Bộ hảm vƣợt tốc - HỆ THỐNG KHỐNG CHẾ VƢỢT TỐC VÀ H- 123docz.net

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ

3.7 HỆ THỐNG KHỐNG CHẾ VƢỢT TỐC VÀ HẢM AN TOÀN . 46

3.7.1 Bộ hảm vƣợt tốc

Bộ hạn chế tốc độ là một loại thiết bị đảm bảo an toàn cho thang máy khi cabin vƣợt quá tốc độ cho phép hoặc đứt cáp. Thông qua hệ thống tay đòn tác động lên bộ hãm bảo hiểm để dừng cabin tựa trên các ray dẫn hướng. Theo TCVN 6395- 2008, giá trị cho phép của tốc độ hạ cabin đạt giá trị bằng 115% vận tốc định mức và phải nhỏ hơn 1,15m/s. Khi tốc độ hạ cabin đạt tới giá trị v =1,15 m/s thì bộ hạn chế tốc độ sẽ làm việc, phát động bộ hãm bảo hiểm làm việc kẹp giữ cabin trên ray dẫn hướng. Bộ hạn chế tốc độ làm việc theo nguyên lý của phanh ly tâm.

Hình 3. 26 ngàm dẩn hướng đối trọng

DUT.LRCC

SVTH: Ngô Văn Phú – Lớp 15C1C GVHD: TS. Tào Quang Bảng 47 03

05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15

16 17 02

Hình 3. 27 bộ hảm vượt tốc

1. Dầm đỡ 2. Công tắc điện 3. Thanh gạt công tắc 4. Lẫy giữ quả nặng 5. Thanh đẩy quả văng 6. Puly

7. Hạn chế hành trình 8. Trục đỡ puly

9. Khung bộ hạn chế tốc độ 10. Quả văng

11. Hạn chế hành trình 12. Lò xo đẩy

13. Vỏ bộ hạn chế tốc độ 14. Cáp

15. Quả nặng kẹp cáp 16. Giá đỡ kẹp cáp

17. Lò xo điều chỉnh kẹp cáp

Ta thấy trục (08) đƣợc gắn cứng với khung (09) bằng đai ốc. Trên trục có lắp puly (06) bằng ổ bi để có thể quay tự do quanh trục 08. Hai quả văng (10) gắn trên puly liên kết với nhau bằng thanh đẩy (05) có hạn chế hành trình (07).

Một đầu thanh gắn quả văng (10) có gắn lò xo chịu nén (12) với thân puly, đẩy quả văng (10) có xu hướng vào trục quay (08). Cáp hạn chế tốc độ (14) vắt qua puly (06) và treo thiết bị căng cáp đặt dưới hố thang, được kẹp chặt vào cabin.

Khi cabin hạ quá vận tốc cho phép, quả văng (10) tách ra xa trục quay (08) khi lực li tâm của quả văng thắng đƣợc lực nén của lò xo (12) và ngắt công tắc (02) cắt điện động cơ và mạch điều khiển nhờ thanh gạt (03), đồng thời lẫy gạt (04) làm việc tách quả nặng (15) để kẹp chặt cáp. Cáp hạn chế tốc độ dừng lại trong khi cabin vẫn đi xuống sẽ làm cho bộ hãm bảo hiểm làm việc, kẹp giữ cabin trên ray dẫn hướng. Lò xo nén (17) đẩy giá đỡ kẹp cáp (16) nhằm tạo ra độ trượt cho cabin khi phanh hãm làm việc.

Phân tích sơ đồ cấu tạo và nguyên lý hoạt động ta có sơ đồ tính toán bộ hạn chế tốc độ nhƣ hình. Theo sơ đồ tính toán ta thấy khi làm việc quả văng chị tác dụng của trọng lực P, lực nén lò xo Fx , lực li tâm Flt . Do trục quay đƣợc đặt

DUT.LRCC

SVTH: Ngô Văn Phú – Lớp 15C1C GVHD: TS. Tào Quang Bảng 48 3o

nằm ngang do đó lực nén lò xo khi làm việc tùy thuộc vào vị trí của quả văng so với mặt phẳng ngang đi qua tâm trục quay. Theo sơ đồ ta thấy Fx đạt giá trị lớn nhất khi quả văng ở vị trí bên dưới, xét cân bằng mô men cho quả văng đối với điểm O1là tâm trục chốt quả văng:

n cho quả văng đối với điểm O1là tâm trục chốt quả văng:

0 l F l P l F

MO x 3 1 lt 2

1       



2 lt 4

x l

l F l

F  P  

 ;

Từ biểu thức ta nhận thấy Fxmax khi l2max, nghĩa là l2 vuông góc với đường thẳng đứng. Như vậy, vị trí đặt vấu ngắt công tắc động cơ tương ứng với vị trí của quả văng khi đạt Fxmax.

Trong đó, các kích thước bộ hạn chế tốc độ và khối lượng quả văng được lấy sơ bộ và tham khảo thiết bị của thang máy có sẵn P11.CO.60/5F của hãng Nippon:

Dp = 300 mm: Đường kính puly;

rv =115 mm: Khoảng cách từ trục quay tới tâm quả văng;

l1 = 120 mm;

l3 = 60 mm;

l2 = 115sin63o = 100 mm;

P = mg = 1,59,81 = 14,7 N;

3 , 15 17 , 0

6 , 2 r

v  



 (rad/s): Vận tốc góc giới hạn;

Flt

Hình 3. 28 sơ đồ tính toán bộ hảm vượt tốc

DUT.LRCC

SVTH: Ngô Văn Phú – Lớp 15C1C GVHD: TS. Tào Quang Bảng 49

6 , 134 3

, 17 15 , 0 5 , 1 2 r

m 2

Flt    2     2  N;

7 , 06 253

, 0

1 , 0 6 , 134 12 , 0 7 ,

Fx 14    

 N;

Ta tiến hành tính toán lò xo nén nhƣ sau:

Đường kính của lò xo được tính từ điều kiện biến dạng khi xoắn, áp dụng công thức















 8Fx

d ;

Chọn 7

d D 



 : Tỷ số giữa đường kính trung bình của lò xo và đường kính dây lò xo;

2 ,

1

 : Hệ số độ cong, 1700 28

, 0 28

0 b  



 =476 N/mm2: Ứng suất khi xoắn

b 1700

 N/mm2: Ứng suất bền của vật liệu làm lò xo;

Do đó ta có:

3 , 476 3

7 2 , 1 7 , 253

d 8 







  mm; Chọn d = 4 mm;

Đường kính trung bình của lò xo là:

D = d7427 mm;

Chiều dài làm việc của lò xo:

Llv = (0,30,5)Dp = 0,35300 = 105 mm;

Khe hở nhỏ nhất giữa các vòng khi lò xo làm việc là: d4 mm;

Bước làm việc của lò xo là: t = d +  = 8 mm;

Số vòng làm việc của lò xo là: z = 13,25 8

105 t

Llv



 vòng;

Chiều dài toàn bộ lò xo khi nén là: Ln = dz = 48 = 32 mm;

Lò xo có dẫn hướng, tỷ số 3,9 27

105 D

Llv



 là hợp lý.

Nhƣ vậy, lò xo nén dùng cho bộ hạn chế tốc độ đƣợc thiết kế với các thông số:

Chiều dài: L = 105 mm, đường kính trung bình: D = 27 mm, đường kính dây lò xo: d = 4 mm; số vòng lò xo: z = 13,25 vòng.

DUT.LRCC

SVTH: Ngô Văn Phú – Lớp 15C1C GVHD: TS. Tào Quang Bảng 50

Thiết bị căng cáp của bộ hạn chế tốc độ có công dụng đảm bảo cho cáp không bị xoắn trong quá trình làm việc và có đủ độ căng để truyền lực ma sát.

Sơ đồ cấu tạo nhƣ hình. Theo sơ đồ cấu tạo của thiết bị căng cáp: khung (05) được gắn cứng với ray dẫn hướng cabin. Đối trọng (06) được treo vào trục (02) của puly căng (03) và di chuyển theo phương đứng theo khung (05) nhờ ngàm trƣợt (09). Công tắc (08) đƣợc gắn vào khung (05) nhằm ngắt động cơ dẫn động và mạch điều khiển nhờ hạn chế hành trình (07) khi hành trình đối trọng (06) vượt quá giá trị cho phép hoặc đứt cáp hạn chế tốc độ. Đường kính puly căng cáp (03) bằng đường kính puly của bộ hạn chế tốc độ. Khối lượng đối trọng đƣợc tính dựa theo điều kiện đảm bảo cáp không trƣợt trên rãnh puly hạn chế tốc

1. Cáp hạn chế tốc độ 2. Trục đỡ puly 3. Puly căng cáp

4. Vít liên kết đối trọng 5. Khung thiết bị

6. Đối trọng

7. Hạn chế hành trình 8. Công tắc điện 9. Ngàm dẫn hướng 10. Lỗ kẹp ray

10 09 08 07 05 04 03 02 01

Hình 3. 29 thiết bị căng cáp của bộ hảm vượt tốc độ

DUT.LRCC

SVTH: Ngô Văn Phú – Lớp 15C1C GVHD: TS. Tào Quang Bảng 51

Theo công thức Ơle, hệ số ma sát tính toán giữa cáp và rãnh puly phải đảm bảo điều kiện:

e lg

2 Q 2 400 Q lg f

d d















 

 ; Trong đó: : Góc ôm của cáp lên puly;

2 Q 2 400 Q S S

d d

1 2

  : Tỷ số lực căng cáp;

Qd: Khối lƣợng của đối trọng.

Giá trị 400N là lực phát động bộ hạn chế tốc độ làm việc, đƣợc lấy theo 9.3.5 TCVN 6396.1998;

Ta thiết kế puly rãnh tròn có xẻ rãnh, áp dụng công thức ta tính hệ số ma sát tính toán:

28 , 0 80 180 sin

2 sin80 1 4 f

o o

0 



 





 

 



 ;



 



f d

e 2

Q 2 400 Q



 

  0,28

d d

e 2

Q 2 400 Q

400 Q

7 ,

0  d 

 Qd 571 N;

Vậy khối lƣợng cần thiết của đối trọng là   81 , 9

571 g

571 58 kg;

Ta chọn khối lƣợng của đối trọng là 60 kg;