Tài liệu Tính toán cần cẩu Derrick tải trọng nâng 3T dùng cho tàu thủy - chương 7: thiết kế phanh docx

Chương 7: thiết kế PhanhThiết bị phanh trong cơ cấu nâng để dừng hoặc giữ vật trên một độ cao nào đó.. Trong ngành máy trục thường sử dụng phanh điện từ hình 2-7 hoặc phanh đối trọng ít

Chương 7: thiết kế Phanh

Thiết bị phanh trong cơ cấu nâng để dừng hoặc giữ vật trên một độ cao nào đó Trong ngành máy trục thường sử dụng phanh điện từ (hình 2-7) hoặc phanh đối trọng (ít dùng phanh thủy lực hay phanh hơi) Vì kết cấu chúng nhỏ gọn mà vẫn đảm bảo trong quá trình làm việc

Hình 2.7: Sơ đồ truyền động của phanh điện tử

1 Bánh phanh

2 Má phanh phải

3 Tay đòn phanh phải

4 Má phanh trái

5 Tay đòn phanh trái

6 Nam châm

7 Phần ứng bộ điện tử

8 Lò xo chính

9 Lò xo phụ

10 Đai ốc

11 Đai ốc điều chỉnh má phanh

12 Đai ốc điều chỉnh hành trình

13 Ống bao

14 Thanh đẩy

15 Cái hạn chế hành trình phanh

Khi tính toán phanh phải đảm bảo mômen phanh cần thiết kế để cơ cấu làm việc an toàn Nếu mômen phanh nhỏ quá phanh sẽ làm việc không an toàn, còn nếu mômen phanh lớn quá sẽ không tốt Vì khi mômen phanh lớn thời gian phanh sẽ nhỏ làm dừng cơ cấu đột ngột, gây ra tải trọng tác dụng lên cơ cấu lớn Để phanh được nhỏ gọn, ta sẽ đặt phanh ở trục thứ nhất và trục động cơ Mômen phanh xác định theo công thức:

Mp = kp Mt.p

Với: kp- hệ số dự trữ của phanh, ở chế độ làm việc trung bình, kp

= 1,75

Mtp– mômen tĩnh trên trục động cơ khi phanh

0 0

.

3600.0, 275.0,83

14,68 146,8

t p

c

Q D

i



ic- tỷ số truyền chung của cơ cấu

ic = igt ipl = 14.2 = 28

 Mp = 1,75 146,8 = 256,9 (Nm)

Từ kết quả trên ta chọn phanh hai má bước gắn có bộ điện từ kiểu TKT, chọn loại TKT 300/200 cơ mômen phanh lớn nhất trong khoảng 180  240Nm

Thời gian phanh của cơ cấu nâng:

tp p

p p

M M

j t



 

Trong đó: Jp – mômen quán tính của các khối lượng quay lắp trên trục động cơ khi phanh

2

0 0

28

c

Q R

t

Với: - hệ số tính đến các khối lượng quay nằm xa trục động cơ lấy từ  = 1,05  1,25

Ji = JR + JKN = 0,0383 + 0,0472 = 0,0855Nms2

JR- Mômen quán tính rôto động cơ điện = 0,0383kg.ms2

JKN- mômen quán tính khớp nối răng dùng làm phanh đĩa

JKN = 0,0472kgms2

Q0- khối lượng vật nâng và bộ phận mang.kg

R0 – bán kính tang đến tâm cáp

Dấu + ứng với quá trình vật, dấu- ứng với quá trình hạt vật Thời gian phanh khi nâng vật:

.

. 0,176.102,6

0,63

18, 2 10, 4

p

p n

p tp

J



30

980 14 , 3 30



Thời gian phanh khi hạ vật:

.

. 0,176.102,6

2,31

18, 2 10, 4

p

p h

p tp

J



Ta chọn đường kính phanh hai má bước ngắn TKT:

Đường kính đĩa

phanh,mm

100 200 300 400 500 600

7-18

25-35

110 200 400

Trong trường hợp này ta chọn đường kính đĩa phanh D=200mm

Đĩa phanh chế tạo bằng thép đúc 45Đ Má phanh có tán băng chịu ma sát bằng vật liệu abestô hoặc pherrado, có hệ số

ma sát và áp lực riêng cho phép theo bảng (2-7)

Bảng 2-7: hệ số ma sát và áp lực riêng cho phép

Hệ số ma sát f

Aùp lực riêng

[p]N/mm2

Vật liệu lót bề mặt má

dính dầu

Trong dầu

Phanh dừng

Phanh khởi động Băng phanh bằng

abesto tác dụng vào

kim loại:

Kiểu A

0,35-0,40

0,10-0,12

0,6 0,6

0,3 0,3

Kiểu B

Băng phanh có cao su

0,30-0,35 0,42-0,48

0,09-0,12 0,12-0,16

Đường kính nhỏ nhất của đĩa phanh xác định theo công thức:

m f p

M

D p .

].

[ 5

,

1 3



Để tính toán đường kính đĩa phanh theo công thức trên, cần hạ thấp áp lực riêng cho phép của vật liệu ma sát xuống 30  50%

Lực ma sát giữa má phanh và đĩa phanh:

2569

128, 45( ) 1284,5 20

p ms

M

D

Lực nén của má phanh lên đĩa:

128, 45

389,24 3892,4 0,33

ms

F

f

Khe hở hướng kính trước khi đóng phanh giữa má phanh và đĩa phanh,

phanh,mm

100 200 300

400-500

600-800 Khe hở giữa má và

phanh,mm

Công phát dinh khi đóng phanh:

2 2.389,24.0,08

64,9 6,49 0,95

N



Ở đây:  = 0,95- hiệu suất của các cánh tay đòn phanh

Ta chọn bộ điện từ MO-200Б có mômen phanh của bộ điện tử (BĐT), MBĐT = 70Nm, công của bộ điện từ A = 6,5Nm khi cường độ làm việc CĐ = 40% Cánh tay đòn cần hút BĐT 13

= 46mm; độ thay đổi của cần hc = 4,7mm mômen trọng lượng phần ứng BĐT Mư = 92kg, góc quay  = 5,30

Lực hút mở phanh của bộ điện từ:

3

70 10,8 108

1 6,5

BDT mp

M

Tỉ số truyền của hệ thống phanh

389, 24

3,60 108

p

mp

N

i

P

Theo kết cấu chúng ta có cánh tay đòn ngắn của phanh: 11

= 200m chiều dài lớn nhất của cánh tay đòn phanh: 12= 11 ip = 200.1,22 = 244mm theo kết cấu 12 = 300mm

Bước phanh mở lớn nhất (khe hở phanh)

56 , 1 5 , 1 2

7 , 4

2 1  



i

h c

200

300

1

2

l

l i

Chiều cao phanh:

Hma = (0,5  0,8) D = (0,5  0,8) 300 = 150  240mm

Chọn Hma = 200mm tương ứng với góc ôm  = 83036’

Bề rộng má đủ để đạt áp lực riêng cho phép:

389, 24

6,5 65 3.20

ma

ma

N

p H

Ta chọn Bmax = 100mm

Tính toán lực nén của lò xo chính:

P1xe = Pmp + P1xp + P0 Với: P1xp – lực căng tính toán của lò xo phụ, P1xp = 2  6 kg

P0- lực căng lò xo để khắc phục mômen trọng lượng phần ứng

N kg

l

M

6 , 4

92

3

=> P1xe = Pmp + P1xp + P0 = 108 + 6 + 20 = 126kg = 1260N Lò xo chế tạo từ thép silic 60Si2A, b = 1600 N/mm2 Giới hạn chảy khi xoắn T = 1000N/mm2, tính toán lò xo ở điều kiện

bị nén tối đa

P1x = P1xe k3 = 126 1,5 = 189kg = 1890N

Với: k3 = 1,3  1,6 – hệ số dữ trữ, tính đến việc thay đổi lực khi điều chỉnh

Đường kính dây lò xo từ điều kiện xoắn:

1

1,14.189.6

xe

k P



Trong đó: k- hệ số độ cong theo bảng (2-8) với  = 6 ta có

k = 1,14;

d

D tb



 tỉ số giữa đường kính trung bình của lò xo và đường kính dây thép lò xo, chúng ta sử dụng  = 6

Bảng 2-8 hệ số k và  khi tính toán lò xo

Đường kính

dây lò xo

d

D tb



4

4

1

4











1,085-1,19 1,085-1,25 1,11-1,25 Ứng suất cho phép trong giới hạn chịu lực của lò xo:

[] = (0,7  0,9) T = 0,7 1000 = 7000 kg/cm2 = 700N/mm2

Theo bảng ta chọn lò xo có d = 10mm

Đường kính trung bình của lò xo: Dtb = d. = 10.6 = 60mm

Trong phanh hai má bước ngắn chiều dài làm việc của lò xo sẽ là:

L1v = (0,3  0,6) D = (0,3  0,6) 200 = 60  120mm

Chọn L1v = 120mm

Khe hở lớn nhất giữa các vòng lò xo và vị trí làm việc:

  (0,1  0,25)d = (0,3  0,6) 10 = 2mm

Bước làm việc của lò xo: t = d +  = 10 + 2 = 12mm

Số vòng làm việc của lò xo: 10

12

120 





t

L

lv

Chiều dài lò xo khi nén hết: Llv = zv.d = 10.10 = 100mm

Ở hình bên ta có thể viết (hình 2-8)

L

L L L P

lx

lv









Từ đó:

120 100

60 178 1 1

189

lv lx lv lx

P P





Chiều dài lò xo ở trạng thái tự do:

Ltd = Llx + L = 100 + 60 =

160mm

Bước lò xo khi không chịu tải:

16 10

160

lv

td o

lx

Z

L t

Mỗi bên lò xo có 0,75 vòng phụ thuộc được mài phẳng do vậy, chiều dài tự do đầy đủ của lò xo là:

LTD = Ltd + 1,5d = 160 + 1,5.10 = 175mm

Chiều dài lò xo khi nhả phanh:

Lnh.p = L1v – hc = 120 – 4,7 = 115,3mm

Lực trong lò xo khi Lnh.p= 115,3mm

N kg

L L

L L P L

lv ta

p nh td lv p

120 160

3 , 115 160 178













Ứng suất lớn nhất trong vật liệu lò xo là:

2 2

3 3

.

0 , 1

14 , 1 6 178 55 , 2 55 , 2

mm N cm

kg d

k D

P nh p tb











Khi Plv = 1780 N thì ứng suất nhỏ nhất là:  = 250N/mm2