ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẨU TRỤC 11T

đồ án tốt nghiệp

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN1.1 Giới thiệu chung về máy nâng chuyển:

Máy nâng chuyển là thiết bị dùng để thay đổi vị trí của đồi tượng nhờ thiết bị mangvật trực tiếp như móc treo, hoặc thiết bị gián tiếp như gầu ngoạm, nam châm điện,băng tải,…

Như vậy máy nâng chuyển đóng vai trò rất quan trọng trong quá trình sản xuất:giảm nhẹ sức lao động cho công nhân và nâng cao năng suất lao động

1.1.1 Phân loại máy nâng chuyển:

a Căn cứ vào chuyển động chính: Chia làm hai loại

- Máy nâng

- Máy vận chuyển liên tục

b Căn cứ vào cấu tạo và nguyên tắc làm việc:

1.1.2 Điều kiện an toàn của máy trục:

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 đềquan 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 vậycần phải thường xuyên kiểm tra để kịp thời phát hiện những hư hỏng như lỏng các mốighép, 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 antoàn 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 xuyênkhông 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 làmviệc của máy đều phải học tập các quy định về an toàn lao động có làm bài kiểm tra vàphải đạt kết quả

Trong khi máy làm việc công nhân không được đứng trên vật nâng hoặc bộ phậnmang để di chuyển cùng với vật cùng như không được đứng dưới vật nâng đang dichuyển.

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

Bước thử tĩnh: treo vật nâng có trọng lượng bằng 1,25 lần trọng lượng nâng danhnghĩa 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 thìtiếp tục tiến hành thử động

Bước thử động: Treo vật nâng có trọng lượng bằng 1,1 trọng lượng nâng danhnghĩa sau đó tiến hành mở máy nâng, di chuyển, hạ vật, mở máy đột ngột, phanh độtngột 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 cácthiết 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 đượcnối với các thiết bị đèn hoặc âm thanh báo hiệu nhằm báo cho người sử dụng biết đểdừng máy Đồng thời củng có thể nối trực tiếp với hệ thống điều khiển để tự động ngắtthiết 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 máyphải có ý thức chấp hành nghiêm túc những yêu cầu đã nêu trên

1.2 Giới thiệu về cầu trục:

1.2.1 Phân loại cầu trục:

1.2.2.1 Tải trọng nâng danh nghĩa Q, N:

- Là trọng lượng lớn nhất mà máy có thể nâng được.

Q = Qm +Qh

Qm :Trọng lượng thiết bị mang

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

1.2.2.2 Tải trọng do trọng lượng bản thân:

- Trong khi tính toán, thiết kế máy mới thường bỏ qua trọng lượng các chi tiết (trừmột số chi tiết có trọng lượng lớn)

1.2.2.3 Tải trọng của gió:

- Đối với máy làm việc trong nhà thì áp lực gió không đáng kể có thể bỏ qua

1.2.2.4 Tải trọng phát sinh khi vận chuyển:

- Bao gồm các tải trọng do trọng lượng bản thân và các tải trọng động phát sinh khivận chuyển:

+Tải trọng theo phương đứng khi vận chuyển trên ray lấy bằng 60% ÷ 80% tảitrọng do trọng lượng bản thân

+Tải trọng động theo phương ngang lấy bằng 80% ÷ 90% tải trọng do trọng lượngcủa bản thân

1.2.3 Đặc điểm tính toán của cầu trục:

1.2.3.1 Trình tự tính toán của cầu trục:

- Xác định các thông số cơ bản

- Xác định các các kích thước hình học của các bộ phận trên cầu trục và tải trọngtính toán

- Xác định các vị trí tính toán

Thiết kế các cơ cấu: cơ cấu nâng thiết bị mang, cơ cấu di chuyển xe,…

- Thiết kế, tính toán kết cấu thép

- Thiết kế các hệ thống điều khiển

- Thiết kế thiết bị an toàn

1.2.3.2 Xác định khoảng cách giữa các bánh xe di chuyển cầu trục trên dầm cuối:

- Khi bị xê lệch thì bị sinh ra lực cản phụ W nên sinh ra mô men xê lệch

M =

2

.L W

mô men này sinh ra phản lực N giữa thành bánh xe và cạnh

Hình 1.1- Sơ đồ lực tác dụng giữa bánh xe và ray

1.2.3.3 Đặc điểm tính toán của dầm chính cầu trục:

- Độ võng lớn nhất của dưới tác dụng của trọng lượng xe và tải trọng danh nghĩa,

cùng thiết bị mang vật đặt ở giữa dầm không được vượt quá :

với cầu trục hai dầm dẫn động bằng máy

- Đối với có dầm hộp phải kiểm tra thời gian dao động tắt dần của kết cấu thép

1.2.3.4 Tính trục truyền của cơ cấu di chuyển:

-Tính trục 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: PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ CẦU

TRỤC

2.1 Lựa chọn kết cấu dầm:

2.1.1 Phương án 1: Hai dầm kết cấu dạng hộp

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

Hình 2.1- Kết cấu hai dầm dạng hộp

- Kết cấu dầm dạng hộp nên việc tính toán đơn giản,thời gian chế tạo và lắp ghép

nhanh, việc bảo dưỡng cũng đơn giản Do đó giá thành giảm

2.1.2 Phương án 2: Kết cấu hai dầm kiểu giàn

- Dầm là một khung giàn gồm các thanh liên kết với nhau bằng hàn và bắt bulông

Hình 2.2- Kết cấu hai dầm kiểu giàn

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

2.1.3 Phưong án 3: Kết cấu loại một dầm

- Kết cấu dầm có dạng chữ I

Hình 2.3- Kết cấu dầm chữ I

- Dạng kết cấu này đơn giản, dễ tính toán, chế tạo, lắp ghép đơn giản, bảo dưõngkiểm tra dễ dàng, nhưng chịu tải ít Phù hợp với những cầu trục có tải trọng nhỏ dưới

5 tấn và khẩu độ nhỏ

Kết luận: Từ yêu cầu về số liệu ban đầu về cầu trục, như vậy ta chọn phương án 1: hai

dầm dạng hộp, thì đủ khả năng chịu tải và kết cấu đơn giản

2.2 Chọn phương án truyền động cơ cấu nâng:

2.2.1 Phưong án 1:

Hình 2.4- Phương án 1

1 Động cơ điện, 2 Khớp nối và phanh, 3 Hộp giảm tốc, 4 Khớp nối

- Với kết cấu này động cơ truyền động đến hộp giảm tốc qua khớp nối trục ra củahộp giảm tốc không trùng với trục tang, mà truyền qua bộ truyền bánh răng Kết cấunày thích hợp khi dùng palăng đơn Kết cấu này phức tạp nhiều chi tiết, tốn nhiều ổ,còn có bộ truyền ngoài không an toàn

2.2.2 Phương án 2:

Hình 2.5- Phương án 2

1 Động cơ điện, 2 Khớp nối kết hợp phanh, 3 Hộp giảm tốc, 4 Tang

- Với phương án này kết cấu nhỏ gọn Trục tang và hộp giảm tốc là một nên khó chếtạo, lắp rắp và bảo dưỡng lực phân bố trên tang không ổn định làm ảnh hưởng đến hộpgiảm tốc

2.2.3 Phương án 3:

Hình 2.6- Phương án 3

1.Động cơ điện, 2 Khớp nối kết hợp với phanh, 3 Hộp giảm tốc, 4 Tang,

5 Khớp nối

Trường hợp này giống phương án 2 nhưng có thêm khớp nối, nên cố thể khắc phụcđược một số nhược điểm của phương án trên như: Dễ chế tạo, lắp ghép, bảo dưỡng Kết luận: với các ưu điểm trên nên ta chọn phương án 3 là phù hợp

2.3 Phương án truyền động và di chuyển xe lăn:

Kết luận: như phân tích trên ta chọn phương án 1, do nhỏ gọn dễ chế tạo, ít tốn

kém, chiếm ít không gian

2.3.4 Lựa chọn phương án truyền động di chuyển cầu:

b Phương án 2: Dùng hai động cơ.

Kết luận: Như đã phân tích trên thì ta chọn phương án 1 phù hợp với các số liệu

theo yêu cầu

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ CƠ CẤU NÂNG

3.1 Phân tích chung:

3.1.1.Yêu cầu khi tính toán và thiết kế cơ cấu nâng:

Cơ cấu nâng dùng để nâng hạ vật theo phương thẳng đứng Ngoại lực là trọng lực

và lực quán tính tác dụng lên vật nâng Có hai loại cơ cấu nâng: Cơ cấu nâng dẫn độngbằng tay, và cơ cấu nâng dẫn động bằng điện Do cơ cấu dẫn động bằng tay không phù

hợp yêu cầu thiết kế nên ở đây không đi vào phân tích

Còn cơ cấu nâng dẫn động bằng điện, do tính chất quan trọng và yêu cầu cao nên

cơ cấu phải đảm độ an toàn, độ tin cậy, độ ổn định cao khi làm việc Do đó, cơ cấunâng phải được chế tạo nghiêm chỉnh với chất lượng tốt của tất cả các khâu, khác với

cơ cấu bằng tay, ở đây dùng tang kép quấn một lớp cáp, có cắt rãnh đảm bảo độ bềnlâu cho cáp.Bộ truyền phải được chế tạo dưới dạng hộp giảm tốc kín, ngâm dầu, bôitrơn tốt, các ổ trục thường dùng ổ lăn.Thiết bị phanh hãm thường dùng là phanh máthường đóng

3.1.2 Cơ cấu nâng:

Các số liệu ban đầu:

Chế độ làm việc của các cơ cấu là chế độ trung bình

3.1.3 Sơ đồ động học cơ cấu nâng:

Hình 3.1- Cơ cấu nâng

1.Động cơ điện, 2 Khớp nối kết hợp với phanh, 3 Hộp giảm tốc, 4 Tang, 5 Khớp nối

Dùng sơ đồ này với kiểu nối tang của trục ra hộp giảm tốc bằng nối trục, ta sẻđược kích thước chiều dài nhỏ gọn, đồng thời đảm bảo việc chế tạo từng cụm riêng,tháo lắp dễ dàng

3.2 Tính toán cơ cấu nâng:

3.2.1 Chọn loại dây cáp:

Vì cơ cấu làm việc với động cơ điện, vận tốc cao, ta chọn cáp để làm dây cho cơ

cấu là loại dây có nhiều ưu điểm hơn các loại dây khác như xích hàn, xích tấm và loạidây thông dụng nhất trong ngành máy trục hiện nay

Ta không chọn dây xích vì xích nặng hơn khoảng 10 lần so với cáp, xích có thể đứt đột ngột do chất lượng mối hàn kém (nếu là xích hàn)

Trong các kiểu kết cấu dây cáp thì kết cấu kiểu ЛK -P theo ГOCT 2588-55 có tiếpK -P theo ГOCT 2588-55 có tiếpOCT 2588-55 có tiếp

xúc đường giữa với các sợi thép các lớp kề nhau, làm việc lâu hỏng và được sử dụngrộng rãi Vật liệu chế tạo là các sợi thép có giới hạn bền 1200÷2100(N/mm2) chọn cápLK-O- 6x19+7x7 (theo trang 2)

Loại cáp này LK, với 6 dánh, mỗi dánh 19 sợi có lớp sợ thép ngoài cùng như nhau,

lỏi thép của dánh được bện từ 7 dánh, mỗi dánh 7 sợi thép

Với giới hạn bền các sợi thép trong khoảng 1600÷1800N/mm2,

3.2.2 Palăng giảm lực:

Để giảm lực căng và tăng tuổi thọ cho dây cáp của cơ cấu nâng khi nâng với tải

trọng lớn ta dùng một palăng

Trên cầu lăn dây cáp nâng được cuốn trực tiếp lên tang Do cầu lăn thực hiện việc

nâng hạ vật nâng theo chiều thẳng đứng nên để tiện lợi trong khi làm việc ta chọnpalăng kép có hai nhánh dây chạy trên tang Tương ứng với trọng tải cầu lăn theoBảng 2-6[1] chọn bội suất palăng a=2 Palăng gồm hai ròng rọc di động và một ròngrọc không di chuyển làm nhiệm vụ cân bằng

Hình 3.2- Sơ đồ nguyên lý pa lăng

Lực căng lớn nhất xuất hiện ở nhánh dây cáp cuốn lên tang khi nâng vật

Q S





).

1 (

) 1 (

a = 2 : Bội suất của palăng

m = 2 : Số nhánh cáp cuốn lên tang

t = 0 : Vì số dây cáp trực tiếp cuốn lên tang không qua ròng rọc chuyển

hướng

98,0)

98,01(2

)98,01(112100)

1(

)1(

0 2

S a m

Q S

S



Trong đó : So =

a m

Sđ : Lực kéo đứt dây theo bảng tiêu chuẩn ,N

Smax : Lực căng lớn nhất trong dây , N

n = 5,5 :Hệ số an toàn bền của cáp Bảng 2-2-[1]

Sđ = 25800.5,5 = 142000 (N)

Xuất phát từ điều kiện theo công thức (2-10) với loại dây đã chọn trên, với giớihạn bền của sợi σb = 1600 N/mm2.Chọn đường kính dây cáp dc = 16,5 mm có lực kéođứt là Sđ = 141500 (phụ lục 12 của TCVN 4244-86)

Vậy dây cáp được chọn đạt yêu cầu

3.2.4 Tính các kích thước cơ bản của tang và ròng rọc:

1 Đường kính tang:

Đường kính nhỏ nhất cho phép đối với tang và ròng rọc phải thích hợp với cáp để

tránh cáp bị uốn nhiều gây ra mỏi và đảm bảo độ bền lâu cho cáp

Đường kính nhỏ nhất cho phép của tang được xác định theo công thức 2-12[I1]

Dt ≥ dc.(e-1)

e = 25 hệ số đường kính tang, theo Bảng 2 4-[1]

Dt ≥ 16,5.(25-1) = 396(mm)

Ở đây ta chọn đường kính tang và ròng rọc giống nhau : Dt = Dr = 400(mm)

Ròng rọc cân bằng không phải là ròng rọc làm việc nên có thể chọn đường kínhnhỏ hơn 20%, so ròng rọc làm việc

Dc = 0,8 Dr = 0,8.400 = 320(mm)

2 Chiều dài tang:

Chiều dài tang phải được tính toán sao cho khi hạ vật xuống vị trí thấp nhất trênvẫn còn ít nhất 1,5 vòng cáp dữ trữ, không kể những vòng cáp nằm trong kẹp (quyđịnh về an toàn)

Chiều dài toàn bộ của tang xác định theo công thức 2-14-[1] đối với trường hợpPalăng kép

L’= L0’+2L1+2L2+L3

L2 L1 L0 L3 L0 L1 L 2

Hình 3.3- Sơ đồ xác định chiều dài tang

Chiều dài một nhánh cáp cuốn lên tang khi làm việc với chiều cao nâng

c t

L Z

c t

Vì tang được cắt rãnh, cáp cuốn một lớp, nên không phải làm thành bện, tuy nhiên

ở hai đầu tang trước khi vào phần cắt rãnh ta để trữ lại một khoảng L2=20mm

Khoảng cách L3 :ngăn cách giữa hai nữa cắt rãnh :

L3 = L4-2.hmin.tgα Theo trang 21[1]

trong đó :L4 khoảng cách giữa hai ròng rọc ngoài cùng giữa hai ổ móc treo

hmin :khoảng cách nhỏ nhất giữa trục tang với trục các ròng rọc treo móc

Dựa vào kết cấu đã có, có thể lấy sơ bộ:

L4 = 300(mm)

max





Smax: Lực căng cáp lớn nhất ở nhánh cáp cuốn lên tang

σ: Chiều dầy thành tang ; t bước rãnh

k = 1: Hệ số phụ thuộc số lớp cáp cuốn lên tang Theo trang 22- [1]

φ = 0,8: Hệ số tính đến sự sắp xếp không đều của dây cáp trên tang

t

S k

max





20 15

25800

8 , 0 1

Tang được đúc bằng gang xám (CH15-32) có giới hạn bền nén là σbn=565N/mm2.Ứng suất cho phép xác định theo giới hạn bền nén với hệ số an toàn k=5

2/1135

565

mm N k

ηp = 0,97 hiệu suất pa lăng Tra mục 2- chương 1 – [1]

ηt = 0,96 hiệu suất tang, tra bảng1-9- [1]

ηk = 1 hiệu suất của khớp nối

ηph =0.97 hiệu suất phanh

ηh =0.96 hiệu suất hộp giảm tốc (mà ηh=ηổ.ηbr với ηổ=0.995, ηbr=0.97)

Vậy : 27 , 8

87 , 0 1000 60

5 , 14 112100

1000 60

Tương ứng với chế độ trung bình, sơ bộ chọn động cơ điện MT 51 -8 có các đặctính sau đây

Công suất danh nghĩa : Ndc = 22( kW)

Số vòng quay danh nghĩa: ndc = 723 (vòng/phút)

Hệ số quá tải: max  3 , 0

dn M M

Mô men vô lăng: (Gi.Di2)rôto = 44 Nm2

n

3.2.7 Kiểm tra động cơ điện về nhiệt:

Hình 3.4- Sơ đồ gia tải của cơ cấu nâng

Sơ đồ thực tế sử dụng cầu lăn theo trọng tải cho trên hình 3.4

Q1 = Q; Q2 = 0,5Q; Q3 = 0,3Q Và tỷ lệ thời gian làm việc với các trọng lượng này

là 3:1:1

Động cơ điện đã chọn các công suất danh nghĩa nhỏ hơn công suất tĩnh yêu cầu

khi làm việc, do đó phải được kiểm tra về nhiệt

Để kiểm tra đựơc nhiệt động cơ, ta lần lượt xác định các thông số tính toán trongcác thời kỳ làm việc khác nhau của cơ cấu

2 4165 , 0 25800

2

max

0



t i

m D S

98 , 0 1 (

2

98 , 0 ).

98 , 0 1 (

112100 ).

1 (

).

1 (

88 , 0 2 4165 , 0 25400

2

.

(375

)

(375

)

(

2 0 2 1

2 0 0 1

2

i a M M

n D Q M

M

n D G t

n m n

m

i i n

2

i

i D G

 ≈(GiDi2)rôto+GiDi2)khớp=44 +52,8 = 96,8 Nm2

Với Momen vô lăng :(GiDi2)rôto = 44 Nm2

( GiDi2)khớp = 52,8 Nm2

(với d đường kính ngoài cùng của khớp nối và G trọng lượng của khớp nối

chọn sơ bộ d=300mm, trọng lượng của khớp nối là G=500N

5,28,1(2



Mm = 1,8.287 = 517 Nm

Do đó : khi Q1 = Q

87 , 0 5 , 32 2 ).

382 517 ( 375

723 4165 , 0 112100 )

382 517 (

375

723 8 , 52

2 2

(375

)

(375

)

(

2 0 2 1

2 0 0 1

2

i a M M

n D Q M

M

n D G t

n m n

m

i i h

87 , 0 5 , 32 2 ).

284 517 ( 375

723 4165 , 0 102600 )

284 517 (

375

723 8 , 52

2 2

Trên đây trình bày cách tính toán các thông số cho trường hợp Q1=Q

các trường hợp Q2; Q3 cũng tương tự, kết quả phép tính các thông số cho các trườnghợp tải trọng khác nhau được ghi theo bảng dưới đây:

n

5 , 14

6 60

 Momen trung bình bình phương có thể xác định theo công thức gần đúng (Nm),theo công thức 2-37-[1]:

M

2 2

 t m : tổng thời gian mở máy trong các thời kỳ làm việc với tải trọng khác nhau, s

Mt: momen cản tỉnh tương ứng với tải trọng nhất định trong thời gian chuyểnđộng ổn định với tải trọng đó, Nm

tv: thời gian chuyển động với vận tốc ổn định khi làm việc với từng tải trọng

 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

Mm momen mở máy của động cơ điện, Nm

238 ,

0 218 ,

0 185 , 0 3 376 ,

0 456 ,

0 823 ,

0 3 10 75 , 24

) 78 140

284

3 141

203 380

3 ( 75 , 24

) 238 ,

0 218 ,

0 14 , 0 3 376 ,

0 456 ,

0 823 , 0 3 ( 517

2 2

2 2

2 2

Kết quả phép tính kiểm tra về nhiệt cho thấy động cơ điện được chọn là MT42-8

Có công suất danh nghĩa là Ndn = 22kW hoàn toàn thoả mãn yêu cầu khi làm việc

3.2.8 Tính và chọn phanh:

Phanh dùng để hãm hoặc điều chỉnh tốc độ cơ cấu, triệt tiêu được động năng của

các khối lượng chuyển động tịnh tiến và chuyển động quay Tất cả các cơ cấu máy trục

đều phải dùng thiết bị phanh hãm, nhất là các cơ cấu làm việc vận tốc cao Mà trong

đó sự an toàn trong quá trình nâng hạ đều phụ thuộc vào hệ thống phanh, do đó cơ cấu

nâng của cầu trục phải trang bị thiết bị phanh hãm để đảm bảo độ an toàn Quá trình

phanh được thực hiện bằng cách đưa vào cơ cấu lực cản phụ dưới dạng ma sát nảy

sinh ra momen phanh

Phanh được dùng có thể có nhiều loại: phanh đai, phanh một má, phanh hai má,

phanh áp trục, phanh ly tâm … vvv… có thể phanh thường đóng hoặc thường mở, ở

đây ta chọn phanh hai má loại phanh thường đóng và được bố trí trên trục động cơ Vì

những lý do sau:

Loại phanh này có kích thước nhỏ ngọn hơn các loại phanh khác

Lực phanh tác dụng đối xứng lên trục đặt phanh

Đảm bảo đóng mở nhịp nhàng giữa các má phanh với bánh phanh nên độ an toàn

sẽ cao hơn cho cơ cấu nâng khi làm việc với tải trọng lớn

Phanh thường đóng làm việc an toàn hơn phanh thường mở, khi có sự cố xảy ra

thì phanh vẫn đóng vật nâng ở tư thế treo, không bị rơi đột ngột

Đặt phanh trên trục động cơ thì mômen phanh nhỏ hơn ở các vị trí khác, do đó kích

thước, trọng lượng của phanh sẽ nhỏ hơn và tính an toàn cũng cao hơn Để chọn phanh

làm việc có hiệu quả và an toàn ta dựa vào giá trị momen phanh yêu cầu Mph, momen

phanh của cơ cấu nâng được xác định từ điều kiện giữ vật nâng treo ở trạng thái tĩnh

với hệ số an toàn n

Mph = n Mt ≤ [Mph] 2-2-[2]

Trong đó : n hệ số an toàn của phanh, phụ thuộc vào chế độ làm việc đối với chế

độ làm việc nhẹ : n = 1,5 ; trung bình n = 1,75; nặng n = 2 ; rất nặng n = 2,5

Phanh được đặt trên trục động cơ nên:

Momen phanh được tính :

D Q n

= 498 Nm Trong đó η hiệu suất cơ cấu nâng

n =1,75 hệ số an toàn, theo bảng 3- 2 -[1]

D0: đường kính tang tính đến tâm cáp

Q0 : trọng tải và trọng lượng bộ phận

Dựa vào điều kiện (2.2) ta chọn loại phanh, tuy nhiên không nên chọn loại phanh

có momen phanh danh nghĩa lớn hơn moen phanh yêu cầu nhiều quá vì như vậy sẽ tảitrọng động lên cơ cấu khi phanh

Qua Việc phân tích tính toán ở trên,ta chọn loại phanh má điện xoay chiều, ký hiệu

Lực đóng phanh được xác định theo công thức 2-34-[1]

P D M ph f l l

.

.

0

1





Hình 3.5- Sơ đồ nguyên lý phanh má điện từ

1.Bánh phanh; 2, 4 Má phanh; 3, 5 Tay đòn phanh; 6 Nam điện;7 Tay đòn của cơcấu tạo lực mở phanh; 8 Lò xo tạo phanh; 9 Lò xo phụ; 10 đai ốc nén lò xo

11 Dai ốc dùng khi bảo dưỡng hoặc thay mới má phanh; 12 Đai ốc điều chỉnh hànhtrình phanh;13 ống bao; 14 Thanh đẩy; 15.Vít hạn chế hành trình phanh.

l M P

o

9 , 0 35 , 0 3 , 0

200 498

.

Khi mỡ phanh lò xo chính bị ép thêm một khoảng dẫn đến lực sẽ tăng lên

Giả thiết tăng 10% so với ban đầu, nghĩa cần có lực đẩy

Vậy có thể chọn nam châm điện có các thông số đây:

Momen nam châm hút: Mn = 69,56 Nm

P c   P  ng Trong đó : Pp = 2÷8 Lấy Pp = 5kg

a

M P P

60

4200 50

29 ,

Lấy bước dịch chuyển lớn nhất của thanh lõi ngang với phanh là Δx = 4mm x = 4mm

Định luật húc cho biến dạng lò xo : F = k.Δx = 4mm x

với k : là độ cứng của lò xo

Δx = 4mm x : độ biến dạng lò xo 1407,2 = k.0,004

004 , 0

2 ,

Áp lực má phanh lên bánh phanh

f D

M

35 , 0 3 , 0

498  

Áp lực trung bình :

0

360



 D B

N

P Trong đó: B Chiều rộng bánh phanh, lấy B=80mm

β0 Góc ôm của má phanh lên bánh phanh

lấy :β0=700

360

70 80 300 14 , 3

7 , 3606

.

360 0

N/mm2

Theo bảng: 2-10-[I].Áp suất cho phép [p] = 0,4 N/mm2

Khe hở lớn nhất giữa má phanh và bánh phanh xác định theo công thức 2-35-[I].với h1 và h2 là khe hở lớn nhất và bình thường của thanh lõi ngang phanh h1= 4mm; h2

=2,5mm

420.2

200.4.2

420 2

200 5 , 2 2

Tỉ số truyền chung của hộp là: i = 32,5

1 Phân phối tỷ số truyền:

Trong trường hợp này động cơ nối trực tiếp với trục vào của hộp nên không thôngqua bộ truyền ngoài

Gọi : icn tỷ số truyền cặp bánh răng cấp nhanh

cc cn

i i

i i

2 , 1

5 , 32

*

Vậy tỷ số truyền được phân phối lại như sau:

= 116,6 (v/ph)

n3 = 2 1165,2,6 22,4

cc i

Định ứng suất tiếp xúc và ứng suất cho phép

ứng suất tiếp xúc cho phép:

Số chu kỳ tương đương của bánh lớn xác định theo công thức 3-4[6]

M M

Ứng suất uốn cho phép :

Số chu kỳ tương đương của bánh lớn

Vậy hệ số chu kỳ ứng suất uốn Kn của hai bánh đều bằng 1

Giới hạn mỏi uốn của thép 45:

K n u

.

).

6 , 1 4 , 1 (  1



8 , 1 5 , 1

1 344 5 , 1

mm N

1 301 5 , 1

mm N

 Chọn sơ bộ hệ số tải trọng : k = 1,3

Chọn hệ số chiều rộng bánh răng :ψA = b/A = 0,4

Tính khoảng cách trục theo công thức 3-9[6]:

A ≥ (icn+1).3  

2

2 6

.

.

10 05 , 1

n

N k

6 , 116 4 , 0

01 , 21 3 , 1 2 , 6 520

10 05 , 1

Tính vận tốc vòng bánh răng và chọn cấp chính xác chế tạo :

)/(15,3)12,6(1000.60

723.300.14,3.2)1(1000.60

21000

.60

s m i

n A n

d V

300 2 1

2

i

A d

150 1

Hệ số tải trọng tập trung thực tế :

2

1 35 , 1 2

3 , 1 7 , 1

3 , 1

7 , 1

Theo tiêu chuẩn bảng 3-1[4] lấy m = 4mm

Số răng bánh răng nhỏ :theo công thức 3-24[6]:

i m

A

) 1 2 , 6 ( 4

330 2 ) 1 (

2

1 , 21 45 , 1 10 1 , 19

.

10 1 , 19

2 6

1

2 1

6 1

b n Z m y

N k u

1 344 5 ,

ta có : [σ]u2=129 N/mm2

=> σu2>[σ]u2 => thỏa mãn điều kiện

Kiểm nghiệm sức bền bánh răng khi chịu quá tải đột ngột

Ứng suất tiếp xúc cho phép khi quá tải :

Bánh 1 :[σ]Txqt = 2,5.[σ]Notx1 = 2,5.624 = 1560 N/mm2

) 1 (

10 05 , 1

n b

N k i

i A

, 116 2 , 72

01 , 21 3 , 1 ) 1 2 , 6 ( 2 , 6 330

10 05 , 1

mm N

Vậy ứng suất tiếp xúc quá tải sinh ra nhỏ thua ứng suất tiếp xúc quá tải chophép của bánh nhỏ và bánh lớn là: (1300;1560) thoả mãn điều kiện

Kiểm nghiệm sức bền uốn:

Bánh 1 :[σ]uqt1 = kqt σu = 1,3 40,3 = 52,39N/mm2

Bánh 2:[σ]uqt1 = kqt σu = 1,3 30,6 = 39,78 N/mm2

So sánh thấy : σuqt1 < [σ]uqt1 = 360 N/mm2

σuqt2 < [σ]uqt2 = 216 N/mm2

Thoả mãn điều kiện

Các thông số hình học chủ yếu của bộ truyền:

277517

2

2



 Lực hướng tâm : Pr = P tgα = 6307,2 tg200 = 2295,6 N

3 Thiết kế bộ truyền bánh răng trụ cấp chậm:

Định ứng suất tiếp xúc và ứng uốn cho phép:

ứng suất tiếp xúc cho phép:

Số chu kỳ tương đương của bánh lớn xác định theo công thức 3-4[6]

Vậy số chu kỳ tương đương của bánh nhỏ:

K n u

.)

6,14,1

1 344 5 , 1

mm N

1 301 5 , 1

mm N

 Chọn sơ bộ hệ số tải trọng k = ku kd = 1,3

Chọn hệ số chiều rộng của bánh răng:

ΨA = b/A = 0,4

Tính khoảng cách trục : theo công thức 3-10[6]

A ≥ (icn-1)3  

2 6

3

.

10 05 , 1

n

N k

A ≥ (5,2-1)3   

2 6

4 , 22 25 , 1 4 , 0

02 , 18 3 , 1 2 , 5 520

10 05 , 1

6 , 116 400 14 , 3 2 ) 1 ( 1000 60

2 1000

60

.

i

n A n

400 2 1

120

1  

d b

với ψd1 = 1,75 tra bảng 3-12[6] tìm được kttbảng = 1,35( ổ trục không đối xứng bánhrăng)

Hệ số tải trọng tập trung thực tế:

2

1 35 , 1 2

3 , 1 36 , 1

3 , 1

36 , 1

Theo tiêu chuẩn bảng 3-1[6].Lấy: mn = 4

Sơ bộ chọn góc nghiêng răng: β=100 => cosβ=0,985

Tổng số răng của cả hai bánh:

4

985 , 0 300 2 cos 2

Tính chính xác góc nghiêng β:

400 2

4 148

4 5 , 2 sin

5 , 2

1

2 1

6 1

5 , 1 120 6 , 116 24 4 492 , 0

46 , 19 41 , 1 10 1 , 19

.

10 1 , 19

mm N b

n Z m y

N k

=> σu2<:[σ]u2 thoả mãn điều kiện

Kiểm nghiệp sức bền bánh răng khi chịu quá tải đột ngột trong thời gian ngắn

Ứng suất tiếp xúc cho phép khi quá tải:

)1(

10.05,1

n b

N k i

i A

Và kqt = 1,3

Ta có:

7,8.160.2,1

19.3,1.)1228,8(.228,8.524

10.05,1

mm N

Thoả mãn điều kiện

Các thông số hình học chủ yếu của bộ truyền:

2

Chiều rộng bánh răng là:

Chiều cao chân răng:

2

46 , 19

02 , 18

Dựa vào bảng 7-1[6] ta chọn các kích thước của hộp giảm tốc như sau:

- Khoảng cách tù nắp ổ đến mặt cạnh chi tiết quay ngoài hộp

Sơ đồ phân tích lực tác dụng dụng trên các cặp bánh răng:

P3 P4

Xác định phản lực tại các gối ( theo sơ đồ 3.7)

∑mAy=RBy(a+b+c)-Prc.c=o

c b a

c P

467

5 , 133 6 , 2295

c P

467

5 , 133 2 , 6307

* Tính mômen uốn tại tiết diện nguy hiểm:

Tại tiết diện m-m

2 2

Uy Ux m

0 td

M

d  Theo bảng 7-2[6] ta có [σ] = 90

Đường kính trục tại tiết diện m-m

M td  M U2  0 , 75 M x2  639885 , 8 2  0 , 75 277517 2  6 97474 Nmm

Ta có:

d 42 , 5mm

90 1 , 0

Sơ đồ tính cho trục II (hình 3.9)

, 133 2 , 6307







 ∑mCx=-P2 c-P3(b+c)+RDx(a+b+c)

467

5 , 333 87581 5

, 133 2 ,

 => RCy = Pr2-Pr3+RDy = 2295,6 -11907 +137,78 = 2313 N

=> RCx = P2+P3-RDx = 6307,2 + 87581 – 137,78 =93750,4 N

Uy

Ux M M

P2 Pr2

RCx

RCy

RDx RDy

B C

Mx Muy

Hình 3.9 – Biểu đồ mô men trục II

b a P

467

5 , 333 11907 )

b a P

467

5 , 333 87581 )

0 td

M

Đường kính trục tại tiết diện k-k:

M td  M U2  0 , 75 M x2  1605150 2  0 , 75 1 682634 2  2 167936 Nmm

Theo bảng 7-26] Ta có [σ] = 90

90 1 , 0

n n n

o

o 

 2 2

1

a k

