

t , t (s) 1,0 2,5 4,0 6,0 8,0 10,0

8.2.2 Cơ cấu quay (2)

 2 

2

q ® ms

G.D T

T

c

n n

 2 

2

q 1 ms

G.D -T

T

n n





1 Đối trọng

 Nhằm giảm mô men uốn cột

Khi Qmax (uốn về phía Q):

Mu = Q.L + G1L1 – G2L2 – GđLđ

Khi Q = 0 (uốn về phía ĐT):

Mu' = GđLđ + G2L2 – G1L1

Tốt nhất Mu = Mu' =>

Mđt = Gđt.Lđ =

= QL/2 + G1L1 – G2L2

Từ đó tính được Gđt.

8.2.3 Đối trọng và ổn định cần trục

Q

L

Gđt

Lđ L2 L1

Hình 8.12a: Tính đối trọng

2 Ổn định

 Chống lật - nhằm tính móng

 Khi Qmax (Lmax) – lật quanh A

Điều kiện chống lật:

Mf / Ml  1,15

Ml = Q.nq + G1.n1 – mô men gây lật

Mf = Gđ.nđ + G2.n2 + Gm.nm - mô men

chống lật (phục hồi)

 Khi Q = 0 – lật quanh B: Tính tương tự

như trên (các khoảng cách đo từ điểm B)

Lưu ý: Khối lượng móng Gm có vai trò gì

khi tính ổn định ?

8.2.3 Đối trọng và ổn định cần trục

Hình 8.12b: Tính ổn định

nq

n1

nđ

nm

G m

Q

Gđt

n2

8.3.1 Đặc điểm kết cấu

1 Cầu trục 2 dầm

Gồm 2 dầm chính (đỡ tải) + hệ tăng cứng

và 2 dầm đầu

Dầm chính: 2 dạng: dầm đơn hoặc dàn

Dạng dàn: chế tạo từ thép hình L, U, I

hoặc ghép    [] ][ để tạo mô men

quán tính tương đối đều cho các phương

Dạng dầm đơn: có thể là I tiêu chuẩn, I

ghép từ thép tấm (hàn hoặc gia cố L), hoặc

phổ biến nhất là hộp từ thép tấm hàn

Mặt cắt ngang dầm chính cầu trục 2 dầm

có dạng như hình vẽ

Dầm đầu: lắp bánh xe cầu trục Có thể

dạng ghép ][ hoặc hộp

8.3 Kết cấu kim loại

Ghi chú:

1 Trong tính toán sơ bộ chiều cao dầm đơn (h) lấy theo khẩu độ cầu trục (L) với tỷ số h/L trong khoảng 1/16 đến 1/20.

2 Với kết cấu dàn, tỷ số này từ 1/10 đến 1/16 Số nhịp lấy từ 10 đến 16 và thường chọn số chẵn.

h

h

8.3 Kết cấu kim loại

2 Cầu trục 1 dầm

Dùng khi khẩu độ và trọng tải không lớn (Q ~ 10 tấn; L ~ 15m)

Đơn giản nhất gồm dầm chính bằng thép I, phía dưới treo palăng điện và 2

dầm đầu lắp bánh xe cầu trục

Tuỳ khẩu độ có thể có thêm các thanh giằng, dàn ngang (để tăng cứng theo

phương ngang), dàn đứng phụ để ổn định dàn ngang hoặc hệ giằng giảm tải

kết hợp dàn ngang và dàn đứng phụ

3 Cần trục quay cột cố định

Cột: ghép từ 2 U hoặc cột côn rỗng đúc liền khối

Cần: dạng dàn, chế tạo từ thép định hình L, U hoặc ống tròn

8.3.2 Tính toán kết cấu kim loại

A Trình tự tính toán

1. Xác định tải trọng và sơ đồ tính

Tải trọng tác động lên KCKL máy trục nói chung theo nhiều cách khác nhau

tuỳ trường hợp cụ thể (lắp dựng, thử tải, làm việc bình thường, sự cố ) => các

tổ hợp tải trọng khác nhau

2. Xác định các nhân tố lực tác động lên các phần tử KCKL (mô men, lực dọc,

lực cắt ): Cơ kết cấu, FEM từ đó tìm ra các phần tử và tiết diện nguy hiểm

nhất

3. Thiết kế tiết diện các phần tử

Từ việc phân tích các nhân tố lực tác động lên các phần tử xác định tiết diện

một số phần tử chính Các phần tử khác chọn theo các điều kiện kết cấu và

công nghệ

4. Kiểm nghiệm các phần tử theo độ bền, độ cứng và độ ổn định

Các phần tử đã chọn cần được kiểm nghiệm về độ bền, độ cứng và độ ổn định

cục bộ, cũng như độ ổn định của toàn bộ kết cấu

1 Tải trọng và sơ đồ tính

-Tải trọng cố định: trọng lượng dầm Gd, coi như phân bố đều q = Gd/ L Khi thiết kế

chưa biết -> lấy theo kinh nghiệm.

-Tải trọng di động: áp lực từ bánh xe lên ray (dầm) Phân bố đều trên 4 bánh =>

R = k.(Q+Gx) / 4 Hệ số k tính đến tải trọng động, theo CĐLV

-Sơ đồ tính như hình vẽ.

2 Tính các nhân tố lực

- Phương pháp cơ kết cấu

- Phương pháp tính gần đúng: thay thế 2 lực R bằng một lực 2R đặt tại giữa dầm.

• Mô men uốn lớn nhất:

Mu = R.L/2 + Gd.L / 8 Các thành phần lực khác (kéo-nén, cắt) – bỏ qua

3 Thiết kế tiết diện

Xuất phát từ độ bền: u = Mu / Wu  u chọn tiết diện có sẵn hoặc thiết kế tiết diện

4 Kiểm nghiệm:

Độ bền, ổn định u  u ; độ võng y  [y]

B Tính kết cấu kim loại cầu trục

I Kết cấu dầm đơn

b

q

1 Tải trọng và sơ đồ tính

- Cố định và di động (như dầm đơn) Khi tính gần đúng các tải này được đặt vào các nút của dàn.

- Sơ đồ tính như hình vẽ.

2 Tính các nhân tố lực

- Phương pháp cơ kết cấu, FEM

- Phương pháp tính gần đúng: Các thanh chỉ chịu lực dọc Ni, xác định bằng một trong

các phương pháp tách nút hoặc cắt ngang dầm

3 Thiết kế tiết diện

• Xuất phát từ độ bền:  = Ni / Ai   từ đó chọn tiết diện thích hợp.

4 Kiểm nghiệm:

+ Độ bền:  = N / A0  

+ Độ cứng:   [] Độ mảnh của thanh  = l / min

+ Độ ổn định: ' = N / A   ' (chỉ tính ổn định cho các thanh chịu nén)

 là hệ số giảm ứng suất cho phép (h.s uốn dọc), phụ thuộc độ mảnh của thanh

A, A0 – diện tích tiết diện nguyên và diện tích đã trừ các lỗ khoét

2R

II Kết cấu dàn

1 Tải trọng và sơ đồ tính

- Tải trọng tác dụng: trọng lượng vật nâng Q, tự trọng G và lực căng dây S

- Các lực này được chuyển về các nút của KCKL

- Sơ đồ tải và sơ đồ tính như hình vẽ.

2 Tính các nhân tố lực

Các thanh chỉ chịu lực dọc Ni,

xác định bằng phương pháp tách nút

Vì khó xác định trước tự trọng Gi

nên thường bỏ qua, kết quả tính

được N'i Lấy Ni = 1,2 N'i

3 Thiết kế tiết diện

• Xuất phát từ độ bền:

 = Ni / Ai   từ đó chọn tiết diện thích hợp.

4 Kiểm nghiệm

Tương tự như KCKL cầu trục Lưu ý khi kiểm nghiệm cần tính cả tự trọng Gi

C Tính kết cấu kim loại cần trục cột quay

Q S

S G

V

H1

H1a

Gi H2a

Gi

S2

Gi

S1

Q Gi

Sơ đồ lực tác dụng Sơ đồ tính