Thiết kế cầu trục 5 tấn và chế tạo mô hình

Trong thời đại ngày nay, với sự phát triển vượt bậc của khoa học kĩ thuật, việc nghiên cứu và sử dụng máy móc để giảm thiểu và thay thế tối đa sức lực cho con người, đồng thời nâng cao đ

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO CẦU TRỤC 5 TẤN

Người hướng dẫn: ThS NGUYỄN ĐẮC LỰC

Sinh viên thực hiện: VĂN ĐỨC THẦN

Tên đề tài: Thiết Kế Cầu Trục 5 Tấn Và Chế Tạo Mô Hình

Sinh viên thực hiện: Văn Đức Thần

Số thẻ SV: 101110333 Lớp: 11C1C

Trong thời đại ngày nay, với sự phát triển vượt bậc của khoa học kĩ thuật, việc nghiên cứu và

sử dụng máy móc để giảm thiểu và thay thế tối đa sức lực cho con người, đồng thời nâng cao được hiệu quả công việc ngày càng được áp dụng cách rộng rãi Và một trong những loại máy móc, cơ cấu tiêu biểu trên thị trường hiện nay có thể kể tới cầu trục Hiện nay, cầu trục được

sử dụng phổ biến tại các nhà máy, phân xưởng, bến, cảng, để di chuyển hàng hóa, máy móc, thiết bị cách dễ dàng và hiệu quả

Với đề tài tốt nghiệp được giao, và sự hướng dẫn tận tình của quý thầy cô giáo, em đã hoàn thiện được lý thuyết căn bản cùng mô hình thực tế cho chiếc cầu trục mang tải 5 tấn được điều khiển bằng remote Mô hình thực hiện chuyển động tịnh tiến theo 3 phương x, y, z theo thứ tự

do cầu, xe con (được bố trí trên cầu) và cơ cấu nâng (được mang bởi xe con) để di chuyển máy móc, hàng hóa… với khối lượng cho phép đến đúng vị trí mong muốn

KHOA CƠ KHÍ

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ tên sinh viên: Văn Đức Thần Số thẻ sinh viên: 101110333

Lớp: 11C1C Khoa: Cơ Khí Ngành: Cơ Khí Chế Tạo Máy

1 Tên đề tài đồ án:

Thiết Kế Cầu Trục 5 Tấn Và Chế Tạo Mô Hình

2 Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quả thực hiện

3 Các số liệu và dữ liệu ban đầu:

4 Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:

- Chương 1: Tổng quan về máy nâng chuyển và cầu trục

- Chương 2: Lựa chọn phương án thiết kế

- Chương 3: Tính động học

- Chương 4: Tính toán động lực học cho một số bộ phận chính

- Chương 5 : Chế tạo mô hình và kết luận

5 Các bản vẽ:

- Bản vẽ lựa chọn phương án: 1A0

- Bản vẽ tổng thể: 2A0

- Bản vẽ phanh điện từ: 1A0

- Bản vẽ lắp cơ cấu nâng: 1A0

- Bản vẽ cơ cấu di chuyển xe con: 1A0

- Bản vẽ một số cụm chi tiết: 1A0

6 Họ tên người hướng dẫn: Ths Nguyễn Đắc Lực

7 Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 25/02/2017

8 Ngày hoàn thành đồ án: 25/05/2017

Đà Nẵng, ngày 25 tháng 05 năm 2017

Trưởng Bộ Môn Chế Tạo Máy Người hướng dẫn

Lời đầu tiên cho em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến tất cả các quý thầy cô trường đại học Bách Khoa Đà Nẵng và quý thầy cô khoa Cơ Khí nói riêng, vì đã tận tâm, tận lực truyền đạt kiến thức em trong suốt năm năm học qua, những kiến thức không chỉ là chuyên môn thôi mà còn là kỹ năng sống nữa Suốt những tháng năm ngồi trên ghế nhà trường, em thật sự được trưởng thành rất nhiều

Và qua đây, em xin được đặc biệt gửi lời tri ân sâu sắc đến thầy Nguyễn Đắc Lực, là giáo viên hướng dẫn của em, người đã hết lòng giúp đỡ em trong suốt quãng thời gian làm đồ án tốt nghiệp Đối với em quãng thời gian làm đồ án tốt nghiệp là quãng thời gian thực sự thách thức, em đã phải thực hiện khối lượng công việc nhiều nhất từ trước tới giờ Nhưng đó cũng

là quãng thời gian thực sự bổ ích, em được có dịp vận dụng những kiến thức đã được học và thực tiến cuộc sống… Lắm lúc, em bắt gặp phải những khó khăn khi tìm hiểu và thực hiện đề tài, nhưng rồi, tạ ơn Chúa, Ngài cũng đã cho em vượt qua, và cho đến hôm nay, em đã có thể hoàn thành được đồ án tốt nghiệp của mình

Cuối cùng, xin cho phép em được gửi lời cảm ơn chân thành đến tất cả những người bạn của mình, những người đã sát cánh cùng em, giúp đỡ em từ việc lên ý tưởng thiết kế và thực hiện

mô hình cho đến những hỗ trợ cần thiết về lí thuyết tính toán liên quan đến đề tài

Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô, cùng quý bạn bè mến thương!

Đà Nẵng, Ngày 25 tháng 05 năm 2017

Ký tên

Văn Đức Thần

Với sự hướng dẫn tận tình của giáo viên hướng dẫn và tham khảo các nguồn tài liệu liên quan,

em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình Em xin cam kết rằng:

- Trong quá trình hoàn thành đồ án không sao chép các đồ án cũ

- Các số liệu, công thức trích dẫn là từ các tài liệu tham khảo đáng tin cậy

- Tuân thủ các quy định của nhà trường đề ra về cách thức trình bày đồ án

- Nội dung các phần trong đồ án được giáo viên hướng dẫn cụ thể và kiểm tra thường xuyên

- Không trích dẫn, sao chép từ các nguồn tài liệu khi chưa được sự đồng ý cũng như các tài liệu vi phạm pháp luật

Sinh viên thực hiện

Văn Đức Thần

DUT-LRCC

MỤC LỤC

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ MÁY NÂNG CHUYỂN VÀ CẦU TRỤC 1

1.1 GIỚI THIỆU VỀ MÁY NÂNG CHUYỂN: 1

1.1.1 Định nghĩa và phân loại máy nâng chuyển: 1

1.1.2 Các thông số cơ bản của máy nâng chuyển: 2

1.1.3 Chế độ làm việc của máy nâng chuyển: 2

1.1.4 Tải trọng và các trường hợp tải trọng tính toán: 3

1.1.5 Điều kiện an toàn của máy nâng chuyển: 4

1.2 GIỚI THIỆU CẦU TRỤC: 5

1.2.1 Cầu trục: 5

1.2.2 Phân loại cầu trục: 6

1.2.3 Các thông số chủ yếu của cầu trục: 6

1.2.4 Đặc điểm tính toán thiết kế cầu trục: 7

Chương 2: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 9

2.1 CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA CẦU TRỤC THIẾT KẾ: 9

2.1.1 Trọng tải: Q = 5 tấn 9

2.1.2 Chiều cao nâng: H = 6 m 9

2.1.3 Khẩu độ: L = 10 m 9

2.1.4 Vận tốc nâng hạ: Vn = 5 m/phút 9

2.1.5 Vận tốc di chuyển xe: Vx = 20 m/phút 9

2.1.6 Vận tốc di chuyển cầu: Vc = 20 m/phút 9

2.1.7 Chế độ làm việc: Trung bình 9

2.2.2 Các phương án thiết kế sơ đồ động học cơ cấu nâng: 11

2.2.3 Các phương án thiết kế sơ đồ động học cơ cấu di chuyển xe con: 13

2.2.4 Các phương án thiết kế sơ đồ động học cơ cấu di chuyển cầu: 15

Chương 3: TÍNH ĐỘNG HỌC 19

3.1 CƠ CẤU NÂNG: 19

3.1.1 Chọn động cơ điện: 20

3.1.2 Tỉ số truyền: 20

3.1.3 Kiểm tra cơ điện về nhiệt: 21

3.2 CƠ CẤU DI CHUYỂN XE CON: 24

3.2.1 Chọn động cơ điện: 24

3.2.2 Tỷ số truyền chung: 25

3.2.3 Kiểm tra động cơ điện về mômen mở máy: 25

3.3 CƠ CẤU DI CHUYỂN CẦU: 26

3.3.1 Chọn động cơ điện: 27

3.3.2 Tỷ số truyền chung: 28

3.3.3 Kiểm tra động cơ điện và momen mở máy: 28

Chương 4: TÍNH ĐỘNG LỰC HỌC 30

4.1 CƠ CẤU NÂNG: 30

4.1.1 Chọn loại dây: 30

4.1.2 Pa-lăng giảm lực: 30

4.1.3 Đường kính dây cáp: 31

4.1.4 Kích thước cơ bản của tang: 32

4.1.5 Phanh cho cơ cấu nâng: 34

4.1.6 Hộp giảm tốc: 37

a Phân phối tỉ số truyền: 37

b Thiết kế bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng cấp nhanh: 38

c Thiết kế bộ bánh răng cấp chậm: 43

d Xác định kích thước của trục: 48

e Tính chính xác trục 54

f Tính then : 55

4.2 CƠ CẤU DI CHUYỂN XE CON……….55

4.2.1 Bánh xe và ray: 56

4.2.2 Kết cấu bánh xe: 57

4.2.3 Ổ đỡ trục bánh xe: 61

4.3 CƠ CẤU DI CHUYỂN CẦU………62

4.3.1 Bánh xe và ray: 63

4.3.2 Tính phanh cho cơ cấu di chuyển cầu: 65

Chương 5: CHẾ TẠO MÔ HÌNH VÀ KẾT LUẬN 69

5.1 CHẾ TẠO MÔ HÌNH: 69

5.1.1 Phần cơ khí: 69

5.1.1.1 Chuẩn bị: 69

5.1.1.2 Các bước tiến hành và kết quả đạt được: 69

5.1.2 Phần điều khiển: 70

5.2 KẾT LUẬN: 71

Hình 2.3: Kết cấu dầm kiểu giàn

Hình 2.4: Sơ đồ động học cơ cấu nâng (PA1)

Hình 2.5: Sơ đồ động học cơ cấu nâng (PA2)

Hình 2.6: Sơ đồ động học cơ cấu nâng (PA3)

Hình 2.7: Sơ đồ cơ cấu di chuyển xe con (PA1)

Hình 2.8: Sơ đồ cơ cấu di chuyển xe con (PA2)

Hình 2.9: Sơ đồ cơ cấu di chuyển xe con (PA3)

Hình 2.10: Sơ đồ cơ cấu di chuyển cầu (PA1)

Hình 2.11: Sơ đồ cơ cấu di chuyển cầu (PA2)

Hình 2.12: Sơ đồ cơ cấu di chuyển cầu (PA3)

Hình 3.1: Sơ đồ động học cơ cấu nâng

Hình 3.2: Sơ đồ gia tải trung bình

Hình 3.3: Sơ đồ động học cơ cấu di chuyển xe con

Hình 3.4: Sơ đồ động học cơ cấu di chuyển cầu

Hình 4.1: Cơ cấu Pa-lăng giảm lực

Hình 4.2: Sơ đồ xác định chiều dài tang

Hình 4.3: Phanh điện từ

Hình 4.8: Biểu đồ moomen trục III

Hình 4.9: Xác định tải trọng lên các bánh xe

MỞ ĐẦU

- Mục đích thực hiện đề tài: Với sự phát triển vượt bậc trong thế kỉ XXI của khoa học-kĩ thuật trên thế giới hiện nay, việc nghiên cứu và chế tạo ra các loại máy móc làm tăng năng suất lao động, cũng như giảm sức lao động cho con người luôn là một nhu cầu rất cần thiết trong thời đại ngày nay Và cầu trục là một trong số các loại máy móc hữu ích đó Với nhu cầu hoàn thành đồ

án tốt nghiệp đại học trong năm cuối của đại học, được sự cho phép của giáo viên hướng dẫn cùng nhà trường, em quyết định chọn đề tài nghiên cứu:

“Thiết Kế Và Chế Tạo Mô Hình Cầu Trục 5 Tấn”

- Mục tiêu đề tài: Hiểu được cầu trục, thông số liên quan, nguyên tắc hoạt động và các ứng dụng của nó trong thực tế, đồng thời nghiên cứu, tính toán,

áp dụng những kĩ năng lí thuyết lẫn thực hành trong chuyên ngành được học

để xây dựng và hoàn thiện mô hình cầu trục thực tế

- Phạm vi và đối tượng nghiên cứu: máy nâng chuyển, cụ thể là cầu trục với tải trọng 5 tấn

- Phương pháp nghiên cứu: tìm hiểu và xây dựng lí thuyết tính toán, áp dụng

để làm mô hình

- Cấu trúc của đồ án tốt nghiệp: gồm 5 chương sau:

+ Chương 1: Tổng quan về máy nâng chuyển và cầu trục

+ Chương 2: Lựa chọn phương án thiết kế

+ Chương 3: Tính động học

+ Chương 4: Tính động lực học cho một số bộ phận

+ Chương 5: Chế tạo mô hình và kết luận

Chương 1:

TỔNG QUAN VỀ MÁY NÂNG CHUYỂN VÀ CẦU TRỤC.

1.1 GIỚI THIỆU VỀ MÁY NÂNG CHUYỂN:

1.1.1 Định nghĩa và phân loại máy nâng chuyển:

Máy nâng chuyển là khoa học nghiên cứu việc cơ giới hóa quá trình nâng chuyển các vật nặng nhằm nâng cao năng suất lao động, giảm nhẹ sức lao động cho con người

Trong nhà máy hay phân xưởng cơ khí thì người ta trang bị nhiều máy nâng chuyển

di động như cần trục, cầu trục, cổng trục dùng điện hay khí nén, thủy lực năng suất cao để di chuyển các chi tiết máy hoặc máy

Ngành máy nâng và vận chuyển hiện đại đang thực hiện rộng rãi việc cơ giới hóa quá trình vận chuyển trong các ngành công nghiệp và kinh tế quốc dân Sự phát triển của kỹ thuật nâng – vận chuyển phải theo cải tiến các máy móc, tinh xảo hơn, giảm nhẹ trọng lượng, giảm giá thành, nâng cao chất lượng sử dụng, tăng mức sản xuất, đơn giản hóa và tự động hóa việc điều khiển và chế tạo những máy mới nhiều hiệu quả để thỏa mãn yêu cầu ngày một tăng của nền kinh tế quốc dân

Ở nước ta, máy nâng và vận chuyển cũng đã sử dụng rộng rãi trong một số ngành như xếp dỡ hàng hóa ở các bến cảng nhà ga và đường sắt Trong công nghiệp xây dựng nhà ở, trong các nhà máy luyện kim và lâm nghiệp, xây dựng công nghiệp và quốc phòng Trong tình hình kinh tế phát triển như hiện nay, máy nâng và vận chuyển ngày càng trở thành nhu cầu cấp bách do nhu cầu sản xuất ngày càng cao

Phân loại máy nâng chuyển:

+ Căn cứ vào chuyển động chính chia làm hai loại: máy nâng và máy vận chuyển liên tục

+ Căn cứ vào cấu tạo và nguyên tắc làm việc gồm có các loại sau: cầu trục, cổng

trục, cần trục tháp, cần trục quay di động (cần trục ô tô, bánh lốp, bánh xích), cần

1.1.2 Các thông số cơ bản của máy nâng chuyển:

1.1.2.1 Trọng tải: là trọng lượng lớn nhất mà máy có thể nâng được theo tính

toán thiết kế Trọng tải có thể phải kể đến trọng lượng của bộ phận mang vật

Trọng tải được ký hiệu là Q, có đơn vị đo là Tấn hoặc KG hoặc N Đại lượng này thường được tiêu chuẩn hóa

1.1.2.2 Các thông số động học của các bộ phận công tác: Tốc độ nâng vật

(Vn), tốc độ di chuyển (Vdc), tốc độ quay của cần trục (n), …

1.1.2.3 Các thông số hình học: Tùy thuộc vào thiết bị ta có: Độ cao nâng,

Khẩu độ đối với máy trục dạng cầu, Độ cao nâng, tầm với đối với các loại cầu trục

1.1.3 Chế độ làm việc của máy nâng chuyển:

Máy trục làm việc theo chế độ ngắn hạn, lặp đi lặp lại Bộ phận làm việc bộ phận nâng hạ, di chuyển qua lại theo chu kỳ Ngoài thời kỳ làm việc có thời dừng máy, tức là động cơ tắt Thời gian dừng dùng để sử dụng móc hay tháo vật để chuẩn bị cho các thời kỳ tiếp theo Ngoài ra mỗi quá trình chuyển động qua lại có thể phân ra các chế độ làm việc như sau:

Chế độ nhẹ: Có hệ số sử dụng trọng tải thấp, kq = 0,5 Cường độ làm việc của động cơ nhỏ, trung bình khoảng 15%, số lần mở máy trong một giờ, dưới 60 lần và

có nhiều quãng ngắt lâu Trong nhóm này có cơ cấu nâng và cơ cấu di chuyển của cần trục sửa chữa, cần trục đặt trong không gian máy, cơ cấu di chuyển cần các cần trục xây dựng và cần trục cảng, v.v

Chế độ trung bình: Đặc điểm của các cơ cấu chế độ trung bình là chúng làm việc

với trọng tải khác nhau, hệ số sử dụng trọng tải, vận tốc làm việc trung bình Cường

độ làm việc khoảng 25%, số lần mở máy trong một giờ đến 120 lần, trong nhóm máy này có các cơ cấu nâng và di chuyển cần trục trong các phân xưởng cơ khí và lắp ráp

Chế độ nặng: Đặc điểm của chế độ nặng là hệ số sử dụng tải cao, kq=1, vận tốc làm việc lớn, cường độ làm việc 40%, số lần mở máy trong 1 giờ là 240 lần Trong nhóm này có tất cả các cơ cấu cần trục ở phân xưởng công nghệ, ở kho các nhà máy sản xuất hàng loại lớn, cơ cấu nâng của cần trục xây dựng

Chế độ rất nặng: Đặc điểm là cơ cấu thường xuyên làm việc tải trọng danh nghĩa

kq=1, vận tốc cao, cường độ làm việc trong khoảng 40-60%, số lần mở máy trong 1 giờ là 360 lần Thuộc nhóm máy này là tất cả các cơ cấu cần trục ở phân xưởng công nghệ và các kho thuộc ngành luyện kim

1.1.4 Tải trọng và các trường hợp tải trọng tính toán:

1.1.4.1 Tải trọng:

Tải trọng nâng danh nghĩa Q: Là trọng lượng lớn nhất mà máy có thể nâng được Q = Qm + Qh Trong đó:

+ Qm: Trọng lượng thiết bị mang

+ Qh: trọng lượng danh nghĩa của vật nâng mà máy có thể nâng được

Tải trọng do trọng lượng bản thân: Trong khi tính toán, thiết kế máy mới thường bỏ qua trọng lượng các chi tiết (trừ một số chi tiết có trọng lượng lớn)

Tải trọng của gió: Đối với máy làm việc trong nhà thì áp lực gió không đáng kể

Tải trọng khi dựng lắp: lúc này tải trọng do trọng lượng bản thân lấy tăng 15%

÷ 20% Và phải kể đến tải trọng gió cũng như các lực phát sinh trong quá trình lắp Tải trọng động: Để khảo sát động lực học máy cần xây dựng mô hình bài toán

về động lực học của máy Các cơ cấu máy nên tìm cách qui về sơ đồ đơn giản nhất

1.1.4.2 Các trường hợp tải trọng tính toán:

Trường hợp 1: Tải trọng bình thường trong điều kiện làm việc bình thường

chi tiết máy trong trường hợp này được thiết kế hay tính kiểm nghiệm theo sức bền mỏi Động cơ được chọn theo công suất tĩnh và được kiểm nghiệm theo điều kiện phát nhiệt

Trường hợp 2: Tải trọng lớn nhất của trạng thái làm việc Trong trường hợp này các tải trọng phải kể đến là trọng tải, trọng lượng bản thân máy, tải trọng gió trong điều kiện thời tiết bình thường, tải trọng động lớn nhất xuất hiện do phanh đột ngột Các chi tiết máy trong trường hợp này được thiết kế hoặc tính kiểm nghiệm theo sức bền tĩnh

Trường hợp 3: Tải trọng lớn nhất trong điều kiện không làm việc Trong trường hợp này các tải trọng phải kể đến là trọng lượng bản thân máy, tải trọng gió trong điều kiện bất bình thường Các chi tiết máy trong trường hợp này được thiết kế hoặc tính kiểm nghiệm theo độ ổn định

1.1.5 Điều kiện an toàn của máy nâng chuyển:

Trong thực tế tần suất xảy ra tai nạn trong sử dụng máy nâng là lớn hơn rất nhiều

so với các loại máy khác Do vậy vấn đề an toàn trong sử dụng máy nâng là vấn đề quan trọng được đặt lên hàng đầu

Với cầu trục lăn do có nhiều bộ phận máy lắp với nhau và được đặt trên cao do vậy cần phải thường xuyên kiểm tra để kịp thời phát hiện những hư hỏng như lỏng các mối ghép, rạn nứt tại các mối hàn do thời gian sử dụng lâu, …

Đối với các chi tiết máy chuyển động như bánh xe, trục quay phải có vỏ bọc an toàn nhằm ngăn những mảnh vỡ văng ra nếu có sự cố khi chi tiết máy hoạt động Toàn bộ hệ thống điện trong máy phải được nối đất

Với các động cơ đều có phanh hãm tuy nhiên phải kiểm tra phanh thường xuyên không để xảy ra hiện tượng kẹt phanh gây nguy hiểm khi sử dụng

Tất cả những người điều khiển máy làm việc hay phục vụ máy trong phạm vi làm việc của máy đều phải học tập các quy định về an toàn lao động có làm bài kiểm tra

và phải đạt kết quả

Trong khi máy làm việc công nhân không được đứng trên vật nâng hoặc bộ phận mang để di chuyển cùng với vật cùng như không được dùng dưới vật nâng đang di chuyển

Đối với máy không không hoạt động thường xuyên (nhiều ngày không sử dụng) khi đưa vào sử dụng phải kiểm tra toàn bộ kết cấu máy Để kiểm tra tiến hành thử máy với hai bước là thử tĩnh và thử động

- Bước thử tĩnh: treo vật nâng có trọng lượng bằng 1,25 lần trọng lượng nâng danh nghĩa của cầu trục thiết kế và để trong thời gian từ 10 đến 20 phút Theo dõi biến dạng của toàn bộ các cơ cấu máy Nếu không có sự cố gì xảy ra thì tiếp tục tiến hành thử động

- Bước thử động: Treo vật nâng có trọng lượng bằng 1,1 trọng lượng nâng danh nghĩa sau đó tiến hành mở máy nâng, di chuyển, hạ vật, mở máy đột ngột, phanh đột ngột Nếu không có sự cố xảy ra thì đưa máy vào hoạt động

Trong công tác an toàn sử dụng cầu trục người quản lý có thể cho lắp thêm các thiết bị an toàn nhằm hạn chế tối đa tai nạn xảy ra cho công nhân khi làm việc Một

số thiết bị an toàn có thể sử dụng đó là: Sử dụng các công tắc đặt trên những vị trí cuối hành trình của xe lăn hay cơ cấu di chuyển cổng trục Các công tắc này được nối với các thiết bị đèn hoặc âm thanh báo hiệu nhằm báo cho người sử dụng biết để dừng máy Đồng thời củng có thể nối trực tiếp với hệ thống điều khiển để tự động ngắt thiết

bị khi có sự cố xảy ra

Như vậy để hạn chế tối đa tai nạn xảy ra đòi hỏi người công nhân sử dụng máy phải có ý thức chấp hành nghiêm túc những yêu cầu đã nêu trên

1.2 GIỚI THIỆU CẦU TRỤC:

1.2.1 Cầu trục:

Cầu trục là loại máy nâng và vận chuyển không liên tục, sử dụng trong nhà xưởng phục vụ cho việc chế tạo, sửa chữa, lắp ráp Do được bố trí trên cao nên không chiếm diện tích mặt bằng phân xưởng Cầu trục được trang bị các cơ cấu nâng, cơ cấu di

Tải trọng nâng là đặc tính cơ bản của máy trục, tính bằng T hay N

Tải trọng nâng gồm trọng lượng của vật cộng với trọng lượng của cơ cấu móc hàng Tải trọng nâng có giới hạn rất lớn từ vài chục T đến hàng chục ngàn N Trong thực tế sử dụng để thuận tiện người ta dùng đơn vị khối lượng: Kg, tấn

1.2.3.2 Chiều cao nâng hàng H (m):

Chiều cao nâng là khoảng cách từ mặt sàn, bãi làm việc của máy trục đến vị trí cao nhất của cơ cấu móc

1.2.3.3 Tốc độ làm việc V (m/ph hay m/s):

Tốc độ làm việc xác định theo điều kiện làm việc và theo từng loại máy trục, tốc độ nâng hàng nằm trong giới hạn từ 5-30 (m/ph)

1.2.3.4 Khẩu độ L (m):

Đây là thông số biểu thị phạm vi hoạt động của máy trục, khẩu độ L của cần trục hay cổng trục là khoảng cách từ tâm bánh xe di chuyển này đến tâm bánh xe di chuyển kia

1.2.4 Đặc điểm tính toán thiết kế cầu trục:

Các bước tính toán:

- Xác định thông số cơ bản của cầu trục: Q, H, L, Vn, Vxe, Vcầu, CĐLV

lắp đặt trên cầu như cabin, xe lăn…

- Thiết kế các cơ cấu công tác (cơ cấu nâng, cơ cấu di chuyển xe con, cơ cấu

di chuyển cầu trục,…)

Đặc điểm tính toán dầm chính: thỏa mãn hai điều kiện: Điều kiện bền σ ≤ [σb] và điều kiện về độ võng f ≤ [f]

Khoảng cách hai dầm chính trong trường hợp cầu trục 2 dầm xác định trên cơ sở đảm bảo lực nén ngang của bánh xe lên thành ray không quá lớn do sự xiên lệch của cầu trục Sơ đồ tính như sau:

Tính trục truyền các cơ cấu di chuyển: phải thực hiện đầy đủ các phép tính trục thông thường tính sơ bộ, tính độ bền mỏi, có thể kiểm tra độ cứng xoắn và dao động

cơ

Chương 2:

LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

2.1 CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA CẦU TRỤC THIẾT KẾ:

 Dạng kết cấu này đơn giản , dễ tính toán, chế tạo, lắp ghép đơn giản, bảo dưõng kiểm tra dễ dàng, nhưng chịu tải ít Phù hợp với những cầu trục có tải trọng nhỏ dưới 5 tấn và khẩu độ nhỏ

2.2.1.2 Phương án 2: kết cấu hai dầm dạng hộp

Hình 2.2 Kết cấu dầm dạng hộp

 Trên dầm chính có hai thanh ray để xe lăn di chuyển

 Kết cấu dầm dạng hộp nên việc tính toán đơn giản,thời gian chế tạo

và lăp ghép nhanh,việc bảo dưỡng cũng đơn giản Do đó giá thành

giảm

2.2.1.3 Phương án 3: kết cấu hai dầm kiểu giàn

Hình 2.3 Kết cấu dầm kiểu giàn

 Dầm là một khung giàn gồm các thanh liên kết với nhau bằng hàn

và bắt bulông

 Với kết cấu kiểu này thì khối lượng dầm nhỏ, nhưnng phức tạp, khó chế tạo vì nhiều chi tiết , quá trình chế tạo và lắp ráp mất thời gian , việc kiểm tra bảo dưỡng khó khăn Do đó giá thành chế tạo cầu trục cao

Kết luận: Từ yêu cầu về số liệu ban đầu về cầu trục nghiên cứu, ta chọn phương

án 2: kết cấu một dầm dạng hộp, mục đích để dễ tính toán, đảm bảo được yêu cầu nâng tải 5 tấn và thuận lợi trong việc chế tạo mô hình

2.2.2 Các phương án thiết kế sơ đồ động học cơ cấu nâng:

2.2.2.1 Phương án 1: Dùng một động cơ và một hộp giảm tốc có hai đầu

2.2.2.2 Phương án 2: Dùng một động cơ và một hộp giảm tốc có hai đầu

trục ở cùng một phía, trục ra là trục tang

2.2.2.3 Phương án 3: Dùng một động cơ và một hộp giảm tốc có hai đầu

trục ở cùng một phía, trục tang nối với trục ra của hộp bằng khớp nối trục

Kết luận: Với các ưu điểm kể trên ta chọn phương án 3 để thiết kế

2.2.3 Các phương án thiết kế sơ đồ động học cơ cấu di chuyển xe con: 2.2.3.1 Phương án 1: Dùng một động cơ và một hộp giảm tốc, hai bánh xe

cùng phía so với hộp giảm tốc

2.2.3.2 Phương án 2: Dùng một động cơ và một hộp giảm tốc, hai bánh xe

ở khác phía so với hộp giảm tốc

Hình 2.8: Sơ đồ động học cơ cấu di chuyển xe con (PA.2)

2.2.3.3 Phương án 3: Dùng hai động cơ và hai hộp giảm tốc kiểu đối xứng

Hình 2.9: Sơ đồ động học cơ cấu di chuyển xe con (PA.3)

Kết luận: như đã phân tích, ta nên chọn phương án 2 để thiết kế

2.2.4 Các phương án thiết kế sơ đồ động học cơ cấu di chuyển cầu:

Phương án này dùng hai hộp giảm tốc, và nhiều khớp nối, nhưng hộp giảm tốc

ở gần bánh xe nên quá trình truyền động tạo mômen uốn trên trục nhỏ nên có thể

giảm đường kính trục

2.2.4.2 Phương án 2: Dùng hai động cơ truyền động hai hộp giảm tốc kiểu

đối xứng

2.2.4.3 Phương án 3: Dùng một động cơ và một hộp giảm tốc, hai bánh xe

ở khác phía so với hộp giảm tốc

Kết luận: Cầu trục thiết kế có khẩu độ lớn nên dùng phương án 2 kết hợp với

điều khiển đồng bộ động cơ

Chương 3:

TÍNH ĐỘNG HỌC

3.1 CƠ CẤU NÂNG:

Các số liệu ban đầu:

Sơ đồ động học cơ cấu nâng:

Hình 3.1: Sơ đồ động học cơ cấu nâng

3.1.1 Chọn động cơ điện:

Công suất tĩnh khi nâng vật bằng trọng tải xác định theo công thức:

;.1000.60



n

v Q

 p 0,97 - Hiệu suất palăng đã tính ở trên

 t  0 , 96 - Hiệu suất tang, bảng 1-9

 0  0 , 92 - Hiệu suất bộ truyền có kể cả khớp nối, xuất phát từ các số liệu bảng (1-9), với giả thiết bộ truyền được chế tạo thành hộp giảm tốc hai cấp bánh răng trụ

87,0.1000.60

5

Tương ứng với chế độ làm việc trung bình, sơ bộ chọn động cơ điện 51-8 có các đặc tính sau đây:

A02π2- Công suất danh nghĩa : Ndc= 5,5 kW

 Số vòng quay danh nghĩa : ndc=715 vòng/phút

 Hệ số quá tải : max 2,2

dn M

M

 Mômen vôlăng : (Gi.Di2)rôto = 4,4Nm

 Khối lượng động cơ : mdc=110 kg

14,3

2.5

0

ph vg D

69,

9715 



t

dc n

Sơ đồ thực tế sử dụng cầu lăn theo trọng tải cho như hình trên Theo sơ đồ thì

cơ cấu nâng sẽ làm việc với các trọng lượng vật nâng: Q1=Q; Q2= 0,5Q; và Q3=0,3Q

và tỉ lệ thời gian làm việc với các trọng lượng này tương ứng là: 3:1:1 Động cơ điện được chọn có công suất danh nghĩa nhỏ hơn công suất tĩnh yêu cầu khi làm việc, do

đó phải kiểm tra về nhiệt Để kiểm tra được về nhiệt động cơ, ta lần lượt xác định các thông số tính toán trong các thời kỳ làm việc khác nhau của cơ cấu

)98,01(52500)

1(

)1.(

88,0.5,78.2

2)

0083,032,0.(

132572

, 0

0

m N i

m D

2

98,0)

98,01(52500)

1(

)1.(

2

1 0

N m

Q

a

t a

88,0.2.3283,0.129922

0

, 0

Nm i

m D

.(

375

)

(375

)

.(

2 0 2 1 2 0 0 1

i a M M

n D Q M

M

n D G

n m n

m

i i

xoay chiều kiểu dây cuốn, Mm được xác định theo công thức 2-75[1]

2

1 , 1 )

5 , 2 8 , 1 ( 2

715

5,5



Mm = 1,8.73 = 132 Nm Vậy khi Q1=Q

s

87,0.5,78.2)63132(375

715.3283,0.52500)

63132(375

715.5,27

2 2

5

v n m

Gia tốc này nằm trong khoảng giới hạn thỏa đáng đối với các nhà máy cơ khí,

và giá trị mômen đã chon ở trên là hợp lý

h Thời gian mở máy khi hạ vật, theo công thức 3-9[1]:





)

.(

375

)

(375

)

(

2 0 2 1 0 0 1

2

i a M M

n D Q M

M

n D G t

n m n

m

i i h





s

87,0.5,78.2)48132.(

375

715.03283,0.52500)

48132.(

375

715.5,27

2 2

 t - Toàn bộ thời gian động cơ làm việc trong một chu kỳ bao gồm thời

gian làm việc trong các thời kỳ chuyển động ổn định và không ổn định, s

 Mtb=

 ndn > ntb là hoàn toàn thỏa mãn yêu cầu khi làm việc

3.2 CƠ CẤU DI CHUYỂN XE CON:

 Trọng tải: Q = 50000 N

 Trọng lượng xe lăn kể cả bộ phận mang vật: G0 = 5000N

 Vận tốc di chuyển xe : vx = 20m/ph

 Chế độ làm việc trung bình

Sơ đồ động học cơ cấu di chuyển xe con:

Hình 3.3: Sơ đồ động học cơ cấu di chuyển xe con

d f G

Q

W

bx

484250

70.02,04,0.2)

500050000

( 2)

Trong đó:

Với: α = 0,002 độ dốc đường ray, tra bảng3-9[I]

Lực cản gió bỏ qua do cầu trục làm việc trong nhà thì vận tốc gió không đáng kể.Tổng lực cản tĩnh:

Wt = kt.W1+ W2 + W3 = 2.484 + 1100 +0 = 2068 N

Với: kt = 2: hệ số tính đến ma sát thành bánh , theo bảng 3-6[I]

Công suất tĩnh yêu cầu đối với động cơ theo công thức 3-60[I]

dc

x t

85,0.60000

20.2068

Công suất danh nghĩa: Ndn = 1,1 Kw

Số vòng quay danh nghĩa: ndc = 930v/ph

Khối lượng vô lăng: mdc = 20kg

3.2.2 Tỷ số truyền chung:

Số vòng quay của bánh xe:

ph v D

v n

bx

x

25,0.14,3

n i

3.2.3 Kiểm tra động cơ điện về mômen mở máy:

Gia tốc lớn nhất cho phép đảm bảo hệ số an toàn bám Kb = 1,2; tính cho

trường hợp lực bám ít nhất (khi không có vật) 3-51[I]

G

g 

G W

500005000

5000

,1

2,0.2750(5000

81,9

s m

Monmen mở máy tối đa cho phép để không xảy ra trượt; theo 3-54[I]

0 0

2 1 2 0 0

0

375

(

375

.

2

.

m

i i

dc m x dx dc

x

bx t m

t

D G t

i

n D G i

D W

v t

o

x n

56,0.60

20



59,0.375

930.555,3.2,185,0.59,0.35.375

930.4,0.500085

,0.35.2

25,0.189

an toàn

3.3 CƠ CẤU DI CHUYỂN CẦU:

Các số liệu ban đầu:

 Trọng tải Q = 5T = 50000N

 Trọng lượng xe con kể cả bộ phận mang vật nâng: G0 = 5000N

 Trọng lượng cầu kể cả cơ cấu di chuyển cầu:Gc = 52000N

 Vận tốc di chuyển cầu trục Vc = 20m/ph

 Chế độ làm việc của cơ cấu trung bình

 Sơ đồ cơ cấu di chuyển cầu trục, theo hình 3.4

Hình 3.4: Sơ đồ động học cơ cấu di chuyển cầu

3.3.1 Chọn động cơ điện:

Xác định lực cản chuyển động

Wt=kt.W1+W2+W3.

Trong đó:

 kt là hệ cản do ma sát thành bánh vào ray theo bảng 3-6[I] kt = 5

 W1: là lực cản do ma sát tính theo công thức 3-40[I] (tính toán máy trục)

N D

d f Q

G W

bx

910400

90.02,08,0.2)

5000057000

(.2)

KW v

W N

dc

c t

85,0.60000

20.2291

 Công suất danh nghĩa: Ndn = 1,5Kw

 Số vòng quay danh nghĩa: ndc = 950v/ph

bx

x

4,0.14,3

n i

3.3.3 Kiểm tra động cơ điện và momen mở máy:

Gia tốc lớn nhất cho phép đảm bảo hệ số an toàn bám Kb=1,2; tính cho trường hợp lực bám ít nhất (khi không có vật) theo công thức 3-51[I]

)

2,1

0 max

bx d

D

d f G G

G

g

Trong đó:

G W

5000052000

52000

,1

2,0.55000(52000

81,9

s m

Thời gian mở máy tối đa cho phép để không xảy ra trượt :