Máy xây dựng Chuong 7

Máy xây dựng

Chương 7

Máy nâng

7.1 Máy nâng và các yêu cầu cơ bản

7.1.1 Khái niệm về máy nâng

Trong quá trình sản xuất, thi công của hầu hết các ngành kỹ thuật đều phải thực hiệncông tác nâng vận chuyển vật liệu, sản phẩm đầu vào và đầu ra Thực hiện chức năng đó làcác loại máy nâng chuyển Căn cứ vào hướng chuyển động chính, người ta chia máy nângchuyển thành hai nhóm: máy nâng và máy vận chuyển liên tục

Máy nâng dùng để nâng hạ vật dạng khối: thường là hàng cục lớn, nguyên khối hayvật liệu vụn rời đã được bao gói thành khối, chúng có khối lượng, kích thước và hình dạnggiống nhau, ví dụ: bao xi măng, công ten nơ hàng cơ khí rời, bó thép, thùng vữa

bê tông

Thông thường máy nâng làm việc trong một không gian không lớn: trong phân xưởng

cơ khí, bến cảng, công trường xây dựng v.v Công việc thường lặp đi lặp lại theo chu kỳ ngắnhạn Nhiệm vụ chính của máy nâng là nâng hạ tải theo chiều đứng nhưng thường kết hợp vớicác chuyển động di chuyển, thay đổi tầm vươn và quay để đưa vật nâng đến bất cứ vị trí nàotrong không gian làm việc của máy

7.1.2 Các yêu cầu chính đối với máy nâng

Ngày nay các thiết bị nâng có những đòi hỏi chủ yếu sau đây:

1 Có năng suất làm việc lớn và khối lượng riêng của máy nhỏ: Năng suất làm việc

phụ thuộc loại máy nâng, ví dụ: chu kỳ làm việc, khối lượng công việc, năng suất một chu kỳ,tổng chu kỳ thực tế trong một đơn vị thời gian Năng suất vận hành phụ thuộc vào tải trọngnâng và tổng thời gian có thể vận hành hay tuổi thọ của máy Máy nâng có khối lượng riêngnhỏ và năng suất càng lớn càng tốt

2 An toàn trong vận hành và có độ tin cậy cao: An toàn và độ tin cậy trong vận hành

của máy nâng là một chỉ tiêu bắt buộc nghiêm ngặt An toàn phụ thuộc nhiều yếu tố: các thiết

bị kiểm tra an toàn, các thiết bị khống chế đề phòng bất trắc có thể xẩy ra do người điều khiểnhay do nguyên nhân khách quan nào khác

3 Kết cấu đơn giản và có thể tự động hoá điều khiển: Để đạt được độ tin cậy cao và

an toàn, người ta không ngừng tự động hoá quá trình vận hành và điều khiển máy nâng Cácloại máy nâng hiện đại có thể nhớ và xác định chính xác được chiều dài vận chuyển của một

145

hay nhiều vị trí, điều này có ý nghĩa trong việc đặt tải trọng vào đúng vị trí theo yêu cầu màngười điều khiển không nhìn thấy một cách chính xác.

4 Sự tương thích của thiết bị: Khi đặt thiết bị nâng vào giữa hai thiết bị khác, thì dây

chuyền phải hoạt động thông suốt, nó phải trở thành một bộ phận trong dây chuyền cơ giớihoá hoàn chỉnh, đôi khi nó lại là khâu điều khiển của các bộ phận tự động hoá

5 Tiêu chuẩn hoá và chủng loại hoá thiết bị nhằm tăng năng suất và hạ giá thành sản

phẩm Một yếu tố kỹ thuật - kinh tế hết sức quan trọng là vừa phải đảm bảo hạ giá thành sảnphẩm, đồng thời phải thuận lợi trong việc bảo dưỡng thay thế phụ tùng thiết bị nâng Điều nàychỉ đạt được khi đã tiêu chuẩn hoá và chủng loại hoá thiết bị nâng

7.1.3 Năng suất máy nâng

Năng suất của máy nâng có thể tính theo thể tích, theo trọng lượng và số lượng vậtnâng được sau một đơn vị thời gian

1 Năng suất lý thuyết

a) Năng suất máy nâng tính theo thể tích V, m3/h:

V0 - thể tích vật được nâng trong một chu kỳ, m3;

n - số chu kỳ làm việc trong một giờ;

Qtb - trọng lượng trung bình của vật nâng, N;

γ - trọng lượng riêng của vật nâng, N/m3;

z - số lượng vật được nâng trong một chu kỳ làm việc

Trong những công thức trên, số chu kỳ n trong một giờ có thể xác định như sau:

β0 - hệ số sử dụng máy theo thời gian;

H1- chiều cao nâng vật, m;

H2- chiều cao hạ vật, m;

v1- vận tốc nâng, m/s;

v2- vận tốc hạ vật, m/s;

t0- thời gian móc tải, s;

t1- thời gian di chuyển vật nâng từ nơi nâng đến nơi hạ, s;

t2- thời gian dỡ tải, s;

t3- thời gian di chuyển móc không tải, s;

T- thời gian của một chu kì làm việc, s

2 Năng suất kỹ thuật

Năng suất kỹ thuật của máy nâng là khối lượng vật nâng lớn nhất mà máy có thể thựchiện được trong một giờ ở hiện trường Khác với năng suất lý thuyết, năng suất kỹ thuật cótính đến ảnh hưởng yếu tố con người như khả năng hay kinh nghiệm của người điều khiểnmáy Yếu tố này được tính đến bằng hệ số k1 Thời gian không làm việc của máy như nghỉgiải lao, thời gian bảo dưỡng sửa chữa, hay tổ chức lại sản xuất được thể hiện bằng hệ số k2

Vậy năng suất kỹ thuật được tính theo công thức:

Qkt = Q.k1.k2

Các hệ số k1, k2 phụ thuộc từng loại máy, địa điểm thực hiện công việc và các đặcđiểm kỹ thuật khác

3 Năng suất thực tế là khối lượng vật nâng thực tế của máy đạt được sau một đơn vị

thời gian nhất định và có kể đến ảnh hưởng của các yếu tố như thời tiết, nhiệt độ

7.2 Những thông số cơ bản và chế độ làm việc của máy nâng

147

7.2.1 Tải trọng nâng và tải trọng tính toán

1 Tải trọng nâng danh nghĩa: Tải trọng nâng của máy nâng là trọng lượng danh

nghĩa của vật nâng mà máy có thể nâng, hạ được theo tính toán thiết kế Tải trọng nâng củamáy Q (N) bao gồm trọng lượng vật nâng và trọng lượng của bộ phận mang tải:

Q = Qv + Qmt

Qv - trọng lượng vật nâng, N ;

Qmt - trọng lượng bộ phận mang tải, N

Đối với các máy nâng dùng móc hay quang treo để nâng hàng, do trọng lượng các chitiết này nhỏ so với trọng lượng vật nâng nên có thể coi Qmt = 0 và tải trọng nâng bằng trọnglượng vật nâng

Tải trọng nâng của máy nâng bắt buộc phải ghi rõ trên một tấm biển và gắn vào máynâng hoặc móc cẩu ở chỗ dễ nhìn thấy nhất Đối với máy nâng có hai móc cẩu thì nhất thiếtphải ghi rõ tải trọng nâng của mỗi móc, không được ghi tổng tải trọng nâng của hai móc vàomột Trừ trường hợp máy cẩu có hai móc làm việc đồng thời

2 Tải trọng từ trọng lượng bản thân máy: Trọng lượng bản thân máy bao gồm trọng

lượng các cơ cấu, trọng lượng phần kết cấu thép và trọng lượng các chi tiết phụ trợ

3 Tải trọng gió: Máy nâng có chiều cao lớn làm việc ngoài trời như cần trục cảng,

cần trục xây dựng, phải tính tải trọng do gió gây nên Tải trọng gió cũng có tác động tới độbền của các bộ phận và chi tiết máy nâng, độ ổn định của máy khi làm việc Cường độ tảitrọng gió thay đổi theo chiều cao, theo cấp gió, theo thời tiết khí hậu của từng nước và phụthuộc vào diện tích chắn gió

4 Tải trọng động là tải trọng xuất hiện khi máy hoạt động, có tính đến tính chất đàn

hồi của kết cấu

7.2.2 Các thông số hình học

Các thông số hình học là những kích thước cơ bản của một máy nâng Dựa vào kíchthước đó ta có thể xác định được không gian làm việc của máy Nhiều nước công nghiệp pháttriển đã tiêu chuẩn hoá kích thước một số loại máy nâng như cầu trục, cần trục cột, cần trụctháp, Sau đây là một số kích thước hình học cơ bản của máy nâng:

1 Khẩu độ máy nâng là khoảng cách tâm giữa hai đường ray của bánh xe di chuyển

máy, được kí hiệu là L (m)

2 Khoảng cách hai trục bánh xe là khoảng cách tâm trục bánh trước và bánh sau của

máy nâng trên cùng một ray Đối với máy cẩu có nhiều hơn 2 bánh xe chạy trên cùng một raythì khoảng cách này tính cho hai bánh ngoài cùng về hai phía, ký hiệu là A (m)

3 Tầm vươn của máy nâng là khoảng cách nằm ngang từ tâm quay của máy trục đến

tâm vật nâng, ký hiệu L1 (m) Tầm vươn chỉ có ở các máy trục có tay cần

4 Chiều cao nâng là khoảng cách thẳng đứng từ vị trí thấp nhất đến vị trí cao nhất

của móc cẩu khi làm việc, ký hiệu là H (m)

Ngoài ra còn quy định các kích thước, khoảng cách tối thiểu từ vị trí ngoài cùng củamáy trục đến tường, trần nhà xưởng để lắp ráp máy nâng vào công trình xây dựng

2 Vận tốc di chuyển là tốc độ di chuyển danh nghĩa của máy nâng hoặc di chuyển xe

con trên máy nâng, kí hiệu vd (m/s) hoặc (m/ph) Vận tốc di chuyển phụ thuộc trọng lượngmáy, tải trọng nâng, tính chất công việc và nhiều yếu tố khác

Vận tốc danh nghĩa cũng được quy chuẩn để dễ lựa chọn khi sử dụng và thiết kế Dãythông số vận tốc để tham khảo cho trong bảng ở các tài liệu chuyên sâu về máy nâng

3 Tốc độ quay: Đối với một số máy nâng như cần trục xây dựng, ôtô cẩu, cần trục

nổi có bộ phận quay theo trục thẳng đứng của máy nhằm di chuyển vật nâng đến các vị tríkhác nhau xung quanh mình nó Tốc độ quay nq(vg/ph) thường chỉ lấy từ 0,5 ÷ 3,5 vg/phút

để tránh tải trọng quán tính lớn

4 Tốc độ thay đổi tầm vươn trung bình v tb , m/s là tốc độ di chuyển vật nâng từ vị trí

xa nhất đến vị trí gần nhất so với tâm quay đứng của máy

7.2.4 Chế độ làm việc của máy nâng

Khi chọn máy nâng, cần quan tâm tới tải trọng nâng và thời gian làm việc của máy.Trong thực tế sử dụng không phải lúc nào máy cũng nâng với tải tối đa một cách liên tục, màtải trọng nâng có thể thay đổi theo từng thời gian làm việc trong ca, trong ngày, trong tháng,trong năm tuỳ theo yêu cầu của công việc Để bảo đảm tính chất kỹ thuật, kinh tế người talựa chọn, thiết kế máy nâng theo chế độ làm việc Vậy chế độ làm việc danh nghĩa của

149

một cơ cấu hoặc toàn bộ máy nâng là một thông số tổng hợp tính đến điều kiện sử dụng và mức độ chịu tải theo thời gian của một cơ cấu hay toàn bộ máy.

Lựa chọn máy nâng theo chế độ làm việc sẽ đáp ứng đầy đủ mọi tính chất và yêu cầucông việc, bảo đảm tính kinh tế kỹ thuật và thuận lợi cho sửa chữa, bảo dưỡng Các nhà chếtạo cũng tính toán thiết kế dựa vào các chế độ làm việc để dễ tiêu chuẩn hoá, tiết kiệm và hạgiá thành sản phẩm

7.3 Yêu cầu an toàn trong lắp đặt và sử dụng

Máy nâng đòi hỏi phải an toàn tuyệt đối trong sử dụng và trong lắp đặt Tiêu chuẩnViệt Nam TCVN 5863-1995 đã quy định về yêu cầu an toàn và sử dụng thiết bị nâng

7.3.1 Yêu cầu an toàn trong lắp đặt thiết bị: (một vài yêu cầu quan trọng theo

4 Phải có biển báo cấm người qua lại khi lắp ráp

5 Khi có gió bão từ cấp 5 trở lên không được tiến hành lắp ráp thiết bị nâng trên cao

và ngoài trời

7.3.2 Yêu cầu an toàn trong sử dụng

1 Tất cả các thiết bị nâng thuộc danh mục các cơ số máy, thiết bị có yêu cầu về antoàn theo quy định của Nhà nước đều phải được đăng ký và xin cấp giấy phép sử dụng theocác thủ tục hiện hành

2 Đơn vị sử dụng chỉ được phép sử dụng những thiết bị nâng có tình trạng kỹ thuậttốt, đã được đăng ký và có giấy phép sử dụng đang còn thời hạn Không được phép sử dụngthiết bị nâng và các bộ phận mang tải chưa qua khám nghiệm và chưa được cấp giấy phép sửdụng

3 Chỉ được phép bố trí những người điều khiển thiết bị nâng đã được đào tạo và cấpgiấy chứng nhận Những người buộc móc tải, đánh tín hiệu phải là thợ chuyên nghiệp, hoặc thợ nghề khác nhưng đã thông qua đào tạo

4 Công nhân điều khiển thiết bị nâng phải nắm chắc tính kỹ thuật, tính năng tác dụngcủa các bộ phận cơ cấu của các thiết bị, đồng thời phải nắm vững các yêu cầu về an toàn trongquá trình sử dụng thiết bị.

5 Chỉ được phép sử dụng thiết bị nâng theo đúng tính năng, tác dụng và đặc tính kỹthuật của thiết bị do nhà máy chế tạo quy định Không cho phép nâng tải có khối lượng vượttrọng tải của thiết bị…

Thiết bị nâng phải được bảo dưỡng định kỳ Phải sửa chữa, thay thế các chi tiết, bộphận đã bị hư hỏng, mòn quá quy định cho phép Khi sửa chữa, thay thế các chi tiết bộ phậncủa thiết bị nâng, phải có biện pháp an toàn Sau khi thay thế, sửa chữa các bộ phận, chi tiếtquan trọng như kết cấu kim loại, cáp, móc, phanh phải tiến hành khám nghiệm có thử tảithiết bị nâng trước khi đưa vào sử dụng Phải có chứng chỉ an toàn của cơ quan kiểm định antoàn quốc gia cấp

7.4 Các loại máy nâng

7.4.1 Phân loại

Máy nâng là tên gọi chung của tất cả các máy dùng để nâng hạ vật Theo độ phức tạp

và chức năng của máy người ta chia ra hai nhóm chính: máy nâng đơn giản và máy trục (hay

còn gọi là máy trục hay máy cẩu)

Máy nâng đơn giản là loại máy chỉ có một cơ cấu nâng; là một thiết bị riêng lẻ, làm

việcđộclập,dễtháolắp,

dễ didờiđếnnơilàmviệcmới(hình 7-1)

Máy trục có kết cấu phức tạp hơn, thực hiện được nhiều chuyển động nâng hạ tải ở

bất cứ vị trí nào trong không gian mà máy bao quát (hình 7-2) Cấu tạo chung của máy trụcgồm có phần kết cấu thép, các cơ cấu cơ khí, hệ thống điện, hệ thống điều khiển và an toàn

Cơ cấu cơ khí có ba loại: cơ cấu nâng, cơ cấu di chuyển và cơ cấu quay Các cơ cấu cơ khí

151

Hình 7-1 Máy nâng đơn giản:

a) Kích vít; b) Kích thanh răng; c) Kích thuỷ lực; d) Tời; e)

Palăng.

được lắp trên phần kết cấu thép Kết cấu thép là xương sống, là phần tựa cho các cơ cấu cơkhí làm việc, nó nhận toàn bộ trọng lượng của các cơ cấu và tải trọng nâng cũng như các tảitrọng khác và truyền xuống nền Dựa vào hình dạng kết cấu thép mà máy trục được chia nhưhình 7-2

7.4.2 Máy nâng đơn giản

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

thể nâng được tải trọng từ 0,5 ÷ 750T, chiều cao nâng đến 0,8m, kích trong ngành đường sắt

có chiều cao nâng đến 2m Kích thường được dùng trong sửa chữa, lắp ráp như kích ôtô, tàuhoả, trong xây dựng v v Do đó kích phải có kích thước nhỏ gọn, trọng lượng bé, để dễ vậnchuyển Dẫn động kích thường bằng tay Kích có 3 loại chính: kích thanh răng, kích vít vàkích thuỷ lực

a) Kích thanh răng (hình 7-3): Kích thanh răng có cấu tạo tương đối đơn giản bao

gồm thanh răng 2 chỉ chuyển động tịnh tiến lên xuống (do thân thanh răng là hình chữ nhật trượt trong bạc dẫn hướng 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.

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 (do tải đặt bị lệch tâm nên chỉ

nâng được tải trọng bằng một nửa tải trọng đặt

chính tâm)

152

1

z3Q

z1

4 z 2 z

Q

2 3

Thông thường kích thanh răng có thể nâng được tải trọng đến 30T và chiều cao nângđược đến 0,8m Để có kích thước nhỏ, các bánh răng dẫn có số răng ít nhất thường từ 4 đến 6răng và phay trực tiếp trên trục Vật nâng được giữ ở bất cứ vị trí nào, nhờ có hệ thống cóchãm lắp trên tay quay Để an toàn trong sử dụng, người ta dùng tay quay an toàn có phanh tựđộng với mặt ma sát tách rời Khi hạ vật, ta đổi chiều cóc hãm, chiều quay và tốc độ hạ vậtđược khống chế bởi hệ thống phanh tự động hoặc cơ cấu an toàn Từ hình 7-3, có thể xác định

tỷ số truyền của truyền động:

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 trước tỷ số truyền thì tính

được tải trọng nâng Q

b) Kích vít (hình 7-4): Kích vít có cấu

tạo đơn giản bao gồm một trục vít 3 (chỉ

chuyển động tịnh tiến do thân trục vít có rãnh

trượt dẫn hướng), đai ốc 4 cố định 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, mômen được 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 hiện nâng hạ.Trên đỉnh trục vít là bàn nâng 1 có tải trọng Q Kích vít có thể nâng được

tải trọng đến 30T và chiều cao nâng đến 0,4m 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 hạvật, người ta kết cấu tay quay theo kiểu lắc qua lại nhờ cơ cấu bánh cóc hai chiều Hiệu suấtcủa kích vít thấp chỉ 0,3 ÷ 0,4 Kích vít được sử dụng nhiều ở vận chuyển đường sắt, để lắp

ráp khi sửa chữa đầu máy toa xe Trong lĩnh vực này, người ta thường sử dụng một cụm gồm

153

K Q

9

bốn kích vít với tổng tải trọng nâng được 100T, chiều cao nâng đạt từ 1,2 ÷ 2,2m Có hai loạitruyền động: quay tay và loại kích vít chạy bằng động cơ điện và cả bốn vít được 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

ρ - góc ma sát, mang dấu (+) khi nâng, dấu (-) khi hạ

Mômen trên tay đòn:

thường dùng để phục vụ lắp ráp, sửa chữa trong ngành xây dựng, chế tạo máy và nhiều ngànhcông nghiệp khác.

Nguyên lý hoạt động của kích thuỷ lực được thể hiện trên hình 7-5 Khi lắc tay đòn 9

có tỷ số L/a sẽ làm chuyển động bơm píttông 7 sang trái và ép chất lỏng qua van một chiều 5 (lúc này van 4 được đóng lại) sang khoang đáy của xi lanh thuỷ lực 3 đẩy píttông 2 đi lên Khi píttông của bơm 7 chuyển động sang phải, van 5 được đóng lại và van một chiều 6 ở dưới bơm píttông mở ra, chất lỏng trong khoang chứa 8 vào bơm do chênh lệch áp suất Khi muốn

hạ vật nâng Q, ta mở van xả 4 và do trọng lượng vật nâng tác dụng lên píttông 2 nén và đẩy

chất lỏng được chảy về khoang chứa Tốc độ hạ vật phụ thuộc lượng dầu được chảy qua van

4 Thông thường chất lỏng là dầu công nghiệp hoặc hợp chất của 2 phần nước 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 được phụ thuộc vào áp suất p của bơm và diện tích đáy của píttông 2.

Kích thuỷ lực làm việc êm, chính xác, có độ tin cậy cao, dễ điều khiển Tải trọng nângđến 750T; chiều cao nâng đến 0,7 m; khối lượng của kích trong khoảng 15 ÷ 700kg Dẫnđộng cho kích loại nhỏ bằng tay và loại lớn có thể bằng máy

p

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

Lực cần thiết trên tay quay:

4

π

= - diện tích tiết diện píttông nâng vật 2, mm2;

155

= - diện tích tiết diện píttông bơm, mm2;

d - đường kính píttông của bơm (d≈16), mm;

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

L - chiều dài tay quay (thường là nhỏ hơn

Kích thuỷ lực thông dụng thường có tải

trọng nâng từ 7 ÷ 300 T; chiều cao nâng đến

0,16m, khối lượng bản thân từ 45 ÷ 700 kg Một

số thí dụ ghi trong bảng 7-1

2 Tời: Tời là một thiết bị nâng đơn giản,

bộ phận nâng là dây mềm Tời được 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, thường dùng tang trơn để

có thể cuốn được nhiều lớp cáp mà kích thước nhỏ gọn hoặc có thể dùng tang ma sát để dunglượng cáp ít mà vẫn bảo đảm chiều dài công tác Thông thường khi dùng tời không đòi hỏivận 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 làphanh tự động, phanh đai kết hợp các thiết bị cóc hãm được trình bày ở phần sau; ngoài racòn 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 cơ cấu quay

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

a) Tời tay: Tời tay thường kéo được lực 0,5÷2T Vì kích thước và khối lượng nhỏnên tời được định vị trên tường, trần và trên sàn Tời dùng để lắp ráp, xếp dỡ hàng tại một vị

Hình 7-6 Sơ đồ tời tay trên nền:

1, 1'- Các tay quay, 2- Cóc hãm,

3, 3'- Các cặp bánh răng trung gian, 4- Tang, 5- Thành hộp, 6- Bu lông đế, 7- Cáp.

1

1'

7

6 5 3'

trí nhất định Vì tải nhỏ nên dẫn động bằng tay Bộ phận truyền động là bánh răng thẳng hoặc

bánh vít trục vít

Trên hình 7-6 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 Mômen được truyền từ trục này đến tang 4 qua các cặp bánh răng trung gian 3, trên tang có cáp 7 Toàn bộ cơ cấu được lắp trên hai thành 5 có các cơ cấu định vị ổn định và được liên kết với nền bằng các bulông 6.

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

mk

Pr 2

D.SM

Mtg- mômen trên trục tang, Nm;

Mtq- mômen trên tay quay, Nm;

P - lực trên tay quay, N;

động cơ điện hoặc 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 được

liên kết bằng bu lông trên một bệ thép

hàn Như vậy cả hệ thống luôn được

ổn định, chống được lực kéo ngang

hoặc nghiêng, đồng thời dễ dàng

157

Hình 7-7 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.

2

1

7

8

trong việc vận chuyển, lắp đặt Tời điện có lượng cáp rất lớn đến 400 m; có thể kéo hoặc nângđược tải trọng lớn

Tời điện được sử dụng rộng rãi nhất trong các công trình xây dựng, trên các bến bãilắp ráp Vì dung lượng 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 được liên kết với hộp giảm tốc bằng khớp đàn hồi có bánh phanh 3 Phanh điện thuỷ lực 5 làm việc êm và chắc chắn, khi phanh vật nâng không bị dừng đột ngột.Tang cuốn cáp 6 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 lắp cơ cấu hạn chế hành trình để kiểm soát lượng cáp

có thể nhả và cuốn hết cáp trên tang

3 Palăng: Palăng là một loại máy nâng dùng để nâng hạ vật, thường được treo trên

cao có thể treo tại chỗ hoặc lắp thêm cơ cấu di chuyển để chạy được trên cạnh dưới của dầmchữ I Kích thước palăng nhỏ gọn, trọng lượng nhẹ; có hai loại: palăng tay và palăng điện

a) Palăng xích: Palăng xích thường dẫn động bằng tay, được dùng trong các phân

xưởng lắp ráp, sửa chữa, nơi không có điện, sử dụng không thường xuyên, không đòi hỏi tốc

độ nâng lớn, chiều cao nâng thấp Thông thường khi làm việc, palăng xích được treo tại chỗ ởmột độ cao cần thiết Do vậy để dẫn động phải dùng xích kéo tay vòng qua bánh kéo làmquay trục dẫn của palăng Người điều khiển đứng ngay trên mặt nền Trên hình 7-8a thể hiện

một loại palăng xích sử dụng bộ truyền hành tinh Xích kéo tay 1 ăn khớp với ròng rọc xích 4

để truyền chuyển động sang trục 9 đến các cặp bánh răng hành tinh 7 Các bánh răng 7 ăn khớp với vành răng cố định 5 gắn trên vỏ và làm cần 8 quay và dẫn đến đĩa xích nâng tải 2

Hình 7-8 Palăng: a) Palăng xích kéo tay kiểu bánh răng, b) Palăng điện

B A

F L2

9

10

quay và kéo theo xích tải 10 chuyển động lên xuống để nâng hoặc hạ tải trên móc treo Palăng

có sử dụng phanh tự động 3 với mặt ma sát tách rời Palăng xích cũng có sử dụng bộ truyền bánh vít trục vít Kết cấu loại này cũng đơn giản, có khả năng tự hãm Tuy nhiên hiệu suất chỉ

trong khoảng từ 0,55 ÷ 0,7 Palăng dùng bánh răng có hiệu suất cao hơn (0,7 ÷ 0,9) Hiện naypalăng xích kéo tay được chế tạo có sức nâng từ 0,5 ÷ 20T

b) Palăng điện: Trên hình 7-8b là một loại palăng điện hoàn chỉnh, có cơ cấu di

chuyển để chạy được trên cạnh dưới của dầm chữ I Loại này thường sử dụng cho cầu trục,cầu treo, cổng trục một dầm, hoặc dầm I được gắn trên trần nhà xưởng để nâng hạ vật trong

phạm vi không gian mà máy bao quát Là một cơ cấu hoàn chỉnh, được lắp trên cao nên đòi

hỏi phải gọn nhẹ, phải có độ tin cậy cao, phải an toàn trong sử dụng, dễ điều khiển và thay thế

phụ tùng

Do sử dụng động cơ điện nên loại này có tỷ số truyền lớn, phải sử dụng nhiều bộtruyền, số răng và kích thước phải nhỏ nên vật liệu của bánh răng thường chế tạo từ thép hợpkimcrôm, crôm niken

7.4.3 Cấu tạo của máy trục

159

1 Khái niệm chung về máy trục: Máy trục thường là một máy hoàn chỉnh gồm cóphần kết cấu thép và các cơ cấu cơ khí như cơ cấu nâng, cơ cấu di chuyển, có thể có cơ cấuquay, cơ cấu thay đổi tầm vươn cùng các bộ phận điều khiển và các công tắc an toàn Máy

trục thực hiện nâng hạ vậttrong toàn bộ không gian mà máy bao quát Trên hình 7-2 thể hiệnmột số loại máy trục điển hình

5 6

8 7

9 10

2 1

5 6 7 8

10 9

Hình 7-9 Sơ đồ cơ cấu nâng: a) Kiểu mắc cáp đơn; b) kiểu mắc cáp kép: 1- Động cơ, 2-

Khớp nối+ phang, 3- Hộp giảm tốc, 4- Tang cuốn cáp, 5- Các ròng rọc tĩnh, 6- Các ròng rọc động, 7- Cáp, 8- Móc treo, 9- Cơ cấu mang tải, 10- Tải.

c) Các thiệt bị mang tải

Dây quang

Móc đặc biệt Gầu cánh cam

2 Kết cấu kim loại của máy trục: Trong máy trục phần kết cấu kim loại chiếm 60 ÷

80% khối lượng của toàn máy Vì vậy việc chọn vật liệu và phương pháp tính để kết cấu kimloại bảo đảm đủ bền và đạt được chỉ tiêu kinh tế là điều rất quan trọng Phần kết cấu kim loạithường có hai dạng chính: dạng hộp và dạng giàn Liên kết các bộ phận kết cấu với nhau bằnghàn hoặc đinh tán Do có nhiều ưu điểm về kinh tế và công nghệ gia công nên thông thường

sử dụng hàn là chính Dựa vào hình dạng của phần kết cấu kim loại mà ta có tên gọi máy trục

khác nhau

3 Cơ cấu nâng: Cấu tạo của cơ cấu nâng được mô tả trên hình 7-9 Đây là sơ đồ cơ

bản của cơ cấu nâng được sử dụng cho tất cả các loại máy trục Các bộ phận: động cơ 1, khớp nối trục và phanh 2, hộp giảm tốc 3, tang 4 liên kết với hệ palăng cáp (gồm ròng rọc tĩnh 5, ròng rọc động 6 và cáp 7), móc treo tải 8, bộ phận mang tải 9 và vật nâng 10

Khi đóng điện, đồng thời phanh được nhả ra, động cơ 1 truyền chuyển động quay qua khớp 2 sang trục vào của hộp giảm tốc 3 Nhờ ăn khớp của các cặp bánh răng trong hộp giảm tốc mà mômen quay của động cơ được truyền đến tang 4 Tang quay được theo hai chiều nên có thể quấn hoặc nhả cáp 7 thực hiện nâng (hình 7-9a) hoặc hạ tải (hình 7-9b) Để nâng được tải

lớn và giảm được lực căng trong từng sợi cáp, người ta phải sử dụng hệ thống palăng cáp

(5+6+7) Khi cáp được gắn lên tang chỉ một đầu, còn đầu thứ hai được định vị trên trục ròng rọc gọi là palăng đơn hay mắc đơn (hình 7-9a) Khi cả hai đầu cáp đều được định vị trên tang thì gọi là palăng kép hay mắc cáp kép (hình 7-9b)

a) Động cơ điện 1: Thường dùng loại dây cuốn được chế tạo để bảo đảm tính chất làm

việc đặc biệt của máy nâng Động cơ phải làm việc ngắn hạn lặp đi lặp lại liên tục Như vậymới phù hợp điều kiện làm việc đóng mở máy liên tục để nâng, hạ tải và điều chỉnh vị trí đặttải Khi cơ cấu nâng đặt một chỗ thì trở thành tời nâng

b) Phanh và khớp nối 2: Phanh hãm là bộ phận quan trọng trong máy nâng Đây là cơ

cấu an toàn không thể thiếu Phanh hãm làm cho cơ cấu hoặc máy đang chuyển động dừnghẳn hoặc chuyển động chậm lại tuỳ theo tính chất và yêu cầu của công việc Trong máy trụcthường sử dụng phanh hai má điện từ hoặc điện thuỷ lực Máy nâng dẫn động tay có thể dùngphanh đai có kết hợp cóc hãm, phanh một má hay phanh tự động có mặt ma sát tách rời

Các yêu cầu cơ bản của thiết bị phanh hãm:

- Phải có mômen phanh đủ lớn để thắng được mômen xoắn trên trục đặt phanh vàđược tính theo công thức:

- Đóng mở nhanh, có độ tin cậy cao

- Kết cấu phải đơn giản, chắc chắn, dễ chế tạo

- Dễ điều chỉnh, dễ thay thế và kiểm tra

161

- Nhỏ gọn, hiệu suất cao, giá thành rẻ.

Trong công thức 7-11 thì β là hệ số an toàn thường lấy β > 1 để đề phòng quá tải dovật nâng vượt quá tải danh nghĩa và xuất hiện tải trọng động khi làm việc Mặt khác khôngchọn β quá lớn để tránh cho cơ cấu phải dừng đột ngột khi phanh (do gia tốc phanh lớn vì thờigian phanh quá ngắn) gây ra tải trọng động tác dụng lên cơ cấu cơ khí và phần kết cấu thép

Mxlà mômen xoắn trên trục đặt phanh, Nmm Thông thường phanh được đặt trên trụcđộng cơ để có mômen nhỏ

Khớp nối từ trục động cơ sang hộp giảm tốc thường dùng khớp mềm có hai nửa: nửa

có bánh phanh phải lắp về phía hộp giảm tốc để bảo đảm an toàn

- Phanh hai má có 3 loại: Phanh hai má kiểu thanh kéo (hình 7-11a), điện từ (hình

7-11b), kiểu điện thuỷ lực (hình 7-11c) Kết cấu của ba loại này có phần má phanh và tay đòngiống nhau Chúng chỉ khác nhau là cách tạo ra lực phanh K Phanh hai má kiểu thanh kéo

đóng được nhờ đối trọng G tạo mômen truyền qua các thanh Khi có điện, nam châm 4 hút thanh kéo 3 và mở phanh Phanh điện từ thường đóng nhờ lò xo 7 Khi có điện, lực nam châm

PNC hút thanh 9 tác dụng vào thanh 8 ép lò xo 7 Phanh điện thuỷ lực luôn luôn đóng nhờ lò

xo trong bình điện thuỷ lực 12 Khi có điện, bơm trong bình hoạt động đẩy chất lỏng đi lên và

ép lò xo tác dụng vào cần 11 làm cho phanh mở ra.

Phanh hai má kiểu thanh kéo tuy đơn giản, dễ chế tạo, không gây uốn trục phanh,

có thể tạo được mômen phanh lớn, nhưng hệ thống tay đòn phức tạp, nhiều khâu, nhiều khớpnên hiệu suất thấp, đồng thời dễ gây biến dạng tay đòn lớn, quán tính lớn nên ít được sử dụng

Phanh điện từ được sử dụng rộng rãi trong máy nâng So với phanh hai má kiểu thanhkéo, loại phanh này có nhiều ưu điểm hơn như kết cấu đơn giản, chắc chắn, có hiệu suất và độtin cậy cao Nhược điểm của phanh hai má điện từ là tỷ số truyền của các cánh tay đòn nhỏ

nên khó tạo được mômen phanh lớn Khi phanh gây va đập giữa 9 và 10 do lực hút của nam

châm, vì vậy khi phanh liên tục không được êm

Phanh hai má dùng cần đẩy điện thuỷ lực có cấu tạo như hình 7-11c Đây là loại phanhthường đóng và có nhiều ưu điểm hơn phanh điện từ Nó khắc phục được sự va phanh điệnthuỷ lực là chủ yếu Loại phanh này chế tạo khó hơn phanh điện từ do kết cấu của bình điệnthuỷ lực có động cơ điện, bơm li tâm và píttông thuỷ lực đòi hỏi độ chính xác cao

- Phanh đai (hình 7-12): Kết cấu chung của phanh đai bao gồm bánh đai 1 lắp trên

trục phanh, đai thép 2 bao quanh bánh phanh với góc ôm α, cần 3 để tạo lực phanh Lực

phanh được tạo ra nhờ ma sát giữa đai khi ép chặt vào bánh phanh Để chống mài mòn đaithép và tăng ma sát người ta lắp vào mặt đai phía bánh phanh một lớp bằng gỗ, amiăng hoặcda

Phanh đai cũng là loại phanh thường đóng nhờ đối trọng 5 Khi có điện, nam châm 4 hút thanh 3 làm phanh mở ra Phanh đai có ba loại: Phanh đai đơn giản (hình 7-12a), phanh

đai vi sai (hình 7-12b) và phanh đai hai chiều (hình 7-12c)

Phanh đai đơn giản và phanh đai vi sai không thích hợp với máy nâng quay hai chiều Vìhai loại này khi bánh phanh đổi chiều chuyển động thì mô men phanh cũng thay đổi theo

163

Hình 7-11 Phanh hai má a) Kiểu thanh kéo, b) Kiểu điện từ, c) Kiểu điện thuỷ lực

1- Bánh phanh, 2- Má phanh+Tay đòn, 3- Thanh kéo, 4- Nam châm, 5- Đối trọng, 6- ống cữ lò

xo, 7- Lò xo nén, 8- Thanh đẩy, 9- Cần, 10- Nam châm điện, 11- Cần píttông, 12- Bình điện thuỷ

L

3 1

nc

P G

Hình 7-12 Phanh đai: a) Phanh đai đơn giản, b) Phanh đai vi sai, c) Phanh đai hai chiều

b d

d c b

ω

d c b a

2 1

Loại phanh đai đơn giản chỉ sử dụng cho loại cơ cấu nâng có chiều quay như trên hình 12a Còn phanh vi sai chỉ dùng cho tời tay và đóng mở phanh bằng tay.

7-Để có thể dùng cho cơ cấu máy nâng cần có mômen phanh hai chiều bằng nhau (hình7-12C) Phanh đai hai chiều được dùng phổ biến hơn so với hai loại phanh đai trước Trongcùng điều kiện làm việc thì trọng lượng G ở đây lớn hơn trong phanh đai đơn giản (ef α+ 1)lần

Phanh đai có kết cấu đơn giản, nhỏ gọn, dễ chế tạo, giá thành rẻ, lắp được trong khônggian hẹp Phanh đai có nhược điểm là gây uốn trục, chóng mòn Lực của đai lên bánh phanhphân bố không đều và độ mòn của chúng theo quy luật ef α.Độ tin cậy trong sử dụng củaphanh đai kém hơn phanh hai má

c) Hộp giảm tốc 3: Thông thường hộp giảm tốc là một bộ phận máy được chế tạo

hoàn chỉnh, trong hộp là các cặp bánh răng được lắp trên các trục và lần lượt ăn khớp vớinhau để truyền chuyển động và mômen (hay công suất) từ trục vào đến trục ra Vì trong hộpkín nên việc bôi trơn được thuận lợi, sự ăn khớp chắc chắn Mỗi loại hộp giảm tốc có một tỷ

số truyền và công suất nhất định Do đó khi lựa chọn cần bảo đảm hai thông số này Hộp giảmtốc thường có hai loại : hộp giảm tốc đứng và hộp giảm tốc nằm Hộp giảm tốc nằm (hình 7-9) thường có đế để lắp xuống nền hoặc bệ bằng bu lông Loại này được bôi trơn tốt, sử dụngbền và thường dùng cho cơ cấu nâng Các cặp bánh răng trong hộp giảm tốc có thể là bánhrăng trụ thẳng, nghiêng, chéo, bánh răng côn và cũng có thể là bánh vít trục vít Do dùng kiểubánh răng khác nhau mà các trục trong hộp giảm tốc có thể song song với nhau, chéo nhautrong mặt phẳng và không gian

d) Tang cuốn cáp: Tang cuốn cáp là một hình trụ rỗng bên trong, có trục đỡ, dùng để

cuốn cáp Nhờ sự truyền mômen và vận tốc từ động cơ qua hộp giảm tốc, tang biến chuyểnđộng quay (cuốn, nhả cáp) để thực hiện chuyển động tịnh tiến của vật treo trên cáp (hình 7-9)

Tang có thể chế tạo từ phương pháp đúc bằng gang, thép hoặc bằng phương pháp hàn

sau khi lốc thép tấm thành hình trụ (hình 7-13) Quyết định lựa chọn tang đúc hay tang hànphụ thuộc vào số lượng sản xuất, quy mô và điều kiện chế tạo tang Tang đúc có trọng lượng

Hình 7-13 Tang: a) Tang trơn; b) Tang có rãnh.

lớn, nếu sản xuất nhiều có giá thành hạ, tuy nhiên phải có phân xưởng đúc, lò nấu gang hoặcthép và cơ sở làm khuôn mẫu

Ngoài tang có dạng hình trụ thông dụng còn có tang côn và tang có đường kínhthay đổi dùng trong các tời cáp và tời ma sát

Thông thường tang trụ có hai loại: tang trơn và tang có rãnh:

Tang trơn là trên mặt tang nhẵn (hình 7-13a), hai đầu có thành tang để thay đổi chiều

cuốn cáp và dùng để cuốn nhiều lớp cáp Tang này sử dụng khi có dung lượng cáp lớn, chưaxác định đượcchiều cao nâng chính xác hay dùng ở tời có nhiều côngdụng khác nhau Tangcuốn nhiều lớp có nhược điểm là chóng mòn do cọ xát nhiều, lớp cáp trong cùng chịu lực éplớn và dễ bị cuốn chồng chéo lên nhau nếu không có cơ cấu rải cáp

Tang có rãnh là trên bề mặt tang được tiện rãnh dạng đáy tròn theo kích thước dây cáptheo bước xoắn ốc (hình 7-13b) Tang dùng cho palăng đơn gọi là tang đơn (hình 7-9a) và tang dùng chopalăng kép được gọi là tang kép (hình 7-9b) Tang kép có dạng xoắn

ốc từ hai đầu tang vào giữa Tang có rãnh sử dụng để cuốn một lớp cáp và thông thường dùngcho máy nâng có chiều cao nâng cố định H Tang có rãnh cuốn theo rãnh, giữa các vòng cáp

kề nhau có khe hở, như vậy cáp không bị chà xát vào nhau, diện tích tiếp xúc giữa cáp và tanglớn nên giảm ứng suất tiếp xúc Mặt cắt của rãnh cáp trên tang hình P (hình 7-13b) được quychuẩn Cũng có thể lấy r ≈ 0,6dc

- Tính toán tang cuốn cáp:

Đường kính danh nghĩa tối thiểu của tang cuốn cáp đã được tiêu chuẩn hoá theo TCVN5864-1995 Đường kính tang nhỏ nhất tính theo công thức:

L1= 4t dùng để kẹp đầu cáp lên tang;

L2- chiều dài mỗi phần rãnh của tang cuốn cáp:

n - số vòng ren trong mỗi phần rãnh;

H- chiều cao nâng vật, mm;

a - bội suất palăng

L3 - phần tang không tiện rãnh để bảo đảm cho góc lệch cáp với ròng rọc ởdưới tang khi móc treo ở vị trí cao nhất và cách trục tang một khoảng bằng hm i n Đối với tangđơn có rãnh thì góc cáp tạo bởi vị trí cao nhất của ròng rọc và vị trí cáp trên tang khi cáp ởngoài cùng là α≤ 60 và đối với tang trơn là α≤ 20

11,2 12,5 14,0 16,0 18,0 20,0 24,2 25,0

12,5 14,0 16,0 18,0 20,0 22,4 25,0 28,0

11,2 12,5 12,5 14,0 14,0 16,0 16,0 18,0

Đối với tang trơn, dung lượng cáp đã được định trước và số lớp cáp cuốn lên tang phụthuộc vào dung lượng cáp đó Đường kính tang trơn D1 được xác định đến tâm cáp đầu tiêncuốn lên tang và tính theo tiêu chuẩn như tang có rãnh: