Thiết kế cần trục hai đầu kiểu hộp

Tài liệu thâm khảo Thiết kế cần trục hai đầu kiểu hộp

LỜI NÓI ĐẦU

Đồ án môn học kỹ thuật nâng chuyển là bước kết thúc môn học kỹ thuật nâng chuyển, là phần kiến thức quan trọng đối với sinh viên khoa cơ khí nói chung và sinh viên ngành cơ giới hoá xí nghiệp nói riêng, đó là kiến thức tổng hợp của các môn học :

cơ sơ thiết kế máy, vẽ kỹ thuật, cơ học máy, sức bền vật liệu,…

Đề tài của đồ án này là thiết kế cầu trục hai dầm kiểu hộp để nâng vật có tải trọng 3

tấn, dùng để nâng chuyển các vật, các chi tiết, phôi liệu … trong nhà xưởng

Qua đồ án giúp sinh viên nắm vững những vấn đề cơ bản trong thiết kế máy, tính toán thiết kế chi tiết máy theo chỉ tiêu chủ yếu là khả năng làm việc, thiết kế chi tiết máy vỏ khung, chọn cấp chính xác ,lắp ghép và phương pháp trình bày bản vẽ, về dung sai lắp ghép và các số liệu tra cứu

Do kiến thức về thiết kế máy còn hạn chế và lần đầu tiên thực hiện một đồ án nên nội dung và trình bày còn hạn chế không tránh khỏi thiếu sót

Chúng em rất chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của các thầy cô trong bô trong bộ môn, sự nhiệt tình giúp đỡ, chỉ dẫn, giảiù thích của Thầy Nguyễn Hồng Sơn

Sinh viên thực hiện:

Dương Đăng Lộc Thịnh

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ

Thiết kế cầu trục đảm bảo yêu cầu về các thông số hoạt động và đặc tính kỹ thuật cho trước:

- Kích thước nhỏ gọn phù hợp với không gian làm việc chật hẹp trong xưởng cơ khí

- Đảm bảo tính bền , an toàn kinh tế ,dễ dàng vận hành ,bảo trì

- Tăng năng suất giảm nhẹ sức lao động của công nhân trong việc vận chuyển phôi

- Đăc tính kỹ thuật

Tính toán cơ cấu di chuyển cầu:

Các số liệu:

Tải trọng : Q = 12,5(t) = 125000 ( N)

Chiều cao nâng: H = 8 (m)

Tầm rộng : l = 20 ( m)

Vận tốc nâng VD = 12 (m/ph)

Vận tốc di chuyển xe lăn : Vxl = 30 (m/ph)

Vận tốc di chuyển cầu trục : Vc = 100 (m/ph)

Chế độ làm việc : CĐ = 25% trung bình

Ta chọn và sử dụng sơ đồ cơ cấu di chuyển cầu với trục truyền động quay nhanh, là sơ đồ sử dụng rộng rãi hiện nay

Trục động cơ nối trực tiếp với trục truyền động , qua hộp giảm tốc và khớp răng truyền chuyển động đến các bánh xe , bánh xe được kẹp chặt trên trục Với sơ đồ này , trục truyền động sẽ có kích thước và trọng lượng nhỏ, hộp giảm tốc ở hai bên gần bánh xe

vì vậy giảm được trọng lượng cầu và cơ cấu

Tuy nhiên có nhược điểm là giá thành cao ( vì có 2 hộp giảm tốc ) , trục truyền động quay nhanh đòi hỏi phải lắp ráp chính xác

Chương I

GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ MÁY XÂY DỰNG

I ĐỊNH NGHĨA , PHÂN LOẠI VÀ YÊU CẦU ĐỐI VỚI MÁY XÂY DỰNG

1) Định nghĩa về máy xây dựng :

- Máy xây dựng là danh từ chung chỉ các loại máy và thiết bị phục vụ cho công tác xây dựng cơ bản , công nghiệp , cảng , thuỷ lợi , giao thông vận tải v.v Do vậy chủng loại rất nhiều

2) Phân loại máy :

- Để thuận tiện cho nghiên cứu và thiết kế chế tạo người ta phân loại máy xây dựng theo tính chất công việc hay công dụng như sau :

- Máy phát lực : Dùng để cung cấp động lực cho các máy khác làm việc , thường là những tổ máy điêzen phát điện , tổ máy nén khí v.v

- Máy vận chuyển : Sử dụng để vận chuyển hàng hoá , vật liệu Nó được phân ra làm nhiều loại khác nhau như máy vận chuyển ngang , máy vận chuyển đứng , máy vận chuyển liên tục , máy xếp dỡ …

- Máy làm đất : Gồm các máy phục vụ các khâu thi công đất như máy đào đất , chuyển đất , xúc đất …

- Máy gia công đá : Phục vụ cho nghiền sàng rửa đá

- Máy làm bêtông : Dùng trong việc trộn , đổ và đầm bêtông

- Máy đóng cọc và nhổ cọc

- Máy gia công gỗ : Phục vụ việc cưa , xẻ , bào gỗ

- Máy gia công sắt thép : Phục vụ cho việc cắt , uốn , hàn thép và cốt thép

- Máy bơm nước : Phục vụ cho việc cấp thoát nước

- Các máy chuyên dùng

- Ngoài ra tuỳ theo yêu cầu nghiên cứu , thiết kế và sử dụng người ta còn phân loại theo nguồn động lực ( máy chạy bằng động cơ đốt trong , bằng điện , khí nén … ) , theo cách di động ( bánh hơi , bánh xích , bánh sắt … ) , theo phương pháp điều khiển ( cơ khí , thuỷ lực , khí nén … )

3) Yêu cầu chung đối với máy xây dựng :

- Về kết cấu : đơn giản , gọn nhẹ , công suất thích hợp Các chi tiết máy đơn giản đủ độ bền , dễ chế tạo

II GIỚI THIỆU VỀ CẦU TRỤC :

1) Khái niệm :

- Cầu trục là loại máy nâng được sử dụng chủ yếu để nâng và di chuyển các vật nặng , xếp dỡ hàng hoá … Trong công nghiệp nó được sử dụng ở các nhà xưởng lắp ráp chế tạo , trong các lò luyện kim

2) Phân loại :

- Cầu trục được phân làm hai loại chính : cầu trục một dầm và cầu trục hai dầm+ Cầu trục một dầm bao gồm có kiểu treo và kiểu tựa

+ Cầu trục hai dầm cũng có hai kiểu : kiều tựa và kiểu

treo

3) Cấu tạo chung của cầu trục

- Cầu trục có nhiều dạng khác nhau nhưng nhìn chung có các bộ phận sau :

- Động cơ : Trong máy trục sử dụng 3 loại động cơ như động cơ đốt trong , động cơ khí nén , động cơ điện Động cơ đốt trong thích hợp với những máy di động nhiều , hoạt động độc lập , không theo quỹ đạo nhất định và xa nguồn điện Động cơ khí nén thường được sử dụng trong những máy cố định hay máy công cụ như máy đóng cọc , máy khoan , máy phun vôi … Động cơ điện là loại động cơ được sử dụng rộng rãi nhất trong cầu trục vì phù hợp với tính chất làm việc của cầu trục ( cố định , di chuyển ngắn theo quỹ đạo nhất định ) và có công suất cao , gọn nhẹ , chịu tải tốt , thay đổi tốc độ và chiều quay nhanh , dễ tự động hoá …

- Hệ thống truyền động : Có rất nhiều kiểu truyền động như truyền động dầu ép khí nén , truyền động điện , truyền động hỗn hơp , truyền động cơ khí Tuy nhiên trong cầu trục dùng phổ biến là truyền động cơ khí vì dễ chế tạo , an toàn

- Cơ cấu công tác

- Cơ cấu quay

- Cơ cấu di chuyển : Thường sử dụng di chuyển bằng bánh xe và ray

- Hệ thống điều khiển : Sử dụng để tắt mở hoạt động của các cơ cấu

- Khung bệ

- Các thiết bị phụ

- Để dễ dàng trong thiết kế người ta chia cầu trục ra làm ba cơ cấu chính : cơ cấu nâng vật , cơ cấu di chuyển xe con , cơ cấu di chuyển cầu

I, YÊU CẦU ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN

A NHIỆM VỤ VÀ YÊU CẦU THIẾT KẾ

- Tăng năng suất giảm nhẹ sức lao động của công nhân trong việc vận chuyển phôi.

B.CHỌN PHƯƠNG ÁN :

1 Trục truyền tốc độ chậm :

Do phải truyền momen xoắn lớn nên trục truyền ,khớp nối,và ổ bi có kích thướt rất lớn ,đặc biệt khi trục truyền có tải trọng nâng và khẩu độ lớn

2 Trục truyền tốc độ trung bình:

Momen xoắn trên trục truyền nhỏ hơn so với trục truyền chậm và kích thướt của nó cũng nhỏ hơn, thuận tiện trong lắp ráp và thiết kế

3 Trục truyền tốc độ nhanh:

Do quay nhanh,nên momen xoắn nhỏ.kết cấu nhỏ gọn.Tuy nhiên do quay nhanh nên yêu cầu lắp ráp và chế tạo chính xácnếu không sẽ xảy ra lệch trục

4.Dẫn đông riêng :

Cơ cấu di chuyển dẫn động riêng gồm 2 cơ cấu như nhau dẫn độâng cho các bánh chủ động mỗi bên ray riêng biệt.Công suất mỗi động 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

2 bên ray không đều song rất gọn nhẹ,dễ lắùp đặt,sử dụng va øbảodưỡng.Sử dụng trong những dầm trục có khẩu độ lớn trên 15m,cần lưu ý thêm khả năng đồng tốc.Điều này dễ dàng khắc phục bằng bánh xe côn

1) Bánh xe và Ray:

Chọn loại bánh xe hình trụ KY700 có 2 thành bên với các kích thước theo ΓOïCT

3569-74, đường kính bánh xe được tra trong bảng 9-4 trang 192 trong sách tính toán máy trục

Từ Q = 125000( N ) → Dbx = 700 ( mm) và đường kính ngỗng trục lắp ổ d =

105(mm)

mặt khác dựa vào hình 8-9 trang 141 trong sách tính toán máy trục từ tải trọng Q

= 12,5 (t) ta có trọng lượng xe lăn kể cả bộ phận mang vật Gx = 136780 ( N)

chọn chiều rộng vành bánh xe bằng 110 (mm) theo đường kính Dbx = 700 ( mm), chọn ray cầu trục KP 80 để làm ray cho cầu lăn

Vì trọng lượng của cầu ghép có trọng tải Q = 12,5 (t) nên chế độ làm việc trung bình có thể xác định theo đồ thị hình 8-7 trang 140 trong sách tính toán máy trục Mặt khác , do chế độ làm việc nhẹ , trọng lượng cho trong đồ thị giảm 10% trọng lượng phân bố đều theo chiều dài của dàn đứng chính và phụ được xác định

với L = 14(m) theo giả thiết

Do đó trọng lượng cầu kể cả cơ cấu di chuyển cầu Gc = 136780 (N)

Bánh xe được bố trí với khoảng cách bánh (nhịp cầu ) L = 14000 (mm) và khoảng cách trục B = 3000 (mm)

Tải trọng lớn nhất tác dụng lên bánh xe khi xe lăn có vật nâng lớn nhất tại một đầu bên trái cầu cầu

Pmax =( Q G + x)

2

L l L

( theo bảng 3-13 sách tính toán máy trục )

chọn kbx = 1,2 ( do chế độ làm việc trung bình ) tra trong bảng 3-12 trong sách tính toán máy trục

Mặt khác : do giữa bánh xe và ray tiếp xúc điểm nên ta có :

2 max

d

P E m

m : hệ số phụ thuộc tỉ số bán kính tương đương nhỏ trên bán kính tương đương với

min

max

bx ray

R R

3600

P m

116910

750

bx ray

R

N mm

ρ

Tra bảng 2-19 bảng modul đàn hồi tương đương E và ứng suất dập cho phép [ ]σ d

Vậy ta chọn vật liệu làm bánh xe là thép 55-Л được đúc làm tốt có độ rắn

HB = 300 ÷400

2) Động cơ điện :

Lực cản chuyển động do ma sát

µ = 0,9 theo bảng 3-7 trang 65 trong sách tính toán máy trục

f = 0,02 theo bảng 3-8 trang 65 trong sách tính toán máy trục

Do đường đặt trên các dầm sắt với nền bê tông cốt sắt nên α = 0,001

(theo bảng 3-9 trang 66 trong sách tính toán máy trục )

Tổng lực cản tĩnh chuyển động :

chọn ηdc = 0,85 theo bảng 1-9 trang 15

Do cơ cấu di chuyển dẫn động riêng gồm 2 cơ cấu như nhau , dẫn động bánh chủ ở mỗi bên ray riêng biệt Công suất mỗi động cơ thường lấy 60%

Công suất thực làm việc cuả động cơ :

Công suất danh nghĩa : Nđc = 6,5 kw vì CĐ = 15%

Số vòng quay danh nghĩa : nđc = 895 v/ph

Hệ số quá tải : max

dn

M M

Với Mmax = 14(Nm) ( theo bảng MT112-6)

Mômen vô lăng : ( Gi.Di2)rôto = 0,27.10 = 2,7(Nm2 ) ( tra bảng MT112-6)

Khối lượng : mđc = 88 (kg)

3) Tỷ số truyền chung :

Số vòng quay yêu cầu của bánh xe :

j d

chọn hệ số bám đối với bánh xe lăn làm việc trong nhà là ϕ=0,2

Tổng áp lực lên bánh dẫn khi không có vật: 60000 30000

( 2)

2

1 1

2

2 2

Gia tốc hãm dừng khi không có vật nâng , theo bảng 3-10 trong sách tính toán máy trục

Do bánh xe lăn làm việc trong nhà nên ta chọn jo ph = 0,75 (m/s 2)

2 2

Chọn phanh má TKT-200 có Mph = 160(Nm) theo tính toán

(chọn phanh theo tiêu chuẩn BHИИTTTMAШ)

Kiểm tra hệ số an toàn bám khi không có vật theo công thức (3-49a)

Với CĐ = 15% số vòng quay trục vào 895 (v/ph) ,truyền được công suất Nmax= 3,8 (kw)

Tỉ số truyền : i=19,68

Vậy công suất phải truyền lớn nhất khi xe lăn có vật nâng bố trí ở đầu cầu nên ta có :

Vậy ta có thể chọn bộ truyền U2-250 với phương án thực hiện của hộp giảm tốc là

phương án với số vòng n = 750v/ph và có công suất N B =15 (kw), tỉ số truyền i tt =19,88

CÁC BỘ PHẬN KHÁC CỦA CƠ CẤU DI CHUYỂN CẦU :

1)Trục bánh dẫn :

Bánh xe lắp cứng trên trục bằng then , trục đặt trên ổ lăn trong các hộp trục Trong quá trình làm việc trục quay chịu uốn và chịu xoắn

Ứng suất uốn sẽ thay đổi theo chu kỳ đối xứng , ứng suất xoắn ,do tính chất làm việc hai chiều của cơ cấu di chuyển xem như thay đổi theo chu kỳ đối xứng

Tải trọng tính có kể đến ảnh hưởng tải trọng động

Pt = Pmax.Kđ = 102863.1,2 = 50760 N

Kđ = 1,2 ÷1,5 hệ số tải trọng động

Momen uốn lớn nhất tại tiết diện giữa bánh xe :

4

200 50760 4

Với Mdn = 36,9 momen danh nghĩa của động cơ

Momen để thắng các lực cản tĩnh chuyển động :

D G M

i i

td i i

94,204

46,201.22,24).(

).(

100 ).

125000 40000

.(

1 ,

∑(G i.D i)tổng momen vô lăng của hệ thống thu về trục động

Tổng momen vô lăng các chi tiết máy quay thu về trục động cơ :

2

2 2

2

48 , 3 ] 4 ,

2 , 1 )

.

(

Nm

D G D

G D

G i i q i i roto i i khop

= +

Sau đây là một số hình tham khảo:

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1) Huỳnh Văn Hoàng – Đào Trọng Thường Tính toán máy trục Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật Đào Trọng Thường Máy nâng chuyển , tập I, II, III .Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật

2) Nguyễn Hữu Lộc Bài tập chi tiết máy Nhà xuất bản đại học quốc gia TP Hồ Chí Minh –2003

3) Nguyễn Hữu Lộc-cơ sở thiết kế máy- Nhà xuất bản đại học quốc gia TP Hồ Chí Minh

4) Đào Trọng Thường Máy nâng chuyển , tập I, II, III .Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật

5) Trương Quốc Thành Máy và thiết bị nâng

6) Trịnh Chất –Lê Văn Uyển Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí ,tập I,II Nhà xuất bản giáo dục

7) Huỳnh Văn Hoàng ( chủ biên ) Kỹ thuật nâng chuyển Nhà xuất bản đại học quốc gia TP Hồ Chí Minh

8) Sổ tay

9) Alexanderot Material Handing Equipment

10) Alat