Khi thiết kế một cơ cẩu máy nâng cân tiến bành qua nhiều bước. Trước tiên là xây dựng, lựa chọn một trong nhiều phương án về kết cấu. Tiếp theo là chọn loại và kích thước của các chỉ tiết và cụm chỉ tiết theo tiêu chuẩn hoặc theo dây. S3au khi tính toán kết cấu cần tiến hành kiểm tra đặc tính của cơ cấu ở các trạng thái làm việc quan trọng theo các quy định chung Cuối cùng tỉnh và kiểm tra độ bền các chỉ tiết
1 Mômen quán tính quy dẫn
Để tiến hành các bước tính toán ở trên, cần phải xác định các tải trọng tác dụng lên cơ câu. Tải trọng lớn nhất tác dụng lên cơ cấu máy nâng xuất hiện trong thời kỳ làm việc không ổn định (mở máy hoặc phanh). Các máy nâng làm việc theo chế độ ngắn han lạp lại, cú nghĩa là đống mở mỏy thường xuyờn. ệ thời kỳ này ngoài các tải trọng tỉnh còn cơ tải trọng động phát sinh trong cơ cấu.
Cae tai trong tinh ma cụ thể là cac mômen cản tĩnh trong cơ cấu được xác định từ các ngoại lực. Để xác định các mômen động xuất hiện trong thời kỳ chuyển động không ốn định cần phải thiết lập các sơ đồ tính động lực học máy, sau đơ lập và giải phương trình của hệ thống.
Một cơ cấu hoạt động cùng với kết cấu kim loại của máy có thể coi như một hệ gồm nhiều khối lượng được liên kết với nhau bởi các khâu đàn hồi. VÍ dụ có thể xem vật nâng, xe lăn, rôto động cơ diện, bánh xe, là các khối lượng tập trung còn các liên kết đân hồi là trục, dây cáp, các thanh dầm v.v.. Trong trường hợp này sé xuất hiện các dao động đàn hồi tương đối giữa các khối lượng với nhau, khi này sẽ xuất hiện tải trọng động và người ta gọi chúng là tải trọng động đàn hồi. Dạc tính dao động và đường biểu diễn sự thay đổi giữa các tải trọng đản hồi theo thời gian chịu ảnh hưởng rất lớn của ngoại tải cũng như cách thức điều khiển động cơ dẫn động cứ cấu. Trong tớnh toỏn cỏc cơ cấu mnỏy, để đơn giản, hiện nay người ta sử dung so dé tinh don giản nhất là sơ đồ một khối lượng chịu tác động của tÃi trọng bên ngoài. Trong sơ đồ không tính đến các chuyển vị đân hôi tương đối giữa các bộ phận với nhau, Với sơ đã này cho phép xác đình được quy luật chuyển động của tâm khối lượng của cơ cấu. Tải trọng động được xác định không tính đến độ đàn 143
hồi của các bộ phận cơ cấu được gọi là tải trọng động quản tính. Khi khảo sát sơ đồ một khối lượng, các khối lượng tham gia chuyển động tinh tiến và các khối lượng tham gia chuyển động quay trong cơ cấu được thay thể bằng một khối lượng quy dẫn. Cơ sở của việc quy dẫn này là động nang cua co cấu
và động nang cua hé quy dẫn, cơ tính đến tổn thất do
lực ma sát thông qua đại xa" % Jo Ly pA Int Sn | oe
lượng hiệu suất, tương dương ‘|
bang nhau ?)
Giả sử cần xỏc định Hinh 7.1. Sử đụ cú cõu nõng:
mômen quán tính quy dẫn về a) Các khỏi lượng phản bố trên các trục;
trục động cơ trong quá trình by Quy dan khỏi lượng về trục động có.
mở máy cơ cấu nâng (hình 7l), phương trình cơ bản cân bằng năng lượng sẽ là:
+“ k .
E,=3,—=Z#,+
9 ce = 1 jt
¡4#
ơ
E mu
ì u i
Từ phương trình trên có mômen quán tính quy dẫn quy về trục quay nhanh 7 (trục động cơ)
Rk Py
Toad, + SI Pah
j=2 #†
Ry i-]
với =i, =H a
#¡ jel
I1 u-]
my, =O Nhàn ny, = 7 _. (7.1)
j= $=
trong đó: J,, J;- momen quan tinh cua cac tiét may quay trên trục 1 hoae true i;
©¡ @- tốc độ gdc cua truc 1 hoặc trục i;
đun - tỷ số truyền giữa trục j và trục j + 1;
* - tổng số trục trong hệ thống;
mm khối lượng chuyển động tịnh tiến thứ u;
#u- tốc độ chuyển động của khối lượng u;
w- tổng số các khối lượng chuyển động tịnh tiến trong hệ thống.
144
Dấu của mũ hiệu suất sẽ là
dương khi Myr, < 0.
âm khi Mp, > 0.
Momen quán tính quy đân quy về trục / cơ cấu nâng trên hình 7.1 sẻ là:
khi mở may nâng vat
dy ]
J = do +m .
aon,
1 1
trong do: Foi ad, +d, —— +tởịT—_
ta ha he
LS tots ad = be
Be SW Me Up = oy Me Phanh khi ha vat
_ - địt ủy,
⁄4¿ Ji tr m Ị 5
| 4 i
a > 1à
Với Ay ed tds s ; (7.2)
ae
trong do: i. Ye tỷ số truyên và hiệu suất truyền động của hộp giám tốc;
dị ị - đường kính, hiệu suất tang,
a. yp hội suất palang cap và hiệu suat của no:
J gh A qe mômen quán tính quy dân các khối lượng quay của hệ thống quy về trục ¡, thời kỳ mở máy hoạc phanh.
Trong 2, tính cả mômen quán tỉnh của rôto động cơ điện. Ngoài ra để giảm bớt khôi lượng tính toán, thường khi tính mỏmen quán tính quy dẫn các khối lượng quay người ta chỉ tính ⁄7, rồi nhân với hệ số œ = 1,1 + 1,3 để tính đến quán tính các khôi lượng quay đặt sau trục J. Giá trị a tang khi ty số truyên chưng giảm.
Ty = “ adic (7.3)
Trong các số tay và katalô, nhiều khi người ta không cho giá trị mômien quản tỉnh .Ƒƒ mà cho giá trị mômen đà tmômen vôlàng) của các tiết máy quay, ký hiệu là
GD*, N.m*. Quan hệ giửa hai đại lượng nay la
J =. GDˆ
4g
trong dé: G - trọng lượng, N;
D - duéng kinh quan tinh cua vat quay, m;
ỉ- gia tốc trọng truang. misộ
14ã
Để thuận tiện tính toán, ta có thể dùng đại lượng mômen đà quy dẫn về trục ù suy ra từ cỏc quan hệ (7.2!, (7.3) và (7.4):
| , di
GD? = StGD*1, +--—~
tạ
, ` Q dy 1,
GD? = @.3tGD4), + Io (7.5)
trong do: 26GD*),- tổng mômen đà các khỏi lượng quay trên trục / (rôto động cơ điện, khớp nồi. bánh phanh. bánh rang v.v.)
Trong phép tỉnh động lực học để xac định lực trong day cáp cơ cấu nắng, các khối lượng chuyển động được quy dẫn vẽ vật nâng và theo chiều chuyển động tịnh tiến của vật nâng. Từ phương trình cân bằng nàng lương có thể nhận được những biểu thức tính khối lượng quy dẫn vê vật nâng tương ứng trong các quá trình mở máy và quá trình phanh như sau:
He EIGD*) 17
m= Mm town 4 bp, aXiGD), it HỘ
m= m+ a mo ;
gods
Cac cong thite tinh momen da quy đân đổi với cơ câu đi chuyển, cơ cấu quay và cơ cấu nảng cần có thể xác định tương tư cơ cầu nang theo (7.]), (7.2), (7.3) và (7.4),
2. Thời gian mở máy và thời gian phanh
Mụmen đụng cơ và mửmien phanh thay đối theo tốc độ quay, đặc biệt rừ nột là phanh điện. Đế xác định thời gian mở máy và thời gian phanh mật cách đơn gián, trong sơ đồ một khối lượng của cơ cấu thỉnh 7.2) người ta coi môêmen động co M
và mômen phanh ă là đại lượng không đổi. Giá trị mômen động cơ được lấy bang
giỏ trị mụmen mở mỏy trung bỡnh theo bảng 6.2. Cỏc mửmen cản ẤM, khi mở mỏy và ÄM, khi phanh cũng được coi là không đổi. Từ phương trình cân bằng mômen ở thời kỳ mỡ máy tkhởi động từ trạng thái đứng yên với @ = Ô và @ = 0 khi? = 0)
J..ự = ÁP, - AM a m i
Ma _
ta cd gia tốc góc # = —- -— = const A
Ma M,
Tốc độ gúc ứ = ƒÿ#dt = - iva
e du
4 M,,- M, tr
góc quay oy = J pdt = ——- - (7.6)
a I 2
146
Thời gian mở máy từ tốc độ j,„ = 0 đến tốc đô giới hạn (tốc độ làm việc ốn
định? ~,, 1A
A, Pou
toe =, (1.1)
M_. M m {
‘- thai gian mở máy đông cơ.
Tương tự cơ thời gian phanh
tụ =—— =T (7.8)
7- thoi gian phanh.
Nếu hướng của mômen cần AM, hoặc Äí, thay đổi, ta thay đổi dấu của các đại lượng này, cụ thể là
m= JD, ot va (7.9)
M,,+M
2 đau
pecs (7.10)
M+,
Để tiện tính toán, thay giá trị M My
mémen quan tinh quy dan J. va J, xe Ja ~“.- bảng mômen đà quy dẫn GDˆ và 0° M Me duvc xac dinh theo (7.5) vao(7,7), (7.8),
(7.9), (7.10) voi cha y là: I.
- GDˆ .
Pm =o = aga Hình 7.2. Số đồ một khối lượng.
" 30 4g
ta sé cd
GD'n,
on - — Si
375(M,, = M,)
GD? .n,
(7.11) a i. = —————————— san 375 (MỤC aM)
'rong cụng thức trờn G2ˆ được tỉnh là N.m'; ứịĂ - tốc độ quay của trục động cu, vg/ph va cdc gid tri M,, My 4, đều được tính là N.m.