Thiết kế cầu trục sức nâng 7,5 tấn, khẩu độ 15 5m, chiều cao nâng h=13m cho nhà máy xi măng hải phòng

Đặc điểm về cầu trục: Cầu trục là một loại máy trục có phần kết cấu thép dầm chính liên kết với hai dầm ngang dầm đầu, trên hai dầm ngang này có 4 bánh xe để di chuyển trên hai đường ra

1

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 5

3.1 Phương pháp nghiên cứu 6

3.2 Phạm vi nghiên cứu 7

CHƯƠNG 1GIỚI THIỆU CHUNG 8

1.1 Giới thiệu về các loại cầu trục 9

1.1.1 Giới thiệu chung 9

1.1.2 Phân loại cầu trục 10

1.1.3 Giới thiệu về Công ty Xi Măng Hải Phòng 16

1.2 Cầu trục hai dầm 18

1.2.1 Công dụng và cấu tạo, các thông số kỹ thuật của cầu trục hai dầm 18

1.2.2 Các cơ cấu của cầu trục 21

1.3 Lựa chọn phương án thiết kế 22

1.3.1 Lựa chọn kết cấu thép cầu trục 22

1.3.2 Lựa chọn loại hệ palăng 24

1.3.3 Lựa chọn cơ cấu di chuyển xe con 25

1.3.4 Lựa chọn cơ cấu di chuyển cầu trục 27

1.3.5 Kết luận 28

CHƯƠNG 2TÍNH TOÁN CƠ CẤU NÂNG 29

2.1 Các số liệu ban đầu 30

2.2 Sơ đồ truyền động cơ cấu nâng hạ hàng 30

2.2.1 Sơ đồ truyền động 30

2.2.2 Sơ đồ mắc cáp 31

2.3 Chọn chế độ làm việc của cơ cấu 31

2.3.2 Hệ số sử dụng trong ngày 32

2.3.3 Hệ số sử dụng trong năm 32

2.3.4 Hệ số sử dụng theo tải trọng 32

2.3.5 Các chỉ tiêu khác 32

2.4 Chọn móc, giá treo móc 32

2.4.1 Chọn móc 32

2.4.2 Chọn giá treo móc 32

2.5 Tính lực căng cáp và chọn cáp nâng, tính chọn puly và ổ trục puly 33

2.5.1 Tính lực căng cáp 33

2.5.2 Chọn cáp nâng 34

2.5.3 Chọn puly 35

2.5.4 Chọn ổ trục puly treo móc 36

2.6 Tính tang 37

2.6.1 Đường kính tang 37

2.6.2 Chiều dài tang 38

2.6.3 Chiều dày tang 40

Việc chọn chiều dày tang  cũng như các thông số kích thước khác, vật liệu chế tạo tang trống phải đảm bảo điều kiện tang đủ độ bền nén 40

2.6.4 Kiểm tra bền nén tang 40

2.6.5 Tính toán kẹp cáp trên tang 41

2.6.6 Tính trục tang 43

2.6.7 Kiểm tra trục tang theo bền 45

2.6.8 Kiểm tra mỏi trục tang 45

2.6.9 Tính toán ổ trục 47

2.6.10 Tính chọn then để định vị mayơ với trục tang 49

2.7 Tính chọn động cơ, hộp giảm tốc 50

2.7.1 Tính chọn động cơ 50

2.7.2 Chọn hộp giảm tốc 51

2.7.3 Kiểm tra động cơ 53

2.8 Tính phanh 58

2.9 Chọn khớp nối 60

2.9 Khíp nèi trôc ra hép gi¶m tèc víi tang 63

CHƯƠNG 3TÍNH TOÁN CƠ CẤU DI CHUYỂN CẦU TRỤC 65

3.1 Bố trí chung sơ đồ truyền động 66

66

3.2 Các thông số ban đầu 67

3.3.1 Kiểm tra bền dập bánh xe 68

3.4 Tính chọn động cơ điện 69

3.5 tính chọn hộp giảm tốc 71

3.6 Chọn khớp nối 73

3.6.1 Kiểm tra khớp nối theo khả năng truyền tải của khớp 74

3.6.2 Kiểm tra bền dập vòng đàn hồi 74

3.6.3 Kiểm tra bền uốn chốt 74

3.7 Kiểm tra động cơ 75

3.7.1 Kiểm tra động cơ theo momen mở mỏy 75

3.7.2 Kiểm tra động cơ theo độ bám giữa bánh xe và ray 76

3.8 tính chọn phanh 76

3.8.1 kiểm tra phanh theo lực bỏm 77

3.8.2 Kiểm tra gia tốc hóm khi di chuyển cầu khụng mang hàng 78

3.9 tính toán trục bánh dẫn 79

3.9.1 kiểm tra trục theo độ bền tĩnh 79

3.9.2 Kiểm tra trục theo độbền mỏi 81

3.10 Tính chọn ổđỡ lắp trục bánh xe 83

3.11 tính chọn then lắp trụcbánh xe 85

CHƯƠNG 4TÍNH TOÁN KẾT CẤU THẫP Error! Bookmark not defined 4.1 Phương phỏp tớnh kết cấu thộp Error! Bookmark not defined 4.1.1 Phương phỏp tớnh theo trạng thỏi tới hạn Error! Bookmark not defined 4.1.2 Phương phỏp tớnh theo ứng suất cho phộp Error! Bookmark not defined 4.1.3 Phương phỏp tớnh toỏn xỏc suất hư hỏng Error! Bookmark not defined 4.2 Chọn vật liệu Error! Bookmark not defined 4.3 Lập bảng tổ hợp tải trọng Error! Bookmark not defined 4.4 Chọn sơ bộ kớch thước dầm chớnh và dầm đầuError! Bookmark not defined

4.4.1 Cỏc kớch thước của dầm chớnh Error! Bookmark not defined 4.4.2 Cỏc kớch thước của dầm đầu Error! Bookmark not defined 4.5 Tải trọng tớnh toỏn cầu trục Error! Bookmark not defined

4.5.1 Trọng lượng bản thân kết cấu thép cầu trụcError! Bookmark not defined

4.5.2 Trọng lượng bản thân xe con Error! Bookmark not defined 4.5.3 Trọng lượng hàng và thiết bị mang hàng Error! Bookmark not defined 4.5.4 Các tải trọng quán tính Error! Bookmark not defined 4.6 Xác định đặc trưng hình học của các tiết diệnError! Bookmark not defined

4.6.1 Các đặc trưng hình học tiết diện giữa dầm chínhError! Bookmark not

defined

4.6.2 Các đặc trưng hình học tiết diện cuối dầm chính (cạnh gối đỡ) Error!

Bookmark not defined

4.7 Vị trí kiểm tra dầm chính Error! Bookmark not defined 4.7.1 Vị trí kiểm tra dầm chính đối với tiết diện vùng giữa dầm Error!

Bookmark not defined

4.7.2 Vị trí kiểm tra dầm chính đối với tiết diện vùng cuối dầm Error!

Bookmark not defined

4.8 Xác định các áp lực của các bánh xe lên ray của dầm chính Error!

Bookmark not defined

4.8.1 Theo tổ hợp tải trọng IIa Error! Bookmark not defined 4.8.2 Theo tổ hợp tải trọng IIb Error! Bookmark not defined

4.9 Xác định các kích thước của cánh tay đòn đặt lực Pc và PD Error!

Bookmark not defined

4.9.1 Theo tổ hợp tải trọng IIa Error! Bookmark not defined 4.9.2 Theo tổ hợp tải trọng IIb Error! Bookmark not defined 4.10 Kiểm tra bền dầm chính Error! Bookmark not defined 4.10.1 Theo tổ hợp tải trọng IIa Error! Bookmark not defined 4.10.2 Tổ hợp IIb Error! Bookmark not defined 4.11 Kiểm tra bền dầm đầu Error! Bookmark not defined 4.12 Kiểm tra độ cứng dầm chính, ổn định cục bộ dầmError! Bookmark not

defined

4.12.1 Kiểm tra độ cứng dầm chính Error! Bookmark not defined

4.12.2 Kiểm tra ổn định tổng thể dầm Error! Bookmark not defined 4.12.3 Kiểm tra ổn định cục bộ tấm thành Error! Bookmark not defined 4.13 Tính bền cho vách ngăn Error! Bookmark not defined 4.14 Tính toán mối ghép hàn giữa tấm biên và tấm thànhError! Bookmark not

defined

ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THU ĐƢỢC 117

KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 119

TÀI LIỆU THAM KHẢO 120

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU 1

MỞ ĐẦU

1 Trỡnh bày lý do chọn đề tài

Nhà máy xi măng Hải Phũngnay là Công ty xi măng VicemHải Phũng Cụng ty TNHH một thành viờn xi măng Vicem Hải Phũng là thành viờn của Tổng Cụng ty cụng nghiệp xi măng Việt Nam (Vicem) và do Tổng Cụng ty Cụng nghiệp xi măng Việt Nam nắm giữ 100% vốn Điều lệ, Nhà mỏy của Cụng

ty được xõy dựng trờn địa bàn Tràng Kờnh, Thị trấn Minh Đức, xó Minh Tõn, huyện Thủy Nguyờn, thành phố Hải Phũng

.Qua quá trình tìm hiểu em đ-ợc biết công ti đã và đang thực hiện nhiều dự

án xây dựng các nhà máy xi măng trên địa bàn tỉnh Hải Phũng Trong quá trình xây dựng và sản xuất việc sử dụng các thiết bị, máy móc hiện đại sẽ làm tăng năng xuất và giảm sức lao động của công nhân, rút ngắn thời gian hoàn thành dự

án, đồng thời đẩy mạnh việc cơ giới hóa tự động hóa trong hoạt động sản xuất

Và trong các thiết bị xếp dỡ, công cụ để phục vụ cho việc lắp dựng thiết bị máy móc trong phân x-ởng thì em nhận thấy sử dụng cầu trục là rất phù hợp với điều kiện xây dựng của nhà máy Vì vậy em đã lựa chọn ph-ơng án: Thiết kế cầu trục

sức nâng 7,5T, khẩu độ 15,5m, chiều cao nâng 13m cho nhà máy xi măng Hải

Phũng

2 Mục đớch thiết kế

Thiết kế cầu trục cú sức nõng 7,5T, khẩu độ 15,5m, chiều cao nõng 13m cho nhà

mỏy xi măng Hải Phũng phục vụ cho việc lắp dựng thiết bị, mỏy múc trong phõn xưởng Việc thiết kế phải thỏa món cỏc yờu cầu sau: phục vụ tốt cho việc di chuyển trong phõn xưởng; đảm bảo tớnh kinh tế; hỡnh dạng của cỏc kớch thước phải phự hợp với loại vật mang và khụng gian nhà xưởng; kết cấu nhỏ gọn, dễ chế tạo và lắp đặt; sử dụng đơn giản và cú độ tin cậy cao

3 Phương phỏp và phạm vi nghiờn cứu

3.1 Phương phỏp nghiờn cứu

Kết hợp kiến thức của cỏc mụn học cơ sở và cỏc mụn học chuyờn ngành như: Sức bền vật liệu, cơ lý thuyết, cơ kết cấu, vật liệu học, cụng nghệ kim loại, chi tiết mỏy, dung sai, tớnh toỏn kết cấu thộp, tớnh toỏn mỏy trục, mỏy nõng, cụng

nghệ sửa chữa, công nghệ chế tạo máy, trang bị điện máy xếp dỡ…kiến thức cập nhật từ Internet và tham khảo các kết cấu thực của các cầu trục ở các nhà máy Đồng thời sử dụng các phần mềm thiết kế Auto CAD, SAP 2000, để nâng cao hiệu quả thiết kế

3.2 Phạm vi nghiên cứu

Tính toán, thiết kế máy nâng làm việc ở chế độ A4 và các cơ cấu làm việc

ở chế độ M5;

Tính toán, thiết kế các cơ cấu sử dụng hệ thống truyền động điện, phanh

má, hộp giảm tốc hai hoặc ba cấp;

Tính toán, thiết kế kết cấu thép dạng dầm, tính theo phương pháp ứng suất

cho phép, tính toán trong trường hợp tổ hợp tải trọng IIa và IIb

Ý nghĩa thực tế:

Đề tài là một tài liệu tham khảo để học hỏi và tiếp tục nghiên cứu, hoàn chỉnh và đi vào sản xuất ra cầu trục chuyên dụng, cho năng suất cao, dễ điều khiển, làm việc tin cậy…phù hợp với nhu cầu xếp dỡ hàng hoá hiện nay

Đề tài có ý nghĩa thực tiễn với các cơ sở sản xuất, các nhà máy cơ khí trong nước về phương diện tự chế tạo, cung cấp cầu trục mà không cần phải nhập về

từ nước ngoài giúp giảm chi phí và đem lại hiệu quả kinh tế cao

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG

1.1 Giới thiệu về các loại cầu trục

1.1.1 Giới thiệu chung

Cầu trục là tên gọi chung của máy trục chuyển động trên hai đường ray cố định trên kết cấu kim loại hoặc tường cao để vận chuyển các vật phẩm trong khoảng không (khẩu độ) giữa hai đường ray đó

Đặc điểm về cầu trục:

Cầu trục là một loại máy trục có phần kết cấu thép (dầm chính) liên kết với hai dầm ngang (dầm đầu), trên hai dầm ngang này có 4 bánh xe để di chuyển trên hai đường ray song song đặt trên vai cột nhà xưởng hay trên dàn kết cấu thép Cầu trục được sử dụng rất rộng rãi và tiện dụng để nâng hạ vật nâng, hàng hóa trong các nhà xưởng, phân xưởng cơ khí, nhà kho, bến bãi

Dầm cầu được gọi là dầm chính thường có kết cấu hộp hoặc dàn, có thể có một hoặc hai dầm, trên đó có xe con và cơ cấu nâng di chuyển qua lại dọc theo dầm chính Hai đầu của dầm chính liên kết hàn hoặc đinh tán với hai dầm đầu, trên mỗi dầm đầu có hai cụm bánh xe, cụm bánh xe chủ động và cụm bánh xe bị động Nhờ cơ cấu di chuyển cầu và kết hợp cơ cấu di chuyển xe con (hoặc pa lăng) mà cầu trục có thể nâng hạ ở bất cứ vị trí nào trong không gian phía dưới

mà cầu trục bao quát

Xét về tổng thể cầu trục gồm có phần kết cấu thép (dầm chính, dầm đầu, 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 điều khiển khác

Dẫn động cầu trục có thể bằng tay hoặc dẫn động điện Dẫn động bằng tay chủ yếu dùng trong các phân xưởng sửa chữa, lắp ráp nhỏ, nâng hạ không thường xuyên, không đòi hỏi năng suất và tốc độ cao Dẫn động bằng điện cho các loại cầu có tải trọng nâng và tốc độ nâng lớn sử dụng trong các phân xưởng lắp ráp và sửa chữa lớn

Cầu trục được chế tạo với tải trọng nâng từ 1 đến 500T, khẩu độ dầm cầu đến 32m, chiều cao nâng đến 16m, tốc độ nâng vật từ 2 đến 40m/ph, tốc độ di chuyển xe con đến 60m/ph và tốc độ di chuyển cầu trục đến 125m/ph Cầu trục

có tải trọng nâng thường được 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 cần trục này thường được ký hiệu bằng một phân số với các tải trọng nâng chính và nâng phụ Ví dụ: 15/3T, 20/5T, 150/20/5T, v.v

1.1.2 Phân loại cầu trục

1.1.2.1 Theo công dụng

Cầu trục có công dụng chung: có kết cấu tương tự như các cầu trục khác, điểm khác biệt cơ bản của loại cầu trục này là thiết bị mang vật đa dạng, có thể nâng được nhiều loại hàng hóa khác nhau Thiết bị mang vật chủ yếu của loại cầu trục này là móc treo để xếp dỡ, lắp ráp và sửa chữa máy móc Loại cầu trục này có tải trọng nâng không lớn và khi cần có thể dùng với gầu ngoạm, nam châm điện hoặc thiết bị cặp để xếp dỡ một loại hàng nhất định

Cầu trục chuyên dùng: là loại cầu trục mà thiết bị mang vật của nó chuyên

để nâng một loại hàng nhất định Cầu trục chuyên dùng được sử dụng chủ yếu trong công nghiệp luyện kim với các thiết bị mang vật chuyên dùng và có chế độ làm việc rất nặng

1.1.2.2 Theo kết cấu 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 treo palăng di chuyển trên cánh dưới của dầm chữ I hoặc mang cơ cấu di chuyển phía trên dầm chữ I, toàn bộ cầu trục có thể di chuyển dọc theo nhà xưởng trên đường ray chuyên dùng ở trên cao Tất cả các cầu trục một dầm đều dùng palăng đã được chế tạo sẵn theo tiêu chuẩn để làm cơ cấu nâng hạ hàng Nếu nó được trang bị palăng kéo tay thì gọi là cầu trục một dầm dẫn động bằng tay, nếu được trang bị palăng điện thì gọi là cầu trục một dầm dẫn động bằng điện

5.Dầm đầu 10.Cabin điều khiển

Theo phương pháp dẫn động thì cầu trục 1 dầm được chia thành 2 nhóm:

Cầu trục 1 dầm dẫn động bằng tay: có kết cấu đơn giản và rẻ tiền nhất,

chúng được sử dụng trong công việc phục vụ sửa chữa, lắp đặt thiết bị với khối

lượng công việc ít, sức nâng của cầu trục loại này thường ở khoảng 0,5 ÷ 5 tấn,

tốc độ làm việc chậm

Cầu trục 1 dầm dẫn động bằng điện: được trang bị palăng điện, sức nâng có thể lên tới 10 tấn, khẩu độ đến 30m, gồm có bộ phận cấp điện lưới 3 pha

Hình 1.2 Cầu trục 1 dầm truyền động bằng điện

Cầu trục hai dầm: kết cấu tổng thể của cầu trục hai dầm gồm có: dầm hoặc dàn chủ, hai dầm chủ liên kết với hai dầm đầu, trên dầm đầu lắp các cụm bánh

xe di chuyển cầu trục, bộ máy dẫn động, bộ máy di chuyển hoạt động sẽ làm cho các bánh xe quay và cầu trục chuyển động theo đường ray chuyên dùng đặt trên cao dọc nhà xưởng, hướng chuyển động của chiều trục quay của động cơ điện

Xe con mang hàng di chuyển dọc theo đường ray lắp trên hai dầm (dàn) chủ, trên xe con đặt các bộ máy của tời chính, tời phụ và bộ máy di chuyển xe con, các dây cáp điện có thể co dãn phù hợp với vị trí của xe con và cấp điện cho cầu trục nhờ hệ thanh dẫn điện đặt dọc theo tường nhà xưởng, các quẹt điện 3 pha tỳ sát trên các thanh này, lồng thép làm công tác kiểm tra 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 có thể đến 500 tấn Ở cầu trục có sức nâng trên 10 tấn, thường được trang bị 2 tời nâng cùng với 2 móc câu chính và phụ, tời phụ có sức nâng thường bằng một phần tư sức nâng của tời chính, nhưng tốc độ nâng thì lớn hơn.Dầm chính của cầu trục hai dầm được chế tạo dưới dạng hộp hoặc giàn không gian Dầm giàn không gian tuy có nhẹ hơn dầm hộp song không chế

tạo và thường chỉ dùng cho cầu trục có tải trọng nâng và khẩu độ lớn Dầm cuối của cầu trục 2 dầm thường được làm dưới dạng hộp và liên kết với các dầm chính bằng bulông hoặc hàn

Hình 1.3 Kết cấu cầu trục 2 dầm

Hình 1.4 Cầu trục 2 dầm

1.1.2.3 Theo cách tựa của dầm chính

Cầu trục tựa: là loại cầu trục mà hai đầu của dầm chính tựa lên các dầm đầu, chúng được liên kết với nhau bởi đinh tán hoặc hàn Loại cầu trục này có kết cấu

đơn giản nhưng vẫn đảm bảo được độ tin cậy cao nên được sử dụng rất phổ biến Phần kết cấu thép của dầm cầu có hai đầu tựa lên các dầm đầu với các bánh xe di chuyển dọc theo nhà xưởng Loại cầu trục này thường dùng phương

án dẫn động chung Phía trên dầm chữ I là khung giàn thép để đảm bảo độ cứng vững theo phương ngang của dầm cầu Palăng điện có thể chạy dọc theo cánh thép phía dưới của dầm chữ I nhờ cơ cấu di chuyển palăng Cabin điều khiển

được treo vào phần kết cấu chịu lực của cầu trục

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 được dùng trong các trường hợp đặc biệt cần thiết So với cầu trục tựa, cầu trục treo có ưu điểm là có thể làm dầm cầu dài hơn, do đó nó có thể phục vụ cả phần rìa mép của nhà xưởng, thậm chí có thể chuyển hàng giữa hai nhà xưởng song song đồng 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

Hình1.5.Cầutrụctreo

a)Loạihairaytreo;b)Loạibaraytreo

1.1.2.4 Theo cách bố trí cơ cấu di chuyển

Cầu trục dẫn động chung: động cơ dẫn động được đặt ở giữa dầm cầu và truyền chuyển động tới các bánh xe chủ động ở hai bên ray nhờ các trục truyền Trục truyền có thể là trục quay chậm, quay nhanh và quay trung bình

Cầu trục dẫn động riêng: mỗi bánh xe hoặc cụm bánh xe chủ động được trang bị một cơ cấu dẫn động

Hình 1.6 Các phương pháp bố trí cơ cấu di chuyển cầu trục

1.1.2.5 Theo nguồn dẫn động

Cầu trục dẫn động bằng tay: được dùng chủ yếu trong sửa chữa, lắp ráp nhỏ

và các công việc nâng – chuyển hàng không yêu cầu tốc độ 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 được dẫn động 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 động bằng tay vẫn được sử dụng có hiệu quả trong các phân xưởng nhỏ

Hình 1.7 Cầu trục dẫn động bằng tay

a)Loại một dầm; b)Loại hai dầm

Cầu trục dẫn động bằng động cơ: được dùng chủ yếu trong các phân xưởng sửa chữa, lắp ráp lớn và công việc nâng – chuyển hàng yêu cầu có tốc độ và khối lớn Cơ cấu nâng của loại cầu trục này là palăng điện Cơ cấu di chuyển palăng điện, xe con và cầu cũng được dẫn động từ động cơ điện Loại cầu trục này được dùng phổ biến nhất do có nhiều ưu điểm nổi bật là khả năng tự động hóa, thuận tiện cho người sử dụng và có thể sử dụng trong việc vận chuyển các loại hàng có khối lượng lớn

1.1.2.6 Theo vị trí điều khiển

Theo vị trí điều khiển có các loại cầu trục điều khiển từ cabin gắn trên dầm cầu và cầu trục điều khiển từ dưới nền nhờ hộp nút bấm Điều khiển từ dưới nền bằng hộp nút bấm thường dùng cho các loại cầu trục một dầm có tải trọng nâng nhỏ

1.1.3 Giới thiệu về Công ty Xi Măng Hải Phòng

Nhà máy Xi măng Hải Phòng, được khởi công xây dựng ngày 25/12/1899 với nhãn mác con Rồng Xanh, Rồng Đỏ đã có mặt tại Hội trợ triển lãm Liege (Pháp) năm 1904 và hàng vạn tấn xi măng Hải Phòng đã có mặt trên thị trường tiêu thụ

ở các nước như vùng Viễn đông, Vlađi-Vôstốc, Java (In đo), Hoa Nam (Trung Quốc), Singapore

Công suất thiết kế: Nhà máy cũ 350.000 tấn Xi măng/năm

Nhà máy mới (hoạt động từ cuối năm 2005) 1.400.000 tấn/ năm

Điện thoại: Fax:

Website http://www.ximanghaiphong.com.vn

Email: info@ximanghaiphong.com.vn, sales@ximanghaiphong.com.vn

- Từ năm 1926 đến năm 1936, Công ty F.L Smidth lắp đặt cho Nhà máy ba lò quay phương pháp ướt, kích thước 2,7x83m và 3,0x100m

- Từ năm 1963 đến năm 1978, Rumani lắp đặt thêm cho Nhà máy bốn lò quay phương pháp ướt, kích thước 3,0x100m

- Từ năm 1993 đến nay Công ty xi măng Hải Phòng được thành lập trên cơ sở hợp nhất 2 đơn vị là Nhà máy xi măng Hải Phòng và Công ty kinh doanh xi măng Hải Phòng;

Trụ sở tại số 1 - Đường Hà Nội - Phường Thượng Lý - quậnHồng Bàng - TP Hải Phòng , được giao nhiệm vụ:

- Sản xuất xi măng theo kế hoạch được giao

- Cung ứng xi măng cho khách hàng ở địa bàn các tỉnh Thái Bình, Lào Cai, Yên Bái, Vĩnh Phú, Hà Giang, Tuyên Quang và Thành phố Hải Phòng

Thực hiện ý kiến chỉ đạo của Thủ tướng Chính phủ tại văn bản số 5969/KTN ngày 25/11/1996 về dự án cải tạo môi trường Nhà máy xi măng Hải Phòng: là không đầu tư cải tạo nhà máy cũ, xây dựng một nhà máy xi măng mới trên đất Hải Phòng có công nghệ hiện đại, đảm bảo vệ sinh môi trường Dự án xi măng Hải Phòng (mới) công suất 1,4 triệu tấn/năm đã được xây dựng và đi vào hoạt

động sản xuất ra sản phẩm từ cuối năm 2005 Trụ sở Công ty đặt tại Thị trấn Minh Đức - Xã Minh Tân - Huyện Thuỷ Nguyên - TP Hải Phòng

1.2.1.2 Cấu tạo

Hình 1.8 Tổng thể cầu trục

1.Ca bin; 2.Vách ngăn dọc; 3.Gân tăng cứng; 4.Bàn lấy điện của cầu; 5.Lan can; 6.Sàn đi lại; 7.Dây cáp điện; 8.Cơ cấu nâng; 9.Dầm đầu; 10.Dầm chính; 11.Xe con; 12.Cơ cấu di chuyển cầu; 13.Cơ cấu di chuyển xe

Hình vẽ trên là hình chung của cầu trục hai dầm Hai đầu của các dầm chính được liên kết cứng với các dầm đầu tạo thành một khung cứng trong mặt phẳng ngang, đảm bảo độ cứng cần thiết của kết cấu thép theo phương đứng và phương ngang Trên dầm đầu có lắp các bánh xe di chuyển chạy trên ray đặt dọc theo nhà xưởng trên vai các cột Khoảng cách theo phương ngang giữa tâm các ray được gọi là khẩu độ của cầu trục Chạy dọc theo các ray trên dầm chính là xe con Trên xe con đặt cơ cấu nâng, cơ cấu di chuyển xe con Tuỳ theo công dụng của cầu trục mà trên xe con có một hoặc hai cơ cấu nâng Trường hợp có hai cơ cấu nâng thì một cơ cấu được gọi là cơ cấu nâng chính còn cơ cấu nâng còn lại

là cơ cấu nâng phụ có tải trọng nâng nhỏ hơn Cơ cấu di chuyển cầu trục được đặt trên kết cấu dầm cầu Cabin điều khiểnđược treo dưới dầm cầu Nguồn điện cung cấp cho động cơ của các cơ cấu được lấy từ đường điện chạy dọc theo nhà xưởng và sàn đứng dùng để phục vụ cho việc kiểm tra, bảo trì đường điện này Cáp điện được treo trên dây để cấp điện cho các động cơ đặt trên xe con Ngoài

ra, trên phần kết cấu thép của cầu trục còn có phần sàn đứng với lan can để có thể đi lại khi kiểm tra, bảo trì, sửa chữa

Dầm chính của cầu trục hai dầm được chế tạo dưới dạng hộp Dầm đầu của cầu trục hai dầm thường được làm dưới dạng hộp và liên kết với các dầm chính bằng bulông hoặc hàn

1.2.1.3 Các thông số kỹ thuật của cầu trục hai dầm

Qua việc xác định các thông số kích thước, hình dạng nhà xưởng, kết hợp với tham khảo các thông số mẫu của các loại cầu trục do Nga chế tạo, ta tiến hành tính toán thiết kế cầu trục hai dầm dạng hộp, có các thông số kỹ thuật cơ bản sau:

1.2.2 Các cơ cấu của cầu trục

1.2.2.1 Cơ cấu nâng

Hình 1.9 Cơ cấu nâng

Cơ cấu nâng của cầu trục thường dùng tang kép có xẻ rãnh với palăng kép

Cơ cấu di chuyển xe con thường dùng hộp giảm tốc đứng và dẫn động chung cho cả hai bên ray đặt trên các dầm cầu

1.2.2.2 Cơ cấu di chuyển xe con

Hình 1.10 Cơ cấu di chuyển xe con

Ở đây ta dùng hình thức truyền động chung, truyền động trục quay chậm,

cơ cấu bao gồm: Động cơ điện, hộp giảm tốc, và các đoạn trục truyền nối với nhau và nối với trục ra của hộp giảm tốc bằng khớp nối, trục truyền tựa trên các gối đỡ bằng các ổ bi

1.2.2.3 Cơ cấu di chuyển cầu

Hình1.11 Cơ cấu di chuyển cầu

Cơ cấu di chuyển cầu trục có thể thực hiện theo hai phương án: dẫn động chung và dẫn động riêng Trong phương án dẫn động chung, động cơ dẫn động được đặt ở khoảng giữa dầm cầu và truyền chuyển động tới các bánh xe chủ động ở hai bên ray nhờ các trục truyền Trục truyền có thể là trục quay chậm, quay nhanh và quay trung bình Ở phương án dẫn động riêng,mỗi bánh xe hoặc cụm bánh xe chủ động được trang bị một cơ cấu dẫn động.Đối với cầu trục này

ta chọn sơ đồ truyền động riêng

1.3 Lựa chọn phương án thiết kế

1.3.1 Lựa chọn kết cấu thép cầu trục

Phần kết cấu thép kim loại của cầu trục là bộ phận chịu tải chủ yếu để các

cơ cấu bố trí trên nó hoạt động bình thường Khi tính toán thiết kế kết cấu thì cần phải đảm bảo các điều kiện sau đây:

Kết cấu thép phải đủ bền, đủ cứng vững, đủ ổn định khi vận hành cầu trục;

Hình dạng kết cấu hợp lý (vừa đủ khả năng chịu lực, vừa tiết kiệm vật liệu)

Chế tạo khó, giá thành chế tạo cao

Hình 1.12 Cầu trục kết cấu giàn

1.3.1.2 Kết cấu thép dạng dầm

Ưu điểm:

Đơn giản, dễ dàng khi chế tạo, lắp dựng, bảo dưỡng và sửa chữa; Kết cấu dầm có độ bền mỏi cao hơn kết cấu dàn, việc chế tạo dầm đơn giản có thể áp dụng phương pháp hàn tự động và bán tự động, cắt tự động

Nhược điểm:

Kết cấu này có trọng lượng lớn;

Diện tích chắn gió lớn

Kết luận : Từ hai dạng kết cấu trục,căn cứ vào ưu nhược điểm của từng loại kết cấu và điều kiện cầu trục làm việc trong nhà xưởng,ta chọn kết cấu dạng dầm

1.3.2 Lựa chọn loại hệ palăng

Palăng kép là palăng có 2 đầu cáp cuốn lên tang, vì vậy hàng được nâng lên theo phương thẳng đứng, áp lực lên trục tang đều nhau làm cho hàng được hạ một cách chính xác

Kết luận: Với cần trục có sức nâng 7,5 T cùng điều kiện làm việc trong nhà máy cần độ chính xác trong khi làm việc nên ta lựa chọn phương án 2 là sử dụng

cơ cấu nâng dùng palăng kép

1.3.3 Lựa chọn cơ cấu di chuyển xe con

1.3.3.1 Lựa chọn tuyến đường di chuyển

Phương án 1 Di chuyển trên cáp: Cấu tạo phức tạp, khó khăn cho việc bảo dưỡng, vệ sinh;

Phương án 2 Di chuyển trên ray:Cấu tạo đơn giản, truyền được áp lực đều

hơn xuống dầm, bảo dưỡng và vệ sinh được thuận lợi

Kết luận: Với những đặc điểm trên và điều kiện làm việc trong nhà máy nên ta lựa chọn phương án 2 là cơ cấu di chuyển xe con di chuyển trên ray

1.3.3.2 Lựa chọn sơ đồ truyền động

Phương án 1 Sử dụng sơ đồ truyền động chung di chuyển trên ray

Trong sơ đồ này người ta sử dụng một động cơ để truyền động cho nhiều

bánh xe di chuyển ở hai bên đường ray

Hình 1.16 Sơ đồ truyền động chung cơ cấu di chuyển xe con

1.Động cơ; 2 Phanh; 3 Hộp giảm tốc;4 Trục; 5 Khớp nối; 6 Bánh xe

12

3

456

Ưu điểm: Chỉ cần sử dụng một động cơ có thể truyền động cho nhiều bánh xe chủ động nên độ đồng tốc giữa các bánh xe lớn, hạn chế được khả năng

di chuyển lệch của các bánh xe

Nhược điểm: Kích thước của động cơ và hộp giảm tốc lớn và chỉ áp dụng đối với những cầu trục hay xe con di chuyển trên ray có khẩu độ tương đối nhỏ

Phương án 2 Sử dụng sơ đồ truyền động riêng di chuyển trên ray

Sơ đồ này bao gồm nhiều cụm riêng biệt được bố trí ở hai bên đường ray Mỗi cụm đều có động cơ và hộp giảm tốc riêng Giữa hai bánh xe dẫn không có liên kết cơ khí nào Động cơ có thể được bố trí dọc hoặc ngang so với trục ray

Hình 1.17 Sơ đồ truyền động riêng cơ cấu di chuyển xe con

1 Động cơ; 2 Khớp nối và phanh; 3 Hộp giảm tốc; 4 Bánh xe

Ưu điểm: Sơ đồ truyền động riêng có kết cấu gọn; kích thước động cơ, hộp giảm tốc và các chi tiết truyền động khác nhỏ; thuận tiện cho công tác bảo dưỡng, sửa chữa, thay thế

Nhược điểm: Số lượng động cơ, hộp giảm tốc và các chi tiết khác sẽ nhiều hơn so với truyền động chung do đó sẽ tăng giá thành; nhiều động cơ dẫn đến sự không đồng tốc của các động cơ dẫn đến hiện tượng di chuyển lệch

Kết luận: Do khổ đường nhỏ và từ những ưu nhược điểm của các bộ truyền trên ta chọn phương án 1 là su dụng bộ truyền động chung cho cơ cấu di chuyển

xe con

L3

4

1.3.4 Lựa chọn cơ cấu di chuyển cầu trục

1.3.4.1 Sử dụng sơ đồ truyền động chung di chuyển trên ray

Trong sơ đồ này người ta sử dụng một động cơ để truyền động cho nhiều

bánh xe di chuyển ở hai bên đường ray

Hình 1.18 Sơ đồ truyền động chung cơ cấu di chuyển cầu trục

1.Động cơ; 2.Phanh; 3.Hộp giảm tốc;4.Trục; 5.Khớp nối; 6.Bánh xe

Ưu điểm: Chỉ cần sử dụng một động cơ có thể truyền động cho nhiều bánh xe chủ động nên độ đồng tốc giữa các bánh xe lớn hạn chế được khả năng

di chuyển lệch của các bánh xe

Nhược điểm: Kích thước động cơ và hộp giảm tốc lớn, chỉ áp dụng với những cầu trục hay xe con di chuyển trên ray có khẩu độ tương đối nhỏ

1.3.4.2 Sử dụng sơ đồ truyền động riêng di chuyển trên ray

Sơ đồ này bao gồm nhiều cụm riêng biệt được bố trí ở hai bên đường ray Mỗi cụm đều có động cơ và hộp giảm tốc riêng Giữa hai bánh xe dẫn không có liên kết cơ khí nào Động cơ có thể được bố trí dọc hoặc ngang so với trục ray

Hình 1.19 Sơ đồ truyền động riêng cơ cấu di chuyển cầu trục

1 Động cơ; 2 Khớp nối và phanh; 3 Hộp giảm tốc; 4 Bánh xe

1 2

3

4 5 6

L3

4

Ưu điểm: Sơ đồ truyền động riêng có kết cấu gọn; kích thước động cơ, hộp giảm tốc và các chi tiết truyền động khác nhỏ; thuận tiện cho công tác bảo dưỡng, sửa chữa, thay thế

Nhược điểm: Số lượng động cơ, hộp giảm tốc và các chi tiết khác sẽ nhiều hơn so với truyền động chung do đó sẽ tăng giá thành; nhiều động cơ dẫn đến sự không đồng tốc của các động cơ dẫn đến hiện tượng di chuyển lệch Kết luận: Ta chọn phương án sử dụng bộ truyền động riêng cho cơ cấu di chuyển cầu trục

1.3.5 Kết luận

Vậy ta lựa chọn phương án thiết kế cho cổng trục như sau:

Kết cấu thép: Sử dụng kết cấu thép 2 dầm hộp;

Cơ cấu nâng: dẫn động bằng động cơ điện, dùng pa lăng kép;

Cơ cấu di chuyển xe con: di chuyển trên ray sử dụng sơ đồ truyền động chung;

Cơ cấu di chuyển cổng trục: di chuyển trên ray sử dụng sơ đồ truyền động riêng

CHƯƠNG 2

TÍNH TOÁN CƠ CẤU

NÂNG

2.1 Các số liệu ban đầu

Sức nâng : Q = 7,5 T = 75000 N

Chiều cao nâng : H = 13 m

Vận tốc nâng : vn = 10 m/ph

Chế độ làm việc của cơ cấu : Trung bình

2.2 Sơ đồ truyền động cơ cấu nâng hạ hàng

2.2.1 Sơ đồ truyền động

Sơ đồ cơ cấu nâng hạ hàng được thể hiện như hình vẽ dưới đây:

Hình 2.14 Sơ đồ truyền động cơ cấu nâng

1.Động cơ điện; 2.Phanh; 3.Khớp nối; 4.Hộp giảm tốc; 5.Tang trống; 6.Gối đỡ

trục tang

Bố trí sơ đồ cơ cấu nâng (hạ) hàng như hình trên có nhiều ưu điểm: kích thước bộ truyền nhỏ, gọn, còn thừa nhiều diện tích để bố trí cơ cấu di chuyển xe con, đồng thời bảo đảm việc chế tạo từng cụm riêng, tháo lắp dễ dàng

Toàn bộ cơ cấu nâng đều được đặt trên khung của xe con Khớp nối giữa động cơ và hộp giảm tốc là khớp nối đàn hồi trong đó nửa khớp phía bên hộp giảm tốc được sử dụng làm bánh phanh

2.3 Chọn chế độ làm việc của cơ cấu

Chọn chế độ làm việc của cơ cấu là chế độ trung bình Các thông số đặc trƣng của chế độ làm việc

Trong đó:

t là thời gian chạy máy trong một chu kỳ làm việc, t = 1,5 ( s )

T là thời gian một chu kỳ làm việc của cơ cấu T = 6 ( s )

Vậy CĐ % = 1,5/6.100 = 25%

Qtb: trọng lượng trung bình của vật nâng,Qtb = 7,5 ( T )

Q: tải trọng của cầu trục Q = 19,68 ( T )

Vây: kQ = 7,5/19,68 = 0,38

2.3.5 Các chỉ tiêu khác

Số lần mở máy trong 1h :120;

Số chu kỳ làm việc trong 1 h : ack= 2;

Nhiệt độ môi trường xung quanh 250

Từ các chỉ tiêu trên tra trong sách Máy và thiết bị nâng máy nâng làm việc

ở chế độ trung bình Quy đổi ra chế độ mới, cơ cấu nâng của máylàm việc ở chế

độ M5

2.4 Chọn móc, giá treo móc

2.4.1 Chọn móc

Ở đây ta chọn móc treo theo tiêu chuẩn CT 6628 – 63 [ 1 ]

Với sức nâng Q = 7,5 tấn, chế độ làm việc trung bình ta chọn móc treo

Bảng 2.1 Các thông số kích thước của giá treo móc

Khối lƣợng giá treo móc: 198 KG

Hình 2.16 Móc treo và giá treo móc

2.5 Tính lực căng cáp và chọn cáp nâng, tính chọn puly và ổ trục puly

Q: là sức nâng của cầu trục, Q = 75000N

a: bội suất palăng a=2 tra theo 1

m: số nhánh cáp đi vào tang trống m=2

0 : là tổng hiệu suất của palăng và puly dẫn hướng, vì không có puly dẫn hướng nên 0 được xác định theo công thức:

0

1 1 1

m P

Dùa vµo lùc S® tra b¶ng 2.2, [1] chän c¸p th× ta chän c¸p cã kÝ hiÖu: C¸p bÖn kÐp

K – P cÊu t¹o 6x19(1+6+6).6 +1 loÜ theo tiªu chuÈn OCT 2688-69 ®-îc S® =

155500 N, dc = 16,5 mm

Trong các kiểu kết cấu dây cáp thì kết cấu có kiểu tiếp xúc đường giữa các sợi thép ở các lớp kề nhau, làm việc lâu hỏng và được sử dụng rộng rãi

Hình 2.17 Cáp

2.5.3 Chọn puly

Hình 2.18 Kết cấu puly

Các thông số hình học của puly treo móc:

Góc nghiêng của hai thành bên rãnh puly 2. = 400 600 lấy 2.= 500

Dp

dc

Chiều sâu rãnh cáp được tính chọn theo đường kính cáp dc, ở đây dc=18mm h=(22,5).dc =(22,5).18= 36 45 mm

Khả năng chịu tải động C=184 KN;

Khả năng chịu tải tĩnh C0=490 KN

Khác với ổ lăn đỡ cuốn móc treo, ổ lăn đỡ puly treo móc làm việc nặng nề hơn, bởi vì ổ lăn này luôn luôn quay mỗi khi móc treo được nâng lên hoặc hạ xuống Vì vậy với loại ổ lăn này, ta nghiệm theo khả năng tải động của nó:

Tải trọng tác dụng lên 1 ổ lăn:

R=𝑄

4 = 75000

4 = 18750 (𝑁)

(2.8)Tải trọng động tác dụng lên 1 ổ lăn:

.

n P olan

iP=2là bội suất của palăng ;

DP= 0,45 m là đường kính ngoài của puly treo hàng

Lúc này:

nolan= 𝜋.0,4510.2 = 14,14 v/ph Tuổi thọ của ổ lăn tính bằng giờ Lh

Lh lấy bằng số giờ làm việc của cơ cấu nâng, tra bảng 1.1 [1] ta lấy Lh=3500h Tuổi thọ của ổ lăn tính bằng triệu vòng quay:

Cd = Fd.3 2,96= 26250 2,963 = 37732,43 𝑁 (2.12) Theo phần tra ổ lăn ở trên, khả năng tải động cho phép của ổ lăn:

C= 184 KN =184000 N , nghĩa là: Cđ<C Vậy, ổ lăn mà ta chọn là hợp lý

2.6 Tính tang

2.6.1 Đường kính tang

Với sức nâng và điều kiện làm việc của cần trục thiết kế loại tang kép

Ở đây xác định đường kính danh nghĩa của tang D là khoảng cách giữa hai đường tâm của cáp quấn lên tang đối xứng nhau qua đường tâm trục tang

Trong việc xác định đường kính tang, ngoài việc đảm bảo điều kiện bền nén tang, việc chọn đường kính tang phải đảm bảo không để cáp uốn quá cong trên tang (bán kính cong quá nhỏ, ảnh hưởng đến độ bền lâu của cáp)

Hỡnh 2.19 Sơ đồ xỏc định đường kớnh tang

Với sức nâng và điều kiện làm việc của cần trục ta thiết kế loại tang kép

Đ-ờng kính nhỏ nhất cho phép của tang phải đảm bảo độ bền lâu của cáp:

( 1)

t c

D d e (2.14) trong đó:

dc: đ-ờng kính cáp quấn trên tang dc = 16,5 mm;

e: hệ số thực nghiệm tra theo bảng 2-4,[1] đ-ợc e = 25 với chế độ làm việc trung bình

* Đường kớnh của puly cõn bằng:

Trong palăng kộp cú puly cõn bằng để giữ thăng bằng và chỉ quay để tự điều chỉnh lực căng hoặc chiều dài trờn hai nhỏnh cỏp do sự sai lệch kớch thước

Dp =0,8.Dt = 0,8.320 = 256 mm (2.15)

2.6.2 Chiều dài tang

Chiều dài toàn bộ tang

L= 2L0+ 2L1+2L2+L3 (2.16)

Trong đú:

L1: chiều dài phần tang để kẹp cỏp;

L2: chiều dài phần tang để làm thành;

L3: chiều dài giữa tang để ngăn cách 2 phần rãnh;

L0:chiều dài phần tang để cắt rãnh

L2

L1

L2 L1

Hình 2.20 Sơ đồ xác định chiều dài tang

Khi đó:

L3=L4 – 2hmin.tag α (2.17) Trong đó:

L4: là khoảng cách giữa hai ròng rọc ngoài cùng ở ổ treo móc L4 = 200 mm;

Hmin : khoảng cách nhỏ nhất giữa trục tang với trục các ròng rọc ổ treo móc; α: góc nghiêng cho phép khi dây chạy lên tang bị lệch so với hướng thẳng đứng tag α= 0,07( α=60

,

0

Z = Z :số vòng dự trữ không sử dụng đến;

L= H a: chiều dài một nhánh cáp cuốn lên tang khi làm việc

Với chiều cao nâng H= 13m và bội suất palang a = 2.Vậy l = 15 2= 30m

Lúc đó:

Z0 = 0,34+0,0165 𝜋30 + 2 = 24 Vậy: