Thiết kế bán cổng trục 15 tấn

Thiết kế bán cổng trục 15 tấn Thiết kế bán cổng trục 15 tấn Thiết kế bán cổng trục 15 tấn luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ BÁN CỔNG TRỤC 15 TẤN

Sinh viên thực hiện: BÙI ANH VŨ

Đà Nẵng, 2019

LỜI NÓI ĐẦU

Trong giai đoạn hiện nay, đất nước đang bước vào thời kỳ công nghiệp hóa, hiện đại hóa nền kinh tế Vai trò của ngành cơ khí ngày càng trở nên quan trọng hơn đối với

sự phát triển của nền kính tế đất nước, có thể nói đây là ngành then chốt của một nền công nghiệp hiện đại.

Trong suốt những năm học tập tại trường, em đã được truyền đạt những kiến thức

cơ bản, làm cơ sở, hành trang cho công việc sau này Để tổng kết những gì đã được học trong suốt những năm vừa qua, được sự phân công của nhà trường, em đã nhận đồ án

tốt nghiệp với đề tài “Thiết kế bán cổng trục 15 tấn” dưới sự hướng dẫn của thầy giáo GVC.Th.s Nguyễn Thanh Việt

Đây là đề tài thường thấy trong thực tế, xuất hiện rất nhiều ở các nhà máy, kho bãi, các cơ sở sản xuất và lắp ráp cơ khí Bán cổng trục 15 tấn là thiết bị nâng hạ rất quan trọng, giảm được sức nặng của người công nhân khi làm việc, qua đó, nâng cao năng suất lao động của công nhân Thiết bị nâng hạ thường nâng các vật nặng, di chuyển trên cao nên yêu cầu về tính an toàn cho người và vật là rất cao.

Khi nghiên cứu đề tài này, em đã tham khảo nhiều tài liệu, sách vở cũng như trong thực tế, em nhận thấy rằng đề tài này tương đối rộng, rất nhiều kiểu mẫu tùy thuộc vào điều kiện từng cơ sở sản xuất hay từng công ty riêng Tuy nhiên, dù thiết kế có đi theo hướng nào thì khi thiết kế đề tài này cần phải đảm bảo ba chỉ tiêu cơ bản là: Phải có tính kinh tế, đạt năng suất cao và đảm bảo an toàn Và em cũng đã cố gắng để đề tài của mình thiết kế theo ba chỉ tiêu trên Tuy nhiên, đây là đề tài có khối lượng tương đối lớn, lại chưa có nhiều kinh nghiệm thực tế nên em gặp nhiều khó khăn, nhất là trong việc tìm kiếm tài liệu hướng dẫn Vì vậy việc sai sót trong thiết kế tính toán là không thể tránh khỏi Em mong thầy và các bạn chỉ dẫn để em có thể hoàn thành tốt hơn trong công việc sau này Em xin chân thành cảm ơn.

Đà Nẵng, tháng 5 năm 2016

Sinh viên

Bùi Anh Vũ

DUT.LRCC

CAM ĐOAN

Với sự hướng dẫn tận tình của giáo viên hướng dẫn và tham khảo tài liệu em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình và xin cam kết rằng:

- Các số liệu, công thức trích dẫn đều từ các tài liệu tham khảo đáng tin cậy

- Tuân thủ các quy định của nhà trường đề ra về cách thức trình bày đồ án

- Nội dung các phần trong đồ án được giáo viên hướng dẫn cụ thể và kiểm tra thường xuyên

- Không trích dẫn, sao chép từ các nguồn tài liệu khi chưa được sự đồng ý cũng như các tài liệu vi phạm pháp luật

Sinh viên thực hiện Bùi Anh Vũ

DUT.LRCC

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU i

CAM ĐOAN ii

MỤC LỤC iii

PHẦN I:LÝ THUYẾT VỀ THIẾT BỊ NÂNG CHUYỂN 2

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ NÂNG CHUYỂN 3

1.1 Giới thiệu chung 3

1.2 Các thông số cơ bản của máy trục 3

1.3 Giới thiệu các loại thiết bị nâng chuyển 7

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ BÁN CỔNG TRỤC 10

2.1 Tổng quan về bán cổng trục 10

2.2 Giới thiệu các loại bán cổng trục và các thông số kỹ thuật của bán cổng trục: 11

2.3 Giới thiệu các thiết bị liên quan: 15

PHẦN II: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MÁY 19

CHƯƠNG 1: PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ BÁN CỔNG TRỤC 20

1.1.Hình bán cổng trục : 20

1.2 Lựa chọn kết cấu dầm 20

1.3 Phương án lựa chọn sơ đồ động học cơ cấu nâng 22

1.4 Chọn sơ đồ động học cho cơ cấu di chuyển xe con 23

1.5 Chọn sơ đồ động học cho cơ cấu di chuyển bán cổng trục: 25

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ CƠ CẤU NÂNG 28

2.1 Tính toán cơ cấu nâng: 28

2.3 Các bộ phận khác của cơ cấu nâng: 53

CHƯƠNG 3: TÍNH CƠ CẤU DI CHUYỂN XE CON 63

3.1.Sơ đồ dẫn động cơ cấu: 63

3.2.Tính cơ cấu di chuyển xe con: 63

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC CƠ CẤU DI CHUYỂN RAY TRÊN 75

DUT.LRCC

4.1.Các số liệu ban đầu: 75

4.2: Cơ cấu di chuyển ray trên: 75

CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC CƠ CẤU DI CHUYỂN RAY DƯỚI 81

5.1 Bánh Xe Ray: 81

5.2 Động Cơ Điện: 82

5.3.Tỷ số truyền chung: 83

5.4 Kiểm tra động cơ về mômen mở máy 83

5.5 Bộ Truyền: 84

5.6 Các bộ phận của cơ cấu di chuyển bán cổng trục: 85

CHƯƠNG 6: TÍNH KẾT CẤU KIM LOẠI CỦA DẦM CHÍNH 92

6.1 Số liệu ban đầu: 92

6.2.Tính Tải Trọng: 92

6.3 Xác định kích thước tiết diện của dầm: 93

6.4 Ứng suất ở tiết diện giữa của dầm chính: 96

6.5.Tính tiết diện gối tựa của dầm chính: 99

CHƯƠNG 7: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO CHI TIẾT TRỤC 100

7.1 Phân tích tính năng làm việc và điều kiện kỹ thuật của chi tiết 101

7.2 Phương pháp chế tạo phôi 101

7.3 Quy trình công nghệ gia công 103

CHƯƠNG 8: HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG VÀ CÁC KỸ THUẬT AN TOÀN TRONG VẬN HÀNH BÁN CỔNG TRỤC 122

8.1 Các thiết bị an toàn trên máy 122

8.2 Hướng dẫn sử dụng máy 123

8.3 An toàn trong sử dụng máy 124

8.4 Nội quy vận hành bán cổng trục 15 tấn 124

8.5 Bảo dưỡng máy: 126

KẾT LUẬN 127

Tài liệu tham khảo 128

DUT.LRCC

DUT.LRCC

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ NÂNG

CHUYỂN

1.1 Giới thiệu chung

Ngày nay với sự phát triển không ngừng của khoa hoc kỹ thuật nhiều máy móc hiện đại xuất hiện và được đưa vào sản xuất nhằm để tăng năng suất và giảm sức lao động của con người do đó thiết bị nâng chuyển cũng được đưa vào sử dụng nhiều hơn trong các ngành công nghiệp, nó giúp giảm sức lao động của con người trong quá trình vận chuyển, có thể nâng và di chuyển những vật liệu, chi tiết có khối lượng lớn mà không tốn nhiều sức lao động, tăng năng suất

Hiện nay, hầu hết trong các ngành công nghiệp đều sử dụng thiết bị nâng chuyển Công nghiệp xây dựng trước kia rất ít cần trục, ngày nay thậm chí khi xây dựng nhà nhỏ cũng không thể thiếu cần trục, chưa nói gì đến việc xây dựng toà nhà cao tầng và kỹ thuật xây lắp từng khối lớn, trong thời kỳ hội nhập lại càng chú trọng và không ngừng cải tiến kỹ thuật để đáp ứng được yêu cầu của ngành công nghiệp xây dựng

Trong ngành công nghiệp mỏ thì cần có các loại thang tải, xe kíp băng tải v.v Trong ngành luyện kim có những cần trục nặng phục vụ kho chứa quặng và nhiên liệu v.v

Máy nâng vận chuyển phục vụ nhà ở, những nhà công cộng, các cửa hiệu lớn và các

ga tàu điện ngầm như thang máy, trong đó có thang điện cao tốc cho các nhà cao tầng, buồng chở người và thang điện liên tục Trong các siêu thị người ta dùng rất nhiều các cầu thang cuốn v.v

Trong nhà máy hay phân xưởng cơ khí thì người ta trang bị nhiều máy nâng chuyển

di động như cần trục, cầu trục, cổng trục, bán cổng trục dùng điện hay khí nén, thuỷ lực năng suất cao để di chuyển các chi tiết máy hoặc máy v.v

Ngành máy nâng và vận chuyển hiện đại đang thực hiện rộng rãi việc cơ giới hoá quá trình vận chuyển trong các ngành công nghiệp và kinh tế quốc dân Sự phát triển của kỹ thuật nâng - vận chuyển phải theo cải tiến các máy móc, tinh xảo hơn, giảm nhẹ trọng lượng, giảm giá thành, nâng cao chất lượng sử dụng, tăng mức sản xuất, đơn giản hoá

và tự động hoá việc điều khiển và chế tạo những máy mới nhiều hiệu quả để thoả mãn yêu cầu ngày một tăng của nền kinh tế quốc dân

1.2 Các thông số cơ bản của máy trục

❖ Tải trọng nâng Q:

- Tải trọng nâng là đặc tính cơ bản của máy trục, bằng T hay N

DUT.LRCC

- Tải trọng nâng gồm trọng lượng của vật cộng với trọng lượng của cơ cấu

móc hàng Tải trọng nâng có giới hạn rất lớn từ vài chục T đến hàng chục ngàn

N Trong thực tế sử dụng để thuận tiện người ta dùng đơn vị khối lượng : Kg, tấn

❖ Chiều cao nâng H(m)

Chiều cao nâng là khoảng cách từ mặt sàn, bãi làm việc của máy trục đến tâm thiết

bị mang vật ở vị trí cao nhất

❖ Tốc độ làm việc V(m/ph hay m/s):

+ Vận tốc nâng Vn: vận tốc của vật nâng hàng theo phương thẳng đứng

+ Vận tộc di chuyển cầu Vc: tốc độ di chuyển cầu trên ray

+ Vận tốc xe Vx : vận tốc của xe di chuyển trên dầm chính

❖ Khẩu độ L(m):

Đây là thông số biểu thị phạm vi hoạt động của máy trục, khẩu độ L của cầu trục hay cổng trục là khoảng cách theo phương ngang giữa đường trục của hai đường ray mà trên

đó máy di chuyển

➢ Chế độ làm việc của máy nâng:

Máy nâng làm việc theo chế độ ngắn hạn, lặp đi lặp lại Bộ phận làm việc và bộ phận nâng hạ di chuyển theo chu kỳ Ngoài thời kỳ làm việc có thời kỳ dừng máy, tức là động

cơ tắt Thời gian dừng dùng thiết bị nâng để móc hay tháo vật để chuẩn bị cho các thời

kỳ tiếp theo Ngoài ra mỗi quá trình chuyển động qua lại có thể phân ra các thời kỳ chuyển động không ổn định, như trong thời kỳ mở máy, phanh và thời kỳ ổn định

+ Chế độ làm việc nhẹ:

Đặc điểm của chế độ nhẹ là hệ số sử dụng cơ cấu theo trọng tải thấp, kq0,5, cường

độ làm việc của động cơ nhỏ, trung bình khoảng 15% Số lần mở máy trong một giờ ít (dưới 60 lần) và có nhiều quãng nghỉ lâu Trong nhóm này có cơ cấu nâng và cơ cấu di chuyển của các cần trục phục vụ công tác sửa chữa, cần trục đặt trong không gian máy,

cơ cấu di chuyển các cần trục xây dựng và cần trục cảng v.v

+ Chế độ làm việc trung bình:

Đặc điểm là các cơ cấu làm việc với các trọng tải nâng khác nhau, hệ số sử dụng cơ cấu theo tải trọng đạt khoảng 0,75, tốc độ làm việc trung bình, cường độ làm việc khoảng 25%, số lần mở máy trong một giờ đến 120 lần Trong nhóm máy này có các cơ cấu nâng và di chuyển cần trục trong các phân xưởng cơ khí và lắp ráp Cơ cấu quay của cần trục xây dựng

+ Chế độ làm việc nặng:

Đặc điểm của chế độ nặng là hệ số sử dụng cơ cấu theo tải trọng cao, kQ=1, tốc

DUT.LRCC

độ làm việc lớn, cường độ làm việc khoảng 40%, số lần mở máy trong 1 giờ đến 240 Trong nhóm này có tất cả các cơ cấu của cần trục làm việc phục vụ dây chuyền công nghệ, ở kho các nhà máy sản xuất hàng loạt lớn, cơ cấu nâng của một số cần trục xây dựng

Trường hợp 1: Tải trọng bình thường của trạng thái làm việc phát sinh khi máy làm

việc ở điều kiện bình thường Máy nâng làm việc với tải trọng nâng danh nghĩa, áp lực gió trung bình ở trạng thái làm việc, mở máy và phanh êm dịu, đường cần trục ở trạng thái bình thường Trường hợp này dùng để tính bền các chi tiết theo mỏi, theo tuổi thọ,

độ mòn, tính công suất động cơ và kiểm tra phát nhiệt cho thiết bị điện Khi tính bền mỏi và độ mòn có thể không tính áp lực gió

Trường hợp 2: Tải trọng lớn nhất của trạng thái làm việc bao gồm các lực cản tĩnh

cực đại, tải trọng động cực đại khi mở máy và phanh đột ngột, áp lực gió lớn nhất ở trạng thái làm việc, đường cần trục ở trạng thái xấu, góc dốc lớn Đối với trường hợp này tất cả các chi tiết trong cơ cấu và kết cấu kim loại được tính theo sức bền tĩnh

Trường hợp 3: Tải trọng lớn nhất của trạng thái không làm việc của máy Tải trọng

bao gồm trọng lượng bản thân máy, tải trọng gió lớn nhất ở trạng thái không làm việc

và tải trọng do độ dốc hoặc nghiêng mặt đường gây ra Đối với trường hợp này cần kiểm tra độ bền, ổn định toàn bộ máy và các bộ phận của nó Đặc biệt kiểm tra các chi tiết của bộ phận kẹp ray, các thiết bị phanh hãm và các chi tiết, bộ phân của cơ cấu thay đổi tầm

DUT.LRCC

Hình 1 Đồ thị tải trọng trung bình các cơ cấu máy trục ở chế độ làm việc trung bình

❖ Các chỉ tiêu đặc trưng đánh giá mức độ làm việc của máy trục: [10]

1.Hệ số sử dụng của cơ cấu :[trang 5,(10)]

Qtb: tải trọng trung bình làm việc trong một ca, N

Qđm: tải trọng định mức (tải trọng nâng cho phép lớn nhất):

Với Qtb =

ck

n i i i

T

Q t



=1

2 Hệ số sử dụng thời gian trong ngày:

Kng = Số giờ làm việc trong 1 ngày đêm/24 giờ

3 Hệ số sử dụng thời gian trong một năm:

Kn = Số ngày làm việc trong một năm/365 ngày

4 Cường độ làm việc của cơ cấu: [10]

t m là tổng thời gian mở máy, s

t v là tổng thời gian vận chuyển, s

t p là tổng thời gian phanh, s

DUT.LRCC

t n là tổng thời gian nghỉ, s

Thời gian chu kỳ Tck của máy trục thường không quá 10 phút

Ngoài ra còn có một số chỉ tiêu bổ sung như:

- Số lần mở máy trong một giờ

- Số chu kỳ làm việc trong một giờ

Nhiệt độ môi trường

1.3 Giới thiệu các loại thiết bị nâng chuyển

1.3.1 Khái niệm:

Máy nâng chuyển là các loại máy công tác dùng để thay đổi vị trí của đối tượng công tác nhờ thiết bị mang vật trực tiếp như móc treo hoặc thiết bị mang vật gián tiếp như gầu ngoạm, nam châm điện, băng, gầu v.v

1.3.2 Phân loại:

a.Máy nâng:

❖ Đặc điểm:

Các cơ cấu máy nâng làm việc ngắn hạn, lặp đi lặp lại và có thời gian dừng

Máy nâng chỉ có một chuyển động nâng hạ gọi là máy và thiết bị nâng đơn giản

Loại có từ hai chuyển động trở lên gọi là cần trục

Vận chuyển các vật theo hướng thẳng đứng và một số chuyển động khác trong mặt phẳng ngang, trong đó có cơ cấu nâng là cơ cấu chủ yếu

Chúng có thể làm việc trong nhà hoặc ngoài trời

Theo kết cấu thép, cổng trục có các loại sau: cổng trục không có công xôn, cổng trục có một đầu công xôn, cổng trục có hai đầu công xôn Theo công dụng có thể phân loại như sau: cổng trục cảng bốc xếp container, cổng trục chân đế nhà máy thủy điện, cổng trục công dụng chung nhà xưởng sản xuất, bốc xếp kho bãi…

DUT.LRCC

Hình 2: Cổng trục

2 Cầu trục:

Hình 3: Cầu trục Được dùng chủ yếu trong các phân xưởng, nhà kho để nâng hạ và vận chuyển hàng hóa với lưu lượng lớn Cầu trục là một kết cấu dầm, hộp hoặc dàn, trên đó đặt xe con

có cơ cấu nâng Dầm cầu có thể chạy trên các đường ray đặt trên cao dọc theo nhà xưởng còn xe con có thể chạy dọc theo dầm cầu (Hình 3)

DUT.LRCC

3 Bán cổng trục:

Có thể nói bán cổng trục là sự kết hợp của nửa cầu trục và nửa cổng trục vì loại

này có kết cấu một bên di chuyển trên đường ray đặt trên cao dọc theo nhà xưởng, một bên di chuyển trên ray bố trí trên mặt đất nhờ cơ cấu di chuyển (hình 4)

Hình 4: Bán Cổng trục Máy trục đặc chủng: là các loại máy đặc biệt dùng riêng theo yêu cầu nào đó (thang máy, máy trục bến cảng…)

b Máy vận chuyển liên tục:

❖ Đặc điểm:

+ Vận chuyển vật liệu một cách liên tục, theo tuyến nhất định

+ Khi làm việc, quá trình vận chuyển, chất và dỡ tải được tiến hành một cách đồng thời

+ Vận chuyển vật liệu, sản phẩm, bán thành phẩm v.v với cự ly không lớn trong phạm vi một nhà máy, dây chuyền sản xuất, công trường, kho bãi, nhà ga, bến cảng, bãi khai thác

❖ Phân loại:

Theo nguyên lý làm việc, máy vận chuyển liên tục chia thành hai loại: máy vận chuyển liên tục bằng cơ khí, máy vận chuyển liên tục bằng thủy lực hoặc khí nén Máy vận chuyển liên tục bằng thủy lực hoặc khí nén dùng để vận chuyển các vật liệu rắn nhờ dòng chảy của chất lỏng hoặc khí theo các đường ống

Máy vận chuyển liên tục bằng cơ khí chia ra làm hai loại: máy vận chuyển có bộ phận kéo như băng tải, máy vận chuyển kiểu gầu, máy vận chuyển kiểu tấm và máy vận chuyển không có bộ phận kéo như vít tải, con lăn tải v.v

DUT.LRCC

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ BÁN CỔNG TRỤC

2.1 Tổng quan về bán cổng trục

Bán cổng trục nói chung được sử dụng trong nhiều ngành kinh tế khác nhau, các

phân xưởng lắp ráp cơ khí, xí nghiệp luyện kim, công trường xây dựng, cầu cảng… Chúng được sử dụng trong các ngành sản xuất trên để giải quyết các việc nâng bốc, vận chuyển tải trọng, phối liệu, thành phẩm… Có thể nói rằng nhịp độ làm việc của máy nâng chuyển góp phần quan trọng, nhiều khi có tính quyết định đến năng suất của dây chuyền sản xuất ở các ngành nói trên Vì vậy, thiết kế hệ truyền động cho bán cổng trục

ở cơ cấu nâng hạ cần phải tuân thủ chặt chẽ các quy trình kỹ thuật, đồng thời cũng phải đảm bảo tính kinh tế Trước khi đi vào thiết kế hệ truyền động cho cơ cấu nâng hạ bán cổng trục, ta đi tìm hiểu một số đặc điểm công nghệ cùng với việc đi phân tích những nét chính trong yêu cầu truyền động bán cổng trục

Bán cổng trục thường có 3 chuyển động chính:

- Chuyển động nâng hạ của cơ cấu nâng tải

- Chuyển động ngang của xe lăn

- Chuyển động dọc của xe cầu

Trong khuôn khổ đồ án này thì thiết kế hệ truyền động cho cơ cấu nâng hạ là quan trọng nhất Để có thể đưa ra những phương án hợp lý cho hệ truyền động cơ cấu nâng

hạ, trước hết ta đi phân tích khái quát những đặc điểm cơ bản về yêu cầu truyền động của cơ cấu nâng hạ bán cổng trục

Thứ nhất, về loại phụ tải: Đặc điểm của các động cơ truyền động trong cơ cấu bán

cổng trục nói chung là đều làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại, số lần đóng điện lớn

Thứ hai, về yêu cầu đảo chiều quay: Động cơ truyền động bán cổng trục, nhất là cơ

cấu nâng hạ, phải có khả năng đảo chiều quay, có mô men thay đổi theo tải trọng rất rõ rệt Theo khảo sát từ thực tế thì khi không có tải trọng (không tải) momen động cơ không vượt quá (15-20)% Mđm; đối với cơ cấu nâng của bán cổng trục đạt tới 50% Mđm…

Thứ ba, yêu cầu về khởi động và hãm: Trong các hệ truyền động các cơ cấu của máy

nâng, yêu cầu quá trình tăng tốc và giảm tốc phải êm, đặc biệt đối với thang máy và thang chuyên chở khách Bởi vậy momen động trong quá trình hạn chế quá độ phải được hạn chế theo yêu cầu của kỹ thuật an toàn Ở các máy nâng tải trọng, gia tốc cho phép thường được quy định theo khả năng chịu đựng phụ tải động của các cơ cấu Đối với cơ cấu nâng hạ bán cổng trục, máy xúc thì gia tốc phải nhỏ hơn khoảng 0,2 m/s2 để không giật đứt dây cáp Ngoài ra, động cơ truyền động trong cơ cấu này phải có phạm vi điều

DUT.LRCC

chỉnh đủ rộng và có các đường đặc tính cơ thỏa mãn yêu cầu công nghệ Đó là các yêu cầu về dừng máy chính xác, nên đòi hỏi các đường đặc tính cơ thấp, có nhiều đường đặc tính trung gian để mở máy êm

Thứ tư, yêu cầu về bảo vệ an toàn khi gặp sự cố: Các bộ phận chuyển động phải có

phanh hãm điện từ để giữ chặt các trục khi mất điện, bảo đảm an toàn cho người vận hành và các bộ phận khác trong hệ thống sản xuất Để đảm bảo cho người và thiết bị vận hành trong sơ đồ khống chế có các công tắc hành trình để hạn chế chuyển động của các cơ cấu khi chúng đến các vị trí giới hạn Đối với cơ cấu nâng hạ thì chỉ cần hạn chế hành trình lên mà không cần hạn chế hành trình hạ

Thứ năm, yêu cầu nguồn và trang bị điện: Điện áp cung cấp cho bán cổng trục không

vượt quá 500V Mạng điện xoay chiều hay dùng là 220V, 380V; mạng điện một chiều

là 22V, 44V Các khí cụ điện trong hệ thống truyền động và trang bị điện của các cơ cấu nâng hạ cần trục yêu cầu phải làm việc tin cậy, đảm bảo năng suất, an toàn trong mọi điều kiện khắc nghiệt của môi trường, hơn nữa phải đơn giản trong thao tác

Năng suất của máy nâng quyết định bởi hai yếu tố: tải trọng của thiết bị và số chu kỳ bốc xúc trong một giờ Số hàng bốc xúc trong mỗi chu kỳ không như nhau và nhỏ hơn tải trọng định mức, cho nên phụ tải đối với động cơ chỉ đạt (60-70)% công suất định mức của động cơ

2.2 Giới thiệu các loại bán cổng trục và các thông số kỹ thuật của bán cổng trục: 2.2.1 Một số đặc điểm của bán cổng trục

Bán cổng trục là loại thiết bị nâng hạ được sử dụng ngoài trời và trong nhà xưởng,

nó là một loại máy trục có phần kết cấu thép (dầm chính) một đầu liên kết với dầm ngang (dầm cuối), trên dầm ngang này có bốn bánh xe di chuyển trên đường ray đặt trên vai cột nhà xưởng hay trên dàn kết cấu thép, đầu còn lại liên kết với dầm đứng (chân cổng), trên dầm đứng có 4 bánh xe di chuyển trên ray bố trí dưới mặt đất song song với đường ray đặt trên vai cột nhà xưởng

Dầm chính của bán cổng trục thường có kết cấu dạng hộp hay dàn có thể có một dầm hoặc hai dầm, trên đó có xe con và cơ cấu di chuyển qua lại dọc theo dầm chính Hai đầu dầm chính liên kết hàn hoặc đinh tán với dầm cuối và chân, trên mỗi dầm cuối hay chân có hai cụm bánh xe, cụm bánh xe chủ động và cụm bánh xe bị động Nhờ cơ cấu

di chuyển bán cổng trục kết hợp với cơ cấu di chuyển xe con (hoặc palăng) mà bán cổng trục có thể mang hạ ở bất cứ vị trí nào trong không gian phía dưới mà bán cổng trục bao quát

2.2.2 Phân loại bán cổng trục:

Người ta có thể phân loại bán cổng trục như sau:

DUT.LRCC

Hình 7 Bán cổng trục dầm đơn kiểu dầm

Hình 8: Bán cổng trục dầm đôi không có conson

DUT.LRCC

• Bán cổng trục chuyên dùng là loại bán cổng trục mà thiết bị mang vật của nó chuyên để nâng một loại hàng hóa nhất định Bán cổng trục chuyên dùng được sử dụng chủ yếu trong công nghiệp luyện kim với các thiết bị chuyên dùng và có chế

độ làm việc rất nặng

c Theo cách bố trí của cơ cấu di chuyển:

Theo cách bố trí của cơ cấu di chuyển có bán cổng trục dẫn động chung và bán cổng trục dẫn động riêng

d Theo nguồn dẫn động:

Có loại bán cổng trục dẫn động bằng tay và bán cổng trục dẫn động bằng máy

• Bán cổng trục dẫn động bằng tay được dùng chủ yếu trong sửa chữa, lắp ráp nhỏ

và các công việc yêu cầu nâng chuyển hàng với tốc độ không cao Cơ cấu nâng của loại bán cổng trục này là palăng xích kéo tay

• Bán cổng trục dẫn động bằng động cơ được dùng chủ yếu trong phân xưởng sửa chữa, lắp rắp lớn và công việc nâng chuyển hàng yêu cầu tốc độ cao và khối lượng lớn Cơ cấu nâng của loại bán cổng trục này là palăng điện

e Theo vị trí điều khiển:

Theo vị trí điều khiển có loại điều khiển từ cabin gắn trên dầm cầu Điều khiển từ dưới nền bằng hộp nút bấm

2.2.3: Các thông số kỹ thuật của bán cổng trục

Số lần mở máy trong một giờ, m

Số chu kỳ làm việc trong một giờ, ack

Nhiệt độ môi trường xung quanh, t0C

46 0,67 0,75 0,75

240 30-35

25 Thời gian phục vụ, năm - Ổ lăn

- Bánh răng

- Trục và các chi tiết khác

6

10

16 Thời gian làm việc trong

thời hạn trên, h

- Ổ lăn

- Bánh răng

- Trục và các chi tiết khác

a Cấu tạo của cáp thép:

Được chế tạo từ các sợi thép bằng phương pháp bện, các sợi thép được chế tạo bằng phương pháp kéo nguội, có độ bền cao (1400-2000N/mm2) Các sợi thép bện thành tao cáp hoặc cáp bện đơn Tao cáp có thể có nhiều lớp sợi với đường kính sợi thép có thể khác nhau

b Phân loại cáp thép:

• Theo cấu tạo:

+ Cáp bện đơn: được bện trực tiếp từ các sợi thép

+ Cáp bện kép: gồm các cáp bện đơn được bện quanh một lõi

+ Cáp bện ba: gồm các cáp bện kép được bện quanh một lõi

• Theo đặc điểm tiếp xúc:

- Nếu các sợi thép trong cáp tiếp xúc nhau theo điểm ta có cáp tiếp xúc điểm Tượng tự ta có cáp tiếp xúc đường

DUT.LRCC

- Người ta còn phân biệt cáp bện xuôi khi chiều bện của các lớp sợi và các dành quanh lõi là như nhau, cáp bện chéo khi chiều bện các thành phần này ngược nhau

2.3.2 Ròng rọc:

Là bộ phận dùng đổi hướng dây cáp Rãnh ròng rọc cần đảm bảo các tiêu chí sau:

- Cáp không bị tuột khỏi rãnh khi vật nâng lắc

- Cáp vào và ra khỏi ròng rọc dễ dàng

- Cáp không đè lên thành bên của rãnh

- Không bị kẹt và bề mặt tiếp xúc giữa cáp và đáy rãnh lớn để giảm ứng suất tiếp xúc, cáp đỡ mòn

- Dễ bảo dưỡng và có độ tin cậy cao

Để đảm bảo các tiêu chí này, các kích thước được quy định như sau:

a) Móc đơn: khi tải trọng nhỏ và vừa

b) Móc 2 ngạch: khi trọng tải vừa và lớn

a)

1

2 4

DUT.LRCC

DUT.LRCC

CHƯƠNG 1: PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN

Dầm chính

Cơ cấu di chuyển ray trên Móc

Cơ cấu di chuyển ray dưới

DUT.LRCC

Kết cấu dạng hộp thuận lợi cho việc tính toán đơn giản, thời gian chế tạo và lắp

ghép nhanh, việc bảo dưỡng cũng đơn giản Do đó giá thành giảm

1.2.2 Phương án 2: Bán cổng trục kết cấu kiểu giàn

Dầm là một khung giàn gồm các thanh liên kết với nhau bằng hàn và bắt bulông

Hình 15: Phương án dầm kết cấu kiểu dàn

1-Chân bán cổng trục; 2- Dầm chính; 3- Động cơ; 4- Nối trục và phanh

5- Hộp giảm tốc ; 6-Nối trục ; 7-Bánh xe Với kết cấu kiểu này thì khối lượng dầm nhỏ, nhưng phức tạp, khó chế tạo vì nhiều chi tiết, quá trình chế tạo và lắp ráp mất thời gian, việc kiểm tra bảo dưỡng khó khăn

Do đó giá thành chế tạo cao

1.2.3 Phương án 3: Kết cấu dầm có dạng chữ I

Hình 16: Phương án dầm kết cấu dầm chữ I 1- Dầm chữ I; 2- Chân cổng dạng hộp Dạng kết cấu này đơn giản, dễ tính toán, chế tạo, lắp ghép đơn giản, bảo dưõng

DUT.LRCC

kiểm tra dễ dàng nhưng chịu tải ít Phù hợp với những bán cổng trục có tải trọng

nhỏ dưới 5 tấn và khẩu độ nhỏ

Kết luận: Từ yêu cầu về số liệu ban đầu về bán cổng trục như vậy ta chọn kết cấu dầm

dạng hai dầm dạng hộp, thì đủ khả năng chịu tải và kết cấu đơn giản

1.3 Phương án lựa chọn sơ đồ động học cơ cấu nâng

Cơ cấu nâng dùng để nâng hạ vật theo phương thẳng đứng Ngoại lực là trọng lực và

lực quán tính tác dụng lên vật nâng Có hai loại cơ cấu nâng: cơ cấu nâng dẫn động bằng tay và cơ cấu nâng dẫn động bằng điện Trong trường hợp này sử dụng cơ cấu nâng dẫn

1.3.1 Phương án 1: Sơ đồ như hình 17:

Với phương án này, chuyển động được truyền từ động cơ đến hộp giảm tốc qua khớp nối Trục ra của khớp nối không trùng với trục tang mà thông qua một bộ truyền bánh răng ngoài Cơ cấu này dễ tháo lắp thành các bộ phận riêng biệt, thích hợp khi dùng pa lăng đơn, tỷ số truyền trong hộp giảm tốc nhỏ nên hộp giảm tốc nhỏ Tuy nhiên kết cấu

và kích thước cồng kềnh, phức tạp, nhiều chi tiết, tốn nhiều ổ, tồn tại một bộ truyền ngoài nên không an toàn

Hình 17 :Phương án sơ đồ cơ cấu nâng tang và động cơ nằm ở khác phía

1- Động cơ; 2- Phanh; 3- Hộp giảm tộc; 4- Khớp nối; 5- Tang; 6- Bánh răng ăn

khớp ngoài

DUT.LRCC

1.3.2.Phương án 2: Sơ đồ như hình vẽ 18:

Phương án này kết cấu nhỏ gọn, làm việc an toàn Tháo lắp, sửa chữa, bảo

dưỡng dễ dàng

Hình 18: Phương án sơ đồ cơ cấu nâng, động cơ và tang cùng phía

và tang nối với trục ra HGT bằng nối trục đàn hồi 1- Động cơ; 2- Phanh; 3- Hộp giảm tốc; 4- Khớp nối; 5- Tang

1.3.3 Phương án 3: Sơ đồ như hình vẽ 19:

Phương pháp này có các ưu điểm là: chất lượng mạng điện ổn định; giảm tổn hao nhiệt trên dây dẫn; khắc phục hiện tượng sụt áp trên lưới điện; quá trình khởi động và dừng tải êm, tiếng ồn giảm, tăng tuổi thọ của motor; tăng tuổi thọ các mối hàn trên dầm và các phụ kiện cơ khí; an toàn hơn cho công nhân vận hành; tăng tính năng an toàn cho hệ thống; giảm chi phí bảo dưỡng

Hình 19 Phương án sơ đồ cơ cấu nâng dùng biến tần

Kết luận: Qua việc phân tích sơ đồ động học của cơ cấu nâng, ta thấy phương án 3 có

nhiều ưu điểm nhưng do thời gian có hạn, chưa hiểu rõ về biến tần nên sử dụng

phương án 2 làm phương án để tính toán, thiết kế cơ cấu nâng

1.4 Chọn sơ đồ động học cho cơ cấu di chuyển xe con

1.4.1 Phương án 1: Sơ đồ động học như hình 20:

Phương án này nhỏ gọn, truyền động đơn giản, chiếm không gian nhỏ và thuận tiện cho việc bố trí lên các xe lăn Phương án này tiện cho việc tháo lắp các chi tiết ra thành từng cụm, tuy nhiên trục truyền quay với tốc độ bé, mô men xoắn lớn nên kích thước trục to

Biến

tần

DUT.LRCC

Hình 20: Phương án sơ đồ trục truyền chậm, bánh xe nằm 2 phía hộp giảm tốc

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

1.4.2 Phương án 2: Sơ đồ động học hình 21:

Phương án này đơn giản, làm việc chắc chắn Tuy nhiên hai bánh xe lắp cùng trên một trục, khoảng cách không lớn lắm Hai bánh xe quay với vận tốc bé, mô men xoắn trên trục khá cao nên kích thước của trục lớn

DUT.LRCC

Hình 22: Phương án sơ đồ trục truyền nhanh với hai hộp giảm tốc nằm ở 2 phía

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

1.4.4 Phương án 4: Sơ đồ động học hình 23:

Phương án sử dụng biến tần có nhiều ưu điểm

Hình 23 Phương án di chuyển xe con sử dụng biến tần 1- Động cơ; 2- Phanh; 3- Hộp giảm tốc; 5- Bánh xe

Kết luận: Qua việc phân tích các phương án trên, ta chọn phương án thứ nhất làm

phương án để thiết kế và tính toán xe lăn

1.5 Chọn sơ đồ động học cho cơ cấu di chuyển bán cổng trục:

1.5.1 Phương án 1: Sơ đồ động học như hình 24:

Phương án này hộp giảm tốc có kết cấu nhỏ gọn, nhưng có bộ bánh răng truyền ngoài không đảm bảo an toàn, chỉ dùng với những cầu có trọng lượng trung bình

5 5

Bi?n t?n

Biến tần DUT.LRCC

Hình 24: Phương án sơ đồ cơ cấu di chuyển với hộp giảm tốc và cặp bánh răng ăn

khớp ngoài

1- Động cơ; 2- Phanh; 3- Hộp giảm tốc; 4- Bánh xe ; 5- Bánh răng ăn khớp ngoài

1.5.2 Phương án 2: Sơ đồ động học như hình 25:

Phương án này hộp giảm tốc có kết cấu lớn hơn và đảm bảo an toàn, chỉ dùng với những cầu có trọng lượng trung bình Với cơ cấu di chuyển này thì yêu cầu về độ phẳng của ray không cao

Hình 25: Sơ đồ cơ cấu di chuyển bán cổng trục với hộp giảm tốc 3 cấp

1- Động cơ; 2- Phanh; 3- Hộp giảm tốc; 4- Bánh xe

1.5.3 Phương án 3: Sơ đồ động học như hình 26:

Phương án này hộp giảm tốc có kết cấu phức tạp hơn so với các phương án trên Kết cấu đối xứng hơn chính vì thế mà tăng được độ ổn định của máy cũng như cải thiện được điều kiện làm việc của máy Với cơ cấu di chuyển này thì yêu cầu về độ phẳng của ray cao hơn so với các phương án trên

DUT.LRCC

Hình 26: Phương án sơ đồ di chuyển cơ cấu cân bằng

1-Động cơ; 2- Phanh; 3- Hộp giảm tốc; 4-Bánh xe; 5- Bánh răng ăn khớp ngoài

1.5.4 Phương án 4:

Sử dụng phương án này có nhiều ưu điểm, dễ đồng bộ cơ cấu di chuyển với hai động cơ khác nhau

Hình 27 Phương án cơ cấu di chuyển bán cổng trục sử dụng biến tần

1-Động cơ; 2- Phanh; 3- Hộp giảm tốc; 4-Bánh xe

Kết luận: Qua việc phân tích các phương án trên, ta chọn phương án thứ ba làm

phương án để thiết kế và tính toán

Bi?n t?n

4

1

Biến tần DUT.LRCC

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ CƠ CẤU NÂNG

2.1 Tính toán cơ cấu nâng:

Trọng lượng bộ phận mang vật: Qm= 2500N

Vận tốc nâng: Vn= 7 m/ph

Chế độ làm việc của cơ cấu: Trung bình

Hình 28: Sơ đồ cơ cấu nâng 1-động cơ điện; 2-Phanh; 3-Khớp nối; 4-Hộp giảm tốc; 5-Khớp răng đặc biệt; 6-Tang; 7-Dây cáp; 8-Ròng rọc cố định; 9-Ròng rọc di động; 10-Móc treo

2.2.2 Palăng giảm lực:

Để giảm lực căng và tăng tuổi thọ cho dây cáp của cơ cấu nâng khi nâng với tải trọng lớn ta dùng palăng giảm lực

Bán cổng trục thiết kế chuyên dùng trong nhà xưởng nên để tiện trong khi làm việc

ta chọn palăng kép có hai nhánh dây chạy lên tang Tương ứng với trọng tải, theo bảng

Q

5 6

7

8

9 10

4

DUT.LRCC

2-6[10] chọn bội suất palăng a = 3 Palăng gồm bốn ròng rọc di động và ba ròng rọc không di chuyển làm nhiệm vụ cân bằng

Hình 29: Sơ đồ Palăng nâng vật

Lực căng lớn nhất xuất hiện ở nhánh dây cáp cuốn lên tang khi nâng vật xác định theo công thức 2-19[10]

a t

m

Q S

)1(

a = 3 - Bội suất của palăng

m = 2 - Số nhánh cáp cuốn lên tang

t = 0 - Vì số dây cáp trực tiếp cuốn lên tang không qua ròng rọc chuyển hướng Vậy : 𝑆𝑚𝑎𝑥 = 𝑄𝑜.(1−𝜆)

với n = 5,5: hệ số an toàn bền của cáp bảng 2-2[10]

Xuất phát từ điều kiện theo công thức 2-10 với loại dây đã chọn trên, với dưới hạn bền của sợi σb=1600 N/mm2 Chọn đường kính dây cáp dc=17,5mm có lực kéo đứt là Sđ =

147500 N (Bảng 3 phụ lục của TCVN 4244-86)

Vậy dây cáp được chọn đạt yêu cầu

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

Q

DUT.LRCC

b) Chiều dài tang :

Chiều dài toàn bộ của tang xác định theo công thức 2-14[10] đối với trường hợp

Palăng kép

L’= L0’+2L1+2L2+L3

Chiều dài một nhánh cáp cuốn lên tang khi làm việc với chiều cao nâng H = 12 m

và bội suất Palăng a = 3

Trong đó: dc: đường kính cáp

L’0 = 2.Z.t = 2.32.19,5 = 1248 mm

Chiều dài L1 là phần tang để cặp đầu cáp, nếu dùng phương pháp cặp thông

thường thì phải cắt thêm 3 vòng rãnh nữa trên tang, do đó :

L1 = 3.t = 3.19,5 = 58,5 mm

Vì tang được cắt rãnh, cáp cuộn một lớp, nên không phải làm thành bên, tuy nhiên

ở hai đầu tang trước khi vào phần cắt rãnh ta để giữ lại một khoảng L2 20mm Khoảng cách L3, ngăn cách giữa hai nửa cắt rãnh, tính theo chỉ dẫn ở trang 21[10]

L3 = L4-2.hmin.tgα

L4 = 400mm: khoảng cách giữa hai ròng rọc ngoài cùng giữa hai ổ móc treo

hmin ≈ 800mm: khoảng cách nhỏ nhất giữa trục tang với trục các ròng rọc treo móc Tgα =

n

.

. max





Smax: lực căng cáp lớn nhất ở nhánh cáp cuốn lên tang

δ: chiều dày thành tang; t: bước rãnh

k = 1 (một lớp cáp): hệ số phụ thuộc số lớp cáp cuốn lên tang

φ = 0,8: hệ số tính đến sự sắp xếp không đều của dây cáp trên tang

2.2.5 Chọn động cơ điện:

Công suất tĩnh khi nâng vật bằng trọng tải tính theo công thức 2-78[10]

DUT.LRCC

ηp = 0,98 - hiệu suất pa lăng đã tính ở trên (mục 2.2.2)

ηt = 0,96 - hiệu suất tang (bảng1-9)[10]

η0 ≈0,90 hiệu suất của bộ truyền có kể cả khớp nối, xuất phát từ số liệu bảng 1-9[10] Vậy: N = 𝑄0.𝑉𝑛

Công suất danh nghĩa: Ndc = 22 kW

Số vòng quay danh nghĩa: ndc = 723 vg/ph

Hệ số quá tải: max =3,0

dn

M

M

Mômen vô lăng: (Gi.Di2)rôto = 44N/m2

Khối lượng động cơ: mdc = 270kg

𝑛đ𝑐 - Số vòng quay danh nghĩa của động cơ, vg/ph

Số vòng quay của tang để đảm bảo vận tốc nâng cho trước, vg/ph

Với k = 1,75 – hệ số an toàn phanh đối với chế độ trung bình, bảng 3-2[10]

Qo = 152500 N

Do = 0,3775m – đường kính tang tính đến tâm cáp

 = 0,85 – hiệu suất của cơ cấu

Loại phanh có kích thước nhỏ gọn, làm việc tốt và được sử dụng rộng rải hiện nay

là phanh má kiểu điện từ tuy nhiên do không điều khiển được tốc độ hút của nâm châm điện nên quá trình phanh xảy ra không êm dịu để khắc phục nhược điểm đó ta chọn phanh má với con đẩy thủy lực Con đẩy thủy lực có thể điều chỉnh tốc độ đẩy làm quá trình phanh xảy ra êm dịu và không bị giật

Hình 31 dưới biểu diển sơ đồ nguyên lý phanh má với con đẩy thủy lực Dựa vào mômen phanh yêu cầu ta chọn phanh má với con đẩy thủy lực ký hiệu TT-320 với Mph

= 784 Nm

Hình 31.a: Phanh má thủy lực

DUT.LRCC

Hình 31.b: Phanh má với con đẩy thủy lực

1- Bánh phanh; 2- Má phanh; 3- Tay đòn phanh; 4- Thanh đẩy; 5- Thanh truyền; 6- Lò

xo; 7- Con đẩy thủy lực; 8- Cái hạn chế hành trình; 9- Đai ốc

+ Tỉ số truyền chung của hộp là: i = 41

a) Phân phối tỷ số truyền:

Trong trường hợp này động cơ nối trực tiếp với trục vào của hộp nên không thông qua bộ truyền ngoài

Gọi: icn là tỷ số truyền cặp bánh răng cấp nhanh

4 5

D

DUT.LRCC

• Định ứng suất tiếp xúc và ứng suất cho phép

- Ứng suất tiếp xúc cho phép:

Số chu kỳ tương đương của bánh lớn xác định theo công thức 3-4[9]

Do đó hệ số chu kỳ ứng suất K’

N của cả hai bánh đều bằng 1

Ứng xuất tiếp xúc cho phép của bánh lớn và bánh nhỏ (bảng 3-9)[9]

[σ]tx2 = 2,6.200 = 520 N/mm2

[σ]tx1 = 2,6.240 = 624 N/mm2

Để tính sức bền sử dụng trị số nhỏ [σ]tx = 520 N/mm2

- Ứng suất uốn cho phép:

Số chu kỳ tương đương của bánh lớn

N 2 =60 .  trong đó: lấy m = 6 (thép chế tạo là thép thường hoá và tôi cải thiện)

Vậy hệ số chu kỳ ứng suất uốn Kn của hai bánh đều bằng 1

Giới hạn mỏi uốn của thép C45:

• Chọn hệ số chiều rộng bánh răng: ψA = b/A = 0,4

• Tính khoảng cách trục theo công thức 3-9[9]:

DUT.LRCC