Thiết kế cổng trục 15 tấn khẩu độ 10 mét

Thiết kế cổng trục 15 tấn khẩu độ 10 mét Thiết kế cổng trục 15 tấn khẩu độ 10 mét Thiết kế cổng trục 15 tấn khẩu độ 10 mét 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

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Nội dung đã làm được bao gồm các vấn đề sau:

1 Nhu cầu thực tế của đề tài:

Nói đến cổng trục thì ai cũng nghĩ ngay đến đây là một thiết bị nâng hạ vô cùng quan trọng và khá phổ biến trong nhà xưởng, các khu công nghiệp

Ngày nay thì các sản phẩm cổng trục được thiết kế và chế tạo theo yêu cầu thực tế của khách hàng nên việc đảm bảo tiêu chuẩn cũng như chất lượng ngày càng được nâng cao Chính là khi nào khách hàng có nhu cầu thực sự thì nhà chế tạo mới lập kế hoạch, lên phương án sản xuất chi tiết Thiết bị này rất hiếm thậm chí là không có nhà sản xuất cổng trục nào mà sản xuất rao bán cổng trục đại trà như các thiết bị khác mà cần phải có kế hoạch sản xuất phù hợp vì điều kiện và môi trường làm việc của từng thiết bị sẽ khác nhau Hiện với sự phát triển của công nghệ

và các thiết bị máy móc thì việc sản xuất cổng trục đạt tiêu chuẩn cũng được rút

ngắn lại và đảm bảo chất lượng hơn

Do đó, thiết kế cổng trục đảm bảo được nhu cầu cần thiết cho ngành công nghiệp, cần thiết cho các nhà xưởng các khu công nghiệp

2 Phạm vi nghiên cứu của đề tài tốt nghiệp:

✓ Tính toán thiết kế cổng trục 15 tấn, khẩu độ 10 mét

3 Nội dung đề tài đã thực hiện : Thiết kế cổng trục 15 tấn, khẩu độ 10 mét

✓ Số trang thuyết minh: 121 trang

✓ Phân tích lựa chọn phương án thiết kế cổng trục 15 tấn

✓ Thiết lập sơ đồ động học máy

✓ Tính toán, thiết kế các thông số động lực học của các bộ phận

✓ Tính toán thiết kế một số cụm chi tiết có liên quan móc treo tang

Trường Đại học Bách khoa Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

2 Các số liệu ban đầu:

Cổng trục làm việc ngoài trời, không có mái che

3 Nội dung các phần thuyết minh và tính toán

• Giới thiệu về thiết bị nâng chuyển

• Lựa chọn phương án dẫn động cho các cơ cấu máy

• Tính toán thiết kế xe con

DUT.LRCC

MỤC LỤC Chương 1: Giới Thiệu Về Thiết Bị Nâng Chuyển

1.1.Khái quát về thiết bị nâng chuyển 1

1.2.Giới thiệu các loại thiết bị nâng chuyển 2

1.2.1 Khái niệm 2

1.2.2 Phân loại 2

1 3.Giới thiệu các loại và thông số kỹ thuật của cổng trục 6

1.3.1 Một số đặc điểm của cổng trục 6

1.3.2 Phân loại cổng trục 7

1.3.3 Giới thiệu về cổng trục thiết kế .10

1 4.Giới thiệu các thiết bị phụ trợ .10

1.4.1 Cáp thép .10

1.4.2 Ròng rọc .11

1.4.3.Tang 11

1.4.4 Bộ phân mang tải 12

1.4.5 Một số thiết bị nâng liên quan .13

Chương 2 Tính Toán Và Thiết Kế Cơ Cấu Nâng 2.1 Lựa chọn phương án sơ đồ động học cơ cấu nâng 15

2.1.1 Sơ đồ cơ cấu nâng .17

2.2 Tính toán cơ cấu nâng .17

2.2.1 Chọn loại dây cáp .17

2.2.2 Pa lăng giảm lực .18

2.3 Lựa chọn pa lăng cáp Đường kính tang và puly .18

2.4 Chọn, tính toán và kiểm tra bền cụm móc treo .19

2.5 Lựa chọn ổ tựa cho móc treo 23

2.6 Tính toán cụm tang .26

2.6.1 Xác định đường kính tang .26

2.6.2 Chọn ổ lăn cho trục tang 31

2.7 Tính công suất động cơ và chọn hộp giảm tốc .33

2.7.1 Tính công suất động cơ 33

2.7.2 Kiểm tra động cơ cơ cấu nâng 34

2.7.3 Tính và chọn phanh 40

DUT.LRCC

2.7.4 Chọn khớp nối 43

Chương 3 Tính Toán Và Thiết Kế Xe Con 3.1 Hình ảnh chung về xe con 46

3.2 Chọn sơ đồ động học cho cơ cấu di chuyển xe con .46

3.3 Sơ đồ bố trí xe con 48

3.3.1 Xác định lực cản di chuyển xe con khi mang vật 48

3.3.2 Tính công suất động cơ sơ bộ và chọn hộp giảm tốc 50

3.3.3 Kiểm tra động cơ .51

3.3.4 Tính momen phanh và chọn phanh 55

3.4 Tính toán bánh xe di chuyển xe con 57

3.5 Tính trục truyền cho cơ cấu di chuyển xe con .58

3.5.1 Tính đường kính trục sơ bộ .58

3.5.2 Tính chính xác trục 60

3.5.3 Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi theo hệ số an toàn .62

3.5.4 Kiểm tra trục về độ bền quá tải 64

3.5.5 Chọn ổ lăn .64

3.5.6 chọn khớp nối 65

Chương 4 Thiết kế hệ thống truyền động cổng trục 4.1 Lựa chọn phương án truyền động cơ cấu di chuyển cổng .67

4.2 Xác định lực nén bánh lên bánh xe di chuyền cổng .67

4.3 Xác định lực cản di chuyển cổng trục và tính công suất động cơ 68

4.4 Tính công suất động cơ và chọn động cơ .69

4.5 Kiểm tra động cơ .71

4.6 Kiểm tra an toàn bám của động cơ 74

4.7 Tính toán bánh xe di chuyển .74

4.8 Tính trục truyền 75

4.9 Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi theo hệ số an toàn 80

4.10 Kiểm tra trục về độ bền quá tải 82

4.11 Chọn ổ lăn 84

DUT.LRCC

Chương 5 Thiết Kế Hệ Thống Khung Dầm Cổng Trục

5.1.Sơ đồ tớnh toỏn và tải trọng tỏc dụng lờn cổng trục 86

5.1.1 Lựa chọn tiết diện kết cấu thộp cho cổng trục .86

5.1.2.Tớnh toỏn cỏc tải trọng tỏc dụng lờn cổng 87

5.1.3.Tổ hợp tải trọng .89

5.2.Tớnh toỏn cụ thể tiết diện cho kết cấu chõn cổng 93

5.2.1 Tớnh toỏn cỏc thụng số hỡnh học của tiết diện 93

5.3 Kiểm tra bền toàn bộ kết cấu cổng trục .95

5.3.1 Kiểm tra bền cổng trục ứng với trường hợp 1 95

5.3.2 Kiểm tra bền cổng trục ứng với trường hợp 2 101

5.4 Kiểm tra ổn định của cổng trục 107

5.4.1.Kiểm tra ổn định cổng trục theo phương vuụng gúc với đường ray .107

5.4.2 Kiểm tra ổn định cổng trục theo phương song song với đường ray 108

Chương 6 Thiết Kế Hệ Thống Điều Khiển Điện 6.1 Giới thiệu chung 111

6.2 Tính chọn các thiết bị điện 111

6.2.1 Xác định phụ tải tính toán của cổng 111

6.2.2 Chọn cáp điện và dây dẫn 112

6.2.3 Chọn máy biến áp 113

6.2.4 Chọn áptômát 114

6.2.5 Chọn cầu dao 114

6.2.6 Chọ côngtắctơ 114

6.2.7 Chọn rơle nhiệt 114

6.3 Thiết kế hệ thống điều khiển điện 115

6.3.1 Hệ thống điều khiển cơ cấu nâng chính 115

6.3.2 Hệ thống điều khiển cơ cấu di chuyển xe con 117

6.3.3 Hệ thống điều khiển cơ cấu di chuyển cổng 118

Chương 7 An Toàn Vận Hành Và Bảo Dưỡng Mỏy 7.1 An toàn trong vận hành cổng trục 119

7.2 Bảo dưỡng cổng trục 119

DUT.LRCC

LỜI NÓI ĐẦU

Trong những năm trở lại đây nước ta đã và đang bước vào công cuộc công nghiệp hoá, hiện đại hoá Do đó với sự đầu tư mạnh của nhà nước vào nghành xây d ựng cơ bản, nghành Cơ Khí Chế Tạo Máy cơ bản đã và đang có những bước phát triển nhảy vọt tạo

đà cho sự phát triển kinh tế và xã hội ở nước ta Trong sự phát triển chung đó để có thể đáp ứng được những yêu cầu về cơ giới hoá trong xây dựng dân dụng và công nghiệp, xây dựng cầu và các công trình thuỷ lợi cũng như các nghành khai thác chế biến dầu khí

… ngành Cơ Khí Chế Tạo Máy đã và đang có những tiến bộ vượt bậc về công nghệ tiên tiến, cũng như chủng loại sử dụng Trong điều kiện nước ta hiện nay cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ xây dựng và sản suất vật liệu xây dựng, máy xây dựng ngày càng được hoàn thiện đã có thể tiến tới tự thiết kế, chế tạo các máy và các thiết bị xây dựng hiện đại Với việc cơ giới hoá trong xây dựng sẽ làm tăng năng suất lao động, tăng nhịp độ thi công cũng như đảm bảo chất lượng công trình và hạ giá thành sản phẩm, thậm chí trở thành nhân tố quyết định đến sự hình thành một công trình hiện đại…Chính v ì những lý do trên, Cơ Khí Chế Tạo Máy ngày càng có ý nghĩa và vai trò lớn hơn trong công tác xây dựng cơ bản nói riêng và nền kinh tế nói chung

Với đề tài tốt nghiệp là “Thiết kế cổng trục sức nâng 15T” Được sự chỉ bảo tận tình của các thầy trong khoa, đặc biệt là sự hướng dẫn chỉ bảo tận tình của thầy giáo PGS-TS NGUYỄN VĂN YẾN đã giúp em hoàn thành đồ án tốt nghiệp được giao đúng thời gian và khối lượng công việc mà Bộ môn và các thầy đã giao

Với sự nỗ lực của bản thân để hoàn thiện cho đồ án tốt nhất Tuy nhiên với khả năng và điều kiện tài liệu chưa cho phép dù có cố gắng nhưng đồ án chắc chắn còn nhiều sai sót kính mong các thầy xem xét bổ sung cho đồ án được hoàn thiện hơn

Đà Nẵng, tháng 5 năm 2018

Sinh viên thực hiện Trần Chỉnh

DUT.LRCC

• Thiết kế hệ thống truyền động cổng trục

• Thiết kế hệ thống khung, dầm cổng trục

• Thiết kế hệ thống điều khiển

• An toàn vận hành, bảo dưỡng máy

• Bản vẽ cơ cấu phanh hãm 1 Ao

• Bản vẽ cơ cấu di chuyển cổng trục 1 Ao

5 Cán bộ hướng dẫn:

Phần: Họ tên cán bộ hướng dẫn Toàn phần Nguyễn Văn Yến

6 Ngày giao nhiệm vụ:

7 Ngày hoàn thành nhiệm vụ:

Đã thông qua Bộ môn

Ngày Tháng Năm 2018

Trưởng Bộ môn

Cán bộ hướng dẫn

DUT.LRCC

Sinh viên đã hoàn thành và nộp toàn

bộ bản đồ án cho Bộ môn

Ngày Tháng Năm 2018

DUT.LRCC

DUT.LRCC

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ THIẾT BỊ NÂNG CHUYỂN

1.1.Khái quát về thiết bị nâng chuyển

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 dươc yêu cầu của ngành công nghiệp xây dựng

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

Máy nâng và 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…

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, khí nén hay thuỷ lực năng suất cao để di chuyển các chi tiết máy hoặc máy

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

DUT.LRCC

1.2.Giới thiệu các loại thiết bị nâng chuyển

1.2.1 Khái niệm

Máy nâng chuyển là tên gọi chung của máy công tác dùng để thay đổi vị trí các vật nâng dạng khối hoặc các vật phẩm rời vụn với khối lượng lớn nhờ các thiết bị mang vật trực tiếp như móc treo, gầu ngoạm…hoặc gián tiếp như băng tải, xích tải, con lăn đường ống

- Phần chủ yếu của máy vận chuyển theo chu kỳ là máy 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

* Phân loại

Theo công dụng máy trục được chia làm 3 nhóm lớn:

- Máy trục đơn giản: là các loại máy có một chuyển động chủ yếu là nâng hạ (kích, tời, palăng…)

- Máy trục thông dụng: là các loại máy có từ hai chuyển động trở lên (cầu trục, cần trục, cần cẩu, cổng trục, bán cổng trục…)

+ Cầu trục là loại máy kiểu cầu Loại này di chuyển trên đường ray đặc trên cao dọc theo nhà xưởng, xe con mang hàng di chuyển trên kết cấu thép kiểu cầu, cầu trục

có thể nâng hạ và vận chuyển hàng theo yêu cầu tại bất cứ nơi nào trong không gian nhà xưởng

DUT.LRCC

Hình 1.1: Cầu Trục + Cổng trục: Khác với cầu trục, cổng trục di chuyển trên ray bố trí trên mặt đất nhờ cơ cấu di chuyển cổng, hoặc có thể di chuyển bằng bánh lốp

DUT.LRCC

Hình 1.2: Cổng Trục + 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 đặc trên cao dọc theo nhà xưởng, một bên di chuyển trên ray bố trí trên mặt đất nhờ cơ cấu di chuyển

Hình 1.3: Bán Cổng Trục

b) Máy vẩn chuyển lên tục

* Đặc điểm

- Không dùng cơ cấu nâng

- Vật phẩm được di chuyển liên tục theo một hướng như dòng chảy, có thể rẽ nhánh hoặc dỡ tải giữa chừng

- Có thể bốc, dỡ tải ngay trong quá trình vận chuyển

- Mỗi loại máy chỉ vận chuyển được một loại vật phẩm nhất định

- Có thể làm việc trong nhà và ngoài trời

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

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

* Chiều cao nâng hàng H(m)

Chiều cao nâng là khoảng cách từ mặt sàn, bãi làm việc của máy trục đến vị trí cao nhất của cơ cấu móc

*Tốc độ làm việc V (m/ph hoặc 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 cần trục hay cổng trục là khoảng cách từ tâm bánh xe di chuyển này đến tâm bánh xe di chuyển kia

d) Chế độ làm việc của máy trục

Là thông số đánh giá mức độ làm việc của máy trục thông qua một số chỉ tiêu đặc trưng như sau:

*Hệ số sử dụng của cơ cấu.[1]

Ksd=

đm

tb Q

Q

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

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

Với Qtb=

ck

n i i i

T

Q t



=1

*Hệ số sử dụng thời gian trong ngày

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

*Hệ số sử dụng thời gian trong một năm

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

*Cường độ làm việc của cơ cấu [1]

CĐ = 100 %

ck T t

Trong đó : t là thời gian chạy máy trong một chu kỳ làm việc

DUT.LRCC

t= t m+t v +t p

Tck là thời gian làm việc một chu kỳ của máy hoặc cơ cấu

Tck= t m+t v + t p + t n

t m là tổng thời gian mở máy, s

t v là tổng thời gian vẩn chuyển, s

t p là tổng thời gian phanh, s

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 và thông số kỹ thuật của cổng trục

1.3.1 Một số đặc điểm của cổng trục

- Cổng trục là một loại cần trục kiểu cầu có dầm cầu đặt trên các chân cổng với các bánh xe di chuyển trên ray đặt dưới đất

Dầm có thể được chế tạo dưới dạng dầm hộp hàn, dạng ống, dầm dàn không gian và

có thể một hoặc hai dầm Kết cấu chân cổng có thể là dàn hoặc hộp

Ray di chuyển xe con trên dầm cầu có thể đặt phía trên hoặc treo ở phía dưới dầm cầu Chân cổng thường có một chân cứng (có kết cấu hộp hoặc dàn không gian liên kết cứng với dầm cầu) và một chân mềm (có kết cấu ống hoặc giàn phẳng và liên kết khớp với dầm cầu) Chân mềm có liên kết khớp với dầm cầu để đảm bảo cho kết cấu là hệ tĩnh định, nó có thể lắc quanh trục thẳng đứng đến 50 để bù trừ sai lệch của kết cấu và đường ray do chế tạo, lắp đặt và ảnh hưởng của biến dạng do nhiệu độ Như vậy chân mềm của cổng trục có tác dụng giảm ma sát thành bánh xe với ray, giảm tải trọng xô lệch và tránh kẹt ray khi di chuyển Cổng trục có khẩu độ dưới 25m có thể chế tạo haichân cứng Đối với cổng trục hạng nặng có sức nâng trên 100T thường là hai ray di chuyển cho mỗi bên và cụm bánh xe di chuyển gồm nhiều b ánh xe đặt trên cầu cân bằng để đảm bảo cho chúng có lực nén bánh đều nhau Các cổng trục có sức nâng lớn thường được bố trí thêm một đến hai tời nâng phụ

DUT.LRCC

Xe con của cổng trục có thể là palăng điện hoặc tời treo chạy trên ray treo và có thể là

xe con giống như cầu trục Cơ cấu nâng và cơ cấu di chuyển xe con có thể bố trí trên kết cấu thép của cổng truc, dẫn động xe con bằng cáp kéo

- Theo công dụng có thể phân thành cổng trục có công dụng chung còn gọi là cổng trục dùng để xếp dỡ, cổng trục dùng để lắp ráp trong xây dựng và cổng trục chuyên dùng

Cổng trục có công dụng chung có tải trọng nâng từ 3,2 - 10T, khẩu độ dầm cầu 10- 40m, chiều cao nâng 7-16m Cổng trục dùng để lắp ráp trong Xây dựng có tải trọng nâng 50 – 400 (tấn), khẩu độ đến 80m và chiều cao nâng đến 30m Cổng trục dùng để lắp ráp có tốc độ nâng, di chuyển xe con và di chuyển cổng nhỏ hơn so với cổng trục

có công dụng chung Đặc biệt nó có tốc độ chậm khi dùng lắp ghép, nâng hạ vật 0,05 - 0,1 m/ph và di chuyển xe con di chuyển cổng 0,1 m/ph

Cổng trục có công dụng chung dùng để bốc dỡ, vận chuyển hàng thể khối, vật liệu rời trong các kho bãi bến cảng nhà ga, đường sắt Cổng trục dùng để lắp ráp dùng trong lắp ráp thiết bị trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt trong các công trình năng lượng và lắp ghép các công trình giao thông Thiết bị mang vật của cổng trục thường là móc treo, gàu ngoạm hoặc là nam châm điện Cổng trục chuyên dùng thường được sử dụng trong các nhà máy thuỷ điện

Hình 1.4: Cổng trục dầm đơn không có công xôn

- Cổng trục dầm đơn có công xôn

Hình 1.5: Cổng trục dầm đơn có công xôn

DUT.LRCC

- Cổng trục dầm đôi không có công xôn

Hình 1.6: Cổng trục dầm đôi không có công xôn

- Cổng trục dầm đôi có công xôn

Hình 1.7: Cổng trục dầm đôi công xôn hai đầu

DUT.LRCC

b) Theo công dụng

- Theo công dụng có thể phân thành cổng trục có công dụng chung còn gọi là cổng trục dùng để xếp dỡ, cổng trục dùng để lắp ráp trong xây dựng và cổng trục chuyên dùng

Cổng trục có công dụng chung có tải trọng nâng từ 3,2 - 10T, khẩu độ dầm cầu 10- 40m, chiều cao nâng 7-16m Cổng trục dùng để lắp ráp trong Xây dựng có tải trọng nâng 50 – 400 (tấn), khẩu độ đến 80m và chiều cao nâng đến 30m Cổng trục dùng để lắp ráp có tốc độ nâng, di chuyển xe con và di chuyển cổng nhỏ hơn so với cổng trục

có công dụng chung Đặc biệt nó có tốc độ chậm khi dùng lắp ghép, nâng hạ vật 0,05- 0,1 m/ph và di chuyển xe con di chuyển cổng 0,1 m/ph

Cổng trục có công dụng chung dùng để bốc dỡ, vận chuyển hàng thể khối, vật liệu rời trong các kho bãi bến cảng nhà ga, đường sắt Cổng trục dùng để lắp ráp dùng trong lắp ráp thiết bị trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt trong các công trình năng lượng và lắp ghép các công trình giao thông Thiết bị mang vật của cổng trục thường là móc treo, gàu ngoạm hoặc là nam châm điện Cổng trục chuyên dùng thường được sử dụng trong các nhà máy thuỷ điện

1.3.3 Giới thiệu về cổng trục thiết kế

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

DUT.LRCC

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: được hình thành từ những tao cáp (cáp bện đơn)

Cáp bện ba: được hình thành từ những tao cáp (cáp bện kép)

*Theo đặc điểm tiếp xúc

Nếu các sợi thép trong cáp tiếp xúc nhau theo điểm ta có cáp tiếp xúc điểm Tương tự

ta có cáp tiếp xúc đường

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

1.4.2.Ròng rọc

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

- Cáp không bị tuột khỏi rãnh trong quá trình làm việc

h

D 0DUT.LRCC

Bề mặt làm việc có thể nhẵn (tang trơn) hoặc cắt rãnh dạng ren tròn bước lớn hơn đường kính cáp tránh cáp chà xát vào nhau (tang xẻ rãnh)

Tang có thể dùng cuốn 1 lớp hoặc nhiều lớp cáp chồng lên nhau

1.4.4 Bộ phân mang tải

a) Móc

Là bộ phận mang tải vật nặng, có thể sử dụng cho vật liệu bất kỳ

Vật liệu: thép ít cacbon, thường dùng thép 20

a) Móc đơn: khi tải trọng nhỏ và vừa

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

a)

1

2 4

b) Pă lăng

Hình 1.13: Pă lăng xích

DUT.LRCC

CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ CƠ CẤU NÂNG

2.1 Lựa chọn phương án 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 động bằng điện

Cơ cấu nâng phải đảm bảo độ an toàn, độ tin cậy và độ ổn định cao khi làm việc Do vậy, cơ cấu nâng phải được chế tạo nghiêm chỉnh với chất lượng tốt của tất cả các khâu Bộ phận tang ở đây dùng tang kép, quấn một lớp cáp, có rãnh cắt, đảm bảo độ bền lâu cho cáp Bộ truyền được chế tạo dưới dạng hộp giảm tốc kín, ngâm dầu, bôi trơn tốt Các ổ trục thường dùng ổ lăn, thiết bị phanh hãm thường dùng là phanh má thường đóng

a) Phương án 1:

Hình 2.1: Sơ đồ cơ cấu nâng tang và động cơ nằm ở khác phía

1- Động cơ; 2- Nối trục đàn hồi; 3- Hộp giảm tốc;

4- Khớp nối; 5- Bánh răng ăn khớp ngoài; 6- Tang

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

5 6

3 2

1

4

DUT.LRCC

b)Phương án 2:

Hình 2.2: Sơ đồ cơ cấu nâng động cơ và tang bố trí cùng phía,

tang nối trực tiếp với trục ra HGT 1- Động cơ; 2- Nối trục đàn hồi; 3- Hộp giảm tốc; 4- Tang Phương án này có kết cấu nhỏ gọn hơn phương án trên, tuy nhiên trục tang và trục ra của hộp giảm tốc là một nên rất khó chế tạo cũng như lắp ráp, bảo dưỡng Lực trên tang phân bố không ổn định ảnh hưởng đến hộp tốc độ và độ an toàn của cơ cấu

c) Phương án 3:

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

3 2

Hình 2.3: 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- Nối trục đàn hồi; 3- Hộp giảm tốc;4- Khớp nối; 5- Tang

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

tối ưu hơn cả, nên sử dụng phương án 3 làm phương án để tính toán, thiết kế cơ cấu nâng

2.1.1 Sơ đồ cơ cấu nâng

Theo sơ đồ này gồm có: 1 động cơ điện ; 2 phanh ; 3 khớp nối ; 4 hộp giảm tốc ; 5 khớp răng đặc biệt; 6 tang ; 7dây cáp ;8 Ròng rọc cố định ;9 ròng rọc di động ; 10 móc treo

2.2 Tính toán cơ cấu nâng

2.2.1.Chọn loại dây cáp:

Vì cơ cấu làm việc với động cơ điện ,vận tốc cao ,ta chọn cáp để làm dây cho

cơ cấu là loại dây có nhiều ưu điểm hơn các loại dây khác như xích hàn ,xích tấm và loại dây thông dụng nhất trong nghành máy trục hiện nay

Q

5 6

Ta không chọn dây xích vì xích nặng hơn khoảng 10 lần so với cáp ,xích có thể đứt đột ngột do chất lượng mối hàn kém (nếu là xích hàn)

Trong các kiểu kết cấu dây cáp thì kết cấu kiểu ЛK -P theo ГOCT 2588-55 có tiếp xúc đường giữa với các sợi thép các lớp kề nhau ,làm việc lâu hỏng và được sử dụng rộng rãi Vật liệu chế tạo là các sợi thép có dưới hạn bền 1200÷2100(N/mm2).chọn cáp

ЛK -P 6x19=114(ГOCT 2588-55 ),với giới hạn bền các sợi thép trong khoảng

1500÷1600N/mm2,để dễ dàng trong việc thay cáp khi bị mòn đứt

Lực căng lớn nhất xuất hiện ở nhánh dây cáp cuốn lên tang khi nâng vật

a t

m

Q S





)

1(

)1(

a=4bội 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 0

(1 ) 153200(1 0,98)

19734,17( )(1 a) t 2(1 0,98 ).0,98

Hiệu suất của palăng xác định theo công thức (2-21 -TTMT)

0 0

153200

0,97 4.2.19734,17

p

2.3 Lựa chọn pă lăng cáp, đường kính tang và puly

Ta có bội suất palăng a = 3(sách TKMT, bảng 2-6, trang 25)

Smax= r

p a 2

a : Bội suất pa lăng a = 3

 : Hiệu suất của pu ly Chọn  = 0,97 ( = 0,97  0,98)

r : Số pu ly đổi hướng cáp r = 0

p: Hiệu suất pa lăng

p =

a)

1(

97,01(

97,0

Từ {Sđ} 124,02 (KN) ta lựa chọn cáp bện đôi kiểu DIEPA 1315Z –14 Có đường kính cáp dc= 14 (mm) {Sđ}= 198,5 (KN) b= 1800 (N/cm2)

2.4 Chọn, tính toán và kiểm tra bền cụm móc treo

DUT.LRCC

Hình 2.5 Kết cấu móc treo -Từ tải trọng nâng Q= 15(tấn) ta chọn móc treo có kích thước (như hình vẽ 1.16) ( Tra

át lát máy xây dựng tờ 8)

-Vật liệu chế tạo móc treo tại mặt cắt nguy hiểm.Mặt cắt A –A và I – I

-Tại mặt cắt I-I tính theo sức bền kéo có

- Tại mặt cắt A-A : Ta coi móc như thanh cong ứng suất max kéo thớ trong mặt cắt

 A=

D F k

e Q

42 2

(N/cm2) F: Diện tích mặt cắt A-A thay mặt cắt đang xét bằng 1 hình thang

F =

2

B

B1 2

.ho=

2

5 , 7 5 ,

10 +

.8,4 = 75,6 (cm2) Trong đó :

e2: Khoảng cách từ trọng tâm mặt cắt (tâm kéo ) đến điểm phía trong

( thớ trong )

Hình 2.6 : Mặt cắt móc treo

e2=

2 1

2 1

5 , 10 5 , 7 2 +

+

3

4 , 8

1 B ) h B

(

r 2 + .{ o

1 2

e r

−

+

-(B2- B1) – 1 Trong đó :

r: khoảng cách từ tâm móc treo đến mặt cắt

5 , 10

= 1,4  k= 0,615 Thay các giá trị vào công thức trên ta có

A= 2.150000

0, 615.75, 6.15= 430,16 (N/cm2) Tại mặt cắt A’-A’ : Điều kiện làm việc là vật treo 2 nhánh cáp làm với phương đứng 1 góc 450

.

2 2

=

D F k

e

ch: Giới hạn chảy Với vật liệu chế tạo là thép 20 ta có ch= 25000 (N/cm2)

Vậy ứng suất max tại mặt cắt A’-A’và A-A thoả mãn điều kiện bền

*Đối với đai ốc móc : Chiều cao đai ốc không nhỏ hơn

DUT.LRCC

H =

P ).

d d

.(

t Q

.

4

2 1

- Đường kính ngoài đai ốc DH= 1,8.d1= 1,8.8 = 14,4 (cm)

2.5 Lựa chọn ổ tựa cho móc treo

- Vì móc treo chịu tác dụng chủ yếu của lực dọc trục vì vậy lựa chọn ổ tựa móc treo là

ổ bị chặn 1 dãy có đường kính trong d = 80 (mm),bằng đường kính cổ móc d2=80 (mm).Kí hiệu ổ là 8316 cỡ trung có tải trọng tĩnh ổ chịu được là 346 (KN).Đường kính ngoài ổ D = 140 (mm)

- Kiểm tra khả năng chịu tải của ổ

Ổ chọn phải đảm bảo

Q1 = k.Q < Co

xét Q1= k.Q = 1,2.153760 = 184516 (N)

k : Hệ số an toàn k = 1,2

-Xét Q1=184,51 (KN)< Covậy ổ được chọn thoả mãn vì Co= 346 (KN)

*Lựa chọn thanh ngang của móc

+Thanh ngang của móc chọn chế tạo là thép 45

Qtt

(KN.cm)

DUT.LRCC

Mu= 184, 512.20

4 = 922,56 (KNcm) Mômen chống uốn của mặt cắt ở giữa thanh ngang

W=

} {

4 ,

1 −

=

4 , 2 6 , 1

4 ,

1 −1  {}=

4 , 2 6 , 1

10 25 4 ,

1 3

= 9,114.103 (N/cm2)

W = 922, 569,114 = 101,2 (cm3) Mômen chống uốn của mặt cắt giữa thanh ngang ( Mặt cắt A-A)

W =

6

1

.(B1- d1).h2 (cm) Trong đó :

B1= D1 + ( 1020)(mm)

B1= 140 + 15 = 155 (mm) Chiều cao thanh ngang

h =

1

1 d B

W 6

− =

6.1011

155 89− = 9,6 (mm) Mômen uốn tại mặt cắt B- B

)

 Mtt= 172,98 (KNcm) Đường kính nhỏ nhất của ngõng trục lắp puly

d = 3 utt

}.{

1,0

M

 =

3 3

3

172,98.100,1.9,114.10 = 5,7 (cm) lấy d = 60 (mm)

- Chọn ổ đỡ puly : Vì ổ puly làm việc dưới các chế độ tải trọng thay đổi , do đó tải trọng tương đương được xác định như sau

3 3

2 1

3 1

L

L P L P L P

2 + +

P1;P2; P3 : Tải trọng tác động tương ứng với các khoảng thời gian tác động L1,L2,L3 Dựa vào biểu đồ gia tải tương ứng với cường độ làm việc nhẹ 15 % ta có biểu đồ gia tải như sau:

O 0,4 0,7 1,0

0,05 0,095

1,0

Q

QDn

DUT.LRCC

Hình 2.8 : Biểu đồ gia tải

Lh (giờ)

Lh Thời gian phục vụ của ổ theo bảng phụ thuộc vào chế độ làm việc

Với chế độ làm việc nhẹ 10 (năm)= 1000 giờ

n : Số vòng quay của pu ly cụm móc treo

n =

p

D

) 1 a (

v 60

2.8.60

= 12,428 (v/ph) Thay vào công thức trên ta thời gian phục phụ ổ là

L = 6

3

10

10.428,12.60

Xét ổ lăn có khă năng tải tĩnh C = 120 (KN)> Tải trọng tác dụng lên ổ

Vậy ổ lăn được chọn thoả mãn khả năng làm việc của ổ

DUT.LRCC

-Ta lựa chọn tang có đường kính Dt= 520 (mm)(trong át lát MXD)

-Đường kính tang kể từ tâm lớp cáp thứ nhất:

D = Dt+ dc = 520 + 14 = 534 (mm) -Chiều dài cáp có ích cuốn lên tang :

LK = H.a

H : Chiều cao nâng vật H = 8 (m) = 8000 (mm)

a : Bội suất palăng nâng vật a = 3

 LK= 8.3 = 24 (m)

Số vòng cáp làm việc cuốn lên tang :

zlv=

)dD.(

L

c t

K

+

240003,14.(520 14)+

Chiều dài phần tang tiện rãnh

Lo= z.t = 16.0,018 = 0,288 (m)

z : Số vòng cáp cho một pa lăng đơn

DUT.LRCC

L2: Phần chiều dài gờ tang L2= t = 18 (mm)

L3: Khoảng cách ở giữa tang (phần không tiện rãnh ) đảm bảo góc lệch cáp 

L3= L4+ 2.hmin.tg

L4: Khoảng cách giữa 2 puly ngoài của cụm móc treo L4=200 (mm)

hmin: Khoảng cách giữa trục tang và trục puly của cụm móc treo khi cụm móc treo ở vị trí trên cùng hmin=2200(mm)

 : Góc nghiêng cho phép của cáp khi cuốn vào puly  = 40+60= 100

 L3= 200 + 2.2200.tg100= 0,98 (m)

 Tổng chiều dài toàn bộ tang

L = 0,711 + 0,072 + 2.0,018+ 0,98 = 1,8 (m) Chọn tang có tổng chiều dài Lt= 1,8 (m)

Hình 2.9: Sơ đồ trục tang Chiều sâu rãnh cáp trên tang Với rãnh nông ta có

C = 0,4.dc= 0,4.14 = 5,6 (mm) Chiều dày của tang  Tính sơ bộ  = 0,02.Dt+ 8 (mm)

(Với vật liệu chế tạo tang là gang )

DUT.LRCC

W 2

D S 2

14 ,

W 2

D S 2

=

16 , 13797

2

52 53 , 42 2

) 2

D (

53 , 42 2



=

2

) 2

52 (

14 , 3

53 , 42 2

c)Tính cặp đầu cáp trên tang

- Chọn loại kẹp cáp là loại cặp rãnh thang Lực tác dụng

N =

0 0

o

40 cos f 40 sin

f f

S + +

0,150,15

0, 642 0,15.0, 766

+

+

N = 12,01 (KN) Ứng suất tổng trong bu lông kẹp có kể đến lực uốn

 =

z d 4

N n 3 , 1

1 2

 + 31

u

d z 1 , 0

l N n

 {}K

n : Hệ số an toàn kép cáp n  1,5 chọn n = 1,5

DUT.LRCC