Thiết kế bộ máy di chuyển xe con mang hàng của cầu trục điện ( kèm bản vẽ)

Một trong những yêu cầu cần thiết của một ngời sinh viên MXD khi ra trờng là phải hiểu rõ đợc nguyên lý, cấu tạo của các thiết bị máy cũng nh các chi tiết cấu tạo nên bộ máy đó.. Bài thi

Lời nói đầu

Hiện nay, hầu hết các nghành kinh tế quốc dân đều sử dụng ngày càng nhiều máy xây dựng, đặc biệt là các nghành giao thông vận tải, xây dựng, thuỷ lợi Máy xây dựng hiện có ở nớc ta rất đa dạng về chủng loại, phong phú về mấu mã của nhiều nớc trên thế giới.Trong các loại máy xây dựng hiện nay, máy nâng_vận chuyển chiếm một tỷ lệ lớn và đợc ứng dụng trong nhiều lĩnh vực Một trong những yêu cầu cần thiết của một ngời sinh viên MXD khi ra trờng là phải hiểu rõ

đợc nguyên lý, cấu tạo của các thiết bị máy cũng nh các chi tiết cấu tạo nên bộ máy đó Để nắm vững đợc lý thuyết và thực hành thì ngời sinh viên phải hoàn thành tốt các bài thiết kế môn học Bài thiết kế môn học máy nâng_vận chuyển cũng giúp cho các sinh viên trong nghành MXD hiểu rõ hơn về nguyên tắc hoạt

động của các cụm chi tiết cấu tạo nên bộ máy và nguyên lý hoạt động của cụm chi tiết đó

Đề bài: Thiết kế bộ máy di chuyển xe con mang hàng của cầu trục điện.Các thông

− Thuyết minh từ 15 20 trang

− Thuyết minh cấu tạo, nguyên lý làm việc, phậm vi sử dụng của cầu trục

− Thuyết minh thiết kế tổng thể của bộ máy

− Thuyết minh thiết kế một số chi tiết chính

− Bản vẽ:

+ Bản vẽ lắp cụm xe con

+ Bản vẽ chi tiết trong bộ di chuyển

Chơng I: Cấu tạo, nguyên lý hoạt động.Phạm vi sử

dụng của cầu trục điện.

I Phạm vi sử dụng:

Cầu trục là loại máy trục có kết cấu giống nh chiếc cầu lăn trên đờng ray chuyên dùng, nên nó đợc gọi là cầu lăn Nó đợc sử dụng rất phổ biến trong các nghành kinh tế và quốc phòng để nâng_vận chuyển vật nặng trong các phân xởng

và nhà kho; cũng có thể dùng để xếp dỡ hàng hoá Cầu trục đợc trang bị móc câu, cơ cấu nam châm điện, hoặc gầu ngoặm tuỳ theo dạng và tính chất của vật nâng

Theo dạng kết cấu thép của cầu trục ngời ta phân loại thành: Cầu trục 1 dầm và cầu trục 2 dầm.

Các bộ máy của cầu trục có thể đợc dẫn động bằng tay hoặc bằng động cơ

điện dùng mạng điện công nghiệp Cầu trục đợc điều khiển bằng ngời lái chuyên nghiệp từ trong cabin treo ở đầu cầu lăn.Trờng hợp dùng palăng điện làm cơ cấu nâng thì có thể đợc điều khiển từ mặt nền qua hộp nút ấn điều khiển, ở trờng hợp này không cần ngời lái chuyên nghiệp

II Cấu tạo :

9 Cabin điểu khiển

10 Bộ cấp điện lới ba pha

Chơng II : Lựa chọn và tính toán các bộ phận của cơ cấu

di chuyển xe con mang hàng của cầu trục điện.

I Sơ đồ cơ cấu di chuyển xe :

 Cấu tạo:

Các thông số cơ bản của cầu trục là: sức nâng tải Q, khẩu độ L, chiều cao nâng H, vận tốc làm việccủa các bộ máy và chế độ làm việc của cầu trục

II Thiết kế bánh xe và ray:

Hình 2 Sơ đồ cơ cấu di chuyển xe.

2

5 4

3

1

Chọn bánh xe theo bảng 9_4 (trang192_Tính toán máy trục), ta có: Q = 15 (tấn) → Đờng kính bánh xe chọn sơ bộ Dbx = 300(mm) và đờng kính ngỗng trục

Khi không có vật nâng thì bánh xe chịa tải trọng nhỏ nhất là:

Pbx : Tải trọng lớn nhất có thể xuất hiện đối với bánh xe

γ: Hệ số tính đến sự thay đổi của tải trọng Chọn γ = 0,8(theo bảng 3.13_trang

74, Tính toán máy trục)

)(000.304

000.1204

)(45,444.2882250

1298000

.5002250

1298

N Q

max

P k

P bx =γ ì bxì

)(58,411.2211420

109045

,444.2881420

1090

N P

Hình 4 Sơ đồ bánh xe

di chuyển.

Kbx: Hệ số tính đến chế độ làm việc của cơ cấu Chọn Kbx = 1,1(bảng 3.12_trang74, Tính toán máy trục).

→

Vật liệu làm bánh xe đợc chế tạo bằng thép 45 đúc, để đảm bảo cho vành bánh

xe không bị mòn thì cần phải tôi thép đảm bảo cho độ cứng HB = 300 ữ 400 và ứng suất dập cho phép [δ] = 750(N/mm2)

Kiển tra vành bánh xe theo ứng suất dập cục bộ:

trong đó:

Pmax: tải trọng tính toán lớn nhất tác dụng lên bánh xe, N

b, r: chiều rộng mặt làm việc và bán kính bánh xe, mm

Động cơ điện của cơ cấu di chuyển chọn theo công suất tĩnh khi chuyển

động ổn định với vật nâng trọng lợng danh nghĩa, và cờng độ làm việc CĐ%

Công suất của động cơ đợc tính theo công thức:

dc

t t

v W N

)(118.19958,411.2511,172,0

(604250

80

101.2118.199418,

5

mm N

W2: lực cản do độ dốc của đờng ray, N.

W3: lực cản do gió, N.(Do cầu trục làm việc trong nhà xởng nên lực cản do gió

G

W = + ì2ìà+ ì

)(

d: đờng kính ngỗng trục lắp ổ của bãnh xe, mm

à: hệ số ma sát lăn, mm Tra theo bảng 3.7(sách tính toán máy trục), ta chọn

dc

t t

v W N

Với:

v: vận tốc di chuyển xe con, lấy v = 100(m/ph)

ηdc: hiệu suất truyền động của động cơ Theo bảng 1.9_tính toán máy trục, với cơ cấu di chuyển xe,bộ truyền bánh răng ηdc = 0,86

86,0100060

908438

90 =

ìΠ

=

ìΠ

 Kiểm tra động cơ điệnvề mômen mở máy:

Để tránh hiện tợng bánh xe trợt trơn trên ray trong quá trình mở máy, cần tiến hành mômen mở máy của động cơ Muốn thoả mãn cần xác định: Gia tốc lớn nhất cho phép j0max khi mở máy phải đảm bảo hệ số an toàn bám k b=1,2.Tính cho trờng hợp lực bám của bánh xe ít nhất khi không có vật nâng

)

2,1

max

bx d

D

d f G

G G

g

j = ì ìϕ+ ì ì −

(*) trong đó:

g: gia tốc trọng trờng(Lấy g = 9,81(m/s2)

G: trọng lợng xe lăn(G = 50.000 N)

Gd: tổng áp lực tác dụng lên các bánh dẫn khi không có vật nâng (Gd = 60.000 N)

d: đờng kính ngỗng trục lắp ổ của bánh xe, d = 80(mm) =0,08(m)

→ 0 1 3720 120.000120.000500.000

+

ì

=+

ì

=

Q G

G W

W t

W = 720(N) t0

5,0

1,0015,0000.602

,1

2,0000.60000.120

81,

9max

0 1 2 0

2

1 2 0

0

375

)(

375

i i dc

m dc

bx dc

dc

bx t

m

t

n D G t

i

n D

G i

D W

M

ì

ì

ì+

ì

ì

ì

ì+

trong đó:

β: hệ số ảnh hởng đến quá trình các chi tiết quay.(β = 1,1)

ηdc: hiệu suất của cơ cấu di chuyển, η = 0,845

idc: tỉ số truyền chung của bộ truyền cơ cấu di chuyển, idc = 28

n1: số vòng quay trục I của động cơ

84,095,113375

9455

,0000.12084

,0132

5,0720

2

2 0

ì

ì

ì+

5,28,1() (

= 1,45 ì 202 = 292,9(N.m).

Nh vậy, mặc dù đã hạn chế Mm max = 1,8Mdn, động cơ vẫn có mômen mở máy trung bình lớn hơn mômen mở máy cho phép nên ta cần kiểm tra hệ số an toàn bám

Ta thử kiểm tra hệ số an toàn bám thực tế là bao nhiêu.Thời gian mở máy khi không có vật:

dc x

t m

bx dc

x t m

i i m

i M M

n D G i

M M

n D G t

ηη

0

1

2 0

)(

375)

(375

)(

trong đó:

5,07202

0 0

dc x

bx t

t

i

D W M

84,013)48,169,292(375

9455

.0000.120)

48,169,292(375

94555,01,1

9060

2 0

t

v j

d f G W

G k

m bx

d t

78,0000.120500

100015,0000.60720

2,0000.60

≈

ì+

Tính chọn phanh phải xuất phát từ yêu cầu sao cho xe lăn di chuyển trên đờng ray trong mọi trờng hợp, sẽ không có hiện tợng trợt trơn trong thời kỳ phanh.

Gia tốc khi không có vật nâng, theo bảng 3.10(Tính toán máy trục), tơng ứng với tỷ lệ bánh dẫn so với tổng số bánh xe 50% và hệ số bám ϕ = 0,2, ta chọn đợc

j

v t

ì

75,060

90

ì = 2(s).

Với phanh đặt ở trục thứ nhất, khi không có tải trọng nâng:

0 1 2 0

1 2 0

375

)(

375

i i dc

dc

dc bx

dc dc

bx t

ph

t

n D G t

i

n D G i

D W

500

120015,06,02000.120

2

D

d f G

84,09455

,0000.12084,0132

5,0720

 Kiểm tra hệ số an toàn của phanh:

0 0 1,2

≥

ì+

d f G W

G k

m bx

d t

d b

ϕ

81,9

78,0000.1205,0

1,0015,0000.60720

2,0000.60

ì+

 Kiểm tra gia tốc hãm khi có vật:

Khi có vật, thời gian phanh xác định theo công thức:

2

* 1 2

)(

375

)(

)(

375

)(

dc t

ph

dc bx

ph

i i ph

i M M

n D

Q G M

M

n D G M

ì+

ì

ì

ì

ì+

=+

5,033482

1

i

D W M

dc dc

84,09455

,0)000.500000.120

ì

ì

ì

ì+

Tra bảng trong bản vẽ Máy nâng_chuyển (ĐHXD_tờ 32), chọn hộp giảm tốc BKH_420 có tỷ số truyền i =16; công suất truyền đến hộp giảm tốc N = 24,4 (KW); tốc độ của trục vào n v = 1365(v/ph)

Tổng khoảng cách trục:

A = A1 + A2 + A3 = 155 + 140 + 125 = 420(mm)

Nh vậy, muốn đảm bảo yêu cầu động học ta phải thiết kế hộp giảm tốc theo các yêu cầu đã đề ra ở trên Để quá trình thiết kế đợc nhanh chóng và chế tạo đợc tiện lợi, ta có thể chọn kích thớc cơ bản giống nh của hộp BKH_420, chỉ thay đổi

đôi chút về số răng các bánh răng sao cho phù hợp với tỷ số truyền yêu cầu

Để có cơ sở dùng gần toàn bộ thông số và kính thớc cơ bản của hộp giảm tốc quy chuẩn ta kiểm tra khả năng tải của nó so với yêu cầu

Khả năng mômen dẫn đến trục vào:

233,02( . )

1000

4,249550

n

N M

/

/ )

(

n

N M

c y

c y vao

c

Yêu cầu mômem truyền ở trục ra:

M y/c(ra) =M y/c(ra)ìi y/c =161,7ì13=2102,1(N.m)

Nh vậy, hộp giảm tốc hoàn toàn đủ khả năng tải Vấn đề còn lại là ta phải thiết

kế sao cho đảm bảo tỷ số truyền yêu cần i = 13(v/ph)

Theo hộp giảm tốc BKH_420 thì tỷ số truyền chung i = 16 và phân ra các cấp

nh sau:

16

15

4730

5025

745

6 3

4 1

2 3 2

=

Z

Z Z

Z Z

Z i i i

Để giữ nguyên các thông số khoảng cách trục, môđun, và do đó kích thớc toàn

bộ hộp giảm tốc, ta sẽ dùng số răng khác, nhng vẫn giữ tổng số răng từng cặp một theo tiêu chuẩn Cụ thể là:

13

17

4530

5025

745

6 3

4 1

2 3 2

=

Z

Z Z

Z Z

Z i i i i

Vậy ta sẽ có hộp giảm tốc đủ khả năng tải và đảm bảo yêu cầu động học

VI Các bộ phận khác của cơ cấu di chuyển xe.

a) Trục bánh dẫn :

Bánh xe lắp cứng trên trục bằng then hoa, trục đặt trên ổ lăn trong các hộp trục

do đó trong quá trình làm việc trục chịu 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 cũng xem nh thay đổi thay đổi theo chu kỳ đối xứng Tải trọng lớn nhất tác dụng lên bánh xe Pmax =199.118(N)

6.720.232,5( )

4

1003,809.268

l P

Ngoài lực Pt, trong mặt phẳng ngang trục còn bị uốn bởi lực di chuyển bánh xe(≈ 1/2 lực cản chuyển động xe lăn), song trị số lực này nhỏ nên ta có thể bỏ qua Mômen xoắn lớn nhất truyền từ trục ra của hộp giảm tốc sang các bánh dẫn sẽ xuất hiện khi động cơ điện phát ra mômen lớn nhất thời kỳ mở máy

1

m N n

P t

td i i d d

D G

D G M

(1,

2 2

2

m N n

v Q G

dc

×+

2,5029

)

.(42,406687

,6703258

,211411

58,21141177

,

P P

P M

M

A B

B bd

+

×

=+

×

=

Mômen tơng đơng tác dụng lên trục:

M td = M u2+(αìM x)2

Do ứng suất thay đổi đối xứng nên α = 1

→ M td = M u2+M x2= (6.720.232,5)2+(4.066.420)2 =7.854.762,66(N.mm)

Để chế tạo trục ta dùng thép 45 có :

).(

k

n ì

= σσ

với:

[n]: hệ số an toàn Lấy [n] = 1,6 Theo bảng 1.8(Tính toán máy trục)

k’ : hệ số tập trung ứng suất Lấy k’ = 2,5 Theo bảng 1.5(Tính toán máy trục)

→ [ ] 62,5( )

5,26,1

mm N

Tại tiết diện nguy hiểm với d = 130(mm) có khoét then b ì h = 36 ì 20 với;

t = 10(mm)

k = 12,3(mm) Theo bảng7.23_Thiết kế chi tiết máy

Chọn chiều dài của then l = 60(mm)

Kiểm tra then theo sức bền dập trên mặt tiếp xúc giữa trục và then theo công thức:

104( / ).

6010130

420.066.42

mm N l

t d

29( / ).

6036130

420.066.42

mm N l

b d

Theo bảng 7.21(Thiết kế chi tiết máy), ta có: [ ]σ d =150(N/mm2)và

[ ]τ c=120(N/mm2)→ Then đã chọn đảm bảo điều kiện bền

 Kiểm tra trục :

ứng với d = 130(mm) và then hoa b ì h = 36 ì 20, ta có:

Mômen cản uốn:

).(

5,751.195130

2

)10130(103632

1302

)(32

3 2

3 2

3

mm d

t d t b d

1013010

3616

130)

(16

3 2

3 2

3

mm t

d t b d

5,232.720

420.066

ổ đỡ các trục bánh xe ta dùng ổ con lăn nón với góc nghiêng β = 12° Ta tính toán chọn ổ lăn cho bánh dẫn chịu tải lớn nhất và các ổ đỡ chọn theo.

→ m=2,6ì1tg12o =1,81.

K n : hệ số nhiệt độ Theo bảng 8.4(Thiết kế chi tiết máy), lấy K = 1(nhiệt độ n

làm việc dới 1000C)

K t : hệ số tải trọng động Theo bảng 8.3((Thiết kế chi tiết máy), lấy K = t

1,15, tải trọng va đập nhẹ, quá tải ngắn hạn đến 125% so với tải trọng tính toán

)

(948,14922)

(48,229.149

15,11)158,144.2281,179,720.11035,16,0(

daN N

n= = Chế độlàm việc nhẹ nên hệ số sử dụng ngày: Kng = 0,33

Tµi liÖu tham kh¶o

- TÝnh to¸n m¸y trôc_Nhµ xuÊt b¶n khoa häc vµ Kü thuËt (1975)

Huúnh V¨n Hoµng - §µo Träng Thêng

- B¶n vÏ m¸y n©ng – chuyÓn_§HXD (1985)

§Æng ThÕ HiÓn – Ph¹m Quang Dòng – Hoa V¨n Ngò

- ThiÕt kÕ chi tiÕt m¸y_Nhµ xuÊt b¶n gi¸o dôc(1999)

NguyÔn träng HiÖp – NguyÔn V¨n LÉm

Mục Lục.

Trang

Lời nói đầu ……… 1

ChơngI: Cấu tạo, nguyên lý hoạt động Phạm vi sử dụng của cầu trục ……… 3

I_Phạm vi sử dụng ……… 3

II_Cấu tạo ……… 3

ChơngII: Lựa chọn và tính toán các bộ phận của cơ cấu Truyền động xe con mang hàng ………5

I_Sơ đồ cơ cấu di chuyển xe ………5

II_Thiết kế bánh xe và ray ………6

III_Chọn động cơ điện ………8

IV_Tính toán và chọn phanh ……….14

V_Bộ truyền ……… 15

VI_Các bộ phận khác của cơ cấu di chuyển ………17

a_Trục bánh dẫn ……… 17

b_ổ đỡ trục bánh xe ……… 21