Bài giảng Máy nâng chuyển - Chương 6: Cơ cấu nâng

Chương 6
CƠ CẤU NÂNG
6-2
Khái niệm chung
 Là cơ cấu không thể thiếu trong máy nâng.
 Có yêu cầu cao về an toàn.
 Tùy bộ phận phát động phân ra:
• CCN dẫn động tay
• CCN dẫn động bằng động cơ
6-3
6.1. CCN dẫn động tay
 Phát động qua tay quay hoặc bánh kéo
 Khi sử dụng sức người thường lấy công suất 
N = P.v ≈ 0,1 kW.
 Khi sử dụng nhóm công nhân để vận hành, 
tổng lực tác động P tính theo: P = F.m.k
với F – lực do 1 người tác động
m – số người tham gia vận hành máy
k – hệ số tính đến sự phân bố không đều lực
6-4
6.1.1. Sơ đồ và đặc điểm 
cấu tạo
 Tính chất chung của các cơ 
cấu này là ít quan trọng, thời 
gian sử dụng ngắn, tốc độ 
thấp và không có tải động.
 Đặc điểm cấu tạo chung: đơn 
giản, gọn nhẹ, giá thành thấp.
 Vì vậy thường dùng tang trơn, 
các bộ truyền hở, ổ trượt và ít 
sử dụng các nối trục. Phanh 
thường dùng kết hợp với tay 
quay (TQAT).Q
a, p
P
R
6-5
6.1.2. Đặc điểm tính toán
 Tính toán động học
Tỷ số truyền chung của các bộ truyền Uo xác định từ điều 
kiện về lực chứ không phải từ yêu cầu về vận tốc
Uo = Tv/(Tp. ) = QDo/(2.a.F.m.k.R. )
trong đó là hiệu suất chung của cơ cấu.
 Đảm bảo an toàn vật không rơi
 Các bộ truyền bánh răng để hở tính theo độ bền uốn, 
tránh hiện tượng hỏng gây mất an toàn là gẫy răng.
 Các bộ phận khác: khi tính toán thiết kế các hệ số tra 
bảng theo CĐLV “Quaytay”
6-6
6.2. CCN dẫn động bằng 
động cơ
 Sử dụng động cơ để phát động cơ cấu.
 Có thể gặp nhiều loại động cơ như 
động cơ điện, động cơ đốt trong, động 
cơ thủy lực, khí nén, thậm chí còn 
dùng cả động cơ hơi nước.
 Động cơ điện được sử dụng rộng rãi 
hơn cả.
6-7
6.2.1. Sơ đồ và đặc điểm 
cấu tạo
 Đây là các cơ cấu quan 
trọng, năng suất và trọng tải 
lớn, thời gian sử dụng lâu 
dài, tốc độ tương đối cao. 
 Đặc điểm cấu tạo chung: 
hiệu suất cao, chắc chắn, tin 
cậy, tuổi thọ cao.
 Vì vậy thường dùng tang xẻ 
rãnh, các bộ truyền kín, ổ 
lăn và sử dụng các nối trục. 
Phanh đai hoặc phanh TK.
a, p
Q
Do
t
2
3
1
u1, 1
u2,
6-8
6.2.2. Đặc điểm tính toán
 Tính toán động học
Tỷ số truyền chung của các bộ truyền Uo xác định từ điều 
kiện đảm bảo vận tốc nâng cho trước:
u0 = nđc/ntg = nđc. .D0/(a.vn)
 Đảm bảo an toàn vật không rơi
 Các bộ truyền bánh răng che kín tính theo độ bền tiếp 
xúc, kiểm nghiêm độ bền uốn và quá tải.
 Các bộ phận khác: khi tính toán thiết kế hệ số tra bảng 
theo CĐLV yêu cầu.
6-9
6.2.3. Quá trình mở máy
 Quá trình mở máy xét khi nâng vật, giả thiết chuyển động 
nhanh dần đều trong suốt quá trình mở máy.
Khi mở máy nâng vật động cơ cần phát mômen ngoài thắng mômen 
cản tĩnh do vật nâng sinh ra Tt, cần thắng thêm quán tính của các chi 
tiết trong hệ thống khi tăng tốc:
Tm = Tt + Tđ = Tt + Tđ1 + Tđ2
Tt – mômen tĩnh do trọng lượng vật nâng sinh ra khi nâng vật
Tđ – mômen do quán tính 
Tđ1 – do quán tính các chi tiết chuyển động thẳng (vật nâng, móc)
Tđ2 – do quán tính các chi tiết chuyển động quay (rôto, trục, ổ)
6-10
Mômen tĩnh Tt
 Mômen tĩnh khi nâng (Nm) như đã biết 
trong phần sơ đồ cấu tạo cơ cấu nâng:
với Q – trọng lượng vật nâng, N
Do – đường kính tang, m
a – bội suất palăng
Uo – tỉ số truyền của các bộ truyền
– hiệu suất chung của cơ cấu
0
0
2 au
QD
T
t
6-11
Mômen do quán tính Tđ1
 Khi mở máy nâng vật, vật nâng và móc tạo ra lực quán 
tính Qqt. Lực này đóng vai trò giống như tải Q, nên 
mômen do nó gây ra trên trục động cơ được tính theo:
m
n
mqt
t
v
g
Q
j.mQ
60
0
0
1
2 au
DQ
T
qt
đ
m
đc
đ
tua
nQD
T
2
0
2
2
0
1
375
0
000
au
nD
a
nD
a
v
v
đctg
n
6-12
Mômen do quán tính Tđ2
 Khi mở máy, mômen cản do quán tính của mỗi chi tiết 
quay tính trên trục của nó theo công thức: Ti = J. i
 Do đó, khi chuyển về trục đ/cơ (trục 1), ta được:
Trong đó,
là mômen do quán tính các chi tiết quay lắp trên các 
trục 2, 3 tính quy đổi về trục 1.
 ... 
uu
T
T 
u
T
T
3/1/
21
3
1
2
12
...TTT
/đ 1212
6-13
Mômen do quán tính Tđ2 (tiếp)
 Do gia tốc góc trên các trục 2,3 khá nhỏ so với trục 1, 
lại phải chia cho tỉ số truyền u1, u1u2 nên các thành 
phần T2/1, T3/1 , không đáng kể so với trục 1. Vì vậy, 
mômen do quán tính các chi tiết quay tính theo:
Trong đó, Ti(I) là tổng mômen do quán tính các chi tiết 
quay lắp trên trục 1, còn k là hệ số tính đến ảnh hưởng 
của quán tính các chi tiết quay lắp trên các trục khác.
)I(iđ
TkT.kT
12
6-14
Mômen do quán tính Tđ2 (tiếp)
 Thay thế
được 
g
DGD
g
G
.mJ
rad/s ,
t.
n
t
iiii
iii
2
m
đc
m
42
60
2
22
2
1
1
m
Iii
đ
t
DG
kT.kT
375
2
12
6-15
Cuối cùng
 Vậy trong quá trình mở máy, động cơ cần phát 
ra mômen Tm = Tt + Tđ = Tt + Tđ1 + Tđ2
m
đcIii
m
đc
m
t
nDG
k
tua
nQD
au
QD
T
3753752
2
2
0
2
2
0
0
0
 Công thức này được sử dụng để tính chọn, kiểm tra 
khả năng mở máy của động cơ hoặc kiểm tra thời 
gian mở máy, gia tốc mở máy có phù hợp hay không. 
6-16
6.2.4. Quá trình phanh
 Quá trình phanh xét khi hạ vật, giả thiết chuyển động chậm 
dần đều và phanh đặt trên trục 1.
Khi hạ vật mômen do phanh tạo ra cần thắng mômen tĩnh do vật 
nâng sinh ra Tt* và mômen do quán tính của các chi tiết trong hệ 
thống khi giảm tốc:
Tph = Tt
* + Tđ
* = Tt
* + T*đ1 + T
*
đ2
Tt
* – mômen tĩnh do trọng lượng vật nâng sinh ra khi hạ vật
Tđ
* – mômen do quán tính khi phanh (phanh khi đang hạ vật)
T*đ1 – do quán tính các chi tiết chuyển động thẳng (vật nâng, móc)
T*đ2 – do quán tính các chi tiết chuyển động quay (rôto, trục, ổ)
6-17
Tương tự quá trình mở máy
 Vậy khi đang hạ, để dừng được cơ cấu, phanh 
cần tạo mômen:
p
Iii
p
p
t
nDG
k
tua
nQD
au
QD
T
3753752
1
2
2
0
2
1
2
0
0
0
 Công thức này được sử dụng để tính kiểm tra khả 
năng phanh hoặc kiểm tra thời gian phanh, gia tốc 
phanh có phù hợp hay không. 
6-18
Lưu ý
về giải thích các công thức
Cần nêu được:
 Ý nghĩa và các giả thiết khi lập công thức.
 Các thành phần chính trong công thức: Tt, Tđ1, Tđ2 –
nêu ý nghĩa, viết công thức tính các thành phần này.
 Các thông số trong công thức và đơn vị đo: Q – trọng 
lượng vật nâng (N), Do – đương kính tang (m), v.v
 Sử dụng công thức
next
m
đcIii
m
đc
m
t
nDG
k
tua
nQD
au
QD
T :du Ví
3753752
2
2
0
2
2
0
0
0