Đang tải... (xem toàn văn)
1.1 Phân tích chung 1.1.1 Yêu cầu khi tính toán và thiết kế cơ cấu nâng Cơ cấu nâng dùng để nâng hạ vật theo phương thẳng đứng. Ngoại lực là trọng lưc và lực quán tính tác dụng lên vật nâng.Có hai loại cơ cấu nâng :Cơ cấu nâng dẫn động bằng tay, và cơ cấu nâng dẫn động bằng điện. Do cơ cấu dẫn động bàng tay không phù họp yêu cầu thiết kế nên ở đây không đi vào phân tích. Còn cơ cấu nâng dẫn động bằng điện, do tính chất quan trọng và yêu cầu cao nên cơ cấu phải đảm độ an toàn, độ tin cậy,độ ổn định cao khi làm việc. Do đó,cơ cấu nâng phải được chế tạo nghiêm chỉnh với chất lượng tốt của tất cả các khâu, khác với cơ cấu bằng tay, ở đây dùng tang kép quấn một lớp cáp, có cắt rãnh đảm bảo độ bền lâu cho cáp.Bộ truyền phải được chế tạo dưới dạng hộp giảm tốc kín, ngâm dầu, bôi trơn tốt, các 0 trục thường dùng 0 lãn.Thiết bị phanh hãm thường dùng là phanh má thường đóng. 1.1.2 Cơ cấu nâng Các số liệu ban đầu: • Trọng tải : Q = 2T = 20000N • Trọng lượng bộ phận mang: Qm= 400N • Khẩu độ: L = 9 (mét). • Độ cao nâng: H = 6(mét). • Vận tốc nâng: = 5 (mphút). Chế độ làm việc của các cơ cấu là chế độ trung bình 1.2 Tính toán cơ cấu nâng: 1.2.1 Chọn loại dây cáp: Vì cơ cấu làm việc với động cơ điện, vận tốc cao, ta chọn cáp để làm dây cho cơ cấu là loại dây có nhiều ưu điểm hơn các loại dây khác như xích hàn, xích tấm và loại dây thông dụng nhất trong ngành máy trục hiện nay. Ta không chọn dây xích vì xích nặng hơn khoảng 10 lần so với cáp, xích có thể đứt đột ngột do chất lượng mối hàn kém (nếu là xích hàn). Trong các kiểu kết cấu dây cáp thi kết cấu kiểu JIKP theo TOCT 258855 có tiếp xúc đường giữa với các sợi thép các lóp kề nhau, làm việc lâu hỏng và được sử dụng rộng rãi. Vật liệu chế tạo là các sợi thép có dưới hạn bền 12002100(Nmm2). chọn cáp LKO 6x19+7x7. Loại cáp này LK, với 6 dánh, mỗi dánh 19 sợi có lóp sợ thép ngoài cùng như nhau, lỏi thép của dánh được bện từ 7 dánh, mỗi dánh 7 sợi thép Với giới hạn bền các sợi thép trong khoảng 16001800Nmm2. 1.2.2 Palăng giảm lực Đe giảm lực căng và tăng tuổi thọ cho dây cáp của cơ cấu nâng khi nâng với tải trọng lớn ta dùng một palăng. Trên cầu lãn dây cáp nâng được cuốn trực tiếp lên tang. Do cầu lăn thực hiện việc nâng hạ vật nâng theo chiều thẳng đứng nên để tiện lợi trong khi làm việc ta chọn palăng kép có hai nhánh dây chạy trên tang, tương ứng với trọng tải cầu lăn chọn bội suất palăng a=2. Palăng gồm hai ròng rọc di động và một ròng rọc không di chuyển làm nhiệm vụ cân bằng.
1.1 Phân tích chung 1.1.1 Yêu cầu tính toán thiết kế cấu nâng Cơ cấu nâng dùng để nâng hạ vật theo phương thẳng đứng Ngoại lực trọng lưc lực quán tính tác dụng lên vật nâng.Có hai loại cấu nâng :Cơ cấu nâng dẫn động tay, cấu nâng dẫn động điện Do cấu dẫn động bàng tay không phù họp yêu cầu thiết kế nên không vào phân tích Còn cấu nâng dẫn động điện, tính chất quan trọng yêu cầu cao nên cấu phải đảm độ an toàn, độ tin cậy,độ ổn định cao làm việc Do đó,cơ cấu nâng phải chế tạo nghiêm chỉnh với chất lượng tốt tất khâu, khác với cấu tay, dùng tang kép quấn lớp cáp, có cắt rãnh đảm bảo độ bền lâu cho cáp.Bộ truyền phải chế tạo dạng hộp giảm tốc kín, ngâm dầu, bôi trơn tốt, trục thường dùng lãn.Thiết bị phanh hãm thường dùng phanh má thường đóng 1.1.2 Cơ cấu nâng Các số liệu ban đầu: • Trọng tải : Q = 2T = 20000N • Trọng lượng phận mang: Qm= 400N • Khẩu độ: • L = (mét) Độ cao nâng: H = 6(mét) • Vận tốc nâng: = (m/phút) Chế độ làm việc cấu chế độ trung bình 1.2 Tính toán cấu nâng: 1.2.1 Chọn loại dây cáp: Vì cấu làm việc với động điện, vận tốc cao, ta chọn cáp để làm dây cho cấu loại dây có nhiều ưu điểm loại dây khác xích hàn, xích loại dây thông dụng ngành máy trục Ta không chọn dây xích xích nặng khoảng 10 lần so với cáp, xích đứt đột ngột chất lượng mối hàn (nếu xích hàn) Trong kiểu kết cấu dây cáp thi kết cấu kiểu JIK-P theo TOCT 2588-55 có tiếp xúc đường với sợi thép lóp kề nhau, làm việc lâu hỏng sử dụng rộng rãi Vật liệu chế tạo sợi thép có hạn bền 1200-2100(N/mm 2) chọn cáp LK-O6x19+7x7 Loại cáp LK, với dánh, dánh 19 sợi có lóp sợ thép nhau, lỏi thép dánh bện từ dánh, dánh sợi thép Với giới hạn bền sợi thép khoảng 1600-1800N/mm2 1.2.2 Palăng giảm lực Đe giảm lực căng tăng tuổi thọ cho dây cáp cấu nâng nâng với tải trọng lớn ta dùng palăng Trên cầu lãn dây cáp nâng trực tiếp lên tang Do cầu lăn thực việc nâng hạ vật nâng theo chiều thẳng đứng nên để tiện lợi làm việc ta chọn palăng kép có hai nhánh dây chạy tang, tương ứng với trọng tải cầu lăn chọn bội suất palăng a=2 Palăng gồm hai ròng rọc di động ròng rọc không di chuyển làm nhiệm vụ cân Lực căng lớn xuất nhánh cápcuốn lên tang nâng vật: S max = Q0 (1 − λ ) m(1 − λ a ).λ t Trong đó: • • Q0 = Q + Qm = 20000 + 400 = 20400 N λ = 0.98 - hiệu suất ròng rọc với điều kiện ròng rọc đặt ổ lăn • a=2: bội suất palăng • m=2: số nhánh cáp lên tang • t=0: số dây cáp trực tiếp lên tang không qua ròng rọc chuyển hướng S max = Vậy Q0 (1 − λ ) 20400 × (1 − 0.98) = = 5151.5( N ) a t m(1 − λ ).λ × (1 − 0.982 ) × 0.980 Hiệu suất palăng xác định theo công thức: ηp = Q0 20000 + 400 = = 0.99 m.a.Smax × × 5151.5 1.2.3 Tính kích thước dây cáp : Kích thước dây cáp chọn dựa vào công thức: S d ≥ S max n Trong đó: • • Sd : Lực kéo đứt dây; S max : Lực căng lớn dây • n=5.5: hệ số an toàn S d ≥ 5151.5 × 5.5 = 28333.25 (N) Xuất phát từ điều kiên với loại dây chọn trên, với hạn bền sợi σ b = 1600M / mm Sd = 28333.25 N Chọn đường kính dây cáp d c = 16.5 mm có lực kéo đứt Vậy dây cáp chọn đạt yêu cầu 1.2.4 Tính kích thước tang ròng rọc a) Đường kính tang: Đường kính nhỏ cho phép tang ròng rọc phải thích họp với cáp để tránh cáp bị uốn nhiều gây mỏi đảm bảo độ bên lâu cho cáp Đường kính nhỏ cho phép tang xác định theo công thức: Dt ≥ d c (e − 1) ⇒ Dt ≥ 16.5 × (25 − 1) = 396mm e=25 hệ số đường kính tang Ở ta chọn đường kính tang ròng rọc giống : Dt= Dr= 400(mm) Ròng rọc cân bàng rọc làm việc nên chọn đường kính nhỏ 20%, so ròng rọc làm việc Dc= 0,8 Dr= 0,8.400 = 320(mm) b) Chiều dài tang: Chiều đài sơ tang là: L ' = L0 '+ L1 + L2 + L3 = 800mm 1.2.5 Chọn động điện: Công suất tĩnh nâng vật trọng tải xác định: N= Với Q0 Vn 60.1000η η = η p ηt η0 = 0.87 • • • η p = 0.97 ηt η0 -là hiệu suất cấu bao gồm: - hiệu suất pa lăng =0.96- hiệu suất tang =0.94- hiệu suất truyển kể khớp nối N= Vậy Q0 Vn 20400.5 = = 1.954kW 60.1000η 60 × 1000 × 0.87 Ta chọn động cớ có đặc tính sau đây: • Công suất nâng vật: N dc = 7kW • Số vòng quay danh nghĩa: 723v/ph • Hệ số tải: M max =3 M dn • Mômen vô lăng: • (Gi , Di2 ) roto = 44 Nm Cos ϕ = 0.69 • Khối lượng động mdc = 435kg 1.2.6 Tỉ số truyền chung Tỷ số truyền chung tữ trục động đến trục tang: i0 = ndc nt Số vòng quay tang để đảm bảo vận tốc nâng cho trước: nt = a 5× = = 7.65v / ph π D0 3,14 × (0.4 + 0.0165) a: bội suất palăng i0 = Vậy tỉ số truyền cần có: ndc 723 = = 94.5 nt 7.65 1.2.7 Kiểm tra nhiệt Động điện chọn công suất danh nghĩa nhỏ công suất tĩnh yêu cầu làm việc, phải kiểm tra nhiệt Đe kiểm tra đựơc nhiệt động cơ, ta xác định thông số tính toán thời kỳ làm việc khác cấu Các thông số cần xác định : • Hiệu suất cấu không tính hiệu suất palăng làm việc với vật nâng trọng lượng bàng trọng tải η = ηt η0 = 0.96 × 0.92 = 0.88 • Momen trục động nâng vật, theo công thức Mn = S max D0 m 5151.5 × 0.465 × = = 28.8 Nm 2.i0 ηt × 94.5 × 0.88 • Lực căng dây tang hạ vật, theo công thức Smax = Q0 (1 − λ ) 20400 × (1 − 0.98) = = 5151.5( N ) a t m(1 − λ ).λ × (1 − 0.982 ) × 0.980 • Momen trục động hạ vật, theo công thức S h D0 m.η 5151.5 × 0.4165 × 0.88 = = 10 Nm 2.i0 × 94.5 Mh = • Thời gian mở máy nâng vật theo thức: β ∑ (Gi Di ).n1 Q0 Do n1 t = + 375( M m − M n ) 375( M m − M n ).a i02 η n m Với: Mm Momen mở máy động cơ, động chọn động điện xoay chiều kiểu dây cuốn, Mm xác định theo công thức: Mm = (1,8 ÷ 2,5) M dn + 1,1× M dn = 1,8M dn M dn = 9550 N dc 7.65 = 9550 = 101.05 Nm ndc 723 Mm=1.8x101.5=182.7Nm Do ta có: • Gia tốc mở máy: J= 60tmn • Thời gian chuyển động với vận tốc ổn định: tv = 60.H 60 × = = 72s Ta tính toán thông số cho trường hợp Qi=Q trường họp Q2; Q3 tương tự, kết phép tính thông số cho trường họp tải trọng khác ghi theo bảng đây: Các thông số cần tính η Đơn vị Sn Sh Qo Mn Mh Tm Tv N N N Nm Nm S S Q1=Q Q2=0.5Q Q3=0.3Q 0.87 0.84 0.75 5151.5 5151.5 20400 28.8 10 0.823 0.14 2524.2 2524.2 9969 14.11 4.9 0.456 0.218 3503.2 3503.2 13872 19.584 6.8 0.376 0.238 Moment rung bình xác định theo công thức gần đúng: M tb = M m2 ∑ tm + ∑ M t2tv ∑t = 56, Nm Trong đó: • • Mt tv - momen cản tĩnh -thời gian chuyển động ổn định • Mm- momne mở máy động Công suất trung bình động phát ra: Ntb = M tb ndc 56, × 723 = = 4.3kW 9550 9550 Mà công suất nâng vật 7kW nên thoả điều kiện làm việc Ghi