Tài liệu Tính toán cần cẩu Derrick tải trọng nâng 3T dùng cho tàu thủy - chương 7: thiết kế phanh docx

1 Chương 7: thiết kế Phanh Thiết bò phanh trong cơ cấu nâng để dừng hoặc giữ vật trên một độ cao nào đó. Trong ngành máy trục thường sử dụng phanh điện từ (hình 2-7) hoặc phanh đối trọng (ít dùng phanh thủy lực hay phanh hơi). Vì kết cấu chúng nhỏ gọn mà vẫn đảm bảo trong quá trình làm việc. Hình 2.7: Sơ đồ truyền động của phanh điện tử 1. Bánh phanh 2. Má phanh phải 3. Tay đòn phanh phải 4. Má phanh trái 5. Tay đòn phanh trái 6. Nam châm 7. Phần ứng bộ điện tử 8. Lò xo chính 9. Lò xo phụ 10. Đai ốc 2 11. Đai ốc điều chỉnh má phanh 12. Đai ốc điều chỉnh hành trình 13. Ống bao 14. Thanh đẩy 15. Cái hạn chế hành trình phanh 3 Khi tính toán phanh phải đảm bảo mômen phanh cần thiết kế để cơ cấu làm việc an toàn. Nếu mômen phanh nhỏ quá phanh sẽ làm việc không an toàn, còn nếu mômen phanh lớn quá sẽ không tốt. Vì khi mômen phanh lớn thời gian phanh sẽ nhỏ làm dừng cơ cấu đột ngột, gây ra tải trọng tác dụng lên cơ cấu lớn. Để phanh được nhỏ gọn, ta sẽ đặt phanh ở trục thứ nhất và trục động cơ. Mômen phanh xác đònh theo công thức: M p = k p . M t.p Với: k p - hệ số dự trữ của phanh, ở chế độ làm việc trung bình, k p = 1,75 M tp – mômen tónh trên trục động cơ khi phanh 0 0 . 3600.0, 275.0,83 14,68 146,8 2 2.28 t p c Q D M kgm Nm i      i c - tỷ số truyền chung của cơ cấu i c = i gt . i pl = 14.2 = 28  M p = 1,75. 146,8 = 256,9 (Nm) Từ kết quả trên ta chọn phanh hai má bước gắn có bộ điện từ kiểu TKT, chọn loại TKT 300/200 cơ mômen phanh lớn nhất trong khoảng 180  240Nm. Thời gian phanh của cơ cấu nâng: tpp p p MM j t    . 4 Trong đó: Jp – mômen quán tính của các khối lượng quay lắp trên trục động cơ khi phanh 2 2 2 0 0 2 2 . 3600.0,135 . . 1, 2.0,0885 0,83 0,176 28 p i c c Q R j j kgms t        Với: - hệ số tính đến các khối lượng quay nằm xa trục động cơ lấy từ  = 1,05  1,25 J i = J R + J KN = 0,0383 + 0,0472 = 0,0855Nms 2 J R - Mômen quán tính rôto động cơ điện = 0,0383kg.ms 2 J KN - mômen quán tính khớp nối răng dùng làm phanh đóa J KN = 0,0472kgms 2 Q 0 - khối lượng vật nâng và bộ phận mang.kg R 0 – bán kính tang đến tâm cáp Dấu + ứng với quá trình vật, dấu- ứng với quá trình hạt vật. Thời gian phanh khi nâng vật: . . 0,176.102,6 0,63 18, 2 10,4 p p n p tp J t s M m       Với: 1 6,102 30 980.14,3 30 .   s n   Thời gian phanh khi hạ vật: . . 0,176.102,6 2,31 18, 2 10,4 p p h p tp J t s M m       Ta chọn đường kính phanh hai má bước ngắn TKT: 5 Đường kính đóa phanh,mm 100 200 300 400 500 600 Mômen phanh, kg,m 2 7- 18 25- 35 110 200 400 Trong trường hợp này ta chọn đường kính đóa phanh D=200mm Đóa phanh chế tạo bằng thép đúc 45Đ. Má phanh có tán băng chòu ma sát bằng vật liệu abestô hoặc pherrado, có hệ số ma sát và áp lực riêng cho phép theo bảng (2-7) Bảng 2-7: hệ số ma sát và áp lực riêng cho phép Hệ số ma sát f p lực riêng cho phép, [p]N/mm 2 Vật liệu lót bề mặt má phanh Không dính dầu Trong dầu Phanh dừng Phanh khởi động Băng phanh bằng abesto tác dụng vào kim loại: Kiểu A 0,35- 0,40 0,10- 0,12 0,6 0,6 0,3 0,3 6 Kiểu B Băng phanh có cao su 0,30- 0,35 0,42- 0,48 0,09- 0,12 0,12- 0,16 0,6 0,3 Đường kính nhỏ nhất của đóa phanh xác đònh theo công thức: m fp M D p . ].[ 5,1 3  Để tính toán đường kính đóa phanh theo công thức trên, cần hạ thấp áp lực riêng cho phép của vật liệu ma sát xuống 30  50%. Lực ma sát giữa má phanh và đóa phanh: 2569 128, 45( ) 1284,5 20 p ms M F kg N D     Lực nén của má phanh lên đóa: 128, 45 389,24 3892,4 0,33 ms F N kg N f     Khe hở hướng kính trước khi đóng phanh giữa má phanh và đóa phanh,  Đường kính đóa phanh,mm 100 200 300 400- 500 600- 800 Khe hở giữa má và phanh,mm 0,6 0,8 1,0 1,25 1,50 7 Công phát dinh khi đóng phanh: 2. . 2.389,24.0,08 64,9 . 6,49 . 0,95 N A kg cm N m       Ở đây:  = 0,95- hiệu suất của các cánh tay đòn phanh. Ta chọn bộ điện từ MO-200 Б có mômen phanh của bộ điện tử (BĐT), M BĐT = 70Nm, công của bộ điện từ A = 6,5Nm khi cường độ làm việc CĐ = 40%. Cánh tay đòn cần hút BĐT 1 3 = 46mm; độ thay đổi của cần h c = 4,7mm mômen trọng lượng phần ứng BĐT M ư = 92kg, góc quay  = 5,3 0 . Lực hút mở phanh của bộ điện từ: 3 70 10,8 108 1 6,5 BDT mp M P kg N     Tỉ số truyền của hệ thống phanh 389, 24 3,60 108 p mp N i P    Theo kết cấu chúng ta có cánh tay đòn ngắn của phanh: 1 1 = 200m chiều dài lớn nhất của cánh tay đòn phanh: 1 2 = 1 1 . i p = 200.1,22 = 244mm theo kết cấu 1 2 = 300mm. Bước phanh mở lớn nhất (khe hở phanh) 56,1 5,1.2 7,4 .2 1  i h c  với: 5,1 200 300 1 2 1  l l i Chiều cao phanh: H ma = (0,5  0,8) D = (0,5  0,8) 300 = 150  240mm 8 Chọn H ma = 200mm tương ứng với góc ôm  = 83 0 36’ Bề rộng má đủ để đạt áp lực riêng cho phép: 389,24 6,5 65 . 3.20 ma ma N B cm mm p H     Ta chọn B max = 100mm Tính toán lực nén của lò xo chính: P 1xe = P mp + P 1xp + P 0 Với: P 1xp – lực căng tính toán của lò xo phụ, P 1xp = 2  6 kg P 0 - lực căng lò xo để khắc phục mômen trọng lượng phần ứng Nkg l M P u 20020 6,4 92 3 0  => P 1xe = P mp + P 1xp + P 0 = 108 + 6 + 20 = 126kg = 1260N Lò xo chế tạo từ thép silic 60Si2A,  b = 1600 N/mm 2 . Giới hạn chảy khi xoắn  T = 1000N/mm 2 , tính toán lò xo ở điều kiện bò nén tối đa. P 1x = P 1xe . k 3 = 126 . 1,5 = 189kg = 1890N Với: k 3 = 1,3  1,6 – hệ số dữ trữ, tính đến việc thay đổi lực khi điều chỉnh. Đường kính dây lò xo từ điều kiện xoắn: 1 . . 1,14.189.6 1,6 1,6 0,68 6,8 [ ] 7000 xe k P d cm mm       9 Trong đó: k- hệ số độ cong theo bảng (2-8) với  = 6 ta có k = 1,14; d D tb   tỉ số giữa đường kính trung bình của lò xo và đường kính dây thép lò xo, chúng ta sử dụng  = 6. Bảng 2-8. hệ số k và  khi tính toán lò xo Đường kính dây lò xo 0,2-0,4 0,45-1,0 1,1-2,5 2,8-6 7-14 d D tb   16-8 12-6 10-5 10-4 8-4 4 4 14      k 1,05-1,1 1,07-1,15 1,085- 1,19 1,085- 1,25 1,11-1,25 Ứng suất cho phép trong giới hạn chòu lực của lò xo: [ ] = (0,7  0,9)  T = 0,7 . 1000 = 7000 kg/cm 2 = 700N/mm 2 Theo bảng ta chọn lò xo có d = 10mm Đường kính trung bình của lò xo: D tb = d. = 10.6 = 60mm Trong phanh hai má bước ngắn chiều dài làm việc của lò xo sẽ là: L 1v = (0,3  0,6) D = (0,3  0,6) 200 = 60  120mm Chọn L 1v = 120mm Khe hở lớn nhất giữa các vòng lò xo và vò trí làm việc:   (0,1  0,25)d = (0,3  0,6) 10 = 2mm Bước làm việc của lò xo: t = d +  = 10 + 2 = 12mm 10 Số vòng làm việc của lò xo: 10 12 120  t L z lv lv Chiều dài lò xo khi nén hết: L lv = z v .d = 10.10 = 100mm Ở hình bên ta có thể viết (hình 2-8) L LLL P P lxlv lx lv      )( Từ đó: 120 100 60 178 1 1 189 lv lx lv lx L L L mm P P         Chiều dài lò xo ở trạng thái tự do: L td = L lx + L = 100 + 60 = 160mm Bước lò xo khi không chòu tải: 16 10 160 ,  lv td olx Z L t Mỗi bên lò xo có 0,75 vòng phụ thuộc được mài phẳng do vậy, chiều dài tự do đầy đủ của lò xo là: L TD = L td + 1,5d = 160 + 1,5.10 = 175mm Chiều dài lò xo khi nhả phanh: L nh.p = L 1v – h c = 120 – 4,7 = 115,3mm Lực trong lò xo khi L nh.p = 115,3mm [...]...11 Lnh p  Plv Ltd  Lnh p Lta  Llv  178 160  115,3  198,9kg  1989 N 160  120 Ứng suất lớn nhất trong vật liệu lò xo là:  max  2,55Pnh p Dtb k d 3  2,55.178.6.1,14  3105kg / cm 2  301,5 N / mm 2 3 1,0 Khi Plv = 1780 N thì ứng suất nhỏ nhất là:  = 250N/mm2 . = 6. Bảng 2-8 . hệ số k và  khi tính toán lò xo Đường kính dây lò xo 0, 2-0 ,4 0,4 5-1 ,0 1, 1-2 ,5 2, 8-6 7-1 4 d D tb   1 6-8 1 2-6 1 0-5 1 0-4 8-4 4 4 14      k 1,0 5-1 ,1. (hình 2-7 ) hoặc phanh đối trọng (ít dùng phanh thủy lực hay phanh hơi). Vì kết cấu chúng nhỏ gọn mà vẫn đảm bảo trong quá trình làm việc. Hình 2 .7: Sơ