Kỹ Thuật Nâng Chuyển Lựa Chọn Các Thông Số Cơ Bản Của Bộ Tời Nâng Của Cần Trục

Lựa chọn các thông số cơ bản của hệ thống tời nâng của cần trụcI.Mục đích: Nghiên cứu cấu tạo của bộ tời đảo chiều có dẫn động bằng điện. Làm quen với các chi tiết máy công dụng chung và cụm lắp ráp phổ biến nhất của các máy nâng. Nắm vững phương pháp chọn các phần tử chính và các thông số xác định của các máy nâng qua ví dụ về bộ tời nâng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM

  

KHOA CƠ KHÍ

Môn học:Kỹ thuật nâng chuyển

BÀI TẬP LỚN

ĐỀ TÀI:

Lựa chọn các thông số cơ bản của bộ tời nâng của cần trục

TP HỒ CHÍ MINH – Tháng 3-2018

ĐỀ TÀI Lựa chọn các thông số cơ bản của hệ thống tời nâng của cần trục

I.Mục đích:

- Nghiên cứu cấu tạo của bộ tời đảo chiều có dẫn động bằng điện

- Làm quen với các chi tiết máy công dụng chung và cụm lắp ráp phổ

biến nhất của các máy nâng

- Nắm vững phương pháp chọn các phần tử chính và các thông số xác

định của các máy nâng qua ví dụ về bộ tời nâng (Hình 1)

Hình 1: Sơ đồ động của bộ tời

1- Tang 2, 5 – Khớp nối

3 – Hộp giảm tốc 4 – Phanh

6 – Động cơ điện

❖ Bảng 1: Các thông số ban đầu

Đề

số

Tải trọng Q

KN

Tốc độ nâng

Vn m/ph

Chiều cao nâng H, m

CĐ% Sơ đồ theo

hình 2

30 25 30 25 15 2

64 20 35 25 15 3

Sơ đồ mắc cáp:

1 Các thông số ban đầu(Đề số 12):

- Tải trọng Q : 25 KN

- Tốc độ nâng Vn: 25 m/ph

- Chiều cao H: 20 m

- CĐ 15%

- Hình 2

I XÁC ĐỊNH LỰC TRONG CÁP NÂNG:

𝑎.ƞ𝑝.𝑚=25+0,75

2.0,983.2 = 6,839 (KN) Trong đó:

a= 𝑠ố 𝑛ℎá𝑛ℎ 𝑐á𝑝 𝑡𝑟𝑒𝑜 𝑣ậ𝑡

𝑠ố 𝑛ℎá𝑛ℎ 𝑐á𝑝 𝑐𝑢ố𝑛 𝑣à𝑜 𝑣ậ𝑡 = 2

a được gọi là hiệu suất palăng

+ƞ𝑝 được gọi là hiệu suất chung của palăng,ta chọn hiệu suất của một puli ƞ=0,98 và theo sơ đồ mắc cáp trong hình 1 (hình thứ 1) có

3 puli nên ta có hiệu suất palăng là:

ƞ𝑝 = ƞ𝑛 = 0,983

+Q là trọng tải

+q là khối lượng của cụm móc treo

q=0,03.25=0,75 (KN)

+m=2,m là hệ số bội suất (palăng đơn)

+lực kéo đứt cáp lớn nhất của vật:

R=S.K=6,839.5,0=34,195 (KN)

Với K được tra trong bảng 2 sau:

❖ Bảng 2

Chế độ

làm việc

Rất nhẹ Nhẹ Trung

bình

Nặng Rất nặng

Theo số liệu ban đầu có CĐ=10% nên ta chọn K=5,0

Theo lực kéo đứt tìm được ta chọn cáp theo bảng 2.Lực kéo đứt cáp cần phải ≥R

Trong tính toán cần phải đưa các đặc tính cơ bản của cáp như sau: +Loại cáp

+Đường kính (mm)

+Giới hạn bền tính toán của các sợi thép của cáp khi chịu kéo (MPa)

+Lực kéo đứt cáp (KN)

+Vẽ ra tiết diện ngang của cáp và sơ đồ bện cáp

Theo bảng 2 chọn loại cáp bện xuôi,đường kính 𝑑𝑐=8,3mm,giới hạn bền kéo của các sợi thép của cáp 156,8 MPa,lực kéo đứt

34,8Kn.Khối lượng 100 mét cáp là 256 kg

❖ Bảng 3: Cáp thép JIK_P theo דoct2688-80(Nga)

Đường kính

cáp(mm)

Khối lượng của 100 mét cáp(kg)

Giới hạn bền kéo của các sợi dây của

cáp(Mpa)

Lực kéo đứt cáp(kN)

II XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CƠ BẢN CỦA TANG VÀ CỦA

CÁC PULI

Đường kính nhỏ nhất cho phép của tang xẻ rãnh đo theo đáy rãnh:

→Chọn Dt= 400mm

-Trong đó:

+dc –là đường kính cáp,dc=8,3mm

+e –hệ số phụ thuộc vào chế độ làm việc của cơ cấu và e được tra trong bảng 3 sau:

❖ Bảng 4

+Theo bài ra ta có CĐ=10% nên e=15

Chiều dài cáp quấn lên tang:

L=H.a.m=20.2.2=80 m= 80000mm

Số vòng cáp cần thiết quấn lên tang:

𝜋(𝐷𝑡+𝑑𝑐) + 5 𝑚= 80000

𝜋(400+8,3) + 5.2=72 vòng

Người ta them vào 5 vòng cáp là xuất phát từ điều kiện,sao cho khi cụm móc treo đã xuống hoàn toàn thì ở trên tang còn lại không ít hơn 1,5 vòng cáp dự trữ,3 đến 4 vòng cáp còn lại cần thiết cho việc kẹp chặt

Chiều dài phần xẻ rãnh của tang:

L=Z.t=72.10,3=741,6mm

Trong đó t=dc+(1.5÷2)=8,3+2=10,3

Tỷ số các kích thước của tang cần phải thỏa mãn điều kiện:

𝐿

𝐷𝑡 = 1 ÷ 3

Theo tính toán ta có:

𝐿

𝐷𝑡 =

741,6

Tỷ số này nằm trong khoảng từ 1÷3 nên thỏa mãn điều kiện bài toán

Từ những số liệu tính toán ta tiến hành vẽ tang với các kí hiệu kích thước như sau:

III CHỌN CÁC PHẦN TỬ TRUYỀN ĐỘNG:

+Tốc độ quấn cáp trên tang

Vc=Vn.a=20.2=40m/phút= 40000mm/ph

+số vòng quay cần thiết của tang:

𝜋(𝐷𝑡+𝑑𝑐) = 40000

𝜋(400+8,3) = 31,2( 𝑣

𝑝ℎ)

+tỷ số truyền tính toán cần thiết của hộp giảm tốc xác định theo công thức:

𝑖𝑔𝑡𝑡 = 𝑛đ𝑐

𝑛𝑐𝑡

Trong đó 𝑛đ𝑐 là số vòng quay của trục động cơ điện

Các động cơ điện được sử dụng trong các bộ tời nâng vật có số vòng quay khác nhau chẳng hạn như

𝑛đ𝑐=1500v/ph, 𝑛đ𝑐=1000v/ph, 𝑛đ𝑐=750v/ph

Để chọn chính xác hơn tỷ số truyền của hộp giảm tốc tiêu chuẩn

𝑖𝑔𝑡𝑐 ta xác định 3 giá trị của tỉ số truyền tính toán 𝑖𝑔𝑡𝑡 :

+Đối với động cơ điện có số vòng quay 1500 vòng/phút:

𝑖𝑔𝑡𝑡 = 1500

1500

+ Đối với động cơ điện có số vòng quay 1000 vòng/phút:

𝑖𝑔𝑡𝑡 = 1000

1000

+ Đối với động cơ điện có số vòng quay 750 vòng/phút:

𝑖𝑔𝑡𝑡 = 750

750

Theo những giá trị tính toán trên ta chọn một giá trị của tỷ số

truyền 𝑖𝑔𝑡𝑐 trong bảng4dưới gần đúng nhất với 3 giá trị đã tính toán:

❖ Bảng 5: Tỉ số truyền của hộp giảm tốc theo tiêu chuẩn

PM

Tỷ số

truyền 48,56 40,17 31,50 23,34 20,49 15,75 12,64 10,35 8,23

Kiểu

thực

hiện

I II III IV V VI VII VIII IX

Số răng của các bánh răng Cấp

thứ

nhất

11 13 14 18 20 22 26 30 36

88 86 85 84 79 77 73 69 64

Cấp

thứ

hai

14 14 16 16 18 18 18 18 18

85 85 83 81 81 81 81 81 81 Dựa theo bảng trên và 3 giá trị 𝑖𝑔𝑡𝑡 đã tính ta chọn tỷ số truyền

𝑖𝑔𝑡𝑐 =31,5 và kiểu thực hiện của hôp giảm tốc là kiểu VI

Như vậy ta chọn động cơ điện có số vòng quay nđc=1000

vòng/phút

+công suất động cơ điện ở chế độ bình ổn:

60.𝑛0 = (25+0,75).25

Trong đó: 𝑛0 là hiệu suất chung của cơ cấu nâng vật,khi sử dụng

các hộp giảm tốc kiểu PM thì 𝑛0 = 0,83

Theo số vòng quay của trục động cơ điện ở bảng5 xác định kiểu

động cơ điện có công suất ≥Nđc

❖ Bảng 6: Đặc tính của các động cơ điện

Kiểu

Công suất (KW)ở số vòng quay (v/ph)

Kiểu

Công suất (KW)ở số vòng quay (v/ph)

0

1000 750

Dựa vào Nđc và bảng trên ta chọn động cơ 4A160M có số vòng

quay 1000 vòng/phút và công suất 15KW

Theo bảng 5 chọn hộp giảm tốc tiêu chuẩn phù hợp với số vòng quay của trục ra,với công suất của động cơ đã chọn và kiểu của hộp giảm tốc

Chọn mác (nhãn hiệu) của hộp giảm tốc thực hiện theo trình tự sau: ở cột đứng phù hợp với kiểu thực hiện của hộp giảm tốc theo bảng,chọn giá trị chuẩn của công suất hộp giảm tốc có giá trị

≥Nđc.Sau đó kiểm tra xem số vòng quay của động cơ điện có vượt quá giá trị cho phép của số vòng quay của trục hộp giảm tốc đã chọn hay không (cột 2,bảng 5).Khi vượt quá giá trị cho phép hãy chọn hộp giảm tốc có các đặc tính được đưa ra ở dòng dưới.Đối với hộp giảm tốc này thì số vòng quay của động cơ nđc không vượt quá giá trị cho phép của số vòng quay trục hộp giảm tốc

Ta đã chọn động cơ điện kiểu 4A160M có số vòng quay của động cơ là 1000 vòng/phút và kiểu thực hiện của hộp giảm tốc kiểu VI.Từ những số liệu này dựa vào

❖ Bảng 7 :

Mác

HGT

Số vòng quay

tối đa cho phép của trục

chủ động

Kiểu thực hiện

I II III IV V VI VII VIII IX

Công suất trên trục chủ động (KW)

PM-400 1000 5 7 7,9 10,6 11,7 13,4 16,2 18,3 19,7

Ta chọn được hộp giảm tốc có nhãn PM-400 với các thông số kỹ thuật sau:

+Công suất trên trục chủ động 13,4 KW≥Nđc= 12,926KW.

+Số vòng quay tối đa cho phép của trục chủ động

(vòng/phút):1000

IV XÁC ĐỊNH TỐC ĐỘ NÂNG VẬT THỰC TẾ:

Do trị số của tỷ số truyền của hộp giảm tốc chọn 𝑖𝑔𝑡𝑐 không trùng khớp với trị số của tỷ số truyền của hộp giảm tốc tính toán 𝑖𝑔𝑡𝑡 nên tốc độ nâng vật thực tế sẽ khác với số liệu cho trước.Nên ta sẽ tính toán lại theo trình tự sau:

*Số vòng quay thực tế của tang:

𝑛𝑡′ = 𝑛𝑡 𝑖𝑔𝑡

𝑡

𝑖𝑔𝑡𝑐 = 31,2.

32,05

Ta thấy tỷ số truyền tính toán và tỷ số truyền của hộp giảm tốc gần bằng nhau nên số vòng quay thực tế của tang giống với tính toán ban đầu là 63,47 vòng

*Tốc độ chuyển động thực tế của cáp:

𝑣𝑐á𝑝′ = 𝑛𝑡′ 𝜋 (𝐷𝑡 + 𝑑𝑐) = 31,74 𝜋 (400 + 8,3)

= 40713,29 (𝑚𝑚) = 40,713(𝑚)

*Tốc độ nâng vật thực tế:

𝑉𝑣′ = 𝑉𝑐á𝑝

′

40,713

𝑚

XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ VÀ CHỌN PHANH:

*Moomen lớn nhất phát sinh trên trục phanh của cơ cấu nâng khi phanh vật đang nâng có thể tính theo công thức:

M=(𝑄+𝑞).𝐷𝑡.𝑛𝑜

2.𝑎.𝑖𝑔𝑡 = (25+0,75).400.0,83

*Moomen phanh tính toán:

Trong đó β là hệ số dự trữ moomen phanh,phụ thuộc vào chế độ làm việc và được tra theo :

❖ Bảng 8:

Theo trị số của moomen phanh tính toán và theo bảng 7 hoặc 8 hãy chọn loại phanh và lấy ra các thông số phanh:

❖ Bảng 9:Phanh có nam châm điện hành trình ngắn

phanh (N.m)

Chiều dài đòn phanh

Chiều rộng má phanh

B k (mm)

Đường kính bánh

l1 l2

❖ BẢNG 10:PHANH CÓ CẦN ĐẨY ĐIỆN-THỦY LỰC:

phanh (N.m)

Chiều dài đòn phanh

Chiều rộng má phanh

B k (mm)

Đường kính bánh

l1 l2

Theo số liệu ban đầu ta có CĐ=10% nên ta chọn β=1,5

Theo giá trị số moomen phanh tính toán ở trên Mt=100,18(N.m) ta chọn được loại phanh TKT-200 với các thông số sau:

❖ Bảng 11:

phanh (N.m)

Chiều dài đòn phanh

Chiều rộng má phanh

B k (mm)

Đường kính bánh

l1 l2