Tài liệu Máy nâng chuyển

  • Số trang: 174 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 395 |
  • Lượt tải: 6
tranvantruong

Đã đăng 3224 tài liệu

Mô tả:

máy nâng chuyển
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP KHOA: CƠ KHÍ BỘ MÔN: CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU BÀI GIẢNG MÁY NÂNG CHUYỂN 1 (LƯU HÀNH NỘI BỘ) Theo chương trình 150 TC hay 180 TC hoặ c tương đ ương Số tính chỉ : 02 Thái Nguyên, nă m 2011 Trang 11 CHƢƠNG I. MỞ ĐẦU * Nội dung chƣơng I trình bày về khái niệm và phân loại máy nâng chuyển theo tính chất làm việc; các thông số cơ bản và các chỉ tiêu tính toán chế độ làm việc của máy trục (là phần chủ yếu để tính toán các máy trục); hiệu suất và ảnh hƣởng của hiệu suất; các loại hình dẫn động của máy nâng chuyển nói chung. * Yêu cầu sinh viên nắm đƣợc các kiến thức sau: 1. Nêu đƣợc khái niệm và công dụng của máy nâng chuyển trong các lĩnh vực hiện nay; 2. Phân biệt đƣợc máy trục và máy vận chuyển liên tục (dựa vào đặc điểm của chúng); các thông số cơ bản của máy trục và ảnh hƣởng của các thông số đến khả năng làm việc của chúng; 3. Các chỉ tiêu đặc trƣng cho chế độ làm việc và xác định đƣợc chế độ làm việc của một máy (hoặc cơ cấu) dựa vào các chỉ tiêu đó cùng ý nghĩa của chế độ làm việc trong tính toán thiết kế và sử dụng máy nói chung; 4. Hiểu đƣợc các loại hình dẫn động máy nâng chuyển (đặc điểm) từ đó biết đƣợc phạm vi sử dụng của các loại hình dẫn động đó; 5. Giải thích đƣợc sự ảnh hƣởng của hiệu suất đến việc lựa chọn động cơ và phanh. 1.1. Nhiệm vụ và vị trí môn học (học phần) Máy nâng chuyển là một môn học kỹ thuật cơ sở kế cận các môn học chuyên môn, có vị trí quan trọng đối với mọi ngành của nền kinh tế quốc dân hiện nay, nhất là ngành Cơ khí luyện kim cán thép, ngành xây dựng, ... Nhiệm vụ chủ yếu của môn học này là cung cấp những kiến thức cơ bản cho ngƣời học về trang thiết bị nâng và vận chuyển các vật nặng, các sản phẩm rời vụn có khối lƣợng lớn nhằm góp phần sử dụng và khai thác tốt các trang thiết bị đó. Đối với nhà máy luyện kim - cán thép, các công trình xây dựng dân dụng cũng nhƣ công nghiệp, các máy nâng chuyển không còn là trang thiết bị phụ trợ mà đã tham gia trực tiếp vào quá trình công nghệ. Vì vậy, môn học máy nâng chuyển càng trở nên quan trọng đối với kỹ sƣ ngành Cơ khí luyện kim - cán thép, xây dựng công trình và một số ngành công nghiệp lắp ráp hiện nay. Khi nghiên cứu môn học này, ngƣời học cần nắm vững kiến thức về chi tiết và cụm chi tiết đặc trƣng của máy trục, hiểu đƣợc kết cấu, nguyên lý làm việc và cách tính toán những thông số cơ bản của một số máy trục và máy vận chuyển thông dụng. 1.2. Phân loại máy nâng chuyển Theo tính chất làm việc, máy nâng chuyển đƣợc chia làm hai loại chính: 1.2.1. Máy vận chuyển liên tục Ở các loại máy này vật phẩm đƣợc di chuyển thành dòng liên tục và ổn định, có thể bốc dỡ ngay trong quá V trình vận chuyển. Máy vận chuyển liên tục đƣợc chia thành hai nhóm: V a. Máy vận chuyển liên tục có bộ phận kéo: nhƣ băng tải, Hình 1.1. Máy vận chuyển liên tục. xích tải… b. Máy vận chuyển liên tục không có bộ phận kéo: nhƣ hệ thống đƣờng lăn, ống dẫn… 1.2.2. Máy vận chuyển theo chu kỳ Trang 12 Đặc trƣng của loại máy này là sự hoạt động có tính chất chu kỳ (luôn phiên giữa thời kỳ làm việc và thời kỳ nghỉ) của cơ cấu và máy. Phần chủ yếu của máy vận chuyển theo chu kỳ là máy trục, đó cũng chính là đối tƣợng chủ yếu đƣợc nghiên cứu trong môn học này. Máy trục là một loại máy nâng chuyển hay trục chuyển các vật nặng theo hƣớng thẳng đứng và hƣớng ngang, trong đó cơ cấu nâng là cơ cấu chủ yếu. Chúng có thể làm việc trong nhà hoặc ngoài trời. Máy trục đƣợc chia thành 3 nhóm lớn: L (m) a. Máy trục đơn giản: nhƣ kích, tời, palăng…; b. Máy trục thông dụng: nhƣ cầu trục (hình 1.2), cần cẩu, cần trục…; c. Máy trục đặc chủng: đó là loại máy trục dùng riêng theo yêu cầu nào đó, ví dụ: thang máy, máy trục bến cảng… Vx Vc Q 1.3. Các thông số cơ bản của máy trục Đây là thông số cơ bản nhất của máy trục. Q gồm trọng lƣợng vật nâng Qv và Qm là trọng lƣợng của tất cả các chi tiết chuyển động tịnh tiến cùng với vật nâng nhƣ móc treo, puly: Q = Qv + Qm, N Vn Hn 1.3.1. Tải trọng nâng Q (N, kN hoặc tấn) z O x y Q Hình 1.2. Cầu trục và các chuyển động. (1.1) 1.3.2. Chiều cao nâng H (m) Chiều cao nâng là khoảng cách từ mặt sàn làm việc hay đƣờng ray ở chân cầu trục đến vị trí cao nhất của cơ cấu nâng. 1.3.3. Vận tốc nâng vn (m/ph, hoặc m/s) Vận tốc nâng là vận tốc của vật khi nâng hàng, thông thƣờng vn = 10  30m/ph (trong khi vận tốc di chuyển của cầu vcầu = 50  200m/ph, vận tốc của xe lăn vxe = 20  30m/ph). 1.3.4. Nhịp (hay khẩu độ) L đối với cầu trục (m) Đó là khoảng cách giữa hai đƣờng tâm đƣờng ray của cầu trục. Tầm với R (đối với cần cẩu, m): Tầm với là khoảng cách từ đƣờng tâm của móc nâng hàng đến tâm quay của cần trục tính theo phƣơng ngang. 1.3.5. Chế độ làm việc của máy trục Chế độ làm việc của máy trục là thông số đánh giá mức độ làm việc của máy trục thông qua một số chỉ tiêu đặc trƣng (sẽ trình bày cụ thể hơn ở mục sau). Ngoài ra còn một vài thông số bổ sung nhƣ: trọng lƣợng máy và cơ cấu; tải nén bánh xe; kích thƣớc phủ bì. 1.4. Các chỉ tiêu đặc trưng và chế độ làm việc của máy trục 1.4.1. Các chỉ tiêu đặc trƣng Hiện nay, đánh giá chế độ làm việc của máy trục ngƣời ta thƣờng dùng hai bộ tiêu chuẩn, đó là tiêu chuẩn 5863 - 1995 và tiêu chuẩn cũ năm 1986. Tuy nhiên để đơn giản trong tính toán và xác Trang 13 định, chế độ làm việc của máy trục vẫn đƣợc đánh giá theo chế độ làm việc của cơ cấu nâng (tiêu chuẩn cũ) và dựa vào các chỉ tiêu sau đây: a. Hệ số sử dụng tải của cơ cấu: Q (1.2) K sd  tb Qđm trong đó: Qtb: tải trọng làm việc trung bình trong một ca (T, kN): Qtb   Qi .ti ;  ti Qđm: tải trọng định mức (cũng là tải trọng nâng cho phép lớn nhất) (T, kN). Q (T,kN) b. Hệ số sử dụng thời gian trong ngày: Q1 t ng k ng  (1.3) Q2 t1 24h Q3 c. Hệ số sử dụng thời gian trong năm: t2 t3 tn kn  (1.4) tn 365ng d. Cƣờng độ làm việc của cơ cấu t CĐ%  .100% tck trong đó: (1.5) Tck t (s) Hình 1.3. Biểu đồ xác định tải trọng trung bình của cơ cấu. kng: số giờ làm việc trong một ngày đêm, h; kn: số ngày làm việc trong một năm, ngày; t: thời gian chạy máy trong một chu kỳ làm việc, s: t = Σtm + Σtv + Σtp; tck: thời gian làm việc một chu kỳ của máy hoặc cơ cấu, s: tck = Σtm + Σtv + Σtp + Σtn; Σtm: tổng thời gian mở máy, s; Σtv: tổng thời gian vận chuyển với vận tốc ổn định, s; Σtp: tổng thời gian phanh, s; Σtn: tổng thời gian nghỉ, s. Ngoài ra còn có một số chỉ tiêu bổ sung nhƣ số lần mở máy trong một giờ tính trung bình trong một ca làm việc; số chu kỳ làm việc trong một giờ; nhiệt độ môi trƣờng xung quanh. 1.4.2. Chế độ làm việc của máy trục Dựa vào các chỉ tiêu trên, ngƣời ta chia chế độ làm việc của máy trục thành 6 mức: a. Chế độ làm việc rất nhẹ (RNh): nguồn động lực là sức ngƣời, thời gian ngừng làm việc lâu, cƣờng độ làm việc CĐ% nhỏ. b. Chế độ làm việc nhẹ (Nh): các hệ số sử dụng nhỏ, CĐ% và các vận tốc v đều nhỏ. c. Chế độ làm việc trung bình (TB): các hệ số sử dụng và các vận tốc v ở mức trung bình. d. Chế độ làm việc nặng (N): Ksd = 1, Kng = 2/3, các vận tốc v lớn. e. Chế độ làm việc rất nặng (RN): Ksd = 1, Kng = 1, các vận tốc v lớn. f. Chế độ làm việc rất nặng liên tục (RNL): Ksd = 1, Kng = 1, các vận tốc v rất lớn, nhiệt độ môi trƣờng lên tới 650C. 1.5. Đặc điểm tính toán của máy trục Trang 14 Khi tính toán máy trục và các chi tiết trên đó cần đƣợc quan tâm đến một số các đặc điểm sau: 1.5.1. Chế độ làm việc Chế độ làm việc của máy trục với các chỉ tiêu đánh giá đã nêu ở trên có ảnh hƣởng trực tiếp đến các nội dung tính toán thiết kế máy (nhƣ tính toán động cơ dẫn động, tính toán sức bền của các chi tiết, hệ số an toàn…). Bảng 1.1. Chế độ làm việc của máy trục và các chỉ tiêu đánh giá. Chế độ làm việc Nhẹ (Nh) Trung bình (TB) Nặng (N) Rất nặng (RN) Rất nặng liên tục (RNL) Hệ số sử dụng thời gian Kng Kn 0,33 0,25 0,67 0,50 0,67 0,75 1,00 1,00 1,00 1,00 Cƣờng độ CĐ% 15 25 40 40 60 ÷ 80 Hệ số sử dụng tải trọng Ksd Nhiệt độ môi trƣờng t0C 0,55 0,55 0,75 1,00 1,00 25 25 25 45 65 1.5.2. Tải trọng tính toán 0,75Q Q 0,5Q Q Khi xác định tải trọng tính toán phải phân biệt các cơ cấu có chế độ chịu tải khác nhau đối với trạng thái làm việc (có tải nâng chuyển) hoặc trạng thái không làm việc (khi không có tải nâng chuyển). Có thể chia ra hai trƣờng hợp tải trọng tính toán: Trƣờng hợp 1: tải trọng tính toán Q Q là tải trọng danh nghĩa hoặc tải trọng trung bình tƣơng đƣơng. Trƣờng hợp 2: tải trọng tính toán 0,2Q là tải trọng cực đại kể cả tải trọng quán 0,1Q tính và các tải trọng phụ khác. Phải xác lập cho đƣợc đồ thị tải t t trọng thực tế của cơ cấu. Trong trƣờng 0,1t 0,4t 0,3t 0,5t 0,2t 0,5t hợp không có đồ thị đó, có thể dùng các a/ b/ đồ thị tải trọng trung bình đã đƣợc xây Hình 1.4. Đồ thị gia tải trung bình của máy trục: dựng theo kinh nghiệm ở những máy a- ở chế độ nhẹ và trung bình; b- ở chế độ nặng. trục cùng loại (nhƣ trên hình 1.4). Đối với chế độ rất nặng và rất nặng liên tục, tải trọng trên từng thời kỳ của chu kỳ làm việc đƣợc xem nhƣ không đổi ứng với tải trọng danh nghĩa trên từng chu kỳ đó. 1.5.3. Ứng suất cho phép Các công thức và phƣơng pháp xác định ứng suất cho phép dùng trong máy nâng chuyển về cơ bản vẫn giống nhƣ trong giáo trình Cơ sở thiết kế máy, ở đây cần lƣu ý hệ số an toàn cho phép [n], thông qua các hệ số thành phần n1, n2, n3 đƣợc xác định nhƣ sau: n1: hệ số an toàn, phụ thuộc vào mức quan trọng của chi tiết và cơ cấu; n2: hệ số tải trọng, tính đến chế độ làm việc của cơ cấu, tải trọng quán tính khi mở máy và phanh, tính chất tải trọng…; n3: hệ số ảnh hƣởng các khuyết tật bên trong của vật liệu đến sức bền mỏi của chi tiết (đối với các vật đúc bằng thép thì n3 = 1,3; đối với vật cán hoặc rèn thì n3 = 1,1; khi tính theo sức bền tĩnh n3 = 1,0). Trang 15 1.5.4. Tính toán hiệu suất Khi xác định các tải trọng tính toán theo xích động học của cơ cấu cần phải xác định các tổn thất do ma sát trong các khâu bằng cách đƣa vào trị số hiệu suất các bộ phận của nó. Khi xác định tải trọng tác dụng lên bộ truyền, khi chọn động cơ cần xuất phát từ những trị số nhỏ nhất có thể của hiệu suất, còn khi xác định mômen phanh thì nên xuất phát từ những trị số lớn nhất có thể. * Hiệu suất của hệ thống tay đòn đƣợc tính bằng tích các hiệu suất của mỗi bản lề. Hiệu suất của mỗi bản lề xác định theo công thức: b.( a  r . f )  (1.6) a .( b  r . f ) trong đó: r: bán kính bản lề, mm; a, b: lần lƣợt là phần tay đòn dài và phần tay đòn ngắn, mm; f: hệ số ma sát trong ổ trƣợt. 1.6. Thiết bị dẫn động các máy nâng chuyển. 1.6.1. Khái quát chung a. Các yêu cầu chung về dẫn động: Việc lựa chọn loại hình dẫn động của máy trục phải dựa vào các yếu tố sau: - Đặc tính của máy về công suất, vận tốc, khả năng quá tải, khả năng đảo chiều, hình dáng kích thƣớc…; - Yêu cầu đặc điểm nơi sử dụng, về nhiệt độ, độ ẩm, bụi bẩn, cháy nổ… Để dẫn động máy trục ngƣời ta có thể dùng các nguồn động lực: sức ngƣời (dẫn động bằng tay); động cơ hơi nƣớc; động cơ đốt trong; động cơ điện; động cơ thuỷ lực (khí nén). b. Các loại hình dẫn động: * Dẫn động bằng sức ngƣời: - Ƣu điểm: thiết bị đơn giản, dễ chế tạo, nhất là khi tải nhỏ, vận tốc thấp; - Nhƣợc điểm: tốc độ làm việc thấp, hành trình nhỏ, năng lƣợng tổn hao lớn, điều kiện an toàn lao động khó đảm bảo; - Phạm vi sử dụng: thƣờng sử dụng khi tải nhỏ, vận tốc thấp, hành trình nhỏ, hoặc khi không còn cách bố trí loại hình dẫn động nào khác. * Dẫn động bằng động cơ hơi nƣớc: - Ƣu điểm: mômen phát động lớn, có khả năng đảo chiều, nguyên nhiên liệu dễ kiếm; - Nhƣợc điểm: khó mở máy, hiệu suất thấp, kích thƣớc máy cồng kềnh, nhả khói nhiều gây ô nhiễm môi trƣờng; - Phạm vi sử dụng: hiện nay ít sử dụng (hầu nhƣ không còn sử dụng), chỉ sử dụng ở những nơi không bố trí đƣợc loại hình dẫn động khác nhƣ trên tàu, thuyền. * Dẫn động bằng động cơ đốt trong: - Ƣu điểm: khối lƣợng và kích thƣớc tƣơng đối nhỏ gọn, hiệu suất khá cao, phạm vi thay đổi tốc độ lớn, không phụ thuộc vào nguồn năng lƣợng bên ngoài; - Nhƣợc điểm: không có khả năng trực tiếp đảo chiều quay, muốn đảo chiều phải có thiết bị trung gian, khả năng quá tải kém, không khởi động đƣợc khi mang tải; - Phạm vi sử dụng: thƣờng dùng ở loại máy di chuyển bánh lốp, bánh xích (máy trục tự hành). * Dẫn động bằng động cơ điện: Trang 16 - Ƣu điểm: chất lƣợng truyền dẫn tốt; đóng mở máy, đảo chiều dễ dàng; mômen mở máy lớn; có khả năng truyền động độc lập; sử dụng tiện lợi, không nhả khói, ít gây ồn, hiệu suất khá cao; - Nhƣợc điểm: phải có nguồn điện và hệ thống dây dẫn điện, khó thích hợp với máy trục tự hành; có thể phát sinh tia lửa điện, có thể gây cháy nổ; - Phạm vi sử dụng: đây là loại hình dẫn động đƣợc sử dụng rộng rãi nhất trong máy trục (nhất là các máy trục bánh xích với chiều dài vận chuyển ngắn) nhƣng không sử dụng nơi dễ cháy nổ nhƣ hầm mỏ. * Dẫn động bằng khí ép và thuỷ lực: - Ƣu điểm: làm việc êm, không phát sinh tia lửa; điều khiển thuận lợi nhẹ nhàng, dễ tự động hoá; phạm vi điều chỉnh tốc độ khá lớn; - Nhƣợc điểm: thiết bị phức tạp (vì động cơ thuỷ lực hoặc động cơ khí nén chỉ là loại động cơ thứ cấp nhận năng lƣợng từ bơm hoạt động nhờ động cơ khác); - Phạm vi sử dụng: sử dụng nhiều trong máy trục tự hành, vận chuyển ở hầm mỏ. 1.6.2. Đặc điểm kết cấu và tính toán loại hình dẫn động bằng sức ngƣời Bảng 1.2. Kích thước tay quay Số lƣợng công nhân Đƣờng kính D d D R 1 2 3 H Vách tƣờng của máy Để dẫn động bằng sức ngƣời trong máy trục thƣờng phải dùng các cơ cấu nhƣ tay quay, tay gạt, bánh xích, xích kéo, bàn đạp… a. Tay quay: Đây là bộ phận tiếp nhận lực ở cánh tay ngƣời thợ tạo ra mômen xoắn trên trục quay. Điểm đặt lực phải thay đổi theo suốt vòng tròn của tay quay. Tay quay đƣợc tạo bởi tay đòn 1, tay nắm 2, ống lót 3. Các kích thƣớc cơ bản của tay quay là bán kính tay quay R và chiều dài tay nắm l1 (xem bảng 1.2), vị trí thấp nhất so với sàn thao tác H = (700  900)mm (tuỳ theo chiều cao của ngƣời thợ), lúc có hai ngƣời làm việc nên bố trí góc lệch, khoảng cách vị trí thao tác đến vách tƣờng hoặc vách máy L ≥ 500mm. l l1 L l1/2 mÆt sµn Hình 1.5. Tay quay. Kích thƣớc tay quay, mm (xem hình 1.5) Chiều dài tay Chiều dài l Bán kính tay quay R nắm l1 (1,8  2,0)d (1,1  1,5)d 300  350 250  400 (1,8  2,0)d (1,1  1,5)d 450  500 250  400 d: đƣờng kính trục chính gắn với cơ cấu nâng. b. Tay gạt: Do không gian bị hạn chế, có những nơi không thể bố trí tay quay quay hết vòng 3600 mà chỉ quay một góc nào đó (thƣờng nhỏ hơn 1800). Lúc đó tay quay đƣợc thay bằng tay gạt, chiều dài tay gạt thƣờng lấy trong khoảng L = (300  1000)mm. c. Bánh móc xích và xích kéo: Cụm chi tiết máy để thay tay quay khi khi vị trí của trục dẫn ở cao hoặc xa vị trí thao tác của ngƣời thợ. Kích thƣớc cơ bản là bán kính móc xích R lấy nhƣ bán kính tay quay, kết cấu cụ thể đƣợc trình bày ở phần xích, bánh xích và palăng xích. * Mômen trên trục dẫn (trục tay quay, trục bánh xích) là: 1 2 Trang 17 Mp = m.k.P.R, N.m (1.7) trong đó: m: số công nhân (số thợ thao tác trên tay quay hoặc xích kéo); k: hệ số phối hợp thao tác (khi 1 công nhân k = 1,0; khi 2 công nhân k = 0,8; khi 4 công nhân k = 0,70); P: lực của 1 công nhân trên tay quay (hoặc bánh móc xích), N; R: bán kính tay quay hoặc bánh móc xích, m. * Vận tốc nâng khi dẫn động bằng tay: m.P .v1 . vn  , m/ph (1.8) Q v1: vận tốc tay công nhân, m/ph; : hiệu suất toàn bộ cơ cấu; Q: trọng lƣợng toàn bộ vật nâng và bộ phận mang vật, N; * Công suất: thƣờng lấy ở khoảng N = 0,1  0,3 kW với số vòng quay của trục dẫn động n = 30 vg/ph. 1.6.3. Đặc điểm vật dẫn động bằng điện a. Yêu cầu của máy trục đối với động cơ điện: Có hai yêu cầu cơ bản: - Khi làm việc với chế độ ngắn hạn lặp lại với cƣờng độ CĐ% cho trƣớc, động cơ không đƣợc phát nóng quá mức cho phép để khỏi hỏng vật liệu cách điện trong động cơ; - Công suất động cơ phải đủ để mở máy với gia tốc cho trƣớc. Để dẫn động máy trục, thƣờng sử dụng các động cơ điện chuyên dùng. Chú ý: các kiến thức chuyên sâu hơn về lĩnh vực này cần tìm hiểu tài liệu về truyền động điện. Sau đây chỉ sơ lƣợc giới thiệu một số nội dung liên quan. b. Động cơ điện xoay chiều: Trong máy trục dùng hai loại động cơ điện xoay chiều 3 pha. * Động cơ lồng sóc: đƣờng đặc tính của động cơ nhƣ đƣờng (1) trên hình 1.6; loại này thƣờng dùng trong cơ cấu di chuyển, có thể dùng trong cơ cấu nâng tải nhỏ không có yêu cầu cao về điều chỉnh vận tốc. * Động cơ dây quấn: đƣờng đặc tính động cơ nhƣ đƣờng (2) trên hình 1.6; loại máy này dùng rất phổ biến trong các máy trục thông dụng, có khả năng quá tải lớn. n no 0,8 n 2 1 2 0,6 3 0,4 1 0,2 0 0,2 0,4 0,6 0,8 M Mmax Hình 1.6. Đƣờng đặc tính động cơ xoay chiều: 1- kiểu lồng sóc; 2- kiểu dây quấn. M Hình 1.7. Đƣờng đặc tính động cơ điện một chiều: 1- kích thích nối tiếp; 2- kích thích song song; 3- kích thích hỗn hợp. Trang 18 c. Động cơ điện một chiều: Trong máy trục có thể dùng 3 loại động cơ điện một chiều. * Động cơ điện một chiều kích thích nối tiếp: đƣờng đặc tính nhƣ đƣờng (1) trên hình 1.7, mômen rôto thay đổi tỉ lệ nghịch với số vòng quay, khi số vòng quay nhỏ thì mômen tăng. Loại này thích hợp với thời kỳ mở máy, tuy nhiên nó không thích hợp với các cơ cấu có mômen tải nhỏ vì khi đó số vòng quay có thể rất lớn dễ gây sự cố. Loại này thƣờng đƣợc dùng trong máy trục cỡ lớn. * Động cơ điện một chiều kích thích song song: đƣờng đặc tính rất cứng (đƣờng (2) trên hình 1.7), số vòng quay hầu nhƣ không phụ thuộc vào mômen tải trọng. Loại này chỉ thích hợp với cơ cấu nâng với tải trọng ít thay đổi (nhƣ thang máy). * Động cơ điện một chiều kích thích hỗn hợp: đây là loại động cơ kích thích nối tiếp nhƣng đƣợc mắc thêm mạch rẽ vào cuộn dây của phần ứng điện để dung hoà đƣờng đặc tính của hai loại động cơ một chiều đã nói trên (đƣờng 3 trên hình 1.7). Nói chung động cơ điện một chiều có khả năng điều chỉnh tốc độ trong phạm vi khá rộng, nhƣng giá thành khá đắt (phải dùng lƣới điện một chiều hoặc phải có bộ phận đổi dòng điện xoay chiều thành một chiều), nên chỉ đƣợc dùng ở những nơi có yêu cầu đặc biệt. d. Tính toán kiểm nghiệm động cơ: Vì động cơ phải thoả mãn hai yêu cầu đã trình bày ở trên, nên trong tính toán thƣờng tính theo công suất trung bình bình phƣơng do động cơ phát ra trong suốt thời kỳ làm việc với chế độ ngắn hạn lặp lại. Công suất này phụ thuộc vào mômen trung bình bình phƣơng. M tb  M m2 tm  M t2tv , N.m t (1.9) trong đó: t: toàn bộ thời gian động cơ làm việc trong một chu kỳ bao gồm thời gian làm việc và thời gian nghỉ, s; tm: tổng thời gian làm việc trong các thời kỳ làm việc với các tải khác nhau, s; tv: thời gian chuyển động với vận tốc ổn định khi làm việc với tải trọng Mt xác định, s; Mm: mômen mở máy của động cơ điện, N.m. Đối với từng động cơ, mômen mở máy có trị số xác định, nó không phụ thuộc tính chất công việc, và có thể xác định theo đặc tính của từng loại động cơ. * Đối với động cơ xoay chiều kiểu lồng sóc: Mm = 0,852MdnKtb, N.m (1.10) Mdn: mômen danh nghĩa của động cơ, N.m: 9550.N đc , N.m (1.11) M dn  nđc Ktb: hệ số mômen mở máy trung bình: 1 Ktb  ( K m  K max ) 2 Km: hệ số mômen mở máy (tra trong catalo của động cơ); Kmax: hệ số mômen cực đại (tra trong catalo của động cơ). * Đối với động cơ 3 pha và động cơ một chiều: M  M m min M m  m max , N.m 2 Mmax = (1,8  2,5)Mdn và Mmin = 1,1Mdn Công suất trung bình bình quân sẽ là: (1.12) (1.13) Trang 19 M tb .n , kW (1.14) 9550 n: số vòng quay danh nghĩa của động cơ, vg/ph. * Động cơ đƣợc chọn phải có công suất danh nghĩa: Ndn ≥ Ntb (CĐ%), kW Nếu CĐ% thực khác với CĐ% danh nghĩa của động cơ thì công suất trung bình xác định theo quan hệ: N tb  N tb  N tbtt CÐtt , kW CÐdn (1.15) Ntb > Ntbtt với cùng CĐ% danh nghĩa. CÂU HỎI ÔN TẬP CHƢƠNG I Câu 1. Anh (Chị) hãy lấy một số hình ảnh ví dụ về ứng dụng của máy nâng chuyển trong sản xuất thực tế (tham gia vào quá trình công nghệ, tham gia tự động hoá quá trình sản xuất, tự động hoá một máy)? Câu 2. Theo Anh (Chị) tại sao khi xác định tải trọng tác dụng lên bộ truyền, khi chọn động cơ cần xuất phát từ những trị số nhỏ nhất có thể của hiệu suất, còn khi xác định mômen phanh thì nên xuất phát từ những trị số lớn nhất có thể? Câu 3. Cho một máy trục có cơ cấu nâng có tải trọng danh nghĩa Qđm làm việc với các thời gian ti tƣơng ứng với các tải trọng Qi, biết thời gian chu kỳ làm việc tck, thời gian làm việc trong một ngày đêm, thời gian làm việc trong một năm, nhiệt độ môi trƣờng làm việc t oC. Xác định chế độ làm việc của máy trục đó? Khi các thông số về thời gian làm việc trong ngày, trong năm và nhiệt độ môi trƣờng làm việc thay đổi thì chế độ làm việc của máy trục đó có thay đổi không? Tại sao? Câu 4. Theo Anh (Chị) tại sao phải xác định tải trọng tính toán của cơ cấu? Câu 5. Theo Anh (Chị) việc biết đƣợc các thông số cơ bản của máy trục có ý nghĩa gì trong thực tế sản xuất? Trang 20 CHƢƠNG II. NHỮNG LÝ THUYẾT CƠ BẢN VỀ CƠ CẤU NÂNG * Nội dung chƣơng II trình bày về sự phát triển nói chung của các sơ đồ cơ cấu nâng (dùng dây quấn lên tang); quan hệ của trọng lƣợng nâng với lực (mômen) dẫn động; các bộ phân cơ bản của cơ cấu nâng; hệ ròng rọc hay còn gọi là palăng (công dụng, phân loại các palăng và puly, cách xác định lực cản khi dây quấn qua puly và từ đó xác định lực căng nhỏ nhất trên dây quấn lên tang khi nâng và khi hạ, xác định hiệu suất của palăng); * Yêu cầu sinh viên nắm đƣợc các kiến thức sau: 1. Công dụng của cơ cấu nâng và giải thích đƣợc tại sao trong máy trục chủ yếu dùng cơ cấu nâng kiểu dây quấn lên tang; các sơ đồ cơ cấu nâng (dùng dây quấn) và quan hệ giữa trọng lƣợng nâng và lực (mômen) dẫn động; 2. Các bộ phận cơ bản của cơ cấu nâng (ví dụ minh họa); 3. Phân biệt các loại palăng và công dụng của chúng; phân loại puly theo công dụng; thiết lập công thức xác định lực căng trên dây khi nâng và khi hạ; công thức xác định hiệu suất palăng; 4. Thiết lập đƣợc các loại cơ cấu nâng với các điều kiện cho trƣớc. 2.1. Sơ đồ cơ cấu nâng Trong thực tế có rất nhiều kiểu cơ cấu nâng đƣợc sử dụng (mục đích biến chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến) để thực hiện việc nâng hạ vật. Các cơ cấu nâng có thể dùng truyền động cáp, xích (gọi chung là cơ cấu nâng dùng dây quấn), cơ cấu nâng dùng truyền động vít - đai ốc, cơ cấu nâng dùng truyền động bánh răng - thanh răng, cơ cấu nâng dùng truyền động thuỷ lực (hay khí nén). Đặc điểm chung của ba loại cơ cấu nâng kể sau là kết cấu khá đơn giản, khi tải nâng nhỏ thì kết cấu của chúng khá nhỏ gọn, tuy nhiên chúng có nhƣợc điểm lớn là hiệu suất truyền động khá thấp, khi tải trọng nâng lớn thì kết cấu cồng kềnh, phức tạp, chiều cao nâng hạ rất hạn chế. Cơ cấu nâng với dây quấn lên tang khắc phục đƣợc hầu hết những nhƣợc điểm trên nên nó đƣợc ứng dụng phổ biến nhất trên các máy trục, và trong môn học này cũng chỉ quan tâm đến loại cơ cấu nâng này. 2.1.1. Sơ đồ cơ cấu nâng loại I (hình 2.1a) D0 D0 MP R i0 MV MP MV S0 S0 R P Q a) Q b) P Trang 21 D0 D0 MV i0 i0 MP MV MP S0 R R S0 c) d) P Q P Q Hình 2.1. Các sơ đồ cơ cấu nâng. Đây là sơ đồ cơ cấu nâng đơn giản nhất. Nó chỉ gồm một tang quay, trên đó quấn dây cáp hoặc xích nối trực tiếp với vật nâng, trục tang quay trực tiếp nối với tay quay. - Mômen phụ tải do vật nâng gây ra trên trục tang là: D D M v  S0 0  Q 0 , N .mm 2 2 trong đó: S0: lực căng trên dây quấn lên tang, N; Q: trọng lƣợng vật nâng (có tính đến cả trọng lƣợng bộ phận mang vật), N; D0: đƣờng kính danh nghĩa tang (tính đến tâm lớp cáp đầu tiên), mm. - Mômen lực phát động trên trục tang là: Mp = P.R, N.mm trong đó: P: lực phát động trên tay quay, N; R: cánh tay đòn của lực P, mm. - Có thể viết phƣơng trình chuyển động của cơ cấu đối với trục tang: D P.R Mp = Mv hay Q 0  PR => Q  (2.1) ,N D0 2 2 2.1.2. Sơ đồ cơ cấu nâng loại II (hình 2.1b) Trong sơ đồ cơ cấu nâng này, vật nâng vẫn đƣợc móc trực tiếp với dây quấn quanh tang, nhƣng tay quay hay động cơ phải qua hộp giảm tốc (bộ truyền) mới truyền đến trục tang, ở đây có quan hệ: D P.R Q 0  PRi0  Q  (2.2) i ,N D0 0 2 2 So sánh biểu thức (2.2) với (2.1) nhận thấy khi đƣa thêm bộ truyền vào cơ cấu nâng, khả năng nâng tải của cơ cấu tăng lên (tỉ lệ thuận với tỷ số truyền i0). Tuy nhiên khi i0 càng lớn thì mức độ phức tạp của cơ cấu càng tăng, giá thành càng đắt, hiệu suất giảm. Vì thế ngƣời ta không thể tăng i0 vƣợt quá giới hạn cho phép. 2.1.3. Sơ đồ cơ cấu nâng loại III (hình 2.1c, d) Ở sơ đồ này, vật nâng không trực tiếp móc với dây quấn quanh tang mà thông qua hệ thống ròng rọc. * Nếu sử dụng một ròng rọc động (hình 2.1c) có hai nhánh cáp chịu tải, lực căng ở nhánh cáp quấn lên tang là: Trang 22 Q D Q D0  M v  S0 0  2 2 2 2 Theo phƣơng trình chuyển động ta có quan hệ: Q D0 P.R  PRi0 => Q  2 (2.3a) i ,N D0 0 2 2 2 So sánh (2.3a) và (2.2) có thể nhận thấy ở sơ đồ cơ cấu nâng loại III với một puly động thì khả năng tải tăng lên hai lần, mà thực chất là giảm tải tác dụng vào tang xuống hai lần. * Nếu sử dụng hai ròng rọc động (hình 2.1d) có 4 nhánh cáp chịu tải, lực căng ở nhánh cáp quấn lên tang là: Q D Q D0 S0   M v  S0 0  4 2 4 2 P.R  Q4 (2.3b) i ,N D0 0 2 So sánh biểu thức (2.3b) và (2.2) có thể nhận thấy khả năng tải ở đây tăng lên 4 lần, mà thực chất là giảm tải ở tang 4 lần. Nếu gọi a là hệ số giảm tải tác dụng lên tang (sau này cũng gọi là bội suất của cơ cấu nâng), ta có quan hệ cho cơ cấu nâng loại III. P.R (2.3) Qa i ,N D0 0 2 Khi a càng tăng thì khả năng tải càng lớn, nhƣng số puly (ròng rọc) tăng lên, cơ cấu càng phức tạp, cồng kềnh, tổn thất ma sát càng lớn, độ mòn của dây cũng tăng lên. Nhƣ vậy, đƣa vào cơ cấu nâng một bộ truyền giảm tốc (i0) hoặc hệ ròng rọc (có hệ số giảm tải hay bội suất là a) đều làm cho khả năng tải của cơ cấu tăng lên. Vì thế khi thiết kế cơ cấu nâng phải chọn các trị số này một cách hợp lý. S0  2.1.4. Các bộ phận chủ yếu của cơ cấu nâng Cơ cấu nâng thông thƣờng bao gồm các bộ phận chủ yếu sau đây: a. Bộ phận dẫn động: tay quay, động cơ điện, động cơ đốt trong, …; b. Bộ phận truyền động: hộp giảm tốc, trục truyền động, …; c. Tang (hoặc các đĩa xích); d. Bộ phận mang giữ tải: - Thiết bị nhận vật nâng (nhƣ móc treo, gầu ngoạm, …); - Dây (cáp hoặc xích); - Puly (ròng rọc). Các puly và dây thƣờng tạo thành hệ ròng rọc (truyền động cáp hoặc xích). e. Thiết bị giữ vật treo và điều chỉnh vận tốc: thiết bị dừng, phanh hãm, .... Ngoài ra còn có thiết bị an toàn, thiết bị điều khiển, thiết bị chiếu sáng. 2.2. Hệ ròng rọc (palăng) 2.2.1. Đại cƣơng Hệ ròng rọc (hay còn gọi là palăng) là các puly và dây cuốn dùng trong cơ cấu nâng nhằm giảm bớt lực căng dây và mômen tác dụng lên tang hoặc nhằm tạo ra tốc độ nâng lớn. * Theo công dụng palăng đƣợc chia thành: palăng lực và palăng vận tốc. Trang 23 * Theo số đầu dây cuốn lên tang, palăng lực đƣợc chia thành: - Palăng đơn (hình 2.2): chỉ có một đầu dây cuốn lên tang; - Palăng kép (hình 2.3): có hai đầu dây cuốn lên tang. * Puly đƣợc sử dụng trong máy trục đƣợc chia thành 3 loại: - Puly giảm tải: là puly có tác dụng giảm tải tác dụng lên tang, khi bỏ chúng khỏi hệ palăng thì bội suất a của cơ cấu thay đổi. Chúng có thể là puly cố định (đƣờng tâm trục cố định nhƣ puly 1 trên hình 2.2) hoặc là puly động (đƣờng tâm trục di động nhƣ puly 2 trên hình 2.2); - Puly đổi hƣớng: là puly chỉ có tác dụng đổi hƣớng của dây nhƣng không làm giảm tải của dây nhƣ puly 3 trên hình 2.2c, chúng chỉ có thể là puly cố định; - Puly cân bằng: là puly làm nhiệm vụ cân bằng lực và vận tốc hai đầu dây cáp cuốn lên tang, nó chỉ có trong palăng kép (puly 2 trên hình 2.3). Puly cân bằng có thể là puly động hoặc puly cố định, nó cũng không tham gia giảm tải tác dụng lên tang. S0 1 S4 S1 S2 S3 Q 1 3 S4 S1 2 S2 S3 2 Q a/ b/ c/ Hình 2.2. Palăng đơn: a- bội suất bằng 2; b- bội suất bằng 4 không có puly dẫn hƣớng; c- bội suất bằng 4 có puly dẫn hƣớng. a=2 a=3 a=4 Hình 2.3. Palăng kép. Palăng vận tốc a’ = 1/2 a=6 2.2.2. Bội suất của palăng Palăng đƣợc đặc trƣng bằng bội suất a, đó là tỷ số giữa vận tốc đầu dây cuốn lên tang (hay vận tốc dẫn động) và vận tốc nâng vật: Trang 24 a vtg vng  vdđ vng (2.4a) Đó cũng chính là thông số biểu thị khả năng giảm tải tác dụng lên tang. Trong thực tế, để đơn giản (bỏ qua hiện tƣợng trƣợt giữa dây và puly, bỏ qua hiện tƣợng biến dạng không đều của cáp) ngƣời ta thƣờng xác định bội suất của palăng lực bằng tỉ số giữa số đầu dây treo vật (n) hay còn gọi là số đầu dây chịu tải tĩnh và số đầu dây cuốn lên tang (m). a n m (2.4b) Bội suất của palăng vận tốc đƣợc tính theo công thức: a  Ví dụ: hình 2.2b: n = 4, m = 1  a  1 a (2.4c) 4 4  4 ; hình 2.3a: n = 4, m = 2  a   2 1 2 2.2.3. Lực cản và hiệu suất của palăng a. Lực cản và hiệu suất của puly: Khi cáp hoặc xích cuốn qua puly, lực căng ở nhánh vào S1, ở nhánh ra S2, ở trạng thái tĩnh chúng bằng nhau, tuy nhiên ở trạng thái chuyển động thì chúng không bằng nhau. Hiệu số của hai lực đó chính là lực cản của puly. W = S2 – S1, N (2.5) R 1 S1 S1 R   R 2 S2 Hình 2.4. Sơ đồ xác định lực cản của dây do độ cứng gây nên. S2 S2 S1 A Hình 2.5. Sơ đồ xác định lực cản của dây do ma sát gây nên. Qua nghiên cứu, lực cản này đƣợc sinh ra từ hai thành phần: W = W1 + W2, N (2.6) * Xác định thành phần lực cản W1: Do dây có độ cứng, nên lúc cuốn vào và nhả ra khỏi puly dây bị tách khỏi tiếp tuyến puly (so với dây ôm puly ở trạng thái tĩnh) khoảng cách nhỏ δ1 và δ2 (hình 2.4). Từ điều kiện cân bằng mômen, ta có: S1.(R + 1) = S2.(R – 2) Giả thiết: S2 = S1 + W ≈ S1 + W1  S1.(R + 1) = (S1 + W1).(R – 2)   2   2 1  W1  S1 1  S1 1 .  R  2 R 1 2 R   vì: 2 << R nên: W1  S1 1 2   ' S1 , N (2.7) R Trang 25 trong đó:   1   2 R * Xác định thành phần lực cản W2: Khi làm việc với các lực căng S1 và S2, puly gây ra áp suất lên trục. Bỏ qua trọng lƣợng bản thân puly, hợp lực tác dụng lên trục puly sẽ là: A  S1  S 2 A  S12  S22  2 S1S 2 cos  , N θ: góc ôm của cáp hoặc xích trên puly; - Lực này gây nên mômen ma sát tại ổ trục puly: Mms = A.f.ρ f: hệ số ma sát ở ổ trục quay puly; d ρ: bán kính ma sát trong ổ trục puly,   , mm; 2 d: đƣờng kính cổ ngõng trục puly, mm. Khi xác định mômen ma sát, thƣờng xác định lực A gần đúng với giả thiết: S2 = S1 A  2.S1 sin   M ms  S1 . f .d sin  2 2 Mômen này bằng mômen cản do W2 gây ra ở tâm puly:  Mc = W2.R = Mms = S1.f.d.sin 2 d   W2  S1 . f . . sin , N (2.8) R 2 d   Vậy: W = W1 + W2 = S1.  '  f . . sin  , N (2.9) R 2  * Trở lại tính lực căng ở nhánh ra: d   S2 = S1 + W = S1. 1   '  f . . sin  , N R 2  d   đặt:   1   '  f . . sin  là hệ số cản của puly. R 2   S2 = β.S1, N (2.10) * Hiệu suất của puly đƣợc xác định bằng tỷ số giữa lực căng ở nhánh vào (cũng là lực căng ở trạng thái tĩnh) và lực căng ở nhánh ra (lực căng ở trạng thái có cản của puly). S S 1  v  1  (2.11) Sr S2  b. Hiệu suất của palăng: Trƣớc hết hãy xem xét lực căng trên dây ở hình 2.2b. - Ở trạng thái tĩnh: Q S1 = S2 = S3 = S4 = 4 - Ở trạng thái động: S1 ≠ S2 ≠ S3 ≠ S4 - Nhƣng: Trang 26 S1 + S2 + S3 + S4 = Q - Nhƣ đã trình bày ở trên, ta có:  Vậy: thì: Sv S 2 S3 S4    Sr S1 S2 S3  S2 = .S1; S3 = .S2 = 2.S1; S4 = .S3 = 3.S1  Q = S1 + S2 + S3 + S4 = S1.(1 +  + 2 + 3) Q S1  Smax  ,N 1   2  3 - Khi có một puly đổi hƣớng (hình 2.2c) S1 = .S0 Q S0  S max  ,N ( 1     2   3 ). Dễ dàng suy luận tổng quát, ở palăng có n đầu dây treo tải tĩnh, m đầu dây quấn lên tang, t puly đổi hƣớng (thực chất là t lần đổi hƣớng) thì lực căng ở đầu dây quấn lên tang là cực đại, đƣợc xác định theo quan hệ: Q Q Smax  = ,N n 1 2  1     2  ...   m . t .m ( 1      ...   a 1 ). t .m   Và có thể viết gọn hơn dƣới dạng cấp số nhân: Q Q( 1   ) S max   ,N (2.12) a 1  ( 1   a ). t .m t . .m 1  Hiệu suất của palăng đƣợc xác định bằng lực căng ở đầu dây quấn lên tang khi treo tải tĩnh và lực căng khi nâng vật: Q St ( 1   a ). t n P    Q( 1   ) S max a( 1   ) a t ( 1   ). .m  P  St ( 1   a ). t  S max a( 1   ) (2.13) 2.3. Tính toán lực và động lực học cơ cấu nâng Các số liệu ban đầu: - Tải trọng vật nâng Qv, N; - Trọng lƣợng cơ cấu mang Qm, N; - Vận tốc nâng vật vn, m/ph; - Chiều cao nâng Hn, m; - Cƣờng độ làm việc của cơ cấu và máy CĐ%; - Sơ đồ cơ cấu nâng với những yêu cầu động học và kết cấu của nó, ở đây dùng sơ đồ trên hình 2.6 để minh hoạ. Hình 2.6. Sơ đồ tính toán cơ cấu nâng. Trang 27 2.3.1. Tính toán cơ cấu nâng khi nâng vật a. Thời kỳ mở máy khi nâng vật: Phƣơng trình chuyển động của cơ cấu khi mở máy nâng vật (viết cho trục động cơ) là: Mm = Mt + Mđ1 + Mđ2, N.m (2.14) trong đó: Mm: mômen mở máy của động cơ, N.m; Mt: mômen tĩnh trên trục động cơ để khắc phục trọng lƣợng vật nâng và trọng lƣợng bộ phận mang vật, N.m; Mđ1: mômen động trên trục động cơ để tạo gia tốc cho vật nâng cùng với các chi tiết chuyển động tịnh tiến, N.m; Mđ2: mômen động trên trục động cơ để tạo gia tốc cho các chi tiết chuyển động quay, N.m. * Mômen tĩnh Mt xác định theo công thức: Q.D0 (2.15) Mt  , N .m 2.a.i0 . trong đó: Q = Qv + Qm: trọng lƣợng nâng, N; D0: đƣờng kính danh nghĩa của tang, m; a: bội suất của palăng; i0: tỷ số truyền từ trục động cơ đến trục tang; : hiệu suất của toàn bộ cơ cấu nâng. * Mômen động Mđ1: Giả thiết trong thời kỳ này chuyển động của cơ cấu theo quy luật biến đổi nhanh dần đều. Gia tốc trung bình của vật nâng an cho trƣớc và thời gian mở máy tmn chọn trƣớc (có thể lấy tmn = 1,5s) nghĩa là: v (2.16) an  n , m / s 2 tmn Gia tốc này gây nên tải trọng động phụ Gp: Q v GP  m.an  . n , N g tmn m: khối lƣợng chuyển động tịnh tiến, kg; g: gia tốc trọng trƣờng, m/s2. Mômen động cơ để khắc phục tải trọng này chính là Mđ1 và xác định theo quan hệ: G p .D0 Q nn D0 Mđ1   . . , N .m 2.a.i0 . g tmn 2.a.i0 . và vn   .D0 .ntg 60.a   .D0 nđc 60a . i0 ,m / s ntg: số vòng quay của tang/1 phút, vg/ph; nđc: số vòng quay của động cơ/1 phút, vg/ph.  Mđ1  Q.D0  .D0 nđc Q.D02 .nđc . .  g .2.a.i0 . .tmn 60a i0 375.a 2 .i02 . .tmn (2.17) * Mômen động Mđ2: Mđ2: mômen trên trục động cơ để tạo gia tốc cho các chi tiết chuyển động quay, nó đƣợc xác định bằng mômen động trên các trục quay quy về trục động cơ. Trang 28 Mđ2 = M1 + M2/1 + M3/1, N.m (2.18) M1: mômen tạo gia tốc cho khối lƣợng trục I và các chi tiết quay trên đó, N.m; M2/1: mômen tạo gia tốc cho khối lƣợng trục II và các chi tiết quay trên đó về trục I, N.m; M3/1: mômen tạo gia tốc cho khối lƣợng trục III và các chi tiết quay trên đó về trục I, Nm; Trong thực tế vì M2/1 và M3/1 rất nhỏ so với M1 nên khi không yêu cầu độ chính xác cao, trong thực tế chỉ tính M1 rồi xác định Mđ2 theo quan hệ: Mđ2 = β.M1 =    . Gi Di2 .nđc 375.tmn , N.m với β = 1,1  1,15 Từ các hệ thức trên, trở lại phƣơng trình (2.14) ta đƣợc: Mm =  (2.19)   . Gi Di2 .nđc Q.D02 .nđc Q.D0 + + , N.m 2.a .i0 . 375.tmn 375.a 2 .i02 . .tmn (2.20) Thực nghiệm cho thấy rằng gia tốc trong quá trình mở máy nâng vật không phải bằng hằng số (vận tốc và vận tốc góc không biến đổi đều) nên mômen mở máy cực đại thực tế lớn hơn mômen mở máy lý thuyết theo quan hệ: Mmmax = 1,33Mm, N (2.21) Vì vậy phải kiểm tra quá tải cho động cơ so với hệ số quá tải cho phép: M (2.22)   m max ≤ [φ] M dn Mdn: mômen danh nghĩa tính theo công suất gọi của động cơ Nđc: 9550.N đc Mdn = , N.m nđc (2.23) b. Thời kỳ phanh khi nâng vật: Phƣơng trình chuyển động ở thời kỳ này là: Mfn = – M’t + M’đ1 + M’đ2, N.m (2.24) Mfn: mômen phanh thời kỳ nâng vật trên trục động cơ, N.m; M’t: mômen tĩnh do trọng lƣợng vật nâng và vật mang gây ra trên trục động cơ. Lúc này nó có tác dụng giảm mômen phanh: Q.D0 .' M’t = , N.m 2.a.i0 ’: hiệu suất cơ cấu nâng theo chiều hạ vật; M’đ1: mômen động do giảm tốc vật nâng và các chi tiết chuyển động tịnh tiến quy về trục động cơ: M’đ1 = Q.D02 .nđc .' , N.m 375.a 2 .i02 .t fn M’đ2: mômen động do giảm tốc các chi tiết quay quy về trục động cơ: M’đ2 =    . Gi Di2 .nđc 375.t fn , N.m tfn: thời gian phanh lúc nâng, xác định theo quan hệ: tfn = 2.S f vf , s. Sf: quãng đƣờng phanh (chọn theo CĐ%), m; vf: vận tốc lúc bắt đầu phanh (vf = vn), m/s. Nhƣ vậy phƣơng trình sẽ trở thành: Trang 29 Mfn = –    . Gi Di2 .nđc Q.D02 .nđc .' Q.D0 .' + + , N.m 375.t fn 2.a.i0 375.a 2 .i02 .t fn (2.25) 2.3.2. Tính toán cơ cấu nâng khi hạ vật a. Thời kỳ mở máy khi hạ vật: Với cách suy luận tƣơng tự nhƣ trên, có thể viết đƣợc phƣơng trình chuyển động trên trục động cơ khi mở máy hạ vật là: Mmh = – Mt + M’’đ1 + M’’đ2, N.m Mmh = –    . Gi Di2 .nđc Q.D02 .nđc Q.D0 + + , N.m 2.a.i0 .' 375.tmh 375.a 2 .i02 .'.tmh b. Thời kỳ phanh khi hạ vật: Mfh = M’t + M’’đ1 + M’’đ2, N.m    . Gi Di2 .nđc Q.D02 .nđc . Q.D0 . Mfh = + + , N.m 375.t fh 2.a .i0 375.a 2 .i02 .t fh Kiểm tra phanh theo hệ số an toàn: Mf  n  n Mt (2.26) (2.27) (2.28) CÂU HỎI ÔN TẬP CHƢƠNG II Câu 1. Theo Anh (Chị) lực cản của dây khi quấn qua puly phụ thuộc vào các yếu tố nào? Giải thích tại sao? Câu 2. Theo Anh (Chị), việc xác định lực căng lớn nhất trên đầu dây quấn lên tang và hiệu suất palăng khi nâng vật có ý nghĩa gì trong thực tế? Câu 3. Anh (Chị) hãy vẽ hình một palăng vận tốc có bội suất a = ¼? Xác định lực căng trên các dây và xác định lực dẫn động khi biết trọng lƣợng nâng? Câu 4. Anh (Chị) hãy vẽ hình một palăng kép có bội suất a = 5 và thiết lập công thức tính lực căng trên đầu dây quấn lên tang cho trƣờng hợp này? Xác định lực căng trên các đầu dây và hiệu suất của cơ cấu khi cho trƣớc tải trọng và hiệu suất các puly? Câu 5. Anh (Chị) hãy vẽ hình một palăng đơn có bội suất a = 5 và thiết lập công thức tính lực căng trên đầu dây quấn lên tang khi hạ vật? Xác định lực căng trên các đầu dây và hiệu suất của cơ cấu khi cho trƣớc tải trọng và hiệu suất các puly? Câu 6. Chứng minh rằng mômen phanh khi nâng và khi hạ khác nhau (có thể bỏ qua ảnh hƣởng của tải trọng động trên các trục quy về trục phanh)? Trang 30
- Xem thêm -