CHƯƠNG 3: CÁC CHI TIẾT CỦA BỘ PHẬN MANG TẢI ppsx

Chơng 3
Các chi tiết của bộ phận mang tải

3.1. Cáp thép
3.1.1. Các loại cáp
Cáp thép là một bộ phận quan trọng trong hầu hết các máy cẩu, thang máy và các loại
máy nâng khác. Cáp thép có nhiều u điểm:
- Khối lợng riêng nhỏ, giá thành thấp.
- Dễ uốn cong, có độ mềm cao, tạo nên sự gọn gàng cho kết cấu máy.
- Êm dịu, chuyển động nhẹ nhàng, không gây ồn trong quá trình làm việc.
- Sử dụng an toàn, có tuổi thọ cao.
Dây cáp chỉ có khả năng chịu kéo, khi bị nén do cuốn lên tang hoặc ròng rọc thì cáp
dễ bị hỏng.
Dây cáp đợc chế tạo từ các sợi dây thép có thành phần các bon cao và đợc gia công
bằng công nghệ kéo nguội, lèn đi lèn lại nhiều lần, do đó giới hạn bền của dây thép có thể
đạt tới 2500N/mm
2
. Thông thờng các loại cáp đợc bện bằng các sợi thép có đờng kính từ 0,2
ữ
5mm, có giới hạn bền trung bình 1400
ữ
2000N/mm
2
. Cáp đợc cấu tạo từ các sợi thép có
độ bền thấp sẽ mềm hơn, cấu tạo từ các sợi thép có độ bền cao sẽ cứng hơn và khi bị cuốn
theo mặt tang hoặc ròng rọc, cáp bị uốn nhiều hơn làm giảm tuổi thọ. Thông thờng hay
dùng cáp có sợi thép đạt độ bền từ 1600
ữ
1800N/mm
2
. Có thể tráng kẽm bề mặt sợi thép để

chống rỉ nhng loại này có độ bền thấp hơn 10% so với trớc khi tráng.
Theo phơng pháp sử dụng, cáp thép có thể chia làm hai loại:
1. Cáp thép động là các loại cáp dùng nâng hạ vật trong các thiết bị nâng, có chuyển
động dọc theo chiều trục cáp và bị uốn cong trên tang hoặc ròng rọc.
2. Cáp thép tĩnh là cáp làm việc luôn luôn ở trạng thái kéo tĩnh (neo cột điện ), hoặc
tải trọng tác dụng vuông góc với chiều trục của cáp (đờng cáp
treo).
3.1.2. Cấu tạo cáp thép
Cáp thép đợc bện từ các loại dây thép theo cách:
- Bện đơn là loại cáp đơc bện trực tiếp từ những sợi thép nhỏ
thành những lớp đồng tâm (hình 3-1)
- Bện kép là loại cáp có các sợi thép đầu tiên đợc bện thành
những tao, sau đó từ những tao này bện tiếp thành những dây cáp
(hình 3-2). Hình 3-1. Cáp bện đơn
33
d
- Bện ba là từ các sợi thép bện thành tao, từ các tao bện thành dây cáp, từ các dây cáp
nhỏ tiếp tục bện xung quanh lõi mềm thành cáp có đờng kính lớn hơn (hình 3-3).
Cáp bện đơn cứng, khó uốn cong trên tang và ròng rọc nên chỉ dùng để neo cột
và dùng làm đờng cáp treo vận chuyển trên không; thông thờng đợc chế tạo từ các
dây thép có đờng kính lớn hơn 2,5mm.
Cáp bện kép (bện đôi và bện ba) mềm hơn, đợc dùng rộng rãi trong máy nâng
chuyển, chằng buộc trong vận tải thuỷ. Cáp có lõi mềm (Sợi đay, bông, kim loại mềm,
amiăng) làm tăng độ mềm của dây và giữ dầu chống rỉ tốt; khi bị uốn, dầu bị ép chảy qua
các kẽ ở giữa các sợi thép, nhờ vậy mà cáp đợc bôi dầu.
Đối với các máy trục làm việc trong phân xởng đúc hay ở môi trờng có nhiệt độ cao
phải dùng cáp có lõi thép mềm hoặc amiăng. Đối với tang cuốn nhiều lớp cáp cũng nên
dùng loại này để lớp cáp trong cùng không bị bẹp. Ngoài ra cần phân biệt chiều bện cáp:
bện xuôi và bện chéo.
Bện xuôi là chiều bện của tao và các tao bện thành cáp cùng một chiều (hình 3-4a);

bện chéo là chiều bện của từng tao và chiều bện các tao thành cáp là ngợc chiều nhau (hình
3-4b). Cáp bện xuôi mềm hơn, dễ uốn và bền lâu hơn cáp bện chéo; nhng có nhợc điểm là
dễ bị trợt, độ dãn dài lớn hơn bện chéo khi cùng treo tải trọng.
Hình 3-2. Cáp bện kép Hình 3-3. Cáp bện ba Hình 3-4. Chiều bện cáp
3.1.3. Tải trọng tác dụng lên cáp.
Cáp động bị uốn khi vắt qua mặt ròng rọc và quấn lên tang. Cáp tĩnh bị uốn khi các
bánh xe chở hàng chạy trên dây căng và có tải trọng tác dụng vuông góc với trục của dây.
Trạng thái căng của cáp rất phức tạp vì các sợi thép xoắn theo một đờng xoắn ốc trong
không gian. Khi chịu tải, các sợi thép đồng thời chịu ứng suất kéo, uốn, dập, xoắn, ứng suất
d. v.v Do vậy cha có một công thức tính toán nào phản ảnh đầy đủ tính chất làm việc của
cáp. Để khảo sát khả năng chịu tải của cáp, có thể xem xét ba loại ứng suất quan trọng sau
đây:
1.ứng suất d: ứng suất này sinh ra trong sợi thép do trong quá trình chế tạo dây và bện
cáp. ứng suất d này có khi rất lớn, khó tính chính xác và nếu loại trừ đợc thì tuổi thọ của cáp
tăng lên gấp trên 2 lần. Ngời ta loại trừ nó bằng các công nghệ gia công.
34
d
d
Lõi mềm
d
c
c
c
a) b) c)
2. ứng suất kéo: Xuất hiện trong dây thép khi có tải trọng tác dụng dọc theo
trục.Trong tính toán, cáp đợc coi là một bó sợi thép liên kết lại nhng giữa chúng coi nh
không có ma sát. Gọi diện tích tiết diện các sợi thép của cáp là F
t
(mm
2

), lực kéo dọc trục là
S (N), theo hình 3-5 ta có:
ứng suất kéo:

k
=
ct
F
S
F
S

=
(3-1)
ở đây :
c
t
F
F
=
,
F
c
- diện tích đờng tròn ngoại tiếp các sợi thép tạo
thành dây cáp, mm
2
.
Khi n sợi thép đợc bện thành tao, theo hình 3-6 lực
tác dụng theo trục của sợi thép lúc đó sẽ là: Hình 3-5. Cáp uốn trên ròng rọc

=

cos.n
S
S
, N. (3-2)
ứng suất kéo sau khi bện:


=

cosF
S
t
k
, N/mm
2
. (3-3)
Vậy chỉ khi góc bện
của cáp nh nhau thì ứng
suất trong sợi cáp mới bằng
nhau. Đối với cáp bện xuôi,
ứng suất của sợi thép
giảm dần từ ngoài vào trong
lõi cáp do góc bện cáp giảm
*ứng suất uốn ở cáp
động: Hình 3-6. Lực trong sợi cáp khi có tải
ứng suất uốn trong sợi thép xuất hiện khi cáp bị uốn theo một mặt cong nào đó.
Trên hình 3-5 cáp bị uốn theo bề mặt ròng rọc có đờng kính D. Bán kính đờng tâm dây cáp

có tâm quay cùng tâm của ròng rọc :

2
dD
c
+
=
Xét tại gốc toạ độ tiếp xúc của tang với cáp, đối với dịch chuyển tong sợi thép cho ta
phơng trình:
35
D
S

d
S
c
t
S

t
S

S
S

r
h

D
21

EI
M
x
y
2
2


==


(3-4)
ứng suất uốn cực đại:

E
D2I
M
maxu

=

=
, N/mm
2
; (3-5)
trong đó: - đờng kính sợi thép, mm;
D - đờng kính ròng rọc, mm;
E - mô duyn đàn hồi của dây thép, N/mm
2
;

d
c
- đờng kính cáp, mm;
I - mômen quán tính, mm
4
.
*ứng suất trong cáp tĩnh
ứng suất trong cáp tĩnh đợc xác định trong tr-
ờng hợp sợi cáp đợc neo căng, tại một vị trí có bánh
xe di chuyển trên cáp và lực tác dụng lên cáp vuông
góc với đờng tâm của cáp hình 3-7 ứng suất trong cáp
cũng đợc tính gần đúng; ở đây bỏ qua trọng lợng cáp
trong quá trình tính. Từ hình 3-7 có thể viết phơng
trình vi phân cho phần cáp uốn cong theo phơng
y và phơng ngang x :

EI
y.S
EI
M
x
y
2
2
==


(3-6)
và giải ra tìm đợc nghiệm riêng: Hình 3-7. Bánh xe lăn trên cáp tĩnh
y = C

1
X
EI
S
X
EI
S
eCe

+
2
(3-7)
Dựa vào các điều kiện biên để xác định các hệ số C
1
, C
2
:
Khi: x = 0 thì y = y
0

x
thì
0y
do đó C
1
= y
0
; C
2
= 0

Từ đó: y = y
0
.
S
EI
x
EI
S
eye
'
=
(3-8)
Toạ độ tác dụng của lực với góc nhỏ:

S
EI
S2
S
S
EI
S2
S
S
EI
tg
S
EI
.yy
v
h

v
v
'
v
===
36
2
h
S
v
y
v
x
S
2
o
y
b)
y
S
a)
S
S
v
v

S
h
S
S

X
v
Bán kính đờng cong đợc tính:

S.EI
S
2
Sy
EI
M
EI
vv
===
(3-9)
ứng suất uốn lớn nhất:

IS
E
4
d
S
2
d
E
2
d
I
M

c
v
c
v
cv
max01
=

==
(3-10)
Khi bện các sợi thép thành tao, thì trong cáp xuất hiện ứng suất uốn. Đối với cáp
bện chéo ( hình 3-8), sự đan chéo
của các lớp sợi thép của lớp trong
tạo thành gối tựa hai đầu ngàm
của lớp ngoài.
Mômen uốn lớn nhất cho dạng
ngàm này:


=


sin16
F
16
F
M
00
max

ứng suất uốn lớn nhất trong trờng
hợp này:
Hình 3-8. ứng suất trong cáp bện chéo


=

=
sin
F
36,6
M32
2
0
3
max
02
, N/mm
2
. (3-11)
Trên hình 3-9 giới thiệu 2 loại ứng suất
uốn

cáp

6 tao phụ thuộc tỷ số
c
R
d
D

. Trên đồ thị
thể hiện rõ ràng loại cáp bện xuôi không có ứng
suất uốn thứ hai. ứng suất cục bộ xuất hiện ở
điểm tiếp xúc của dây thép với tang và giữa các
sợi thép với nhau.
3.1.4. Độ bền lâu và tuổi thọ của cáp.
1. Độ bền lâu của cáp: đợc xác định bằng tổng
số lần cáp bị uốn qua lại trên mặt ròng rọc hay
tang một góc 180
0
cho đến khi dây cáp bị phá
hỏng do mỏi. Cáp không bị đứt đột ngột mà chỉ
bị đứt một số sợi hoặc bị mòn đến độ cần phải thay cáp mới.
Hình 3-9. ứng suất trong cáp
37




l = /sin
F
o
A
A



lớp sợi 1
lớp sợi 2
A A

3
0
2


[daN/mm ]
50
0
20
+
02

01

02

15

01
100
150
2
1
d
D
R
25
c
Có nhiều yếu tố ảnh hởng đến độ bền lâu hay tuổi thọ của cáp:
a) ảnh hởng của yếu tố bên ngoài:

- Tải trọng kéo trong quá trình làm việc càng lớn thì độ bền lâu càng nhỏ. Khi có số lần
uốn Z nh nhau thì cáp bện xuôi có số sợi bị đứt ít hơn cáp bện chéo. Khi bị uốn trên cùng
một bán kính cong thì loại tiếp xúc điểm có số lần uốn giới hạn Z nhỏ hơn loại cáp tiếp
xúc đờng.
- Bán kính uốn cong của cáp càng lớn
thì tuổi thọ của cáp càng cao, bởi ứng suất
uốn giảm. Trong thực tế , ảnh hởng này đ-
ợc biểu thị thông qua tỉ số D
R
/d
c
. Hình
dạng và kích thớc của rãnh ròng rọc và
tang rất có ảnh hởng tới tuổi thọ của Cáp.
Điều này thể hiện trên hình 3-10 qua thực
nghiệm của Mullera. Qua đó cho thấy tuổi
thọ của cáp không những phụ thuộc hình
dạng, kích thớc rãnh ròng rọc mà còn phụ
thuộc cách bện cáp.
- Góc ôm của cáp lên ròng rọc có
ảnh hởng tới tuổi thọ của cáp. Trên
hình 3-11 chỉ ra rằng góc ôm 6
0
thì
tuổi thọ của cáp lớn nhất. Khi tăng lên, Hình 3-10. ảnh hởng tuổi thọ cáp
tuổi thọ của cáp giảm dần cho đến =20
0
và bắt đầu tăng đến 60
0
. Trên 60

0
thì tuổi thọ của
cáp không phụ thuộc vào góc ôm nữa.
- Vật liệu của ròng rọc và tang càng mềm thì tuổi thọ của cáp càng cao nhng vật liệu mềm
sẽ chóng mòn, độ bền kém.
- Đổi chiều chuyển động của cáp:
cáp bị uốn cong theo nhiều chiều
khác nhau sẽ sinh ra ứng suất khác
dấu trong sợi thép làm tăng quá
trình mỏi. Thí nghiệm cho thấy một
lần uốn cong ngợc chiều tơng đơng
hai lần uốn cong cùng chiều khi
tính Z. Vì vậy cố gắng giảm thiểu
số ròng rọc đổi hớng cáp để tránh
cáp uốn cong theo các chiều khác
nhau.
- Mòn và rỉ: độ mòn bên Hình 3-11. Góc ôm ảnh hởng tuổi thọ cáp
38
3
2

8
4.
Tuổi thọ (tổng số lần cáp bị uốn)
20
16
12
0
2
0

10
4
10
4
4
10
4
10
4
10
6
0

r
=
5
0
m
m
1
9
0

4
5

2
r=0,53d
c

Tuổi thọ (tổng số lần cáp bị uốn)
4
10
.
2
0
4
10
.
6
.
10
4
4
.
10
4
4
10
.
12
10
.
4
10
8
6040
20
100
80

r = 0,5d
6
0


120
ngoài cáp phụ thuộc vào tải trọng kéo, rãnh ròng rọc hoặc tang, tốc độ trợt giữa rãnh ròng
rọc hoặc tang. Khi cáp bị rỉ làm tăng ma sát giữa các sợi, làm giảm tiết diện các sợi thép và
tăng ứng suất khi làm việc. Vì vậy cần bôi trơn thờng xuyên để nâng cao tuổi thọ cáp.
b.ảnh hởng các yếu tố bên trong cáp:
-Tính chất cơ lý của vật liệu cáp: các ảnh hởng này chủ yếu đợc thể hiện ở độ bền của
sợi thép. Sợi thép có độ bền nhỏ sẽ chóng đứt, song có độ bền lớn sẽ cứng và khả năng chịu
mỏi kém. Thực tế cho thấy rằng cáp đợc chế tạo từ các sợi thép có độ bền từ
1600ữ1800N/mm
2
thờng đợc sử dụng nhất.
- Phơng pháp bện cáp: do ảnh hởng của các sợi thép tiếp xúc với nhau trong tao và các
tao bện thành cáp nên tuổi thọ của cáp cũng khác nhau. Trong cùng điều kiện làm việc, cáp
bện xuôi có tuổi thọ cao hơn cáp bện chéo.
- Đờng kính cáp và đờng kính sợi cáp: các thí nghiệm đã chứng minh rằng mỗi loại đ-
ờng kính cáp có độ bền tối u khi có số lợng sợi cáp nhất định.
2. Tính tuổi thọ của cáp: Tuổi thọ của cáp là độ làm việc bền lâu của cáp trong điều
kiện vận hành nhất định. Nếu biết độ bền lâu Z (tổng số lần bị uốn) thì có thể tính tuổi thọ
của cáp theo công thức:

654ch
kkkZT24.365
Z
T
=

(3-12)
Theo Zitkova [16] có thể tính Z nh sau:

1
8d/D
CC5,8
920000
Z
c
k21



=
, (3-13)
Z - tổng số lần bị uốn trên tang hoặc ròng rọc của cáp;

k
- ứng suất kéo của sợi thép, N/mm
2
;
C
1
- hệ số phụ thuộc độ bền của sợi thép và kết cấu của cáp. Ví dụ: đối với
cáp thờng loại 114 sợi thì lấy C
1
=1,08 (cho thép có độ bền 1300N/mm
2
); C
1

=1 (cho thép có
ứng suất 1600N/mm
2
); C
1
=0,95 (cho thép có ứng suất 1800N/mm
2
).
C
2
- hệ số phụ thuộc đờng kính cáp. Lấy C
2
=1 (cho cáp có = 18ữ19 mm);
Đờng kính cáp nhỏ hơn lấy C
2
=0,85 ữ 1; đờng kính lớn hơn thì giá trị C
2
càng lớn ví dụ: cáp
có = 35 thì C
2
= 1,16.
D - đờng kính tang hoặc ròng rọc, mm;
d
c
- đờng kính cáp, mm;
k
4
, k
5
, k

6
- hệ số sử dụng thời gian trong năm, ngày, ca;
Z
c
- tổng số lần bị uốn trong một chu kì;
T
h
- tổng số chu kì làm việc trong một giờ.
39
3.1.5. Tính toán cáp.
Để tính chọn cáp phải dựa vào ứng suất cho phép của cáp. Tuy nhiên cha có công
thức tính toán sức bền cáp nào phản ánh đầy đủ các trạng thái ứng suất của cáp khi làm
việc; đặc biệt là ứng suất mỏi khi cáp tiếp xúc với ròng rọc hoặc tang. Khảo sát khả năng
làm việc của cáp cho thấy tải trọng kéo và độ uốn cong trên mặt tang hoặc ròng rọc là
những yếu tố quan trọng nhất. Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5864-1995 đã quy định cách
tính chọn cáp thép cho máy nâng. Theo tiêu chuẩn này cáp thép phải đợc chọn, tính toán và
bố trí phù hợp với đặc tính và công dụng của chúng và phải tính đến chế độ làm việc của
thiết bị nâng đã đợc phân loại theo TCVN 5862-1995.
1. Tính chọn cáp: Cáp đợc chọn phải đạt đợc tải trọng kéo đứt đạt giá trị tối thiểu F
0
:
F
0
= S
max
n
p
,

(3-14)

trong đó :
S
max
- lực căng cáp lớn nhất trong dây cáp, N. Lực này đợc xác định bởi các nhân tố sau:
+ tải lớn nhất cho phép vận hành đối với thiết bị nâng Q
0
, N;
+ trọng lợng của bộ phận mang tải và bộ ròng rọc động Q
v
, N;
+ bội suất palăng a;
+ hiệu suất của ròng rọc ;
+ Trọng lợng phần cáp treo tải đợc tính đến Q
c
, N (nếu độ dài của cáp l> 5m).
Từ các giá trị trên có thể tính:
S
max
=
p
m
r
a
r
r
a
Q
)1(
)1(Q

=


, (3-15)
Q = Q
0
+ Q
v
+ Q
c
- tải trọng nâng, N;


r
- hiệu suất ròng rọc;
a - bội suất palăng;
m - số ròng rọc đổi hớng, không tham gia tạo bội suất pa lăng a.

p
- hiệu suất chung palăng.
n
p
- hệ số an toàn. Chọn hệ số an toàn cho cáp phải phù hợp với nhóm chế độ
làm việc của cơ cấu đã đợc phân loại theo TCVN 5862-1995, theo bảng 3-1

Bảng 3-1. Giá trị hệ số an toàn n
p
đối với cấp động
Nhóm chế độ
làm việc

M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 M8
n
p
3,15 3,35 3,55 4,0 4,5 5,6 7,1 9,0
40

Đối với cơ cấu vận chuyển ngời, hệ số sử dụng tối thiểu phải bằng 9,0. Trong điều kiện
sử dụng nguy hiểm nh vận chuyển kim loại lỏng thì nhóm chế độ làm việc lấy
không dới M5 và với nhóm lớn hơn M5 thì n
p
đợc lấy tăng lên 25% so với giá trị trong
bảng; giá trị tối đa là 9,0.
Đối với cáp tĩnh đợc cố định hai đầu và cáp không cuốn trên tang, giá trị n
p
tối thiểu
đợc quy định trong bảng 3-2.
Bảng 3-2. Giá trị n
p
đối với cáp tĩnh
Nhóm chế độ làm việc M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 M8
n
p
2,5 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,0
Khi tính lực căng cáp lớn nhất phải căn cứ vào tải trọng tĩnh và tải trọng do gió mạnh
nhất cũng nh các điều kiện xung lực khác gây nên.
2. Điều kiện thay cáp: Cáp hỏng chủ yếu do mỏi, cho nên nó không xẩy ra tức thời mà
phát triển dần dần. Thời gian phá hỏng thờng kéo dài, đặc biệt là cáp làm việc trong
chế độ nhẹ. Quá trình phá hỏng cáp là quá trình đứt dần từ ngoài vào trong. Do đó trên cơ sở
nghiên cứu và kinh nghiệm sử dụng mà ngời ta đã quy định số sợi đứt cho phép trên một b-
ớc bện, cha đến giới hạn đó cáp vẫn làm việc an toàn. TCVN 4244-86 quy định việc kiểm

tra, bảo dỡng, và thay thế cáp. Số sợi bị đứt cho phép của một số cáp cho trong bảng 3-3.
Bảng 3-3. Số sợi thép đứt cho phép trên một bớc bện
Hệ số an toàn
bền n
p
Kết cấu cáp
6 x19= 144 6 x 37 =222
Bện xuôi Bện chéo Bện xuôi Bện chéo
6
6 ữ 7
7
6
7
8
12
14
16
11
13
17
12
16
30

Nếu số sợi đứt cha đến giới hạn cho phép nhng lớp sợi ngoài cùng đã mòn đến 40% thì
vẫn phải thay cáp.
3.1.6. Cố định đầu cáp
Kết cấu cố định cáp và bố trí cáp trên
thiết bị nâng phải loại trừ đợc khả năng cáp
bật khỏi tang hoặc ròng rọc và cáp bị ma sát

41
d
(20-25)d
với các phần kết cấu của thiết bị hoặc cáp khác. Việc cố định đầu cáp phải thoả mãn yêu
cầu: chắc chắn, giữ đợc tải trọng bằng tải Hình 3-12. Vòng lót
trọng tác dụng khi thử tải tĩnh đối với thiết bị nâng,
dễ kiểm tra, dễ tháo lắp thay thế, kết cấu đơn giản dễ
chế tạo, tại chỗ cố định cáp trên tang không bị uốn
đột ngột. TCVN 5864-1995 cho phép sử dụng các kết
cấu vòng lót, bu lông chữ U, ống côn, khoá chêm, các
tấm đệm và bu lông cố định đầu cáp trong máy nâng.
- Vòng lót đợc dùng để đỡ cáp khi treo vòng qua
chốt. Vòng lót có tác dụng tránh cho cáp khỏi bị uốn
đột ngột, giảm ứng suất tiếp xúc và cáp không bị
chà xát lên chốt khi làm việc. Vòng cáp đợc chế tạo
bằng rèn hoặc dập. Cáp đợc tết bằng cách tháo Hình 3-13. Bu lông chữ U
tung đầu cáp và đan các sợi thép vào thân cáp phía không bị tháo và dùng sợi thép quấn
ngoài một đoạn l =20d
c
, hình 3-12.
- Bu lông chữ U cũng đợc dùng để kẹp cáp. Tấm đệm phía đai ốc có rãnh hình thang
hoặc tròn để ép cáp (hình 3-13). Tấm đệm đặt về phía nhánh cáp làm việc để giảm biến
dạng của cáp khi vặn ép bu lông. Số lợng bu lông sử dụng tuỳ thuộc đờng kính cáp và
không nhỏ hơn 3, chọn theo bảng 3-4
Bảng 3-4. Số lợng bulông chữ U dùng kẹp cáp
Đờng kính cáp, mm 11 đến
18
19 đến
24
25 đến

31
32 đến
34
35 đến
37
38 đến
41
Số bulông kẹp cáp 3 4 5 6 7 8
-ống côn là thiết bị cố định đầu cáp tốt nhất. Xỏ đầu cáp qua lỗ nhỏ của ống côn, tháo
tung đầu cáp, cắt bỏ lõi và bẻ gập
đầu cáp, rút cáp để đầu cáp nằm
trong ống côn và đổ chì vào ống
côn (hình 3-14).
- Khoá chêm: Cách cố định
đầu cáp tiện lợi nhất là dùng
khoá chêm. Cách cố định này có Hình 3-14. ống côn
thể tháo lắp rất dễ dàng và nhanh chóng, không cần các dụng cụ chuyên môn. Các chi tiết
cố định đầu cáp trên đã đợc tiêu chuẩn hoá. Khi dùng có thể tính toán hoặc chọn theo tiêu
chuẩn (hình 3-15a). Loại khoá chêm này thích hợp nhất cho loại cáp nhiều tao bởi vì cáp đ-
ợc giữ chủ yếu bằng ma sát. Khi tính toán cần phù hợp những điều kiện sau (hình 3-15b):
S
1
= S - 2F
1
f
42
S
2
= 2F
2

f
S
0
= S
1
- S
2
= 2F
2
f
)1e(
f



= +
Điều kiện cân bằng lực khi giữ cáp trên hình 3-15b:

+
=
+
+
=
sin
1
f1
S
F
),fg(cot
f1

S
F
2
2
2
1
(3-16a)
Đồng thời đối với độ lớn của lực S
không phụ thuộc điều kiện giữa độ lớn
của hệ số ma sát và góc nêm

.
0sin
f
1
f
2
1
cose
f
=






++

(3-16b)

Độ tin cậy của cáp đợc giữ trong
khoá chêm phụ thuộc vào tỷ số f
0
/f; độ
lớn của nó phụ thuộc vào góc nêm


và đợc thể hiện trên đồ thị (hình 3-15c)
với f
0
=0,15. Trong đó f
0
là giá trị hệ số ma sát lớn nhất giữa cáp và khoá chêm, còn hệ số
ma sát thực tế f đợc xét trên từng góc nêm

cụ thể.
Điều kiện tự hãm của khoá chêm:
F
1
f F
2
( sin

- f cos

) = 0 (3-16c)
Thay các giá trị F
1
, F
2

từ công thức (3-16a) vào (3-16c) ta có giá trị lực không phụ
thuộc điều kiện tự hãm:

2
min
min
max
f1
f
2arctg



- Tấm kẹp cáp lên tang: Để cố định đầu cáp lên tang có thể dùng ít nhất hai tấm
kẹp (hình 3-16). Tấm kẹp có rãnh hình thang là tốt nhất (hình 3-17). Mỗi tấm kẹp thờng bắt
vào tang bằng 1 đến 2 bu lông. Kích thớc các tấm kẹp loại một bulông cho trong bảng 3-5
Để tính toán kẹp cáp trong trờng hợp này ta giả thiết rằng:
+ Các lực tác dụng vào cáp không làm thay đổi tiết diện mặt cắt ngang của cáp;
+ Cáp đợc coi nh dây mềm có bề mặt ngoài là hình trụ nhẵn;
+ Thay một số tấm đệm bằng một tấm đệm kẹp cáp với cùng số bu lông.
+ Cáp đợc giữ trên mặt tang bằng lực ma sát và tính nh sau:
Thông thờng trên tang có 1,5 đến 2 vòng cáp dự trữ mới đến vòng cáp làm việc.
43
Hình 3-15. Khoá chêm
1f
S
a)

A
A

F
F
1
1
2
b)
S
0
2
F
F
2f


S
F
1
1f
F
F
2f
F
2
S
1
S
1
S
2
2

A - A
Theo công thức Ơ le lực căng cáp tại chỗ kẹp cáp sẽ là:

=
f
max
1
e
S
S
(3-17)
+ Lực ma sát giữa cáp và tang ở phần cáp cuốn 1,5 vòng cáp dự trữ trên là:
F
1
= S
max
- S
1
=



f
f
max
e
1e
S

+ Lực ma sát giữa cáp và tang dới tấm đệm:

F
2
= Pf (3-18)
Hình 3-16. Kẹp cáp lên tang Hình 3-17. Tấm kẹp cáp
+ Tổng lực ma sát của bề mặt tấm kẹp tác dụng lên hai nhánh cáp trên mặt tang trong
khoảng bề dài tấm kẹp:
F
3
= 4Nf =
1
Pf
sin
f
P =

(3-19)
Trong đó (hình3-18)


=
sin
1
4
P
N
(3-20)
- Lực ma sát giữa cáp và bề mặt tang trên đoạn của vòng kẹp cáp với góc ôm
= 2
:
F

4
= S
2
- S
3
;
trong đó:
S
2
= S
1
- (
)ff(
2
P
S)
2
F
2
F
11
3
2
+=+
( 3-22)
44
120
c
a
r

d
d
c
1
d
b
d
S
max
k
c
S
1
S
3
=

+
=
f
11
f
2
e
)ff(
2
P
S
e
S

, (3-23)
= 2n - góc ôm của cáp lên tang phần dự trữ;
n = 2 ữ 3 - số vòng cáp kẹp trên tang;
= 2 - góc ôm của cáp lên tang phần giữa 2 rãnh
kẹp cáp kề nhau;
= 60
0
- góc nghiêng của rãnh tấm kẹp;
S
max
- lực lớn nhất trong dây cáp khi làm việc, N;
f = 0,1ữ 0,15) - hệ số ma sát giữa tang và cáp;


=
sin
f
f
1
- hệ số ma sát quy đổi của rãnh tấm kẹp
với cáp; Hình 3-18. Lực kẹp cáp
N - áp lực của kẹp cáp lên cáp, N;
P - tổng lực nén của tấm kẹp lên cáp khi siết chặt bu lông, N.
Bảng 3-5. Kích thớc tấm kẹp (hình 3-17)
Đờng kính cáp a b c d d1 e e r
8
9
10
40 35 10 11,5 M10 24 10
2

11,1 ữ 12,5
50 40 12 14 M12 30 12
14 ữ 16
60 50 15 18 M16 38 15
18 ữ 20
70 60 20 23 M20 46 20
4
22,4 ữ 25
90 70 25 27 M24 56 25
28 ữ 31
110 80 30 33 M30 70 30
Theo điều kiện cân bằng của lực kéo cáp S
max
và các lực giữ do ma sát:
S
max
= F
1
+ F
2
+ F
3
+ F
4
(3-24)
Từ đó tìm đợc tổng lực P cần thiết để kẹp cáp:


++
=

ff
1
max
e)1e)(ff(
S2
P
(3-25)
45
P
P
2
P
2
S
1
m
2

N
2
P
N
N
ở đây bu lông chịu kéo do lực P và chịu uốn do lực ma sát F
3
giữ tấm đệm và cáp với
cánh tay đòn m. Mô men uốn bu lông lớn nhất M
umax
= F
3

m. Vậy số bu lông cần thiết để cố
định đầu cáp:
n =
3
1
3
2
1
d1,0].[
mF
4
d
][
3,1.P

à
+


à
, (3-26)
trong đó:
à 1,5 - hệ số an toàn bền của bu lông;
d
1
- đờng kính chân ren của bulông, mm;
[] - ứng suất cho phép của vật liệu bulông, N/mm
2
,
1,3 - hệ số kể đến ứng suất xoắn xuất hiện khi xiết chặt bulông;

m - Cánh tay đòn đặt lực S
1
gây uốn bulông (hình 3-18).
Bảng 3-6 Bảng giá trị
f
e
khi tính lực kéo trong cáp cho n bu lông với f = 0,13
Số bu lông 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4
f
e
2,26 3,41 5,12 7,81 11,63 17,5 26,3
3.2. Xích.
Xích đợc dùng trong máy nâng có yêu cầu chung giống nh các yêu cầu đối với cáp.
Xích dùng để truyền lực kéo khi nâng tải, chằng buộc. Thông thờng sử dụng xích bản lề và
xích hàn.
3.2.1. Xích bản lề
Xích bản lề gồm nhiều má xích đợc chế tạo theo phơng pháp dập và liên kết với
nhau bằng chốt xích có tán hai đầu hoặc định vị bằng chốt chẻ có vòng đệm (hình 3-19).
Các chi tiết của xích đợc chế tạo từ thép
40, 45, 50 và giới hạn bền kéo từ 570 đến
600N/mm
2
và có thể đợc xử lý bề mặt vật
liệu. So với cáp, xích bản lề có khối lợng
và độ dãn dài lớn. Xích đã đợc tiêu chuẩn
hoá.
Các thông số chính của xích là bớc
xích t, chiều dày và số lợng má xích, đờng
kính chốt d.
Hình 3-19. Xích bản lề

46
Tính toán xích chủ yếu theo chịu kéo và giả thiết lực phân bố đều trên các mắt xích.
Từ đó tính các má xích theo chịu kéo, dập và chốt chịu uốn. Nhng trong thực tế lực kéo
không phân bố đều và cũng không cân theo trục xích.
Vì vậy quy định tính chọn xích theo sức bền tổng hợp. Tải trọng phá hỏng xích đợc tra
theo bảng lấy từ kết quả thực nghiệm vì xích đã đợc tiêu chuẩn hoá (TCVN 1785-76 ữ
TCVN 1789-76).
Hệ số an toàn của xích bản lề có thể lấy theo bảng 3-7 và phụ thuộc vào tốc độ cho phép.
3.2.2. Xích hàn.
Xích hàn đợc chế tạo bằng thép tròn cán tinh, có tính hàn cao nh C
T
2, C
T
3, thép 15, 20
chứa ít lu huỳnh và phốt pho và có giới hạn bền kéo từ 560 đến 750 N/mm
2
. Các mắt xích đ-
ợc uốn ôvan hai đầu từ thép tròn và hàn đối đầu bằng hàn điện, hàn hơi hay hàn rèn (hình
3-20a).
Hình 3-20. Xích hàn
Dựa vào kích thớc ngoài của xích mà chia ra:
- Xích mắt ngắn có bớc xích t=2,8d; b=3,3d.
- Xích mắt dài có t=3,5d, b=3,3d.
Bảng 3-7. Hệ số an toàn cho tính toán xích bản lề theo tốc độ cho phép.
Số răng của bánh xích Hệ số an toàn k khi biết tốc độ làm việc của xích, m/s
0,1 0,2 0,3 0,4 0,5
8
9
10
12

15
16
18
20
18,0
17,4
16,8
15,6
14,4
13,8
12,6
12,0
19,2
18,6
18,0
16,8
15,6
15,0
13,8
13,2
20,4
19,8
19,2
18,0
16,8
16,2
15,0
14,4
21,6
21,0

20,4
19,2
18,0
17,4
16,2
15,6
24,0
23,4
22,8
21,6
20,4
19,8
18,6
18,0
47
t
tt
d
B

M

S
S/2
S/2
S
a)
b)
c)
M

u u
M
Ssin

22
24
11,4
10,8
12,6
12,0
13,8
13,2
15,0
14,4
17,4
16,8
25
26
10,2 11,4 12,6 13,8 16,2
28 9,6 10,8 12,0 13,2 15,6
30
32
9,0 10,2 11,4 12,6 15,0
Theo độ chính xác chế tạo chia xích ra hai loại:
-Xích hàn không chính xác, sai số chế tạo theo kích thớc t, b cho phép 10%d. Loại
này dùng để neo buộc tải và dùng ở cơ cấu nâng cuốn cáp vào tang trơn và ròng rọc ở
phân xởng rèn để vận chuyển các vật nung đỏ.
- Xích hàn chính xác, sai số chế tạo kích thớc b cho phép 5%d và t = 3%d. Loại
này đợc sử dụng trong cơ cấu nâng quay tay nh palăng xích, các loại xe con có tải trọng
nâng nhỏ. Ưu điểm của xích hàn là dễ chế tạo, rẻ tiền, kết cấu đơn giản, các mắt xích nằm

trong hai mặt phẳng vuông góc với nhau nên dễ uốn gấp đợc theo các phơng, có thể dùng
với các tang và đĩa xích có đờng kính nhỏ. Xích hàn có nhợc điểm là trọng lợng lớn,
chịu lực va đập kém, dễ bị đứt đột ngột do chất lợng mối hàn và chóng mòn, gây tiếng ồn
trong quá trình làm việc. Không đợc sử dụng xích hàn ở tốc độ cao: không quá 0,1m/s đối
với xích hàn chính xác, không quá 0,2m/s đối với xích hàn không chính xác.
Khi tính toán xích, ta coi mắt xích nh một dầm siêu tĩnh với các ứng suất sinh ra
trong tiết diện mắt xích là ứng suất kéo do lực kéo S và ứng suất uốn do mômen uốn M
u
khi
xích vòng quanh đĩa xích gây nên (hình 3-20b, c).
ở đây lực kéo lớn nhất của xích cho phép S:
S = 2[]
4
d
2

, N . (3-27)
Mômen uốn:
M = S sin
2
dt +
, Nmm . (3-28)
Bảng 3-8: Hệ số an toàn k của xích hàn (TCVN 5864-1995)
Loại xích Dẫn động tay Dẫn động máy
Xích hàn cuốn trên tang trơn
Xích hàn chính xác cuốn trên đĩa xích
Xích bản lề (xích tấm)
3
3
3

6
8
5
48
Để giảm ứng suất uốn phụ, trong máy nâng ngời ta hay dùng xích hàn bớc ngắn. Cách
tính trên đây cũng phức tạp và khó tìm đợc kết quả chính xác, vì vậy ngời ta hay tính lực
kéo cho phép theo tải trọng phá hỏng:
Sk S
đ
; (3-29)
trong đó:
S - lực căng xích lớn nhất cho phép, N;
K - hệ số an toàn bền của xích phụ thuộc điều kiện làm việc và loại máy bảng 3-8;
S
đ
- tải trọng phá hỏng xích.
3.3. Ròng rọc xích
3.3.1. Ròng rọc dẫn
Theo mục đích sử dụng, ròng rọc xích chia làm hai loại: ròng rọc chủ động và ròng
rọc dẫn. Ròng rọc đợc chế tạo từ gang xám hoặc thép đúc. Đơn giản nhất là dạng ròng rọc
quay tay trên hình 3-21a. Loại này thờng dùng cho xích hàn thờng với bớc xích ngắn, làm
việc với cả vận tốc lớn và ồn, dễ bị trợt trên mặt xích và chóng mòn. Hiện nay loại này ít đ-
ợc sử dụng. Để hạn chế trợt xích, ngời ta làm gờ tròn lồi ở giữa rãnh đĩa xích nh hình 3-
21b. Nhng loại này cũng khó
bảo vệ xích trợt ra ngoài
trong quá trình làm việc. Loại
ròng rọc xích đợc sử dụng
nhiều nhất có dạng trên hình
3-21c. Với kết cấu này, xích
hàn có các mắt xích chẵn

nằm trong mặt phẳng tựa còn
các mắt xích lẻ nằm trong
mặt phẳng thẳng đứng Hình 3-21. Dạng rãnh ròng rọc xích
của rãnh đĩa xích. Nh vậy ròng rọc xích có hình đa giác đều, mỗi cạnh của đa giác đều
bằng chiều dài của mắt xích. Nhờ có kết cấu nh vậy mà khi làm việc xích không bị trợt,
mặt khác các mắt xích nằm ngang tựa trên mặt phẳng của các hốc nên chúng không chịu
uốn, do đó có thể dùng ròng rọc có đờng kính nhỏ.
Đờng kính danh nghĩa, đo đến tâm xích, thờng lấy D 20d cho truyền động bằng tay
và D30d cho truyền động máy.
3.3.2. Ròng rọc chủ động
Đối với ròng rọc xích chủ động, trên bề mặt đợc chế tạo thành các hốc ăn khớp
với từng mắt xích và để mắt xích có thể lọt vào đó dễ (hình 3-22, 3-23). Vì sử dụng xích
49
a)
b)
c)
A
D
A A A
hàn chính xác nên kích thớc và hình dạng các hốc cũng chế tạo rất chính xác. Số hốc của
Hình 3-22. Ròng rọc xích chủ động Hình 3-23. Ăn khớp ròng rọc xích
dàng ròng rọc z = 5
ữ
8 thì gọi là ròng rọc xích dẫn dạng quả dứa. Số hốc càng ít thì càng
chóng mòn xích và giảm hiệu suất. Trong khi làm việc đòi hỏi phải có ít nhất hai hốc ăn
khớp hoàn toàn với xích.
Đờng kính của ròng rọc xích chủ động đợc tính theo công thức:

2
0

2
0
z
90
cos
d
z
90
sin
t
D












+

=
,mm; (3-28)
t - chiều dài bớc xích, mm;
d - đờng kính thân xích hàn,mm;
z - số răng trên ròng rọc xích.
Trờng hợp ròng rọc xích có số hốc z > 6 và xích hàn có d 16 mm thì số hạng
z
90
cos
d
0

rất bé có thể bỏ qua. Khi đó đờng kính ròng rọc xích chủ động tính theo công thức:

z
90
sin
t
D
0
=
, (3-29)
Hiệu suất cơ khí của ròng rọc xích hàn chủ động = 0,93
ữ

0,94.
3.3.3. Đĩa xích bản lề
Đĩa xích làm việc với xích bản lề đợc chế tạo từ thép 45, 45, 50, 50, 45, 50và
đã đợc tiêu chuẩn hoá, TCVN 1785-76 ữ TCVN 1789-76.
Hình dạng đĩa xích giống nh một bánh răng và các đáy của khe răng có dạng hình
vòng cung giống nh chốt xích. Khi ăn khớp, các răng của đĩa xích nằm giữa các má xích và
các chốt xích nằm trên đáy của khe răng đĩa xích. Đờng kính đĩa xích tính đến tâm chốt
xích đợc xác định theo công thức:

z
90
sin
t
D
0
=
,mm ; (3-30)
trong đó :
t- chiều dài bớc xích, mm;
z = 8
ữ
12-số răng của đĩa xích.
50
D1
D2
d
t
1
5

1
b
b
Cấu tạo đĩa xích đã đợc tiêu chuẩn hoá và cũng có thể lựa chọn các kích thớc theo
cách sau đây:
Hình 3-24. Hình dạng đĩa xích
D
1
= D +1,2d, mm;
r = ( 0,53 ữ 0,55)d ;
D
R
= D - 0,2t ;
D
2
= D - d ;
R = t - r ;
R = t,
b = 0,9 - chiều dày thân răng,
b
1
= l - 0,16 t.
Hiệu suất của đĩa xích:
= 0,94 cho loại đờng kính lớn; =
0,93 cho loại đờng kính nhỏ.
3.3.4. Lực cản và hiệu suất
Đối với ròng rọc cho xích hàn, lực cản
xuất hiện khi xích vòng quanh đĩa xích và tạo
thành góc =
z

180
0
(hình 3-25) là góc xoay đ-
ợc một nửa mắt xích kể từ tâm xoay với trục
thẳng đứng. Mô men ma sát giữa các mắt xích
tiếp xúc với nhau và quay quanh ròng rọc
xích ở hai điểm vào khớp và ra khớp là:
M
1
+ M
2
=
2
d
f)QF(
2
d
Ff
2
d
Qf +=+
. (3-31)
Mômen ma sát chống lại chiều quay của ròng rọc, kể cả ma sát ắc trục:
FR = Q R (F+Q) f
2
d
(F + Q) f
1
r
1

. (3-32)
Khi không kể mất mát do ma sát, ta có thể đặt F + Q 2Q, vậy:
F = Q (1
R
rf2
R
fd
1

) (3-33)
Dấu + tính khi nâng; dấu - cho khi hạ.
51
Hình 3-25. Lực cản trong xích hàn

M
12
M
F
Q


R
Hiệu suất khi nâng là : =
11
r.f.2d.fR
R
F
Q
++
=

(3-34)
f = 0,2 - hệ số ma sát giữa xích và ròng rọc;
f
1
= 0,08 ữ 0,1 - hệ số ma sát giữa ròng rọc và ắc trục;
R = 10d - bán kính vòng tròn chia răng (phần lõm) của ròng rọc, mm;
r
1
= 1,5d - bán kính ngỗng trục, mm.
Thay các thông số trên ta có hiệu suất truyền động khi nâng khoảng = 0,96 ữ 0,95.
3.4. Ròng rọc cáp
3.4.1. Cấu tạo và công dụng của ròng rọc cáp
Ròng rọc cáp là một cơ cấu quan trọng trong máy nâng đợc dùng để đỡ cáp, đổi hớng
chuyển động của cáp khi làm việc và kết hợp nhiều ròng rọc theo một trật tự nhất định có
thể làm giảm lực căng trong cáp (hình 3-26).
Theo phơng pháp sử dụng chia ra: ròng rọc dẫn hớng và ròng rọc cân bằng. Ròng rọc
cân bằng làm nhiệm vụ cân bằng lực kéo trong mỗi nhánh cáp. Ròng rọc ở cơ cấu nâng
Hình 3-26. Ròng rọc cáp lắp bạc và ổ bi đỡ
với chế độ nhẹ và trung bình thờng chế tạo bằng gang xám đúc theo khuôn mẫu. Đối với
chế độ nặng thờng sử dụng thép đúc đúc liền với đờng kính D600mm, hoặc hàn với đờng
kính D > 600mm. Ròng rọc lớn thờng đúc hoặc hàn có
gân để tăng độ bền và giảm nhẹ trọng lợng.
Đờng kính ròng rọc đợc tính theo TCVN 5864 -1995 với công thức:
D
2
h
2
d
c
cho đờng kính ròng rọc dẫn hớng; (3-35)

D
3
h
3
d
c
cho đờng kính ròng rọc cân bằng; (3-36)
trong đó:
h
2
, h
3
- hệ số đờng kính ròng rọc dẫn hớng và ròng rọc
cân bằng. Các hệ số này cho trong bảng 3-8.
52
d
2a
a
c
b
R
2
R
1
R
R
3
d
D
D

k
d
c
- đờng kính cáp.
Đờng kính ròng rọc có ảnh hởng rất lớn đến tuổi thọ của cáp. Đờng kính càng lớn, tuổi
thọ cáp càng cao. Tuy nhiên cần xét đến kích thớc, khối lợng của ròng rọc và tốc độ của
dây cáp theo yêu cầu. Hình 3-27. Rãnh ròng
rọc
Rãnh ròng rọc là bề mặt làm việc, đỡ và giữ cáp, có ảnh hởng tới tuổi thọ và lực cản
trong quá trình làm việc của cáp, do đó cần đợc gia công cơ khí chính xác. Cáp khi vòng
quanh ròng rọc không đơc dắt, kẹt. Cáp tiếp xúc với đáy rãnh ròng rọc là tiếp xúc đờng nên
ứng suất tiếp xúc nhỏ, đỡ mòn. Bán kính đáy rãnh tròn của ròng rọc phải là r = (0,53 ữ
0,6)d; b = (3,5 ữ 5,0)r; Góc mở của rãnh 2 60
0
để không bị kẹt cáp, đồng thời cho phép
cáp lệch sang 2 phía so với đờng tâm rãnh một góc

= 5 ữ 6
0
. Nhiều nớc đã xây dựng mối
quan hệ kích thớc giữa dây cáp và các kích thớc của phần rãnh của ròng rọc cáp (hình 3-
27). Có thể tham khảo kích thớc mặt cắt vành ngoài ròng rọc theo bảng 3-9.
Bảng 3-9. Hình dạng và kích thớc rãnh ròng rọc đúc bằng gang
Đ
ờng kính
cáp d, mm
Kích thớc rãnh ròng rọc
r a b c e r
1
r

2
r
3
8 ữ 9,5
5 28 18 6 0,5 10 2,5 1,5
10 ữ 11,2
6 32 22 7 5,5 10 2,5 2
11,8 6,5 34 24 7 1 10 2,5 2
12,5 ữ 13,2
7 36 25 7 1 11 3 2,5
14 7,5 38 26 7,5 1 12 3 2,5
15 ữ 16
8,5 45 30 8 1 14 4 2,5
17 ữ 18
9,5 50 32 9 1 16 4 3,5
19 ữ 20
10,6 54 36 10 1 18 5 4
21,2 ữ 22,4
11,8 60 39 10 1,5 20 5 4
23,6 ữ 25
13,2 64 43 11 1,5 22 6 4
26,5 ữ 28
15 72 50 12 1,5 24 6 4
30 ữ 31,5
17 82 54 12 1,5 27 6 4
3.4.2. Lực cản của ròng rọc cáp
Độ cứng của cáp và ma sát trong ổ trục là những nhân tố ảnh hởng đến hiệu suất của
ròng rọc. Khi cuốn qua ròng rọc, cáp có độ cong quá độ làm cho các sợi thép và các tao cọ
xát vào nhau gây lực ma sát làm cản trở thay đổi độ cong của cáp. Để tính lực cản W
1

do độ
cứng của cáp ta có phơng trình cân bằng (hình 3-28a):
53
Q (a+ R) = (S + W
1
) (R-b)
Từ đó: W
1
=
QQ
bR
ba
=

+
(3-37)
Q - lực (tải trọng) căng cáp trên nhánh mang tải ngợc chiều nâng;
R - bán kính ròng rọc tính đến tâm cáp;
- hệ số phụ thuộc đờng kính ròng rọc, cáp tính chất đàn hồi và cấu tạo của cáp
đồng thời phụ thuộc góc ôm của cáp trên ròng rọc.
Lực tĩnh tác dụng lên ổ trục của ròng rọc là:
S = 2Qcos
2


Dới tác dụng của lực S, ở ổ trục sinh ra lực cản ma sát F
(hình 3-28b). Khi góc ôm

= 180
0

thì = 0
0
và S = 2Q. Mô
men ma sát ổ trục sẽ là:
M
ô
= 2Qf
1
r
Lực cản do ma sát ở ổ trục W
2
:
W
2
=
Q
R
rQf2
1
=
(3-38)
Tổng lực cản của ròng rọc khi kéo cáp có tải:
W = W
1
+W
2
= ( +

)Q
Trong máy nâng có ròng rọc cố định và ròng rọc di động. Hiệu suất của ròng rọc cố

định là tỉ số giữa công có ích ở nhánh cuốn S
1
H và công của nhánh nhả S
2
H (hình 3-29a).
54
Hình 3-28. Sơ đồ tính lực cản của ròng rọc
a b
Hình 3-29.
Hiệu suất ròng
rọc
Q
v
S
S=S+W
1
2
1
S
1
2
S
Q+W1
S
Q
R

F
R+a
a

b
R-b
Q
2r
2r

Q+W2
a) b)
R

++
=
+
==
1
1
WS
S
HS
HS
1
1
2
1
c
(3-39)
Hiệu suất của ròng rọc di động (hình 3-29b):

2
1

S2
)1(S
S2
Q
H2S
QH
c
2
c2
22
d
+
=
+
===
(3-40)
Nh vậy hiệu suất của ròng rọc di động lớn hơn hiệu suất của ròng rọc cố định.
3.4.3. Palăng, bội suất và hiệu suất palăng cáp (hình 3-30, 3-31)
1. Palăng, bội suấtpa lăng: Khi nâng tải trọng Q lên một chiều cao H với tốc độ
nâng v
n
, phải cuốn lên tang chiều dài cáp L với vận tốc v. Theo định luật bảo toàn năng l-
ợng:
QH = SL Hay Qv
n
= Sv
Từ đó có thể viết:

a
v

v
H
L
S
Q
n
===
(3-41)
Gọi tỷ số này là bội suất pa lăng.
Hình 3-30. Bội suất pa lăng đơn
2. Hiệu suất Palăng:
Palăng đơn là loại palăng chỉ
có một đầu cáp đợc cuốn lên tang
(hình 3-29). Palăng kép có hai đầu
cáp cuốn lên tang (hình 3-31).
a) Xét trờng hợp tải đợc treo vào
tâm một ròng rọc di động, một đầu
55
Q
v
S
S
v
H
L

=

H
.

i
a=2
H
L

=

H
a=1
v
Q
v
S
a=3
Q
Tang
Tang
Tang
a)
n
n
v
v
n
(1)
S
b) c)
S
(2)
Q Q

a=2
a=3
a)
b)
cáp đợc cố định và đầu cáp thứ hai đợc cuốn lên tang thì gọi palăng cáp này là palăng đơn
(hình 3-32). Nếu bỏ qua ma sát thì:
S
0
=
2
Q
Hình 3-31. Bội suất pa lăng kép
Khi nâng có kể ma sát:
S = S
1

1
Vậy Q = S + S
1
= S (1+
1
),
ở đây S =
1
1
Q
+

Hiệu suất chung:

2
1
Q2
)1(Q
S
S
11
0
+
=
+
==
(3-42)
b) Một ròng rọc di động, một ròng rọc cố định. Một đầu cáp đợc định vị
lên khung, đầu thứ hai luồn qua ròng rọc di động và cố định trớc khi cuốn
lên tang .Theo hình 3-30b ta có:
S
0
=
2
Q

Khi kể cả ma sát:
Q = S
1
+ S
2

ở đây S
1

= S
1
; S
2
= S
1

1
= S
2
1

,
Q = S + S
1
= S
1
+ S
2
1

=S (
1
+
2
1

)
S =
)1(

QQ
11
2
11
+
=
+

Hiệu suất chung:

2
)1(
Q2
)1(Q
S
S
1111
0
+
=
+
==
(3-43)
c) Khi chỉ có một đầu cáp cuốn lên tang và đầu thứ
hai định vị trên khung. Tải trọng nâng Q treo lên a (bằng Hình 3-33.
bội suất pa lăng) nhánh cáp (hình 3-33).
Không kể ma sát: S
0
=
a

Q

Kể cả ma sát: Q = S
1
+ S
2
+ S
3
+ + S
a-1
56
Hình 3-32
Q
n
v
S
1
S
Tang
S
S
S
S
S
1
2
4
3
S'
S'

Q
Tang
k
ở đây S
1
= S
1
; S
2
= S
1

1
; S
3
= S
2

1
= S
1
2
1

, S
a
= S
a
1

Q = S (
1
+
2
1

+ +
a
1

) =
= S
1
(1+
1
+
2
1

+ +
1a
1


). (3-44)
Trong ngoặc là một cấp số nhân với công bội
1
. Ta nhân hai vế với (1-
1

):
Q ( 1-
1
) = S
1
(1+
1
+
2
1

+ +
1a
1


)( 1-
1
).
Từ đó có :
S =
)1(
)1(Q)1(Q
a
11
1
1a
11
1

=


+
(3-45)
Hiệu suất chung:

)1(a
)1(
S
S
1
a
11
0


==
(3-46)
Nếu đầu cáp ra tiếp tục vòng qua k con lăn đỡ cố định thì:

)(
1
Q
S
S;
S
S;
S

S
a1K
1
K
k
2
,,
1
,
1111


=

=

=

=
+

Hiệu suất chung:
)1(a
1
S
S
1
a
1
1K

0
1


==
+
(3-47)
d) Khi tải trọng nâng Q treo trên a dây cáp với a-1 ròng rọc và một
đầu dây cuốn lên tang (hình 3-34):
S
0
=
a
Q

Khi có ma sát: Q = S
1
+ S
2
+ + S
a
ở đây S
2
= S
1

1
; S
3
= S

2

1
= S
1
2
1

, S
a+1
= S
a
1a
1


Q = S
1
(1+
1
+
2
1

+ +
1a
1


)

Q ( 1-
1
) = S
1
(1+
1
+
2
1

+ +
1a
1


)( 1-
1
)= S
1
(1-
a
1

). Hình 3-34.
S
1
=
a
1
1

1
)1(Q


(3-48)
Hiệu suất chung:

)1(a
1
S
S
1
a
1
1
0


==
(3-49)
57
Q
3
S
S
S
4
2
1
S

Tang