Bài giảng Máy nâng chuyển - Nguyễn Vĩnh Phối

ép rèn, thép cán. Trong trường hợp không yêu cầu cao có thể dùng gang xám. Yêu cầu độ cứng bề mặt của bánh xe phải cao để chống mài mòn: HB = (300 ÷ 400). (Lưu ý rằng độ cứng bề mặt bánh xe phải nhỏ hơn bề mặt ray). Máy nâng chuyển Trang 50 Chương 4 4.2.1.2 Sơ đồ bánh xe chạy trên ray: Hình 4.4 Sơ đồ bánh xe chạy trên ray a. Hình nón; b. Hình trống 4.2.1.3 Tính toán bánh xe và ray: Trong quá trình làm việc tải trọng tác dụng lên bánh xe thay đổi, do đó tải trọng tính toán là giá trị tương đương có tính đến các yếu tố về sự thay đổi tải, về chế độ làm việc: Pt = γ.kc.Pmax Trong đó: γ: Hệ số phụ thuộc vào sự thay đổi tải trọng. kc: Hệ số phụ thuộc vào chế độ làm việc của thiết bị. Pmax: Tải trọng lớn nhất tác dụng lên bánh xe. Tuỳ theo hình dạng bánh xe và ray, ta có trường hợp tiếp xúc đường và trường hợp tiếp xúc điểm như hình 4.4 Áp dụng lý thuyết HEZT, Trường hợp tiếp xúc đường: P.E   0,418 1    tx b.R Trong đó: 2E1E2 E: mô đun đàn hồi tương đương, E  ; với E1, E2 là mô đun đàn hồi của vật E1  E2 liệu bánh xe và ray. 5 2 Trường hợp bánh xe làm bằng thép, có E1= E2 = 2.1*10 [N/mm ]. P Lúc này:   190 1    tx b.R Máy nâng chuyển Trang 51 Chương 4 Trường hợp tiếp xúc điểm: 2 Pt .E 3  tx  m. 2   , (4-16) rmax Trong đó: rmax = max(r, R) bán kính cong tại vị trí tiếp xúc m: là hệ số phụ thuộc vào tỷ số rmin/rmax Trường hợp bánh xe làm bằng thép: Pt 3  tx  3600.m. 2   , (4-17) rmax 4.2.2 Các phương án dẫn động trongcơ cấu di chuyển với bánh xe dẫn 4.2.2.1 Dẫn động chung: Với xe lăn hoặc cầu lăn có khẩu độ không lớn và tải trọng nhỏ hơn 5 tấn thì có thể dùng một động cơ để dẫn động chung cho các bánh xe chủ động. 4.2.2.2 Dẫn động riêng: Trường hợp với khẩu độ cầu lớn, tải trọng lớn hoặc đối với cổng trục thường dùng phương án dẫn động riêng. 4.2.2.3 Tính toán cơ cấu di chuyển bằng bánh xe dẫn: Lực cản chuyển động: Lực cản chuyển động bao gồm lực cản tĩnh và lực cản động: W = Wt + Wđ (4-18) Hình 4.5 Cơ cấu di chuyển bằng bánh xe Trong đó: Wt : lực cản tĩnh. Máy nâng chuyển Trang 52 Chương 4 Wđ : lực cản động( cản quán tính). Lực cản tĩnh Wt tác động trong các giai đoạn chuyển động ổn định cũng như không ổn định, gồm các lực cản do ma sát, do độ nghiêng của ray và do gió. Wt = WF ± Wα ± Wg Trong đó: WF: lực cản do ma sát lăn và ma sát ổ trục, N. Wα: lực cản do độ nghiêng của ray, N. Wg: lực cản do gió gây ra, N. Các lực cản Wα và Wg chỉ xuất hiện hoặc máy trục làm việc ngoài trời, lấy dấu + khi Wα và Wg ngược chiều chuyển động, dấu – khi Wα và Wg cùng chiều chuyển động. - Lực cản chuyển động do ma sát- WF: Gồm các momen ma sát trong ổ trục bánh xe và momen cản lăn do ma sát giữa bánh xe với đường ray: Lực cản chuyển động do ma sát được xác định theo công thức: f .d  2. W  P. F D bx (4-19) Với: P: tổng tải trọng tác dụng lên các bánh xe: P = Q + Go Q: trọng lượng vật nâng, N. G0 : trọng lượng cơ cấu di chuyển (xe lăn hoặc cầu lăn), N. : hệ số ma sát lăn,  phụ thuộc vào đường kính bánh xe và loại ray.  = (0,3 ÷ 1,4)mm. f: hệ số ma sát trượt trong ổ, phụ thuộc và loại ổ. f = 0,015 ÷ 0,10 d: đường kính ngõng ổ trục lắp ổ, mm. D : đường kính bánh xe, mm. bx Máy nâng chuyển Trang 53 Chương 4 Ngoài ra còn phải kể đến ảnh hưởng do ma sát thành bên của bánh xe với đường ray. f .d  2. W  k.P. F D bx (4-20) Bảng 4.1: Hệ số ma sát cản lăn - Lực cản do độ nghiêng của ray - Wα: Lực cản chuyển động do ma sát được xác định theo công thức: Wα = .(Q + Go) (4-21) Với : : hệ số ảnh hưởng độ nghiêng của đường ray,  = (0,001 ÷ 0,002). - Lực cản do lực cản do gió - Wg: Wg = kk.q.(Fx + Fv) (4-22) Trong đó: kk : hệ số cản khí động học. + đối với dàn và các dầm kín kk = 1,6. +đối với buồng lái, đối trọng, dây chằng kk = 1,2. + đối với xe con kk = 1,4. q : áp lực gió tính toán, Pa. Máy nâng chuyển Trang 54 Chương 4 2 Fx: Diện tích chịu gió của cơ cấu di chuyển, [m ]. 2 Fv : Diện tích chịu gió của vật nâng, [m ] - Lực cản động (quán tính): Trong thời kỳ mở máy khởi động, trên cơ cấu xuất hiện lực cản chuyển động do quán tính khối lượng vật nâng (Q  G0 ) v Wđ  (4-23) g tm Trong đó: m g: Gia tốc trọng trường,   s 2  v: Vận tốc di chuyển, [m/s]. tm: thời gian mở máy, [s]. 4.2.2.4 Chọn động cơ dẫn động cơ cấu di chuyển: Trong quá trình khởi động cơ cấu di chuyển, ngoài các lực cản tĩnh như đã trình bày ở trên, còn có lực cản động: Q  G0 Q  G0 vđc Wđ  .J m  . , (4-24) g g 60tm Do vậy công suất của động cơ dẫn động có thể được xác định theo công thức: Wt  1,11,3Wđ vdc N  3 , (4-25) 60.10 .đc0,6  0,7 max Động cơ còn có thể tiến hành tính chọn theo công suất tĩnh: W t .vdc Nt  3 , (4-26) 60.10 .đc Với Nđc  Nt , thường lấy Nđc 1,5Nt Sau đó tiến hành kiểm tra điều kiện mở máy và điều kiện bám. Nếu không có yêu cầu về thời gian mở máy thì chỉ cần kiểm tra theo điều kiện bám là đủ. Máy nâng chuyển Trang 55 Chương 4 Trong trường hợp dẫn động riêng, tính đến sự san tải không đều giữa các động cơ, cần chọn công suất của mỗi động cơ bằng 60% công suất tổng. 4.2.2.5 Quá trình mở máy cơ cấu di chuyển: Tương tự như cơ cấu nâng, quá trình mở máy cơ cấu di chuyển là quá trình chuyển cơ cấu từ trạng thái tĩnh sang trạng thái động. Do đó ngoài momen cản tĩnh, động cơ còn phải khắc phục momen cản động do quán tính của các bộ phận máy chuyển động có gia tốc gây nên. Phương trình momen ở trục động cơ trong giai đoạn mở máy. M m  Mt  M đ1  M đ 2 , Trong đó: M t : Momen cản tĩnh do lực cản tĩnh gây ra trên trục động cơ. M đ1 : Momen cản động do các bộ phận máy chuyển động tịnh tiến có gia tốc gây ra trên trục động cơ. M đ 2 : Momen cản động do các bộ phận máy chuyển động quay có gia tốc gây ra trên trục động cơ. Wt .Dbx Ta có: M t  , 2iđc.đc - Xác định biểu thức của Mđ1: Wđ1.Dbx M đ1  , (4-27) 2iđc.đc Với Pq là lực quán tính do vật năng gây ra: Q  G0  Q  G0  vđc Q  G0  .Dbx.nbx Q  G0  .Dbx.nđc Wđ1  .J m  .  .  . , (4-28) g g 60tm g 60iđc.tm g 60iđc.tm Thay vào biểu thức (4-27) ta được: 2 1 Q  G0 Dbx nđc 1 M đ1  . 2 . . , (4-29) 375 iđc tm đc - Xác định biểu thức của Mđ2: Tương tự như trường hợp cơ cấu nâng ta có: m n 2 n 2  Gk .Dk nđc 1  Gk .Dk I nđc M đ 2    . 2 .     . , (4-30) l1  k1 375 i0 .1l tm  k1 375 tm W .D 2 n 2 t bx 1 Q  G0 Dbx nđc 1 Gk Dk I nđc Do đó: M m   . 2 . .   . , (4-31) 2iđc.đc 375 iđc tm đc k1 375 tm Máy nâng chuyển Trang 56 Chương 4 Phương trình (4-31) được sử dụng để kiểm tra điều kiện mở máy của động cơ điện nếu biết thời gian mở máy tm. Ngược lại, nếu biết momen mở máy của động cơ thì tính thời gian mở máy theo công thức: n Q  G D2 1 n  1 t  đc 0 bx .   G .D2  . . m  2  k k I  W .D 375  iđc đc k1  t bx M m  2iđc.đc nđc 2 1 tm  .G.D . , (4-32) 375 M m  M t Trong đó: G.D2 : Momen bánh đà quy dẫn về trục động cơ. 4.2.2.6 Quá trình phanh cơ cấu di chuyển: Không phụ thuộc vào chiều chuyển động, phương trình momen ở trục động cơ trong giai đoạn phanh:    M ph  Mt  M đ1  M đ 2 , (4-33) Trong đó:  M t : Momen cản tĩnh do lực cản tĩnh gây ra trên trục động cơ.  M đ1 : Momen cản động do các bộ phận máy chuyển động tịnh tiến có gia tốc gây ra trên trục động cơ.  M đ 2 : Momen cản động do các bộ phận máy chuyển động quay có gia tốc gây ra trên trục động cơ.   Wt .Dbx Ta có: M t  , (4-34) 2iđc.đc Trong đó:  Wt là lực cản tĩnh khi phanh, và lưu ý trong công thức tính lực cản tĩnh lấy k= 1; các thành phần lực cản do độ nghiêng của đường ray và do gió nếu tính phải lấy dấu (-). 2  1 Q  G0 Dbx nđc 1 M đ1  . 2 . . , (4-35) 375 iđc t ph đc W .D 2 n 2 t bx 1 Q  G0 Dbx nđc 1 Gk Dk I nđc Do đó: M ph   . 2 . .   . , (4-36) 2iđc.đc 375 iđc t ph đc k1 375 t ph Phương trình (4-36) được sử dụng để kiểm tra điều kiện phanh nếu biết thời gian phanh tph. Máy nâng chuyển Trang 57 Chương 4 Ngược lại, nếu biết momen phanh thì tính thời gian phanh theo công thức: nđc 2 1 t ph  .G.D .  , (4-37) 375 M m  M t 4.2.2.7 Kiểm tra điều kiện bám của cơ cấu di chuyển: Trong quá trình khởi động và quá trình phanh, đặc biệt ở trạng thái không tải, xe lăn (cầu lăn) có thể bị trượt trơn do không đảm bảo điều kiện bám dính. Để kiểm tra điều kiện bám ta dùng tiêu chí hệ số an toàn bám và được định nghĩa bằng biểu thức: - Khi mở máy xe (cầu) ở trạng thái không tải, hệ số an toàn bám được kiểm tra theo công thức: G . k  d  1,2 , (4-38) b d J 0 W 0  G . f .  G m t d D 0 g Trong đó: Gd: Tổng áp lực lên các bánh dẫn khi không có vật nâng.  : Hệ số bám của bánh xe trên ray. Trường hợp máy làm việc ngoài trời,   0,12 , làm việc trong nhà   0,2 , trường hợp có rãi cát trên đường ray,   0,5 0 Wt : Tổng lực cản tĩnh khi không có vật nâng. 0 J m : Gia tốc trung bình của xe khi mở máy không có vật nâng. 0 v Với J m  0 60.tm o tm : Thời gian mở máy không có vật nâng. 0 nđc 2 1 tm  .G.D .  , (4-39) 375 M m  M t - Khi phanh xe (cầu) ở trạng thái không tải, hệ số an toàn bám được kiểm tra theo công thức: G . k  d  1,2 , (4-40) b J ph G 0 W 0 0 g t Máy nâng chuyển Trang 58 Chương 4 ph v Với J 0  ph 60to ph to : Thời gian mở máy không có vật nâng. ph nđc 2 1 t0  .G.D .  , (4-41) 375 M ph  M t Khi thiết kế, thường xuất phát từ gia tốc cho phép để không xảy ra trượt trơn mà chọn động cơ có momen mở máy phù hợp. Để đảm bảo điều kiện bám, gia tốc mở máy không tải không được vượt quá giá trị: 0 0 J m  J max , (4-42) g  G . d  0  d t  Với J max    Gd . f .  W0  , (4-43) G0  1,2 Dbx  4.2.3 Cơ cấu di chuyển bằng dây kéo Thường được áp dụng đối với các loại cần trục xây dựng, cổng trục. Với phương thức nầy, các cơ cấu nâng và cơ cấu di chuyển có thể bố trí ngoài xe lăn nên làm giảm lực tác dụng tập trung lên kết cấu kim loại. Lực cản chuyển động trong trường hợp nầy, ngoài các thành phần đã kể trong cơ cấu di chuyển bằng bánh xe dẫn, còn có các thành phần do hiệu lực căng dây ở 2 nhánh cáp của cơ cấu nâng và lực cản do trong lương của dây kéo. M  M F  M  M g  M h  H , (4-44) Hình 4.6 Cơ cấu di chuyển bằng dây kéo 1,4. Ròng rọc; 2 Con lăn; 3. Dây cáp Trong đó: Máy nâng chuyển Trang 59 Chương 4 Wh : Hiệu lực căng trên hai nhánh dây của palăng nâng vật. 11 a1 W  Q  , (4-45) h 1 a  q.l 2 H  , (4-46) 8h Trong đó: q : Trọng lượng 1 mét dây.  1 1  h : Độ võng cho phép của dây kéo, h    l .  30 50  l : Chiều dài phần dây kéo bị võng. Momen cần thiết trên trục tang: W  H.1.4 Dtg M tg  , (4-47) 21.4 4.3 CƠ CẤU THAY ĐỔI TẦM VỚI 4.3.1 Đại cương Tầm với được định nghĩa là khoảng cách giữa trục quay của cần trục và vật nâng. Thay đổi tầm với của cần trục, kết hợp với cơ cấu nâng vật và cơ cấu quay cần nhằm đảm bảo vận chuyển vật nâng đến đúng vị trí yêu cầu. Có thể thực hiện việc thay đổi tầm với cho các loại cần trục theo 2 phương án: - Dùng tời kéo xe lăn di chuyển trên cần: Phương án nầy thường gặp trong cần trục tháp xây dựng hoặc một số các loại cần trục chuyên dùng. Về thực chất đây chỉ là cơ cấu di chuyển xe lăn bằng dây kéo. Ưu điểm của phương án nầy là công suất tiêu hao cho việc thay đổi tầm với nhỏ, dễ dàng đạt được tầm với bé nhất, vật nâng ít chao lắc. Tuy nhiên tính cơ động không cao và kích thước của cần lớn. - Thay đổi góc nghiêng của cần: Việc thay đổi góc nghiêng của cần có thể sử dụng liên kết cứng với cần. 4.3.2 Tính toán palăng nâng cần Số liệu cần biết trước gồm: Sơ đồ động học của cơ cấu nâng cần, kích thước, hình dạng, trọng lượng cần và các thiết bị phụ: Trọng tải; tốc độ quay của cần; thời gian thay đổi tầm vớiChế độ làm việc của cần trục. Các tải trọng chính tác dụng lên hệ thống gồm: Máy nâng chuyển Trang 60 Chương 4 Q: Ttrọng lượng vật nâng. Gc: Trọng lượng cần. Wv , Wc : Tải trọng gió tác dụng lên vật nâng và lên cần. Sv: Lực căng của dây nâng vật. Fc: Lực nâng cần. Hình 4.7 Sơ đồ động học của cơ cấu nâng hạ cần. Lực quán tính xuất hiện trong quá trình khởi động nâng cần Pq. Lực quán tính ly tâm nếu quá trình mở máy nâng cần có kết hợp với quay cần. Cần xác định lực nâng cần và xem đại lượng nầy như là trọng lượng vật nâng để tiến hành tính toán thiết kế cơ cấu nâng cần như cơ cấu nâng vật. Bỏ qua các lực cản do gió Wv , Wc , các tải trọng động quán tính, viết phương trình momen các lực đối với khớp quay cần: Q.L  Gc.Lc F c.H  Sv.e  0 Từ đó ta có lực nâng cần: Q.L  G .L  S .e F  c c v , (4-48) c H Qua công thức nầy ta nhận thấy rằng tải trọng nâng cần sẽ có giá trị thay đổi theo vị trí của cần. Máy nâng chuyển Trang 61 Chương 4 Lực căng dây lớn nhất được xác định tương tự như palăng nâng vật: c Fc Smax  , (4-49) a. p Trong trường hợp dùng tang hình trụ, cần tính lực căng cáp theo công thức lực căng trung bình bình phương: 2 c  Smi .ti Sm  , (4-50) ti Từ đó công suất động cơ được xác định theo công thức: S c .v N  m c , (4-51) 60.1000. Trong đó vc là vận tốc trung bình của cáp cuốn lên tang, được xác định theo công thức: h.a V  , (4-52) c t Với Δh là lượng thay đổi khoảng cách giữa tâm cụm ròng rọc cố định và ròng rọc di động tương ứng với khoảng thời gian nâng cần Δt. Với phương án liên kết mềm, có thể có sự liên kết giữa palăng nâng cần và palăng nâng vật. Điều đó có thể thực hiện nâng cần mà không cần nâng vật, điều nầy làm giảm thiểu công suất của động cơ nâng cần. 4.4 CƠ CẤU QUAY 4.4.1 Đặc điểm chung: - Cơ cấu quay có thể bố trí trên phần quay hoặc không quay của cần trục, nhưng thường bố trí trên phần quay. - Vận tốc quay của cần trục thường rất bé; nq = (1 ÷ 3) vòng /phút. Do đó tỷ số truyền của cơ cấu thường rất lớn (750 ÷ 1000). Cụm truyền chuyển động thường gồm hai phần: Hộp giảm tốc (trục vít - bánh vít; hoặc bánh răng hành tinh), và cặp bánh răng hở: iq = i0 . ibr. - Quán tính khi khởi động thường rất lớn. Thời gian chuyển động ổn định ngắn. Do đó công suất động cơ thường chọn lớn gấp (3 ÷ 4) lần công suất tĩnh. 4.4.2 Mô men cản quay: Mômen cản quay trong cần trục gồm mômen cản quay do ma sát, mômen cản quay do độ nghiêng của cần trục, mômen cản quay do gió. Máy nâng chuyển Trang 62 Chương 4 Đối với trục chính, mômen tĩnh cản quay được xác định theo hệ thức: Mq = M1 ± M2 ± M3, (4-53) Trong đó: M1: mômen cản quay do ma sát trong hệ thống tựa quay. M2: mômen cản quay do độ nghiêng của mặt nền. M3: mômen cản quay của gió. M2 và M3 có dấu (+) khi ngược chiều quay, dấu (–) khi cùng chiều quay và thường xuất hiện khi cơ cấu làm việc ngoài trời. 4.4.2.1. Tính M1 a. Với cần trục cột và dàn cùng quay: Hình 4.8 Cần trục cột và dàn cùng quay Công thức tính: d d M  H . f . 1  H . f . 2  M (4-54 ) 1 1 1 2 2 2 2 V Q.L  G.a với: H  H  1 2 h V = Q + G Trong đó: Q, G: lần lượt là trọng lượng vật nâng và trọng lượng toàn bộ cơ cấu quay; f1, f2: lần lượt là hệ số ma sát trong ổ trục tựa trên và dưới; Máy nâng chuyển Trang 63 Chương 4 MV :là mômen ma sát tại ổ chặn dưới do phản lực V gây ra; d1, d2 :lần lượt là đường kính lắp ổ trục tựa trên và dưới. b. Với cần trục cột cố định dàn quay: Hình 4.9 Cần trục cột cố định dàn quay Công thức tính: d M  H . f . 1  M  M (4-55) 1 1 1 2 HD v Q.L  G.a G .b Với : H  H  d 1 2 h V = Q + G + Gd Trong đó: Gd.b: trọng lượng đối trọng và cánh tay đòn của đối trọng với tâm quay. MHD: mômen ma sát ổ dưới do lực ngang H2 = H1, mômen này phụ thuộc vào kết cấu của ổ đỡ. MV: mômen ma sát tại ổ chặn trên do phản lực V gây ra.  Tính mômen MHD: d d - Ổ trượt hoặc ổ bi tiêu chuẩn: M  H . f . 2  H . f . 2 (4-56) HD 2 2 2 1 2 2 Máy nâng chuyển Trang 64 Chương 4 H2 Dc  D1 - Loại tựa bằng bốn con lăn: M HD  .(2  f2.dc ). (4-57) 2.cos D1 1 2 cos  x Dc  D1 - Loại tựa bằng nhiều con lăn: M HD 1,25.H2.. 2 . (4-58) 1 2.cos  x D1 Trong đó: : hệ số ma sát lăn của con lăn trên mặt trụ của cột, m; dc: đường kính trục đặt con lăn, m; Dc: đường kính của cột tại chỗ tiếp xúc với con lăn, m; D1: đường kính mặt lăn của con lăn, m; o º x : góc bố trí con lăn: 0 ≤ x ≤ 90 .  Tính mômen MV: d - Ổ lăn: M V. f . 3 V 3 2 d - Ổ trượt gót bằng: M V. f . 3 V 3 3 d - Ổ trượt gót vành khăn: M V. f . tb V 3 2 Trong đó: f3: hệ số ma sát trong ổ chặn; d3: đường kính lắp ổ chặn; dtb: đường kính trung bình ổ chặn hình vành khăn. 4.4.2.2 Tính M2: Công thức tính: M2 = (Q.L + Gc.lc + Gq.lq).sinα (4-59) Trong đó: Gc: trọng lượng cần và các bộ phận khác trên nó; Gq: trọng lượng phần quay (không kể trọng lượng cần); lc, lq: khoảng cách từ trọng tâm cần và trọng tâm phần quay đến trục quay; Máy nâng chuyển Trang 65 Chương 4 : góc nghiêng của cần trục (phụ thuộc vào mặt nền hoặc góc nghiêng lớn nhất cho phép khi thiết kế); Hình 4.10 Ảnh hưởng của độ nghiêng mặt nền đối với mômen cản quay 4.4.2.3 Tính M3: Công thức tính: M3  qFv .L  F1.a1  F2.a2 , (4-60) Trong đó: Q: áp lực gió tính toán. Fv: diện tích chịu gió của vật nâng. F1: diện tích chịu gió của cần và các thiết bị trên xe. F2: diện tích chịu gió của phần quay. L: tầm với của cần (kể từ tâm quay đến móc). a1; a2: khoảng cách từ trục quay đến điểm đặt lực F1, F2. 4.4.3. Xác định mômen cản quán tính Trong khi quay, do mômen mở máy và phanh, cơ cấu quay còn chịu mômen quán tính của các khối lượng quay quanh tâm trục (G.D2 ) .n M  q q (4-61) qt 375.t 2 (G.D )q: tổng mômen vô lăng của các chi tiết quay quanh tâm cần trục. Máy nâng chuyển Trang 66 Chương 4 nq: số vòng quay của cần trục trong một phút. t: thời gian mở máy hoặc phanh. 4.4.4 Quá trình mở máy của cơ cấu quay Tương tự như cơ cấu di chuyển, momen cản tĩnh M t không phụ thuộc vào chiều quay của cần trục, luôn cản chuyển động, phương trình momen ở trục động cơ trong giai đoạn mở máy: M m  Mt  M đ1  M đ 2 , (4-62) M t : Momen cản tĩnh do lực cản tĩnh gây ra trên trục động cơ. M đ1 : Momen cản động do quán tính các bộ phận máy lắp trên phần quay. M đ 2 : Momen cản động do các bộ phận máy thuộc cơ cấu quay có gia tốc gây ra trên trục động cơ. G.D2 n 2 M q 1  q nđc 1 Gk .Dk I nđc M m   . 2 . .   . , (4-63) iq .q 375 iq tm q k1 375 tm Từ phương trình (4-62), có kiểm tra M m hoặc tm . 4.4.4 Tính chọn động cơ điện cho cơ cấu quay Động cơ điện cơ cấu quay được tính chọn theo công suất tĩnh: M q .nq Nt  , [Kw], (4-64) 9550.q Do momen động có giá trị rất lớn trong thời kỳ mở máy nên động cơ thường được chọn có: Nđc  3  4Nt . Sau đó tiến hành kiểm tra điều kiện mở máy theo thời gian mở máy chọn theo kinh nghiệm. ------ CÂU HỎI 1. Vẽ sơ đồ cơ cấu nâng dẫn động bằng tay? Trình bày trình tự tính toán? 2. Vẽ sơ đồ cơ cấu nâng dẫn động bằng máy? Trình bày trình tự tính toán? Máy nâng chuyển Trang 67 Chương 5 Chương 5. MỘT SỐ THIẾT BỊ NÂNG THÔNG DỤNG Mục tiêu: Trình bày nguyên lý hoạt động và khả năng ứng dụng của một số thiết bị nâng. 5.1 CÁC THIẾT BỊ NÂNG ĐƠN GIẢN 5.1.1 Kích Thực hiện nâng hạ vật với độ cao nâng không lớn, h < 0.7 mét. Tuỳ thuộc nguyên lý dẫn động bộ phận công tác, phân biệt: Kích thanh răng, kích vít, kích thuỷ lực. 5.1.1.1 Kích thanh răng: Hình 5.1 Sơ đồ cấu tạo kích thanh răng a. Hình chung; b. Cấu tạo tay quay an toàn 1.Vỏ kích; 2. Thanh răng; 3. Mũ kích; 4. Bàn nâng phụ; 5. Tay quay; 6. Bộ truyền bánh rang; 7. Trục dẫn; 8. Bánh rang; 9.Bánh răng cóc; 10. Cóc hãm; 11. Đĩa chủ động Sơ đồ nguyên lý được thể hiện như hình 5.1 Đầu kích được dẫn động bằng bộ truyền bánh răng – thanh răng. Theo quy phạm an toàn, kích được trang bị tay quay an toàn. Quan hệ giữa Q và P được thể hiện qua công thức: Q.r P  , (5-1) R.io . r: Bán kính vòng lăn bánh răng ăn khớp với thanh răng. 5.1.1.2 Kích trục vít: Thực hiện độ cao nâng H = (0,2 – 0,4) mét. Ren dùng cho vít là ren hình thang có góc nâng α = (4 ÷ 5)o. Đầu kích lắp trên trục vít như là ổ chặn. Quan hệ giữa lực P và tải trọng Q: Máy nâng chuyển Trang 68 Chương 5 Hình 5.2 Kích trục vít 1.Vỏ kích; 2. Trục ren vít; 3. Mũ kích; 4. Bánh cóc; 5. Chốt; 6. Tay quay; 7. Cơ cấu cóc 2 chiều; 8. Đai ốc; 9. Nêm hãm; 10. Lò xo đẩy.  dm Dm  P.L  Qtg    f .  , (5-2)  2 2  Trong đó: dm: Đường kính trung bình của ren vít. Dm: Đường kính trung bình của đầu tựa. f: Hệ số ma sát ở mặt tựa. φ: Góc ma sát ở mặt ren. α: Góc nâng ren. Hiệu suất của kích vít: Q.s Q..d .tg d .tg    m  m , (5-3) P.L.2  dm Dm  tg   .dm  f .Dm Qtg   .  f . 2  2 2  5.1.1.3 Kích thủy lực: Sơ đồ cấu tạo như hình vẽ 5.3 Đầu kích chuyển động đi lên nhờ bơm thuỷ lực bơm dầu vào đáy đầu nâng. Việc hạ đầu nâng được thực hiện khi mở van xả dầu. Kích vít có thể đạt đến trọng tải 750 tấn và độ cao nâng đến 0,7 mét. Theo nguyên tắc áp suất không đổi trong thành bình kín, ta có: Máy nâng chuyển Trang 69 Chương 5 2 Q P A/  d  p    P  Q  Q  , (5-4) A A/ A  D  Lực tác dụng lên tay bơm: 2 P.r 1  d  r 1 P0  .  Q  . . , (5-5) L   D  L  Do tỷ số d/D nên kích vít có thể đạt được trọng tải lớn. η: Hiệu suất của cơ cấu, thường η = 0.7 Hình 5.3 Sơ đồ kích thủy lực 1. tay gạt; 2. pittông bơm; 3. xi lanh bơm; 4,5. van một chiều; 6. van xả;7. xi lanh công tác; 8. pittông công tác; 9. bể dầu 5.1.2 Tời Hình 5.4 Cấu tạo của tời 1. Vỏ; 2. Trục vít và tay quay; 3. Bánh vít gắn với tang Máy nâng chuyển Trang 70 Chương 5 Tời là thiết bị nâng chỉ có trang bị cơ cấu nâng. Dùng để thực hiện việc nâng hạ vật nặng theo phương thẳng đứng hoặc phương nghiêng. Tời có thể là thiết bị độc lập hoặc là bộ phận máy của một thiết bị máy trục khác. Tời được lắp đặt cố định trên nền, tường hoặc trên kết cấu kim loại của máy trục. Các bộ phận chính của tời gồm: Bộ phận dẫn động, bộ phận truyền động, tang cuốn cáp và thiết bị phanh hãm. Tuỳ thuộc nguồn dẫn động, phân biệt tời tay và tời máy. Tời có thể dẫn động một tang hoặc nhiều tang. Có thể có tời 1 hoặc hai cấp tốc độ. 5.2 CẦU TRỤC LĂN Được sử dụng trong nhà xưởng phục vụ cho việc chế tạo, sửa chữa, lắp ráp. Được bố trí trên cao nên không chiếm diện tích mặt bằng phân xưởng. Cầu trục được trang bị các cơ cấu nâng, cơ cấu di chuyển xe và cơ cấu di chuyển cầu nên có thể vận chuyển vật nâng đến bất cứ một toạ độ nào trong không gian phân xưởng. Tuỳ thuộc vào khẩu độ và tải trọng, có cầu trục 1 dầm hoặc 2 dầm. 5.2.1 Sơ đồ cầu trục: Sơ đồ như hình vẽ Hình 5.5 Sơ đồ cầu trục một dầm 5.2.2 Kết cấu các dầm: Trong kết cấu kim loại của cầu trục, dầm chính là bộ phận chịu lực chủ yếu. Yêu cầu của dầm chính là phải đảm bảo độ bền và độ cứng. Đối với trường hợp cầu trục 1 dầm, tiết diện dầm phải có dạng chữ I đế treo palăng. Trường hợp đơn giản nhất là dùng dầm đơn không có gia cường. Nếu điều kiện cứng vững cũng như độ bền không được đảm bảo thì phải gia cường. Đối với trường hợp cầu trục 2 dầm, tiết diện dầm thường có dạng hình hộp chữ nhật. Theo quy phạm an toàn, cần phải bố trí sàn thao tác để tiện cho việc bảo dưỡng, sửa chữa palăng Ngoài việc gia cường cho tiết diện dầm, trong nhiều trường hợp phải dùng them dạng khung, dàn để tăng độ cứng vững. Máy nâng chuyển Trang 71 Chương 5 Liên kết giữa dầm chính và dầm cuối có thể bằng mối ghép bulông hoặc mối ghép hàn. Dầm cuối thường có kết cấu tiết diện hình hộp hoặc 2 thép U ghép lại. Việc bố trí hộp trục đỡ các bánh xe có thể tiến hành theo phương thức hộp trục riêng hoặc bố trí ổ bi ngay trong lòng bánh xe. 5.2.3 Tính toán cầu trục Các bước tính toán: - Xác định thông số cơ bản của cầu trục, Q, H, L, vn, vxe, vcầu, CĐLV. - Sơ bộ xác định trọng lượng của kết cấu kim loại dầm chính, các bộ phận lắp đặt trên cầu như cabin, xe lăn. - Thiết kế các cơ cấu công tác (cơ cấu nâng vật, cơ cấu di chuyển xe con, cơ cấu di chuyển cầu trục..). Các tính toán nầy đã được trình bày ở các phần trước. - Tính kết cấu kim loại dầm chính. Một cách đơn giản, xét trường hợp dầm chịu lực khi xe lăn có vị trí giữa dầm, sơ đồ lực tác dụng như hình vẽ: Hình 5.6 Sơ đồ bố trí lực trên dầm Mômen lực lớn nhất do tải trọng gây ra tại vị trí giữa dầm:  L q.L2  M u max  1,25Q  Gxe    , (5-6)  8 8  Kiểm tra độ bền: Ứng suất lớn nhất tại vị trí giữa dầm: M   u max   , (5-7) W u Xác định độ võng tại vị trí giữa dầm: Máy nâng chuyển Trang 72 Chương 5 Q  G .L3 5q.L4 f  xe  , (5-8) 48E.J x 384E.J x So sánh với độ võng cho phép [f] = L/700 Khoảng cách giữa 2 dầm chính trong trường hợp cầu trục 2 dầm được xác định trên cơ sở đảm bảo lực nén ngang của bánh xe lên thành ray không quá lớn do sự xiên lệch của cầu trục. Sơ đồ tính cho như hình vẽ: Hình 5.7 Sơ đồ tính toán Có lực nén phụ giữa thành bánh xe và ray: M W.L N   , (5-9) E 2E Trong đó W là lực cản phụ do thành bánh xe tiếp xúc với đường ray. Để đảm bảo lực dẫn động ở mỗi bên (W/2) thắng được ma sát khi có lực N cần thiết: W W.L E  N. f  . f   f , (5-10) 2 2E L Trong tính toán lấy f = (1/5 ÷1/7) 5.3 CỔNG TRỤC Khác với cầu trục, cổng trục di chuyển được trên ray bố trí ở mặt đất nhờ cơ cấu di chuyển cổng. Theo kết cấu thép, cổng trục có loại công xôn hoặc không. Tuỳ thuộc khẩu độ và tải trọng có thể có cổng trục một dầm hoặc hai dầm. Kết cấu kim loại của chân cổng cũng như các dầm rất đa dạng. Trong trường hợp khẩu độ nhỏ hơn 25 mét, có thể cả 2 chân cổng đều liên kết cứng với dầm. Trong nhiều trường hợp, để tạo sự tuỳ động của các Máy nâng chuyển Trang 73 Chương 5 chân cổng, tránh xô lệch và kết bánh xe trên ray, một trong hai chân cổng được lắp khớp quay với dầm. Xe con của cổng trục có thể là palăng điện treo hoặc chạy trên ray bố trí trên hai dầm chính. Cơ cấu nâng của cổng trục có thể bố trí ngoài xe con để giảm tải. Việc dẫn động xe con có thể được thực hiện bằng cơ cấu dẫn động bánh xe dẫn hoặc tời kéo. Cơ cấu di chuyển cổng thường dùng phương án dẫn động riêng. Nếu dẫn động chung thì phải bố trí ở trên cao để khỏi vướng thiết bị ở mặt đất. Sơ đồ cổng trục như hình vẽ 5.8 Hình 5.8 Cơ cấu di chuyển cổng trục dẫn động chung 1. Hộp giảm tốc; 2. Động cơ; 3, 4, 5. Bộ truyền bánh răng nón; 6. Bánh xe di chuyển; 7. Ray ------ CÂU HỎI 1. Vẽ sơ đồ tính toán cầu trục và kiểm tra bền? Xác định độ võng giữa dầm? Máy nâng chuyển Trang 74 Chương 6 Chƣơng 6. MÁY VẬN CHUYỂN LIÊN TỤC Mục tiêu: Nêu được nguyên lý hoạt động và các thông số đặc trưng của một số thiết bị vận chuyển liên tục. 6.1 ĐẠI CƢƠNG 6.1.1 Phạm vi ứng dụng Máy vận chuyển liên tục thực hiện vận chuyển các loại hàng hóa khác nhau như: Nhà máy sản xuất VLXD, nhà máy chế biến thức ăn gia súc, nhà máy xay gạo hoặc trong các nhà máy sản xuất khác như bia rượu, nước ngọt Tùy theo nguyên lý dẫn động bộ phận công tác mà phân biệt: - Máy chuyển liên tục có bộ phận kéo: Băng tải, xích. - Máy chuyển liên tục không có bộ phận kéo: Băng chuyển con lăn, máng lắc 6.1.2 Thông số đặc trƣng Các thông số đặc trưng cho máy chuyển liên tục: - Năng suất - Tốc độ vận chuyển v[m/s] - Chiều dài L [m], độ cao vận chuyển H [m], góc nghiêng đặt máy β. 6.1.2.1 Năng suất: Là lượng vật liệu vận chuyển được trong đơn vị thời gian. Năng suất có thể tính theo thể tích [m3/h], khối lượng [Tấn/h] hoặc đơn chiếc [chiếc/h]. Công thức chung để tính năng suất: Q = 0,36 q.v [T/h], (6-1) Trường hợp vật liệu được vận chuyển trong máng hoặc ống: 3 Q= 3600.AO.φ.ρ.ν [T/h] = 3600.AO.φ.v [m /h]. (6-2) Trường hợp vật liệu rời được vận chuyển theo dòng liên tục: Q= 3600.A.ρ.ν [T/h] = 3600.A.v [m3/h], (6-3) Trong đó: q: trọng lượng vật liệu vận chuyển trên 1 mét chiều dài [N/m]. v: Tốc độ dòng vật liệu [m/s]. 2 A0: Diện tích tiết diện ống, máng [m ]. A: Diện tích mặt cắt dòng vật liệu [m2]. ρ: Khối lượng của một đơn vị thể tích vật liệu [T/m3]. Máy nâng chuyển Trang 75 Chương 6 φ: Hệ số điền đầy máng, ống. Khi vật liệu được vận chuyển trong các gầu tải, có dung tích L [m3], bước đặt gầu là t thì: L Q  0,36 ...v , [T/h], (6-4) t Tương tự trường hợp vận chuyển từng kiện hàng với trọng lượng G [N]: G Q  0,36 v , [T/h], (6-5) t 6.1.2.2 Công suất dẫn động: Trường hợp tổng quát, máy vận chuyển vật liệu trên khoảng L [m] và độ cao H [m] với năng suất Q [T/h], thì công suất tiêu hao là: Q 1 N  H  c.L , [Kw], (6-6) 360  Trong đó c: là hệ số cản chuyển động, η là hiệu suất chung của máy. 6.2 BĂNG TẢI ĐAI 6.2.1 Khái niệm: Băng tải đai là dạng máy vận chuyển liên tục có bộ phận kéo. Nguyên tắc truyền động thực hiện nhờ ma sát. Bộ phận kéo ở đây là bộ truyền ma sát giữa các tang và băng đai. Tấm băng cũng đồng thời đóng vai trò của bộ phận mang vật liệu. 6.2.2 Nguyên lý truyền lực kéo bằng ma sát: Hình 6.1 Sơ đồ truyền lực kéo bằng ma sát Truyền lực kéo từ tang dẫn động sang tấm băng hoặc puly sang dây cáp được thực hiện theo nguyên tắc truyền động ma sát. Máy nâng chuyển Trang 76 Chương 6 Quan hệ giữa lực căng trên hai nhánh đai: f S2  S1.e , (6-7) Trong đó: f: Hệ số ma sát giữa vật liệu tấm băng và tang. β: Góc ôm của tấm băng trên tang. S2: Lực căng trên nhánh băng đi vào tang dẫn. S1: Lực căng trên nhánh băng đi ra khỏi tang dẫn. Để thực hiện truyền động: -Tạo lực căng ban đầu. -Tác dụng momen xoắn trên tang dẫn. Trên nhánh đi vào tang dẫn lực căng tăng lên, trên nhánh đi ra khỏi tang dẫn lực căng giảm đi. Trên một phần cung ôm ở phía nhánh đi ra khỏi tang dẫn có sự trượt đàn hồi được gọi là cung trượt. Một phần cung ở phía nhánh đi vào tang dẫn không có trượt gọi là cung tĩnh. Hình 6.2 Sơ đồ truyền động đai f ftr S1.e S2  S1.e ; do đó S2  , (6-8) kdt Trong đó: kdt hệ số dự trữ ma sát, kdt = (1,15 ÷ 1,2). Trên tang bị dẫn sự truyền chuyển động nhờ ma sát được thực hiện từ băng sang tang. f Khả năng truyền lực kéo lớn nhất được thực hiện khi điều kiện: S2  S1.e được đảm bảo. Tương tự ta có cung trượt ở phía nhánh ra khỏi tang bị dẫn của băng. Hiệu lực căng băng trên hai nhánh băng chính là lực ma sát. Trường hợp tải lớn hơn lực ma sát thì xảy ra sự trượt trơn của băng trên tang. Máy nâng chuyển Trang 77 Chương 6 Để tăng khả năng tải: - Tăng góc ôm β. - Tăng hệ số ma sát (f = 0,3 ÷ 0,6). 6.2.3 Các bộ phận chính của băng tải: Sơ đồ băng tải Hình 6.3 Sơ đồ băng tải 6.2.3.1 Tấm băng: Là bộ phận chủ yếu của băng tải, đắt tiền nhưng có nguy cơ chóng hỏng nhất. Yêu cầu của tấm băng là phải đảm bảo độ bền kéo và uốn, độ đàn hồi và độ dãn dài nhỏ, có khả năng chống cháy, chống mài mòn. Cấu tạo tấm băng gồm phần lõi chịu lực và lớp bọc bảo vệ. Phần lõi thường là vải hoặc cáp đan thành tấm, phần bọc thường là cao su. Các tấm lõi vải thường làm từ sợi tơ nhân tạo có độ bền cao, chiều dày mỗi lớp từ (0,2 ÷ 0,5) mm. Giói hạn bền của một mm chiều rộng một lớp vải cần đạt đến (600 ÷ 800) N/mm. Lớp cao su một mặt để dính kết các lớp với nhau, mặt khác có tác dụng bảo vệ phần lõi, chống lại các phá hỏng do tác dụng cơ học và môi trường bên ngoài. Sức bền kéo đứt của lớp cao su cần đạt giá trị 20 N/mm2. Với lõi cáp băng có độ bền cao hơn và độ dãn dài cũng nhỏ hơn so với băng vải cao su. Tuy nhiên giá thành cao nên hiện nay phổ biến vẫn dùng băng vải cao su. Kích thước cơ bản của băng là chiều rộng B. Thông số này được xác định trên cơ sở đảm bảo năng suất và vận tốc yêu cầu. Hiện nay chiều rộng của tấm băng được chế tạo theo tiêu chuẩn. Máy nâng chuyển Trang 78 Chương 6 Hình 6.4 Chiều rộng tấm băng Bảng 6.1 Bề rộng tấm băng B 300 400 500 650 800 1000 1200 1400 1600 Số lớp vải trong tấm băng được xác định trên cơ sở sức bền kéo đứt: S .n S  max , (6-9) B.Pđ Trong đó: Smax : lực căng băng lớn nhất. n: hệ số dự trữ bền cho tấm băng phụ thuộc vào số lớp lõi. Bảng 6.2 Số lớp vải và hệ số dự trữ Z (số lớp) 2-4 4-5 6-8 9-11 12-14 n 9 9,5 10 10,5 11 6.2.3.2 Trạm dẫn động: Gồm nguồn dẫn động (thường là động cơ điện), hộp giảm tốc truyền chuyển động quay cho tang dẫn. Để tăng khả năng kéo cho tang dẫn, dùng biện pháp tăng hệ số ma sát (tang chân không, tang nam châm điện từ), hoặc tăng góc ôm. Việc phủ trên bề mặt tang dẫn động một lớp vật liệu tăng ma sát có thể cho hệ số dính bám đến (0,35 ÷ 0,5). Đường kính tang được xác định theo công thức: D  k.Z với k: hệ số tỷ lệ Với tang dẫn: k = 125 khi Z = (2 ÷ 6); k = 150 khi Z = (7 ÷ 12). Với tang căng băng và tang đổi hướng k = (50 ÷ 125). Chiều rộng của tang nên lấy lớn hơn chiều rộng băng từ (100 ÷ 200) mm 6.2.3.3 Trạm kéo căng: Nhằm tạo lực căng ban đầu cho tấm băng để có thể truyền lực ma sát. Ngoài ra, sau thời gian làm việc băng bị dãn nên cần thiết phải căng băng. Có thể dùng phương pháp căng băng thường xuyên hoặc định kỳ. Với thiết bị căng băng định kỳ, lực căng băng thay đổi theo bước nhảy dẫn đến tuổi thọ của băng giảm. Máy nâng chuyển Trang 79 Chương 6 Hình 6.5 Kéo căng dùng vít điều khiển cứng Hình 6.6 Kéo căng dùng tời 6.2.3.4 Hệ thống đỡ con lăn: Trên nhánh có tải thường dùng 2 hoặc nhiều dãy con lăn để tạo cho băng có hình lòng máng khi vật liệu vận chuyển ở dạng vụn rời. Trên nhánh không tải có thể dùng 1 dãy con lăn. Bước đặt con lăn trên nhánh không tải thường lấy gấp 2 lần so với nhánh có tải. Bước đặt con lăn tại vị trí chất tải thường lấy 1/2 so với nhánh có tải. Bước đặt con lăn được xác định theo chiều rộng băng và chủng loại vật liệu (1 ÷ 1,5) m. Đường kính con lăn đỡ : d = 108 mm khi B = (400 – 800) mm. d = 159 mm khi B = (800 – 1600) mm. Con lăn được lắp trên trục theo phương thức trục quay hoặc không quay. Ngoài ra còn phải kể đến các thiết bị nạp liệu, dỡ liệu, thiết bị làm sạch băng, thiết bị định tâm cho băng 6.2.4 Tính toán băng tải: Số liệu tính toán: Năng suất Q [T/h]; chiều dài vận chuyển L [m]; góc nghiêng đặt băng β [0]; loại vật liệu vận chuyển. Máy nâng chuyển Trang 80 Chương 6 6.2.4.1 Tính chiều rộng tấm băng: (B) Chiều rộng tấm băng được xác định trên cơ sở đảm bảo năng suất yêu cầu. Ta có: Q = 3600.A.v.ρ; [T/h] Trong đó: A: diện tích tiết diện dòng vật liệu [m2] v: vận tốc vận chuyển [m/s] ρ: khối lượng riêng của vật liệu [T/m3] Theo kinh nghiệm, chiều rộng dòng vật liệu trên băng (b) được lấy: b = (0,8B), [m] k .b 2 Nếu đặt: A  b , ta có: 3600 2 Q  kb .0,8 .v. , [T/h] Xác định kb trong một số trường hợp: Hình 6.7 Sơ đồ một dãy con lăn Khi dùng một dãy con lăn: b.b.tan tan tan A  d  d .b2 ; vậy ta có: k  3600. d 4 4 b 4 Khi dùng 3 dãy con lăn: Hình 6.8 Sơ đồ 3 dãy con lăn b1  b2 Máy nâng chuyển Trang 81 Chương 6 , ,2 b  b1 b A  A1  A2  .b2.sin  .tand 2 4 Với: b  b1  2.b2 .cos  b1 1 2.cos b (1 2.cos)  b tan A  1 1 .b sin  b2 (1 2.cos)2 . 2 1 1 4 tan A  b2 (1 cos).sin  b2 (1 2.cos)2 . 1 1 4 2 b  2 tan  A  1 cos .sin  (1 2.cos) . 9  4   2 tan  Vậy: kb  400.1 cos sin  1 2cos  .   4  Ngoài ra khi băng tải đặt nghiêng một góc β so với phương ngang, thì cần đưa 2 thêm vào hệ số kβ. Lúc nầy: Q  kb .k 0,8B .v. ; [T/h] Giá trị của β được chọn nhỏ hơn góc ma sát giữa vật liệu và băng từ (7 ÷ 10)0 . Từ đó, có thể xác định chiều rộng băng theo công thức: Q B  1,25 ; [m], (chọn lại theo tiêu chuẩn) kb .k .v. Vận tốc của băng được xác định trên cơ sở vừa đảm bảo năng suất, lại vừa đảm bảo vật liệu không bị văng ra ngoài (do B nhỏ). 6.2.4.2 Tính lực kéo băng tải: Lực kéo băng tải phải khắc phục các lực cản chuyển động sau: - Lực cản do ma sát trong ổ trục con lăn đỡ, ma sát lăn giữa tấm băng và con lăn. - Lực cản do trọng lượng của vật liệu và băng trên những đoạn băng nghiêng. - Lực cản do băng vòng qua các đoạn cong. Do đó, lực cản chuyển động được tính toán theo những đoạn băng có đặc điểm khác nhau về hình học cũng như về tình trạng chịu lực: Trên những đoạn băng có tải: W  q  q q .cos  .l .c  q  q .sin  .l ct  i 0i cl i i  i 0i i i Với: β = 0 nếu như đoạn băng đặt nằm ngang Tương tự, trên những đoạn băng không tải: W  q q .cos  .l .c  q .sin  .l kt  0i cl i i  oi i i Máy nâng chuyển Trang 82 Chương 6 Trong đó: qi: Trọng lượng một đơn vị dài của vật liệu trên băng. qoi: Trọng lượng của một đơn vị dài tấm băng. qcl: Trọng lượng phân bố trên một dơn vị dài của các con lăn trên nhánh có tải. c: Hệ số cản chuyển động (xác định bằng thực nghiệm). li: Chiều dài các đoạn băng. βi: Góc nghiêng của đoạn băng so với phương ngang. Dấu + khi băng theo hướng chuyển động đi lên. Dấu - khi băng theo hướng chuyển động đi xuống. Kể đến lực cản chuyển động khi băng vòng qua các đoạn cong,người ta đưa thêm vào hệ số k. Vậy: W  k.Wct Wkt , (6-10) Trong các công thức trên: Q q  ; [N/m], (6-11) 0,36.v Sau khi xác định được lực kéo băng tải ta tiến hành chọn động cơ theo công suất tĩnh: W .v N  0 , (6-12) t 1000  : Hiệu suất chung của trạm dẫn động. 6.2.4.3 Tính lực căng băng: Tính lực cản chuyển động một cách chính xác hơn khi xét đến các yếu tố ảnh hưởng đến lực cản khi băng đi qua các tang đổi hướng, căng băng cũng như các vị trí chất, dỡ tải Lực căng băng ở những vị trí khác nhau được xác định theo nguyên tắc: Si1  S1 Wii1, (6-13) Tổng lực cản theo đường băng kép kín được xác định: W  Wct  Wkt  Wt  Wc  Wcht Wdt Wls Wc , (6-14) Lực căng băng tại điểm cuốn vào tang dẫn được xác định: Sv  S9   Sr  S1  Wi , (6-15) Máy nâng chuyển Trang 83 Chương 6 Hình 6.9 Sơ đồ tính lực căng băng Mặt khác quan hệ giữa Sv và Sr theo công thức Euler: f Sv .e Sr  ; với kdt =(1,15 ÷ 1,2), (6-16) kdt Từ 2 phương trình trên ta có thể xác định Sv, Sr từ đó xác định các Si. Cần kiểm tra lực căng nhỏ nhất trên nhánh có tải với điều kiện: q  q .t 2 S  o , (6-17) min 8. f  Bảng 6.3 Góc chảy của vật liệu vận chuyển Vật liệu vận Khối lượng Góc chảy của vật liệu [0] Góc chuyển riêng Khi động Khi tĩnh Giá trị tính nghiêng cho 3 [T/m ] (đ ) đ  toán phép của băng [0] Angtraxit 0,95÷1 22,5 45 20 17÷18 Đất sét ướt 1,5÷1,7 15÷20 31÷45 20 18÷22 Sỏi viên 1,9÷2 20÷25 45 25 20÷26 tròn Đất nền độ 1,6 20 45 20 18 ẩm tự nhiên Máy nâng chuyển Trang 84 Chương 6 Đá cục 1,8÷2,2 20 40 20 18 Cát khô 1,4÷1,65 20 45 20 20 Cát ướt 1,5÷1,7 25 50 25 20÷22 Than đá 0,83 15÷22 30÷45 20 18 Bảng 6.4 Hệ số phụ thuộc hình dạng băng kb Số dãy con lăn đỡ Góc chảy tính toán của vật liệu băng 150 200 250 Băng phẳng 1 con 250 330 420 lăn Băng máng 2 con lăn   200 500 580 660   450 570 615 660 Con lăn 3 máng   200 170 550 640   300 550 625 700   350 590 660 730   450 635 690 750 Băng máng con lăn 519 570 610 trục mềm Bảng 6.5 Hệ số góc nghiêng đặt băng k Khả năng tự Góc nghiêng đặt băng [0] chảy của vật liệu Nhiều 0,95 0,90 0,85 0,82 0,80 Trung bình 1 0,98 0,95 0,93 0,90 0,85 Ít 1 1 0,98 0,96 0,95 0,90 Máy nâng chuyển Trang 85 Chương 6 6.3 XÍCH TẢI Khác với băng tải, bộ phận kéo và bộ phận mang tải trong xích tải thường là phân biệt. Bộ phận kéo trong xích tải là bộ truyền xích (1 hoặc 2 dãy). Bộ truyền xích có thể là xích ống bản lề, xích hàn hoặc xích dập định hình. Tuỳ theo bộ phận mang vật, người ta phân biệt: - Xích tải tấm: Bộ phận mang tải là các bản thép. - Xích tải cào: Vật liệu được chứa trong máng và được vận chuyển bởi các tấm cào. - Xích tải treo: Vật liệu được chứa trong các thùng treo và được xích kéo vận chuyển. 6.3.1 Bộ phận kéo: Bộ phận kéo trong xích tải là các loại xích kéo. Các thông số của xích kéo được lấy theo TCVN 1583 - 74 đối với xích hàn mắt tròn, TCVN 1585- 74 đối với xích dập và TCVN 1588 - 74 đối với xích tấm bản lề. Ưu điểm của xích kéo là độ dãn dài nhỏ, kích thước của đĩa xích (đối với xích bản lề, xích dập) hoặc ròng rọc xích (đối với xích hàn) nhỏ, dễ tháo lắp vận chuyển. Nhược điểm là khối lượng nặng, giá thành cao và tốc độ vận chuyển chậm hơn so với băng. Cũng giống như cáp, việc tính toán xích được tiến hành theo lực kéo đứt: S max.n  Sđ , (6-18) Trong đó: n : Hệ số dự trữ bền, với xích hàn lấy n = 8, với xích tấm lấy n = (5 ÷ 6) nếu các nhánh vận chuyển nằm ngang hoặc có góc nghiêng nhỏ; lấy n = (7 ÷ 10) nếu nhánh vận chuyển thẳng đứng hoặc có góc nghiêng lớn. Sđ là tải trọng phá hỏng. Đường kính vòng lăn của đĩa xích (tính đến tâm bản lề xích): t Với xích hàn: D  ; 90 sin Z t Trong đó: t : Bước xích; Z: Số răng của đĩa xích, với xích bản lề: D  180 sin Z Máy nâng chuyển Trang 86 Chương 6 6.3.2 Xích tải tấm: 6.3.2.1 Sơ đồ: Như hình vẽ 6.10 Hình 6.10 Sơ đồ cấu tạo xích tải tấm 1, 7. Dẫn động xích; 2. Phiểu nạp vật liệu; 3. Bản thép nối xích; 4. Dãi xích; 5. Khung đứng; 6. Đường ray; 8. Khung ngang; 9. Bộ phận liên kết; 10. Tăng xích; 11. Trục; 12. Thanh liên kết. 6.3.2.2 Xác định thông số hình học của băng: Hình 6.11 Sơ đồ hình học bản băng Các thông số hình học của bản băng (chiều rộng, chiều cao) được xác định trên cơ sở đảm bảo năng suất yêu cầu khi vận tốc được chọn trước. Thường vận tốc của xích tải được chọn vx < 1,2 m/s Ta có: Q = 3600.A.v.ρ. kβ, (6-19) Q Từ đó: A  3600.v..k  Máy nâng chuyển Trang 87 Chương 6 tg tg Tuỳ theo kết cấu bản băng, có A  B2 hoặc: A  B.h  B2 . 4 4 Kích thước h được chọn theo các giá trị 100, 125, 160, 200, 250, 320 mm tuỳ theo chiều rộng của bản băng: 400, 500, 650, 800, 1000, 1200, 1400, 1600 mm. 6.3.2.3 Lực cản chuyển động và công suất động cơ dẫn động: Tương tự như băng tải, lực cản chuyển động trong băng bản bao gồm: - Lực cản do ma sát. - Lực cản do trọng lượng của xích tải và vật liệu khi xích tải đặt nghiêng. - Lực cản tại các vị trí đĩa xích. Ta có: W  k.Wct Wkt , với k  1,1. Trong đó: Wct  q  q0 cos i .Li .c  q  q0 sin i .Li Wkt  q0.cos i .Li .c  q0.sin i .Li Trường hợp chỉ có hai nhánh xích tải song song, đặt nghiêng góc  ,ta có: W0  kq  2q0 cos .L.c  qsin .L , (6-20) Công suất động cơ được chọn theo công thức tĩnh: W .v N  0 , [Kw], (6-21) t 1000. 6.3.2.4 Tính lực căng xích, tính chính xác lực kéo xích tải: Tương tự như băng tải, để tính lực căng xích Si ta chia xích kéo thành nhiều đoạn có cùng đặc tính chịu tải và tiến hành tính toán cho từng điểm theo chu tuyến. Nguyên tắc: Si1  Si Wii1 . Trong đó Wii1 là lực cản chuyển động trên đoạn xích tải i  i 1 Điểm xuất phát thường chọn là điểm xích ra khỏi đĩa xích dẫn. Giá trị Si chọn ban đầu để tính là Smin nhằm đảm bảo xích tải không bị võng quá giá trị cho phép. Thường chọn S min giá trị từ (1000 ÷ 3000)N Trong trường hợp xích kéo là 2 dãy thì lực căng xích tính toán là: Stt  0,55  0,6Smax , (6-22) Lực cản khi xích vòng qua các đĩa xích đổi hướng hoặc đĩa căng xích là: Wđx  0,06  0,08Sv , (6-23) Máy nâng chuyển Trang 88 Chương 6 Lực cản ở đĩa xích dẫn: Wđxd  0,03  0,05Sv  Sr , (6-24) 6.3.3 Xích tải cào: 6.3.3.1 Sơ đồ cấu tạo: Hình 6.12 Sơ đồ cấu tạo máng cào 1. Xích kéo; 2. Máng cào; 3. Xích dẫn; 4. Cửa; 5. Khung; 6. Đường ray; 7. Bánh căng xích; 8. Thanh ngang; 9. Giá đỡ. Bộ truyền xích,gồm xích kéo (1), được dẫn động bằng các đĩa xích dẫn (3) và các bánh căng xích (7). Các tấm cào (2) được liên kết với trục lăn tạo thành băng tải tấm cào. Băng tải được di chuyển trên đường ray (6) nhờ xích kéo. Vật liệu được chứa trong máng (6) và được vận chuyển bằng các tấm cào 6.3.3.2 Xác định các thông số hình học của tấm cào: Kích thước của máng cáo được xác định trên cơ sở đảm bảo năng suất yêu cầu với vận tốc chọn trước. Giống như băng bản, vận tốc của máng cào được chọn với Máy nâng chuyển Trang 89 Chương 6 vx  0,6 1,1, [m/s] Từ công thức xác định năng suất: Q = 3600.A.v.ρ. φ.kβ, (6-25) Với φ là hệ số làm đầy máng, phụ thuộc vào góc nghiêng và độ tơi vụn của vật liệu( φ = 0,9 - 1,1) kβ: Hệ số sử dụng tiết diện, phụ thuốc góc nghiêng đặt máy. Q Ta có: A  , (6-26) 3600.v...k  B2 Đặt kh = B/h , có A  B.h  . Thường chọn k h = (2,4 ÷ 4,5) kh k .Q Ta có: B  h , (6-27) 3600.k .v.. 6.3.3.3 Xác định lực cản chuyển động trong máng cào: Gồm lực cản do ma sát giữa vật liệu với máng, ma sát do xích tải chuyển động, do trọng lượng của vật liệu và xích tải khi máy đặt nghiêng và do lực cản khi xích tải vòng qua các đoạn cong. Trên nhánh không tải: Wkt  q0.Lf1.cos   sin , (6-28) Trên nhánh có tải: Wct  q0.Lf1.cos   sin  q.Lf2 cos   sin , (6-29) Tổng lực cản chuyển động của máng cào trong trường hợp 2 nhánh có tải và không tải bố trí song song nhau: W0 1,1.L2q0. f1.cos   q f2.cos   sin  , (6-30) Công suất động cơ được chọn theo công suất tĩnh: W .v N  0 , [Kw], (6-31) t 1000. Trong đó:  : Hiệu suất chung của trạm dẫn động. f1 : Hệ số ma sát giữa xích tải với máng cào. f2 : Hệ số ma sát giữa vật liệu với máng cào. Máy nâng chuyển Trang 90 Chương 6 6.4 VÍT TẢI 6.4.1 Giới thiệu chung Vật liệu được vận chuyển theo nguyên tắc truyền động vít – đai ốc. Theo phương đặt máy có thể có vít tải đặt ngang, đặt nghiêng và đặt đứng. Bộ phận cơ bản của vít tải là vít xoắn. vật liệu được đưa vào ống chứa, che kín và được vận chuyển theo chuyển động của vít xoắn. Hình 6.13 Sơ đồ vít tải Các kích thước cơ bản của vít tải: - Đường kính cánh xoắn (D), được xác định trên cơ sở đảm bảo năng suất và vận tốc yêu cầu. - Đường kính trục vít xoắn (d) xác định theo công thức kinh nghiệm: d ≈ 0,1 D + 35 mm. - Bước xoắn s = (0,8 ÷ 1)d. Ngoài tác dụng vận chuyển vít tải còn sử dụng để đùn ép. So với các thiết bị vận chuyển khác, vít chuyển tránh được độc hại, ô nhiễm cho công nhân nhờ được che kín. Các cánh vít có thể chế tạo liền trục hoặc được chế tạo rời và hàn vào trục, theo phương thức liên tục hoặc cách quãng. Đường kính vít xoắn và cánh xoắn được tiêu chuẩn hoá như sau: D 100 125 160 200 250 320 t 80 100 125 160 200 250 Chiều dài mỗi đoạn vít xoắn thường không quá 3 mét. Các đoạn vít được nối lại với nhau bằng các đoạn trục trung gian. Các ổ treo trung gian thường được lắp đặt trên các đoạn trục nối với các trục cánh vít bằng các mặt bích. Máy nâng chuyển Trang 91 Chương 6 Các ổ đỡ hai đầu của vít tải có chịu lực hướng trục khá lớn nên cần phải bố trí ổ đỡ chặn. Trong trường hợp vít tải bố trí thẳng đứng, cánh vít phải được chế tạo liền trục. Khi vít tải quay, vật liệu cùng quay; dưới tác dụng của lực ly tâm, vật liệu ép sát vào thành máng, bị vỏ máy hãm chuyển động quay và nhờ cánh xoắn vận chuyển. muốn vật liệu không quay khi đến thành máng thì vận tốc quay phải lớn. Do đó tốn nhiều năng lượng. 6.4.2 Tính toán vít tải: Các thông số cần cho trước: Năng suất của vít tải Q: [T/h] Độ dài, độ cao vận chuyển Vật liệu vận chuyển Tốc độ vận chuyển 6.4.2.1 Tính các kích thước hình học: Xuất phát từ công thức tính năng suất của vít tải: Q  3600A.v. , (6-32) Thay : .D 2 A  ..k , (6-33) 4  Trong đó:  : Hệ số làm đầy máng. kb : Hệ số kể đến ảnh hưởng góc nghiêng đặt máy. s.n v  , với s: bước xoắn của cánh vít. 60 Thay s   .D , với   0,8 1. 3 Ta được: Q 15.D . ...k .n , từ đó tính đường kính cánh xoắn D, đường kính trục vít, bước vítGiá trị của D được quy tròn theo tiêu chuẩn. 6.4.2.2 Công suất dẫn động: Khi vít tải làm việc, cần khắc phục các lực cản sau: - Lực ma sát giữa vật liệu với máng và với vít xoắn. - Lực ma sát trong các ổ trục. - Lực ma sát giữa vật liệu với nhau. Máy nâng chuyển Trang 92 Chương 6 Xác định công suất trên trục vít theo: c  sin   N  Q.L , [Kw], (6-34) vít 360 Công suất trên trục động cơ: N N  vít , (6-35) đc  Mômen xoắn trên vít tải: 9550.N M  vít , (6-36) n Lực dọc trục: M P  , (6-37) r.tan  Trong đó: r  0,35  0,4D , bán kính đặt lực.  : Góc nâng của đường xoắn vít tại vi trí đặt lực P.  : Góc quy đổi của ma sát vật liệu vận chuyển với bề mặt của vít   350  400 . tg  f , với f là hệ số ma sát của vật liệu với bề mặt vít. ------ Máy nâng chuyển Trang 93 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Huỳnh Văn Hoàng, Kỹ thuật nâng chuyển, NXB ĐH Quốc gia TP Hồ Chí Minh, 2008. [2] Nguyễn Hồng Ngân, Nguyễn Danh Sơn, Máy vận chuyển liên tục, NXB ĐH Quốc gia TP Hồ Chí Minh, 2003. [3] Trương Quốc Thành, Phạm Quang Dũng, Máy và thiết bị nâng, NXB Khoa học kỹ thuật, 1999. [4] Đào Trọng Thường, Nguyễn Đăng Hiếu, Máy vận chuyển, NXB Khoa học kỹ thuật, 1986.