CHƢƠNG 1 : CÁC CHI TIẾT VÀ THIẾT BỊ MÁY NÂNG
1.6.2. Mômen phanh trong cơ cấu nâng
Tất cả các cơ cấu máy nâng đều có trang bị phanh. Phanh ở đây thƣờng dùng loại điện từ hoặc loại điện thuỷ lực và là phanh thƣờng đóng. Nghĩa là khi trục cơ cấu khơng quay, phanh đóng lại, chỉ khi nào trục cơ cấu quay phanh sẽ tự động mở ra.
51
Nhờ có phanh, cơ cấu có khả năng dừng chính xác. Ở cơ cấu nâng, phanh cịn có thể giúp điều chỉnh tốc độ nâng hạ vật một cách chủ động.
Tính tốn mơmen phanh.
Để có thể tính tốn hoặc chọn phanh phù hợp, trƣớc hết phải tính tốn giá trị của mômen phanh cần thiết tác động vào cơ cấu để cơ cấu dừng lại.
Đơn giản nhất là mômen do phanh sinh ra ít nhất phải lớn hơn mômen xoắn trên trục của cơ cấu cần phanh, nghĩa là : Mp ≥ Mx
Trong đó:
- Mp: Mơmen phanh cần thiết để dừng cơ cấu. - Mx: Mômen xoắn trên trục cần phanh.
Tuy nhiên trong thực tế cần phải tính tốn mômen phanh cần thiết, lớn nhất khi cơ cấu nâng hạ vật vì trƣờng hợp này nguy hiểm nhất.
Để xác đinh mơmen phanh, xét q trình hạ vật ở cơ cấu nâng, trên hình dƣới
Hình 1.52: Sơ đồ tính tốn mơmen phanh
Đầu ra của hộp giảm tốc lắp tang quấn cáp có đƣờng kính D
o. Cáp treo vật đƣợc treo qua puly di động, kết cấu này là một palăng thuận có bội suất η
p. Khi hạ vật, mơmen phanh gồm có hai thành phần:
- Mômen tĩnh Mt do trọng lƣợng của vật gây nên. Mômen tĩnh tác động trong suốt thời gian khi hạ vật với vận tốc không đổi, trong thời gian phanh khi hạ vật.
- Mômen động Mđ do động năng của vật và các bộ phận quay của cơ cấu, do vận tốc giảm dần đến không gây ra. Mômen động chỉ xuất hiện khi phanh (xem phần tải trọng động).
Nhƣ vậy: Mp = Mt + Mđ
Xác định mômen tĩnh Mt.
52 Mômen cần để nâng vật tác dụng lên tang:
Khi đặt phanh trên trục dẫn 1 của cơ cấu, mômen do trọng lƣợng vật tác dụng lên trục này là:
i 0 = i
1.i 2.i
3 : Tỷ số truyền chung của hộp số.
Lực cản có hại của palăng, tang và bộ phận truyền động có tác dụng nhƣ phanh và làm giảm mơmen tĩnh Mt’. Do đó: Trong đó: η = η P.η tg.η 1.η 2.η
3 – Hiệu suất chung của cơ cấu.
Xác định mơmen động Mđ
Mơmen động Mđ có hai thành phần: Mđ = Mđ’ + Mđ’’ Trong đó:
- Mđ’: Mômen tạo nên do động năng của vật khi dừng.
- Mđ’’: Mômen do động năng của các bộ phận quay của cơ cấu gây ra.
Để xác định Mđ’ , coi quá trình phanh là quá trình chuyển động chậm dần đều. Theo nguyên lý Đalămbe, khi đó tải trọng phụ sinh ra trên móc câu có trị số:
Sp tạo ra mơmen phụ trên tang:
Và Sp gây ra mômen động trên trục động cơ 1 (Trục đặt phanh):
53 ta có:
Mđ’’ do động năng của các chi tiết máy quay của cơ cấu gây nên trên trục phanh, cũng là do mômen động của tất cả các trục của cơ cấu quy đổi về trục phanh 1.
Mđ’’ = M 1 + M
2/1 + M
3/1 + … Mômen M
1 là mômen động do khối lƣợng trục 1 và của các chi tiết lắp trên trục 1 do quay chậm dần gây nên : M
1 = J 1.ε 1 Tổng quát: Mi = J i.ε i Trong đó:
- Mơmen qn tính của tất cả các khối lƣợng quay trên trục 1
- Gia tốc góc của trục thứ 1 trong q trình phanh.
Nhƣ vậy:
Mơmen M
2 là mơmen động do khối lƣợng trục 2 và của các chi tiết lắp trên trục 2 do quay chậm dần gây nên xác định tƣơng tự nhƣ trên:
Đƣa về trục 1 (trục phanh), ta đƣợc:
Tƣơng tự nhƣ trên ta xác định đƣợc:
So sánh các giá trị M 1, M
2/1, M
3/1, … có nhận xét: càng về sau giá trị mômen càng nhỏ so với M
1. Tổng số các mômen về sau thƣờng không quá 15% M
54 đơn giản khi tính tốn Mđ’’ thƣờng chỉ tính M
1, ảnh hƣởng của các mơmen cịn lại thay bằng trị số c = (1,10 ÷ 1,15).
Khi xác định giá trị mômen bánh đà tổng cộng của khối lƣợng trục 1 (trục quay nhanh) cần chú ý là thành phần chính của nó là mơmen bánh đà của các chi tiết máy có trọng lƣợng lớn G và đƣờng kính D lớn đó là : rơto động cơ điện, khớp nối và bánh phanh, cịn mơmen bánh đà của bản thân trục thì có trị số nhỏ khơng đáng kể, có thể bỏ qua.
Do đó:
Nhƣ vậy biểu thức tổng qt để tính mơmen phanh có dạng: Mp = Mt + Mđ’ + Mđ’’
Hệ số β gọi là hệ số an tồn của phanh
Trong tính tốn sơ bộ β đƣợc chọn dựa vào chế độ làm việc: Đối với chế độ làm việc nhẹ NH thì β ≥ 1,50; chế độ làm việc trung bình TB thì β ≥ 1,75; chế độ làm việc nặng N thì β ≥ 2,00.