Bài giảng Máy nâng chuyển

Có thể xem chế độ làm việc (CĐLV) của máy trục như là một thông số tổng hợp căn cứ trên cơ sở phối hợp các tiêu chí về mức độ sử dụng máy theo tải và theo thời gian.. Đối với các cơ cấu[r]

(1)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC PHẠM VĂN ĐỒNG KHOA KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ

-*** -

BÀI GIẢNG

MÁY NÂNG CHUYỂN

(Bậc Đại học ngành Công nghệ kỹ thuật khí)

(Đào tạo tín chỉ: 02 tín chỉ)

Biên soạn: Nguyễn Vĩnh Phối Nguyễn Văn Trúc

(2)

MỤC LỤC MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU

CHƢƠNG ĐẠI CƢƠNG VỀ MÁY NÂNG CHUYỂN

1.1 Các định nghĩa

1.2 Các thông số máy trục

1.3 Chế độ làm việc máy trục

Câu hỏi ôn tập chƣơng

CHƢƠNG CÁC CHI TIẾT VÀ BỘ PHẬN TRONG MÁY NÂNG

2.1 Các thép thiết bị cố định đầu cáp

2.2 Ròng rọc 12

2.3 Pa lăng cáp 15

2.4 Tang quấn cáp 17

2.5 Thiết bị mang tải 21

Câu hỏi ôn tập chƣơng 29

CHƢƠNG THIẾT BỊ DỪNG VÀ PHANH HÃM 30

3.1 Giới thiệu chung 30

3.2 Thiết bị dừng bánh cóc 31

3.3 Thiết bị phanh 33

3.4 Phanh có áp trục dọc trục 40

CHƢƠNG CÁC CƠ CẤU CỦA MÁY NÂNG CHUYỂN 44

4.1 Cơ cấu nâng 44

4.2 Cơ cấu di chuyển 50

4.3 Cơ cấu thay đổi tầm với 60

4.4 Cơ cấu quay 62

CHƢƠNG MỘT SỐ THIẾT BỊ NÂNG THÔNG DỤNG 68

5.1 Các thiết bị nâng đơn giản 68

5.2 Cầu trục lăn 71

(3)

CHƢƠNG MÁY VẬN CHUYỂN LIÊN TỤC 75

6.1 Đại cƣơng 75

6.2 Băng tải 76

6.3 Xích tải 86

(4)

LỜI NÓI ĐẦU

Khoa học phát triển phát triển liên tục không ngừng, làm cho công cụ lao động sáng tạo người ngày tinh gọn, đại hiệu quả, mang lại suất cao

Chính lẽ mà học phần Máy nâng chuyển (MNC) tính tốn, nghiên cứu nâng, hạ, di chuyển vật nặng, hay dây chuyền sản xuất để giải phóng sức lao động người

Học phần trang bị kiến thức trình nâng, hạ vật, kết cấu máy nâng, vận chuyển Những kiến thức máy cần trục dùng xây dựng cơng trình, cầu cảng sản xuất công – nông nghiệp

Rèn luyện kỹ tính tốn, thiết kế cho sinh viên chi tiết cấu điển hình dùng máy nâng chuyển

Nội dung học phần viết dựa vào đề cương chi tiết khoa phê duyệt Học phần gồm chương nêu lên nội dung giới thiệu tổng quan máy nâng chuyển thông số chúng chế độ làm việc máy trục Cung cấp cho sinh viên kiến thức phận máy nâng: cáp thép, ròng rọc, palăng cáp, tang, phận máy nâng….và thiết bị dừng phanh: thiết bị dùng bánh cóc, loại phanh đai, phanh điện từ…

Nội dung học phần MNC trình bày số thiết bị nâng thơng dụng: loại kích, cầu trục, cổng trục…và số máy vận chuyển liên tục

Quá trình biên soạn khơng tránh thiếu sót, mong nhận góp ý bạn đọc đồng nghiệp xin trân trọng cám ơn!

Mọi góp ý xin gởi về:

Nguyễn Vĩnh Phối - Khoa kỹ thuật công nghệ - Trường ĐH Phạm Văn Đồng - TP Quảng Ngãi

E-mail: nvphoi@pdu.edu.vn

Nguyễn Văn Trúc – Khoa kỹ thuật công nghệ - Trường ĐH Phạm Văn Đồng TP Quảng Ngãi

(5)

Chương

Máy nâng chuyển Trang

Chƣơng 1.

ĐẠI CƢƠNG VỀ MÁY NÂNG CHUYỂN

Mục tiêu : Trang bị kiến thức máy nâng chuyển, thông số làm việc máy trục.

1.1CÁC ĐỊNH NGHĨA

Máy nâng chuyển thiết bị khí, giúp cho q trình nâng chuyển vật nặng cách dễ dàng hiệu quả, nhằm nâng cao suất lao động, giảm bớt sức lao động người

Máy nâng (còn gọi máy trục): Đây loại thiết bị mà q trình làm việc lặp lại có chu kỳ Một chu kỳ cơng tác bao gồm thời gian có tải thời gian chạy không

Với máy nâng người ta phân biệt:

- Máy nâng đơn giản: Chỉ có chuyển động cơng tác nâng hạ vật Ví dụ loại kích, tời, palăng xích, vận thăng xây dựng

- Máy trục dạng cầu: Cầu trục, cổng trục loại thiết bị này, ngồi chuyển động nâng hạ vật, cịn có chuyển động tịnh tiến ngang dọc để di chuyển vật nâng đến vị trí yêu cầu

- Cần trục loại: Quá trình di chuyển vật nâng thực nhờ cấu quay cần thay đổi độ cần

Máy vận chuyển liên tục: loại thiết bị này, vật liệu vận chuyển theo dòng liên tục

Máy vận chuyển liên tục dùng để vận chuyển vật liệu rời vụn vật liệu rời vụn đóng gói… Máy vận chuyển liên tục thực cơng đoạn trung gian nhằm chuyển tải sản phẩm theo quy trình cơng nghệ sản xuất định chọn trước Máy làm việc riêng lẻ, độc lập công đoạn chuyển cát sỏi cho máy trộn, chuyển than khai thác hầm lò… Máy vận chuyển liên tục đóng vai trị chủ đạo giới hoá tự động hoá dây chuyền sản xuất hàng loạt sản xuất xe máy, chế tạo khí, nhà máy thực phẩm, đồ hộp đơng lạnh, bao gói…

Từ đặc điểm q trình vận chuyển ta có loại máy vận chuyển liên tục như:

+ Băng tải cao su: băng chuyền lắc, băng chuyền rung, băng lăn … + Băng bản, vận chuyển thuỷ lực, cáp treo…

(6)

Chương

+ Vít tải, guồng tải, băng gàu…

1.2 CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA MÁY TRỤC 1.2.1 Trọng tải (sức nâng)

Là trọng lượng lớn mà máy nâng theo tính tốn thiết kế Trọng tải phải kể đến trọng lượng phận mang vật

Trọng tải kí hiệu [Q], đơn vị đo Tấn, KG N Đại lượng thường tiêu chuẩn hóa

1.2.2 Các thông số động học phận công tác

Tốc độ nâng vật Vn, tốc độ di chuyển Vdc, tốc độ quay cần trục (n)…

1.2.3 Các thơng số hình học

Tùy thuộc vào loại thiết bị ta có thơng số hình học: Độ cao nâng, độ máy trục dạng cầu, tầm với, độ dài, độ cao, độ sâu, vận tốc

1.3 CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA MÁY TRỤC

Có thể xem chế độ làm việc (CĐLV) máy trục thông số tổng hợp sở phối hợp tiêu chí mức độ sử dụng máy theo tải theo thời gian

Trên sở tiêu chuẩn ISO, VN có tiêu chuẩn TCVN 5862 – 1995 qui định nhóm chế độ làm việc cho máy trục kí hiệu từ A1 → A8 Đối với cấu máy nâng tiêu chuẩn qui định nhóm chế độ làm việc kí hiệu M1 → M8

Các nhóm CĐLV máy trục xác định sở phối hợp 10 cấp sử dụng máy theo thời gian, kí hiệu từ U0 → U9, cấp sử dụng máy theo tải kí hiệu từ Q1 → Q4

Bảng 1.1 Chế độ làm việc máy trục Cấp

tải

Cấp sử dụng

(7)

Chương

Tương tự CĐLV cấu máy nâng xác định sở phối hợp 10 cấp sử dụng máy theo thời gian, kí hiệu T0 → T9 cấp sử dụng máy theo tải kí hiệu từ L1 → L4

Bảng 1.2 Nhóm chế độ làm việc máy nâng Cấp sử dụng Tổng số chu kỳ vận hành

máy

Đặc điểm U0 Đến 1,6.104

Sử dụng thất thường U1 Trên 1,6.104 đến 3,2.104

U2 Trên 3,2.104 đến 6, 3.104 U3 Trên 6,3.104 đến 1,25.105

U4 Trên 1,25.105 đến 2,5.105 Sử dụng ít, đặn U5 Trên 2,5.105 đến 5.105 Sử dụng gián đoạn,

đặn

U6 Trên 5.105 đến 1.106 Sử dụng căng, thất thường U7 Trên 1.106 đến 2.106

Sử dụng căng U8 Trên 2.106 đến 4.106

U9 Trên 4.106

Đặc trưng cho mức độ sử dụng máy theo tải trọng hệ số phổ tải xác định theo công thức:



n

i

T

i

p

P

C

k

,

Ci: Số chu kỳ vận hành ứng với mức tải khác CT = ∑Ci: Tổng chu kỳ vận hành với mức tải khác Pi: Mức tải ứng với chu kỳ Ci

(8)

Chương

Bảng 1.3 Cấp tải hệ số phổ tải Hệ số phổ tải danh

nghĩa kp

Đặc điểm

Q1-nhẹ Đến 0,125 Ít nâng tải tối đa, thường nâng tải nhẹ Q2-vừa Trên 0,125 đến 0,25 Nhiều nâng tải tối đa, thông thường

nâng tải vừa

Q3-nặng Trên 0,25 đến 0,5 Nâng tải tối đa tương đối nhiều, thông thường nâng tải nặng

Q4-rất nặng Trên 0,5 đến 1,0 Thường xuyên nâng tải tối đa

Tương tự, cấu máy nâng, hệ số phổ tải tính theo cơng thức:



n

i

T

i

m

P

t

k

,

ti: Thời gian trung bình (giờ) sử dụng cấu ứng với mức tải khác tT = ∑ti: Tổng thời gian vận hành với mức tải khác

Pi: Mức tải ứng với thời gian sử dụng ti Pmax: Mức tải lớn phép vận hành

Để xác định hệ số phổ tải, cần thiết phải xây dựng sơ đồ gia tải Các sơ đồ gia tải xây dựng sở thực tế kinh nghiệm tham khảo

(9)

Chương

Ngoài tiêu chuẩn để phân CĐLV máy trục trình bày, phân theo bốn nhóm: Nhẹ, trung bình (TB), nặng nặng dựa tiêu chí sau:

1 Hệ số sử dụng cấu theo tải trọng

Q Q k tb

Q 

Trong đó:

Qtb: Trọng lượng trung bình (TB) vật nâng Q: Trọng tải

2 Cường độ làm việc động

CĐ% =

T T0

Trong đó: T0 = Σtm + Σtlv

Với T0: Thời gian làm việc động chu kỳ hoạt động cấu tm: Thời gian lần mở máy

tlv: Thời gian chuyển động với vận tốc ổn định T: thời gian chu kỳ làm việc cấu

T = T0 + Σtph + Σtd

Σtph: Tổng thời gian phanh

Σtd: Tổng thời gian dừng máy

3 Hệ số sử dụng cấu ngày kng= số làm việc ngày/24 Hệ số sử dụng cấu năm

kn = số ngày làm việc năm/ 365

5.Số chu kỳ làm việc 6.Số lần mở máy chu kỳ 7.Nhiệt độ môi trường xung quanh

1.4TẢI TRỌNG VÀ CÁC TRƢỜNG HỢP TẢI TRỌNG TÍNH TỐN 1.4.1 Các loại tải tác dụng lên máy

Trong q trình làm việc, máy trục chịu tải trọng sau: - Trọng tải

(10)

Chương

- Tải trọng động

Trong toán động lực học xem cấu quy dẫn thành hay nhiều khối lượng Trường hợp đơn giản quy dẫn cấu sơ đồ khối lượng liên kết giứa khối lượng tuyệt đối cứng

1.4.2 Các trƣờng hợp tải trọng tính tốn

Trường hợp 1: Tải trọng bình thường điều kiện làm việc bình thường

Trong trường hợp phải kể đến trọng tải tải trọng thân máy, tải trọng gió điều kiện thời tiết bình thường, tải trọng động bình thường Các chi tiết máy trường hợp thiết kế hoăc tính kiểm nghiệm theo sức bền mõi Động chọn theo công suất tĩnh kiểm nghiệm theo điều kiện phát nhiệt

Trường hợp 2: Tải trọng lớn điều kiện làm việc

Trong trường hợp tải trọng phải kể đến trọng tải, tải trọng thân máy, tải trọng gió điều kiện thời tiết bình thường, tải trọng động xuất lớn phanh đột ngột Các chi tiết máy trường hợp thiết kế tính kiểm nghiệm theo sức bền tĩnh

Trường hợp 3: Tải trọng lớn điều kiện không làm việc

Trong trường hợp tải trọng phải kể đến trọng lượng thân máy, tải trọng gió điều kiện bất bình thường chi tiết máy trường hợp thiết kế tính kiểm nghiệm theo độ ổn định

- - CÂU HỎI

(11)

Chương

Chương CÁC CHI TIẾT VÀ BỘ PHẬN TRONG MÁY NÂNG

Mục tiêu: Chương nêu lên khái niệm, cách phân tích lực tính tốn thơng số phận máy nâng

2.1 CÁP THÉP VÀ CÁC THIẾT BỊ CỐ ĐỊNH ĐẦU CÁP 2.1.1 Cáp thép

2.1.1.1 Cấu tạo:

Được chế tạo từ sợi thép phương pháp bện Các sợi thép chế tạo phương pháp kéo nguội, có độ bền cao (1400 ÷ 2000) N/mm2 Các sợi thép bện thành tao cáp cáp bện đơn Tao cáp có nhiều lớp sợi với đường kính sợi thép khác

2.1.1.2 Phân loại: Theo cấu tạo:

- Cáp bện đơn: bện trực tiếp từ sợi thép Có lõi thép dây thép bện theo đồng tâm

- Cáp bện kép (đôi): gồm dánh cáp bện đơn dánh bện quanh lõi (thép, đay, amian)

- Cáp bện ba: gồm cáp bện kép, coi đánh, bện quanh lõi lần Do có nhiều lõi nên cáp bện ba mềm cáp bện kép song chế tạo phức tạp, giá thành cao sợi thép cáp bé dễ bị đứt mòn

(12)

Chương

Theo đặc điểm tiếp xúc:

Nếu sợi thép cáp tiếp xúc theo điểm, ta có cáp tiếp xúc điểm Tương tự, ta có cáp tiếp xúc đường

Theo chiều bện: - Cáp bện trái - Cáp bện phải

Theo chiều bện sợi thép tao tạo thành cáp:

- Cáp bện xuôi: Chiều bện sợi thép tạo thành tao từ tao tạo thành cáp chiều

- Cáp bện chéo: Chiều bện sợi thép tạo thành tao từ tao tạo thành cáp ngược chiều

- Cáp bện hỗn hợp: Chiều bện hai tao kế ngược

- Cáp bện xi có số sợi thép nhiều nên diện tích mặt cắt ngang điền đầy cao Vì tiếp xúc với rịng rọc mịn

Dùng cáp bện xuôi để treo vật: vật quay theo chiều ngược lại làm cáp bị bung Để khắc phục nhược điểm dùng cáp bện chéo, hỗn hợp

Người ta phân biệt cáp bện xuôi chiều bện lớp sợi tao cáp nhau, cáp bện chéo chiều bện thành phần nầy ngược So với cáp bện chéo cáp bện xuôi mềm có tuổi thọ cao Tuy nhiên cáp dễ bị bung đầu cáp tự

Trong số trường hợp người ta dùng cáp chống xoay có kết cấu bện hỗn hợp

Hình 2.2 Phân theo chiều bện

(13)

Chương

2.1.1.3 Tính chọn cáp:

Trong trình làm việc, sợi thép cáp chịu lực phức tạp như: uốn, nén, xoắn, dập… kéo chủ yếu Để tính chọn cáp người ta sử dụng công thức kinh nghiệm sau:

Smax n≤ [Sđ ], (2-1)

Trong đó:

Smax: Lực căng lớn nhất, đợn vị Neuton n: Hệ số an toàn

[Sđ ]: Lực kéo đứt cho phép, thường xác định thực nghiệm

Trong thực tế q trình phá hỏng cáp khơng xảy đột ngột Các sợi thép trình chịu lực bị đứt dần mõi, số sợi thép bị đứt tính bước bện cáp nhiều dẫn đến đứt cáp

Tuổi thọ dây cáp quy định sở số sợi thép bị đứt tính bước bên cáp

Bảng 2.1 Hệ số an toàn cáp thép

Công dụng thiết bị n (hệ số an toàn) Cáp tải thiết bị dẫn động tay

Cáp nâng vật thiết bị dẫn động động

Chế độ nhẹ

Chế độ TB 5,5

Chế độ nặng nặng

Cáp neo cần cột 3,5

Cáp dùng tời xây dựng có chở người

Thang máy v< m/s

(14)

Chương

Máy nâng chuyển Trang 10

Để hạn chế phá hỏng sợi thép mõi, người ta định tỷ số đường kính cáp đường kính rịng rọc (tang):

e d D

c

o  , (2-2)

Bảng 2.2 Hệ số e dùng cho loại cấu nâng vật, nâng cần palăng điện Chế độ làm việc e Loại máy

Nhẹ 18 Cần trục

TB 20 Cần trục

Nặng 25 Cần trục

Rất nặng 30 Cần trục

Dẫn động tay 16 Cần trục

Bảng 2.3 Quy định số sợi thép bị đứt tính bước cáp bện cáp Hệ số an

toàn n

Kết cấu cáp

6x19 6x37

Bện xuôi Bện chéo Bện xuôi Bện chéo

≤ 6 12 11 12

6 ÷ 7 14 13 26

≥ 16 15 30

2.1.2 Thiết bị cố định đầu cáp

Dây cáp phải cố định đầu thân máy (vào chốt, trục), đầu cố định tang

(15)

Chương

- Phương pháp dùng bu lông kẹp - Phương pháp dùng ống - Phương pháp dùng khóa chêm

Để tránh tiếp xúc dây cáp chốt người ta thường dùng vịng lót cáp - Trường hợp dùng bu lơng, tính lực siết theo cơng thức:

c S n P

 , [N] (2-3) Trong đó:

c: Hệ số cản chuyển động (c = 0,35 ÷ 0,4) n: Hệ số an tồn kép cáp (n = 1,25 ÷ 1,5) S: Lực dây

Hình 2.3 Các phương pháp cố định đầu cáp

a. Tết cáp; b, c Dùng bu lông kẹp; e Dùng ống côn; f Dùng chêm Kiểm tra bền cho bu lông:

 

  

4

,

2

d Z

P

, [N/m2] (2-4)

Trong đó:

P: Lực siết bu lơng Z: Số bu lơng

d1: Đường kính bu lơng

(16)

Chương

Để cố định cáp tang, dùng phương pháp như: - Tấm đệm đặt lòng tang kết hợp với bu lông

- Chêm đặt lòng tang

- Tấm kẹp kết hợp với bu lơng giữ cáp bề mặt tang

Tính toán cho trường hợp dùng kẹp giữ cáp bề mặt tang bu lông Để giảm tải cho bu lông kẹp cáp tang thường xuyên phải tồn 1,5 vịng cáp Do lực căng cáp tạo vị trí có giá trị;

 f A e S S S max 

 , [N] (2-5) Trong đó:

f: Hệ số ma sát cáp với mặt tang

: Góc ôm =(4 ÷ 6)π

S1: Lực cân lực:

Ma sát cáp – mặt tang cáp – kẹp Ma sát cáp – mặt tang

Lực siết bu lông P xác định theo công thức sau:

c S n

P0,65. , [N] (2-6)

Trong đó:

n: Hệ số an tồn kẹp cáp n = (1,25 ÷ 1,5)

c: Hệ số cản chuyển động cáp kẹp c = (0,35 ÷ 0,4) 0,65 giá trị kể đến ảnh hưởng ma sát cáp với bề mặt tang

Ngồi ra, cịn phải kể đến lực gây uốn bu lơng với Mu = P.f.l Từ tính bền kiểm tra bu lông theo công thức:

 

   3 

1

1 0,1 , d Z l f P d Z P

, [N/m2] (2-7)

2.2 RỊNG RỌC

Rịng rọc thường chế tạo từ vật liệu thép gang xám phương pháp đúc gia công Thường chế tạo liền khối đường kính khơng lớn (<600 mm) chế tạo ghép với mayơ

(17)

Chương

Công dụng: Hướng cáp (puly cố định) thay đổi lực căng (puly di động) Rãnh ròng rọc cần đảm bảo tiêu chí sau:

- Cáp khơng bị tuột khỏi rãnh q trình làm việc - Cáp vào dễ dàng

- Cáp không bị kẹt rãnh

Để đảm bảo tiêu chí này, kích thước quy định sau:

d r(0,530,6)

) 60 40 (

2  0

d h(22.5)

Hình 2.4 Cấu tạo ròng rọc Cáp vòng qua puly cần đảm bảo điều kiện:

h D tg tg

 

1



(18)

Chương

Hình 2.5 Biểu diễn góc  Hiệu suất rịng rọc:

Khi cáp vịng qua rịng rọc có tổn thất do: - Ma sát ổ trục

- Khắc phục độ cứng dây

Theo định nghĩa, hiệu suất ròng rọc xác định:

r v

S S



 , (2-9) Trong đó:

Sv lực căng cáp nhánh vào ròng rọc Sr lực căng nhánh khỏi ròng rọc

(19)

Chương

Bảng 2.4 Tùy thuộc vào ổ trục ổ lăn ổ trượt mà ta có hiệu suất Loại ổ Điều kiện làm việc Hiệu suất Ổ trượt

Bôi trơn kém, làm việc nhiệt độ cao 0,94 Ít bôi trơn 0,95

Bôi trơn định kỳ 0,96

Bôi trơn tự động 0,97

Ổ lăn Bôi trơn kém, làm việc nhiệt độ cao 0,97

Bôi trơn định kỳ 0,98

2.3 PA LĂNG CÁP 2.3.1 Định nghĩa

Là hệ thống gồm ròng rọc cố định ròng rọc di động liên kết với qua dây cáp nhằm làm lợi lực lợi tốc

2.3.2 Bội suất palăng cáp

Thông số đặc trưng cho palăng cáp bội suất, kí hiệu a, định nghĩa sau:

Bội suất palăng cáp số lần lực căng nhánh dây giảm so với trường hợp treo vật trực tiếp

Tùy thuộc vào số nhánh dây lên tang, ta phân biệt palăng đơn palăng kép Trong trường hợp có nhánh dây chạy lên tang, ta có palăng đơn, trường hợp thư hai ta có palăng kép

Đối với palăng đơn bội suất palăng số nhánh dây treo vật

Palăng kép xem palăng đơn ghép lại, palăng đơn chịu ½ tải Trường hợp vật nặng treo tĩnh, lực căng nhánh dây Q/a Khi vật nâng dịch chuyển (chuyển hạn theo hướng lên) lực căng nhánh dây có sai số khác Như phần hiệu suất ròng rọc, lực căng hai nhánh rịng rọc có quan hệ:

r v

S S



(20)

Chương

Hình 2.7 Một số sơ đồ pa lăng cáp thường gặp Trường hợp a, b a =2; c, d. a = 3; e a = 4

2.3.3 Thiết lập cơng thức tính lực căng lớn lên tang

Hình 2.8 Sơ đồ palăng cáp Ta có:

1

1 S

S 



2 S

S 

2

3 S  S 

S  

……… 1

 



 a

a S S