Tập bài giảng Máy nâng chuyển

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:146

Thêm vào BST

Báo xấu

41
lượt xem 8
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng “Máy nâng chuyển” cung cấp một số kiến thức cơ bản về đặc điểm cấu tạo, nguyên lý hoạt động, phạm vi sử dụng và phương pháp tính toán thiết kế các cụm chi tiết máy thường gặp trong máy nâng cũng như các máy nâng thông dụng hiện nay. Đồng thời bài giảng “Máy nâng chuyển” là tài liệu giảng dạy, học tập, nghiên cứu cho các sinh viên chuyên ngành cơ khí. Mời các bạn cùng tham khảo.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Tập bài giảng Máy nâng chuyển

LỜI NÓI ĐẦU Máy nâng chuyển là loại máy có công dụng chính là nâng vật và di chuyển vật trong một khoảng cách ngắn. Nó đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao năng suất lao động giảm nhẹ sức lao động cho con ngƣời, nâng cao chất lƣợng sản phẩm và hạ giá thành. Máy nâng chuyển là thiết bị đƣợc sử dụng rất phổ biến trong các cơ sở sản xuất nói chung. Ðây là thiết bị quan trọng hàng đầu trong vấn đề cơ giới hóa, tự động hóa các thao tác nâng chuyển xếp dỡ các loại phôi, nguyên vật liệu, thiết bị, hàng hóa…Trên Tàu thủy, Ô tô. Trong các phân xƣởng chế tạo máy, đóng tàu và trên các công trình xây dựng, Cảng biển... Ðộ tin cậy của thiết bị ảnh hƣởng trực tiếp đến an toàn của con ngƣời khi vận hành. Vì vậy việc tìm hiểu, nghiên cứu máy nâng là không thể thiếu đối với tất cả các kỹ sƣ. Và điều này đã giải thích Máy nâng là một trong những học phần cơ sở bắt buộc trong khung chƣơng trình đào tạo bậc Đại học ngành Cơ khí nói chung và các chuyên ngành Cơ khí: Động lực Tàu thuyền, Động lực Ô tô, Chế tạo Máy, Đóng tàu thủy… Bài giảng “Máy nâng chuyển” cung cấp một số kiến thức cơ bản về đặc điểm cấu tạo, nguyên lý hoạt động, phạm vi sử dụng và phƣơng pháp tính toán thiết kế các cụm chi tiết máy thƣờng gặp trong máy nâng cũng nhƣ các máy nâng thông dụng hiện nay. Đồng thời bài giảng “Máy nâng chuyển” là tài liệu giảng dạy, học tập, nghiên cứu cho các chuyên ngành cơ khí đang đƣợc đào tạo tại trƣờng Đại học Sƣ phạm kỹ thuật Nam Định bao gồm: Công nghệ Ô tô, Công nghệ Chế tạo Máy, Công nghệ Hàn. Tuy nhiên những vấn đề trình bày trong tập bài giảng này còn có thể có nhiều hạn chế và sai sót. Chúng tôi mong rằng sẽ nhận đƣợc sự góp ý chân thành của các thầy cô trong trƣờng và các bạn để giúp chúng tôi hoàn thiện hơn nữa tập bài giảng này. NHÓM TÁC GIẢ 1
CHƢƠNG 1: CÁC CHI TIẾT VÀ THIẾT BỊ MÁY NÂNG ......................................... 4 1.1. Các đặc tính cơ bản của máy nâng .......................................................................4 1.1.1. Trọng tải Q ....................................................................................................4 1.1.2. Vùng phục vụ ................................................................................................4 1.1.3. Các vận tốc chuyển động ..............................................................................5 1.1.4. Chế độ làm việc……...……………………………………………………5 1.2. Cấu tạo và các bộ phận cơ cấu nâng ....................................................................8 1.2.1. Sơ đồ cơ cấu nâng .........................................................................................8 1.2.2. Những quan hệ tĩnh học và động học .........................................................10 1.3. Bộ phận mang tải ...............................................................................................12 1.3.1. Móc .............................................................................................................13 1.3.2. Cặp giữ ........................................................................................................20 1.4. Dây trong cơ cấu nâng .......................................................................................25 1.4.1. Cáp thép bện ...............................................................................................26 1.4.2. Xích hàn ......................................................................................................31 1.4.3. Xích tấm ......................................................................................................33 * So sánh cáp và xích ................................................................................................34 1.5. Bộ phận cuốn và hƣớng dẫn dây ........................................................................35 1.5.1. Tang ............................................................................................................35 1.5.2. Ròng rọc và đĩa xích ...................................................................................39 1.5.3. Palăng ..........................................................................................................43 1.6. Thiết bị hãm .......................................................................................................45 1.6.1. Cơ cấu bánh cóc ..........................................................................................46 1.6.2. Mô men phanh trong cơ cấu nâng...............................................................50 1.6.3. Phanh má .....................................................................................................54 1.6.4. Phanh đai .....................................................................................................64 1.6.5. Phanh áp trục ..............................................................................................71 1.6.6. Phanh tự động .............................................................................................74 1.6.7. Tay quay an toàn .........................................................................................77 1.7. Cơ cấu nâng ........................................................................................................78 1.7.1. Cơ cấu dẫn động bằng tay ...........................................................................79 1.7.2. Cơ cấu dẫn động bằng điện .........................................................................81 1.7.3. Quá trình mở máy trong cơ cấu nâng .........................................................82 1.7.4. Quá trình phanh cơ cấu nâng ......................................................................86 1.7.5. Đặc điểm cấu tạo cơ cấu nâng ....................................................................87 CHƢƠNG 2: CÁC MÁY TRỤC THÔNG DỤNG ....................................................... 90 2.1. Thiết bị nâng đơn giản .......................................................................................90 2.1.1. Kích .............................................................................................................90 2.1.2. Tời ...............................................................................................................94 2
2.2. Palăng .................................................................................................................98 2.3. Cầu trục và cần trục quay .................................................................................103 2.3.1. Cầu trục .....................................................................................................103 2.3.2. Cần trục quay ............................................................................................116 2.3.3. Tính toán kết cấu kim loại trong cần trục thông dụng ..............................126 CHƢƠNG 3: MÁY CHUYỂN LIÊN TỤC ................................................................ 127 3.1. Máy chuyển có bộ phận kéo.............................................................................128 3.1.1. Khái niệm chung .......................................................................................128 3.1.2. Phép tính về lực kéo ..................................................................................131 3.1.3. Bộ phận dẫn động và bộ phận kéo căng ...................................................134 3.1.4. Băng tải .....................................................................................................136 3.1.5. Xích tải ......................................................................................................137 3.1.6. Guồng tải đứng .........................................................................................140 3.2. Máy chuyển không có bộ phận kéo..................................................................141 3.2.1. Băng chuyền con lăn .................................................................................141 3.2.2. Máy chuyển quán tính...............................................................................142 3.2.3. Máy chuyển kiểu vít .................................................................................143 3
CHƢƠNG 1: CÁC CHI TIẾT VÀ THIẾT BỊ MÁY NÂNG 1.1. Các đặc tính cơ bản của máy nâng 1.1.1. Trọng tải Q Trọng tải của máy trục là trọng lƣợng danh nghĩa lớn nhất của tải (vật nâng) mà máy có thể nâng đƣợc theo tính toán thiết kế. Dãy tải trọng (tính bằng Tấn) đƣợc tiêu chuẩn hóa trong dãy tải trọng sau: - - - - - - - 0,05 - - 0,1 - - 0,2 0,25 0,32 0,4 0,5 0,63 0,8 1 1,25 1,6 2 2,5 3,2 4 5 6,3 8 10 12,5 16 20 25 32 40 50 63 80 100 125 160 200 250 320 400 500 630 800 140 180 225 280 360 450 550 710 900 1000 1.1.2. Vùng phục vụ a. Chiều cao nâng H Chiều cao nâng H là khoảng cách từ mặt bằng máy đứng đến tâm thiết bị mang vật ở vị trí cao nhất. Với các cần trục có tay cần thì chiều cao nâng thay đổi phụ thuộc vào tầm với. b. Khẩu độ L Khẩu độ L là khoảng cách theo phƣơng nang giữa đƣờng trục của hai đƣờng ray mà trên đó máy di chuyển. c. Hành trình S Hành trình là quãng đƣờng cần di chuyển theo phƣơng dọc ray (với cần trục là góc xoay) H L S Hình 1.1: Sơ đồ cầu trục Hình 1.2: Sơ đồ cần trục 4
1.1.3. Các vận tốc chuyển động Vận tốc làm việc của từng cơ cấu ở mỗi máy trục tùy thuộc tính chất công việc, công dụng của máy và chế độ làm việc của máy. Ở các cầu trục công dụng chung hiện nay có các vận tốc nhƣ: + Vận tốc nâng không vƣợt quá 25 ÷ 30 m/ph + Vận tốc di chuyển của xe con trên cầu 35 ÷ 50 m/ph + Vận tốc di chuyển của cầu 100 ÷ 120 m/ph + Vận tốc quay(đối với cần trục): nq = 0,5 ÷ 3,0 v/ph 1.1.4. Chế độ làm việc Đặc điểm của máy trục là làm việc theo chế độ ngắt đoạn, lặp đi lặp lại, có tính chất chu kỳ. Ngoài ra mỗi máy sử dụng với nhiều tải trọng khác nhau, tỷ lệ thời gian sử dụng và cƣờng độ làm việc khác nhau… Do vậy chúng đƣợc phân loại theo nhóm chế độ làm việc khác nhau. Chế độ làm việc là đặc tính rất quan trọng của máy trục. Nó phản ánh trong từng bƣớc tính toán thiết kế các cơ cấu cũng nhƣ kết cấu kim loại. Máy trục đƣợc thiết kế chế tạo và sử dụng đúng chế độ làm việc sẽ đảm bảo an toàn và hiệu quả kinh tế. Từng cơ cấu của một máy trục có thể đƣợc sử dụng với chế độ khác nhau. Chế độ chung cho máy trục lấy theo chế độ sử dụng của cơ cấu nâng. a. Phân loại chế độ làm việc theo chỉ tiêu Các cơ cấu máy trục đƣợc phân thành hai nhóm: Nhóm 1: dẫn động bằng tay quay có chế độ sử dụng quay tay Nhóm 2: dẫn động bằng động cơ có 4 chế độ: nhẹ, trung bình, nặng và rất nặng. Để phân loại chế độ làm việc dùng các chỉ tiêu sau: 1. Hệ số sử dụng theo trọng tải Qtb KQ  Q Trong đó: Qtb _ trọng lƣợng trung bình của vật nâng trong 1 ca làm việc. Q _ trọng tải danh nghĩa của máy. 2. Hệ số sử dụng trong năm Số ngày làm việc trong năm kn = = 365 3. Hệ số sử dụng trong ngày 5
Số giờ làm việc trong ngày kng= = 24 Ngoài ra có các chỉ tiêu để đánh giá chế độ sử dụng của động cơ điện 4. Thời gian đóng động cơ T0 TD%  100% T T0 _ thời gian đóng động cơ trong một chu kỳ hoạt động của máy T0 = Σtm + Σtv T _ thời gian hoạt động của chu kỳ T = Σtm + Σtv + Σtp + Σtd Trong đó: Σtm _ tổng thời gian mở máy Σtv _ tổng thời gian chuyển động với vận tốc ổn định Σtp _ tổng thời gian phanh Σtd _ tổng thời gian dừng máy 5. Số lần mở máy trong 1 giờ (m) 6. Số chu kỳ trong 1 giờ (ack) 7. Nhiệt độ môi trƣờng xung quanh (t0) Số liệu chỉ tiêu đặc trƣng chế độ làm việc cho ở bảng 2 Cách phân loại này phức tạp, dựa trên quá nhiều chỉ tiêu và khó phản ánh hết tính đa dạng về sử dụng máy trục. Bảng 2: Các chỉ tiêu đặc trưng chế độ sử dụng Chế độ sử dụng Các chỉ tiêu Nhẹ Trung bình Nặng Rất nặng KQ 0,25-1,0 0,75 0,75-1,0 1,0 Kn ~ 0,25 0,5 0,75 1,0 Kng ~ 0,33 0,67 0,67 1,0 TĐ % 15 25 40 40-60 m lần/h 60 120 240 360 ack/h 10-15 20-25 30-35 40 t0C 25 25 25 45 b. Phân loại cơ cấu theo tiêu chuẩn quốc tế (ISO) Căn cứ 2 chỉ tiêu sau đây: 1. Cấp sử dụng: đặc trƣng bằng tổng số giờ sử dụng cơ cấu. Trong cả đời máy. Có 10 cấp sử dụng (bảng 3) từ T0 đến T9. 6
Bảng 3. Cấp sử dụng cơ cấu Cấp sử dụng Tổng thời gian sử dụng (h) Ghi chú T0 200 T1 400 Sử dụng ít, bất thƣờng T2 800 T3 1600 T4 3200 Sử dụng nhẹ, đều đặn T5 6300 Sử dụng gián đoạn, đều đặn T6 12500 Sử dụng căng, bất thƣờng T7 25000 T8 50000 Sử dụng căng T9 100000 2. Trạng thái tải của cơ cấu: đặc trƣng bằng hệ số gia tải ti  Pi  Km      ti  Pmax  Trong đó: Pi _ các mức tải trọng, ti _ thời gian chịu tải (bảng 3) ký hiệu từ L1 đến L4 Bảng 4: Hệ số gia tải danh nghĩa đối với cơ cấu Trạng thái tải Km Ghi chú Cơ cấu ít khi chịu tải tối đa, thong L1 – nhẹ 0,125 thƣờng chịu tải nhẹ Cơ cấu chịu tải tối đa tƣơng đối L2 – vừa 0,25 nhiều, thông thƣờng chịu tải vừa Cơ cấu nhiều khi chịu tải tối đa, L3 – nặng 0,5 thông thƣờng chịu tải nặng L4 – rất nặng 1,0 Cơ cấu thƣờng xuyên chịu tải tối đa Nhóm chế độ sử dụng đƣợc phân loại trên cơ sở phối hợp 2 chỉ tiêu trên – có 8 chế độ làm việc của cơ cấu (bảng 4) ký hiệu từ M1 đến M8 7
Bảng 5: Nhóm chế độ làm việc của cơ cấu Trạng thái Cấp sử dụng tải T0 T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 T9 L1 M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 M8 L2 M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 M8 L3 M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 M8 L4 M2 M3 M4 M5 M6 M7 M8 Sự tƣơng ứng gần đúng giữa 2 cách phân loại nhóm chế độ làm việc: M1 – quay tay; M2, M3 – nhẹ; M4, M5 – trung bình; M6, M7 – nặng và M8 – rất nặng. 1.2. Cấu tạo và các bộ phận cơ cấu nâng 1.2.1. Sơ đồ cơ cấu nâng Cơ cấu nâng của tất cả các loại máy trục hiện có đều cấu tạo theo cùng một sơ đồ nguyên tắc (hình 1.3a). Theo sơ đồ này, cơ cấu nâng gồm có tang quay hình trụ trên có cuốn dây (cáp hoặc xích), vật treo ở đầu dây, một trục có tay quay ở đầu. Lực căng dây T0 ở dây bằng trọng lƣợng Q của vật, gây ra trên trục tang mô men MP Do Do R P To Mv To Mo io MP R P Q Q a) b) Mv Mv Do Do T'o io MP T"o io MP R P R P Q Q c) d) Hình 1.3: Sơ đồ cơ cấu nâng 8
D0 D M v  T0 Q 0 2 2 Mv do vật gây ra phải đƣợc cân bằng bởi mô men tay quay Mp. Mv = Mp (chƣa tính đến lực cản trong cơ cấu). D0 Q  P.R 2 Do đó: R QP D0 2 Trong đó: P_ Lực của ngƣời đặt trên tay quay, là một trị số có hạn, trong điều kiện làm việc trong thời gian ngắn tối đa Pmax = 300N. R_ Bán kính tay quay, cũng giới hạn bởi chiều dài cánh tay con ngƣời. D0_ Đƣờng kính tang, không thể làm nhỏ quá vì dây cuống trên nó có độ cứng nhất định. Xem thế, ta thấy trọng lƣợng Q của vật do hệ thống này nâng đƣợc cũng là trị số có hạn, không lớn lắm. Trên thực tế cần nâng những vật rất nặng, không thể nối trực tiếp tay quay với trục tang vì Mp « Mv, do đó cần đƣa vào một bộ phận nữa là bộ truyền trung gian để tăng Mp đến Mv. Tỷ số truyền cần thiết sẽ là (hình 1.3b). Mv i0  Mp Nếu tính cả mất mát trong bộ truyền, ở trục tang, mất mát do độ cứng của dây thì: Mv i0  M p . Với η _ hiệu suất chung của cơ cấu. Bộ phận trung gian là phần phức tạp và đắt tiền. Cần tìm cách giảm bớt i0. Để đạt mục đích này ta đƣa vào một hệ thống ròng rọc, gọi là Pa lăng . Nếu đƣa vào 1 ròng rọc di động hình 1.3c thì lực căng nhánh dây cuốn lên tang sẽ bằng: Q T '0  2 Mô men do vật nâng: D0 Q D0 M '  T0   2 2 2 9
Tức là giảm đi khoảng hai lần, nếu cùng Mp thì tỉ số truyền i’0 cũng giảm khoảng hai lần. Nếu treo vật trên nhán 4 dây (hình 1.3d), lực căng dây Q T" 4 Do đó M”v và i"0 sẽ giảm đi khoảng 4 lần. Không thể dùng quá nhiều ròng rọc, vì sẽ làm phức tạp và cồng kềnh cho cơ cấu, sẽ tăng lực cản phụ, dây cũng chóng hỏng hơn. Trong quá trình thiết kế cần kết hợp dùng bộ truyền trung gian và Pa lăng cho hợp lý. Ngoài ra cơ cấu nâng cần có bộ phận bảo đảm giữ vật ở trạng thái treo, điều chỉnh vận tốc hạ nếu cần, đó là các thiết bị phanh hãm. Nhƣ vậy trong cơ cấu nâng có các bộ phận sau đây: 1. Bộ phận mang tải 5. Bộ truyền trung gian 2. Dây 6. Phần dẫn động 3. Pa lăng 7. Thiết bị phanh hãm. 4. Tang 1.2.2. Những quan hệ tĩnh học và động học Muốn tính các bộ phận và các tiết máy trong cơ cấu nâng, cần biết trị số các lực mô men tác dụng lên chúng cũng nhƣ các thông số động học (vận tốc, số vòng quay). Hãy xét một cơ cấu nâng (hình 1.4) có Pa lăng với bội suất là a, hiệu suất ηp bộ truyền trung gian có tỷ số truyền là i0 và hiệu suất là η0. Mv III Do n3 II i2,n2 To i1,n1 I MP Q Hình 1.4: Sơ đồ cơ cấu nâng Khi động cơ quay theo chiều tƣơng ứng, vật đƣợc nâng lên với vận tốc vn. Lực căng các nhánh dây nếu bỏ qua ma sát: Q T '0  T '1  T '2  ...  a Thực tế, do có các lực cản phụ, lực căng trong nhánh dây cuốn lên tang lúc nâng vật sẽ lớn hơn: 10
T' Q T0   p a. p Mô men do vật nâng gây ra trên tang: D0 Q.D0 M v  T0  2 2a. p Mô men trên trục cuối cùng của bộ truyền trung gian (trục III). Mv Q.D0 M 3  M tg   t 2a. pt ηt _ hiệu suất của tang. Muốn nâng đƣợc vật lên, ta phải đặt vào trục III (trục tang) mô men lớn hơn mô men Mv trên tang (vì còn phải thắng lực cản trên tang do độ cứng của dây, do ma sát ổ trục); vì thế ta chia cho ηt . Tƣơng tự nhƣ vậy mô men trên trục II: M3 Q.D0 M2   i22 2a.i2 . pt2 Mô men trên trục I: M2 Q.D0 Q.D0 M1    i11 2a.i1.i2 . pt21 2a.i0 . Trong đó: i0 = i1.i2 _ tỷ số truyền chung của bộ truyền. η0 = η1.η2 _ hiệu suất chung của bộ truyền. η = η0 η1.η2 _ hiệu suất chung của cơ cấu. Vậy muốn nâng đƣợc vật lên động cơ phải phát ra một mô men M p bằng mô men trên trục I: Q.D0 M p  M1  2a.i0 . Vận tốc: giả thiết trong thời gian t phút vật đƣợc nâng lên chiều cao h (m), ta sẽ có vận tốc nâng là: h vn  m/ph t Cũng trong thời gian t ấy ta phải cuốn lên tang một đoạn dây dài hơn h gấp a lần (a_ bội suất của Pa lăng ) do đó vận tốc cuốn dây lên tang là: h.a v0   vn .a m/ph t Số vòng quay của tang: v v .a nt  0  n v/ph  D0  D0 D0 _ đƣờng kính tang, đo bằng m. 11
Số vòng quay của trục trung gian: vn .a n3  nt  D0 vn .a.i2 n2  n3 .i2  D0 vn .a.i2 .i1 vn .a.i0 n1  n2 .i1    ndc  D0  D0 nđc _ số vòng quay của động cơ. Tỷ số truyền cần thiết của bộ truyền trung gian: M tg i0  M p0 Hoặc là: ndc i0  nt Thời gian hạ vật là lúc nó sản ra một công dƣơng, năng lƣợng sẽ từ điểm treo vật chuyển tới trục dẫn động, công của vật hạ sẽ thắng các lực cản của cơ cấu; mô men trên các trục vẫn có hƣớng nhƣ khi nâng, nhƣng trị số nhỏ hơn. Q.D0 . p M 'v  2a Q.D0 . pt M '3  M tg  2a Q.D0 . pt2 M2  2a.i2 Q.D0 . pt21 Q.D0 M1   2a.i2 .i1 2a.i0 Công suất động cơ: công suất cần thiết để nâng vật nặng Q(N) lên với vận tốc vn (m/ph) nếu không kể lực cản: Q.vn N0  (kw) 60.1000 Nếu kể cả lực cản, động cơ cần có công suất: N0 Q.vn Q.vn N   (kw)  60.1000. 60000. 1.3. Bộ phận mang tải Bộ phận mang tải dùng để treo vật vận chuyển trên dây của cơ cấu nâng. Tùy theo vật vận chuyển mà dung các loại bộ phận mang khác nhau: móc, vòng treo, kìm, cặp chuyên dung, gầu, thùng, nam châm điện,… 12
Sơ đồ quan hệ giữa dây và thiết bị treo Yêu cầu chung: - Phải mắc đƣợc vật nâng trong bất kỳ điều kiện nào, an toàn khi làm việc - Có khả năng sử dụng triệt để tải trọng của máy nâng. Muốn vậy thiết bị mắc vật phải có trọng lƣợng bản thân nhỏ, treo đƣợc số lƣợng vật tƣơng ứng. - Có khả năng cơ khí hoá quá trình mắc và đỡ vật để làm giảm thời gian và sức lao động cho khâu công việc đó. - Có cấu tạo đơn giản, chi phí kim loại ít, giá thành không cao. Phân loại: Nhóm 1: Thiết bị mắc vật thông dụng. Là những thiết bị dùng để treo các vật nâng khác nhau, có khả năng mắc đƣợc những vật nâng hay gặp nhất. Bao gồm: móc câu, vòng treo, dây móc, lƣới treo hàng. Nhóm 2: Thiết bị mắc vật đặc biệt. Là những thiết bị chuyên mắc các vật nâng có những đặc thù riêng nhƣ cùng hình dáng, cùng kích thƣớc, cùng tính chất và có các đặc thù khác. Bao gồm : túi lƣới, gầu ngoạm, thùng, các loại kìm mắc vật, gầu xúc, bộ điện từ,… 1.3.1. Móc Móc cẩu là thiết bị mắc vật thông dụng nhất. Móc cẩu đƣợc phân ra móc đơn khi tải trọng Q dƣới 20 tấn và móc kép dùng để treo vật dài chịu lực đối xứng với các tải trọng từ 5 ÷ 75 tấn. Với tải trọng nhỏ còn có loại móc đuôi ren (đuôi dài, đuôi ngắn), loại móc đuôi vòng. Móc cẩu thƣờng đƣợc rèn hoặc dập bằng thép ít cacbon nhƣ CT4, CT5, C20. Khi tải trọng lớn thƣờng dùng móc tấm (Cắt thép tấm thành hình móc rồi ghép lại bằng bulon hoặc đinh tán). Loại móc này dễ chế tạo, nhƣng nặng do tiết diện móc hình chữ nhật và phải bù bền ở lỗ đinh. Các móc treo đã tiêu chuẩn hoá, việc tính chọn móc sẽ đơn giản, căn cứ vào tải trọng mà chọn móc có kích thƣớc phù hợp. 13
Hình 1.5: Các loại móc cẩu a. Tính toán móc đơn. Móc nâng đã đƣợc tiêu chuẩn hoá, việc tính chọn móc căn cứ vào tải trọng, sau đó tiến hành kiểm tra đuôi móc theo điều kiện chịu kéo và ứng suất uốn tại các tiết diện nguy hiểm. Khi tính gần đúng, xem móc là một dầm thẳng không xét đến độ cong móc và để bù lại độ cong phải hạ thấp ứng suất cho phép. Sau khi đã xác định đƣợc các kích thƣớc chủ yếu sẽ tiến hành tính chính xác lại và xét đến độ cong. Công việc đầu tiên khi tính móc là xác định hình dạng tiết diện móc cho phù hợp với điều kiện chịu tải trọng thực tế của móc, sau đó tính đến quan hệ của các kích thƣớc tiết diện. Bước 1: Xác định hình dạng tiết diện móc Không xét đến độ cong móc: Tại tiết diện 1-2 (mặt cắt A-A) hình 1.6. Ta có: Hình 1.6: Tính toán móc đơn 14
Và ứng suất lớn nhất sẽ phát sinh ở lớp ngoài cùng: Bước 2: Tìm quan hệ các cạnh của tiết diện: Để ứng suất ζ ≈ ζ . thì tiết diện phải không đối xứng. Nếu chọn tiết diện hình thang: 1 2 (1.1) Các giá trị trong quan hệ hình học của hình thang có chiều cao h, đáy lớn B, đáy nhỏ b là: Thay vào (1.1) ta có: Với móc câu tiêu chuẩn thì: h = a Lúc này, quan hệ tỷ lệ giữa các cạnh hình thang là: B = 3b. Nhƣ vậy: Khi tính chính xác móc có kể đến độ cong móc, ứng suất ở phần cong có thể xác định theo công thức: 15
(1.2) Trong đó: - r là bán kính cong trục trung hòa của móc ở tiết diện đang xét. Đối với các móc tiêu chuẩn r = Ro = a/2 + c 1 - y là khoảng cách từ lớp vật liệu đang xét của tiết diện đến trục trung hòa. Tọa độ y lấy dƣơng cho các lớp đặt ngoài đối với tâm cong của trục trung hòa và trọng tâm tiết diện, lấy âm cho các lớp đặt giữa chúng. Phƣơng trình gần đúng để tính ứng suất ở tiết diện 1-2 của các móc tiêu chuẩn có xét đến độ cong của chúng nhƣ sau: Những ứng suất lớn nhất ở các điểm ngoài cùng của tiết diện khi : y = – c = – (5/12).h và y = + c = h – c = (7/12).h sẽ là : max1 1 max2 2 1 Đến đây có thể nhận xét khi tính chính xác móc có kể đến độ cong móc thì ứng suất ở điểm 1 tăng hơn 40% khi tính không kể đến độ cong móc. Nhƣ vậy ngay cả khi tiết diện là hình thang và có quan hệ B = 3b thì ứng suất ở điểm 1 và 2 cũng không bằng nhau. Kích thƣớc miệng móc a = h có thể tính gần đúng theo Q tính bằng tấn: Tóm lại: Kiểm tra móc đơn tại các tiết diện sau: Tại tiết diện 1-2 kiểm tra theo công thức: Khi tính móc không kể đến độ cong thì [ζ] = (100 ÷ 110)N/mm2 (Thép C20) k Tiết diện đuôi móc kiểm tra theo kéo khi có ren: Nếu đuôi móc làm vòng thì xét tại tiết diện nhỏ nhất. Xét khả năng xuất hiện 2 thêm ứng suất uốn khi vật bị lắc ta nhận [ζ] = (50 ÷ 60)N/mm (Thép C20). k 16
Chiều cao của đai ốc lắp vào đuôi móc H đƣợc tính theo ứng suất dập hoặc áp lực riêng cho phép trên ren. H phải lớn hơn 0,8 đƣờng kính trung bình của ren Tại tiết diện 3-4 khi treo vật trên một dây kiểm tra theo cắt: Nguy hiểm hơn cả đối với tiết diện 3-4 là khi treo vật trên hai nhánh dây o nghiêng một góc γ so với đƣờng thẳng đứng, thông thƣờng nhận γ = 45 , trong trƣờng hợp này trọng lực của vật truyền vào móc hai lực, mỗi lực bằng: Phân lực Q thành hai thành phần nằm ngang Q và thẳng đứng Q , ta có: 1 2 3 Tác dụng của lực Q đến tiết diện 3-4 giống nhƣ tác dụng của Q ở tiết diện 1-2. 2 Vì vậy ứng suất ở các điểm 3 và 4 khi tính gần đúng không xét đến độ cong móc có thể xác định: Khi xét đến độ cong móc, ứng suất ở điểm bất kỳ của tiết diện 3-4 có thể xác định theo công thức (1.2) Khi bán kính độ cong r = a/2 + c , a = h và những giới hạn khác nhƣ trên đối 3 với tiết diện móc tiêu chuẩn, ta có: Ứng suất lớn nhất ở điểm 3 khi y = – (5/12).h đƣợc xác định theo công thức: max1 Phân lực thứ hai Q gây ra ứng suất cắt: 3 Cuối cùng ứng suất quy đổi ở điểm 3: 17
b. Tính toán móc kép Tính toán móc câu đôi cũng theo các công thức móc câu đơn. Các tiết diện nguy hiểm cần kiểm tra là : 1-2 ; 3-4 ; 5-6 Hình 1.7: Móc kép khi chịu tải đều Hình 1.8: Móc kép khi chịu tải không đều Trị số tính toán trên mỗi ngạnh là: Xét đến khả năng treo lệch dây tải trọng không đều ta có thể nhận lực tính toán là: Để tính tiết diện 1-2, ta phân lực Q thành hai phân lực Q và Q : 1 2 3 Q = Q sinγ. Lực Q gây ra uốn và kéo 2 1 2 Q = Q cosγ. Lực Q gây ra cắt 3 1 3 Còn để tính tiết diện 3-4, ta phân lực Q thành hai phân lực Q và Q : 1 4 5 Q = Q sin(γ +α). Lực Q gây ra uốn và kéo 4 1 4 Q = Q cos(γ +α). Lực Q gây ra cắt. 5 1 5 Nguy hiểm nhất là khi chỉ treo vật trên một ngạnh, lực Q chia thành hai thành 2 phần Q và Q . Các lực này gây nên ứng suất kéo và cắt cho tiết diện 5-6 6 7 18
Ngoài ra tại tiết diện 5-6 còn chịu ứng suất uốn: Ứng suất tổng tại tiết diện này là: c. Vòng treo Vòng treo là thiết bị chủ yếu dùng để treo vật nâng có trọng lƣợng lớn hơn 100 tấn. Vòng treo đƣợc chế tạo bằng phƣơng pháp rèn dập từ thép CT3. Vòng treo nhẹ hơn móc có cùng tải trọng. Tuy nhiên sử dụng không tiện lợi bằng móc vì phải luồn dây vào vòng Có hai loại vòng treo: vòng treo liền và vòng treo chắp. Vòng treo liền là một hệ thống tĩnh không xác định, tải trọng đến 200 tấn. Khi tải trọng lớn hơn nữa (đến 500 tấn) thì dùng vòng treo chắp. Hình 1.9: Vòng treo liền và vòng treo chắp Các thanh bên đƣợc tính theo kéo với lực kéo: Thanh ngang chịu nén do lực: Và chịu uốn do mômen 19
Ở tiết diện giữa thanh ngang: Chốt giữa các thanh đƣợc tính theo cắt: Ứng suất lớn nhất ở tiết diện giữa thanh ngang của dầm khi có kể đến độ cong: 1.3.2. Cặp giữ Thiết bị mắc vật đặc biệt nói chung và kẹp mắc vật nói riêng chuyên dùng để mắc những vật có cùng kích thƣớc và trọng lƣợng. Ƣu điểm chính của việc sử dụng thiết bị mắc vật đặc biệt là việc mắc và dỡ vật nhanh chóng (Giảm thời gian bƣớc dừng). Chính vì vậy khi thiết kế những thiết bị mắc vật đặc biệt cần xét đến hình dạng, kích thƣớc và những tính chất khác của vật. Phần lớn các kẹp mắc vật làm việc dựa vào nguyên lý ma sát. a. Kẹp mắc vật đối xứng. Với kẹp mắc vật kiểu đối xứng vật đƣợc giữ là do lực ma sát. Điều kiện giữ vật là: 2Fms = 2Nf ≥ Q Hình 1.10: Kẹp đối xứng 20