(Tiểu luận) bài tập lớn máy nâng máy xếp dỡ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT BÀI TẬP LỚN Máy nâng Máy xếp dỡ Sinh viên Hàn Đức Toàn Mã sinh viên 1921060434 Lớp DCCDOT64 HÀ NỘI, 2021 h Thông số cho trước Thông số Đề 20 phương án[.]

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT

BÀI TẬP LỚN

Máy nâng- Máy xếp dỡ

Sinh viên: Hàn Đức Toàn

Mã sinh viên: 1921060434

Lớp: DCCDOT64

Thông số cho trước

Trọng lượng vật nâng Q (T) 15,5

1 Chọn dây treo vật

So sánh về ưu điểm và nhược điểm của xích và cáp thép thì ta nhận thấy cáp thép ưu việt hơn hẳn so với xích Mặt khác xích thường được dung trong cơ cấu kéo có vận tốc nâng chậm, chiều cao nâng không lớn lắm; theo đề bài yêu cầu thì thiết kế dẫn động bằng máy và cũng không hạn chế về kích thước cơ cấu Vì vậy phương án lựa chọn dây treo vật là cáp thép là hơn hẳn Tính lực căng dây treo, hiệu suất hệ thống

a) Sơ đồ treo vật

1- Động cơ

2- Phanh

3- Hộp giảm tốc

4- Tang

5- Pa lăng

6- Ròng rọc

7- Móc treo

8- Cáp thép

b) Chọn sơ đồ pa lăng

Trọng lượng cần tính toán kể cả thiết bị mang tải:

Q0=Q+Q m

Q0=Q+0,05.Q

Q0=15500+0,05.15500=16275 (kg)

Ta chọn loại palăng đơn

Chọn bội suất palăng đơn:

a= m k= 31=3

Hiệu suất của pa lăng đơn là :

ŋ p= 1−ŋ r a

a (1−ŋ r)= 1−0,98

3

3.(1−0,98)=0,98

Với là ŋ hiệu suất của puli với ổ lăn: ŋ=0,98

Xác định lực căng dây lớn nhất của palang đơn:

S max= Q0

a.η p .η r

S max= 162753.0,98=5535,7 (kg)=54250 (N)

3 Tính lực chọn kích thước dây

Lực căng tính toán dùng để chọn cáp, với chế độ làm việc M4 thì hệ số an toàn cáp n = 5,5

S đứt =S max n=54250.5,5=298375(N )

Chọn cáp theo lực kéo tĩnh lớn nhất: S đứt ≤ [S đ]

Theo tiêu chuẩn của bảng cáp thép chọn loại TK 6x19+1 đường kính dây cáp: dc

= 26(mm) với [S đ]=307500 (N); đường kinh sợi thép: 1,7(mm)

Kiểm tra điều kiện bền cho sợi cáp:

+ Ứng suất kéo trên sợi cáp :

σ k= S max

i π δ2

4

= 54250

6.19 π 1,72

4

=209,6 (N /mm2 )

+ Ứng suất uốn trên sợi cáp :

σ u = M W =E δ D

R=2,15.1 0 3 1,7

624=5,8(N /mm

E là mô đun đàn hồi của vật liệu làm sợi cáp: E=2,15.103N /mm2

DR là đường kính ròng rọc:D r= (e−1).d c= ( 25−1 ).26=624(mm)

Ứng suất tổng:

σ =σ k +σ u =209,6 +5,8=215,5(N /mm2 )

Như vậy σ =215,5 < [σ ]=1400→ đạt yêu cầu kỹ thuật bền

4 Tính kích thước tang và ròng rọc

a) Ròng rọc

Ròng rọc được chế tạo từ gang C18-46

Kết cấu puli như sau:

Ta có đáy rãnh ròng rọc là 1 cung tròn có bán kính:

r=( 0,53 0,6 ).dc

r=( 0,53 0,6 ).26=13,78 ÷ 15,6(mm)

chọnr=14 mm

Góc bao:

α=(400 60 0 )=50 0

Chiều sâu rãnh ròng rọc:

h p= ( 22,5 )d c= ( 22,5 ) 26= ( 5265 )

lấy h p =56(mm)

Đường kính ròng rọc: tra bảng 10 e=25

D r ≥(e−1).d c

D r ≥( 25−1 ) 26=624 (mm)

b) Tính toán Tang và kiểm nghiệm tang

Chọn tang tời là loại tang hình trụ, bề mặt có rãnh xoắn Vật liệu làm tang thông thường được đúc bằng gang C15-32

Đường kính tang tra bảng 10 đối với chế độ M4

D t ≥(e−1).d c

D t ≥( 25−1 ) 26=624 (mm)

Đường kính tang kể từ tấm lớp cáp thứ nhất:

D0=D t +d c =624 +26=650(mm)

Chiều dài cáp có ích cuốn trên tang:

L k =H a=16.3=48(m)=48000(mm)

Số vòng cáp làm việc cuốn trên tang:

(D¿¿t+d c ).π¿

z lv= 48000

(624+26).π =23,5(vòng)

Số vòng cáp toàn bộ cuốn lên tang:

z=z lv +z t

z=23,5+1,5=25(vòng)

trong đó z t: số vòng cáp giảm tải lên kẹp cáp lấy z t=1,5

Bước cáp khi tiện rãnh sâu:

t=d c+ (4 ÷ 9)

t=26+(4÷ 9)=(30÷ 35)(mm)

Lấy t=31

Bán kính của rãnh xoắn:

r=(0,6 ÷ 0,7).d c

r=(0,6 ÷ 0,7).26=(15,6÷ 18,2)

chọnr=16(mm)

Chiều dài toàn bộ tang (tang đơn):

L t =z.t=32.31=992(mm)

Với z=(a.H

π D t+7,5)=(3.16000

624 π +7,5)=32

Chiều sâu của rãnh cáp xoắn rãnh sâu:

C=(0,6÷ 0,9).d c= (0,6÷ 0,9) 26= (15,6 ÷ 23,4)

lấy C=18(mm)

Chiều dày tang chế tạo bằng gang:

δ=0,02 D t +(6÷ 10)

δ=0,02 624+(6÷ 10)=(18,48 ÷ 22,48)

Chọn δ=20(mm)

b) Kiểm nghiệm tang

vì L t

D t=1,6<3 nên ứng suất momen uốn và xoắn không vượt quá 15% vậy chỉ kiểm tra ứng suất nén cho phép

Ứng suất nén:

σ n= S max

(1− δ D

t).δ t

σ n= 54250

(1− 20624).20.31

=90,4 (N /m m2 )

Ứng suất nén cho phép:

[σ n]=σ B

k = 704,25=16,47(kN /c m2)=164,7(N /mm2 )

Với σ B: giới hạn bền nén của gang C15-32 σ B =70(kN /cm2 )

k: tra bảng 13 hệ số an toàn bền khi tính tang theo nén k=4,25

Vì: σ n=90,4 <[σ n]=164,7→ Tang đủ bền để làm việc

Momen do vật gây ra trên trục tang:

M tang =R tang .S max= 6242 .54250=1692.10 4(N mm)

5 Tính số vòng quay của tang để đảm bảo vận tốc nâng

Số vòng quay của tang:

n tg= v n a

π D t

n t= 12.3π 0,624 =18,4(vg/ ph)

6 Tính toán chọn động cơ

Động cơ được chọn phải đảm bảo đủ công suất làm việc khi chuyển động ổn định cũng như khi khởi động, đồng thời phải đảm bảo vận tốc nâng cho trước Công suất động cơ điện tính theo tải trọng nâng danh nghĩa:

N t= Q v n

60.1000.η cc

N t= 151900.1260.1000.0,8756=34,7 (kW)

+ Q: trọng lượng vật nâng: Q=15,5.1000.9,8=151900(N)

+ v n: vận tốc nâng vật: v n =12(vg/ ph)

+ ŋ cc: hiệu suất truyền động cơ cấu nâng

η cc =η p .η t .η kn=0,9703.0,96.0,94=0,8756

ηp = 0,9703 – hiệu suất của pa lăng

ηt = 0,96 – hiệu suất của tang

ηkn = 0,94 – hiệu suất của khớp nối

Số vòng sơ bộ của động cơ:

n sb =i hsb .n t

n sb =30.18,4=552(vg/ ph)

với tỉ số truyền HGT sơ bộ tra bảng lấy i hsb= ¿30

Chọn động cơ điện:

Điều kiện: {n đc n sb

P đc ≥ N t

Theo bảng tra đặc tính động cơ điện MT, ta chọn MT 611-10 với thông số:

{n đc =581(vg/ ph)

P đc =36(kW )

7 Tính chọn hộp giảm tốc

Tỷ số truyền chung

i HGT=n n đc

tg= 58118,4=31,6

Phân phối tỷ số truyền, tra bảng:

i1=7,96vài2=3,97

Chọn hộp giảm tốc: hộp giảm tốc bánh răng trụ 2 cấp khai triển với bánh răng cấp nhanh và bánh răng cấp chậm đều là răng nghiêng

8 Xác định vị trí và tính toán phanh hãm

Tất cả các cơ cấu nâng đều cần phải có thiết bị phanh hãm, nhất là các cơ cấu có động cơ làm việc với vận tốc cao Phanh dùng để dừng vật và giữ vật ở trạng thái treo hoặc điều chỉnh vận tốc nâng hạ theo đúng yêu cầu, còn trong các cơ cấu khác cần dừng vật đúng vị trí

Có nhiều thiết bị phanh hãm với các chức năng khác nhau và có các đặc điểm và

ưu nhược điểm riêng nhưng tất cả chúng đều phải đạt được các yêu cầu chung đối với các thiết bị phanh hãm, đó là:

 Phanh phải có mômen phanh đủ lớn với điều kiện làm việc cho trước của phanh

 Đóng mở phanh nhanh nhậy với độ chính xác cao

 Đảm bảo độ bền các chi tiết của phanh, đặc biệt là bề mặt làm việc ít bị mòn

 Dễ kiểm tra, điều chỉnh và thay thế các chi tiết bị mòn

 Kết cấu đơn giản, gọn nhẹ, dễ chế tạo và giá thành hạ

 Ta chọn phanh má, vật liệu làm má phanh bằng amiăng, bánh phanh chế tạo từ gang

Vị trí đặt phanh: Phanh thường đặt trên trục quay nhanh của hộp giảm tốc vì nó

có momen xoắn nhỏ

Momen phanh:

M ph=k ph .Q 2.a.i0 D t .η cc

k ph: hệ số an toàn phanh với chế độ trung bình:k ph=1,75

η: hiệu suất của cơ cấu nâng:η cc=0,8756

i: tỷ số truyền chung từ trục tang đến trục đặt phanh:i=31,6

Q0: trọng tải vật nâng: Q0=159495 (N)

D t: đường kính tang

Tra bảng trang 43 M ph =804 (N m) ta chọn phanh 2 má điện từ với đường kính bánh phanh:D ph=300

Áp lực của má phanh lên bánh phanh:

N= F ms

f =26800,35=7657(N)

Trong đó F ms: lực ma sát: F ms=M ph

D ph= 804000

300 =2680(N)

f: hệ số ma sát, tra bảng 19 lấy f =0,35

Công tiêu tốn khi nhả phanh:

A=2 N ε ŋ

tđ

A=2.7657 1,30,93 =21407 (N mm)

Với ε: khe hở giữa má phanh và bánh phanh, lấy ε=1,3

ŋ: hiệu suất của hệ thống tay đòn (0,9÷ 0,95), lấy ŋ tđ=0,93

Chiều cao má phanh:

H k= (0,5÷ 0,8) D ph

H k= (0,5÷ 0,8) 300= (150÷ 2 40)

lấy H k =200(mm)

Chiều rộng má phanh:

B= N

p.H k= 765730.200=1,3(mm)

9 Tính toán các bộ phận khác

a) Khớp nối

Giữa động cơ và hộp giảm tốc thường đặt khớp nối, có thể khớp nối vòng đàn

hồi hoặc khớp nối răng trên đó có bánh phanh Ta sử dụng khớp nối trục vòng

đàn hồi.

M x=9,55.10

n đc = 9,55.10

581 =591738(Nmm)=591,7(Nm)

Khớp nối được tính toán theo momen tính:

M tt =K M x =3.591,7=1775 (Nm)

Với K=3: hệ số tải trọng động

Mx: Momen xoắn danh nghĩa

Mtt: Momen xoắn tính toán

Tra bảng 9-11

Momen

xoắn

(Nm)

(vg/ph)

dc lc Ren Z D ngoài lv

Sau khi chọn kích thước nối trục theo trị số momen xoắncafan kiểm nghiệm ứng

suất dập sinh ra giữa chốt với vòng cao su và ứng suất uốn trong chốt

Điều kiện về sức bền dập của vòng đàn hồi:

σ d= 2.K M x

Z D0.l v d c ≤[σ]d

σ d= 2.3.591738

10.194 44.24=1,7<[σ]d =2(N /mm2 )

Trong đó

Z: số chốt

D0: đường kính vòng trong qua tâm chốt D0=D−d0− (10÷ 20)

dc: đường kính chốt

lv: chiều dài toàn bộ vòng đàn hồi

K: hệ số tải trọng động

[σ]d =2(N /mm2 ): ứng suất dập cho phép của vòng cao su

Điều kiện về sức bền uốn của chốt:

σ u= K M x l c

0,1 Z (d c)3.D0≤[σ]u

σ u= 3.591738.52

0,1.10.24 3 194=34,4<[σ]u =80(N /mm2 )

Như vậy đảm bảo sức bền dập và uốn

10 Tính toán kiểm tra móc và ổ treo móc

Theo đề bài tải trọng nâng 15,5 tấn nên chọn móc chịu tải trọng 20 tấn

Tra bảng 1:

Tải

trọng

20

(tấn) 80 20 120 100 220 50 170 190 30 2

Vật liệu chế tạo là thép 20 có giới hạn chảy và giới hạn mỏi:

σ ch =25(kN /c m2)=250 (N /mm2 )

σ m =12(kN /cm2)=120(N /m m2 )

- Tại tiết diện I-I:

σ I− I = Q

π (d1)2

4

<[σ]

→σ= 151900

π ( 100 ) 2

4

=19,34 (N /m m2 )

Với [σ]=50(N /mm2 )

Vì: σ =19,35<[σ]=50 nên đạt yêu cầu làm việc

- Tại tiết diện A-A:

Ứng suất lớn nhất ở thớ trong mặt cắt:

σ = 2.Q e2

F k A<[σ]

σ = 2.151900.7011644.0,07.170=153,5(N /mm2)

+ F: diện tích tiết diện:

Với b1=2 R=2.20=40(mm)

F= b+b1

2 .h= 102+402 .164=11644(mm2)

+ e2: khoảng cách từ tâm mặt cắt đến thớ trong cùng:

e2=b+2 b1

b+b1 h

3

e2= 102+2.40102+40 1643 =70(mm)

+ e : khoảng cách từ tâm mặt cắt đến thớ ngoài cùng

+ k: hệ số phụ thuộc tiết diện và độ cong:

(b+b1).h .{ [b1+b−b1

h .(r+e1)].ln r+e1

r−e2−(b−b1)}−1

¿ 2.179

( 102+40 ) 164{ [40+102−40

164 .( 179+94 )]ln 179+94

179−70−( 102−40 )}−1

→k=0,07

Với r= A

2+e1 = 170

2 +94=179(mm)

Ứng suất cho phép:

[σ]=σ ch

n ch= 2501,2=208(N /m m2 )

với n ch: hệ số an toàn bền theo giới hạn n ch=1,2

Vì σ =153,5<[σ]=208 nên đạt yêu cầu làm việc

- Tại tiết diện B-B:

+ Ứng suất lớn nhất ở thớ trong mặt cắt:

σ = F k A Q e2 = 151900 7011644.0,07 170=76,7(N /mm2)

+ Ứng suất cắt :

τ =Q

F= 15190011644 =13,04 (N /mm

Tổng ứng suất:

σ =√σ2+4.τ2

σ t ổ ng=√76,7 2 +4.13,04 2=81(N /m m2 )

Vì σ t ổ ng=81<[σ]=208 nên đạt yêu cầu làm việc

Mục lục

Thông số cho trước 1

1 Chọn dây treo vật 1

3 Tính lực chọn kích thước dây 3

4 Tính kích thước tang và ròng rọc 3

5 Tính số vòng quay của tang để đảm bảo vận tốc nâng 6

6 Tính toán chọn động cơ 7

7 Tính chọn hộp giảm tốc 8

8 Xác định vị trí và tính toán phanh hãm 8

9 Tính toán các bộ phận khác 10

10 Tính toán kiểm tra móc và ổ treo móc 11