Tính Toán Hệ Tời Cáp Với Xi Lanh Thủy Lực

Hôm nay B2bmart xin giới thiệu đến các bạn đọc tính toán hệ tời cáp với xilanh thủy lực thường được thấy trên xe bửng nâng, các cơ cấu gập duỗi và nâng hạ khác.

Hình 1 – Kéo trực tiếp

Khi được sử dụng theo phương thức kéo trực tiếp, với một dây cáp đỡ tải, tỷ lệ giữa chiều cao nâng tải và hành trình xi lanh là 1: 1. Trong ví dụ này, để nâng vật nặng 1000 lb lên chiều cao 6 inch, hình trụ phải có hành trình 6 inch và phải phát triển 1000 lbs. rút lui. Vì tải được hỗ trợ trên một cáp, sức căng của cáp sẽ là 1000 lbs.

Hình 2 – Một dây quấn

Bằng cách sử dụng các ròng rọc chạy không tải phù hợp, hai dây cáp hỗ trợ tải trọng 1000 lb, với sức căng 500 lbs. trong mỗi cáp. Tỷ lệ xi-lanh-tải hiện đã được thay đổi, và cần có hành trình 12 inch để nâng trọng lượng lên chiều cao 6 inch, nhưng lực xi-lanh giảm xuống còn 500 lbs.

Hình 3 – Nhiều dây quấn

Việc sử dụng thêm puli không tải và nhiều vòng quấn hơn nữa sẽ làm thay đổi tỷ lệ xi lanh trên tải. Ví dụ, với bốn cáp đỡ tải, sức căng của mỗi cáp giảm xuống 250 lbs. Hành trình xi-lanh phải được tăng lên 24 inch, nhưng lực kéo chỉ 250 lbs. bắt buộc.

Chú ý rằng sức căng của cáp, hành trình xi lanh và lực kéo của xi lanh đều thay đổi theo cùng một tỷ lệ với sự thay đổi số lượng cáp hỗ trợ tải.

Một điểm thú vị cần lưu ý trên 3 ví dụ vận thăng là liệu một hình trụ có hành trình ngắn, lớn được sử dụng như trong Hình 1 hay một mô hình có hành trình dài hơn, có lỗ nhỏ hơn như trong Hình. 2 và 3, sức nâng, tốc độ nâng, hệ thống thủy lực PSI và GPM giống hệt nhau trong từng trường hợp miễn là xi lanh phù hợp với ứng dụng. Có thể sử dụng cùng một bộ phận bơm thủy lực với bất kỳ cách sắp xếp nào trong số này. 

Trên các hệ thống nhiều bọc, việc tiết kiệm chi phí xi lanh bằng cách sử dụng một xi lanh có lỗ khoan nhỏ hơn có thể lớn hơn nhiều so với chi phí bổ sung của puli cơ học. Các ưu điểm khác của hệ thống nhiều bọc là: trọng lượng xi lanh nhẹ hơn; và cáp, mặc dù dài hơn, có thể có đường kính nhỏ hơn, trọng lượng nhẹ hơn, linh hoạt hơn và có thể ít tốn kém hơn.

Một nhược điểm của nhiều dây quấn là tải trọng ma sát bổ sung của các ròng rọc và các cơ cấu khác, và ma sát bên trong của sợi dây. Biểu đồ dưới đây, do một cơ quan có thẩm quyền đưa ra, cho thấy lực kéo bổ sung được thêm vào để bù cho ma sát của các ròng rọc đang hoạt động. Đối với mỗi puli không tải trong hệ thống, cũng có thể cần thêm 5 đến 7%.

Đường dây 2 phần (2 dây cáp hỗ trợ tải) – thêm 18%

Dòng 3 phần (3 cáp hỗ trợ tải) – thêm 25%

Đường dây 4 phần (4 dây cáp hỗ trợ tải) – thêm 33

Việc sử dụng thêm puli không tải và nhiều vòng quấn hơn nữa sẽ làm thay đổi tỷ lệ xi lanh trên tải. Ví dụ, với bốn cáp đỡ tải, sức căng của mỗi cáp giảm xuống 250 lbs. Hành trình xi-lanh phải được tăng lên 24 inch, nhưng lực kéo chỉ 250 lbs. bắt buộc.

Chú ý rằng sức căng của cáp, hành trình xi lanh và lực kéo của xi lanh đều thay đổi theo cùng một tỷ lệ với sự thay đổi số lượng cáp hỗ trợ tải.

Một điểm thú vị cần lưu ý trên ba ví dụ về cẩu là liệu một hình trụ có đường kính lớn, hành trình ngắn được sử dụng như trong Hình 1, hay một mô hình hành trình dài hơn, có đường kính nhỏ hơn như trong Hình. 2 và 3, sức nâng, tốc độ nâng, hệ thống thủy lực PSI và GPM giống hệt nhau trong từng trường hợp miễn là xi lanh phù hợp với ứng dụng. Có thể sử dụng cùng một đơn vị bơm thủy lực với bất kỳ cách sắp xếp nào trong số này.

Hình 4 – Tải treo trên cáp.

Đây là một phương pháp đơn giản để tìm lực trụ để căng dây cáp và được bắt nguồn từ lượng giác, mặc dù không cần phải có kiến ​​thức về lượng giác để sử dụng phương pháp này. Các giá trị tỷ lệ trong cột bên trái của biểu đồ là các giá trị “cotang” được lấy từ một bảng tiêu chuẩn của các hàm lượng giác tự nhiên.

Các hệ số trong cột bên phải là các giá trị “cosecant” cho cùng một góc. Đối với các giá trị tỷ lệ trung gian hoặc các giá trị nằm ngoài biểu đồ, có thể sử dụng bảng trig thông thường.

Giả sử trọng lượng của cáp tương đối nhỏ so với trọng lượng được treo. Lực căng ở mỗi chân của cáp sẽ bằng nhau nếu trọng lượng được treo ở chính giữa sợi cáp. Nếu không, độ căng sẽ khác nhau ở mỗi chân. Giải quyết cho từng chân.

Bước đầu tiên, luôn luôn là xác định phần trăm tải trọng được hỗ trợ bởi mỗi chân của cáp. Tải trọng trên mỗi chân sẽ tỷ lệ nghịch với khoảng cách A hoặc A ‘từ trọng lượng đến giá đỡ. Trong Hình 4, tổng nhịp là 20 feet, tức là 9.000 lbs. (75% trọng lượng) sẽ được hỗ trợ bởi chân ngắn và 3.000 lbs. (25% trọng lượng) sẽ được hỗ trợ bởi chân dài hơn.

Để tính lực căng của một chân, sau khi tìm ra phần trăm tải trọng mà nó mang, hãy lấy khoảng cách-A và chia nó cho khoảng cách B (độ võng) để tìm tỷ số A ÷ B. Nhập cột bên trái của biểu đồ và tìm tỷ lệ này. Sử dụng hệ số từ cột bên phải để nhân với phần tải do chân đó mang. Điều này cung cấp cho xi lanh lực cần thiết để hỗ trợ tải ở vị trí này.

Nếu giá trị chính xác của tỷ lệ được tính toán của bạn không xuất hiện trong biểu đồ, hãy nội suy giữa tỷ lệ cao hơn tiếp theo và tỷ lệ thấp hơn tiếp theo; sau đó nội suy theo cách tương tự để tìm cấp số nhân.

Giải lực căng ở chân ngắn (Hình 4): Tỷ lệ A ÷ B = 5 ÷ 2 = 2,50. Nhập cột bên trái của biểu đồ và nhận hệ số nhân, 2,69, trên cùng một dòng với tỷ lệ 2,50. Lực căng = 2,69 x 9,000 lbs. = 24,210 lbs.

Giải lực căng của chân dài hơn: Tỷ số A ÷ B = 15 ÷ 2 = 7,50. Nhập cột bên trái của biểu đồ và tìm tỷ lệ 7,50. Sử dụng hệ số 7,57 hiển thị trên cùng một dòng. Lực căng = 7,57 x 3.000 lbs. = 22,710 lbs.

Khi định kích thước một hình trụ để căng cáp ở trên, không được thêm lực căng ở cả hai chân. Một trụ sẽ căng cả hai chân của cáp. Nếu kéo chân ngắn, nó phải có 24,210 lbs. lực lượng; nếu kéo chân dài hơn nó phải có 22,710 lbs. lực lượng.

Một sự khác biệt nhỏ về độ cao giữa hai gối đỡ cuối sẽ không ảnh hưởng nghiêm trọng đến độ chính xác của tính toán lực căng. Tuy nhiên, nếu sự khác biệt về độ cao dẫn đến góc giữa cáp và phương ngang lớn hơn 10 đến 15 °, thì sẽ phải thực hiện một phép tính lượng giác liên quan hơn.

Mô-men xoắn động cơ thủy lực 

Ví dụ: Sức căng của cáp = 15.000 lbs; tang tời đường kính 14 inch; đường kính đĩa xích truyền động tang tời = 2 inch; đường kính đĩa xích động cơ = 6 inch. Tìm mômen lý thuyết yêu cầu từ động cơ thủy lực. Giải pháp: Mô-men xoắn của tang tời là 15.000 x 7 (bán kính của tang trống) – 105.000 inch-lbs.

Mô-men xoắn của động cơ được tìm thấy bằng cách chia mô-men xoắn của tời cho tỷ số đĩa xích truyền động. Mô-men xoắn = 105.000 / 2 = 52.500 inch-lbs. Đây là mômen lý thuyết cần thiết trên trục động cơ. Cho phép tăng thêm mô-men xoắn đối với tổn thất cơ học trong ổ đĩa xích và ổ trục tang trống của tời. 

Trên đây là cách tính của hệ tời cáp với xi lanh thủy lực. Hy vọng những kiến thức mà B2bmart.vn tổng hợp sẽ thật hữu ích với mọi người.