Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
Chương 3. THIẾT KẾ, TÍNH TOÁN CHO HỆ THỐNG THANG NÂNG DI CHUYỂN

Chương 3. THIẾT KẾ, TÍNH TOÁN CHO HỆ THỐNG THANG NÂNG DI CHUYỂN

Tải bản đầy đủ - 0trang

THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MƠ HÌNH BÃI ĐỖ XE Ơ TƠ THƠNG MINH







-



-



-



Cơ cấu nâng: Trong buồng máy có lắp đặt hệ thống tời nâng – hạ (cơ cấu

nâng) tạo ra lực kéo chuyển động cơ cấu 3 và đối trọng. Cơ cấu nâng gồm bộ

phận:

o Bộ phận kéo cáp (puli hoặc tang quấn cáp).

o Hộp giảm tốc.

o Phanh hãm điện từ.

o Động cơ truyền động.

• Tủ điện: Trong tủ điện lắp ráp cầu dao tổng, cầu chì các loại, cơng tắc tơ và

rơle trung gian.

• Puli dẫn hướng.

• Bộ phận hạn chế tốc độ: Làm việc phối hợp với phanh bảo hiểm bằng cáp liên

động để hạn chế tốc độ di chuyển của cơ cấu 3.

Thiết bị lắp trong giếng:

• Hệ thống cáp treo: là hệ thống cáp hai nhánh: một đầu nối với cơ cấu 3, đầu

còn lại nối với đối trọng cùng với puli dẫn hướng.

• Bộ phận cảm biến vị trí: Dùng để chuyển đổi tốc độ động cơ, dừng cơ cấu 3 ở

mỗi tầng và hạn chế hành trình nâng hạ của cơ cấu 2.

Thiết bị lắp đặt trong hố giếng: Trong hố giếng lắp đặt hệ thống giảm xóc (là hệ

thống giảm xóc và giảm xóc thủy lực) tránh sự va đập của cơ cấu 3 và đối trọng

xuống sàn trong trường hợp công tắc hành trình hạn chế hành trình xuống bị sự cố

(khơng hoạt động).

Các thiết bị chun dùng:

• Phanh hãm điện từ: Về kết cấu, cấu tạo, nguyên lý hoạt động giống như phanh

hãm điện từ dùng trong các cơ cấu của cầu trục, thang máy.

• Phanh bảo hiểm (phanh dù, cơ cấu tổ đớp): nhiệm vụ làm hạn chế tốc độ di

chuyển của cơ cấu 3 vượt quá giới hạn cho phép và giữ chặt tại chỗ bằng cách

ép vào hai thanh dẫn hướng trong trường hợp bị đứt cáp treo.

• Cảm biến vị trí: Bộ cảm biến vị trí dùng để:

o Phát lệnh dừng ở mỗi tầng.

o Chuyển đổi tốc độ động cơ truyền động từ tốc độ cao sang tốc độ thấp khi

cơ cấu 3 lên gần đến tầng cần dừng,để nâng cao độ dừng chính xác.

o Xác định vị trí.

3.2.1.2. Các yếu tố liên quan.



 Tốc độ di chuyển cơ cấu.

Tốc độ di chuyển của cơ cấu 3 quyết định đến năng suất của cơ cấu và có ý nghĩa

đặc biệt quan trọng đối với các nhà xe cao tầng nhưng việc tăng tốc độ lại làm tăng

thêm chi phí đầu tư và vận hành. Nếu tăng tốc độ của cơ cấu từ v=0,75(m/s) lên

v=3,5(m/s) thì giá thành sẽ tăng lên 4÷5 (lần), nên tùy vào độ cao của nhà xe mà chọn

động cơ có tốc độ phù hợp với tốc độ tối ưu, đáp ứng đầy đủ các chỉ tiêu kinh tế và kỹ

thuật.

GVHD: T.S. VƯƠNG THÀNH TIÊN

Th.S. NGUYỄN TẤN PHÚC



38



SVTH: LÊ HẢI ĐĂNG

NGUYỄN VĂN HÒA



THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MƠ HÌNH BÃI ĐỖ XE Ơ TƠ THÔNG MINH



 Gia tốc lớn nhất cho phép.

Trị số tốc độ di chuyển trung bình của cơ cấu có thể tăng bằng cách giảm thời

gian tăng tốc của hệ truyền động (tăng gia tốc). Gia tốc tối ưu thường chọn: a≤ 2(m/)

Độ giật (ρ): Tốc độ tăng của gia tốc khi mở máy và tốc độ giảm của gia tốc khi

hãm máy quyết định sự di chuyển êm của cơ cấu 3.

Khi gia tốc a ≤ 2m/ trị số độ giật tốc độ tối ưu là: ρ < 20 m/

 Đặc điểm phụ tải của cơ cấu: Phụ tải có tính chất thế năng:

Phụ tải thay đổi trong một phạm vi rất rộng và phụ thuộc vào lượng xe đi lại

trong một ngày đêm và hướng vận chuyển xe. Nên ta phải tính cho phụ tải “xung” cực

đại.

-



Phương trình đặc tính cơ của máy sản xuất:

Trong đó:



-



o



MC: momen ứng với tốc độ ω



o



MCo: momen ứng với tốc độ ω = 0



o



Mdm: momen ứng với tốc độ định mức ωdm



Biểu thức đặc tính cơ của cơ cấu 2:



Điều này có thể giải thích: Momen của cơ cấu do trọng lực của tải trọng gây ra.

Khi tăng dự trữ thế năng (nâng tải), momen thế năng có tác dụng cản trở chuyển động,

tức là hướng ngược chiều quay động cơ. Khi giảm thế năng (hạ tải), momen thế năng

lại là momen gây ra chuyển động, nghĩa là nó hướng theo chiều quay động cơ.



Hình 3.1: Đồ thị biểu diễn quá trình nâng và hạ tải của cơ cấu.

-



Đặc tính Mc(ω) nằm ở cả bốn góc phần tư:



GVHD: T.S. VƯƠNG THÀNH TIÊN

Th.S. NGUYỄN TẤN PHÚC



39



SVTH: LÊ HẢI ĐĂNG

NGUYỄN VĂN HÒA



THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MƠ HÌNH BÃI ĐỖ XE Ơ TƠ THƠNG MINH







A1: Nâng cơ cấu 3 đầy tải tốc độ cao.







A2: Nâng cơ cấu 3 đầy tải tốc độ thấp (chuẩn bị dừng khi đến sàn tầng).







A1’: Hạ cơ cấu 3 đầy tải tốc độ cao.







A2’: Hạ cơ cấu 3 đầy tải tốc độ thấp (chuẩn bị dừng khi đến sàn tầng).







C1, C2: Hãm khi giảm tốc độ từ cao xuống thấp ở chế độ nâng.







C1’, C2’: Hãm khi giảm tốc độ từ cao xuống thấp ở chế độ hạ.



3.2.1.3. Tính chọn cơng suất động cơ.

a/ Phân tích bài tốn:

Thơng số kỹ thuật:

-



Số tầng:



n= 3



-



Chiều cao mỗi tầng nhà: ho= 3,5 (m)



-



Tốc độ chuyển động:



v= 1 (m/s)



-



Gia tốc cực đại:



amax= 1,5 (m/)



-



Trọng lượng cơ cấu 3:



Go= 900 (kg)



-



Tải cực đại:



Gdm= 2200 (kg)



-



Đường kính puli:



D= 0,4 (m)



Hình 3.2: Sơ đồ động học của cơ cấu.

Đặt thêm một số thông số cần thiết:

-



Gc: khối lượng một đơn vị dài dây cáp (kg/m)



-



hdt: chiều cao đối trọng (m)



GVHD: T.S. VƯƠNG THÀNH TIÊN

Th.S. NGUYỄN TẤN PHÚC



40



SVTH: LÊ HẢI ĐĂNG

NGUYỄN VĂN HỊA



THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MƠ HÌNH BÃI ĐỖ XE Ô TÔ THÔNG MINH



-



hcc3: chiều cao cabin (m)



-



g: gia tốc trọng trường (m/s2)



-



Gdt: khối lượng của đối trọng:

Gdt = Go + α.Gdm





α: hệ số cân bằng (α= 0,3 ÷ 0,6)







Gdm: khối lượng tải trọng định mức.







Chọn α= 0,6 do cơ cấu ln vận hành đầy tải.



(3-1)



Tính chọn cơng suất động cơ với chế độ tải trọng đồng đều theo các bước sau:

Bước 1: Tính lực kéo đặt lên puli cáp kéo cơ cấu 3 (chất đầy tải) ở tầng dưới cùng

và các lần dừng tiếp theo:

-



Các lực tác động lên puli chủ động theo các nhánh cáp là:





Bên phía cơ cấu 3: F1=[Go+ G+ gc.(H+ hcc3)].g (N)



(2-2)







Bên phía đối trọng: F2=[Gdt+ gc(H– hdt)].g (N)



(2-3)



-



Lực tác dụng lên puli chủ động khi nâng tải và hạ tải tạo momen quay là:





Lực nâng tải: Fn=F1– F2=(Go+ G– Gdt).g+ gc.(hdt– hcc3).g (N)



(2-4)







Lực hạ tải: Fh=F2– F1=(Gdt– Go– G).g+ gc(hcc3– hdt).g (N)



(2-5)



Trong đó:

gc: Khối lượng một đơn vị dài dây cáp (kg/m)

hdt và hcc3: Chiều cao đối trọng và cơ cấu 3 (m)

Để đơn giản, giả sử: hdt=hcc3. Khi đó:





Lực nâng tải: Fn=F1– F2 =(Go+ G – Gdt).g=(G– αGdm).g (N)



(2-6)







Lực hạ tải:



(2-7)



Fh=F2– F1 =(Gdt– Go – G).g=(αGdm– G).g (N)



Bước 2: Tính momen tương ứng lực kéo:

(Nm) với F>0



(2-8)



(Nm) với F<0



(2-9)



Trong đó:





R: bán kính của puli kéo cáp (m)







i: tỷ số truyền của cơ cấu nâng







η= 0,75 hiệu suất của cơ cấu nâng



GVHD: T.S. VƯƠNG THÀNH TIÊN

Th.S. NGUYỄN TẤN PHÚC



41



SVTH: LÊ HẢI ĐĂNG

NGUYỄN VĂN HỊA



THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MƠ HÌNH BÃI ĐỖ XE Ô TÔ THÔNG MINH



-



Công suất tĩnh của động cơ khi nâng tải và hạ tải được tính cho trường hợp nâng

và hạ đầy tải.



-



Trên thực tế, phải tính đến hệ s ma sỏt gia thanh dn hng v i trng,

k=1,15ữ1,3.





Nõng đầy tải (G= Gdm) thì Fn=(1- α).Gdm.g

(2-



10)





Nâng khơng tải (G= 0) thì Fn = –α.Gdm.g

(2-



11)





Hạ đầy tải (G= Gdm) thì Fh= (α – 1).Gdm.g

(2-



12)





Hạ khơng tải (G= 0) thì Fh= α.Gdm.g

(2-



13)

Trong đó:

o



P1n: ứng với trường hợp động cơ làm việc chế độ nâng tải (kW)



o



P1h: ứng với trường hợp động cơ làm việc chế độ hạ tải (kW)



o



P0n: ứng với trường hợp động cơ làm việc chế độ nâng không tải (kW)



o



P0h: ứng với trường hợp động cơ làm việc chế độ hạ không tải (kW)



o



η= 0,75 hiệu suất bộ truyền



Bước 3: Dựa trên kết quả các bước tính tốn trên,tính momen đẳng trị và tính chọn

cơng suất động cơ đảm bảo thõa mãn điều kiện: M ≥ Mdt

b/ Tính tốn sơ bộ cơng suất động cơ:

- Xác định phụ tải tĩnh

• Khối lượng đối trọng:

Gđt= Go+ αGđm= 900+ 0.6x 2200= 2220 kg

Chọn k= 1,2, ta được:





Lực kéo đặt trên puli khi nâng đầy tải:



Fn= (Gdm+ Go – Gdt).k.g=(2200+ 900– 2220).1,2.9,81= 10359,36 N

GVHD: T.S. VƯƠNG THÀNH TIÊN

Th.S. NGUYỄN TẤN PHÚC



42



SVTH: LÊ HẢI ĐĂNG

NGUYỄN VĂN HỊA



THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MƠ HÌNH BÃI ĐỖ XE Ơ TƠ THƠNG MINH







Lực kéo đặt lên puli khi hạ đầy tải:



Fh= (-Gdm– Go+ Gđt).k.g=(-2200– 900+ 2220).1,2.9,81=-10359,36 N





Cơng suất tĩnh của động cơ khi nâng đầy tải:







Cơng suất tĩnh của động cơ khi hạ đầy tải:







Cơng suất tĩnh của động cơ khi nâng khơng tải:







Cơng suất tĩnh của động cơ khi hạ khơng tải:







Momen tĩnh của động cơ khi nâng đầy tải:







Momen tĩnh của động cơ khi hạ đầy tải:



-



Momen tương ứng với lực kéo đặt lên puli cáp





Ta xét bài tốn quy về trục động cơ như sau:

o



Tốc độ chuyển động quay được đặc trưng bởi vận tốc góc rad/s.



[cơng thức 3.2, tài liệu 6, trang 87]

o



Trong đó:



R= 0,2m: bán kính puli

: tốc độ chuyển động

i: tỷ số truyền

o



Vận tốc góc của tang trống:



o



Vận tốc quay trục động cơ:



o



Momen cực đại quy đổi ở trục động cơ:



GVHD: T.S. VƯƠNG THÀNH TIÊN

Th.S. NGUYỄN TẤN PHÚC



43



SVTH: LÊ HẢI ĐĂNG

NGUYỄN VĂN HỊA



THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MƠ HÌNH BÃI ĐỖ XE Ơ TƠ THƠNG MINH







Vậy từ:



Theo bảng Phụ lục P1.2 [tài liệu 7, trang 235].





Ta chọn động cơ DK63-4: Động cơ DK63-4 có thơng số cơ bản sau:

o



Cơng suất: P= 14 KW



o



Vận tốc quay: n= 1460 vòng/phút.



o

o

o

o



Mơmen vơlăng của rơto GD2= 0,75 kgm2.



o



Khối lượng m= 190 kg.



3.2.2.



Chọn động cơ cho cơ cấu 3

3.2.2.1. Sơ đồ động cơ cơ cấu 3.



-



Thiết kế xe 4 chỗ: Trọng lượng xe 4 chỗ 1850 kg.

Chú thích:

1: Động cơ.

2: Khớp nối.

3: Hộp giảm tốc.

4: Bánh xích.

5: Bánh răng.



Hình 3.3: Sơ đồ động cơ cấu 3

3.2.2.2. Xác định động cơ để di chuyển cơ cấu 3.



a/ Tính hệ số ma sát lăn [Tài liệu 2, trang 65]

Hệ số ma sát lăn được xác định theo công thức: (đối với ray bằng).

Trong đó:

GVHD: T.S. VƯƠNG THÀNH TIÊN

Th.S. NGUYỄN TẤN PHÚC



44



SVTH: LÊ HẢI ĐĂNG

NGUYỄN VĂN HÒA



THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MƠ HÌNH BÃI ĐỖ XE Ơ TƠ THƠNG MINH







f: hệ số ma sát lăn.







R: bán kính con lăn (mm).

Ta có: đường kính con lăn trong thiết kế D= 145mm R= 72,5mm.







B: chiều rộng mặt bằng của ray (mm)







Trong thiết kế kết cấu thép tính được thép chữ U10 làm ray, nên tra theo tài liệu [Tài

liệu 4, trang 303] được B= 46mm.







E: mơđun đàn hồi của vật liệu (N/mm2)







Vật liệu làm bằng thép tra tài liệu [Tài liệu 5, trang 78] nên E= 2,1.105 N/mm2







Pbx: tải trọng tương đương tác dụng lên bánh xe (N)







Ta có:

Tính Pbx:





: hệ số tính đến sự thay đổi của tải trọng.

: phụ thuộc vào hệ số , Q: trọng lượng của xe, Go: trọng lượng của tấm pallet.

Ta có: Q> Go

Theo bảng 3 – 13 [Tài liệu 2, trang 74] ta tra được:







Kbx: hệ số tính đến chế độ làm việc của cơ cấu.







Tính chế độ làm việc của hệ thống:

o



Số giờ làm việc trong ngày là 2 ca, tức 1 ngày làm việc 16 giờ.



o



Hệ số sử dụng trong ngày:



Theo bảng 1-1 [Tài liệu 2, trang 5]Từ Kng ta có được chế độ làm việc của hệ

thống là trung bình.

Theo bảng 3-12 [Tài liệu 2, trang 74] Từ chế độ làm việc trung bình tra được .





Pmax: tải trọng lớn nhất tác dụng lên bánh xe (N)







Trọng lượng của xe 4 chỗ: 1850 kg. Ta tính ln cho trường hợp trong xe có

hàng hóa mà khách để lại, nên giả sử xe nặng 2200 kg.







Vì lực tác dụng phân tán về 2 bên của tấm pallet:

.

Ta có:



GVHD: T.S. VƯƠNG THÀNH TIÊN

Th.S. NGUYỄN TẤN PHÚC



45



SVTH: LÊ HẢI ĐĂNG

NGUYỄN VĂN HÒA



THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MƠ HÌNH BÃI ĐỖ XE Ơ TƠ THƠNG MINH



Vậy hệ số ma sát lăn:

b/ Tính chọn động cơ.

-



Lực kéo cần thiết Ft để thắng được lực ma sát khi lăn trên ray.



Ta có: Tấm pallet chịu lực Q max= 22000 N. Vì trọng lượng của xe đã 18500 N, ta

tính ln cho trường hợp khách có để hàng trong xe:

-



Vận tốc yêu cầu của khách hàng cho xe di chuyển ngang: v= 0,3 m/s.



-



Hiệu suất truyền động:

Trong đó:





: hiệu suất nối trục di động.







: hiệu suất bộ truyền xích.







: hiệu suất 1 cặp ổ lăn.







: hiệu suất 1 cặp bánh vít- trục vít trong hộp giảm tốc.







: hiệu suất cặp bánh răng truyền động cho tấm pallet là bánh răng trụ.

Tất cả các hiệu suất tra theo bảng 2-3 [Tài liệu 7, trang 19]



-



Cơng suất cần thiết của động cơ:



-



Tính số vòng quay sơ bộ của cơ cấu làm việc [Tài liệu 6, trang 87]

• Tốc độ chuyển động quay được đặc trưng bởi vận tốc góc rad/s

[cơng thức 3.2, tài liệu 6, trang 87]

Trong đó:

R= 72,5 mm: bán kính con lăn.

: vận tốc di chuyển ngang của tấm pallet.

• Số vòng quay của trục cơng tác:

Ta có:



GVHD: T.S. VƯƠNG THÀNH TIÊN

Th.S. NGUYỄN TẤN PHÚC



46



SVTH: LÊ HẢI ĐĂNG

NGUYỄN VĂN HÒA



THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MƠ HÌNH BÃI ĐỖ XE Ơ TƠ THÔNG MINH



-



Trong thiết kế cơ cấu 3, truyền động từ động cơ qua cơ cấu làm việc là vng góc

nên chọn hộp giảm tốc trục vít – bánh vít 1 cấp.

Theo bảng 3.2 [Tài liệu 6, trang 88].

ta chọn sơ bộ:



-



Ta có tỉ số truyền động chung:

: tỉ số truyền từ bánh răng qua tấm pallet là 1:1.



-



Số vòng quay sơ bộ của động cơ:

Vậy từ:



-



Theo bảng Phụ lục P1.2 [Tài liệu 7, trang 235]

Ta chọn động cơ DK31-4: có thơng số cơ bản sau:





Cơng suất: P= 0,6 KW







Vận tốc quay: n= 1410 vòng/phút.













Mơmen vơlăng của rơto GD2= 0,015 kgm2.







Khối lượng m= 24 kg.



3.2.2.3. Phân phối tỉ số truyền động.



Xác định cơng suất, mơmen và số vòng quay trên các trục. Ta có:



GVHD: T.S. VƯƠNG THÀNH TIÊN

Th.S. NGUYỄN TẤN PHÚC



47



SVTH: LÊ HẢI ĐĂNG

NGUYỄN VĂN HỊA



THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MƠ HÌNH BÃI ĐỖ XE Ơ TƠ THƠNG MINH



Bảng 3.1: Đặc tính kỹ thuật hệ thống truyền động.

Trục

Thông số



Động cơ



I



II



0,6



0,57



0,53



Công suất (kW)

Tỷ số truyền



37,5



15



Số vòng qua (vg/ph)



1410



94



Mơmen xoắn (Nmm)



29844



57909



2,5

37,6



3.2.2.4. Thiết kế bộ truyền xích.



-



Ta có thơng số ban đầu:





P= 0,6 KW







n= 1410 vòng/phút







-







Làm việc 2 ca.







Tải trọng tĩnh.

Thiết kế bộ truyền xích theo trình tự sau:



1) Chọn loại xích ống con lăn.

2) Vận tốc di chuyển của tấm pallet theo phương ngang vận tốc thấp.

3) Theo tài liệu [Tài liệu 7, trang 80] ta chọn số răng đĩa xích trên bánh dẫn:

.

: Theo [Tài liệu 5, trang 80] nên quy tròn răng theo số lẻ.

(thỏa).

4) Xác định các hệ số điều kiện sử dụng xích K theo cơng thức [Tài liệu 7, trang

80].

GVHD: T.S. VƯƠNG THÀNH TIÊN

Th.S. NGUYỄN TẤN PHÚC



48



SVTH: LÊ HẢI ĐĂNG

NGUYỄN VĂN HÒA



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Chương 3. THIẾT KẾ, TÍNH TOÁN CHO HỆ THỐNG THANG NÂNG DI CHUYỂN

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×