Thiết kế cầu trục một tấn phục vụ cho việc di chuyển tôn tấm

Tài liệu tham khảo Thiết kế cầu trục một tấn phục vụ cho việc di chuyển tôn tấm

MỤC LỤC

Trang

LỜI NÓI ĐẦU 1

CHƯƠNG I NHIỆM VỤ -YÊU CẦU -PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 1.1 TỔNG QUAN 3

1.2 NHIỆM VỤ - YÊU CẦU THIẾT KẾ .3

1.2.1 Nhiệm vụ thiết kế .3

1.2.2 Yêu cầu thiết kế 4

1.2.2.1 Yêu cầu chung 4

1.2.2.2 Yêu cầu cụ thể trong tính toán thiết kế cầu trục 5

1.3 PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 6

1.3.1 Đặc ñiểm, phân lọai cầu trục 6

1.3.1.1 Một số ñặc ñiểm về cầu trục 6

1.3.1.2 Phân loại cầu trục 7

1.3.2 Chọn phương án thiết kế 14

1.3.2.1 Phân tích,chọn phương án thiết kế 14

1.3.2.2 Chọn các thông số cơ bản 17

CHƯƠNG II TÍNH CÁC CƠ CẤU CHÍNH 2.1 CHỌN PHƯƠNG ÁN VÀ TÍNH TOÁN CƠ CẤU NÂNG 20

2.1.1 Chọn phương án cho cơ cấu nâng 20

2.1.2 Tính cơ cấu nâng 21

2.1.2.1 Chọn loại dây 21

2.1.2.2 palăng giảm lực 21

2.1.2.3 Kích thước dây 22

2.1.2.4 Tính các kích thước cơ bản của tang và ròng rọc 22

2.1.2.5 Tính chọn ñộng cơ ñiện 25

2.1.2.6 Tỷ số truyền chung 26

2.1.2.7 Kiểm tra ñộng cơ ñiện về nhiệt 26

2.1.2.8 Tính chọn phanh 30

2.1.2.9.Thiết kế bộ truyền 32

2.1.2.10 Tính cặp lệch tâm 34

2.1.2.11 Các bộ phận khác của cơ cấu nâng 37

2.2 TÍNH CƠ CẤU DI CHUYỂN XE CON 44

2.2.1 Chọn sơ ñồ tính và các thông số cơ bản 44

2.2.2 Tính cơ cấu di chuyển 44

2.2.2.1 Tính bánh xe 44

2.2.2.2 Chọn ñộng cơ ñiện 46

2.2.2.3 Xác ñịnh tỷ số truyền bộ truyền hở 50

2.2.2.4 Thiết kế bộ truyền hớ, bánh răng trụ - thẳng 50

2.3 TÍNH CƠ CẤU DI CHUYỂN CẦU 56

2.3.1 Chọn sơ ñồ tính và các thông số cơ bản 56

2.3.2 Tính cơ cấu di chuyển cầu 57

2.3.2.1 Tính bánh xe và ray 57

2.3.2.2 Chọn ñộng cơ ñiện 58

2.3.2.3 Tỷ số truyền chung 59

2.3.2.4 Kiểm tra ñộng cơ ñiện về mômen mở máy 60

2.3.2.5 Tính chọn phanh 61

2.3.2.6 Thiết kế bộ truyền 62

2.3.2.7 Tính bánh xe và ray 66

2.3.2.8 Tính trục truyền 68

CHƯƠNG III TÍNH KẾT CẤU THÉP CỦA CẦU TRỤC 3.1 TÍNH DẦM CHÍNH 70

3.1.1 Chọn vật liệu 70

3.1.2 Xác ñịnh các tải trọng tác dụng lên dầm chính 70

3.1.3 Chọn kết cấu dầm chính và kiểm tra bền 71

3.1.3.1 Chọn kích thước tiết diện dầm chính 71

3.1.3.2 Kiểm tra bền tiết diện ñã chọn 72

3.2 TÍNH DẦM CUỐI 75

3.2.1 Chọn vật liệu cho dầm cuối: 75

3.2.2 Xác ñịnh các tải trọng tác dụng lên dầm cuối 75

3.2.3 Chọn kết cấu dầm cuối và kiểm tra bền 75

CHƯƠNG IV TÍNH CÁC THIẾT BỊ PHỤ VÀ SƠ BỘ

TÍNH GIÁ THÀNH

4.1 THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CHO CÁC CƠ CẤU CÔNG TÁC 79

4.1.1 Khái niêm chung 79

4.1.2 Hệ thống dây dẫn và các thiết bị bảo vệ 79

4.1.2.1 Hệ thống dây dẫn cung cấp ñiện cho cầu trục 79

4.1.2.2 Các thiết bị báo vệ 80

4.1.3 Thiết kế mạch ñiều khiển cho các cơ cấu công tác 80

4.2.3.1 Mạch ñiều khiển cơ cấu nâng: 80

4.2.3.2 Mạch ñiều khiển cơ cấu di chuyển xe con và cơ cấu di chuyển cầu 81

4.2 THIẾT KẾ CÁC THIẾT BỊ AN TOÀN CƠ - ĐIỆN CHO CẦU TRỤC 85

4.2.1 Thiết bị hạn chế chiều cao nâng 85

4.2.2 Thiết bị hạn chế tải trọng nâng 86

4.2.3 Thiết bị giới hạn hành trình di chuyển và giảm chấn 86

4.3 SƠ BỘ TÍNH GIÁ THÀNH SẢN PHẨM 87

CHƯƠNG V KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN KẾT LUẬN 90

ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 90

TÀI LIỆU THAM KHẢO 91

LỜI NĨI ĐẦU

Máy nâng chủ yếu dùng để nâng vật nặng phục vụ các quá trình xây lắp, xếp dỡ

và vận chuyển vật trong các lĩnh vực cơng nghiệp, xây dựng, quốc phịng.v.v Với vai trị quan trọng trong việc cơ giới hĩa tự động hĩa, máy nâng là một trong phương tiện vơ cùng cần thiết, là điều kiện cơ bản để phát triển nền kinh tế quốc dân Vì vậy việc tìm hiểu các máy nâng chuyển là khơng thể thiếu đối với các kỹ sư

Nhằm mục đích tìm hiểu nhiều hơn về vấn đề trên, do vậy cuối khĩa học em đã

nhận đề tài:”Thiết kế cầu trục 1 tấn phục vụ cho việc di chuyển tơn tấm”

Nội dung thực hiện bao gồm các phần chính sau:

Chương I: Nhiệm vụ, yêu cầu và phương án thiết kế

Chương II: Tính tốn các cơ cấu chính

Chương III: Tính kết cấu thép

Chương IV: Tính các thiết bị phụ và sơ bộ tính giá thành

Chương V: Kết luận và đề xuất ý kiến

Qua thời gian tìm hiểu thực tế cùng những tài liệu cĩ liên quan và đặc biệt được

sự giúp đỡ tận tình của thầy Nguyễn Thái Vũ, nay em đã hồn thành đề tài được giao; mặc dù đã cố gắng nhiều, nhưng khơng thể tránh khỏi những thiếu sĩt Rất mong được sự đĩng gĩp ý kiến và giúp đỡ của các thầy cùng bạn đọc để cuốn đề tài này được hồn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Thái Vũ, các thầy trong khoa Kỹ Thuật Tàu Thủy trường Đại Học Nha Trang cùng tồn thể các bạn đã nhiệt tình giúp đỡ em hồn thành cuốn đề tài này

CHƯƠNG I NHIỆM VỤ -YÊU CẦU -PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

1.1 TỔNG QUAN

Máy nâng chuyển là các loại máy công tác dùng ñể thay ñổi vị trí của ñối tượng công tác nhờ thiết bị mang vật trực tiếp, sự ra ñời và phát triển của nó gắn liền với yêu cầu về kinh tế kĩ thuật của ngành công nghiệp nhằm giảm tối ña sức người trong lao ñộng

Đặc ñiểm làm việc của các cơ cấu máy nâng là ngắn hạn, lặp ñi lặp lại và có thời gian dừng Chuyển ñộng chính của máy là nâng hạ vật theo phương thẳng ñứng, ngoài ra còn một số các chuyển ñộng khác ñể dịch chuyển vật trong mặt phẳng ngang như chuyển ñộng quay quanh trục máy, di chuyển máy, chuyển ñộng lắc quanh trục ngang Bằng sự phối hợp giữa các chuyển ñộng, máy có thể dịch chuyển vật ñến bất

cứ vị trí nào trong không gian làm việc của nó

Để ñáp ứng yêu cầu và ñòi hỏi của các ngành công nghiệp khác nhau, kĩ thuật nâng vận chuyển cũng xuất hiện nhiều loại máy nâng vận chuyển mới, luôn cải tiến

và hợp lí hóa phương pháp phục vụ, nâng cao hơn ñộ tin cậy làm việc, tự ñộng hóa các khâu ñiều khiển, tiện nghi và thỏa mãn yêu cầu của người sử dụng Tùy theo kết cấu và công dụng, máy nâng chuyển ñược chia thành các loại: kích, bàn tời, palăng, cần trục, cầu trục, cổng trục, thang nâng.v.v

Cầu trục là loại máy trục kiểu cầu Loại này di chuyển trên ñường ray ñạt 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 ñiểm nào trong không gian của nhà xưởng Cầu trục ñược sử dụng trong tất cả các lĩnh vực của nền kinh tế quốc dân với các thiết bị mang vật rất ña dạng như móc treo, thiết bị cặp, nam châm ñiện v.v Đặc biệt cầu trục ñược sử dụng phổ biến trong ngành công nghiệp chế tạo máy và luyện kim với các thiết bị mang vật chuyên dùng

1.2 NHIỆM VỤ - YÊU CẦU THIẾT KẾ

1.2.1 Nhiệm vụ thiết kế

Thiết kế là một quá trình sáng tạo, trong quá trình này người thiết kế phải tìm hiểu, ñề cập và giải quyết thoả ñáng hàng loạt các yêu cầu khác nhau về phương pháp tính toán, chỉ tiêu khả năng làm việc, công nghệ chế tạo và quy trình lắp ráp, sử dung, sửa chữa theo nhiều phương pháp khác nhau Nhiệm vụ chính của thiết kế là tìm ra và

cụ thể hoá các giải pháp kỹ thuật ñể từ ñó lựa chọn ra phương pháp tối ưu, phù hợp với nhiệm vụ thư thiết kế Cuôi cùng là ñưa ra những thông tin về ñối tượng thiết kế

và từ những thông tin ñó có thể tạo ra một sản phẩm cụ thể

Việc thiết kế phải ñảm bảo khả năng thực hiện ñược các giải pháp kỹ thuật, nghĩa là phải có sự phù hợp giữa các ñặc tính kỹ thuật của các ñối tượng mới với các giải pháp kỹ thuật và mức ñộ phát triển của khoa học kỹ thuật cũng như thực tế sản

xuất Trong ñề tài này, việc thiết kế ñược giới hạn trong “thiết kế cầu trục 1 tấn phục

vụ cho việc di chuyển tôn tấm” sao cho ñảm bảo ñược các tính năng kỹ thuật và yêu

cầu ñặt ra

1.2.2 Yêu cầu thiết kế

1.2.2.1 Yêu cầu chung

Mỗi loại máy nâng ñược cấu thành từ hai bộ phận cơ bản: kết cấu thép và bộ phận cơ khí Ngoài hai bộ phận trên còn có phần trang bị ñiện, các bộ phận ñiều khiển, các cơ cấu bảo vệ an toàn,…

Phần kết cấu thép có hình dạng, kích thước ngoài khác nhau, phù hợp với không gian, tính chất công việc và ñối tượng mà chúng phục vụ cũng như ñiều kiện kinh tế

kỹ thuật khác Kết cấu thép là xương sống, là bộ phận chịu tải của cả máy nâng mà trong quá trình làm việc trọng lượng các cơ cấu cơ khí, tải trọng nâng chuyền ñến Các cơ cấu cơ khí ñược lắp ñặt trực tiếp trên bộ phận kết cấu thép và thực hiện chức năng nâng hạ, di chuyển hoặc quay máy nâng, thay ñổi tầm vớ Người ta phối hợp các chức năng của các cơ cấu trên ñể nâng hạ, di chuyển vật trong không gian mà máy nâng có thể thao tác

Bộ phận cơ cấu cơ khí là tập hợp các bộ truyền dẫn ñộng từ ñộng cơ ñến bộ công tác Các bộ phận này có thể là cơ khí, thuỷ lực, khí nén hoặc hỗn hợp của các loại ñó Đại ña số các máy nâng sử dụng truyền ñộng cơ khí mà kết cấu của chúng là: ñộng cơ, hộp giảm tốc, trong ñó có các trục, khớp nối, ổ bi, các cặp bánh răng, cáp hoặc xích truyền ñộng, tang cuốn cáp, puli, phanh,… ñược xắp xếp theo một thứ tự và quy luật truyền ñộng nhất ñịnh Tính toán các cơ cấu truyền ñộng là tính toán chức năng của máy (ñộng học, ñộng lực học như là số vòng, tốc ñộ, phương chiều chuyển

ñộng, lực tác ñộng…), sức bền các cơ cấu ñể từ ñó ñịnh ra kích thước hình học, công suất ñộng cơ và các thông số khác nhằm làm cho máy nâng ñặt ñược các yêu cầu kĩ thuật phù hợp với yêu cầu thực tế ñòi hỏi ñặt ra

Đối với tính toán sức bền nhằm tìm ñược kích thước của các cơ cấu ñặt ñộ cứng vững và bền mòn Tính toán bền thường trải qua hai giai ñoạn: trước tiên là lựa chọn

sơ bộ sau ñó là tính chính xác Lựa chọn sơ bộ là mục ñích xác ñịnh nhanh những kích thước chính theo phương pháp ñơn giản và gần ñúng Tính toán chi tiết hay tính chính xác nhằm mục ñích kiểm tra và ñiều chỉnh lại kích thước cơ cấu ñã lựa chọn sơ

bộ Cách tính này thường dựa vào tính chất mỏi của vật liệu

Hư hỏng các cơ cấu máy nâng chủ yếu là do gẫy và mòn Việc tính bền chi tiết

là phải xác ñịnh chính xác kích thước ñể có khả năng cứng vững chống lại các tải trọng tác dụng lên chúng, bảo ñảm tuổi thọ của chúng ñồng thời bảo ñảm tính kinh tế không quá lãng phí vật liệu Mòn của các chi tiết cơ cấu diễn ra từ từ và lâu dài Để ñảm bảo ñộ mòn cho phép cần quan tâm tới chất lượng vật liệu và phương pháp xử lý

bề mặt các vật liệu ñó phù hợp ñiều kiện làm việc theo yêu cầu của từng chi tiết, bộ phận và ñặt ñược tuổi thọ của cả máy ñã xác ñịnh trước

1.2.2.2 Yêu cầu cụ thể trong tính toán thiết kế cầu trục

Trong tính toán thiết kế “cầu trục 1T phục vụ cho việc di chuyển tôn tấm “ cần

thoả mãn các yêu cầu sau:

- Phải phục vụ tốt cho việc di chuyển tôn tấm trong phân xưởng cơ khí

- Hình dạng, kích thước của các kết cấu phải phù hợp loại vật mang và không gian nhà xưởng

- Phải ñạt ñược tính kinh tế cao: nghĩa là thiết bị sau khi chế tạo và các chi phí vận chuyển của thiết bị phải là tối ưu nhất

- Kích thước các chi tiết kết cấu của cầu trục phải nhỏ gọn mà vẫn ñảm bảo ñược các tính năng của nó

- Thiết bị phải dễ chế tạo hoặc nằm trong giới hạn tiêu chuẩn và dễ lắp ñặt trong phân xưởng

- Sử dụng ñơn, làm việc phải có ñộ tin cậy cao, ít hỏng hóc và bị sự cố ở mỗi chế ñộ nâng chuyển

- Phải ñảm bảo cho việc bảo dưỡng và sửa chữa trang thiết bị ñược dễ dàng trong những trừơng hợp cần thiết

- Thiết bị phải ñặt tuổi bền cần thiết

có kết cấu hộp hoặc dàn, có thể có một hoặc hai dầm, trên ñó có xe con và cơ cấu nâng di chuyển qua lại dọc theo dầm chính Hai ñầu của dầm chính liên kết hàn hoặc ñinh tán với hai dầm cuối, trên mỗi dầm cuối có hai cụm bánh xe, cụm bánh xe chủ ñộng va cụm bánh xe bị ñộng Nhờ cơ cấu di chuyển cầu và kết hợp cơ cấu di chuyển

xe con (hoặc palăng) mà cầu trục có thể nâng hạ ở bất cứ vị trí nào trong không gian phía dưới mà cầu trục bao quát

Hình 1.1 Cầu trục dẫn ñộng ñiện

Xét về tổng thể cầu trục gồm có phần kết cấu thép (dầm chính, dầm cuối, sàn công tác, lan can), các cơ cấu cơ khí (cơ cấu nâng, cơ cấu di chuyển cầu và cơ cấu di chuyển xe con) và các thiết bị ñiều khiển khác

Dẫn ñộng cầu trục có thể bằng tay hoặc dẫn ñộng ñiện Dẫn ñộng bằng tay chủ yếu dùng trong các phân xưởng sửa chữa, lắp ráp nhỏ, nâng hạ không thường xuyên, không ñòi hỏi năng suất và tốc ñộ cao Dẫn ñộng bằng ñiện cho các loại cầu có tải trọng nâng và tốc ñộ nâng lớn sử dụng trong các phân xưởng lắp ráp và sửa chữa lớn Cầu trục ñược chế tạo với tải trọng nâng từ 1 ñến 500 t; khẩu ñộ dầm cầu ñến 32m; chiều cao nâng ñến 16m; tốc ñộ nâng vật từ 2 ñến 40 m/ph; tốc ñộ di chuyển xe con ñến 60m/ph và tốc ñộ di chuyển cầu trục ñến 125 m/ph Cầu trục có tải trọng nâng thường ñược trang bị hai hoặc ba cơ cấu nâng vật: một cơ cấu nâng chính và một hoặc hai cơ cấu nâng phụ.Tải trọng nâng của loại cầu trục này thường ñược ký hiệu bằng một phân số với tải trọng nâng chính và phụ, ví dụ: 15/3 t; 20/5 t; 150/20/5 t; v.v

1.3.1.2 Phân loại cầu trục

Cầu trục ñược phân loại theo các trường hợp sau:

- Cầu trục chuyên dùng là loại cầu trục mà thiết bị mang vật của nó chuyên ñể nâng một loại hàng nhất ñịnh Cầu trục chuyên dùng ñược sử dụng chủ yếu trong công nghiệp luyện kim với các thiết bị mang vật chuyên dùng và có chế ñộ làm việc rất nặng

b Theo kế cấu dầm

Theo kết cấu dầm cầu có các loại cầu trục một dầm và cầu trục hai dầm

- Cầu trục một dầm là loại máy trục kiểu cầu thường chỉ có một dầm chạy chữ I

hoặc tổ hợp với các dàn thép tăng cứng cho dầm cầu, xe con cheo palăng di chuyển trên cánh dưới của dầm chữ I hoăc mang cơ cấu nâng di chuyển phía trên dầm chữ I, toàn bộ cầu trục có thể di chuyển dọc theo nhà xưởng trên ñường ray chuyên dùng ở trên cao Tất cả các cầu trục một dầm ñều dùng palăng ñẵ ñược chế tạo sẵn theo tiêu chuẩn ñể làm cơ cấu nâng hạ hàng Nếu nó ñược trang bị palăng kéo tay thì gọi là cầu trục một dầm dẫn ñộng bằng tay, nếu ñược trang bị palăng ñiện thì gọi là cầu trục một dầm dẫn ñộng bằng ñiện

Hình 1.2 Cầu trục một dầm

1 Bộ phận cấp ñiện lưới ba pha 6 Palăng ñiện

2 Trục truyền ñộng 7 Dầm chính

3 Cơ cấu di chuyển cầu 8 Khung giàn thép

4 Bánh xe di chuyển cầu 9 Móc câu

5 Dầm cuối 10 Cabin ñiều khiển

Cầu trục một dầm dẫn ñộng bằng tay có kết cấu ñơn giản và rẻ tiền nhất, chúng ñược sử dụng trong công việc phục vụ sửa chữa, lắp ñặt thiết bị với khối lượng công việc ít, sức nâng của cầu trục loại này thường ở khoảng 0,5÷5 tấn, tốc ñộ làm việc chậm

Cầu trục một dầm dẫn ñộng bằng ñiện ñược trang bị palăng ñiện, sức nâng có thể lên tới 10 tấn, khẩu ñộ ñến 30 m, gồm có bộ phận cấp ñiện lưới ba pha

Hình 1.3 Cầu trục hai dầm

- Cầu trục hai dầm, kết cấu tổng thể của cầu trục hai dầm gồm có: dầm hoặc

dàn chủ 1, hai dầm chủ liên kết với hai dầm ñầu 7, trên dầm ñầu lắp các cụm bánh bánh xe di chuyển cầu trục 6, bộ máy dẫn ñộng 3, bộ máy di chuyển hoạt ñộng sẽ làm cho các bánh xe quay và cầu trục chuyển ñộng theo ñường ray chuyên dùng 5 ñặt trên cao dọc nhà xưởng, hướng chuyển ñộng của cầu trục chiều quay của ñộng cơ ñiện.

Xe con mang hàng 11 di chuyển dọc theo ñường ray lắp trên hai dầm (dàn) chủ; trên xe con ñặt các bộ máy của tời chính 10, tời phụ 9 và bộ máy di chuyển xe con 2, các dây cáp ñiện 8 có thể co dãn phù hợp vói vị chí của xe con và cấp ñiện cho cầu trục nhờ hệ thanh dẫn ñiện 12 ñặt dọc theo tường nhà xưởng, các quẹt ñiện 3 pha tỳ sát trên các thanh này, lồng thép làm công tác kiểm tra 13 treo dưới dầm cầu trục Các

bộ máy của cầu trục thực hiện 3 chức năng: nâng hạ hàng, di chuyển xe con và di chuyển cầu trục Sức nâng của cầu trục 2 dầm thường trong khoảng 5÷30 tấn, khi có yêu cầu riêng có thể ñến 500 tấn Ở cầu trục có sức nâng trên 10 tấn, thường ñược trang bị hai tời nâng cùng với hai móc câu chính và phụ, tời phụ có sức nâng thường bằng một phần tư (0,25) sức nâng của tời chính, nhưng tốc ñộ nâng thì lớn hơn

Dầm chính của cầu trục hai dầm ñược chế tạo dưới dạng hộp hoặc dàn không gian Dầm giàn không gian tuy có nhẹ hơn dầm hộp song khó chế tạo và thường chỉ dùng cho cầu trục có tải trọng nâng

và khẩu ñộ lớn Dầm cuối của cầu

trục hai dầm thường ñược làm dưới

dạng hộp và liên kết với các dầm

chính bằng bu lông hoặc hàn

c Theo cách tựa của dầm

chính

Theo cách tựa của dầm chính

có các loại cầu trục tựa và cầu trục

cheo

- Cầu trục tựa là loại cầu trục

mà hai ñầu của dầm chính tựa lên Hình 1.4 Cầu trục tựa

các dầm cuối, chúng ñược liên kết với nhau bởi ñinh tán hoặc hàn Loại cầu trục này

có kết cấu ñơn giản nhưng vẫn ñảm bảo ñược ñộ tin cậy cao nên ñược sử dung rất phổ biến Trên hình 1.3 là hình chung của cầu trục tựa loại một dầm phần kết cấu thép của gồm dầm cầu 1 có hai ñầu tựa lên các dầm cuối 5 với các bánh xe di chuyển dọc theo nhà xưởng Loại cầu trục này thường dùng phương án dẫn dẫn ñộng chung Phía trên dầm chữ I là khung giàn thép 4 ñể dảm bảo ñộ cứng vững theo phương ngang của dầm cầu Palăng ñiện 3 có thể chạy dọc theo cánh thép phía dưới của dầm I nhờ

cơ cấu di chuyển palăng Ca bin ñiều khiển 2 ñược treo vào phần kết cấu chịu lực của cầu trục

Hình 1.5 Cầu trục treo

a) Loại hai ray treo; b) Loại ba ray treo

- Cầu trục treo là loại cầu trục mà toàn bộ phần kết cấu thép có thể chạy dọc

theo nhà xưởng nhờ hai ray treo hoặc nhờ nhiều ray treo Do liên kết treo của các ray phức tạp nên loại cầu trục này thường chỉ ñược dùng trong các trường hợp ñặc biệt cần thiết So với cầu trục tựa, cầu trục treo có ưu ñiểm là có thể làm dầm cầu dài hơn,

do ñó nó có thể phục vụ cả phần rìa mép của nhà xưởng, thậm chí có thể chuyển hàng giữa hai nhà xưởng song song ñồng thời kết cấu thép của cầu trục treo nhẹ hơn so với cầu trục tựa Tuy nhiên, cầu trục treo có chiều cao nâng thấp hơn cầu trục tựa

d.Theo cách bố chí cơ cấu di chuyển

Theo cách bố chí cơ cấu di chuyển cầu trục có các loại cầu trục dẫn ñộng chung

và cầu trục dẫn ñộng riêng

- Cơ cấu di chuyển cầu trục có thể thực hiện theo hai phương àn dẫn ñộng chung và dẫn ñộng riêng Trong phương án dẫn ñộng chung, ñộng cơ dẫn ñộng ñược ñặt ở giữa dầm cầu và truyền chuyển

2 và các ñoạn trục truyền 3 nối với nhau và nối với trục ra của hộp giảm tốc bằng các khớp nối 4 Trục truyền tựa trên các gối ñỡ 5 bằng ổ bi Do phải truyền momen xoắn lớn nên trục truyền, khớp nối và ổ bi có kích thước rất lớn, ñặc biệt khi cầu trục có tải trọng nâng và khẩu ñộ dầm lớn Các ñoạn trục truyền có thể là trục ñặc hoặc trục rỗng So với trục ñặc tương ñương, trục rỗng có trọng lượng nhỏ hơn 15 – 20% Phương án này ñược sử dụng tương ñối phổ biến trong các cầu trục có công dụng chung có khẩu ñộ không lớn, ñặc biệt là các cầu trục có kết cấu dầm không gian có

thể bố trí dễ dàng các bộ phận của cơ cấu

- Cơ cấu dẫn ñông chung với trục truyền quay trung bình (hình 1.6, b) có trục truyền 3 truyền chuyển ñộng ñến bánh xe di chuyển cầu trục qua cặp bánh răng hở 4

Vì vậy mà mômen xoắn trên trục nhỏ hơn so với trục truyền chậm và kích thước của chúng cũng nhỏ hơn

- Cơ cấu di chuyển dẫn ñộng chung với trục truyền quay nhanh (hinh 1.6, c) có trục truyền 2 ñược nối trực tiếp với trục ñộng cơ và vì vậy nó có ñường kính nhỏ hơn

2 – 3 lần và trọng lượng nhỏ hơn 4 – 6 lần so với trục chuyền quay chậm Tuy nhiên,

do quay nhanh mà nó ñòi hỏi chế tạo và lắp ráp chính xác

- Cơ cấu di chuyển dẫn ñộng riêng (hình 1.6, d) gồm hai cơ cấu như nhau dẫn ñộng cho các bánh xe chủ ñộng ở mỗi bên ray ñặc biệt Công suất mỗi ñộng cơ thường lấy bằng 60% tổng công suất yêu cầu Phương án này tuy có sự xô lệch dầm cầu khi di chuyển do lực cản ở hai bên ray không ñều song do gọn nhẹ, dễ lắp ñặt, sử dụng và bảo dưỡng mà ngày càng ñược sử dụng phổ biến hơn, ñặc biệt là trong những cầu trục có khẩu ñộ trên 15m

e Theo nguồn dẫn ñộng

Theo nguồn dẫn ñộng có các loại cầu trục dẫn ñộng tay và cầu trục dẫn ñộng máy

- Cầu trục dẫn ñộng bằng tay, (hình 1.7) ñược dùng chủ yếu trong sửa chữa, lắp

ráp nhỏ và các công việc nâng - chuyển hàng không yêu cầu tốc ñộ cao Cơ cấu nâng của loại cầu trục này thường là palăng xích kéo tay Cơ cấu di chuyển palăng xích và cầu trục cũng ñược dẫn ñộng bằng cách kéo xích từ dưới lên Tuy là thiết bị nâng thô

sơ song do giá thành rẻ và dễ sử dụng mà cầu trục dẫn ñộng bằng tay vẫn ñược sử dụng có hiệu quả trong các phân xưởng nhỏ

- Cầu trục dẫn ñộng bằng ñộng cơ, (hình 1.1) ñươc dùng chủ trong các phân

xưởng sửa chữ, lắp ráp lớn và công việc nâng - chuyển hàng yêu cầu có tốc ñộ và khối lớn Cơ cấu nâng của loại cầu trục này là palăng ñiện Cơ cấu di chuyển palăng ñiện, xe con và cầu cũng ñược dẫn ñộng từ ñộng cơ ñiện Loại cầu trục này ñược dùng phổ biến nhất do có nhiều ưu ñiểm nổi bật là khả năng tự ñông hoá, thuận tiện cho người sử dung và có thể sử dung trong việc vận chuyển các loại hàng có khối lương lớn

Hình1.7 Cầu trục dẫn ñộng bằng tay

a) Loại một dầm; b) Loại hai dầm

f Theo vị trí ñiều khiển

Theo vị trí ñiều khiển có các loại cầu trục ñiều khiển từ cabin gắn trên dầm cầu (hình 1.4) và cầu trục ñiều khiển từ dưới nền nhờ hộp nút bấm (hình 1.2) Điều khiển

từ dưới nền bằng hộp nút bấm thường dùng cho các loại cầu trục một dầm có tải trọng nâng nhỏ

1.3.2 Chọn phương án thiết kế

1.3.2.1 Phân tích,chọn phương án thiết kế

Để ñáp ứng yêu cầu và mục ñích của việc thiết kế mới cầu trục 1 tấn phục vụ

cho việc di chuyển tôn tấm, trước tiên ta phải phân tích chọn sơ ñồ kết cấu cầu trục

sao cho phù hợp với mục ñích và ñặc ñiểm sản xuất của của phân xưởng sau ñó tiến

hành chọn phương án thiết kế cho phù hợp, chính xác và ñặt hiệu quả cao nhất

a Chọn mô hình thiết kế

Từ các lọai cầu trục trên, qua tìm hiểu thực tế về ñặc ñiểm kết cấu và tính năng

kỹ thuật của cầu trục phục vụ trong các phân xưởng tôi thấy loại cầu trục một dầm

dạng chữ I có xe con treo palăng di chuyển trên cạnh dưới của dầm chữ I là loại phù

hợp nhất Loại cầu này có ưu ñiểm hơn cả vì có kết cấu ñơn giản và nhỏ gọn, thích

hợp cho việc di chuyển tôn tấm trong các phân xưởng cũng như yêu cầu về tải trọng,

làm việc tin cậy, sử dụng ñơn giản, thuận tiện cho việc bảo dưỡng thiết bị nếu xảy ra

sự cố và ñặt hiệu quả kinh tế cao Chính vì vậy tôi chọn loại cầu này ñể thiết kế

6

5 1

4 3

2

Hình 1.8 Cầu trục thiết kế.

“Thiết kế cầu trục một dầm với tải trọng nâng 1 tấn” có kết cấu như sau:

- Kết cấu thép: dầm chính 1 chữ I có hai ñầu tựa trên hai dầm cuối 5, kết cấu

dầm cuối gồm hai thanh thép chữ I ghép song song Phía trên dầm chữ I là khung giàn

thép 6 có tác dụng làm giá ñỡ cho cơ cấu di chuyển cầu ñồng thời ñảm bảo ñộ cứng

cần thiết theo phương ngang

- Xe con 3 mang palăng ñiện 4 di chuyển trên cạnh dưới của dầm chữ I, cầu trục

di chuyển dọc theo nhà xưởng nhờ cơ cấu di chuyển 2

- Phương án dẫn ñộng: mỗi cơ cấu (cơ cấu nâng, cơ cấu di chuyển xe con, cơ cấu di chuyển cầu) ñều ñược dẫn ñộng bằng một ñộng cơ ñiện

- Cầu trục ñược trang bị thiết bị mang vật là cặp lệch tâm

- Các cơ cấu ñược ñiều khiển bằng hộp nút bấm từ dưới nền nhà

b Chọn phương án thiết kế

Để thiết kế bất cứ một vấn ñề gì việc ñầu tiên chúng ta phải xác ñịnh ta ñi thiết kế cái gì, nó phục vụ mục ñích gì và cái ta thiết kế ra có những tính ưu việt hơn so với cái hiện ñang có hay không Một vấn ñề vô cùng quan trọng ñó là ta thiết kế theo phương pháp nào, vấn ñề này cần phải ñược xác ñịnh ngay từ ñầu trước khi ñi thiết kế bất cứ một vấn ñề gì Vì nếu không xác ñịnh ñược thiết kế theo phương pháp nào thì

có thể thiết kế ñó không có tính khả thi và ñôi khi là không thể thực hiện ñược

Hiện nay ñể ñi thiết kế một vấn ñề nào ñó chúng ta có 4 phương pháp cơ bản, ñó là:

- Thiết kế theo mẫu

- Thiết kế theo Quy Phạm

- Thiết kế theo số liệu thống kê

- Thiết kế theo tính toán

Đặc ñiểm của mỗi phương án thiết kế:

Thiết kế theo mẫu: Ưu ñiểm của phương pháp này ñó là cho phép ta ñi thiết kế

một cách nhanh chóng, chúng ta chỉ cần dựa vào mẫu cầu trục có sẵn hoặc thiết kế mẫu ñể ñi thiết kế cái gần giống với cái ta cần thiết kế Tuy nhiên nó cũng có những nhược ñiểm của nó ñó là chúng ta khó có thể tìm ñược mẫu cầu trục thích hợp hay thiết kế mẫu gần nhất với cái ta cần thiết kế Mặt khác khi ñi thiết kế một vấn ñề hoàn toàn mới thì không thể áp dụng phương pháp này ñược

Thiết kế theo Quy Phạm: Đây là một trong những phương pháp thiết kế cho ta ñi

thiết kế nhanh nhất ñảm bảo dư bền vì các Quy Phạm ñặt ra ñược dựa vào các kinh nghiệm và cách tính dư bền Tuy nhiên phương pháp này không thể áp dụng cho các trường hợp ñặc biệt ñược và các chi tiết thiết kế ra cho ta dư bền

Thiết kế theo số liệu thống kê: Chúng ta thống kê các chi tiết sản phẩm phân tích

lựa chọn xem chi tiết nào hoạt ñộng hiệu quả và gần với thiết kế mình nhất Từ ñó cho ta thiết kế chi tiết dựa vào kết quả vừa mới thống kê ñược

Thiết kế theo tính toán: Đây là một trong bốn phương pháp cho ta kết quả chính

xác nhất và có tính kinh tế cao, tuy nhiên nó có nhược ñiểm là khó khăn trong các phương pháp tính toán và ñi thiết lập các công thức tính toán

Kết luận: mỗi phương án thiết kế ñều có những ưu nhược ñiểm khác nhau, do

ñó trong tính toán thiết kế ta phải lựa chọn phương án nào cho phù hợp nhất theo yêu cầu và mục ñích của vấn ñề cần giải quyết ñể ñạt hiệu quả cao nhất Vậy với yêu cầu

và mục ñích cụ thể trong tính toán thiết kế cầu trục tôi chọn phương án thiết kế theo

tính toán vì ñây là phương án cho ta kết quả chính xác nhất, tính kinh tế và hiệu quả

cao nhất

Cụ thể trong tính toán “Thiết kế cầu trục một dầm với tải trọng nâng 1 tấn” ta

phải tính các cơ cấu chính sau:

- Tính cơ cấu nâng

- Tính cơ cấu di chuyển: cơ cấu di chuyển cầu và di chuyển palăng ñiện

- Vận tốc di chuyển xe con: :Vx= 35 m/ph

- Dòng ñiện xoay chiều 3 pha λ/ ∆ =220/380 v, tần số 50 Hz

- Chế ñộ làm việc: Nhẹ

Tương ứng với chế ñộ làm việc nhẹ ta có:

Bảng 1-1 Các số liệu về chế ñộ làm việc các cơ cấu của cầu trục

- Số lần mở máy trong một giờ, m

- Số cho kỳ làm việc trong một giờ, ack

- Nhiệt ñộ môi trường xung quanh, t0C

15 0,33 0,25 0,55

CHƯƠNG II TÍNH CÁC CƠ CẤU CHÍNH

2.1 CHỌN PHƯƠNG ÁN VÀ TÍNH TOÁN CƠ CẤU NÂNG

2.1.1 Chọn phương án cho cơ cấu nâng

Theo yêu cầu công nghệ, cơ cấu nâng là một bộ phận của cầu trục Việc chọn

phương án cho cơ cấu nâng ñể thiết kế cần phải ñảm bảo các thông làm việc như công

suất, tốc ñộ, ñặc tính ñộng lực học, phương pháp ñiều khiển, môi trường sinh thái,

khả năng quá tải, khả năng tiêu chuẩn hóa, khả năng lắp ñặt, vận hành, an toàn Các

chỉ tiêu kinh tế như giá thành, chi phí sản xuất, khấu hao, chi phí bảo dưỡng sửa chữa

v.v

Đối với cầu trục thiết kế phương án bố trí cho cơ cấu nâng ñược chọn có sơ ñồ

như hình 2.1 Với phương án này cơ cấu có kích thước tương ñối gọn nhẹ cho phép

chế tạo từng cụm cơ cấu riêng biệt nên thuận tiện cho việc lắp ñặt và ñơn giản trong

Hình 2.1 Sơ ñồ cơ cấu nâng

Đây là loại cơ cấu nâng dây mềm, có một tang, truyền ñộng của cơ cấu là truyền

ñộng riêng, năng lượng sử dụng là năng lượng ñiện Kết cấu cơ bản gồm ñộng cơ ñiện

1, khớp nối vòng ñàn hồi 2, phanh 3, hộp giảm tốc 4, khớp nối 5, tang cuốn cáp 6,

ngoài ra còn có các bộ phạn khác như dây cáp, cặp lệch tâm và ròng rọc ñỡ cáp (hình

2.2)

4 3

2 1

Các thông số ban ñầu:

- Tải trọng nâng: Q = 1T = 10000N

- Chiều cao nâng: H = 5 m

- Tốc ñộ nâng vật: Vn =10 m/ph

- Chế ñộ làm việc của cơ cấu: Nhẹ

- Trọng lượng bộ phận mang vật: Cặp lệch tâm và palăng thuận, cặp lệch tâm và palăng thuận ñược chọn theo tiêu chuẩn của Liên Xô, (atlat) có khối lượng:

Trong các kiểu kết cấu của dây cáp thì kết cấu kiểuΠK-3 theo tiêu chuẩn của Liên Xô có tiếp xúc ñường giữa các sợi thép ở các lớp kề nhau, làm việc lâu hỏng và ñược sử dụng rộng rãi Vật liệu chế tạo là các sợi thép có giới hạn bền 1200 ÷2100 N/ 2

mm Vậy ta chọn cáp ΠK-3 kết cấu 6 x 25 (1+6; 6+12) + 1 lõi, giới hạn bền các sợi thép trong khoảng 1500 ÷1700 N/ 2

mm , ñể dễ dàng trong việc thay cáp sau này khi bị mòn, ñứt

k a m

Q S

η 0 max =

Trong ñó:

a = 2 – bội suất palăng

m = 1 – số nhánh cáp cuốn lên tang

98,0.98,01)1(

a

t a p

Với: t – Số ròng rọc ñổi hướng, t = 0

λ= 0,98 – hiệu suất của ròng rọc ñặt

trên ổ lăn bôi trơn bình thường Hình 2.2 sơ ñồ palăng

1 , 5 7844

98 , 0 2 1

7844

Trọng lượng 100 m cáp = 23,40 kg = 234 N

2.1.2.4 Tính các kích thước cơ bản của tang và ròng rọc

Đường kính nhỏ nhất cho phép ñối với tang và ròng rọc xác ñịnh theo công thức (2-12) – [tr-20]

4 , 194 ) 1 25 ( 1 , 8 ) 1

≥d e

Trong ñó:

D t- ñường kính tang ñến ñáy rãnh cáp, mm

d c = 8 , 1 mm - ñường kính dây cáp quắn lên tang

e = 25 – hệ số thực nghiệm, tra theo bảng (2-4) – [tr.20]

Ta chọn ñường kính tang D t = 195 mm

Ròng rọc làm việc, có thể chọn ñường kính nhỏ hơn 20% so với ñường kính tang

156 135 8 , 0 8 ,

L – chiều dài toàn bộ của tang

L0 – chiều dài phần cắt ren

L1 – phần tang ñể kẹp ñầu cáp

L2 – phần tang ñể làm thành bên

Chiều dài một nhánh cáp cuốn lên tang khi làm việc với chiều cao nâng H = 5 m

và bội suất palăng a = 2

14 93 , 13 2 ) 081 , 0 195 , 0 (

10 )

+

= + +

=

π

l Z

c t

vòng

Trong ñó: Z0 = 2 – số vòng dự chữ không sử dụng ñến (≥ 1 , 5)

Vậy chiều dài phần cắt ren là: L0 = Z.t

Trong ñó: t – bước cáp ñược xác ñịnh theo công thức kinh nghiệm

t = dc + (2 ÷ 3) = 8,1 + 2,4 = 10,5 mm ⇒ L0 = 14.10,5 = 147 mm

Chiều dài L1, nếu dùng phương pháp cặp thông thường thì phải cắt thêm khoảng

3 vòng rãnh trên tang nữa, do ñó: L1 = 3.10 = 30 mm

Vì tang ñược cắt rãnh, cáp cuốn một lớp, tuy nhiên ở hai ñầu tang trước khi vào phần cắt rãnh ta ñể trừ lại một khoảng L2 = 20 mm ñể làm thành bên

L = L0 + L1 + 2L2 = 147 + 30 + 20.2 = 217 mm

Để thuận lợi cho việc chế tao, chọn chiều dài tang: L = 220 mm

Bề dầy thành tang xác ñịnh theo kinh nghiệm

δ = 0,02Dt + (6 ÷10) = 0,02.195 + 6,1 = 10 mm Kiểm tra sức bền của tang theo công thức (2-15) – [tr.22]

Trong ñó: Smax = 7844 N – lực căng lớn nhất

δ = 10 mm – bề dầy thành tang

t = 10,5 mm – bước cuốn cáp

ϕ = 0 , 8 - hệ số giảm ứng suất ñối với tang bằng gang

k =1 – hệ số phụ thuộc lớp cáp cuốn lên tang

7844 8 , 0

t

S k

σδ

ϕ

Tang ñược ñúc bằng gang C Ч 15 – 32 là loại vật liệu thông thường phổ biên

nhất, có giới hạn bền nén là: σbn = 565 N/mm2 Ứng suất cho phép xác ñịnh theo giới

hạn bền nén với hệ số an toàn k = 5

113 5

.v n Q

η = p t

Tong ñó: ηp= 0,99 – hiệu suất palăng ñã tính trên (mục 2)

ηt= 0,96 – hiệu suất tang, bảng (1-9)

η0= 0,85 – hiệu suất bộ truyền có kể cả khớp nối, với bộ truyền

ñược chế tạo thành hộp giảm tốc hai cấp bánh răng trụ, bảng(1-9)

⇒ η=0,99.0.96.0,85=0,807

Vậy 2 , 06

807 , 0 1000 60

10 10000

=

=

Tương ứng với chế ñộ làm việc nhẹ, sơ bộ chọn ñộng cơ ñiện

Bảng (2-2) Các thông số của ñộng cơ ñiên

Kiểu

ñộng cơ

Công suất (kw)

Vận tốc (v/ph)

2.1.2.6 Tỷ số truyền chung

Tỷ số truyền chung từ trục ñộng cơ ñến trục tang ñược xác ñịnh theo công thức (3-15) – [tr.55]

nt – số vòng quay của tang ñể ñảm bảo vận tốc nâng cho trước

Với : Vn =10 m/ph – vận tốc nâng

a = 2 – bội suất palăng

D0 – ñường kính tang tính ñến tâm cáp

D0 = Dt + dc = 195 +5,6 = 200,6 mm

2006 , 0

2

2.1.2.7 Kiểm tra ñộng cơ ñiện về nhiệt

Do ñộng cơ ñiện ñã chọn có công suất danh nghĩa nhỏ hơn công suất tĩnh yêu cầu khi làm việc với vật nâng có trọng lượng bằng trọng tải (Nñc= 1,7kW < N = 2,06kW), do ñó phải ñược kiểm tra về nhiệt Ta tiến hành kiểm tra ñộng cơ về nhiệt theo thời gian mở máy khi nâng, hạ với các tải trọng khác

t

π

=

Chọn sơ ñồ cho các máy trục làm việc với chế ñộ nhẹ và trung bình theo sơ ñồ hình 2.4 Theo sơ ñồ hình 2.4 thì cơ cấu nâng sẽ làm việc với các trọng lượng vật nâng Q1 = Q; Q2 = 0,75Q; Q3 = 0,2Q và thời gian làm việc tương ứng với các trọng lượng này là 2 : 5 : 3

m

Q S

λλ

λ

)

1(

)1(

) 98 , 0 1 ( 10250

- Mô men trên trục ñộng cơ khi nâng vật, theo công thức (2-79) – [tr.48]

2,14816,0.45.2

1.2006,0.5176

.2

' 0

m

Q S

λ

λλ

5072 )

98 , 0 1 ( 1

98 , 0 ).

98 , 0 1 ( 10250

2

816 , 0 1 2006 , 0 5072

2

0

(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

l i i n

∑(G i D i2)I- tổng mômen vô lăng của các tiết máy quay trên trục I,

Nm2(tra theo bảng catalo của chúng)

dn m

, 1 2

7,1

2 , 14 1 , 17 ( 375

1420 2006 , 0 10250 )

2 , 14 1 , 17 ( 375

1420 686 , 0 1 , 1

2 2

( 375

)

( 375

) (

2 0 2 1 2 0 0 1

i a M M

n D Q M

M

n D G t

h m h

m

l i i h

m

+

+ +

3 , 9 1 , 17 ( 375

1420 2006 , 0 10250 )

3 , 9 1 , 17 ( 375

1420 686 , 0 1 , 1

2 2

2

= +

+ +

Tính tương tự cho các trường hợp Q2 và Q3 theo các công thức dẫn trên.Kết quả tính ñược ghi trong bảng (2-3)

Thời gian chuyển ñộng với vận tốc ổn ñịnh là:

s v

H t

n

10

5 60

=

Mômen trung bình bình phương trên trục ñộng cơ, theo công thức (2-37) - [tr.44]

2 2

Trong ñó: ∑t m- tổng thời gian mở máy trong các thời kì làm việc với tải trọng khác nhau, s

Mt – mômen cản tĩnh tương ứng với các tải trọng nhất ñịnh trong thời gian chuyển ñộng ổn ñịnh với tải trọng ñó, Nm

tv – thời gian chuyển ñộng với vận tốc ổn ñịnh khi làm việc với từng tải trọng, s

∑t - toàn bộ thời gian ñộng cơ làm việc trong một chu kì, bao gồm thời gian làm việc trong các thời kỳ chuyển ñộng ổn ñịnh và không ổn ñịnh, s

Mm – mômen mở máy của ñộng cơ ñiện, Nm

Bảng (2-3) Các thông số tương ứng với các trường hợp tải trọng

Thay các giá trị tương ứng vừa tính ñược vào công trên ta ñược:

Mtb =

152 , 0 3 13 , 0 5 117 , 0 2 214 , 0 3 5 , 0 5 06 , 1 2 10 30

) 03 , 2 3 02 , 7 5 3 , 9 2 6 , 3 3 75 , 10 5 2 , 14 2 ( 30

) 152 , 0 3 13 , 0 5 117 , 0 2 214 , 0 3 5 , 0 5 06 , 1 2 ( 1 , 17

2 2

2 2

2 2

2

+ +

+ +

+ +

+ +

+ +

+

+ +

+ +

+ +

5072 9,3 1,06 0,117

7750

3882 0,605 10,6

3804 7,02 0,50 0,13

2050

1035 0,75 3,2

1014 2,03 0,214 0,152

67 , 1 9550

1420 26 , 11 9550

Từ kết quả tính ñược ta thấy, công suất trung bình bình phương do ñộng cơ phát

ra trong suốt thời kì làm việc với chế ñộ ngắt ñoạn lặp ñi lặp lại nhỏ hơn công suất danh nghĩa của nó với cường ñộ làm việc là 15% (Ntb = 1,67kW < Nñc = 1,7kW) Vậy ñộng cơ ñã chọn là ĐK 41- 4 với CĐ 15% có công suất danh nghĩa Nñc = 1,7kW là hoàn toàn thỏa mãn yêu cầu trong khi làm việc

2.1.2.8 Tính chọn phanh

Để phanh ñược nhỏ gọn, ta sẽ ñặt phanh ở trục thứ nhất tức là trục ñộng cơ, mômen phanh ñược xác ñịnh theo công thức (3-14) – [tr.54]

Trong ñó: k = 1,5 – hệ số an toàn phanh ñối với chế ñộ nhẹ, bảng(3-2) – [tr.54]

Q0 = 10250 N – tái trọng nâng kể cả bộ phận mang vật

D0 = 0,2006 m – ñường kính tang tính ñến tâm cáp

η= 0,807 – hiệu suất của cơ cấu

i0 = 45 – tỷ số truyền chung

a = 2 – bội suất palăng

Vậy: M ph 14Nm

45 2 2

807 , 0 2006 , 0 10250 5 , 1

=

=

Viêc lựa chọn phanh ñể ñảm bảo ñiều kiện làm việc bình thường và sự an toàn trong quá trình hoạt ñộng của máy nâng là vô cùng quan trọng Đây là một chỉ tiêu ñã ñược TCVN 5863-1995 quy ñịnh Đối với palăng ñiện, loai phanh ñược sử dung là phanh ñĩa ñiện từ với nhiều mặt ma sát vì có kích thước nhỏ gọn, làm việc tin cậy Phanh gồm các ñĩa ma sát 5 không quay và có thể di chuyển dọc theo chốt dẩn hướng 1 Trên các ñĩa 5 có các bề mặt ma sát 6 Các ñĩa thép 7 không có bề mặt ma sát lắp bằng then hoa với trục phanh Phanh ñóng nhờ lực lò xo 4 ép các ñĩa 5 vào các ñĩa 7, phanh mở nhờ nam châm ñiện 3 với ngàm hút 2 gắn cố ñịnh trên ñĩa 5 Các bề mặt ma sát làm việc trong bể dầu

0

0 0

2

i a

D Q k

Hình 2.5 Phanh ñĩa

Với mômen phanh là thông số cho trước, các thông số cần xác ñinh gồm:

Rt – bán kính trong của bề mặt ma sát chọn nhỏ nhất, theo yêu cầu kết cấu của phanh ta chọn Rt ≈ 4Dñc = 4.0,035 = 0,14 m

Rn – Bán kính ngoài, thường lấy Rn = (1,25÷2,5)Rt = 1,5.0,14 = 0,21 m

Lực dọc trục cần thiết ñể tạo mô men phanh theo yêu cầu:

Trong ñó: Mph = 14 Nm – mô men phanh

M P

tb

ph

.

=

[ ]p R

R

P p

t n

≤ +

=

1000 )

π

Áp lực cho phép của một số loại vật liệu trong phanh áp trục tra theo bảng(2-4)

Bảng (2-4) Áp suất cho phép [p] ñối với phanh áp trục, N/mm 2

Vật liệu ma sát Không bôi trơn Bôi trơn mỡ Trong bể dầu

Kim loại trên kim loại

Vật liệu dệt hay ñan trên kim loại

Vật liệu cán trên kim loại

0,2 0,3 0,6

0,4 0,6 1,0

0,8 0,8 1,2

Vậy: 1 , 12

1000 ).

14 , 0 21 , 0 (

222 2

∆- khe hở trung bình giữa các ñĩa, với ñĩa kim loại làm việc trong bể dầu

∆ ≥ 0 , 2 mm

i = 2 – số ñĩa ma sát

Vậy: h = 0,5.2 = 1 mm

Lực dọc trục cần thiết ñể tạo ra mômen phanh là do lò xo có ñộ cứng k, từ các

thông số tính ñược ta có thể xác ñịnh ñược ñộ cứng k của lò xo tương ứng là:

Như ñã dự kiến ở trên, bộ truyền sẽ ñược thực hiện dưới dạng hộp giảm tốc hai

cấp bánh răng trụ thẳng, tạo thành một tổ hợp biệt lập có nhiệm vụ giảm số vòng quay

và truyền công suất từ ñộng cơ ñến cơ cấu công tác

Hộp giảm tốc có ưu ñiểm: hiệu suất cao, tuổi thọ lớn, làm việc chắc chắn, sử dụng ñơn giản và có khả năng truyền công suất ở những chế ñộ tốc ñộ khác nhau

Hình 2.6 Sơ ñồ hộp giảm tốc

Các thông số ñã biết:

I0 = 45 – tỷ số truyền chung

Nñc =1,7kW – công suất của ñộng cơ ñiện

nñc = 1420 – số vòng quay trên trục ñộng cơ

nt = 32 – số vòng quay trên trục tang

Sơ bộ ta chọn hộp giảm tốc có kết cấu như hình (2-6)

Ta lập bảng phân phối tỷ số truyền như sau:

nñc

nt

Bảng (2-5) Bảng phân phối tỷ số truyền cho hộp giảm tốc

Trong ñó: Mx – mômen xoắn trên trục ñộng cơ

η = (0,95 ÷0,97) – hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ, chọnη = 0,96 Căn cứ vào yêu cầu vào công suất phải truyền với CĐ15%, số vòng quay trục vào, tỷ số truyền và yêu cầu về lắp ráp, ta chọn phương án mua sẵn hộp giảm tốc tiêu chuẩn dựa vào bảng phân phối tỷ số truyền

Trong thực tế, ñể nâng các dầm thép hoặc các tấm thép ở vị trí thẳng ñứng người ta thường dùng thiết bị cặp lệch tâm

Cặp lệch tâm dùng ñể cặp tôn tấm Lực ma sát ñể giữ vật nâng trong cơ cấu

ñược tạo ra bởi sức ép của cam lệch tâm khi nâng vật hoặc dùng tay quay xiết chặt

cam lệch tâm trước khi nâng (hình 2.7.) Khi cam lệch tâm ép vào tấm vật liệu sinh ra phản lực N và lực ma sát F:

F = F1 + F2 = N (f1 + f2) ≥ Q Trong ñó: f1, f2 - hệ số ma sát giữa tấm thép ñược nâng với cam lệch tâm và mặt trong của má kẹp; chọn f1 = 0,15; f2 = 0,1

Vậy: 40000

1 , 0 15 , 0

10000 2

1

= +

= +

≥

f f

r f

f tg

Để ñảm bảo an toàn cho vật không rơi người ta chọn góc lệch tâm nhỏ hơn góc

ma sát nên ta có:

Trong ñó: r – bán kính cam lệch tâm

δ - bề dầy của tấm thép (vật nâng)

Căn cứ vào công thức trên ñể xác ñịnh kích thước cam lệch tâm ñảm bảo an toàn không rơi vật

Vậy ñể thoả mãn cho việc nâng vật với tải trọng 1tấn, sơ bộ ta chọn các thông số ban ñầu cho cặp lệch tâm (theo các cặp ñã chế tạo):

r f f tg

Thay các thông số vào biểu thức trên ứng với hai trườnh hợp δ = 10 (16) mm

- Trường hợp 1: khi δ = 10 mm ⇒0,176<0,259luôn ñúng với mọi trường hợp

- Trường hợp 2: khi δ = 16 mm ⇒0,176<0,265 luôn ñúng với mọi trường hợp Vậy các thông số ñã chọn hoàn toàn thoả mãn

- Tính chốt cam lệch tâm Khi kặp tấm tôn với tải trọng nâng 1 tấn làm xuất hiện

áp lực P tác dụng vào chốt của bánh lệch tâm Để chốt làm việc an toàn ta phải tính chọn sao cho ñủ bền

Tuy nhiên khi nâng tấm tôn với bề dầy giảm dần 10 ÷16 mm thi áp lực tác dụng lên chốt cũng thay ñổi theo chiều giảm dần do góc lệch tâm thay ñổi vậy trong thường hợp này ta chỉ cần tính cho trường hợp nguy hiểm nhất là khi cặp tấm tôn với

bề dầy là 10 mm, ứng với góc lệch tâm là α = 14,50 (với tgα = 0,259)

Khi ñó áp lực tác dụng vào chốt ñược xác ñịnh theo công thức:

P = N.cosα = 40000.0,968 = 38720 N Chọn vật liệu là thép 45CT có giới hạn bền mỏi là '

1

−

σ = 250 N/mm2 Đường kính chốt ñược xác ñịnh theo công thức:

[ ]

3 1 ,

σ

Thay các thông số vào công thức trến sơ bộ ta xác ñinh ñược ñường kính chốt

72 , 38 67 , 66 1 , 0

387200

≥

Để ñảm bảo cho chốt làm việc tin cậy ñồng thời tiết kiệm vật liệu, sơ bộ ta chọn

ñường kính chốt d = 40 mm

Tính chốt chính của cặp lệch tâm Khi nâng vật với tải trọng nâng 1tấn, chốt sẽ

chịu uốn, ñể ñảm bảo chốt làm việc an toàn ta tiến hành tính chọn theo ñộ bền uốn

Tính tương tự như chốt cam lệch tâm ta xác ñịnh ñược ñừơng kính chốt, ứng với

l = 40 mm, P = 10000 N

66 , 24 67 , 66 1 , 0

Trong thực tế ñể tăng ñộ tin cậy người ta thường làm cam lệch tâm có bề mặt với

các khía hình răng cưa

Để mở rộng phạm vi sử dụng của cầu trục, ta có thể chế tạo chốt chính của cặp

lệch tâm ở dạng bulong ñai ốc, thuận tiện cho việc tháo lắp, có thể thay bằng các thiết

bị mắc vật khác nhau tuỳ theo loại vật cần vận chuyển

2.1.2.11 Các bộ phận khác của cơ cấu nâng

b Cặp ñầu cáp lên tang

Ta sử dụng phương pháp kặp ñầu cáp

trên tang thông thường: ở mỗi ñầu cáp dùng

3 tấm cặp, tương ứng với ñường kính dây

f = 0,14 – hệ số ma sát giữa tang với mặt cáp

α = 4π - góc ôm của các vòng cáp dự trữ trên tang

d 1