Tài liệu Máy nâng chuyển- Chương 4 pptx

Khoá dừng con lăn+ Cấu tạo: + Nguyên lý làm việc: Thiết bị này chỉ cho phép quay một chiều và thường được áp dụng trong cơ cấu nâng hạ cần của cần trục hoặc cần của máy xúc nhằm hạn ch

Chương 4- CÁC THIẾT BỊ DỪNG VÀ ĐIỀU CHỈNH

Điều kiện làm việc của cơ cấu nâng đòi hỏi phải có thiết bị giữ vật treo cũng như điều chỉnh vận tốc nâng hạ một cách

thích hợp Các cơ cấu khác như cơ cấu di chuyển, cơ cấu

quay, cơ cấu thay đổi tầm với cũng đòi hỏi thiết bị dừng và

pham hãm

+ Thiết bị dừng là một cơ cấu dùng để giữ vật nâng ở trạng thái treo Nó chỉ cho phép trục của cơ cấu quay theo chiều nâng vật Thiết bị dừng không phát sinh năng lượng để dừng mà nó hãm chuyển động theo nguyên lý làm việc Các thiết bị này

thường dùng phổ biến các loại cơ cấu như các loại khoá dừng, bánh cóc…

+ Phanh là thiết bị dùng để dừng hẳn chuyển động hoặc

hạn chế tốc độ của cơ cấu Khác với thiết bị dừng, phanh phải

phát sinh ra năng lượng để khắc phục động năng của máy

hoặc giữ vật ở độ cao nào đấy.

- Phanh phải có mômen phanh đủ lớn với điều kiện làm việc cho trước của phanh;

Mph = n.Mx, N.mm + Các yêu cầu chung đối với phanh:

- Phanh có độ nhậy và độ tin cậy cao;

- Kết cấu phanh đơn giản, dễ chế tạo và đảm bảo độ bền

các phần của phanh;

- Dễ kiểm tra, điều chỉnh và thay thế những chi tiết bị mòn;

- Nhỏ gọn, trọng lượng nhỏ, giá thành rẻ, bề mặt làm việc

bền lâu

§4-1 THIẾT BỊ GIỮ VẬT TREO

1 Khoá dừng ma sát

2 Khoá dừng con lăn

3 Cơ cấu bánh cóc

+ Nhận xét:

Thông thường hệ số ma sát f ≤ 0,1 nên góc α khá nhỏ Như vậy điểm tiếp xúc A rất gần đường nối tâm OO1 Khi cơ cấu bị mòn hoặc biến dạng, cam rất dễ bị lật sang bên kia đường OO1 Do đó cơ cấu khoá ma sát làm việc không an toàn và ít được dùng trong thực tế

A’

2 Khoá dừng con lăn

+ Cấu tạo:

+ Nguyên lý làm việc:

Thiết bị này chỉ cho phép quay một chiều và thường được

áp dụng trong cơ cấu nâng hạ cần của cần trục hoặc cần của

máy xúc nhằm hạn chế tốc độ quay của tời nâng hạ cần và giữ cho cần không bị rơi tự do khi có sự cố.

Hình 4-2 Khoá dừng con lăn

+ Tính toán:

- Tiếp tuyến của hai bề mặt tiếp xúc trên con lăn với vành

tang và con lăn với đĩa tạo nên góc α

- Áp lực N tác dụng lên con lăn được xác định theo công thức:

D z f

M

2

Mx là mômen xoắn trên trục đặt cơ cấu hãm;

f là hệ số ma sát của con lăn trên vành tang;

z là số con lăn;

D là đường kính trong của vành 1;

 Về mặt hình học:

d D

d a

2 cos

−

+

= α

 Về mặt ma sát: hay: tg f

2

tg α < ρ = α < 2 ρ

- Nghiệm bền vành tang 1 và trục quay 2:

- Chiều dài con lăn lấy theo quan hệ:

 Ứng suất dập vành tang 1

tại chỗ tiếp xúc với con lăn:

( 1 ÷ 2 ) d

=

N là áp lực tác dụng lên con lăn, N;

[P] là áp lực cho phép trên một đơn vị chiều dài con lăn, N/mm;

[ ] p / N

=



Hay:

[ ]d d

D.d

d

D E

N

59 ,

N

59 , 0

σ



3 Cơ cấu bánh cóc

+ Cấu tạo:

Hình 4-3 Cơ cấu bánh cóc

+ Nguyên lý làm việc:

+ T ính toán:

 Vị trí tương đối của trục bánh cóc (tâm O1), vị trí tâm quay

con cóc O2 và chiều dài con cóc O2A để có góc O1AO2 = 90o Khi

đó lực tác dụng lên bánh cóc và con cóc là nhỏ nhất và bằng

Hình 4-4 Sơ đồ tính toán cơ cấu bánh cóc

 Lực vòng P trên răng bánh cóc

Mx là mômen xoắn trên trục đặt cơ cấu hãm;

m là mô đun răng bánh cóc;

Z là số răng bánh cóc;

D là đường kính vòng chia bánh răng cóc;

m Z

M

2 D

M

 Để con cóc ăn khớp được vào răng bánh cóc thì phải đảm

bảo điều kiện:

T ≥ N.f ⇔ P.sin α ≥ P.cos α

hay: tg α ≥ f tức là α ≥ ρ

f là hệ số ma sát giữa con cóc và răng bánh cóc;

ρ là góc ma sát giữa con cóc và răng bánh cóc.

 Răng cóc được kiểm tra sức bền cạnh răng theo điều kiện:

 Nếu số răng bánh cóc Z chưa biết mà D biết thì:

[ ] q b

P

m Z

M

2 D

M

Z

M

- môđun răng bánh cóc, mm

] q [

D

M

2

ψ

≥ - môđun răng bánh cóc, mm

 Trục con cóc phải kiểm

tra theo sức bền uốn:

 Răng bánh cóc còn được kiểm tra theo sức bền uốn:

[ ]u 2

u

a b

h P

M 12

σ

≤ ψ

= σ

hay

 Con cóc chịu nén và uốn nên kiểm tra bền theo công thức:

[ ]u 2

B

e P

6

B

P

σ

≤ δ

+ δ

=

σ - [ σ ’u] là ứng suất tổng cho phép

[ ]uc 3

uc

d 1 , 0

c P

σ

≤

= σ

b = ψ .m là chiều rộng răng bánh cóc;

a = 1,5.m là chiều rộng chân răng bánh cóc;

h = m là chiều cao răng cóc.

P

c d

+ Nhận xét:

 Cơ cấu bánh cóc có khuyết điểm lớn là dễ gây va đập phát tiếng

ồn Để khắc phục nhược điểm này người ta đã đưa vào sử dụng

cơ cấu bánh cóc giảm tiếng ồn Khi bánh cóc vừa mới bắt đầu quay theo chiều hạ vật vòng đàn hồi sẽ kéo con cóc về vị trí làm việc, con cóc tì vào bánh răng cóc và dừng cơ cấu lại.

1 Công dụng và phân loại

1 1 Công dụng

Trong máy trục, phanh không những được dùng để giữ vật

treo, điều chỉnh vận tốc hạ mà còn được sử dụng phổ biến ở

những cơ cấu khác như cơ cấu di chuyển, cơ cấu quay, cơ cấu

thay đổi tầm với Cần chú ý rằng có những loại phanh chỉ điều

chỉnh được vận tốc mà không giữ được vật treo

1.2 Phân loại

 Dựa theo kết cấu của phần tử

tiếp xúc, phanh được chia thành:

+ Phanh má (một má và hai má);

+ Phanh đai;

+ Phanh côn hoặc phanh đĩa.

 Dựa theo công dụng chia thành:

 Dựa theo phương pháp thao tác:

+ Phanh tay (chân);

+ Phanh điện;

+ Phanh điện từ;

+ Phanh thuỷ lực.

2.1 Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc

+ Sơ đồ cấu tạo

(hoặc lót cao su).

- Đĩa phanh thường được

Đây là bài toán cho trước sơ đồ cơ cấu (với các kích thước D,

L, a c) hệ số ma sát f, mômen phanh Mph (có chiều ngược với chiều quay n của trục bánh phanh khi đang chịu mômen M).

2.2 Tính toán lực phanh K

- Lực vòng và lực ma sát giữa bánh phanh với má phanh

được xác định theo biểu thức:

N là lực ép lên má phanh cần

có để tạo ra lực ma sát F

F D

- Phương trình cân bằng mômen tại O là:

* Biện pháp 1: Đưa tâm quay O về O’

2.3 Biện pháp khắc phục

L

N.a K

- Khi Mph ngược chiều kim đồng hồ:

- Khi Mph cùng chiều kim đồng hồ:

N

α

Hình 4-7b

 Kết luận

+ Phanh một má đơn giản dễ chế tạo, dễ sử dụng;

+ Gây ra lực hướng tâm bánh phanh lớn, dễ làm cong trục

và phá vỡ ổ trục bánh phanh;

+ Sử dụng với tải nâng nhỏ;

+ Khắc phục: chế tạo phanh hai má (thực chất ghép hai phanh một má lại).

 Kiểm tra áp suất cho phép

sin

D b

N b

S

N '

a Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc

3.1 Phanh hai má hành trình dài

Hình 4-11 Sơ đồ tính toán phanh 2 má hành trình dài

b Tính toán lực phanh

ε

D

A B

b Tính toán lực đóng phanh

- Lực ép cần thiết trên mỗi má để tạo ra mômen phanh:

D

M

2 P

1

1

ph 1

L D f

b f L

L D f

b f L

2 1

ph 1

L L

b f

L D f

P1.e = S.r

- Phương trình mômen tại B:

r

e P

d

n G

d

n G

η.d.r

a.e

L L

) b f L

( D.f.L

M

1

2 2

2 1

2 1

ph 1

L L

b f

L D f

M

η

=

2 N

f N

.

f 1 + 2 = ph

( )

N1 ≈ N2 = N và

vì

f D

M

N = ph (  )

K: hệ số kể đến hiệu suất của lõi sắt từ;

- Thay (  ) vào ( ) ta xác định được:

η

ε

=

K f.

D

M

2

PM ph η: hiệu suất của lõi sắt từ

ε: khe hở giữa má phanh và bánh phanh

Theo định luật bảo toàn về công, ta có:

.D.f.K.η P

.ε

2.M h

h: hành trìnhcủa nam châm

K = (0,6÷0,7): hiệu suất cuộn dây;

η = (0,9÷0,95): hiệu suất bản lề.

- Phanh hai má khắc phục hiện tượng cong trục;

- Kết cấu khá rườm rà, độ nhạy kém;

- Sử dụng với tải nâng trung bình;

- Ít được sử dụng.

d Kết luận

hướng như sau:

9 Đai ốc;

Hình 4-12 Phanh hai má hành trình dài lò xo ép

phanh thuỷ lực mở phanh

9.Thanh liên kết;

10 Đai ốc điều chỉnh;

11 Con đẩy thuỷ lực;

Hình 4-13 Phanh hai má hành trình dài

lò xo ép phanh

phớt chắn dầu tốt nhằm đảm bảo độ kín khít để không bị chảy dầu Độ lệch cho phép của cần đẩy xo với phương thẳng đứng khi làm việc

không quá 15o.

Hình 4-14 Phanh hai má hành trình ngắn

2 3

+ Nguyên lý làm việc

Hình 4-15 Nguyên lý làm việc

+ Đây là loại phanh thường đóng.

+ Đóng phanh nhờ lực đàn hồi của lò xo chính.

+ Mở phanh nhờ nam châm điện từ.

b Tính toán lực phanh

Hình 4-16 Sơ đồ tính toán phanh hai má hành trình ngắn

- Lực vòng trên bánh phanh:

D

M

=

L f.

D

L

M

L

L

N

P 1 ph 1 1

a

M P

P

p 1

- Tính lực nén lò xo chính khi đóng phanh là:

P p : lực lò xo phụ, tuỳ theo kích thước P p = 20 ÷ 80 N;

cong), N.mm;

a: khoảng cách từ tâm quay ngàm nam châm đến

L 2

L 2 P

2 ε - độ nén của lò xo chính khi các má phanh mở ra với khe hở ε ;

C - độ cứng của lò xo chính.

a C

L

L

2 a

M P

P a

P

M

1

n p

L

L 2 P

a P

B D

N F

N

p

o

≤ α

- Ngoài ra khi tính toán phanh má còn phải quan tâm đến các

Bảng 4-2 Quan hệ kích thước đường kính D

và chiều rộng đai phanh B với Mph

- Phanh hai má khắc phục hiện tượng cong trục;

- Kết cấu khá đơn giản, nhỏ gọn;

- Dễ sử dụng, bảo dưỡng và xửa chữa;

- Trọng lượng và quán tính nhỏ;

- Sử dụng với mọi tải nâng;

- Hiệu suất cao, đóng mở tương đối nhanh nhậy;

- Được sử dụng phổ biến trong máy trục hiện nay.

c Kết luận chung về phanh hai má

trọng nặng thường dùng điện từ hành trình ngắn, thuỷ lực

Hình 4-17 Mặt cắt ngang bánh đai và đai phanh

Hình 4-18 Sơ đồ tính toán phanh đai đơn giản

4.1 Phanh đai đơn giản

O

Gdt

R

d a

- Khoảng cách c lớn nhất xác định từ yêu cầu đảm bảo khoảng

mở của đai:

α ε

=

.

a h c

- Mômen phanh của phanh đai đơn giản khi phanh theo chiều nâng hoặc chiều hạ vật:

η +

+

−

e a 2

D ).

1 e

(

.

f n

ph

η +

+

−

a 2

D ).

1 e

(

.

f h

ph

1

e M

n

h ph

Hình 4-19 Sơ đồ tính toán phanh đai vi sai

4.2 Phanh đai vi sai

n©ng h¹

- Khoảng cách c lớn nhất xác định từ yêu cầu đảm bảo khoảng

mở của đai:

α ε

a ( 2

D ).

1 e

.

f n

ph

η +

a a

( 2

D ).

1 e

(

2 1

.

f h

ph

()

( )

- Nhận xét:

+ So sánh biểu thức () và () ta thấy khi cùng một điều

kiện tải như nhau, cùng các yếu tố D, L, α , f như nhau thì lực

phanh K ở phanh đai vi sai luôn nhỏ hơn ở phanh đai đơn giản;

+ Nếu a1 = a2.efα thì có thể tạo ra mômen phanh rất lớn và có thể xảy ra hiện tượng tự hãm Do có thể tạo ra mômen phanh lớn với lực đóng phanh nhỏ mà phanh đai vi sai không dùng cho tời dẫn động bằng máy mà thường chỉ dùng cho tời dẫn động bằng tay và đóng mở phanh bằng tay;

+ Để phanh có thể làm việc được bình thường phải đảm bảo

a1 > a2.efα.

1 e

a a

a e

.

a M

M

.

f 2 1

2

.

f 1 n

ph

h ph

>

−

−

= α α không thích hợp cho các cơ cấu cần mômen phanh theo

hai chiều như nhau

n©ng h¹

- Khoảng cách c lớn nhất xác định từ yêu cầu đảm bảo khoảng

mở của đai:

α ε

=

.

a h c

- Mômen phanh của phanh đai tổng hợp khi phanh theo chiều nâng hoặc chiều hạ vật:

- Nhận xét:

Loại phanh này thích hợp cho các cơ cấu di chuyển và

cơ cấu quay, nó không thích hợp cho cơ cấu nâng.

với a1 = a2 = a

a 2

.

D ).

d G c

G G

.(

1 e

1

e M

.

f h

ph

n ph

η +

+ +

−

=

- Đai được kiểm tra theo:

+ Kiểm tra áp suất của đai lên bánh phanh

+ Chiều dày đai tính theo sức bền kéo

+ Ứng suất dập thân đinh và lỗ đai phanh tại các nhánh

5.2 Phanh đĩa

Hình 4-23 Cấu tạo phanh đĩa.

5.3 Phanh ly tâm

Hình 4-24 Cấu tạo p hanh ly tâm má.

a Phanh ly tâm má

Hình 4-25 Cấu tạo p hanh ly tâm đĩa.

b Phanh ly tâm má

1 Cơ cấu phanh tự điều chỉnh có mặt ma sát không tách rời kiểu trục vít mang tải

§4-3 THIẾT BỊ LIÊN HỢP DỪNG

VÀ HÃM PHANH

3 Tay quay an toàn

2 Cơ cấu phanh tự điều chỉnh có mặt ma sát tách rời kiểu vít me mang tải

1.1 Cấu tạo và nguyên lý làm việc

+ Sơ đồ cấu tạo

1 Cơ cấu phanh tự điều chỉnh có mặt ma sát không tách rời

kiểu trục vít mang tải

.D

T M

A = =

+ Lực phanh A chính là lực dọc trục của trục vít, có giá trị bằng lực vòng P của bánh vít:

tv tg

p

0 .η η η a

D

Q.D

A =

tg p

0 tg

2a

Q.D M

M = =

với

tg p

tv tg

p bv

0 .η η η a

+ Phải tiêu hao năng lượng khi hạ vật để khắc phục mômen dư:

Mh = Mph – Mtv = Mtv.(k–1)

Nhận xét:

* Kiểm nghiệm điều kiện phanh

ρ)

.tg(λ 2

d k.

2

β sin 2

D f.

2

β π.D.B.sin

A

* Kiểm nghiệm điều kiện áp suât

β : góc côn, thông thường β ≥ 30o; f: hệ số ma sát;

D: đường kính trung bình mặt côn;

dtb: đường kính trung bình ren trục vít;

2.1 Cấu tạo và nguyên lý

2.2 Tính toán lực phanh

+ Số đầu mối ren trục vít me là z = 2 ÷ 4

+ Bán kính trong của đĩa ma sát Rt chọn theo yêu cầu kết cấu, bán kính ngoài Rn = (1,2 ÷ 1,6)Rt

+ Lực ép theo chiều trục khi phanh:

tb

f.R ρ)

r.tg(α

M A

+ +

=

M: mômen do vật nâng gây ra trên trục phanh;

r: bán kính trung bình của ren;

α : góc nâng của ren, thường lấy α = (15 ÷ 20)o;

ρ: góc ma sát trong ren, khi làm việc có dầu ρ = (2 ÷ 3)o;

f: hệ số ma sát giữa các đĩa;

a: bội suất của palăng;

i: tỉ số truyền của cơ cấu;

η: hiệu suất của cơ cấu;

Rtb: bán kính trung bình của đĩa ma sát, nếu bán kính trung

bình ở các đĩa ma sát khác nhau thì lấy R

+ Mômen phanh có thể tạo ra được:

η: hiệu suất phần cơ cấu từ động cơ đến phanh.

+ Điều kiện dừng được vật đang hạ là:

k

.f

R ρ)

r.tg(α + = tb

k: hệ số an toàn phanh trong cơ cấu, k = 1,2 ÷ 1,3.

 Kiểm nghiệm điều kiện áp suất trên bề mặt ren:

d0, d1: đường kính ngoài và đường kính trong của ren;

[p]: áp suất trên bề mặt tiếp xúc;

[pr]: áp suất cho phép trên bề mặt ren;

với vít bằng thép, đai ốc bằng gang lấy [pr] = 5MPa

với vít bằng thép, đai ốc bằng đồng thanh lấy [pr] = 8MPa

) R π.(R

A

t

2 n

2 0

).n d

+ Lực phanh A tỉ lệ thuận với trọng lượng vật nâng Đó chính là tính chất tự điều chỉnh của phanh;

+ Không phải tiêu hao năng lượng để khắc phục mômen

dư khi hạ vật;

+ Bề mặt ma sát có thể lấy lớn hơn;

+ Được sử dụng ở các cơ cấu nâng trung bình và lớn;

+ Khi phanh, đó là một quá trình động nên khá nguy hiểm, nó phụ thuộc khoảng cách e nên thường lấy e khá nhỏ.

Nhận xét

3 Tay quay an toàn

Loại tay quay vừa truyền được mômen xoắn vừa khống chế

được vị trí góc quay của trục (tức là vị trí của vật nâng) khi cắt bỏ

lực tác động trên tay quay được gọi là tay quay an toàn.

Hình 4-26 Tay quay an

toàn cưỡng bức hạ vật.

Hình 4-27 Tay quay an toàn tự trọng

hạ vật kiểu phanh đai

Hình 4-27 Tay quay an toàn tự trọng hạ vật kiểu không tách rời.

- Kiểu phanh này có ưu điểm là phạm vi điều chỉnh tốc độ khá

lớn khi hạ vật mà không phải quay tay quay

- Nhược điểm chính của nó là độ tin cậy không cao vì lò xo bị

yếu hoặc dễ gẫy đột ngột.