Bài giảng Kỹ thuật nâng. Vận chuyển - Chương 4: Các thiết bị phanh hãm

Chapter IV 1
KỸ THUẬT NÂNG - VẬN CHUYỂN
CHƯƠNG IV
CÁC THIẾT BỊ PHANH HÃM
(ARRESTING GEAR AND BRAKES)
Chapter IV 2
1. MỤC ĐÍCH:
-They stop the load and hold it when applied to the hoisting 
motion or bring the relevant mechanisms at rest within specified 
braking distances as this is the case on traveling and slewing 
motion
Chapter IV 3
2. PHÂN LOẠI:
 Dựa vào cấu tạo bộ phận làm việc (contruction):
Phanh má.
Phanh đai.
Phanh đĩa.
Phanh nón.
 Dựa vào nguyên tắc hoạt động (operating principle) :
Phanh tự động (automatic)
Phanh điều khiển.( controlled)
Hợp thành phanh áp trục (có mặt ma 
sát tách rời hay không tách rời).
}
Chapter IV 4
2. PHÂN LOẠI (tt):
 Dựa vào chức năng (the purpose the brake serves):
Phanh dừng cơ cấu ở cuối chuyển động.( stopping brakes)
Phanh giới hạn vận tốc, nhưng không giữ vật.( regulating 
brakes)
 Theo tính chất của sự tác động lực điều khiển phanh
(the mode of applying the brakes-operating force):
Phanh thường đóng.( normally -set brakes)
Phanh thường mở.( normally-released brakes)
Phanh tổng hợp. (combination brakes)
Chapter IV 5
 Purpose
- Arresting gears are the means of sustaining the 
load which do not interfere with the hoisting but 
prevent it from coming down due to gravity
- Arresting gear in general fall into two basic kinds 
which are the ratchet- and- pawl arrangement
and Back- stopping roller clutch
3. CƠ CẤU KHÓA DỪNG 
(Arresting gear)
Chapter IV 6
3.1 CƠ CẤU BÁNH XE CÓC
(Ratchet- and- pawl arrangement)
 Nguyên lý làm việc:
 Chế tạo:
Bánh xe: vật liệu gang 18-36, 
thép (đúc).
Con cóc: thép 45↑, 40X.
Chapter IV 7
3.1 CƠ CẤU BÁNH XE CÓC
(Ratchet- and- pawl arrangement)
 Cấu tạo:
Tăng cường sự liên 
kết (đặt vài con cóc 
(a)
Góc 90
0
=>
=b/m lớn khi có 
va đập mạnh.
Có con cóc giảm ồn 
(b)
Chapter IV 8
3. CƠ CẤU BÁNH XE CÓC(tt):
 Tính toán.
Xác định modun: m
}
hoặc 
 nếu m > 6 => Kiểm tra [q]
 nếu m Kiểm tra uốn =>
b].q[P]q[
b
P
q
m.b
Zm
M
D
M
P
x
cb
x
.
22
.
]q.[.Z
M2
m
x
].[.
2
qD
M
m
x
n
x
n
mZ
M
][
...25,2
12
3
Chapter IV 9
3. CƠ CẤU BÁNH XE CÓC(tt):
Z
M2
m.
m.Z
M2
h.PM
xx
u
6
m.)m5,1(
6
b.a
W
22
u
6
m..25,2
W
3
u
][
u
u
u
u
W
M
Chapter IV 10
4. PHANH MÁ (Block brakes)
Block brakes used in hoisting 
installation exit in a great 
number of types
-In most case they consist of 
two blocks arranged at 
diametrically opposite points 
of a drum and operated by 
levers
-Braking is effected due to 
friction setup fitted to lever of 
braking system on the trolley 
or bridge
Chapter IV 11
4. PHANH MÁ(tt):
a. Phanh một má (single- block brake)
Momen phanh:
Nhận xét: b = 0 => P = const.
D.f
M.2
N
2
D
.N.fM
f
f
l
f.bl
.NP
1
Chapter IV 12
4. PHANH MÁ(tt)-hai má-
 Đặc điểm cấu tạo cần .
Do N1 N2 => 
S1 S2
=> Lực uốn trục S
Để trục phanh không 
uốn:
S = 0 => b = 0.=> Phanh 
có cần 
thẳng.
 Momen phanh:
=> Ở phanh cần thẳng =>
bfl
lP
N
.
.
1
1
bfl
lP
N
.
.
1
2
2
11
1. fNS
2
22
1. fNS
b
bfl
fflP
SSS .
.
1...2
222
1
2
21
)(
2
.
21
NN
D
fM
f
....
1
l
l
DPfM
f
Chapter IV 13
4. PHANH MÁ(tt)
 Lực đóng phanh:
g
f.G
g
c
.
b
a
.NQ
 Lực đóng phanh:
b
a
.NK0M
10
1
e
c
.KK0M
12A
g
f
.G
g
e
KQ0M
20
2
D.f
M.2
f
F
N
x
b. Phanh 2 má- dùng đối trọng
Chapter IV 14
4. PHANH MÁ(tt):
c. Phanh nam châm điện từ:
(Short-stroke electromagnet brake)
1. Lò xo nén chính.
2. Lò xo nén phụ.
3. Nam châm điện từ.
4. Đai ốc điều chỉnh lò xo nén chính.
5. Ốc điều chỉnh khe hở má phanh.
Chapter IV 15
4. PHANH MÁ(tt):
 Nguyên lý làm việc: 
Phanh thường đóng 
Không có điện : lò xo 1 bị nén , sẽ có lực đẩy về hai 
phía: đẩy vỏ hộp 7 về trái kéo cần phải đóng má 
phải; đẩy đai ốc 4 (tức trục lò xo ) về phải kéo cần 
trái đóng má trái => phanh đóng.
Khi có dòng điện vào nam châm điện tư ø: sẽ hút cần 
phải và đồng thời đẩy trục lò xo sang trái => mở 
phanh ( đồng thời với động cơ làm việc của cơ cấu).
Chapter IV 16
4. PHANH MÁ(tt):
 Ưu điểm:
↑.
Sửa chữa nhanh.
 Nhược điểm:
Tuổi thọ thấp.
Va đập khi nam châm làm việc.
=> Khắc phục có phanh thủy lực.
Chapter IV 17
4. PHANH MÁ(tt):
Chapter IV 18
4. PHANH MÁ(tt):
Chapter IV 19
5. PHANH ĐAI (BAND 
BRAKES)
 In band brakes, the braking torque is 
obtained due to friction of a flexible band 
over the surface of a brake wheel.
 Band brakes are designed using the well-
known Euler’s formula for a flexible 
filament which provides the relationship 
between the maximum Sv tension and the 
minimum tensions Sr in the band sides 
Sv= Sr. e
f
Chapter IV 20
5. PHANH ĐAI (BAND BRAKES)
a. Phanh đai đơn giản. 
( the simple band brake)
1. Bánh phanh
2. Đai bằng thép
3. Cần
4. Nam châm điện tư
5. Đối trọng
The maximum tension on the tight side of the 
band come on fixed point, rendering the 
brake suitable for use with the wheel 
always rotating in the same direction
The single band is used on motion where the 
braking torque varies with the direction of 
rotation, as in the hoisting mechanism
 Nguyên lý làm việc:
Chapter IV 21
5. PHANH ĐAI (BAND BRAKES)
a. Phanh đai đơn giản (tt)
( the simple band brake)
 Nguyên tắc : (Enler)
f
21
e.SS
PSS
21
1e
e.P
S
f
f
1
1e
P
S
f2
Nhận xét: để M
f
↑ => S
1
↑ => ↑ ; f ↑
D
M2
P
f
2
D.P
M
f
Chapter IV 22
5. PHANH ĐAI (tt):
 Lực đóng phanh:
 Nhận xét: K thay đổi ef lần => Cơ cấu nâng.
 Lưu ý với K xác định: 
M 
thuận chiều kim đồng hồ
> M 
ngược chiều kim đồng hồ
c
b.G
1ec
e.a.P
K
c
b.G
1ec
a.P
c
b.G
c
a.S
K
0M
f
f
f
2
0
Chapter IV 23
5. PHANH ĐAI (tt):
b. Phanh đai vi sai.
( Differential band brake)
 Momen phanh:
với
PSS
e.SS
Euler
eaa
GbKc
SM
21
f
21
f
21
20
2
D
KcGb
eaa
1e
M
f
21
f
f
2
D
SeS
2
D
PM
2
f
2f
Chapter IV 24
5. PHANH ĐAI (tt):
 Nhận xét: 
=> M
f
→ : tự đóng
 Ưu điểm: cho phép K
 Nhược điểm:
 Tự khóa -> va đập.
 M
f
thay đổi khi thay đổi chiều quay giảm nhiều
lần. 
 Tránh tự hãm: a
1
> a
2
. e
f
[a
1
=(2,5 3)a]
f
2
1
e
a
a
)
e.aa
ae.a
(
f
21
2
f
1
Chapter IV 25
5. PHANH ĐAI (tt):
c. Phanh đai tổng hợp.
( Reversible band brake)
 Lực đóng phanh.
 Trường hợp: a1 = a2 = a
 Nhận xét:
a
1
= a
2
=> M
f
= const 
=> Cơ cấu di chuyển, quay.
a
1
< a
2
=> cơ cấu nâng.
c
aSaSbG
KM
)..(.
0
2211
0
)
11
.
(
ff
f
e
P
e
eP
c
a
c
b
GK
Chapter IV 26
5. PHANH ĐAI (tt):
 Kết luận:
K
min
: vi sai.
K
max
: tổng hợp.
Vi sai có tính chất tự hãm => cơ cấu dùng tay.
Đơn giản, tổng hợp => cơ cấu nâng.
Tổng hợp (a
1
= a
2
) : cơ cấu di chuyển.
 Ưu nhược điểm:
Ưu: đơn giản, gọn.
Nhược: 
Uốn trục (S1 + S2)
Phân bố áp lực không đều -> mòn.
Tuổi thọ thấp.
Chapter IV 27
5. PHANH ĐAI (tt):
 Phanh đai tác dụng hai chiều.
 Đặc điểm:
Đầu đai có S
max
luôn cố định.
Lực tác dụng đóng phanh luôn ở đầu S
min
Điểm tựa tay đòn thay đổi khi thay đổi chiều quay.
Lực đóng phanh giảm so với phanh tổng hợp.
Chapter IV 28
5. PHANH ĐAI (tt):
 Kết luận
Ưu điểm:
Đơn giản, gọn, M
f
↑ = ↑
Thường sử dụng phanh đai đơn giản.
Nhược điểm:
Gây uốn trục.
Áp lực phân bố không đều. (-> e
f
)
M
f
không ổn định (f thay đổi làm M
f
thay đổi ) 
Đai phanh đứt => nguy hiểm => độ tin cậy kém hơn phanh 
má 
=> phanh má được sử dụng nhiều hơn phanh đai.
Chapter IV 29
6. PHANH ÁP TRỤC 
(Thrust brakes)
a. Phanh nón.(Cone brake)
 Cấu tạo:
1. Trục
2. Bánh nón (lắp trên trục bằng 
then).
3. Bánh cóc + mặt côn (lắp lồng 
không).
4. Con cóc.
 Nguyên tắc làm việc:
A salient feature of thrust brakes is that 
the load require to produce the braking torque 
is directed along the axis of the brake shaft
Chapter IV 30
 Kiểm tra áp lực:
Kết luận:
v tốc độ thay đổi phụ 
thuộc D => mòn không 
đều.
[p] lấy (1 1,5 kg/cm
2
nhưng không quá 2 2.5 
kg/cm
2
)
][
)(
.4
sin.
2
1
2
2
tb
n
p
DD
K
S
K
S
K
S
N
p
6. PHANH ÁP TRỤC 
(Thrust brakes) tt
Chapter IV 31
 Tính lực đóng phanh:
Điều kiện phanh:
Trên hình vẽ:
=> Kết luận:
K => 
( dính côn) 
=> = 15
0
=> f ↑ (f = 0,3 
0,4).
ms
FP
D
M
P
f
.2
PfNF
ms
.
Df
M
N
f
.
.2
sin
K
N sin.
.
.2
Df
M
K
f
6. PHANH ÁP TRỤC 
(Thrust brakes) tt
Chapter IV 32
b. Phanh đĩa ( disc brake)
 Là phanh nón khi = 900.
 Mục đích:
K khi tăng cặp mặt 
tiếp xúc.
Áp suất bề mặt:
f
P
NNK
0
90sin.
][
4
)(
2
2
2
1
p
DD
K
S
K
p
6. PHANH ÁP TRỤC 
(Thrust brakes) tt
Chapter IV 33
 Với M
f
cho trước: giảm K bằng phanh nhiều đĩa.
Có z cặp mặt => Momen 1 mặt:
Lực vòng:
=> Lực đóng phanh: 
 Kết luận: K Z lần so với chỉ có 1 cặp tiếp xúc.
Z
M
M
f
0
DZ
M
D
M
P
f
.
.2.2
0
fDZ
M
f
P
K
f
..
.2
6. PHANH ÁP TRỤC 
(Thrust brakes) tt
Chapter IV 34
 Tổng kết:
 Nhược điểm so với má và đai:
Kết cấu phức tạp hơn.
Bề mặt mòn không đều.
 Ít dùng trong ngành chế tạo cần trục.
 Sử dụng dưới dạng phanh áp trục tự động
6. PHANH ÁP TRỤC 
(Thrust brakes) tt
Chapter IV 35
 Brakes for lowering loads also referred to as 
weight- operated or load brakes are widely 
employed in hand – operated hoists and some 
power –driven installation.
 The purpose they serve is to stop and hold the load 
suspended by applying a torque which is 
proportional to the weight of the load hoisted
 The braking torque is set automatically by the 
torque from load
6. PHANH ÁP TRỤC 
(Thrust brakes) tt
Chapter IV 36
c. Phanh áp trục tự động có mặt ma 
sát không tách rời.
(Load brakes operating at a constant 
friction surface drag both in 
lowering and hoisting)
1. Bánh côn liền một khối với trục vít.
2. Bánh cóc khoét mặt côn bên trong.
3. Con cóc.
4. Tay quay.
 Lực đóng phanh: lực dọc trục của trục vít 
dưới tác dụng của trọng lượng vật nâng = > 
Q = const => mặt phanh luôn khép kín khi 
nâng cũng như khi hạ (mặt ma sát không 
tách rời).
6. PHANH ÁP TRỤC 
(Thrust brakes) tt
Chapter IV 37
 Nâng: dưới tác dụng Q (1) ép (2) thành một khối 
quay theo chiều nâng cả hệ thống quay cóc 
không cản trở chuyển động.
 Dừng: ngừng ngay, cóc không cho phép cơ cấu 
quay theo chiều hạ.
 Hạ vật: quay theo chiều hạ M
quay
thắng M
f
dư 
giữa bề mặt côn => mặt làm việc bị mài mòn => 
chỉ dùng trong cơ cấu quay tay.
6. PHANH ÁP TRỤC 
(Thrust brakes) tt
Chapter IV 38
 Tính toán:
 Phanh dùng trong vật để tạo momen phanh => thiết kế 
phanh đủ điều kiện => tìm góc nghiêng bánh nón.
 Momen phanh cần thiết:
 Từ điều kiện góc nón (bài phanh nón).
 Góc lớn hơn góc ma sát của mặt nón để trách dính.
.
i
M
.kM.kM
bv
tvp
f.D.
D.sin
M
M
D
M.2
PK
f.D.
sin.2
K
M
n
bv
bv
f
bv
bv
bv
rf
i
.
k
f
.
D
D
sinMM
bv
n
fp
6. PHANH ÁP TRỤC 
(Thrust brakes) tt
Chapter IV 39
 Lực đóng phanh K là lực vòng trên bánh vít Pbv , mà 
P
bv
thay đổi -> M
bv 
thay đổi Q thay đổi
 => Lực đóng phanh K và M
f
tỉ lệ thuận Q.
 => Tính chất tự điều chỉnh của phanh => lấy hệ 
số an toàn lấy thấp (1,2).
 Khi hạ vật momen hạ phải thắng momen cho.
.
.
i
DQ
M
tg
bv
tvtvfh
M1MMM
6. PHANH ÁP TRỤC 
(Thrust brakes) tt
Chapter IV 40
c. Phanh áp trục tự động có mặt ma 
sát tách rời.
(Load brakes operating at a reduced 
friction surface in lowering.)
1. Đĩa lắp cố định trên trục.
2. Bánh cóc quay tự do.
3. Con cóc
4. Bánh răng có mặt bích đặt lồng 
trong đoạn ren.
5. Vít điều chỉnh.
 Phạm vi sử dụng: cơ cấu nâng dẫn động 
bằng T và M.
Cấu tạo: chiều ren được chọn sao cho dưới tác dụng của momen do 
trọng lượng vật qua bộ truyền bánh răng 4 thì bánh răng phải dịch 
chuyển theo chiều ren về bên trái ép chặt bánh cóc (2) và đĩa (1).
6. PHANH ÁP TRỤC 
(Thrust brakes) tt
Chapter IV 41
 Nguyên tắc làm việc:
Nâng: trục 6 quay theo chiều nâng con cóc không cản 
trở chuyển động.
Dừng: dưới tác dụng của trọng vật => 1+2+4 bằng một 
khối liên kết chặt bằng ma sát => con cóc cản trở 
chuyển động bánh cóc 2 => vật dừng (treo).
Hạ: trục 6 quay: w
6
=> bánh răng nằm yên trên trục: 
w
4
= 0 
=> Nó theo chiều đoạn ren tách khỏi bánh cóc => 
mất K.
=> Vật rơi tự do: w
4
↑ (lúc đầu w
4
< w
6
).
=> Rơi có gia tốc : w
4
> w
6
=> bánh răng theo ren 
về trái => ép vào bánh cóc => cơ cấu dừng 
w
4
= 0.
=>(6) vẫn quay => quá trình lặp lại.
Tóm lại: hạ vật là loạt quá trình rơ tự do và dừng => 
đcc 
6. PHANH ÁP TRỤC 
(Thrust brakes) tt
Chapter IV 42
 ANY QUESTIONS ?
 ..
 THANK YOU