Đồ án máy nâng - Cổng trục (đầy đủ bản vẽ và trang tính toán)

Đồ án máy nâng vận chuyển (đầy đủ bản vẽ và bảng tính excel)

TR ƯỜ NG Đ I H C CÔNG NGH GIAO THÔNG V N T I Ạ Ọ Ệ Ậ Ả

KHOA: CƠ KHÍ NGÀNH: MÁY XÂY DỰNG

THUYẾT MINH ĐỒ ÁN

Giáo viên hướng dẫn: Đỗ Hữu Tuấn Sinh viên thực hiện : Trần Thế Khuyến

Mã sinh viên : 65DCMX23558

Mục Lục

LỜI NÓI ĐẦU -3

CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ CỔNG TRỤC -4

1.1.Khái niệm, phạm vi sử dụng -4

1.1.1.Khái niệm -5

1.1.2.Phạm vi sử dụng -5

1.2.Phân loại -5

1.3.Cấu tạo chung của cổng trục -11

1.4.Nguyên lý hoạt động -13

1.5.Một số bộ máy trên cổng trục -14

1.5.1.Cơ cấu nâng hạ hàng. -14

1.5.2.Cơ cấu di chuyển cổng trục -15

1.6.Một số thiết bị phụ trợ -19

CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ -20

2.1 Thông số kỹ thuật yêu cầu của bộ máy nâng hạ hàng -20

2.2 Phương án thiết kế bộ truyền -20

2.2.1 Phương án thiết kế 1 -20

2.2.2 Phương án thiết kế 2 -21

2.2.3 Phương án thiết kế 3 -22

2.2.4 Phương án thiết kế 4 -24

2.2.5 Phương án thiết kế 5 -25

2.3 Phương án thiết kế palăng cáp -26

2.3.1 Phương án thiết kế 1 (Palăng đơn loại 1) -26

2.3.2 Phương án thiết kế 2 (Palăng đơn loại 2) -27

2.3.3 Phương án thiết kế 3 (Palăng kép) -30

2.4 Tính chọn các chi tiết của bộ máy -31

2.4.1 Tính chọn cáp -31

2.4.2 Tính chọn tang -32

2.4.3 Chọn động cơ điện -36

2.4.4 Tính chọn hộp giảm tốc -40

2.4.5 Tính chọn phanh -46

2.4.6 Tính chọn khớp nối -46

2.4.7 Tính chọn ổ đỡ -47

2.4.8 Tính chọn móc -49

TÀI LIỆU THAM KHẢO -52

LỜI NÓI ĐẦU

Hiện nay, hầu hết tất cả 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, thủy lợi Máy xây dựng hiệ có ở nước ta rất đa dạng và nhiều chủng loại, phong phú về mẫu mã của nhiều nước trên thế giới Trong các loại máy xây dựng hiện nay, máy nâng-vân chuyển chiếm tỷ lệ lớn và được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực Một trong những yêu cầu cần thiết của sinh viên MXD nói chung và sinh viên nghành cơ giới hóa nói riêng khi ra trường là phải hiểu rõ được nghuyên lý,cấu tạo của các thiết bị máy cũng như các chi tiết cấu tạo nên bộ máy đó Để lắm vững được lý thuyết và thực hành thì người 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 nghuyên tắc hoạt động củacác cụm chi tiết cấu tạo lên bộ máy và nguyên lý hoạt động của cụm chi tiết đó

Sinh viên thực hiện

Trần Thế Khuyến

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ MÁY NÂNG HẠ HÀNG CỔNG TRỤC

CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ CỔNG TRỤC 1.1.Khái niệm, phạm vi sử dụng

1.1.1.Khái niệm

Máy nâng chuyển là các loại máy dùng để cơ giới hóa công tác nâng và vậnchuyển nội bộ (phạm vi hẹp như công trường, xí nghiệp, công ty…) Ta dùngcác loại máy này để vận chuyển các loại hàng hóa như : hàng kiện, hàng khối,các cơ cấu kiện xây dựng…

Cổng trục là một loại máy nâng chuyển, là một loại thiết bị chuyên dùng đểnâng - hạ - di chuyển hàng hóa ngoài bến bãi, nơi tập kết vật liệu Nó rất tiệndụng, và có hiệu quả cao trong quá trình bốc xếp hàng hóa với tải trọng từ 1 tấnđến 1000 tấn, cổng trục di chuyển được nhờ hệ thống motor điện bố trí dưới haichân cổng

1.1.2.Phạm vi sử dụng

Cổng trục được sử dụng rộng rãi trong xây dựng dân dụng và công nghiệp, xây dựng thủy lợi, thủy điện, quốc phòng, xây dựng dầm cầu, phục vụ tại các phân xưởng sản xuất cấu kiện bê tông cốt thép, phân xưởng cơ khí sửa chữa đóng tàu, làm nhiệm vụ xếp dỡ hàng hóa tại các cảng, sông, cảng biển…

Cổng trục thường được chế tạo với sức nâng trong phạm vi rất rộng từ 1 đến 500 tấn, trong trường hợp đặc biệt sức nâng có thể lên đến 1000 tấn.cổng trục có khả năng hoạt động linh hoạt trong phạm vi ray di chuyển và khẩu độ cần

1.2.Phân loại

Phân loại theo công dụng cổng trục :

Cổng trục có công dụng chung: là loại thông dụng và thường thấy nhất,chuyên dùng để vận chuyển hàng, vật liệu rời bãi, bến cảng, nhà ga… Loại này

có tải trọng nâng từ 3,5 tấn đến 10 tấn Khẩu độ dầm 10m đến 40m, chiều cao từ6m đến 17m

Cổng trục chuyên dùng để lắp ráp trong xây dựng: như xây dựng cầuđường, xây dựng các cao ốc trong đô thị… Loại này dùng để di chuyển xe con

và di chuyển các cổng trục nhỏ hơn đến các nơi cần thiết một cách thuận

lợi. Cổng trục dùng để lắp ráp thiết bị, máy móc và lắp ghép các công trình giaothông…

Cổng trục chuyên dụng: loại này có sức nâng và khẩu độ lớn

Phân loại theo tải trọng, khẩu độ chia làm 3 loại :

Dầm đơn: 5 tấn, 7.5 tấn, 10 tấn, 15 tấn

Dầm đôi: 5 tấn, 10 tấn, 15 tấn, 20 tấn, 30 tấn, 50 tấn, 100 tấn, 120 tấn 500 tấn

Có khẩu độ: 5 mét, 10 mét, 15 mét, 20 mét, 30 mét

Phân loại theo kết cấu thép :

Công xôn là phần được thiết kế dư ra trên dầm của cổng trục. Trên mỗidầm của cổng trục có công xôn hay không tùy vào mục đích sử dụng của ngườidùng mà có thể có cổng trục công xôn 1 đầu hay 2 đầu hoặc cổng trục khôngcông xôn

Cổng trục không có công xôn : Không có phần rìa phía ngoài mà dầm củacổng trục sẽ bằng với chân chống của nó Các hàng hóa được di chuyển trongphạm vi bên trong của chân chống cổng trục Loại này có độ vững cao, tải trọngnâng lớn, được tính toán và chế tạo tương đối đơn giản Thường được lắp đặttrong các nhà xưởng có kết cấu đơn giản để tiết kiệm chi phí kết cấu thép Cổngtrục này tốn nhiều khoảng không gian để đặt máy, không phù hợp cho nhữngnơi có không gian làm việc nhỏ

Hình 1.1 Cổng trục không có công xôn

Cổng trục có công xôn: Là trên dầm của cổng trục sẽ có 1 đầu hoặc 2 đầu

được thiết kế dư ra Ở mỗi phần dư ra này các bánh xe con sẽ di chuyển ra đếnphần công xôn vượt ra khỏi hai chân chống của cổng trục để giúp  di chuyển sảnphẩm ra được phạm vi phía ngoài của chân cổng trục Loại này có mặt bằng sửdụng ít, có tầm rộng lớn, phù hợp khi có yêu cầu mặt bằng nhỏ hẹp và khônggian làm việc rộng

Cổng trục dầm đơn có 2 đầu công xôn :

Hình 1.1 Cổng trục có 2 đầu công xôn

Cổng trục dầm đôi có 2 đầu công xôn có tải trọng lớn :

Hình 1.2 Cổng trục có 2 đầu công xôn tải trọng lớn

Cổng trục có 1 đầu công xôn :

Hình 1.3 Cổng trục có 1 đầu công xôn

Theo chân cổng cũng rất đa dạng : như hai chân cứng, một chân cứng một chânmềm…

Cổng trục di động ( đẩy tay):

Hình 1.4 Cổng trục di động

Bán cổng trục : Loại cổng trục chỉ có 1 đầu là dầm đầu kia đứng yên hoặc

di chuyển tịnh tiến trên ray như cầu trục

Hình 1.5 Bán cổng trục

1.3.Cấu tạo chung của cổng trục

b.Cổng trục hai dầm

Hình 1.7 Cấu tạo cổng trục 2 dầm

3 Cơ cấu di chuyển cổng trục 4 Cabin cổng trục

5 Cơ cấu nâng hạ hàng

Dầm chính : Được thiết kế dạng giàn không gian hoặc dạng dầm hộp,dầm I tổ hợp Dầm chính là bộ phận mang theo pa lăng nâng hạ

Chân cổng trục : được thiết kế, chế tạo dạng thép hình hoặc thép ống tùytheo tải trọng của cổng trục Chân cổng trục thường có hình dạng kiểu chữ Anên đôi khi người ta còn gọi là cổng trục chữ A hay Chân chữ A…

Cơ cấu di chuyển cổng trục : giúp cổng trục có thể di chuyển dọc theochiều dài sân bãi. 

Cabin cổng trục : được sử dụng để điều khiển toàn bộ hệ thống cổng trục

Cơ cấu nâng hạ hàng : bao gồm động cơ, tời, tang cuộn, hộp giảm tốc,phanh, móc.

1.4.Nguyên lý hoạt động

Cổng trục có thể di chuyển vật theo 3 hướng trong không gian :

Phương thẳng đứng : nhờ bộ phận nâng gồm : móc treo, dây cáp, tang cuộn, phanh, hộp giảm tốc và động cơ Chúng được đặt trên xe con

Phương dọc theo ray dẫn hướng xe con : Cụm xe con được đặt trên 2 thanh ray dẫn hướng, hai ray bố trí trên 2 dầm chính có động cơ để truyền động và 2 đầu có thể bố trí công tắc hành trình để giới hạn vùng làm việc an toàn

Phương dọc theo ray dẫn hướng cổng trục : Được bố trí 2 động cơ mỗi bên truyền động Ray được bố trí trên mặt đất

1.5.Một số bộ máy trên cổng trục

1.5.1.Cơ cấu nâng hạ hàng.

a.Cơ cấu dùng palăng điện

Đặc điểm cấu tạo

Hình 1.8 Palăng cổng trục

a) Palăng cầu trục một dầm b) Palăng cầu trục hai dầm

Palăng điện là một tời điện có kết cấu nhỏ gọn Cấu tạo của palăng điệngồm có động cơ, hộp giảm tốc, tang tời, bộ điều khiển, cáp nâng hàng

Ưu, nhược điểm của palăng điện:

Ưu điểm: kích thước nhỏ gọn, trọng lượng nhẹ, hoạt động linh hoạt và có độ bền cao

Nhược điểm: tùy từng hãng mà chúng có chất lượng, cũng như độ bền khác nhau và chỉ có thể sử dụng ở nơi có nguồn điện

b.Cơ cấu nâng dùng xe con

Hình 1.9 Xe con cổng trục

Đặc điểm cấu tạo :

Xe con cầu trục được cấu tạo từ những bộ phận: Động cơ điện, hộp giảm tốc, cơcấu phanh, các khớp nối, tang cuốn cáp, và cơ cấu khung bệ đỡ tạo thành mộtkhối vững chắc

Ưu nhược điểm của xe con :

Ưu điểm : có tốc độ nâng hạ di chuyển nhanh, gọn, có thể nâng vật với chiềucao lớn, khả năng làm việc tốt, chịu được điều kiện khắc nghiệt

Nhược điểm: giá thành cao hơn so với palăng, thiết bị to nặng cồng kềnh, nhiềuchi tiết máy móc

1.5.2.Cơ cấu di chuyển cổng trục

Để dẫn động cho cầu trục ta có thể sử dụng bộ máy di chuyển bánh thép trênray Có thể dẫn động chung hoặc dẫn động riêng

Dẫn động chung: Động cơ là nguồn dẫn động chung, momen xoắn được truyền qua hộp giảm tốc và sau đó đến các bánh xe, nhờ trục truyền động Tùy vào khẩu độ mà có thể dùng sơ đồ truyền động với trục quay nhanh hoặc quay chậm

Đẫn động riêng: Gồm các cụm riêng biệt ở một hoặc hai bên đường ray Mỗi cụm đều có động cơ và hộp giảm tốc riêng Trong cơ cấu dẫn động riêng, động cơ có thể bố trí dọc hoặc ngang so với trục đường ray…thường được áp dụng cho cầu trục khẩu độ lớn

+ Ưu điểm : có thể truyền momen xoắn lớn, vận hành dễ dàng.

+ Nhược điểm : các gối đỡ phải đủ độ cứng vững, có thêm các cặp bánh răng phụ nên lắp đặt sửa chữa khó khăn, hiệu suất giảm vì có thêm các gối đỡ

- Ưu nhược điểm :

+ Ưu điểm : sử dụng được khi khẩu độ lớn, đảm bảo độ cứng vững của máy, kếtcấu nhỏ gọn, hiệu suất truyền động cao do không qua nhiều khớp nối và gối đỡ.+ Nhược điểm : momen xoắn nhỏ, yêu cầu lắp ráp chính xác, vận hành khó khăn

Thiết bị mang tải

a Móc treo

Móc treo chuyên dùng cho các cơ cấu nâng hạ, xe con cầu trục, cổng trục,gồm có loại móc đơn và móc kép phù hợp với nhiều mục đích sử dụng tải trọng nâng của móc cẩu có thể đến 500 tấn, Thông thường được đúc và tôi bằng thép

có chất lượng tốt, độ bền cao ít bị ăn mòn

Hình 1.11 Thiết bị mang tải (móc treo)

1.6.Một số thiết bị phụ trợ

Phanh cổng trục là một bộ phận quan trọng trong cơ cấu hoạt động của cổng

trục chúng giúp đảm bảo an toàn cho việc vận hành cổng trục

Ngoài ra còn có còi và đèn chiếu sáng

CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ 2.1 Thông số kỹ thuật yêu cầu của bộ máy nâng hạ hàng

+ Tải trọng danh nghĩa Q = 15t=150000 N

 Đặc điểm cấu tạo

- Là kiểu bộ truyền mà momen được truyền từ động cơ tới hộp giảm tốc và qua khớp nối momen được truyền đến trục tang

1

4

5 6

Hình 2.1 Truyền momem xoắn lên trục tang qua khớp nối

+ Tỉ số truyền hộp giảm tốc phải lớn nên kích thước cồng kềnh

+ Momen trên trục tang nhỏ

+ Khó điều chỉnh tỉ số truyền

2.2.2 Phương án thiết kế 2

 Đặc điểm cấu tạo

- Là kiểu bộ truyền mà momen được truyền từ động cơ tới hộp giảm tốc và qua khớp nối tới bộ truyền bánh răng và qua bộ truyền bánh răng momen được truyền đến trục tang

Hình 2.2 Truyền momem xoắn lên trục tang qua khớp nối răng

5 Bộ truyền bánh răng 6 Tang cuốn

Ưu và nhược điểm

- Là kiểu bộ truyền mà momen được truyền từ động cơ tới hộp giảm tốc và qua khớp nối tới bộ truyền bánh răng và qua bộ truyền bánh răng momen được truyền đến trục tang.

4

6 5

Hình 2.3 Truyền momem xoắn lên trục tang qua bộ truyền bánh răng

1 Động cơ điện 2 Hệ thống phanh và khớp nối

5 Bộ truyền bánh răng 6 Tang cuốn

Ưu nhược điểm

- Ưu điểm:

+ Tỉ số truyền lớn

+ Momen trên trục tang lớn

+ Sửa chữa thay thế dễ dàng

2.2.4 Phương án thiết kế 4

Đặc điểm cấu tạo

Là kiểu bộ truyền mà momen được truyền từ động cơ tới hộp giảm tốc và qua khớp nối tới bộ truyền xích và qua bộ truyền xích momen được truyền đến trục tang

Hình 2.4 Truyền momem xoắn lên trục tang qua bộ truyền đai

1 Động cơ điện 2 Hệ thống phanh và khớp nối

Ưu nhược điểm

+ Làm việc gây tiếng ồn

+ Chế tạo phức tạp

→ Chọn phương án thiết kế 3 vì ta có thể dễ dàng thay đổi được tỉ số truyền, tháo lắp, sửa chữa dễ dàng vì được chế tạo từng cụm riêng biệt.

2.2.5 Phương án thiết kế 5

Đặc điểm cấu tạo

- Là kiểu bộ truyền mà momen được truyền từ động cơ tới bộ truyền xích và qua hộp giảm tốc momen được truyền đến trục tang

5 4

Hình 2.5 Truyền momem xoắn lên HGT qua bộ truyền xích

1 Động cơ điện 2 Hệ thống phanh và khớp nối

+ Chế tạo phức tạp (nếu phải chế tạo hộp giảm tốc)

2.3 Phương án thiết kế palăng cáp

2.3.1 Phương án thiết kế 1 (Palăng đơn loại 1)

Đặc điểm cấu tạo

- Là loại palăng mà chỉ có 1 nhánh cáp đi vào tang và có nhánh dây ra khỏi palăng từ cụm puli cố định, bội suất a=1

Hình 2.6 Palăng đơn loại 1 (a = 1)

Ưu và nhược điểm

- Ưu điểm:

+ Cấu tạo đơn giản

+ Có thể nâng hàng với vận tốc nâng lớn

+ Hiệu suất truyền động cao

- Nhược điểm:

+ Chỉ nâng được hàng có khối lượng không quá lớn

+ Bội suất a=1 nên cần lực kéo lớn hơn tải trọng của hàng để nâng hàng

2.3.2 Phương án thiết kế 2 (Palăng đơn loại 2)

Đặc điểm cấu tạo

- Là loại palăng mà chỉ có 1 nhánh cáp đi vào tang và có nhánh dây ra khỏi palăng từ cụm puli di dộng, bội suất a=2

1

2 3

4

5

Hình 2.7 Palăng đơn loại 2 (a = 2)

5 Móc treo

Ưu nhược điểm

- Ưu điểm:

+ Cấu tạo đơn giản, dễ chế tạo

- Nhược điểm:

+ Vận tốc nâng hàng thấp

+ Nếu cùng nâng hàng lên chiều cao H thì chiều dài cáp quấn vào tang lớn hơn so với palăng cáp loại 1

2.3.3 Phương án thiết kế 3 (Palăng kép)

Đặc điểm cấu tạo

- Là palăng kép (2 nhánh đi vào tang kép) có bội suất a=3

Q

1

2

3 4

+ Cấu tạo phức tạp vì có thêm nhiều puli

+ Chiều dài cáp lớn

→ Chọn phương án thiết kế 3 vì tải trọng nâng lớn Q=15 tấn

2.4 Tính chọn các chi tiết của bộ máy

2.4.1 Tính chọn cáp

Ta chọn cáp theo tiêu chuẩn hàn quốc 6 x WS36 IWRC là loại cáp lõi

thép, cáp thép được bện từ những sợi thép có độ bền cao (1400-2000 N/mm2)

Cáp nâng được cuốn trực tiếp lên tang

- Tương ứng với phương án thiết kế ta có bội suất a=3

+ η p là hiệu suất của palăng

+ Với λ là hiệu suất của dòng dọc, λ=0,98

+ a là bội suất, a=3

+ t là số puli đảo hướng

Số nhánh quấn lên tang là 2 nên lực căng lớn nhất trên mỗi nhánh là:

→S max= Q o (1−λ)

m(1− λ a ) λ t = 157500×(1−0,98)

2×(1−0,983)× 1 =26782 N

Hiệu suất của palăng:

Dt là đường kính tang đến đáy rãnh cắt, mm

dc là đường kính dây quấn trên tang, dc mm

e là hệ số thực nghiệm, e=19

Ta chọn đường kính tang và đường kính puli bằng nhau:

b Chiều dài tang

- Chiều dài toàn bộ của tang là:

- Chiều dài có ích của cáp là:

- Số vòng cáp làm việc trên tang là:

(vòng)

- Số vòng cáp dự trữ là = 2 ( )

=> Tổng số vòng cáp trên tang là:

(vòng)

- Chiều dài phần cắt ren trên tang là:

Với t là bước cuốn cáp, t=18 mm

- Chiều dài phần tang để kẹp đầu cáp L1, nếu dùng phương pháp cặp thông thường thì phải cắt them khoảng 3 vòng rãnh trên tang nữa, do đó:

- Vì tang đã được khoét rãnh, cáp cuốn một lớp, nên không cần phải làm thành bên, tuy nhiên ở 2 đầu tang trước khi tới phần khoét rãnh ta để lại 1khoảng L2

- Khoảng cách giữa 2 nửa cắt rãnh

Trong đó:

L4 là khoảng cách giữa 2 dòng dọc ở ổ treo móc, có thể lấy L4 =

- Tải trọng tác dụng lên may ơ bên trái (điểm D) là:

- Tải trọng tác dụng lên may ơ bên phải (điểm C) là:

- Phản lực tại A là:

- Phản lực tại B là:

- Momen uốn tại D là:

- Momen uốn tại C là:

Trục tang không chịu momen xoắn mà chỉ chịu uốn