Transcript 04-Tang - Rong roc - Palang

Chương 4
BỘ PHẬN CUỐN DÂY VÀ
DẪN HƯỚNG DÂY
Khái niệm chung



Tang: bộ phận cuốn dây trong CCN, biến
chuyển động quay thành chuyển động tịnh
tiến nâng/hạ vật.
Ròng rọc: bộ phận dẫn hướng dây.
Palăng: bộ phận gồm các ròng rọc, cố định
và di động, liên kết với nhau bằng dây, dùng
để giảm lực căng dây hoặc tăng vận tốc.
4.1. Tang cuốn cáp
Cấu tạo chung




Tang thường có dạng ống trụ, hai đầu có moayơ
để lắp với trục, chuyển động quay.
Vật liệu tang: gang hoặc thép.
Bề mặt làm việc có thể nhẵn (tang trơn) hoặc cắt
rãnh dạng ren tròn có bước lớn hơn đường kính
cáp tránh cáp chà xát vào nhau (tang xẻ rãnh).
Tang có thể dùng để cuốn 1 lớp hoặc nhiều lớp
cáp chồng lên nhau.
Tang trơn
d
Do

gờ
dc
L
gờ = 1,5.dc
t = dc
Khi cuốn nhiều lớp
cáp, tang cần có gờ
chặn. Chiều cao gờ
tính từ lớp cáp trên
cùng cần tối thiểu 1,5
đường kính cáp tránh
cáp tuột khỏi tang.
Tang xẻ rãnh
I
D
dc
L
D
Do
D1
Do
d
I
t
R = 0,55dc
t = dc+ D
Kích thước rãnh cáp
Các kích thước cơ bản

d
Do


gờ
dc
Chiều dài tối thiểu
phần cuốn cáp trên
tang L.
Chiều dày thành
tang d.
L
gờ = 1,5.dc
Đường kính danh
nghĩa Do.
t = dc
Đường kính danh nghĩa

Đường kính đo theo tâm lớp cáp dưới cùng.

Xác định từ điều kiện tăng độ bền lâu cho cáp:
D0 ≥ h1.dc
với dc – đường kính cáp
h1 – hệ số, tra trong tiêu chuẩn theo CĐLV của
cơ cấu nâng.


TCVN 5864-1995 quy định giá trị tối thiểu của h1.
Lưu ý: với CCN dẫn động bằng đ/cơ, đường kính
tang cần tính lại, đảm bảo vận tốc nâng cho trước.
Chiều dài cuốn cáp

Tính từ số vòng cáp trên 1 lớp (Z) và khoảng cách
giữa các vòng cáp (bước cuốn cáp - t): L ≥ Z.t
•
Bước cuốn cáp t ≈ dc với tang trơn; t ≈ 1,1.dc với tang xẻ
rãnh.
•
Số vòng cáp khi cuốn 1 lớp tính theo công thức:
Z = Z1 + Z2 + Z3
với Z1 = a.H/(p.D0) – số vòng làm việc (H – chiều cao nâng;
D0 – đường kính tang; a – bội suất của palăng)
Z2 = 1,5..2 – số vòng cáp dự trữ trên tang
Z3 = 0..2 – số vòng phục vụ cố định cáp lên tang.
•
Khi cuốn n lớp cáp trên tang có thể lấy Z ≈ Z1/n.
4-8
Chiều dày thành tang

Chiều dày d thường chọn trước theo vật liệu tang:
•
Thép: d = 0,001.D0 + 3 (mm)
Gang: d = 0,002.D0 + (6…10) ≥ 12 (mm)

với D0 – đường kính tang, tính bằng mm.
Kiểm tra tang với kích thước đã chọn về độ bền:
•
•
Với tang ngắn (L/D0 ≤ 3) chỉ cần kiểm nghiệm độ
bền nén: tang được tính như ống dày chịu áp suất
ngoài do dây với lực căng Smax xiết lên tang sinh ra.
•
Khi tang dài (L/D0 > 3) cần tính đến ảnh hưởng
của cả uốn và xoắn.
Xem chi tiết…
Cố định cáp lên tang
A-A
A
A
Cáp
Bulông và tấm kẹp
C¸p
Vít chặn
4.2. Ròng rọc và đĩa xích
Cấu tạo
Với ròng rọc cáp, đường kính danh
nghĩa D0 đo theo tâm cáp, xác định từ
điều kiện tăng độ bền lâu cho cáp:
60°
h
b
D0 ≥ h2.dc với ròng rọc thường
D0 ≥ h3.dc với ròng rọc cân bằng
D0
với dc – đường kính cáp
h2, h3 – hệ số, tra trong tiêu chuẩn
theo CĐLV của CCN.
Các kích thước khác theo kết cấu:
R=0,6dc h=(1,5-2,0)dc b=(2-2,25)dc
4.2. Ròng rọc và đĩa xích
Cấu tạo (tiếp…)
Với ròng rọc cho xích hàn,
đường kính danh nghĩa D0 xác
định theo đường kính dây thép
làm xích (d), bước xích (t) và số
răng (số hốc) trên đĩa xích (z):
D0
d
D=
0
t
( sin(90/z))
2
+(
d
2
)
cos(90/z)
z – số hốc, min = 5-6
Lực cản và hiệu suất ròng rọc

W

Khi chưa quay: S2 = S1
Khi quay theo chiều trên
hình vẽ, do lực cản W
nên S2 > S1 hay
S2 = S1 + W
n

Các loại lực cản chính:
• Lực cản do độ cứng
S1
S2
dây (Wc)
• Lực cản do ma sát trong
ổ đỡ trục (Wo)
Lực cản do độ cứng dây

b
c
S1
S2' =
S1+W c
S1(D0/2+b) = S’2(D0/2-c)
S1(D0/2+b) = (S1+Wc)(D0/2-c)
Wc = S1(b+c)/(0,5D0- c) = S1.j


Do độ cứng nên khi
cuốn vào và khi nhả
khỏi ròng rọc dây bị
lệch so với trường hợp
lý tưởng các khoảng b
và c như trên hình vẽ
S’2 = S1 + Wc
Kết hợp phương trình
cân bằng mômen tính
được lực cản do độ
cứng dây Wc = S1.j
Lực cản do độ ma sát trong ổ


S1
S2'' =S1 +W o
Lực tác dụng lên ổ:
a
S = S + S''2 => S @ 2S1 .sin
1
2
Lực ma sát trong ổ: F = S.f
Tạo mômen cản quay: Tc = F.d/2

Giả sử ròng rọc đường
kính D0 lắp trên ổ trượt
có đường kính ngõng d.
S”2 = S1 + Wo với Wo là
lực cản do ma sát trong
ổ.
Từ mômen cản quay Tc
tính được lực cản do ma
sát trong ổ
Wo = Tc / 0,5D0 = S1.x
x = 2sin(a/2).f.d/D0
Hiệu suất ròng rọc

Hiệu suất = công suất có ích / công suất bỏ ra
* Trường hợp ròng
S1 rọc
cố định:
C.s. có ích
n
S1
Q, vn
S 2 , v0
S 2 , v0
C.s. bỏ ra
Pci = Q.vn
P n
= S .v
Lực căng dây
S1 = Q
Vận tốc dây
v0 = vn
Hiệu suất
h = S1/S2
br
2
(là tỷ số giữa lực căng dây trên
vn nhả S2)
nhánh cuốn S1 vàQ,
nhánh
0
Hiệu suất ròng rọc (tiếp...)

Hiệu suất = công suất có ích / công suất bỏ ra
S1
S 2 , v0
n
Q, vn
* Trường hợp ròng rọc
di động:
C.s. có ích
Pci = Q.vn
C.s. bỏ ra
Pbr = S2.v0
Lực căng dây
S1+S2 = Q
Vận tốc dây
v0 = 2.vn
Hiệu suất
hdđ > S1/S2
* Trong tính toán thường lấy:
hdđ = h = 0,94...0,98 với ròng rọc cáp;
h = 0,94...0,96 với ròng rọc xích (đĩa xích)
4.3. Palăng
Khái niệm chung
Hệ thống ròng rọc cố định và di động, liên kết với
nhau bằng dây.
 Tuỳ công dụng, palăng được phân làm 2 loại:



Palăng lợi lực (hình a)
Palăng lợi vận tốc (hình b)
S1'
Sa
S1 S2 ... Sa
Q,v n
S1''
... ... S2 S1
P, vP
tang
Q
(a)
(b)
4.3.1. Palăng lợi lực
Bội suất (a): số lần giảm lực
căng dây so với khi treo vật trực
tiếp trên 1 dây xét ở trạng thái
đứng im (các ròng rọc không
quay).
 Có thể xác định bội suất a qua
số nhánh dây treo vật.
 Trên hình vẽ là palăng có bội
suất a = 4.
 Trong tính toán, palăng được
thể hiện dưới dạng khai triển...

Tính toán palăng lợi lực
Cho sơ đồ khai triển
palăng. Xác định lực căng
dây lớn nhất Smax=? nằm ở
đâu? Khi nâng hay hạ? Hiệu
suất của cả hệ thống hp=?

S 1'
Sa
''
... ... S2 S1
S1
tang
(a)
Q
Phương pháp: dựa vào
các quan hệ lực căng dây
trên các nhánh của ròng rọc
và hiệu suất h = Scuốn/Snhả

Từ đó, xét lần lượt từng
ròng rọc trong hệ thống
palăng...

Tính toán... (tiếp)
Khi nâng vật



Các ròng rọc quay theo chiều như
S'1
hình vẽ. Lực căng dây trên nhánh
cuốn vào ròng rọc bé hơn trên
Sa Sa-1 ... ... S2 S1
S''1
nhánh nhả ra nên suy ra Smax =
S”1 = Stang. Lực căng lớn nhất nằm
ở nhánh cuốn vào tang.
tang
Tổng lực căng dây cân bằng với Q:
Q = S1 + S2 + ... + Sa
Từ quan hệ hiệu suất ròng rọc:
Q
S1 = S1
= S1.1
S2 = S1.h = S1.h1
• Smax = S1 / ht = Q.(1-h) / [(1-ha)ht]
......
• Hiệu suất palăng: hp = Q / (a.Smax)
Sa = Sa-1.h = S1.ha-1
Khi hạ thì thế nào?
Q = Si = S1. (1+ h+ ... + ha-1 )
Palăng kép
Palăng đơn
Palăng kép
• Bội suất palăng kép ký
hiệu là "2a" và bằng số
nhánh dây treo vật
(trên sơ đồ : 2a = 4)
• Ròng rọc trung gian
không quay, chỉ đóng vai
trò cân bằng nên trong
tính toán Smax có thể
thay thế bằng palăng
đơn với bội suất
a' = 2a/2 và tải Q' =
Q/2.
Q
D
Q D= 0
• Hiệu suất của palăng
hp=Q' / (a'.Smax).
4.3.2. Palăng lợi vận tốc
S1 = S1
S2 = S1.h
S1
S2
...
= S1.1
= S1.h1
......
Sa = Sa-1.h = S1.ha-1
P = Si = S1. (1+ h+ ... + ha-1 ) (1)
Sa
Q, vn
Smax = S1;
Sa = Q / h => Q = S1.ha
P, vP
Từ (1) (2) (3) tìm được quan hệ
giữa P, Q, Smax
(2)
(3)
Các lưu ý chung về palăng
Lực căng cáp
Palăng kép
Số ròng rọc “t”
Sơ đồ đặc biệt
Bội suất ký hiệu là “2a”. Ròng rọc cân bằng không quay.
Tính toán coi như palăng đơn với a’ = “2a”/2 và Q’=Q/s
Chỉ tính số ròng rọc
phía tang cuốn cáp
Trường hợp gặp sơ
đồ đặc biệt cần thiết
lập công thức để tính
lực căng cáp lớn nhất.
S’1
S1
S
S2
Q
next…
Hệ số đường kính với tang và ròng rọc
(TCVN 5864-1995)
Nhóm CĐLV
của cơ cấu
M1
M2
M3
M4
M5
M6
M7
M8
h1
11,2
12,5
14,0
16,0
18,0
20,0
22,4
25,0
h2
12,5
14,0
16,0
18,0
20,0
22,4
25,0
28,0
h3
11,2
12,5
12,5
14,0
14,0
16,0
16,8
18,0
GHI CHÚ:
1. Đường kính danh nghĩa của tang: D0  h1.dc
2. Đường kính của ròng rọc dẫn hướng: D2  h2.dc
3. Đường kính của ròng rọc cân bằng: D3  h3.dc
4. Với cần trục tự hành: h1 = 16; h2 = 18; h3 = 14 với CCN tải
h1 = 14; h2 = 16; h3 = 12,5 với CCN cần
5. Đường kính ròng rọc ma sát trong thang máy: D  40.dc
(TCVN 6395:1998)
 Back
Kiểm tra tang cuốn cáp về độ bền

Với tang ngắn (L/D0 ≤ 3) chỉ cần kiểm nghiệm độ bền
nén: tang được tính như ống dày chịu áp suất ngoài
do dây với lực căng Smax xiết lên tang sinh ra:
sn = k.Smax/(t.d) ≤ [s]
k = 1; 1,28; 1,37; 1,45; 1,52; 1,53 tùy số lớp cáp từ 1..6
[s] = 70…90 MPa với gang; 100…120 MPa với thép.

Khi tang dài, cần tính đến uốn và xoắn:
s  s 2  s 2  s 
tđ
n
 n

M u2  0,75T 2
s tđ 

Wu
 Back
• Khi hạ vật, các ròng rọc
quay theo chiều ngược lại.
Các nhánh cuốn/nhả đổi
vai trò cho nhau. Lực căng
lớn nhất sẽ nằm trên
nhánh xa tang nhất.
Smax khi hạ vật
S'1
S''1
Sa Sa-1 ... ... S2 S1
• Tổng lực căng dây vẫn
cân bằng với Q:
tang
Q = S1 + S2 + ... + Sa
• Từ đó dễ dàng suy ra:
S*max = Sa = Q.(1-h) / (1-ha)
Q
 Back