CHƯƠNG 7: CƠ CẤU QUAY ppt

chơng 7
Cơ cấu quay
7.1. Vấn đề chung
Đối với các loại máy trục có cần nh : cần trục tháp, cần trục chân đế, ô tô cẩu, cần
trục bánh lốp, bánh xích. v v thờng có cơ cấu quay dùng để kết hợp cơ cấu nâng nhằm nâng hạ
vật trong không gian bao quanh tầm vơn của cần. Cơ cấu quay gồm có hai phần chính:
- Bộ phận tựa quay đợc lắp cố
định trên bệ máy làm nhiệm vụ đỡ,
điểm tựa và định tâm cho phần kết
cấu động ( bệ quay) quay. Bệ máy cố
định có thể lắp cố định trên nền hoặc
có các bánh xe di chuyển trên đờng ray
hoặc các loại đờng di chuyển khác. Bộ
phận tựa quay có thể là vòng tựa quay
hay bàn quay nằm trong mặt phẳng
ngang (hình 7-1) hoặc bộ phận tựa
quay kiểu cột, nằm trong mặt phẳng
đứng (hình 7-2). Trên bệ máy còn lắp
một vành răng 4 hoặc vành chốt cố
định và đồng tâm với bộ phận tựa quay
để bánh răng cuối của cơ cấu ăn khớp
và làm điểm tựa quay vòng.
- Cơ cấu quay đợc lắp trên bệ
quay 7 (hình 7-1). Bệ quay là khung
kết cấu thép lắp trên bệ máy; trên đó
có lắp cơ cấu nâng, tháp, cần, ca
bin.v v.
7.2. Bộ phận tựa quay
Kết cấu của bộ phận tựa quay phụ
thuộc kết cấu chung của từng kiểu
máy cẩu. Thông thờng có hai loại thiết

bị tựa quay: kiểu cột ( mặt phẳng
đứng) và kiểu phẳng ( thờng là ổ bi lớn
hoặc bánh xe lăn) nằm trên mặt phẳng ngang và còn gọi là vòng tựa quay. Vòng tựa quay có thể
là kiểu bánh tựa hoặc con lăn tựa. Loại này không có khả năng chống lật. Vòng tựa quay kiểu
con lăn hoặc ổ
bi là loại chống lật tốt. Đối với các cần
trục tháp hiện đại thờng sử dụng loại
vòng tựa
lăn này.
7.2.1. Thiết bị quay kiểu cột
164
Hình 7-1. Cơ cấu quay: 1- Hộp giảm tốc bánh
vít trục vít, 2- Khớp ma sát, 3- Lò xo, 4- Vành răng tựa
quay, 5- Vòng ray lắp trên bệ cố định, 6- Bánh xe lăn,
7- Bệ quay

3120 (26
,
120 z)

4000
4
5
6
3
2
1

5
5

0
e
G
Q+G
xe
1
xe
Q+G
a
a-a'
H
2
k
V
H
h
L
h
Là loại lấy cột làm trục quay. Loại này thờng dùng cho cần trục cột. Có u điểm là chiếm ít
diện tích. Ngoài ra cũng dùng cho cần trục tháp, cần trục cảng, cần trục nổi.
Trên hình 7-2 giới thiệu loại cần trục cột quay
1. Cần trục với cột quay:
Loại này có hệ thống tựa quay gồm hai ổ trên và ổ dới. ổ trên chịu lực ngang H
T
, ổ dới
chịu lực ngang H
D
và lực đứng V từ trọng lợng các phần và tải trọng nâng. Xác định lực tác
dụng lên các gối tựa theo công thức:
Hình 7-2. Cần trục cột quay

V = Q + G + G
xe
, N;



(7-1)
H
T
= H
D
= H =
h
aGGeQa
xe1
++
, N; (7-2)
trong đó:
Q - trọng lợng vật nâng, N;
G - trọng lợng toàn bộ cần trục, N;
G
xe
- trọng lợng xe con, N;
a, e
1
- khoảng cách từ vật nâng và trọng lợng xe con, trọng lợng kết cấu thép đến trục quay
của máy trục, m.
Độ lớn của mô men ma sát ổ ( mô men cản quay của cần trục cột do lực cản tĩnh) phụ
thuộc giá trị của các phản lực ngang của ổ trên, ổ dới, lực cản ma sát ổ chặn đứng và kết cấu
của từng loại ổ (hình 7-3)

Đối với ổ bạc có thể tính mô men cản:
M = Hf
1
vD1T
MrHfr ++
; (7-3)
M
v
- mô men ma sát ổ đứng, do lực V gây nên:
165
Với ổ lăn:
M
V
= Vfr
1
, Nm. (7-4a)
Đối với ổ trợt có mặt đáy bằng: M
v
=
3
2
Vf
2
r
2
, Nm; (7-4)
Đối với ổ trợt có mặt đáy bằng hình vành khăn:
M
v
=

2
0
2
3
3
0
3
3
2
rr
rr
Vf
3
2


, Nm; (7-5)
f
1,2
- hệ số ma sát của ổ đỡ và ổ đứng;
f - hệ số ma sát lăn của ổ bi chặn;
r
T,D
- bán kính ngỗng trục lắp ổ đỡ trên và dới, m;
r
1
- bán kính ngỗng trục lắp ổ bi chặn dới, m;
r
2
- bán kính ngỗng trục ổ trợt đáy bằng, m;

r
3
- bán kính ngoài ngỗng trục ổ trợt dới, m;
r
0
- bán kính trong vành khăn, m.
Vòng tựa quay kiểu cột là loại có vòng ray tròn và các
con lăn tựa gắn trên cột hình 7-4.
Khi sử dụng con lăn đỡ trục quay, lực và mô men ma sát có thể tính:
166
Hình 7-3. Các loại ổ tựa quay trên và dới của hệ thống tựa quay kiểu cột: a- ổ trên ổ trụ, b- ổ
dới ổ trụ và ổ bi chặn, c- ổ trên ổ bi tự lựa hai dãy, d- ổ trên ổ bạc, e- ổ dới ổ bi đỡ và ổ bi chặn,
h- ổ dới ổ trợt đỡ và chặn, k- ổ dới kết hợp bạc đỡ và ổ bi chặn.
l
r
1
r
2
d)
d
l
e)
d
h)
r
k)
a)
b)
r
"

r
'
c)
Hình 7-4. Lực cản quay khi
dùng con lăn đỡ
d1


d
H
D
N
N


=
cos2
H
N
(7-6)
Mô men ma sát sẽ là:
M
ms
= 2
)
2
d
fe(
cosd
)dD(H

2
dD
d
1
)
2
d
fe(
cos2
H
11
+

+
=
+
+

, Nm; (7-7)
trong đó:
D- đờng kính trục quay, m;
d - đờng kính con lăn đỡ, m;
d
1
- đờng kính ngỗng trục
của con lăn, m;
e - hệ số ma sát lăn, mm;
f - hệ số ma sát trợt.
Gối đỡ dới loại này thờng là
hai ổ: ổ đỡ dùng bi hai dãy tự lựa

và ổ chặn thờng dùng bi côn.
2. Cần trục với cột cố định
Hệ thống tựa quay của loại
này cũng có hai ổ trên và dới, chỉ
khác ổ trên có phần đỡ chặn vì tải
trọng đứng đặt phía trên (hình 7-5).
Các lực tác dụng lên gối tựa đ-
ợc tính theo công thức sau:
V = Q + G + G
ĐT
H
T
= H
D
= H =
h
eGGeQL
pDT1
+


22
HVR +=
(7-8)
Mô men cản do ma sát trong hệ thống tựa quay:
M
ms
= H
T
f

2
d
T
+ M
HD
+ M
v
M
HD
- Mô men ma sát ổ dới do lực ngang H
D
. Mô men này phụ thuộc vào kết cấu của ổ đỡ:
- ổ trợt hoặc ổ bi tiêu chuẩn:
M
HD
= H
D
f
2
d
D
(7-9)
- Loại tựa bằng 4 con lăn (hình 7-6):
M
HD
=
l
lc
c
D

D
DD
)fd2(
cos2
H
+
+à

(7-10)
- Loại tựa bằng nhiều con lăn:
167
Hình 7-5. Lực cản quay ở cần trục cột cố định
h
r
H
e
V
H
1
Q
G
p
L
G
e
ĐT
b
1
d
1

d
N

N

D
M
HD
= 1,25
l
lc
2
D
D
DD
cos21
cos21
H
+
+
+
à

(7-11)

Tựa quay kiểu cột cố định còn đợc sử dụng ở các cần trục tháp (hình 7-7). ở đây cột cố định
là một khối chóp cụt. Trên đỉnh chóp cụt đợc lắp ổ bi đỡ
chặn làm nhiệm vụ
chặn toàn bộ trọng lợng của phần quay cùng tải trọng nâng,
đồng thời là ổ đỡ trên. ổ đỡ dới là các con

lăn hoặc các bánh xe chạy trên vành ray chống lật.
7.2.2. Vòng tựa quay kiểu ổ bi
168
Hình 7-6. Loại tựa 4 con lăn
Hình 7-7. Tựa quay
kiểu cột cố định và cơ
cấu quay ở cần trục
tháp: 1- Động cơ, 2-
Khớp + phanh, 3- Hộp
giảm tốc bánh vít trục
vít, 4- Cặp bánh răng
ngoài, 5- Bánh răng
cuối, 6- ổ đỡ trên, 7-
Các con lăn hoặc bánh
xe chống lật, 8- Vành
răng cố định
4
5
6
7
8
1 2 3
Vòng tựa quay kiểu ổ bi có cấu tạo nh hình 7-8; bao gồm hai dãy bi đợc liên kết kín do đó
điều kiện bôi trơn tốt và an toàn. Vòng tựa quay kiểu bi có thể là hai dãy bi cầu, hai dãy bi trụ
và có thể là bi trụ xếp chéo chữ thập. Các loại vòng tựa đợc tiêu chuẩn hoá và chế tạo hàng loạt
với
nhiều kích cỡ khác nhau, thông thờng có đờng kính ba bốn mét. Loại vòng tựa kiểu bi có nhiều
u điểm: Kết cấu có hình vành khuyên rỗng nên dễ lắp ráp và bố trí trên bệ đỡ, chiều cao nhỏ
nên gọn gàng, kết cấu nhìn chung đơn giản và có thể bố trí vành răng ăn khớp trong ( hỉnh 7-

8a) hoặc ăn khớp ngoài (hình 7-8b). Quỹ đạo chuyển động của loại ổ bi này đợc tạo bởi hai đ-
ờng nối từ điểm tiếp xúc của bi đỡ trên, và bi giữ dới qua tâm bi và gặp tâm đứng của ổ bi A, B.
Khoảng cách của hai điểm này đợc ký hiệu bằng h. Loại vòng tựa quay kiểu bi này có khả
năng truyền và chịu đợc lực P bất kỳ; lực này gồm có hai thành phần P
1
, P
2
vuông góc (hớng
tâm) và song
song với trục ổ
bi. Đồng thời
một mô men
lật M= P. L.
Tính chọn
ổ bi này chủ
yếu là kiểm tra
áp suất của bi
và đờng chạy
của vòng đỡ và
169
Hình 7-8. Hệ thống tựa quay kiểu ổ bi chặn phần quay đặt trong : 1- Bộ phận quay (tựa trên),
2- Bi đỡ trên, 3- Vành đỡ trên, 4- Dãy bi đỡ dới, 5- Vành răng quay, 6- Vành đỡ dới
Hình 7-9. Hệ thống tựa quay kiểu ổ bi chặn phần quay đặt ngoài

1
P
P
P
2
t

t

d
1
P
Phần quay

Phần quay
2
P
P
L
L
b)a)
h


D
tb
tb
D

P
P
P
2
1
L
Phần quay

t
d
P
P
2
P
1


t
Phần quay
a) b)
h


tb
D
tb
D
kiểm tra biến dạng cục bộ tại điểm tiếp xúc của bi và vành đỡ trong điều kiện làm việc và tải
trọng yêu cầu.
Khi tính toán sơ bộ để cần có kết quả nhanh thì chỉ kiểm tra áp lực không đổi. Các bớc tính
toán đợc thực hiện: trớc tiên là tính lực Q
max
tác dụng lên viên bi; lực này phụ thuộc vào độ lớn
P và phụ thuộc góc tiếp xúc và của hớng lực P tác dụng; phụ thuộc khoảng cách L của P
đến tâm quay của ổ bi và cuối cùng là khoảng cách h.
Khi tính toán theo lý thuyết, kết quả tìm đợc ngời ta đã xây dựng thành đồ thị với góc tiếp
xúc =45
0

. Đồ thị này đợc thể hiện trên hình 7-10 trong đó trục tung là hệ số k, trục hoành là
góc . Công thức tính Q
max
tác dụng lên một viên bi là:
Q
max
= k
z
P
, N; (7-12)
z - tổng số viên bi trong một dãy,
P - tổng ngoại lực tác dụng lên ổ bi'
k - hệ số phân bố không đều của lực tác
dụng, có thể tìm nó theo đồ thị trên hình 7-
10.
Góc có giá trị dơng khi lực P tác dụng
phía trong lòng ổ bi ( hình 7-8 ) và có giá trị
âm
khi lực P tác dụng bên ngoài vành ổ bi (hình
7-9 a,b).
Khoảng cách h đợc xác định:
h =D
tb
tg
t
(7-13)
D
tb
- đờng kính trung bình của ổ bi,
t - khoảng cách giữa các dãy ổ bi.

Dấu (+) cho ổ bi hình 7-8b và hình 7-
9b; dấu (-) cho ổ bi hình 7-8a và hình 7-9a.
Tính toán đơn giản nhất là tìm hệ số k
0
.
Hệ số này tỷ lệ thuận với áp suất không đổi
lớn nhất giữa viên bi và mặt lăn. Đối với bi
cầu lăn trên mặt phẳng thì:
k
0
=
2
max
d
Q
; (7-14)
d - đờng kính của viên bi, mm.
Tính toán này không kể đến ảnh hởng mặt cong của vành đỡ ổ bi trong mặt cắt hớng tâm.
Mặt cong của vành đỡ bi có kích thớc tơng đơng với đờng kính của bi. Theo kinh nghiệm thực
tế nếu độ cứng bề mặt của bi và mặt cong của vành đỡ bi là HRC = 60 ữ 65; nghĩa là độ cứng
của vật liệu nào mềm hơn của một trong hai bộ phận là viên bi hoặc vành đỡ theo Vickese
HV = 800, thì giá trị:
k
0
= 100 N/mm
2
cho ổ bi phần lớn chịu tải trọng tĩnh, ở đây ít khi quay, đờng lăn của bi
cứng và có biến dạng dẻo.
170
Hình 7-10. Đồ thị của hệ số phân bố lực không đều

k của ổ bi chặn cỡ lớn khi góc tiếp xúc

=45
0
3
-60 -30 0 +30 +60 +90

4
5
6
7
8
9
10
12
14
16
18
20
2
-90
2
1,5
1
0,8
0,6
0,4
0,3
0,2
k

L
h
=
k
0
= 60 N/mm
2
cho ổ bi chịu tải trọng tĩnh, ít khi quay và biến dạng dẻo.
k
0
= 35 N/mm
2
cho ổ bi có tải trọng động lớn và quay thờng xuyên.
k
0
= 25 N/mm
2
cho ổ bi có vòng quay lớn và yêu cầu tuổi thọ cao.
Khi sử dụng vật liệu có độ cứng nhỏ hơn giá trị trên thì tính hệ số: k'
0
= k
0
f
h
trong đó f
h
= f
1
800
HV

2







f - hệ số phụ thuộc loại ổ bi, ví dụ: bi cầu có f = 1,5.
Nếu f
h
> 1 khi HV < 800 thì chọn f
h
= 1.
7.2.3. Thí dụ tính toán cho vòng tựa quay kiểu ổ bi
Một ổ bi hai dãy hớng trục (hình 7-8b) dùng cho cần trục cảng có tải trọng nâng 3,2t,
chiều vơn của cần 20/6 m (hình 7-11) và sử dụng cơ cấu quay trên hình 7-13.
Kích thớc ổ bi D
tb
=2000mm, mỗi dãy bi có 120 viên, đờng kính viên bi d = 39,688mm;
khoảng các các dãy bi t = 80mm, góc tiếp xúc = 45
0
.
1- Lực hớng trục P
2
= 295000N:
Tổng tải trọng phần quay: P
2G
= 263000N
Tải trọng nâng: Q = 320 000N.

2. Thành phần lực hớng tâm P
1
= -35240 N:
Lực ly tâm: P
lt
=-3700N
Lực quán tính khi lật (thay đổi góc độ cần): P
qt
=-280N
Lực cản gió: P
gi
=-12310N;
Lực ăn khớp bánh răng cuối: P
br
= -18950N
Tổng lực cản hớng tâm: P
1
= -35240 N
3. Mô men lật trong mặt phẳng vơn cần:

M = -964160Nm
Mô men từ khối lợng từng phần của bộ phận quay: M
G
=-145950Nm;
Mô men từ tải trọng nâng: M
Q
=-

640000Nm
Mô men từ lực ly tâm: M

lt
= - 66800Nm;
Mô men từ lực ly tâm khi lật: M
lt.l
=- 23050Nm;
Mô men từ lực cản gió khi sức gió 400N/m
2
: M
gi
= -88350Nm;
Tổng mô men:

M = -964160Nm
171

4. Tổng lực cản tác dụng lên ổ bi:
2
1
2
QQ2GG2
2
2
2
1
P)nPnP(PPP ++=+=
,
thay giá trị vào đợc:
35760035240)6,1.3,1.320001,1.263000(P
22
=++=

N;
trong đó : n
G
- hệ số trọng lợng các bộ phận;
n
Q
- hệ số tải trọng nâng;
- hệ số động lực khi nâng.
Góc đợc tính từ công thức:
172
Hình 7-11. Thông số cần trục cảng 3,2Tvới tầm vơn 20/6m: 1- Chân cổng, 2- Hệ thống tựa quay,
3- Tháp quay, 4- Cần, 5- Cơ cấu nâng hàng, 6- Cơ cấu quay, 7-Cơ cấu thay đổi tầm vơn bằng
thanh răng bánh răng, 8- Đối trọng.
600
7
3
8
2210
4
20000
6200
8050
2600
900
8750
6
2
1
5
36840

6800
25000
tg(90
0
-) =
09903,0
355860
35240
P
P
2
1
==
=+84
0
21'20''
-Tổng mô men lật tác dụng lên ổ bi:

gil.ltltQQGGL
MMM.n.Mn.MM ++++=
= -145950.1,1 - 640000.1,3.1,6 - 66800 - 23050 - 88350= -1669954Nm
L =
m66989,4
357600
1669954
P
M
L
=

=
.
h = D
tb
tg + t = 2.1 + 0,08 = 2,08m
245,2
08,2
66989,4
h
L
==
.
Từ góc = +84
0
20'20'' cho hệ số k =15 (đồ thị trên hình 7-10).
- Tải trọng lớn nhất lên một viên bi:
Q
max
= k
.N,45260
120
362080
.15
z
P
==
ứng suất riêng:
k
0
=

2
22
max
mm/N8,28
688,39
45260
d
Q
==
. ứng suất riêng cho phép của loại ổ bi này là 35
N/mm
2
, nh vậy ổ bi chọn đạt yêu cầu nếu độ cứng của rãnh vành đỡ bi là HRC = 60 ữ 65 hay
HV = 800.
7.2.3. Vòng tựa quay kiểu bánh xe lăn
Đối với vòng tựa quay kiểu bánh xe lăn bao giờ cũng có một trụ giữa để định tâm cho
phần bệ quay và bệ cố định. Phần cố định phía dới có gắn một ray tròn là đờng lăn cho bánh
xe đợc thể hiện trên hình 7-12 hoặc hình 7-13. Cũng bằng cách này ngời ta có thể dùng nhiều
con lăn; nh vậy số điểm tiếp xúc tăng lên, giảm áp suất tiếp xúc và giảm đợc đờng kính con lăn,
chiều cao của máy thấp hơn. Có thể dùng bánh xe hoặc con lăn kiểu hình côn, hình trụ hay hình
cầu (hình 7-13). Kiểu hình côn giảm đợc sự chất tải ngang lên ngỗng trục trung tâm. Loại bánh
xe có thể là từng bánh hoặc là liên kết thành từng cặp. Thờng thì các loại tựa quay loại này
không có khả năng chống lật; do vậy trọng tâm của toàn máy khi có tải (khi làm việc) hoặc
không có tải ở mọi vị trí của cần đều phải nằm phía trong vành ray (giới hạn bởi các bánh xe
hoặc con lăn). Ngỗng trục trung tâm khi làm việc chỉ chịu lực ngang. Trong trờng hợp đặc biệt
có thể bố trí thêm con lăn tỳ để chống lật. Điều này chỉ dùng trong trờng hợp lắp dựng hoặc
máy có sự cố (hình 7-13a).
Để bảo đảm cho cần trục ổn định, phải xác định đờng kính ray D. Đờng kính vòng ray đợc
xác định theo hai trờng hợp:
1. Cần trục ổn định trong mọi trờng hợp tải trọng và ở mọi vị trí khác nhau của cần.

Trọng tâm ở trong vòng ray. Sự ổn định này đợc tính cho trờng hợp quá tải 1,5 lần hay 150%
tải trọng nâng. Xét cho điều kiện mô men bên phải và bên trái điểm lật I-I cân bằng nhau (hình
7-12a):
173
1,5Q(L- a) = G (g+a) (7-15)
trong đó: G - trọng lợng phần quay cùng với đối trọng.
2. áp lực bánh trớc có tải tơng đơng áp lực bánh sau khi không mang tải Q
- áp lực bánh trớc khi có tải (lấy mô men với điểm lật II-II):
2K
I
= [Q(R + a) + G(a - g)]
a2
1
(7-16)
- áp lực bánh sau khi không tải (lấy mô men với điểm lật I-I):
2K
II
= [G(a + g)]
a2
1
. (7-17)
Đặt 2K
I
= 2K
II
và đợc 2Gg = Q(L + a), thay các giá trị này vào phơng trình (7-15) :

GQ2
QL
a

+
=
(7-18)
Nếu góc tạo bởi đờng trục giữa hai bánh xe qua tâm ngỗng trục quay là 2 (hình 7-12) thì:
GQ2
QL
cos
2
D
a
+
==
(7-19)
Từ đó đờng kính của ray tròn:
174
Hình 7-12. Vòng tựa quay kiểu bánh xe lăn: 1- Đờng ray tròn ,2- Vành răng, 3- Trục cùng
bánh xe cuối để quay cần trục
1
Q
3
80
II
I
L
Q
min
1
G
g
g

L
2
b
II
II
K
II
I
I
K
I
4800
a
a
2

b
K
D
K
)GQ2(cos
QL2
D
+
=
(7-20)
Khi thay đổi chiều dài vơn của cần, trọng tâm của phần quay sẽ thay đổi từ g đến g
1
vậy
công thức 7-17 có thể viết lại:

2K
II
= [G (a + g
1
) ]
a2
1
. (7-21)
Nh vậy phơng trình (7-15), (7-16) giữ nguyên không thay đổi. Từ đó phơng trình 7-18 có
thể viết lại:

G2Q5
Gg2QL
a
1
+
+
=
(7-22)
Đờng kính ray tròn là:
)G2Q5(cos
)Gg2QL(2
D
1
+
+
=
(7-23)
Tính đờng kính ray tròn theo công thức 7-23 sẽ lớn hơn theo công thức (7-20)
.

hay khoảng
cách g
1
có giá trị lớn hơn g.



7.3. Cấu tạo chung của cơ cấu quay
175
Hình 7-13. Sơ đồ vòng tựa quay kiểu bánh xe hoặc con lăn: a, b- Kiểu hình côn, c- Kiểu hình trụ,
d- Kiểu hình cầu
c)
a)
b)
d)
Cơ cấu quay là bộ phận làm chuyển động phần bệ quay của máy trục; do đó thờng lắp trên
bệ quay động này. Cấu tạo chung của cơ cấu quay có động cơ và hộp giảm tốc đặt đứng thể
hiện trên hình 7-14, hoặc động cơ và hộp giảm tốc đặt nằm theo hình 7-7 và hình 7-15. Dù đặt
đứng hay nằm
thì bánh răng
cuối của cơ cấu
( lắp trên trục
ra của hộp
giảm tốc) cũng
ăn khớp với
vành răng lớn,
làm điểm tựa
cho bánh răng
cuối, đợc lắp cố
định trên bệ

đứng yên (hình
7-9). Trong một
số trờng hợp,
vành răng lớn
đợc gắn trên bệ
quay và quay
cùng với bộ
phận động; lúc
đó cơ cấu quay
đợc gắn trên bệ
cố định (hình
7-8).
Kết cấu
của bộ truyền
động có thể là
bánh răng
thẳng (hình 7-
14) hoặc bánh
vít trục vít
(hình 7-15).
Kết cấu chung
thờng dùng
một hộp giảm
tốc kín kết hợp các cặp bánh răng ăn khớp ngoài ở cấp chậm. Ngoài ra có thể dùng hộp giảm
tốc bánh răng côn kết hợp bánh răng thẳng hoặc bánh vít trục vít. Bánh vít trục vít có tỷ số
truyền lớn và kích thớc nhỏ gọn, có khả năng tự hãm tốt. Tuy nhiên loại truyền động này có
hiệu suất thấp. Việc lựa chọn hình thức kết cấu bộ truyền động phụ thuộc vào không gian lắp
đặt cơ cấu và điều kiện công nghệ chế tạo.v v.
176
Hình 7-14. Cơ cấu quay kiểu bánh răng thẳng với động cơ đặt đứng: 1- động cơ

điện, 2- Phanh và khớp nối, 3- Bình phanh điện thuỷ lực, 4- Phanh tay, 5- Hộp
giảm tốc hai cấp, 6- Hệ thống bơm dầu bôi trơn, 7- ổ bi hai dãy hớng trục,
8- Bộ phận bơm dầu ổ trục, 9- Bánh răng cuối.
~1570
465
405
1
3
i
2
5
8
z=130
7
4
986
9
m = 16

2000

125
I-I
6
i
Trong một số loại
cần trục hiện đại, ngời
ta sử dụng truyền động
hành tinh. Ưu điểm
của loại này là có tỷ số

truyền lớn, có thể điều
chỉnh đợc tốc độ, kích
thớc nhỏ gọn và có
hiệu suất cao. Bộ
truyền hành tinh đòi
hỏi chế tạo chính xác,
giá thành cao. Thông
thờng bánh răng cuối
và vành răng cố định
có biên dạng thân khai
(hình 7-8, 7-9); nhng
cũng có loại cần trục
xây dựng sử dụng
bánh răng chốt để đơn
giản trong chế tạo và
hạ giá thành nh các
loại cần trục tháp
MB80, MB88 của Tiệp
Khắc cũ. Trên hình 7-
15 là một thí dụ về
dạng bánh răng chốt
này. Loại này thờng sử
dụng bộ phận tựa quay
kiểu hình chóp cụt đợc
thể hiện trên hình 7-7.
Các răng đợc thay
bằng các chốt trụ lắp
trên các lỗ tròn đợc
khoan trên thép hình
uốn theo một kích th-

ớc đờng kính nh đờng
chia của răng thân khai.
7.4. Lực cản và công suất của cơ cấu quay
7.4.1. Lực cản và công suất của cơ cấu khi cần trục quay đều
Khi tốc độ quay đạt giá trị n
q
(vg/ph) cho trớc thì mô men quay của động cơ truyền đến chỉ
còn để khắc phục mô men cản ma sát và mô men cản gió và có thể có mô men cản do độ
dốc của nền hoặc đờng ray. Mô men cản ma sát phụ thuộc vào kết cấu và kích thớc cần trục.
Phần tiếp theo trình bày loại cần trục có bàn tựa quay (hình 7-1). Lực cản của cần trục cột đã
trình bày ở phần ( 7.2.1).
Cần trục có bàn tựa quay:
Khi cơ cấu quay làm việc, động cơ phải sản ra cơ năng, mô men thắng đợc toàn bộ mô men
cản tĩnh đối với trục quay. Toàn bộ mô men cản quay này bao gồm:
M
q
= M
T


M



M
gi
; (7-24)
177
Hình 7-15. Cơ cấu quay bánh vít trục vít kết hợp bánh răng thẳng có
động cơ đặt nằm: 1- Động cơ + cơ cấu phanh, 2- Hộp giảm tốc bánh vít

trục vít, 3- Cặp bánh răng thẳng, 4- Bánh lệch tâm điều chỉnh ăn khớp
bánh răng cuối và vành răng, 5- Bánh răng cuối (ăn khớp với vành
răng chốt).
1
2
4
5
3
trong đó:
M
T
- mô men cản tĩnh do ma sát của hệ thống tựa quay gây nên, Nm;
M



- mô men cản do độ nghiêng của nền, Nm;
M
gi
- mô men cản do gió, Nm;
(+) - khi chiều của lực cản ngợc chiều quay;
(-) - khi chiều của lực cản cùng chiều quay.
1. Mô men cản tĩnh:
Giả sử ta có bán kính của bánh xe R, với góc trung tâm , bán kính ngỗng trục r, di chuyển
trên vành ray có bán kính R
1
, lực tiếp tuyến với bánh xe và ray T có thể xác định :

)rfe(
R

GQ
T +
+
=
à , N; (7-25)
trong đó:
e - hệ số ma sát lăn (bảng 6-1) mm;
r - bán kính ngỗng trục, mm;
f - hệ số ma sát trợt;
à - hệ số kể đến ma sát cạnh bánh xe với đờng ray;
Q, G - tải trọng nâng và trọng lợng máy trục, N;
R- bán kính bánh xe, mm;
Mô men của bệ quay của máy trục:
M
T
= TR
1
Với giả thiết rằng ngỗng trục chính của máy trục không có một lực ngang nào khác tác
dụng và trọng tâm của phần bệ quay (có tải trọng hoặc không có tải trọng Q) luôn ở trong lòng
vành ray bán kính R
1
. Khi trọng tâm của phần bệ quay nằm ngoài đờng kính này thì mô men
lật do phần quay gây ra sẽ có lực tác dụng lên ngỗng trục là :

2
cosR
M
F
1
cl

=
, N. (7-26)
Trong trờng hợp này, mô men cản đối với trục quay cần trục :
M
c
= (Q + G + F)
R
R
1
(e + fr)à + Ff
1
r
1
, Nm (7-27)
R
1
- bán kính vành ray di chuyển, m;
f
1
- hệ số ma sát trong ổ bi chính của ngỗng trục;
r
1
- bán kính của ngỗng trục, m.
Các mô men cản của bàn quay có liên quan tới lực ăn khớp ở bánh răng cuối và vành
răng cố định trên bệ đỡ. Nếu ta gọi M
Q
là mô men cần thiết để thắng mô men cản và làm quay
bệ quay thì lực ở bánh răng cuối và vành răng sẽ là:
F

r
=
BR
Q
R
M
, N. (7-28)
178
Mô men cản xuất hiện trên ngỗng trục do lực ở bánh răng gây ra:
M
ng
= F
r
r
2
f
r
, Nm;
trong đó: F
r
- lực ở bánh răng khi tiếp xúc ăn khớp, N;
r
2
- bán kính vòng chia bánh răng, m;
f
r
- hệ số ma sát giữa hai bánh răng.
Thông thờng lực này rất nhỏ và thờng bỏ qua.
Trong trờng hợp phần bệ quay đợc đặt trên các con lăn có bán kính R, các con lăn này lắp
trên vành khuyên có bán kính R

1
. Lực cản xuất hiện trong trờng hợp này:

e
R
GQ
'T
+
=
à , N. (7-29)
Mô men của lực này đối với trục quay:
M
cl
= TR
1
, Nm.
Tơng tự có thể cần tính thêm mô men của lực ăn khớp bánh răng và vành răng.
2. Mô men cản do độ dốc của ray hay độ nghiêng của nền.
Trên hình 7-16 là sơ đồ tính lực cản quay do gió và độ dốc nền. Hình 7-16a mô tả máy
đang cẩu hàng và đứng trên nền có độ dốc và gió thổi ở hớng bất lợi cho cơ cấu quay làm
việc. Hình 7-16b là quỹ đạo chuyển động của trọng tâm máy . Tại thời điểm bất kỳ cách gốc
toạ độ một quãng x; tung độ của tâm máy y trên đờng cong đợc tính theo công thức:
= sin)cos1(Ry
0

Hay khi thay

bằng
0
r

x
thì:
179

2
x


3/2
P
P'
x

y
0
R(1-cos
)
q
1
q F
1
P
R .cos

0
R
0
0
q F
1

L
L

sin


'
P"
y
G

0
00
R
x
cossinRsinRy =
;
Đạo hàm giá trị này xác định đợc tg
'
là góc nghiêng của đờng cong:

'tgsinsin
dx
dy
==
.
Suy ra thành phần:

)sin(sinarctgsinP'P =

.
Vì góc nhỏ nên giá trị sin

tg, Vậy:

= sinsinP'P
Mômen cản quay của cần cẩu do độ nghiêng của nền và phụ thuộc góc quay :

+=

sinsin]LQRG[M
c00
.
ở đây: R
0
, L - khoảng cách từ trục quay đến trọng tâm của phần quay và vật nâng.
Giá trị lớn của nó đạt đợc khi
=

=
2
3
;
2
; có nghĩa là
1sin =
:

+=

sin]LQRG[M
c00max
;
Q
c
- tải trọng nâng cùng bộ phận mang vật, N;
L - tầm với của cần đến trục quay, m;
G
0
- tổng trọng lợng bệ quay kể cả đối trọng và cần, N;
R
0
- khoảng cách từ trọng tâm bệ quay đến trục quay của cần trục, m;

- góc nghiêng của nền cho phép cần trục làm việc theo thiết kế;


- góc quay của cần trục.
3. Mô men cản quay do gió
Khi làm việc ngoài trời cần xác định thêm mô men cản do gió. Mômen cản do gió gây ra
phụ thuộc vào hình dáng, diện tích bề mặt chắn gió của phần quay cẩu và vật nâng. Giá trị của
nó thay đổi vì khi phần quay làm việc, hình chiếu của bề mặt hớng gió lên mặt chắn gió với h-
ớng thổi của gió thay đổi và cánh tay đòn tâm bề mặt hớng gió so với trục quay cũng thay đổi.
Từ hình 7-16a ta có thể viết:
)sinLFsinLF(qkM
2
ii01wgi

+=
Giá trị lớn nhất mà momen đạt đợc khi

2

=

)LFLF(qkM
ii01wmax.gi

+=
(7-31)
trong đó: q
1
- cờng độ gió (N/m
2
); Tra theo bảng ở chơng 1;
180
Hình 7-16. a- Máy làm việc trên mặt nghiêng và chịu gió, b- Quỹ đạo chuyển động của trọng tâm
phần quay khi máy làm việc.
F
o
- diện tích chịu gió của vật nâng, m
2
;
L - chiều vơn từ tải nâng đến tâm quay, m;
k
w
- hệ số tính đến hình dạng của bộ phận chịu gió;
L
i
- khoảng cách từ trọng tâm của các bộ phận máy chịu gió đến trục quay, m;
F

i
- diện tích chịu gió của các phần, m
2
.
Công suất cần thiết để thắng lực cản tĩnh khi đạt tốc độ quay cần trục n
q
đều:

,
9550
nM
N
c
qq
t

=
kw. (7-32)
7.4.2. Lực cản và công suất của động cơ khi mở máy
Khi xác định công suất động cơ cho cơ cấu nâng không những cần xác định lực cản ma
sát, cản do gió mà cần xác định mô men quán tính của bộ phận quay khi khởi động ( tính cho
trờng hợp quy tất cả về trục động cơ):
M
kđ
= M
t
+ M
qt1
+ M
qt2

(7-33)
Mô men cản tĩnh đợc xác định theo công thức:
M
t
=
c
q
i
M

(7-34)
Giả thiết rằng trong thời gian khởi động gia tốc không thay đổi và mô men quán tính đợc
tính theo công thức:
M
qt
= J
m
t

, Nm; (7-35)
Mô men quán tính của vật nâng và các bộ phận trên phần quay đối với trục quay của cần
trục:
J=
2
i
i
2
g
G
L

g
Q
+
=
4
)GD(
q
2
;
G
i
- trọng lợng các bộ phận trên phần quay của cần trục, N;

I
- bán kính quán tính của các bộ phận đó đến trục quay, m;
L - chiều dài cần, m.
Từ đó xác định đợc mô men động do quán tính khối lợng của bệ quay kể cả vật nâng:

cm
2
11
2
1qt
ti375
n)GD(
M

=
, Nm; (7-36)
Mô men động do quán tính khối lợng của các tiết máy quay trong cơ cấu:

m
11
2
ii
2qt
t375
n)DG(
M


=
, Nm; (7-37)
i - tỷ số truyền chung của bộ truyền cơ cấu quay( từ động cơ đến trục quay)

c
- hiệu suất của cả cơ cấu;
n
1
- tốc độ quay của trục 1 (trục động cơ) vg/ph;
181
Thay vào công thức xác định mô men cản khi mở máy:
M
kđ
=
c
q
i
M

+
cm
2
11
2
ti375
n)GD(

m
11
2
ii
t375
n)DG(


+
, Nm. (7-38)
Mô men cản này không đợc lớn hơn mô men mở máy của động cơ phát ra:
M
kđ
M
m
= M
dn
(7-39)
Công suất danh nghĩa của động cơ:
N
dn
=

c
dcdn
974
nM

, KW; (7-40)
M
dn
- mô men danh nghĩa của động cơ;
= 2 ữ 3 - hệ số quá tải của động cơ.
Công suất của động cơ của cơ cấu quay tính toán theo mô men mở máy sẽ lớn hơn nhiều
so với công suất động cơ khi tốc độ quay đều. Trong cơ cấu quay, lực cản lớn nhất chính là các
lực quán tính, các lực này tác động chỉ ở giai đoạn khởi động, có nghĩa là trong thời gian rất
ngắn. Do vậy khi lựa chọn công suất cho cơ cấu quay từ công suất tĩnh theo công thức (7-32)
cần phải lấy giá trị lớn hơn 2 đến 4 lần, đồng thời cần chú ý tới giá trị quá tải của động cơ trong
thời gian ngắn.
Thời gian khởi động:
t
kđ
=
)MM(375
n)DG(
tkd
11
2
ii



+

ctkd
2
11
2
)MM(i375
n)GD(

, s. (7-41)
7.4.3. Xác định mô men phanh
Để dừng quay máy trục cần có mô men phanh M
ph
kết hợp mô men tĩnh để thắng lại mô
men quán tính và có thể có gió:
M
ph
+ M
t
=

+ M
qt1
+ M
qt2
M
ph
= - M
t
+ M
qt 1
+ M

qt2
(7-42)
Nếu phanh đặt ở trục thứ nhất thì:
M
ph
=-
i
M
c
q

+
ph
2
c11
2
ti375
n)GD(
ph
11
2
ii
t375
n)DG(


+
, Nm. (7-43)
Thời gian phanh:
t

ph
=
)'MM(375
n)DG(
tph
11
2
ii
+


+
)'MM(i375
n)GD(
tph
2
c11
2
+

, s. (7-44)
trong đó:
c
'
q
'
t
i
M
M

=
7-4-4. Bộ truyền
Để bảo đảm an toàn cho các bộ phận cơ cấu quay và độ ổn định của cần trục khi quay, trong
hệ thống có lắp ly hợp an toàn. Các ly hợp này đợc lắp trong hộp giảm tốc, thờng sử dụng theo
nguyên lý ma sát; khi mô men vợt quá mô men cho phép trên trục thì cơ cấu sẽ trợt và các bộ
phận sau khớp đứng yên vì thế không gây ra hỏng hóc thiết bị. Để chống dao động của máy khi
182
mở máy cũng nh khi phanh, nhiều cần trục có trang bị cơ cấu tắt chấn nhanh. Có thể có các ly
hợp ma sát kiểu: Đĩa (hình 7-17), ly hợp nón kép và Ly hợp nón đơn.
Cơ cấu quay đợc thiết kế theo sơ đồ trên hình 7-14 và hình 7-15. Phanh luôn đợc đặt ở trục
thứ nhất, giữa trục phanh và trục quay của cần trục có khớp an toàn truyền mô men tới hạn.
Đối với hộp giảm tốc bánh vít trục vít, để đề phòng quá tải, tại trục bánh vít có đặt khớp
ma sát dạng đĩa đợc thể hiện trên hình 7-17.
-Nếu khớp là mặt côn với góc đỉnh hình côn là

thì lực ép dọc trục của lò xo cần tạo ra lực ép
trên mặt khớp ma sát:
fR2
2
sinM
P
tb
gh
lx

=
(7-45)
Xác định chiều rộng mặt nón theo
áp lực cho phép của mặt ma sát [p] :

B =
2
sin]p[R2
P
tb


(7-46)
-Nếu khớp dạng đĩa ma sát trên hình 7-17
thì:

fZR
M
P
tb
gh
lx
=
(7-47)
trong đó:
R
tb
=
2
tr
2
n
3
tr
3

n
RR
RR
3
2


- bán kính trung bình
của mặt ma sát;
R
n
- đờng kính ngoài của mặt ma sát;
R
tr
- đờng kính trong của mặt ma sát;
f = 0,05 ữ 0,08 - hệ số ma sát trợt giữa
hai mặt ma sát đợc bôi trơn tốt;
M
gh
- mô men giới hạn của khớp an toàn;
Z - các đôi mặt ma sát;


- góc côn;
[p] = 0,8 ữ 1,2 N/mm
2
- áp suất cho phép của mặt ma sát.
Thời gian mở máy và phanh của cần trục
Tầm vơn xa nhất từ trục quay cần trục, m 5 7,5 10 15 20 25 30
Thời gian mở máy hoặc phanh, s

+ ngắn nhất, t
min
(không có gió và độ dốc)
+ dài nhất, t
max
(với gió 250N/m
2
và góc nghiêng 3
0
)
1
4
1,5
6
2,5
8
4
10
6
15
8
25
10
30
183
Hình 7-17. Khớp an toàn trong hộp giảm tốc
bánh vít trục vít cho cơ cấu quay: 1- Trục vít, 2-
Bánh vít, 3- Khớp dạng đĩa ma sát, 4- Trục bánh
vít, 5- Lò xo, 6- Vỏ hộp
5

6
3 2
1
4
Lò xo đợc tính toán theo lực ép giới hạn:
P
gh
= (1,3 ữ 1,5) P
lx
Đây sẽ là lực ép tối đa có thể dùng để điều chỉnh khớp an toàn.
7.4.5. Thí dụ tính toán
Xác định công suất động cơ cho cơ cấu quay cần trục cảng có tải trọng nâng Q =3,2T, tầm
vơn của cần L= 20/6 (hình 7-11). Cơ cấu quay trên hình 7-14. Trọng lợng của phần quay là
G
bq
=263.000N, trọng lợng của cần G
c
= 19500N, trọng lợng bộ phận mang tải Q
m
=1000N, Khối
lợng hệ ròng rọc trên đỉnh cần G
rr
=1500N, tốc độ quay của cần trục là 2vg/ph, bộ phận tựa quay
dùng bi hớng trục hai dãy hình 7-8b với đờng kính trung bình D
tb
=2000mm, tỷ số truyền chung
của cơ cấu quay là i = 486, tổng hiệu suất
9,0
c
=

, thời gian mở máy t
kđ
= 6s.
1. Công suất khi quay đều:
-Trong thí dụ trớc (phần ổ bi tựa quay) đã xác định lực hớng trục P
2
=295000N, do hàng bi
trên chịu với góc tiếp xúc
0
45=
Tổng phản lực sẽ là 2P
2
cos

.
-Lực hớng tâm P
1
= 35240N, lực này tác dụng lên cả hai dãy bi và chỉ một nửa phía ổ bi
chịu tải. Cũng giả thiết tơng tự tổng phản lực 2P
1
cos

.
-Mô men lật trong mặt phẳng vơn cần. Tổng mô men: M = 964160Nm. Mô men này tác
dụng lên phần trên phía trớc và phần dới phía sau của dãy bi. Ta có thể thấy rằng ngẫu lực Na
trong góc tiếp xúc
0
45=
. Trong đó cánh tay đòn a = (D
tb

+ t)cos

.
Vậy rút ra lực N:
652000
71,0).08,02(
964160
cos)tD(
M
N
tb

+
=
+
=
N
Mô men ma sát của ổ bi khi quay:
M
ms
=f2(P
2
cos + P
1
cos + N)
2
D
tb
, Nm;
trong đó:

f = 0,0065 - hệ số ma sát lăn của ổ bi hớng trục.
Thay vào ta đợc:
M
ms
= 0,0065.2.(295000.0,71 + 35240.0,71 + 652000).1=11500 Nm;
Mô men trên trục động cơ:
M =
Nm3,26
9,0.486
11500
i
M
c
ms
=

.
Công suất động cơ:
N =
58,2
974
n.M

KW.
2. Công suất khi khởi động:
Mô men khởi động ( mô men mở máy) khi không kể tới gió:
184
M
kđ
=

+

t
c
M(
i
1
M
đ1
+ M
đ1
) + M
qt
trong đó :
M
đ1
= J
1
kd
t

- mô men đối với trục quay của cần trục của tải trong nâng và thiết bị mang tải;
M
đ2
= J
2
kd
t

- mô men đối với trục quay của khối lợng cần trục;

M
qt
- mô men đối với trục động cơ của các bộ phận quay.
Khi tính toán sơ bộ thờng bỏ qua mô men quán tính của các khối lợng gần với trục quay
của cần trục. Các đại lợng cha tính đến, tính hết thì đợc đa vào hệ số và công thức tính mô
men mở máy đợc viết lại:
M
kđ
=
+

t
c
M[
i
1
( M
đ1
+ M
đ2
)]
Hay là:
M
kđ
=
+

t
c
M[

i
1

kd
t

(J
1
+ J
2
)]
Trong đó:
21,0
30
2
30
n
=

=

=
J
1
- mômen quán tính của vật nâng cùng bộ phận mang tải:
222
32
1
Nms140600020.
81,9

1500100032000
r.
g
GGQ
J =
++
=
++
=
J
2
- Mô men quán tính của cần; coi cần có tiết diện đều:

222
1
1
2
Nms26500020.
81,9
19500
.
3
1
r.
g
G
.
3
1
J ===

=1,3 - hệ số ảnh hởng của các khối lợng không tính. Khi thời gian mở máy là t
kđ
= 6s thì:
M
kđ
=
+11500[
9,0.486
1
1,3
6
21,0
(1406000 + 265000)] = 200 Nm.
Mô men cản khi khởi động này không đợc lớn hơn mô men mở máy của động cơ phát ra
khi bắt đầu mở máy hay có thể viết:
M
kđ
dnm
MM =
Trong đó
2=
khi chọn
%60=
; từ đó mô men danh nghĩa là:
M
dn
=
Nm100
2
200M

kd
==

185
Công suất danh nghĩa:
N
dn
=
8,9
9740
955.100
9740
nM
dn
=
KW
Từ đó chọn động cơ có N
đc
=12,5KW( vì cha tính lực cản gió), n
đc
=955vg/ph,
%60
=
.
3. Kiểm tra động cơ theo mô men tơng đơng
Giả thiết rằng trong một chu kỳ làm việc cần trục nâng đủ tải và phải quay 90
0
đồng thời
quay trở lại 90
0

không tải. Với tốc độ quay n = 2 vg/ph vậy góc

của cần trục quay sau 1s:
0
12
60
360.2
==
Thời gian khởi động (t
kđ
= 6s) mang đầy tải và thời gian phanh dừng 6s mang đầy tải thì
quãng đờng cần trục đi đợc:
0
dkd1
725,0.12.125,0)tt( ==+=
Vậy quãng đờng đi đợc trong thời gian chuyển động đều là:
000
1
0
2
187290)90( ===
Thời gian chuyển động đều:
s5,1
12
18
t
0
0
2
==

=
Trong thời gian quay lại không tải, ta giả thiết tải trọng tác dụng lên động cơ giống nh khi
mang đầy tải (M
kđ
= 200Nm, M=26,3Nm). Từ đó thời gian khởi động sẽ là:
qt
'
kd
M
'.J
t

=
M
qt
=
Nm76030)2650001406000(
6
21,0
.3,1)JJ(
t
.
21
kd
=+=+


J'=

2
2
Q21
Nms867508
81,9
20.32000
)2650001406000.(3,1J)JJ.( =+=+
Thay vào ta đợc:
s4,2396,2
76030
21,0.867508
t
'
kd
==
Quãng đờng khởi động không mang tải: 2,4.12.0,5 = 14,4
0
Quãng đờng phanh dừng không mang tải: 2,4.12.0,5 = 14,4
0
Quãng đờng quay đều không mang tải: 90
0
- 28,8
0
= 61,2
0
Thời gian chuyển động quay đều:
s1,5
12
2,61
t

0
0
'
==
Mô men tơng đơng của động cơ trong thời gian chuyển động:
186
phkd
ph
2
ph
2
kd
2
kd
td
ttt
tMtMtM
M
++
++
=
Bởi vì cơ cấu tự hãm nên mô men phanh bằng không. Vậy mô men tơng đơng cho
một chu kỳ làm việc:
d
''
kddkd
'2'
kd
2
kd

2
kd
2
kd
td
tttttt
tMtMtMtM
M
+++++
+++
=
Nm6,120
4,21,54,265,16
1,5.3,264,2.2005,1.3,266.200
M
2222
td
=
+++++
+++
=
Mô men trên trục động cơ đã chọn:

Nm5,127
955
75,12
.974
n
N
974M

dn
===
Vậy M
tđ
= 120,6 < M
dn
= 127,5; Công suất động cơ chọn đạt yêu cầu.

4. Kiểm tra động cơ khi khởi động có lực cản gió (chọn 250N/m
2
)
Mô men cản gió M
gi
= 42000Nm. Thời gian khởi động cũng phải chọn dài hơn đối vơi khi
mở máy không có gió; ở đây chọn
s10t
"
kd
=
. Vậy mô men quán tính cần thiết khi khởi động:
M
'
qt
=
Nm45670)2650001408000(
10
21,0
.3,1)JJ(
t
21

"
kd
=+=+


Tổng mô men mở máy đối với trục quay của cần trục:
M
c
kd
= M
t
+ M
'
qt
+ M
gi
=11500 + 45670 + 42000 = 99170 Nm.
Mô men trên trục động cơ khi khởi động có tính lực cản gió:

Nm227
9,0.486
99170
i
M
M
c
c
kd
gi
kd

==

=
Mô men mở máy trung bình của động cơ với công suất 12,5KW, n
đc
=955vg/ph,
%60=
là:
M
mm
=
Nm257
955
5,12
.974.2
n
N
974M
dn
===
Vì M
mm
= 257 >
Nm227M
gi
kd
=
nên động cơ chọn đạt yêu cầu.
7-5. Tải trọng động trong cơ cấu quay của bệ quay
187

Khi khảo sát cần trục trong quá trình quay có mang vật Q treo trên cáp dài H và bị dao
động trong mặt phẳng đứng vuông góc
với mặt nền (hình 7-18). Trọng lợng của
phần quay cẩu bao gồm: trọng lợng toàn
bộ kết cấu của phần quay, trọng lợng vật
nâng và trọng lợng của những bộ phận
quay của cơ cấu quay. Trọng lợng những
phần này đợc đa về trục 1 của động cơ.
Liên kết giữa bệ quay với cơ cấu quay là
khâu đàn hồi khớp (hình 7-18). Khi
phân tích hệ thống này có tính đến ảnh
hởng dao động của vật nâng trong mặt
phẳng đứng. Quan sát quay của vật treo
trên cần có chiều vơn L, chiều cao treo
vật H. Nếu gia tốc góc khi quay của
phần quay coi là không đổi thì sau một
khoảng thời gian t kể từ khi bắt đầu
chuyển động của cáp nâng vật lệch đi
trong mặt phẳng đứng một góc .
Trọng lợng vật nâng: Q

= m
Q
g tác
dụng một lực quán tính P
qt
= m
Q
L khi
quay. Có thể viết phơng trình vi phân

chuyển động quay của vật nâng quanh
trục đi qua điểm treo trong mặt phẳng
chiếu so với cần.

1
2
2
M
dt
d
J =

(7-48)
ở đây J = m
Q
H
2
- momen quán tính vật nâng so với trục này.

)cosLsing(Hm
cosHPsinQHM
Q
qt1
=
=+=
là tổng momen lực tơng ứng với trục quay.
Đa giá trị M
1
và J vào phơng trình chuyển động ta nhận đợc:

)singcosL(Hm
dt
d
Hm
Q
2
2
2
Q
=

(7-49)
Sự sai lệch coi nh không đáng kể và nh vậy
1cos =
;
=sin
(Khi sin =15
0
; sự
sai lệch nhỏ hơn 0,35%) ta có:
H
L
H
g
dt
d
2
2

=+

hay
q
dt
d
2
2
2
=+

Nghiệm của phơng trình vi phân trên sẽ là:
188
Hình 7-18. Sơ đồ động lực học cơ cấu quay
P
qt

Q.tg
H
Q
Q=m .g

J
cq
cq

J
G
G
L