Thiết kế cầu trục dầm đôi 10t

Trong quá trình sản xuất, để di chuyển cũng như vận chuyển lắp đặt, sửa chữa những chi tiết máy như thế thì sức người không thể nào làm được và tất yếu phải cần đến một loại thiết bị có

MỤC LỤC

Chương 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ NÂNG CHUYỂN 3

1 Tổng quan về thiết bị nâng chuyển: 3

1.1 Nhu cầu sử dụng thiết bị nâng chuyển: 3

1.2 Giới thiệu máy nâng chuyển: 4

1.3 Các thông số cơ bản của máy trục: 11

1.4 Chế độ làm việc( CĐLV) của máy trục: 12

2 Giới thiệu về cầu trục và phân loại: 13

2.1 Giới thiệu về cầu trục: .13

2.2 Phân loại cầu trục: 14

2.3 Các thiết bị liên quan: 15

2.3.4 Bộ phận mang tải: 17

Chương 2: CÁC PHƯƠNG ÁN ĐỘNG HỌC MÁY 19

2.1 Đặc điểm nhà xưởng và chọn loại thiết bị nâng chuyển: 19

2.2 Các thông số cơ bản của thiết bị nâng chuyển thiết kế: 19

2.3 Xác định các phương án bố trí tổng thể của thiết bị: 19

2.4 Chọn sơ đồ động học: 22

2.4.1 Chọn phương án truyền động cơ cấu nâng: 22

2.4.2 Phương án truyền động và di chuyển xe lăn: 24

2.4.3 Lựa chọn phương án truyền động di chuyển cầu: 26

Chương 3: HÌNH DUNG THỰC TẾ THIẾT BỊ THIẾT KẾ 29

3.1 Phạm vi nhà xưởng: 29

3.2 Bố trí không gian của hệ thống khung dầm: 30

3.3 Cơ cấu: 31

3.4 Hệ thống điều khiển: 33

3.5 Thành lập bản vẽ tổng thể của toàn bộ hệ thống: 33

Chương 4: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ CƠ CẤU NÂNG 35

4.1 Phân tích chung: 35

4.1.1 yêu cầu khi tính toán và thiết kế cơ cấu nâng: 35

4.1.2 cơ cấu nâng: Các số liệu ban đầu: 35

4.1.3 Sơ đồ động học cơ cấu nâng: 35

4.2 Tính toán cơ cấu nâng: 36

4.2.1 Chọn loại dây cáp: 36

4.2.2 palăng giảm lực: 36

4.2.3 Tính kích thước dây cáp: 37

4.2.4 Tính các kích thước cơ bản của tang và ròng rọc: 38

4.2.5 chọn động cơ điện: 40

4.2.6 Tỷ số truyền chung: 40

4.2.7 kiểm tra động cơ điện về nhiệt: 41

4.2.8 tính và chọn phanh: 44

4.2.9 bộ truyền: 47

4.3 các bộ phận khác của cơ cấu nâng: 66

4.3.1 khớp nối trục: 66

4.3.2 móc và ổ móc treo: 67

4.3.3 Bộ phận tang: 68

4.4 Các cơ cấu an toàn: 74

Chương 5: TÍNH CƠ CẤU DI CHUYỂN XE LĂN 74

5.1 Sơ đồ dẫn động cơ cấu: 74

5.2 Chọn bánh xe và ray: .75

5.3 Tải trọng lên bánh xe: 75

5.4 Động cơ điện: 77

5.5 tỷ số truyền chung: 78

5.6 kiểm tra động cơ điện về mômen mở máy: 78

5.7 phanh: 79

5.8 Bộ truyền: 79

5.9 Các bộ phận của cơ cấu di chuyển xe lăn: 79

5.10 Ổ đỡ trục bánh xe: 83

5.11 Các cơ cấu an toàn: 85

Chương 6: TÍNH TOÁN CƠ CẤU DI CHUYỂN CẦU TRỤC 86

6.1 Các số liệu ban đầu: 86

6.2 Bánh xe ray: 86

6.3 chọn động cơ: 88

6.7 Bộ truyền: 90

Chương 7: TÍNH KẾT CẤU KIM LOẠI CỦA CẦU TRỤC 91

7.1 tính tải trọng: 91

7.2 Xác định kích thước tiết diện của dầm chính: 92

8.1 An toàn trong sử dụng máy: 106

8.2 Hướng dẫn sử dụng máy: 107

TÀI LIỆU THAM KHẢO 109

LỜI MỞ ĐẦU

Trước hết em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất tới các Thầy Cô giáo trường Đại học bách khoa Đà Nẵng đã chỉ dạy em tận tình trong 5 năm học qua Em xin chân thành cảm ơn các Thầy Cô trong khoa Cơ Khí, ngành chế tạo máy trường Đại học bách khoa Đà Nẵng đã nhắc nhở, giúp đỡ, tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em trong suốt quá trình học tập và làm đề tài tốt nghiệp

Đặc biệt em xin chân thành cảm ơn cảm ơn Thầy giáo, Th.S Trần Đình Sơn đã nhiệt tình chỉ dạy, hướng dẫn, giúp đỡ em trong thời gian làm đề tài tốt nghiệp

Em cũng xin chân thành cảm ơn Thầy Cô giáo bộ môn đã bỏ thời gian quý báu của mình để đọc, nhật xét, duyệt đồ án của em.

Em xin chân thành cảm ơn các kỹ sư, cán bộ kỹ thuật, công nhân công ty Cổ phần Than – Điện Nông Sơn đã chỉ dẫn, cung cấp tài liệu cho em trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp này

Em cũng xin bày tỏ lòng biết ơn của mình đến mọi người trong gia đình, các anh chị và các bạn đã động viên, giúp đỡ, tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em trong suốt quá trình học tập

Cuối cùng em xin bày tỏ lòng biết ơn tới các Thầy trong hội đồng bảo vệ đã bỏ thời gian quý báu của mình để đọc, nhận xét và chấm đề án này

Đà Nẵng, ngày tháng năm 2014

Sinh viên thực hiện

Lê Đức Việt

Chương 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ NÂNG CHUYỂN

1 Tổng quan về thiết bị nâng chuyển:

1.1 Nhu cầu sử dụng thiết bị nâng chuyển:

Ngày nay trong tiến trình cơ khí hoá tự động hoá, máy nâng chuyển có một vai trò hết sức quan trọng trong nền kinh tế nước ta, để hoàn thiện các quá trình sản xuất nhằm nâng cao năng suất lao động và giảm nhẹ sức lao động cho công nhân Trong tình hình hiện nay ở nước ta nhu cầu về máy trục ngày càng trở nên cấp bách

do mức độ sản xuất ngày càng phát triển

Với sự phát triển nhanh của khoa học kỹ thuật, các máy móc được chế tạo với những kích thước rất đa dạng Có những chi tiết máy vô cùng nhỏ, được chế tạo với

độ chính xác cao, bên cạnh đó có những chi tiết máy được sản xuất với kích thước

và khối lượng rất lớn, có thể đạt đến hàng tấn Trong quá trình sản xuất, để di chuyển cũng như vận chuyển lắp đặt, sửa chữa những chi tiết máy như thế thì sức người không thể nào làm được và tất yếu phải cần đến một loại thiết bị có khả năng làm được điều này nhằm tăng năng suất lao động, đó chính là các thiết bị nâng chuyển

Các thiết bị nâng được sử dụng hầu hết trong các ngành kinh tế

Trong ngành cơ khí, các cầu trục, bán cổng trục, xe nâng… được sử dụng rất phổ biến ở các phân xưởng cơ khí để vận chuyển những chi tiết rất nặng

Trong ngành công nghiệp khai thác mỏ, các loại máy được sử dụng là thang máy, băng tải…

Trong ngành hàng hải, những tàu vận chuyển có kích thước lớn và được trang

bị một hệ thống nâng rất hiện đại gồm những cầu quay, xe nâng, … phục vụ việc bốc dở hàng lên tàu

Trong ngành xây dựng các cần cẩu, palăng, tời được dùng để vận chuyển nguyên vật liệu đến vùng xây dựng cách xa mặt đất hàng trăm mét

Trong cuộc sống sinh hoạt hằng ngày ta cũng dễ dàng bắt gặp những chiếc thang máy trong trường học, bệnh viện hay những thang cuốn trong siêu thị phục vụ việc đi lại của con người và vận chuyển hàng hóa

Ngành máy nâng và vận chuyển ở nước ta cũng phát triển khá mạnh mẽ, một số nơi đã tiến hành sản xuất những thiết bị khổng lồ này Tuy vậy, để nâng cao năng suất lao động và an toàn trong quá trình sử dụng, các thiết bị nâng chuyển được cải tiến kỹ thuật ,đơn giản hóa và tự động hóa nhưng cũng phải tuân thủ những tiêu chuẩn khắt khe về sức bền và yêu cầu an toàn của những tiêu chuẩn quốc gia như:

- TCVN 5864-1995: Thiết bị nâng, cáp thép, tang, ròng rọc, xích, đĩa xích Yêu cầu

an toàn

- TCVN 5862-1995: Thiết bị nâng, chế độ làm việc

- TCVN 6395-1998: Thang máy điện Yêu cầu an toàn về cấu tạo và lắp đặt

1.2 Giới thiệu máy nâng chuyển:

Máy nâng chuyển là tên gọi chung của các máy công tác dùng để thay đổi vị trí các vật nặng dạng khối hoặc các vật phẩm rời vụn với khối lượng lớn nhờ các thiết bị mang vật trực tiếp như móc treo, gầu ngoạm,…hoặc gián tiếp như băng tải, xích tải, con lăn,…

Máy nâng chuyển chia làm hai loại là:

- Máy vận chuyển liên tục

- Máy vận chuyển theo chu kì

1.2.1 Các máy vận chuyển liên tục:

a Đặc điểm:

- Vật phẩm được di chuyển thành dòng liên tục và ổn định

- Có thể bốc dỡ tải ngay trong quá trình vận chuyển

b Phân loại: Chia làm hai loại là:

- Máy vận chuyển liên tục có bộ phận kéo: Băng tải, băng chuyền, xích tải…

- Máy vận chuyển liên tục không có bộ phận kéo: Vít tải, máng lắc, sàn rung,…

- Phần chủ yếu của máy vận chuyển theo chu kì là máy trục.

- Vận chuyển các vật nặng theo phương thẳng đứng và một số chuyển động khác trong mặt phẳng ngang, trong đó cơ cấu nâng là cơ cấu chủ yếu

- Loại máy này có thể làm việc trong nhà hoặc ngoài trời

b Phân loại: Chia làm 3 loại chính là:

- Máy trục đơn giản: Là các loại máy có một chuyển động chủ yếu là nâng, hạ vật, như Kích, Tời, Palăng …

- Máy trục thông dụng: Là các loại máy có từ hai chuyển động trở lên, như: Cầu trục, Cổng trục, Bán cổng trục, Cần cẩu,…

1 Kích:

- Thực hiện việc nâng hạ vật với độ cao không lớn h< 0,7m tùy thuộc vào nguyên lý dẫn động bộ phận công tác có thể chia ra thành: kích thanh răng, thủy lực, kích vít

Hình1.3 Kích thanh răng, kích vít

Hình1.4 Kích thủy lực

Hình 1.6 Pa lăng xích kéo tay kiểu bánh rang

cơ khí, nhà kho, bãi

Hình1.8 Cần trục có bánh xe di chuyển có tầm với thay đổi

Hình1.9 Cần trục cột cố định có tầm với thay đổi

5 Cầu trục lăn:

Là loại máy kiểu cầu, được đặt trên hai thanh ray trên cao dọc theo nhà xưởng,

xe con mang hàng di chuyển trên dầm thép có kết cấu cầu này

Hình 1.10 Cầu trục đặt tại phân xưởng boong ở nhà máy đóng tàu Dung Quất

Hình 1.11 Cầu trục được lắp ráp trong xưởng cơ khí

6 Cổng trục:

Là loại máy nâng chuyển có dạng cổng, di chuyển bằng bánh ray chạy trên thanh ray đặt trên mặt đất nhờ cơ cấu di chuyển cổng trục, hoặc có thể chạy bằng bánh lốp cao su trên mặt đất Cổng trục được sử dụng rất rộng rãi và tiện dụng để nâng hạ vật nâng, hàng hoá trong các nhà xưởng, phân xưởng cơ khí, nhà kho bến bãi…

Hình 1.12 Cổng trục chạy bằng bánh ray

7 Bán cổng trục:

Là loại máy trục với sự kết hợp nửa cầu trục, nửa cổng trục với một đầu chạy trên ray được đặt trên cao dọc theo nhà xưởng và một đầu chạy trên ray bố trí trên mặt đất nhờ cơ cấu di chuyển bánh xe ray

Hình 1.13 Bán cổng trục sử dụng trong xưởng cơ khí

8 Máy trục đặc chủng:

Là các loại máy đặc biệc dùng riêng cho một yêu cầu nào đó, như: Thang máy, máy trục bến cảng…

Hình 1.14 Hệ thống cần trục tại cảng biển

1.3 Các thông số cơ bản của máy trục:

- Sức nâng Q, (T), (kN) là trọng lượng lớn nhất của vật nâng mà máy có thể nâng được theo tính toán thiết kế

- Tầm với R (m), là khoảng cách theo phương ngang từ tâm thiết bị mang vật đến trục quay của máy Tầm với chỉ có ở cần trục có tay quay

- Mômen tải M, (KNm) là tích số giữa sức nâng và tầm với Mômen tải có thể là không thay đổi hay thay đổi theo tầm với

- Chiều cao nâng H, (m) là khoảng cách từ mặt bằng máy đứng đến tâm thiết

bị mang vật ở vị trí cao nhất Với các cần trục có tay cần thì chiều cao nâng thay đổi phụ thuộc vào tầm với

- Khẩu độ L, (m) là khoảng cách theo phương ngang giữa đường trục, giữa hai đường ray mà trên đó máy di chuyển

- Đường đặc tính tải trọng là đồ thị mô tả mối quan hệ giữa sức nâng, tầm với và chiều cao nâng

- Các thông số động học bao gồm các tốc độ của các chuyển động riêng lẻ trên máy:

+ Tốc độ chuyển động tịnh tiến lên xuống của vật nângvn (nâng vật), vh (hạ vật), m s

+ Tốc độ di chuyển của máy trên mặt phẳng ngang vdc m s

+ Tốc độ quay của phần quay quanh trục thẳng đứng của máy, nq ( v p).+ Thời gian thay đổi tầm với T,(s) là khoảng thời gian để thay đổi tầm với nhỏ nhất Rmim đến tầm với lớn nhất Rmac Đôi khi người ta cho tốc độ thay đổi tầm với trung bình,m s

1.4 Chế độ làm việc( CĐLV) của máy trục:

- CĐLV là đặc tính riêng, được đưa vào nhằm mục đích tiết kiệm mà vẫn đảm bảo an toàn khi sử dụng

- Phản ánh đặc tính làm việc đặc thù của loại thiết bị này: đóng mở nhiều lần và làm việc với tải khác nhau

- Cùng trọng tải và các đặc tính khác nhưng mỗi máy nâng có thể được sử dụng với thời gian và mức độ tải nặng nhẹ khác nhau

- Do vậy nếu thiết kế như nhau thì hoặc sẽ thừa an toàn (lãng phí) hoặc sẽ không

và mức độ chất tải Người ta phân loại máy trục theo các tiêu chuẩn sau:

- Theo TCVN 4244 _ 86.

a) Chế độ làm việc nhẹ Nh Đặc điểm của chế độ nhẹ là hệ số sử dụng cơ cấu

theo tải trọng thấp k Q ≈ 0 , 5, cường độ làm việc của động cơ nhỏ, trung bình khoảng 15%

b) Chế độ làm việc trung bình TB Đặc điểm là các cơ cấu làm việc với các tải

trọng nâng khác nhau, hệ số sử dụng cơ cấu theo tải trọng đạt khoảng 0,75, tốc độ làm việc trung bình, cường độ làm việc của động cơ khoảng 25%

c) Chế độ làm việc nặng N Đặc điểm của chế độ làm việc nặng là hệ số sử

dụng cơ cấu theo tải trọng cao, k Q = 1, tốc độ làm việc lớn, cường độ làm việc khoảng 40%, số lần mở máy trong một giờ đến 240 lần

d) Chế độ làm việc rất nặng RN Đặc điểm là các cơ cấu thường xuyên làm

việc với tải trọng danh nghĩa, k Q = 1, tốc độ làm việc cao, cường độ làm việc khoảng 40 - 60 %, số lần mở máy trong một giờ đến 300 lần

Bảng 1.1 giới thiệu sự tương ứng gần đúng các nhóm chế độ làm việc giữa cách phân loại theo TCVN 5862 - 1995 và cách phân loại cũ ( theo TCVN 4244 - 86)

Bảng 1.1

Nhóm chế độ làm việc của máy nâng

Theo TCVN

Nhóm chế độ làm việc các cơ cấu máy nâng

Theo TCVN

-Theo TCVN 5862 _ 95 Máy nâng được phân ra tám nhóm chế độ làm việc

ký hiệu từ A1 đến A8 trên cơ sở phối hợp của 10 cấp sử dụng U0 - U9 và bốn cấp tải của thiết bị nâng Q1 - Q4 (bảng 1.2)

Bảng 1.2

2 Giới thiệu về cầu trục và phân loại:

2.1 Giới thiệu về cầu trục:

- Cầu trục vận động trên không trung trong không gian của nhà máy hay phân xưởng sửa chữa lớn Loại này có nhiều loại tuỳ theo tính chất công việc và tải trọng

mà ta có các loại như: Cầu trục một dầm, cầu trục hai dầm Cầu trục dẫn động bằng tay, cầu trục dẫn động bằng máy Loại này có năng suất cao đáp ứng được khâu vận chuyển cơ giới hoá, vì làm việc ở trên không nên không chiếm chỗ trong phân xưởng, người điều khiển có thể bao quát toàn bộ trên mặt bằng phân xưởng và có thể móc hàng tại mọi vị trí trên phân xưởng

- Cầu trục là loại máy trục kiểu cầu Loại này di chuyển trên đường ray đạt trên cao dọc theo nhà xưởng, xe con mang hàng di chuyển trên kết cấu thép kiểu

-cầu, cầu trục có thể nâng hạ và vận chuyển hàng theo yêu cầu tại bất kì điểm nào trong không gian của nhà xưởng Cầu trục được sử dụng trong tất cả các lĩnh vực của nền kinh tế quốc dân với các thiết bị mang vật rất đa dạng như móc treo, thiết bị cặp, nam châm điện v.v Đặc biệt cầu trục được sử dụng phổ biến trong ngành công nghiệp chế tạo máy và luyện kim với các thiết bị mang vật chuyên dùng.

- Cầu trục có các ưu điểm sau:

+ Cần tiến hành nhanh.

+ Tận dụng được khoảng không gian trên của phân xưởng.

+ Nó có thể đồng thời hoạt động cùng với các công việc khác.

+ Dể điều khiển, năng suất cao.

2.2 Phân loại cầu trục:

a) Theo cách dẫn động các cơ cấu

- Cầu trục dẫn động bằng tay: Các cơ cấu được dẫn động bằng hệ thống tời kéo tay (hệ thống đĩa xích kéo tay )

- Cầu trục dẫn động bằng điện: Các cơ cấu được dẫn động cơ điện

Hình 1.16 Cầu trục lăn hai dầm

- Đảm bảo độ êm dịu, không ồn ào khi làm việc trong cơ cấu và máy nói chung.

- Trọng lượng riêng nhỏ, giá thành thấp

- Đảm bảo độ bền lâu, thời gian sử dụng lớn

Cáp thép thường được chế tạo từ những sợi thép Cacbon tốt Các sợi thép được

chế tạo bằng công nghệ kéo nguội có đường kính từ 0,5 đến 2-3mm và giới hạn bền

tính toán theo kéo từ 1400 đến 2000 N/mm2 Các sợi thép này được bện thành cáp thép bằng các thiết bị bện chuyên dùng Để chống gỉ, người ta tráng một lớp kẽm mỏng lên sợi thép Sợi thép thường dùng bện cáp có giới hạn bền kéo từ 1600-1800 N/mm2

• Phân loại:

* Theo cấu tạo thì cáp thép thường phân thành các loại sau:

- Cáp bện đơn: Do nhiều sợi thép bện quanh một lõi Loại cáp này có độ cứng lớn nên thường dùng để treo, buộc

- Cáp bện kép: Được hình thành từ những tao cáp ( cáp bện đơn)

- Cáp bện ba: Được hình thành bằng phương pháp bện từ những tao cáp

* Theo điểm tiếp xúc thì phân thành cáp tiếp xúc điểm và cáp tiếp xúc đường

* Theo chiều bện cáp thì phân ra thành cáp bện xuôi và cáp bện chéo, căn cứ vào chiều bện của các sợi thép và tao cáp

Hình 1.18 Cấu tạo của cáp thép

2.3.2 Ròng rọc:

Ròng rọc là bộ phận có công dụng dẫn hướng dây cáp hoặc thay đổi lực căng Thường được chế tạo từ thép hoặc gang xám bằng phương pháp đúc hoặc gia công

cơ Rãnh của ròng rọc cần phải đảm bảo các tiêu chí sau:

- Cáp không bị tuột ra khỏi rãnh trong quá trình làm việc

l L

t s=dr

có thể cắt rãnh hoặc để trơn Tang trơn có thể quấn nhiều lớp cáp, tang cắt rãnh chỉ quấn được một lớp cáp

Phương pháp chế tạo tang có thể là chế tạo tang có thể đúc bằng vật liệu gang xám hoặc thép hoặc có thể chế tạo bằng phương pháp hàn với mayơ từ thép tấm cuốn

- Kết cấu đơn giản, giá thành rẻ

a Móc treo: Là thiết bị vạn năng, thích ứng với mọi vật liệu vận chuyển

Tùy thuộc hình dạng người ta chia thành móc đơn và móc kép

* Móc đơn: Vật liệu chế tạo là thép ít Cacbon (C20, C25…).

- Phương pháp chế tạo là rèn tự do hoặc rèn khuôn

* Móc kép: Thường được sử dụng để móc những vật có dạng hình trụ, chiều dài

lớn, chịu lực đối xứng

Hình 1.21 Móc treo a) Móc đơn b) Móc kép

b Bộ phận giữ vật: Thường là các thiết bị chuyên dùng, dùng để kẹp các chi

tiết có hình dạng và kích thước nhất định

Hình 1.22 Các bộ phận giữ vật

c Gầu ngoạm: Thường dùng để nâng hạ những vật liệu rời vụn, vật liệu chứa

trong thể tích của gầu ngoạm

Hình 1.23 Gầu ngoạm

d Nam châm điện từ: Dùng khi mang vật liệu kim loại có chứa sắt (Fe), thiết

bị mang vật là một nam châm điện có từ trường lớn

Hình 1.24 Cẩu từ

Chương 2: CÁC PHƯƠNG ÁN ĐỘNG HỌC MÁY

2.1 Đặc điểm nhà xưởng và chọn loại thiết bị nâng chuyển:

- Khu vực sản xuất

- Khu vực điều khiển, hỗ trợ cho sản xuất

- Nhà xưởng được chia ra từng gian để gia công các chi tiết khác nhau

- Máy được đặt theo từng loại có cùng tính chất gia công

- Các máy lớn và các chi tiết lớn được đặt dưới tầm hoạt động của cầu trục

- Ta chọn cầu trục dầm đôi có tải trọng 10T phù hợp với điều kiện sản xuất của nhà xưởng

2.2 Các thông số cơ bản của thiết bị nâng chuyển thiết kế:

- Thiết kế cầu trục dầm đôi

2.3 Xác định các phương án bố trí tổng thể của thiết bị:

a Phương án 1: Cầu trục một dầm thanh giằng một phía.

Hình 2.1 Cầu trục một dầm thanh giằng hai phía.

- Phương án này gia cường cầu trục dầm đơn dạng một phía

- Đối với phương án này đảm bảo tỉ số truyền giữa các bánh xe

- Nhược điểm là gây men xoắn cho dầm do tải trọng

b Phương án 2: Cầu trục một dầm.

Hình 2.2 Cầu trục một dầm thanh giằng hai phía

- Dầm đơn dựa trên hai dầm cuối cùng với dàn ngang phụ gia cường ở hai phía của dầm

- Độ cứng tổng thể theo phương đứng và ngang tốt, kết cấu thép chắc chắn, chế tạo đơn giản hơn kết cấu dạng dàn

- Phương án này có độ ổn định tốt áp dụng cho cầu trục có tải trọng nâng lớn

- Nhược điểm là kết cấu và tính toán phức tạp, dùng nhiều thép

c Phương án 3: Cầu trục hai dầm kết cấu dạng hộp

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

Hình 2.3 Cầu trục hai dầm kết cấu dạng hộp.

- Dầm chính 21hon kết với dầm cuối ở hai đầu bằng bulông hoặc bằng 21hon kết hàn

- Dầm cuối có kết cấu dạng hộp, trên dầm có lắp bánh xe, di chuyển trên ray đặt dọc theo nhà xưởng trên các vai cột

- Loại cầu trục này có kết cấu toàn bộ dạng hộp nên việc tính toán cũng tương đối đơn giản, giảm thời gian chế tạo và lắp ráp do có thể dùng phương pháp hàn tự động Việc sửa chữa, bảo dưỡng loại cầu trục này cũng tương đối đơn giản

- Cầu trục này phạm vi hoạt động lớn, thích hợp với việc sử dụng ở tải trọng trung bình và nặng

- 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

d Phương án 4: Cầu trục hai dầm kết cấu kiểu giàn

- Dầm là một khung giàn gồm các thanh 21hon kết với nhau bằng hàn và bắt bulong

- Hai dầm chính bao gồm một hệ thống khung dàn 21hon kết cứng với nhau bằng mối hàn Trên dầm chính có đặt hai thanh ray để xe con di chuyển

- Dầm cuối bao gồm hai dầm kiểu hộp, trên có lắp bánh xe di chuyển trên thanh ray đặt dọc nhà xưởng

Hình 2.4 Sơ đồ kết cấu tổng thể.

- Kết cấu cầu trục dạng hai dầm kiểu dàn là một hệ không gian phức tạp,

thường chế tạo bằng phương pháp hàn các thanh giằng lại với nhau Vì có nhiều thanh xiên và thanh đứng nên phức tạp trong việc chế tạo, giá thành cao Chất lượng các mối hàn phụ thuộc vào tay nghề của người công nhân Không áp dụng được phương pháp hàn tự động, bảo trì, bảo dưỡng khó 22hon, không thuận lợi Tuy nhiên, loại cầu trục này khối lượng nhỏ, phù hợp với tải trọng nặng và rất nặng

- Ngoài hai phương án trên, trong thực tế còn nhiều phương án nữa những

không phổ biến và ít được sử dụng

- Qua việc phân tích hai phương án trên, và với các 22hong số của cầu trục cần thiết kế, ta thấy phương án 3 ( Hai dầm dạng hộp) là phù hợp hơn cả Nhược điểm chủ yếu của loại cầu trục này là khối lượng lớn, tuy nhiên giá thành lại không cao, kiểm tra, bảo dưỡng dễ dàng

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

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

2.4 Chọn sơ đồ động học:

2.4.1 Chọn phương án truyền động cơ cấu nâng:

a Phương án 1:

c Phương án 3:

Kết luận: Với các ưu điểm trên nên ta chọn phương án 2 là phù hợp.

2.4.2 Phương án truyền động và di chuyển xe lăn:

+ Truyền động đơn giản, chiếm ít trên xe lăn thuận tiện cho việc bố trí trên các xe lăn.

- Ưu điểm: + Giá thành rẻ, kết cấu gọn nhẹ, đơn giản

+ Đảm bảo được sự đồng tốc giữa hai bánh xe

+ Điều khiển dễ dàng do có một động cơ dẫn động

- Nhược điểm:

+ Kết cấu phức tạp

+ Các trục truyền dài gây rung động và xô lệch các bánh xe khỏi ray

+ Khoảng cách giữa hai bánh xe bị hạn chế

c Phương án 3:

+ Kết cấu phức tạp, phải chế tạo hai hộp giảm tốc, lắp hai động cơ.

+ Khó đảm bảo được sự đồng tốc giữa hai bánh xe

+ Giá thành cao

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

kém, chiếm ít không gian

2.4.3 Lựa chọn phương án truyền động di chuyển cầu:

+ Hộp giảm tốc ở gần bánh xe nên quá trình truyền mômen từ động cơ đến hộp giảm tốc nhỏ nên có thể giảm đường kính trục Hiệu suất tương đối cao.

+ Đảm bảo đồng tốc giữa hai bánh xe

- Nhược điểm:

+ Các chi tiết máy quay nhanh, kết cấu phức tạp

+ Phương án này phải dùng hai động cơ và hộp giảm tốc, khớp nối

- Phạm vi sử dụng: Dùng cho cầu trục tải nhỏ, khẩu độ lớn

b Phương án 2: Dùng hai động cơ.

+ Khó đảm bảo đồng tốc giữa hai bánh xe

+ Đòi hỏi chế tạo, lắp ghép cần độ chính xác cao

+ Phương án này phải dùng hai động cơ và hộp giảm tốc

- Phạm vi sử dụng: Dùng cho cầu trục có khẩu độ và tải nâng lớn

c Phương án 3: Dùng một động cơ một hộp giảm tốc.

1 2

5

3

4 4

+ Đảm bảo độ đồng tâm giữa hai bánh xe

+ Chỉ áp dụng cho cầu trục khẩu độ nhỏ với trục truyền dài quay chậm

- Nhược điểm:

+ Khó tạo độ đồng tâm giữa hai trục ra của hộp giảm tốc

+ Gây ra momen xoắn do đặt lệch tâm

+ Phương án này dùng hộp giảm tốc gần với động cơ nên khoảng cách từ hộp giảm tốc đến bánh xe lớn nên phải dùng trục lớn

- Phạm vi sử dụng: Các cầu trục Q ≤ 10T, L ≤ 10m

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

liệu theo yêu cầu

Chương 3: HÌNH DUNG THỰC TẾ THIẾT BỊ THIẾT KẾ

3.1 Phạm vi nhà xưởng:

- Diện tích của phân xưởng 200m2

Hình 3.1 Kích thước phân xưởng

- Bề rộng gian (L): Đó là khoảng cách giữa hai hàng cột để cầu trục Nói một cách khác: bề rộng gian là khoảng cách giữa các cột theo chiều ngang của gian nhà

- Bước cột (t): Là khoảng cách giữa các cột theo chiều dọc gian nhà

- Chiều cao của phân xưởng (H): Là khoảng cách từ nền tới mép dưới thấp nhất của kết cấu chịu lực của nhà

h1: Là độ cao của cầu trục, phụ thuộc vào tải trọng của cầu trục, với Q = 10T thì h1

= 1800mm

Hình 3.2 Hình ảnh dạng cầu trục thiết kế.

3.2 Bố trí không gian của hệ thống khung dầm:

- Hai đầu của các dầm chính được liên kết cứng với các dầm cuối tạo thành một khung cứng trong mặt phẳng ngang, đảm bảo độ cứng của kết cấu thép theo phương đứng và phương ngang Trên dầm cuối có lắp các bánh xe di chuyển chạy trên ray đặt dọc theo nhà xưởng trên các vai cột

- Dầm chính liên kết với dầm cuối bằng mối ghép bulông

Hình 3.3 Hai dầm kết cấu dạng hộp

a Dầm ngang:

- Dầm ngang (dầm chính) được chế tạo dạng hộp

- Dầm ngang là dầm chịu tải chính

- Liên kết với dầm cuối bằng bulông

Hình 3.4 Dạng kết cấu và sơ đồ tính dầm ngang.

b Dầm dọc:

- Dầm dọc (dầm cuối) được chế tạo dạng hộp

- Liên kết với dầm chính bằng bulông

Hình 3.5 Dạng kết cấu và sơ đồ tính dầm dọc

3.3 Cơ cấu:

a Cơ cấu nâng:

- Làm nhiệm vụ nâng hạ vật, đó là cơ cấu chính trong máy

Hình 3.6 Sơ đồ bố trí cơ cấu nâng dẫn động bằng điện

a, b, c – Cấu tạo chung d, e, g, h – Cơ cấu nâng nhiều tốc độ

i, f –Tời cáp dùng cho gầu ngoạm

b Cơ cấu di chuyển dẫn động:

- Cơ cấu di chuyển cầu và cơ cấu di chuyển xe

- Cơ cấu di chuyển dẫn động chung: Từ động cơ, mô men xoắn được truyền qua hộp giảm tốc và sau đó đến các bánh xe nhờ trục truyền động, trục có thể dược chế tao bang hai hay nhiều đoạn và đươc nối với nhau bằng khớp nối

Hình 3.7 Sơ đồ cơ cấu di chuyển dẫn động chung

- Cơ cấu di chuyển dẫn động riêng: Nó được dùng phổ biến, mỗi cụm đều có động cơ và hộp giảm tốc riêng, giưa hai bánh xe không có liên kết cơ khí

Hình 3.8 Sơ đồ cơ cấu di chuyển dẫn động riêng

a, Cơ cấu di chuyển trên hai ray

b, Cơ cấu di chuyển trên một ray

c Cơ cấu phanh:

- Dùng để dừng chuyển động của cầu trục

- Dùng để phanh, hãm trong các trường hợp cần thiết

- Đó là một trong những thiết bị an toàn của cầu trục

Hình 3.9 Sơ đồ cơ cấu phanh má kiểu đối trọng

3.4 Hệ thống điều khiển:

- Dùng hệ thống điều khiển bằng điện với nguồn 380V/50Hz

- Sơ đồ của hệ thống điều khiển đơn giản

- Các phân tử chấp hành trong hệ thống có độ tin cậy cao và thuận lợi trong việc thay thế và sữa chữa

- Trong sơ đồ điều khiển phải có mạch bảo vệ quá tải và ngắn mạch

- Có các công tắc hành trình hạn chế hành trình tiến, lùi cho các cơ cấu di chuyển

xe lăn, cầu lăn Hạn chế hành trình lên của cơ cấu nâng, hạ vật

3.5 Thành lập bản vẽ tổng thể của toàn bộ hệ thống:

- Hình chiếu đứng

- Hình chiếu bằng.

- Kết cấu mối ghép bulong dầm chính với dầm cuối

Chương 4: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ CƠ CẤU NÂNG

4.1 Phân tích chung:

4.1.1 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 động bằng 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 cấu nâng 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 bền lâu cho cáp Bộ truyền phải được chế tạo dưới dạng hộp giảm tốc kín, ngâm dầu, bôi trơn tốt, các ổ trục thường dùng ổ lăn Thiết bị phanh hãm thường dùng là phanh má thường đóng

4.1.2 Cơ cấu nâng: Các số liệu ban đầu:

+ Tải trọng: Q = 10 tấn

+ Khẩu độ: L = 8m

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

4.1.3 Sơ đồ động học cơ cấu nâng:

4.2 Tính toán cơ cấu nâng:

4.2.1 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 loại dây 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 tiếp xúc đường giữa với các sợi thép các lớp kề nhau, làm việc lâu hỏng và được

sử dụng rộng rãi Vật liệu chế tạo là các sợi thép có giới hạn bền 1200÷2100

(N/mm2) Chọn cáp LK – O - 6x19+7x7 (theo trang II)

Loại cáp LK này, với 6 nhánh, mỗi nhánh 19 sợi có lớp sợi thép ngoài cùng như nhau, lõi thép của nhánh được bện từ 7 nhánh, mỗi nhánh 7 sợi thép

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

Hình 4.1 Kết cấu của cáp.

λ

)

1(

)1(

0 max

−

−

= Bảng 2 19[I]

Trong đó:Q0 = Q + Qm = 100000 + 2100 = 102100(N)

λ = 0,98:hiệu suất một ròng rọc với điều kiện ròng rọc đặt trên ổ lăn

bôi trơn tốt bằng mỡ Bảng 2-5(I)

a = 4 : 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(102100)

1(

)1(

0 2

Hiệu suất của palăng xác định theo công thức 2-21[I]

25800.4.2

102100max

=

S a m

Qo S

So p

η

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-[I]

Sđ = 25800.5,5 = 142000 (N)

Hình 4.2 Sơ đồ nguyên lý Palăng.

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

Vậy dây cáp được chọn đạt yêu cầu

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

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

B) Chiều dài tang:

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

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

L’= L0’+2L1+2L2+L3

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

H = 6mm, và bội suất Palăng a = 4

L

L Hình 4.3 Sơ đồ xác định chiều dài tang

c t

++

=π

trong đó : Z’0 = 2 số vòng dữ trữ không dùng đến :

( '0 3,14(0,4240,01.6,5)+2=18

+

=++

d D

L Z

c t

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

L3 = L4-2.hmin.tgα Theo trang 21[I]

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:

max

σ

ϕ

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- [I]

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

t

S k n

max

σ

ϕ

20.15

25800.8,0.1

= (N/mm2)

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

Công suất tĩnh khi nâng vật bằng trọng tải được xác định:

Theo công thức 2-78 [I]

60.1000.η

0V n Q

Với :η hiệu suất của cơ cấu bao gồm:

η = ηp.ηt.η0 = 0,87

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

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

η0 = 0,94 hiệu suất của bộ truyền có kể cả khớp nối, xuất phát từ bảng số liệu bảng 1-9 –[I],với giả thiết bộ truyền được chế tạo thành hộp giảm tốc hai cấp bánh răng trụ

87,0.1000.60

5,14.100000

1000.60

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

i0 =