Những lý thuyết cơ bản về cơ cấu nâng doc

NHỮNG
LÝ
THUYẾT
CƠ
BẢN
VỀ
NHỮNG
LÝ
THUYẾT
CƠ
BẢN
VỀ
CƠ CẤU NÂNG
1. SƠ ĐỒ CƠ CẤU NÂNG

2HỆ RÒNG RỌC
PALĂNG

2
.
HỆ

RÒNG

RỌC
-
PALĂNG
Bé m«n c¬ khÝ luyÖn kim – c¸n thÐp
1
1. SƠ ĐỒ CƠ CẤU NÂNG
Cơ cấu nâng dùng để nâng hạ vật phẩm theo phương thẳng đứng, nó có thể là

mộtbộ phậncủa máy hoặclàmộtmáylàmviệc độclập
một

bộ

phận

của

máy

hoặc

là

một

máy

làm

việc

độc

lập
* Các kiểu loại cơ cấu nâng thường dùng:
-Cơ cấu nâng dùng vít đai ốc;
-Cơ cấu nâng dùng bánh răng thanh răng;
-Cơ cấu nâng dùng xi lanh thuỷ lực hoặc

khí nén;
Các kiểu loại trên có nhược điểm lớn là tốc độ
nâng thường khá nhỏ, tải trọng nâng không lớn,
hiề âbị h hế hiệ ấtkhô
khí

nén;
/b/ /d/
c
hiề
u cao n
â
ng
bị

h
ạn c
hế
,
hiệ
u su
ất

khô
ng cao,
… Chúng đựơc sử dụng trong các máy nâng đơn
giản như kích thanh răng, kích trục vít, kích thuỷ
lực, kích khí nén. Ta sẽ nghiên cứu cụ thể trong
h 6
Cá thiếtbị â đ iả

-Cơ cấu nâng dùng tang quấn dây cáp (hoặc xích)
Cơ cấu nâng dùng tang quấn dây cáp (hoặcxích)khắcphục đượchầuhếtnhững nhược
a
/

b/
c
/

d/

c
h
ương
6

Cá
c
thiết

bị
n
â
ng
đ
ơn g
iả
n.
Bé m«n c¬ khÝ luyÖn kim – c¸n thÐp
2

Cơ

cấu

nâng

dùng

tang

quấn

dây

cáp

(hoặc

xích)

khắc

phục

được

hầu

hết

những

nhược

điểm trên nên nó được sử dụng phổ biến trong máy trục và chúng ta chủ yếu nghiên cứu cơ
cấu nâng loại này.
1. SƠ ĐỒ CƠ CẤU NÂNG
1. Sơ đồ cơ cấu nâng loại I
- Mô men phụ tải do vật nâng gây ra trên trục tang là:
-Cấu tạo: hình 2-1
m.N,
2
D
.Q
2
D
.SM
00
0v
==
t
đó
t
rong
đó
:
S
0
-làlựccăng dây quấn lên tang, N;
Q- trọng lượng vật nâng, N;

D
đờ
kí h
t
- Mô men lực
p
hát độn
g
tác dụn
g
lên trục tan
g
là:
D
0
-
đ
ư
ờ
ng
kí
n
h
t
ang, m.
Hình 2-1
p g g g
M
p
= P.R, N.m

trong đó:
P- l
à
l
ực

p
h
á
t
độ
n
g

(
h
ay
l
ực

dẫ
n
độ
n
g),
N
;
Bé m«n c¬ khÝ luyÖn kim – c¸n thÐp
3
à ựcp á độ g( ay ựcdẫ độ g), ;

R- là cánh tay đòn của lực P, m.
1. SƠ ĐỒ CƠ CẤU NÂNG
-Phương trình chuyển động củacơ cấu(đốivớitrục tang) là:
M
M
M
v
=
M
p
2
D
.QM
0
V
=
R.PM
P
=
(2-1)
2D
P.R
0
Q =
2. Sơđồcơ cấunângloạiII
-Cấutạo: hình 2-2`
-Phươn
g
trình chu
y

ển đ
ộ
n
g
củacơ
Hình 2-2
D
g
y
ộ g
cấu(đốivớitrục tang) là:
M
v
=M
p
ủ
2
D
.QM
0
V
=
(
2
2
)
0P
i.
R
.PM

=
(mômen c
ủ
a lực phát động P)
Bé m«n c¬ khÝ luyÖn kim – c¸n thÐp
4
(
2
-
2
)
1. SƠ ĐỒ CƠ CẤU NÂNG
+ So sánh giữabiểuthức (2-1) và (2-2):
(2-1)
D
P.R
0
Q =
D
0
0
P.R.i
Q =
(2-2)
và
2
2
D
(2-1’)
P.R

2
D
0
.Q =
(2-2’)
R.P
i
2
D
.Q.2
0
0
=
và
-Khả năng tảicủacơ cấuloạiIItăng lên i
o
lần (tức là cùng một
lực
P
(hoặc
mômen
M)
nhất
định
thì
cơ
cấu
nâng
loại
II

nâng
được
2
i
0
lực
P
(hoặc
mômen
M)
nhất
định
thì
cơ
cấu
nâng
loại
II
nâng
được
vậtnânglớnhơngấpi
o
lầnsovớicơ cấunângloạiI);
-
Tuy nhiên khi i
càng tăng thì độ phứctạpcủacơ cấu càng
Bé m«n c¬ khÝ luyÖn kim – c¸n thÐp
5
Tuy

nhiên

khi

i
o
càng

tăng

thì

độ

phức

tạp

của

cơ

cấu

càng

lớn, giá thành tăng cao, độ chính xác giảm, hiệu suất giảm.
3. Sơđồcơ cấunângloại III
1. SƠ ĐỒ CƠ CẤU NÂNG
-Cấutạo: hình 2-3

-Phương trình chuyển động củacơ
ấ
ố
Hình 2
3
c
ấ
u(đ
ố
ivớitrục tang) là:
M
v
=M
p
D
S
M
0
Hình

2
-
3
0P
i.R.PM
=
Q
S
S
2

.
S
M
0
0v
=
=
=
2
S
S
10
=
=
D
i.R.P2
0
0
Q=
(2-3)
Bé m«n c¬ khÝ luyÖn kim – c¸n thÐp
6
2
0
1. SƠ ĐỒ CƠ CẤU NÂNG
+ So sánh giữabiểuthức (2-2) và (2-3)
D
i.R.P2
0
Q=

(2-3)
D
i.R.P
0
Q =
(2-2) và
2
D
0
2
D
0
0
2
D
.Q.2
R
P
0
2
D
.Q
R
P
(
2
3
’
)
(

2
2
’)
và
ả
ả
ủ
ấ
ầ
(
0
i
2
R
.
P
=
0
i
2
R
.
P
=
(
2
-
3
)
(

2
-
2
’)
và
-Kh
ả
năng t
ả
ic
ủ
acơ c
ấ
uloạiIIItănglên2l
ầ
n
(
mà
thựcchấtlàgiảmtảitácdụng vào tang xuống 2 lần).
Bé m«n c¬ khÝ luyÖn kim – c¸n thÐp
7
1. SƠ ĐỒ CƠ CẤU NÂNG
* Sơ đồ cơ cấu nâng loại IV:
-Phương trình chuyển động củacơ cấu(đốivớitrục tang) là:
-Cấutạo: hình 2-4
M
v
=M
p
2

D
.SM
0
0v
=
i
R
P
M
4
Q
SSSS
3210
====
2
0P
i
.
R
.
P
M
=
P.R.i4
0
Q
=
(
2
4

)
2
D
0
Q
=
(
2
-
4
)
Hình 2
4
Bé m«n c¬ khÝ luyÖn kim – c¸n thÐp
8
Hình

2
-
4
1. SƠ ĐỒ CƠ CẤU NÂNG
+ So sánh giữabiểuthức (2-3) và (2-4):
2
D
4P.R.i
0
0
Q =
(2-4)
2

D
0
0
P.R.i2
Q =
(2-3)
-Khả năng tải của cơ cấu tăng lên 2 lần.
2
2
R
P
(2
2)
0
0
i
2
D
R
.
P
.aQ =
+ Phương trình tổng quát
+ a: là hệ số giảm tải tác dụng lên tang
(2-5)
(2
-
2)
(2-3)
(2-4)

-Khiacàngtăng thì khả năng tải càng lớn, nhưng số puli
(ròng rọc) tăng lên, cơ cấucàngphứctạp, cồng kềnh, tổnthất
2
ma sát càng lớn, độ mòn củadâycũng tăng lên.
-Khiđưavàocơ cấunângmộtbộ truyềngiảmtốc(i
0
)hoặchệ
ròng rọc(cóbộisuấtlàa)đều làm cho khả năng tảicủacơ cấu
ế
ế
ế
ấ
ố
Bé m«n c¬ khÝ luyÖn kim – c¸n thÐp
9
tăng lên.
V
ìth
ế
khi thi
ế
tk
ế
cơ c
ấ
unângphảichọn các trị s
ố
này
một cách hợplý.
1. SƠ ĐỒ CƠ CẤU NÂNG

ế ấ
Cơ

cấu
n
â
n
g

t
h
ô
n
g

t
h
ườ
n
g

bao

gồ
m
các

bộ

p

h
ậ
n
c
h
ủ

yếu

sau

đây
:
4. Các bộ phận chủ y
ế
u của cơ c
ấ
u nâng
Cơ cấuâgtôgtườ g bao gồ các bộ p ậ c ủ yếusauđây
+ Bộ phận dẫn động;
+ Bộ phận truyền động;
+ Tang quấn (cáp hoặc xích);
+ Bộ phận mang giữ tải;
Thiếtbị nhậnvật nâng (như móc gầu ngoạm);
+ Tang quấn (cáp hoặc xích);
+ Bộ phận mang giữ tải;
Thiếtbị nhậnvật nâng (như móc gầu ngoạm);
-
Thiết

bị

nhận

vật

nâng

(như

móc
,
gầu

ngoạm
…
);
- Dây (cáp hoặc xích);
- Puli
(
ròn
g
r
ọ
c
)
.
-
Thiết

bị

nhận

vật

nâng

(như

móc
,
gầu

ngoạm
…
);
- Dây (cáp hoặc xích);
-P
u
li
(
r
ò
n
g
r
ọc)
.
(gọ )

+ Thiết bị giữ vật treo và điều chỉnh vận tốc.
Ngoài ra còn có thiết bị an toàn, thiết bị điều khiển.
u(ògọc)
+ Thiết bị giữ vật treo và điều chỉnh vận tốc.
Bé m«n c¬ khÝ luyÖn kim – c¸n thÐp
10
1. SƠ ĐỒ CƠ CẤU NÂNG
/
b/
c/
Cấu tạo chung tời cáp
a
/
b/
c/
a/
/
a/
c/
a/
c
/
Tời gầu ngoạm
c/
b/
d/
Cơ cấunângnhiềutốc độ
b/
a/ Tời một Đ
C

b/ Tời hai ĐC làm việc
độc lập
c/ Tời với HGT hành tinh
Bé m«n c¬ khÝ luyÖn kim – c¸n thÐp
11
Cơ

cấu

nâng

nhiều

tốc

độ
a/ Với ly hợp cơ khí
b/ Với ly hợp điện từ
c/ Với ĐC và HGT phụ
d/ Với 2 ĐC và HGT hành tinh
K- khớp nối; B- phanh; T- tang;
S- đóng mở gầu; H- giữ gầu
§2. HỆ RÒNG RỌC - PALĂNG
1. Khái niệm
-Hệ ròng rọc(haycòngọi là palăng): là hệ gồm các puli và dây quấn
dùng trong cơ cấu nâng nhằmgiảmbớtlựccăng dây và mômen tác
d
lê
t
d

ụng
lê
n
t
ang.
Hình 2
5
Palăng đơn:
c/a/ b/
Bé m«n c¬ khÝ luyÖn kim – c¸n thÐp
12
Hình

2
-
5
.
Palăng

đơn:
a-bội suất 2; b- bội suất 4 không có puli dẫn hướng; c-bội suất 4 có puli dẫn hướng.
§2. HỆ RÒNG RỌC - PALĂNG
2. Phân loại
Palăng lực và palăng vậntốc;
-
Palăng

lực

và

palăng

vận

tốc;
-Palăng đơn (hình 2-5, 2-6): chỉ có một đầu dây quấn lên tang;
-Palăng kép (hình 2-7): có hai đầu dây quấn lên tang;
Pul
i
đư
ợ
csử d
ụ
n
g
tron
g
má
y
tr
ụ
c đư
ợ
c chia thành các lo
ại
:
Hình 2-6
Hình 2-7
ợ

ụ g
g
y
ụ
ợ
ạ
-Pulicốđịnh và puli động;
-Pulidẫnhướng và puli cân bằng; puli giảmtải;
- Puli cáp và puli xích;
Bé m«n c¬ khÝ luyÖn kim – c¸n thÐp
13
-Puliđúc và puli hàn;
- Puli dùng ổ trượt và puli dùng ổ lăn.
§2. HỆ RÒNG RỌC - PALĂNG
3. Bội suất của palăng
ằ
ấ
ỉ
ố
ố
-Palăng được đặctrưng b
ằ
ng bộisu
ấ
ta.
Đ
ólàt
ỉ
s
ố

giữavậnt
ố
c
đầudâyquấn lên tang và vậntốc nâng vật.
tg
v
-
v
tg
:vậntốc đầu dây quấn lên tang;
ng
tg
v
a =
v
tg
:

vận

tốc

đầu

dây

quấn

lên

tang;
-v
ng
: vận tốc nâng vật,
n
-
n: số đầu dây treo vật;
m
n
a =
n:

số

đầu

dây

treo

vật;
-m: số đầu dây quấn lên tang.
Là
thông
số
biểu
thị
khả
-
Là

thông
số
biểu
thị
khả
năng giảmtảitácdụng lên
tang.
Ví d
Ví

d
ụ:
Hình 2-8: n = 4, m = 1 ⇒ a = 4;
Hình 2-9: n = 4
,
m = 2 ⇒ a = 2.
Bé m«n c¬ khÝ luyÖn kim – c¸n thÐp
14
,
Hình 2-9
Hình 2-8
§2. HỆ RÒNG RỌC - PALĂNG
4Lựccảnvàhiệusuấtcủapalăng
2.4. Lực cản và hiệu suất của puli
-
Trạng thái tĩnh thì lựccăng
S
=S
4
.

Lực

cản

và

hiệu

suất

của

palăng
-
Trạng

thái

tĩnh

thì

lực

căng

S
1
=

S
2
-Trạng thái động thì lực căng S
1
≠ S
2
Gọi lực cản puli là W thì:
ầ
W = S
2
– S
1
, N
Hình 2-10
Qua nghiên cứulựccản này sinh ra từ hai thành ph
ầ
n:
W=W
1
+W
2
,N
trong
đó
:
trong
đó
:
W
1

:lựccảndođộ cứng của dây (lựccảntĩnh), N;
W
2
:
lực
cản
do
ma
sát
giữa
dây
và
puli
gây
ra
(lực
cản
động)
N
Bé m«n c¬ khÝ luyÖn kim – c¸n thÐp
15
W
2
:
lực
cản
do
ma
sát
giữa

dây
và
puli
gây
ra
(lực
cản
động)
,
N
.
Lực cản và hiệu suất của palăng
-Xácđịnh thành phầnlựccảnW
1
§2. HỆ RÒNG RỌC - PALĂNG
S
1
.(R + δ
1
)=S
2
.(R – δ
2
)
Hay: S
1
.(R + δ
1
)=(S
1

+W
1
).(R – δ
2
)
O
Với giả thiết: S
2
= S
1
+ W ≈ S
1
+ W
1
δ1
R
S
δ2
1
1
.
R
.S
R
.SW
2
21
1
21
11

δ
δ
+
δ
=
δ
−
δ
+
δ
=⇒
S
1
S
2
Hình 2-11
R
1
R
R
2
2
δ
−
δ
Vì
δ
<<< R n
ê
n:

N
S
'
S
W
21
β
=
δ
+
δ
≈
(
Ë
)
Vì

δ
<<<

R

n
ê
n:

N
,
S
.

R
.
S
W
111
β
=
≈
trong đó:
'
21
δ
+
δ
=
β
(
Ë
)
Bé m«n c¬ khÝ luyÖn kim – c¸n thÐp
16
trong

đó:
R
=
β
§2. HỆ RÒNG RỌC - PALĂNG
- Xác định thành phần lực cản W
2

Hợp lực tác dụng lên trục puli sẽ là:
21
SSA +=
S
2
= S
1
θ−+=⇒ cosSS2SSA
21
2
2
2
1
2
1
2
sin.S.2A
1
θ
=
Hình 2-12
2
Ta có mô men ma sát tại ổ trục là:
M
ms
=
A.f.ρ
M
ms

A.f.ρ
θ
2
sin.S.2A
1
θ
=
2
d
=ρ
Bé m«n c¬ khÝ luyÖn kim – c¸n thÐp
17
2
sin.d.f.SM
1ms
θ
=
M
ms
= Mc = W
2
.R
§2. HỆ RÒNG RỌC - PALĂNG
θ
d
θ
2
sind.f.SM
1ms
θ

=
2
sind.f.SR.W
12
θ
=
2
sin
R
d
.f.SW
12
θ
=
(ËË)
Ta có:
21
WWW
+
=
d
θ
11
S.W β
′
=
2
sin
R
d

.f.SW
12
θ
=
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
θ
+β
′
=
2
sin
R
d
.fSW
1
Bé m«n c¬ khÝ luyÖn kim – c¸n thÐp
18
- Xác định lực căng ở nhánh ra S
2
§2. HỆ RÒNG RỌC - PALĂNG
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝

⎛
θ
+β
′
+=
2
sin
R
d
.f1.SS
12
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
θ
+β
′
=
2
sin
R
d
.fSW
1
⎠
⎝
2

R
S
S
β
=
β
S
S
W
⎠
⎝
2
R
-
Hiệusuấtcủa puli:
là tỷ số giữalựccăng ở nhánh vào
12
S
.
S
β
=
12
S
S
W
−
=
-
Hiệu

suất

của

puli:

là

tỷ

số

giữa

lực

căng

ở

nhánh

vào

(cũng là lực căng ở trạng thái tĩnh) và lực căng ở nhánh ra
(cũng là lực căng có cản của puli)
β
===η
1

S
S
S
S
1
v
Bé m«n c¬ khÝ luyÖn kim – c¸n thÐp
19
β
S
S
2r
2.4. Hiệu suất của palăng
Ở t thái tĩ hó
§2. HỆ RÒNG RỌC - PALĂNG
4
Q
SSSS
4321
====
-
Ở

t
rạng
thái

tĩ
n
h

c
ó
:
Ở trạng thái động có:
-
Ở

trạng

thái

động

có:
4
Q
SSSS
4321
≠≠≠≠
S
S
S
S
Q
Hình
2
-
13
Tuy nhiên ta có:
S

1
+
S
2
+
S
3
+
S
4
=
Q
4
3
2
v
S
S
S
S
====
η
12
321r
SS
SSSS
η=⇒
η
Q = S
1

.(1 + η + η
2
+ η
3
)
1
3
34
1
2
23
SSS
SSS
η=η=⇒
η=η=⇒
Q
S
S
Bé m«n c¬ khÝ luyÖn kim – c¸n thÐp
20
32
max1
1
Q
S
S
η+η+η+
=
=
§2. HỆ RÒNG RỌC - PALĂNG

Q
S
=
32
1
1

S
η
+
η
+
η+
=
S
1
= η.S
0
(
)
η
η
+
η
+
η
+
==
32
max0

1
Q
S S
Hình
2
-
14
(
)
η
η
+
η
+
η
+
1
Q
m 1
Q
S
t
1
m
n
32
max
η
⎟
⎠

⎞
⎜
⎝
⎛
η++η+η+η+
=
−
Q
⎠
⎝
Khi có:
t puli đổi hướng;
m đầu dây quấn lên tang;
Bé m«n c¬ khÝ luyÖn kim – c¸n thÐp
21
()
.m.ηη ηη1
Q
S
t1a2
max
−
++++
=
m

đầu

dây

quấn

lên

tang;
n đầu dây chịu tải tĩnh;
§2. HỆ RÒNG RỌC - PALĂNG
(
)
m
η
η
η
η
1
Q
S
t1a2
max
−
+
+
+
+
=
(
)
.
m
.

η
η

η
η
1
+
+
+
+
()
m 1
)1.(Q
m
.
.
1
Q
S
ta
t
a
max
ηη−
η
−
=
η
η−
=

m
.
.
1
η
η
−
S
max
-Lực căng dây lớn nhất tác dụng lên tang;
ấ
a- Bội su
ấ
t của pa lăng;
n- Số đầu dây chịu tải;
m- Số đầu dâ
y
cuốn lên tan
g;
Bé m«n c¬ khÝ luyÖn kim – c¸n thÐp
22
y g;
t- Số puli đổi hướng.
S
§2. HỆ RÒNG RỌC - PALĂNG
max
t
p
S
S

η =
Ta có:
n
Q
S
t
=
(
)
m
.
.
1
)1.(Q
S
ta
max
η
η
−
η−
=
(
)
m
.
.
1
η
η

(
)
η
η
1
ta
(
)
η)a(1
.
η
η
1
η
p
−
−
=
η
p
- Hiệu suất của palăng;
η - Hiệu suất của puli
Bé m«n c¬ khÝ luyÖn kim – c¸n thÐp
23