Chương 1 NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG I. PHÂN LOẠI Tất cả các thiết bị nâng vận chuyển, tuỳ theo tính chất làm việc, có thể phân ra làm 2 loại: thiết bị nâng và thiết bị vận chuyển liên tục. Thiết bị nâng Thiết bị nâng là thiết bị hoạt động theo chu kỳ với sự chuyển động thuận nghịch của bộ phận mang tải trong không gian. Thiết bị nâng được sử dụng để bốc, xếp, nâng chuyển tải theo phương ngang và phương đứng.
Thiết bị nâng bao gồm các loại sau: 1. Loại đơn giản Kích: kích thanh răng, kích vít, kích thuỷ lực. Palăng tay, palăng điện. Loại phức tạp Loại phức tạp là loại có 2, 3 hoặc nhiều hơn cơ cấu làm việc.
Các loại cầu trục: cầu trục một dầm và hai dầm, cần trục cáp, cổng trục… Loại thiết bị nâng này chỉ có cơ cấu nâng và cơ cấu di chuyển. Các loại cần trục: cần trục cột buồm, cần trục tháp, cần trục ôtô, cần trục cảng, cần trục bánh xích, cần trục nổi. Các loại cần trục này thường có đủ 4 cơ cấu cơ bản: nâng, di chuyển, thay đổi tầm với, quay. Các loại thang máy và vận thăng dùng trong ngành xây dựng.
Thiết bị vận chuyển liên tục Là loại thiết bị vận chuyển thành dòng liên tục, không có thời gian dừng máy. Được phân ra 3 loại: 2. Có bộ phận kéo: Băng tải, xích tải, guồng tải … 2. Không có bộ phận kéo: Thiết bị tự trượt, vít tải, máng lắc quán tính… 2.
Vận chuyển bằng khí nén (hút, đẩy, phối hợp) và thuỷ lực 9 II. NHỮNG THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA THIẾT BỊ NÂNG 1. Trọng tải Q Là khối lượng danh nghĩa (lớn nhất) của vật nâng mà máy có thể nâng được theo tính toán thiết kế. Trọng tải Q bao gồm khối lượng của vật nâng và khối lượng của bộ phận mang.1) trong đó Qv: khối lượng vật nâng, tính bằng kilôgam (kg), tấn (T); Qm: khối lượng bộ phận mang, tính bằng kilôgam (kg), tấn (T).
- Đối với các loại cầu trục, palăng, tời: trọng tải không thay đổi trong suốt quá trình làm việc. - Đối với các cần trục: trọng tải thay đổi phụ thuộc vào tầm với của nó. Tầm với càng lớn thì trọng tải càng nhỏ và ngược lại. - Đối với các thiết bị nâng dùng móc: do khối lượng bản thân móc khá nhỏ so với khối lượng vật nâng nên trong tính toán ta có thể bỏ qua.
Trọng tải của các thiết bị nâng được tiêu chuẩn hóa: 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 –… đến 1600 tấn. Tầm với L (m) Tầm với là khoảng cách từ trục quay (phần quay của cần trục) đến đường tâm của móc treo. Tầm rộng (khẩu độ) A (m) Tầm rộng là khoảng cách theo phương ngang giữa hai tâm của bánh xe đặt trên ray của cầu trục. Mômen tải Mt Khái niệm mômen tải chỉ có ở các cần trục.
Mômen tải là tích số giữa trọng tải và tầm với tương ứng: Mt = QL (T.2) Mômen tải Mt cần phải bảo đảm độ ổn định của cần trục, chống lật trong quá trình làm việc. Chiều cao nâng H (m) Chiều cao nâng là khoảng cách cao nhất từ mặt đất nơi làm việc đến điểm cao nhất của tâm móc treo vật nâng.1 biểu diễn mối quan hệ giữa trọng tải Q và tầm với L (đường nét đứt): tầm với càng xa thì trọng tải càng nhỏ và ngược lại. Mối tương quan phụ thuộc giữa độ chiều cao nâng H và tầm với L thể hiện ở hình 1. Vận tốc các cơ cấu Tuỳ theo công dụng và tính chất công việc của từng cơ cấu mà vận tốc các cơ cấu sẽ khác nhau, thông thường: Vận tốc cơ cấu nâng không vượt quá Vn = 25 ÷ 30 m/ph.
Vận tốc cơ cấu di chuyển xe lăn: Vx = 30 ÷ 50 m/ph. Vận tốc cơ cấu di chuyển cần trục đạt đến: Vc =100 ÷ 120 m/ph. Vận tốc quay của cần trục: nq = 1 ÷ 3,5 vòng/ph. Vận tốc quay của cần trục lấy phụ thuộc vào vận tốc vòng đầu cần, không vượt quá 5 ÷ 6 m/s.
Vận tốc thay đổi tầm với: Vtv = 3 ÷ 15 m/ph. CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA THIẾT BỊ NÂNG Chế độ làm việc của một cơ cấu hay của toàn bộ máy là một thông số tổng hợp tính đến điều kiện sử dụng, mức độ chịu tải theo thời gian của một cơ cấu hay của toàn bộ máy. Khi tính toán các chi tiết, các bộ phận kết cấu thép của thiết bị nâng về độ bền, độ bền mỏi, độ bền mòn, an toàn phanh của cơ cấu. phải chú ý tới chế độ làm việc để chọn thông số tính toán cho phù hợp.
Từng cơ cấu có chế độ làm việc khác nhau, chế độ làm việc chung cho toàn máy lấy theo chế độ làm việc của cơ cấu nâng.1: Quan hệ giữa Q, L và H 11 Hình 1.2: Tầm với và chiều cao nâng 1. Phân loại theo tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN 4244-86): Theo tiêu chuẩn Việt Nam chia ra: Các cơ cấu của thiết bị nâng dẫn động bằng tay. Các cơ cấu của thiết bị nâng dẫn động bằng động cơ điện: làm việc theo chế độ ngắt quãng lặp đi lặp lại luân phiên các thời kỳ làm việc và không làm việc. Những chỉ tiêu chủ yếu để đánh giá chế độ làm việc dẫn động bằng động cơ được trình bày trong phần sau đây.
Cường độ làm việc của động cơ (CĐ%) tv CĐ(%) = 100 % (1.3) t ck trong đó tv : tổng thời gian làm việc của động cơ trong một chu kỳ làm việc; tv tm t0 tck : thời gian của một chu kỳ; t ck t m t 0 t ph t d - t m : tổng thời gian mở máy; - t 0 : tổng thời gian chuyển động ổn định; - t ph : tổng thời gian phanh; - t d : tổng thời gian dừng máy. 12 Một chu kỳ làm việc của cơ cấu nâng là thời gian từ khi chuyển vật từ vị trí A đến vị trí B, trở về, móc vật đến khi bắt đầu chuyển vật từ vị trí A. Chu kỳ làm việc của các cơ cấu khác cũng tính tương tự. Hệ số sử dụng trong ngày ( K ng ) K ng (số giờ làm việc trong ngày): 24 (1.
Hệ số sử dụng trong năm ( K n ) K n = (số ngày làm việc trong năm): 365 (1. Hệ số sử dụng theo trọng tải ( K Q ) Qtb KQ = (1.6) Q trong đó Qtb : khối lượng trung bình của vật nâng (kg hay tấn); Q: khối lượng danh nghĩa của vật nâng (kg hay tấn). Ngoài ra để đánh giá chế độ làm việc của thiết bị nâng, người ta còn xét đến các thông số sau: - Số lần mở máy trong 1 giờ, tính trung bình trong 1 ca làm việc (m); - Số chu kỳ làm việc trong 1 giờ (ack ); - Nhiệt độ môi trường xung quanh. Căn cứ điều kiện sử dụng, người ta phân biệt thiết bị nâng dẫn động bằng động cơ theo bảng 1.
Chế độ làm việc của thiết bị nâng Chế độ làm việc STT Các chỉ tiêu Nhẹ Trung bình Nặng Rất nặng (Nh) (TB) (N) (RN) 1 CĐ 15 25 40 40 - 60 2 Kng 0,33 0,67 0,67 1 3 Kn 0,25 0,5 0,75 1 4 KQ 0,55 0,55(0,75) 0,75(1) 1 5 m (lần/giờ) 60 120 240 360 6 ack (ck/giờ) 10 - 15 20 - 25 30 - 35 40 7 Nhiệt độ t0 C 25 25 25 45 13 CÁC LOẠI MÁY NÂNG Hình 1.3a: Kích thuỷ lực, kích vít, kích thanh răng Hình 1.3b: Palăng tay, palăng điện Hình 1.3c: Cầu trục cáp 14 Hình 1.3d: Cầu trục 1 dầm, cầu trục 2 dầm Hình 1.3e: Cầu trục cột buồm Hình 1.3f: Cầu trục tự hành Hình 1.3g: Cầu trục cảng Hình 1.3h: Cổng trục 15 Hình 1.3i: Cần trục nổi Hình 1.4: Cấu tạo Palăng điện 16 Hình 1.5: Các loại máy vận chuyển liên tục a - Băng tải; b - Vít tải; c - Băng lăn có dẫn động; d - Guồng tải; e - Sàng lắc; f, g - Thiết bị vận chuyển bằng khí nén; h, i - Thiết bị vận chuyển bằng thuỷ lực 17 IV. CƠ SỞ TÍNH TOÁN THIẾT BỊ NÂNG 1. Tải trọng Thiết bị nâng và các bộ phận của nó chịu các tải trọng tác dụng như sau: 1. Trọng lượng vật nâng Điểm đặt tại trọng tâm của móc treo vật.
Trọng lượng bản thân các cụm máy và các bộ phận kết cấu kim loại Các tải trọng này đặt tại trọng tâm của các cụm máy và các bộ phận kết cấu kim loại. Các lực quán tính Các lực này phát sinh trong quá trình chuyển động không ổn định (khởi động hoặc phanh) của các bộ phận máy: Đối với vật chuyển động tịnh tiến, lực quán tính được tính theo công thức: Pqt m.7) trong đó m: khối lượng của vật; a: gia tốc của vật; Đối với các vật chuyển động quay, mômen của lực quán tính quay được tính theo công thức: M qt J.8) trong đó : gia tốc góc của vật quay; md 2 J: mômen quán tính quay, J k với m: khối lượng của vật quay; d: đường kính ngoài của vật quay; k: hệ số xét đến sự rải đều của vật, thường k = 4 ÷ 9. Đối với thanh quay đặt nghiêng (ví dụ cần của cần trục) mà các đầu mút của nó cách trục quay một khoảng là r1 và r2 thì: J 3 m 2 r1 r1r2 r22 (1. Tải trọng gió Đối với các thiết bị nâng làm việc ngoài trời cần phải tính đến tải trọng gió khi tính toán độ bền và tính toán ổn định của nó.
Tất cả các tải trọng gió đều được coi như tác dụng theo phương ngang, theo hướng bất lợi cho thiết bị. Tải trọng gió tính theo công thức tổng quát sau: Pg kq Fk Fh (1.10) trong đó k: hệ số cản khí động học, đối với giàn và dầm: k= 1,1; đối với buồng lái, đối trọng: k = 1,2; đối với ống có đường kính từ 200-500 mm: k = 0,9; >500 mm: k = 1,2; q: áp lực gió tính toán, N/m2, tra bảng; Fk: diện tích hứng gió của kết cấu, m2; Fh: diện tích hứng gió của vật nâng, m2. Phương pháp tính theo ứng suất cho phép ng (1.