Bài giảng Cơ khí luyện kim-Cán thép - Bài 2: Thiết bị phanh hãm

Nội dung text: Bài giảng Cơ khí luyện kim-Cán thép - Bài 2: Thiết bị phanh hãm

1. §2. Thiết bị phanh hãm I. Phanh một má 1. Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc + Sơ đồ cấu tạo l a O K c 3 2 1 Mph r n Hình 4.4 – Phanh một má + Nguyên lý hoạt động - Phanh luơn ở trạng thái mở: - Quá trình mở phanh: Bé m«n c¬ khÝ luyƯn kim – c¸n thÐp 1
2. I. Phanh một má 2. Tính tốn lực phanh K Đây là bài tốn cho trước sơ đồ cơ cấu (với các kích thước D, l, a. c) hệ số ma sát f, mơmen phanh Mph (cĩ chiều ngược với chiều quay n của trục bánh phanh khi đang chịu mơmen M). * Khi Mph ngược chiều kim đồng hồ - Lực vịng tương là: 2.M P = ph = F D F = N.f 2.M N = ph N- Lực ép lên má phanh cần D.f cĩ để tạo ra lực ma sát F Bé m«n c¬ khÝ luyƯn kim – c¸n thÐp 2
3. I. Phanh một má + Phương trình cân bằng mơmen tại 0 là: KI – N.a – P.c = 0 N.a +P.c (*) K = I l * Khi Mph cùng chiều kim đồng hồ - Tương tự ta cĩ: ( ) N.a −P.c K = II l Qua (*) và ( ) ta nhận thấy: - Lực phanh phụ thuộc vào trị số và chiều của Mph Bé m«n c¬ khÝ luyƯn kim – c¸n thÐp 3
4. I. Phanh một má + Biện pháp khắc phục * Biện pháp 1: Đưa tâm quay O về O’ N.a +P.c N.a −P.c K = K = I l II l C = 0 N.a K = K = I II l Bé m«n c¬ khÝ luyƯn kim – c¸n thÐp 4
5. I. Phanh một má * Biện pháp 2: Má phanh và càng phanh được ghép bản lề với nhau. Làm như vậy má phanh tiếp xúc tốt bánh phanh kể cả khi đảo chiều - Khi Mph ngược chiều kim đồng hồ R .h Ta cĩ: K = 1 I I l N hI = a.cosα R = I cosα N.a ( ) K = I l Bé m«n c¬ khÝ luyƯn kim – c¸n thÐp 5
6. I. Phanh một má - Khi Mph cùng chiều kim đồng hồ R .h Ta cĩ: K = 2 II II l N h2 = a.cosα R = II cosα N.a ( ) K = II l N.a K = K = ( ) và ( ) I II l Bé m«n c¬ khÝ luyƯn kim – c¸n thÐp 6
7. I. Phanh một má Kết luận + Phanh một má đơn giản dễ chế tạo, dễ sử dụng; + Gây ra lực hướng tâm bánh phanh lớn, dễ làm cong trục và phá vỡ ổ trục bánh phanh; + Sử dụng với tải nâng nhỏ. Bé m«n c¬ khÝ luyƯn kim – c¸n thÐp 7
8. II. Phanh hai má 1. Phanh hai má hành trình dài a. Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc + Sơ đồ cấu tạo Hình vẽ + Nguyên lý hoạt động - Phanh luơn ở trạng thái đĩng: - Quá trình mở phanh: Hình 4.5 - Sơ đồ nguyên lý phanh 2 má hành trình dài Bé m«n c¬ khÝ luyƯn kim – c¸n thÐp 8
9. 1. Phanh hai má hành trình dài b. Tính tốn lực phanh - Lực ép cần thiết ở mỗi má: P N = N = 2 = N 1 2 f 2M P = F P = ph D Hình 4.5 - Sơ đồ nguyên lý phanh 2 má M hành trình dài N = ph D.f - Phương trình cân bằng N1l1 N.l1 Mphl1 mơmen tại 0 là: P1 = = P = 1 l l 1 D.f.l Bé m«n c¬ khÝ luyƯn kim – c¸n thÐp 9
10. 1. Phanh hai má hành trình dài - Phương trình mơmen tại B: e P1.e = S.r S = P 1 r - Phương trình mơmen tại O2: (Gđ.d + Gn.n + Gt.m).η = S.a P .a.e n m 1 Hình 4.5 - Sơ đồ nguyên lý phanh 2 Gð = − Gn − Gt η.d.r d d má hành trình dài M l P = ph 1 1 D.f.l ( .4) Mphl1 a.e n m Gð = . −Gn − Gt D.f.l η.d.r d d Gđ - trọng lượng đối trọng Bé m«n c¬ khÝ luyƯn kim – c¸n thÐp 10
11. 1. Phanh hai má hành trình dài + Tính lực nhả phanh - Lực hút cần thiết của nam châm để mở phanh: d P = k.G . M ð n ( .4) Hình 4.5 - Sơ đồ nguyên lý phanh 2 má hành trình dài P1.a.e m PM = k. − Gn − G t . η.n.r n k - hệ số vượt tải, k = 1,5 Bé m«n c¬ khÝ luyƯn kim – c¸n thÐp 11
12. 1. Phanh hai má hành trình dài + Tính hành trình phanh Theo định luật bảo tồnvề cơng, ta cĩ: A1 – Cơng sinh ra; A1 = A2 A2 – Cơng tiêu hao. A1 = PM.h.K.η A2 = N1.ε + N2.ε PM.h.K.η = N1.ε + N2.ε M N = ph D.f h – hành trìnhcủa nam châm 2.Mph.ε h = K = (0,6–0,7) - hiệu suất cuộn dây; PM .D.f.K.η η = (0,9–0,95) - hiệu suất bản lề. Bé m«n c¬ khÝ luyƯn kim – c¸n thÐp 12
13. 1. Phanh hai má hành trình dài + Kết luận - Phanh hai má khắc phục hiện tượng cong trục; - Kết cấu khá rườm rà, độ nhạy kém; - Sử dụng với tải nâng trung bình; - Ít được sử dụng. Bé m«n c¬ khÝ luyƯn kim – c¸n thÐp 13
14. 1. Phanh hai má hành trình dài + Một số loại phanh hai má hnàh trình dài Bé m«n c¬ khÝ luyƯn kim – c¸n thÐp 14
15. 2. Phanh hai má hành trình ngắn 1. Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc + Sơ đồ cấu tạo Hình 4.6- Sơ đồ nguyên lý phanh 2 + Nguyên lý hoạt động má hành trình ngắn - Phanh luơn ở trạng thái đĩng: - Quá trình mở phanh: Bé m«n c¬ khÝ luyƯn kim – c¸n thÐp 15
16. 2. Phanh hai má hành trình ngắn b. Tính tốn lực phanh + Tính lực đĩng phanh M P = P + P + n c 1 p a Trong đĩ: Pp: lực lị xo phụ, Pp = 20–80 (N) Mn: mơmen trọng lượng ngàm nam châm; Hình 4.6- Sơ đồ nguyên lý phanh 2 a: khoảng cách từ tâm má hành trình ngắn quay hàm nam châm đến thanh kéo đẩy; P1 - lực tác dụng lên càng phanh. Pc = (1,1–1,15).P1 Bé m«n c¬ khÝ luyƯn kim – c¸n thÐp 16
17. 2. Phanh hai má hành trình ngắn P1 = ? - Phương trình mơmen tại 01: P1.l − N1.l1 = 0 M N = ph D.f Hình 4.6- Sơ đồ nguyên lý phanh 2 má hành trình ngắn N.l1 Mph l1 P1 = = . l D.f.η l P1 - lực tác dụng lên càng phanh. Bé m«n c¬ khÝ luyƯn kim – c¸n thÐp 17
18. 2. Phanh hai má hành trình ngắn + Tính lực nhả phanh - Khi mở phanh, lị xo 6 chịu lực nén lớn nhất : l Pmax = Pc + 2 .C l1 Trong đĩ: Hình 4.6 - Sơ đồ lực tác C - Độ cứng của lị xo chính 6; dụng của phanh l 2 - Độ nén của lị xo chính khi các má phanh mở ra với l1 khe hở . Bé m«n c¬ khÝ luyƯn kim – c¸n thÐp 18
19. 2. Phanh hai má hành trình ngắn + Tính hành trình phanh Theo định luật bảo tồnvề cơng, ta cĩ: A1 – Cơng sinh ra; A1 = A2 A2 – Cơng tiêu hao. A1 = PM.h.K.η A2 = N1.ε + N2.ε PM.h.K.η = N1.ε + N2.ε M N = ph D.f h – hành trìnhcủa nam châm 2.Mph.ε h = K = (0,6–0,7) - hiệu suất cuộn dây; PM .D.f.K.η η = (0,9–0,95) - hiệu suất bản lề. Bé m«n c¬ khÝ luyƯn kim – c¸n thÐp 19
20. 2. Phanh hai má hành trình ngắn + Kết luận - Phanh hai má khắc phục hiện tượng cong trục; - Kết cấu khá đơn giản, nhỏ gọn; - Trọng lượng và quán tính nhỏ; - Sử dụng với tải nâng trung bình; - Hiệu suất cao, đĩng mở nhanh nhậy; - Khĩ tạo được mơmen phanh lớn; - Được sử dụng nhiều. Bé m«n c¬ khÝ luyƯn kim – c¸n thÐp 20
21. CHƯƠNG 4: Thết bị dừng và điều chình vận tốc III. Phanh đai 1. Phanh đai đơn giản 2. Phanh đai vi sai 3. Phanh đai tổng hợp IV. Phanh áp trục 1. Phanh nĩn 2. Phanh đĩa V. Phanh ly tâm điều chỉnh tốc độ – Bộ điều chỉnh vận tốc 1. Phanh ly tâm má 2. Phanh ly tâm đĩa Bé m«n c¬ khÝ luyƯn kim – c¸n thÐp 21
22. §4. Thiết bị liên hợp dừng và hãm phanh 1. Phanh kiểu trục vít mang tải (phanh áp trục tự điều chỉnh cĩ mặt ma sát khơng tách rời). 1. Cấu tạo và nguyên lý làm việc + Sơ đồ cấu tạo Hình vẽ + Nguyên lý hoạt động - Quá trình nâng: - Quá trình dừng: - Quá trình hạ: Hình 4–7. Sơ đồ nguyên lý phanh kiểu trục vít Bé m«n c¬ khÝ luyƯn kim – c¸n thÐp 22
23. 1. Phanh kiểu trục vít mang tải b. Tính tốn lực phanh Cho trước các đại lượng Q, D0, ηp, a, itv, ηtv Lực phanh A chính là lực dọc trục của trục vít, cĩ giá trị bằng lực vịng P của bánh vít: 2.Mbv T0.D0 A = P = Mbv = M tg = .ηtg Dbv 2 Q T = .η 0 a p Q.D M = M = 0 .η .η bv tg 2a p tg Q.D0 A = .ηp .ηtg.ηtv Dbv.a Hình 4–7. Sơ đồ lực tác dụng Bé m«n c¬ khÝ luyƯn kim – c¸n thÐp 23
24. 1. Phanh kiểu trục vít mang tải Mơmen phanh tính tốn theo quan hệ: Mph = k.Mtv k = 1,2–1,3 Mbv M tv = .ηtv itv Q.D M = 0 .η .η bv 2a p tg Q.D M = 0 .η .η .η tv 2a p tg tv Bé m«n c¬ khÝ luyƯn kim – c¸n thÐp 24
25. 1. Phanh kiểu trục vít mang tải Cơng thức tính lực phanh: Q.D0 A = .ηp .ηtg.ηtv Dbv.a Nhận xét + Lực phanh A tỉ lệ thuận với trọng lượng vật nâng. Đĩ chính là tính chất tự điều chỉnh của phanh; + Chiều của lực phanh A khi nâng vật và khi hạ vật khơng thay đổi, vì thế mặt cơn phanh luơn áp sát vào nhau khơng tách rời; + Phải tiêu hao năng lượng khi hạ vật để khắc phục mơmen dư: Mh = Mph – Mtv = Mtv.(k–1) Bé m«n c¬ khÝ luyƯn kim – c¸n thÐp 25
26. 1. Phanh kiểu trục vít mang tải * Kiểm nghiệm điều kiện phanh * Kiểm nghiệm điều kiện áp suât D f. A d p = p 2 k. tb .tg(λ − ρ) β β sin 2 π.D.B.sin 2 2 Trong đĩ: k: hệ số an tồn; [p]: áp suất cho phép; : gĩc cơn, thơng thường  ≥ 30o; f: hệ số ma sát; B: chiều rộng mặt cơn; λ: gĩc nâng ren vít (o); ρ: gĩc ma sát tương đương ren vít (o); D: đường kính trung bình mặt cơn; dtb: đường kính trung bình ren trục vít. Bé m«n c¬ khÝ luyƯn kim – c¸n thÐp 26
27. §4. Thiết bị liên hợp dừng và hãm phanh 2. Phanh kiểu vít me (phanh áp trục tự điều chỉnh cĩ mặt ma sát tách rời). 1. Cấu tạo và nguyên lý làm việc + Sơ đồ cấu tạo + Nguyên lý hoạt động Nâng - Quá trình nâng: - Quá trình dừng: - Quá trình hạ: Hình 4–8. Sơ đồ nguyên lý phanh kiểu vít me Bé m«n c¬ khÝ luyƯn kim – c¸n thÐp 27
28. 1. Phanh kiểu vít me b. Tính tốn lực phanh + Số đầu mối ren trục vít me là z = 24 + Bán kính trong của đĩa ma sát Rt chọn theo yêu cầu kết cấu, bán kính ngồi Rn = (1,2–1,6)Rt + Lực ép theo chiều trục khi phanh: M A = r.tg(α + ρ) + f.R tb Trong đĩ: M: mơmen do vật nâng gây ra trên trục phanh; r: bán kính trung bình của ren; : gĩc nâng của ren, thường lấy = (15–20)o; ρ: gĩc ma sát trong ren, khi làm việc cĩ dầu ρ = (2–3)o; f: hệ số ma sát giữa các đĩa; a: bội suất của palăng; i: tỉ số truyền của cơ cấu; η: hiệu suất của cơ cấu; Rtb: bán kính trung bình của đĩa ma sát, nếu bán kính trung bình ở các đĩa ma sát khác nhau thì lấy Rtb2. Bé m«n c¬ khÝ luyƯn kim – c¸n thÐp 28
29. 1. Phanh kiểu vít me + Mơmen phanh cĩ thể tạo ra được: Mph = f.A.Rtb + Phanh giữ được vật an tồn nếu đảm bảo điều kiện: f1.Rrb1 + f2.Rrb2 ≥ [r.tg(α + ρ) + f1.Rrb1] Trong đĩ: f1, f2: hệ số ma sát trên các mặt ma sát tương ứng với các bán kính Rtb1 và Rtb2; η: hiệu suất phần cơ cấu từ động cơ đến phanh. + Điều kiện dừng được vật đang hạ là: R .f r.tg(α + ρ) = tb k k: hệ số an tồn phanh trong cơ cấu, k = 1,2–1,3. Bé m«n c¬ khÝ luyƯn kim – c¸n thÐp 29
30. 1. Phanh kiểu vít me Kiểm nghiệm điều kiện áp suât trên bề mặt ma sát: A p = 2 2 p π.(R n − R t ) Kiểm nghiệm điều kiện áp suất trên bề mặt ren: 4.A pr = 2 2 pr  π.(d 0 − d1 ).n Trong đĩ: d0, d1: đường kính ngồi và đường kính trong của ren; [pr]: áp suất cho phép trên bề mặt ren; với vít bằng thép, đai ốc bằng gang lấy [pr] = 5Mpa với vít bằng thép, đai ốc bằng đồng thanh lấy [pr] = 8Mpa n: số vịng ren trong đai ốc. Bé m«n c¬ khÝ luyƯn kim – c¸n thÐp 30
31. 1. Phanh kiểu vít me Nhận xét + Lực phanh A tỉ lệ thuận với trọng lượng vật nâng. Đĩ chính là tính chất tự điều chỉnh của phanh; + Khơng phải tiêu hao năng lượng để khắc phục mơmen dư khi hạ vật; + Bề mặt ma sát cĩ thể lấy lớn hơn; + Được sử dụng ở các cơ cấu nâng trung bình và lớn; + Khi phanh, đĩ là một quá trình động nên khá nguy hiểm. Bé m«n c¬ khÝ luyƯn kim – c¸n thÐp 31