Tài liệu Máy nâng chuyển- Chương 4 pptx

Bé m«n c¬ khÝ luyÖn kim c¸n thÐp–
1
Chương 4- CÁC THIẾT BỊ DỪNG VÀ ĐIỀU CHỈNH
VẬN TỐC
§4-1. Thiết bị giữ vật treo
§4-2. Thiết bị phanh hãm
§4-3. Thiết bị liên hợp dừng và hãm phanh
Bé m«n c¬ khÝ luyÖn kim c¸n thÐp–
2
Điều kiện làm việc của cơ cấu nâng đòi hỏi phải có thiết bị
giữ vật treo cũng như điều chỉnh vận tốc nâng hạ một cách
thích hợp. Các cơ cấu khác như cơ cấu di chuyển, cơ cấu
quay, cơ cấu thay đổi tầm với cũng đòi hỏi thiết bị dừng và
pham hãm.
+ Thiết bị dừng là một cơ cấu dùng để giữ vật nâng ở trạng
thái treo. Nó chỉ cho phép trục của cơ cấu quay theo chiều nâng
vật. Thiết bị dừng không phát sinh năng lượng để dừng mà nó
hãm chuyển động theo nguyên lý làm việc. Các thiết bị này
thường dùng phổ biến các loại cơ cấu như các loại khoá dừng,
bánh cóc…
Bé m«n c¬ khÝ luyÖn kim c¸n thÐp–
3
+ Phanh là thiết bị dùng để dừng hẳn chuyển động hoặc
hạn chế tốc độ của cơ cấu. Khác với thiết bị dừng, phanh phải
phát sinh ra năng lượng để khắc phục động năng của máy
hoặc giữ vật ở độ cao nào đấy.
- Phanh phải có mômen phanh đủ lớn với điều kiện làm việc
cho trước của phanh;
M
ph
= n.M

x
, N.mm
+ Các yêu cầu chung đối với phanh:
- Phanh có độ nhậy và độ tin cậy cao;
- Kết cấu phanh đơn giản, dễ chế tạo và đảm bảo độ bền
các phần của phanh;
- Dễ kiểm tra, điều chỉnh và thay thế những chi tiết bị mòn;
- Nhỏ gọn, trọng lượng nhỏ, giá thành rẻ, bề mặt làm việc
bền lâu.
Bé m«n c¬ khÝ luyÖn kim c¸n thÐp–
4
§4-1. THIẾT BỊ GIỮ VẬT TREO
1. Khoá dừng ma sát
2. Khoá dừng con lăn
3. Cơ cấu bánh cóc
Bé m«n c¬ khÝ luyÖn kim c¸n thÐp–
5
1. Khoá dừng ma sát
+ Cấu tạo:
Hình 4-1. Khoá dừng ma sát.
+ Nguyên lý làm việc:
+ Tính toán:
N,
R
M
P
=
- lực vòng trên bánh 1
- Để giữ bánh 1 đứng yên: lực ma sát cân bằng với lực vòng
F ≥ P

P = N.tgα
F = f.N
f ≥ tgα
Bé m«n c¬ khÝ luyÖn kim c¸n thÐp–
6
+ Nhận xét:
Thông thường hệ số ma sát f ≤ 0,1 nên góc α khá nhỏ.
Như vậy điểm tiếp xúc A rất gần đường nối tâm OO
1
. Khi cơ
cấu bị mòn hoặc biến dạng, cam rất dễ bị lật sang bên kia
đường OO
1
. Do đó cơ cấu khoá ma sát làm việc không an
toàn và ít được dùng trong thực tế.
A’
Bé m«n c¬ khÝ luyÖn kim c¸n thÐp–
7
2. Khoá dừng con lăn
+ Cấu tạo:
+ Nguyên lý làm việc:
Thiết bị này chỉ cho phép quay một chiều và thường được
áp dụng trong cơ cấu nâng hạ cần của cần trục hoặc cần của
máy xúc nhằm hạn chế tốc độ quay của tời nâng hạ cần và giữ
cho cần không bị rơi tự do khi có sự cố.
Hình 4-2. Khoá dừng con lăn.
1. Vành tang;
2. Trục quay;
3. Con lăn;
4. Trục ép;

5. Lò xo ép.
Bé m«n c¬ khÝ luyÖn kim c¸n thÐp–
8
+ Tính toán:
- Tiếp tuyến của hai bề mặt tiếp xúc trên con lăn với vành
tang và con lăn với đĩa tạo nên góc α.
- Áp lực N tác dụng lên con lăn được xác định theo công thức:
D.z.f
M.2
N
x
=
M
x
là mômen xoắn trên trục đặt cơ cấu hãm;
f là hệ số ma sát của con lăn trên vành tang;
z là số con lăn;
D là đường kính trong của vành 1;

Về mặt hình học:
dD
da2
cos
−
+
=α

Về mặt ma sát: hay:
ftg
2

tg
=ρ<
α
ρ<α
2
Bé m«n c¬ khÝ luyÖn kim c¸n thÐp–
9
- Nghiệm bền vành tang 1 và trục quay 2:
- Chiều dài con lăn lấy theo quan hệ:

Ứng suất dập vành tang 1
tại chỗ tiếp xúc với con lăn:
( )
d21
÷=

d là đường kính con lăn, mm;
N là áp lực tác dụng lên con lăn, N;
[P] là áp lực cho phép trên một đơn vị
chiều dài con lăn, N/mm;
[ ]
p/N
=

Hay:
[ ]
dd
D.d
dD
.E.

N
.59,0
σ≤
−
=σ


Ứng suất dập trục quay 2
tại chỗ tiếp xúc với con lăn:
[ ]
'
d
1
.E.
N
.59,0'
dd
σ≤=σ

Bé m«n c¬ khÝ luyÖn kim c¸n thÐp–
10
3. Cơ cấu bánh cóc
+ Cấu tạo:
Hình 4-3. Cơ cấu bánh cóc.

+ Nguyên lý làm việc:
Bé m«n c¬ khÝ luyÖn kim c¸n thÐp–
11
+ Tính toán:


Vị trí tương đối của trục bánh cóc (tâm O
1
), vị trí tâm quay
con cóc O
2
và chiều dài con cóc O
2
A để có góc O
1
AO
2
= 90
o
. Khi
đó lực tác dụng lên bánh cóc và con cóc là nhỏ nhất và bằng
lực vòng P.
Hình 4-4. Sơ đồ tính toán cơ cấu bánh cóc.
Bé m«n c¬ khÝ luyÖn kim c¸n thÐp–
12

Lực vòng P trên răng bánh cóc
M
x
là mômen xoắn trên trục đặt cơ cấu hãm;
m là mô đun răng bánh cóc;
Z là số răng bánh cóc;
D là đường kính vòng chia bánh răng cóc;
m.Z
M.2
D

M.2
P
xx
==

Lực P có thể viết:
T = P.sinα
N = P.cosα
→→→
+= TNP

Để con cóc ăn khớp được vào răng bánh cóc thì phải đảm
bảo điều kiện:
T ≥ N.f ⇔ P.sinα ≥ P.cosα
hay: tgα ≥ f tức là α ≥ ρ
f là hệ số ma sát giữa con cóc và răng bánh cóc;
ρ là góc ma sát giữa con cóc và răng bánh cóc.
Bé m«n c¬ khÝ luyÖn kim c¸n thÐp–
13

Răng cóc được kiểm tra sức bền cạnh răng theo điều kiện:

Nếu số răng bánh cóc Z chưa biết mà D biết thì:
[ ]
q
b
P
q
≤=
m.Z

M.2
D
M.2
P
xx
==
ψ
≥
].q.[Z
M.2
m
x
m
b
=ψ
- môđun răng bánh cóc, mm
]q.[D.
M.2
m
x
ψ
≥
- môđun răng bánh cóc, mm
Bé m«n c¬ khÝ luyÖn kim c¸n thÐp–
14

Trục con cóc phải kiểm
tra theo sức bền uốn:

Răng bánh cóc còn được kiểm tra theo sức bền uốn:

[ ]
u
2
u
a.b
h.P.6
σ≤=σ
[ ]
u
3
x
u
m.Z..25,2
M12
σ≤
ψ
=σ
hay

Con cóc chịu nén và uốn nên kiểm tra bền theo công thức:
[ ]
u
2
u
'
.B
e.P.6
.B
P
σ≤

δ
+
δ
=σ
- [σ’
u
] là ứng suất tổng cho phép
[ ]
uc
3
uc
d.1,0
c.P
σ≤=σ
b = ψ.m là chiều rộng răng bánh cóc;
a = 1,5.m là chiều rộng chân răng bánh cóc;
h = m là chiều cao răng cóc.
P
c
d
Bé m«n c¬ khÝ luyÖn kim c¸n thÐp–
15
+ Nhận xét:

Cơ cấu bánh cóc có khuyết điểm lớn là dễ gây va đập phát tiếng
ồn. Để khắc phục nhược điểm này người ta đã đưa vào sử dụng
cơ cấu bánh cóc giảm tiếng ồn. Khi bánh cóc vừa mới bắt đầu
quay theo chiều hạ vật vòng đàn hồi sẽ kéo con cóc về vị trí làm
việc, con cóc tì vào bánh răng cóc và dừng cơ cấu lại.


Để tăng thêm
độ tin cậy cho
cơ cấu, có thể
bố trí hai con
cóc sao cho các
con cóc không tì
đồng thời vào
bánh răng cóc
mà lệch đi
khoảng 1/3 bước
răng.
Bé m«n c¬ khÝ luyÖn kim c¸n thÐp–
16
§4-2. THIẾT BỊ PHANH HÃM
2. Phanh một má
3. Phanh hai má
6. Phanh ly tâm điều chỉnh tốc độ
4. Phanh đai
5. Phanh áp trục
1. Công dụng và phân loại
Bé m«n c¬ khÝ luyÖn kim c¸n thÐp–
17
1. Công dụng và phân loại
1. 1. Công dụng
Trong máy trục, phanh không những được dùng để giữ vật
treo, điều chỉnh vận tốc hạ mà còn được sử dụng phổ biến ở
những cơ cấu khác như cơ cấu di chuyển, cơ cấu quay, cơ cấu
thay đổi tầm với. Cần chú ý rằng có những loại phanh chỉ điều
chỉnh được vận tốc mà không giữ được vật treo.
1.2. Phân loại


Dựa theo kết cấu của phần tử
tiếp xúc, phanh được chia thành:
+ Phanh má (một má và hai má);
+ Phanh đai;
+ Phanh côn hoặc phanh đĩa.

Dựa theo công dụng chia thành:
+ Phanh dừng;
+ Phanh thả.

Dựa theo nguyên lý tác dụng
chia phanh thành:
+ Kiểu hở (thường mở);
+ Kiểu kín (thường đóng).

Dựa theo phương pháp thao tác:
+ Phanh tay (chân);
+ Phanh điện;
+ Phanh điện từ;
+ Phanh thuỷ lực.
Bé m«n c¬ khÝ luyÖn kim c¸n thÐp–
18
2.1. Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc
+ Sơ đồ cấu tạo
+ Nguyên lý hoạt động
- Phanh luôn ở trạng thái đóng:
- Quá trình mở phanh:
2. Phanh một má
1. Bánh phanh;

2. Má phanh;
3. Tay phanh.
Hình 4-5. Phanh một má.
- Để tăng hệ số ma sát
f giữa má phanh và
bánh phanh, trên bề
mặt phanh người ta
tráng một lớp amiăng
(hoặc lót cao su).
- Đĩa phanh thường được
chế tạo bằng thép 45Л,
thép 55H hoặc bằng gang
xám CЧ15-32
- Má phanh thường được chế tạo bằng gang, gỗ hoặc thép.
Bé m«n c¬ khÝ luyÖn kim c¸n thÐp–
19
Đây là bài toán cho trước sơ đồ cơ cấu (với các kích thước D,
L, a. c) hệ số ma sát f, mômen phanh M
ph
(có chiều ngược với
chiều quay n của trục bánh phanh khi đang chịu mômen M).
2.2. Tính toán lực phanh K
* Khi M
ph
ngược chiều kim đồng hồ
- Lực vòng và lực ma sát giữa bánh phanh với má phanh
được xác định theo biểu thức:
N là lực ép lên má phanh cần
có để tạo ra lực ma sát F
F

D
.M2
P
ph
==
D.f
.M2
N
ph
=
F = N.f
F là lực ma sát giữa má
phanh và bánh phanh
Bé m«n c¬ khÝ luyÖn kim c¸n thÐp–
20
- Phương trình cân bằng mômen tại O là:
K
I
.L – N.a – P.c = 0
L
P.cN.a
K
I
+
=
⇒
* Khi M
ph
cùng chiều kim đồng hồ
- Tương tự ta có:

L
P.cN.a
K
II
−
=
Qua () và ( ) ta nhận thấy:
- Lực phanh phụ thuộc vào trị số và chiều của M
ph
()
( )
Bé m«n c¬ khÝ luyÖn kim c¸n thÐp–
21
* Biện pháp 1: Đưa tâm quay O về O’
2.3. Biện pháp khắc phục
L
N.a
KK
III
==
C = 0
L
P.cN.a
K
I
+
=
L
P.cN.a
K

II
−
=
Hình 4-6
Bé m«n c¬ khÝ luyÖn kim c¸n thÐp–
22
- Khi M
ph
ngược chiều kim đồng hồ:
* Biện pháp 2:
Má phanh và càng phanh được ghép bản lề với nhau. Làm
như vậy má phanh tiếp xúc tốt bánh phanh kể cả khi đảo chiều.
α
a
L
O
3
2
F
n
M
ph
1
R
N
K
I
α
h
I

D
Hình 4-7a
Bé m«n c¬ khÝ luyÖn kim c¸n thÐp–
23
- Khi M
ph
cùng chiều kim đồng hồ:
D
h
I
I
α
L
K
II
a
O
n
M
ph
1
2
3
R
F
N
α
Hình 4-7b
Bé m«n c¬ khÝ luyÖn kim c¸n thÐp–
24

Ta có:
L
.hR
K
I1
I
=
(ngược chiều)
(cùng chiều)
α
===
cos
N
RRR
11
hI = hII = h = a.cosα
L
R.a
KK
III
==
L
.hR
K
II2
II
=
Bé m«n c¬ khÝ luyÖn kim c¸n thÐp–
25
 Kết luận

+ Phanh một má đơn giản dễ chế tạo, dễ sử dụng;
+ Gây ra lực hướng tâm bánh phanh lớn, dễ làm cong trục
và phá vỡ ổ trục bánh phanh;
+ Sử dụng với tải nâng nhỏ;
+ Khắc phục: chế tạo phanh hai má (thực chất ghép hai
phanh một má lại).
 Kiểm tra áp suất cho phép
trên bề mặt tiếp xúc:
α
D
b
[ ]
p
2
sin.D.b
N
b.S
N
'F
N
p
tx
≤
α
===
N là áp lực pháp tuyến
b là chiều rộng của má phanh
Hình 4-8