Bài giảng máy nâng chuyển - Chương 2 potx

Bé m«n c¬ khÝ luyÖn kim c¸n thÐp–
1
CHƯƠNG 2- NHỮNG LÝ THUYẾT CƠ BẢN VỀ CƠ CẤU NÂNG
§ 1. Sơ đồ cơ cấu nâng
1.1. Sơ đồ cơ cấu nâng loại I
+ Mô men phụ tải do vật
nâng gây ra trên trục tang là:
2
D
Q.
2
D
.SM
00
0v
==
Trong đó:
S
0
- là lực căng dây cuốn lên tang, (N);
Q- trọng lượng vật nâng, (N);
D
0
- đường kính tang, (mm).
- Cấu tạo: Hình (2-1)
Hình (2-1)
Bé m«n c¬ khÝ luyÖn kim c¸n thÐp–
2
§ 1. Sơ đồ cơ cấu nâng
+ Mô men lực phát động tác dụng lên trục tang là:
M

p
= P.R (N.m).
Trong đó:
P- Là lực phát động (hay lực dẫn động), (N);
R- Cánh tay đòn của lực P, (mm).
Hình (2-1)
- Phương trình chuyển động của cơ cấu (đối với trục tang) là:

M
v
= M
p
(2-1)
2
D
.QM
0
V
=
0
D
Q
2P.R
=
P.RM
P
=
Bé m«n c¬ khÝ luyÖn kim c¸n thÐp–
3
§ 1- SƠ ĐỒ CƠ CẤU NÂNG

1.2. Sơ đồ cơ cấu nâng loại II
- Cấu tạo: Hình (2-2)
- Phương trình chuyển động của
cơ cấu (đối với trục tang) là:
M
v
= M
p
0
D
Q
0
2P.R.i
=

(2-2)
2
D
.QM
0
V
=
0P
i.R.PM
=
- Mômem của lực phát động P
Hình (2-2)
Bé m«n c¬ khÝ luyÖn kim c¸n thÐp–
4
1.2. Sơ đồ cơ cấu nâng loại II

+ So sánh giữa biểu thức (2-1) và (2-2):
- Khả năng tải của cơ cấu loại II tăng lên i
0
lần (Tức là cùng
một lực P (hoặc mômen M) dẫn động thì cơ cấu nâng loại II
nâng được vật nâng lớn hơn gấp i
0
lần so với cơ cấu nâng
loại I);
- i
0
càng tăng thì độ phức tạp của cơ cấu càng lớn, giá
thành tăng cao, độ chính xác giảm, hiệu suất giảm.
(2-1)
0
D
Q
2P.R
=
0
D
Q
0
2P.R.i
=
(2-2)
Bé m«n c¬ khÝ luyÖn kim c¸n thÐp–
5
1.3. Sơ đồ cơ cấu nâng loại III
- Cấu tạo: Hình (2-3)

- Phương trình chuyển động của cơ cấu (đối với trục tang) là:
M
v
= M
p
Hình (2-3)
( )
0
0
D
i.R.P22
Q
=
(2-3)

0P
i.R.PM
=
2
Q
SS
2
D
.SM
10
0
0v
==
=
Bé m«n c¬ khÝ luyÖn kim c¸n thÐp–

6
1.3. Sơ đồ cơ cấu nâng loại III
+ So sánh giữa biểu thức (2-2) và (2-3)
- Khả năng tải của cơ cấu loại III tăng lên 2 lần (mà thực
chất là giảm tải tác dụng vào tang xuống hai lần ).
( )
0
0
D
i.R.P22
Q
=
(2-3)
0
0
D
i.R.P2
Q
=
(2-2)
Bé m«n c¬ khÝ luyÖn kim c¸n thÐp–
7
§ 1- SƠ ĐỒ CƠ CẤU NÂNG
+ Sơ đồ cơ cấu nâng tổng quát:
- Phương trình chuyển động của cơ cấu là:
M
v
= M
p
(2-4)

( )
0
0
D
2P.R.i4
=
Q

0P
i.R.PM
=
4
Q
SSSS
3210
====
2
D
.SM
0
0v
=
Hình (2-4)
Bé m«n c¬ khÝ luyÖn kim c¸n thÐp–
8
§ 1- SƠ ĐỒ CƠ CẤU NÂNG
( )
0
0
D

2P.R.i4
Q
=
(2-4)
+ So sánh giữa biểu thức (2-2) và (2-4):
- Khả năng tải của cơ cấu tăng lên 4 lần.
0
D
02P.R.i
=
Q
(2-2)
- Khi a càng tăng thì khả năng tải càng lớn, nhưng số puli (ròng
rọc) tăng lên, cơ cấu càng phức tạp, cồng kềnh, tổn thất ma sát
càng lớn, độ mòn của dây cũng tăng lên.
- Khi đưa vào cơ cấu nâng một bộ truyền giảm tốc (i
0
) hoặc hệ
ròng rọc (có 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.
(2-5)
(2-4)
- Phương trình tổng quát
- a: là hệ số giảm tải tác dụng lên tang
0
0
i
2
D

R.P
.aQ =
(2-2)
Bé m«n c¬ khÝ luyÖn kim c¸n thÐp–
9
§ 1- SƠ ĐỒ CƠ CẤU NÂNG
1.4. Các bộ phận chủ yếu của cơ cấu nâng
Cơ cấu nâng thông thường bao gồm các bộ phận chủ yếu sau
đây:
+ Bộ phận dẫn động;
+ Bộ phận truyền động;
+ Tang cuốn (cáp hoặc xích);
+ Bộ phận mang giữ tải;
-Thiết bị nhận vật nâng (như móc, gầu ngoạm…);
- Dây (cáp hoặc xích);
- Puli (ròng rọc).
+ Thiết bị giữ vật treo và điều chỉnh vận tốc.
Ngoài ra còn có thiết bị an toàn, thiết bị điều khiển.
+ Tang cuốn (cáp hoặc xích);
+ Bộ phận mang giữ tải;
-Thiết bị nhận vật nâng (như móc, gầu ngoạm…);
- Dây (cáp hoặc xích);
- Puli (ròng rọc).
+ Thiết bị giữ vật treo và điều chỉnh vận tốc.
Ngoài ra còn có thiết bị an toàn, thiết bị điều khiển.
Bé m«n c¬ khÝ luyÖn kim c¸n thÐp–
10
§2 Hệ ròng rọc - Palăng
2.1. Khái niệm
- Hệ ròng rọc (hay còn gọi là Palăng): Là hệ gồm các puli và

dây cuốn dùng trong cơ cấu nâng nhằm giảm bớt lực căng
dây và mômen tác dụng lên tang.
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;
ca b
Bé m«n c¬ khÝ luyÖn kim c¸n thÐp–
11
2.2. Phân loại
- Palăng đơn: chỉ có một đầu dây cuốn lên tang.
- Palăng kép: có hai đầu dây cuốn lên tang
Hình 2–6
Hình 2–7
Bé m«n c¬ khÝ luyÖn kim c¸n thÐp–
12
+ Các loại Palăng
§2 - Hệ ròng rọc - Palăng
Bé m«n c¬ khÝ luyÖn kim c¸n thÐp–
13
2.2. Phân loại
Puli được sử dụng trong máy trục được chia thành:
– Puli cố định: Là puli có đường tâm trục cố định (ví dụ puli 1,
3 trên hình 2–6);
– Puli động: Là puli có đường tâm trục di động (ví dụ puli 2 trên
hình 2–6);
– Puli dẫn hướng: là puli có tác dụng đổi hướng của dây nhưng
không làm giảm tải của dây (ví dụ puli 3 trên hình 2–6);
– Puli cân bằng: Là puli làm nhiệm vụ cân bằng lực và vận tốc
hai đầu dây cáp (ví dụ puli 2,4 trên hình 2–7).
Hình 2–6 Hình 2–7

Puli được sử dụng trong máy trục được chia thành:
– Puli cố định: Là puli có đường tâm trục cố định (ví dụ puli 1,
3 trên hình 2–6);
– Puli động: Là puli có đường tâm trục di động (ví dụ puli 2 trên
hình 2–6);
– Puli dẫn hướng: là puli có tác dụng đổi hướng của dây nhưng
không làm giảm tải của dây (ví dụ puli 3 trên hình 2–6);
– Puli cân bằng: Là puli làm nhiệm vụ cân bằng lực và vận tốc
hai đầu dây cáp (ví dụ puli 2,4 trên hình 2–7).
Bé m«n c¬ khÝ luyÖn kim c¸n thÐp–
14
2.3. Bội suất của palăng
Palăng được đặc trưng bằng bội suất a. Đó là tỉ số giữa vận
tốc đầu dây cuốn lên tang và vận tốc nâng vật.

a - Là thông số biểu thị khả
năng giảm tải tác dụng lên tang.
ng
tg
v
v
a
=
- V
tg
: vận tốc đầu dây cuốn lên tang;
- V
ng
: vận tốc nâng vật.
m

n
a
=
- n: số đầu dây treo vật
- m: số đầu dây cuốn lên tang
Hình 2–8
Bé m«n c¬ khÝ luyÖn kim c¸n thÐp–
15
2.3. Bội suất của palăng
Ví dụ:
Hình 2–8: n = 4, m = 1 ⇒ a = 4
Hình 2–9: n = 4, m = 2 ⇒ a = 2
m
n
a
=
Hình 2–9
Hình 2–8
Bé m«n c¬ khÝ luyÖn kim c¸n thÐp–
16
2.4. Lực cản và hiệu suất của palăng
a, Lực cản và hiệu suất của puli
+ Lực cản
- 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:
W = S
2
-S
1
(N) (2-6)
Qua nghiên cứu lực cản này sinh ra từ hai thành phần:
W = W
1
+ W
2
(N). (2-7).
Trong đó:
W
1
: Lực cản do độ cứng của dây (lực cản tĩnh);
W
2
: Lực cản do ma sát giữa dây và puli gây ra (lực cản động).
Hình 2–10
Bé m«n c¬ khÝ luyÖn kim c¸n thÐp–
17
2.4. Lực cản và hiệu suất của palăng
Hình 2–11

Xác định thành phần lực cản W
1
Từ điều kiện cân bằng mô men, ta có:

S
1
.(R + c) = S
2
.(R – b)
S
1
.(R + c) = (S
1
+ W
1
).(R – b)
W
2
= 0
S
2
≈ S
1
+ W
1
R
b
1
1
.
R
bc
S
bR

bc
SW
111
−
+
=
−
+
=
R
bc
.SW
11
+
≈
b << R
W
1
=β’.S
1

( )
R
bc
+
=β
′
W
2
= 0

S
2
≈ S
1
+ W
1
S
1
.(R + c) = (S
1
+ W
1
).(R – b)
b << R
W
1
=β’.S
1

Bé m«n c¬ khÝ luyÖn kim c¸n thÐp–
18
2.4. Lực cản và hiệu suất của palăng
Hình 2–12

Xác định thành phần lực cản W
2
Hợp lực tác dụng lên trục puli sẽ là:
S
2
= S

1
21
SSA
+=
cosθS2SSSA
21
2
2
2
1
−+=
2
sinS.2A
1
θ
=
S
2
= S
1
Bé m«n c¬ khÝ luyÖn kim c¸n thÐp–
19
2.4. Lực cản và hiệu suất của palăng
Hình 2–12
Ta có mô men ma sát tại ổ trục là:
M
ms
= A.f.ρ
2
sin.d.f.SM

1ms
θ
=
2
sinS.2A
1
θ
=
2
θ
sin2.SA
1
=
2
sin.d.f.SM
1ms
θ
=
Bé m«n c¬ khÝ luyÖn kim c¸n thÐp–
20
2.4. Lực cản và hiệu suất của palăng
M
ms
= Mc = W
2
.R
2
sind.f.SM
1ms
θ

=
2
sind.f.SR.W
12
θ
=
2
sin
R
d
.f.SW
12
θ
=
( )
2
sin
R
d
.f.SW
12
θ
=
Bé m«n c¬ khÝ luyÖn kim c¸n thÐp–
21
2.4. Lực cản và hiệu suất của palăng







θ
+β
′
=
2
sin
R
d
.fSW
1
11
SW
β
′
=
12
β.SS
=
W = S
2
– S
1
Ta có:
W = W
1
+ W
2
2

θ
sin
R
d
.f.SW
12
=






θ
+β
′
+=
2
sin
R
d
.f1SS
12
β
12
β.SS
=
Bé m«n c¬ khÝ luyÖn kim c¸n thÐp–
22
2.4. Lực cản và hiệu suất của palăng

+ Hiệu suất của Puli
- Được xác định bằng tỷ số giữa lực căng ở nhánh vào và lực
căng ở nhánh ra.
2
1
r
v
S
S
S
S
==η
β
=η
1
Ổ trượt
Bôi trơn không tốt, làm việc ở nhiệt độ cao
Bôi trơn không thường xuyên
Bôi trơn định kỳ thường xuyên
Bôi trơn tự động
0,94
0,95
0,96
0,97
Ổ lăn
Bôi trơn không tốt, làm việc ở nhiệt độ cao
Bôi trơn bằng mỡ tiêu chuẩn, ở nhiệt độ bình
thường
0,97
0,98

Bảng 2.1 Hiệu suất của puli
η
12
S.S
β=
Hình 2–13
Bé m«n c¬ khÝ luyÖn kim c¸n thÐp–
23
2.4. Lực cản và hiệu suất của palăng
4
Q
SSSS
4321
====
b. Hiệu suất của palăng
- Ở trạng thái tĩnh có:
- Ở trạng thái động có:
4
Q
SSSS
4321
≠≠≠≠
Ta có: S
1
+ S
2
+ S
3
+ S
4

= Q
1
3
34
1
2
23
12
3
4
2
3
1
2
r
v
SSS
SSS
SS
S
S
S
S
S
S
S
S
η=η=⇒
η=η=⇒
η=⇒

====η
Hình 2–14
Q = S
1
.(1 + η + η
2
+ η
3
)
32
max1
1
Q
S S
η+η+η+
==
Bé m«n c¬ khÝ luyÖn kim c¸n thÐp–
24
2.4. Lực cản và hiệu suất của palăng
32
max1
1
Q
S S
η+η+η+
==
( )
ηη+η+η+
==
32

max0
1
Q
S S
Hình 2–15
( )
.m.ηη ηη1
Q
S
t1a2
max
−
++++
=
S
1
= η.S
0
m
n
a
=
Bé m«n c¬ khÝ luyÖn kim c¸n thÐp–
25
2.4. Lực cản và hiệu suất của palăng
( )
.m.ηη ηη1
Q
S
t1a2

max
−
++++
=
.m.η
η1
η1
Q
S
t
a
max
−
−
=
S
max
- Lực căng dây lớn nhất tác dụng lên tang;
a- Bội suất của pa lăng;
n- Số đầu dây chịu tải;
m- Số đầu dây cuốn lên tang;
t- Số Puli dẫn hướng.
( )
1a2
a
η ηη1
η1
η1
−
++++=

−
−
( )
.m.ηη1
η)Q(1
S
ta
max
−
−
=
( )
.m.ηη1
η)Q(1
S
ta
max
−
−
=