Bài giảng Máy nâng chuyển - Chương 4: Bộ phận cuốn dây và dẫn hướng dây - Trịnh Đồng Tính

dạng ống trụ, hai đầu có moayơ để lắp với trục, chuyển động quay.  Vật liệu tang: gang hoặc thép.  Bề mặt làm việc có thể nhẵn (tang trơn) hoặc cắt rãnh dạng ren tròn có bước lớn hơn đường kính cáp tránh cáp chà xát vào nhau (tang xẻ rãnh).  Tang có thể dùng để cuốn 1 lớp hoặc nhiều lớp cáp chồng lên nhau. CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Tang trơn  Khi cuốn nhiều lớp cáp, tang cần có gờ chặn. Chiều cao gờ tính từ lớp cáp trên cùng cần tối thiểu 1,5 đường kính cáp tránh cáp tuột khỏi tang. D o g ờ gờ = 1,5.dc t = dc dc d L CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Tang xẻ rãnh Kích thước rãnh cáp t dc D d D D 1D o R = 0,55dc t = dc+ D I D o I L CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Các kích thước cơ bản  Đường kính danh nghĩa Do.  Chiều dài tối thiểu phần cuốn cáp trên tang L.  Chiều dày thành tang d. D o g ờ gờ = 1,5.dc t = dc dc d L CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Đường kính danh nghĩa  Đường kính đo theo tâm lớp cáp dưới cùng.  Xác định từ điều kiện tăng độ bền lâu cho cáp: D0 ≥ h1.dc với dc – đường kính cáp h1 – hệ số, tra trong tiêu chuẩn theo CĐLV của cơ cấu nâng.  TCVN 5864-1995 quy định giá trị tối thiểu của h1.  Lưu ý: với CCN dẫn động bằng đ/cơ, đường kính tang cần tính lại, đảm bảo vận tốc nâng cho trước. CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 4-8 Chiều dài cuốn cáp  Tính từ số vòng cáp trên 1 lớp (Z) và khoảng cách giữa các vòng cáp (bước cuốn cáp - t): L ≥ Z.t • Bước cuốn cáp t ≈ dc với tang trơn; t ≈ 1,1.dc với tang xẻ rãnh. • Số vòng cáp khi cuốn 1 lớp tính theo công thức: Z = Z1 + Z2 + Z3 với Z1 = a.H/(p.D0) – số vòng làm việc (H – chiều cao nâng; D0 – đường kính tang; a – bội suất của palăng) Z2 = 1,5..2 – số vòng cáp dự trữ trên tang Z3 = 0..2 – số vòng phục vụ cố định cáp lên tang. • Khi cuốn n lớp cáp trên tang có thể lấy Z ≈ Z1/n. CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chiều dày thành tang  Chiều dày d thường chọn trước theo vật liệu tang: • Thép: d = 0,001.D0 + 3 (mm) • Gang: d = 0,002.D0 + (610) ≥ 12 (mm) với D0 – đường kính tang, tính bằng mm.  Kiểm tra tang với kích thước đã chọn về độ bền: • Với tang ngắn (L/D0 ≤ 3) chỉ cần kiểm nghiệm độ bền nén: tang được tính như ống dày chịu áp suất ngoài do dây với lực căng Smax xiết lên tang sinh ra. • Khi tang dài (L/D0 > 3) cần tính đến ảnh hưởng của cả uốn và xoắn. Xem chi tiết CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Cố định cáp lên tang Bulông và tấm kẹp A A - A A Cáp Vít chặn C¸p CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 4.2. Ròng rọc và đĩa xích Cấu tạo Với ròng rọc cáp, đường kính danh nghĩa D0 đo theo tâm cáp, xác định từ điều kiện tăng độ bền lâu cho cáp: D0 ≥ h2.dc với ròng rọc thường D0 ≥ h3.dc với ròng rọc cân bằng với dc – đường kính cáp h2, h3 – hệ số, tra trong tiêu chuẩn theo CĐLV của CCN. Các kích thước khác theo kết cấu: R=0,6dc h=(1,5-2,0)dc b=(2-2,25)dc 60° b h D 0 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 4.2. Ròng rọc và đĩa xích Cấu tạo (tiếp) Với ròng rọc cho xích hàn, đường kính danh nghĩa D0 xác định theo đường kính dây thép làm xích (d), bước xích (t) và số răng (số hốc) trên đĩa xích (z): D 0 d z – số hốc, min = 5-6 D 0= ( t sin(90/z) ) 2 + ( d cos(90/z) ) 2 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Lực cản và hiệu suất ròng rọc  Khi chưa quay: S2 = S1  Khi quay theo chiều trên hình vẽ, do lực cản W nên S2 > S1 hay S2 = S1 + W  Các loại lực cản chính: • Lực cản do độ cứng dây (Wc) • Lực cản do ma sát trong ổ đỡ trục (Wo) S 1 2 S n W CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Lực cản do độ cứng dây  Do độ cứng nên khi cuốn vào và khi nhả khỏi ròng rọc dây bị lệch so với trường hợp lý tưởng các khoảng b và c như trên hình vẽ  S’2 = S1 + Wc  Kết hợp phương trình cân bằng mômen tính được lực cản do độ cứng dây Wc = S1.j S1(D0/2+b) = S’2(D0/2-c) S1(D0/2+b) = (S1+Wc)(D0/2-c) Wc = S1(b+c)/(0,5D0- c) = S1.j b c S 1 S ' 2 = S 1 +Wc CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Lực cản do độ ma sát trong ổ  Giả sử ròng rọc đường kính D0 lắp trên ổ trượt có đường kính ngõng d.  S”2 = S1 + Wo với Wo là lực cản do ma sát trong ổ.  Từ mômen cản quay Tc tính được lực cản do ma sát trong ổ Wo = Tc / 0,5D0 = S1.x x = 2sin(a/2).f.d/D0 S'' 2 =S 1 +Wo S 1 Lực tác dụng lên ổ: S = S 1 + S''2 => S @2S1.sin a 2 Lực ma sát trong ổ: F = S.f Tạo mômen cản quay: Tc = F.d/2 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Hiệu suất ròng rọc  Hiệu suất = công suất có ích / công suất bỏ ra * Trường hợp ròng rọc cố định: C.s. có ích Pci = Q.vn C.s. bỏ ra Pbr = S2.v0 Lực căng dây S1 = Q Vận tốc dây v0 = vn Hiệu suất h = S1/S2 (là tỷ số giữa lực căng dây trên nhánh cuốn S1 và nhánh nhả S2) S Q , 1 2 S , v0nv S Q , 1 2 S , v 0 n v n n CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Hiệu suất ròng rọc (tiếp...)  Hiệu suất = công suất có ích / công suất bỏ ra * Trường hợp ròng rọc di động: C.s. có ích Pci = Q.vn C.s. bỏ ra Pbr = S2.v0 Lực căng dây S1+S2 = Q Vận tốc dây v0 = 2.vn Hiệu suất hdđ > S1/S2 S Q , 1 2 S , v0nv S Q , 1 2 S , v 0 n v n n * Trong tính toán thường lấy: hdđ = h = 0,94...0,98 với ròng rọc cáp; h = 0,94...0,96 với ròng rọc xích (đĩa xích) CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 4.3. Palăng Khái niệm chung  Hệ thống ròng rọc cố định và di động, liên kết với nhau bằng dây.  Tuỳ công dụng, palăng được phân làm 2 loại:  Palăng lợi lực (hình a)  Palăng lợi vận tốc (hình b) Q tang S 2......Sa S '' 1 S'1 S1 (a) Q, vn ... P, vP S1 S2 Sa (b) CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 4.3.1. Palăng lợi lực  Bội suất (a): số lần giảm lực căng dây so với khi treo vật trực tiếp trên 1 dây xét ở trạng thái đứng im (các ròng rọc không quay).  Có thể xác định bội suất a qua số nhánh dây treo vật.  Trên hình vẽ là palăng có bội suất a = 4.  Trong tính toán, palăng được thể hiện dưới dạng khai triển... CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Tính toán palăng lợi lực  Cho sơ đồ khai triển palăng. Xác định lực căng dây lớn nhất Smax=? nằm ở đâu? Khi nâng hay hạ? Hiệu suất của cả hệ thống hp=?  Phương pháp: dựa vào các quan hệ lực căng dây trên các nhánh của ròng rọc và hiệu suất h = Scuốn/Snhả Từ đó, xét lần lượt từng ròng rọc trong hệ thống palăng... Q tang S 2......Sa S '' 1 S '1 S1 (a) CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Tính toán... (tiếp) Q tang S 2......Sa-1Sa S''1 S'1 S1 Khi hạ thì thế nào? Khi nâng vật  Các ròng rọc quay theo chiều như hình vẽ. Lực căng dây trên nhánh cuốn vào ròng rọc bé hơn trên nhánh nhả ra nên suy ra Smax = S”1 = Stang. Lực căng lớn nhất nằm ở nhánh cuốn vào tang.  Tổng lực căng dây cân bằng với Q: Q = S1 + S2 + ... + Sa  Từ quan hệ hiệu suất ròng rọc: S1 = S1 = S1.1 S2 = S1.h = S1.h 1 ...... Sa = Sa-1.h = S1.h a-1 Q = Si = S1. (1+ h+ ... + h a-1 ) • Smax = S1 / h t = Q.(1-h) / [(1-ha)ht] • Hiệu suất palăng: hp = Q / (a.Smax) CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Palăng kép • Bội suất palăng kép ký hiệu là "2a" và bằng số nhánh dây treo vật (trên sơ đồ : 2a = 4) • Ròng rọc trung gian không quay, chỉ đóng vai trò cân bằng nên trong tính toán Smax có thể thay thế bằng palăng đơn với bội suất a' = 2a/2 và tải Q' = Q/2. • Hiệu suất của palăng hp=Q' / (a'.Smax). QDQ Palăng đơn Palăng kép D = 0 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 4.3.2. Palăng lợi vận tốc S1 = S1 = S1.1 S2 = S1.h = S1.h 1 ...... Sa = Sa-1.h = S1.h a-1 P = Si = S1. (1+ h+ ... + h a-1 ) (1) Smax = S1; (2) Sa = Q / h => Q = S1.h a (3) Từ (1) (2) (3) tìm được quan hệ giữa P, Q, Smax Q, vn ... P, v P S1 S2 Sa CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Các lưu ý chung về palăng Lực căng cáp Palăng kép Bội suất ký hiệu là “2a”. Ròng rọc cân bằng không quay. Tính toán coi như palăng đơn với a’ = “2a”/2 và Q’=Q/s Số ròng rọc “t” Chỉ tính số ròng rọc phía tang cuốn cáp Sơ đồ đặc biệt Trường hợp gặp sơ đồ đặc biệt cần thiết lập công thức để tính lực căng cáp lớn nhất. Q S1 S’1 S2 S next CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Nhóm CĐLV của cơ cấu M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 M8 h 1 11,2 12,5 14,0 16,0 18,0 20,0 22,4 25,0 h 2 12,5 14,0 16,0 18,0 20,0 22,4 25,0 28,0 h 3 11,2 12,5 12,5 14,0 14,0 16,0 16,8 18,0 GHI CHÚ: 1. Đường kính danh nghĩa của tang: D0  h1.dc 2. Đường kính của ròng rọc dẫn hướng: D2  h2.dc 3. Đường kính của ròng rọc cân bằng: D3  h3.dc 4. Với cần trục tự hành: h1 = 16; h2 = 18; h3 = 14 với CCN tải h 1 = 14; h 2 = 16; h 3 = 12,5 với CCN cần 5. Đường kính ròng rọc ma sát trong thang máy: D  40.dc (TCVN 6395:1998) Hệ số đường kính với tang và ròng rọc (TCVN 5864-1995)  Back CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Kiểm tra tang cuốn cáp về độ bền  Back  Với tang ngắn (L/D0 ≤ 3) chỉ cần kiểm nghiệm độ bền nén: tang được tính như ống dày chịu áp suất ngoài do dây với lực căng Smax xiết lên tang sinh ra: sn = k.Smax/(t.d) ≤ [s] k = 1; 1,28; 1,37; 1,45; 1,52; 1,53 tùy số lớp cáp từ 1..6 [s] = 7090 MPa với gang; 100120 MPa với thép.  Khi tang dài, cần tính đến uốn và xoắn:             u u tđ ntđn W TM 22 22 75,0 s ssss CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Smax khi hạ vật Q tang S 2......Sa-1Sa S''1 S'1 S1 • Khi hạ vật, các ròng rọc quay theo chiều ngược lại. Các nhánh cuốn/nhả đổi vai trò cho nhau. Lực căng lớn nhất sẽ nă,f trên nhánh xa tang nhất. • Tổng lực căng dây vẫn cân bằng với Q: Q = S1 + S2 + ... + Sa • Từ đó dễ dàng suy ra: S*max = Sa = Q.(1-h) / (1-h a)  Back CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt