Tài liệu Máy nâng chuyển- Chương 5 pptx

Chương 5 - 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 đ

Chương 5 - 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

cứu một số cơ cấu đặc trưng như:

§1 Cơ cấu di chuyển trên đường ray

§2 Cơ cấu quay

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);

- Di chuyển bánh lốp;

- Di chuyển bánh xích;

- Di chuyển bằng phao nổi;

- Di chuyển tự bước.

Bé m«n c¬ khÝ luyÖn kim – c¸n thÐp 4

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

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

hai đỉnh ray;

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

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

răng hay qua trục truyền);

- 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

- 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:

Bé m«n c¬ khÝ luyÖn kim – c¸n thÐp 6

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

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

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

Hình 5-2 Đường ray treo máy Hình 5-3 Đường ray đỡ máy 1.2 Đường ray treo máy

Hình 5-3 Các kiểu đặt ray máy trục:

Bé m«n c¬ khÝ luyÖn kim – c¸n thÐp 8

+ 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 điểm;

 Loại tiếp xúc đường

Bé m«n c¬ khÝ luyÖn kim – c¸n thÐp 10

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

dập xuất hiện trên bề mặt tiếp xúc giữa bánh xe và ray:

[ ]d

b.r

P.E 0,418.

- Với bánh xe được kẹp chặt trên trục:

* Đối với loại bánh xe tiếp xúc đường với ray:

[ ]d

) b

r f.

b.r(0,5

P.E 0,342.

−

=

- 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

2.2 Đặc điểm tính toán

* Đối với bánh xe tiếp xúc điểm với ray: 3 2 [ ]d

max d

E

P

ρ

= σ

* Đối với bánh xe bọc vải và cao su: d 6 [ ] 'd

80

n

b d

P

σ

≤

= σ′

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

m: hệ số phụ thuộc bán kính tương đương:

d: đường kính vành bánh;

b: chiều rộng làm việc của vành bánh;

n: số vòng quay của bánh xe trong một phút;

min

max

r r

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

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

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

3

3 o

G Q 1

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

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,

nhưng chủ yếu do:

- Ray không song song;

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

- Kích thước bánh xe không bằng nhau.

Nói chung hiện tượng này rất khó khắc phục triệt để, song

có thể làm giảm bằng cách chế tạo bánh xe có kết cấu mặt trong của thành bánh lớn hơn chiều rộng ray, hoặc dùng con lăn phụ kẹp lăn mặt trong của đường ray

kt: hệ số kể đến ma sát thành bánh xe với ray, k1 phụ thuộc vào

loại bánh xe, loại ổ và tỉ số khoảng cách bánh xe và khoảng cách

trục kt = (1,2 ÷ 1,3);

W2: lực cản do độ dốc của ray, N;

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 dấu –

khi W2 và W3 cùng chiều chuyển động

Wt = kt.W1 ± W2 ± W3

a Tính lực cản W 1

bx

x 1

D

) d f (

2 ).

G (Q

Q: trọng lượng vật nâng, N;

Gx: trọng lượng cơ cấu di chuyển (xe lăn hoặc cầu lăn), N;

µ: hệ số ma sát lăn, µ phụ thuộc vào đường kính bánh xe

và loại ray, µ = 0,3 ÷ 1,4mm

f: hệ số ma sát trượt trong ổ, phụ thuộc và loại ổ:

f = 0,015 ÷ 0,10d: đường kính ngõng ổ trục lắp ổ, mm;

D : đường kính bánh xe, mm

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

- đối với xe con kk = 1,4;

q: áp lực gió tính toán, Pa;

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

Fv: diện tích chịu gió của vật nâng, m2

c Tính lực cản W 3

W2 = α .(Q + Gx)

W3 = kk.q.(Fx + Fv)

W 1 , W 2 , W 3: xem phần trên với chú ý:

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

Wt = W1 ± W2 ± W3 + W4 +W5 + W6, N

Bé m«n c¬ khÝ luyÖn kim – c¸n thÐp 18

a Tính lực cản W 4

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;

r: bán kính trung bình của bánh

xe, h/r = 0,4 ÷ 0,7

r

h f ).

G (Q

Tính lực ma sát thành bánh xe vào ray

∂: tổng khe hở hai bên thành và đường

f ).

G + (Q

B f ).

G + (Q

=

W5 c x 1

Bé m«n c¬ khÝ luyÖn kim – c¸n thÐp 20

) r r

.(

2

) r r

( f ).

G (Q

W

2 1

2

1 1

x 6

+

− +

t

v g

) G Q

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.

2 , 1 g

a

G D

d f G W

' f

G

m x

bx d

0 t

khi cơ cấu không có vật nâng, và thường tính theo hệ số an toàn bằng hệ thức:

tượng trượt trên đường ray của bánh xe:

Bé m«n c¬ khÝ luyÖn kim – c¸n thÐp 22

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

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

Gx, f, Dbx, d, g: như ở mục trên;

: gia tốc di chuyển của cơ cấu khi mở máy không có vật

nâng với giả thiết vận tốc di chuyển biến đổi đều, m/s2;

0 t

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;m 0

t

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

g

a G

' f.

G k

*

0 t

0 ph x

0 ph

W

0 ph

t

Bé m«n c¬ khÝ luyÖn kim – c¸n thÐp 24

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

( M

m 2

1

2 bx

x d1

m

1

2 i i d2

t 375

n ).

D G (

m 2

1

2 bx x

bx

t m

t 375

n ).

D G (

.

t i 375

n D ).

Q G

( 2i.

.D

W

+ η

+ +

η

=

+ Thời gian mở máy di chuyển t m

s

, ).

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

2 i i m

η

−

+ +

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

t m: thời gian mở máy, s;

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

m 2

1

2 bx x

bx

* t ph

t 375

n ).

D G (

.

t i 375

n D ).

Q G

( 2i

.D

η

=

- Nếu phanh đặt trên trục 1 thì:

- Thời gian phanh t ph :

s

, ) M M

.(

i 375

n D ).

Q G

( )

M M

.(

375

n ) D G (

.

t ph

2

1

2 bx

x

* t ph

1 I

2 i

i ph

−

η

+ +

§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

Bé m«n c¬ khÝ luyÖn kim – c¸n thÐp 28

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

1 Một số cơ cấu quay điển hình

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

 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

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 gần nhau

Kết cấu ổ trên

Bé m«n c¬ khÝ luyÖn kim – c¸n thÐp 30

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)

G' b

V

H

H B

G A

a

G' b

B H

A

V H

G

a

G'' c

H

H

G' b

V

H

H B

G

A

a

G' b

B H

A

V H

G

a

G'' c

H

H

B H

Cột cố định dàn quay

 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 lăn chặn (ổ lăn lòng cầu hai dãy);

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

 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

thường dùng ổ trượt với xà ngang cố định

l o

H max

2 2

H max

H max

V max

2 2

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

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

Bé m«n c¬ khÝ luyÖn kim – c¸n thÐp 34

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

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)

Bé m«n c¬ khÝ luyÖn kim – c¸n thÐp 36

2 Xác định mômen cản quay tĩnh

Mq = M1 ± M2 ± M3

M 1: mômen cản quay do ma sát trong hệ thống tựa quay, N.m;

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

Đối với trục chính, mômen tĩnh cản quay được xác định theo hệ thức:

2.1 Tính M 1

a Với cần trục cột và dàn cùng quay:

v

2 2

2

1 1

1

2

d f.

H 2

d f.

H

H

V H

Q G

.

Q H

H1 = 2 = +với

V = Q + G

và - các phản lực ngang và phản lực đứng, N;

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 là mômen ma sát tại ổ chặn dưới do phản lực V gây ra;

Bé m«n c¬ khÝ luyÖn kim – c¸n thÐp 38

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

−

+

=

=với

V = Q + G + Gd

và

G d , b: trọng lượng đối trọng và cánh tay đòn của đối trọng với

tâm quay

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

 Tính mômen M HD :

- Ổ trượt hoặc ổ bi tiêu chuẩn:

2

d f.

H 2

d f.

H

2 1

2 2

2

2 HD

D

D

D ).

d f 2

.(

cos 2

x 2

x 2

HD

D

D

D cos

2 1

cos 2

1 H 25 , 1

α+

α

+µ

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 : đường kính mặt lăn của con lăn, m;

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

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

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);

Bé m«n c¬ khÝ luyÖn kim – c¸n thÐp 42

2.3 Tính M 3

M3 = q.(Fv.L + F1.a1 – F2.a2)

Q: áp lực gió tính toán;

F v: diện tích chịu gió của vật nâng;

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);

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

3 Xác định mômen cản quán tính

t 375

n ) D G

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

quay4.1 Quá trình mở máy và phanh

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 m

, t

375

n ) D G (

t

i.

375

n ) GD

(

i

'

M M

ph

1 I

2 i i

ph

2 q

q 1

2 q

q q

q

+

η +

η

−

=

s ,

n ) D G ( n

) D G (

.

2 1

I

2 i

+β

= ∑

Bé m«n c¬ khÝ luyÖn kim – c¸n thÐp 44

4.2 Chọn động cơ điện và phanh

a Động cơ điện

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

η

=

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

không quá lớn

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

b Phanh

+ Phanh có thể đặt ở trục thứ nhất hoặc một trục bất kỳ nào

khác của cơ cấu, có thể đặt trước hoặc sau trục đặt khớp an toàn + Mômen phanh có thể tính theo công thức:

m N

, i

).

M M

M M

3 2

1 ph

ph

η +

+ +

−

=

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: tỉ số truyền từ trục đặt phanh đến trục quay của cần trục;

η q: hiệu suất của cơ cấu quay