Thiết kế bán cổng trục 30 tấn

Thiết kế bán cổng trục 30 tấn Thiết kế bán cổng trục 30 tấn Thiết kế bán cổng trục 30 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 30 TẤN

Sinh viên thực hiện: NGUYỄN TRUNG DŨNG

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 30 tấn” dưới sự hướng dẫn của thầy giáo 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 30 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 11 năm 2019

Sinh viên

Nguyễn Trung Dũng 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

Nguyễn Trung DũngDUT.LRCC

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU i

CAM ĐOAN ii

MỤC LỤC……… iii

DANH SÁCH CÁC BẢNG VÀ HÌNH VẼ vi

DANH SÁCH CÁC KÍ HIỆU CHỮ VIẾT TẮT……… ……viii

MỞ ĐẦU 1

PHẦN A :LÝ THUYẾT 2

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

1 1 Giới thiệu chung 3

1.2 Giới thiệu các loại thiết bị nâng chuyển 4

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ BÁN CỔNG TRỤC 11

2.1 Tổng quan về công nghệ máy trục 11

2.2.Giới thiệu các loại bán cổng trục và các thông số kỹ thuật của bán cổng trục: 12

2.3 Giới thiệu các thiết bị liên quan 17

PHẦN B : TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ 21

CHƯƠNG 1 : PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁNTHIẾT KẾ BÁN CỔNG TRỤC 22

1.1.Hình bán cổng trục 22

1.2 Lựa chọn kết cấu dầm 22

1.3 Phương án lựa chọn sơ đồ động học cơ cấu nâng 24

1.4 Chọn sơ đồ động học cho cơ cấu di chuyển xe con 25

1.5 Chọn sơ đồ động học cho cơ cấu di chuyển bán cổng trục 27

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ CƠ CẤU NÂNG 30

2.1 Các số liệu ban đầu: 30

2.2 Tính toán cơ cấu nâng: 30

2.3 Các bộ phận khác của cơ cấu nâng 64

DUT.LRCC

3.1 Sơ đồ dẫn động cơ cấu 79

3.2.Tính cơ cấu di chuyển xe con 79

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC CƠ CẤU DI CHUYỂN RAY TRÊN ( THEO CẦU TRỤC) 93

4.1.Các số liệu ban đầu 93

4.2: Cơ cấu di chuyển ray trên 93

CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC CƠ CẤU DI CHUYỂN RAY DƯỚI ( THEO CỔNG TRỤC) 98

5.1 Bánh Xe Ray 98

5.2 Động Cơ Điện 99

5.3.Tỷ sô truyền chung 100

5.4 Kiểm tra động cơ về mômen mở máy 101

5.5 Bộ Truyền 102

5.6 Các bộ phận của cơ cấu di chuyển bán cổng trục 102

CHƯƠNG 6: TÍNH KẾT CẤU KIM LOẠI CỦA DẦM CHÍNH 110

6.1 Số liệu ban đầu 110

6.2.Tính Tải Trọng 110

6.3 Xác định kích thước tiết diện của dầm 111

6.4.Ứng suất ở tiết diện giữa của dầm chính 114

6.5 Tính tiết diện gối tựa của dầm chính 118

PHẦN C: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT TRỤC 120

CHƯƠNG 1: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT TRỤC 121

1.1 Phân tích tính năng làm việc và điều kiện kỹ thuật của chi tiết 121

1.2 Phương pháp chế tạo phôi 121

1.3 Quy trình công nghệ gia công 124

PHẦN D: HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG, AN TOÀN VÀ BẢO DƯỠNG MÁY 145

CHƯƠNG 1: HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG, AN TOÀN VÀ BẢO DƯỠNG MÁY 146

DUT.LRCC

1.1 Các thiết bị an toàn trên máy 146

1.2 Hướng dẫn sử dụng máy 147

1.3 An toàn trong sử dụng máy 148

1.4 Nội quy vận hành bán cổng trục 30T 149

KẾT LUẬN 150

TÀI LIỆU THAM KHẢO 151

DUT.LRCC

Hình 1.II: Bán cổng trục dầm đơn không có conson

Hình 2.II : Bán cổng trục conson dầm đơn

Hình 3.II bán cổng trục dầm đơn kiểu giàn

Hình 4.II: Bán cổng trục dầm đôi không có conson

Hình 2.I: Phương án dầm kết cấu dạng hộp

Hình 3.I: Phương án dầm kết cấu kiểu dàn

Hình 4.I: Phương án dầm kết cấu dầm chữ I

Hình 5.I :Phương án sơ đồ cơ cấu nâng tang và động cơ nằm ở khác phía

Hình 6.I: Phương án sơ đồ cơ cấu nâng, động cơ và tang cùng phía

Hình 7.I: Phương án sơ đồ trục truyền chậm, bánh xe nắm 2 phía hộp giảm tốc

DUT.LRCC

Hình 8.I: Phương án sơ đồ trục truyền chậm hai bánh xe nằm cùng phía HGT

Hình 9.I: Phương án sơ đồ trục truyền nhanh với hai hộp giảm tốc nằm ở 2 phía Hình 10.I: Phương án sơ đồ cơ cấu di chuyển với hộp giảm tốc và cặp bánh răng ăn khớp ngoài

Hình 11.I: Sơ đồ cơ cấu di chuyển bán cổng trục với hộp giảm tốc 3 cấp

Hình 12.I: Phương án sơ đồ di chuyển cơ cấu cân bằng

Hình 1.II: Sơ đồ cơ cấu nâng

Hình 2.II: Sơ đồ Palăng nâng vật

Hình 3.II: Sơ đồ xác định chiều dài tang

Hình 4.II: Sơ đồ gia tải của cơ cấu nâng

Hình 5.II.a: Phanh mà thủy lực

Hình 5.II.b: Phanh má với con đẩy thủy lực

Hình 6.II: Vẽ phác các kích thước của hộp giảm tốc

Hình 7.II: Sơ đồ phân tích lực tác dụng lên các cặp bánh rang

Hình 8.II: Biểu đồ mômen

Hình 9.II Biểu đồ mômen trục II

Hình 10.II Biểu đồ mômen trục III

Hình 11.II: Sơ đồ treo móc

Hình12.II: Kết cấu ổ treo

Hình 13.II: Tiết diện A-A của thân móc

Hình 14.II: Sơ đồ tính thanh ngang và biểu đồ mômen uốn

Hình 15.II: Tính cặp cáp

Hình 16.II: Kết cấu bộ phận tang

Hính 17.II: Sơ đồ tính trục tang

Hình 18.II: Kết cấu trục tang

Hình 1.IV: Sơ đồ cơ cấu di chuyển bán cổng trục

Hình 2.IV: Sơ đồ xác đinh tải

Hình 3.IV: Sơ đồ tính sức bền

Hình 1.V: Kết cấu trục bánh dẫn

Hình 2.V: Sơ đồ tính trục và biểu đồ mômen uốn trục I

Hình 3.V: Sơ đồ tình trục và biểu đồ mômen uốn trục II

Hình1.VI: Tiết diện ngang của dầm chính

Hình 2.VI : Sơ đồ xác định ứng suất ở tiếp diện giữa của dầm chính

Hình 3.VI: Sơ đồ xác định tải trọng phụ do lực quán tính tác dụng

Hình 4.VI: Phân bố thanh giăng trên dầm chính

Hình 5.VI: Sơ đồ kiểm tra độ ổn định của thanh dầm chính

Hình 6.VI: Sơ đồ tính tiết diện gối tựa và mối ghép dầm chính

PHẦN C: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT TRỤC

Hình 1.I Sơ đồ gá đặt nguyên công 1

Hình 2.I Sơ đồ gá đặt nguyên công 2

Hình 3.I Sơ đồ gá đặt nguyên công 3

Hình 4.I Sơ đồ gá đặt nguyên công 4

Hình 5.I Biểu đồ nhiệt luyện

Hình 6.I Sơ đồ gá đặt nguyên công 6

Hình 7.I Sơ đồ gá đặt kiểm tra

PHẦN D:HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG, AN TOÀN VÀ BẢO DƯỠNG MÁY

Hình 1.I Công tắc giới hạn chiều cao nâng

Hình 2.I Công tắc hành trình

DUT.LRCC

DANH MỤC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

MỞ ĐẦU

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 30 tấn” dưới sự hướng dẫn của thầy giáo Nguyễn Thanh Việt

Mục đích đồ án nhằm tổng kết các kiến thức đã học và giúp em hiểu thêm nhiều về lĩnh vực máy nâng chuyển, cũng như cách vận dụng những kiến thức đã học một cách tổng quát nhất để giải quyết vấn đề khi thiết kế một máy cụ thể Với sự cố gắng trong gần 3 tháng em đã hoàn thành đề tài gồm có hai phần thuyết minh và bản vẽ Phần thuyết minh trình bày nội dung cơ sở lý thuyết ,tính toán thiết kế máy, quy trình công nghệ chế tạo và hướng dẫn sử dụng, bảo dưỡng máy Phần bản vẽ gồm chín bản trể hiện đầy đủ kết cấu, quy trình mà phần thuyết minh đã tính toán

DUT.LRCC

PHẦN A :

LÝ THUYẾT

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

Hiên 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

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 …vv

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

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

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 (hình 1.1)

2 Cổng trục

Trên hình 2.II giới thiệu cổng trục

Được dùng trong các nhà kho, bến bãi để nâng hạ và vận chuyển hàng hóa với lưu lượng lớn Cổng trục được dùng nhiều trong ngành công nghiệp chế tạo máy, trong các bến cảng và dịch vụ hàng hải

Cổng trục phân loại theo kết cấu gồm các loại sau: cổng trục một dầm, cổng trục hai dầm, cổng trục một dầm có công xôn, cổng trục hai dầm có công xôn Theo công dụng có thể phân loại như sau: cổng trục cảng bốc xếp congtainer, cổng trục chân đế nhà máy thủy điện, cổng trục công dụng chung nhà xưởng sản xuất, bốc xếp kho bãi…

Hình 2.I: Cổng trục

3 Bán cổng trục

Trên hình 3.II giới thiệu 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)

DUT.LRCC

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

c) Các thông số cơ bản của máy trục

DUT.LRCC

 Tải trọng nâng Q:

-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 ngàn 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 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 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:

Máy trục làm việc theo chế độ ngắn hạn, lặp đi lặp lại Bộ phận làm việc bộ phận nâng hạ, di chuyển qua lại theo chu kỳ Ngoài thời kỳ làm việc có thời gian dừng máy, tức là động cơ tắt Thời gian dừng dùng để sử dụng 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 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 dưới 60 lần và có nhiều quãng ngắt lâu Trong nhóm này có cơ cấu nâng và cơ cấu

di chuyển của cần trục sửa chữa, cần trục đặt trong không gian máy, cơ cấu di chuyển cần các cần trục xây dựng và cần trục cảng … vv

* Chế độ làm việc trung bình :

DUT.LRCC

Đặc điểm của các cơ cấu chế độ trung bình là chúng làm việc với trọng tải khác nhau, hệ số sử dụng trọng tải, vận tốc 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 và palăng điện

kho thuộc ngành luyện kim

Khi tính toán cơ cấu máy trục, người ta phân biệt ra ba trường hợp tải trọng đối với trạng thái làm việc và trạng thái không làm việc của máy trục như sau:

Trường hợp 1: Tải trọng bình thường của trạng thái làm việc bao gồm trọng

lượng danh nghĩa của vật nâng và bộ phận mang, trọng lượng bản thân máy, tải trọng động trong quá trình mở và hãm cơ cấu

Trường hợp 2: Tải trọng lớn nhất của trạng thái làm việc bao gồm trọng lượng

danh nghĩa của vật nâng và bộ phận mang, trọng lượng bản thân máy, tải trọng động lớn xuất hiện khi mở máy, và phanh đột ngột, hoặc khi mất điện, có điện bất ngờ, tải trọng gió lớn nhất khi làm việc và tải trọng do độ dốc lớn nhất có thể

Các trị số tải trọng lớn nhất của trạng thái làm việc thường hạn chế bởi những điều kiện bên ngoài như sự trượt trơn của bánh xe trên ray, trị số momen phanh lớn nhất, momen giới hạn của khớp nối …vv

Đối với trường hợp này tất cả các chi tiết trong cơ cấu được tính theo sức bền tĩnh

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

ngồi trời, bao gồm trọng lượng bản thân, tải trọng gió lớn nhất trọng trạng thái

DUT.LRCC

không làm việc và tải trọng do độ dốc của đường Đối với trường hợp này chỉ tính toán cho các chi tiết của bộ phận hãm gió, các thiết bị phanh hãm và cơ cấu thay đổi tầm với

Tải trọng tương đương xác định theo các đồ thị gia tải cơ cấu theo thời gian (hình 4.I)

 Các chỉ tiêu đặc trưng đánh giá mức độ làm việc của máy trục: [3]

1 Hệ số sử dụng của cơ cấu :[3]

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 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: [3]

CĐ = 100%

ck T t

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

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 vận 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 DUT.LRCC

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ BÁN CỔNG TRỤC

2.1 Tổng quan về công nghệ máy 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 ngoạm đạt tới 50% Mđm…

DUT.LRCC

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 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 vởi 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

DUT.LRCC

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 chuyên 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 dầu 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 phìa dưới mà bán cổng trục bao quát

Trên hình 1.II giới thiệu bán cổng trục dầm đơn không có conson

Hình 1.II: Bán cổng trục dầm đơn không có conson Trên hình 2.II giới thiệu bán cổng trục dầm đơn có conson Q=7,5T, LK=

4+16mm

DUT.LRCC

Hình 2.II : Bán cổng trục conson dầm đơn Trên hình 3.II giới thiệu bán cổng trục dầm đơn kiểu giàn

Hình 3.II bán cổng trục dầm đơn kiểu giàn Trên hình 4.II giới thiệu bán cổng trục dầm đôi không có conson

DUT.LRCC

Hình 4.II: Bán cổng trục dầm đôi không có conson b) Theo công dụng:

Theo công dụng có các loại bán cổng trục công dụng chung và bán cổng trục chuyên dụng

 Bán cổng trục có công dụng chung có kết cấu tương tự như các bán cổng trục khác, điểm khác biệt cơ bản của loại bán cổng trục này là thiết bị mang vật đa dạng,

có thể mang được nhiều loại hàng hóa khác nhau Thiết bị mang vật chủ yếu của loại bán cổng trục này là móc treo để xếp đỡ, lắp rắp và sữa chữa máy móc loại bán cổng trục này có tải trọng năng không lớn và khi cần có khi dùng với gầu ngoạm, nam châm điện hoặc thiết bị cặp để xếp dỡ một loại hàng nhất định

 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

DUT.LRCC

d) Theo nguồn dẫn động:

Có loại bán cổng trục 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

Tương ứng với chế độ làm việc nặng ta có các số liệu chế độ làm việc như bảng 1.II :

Bảng 1.II

Chỉ tiêu Chế độ làm việc (T) Cường độ làm việc, CĐ%

Hệ số sử dụng trong ngày, Kng

Hệ số sử dụng trong năm , Kn

Hệ số sử dụng theo tải trọng , KQ

Số lần mở máy trong một giờ, m

Số chu kỳ làm việc trong một giờ, a

46 0,67 0,75 0,75

240 30-35 DUT.LRCC

Nhiệt độ môi trường xung quanh, t0C 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

- Trụ 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: 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 Tượng 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

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

- Cáp vào và ra khỏi ròng rọc dễ dàng

- Cáp không bi tuột trong rãnh

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

Hình 6.II giới thiệu tang cuốn, dc: đường kính cáp, L chiều dài tang, D

đường kính tang đi qua tâm lớp cáp

Là bộ phận cuốn dây trong cơ cấu nâng, biến chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến nâng, hạ vật

Tang thường có dạng ống trụ, hai đầu có mayơ để lắp với trục, chuyển động quay

Vật liệu tang: gang hoặc thép

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

60

°b

h

D 0

DUT.LRCC

Hình 7.II là móc mang vật trong cơ cấu nâng

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

b) Cặp giữ

Hình 8.II là cặp giữ dùng cho cơ cấu nâng

Bộ phận mang tải chuyên dùng với vật liệu khối Thường sử dụng với loại vật liệu có hình dạng và kích thước nhất định

Hình 8.II : Cặp giữ

c) Gầu ngoạm :

Trên hình 9.II giưới thiệu loại gầu ngoạm loại 1 dây và loại 2 dây

Bộ phận mang tải chuyên dùng với vật liệu rời

Hình 9.II : Gầu ngoạn a) Loại 1 dây b) Loại 2 dây

n

Có khả năng điều chỉnh theo kích thước vật nâng

a)

1

2 4

5

b)

4 2

PHẦN B : TÍNH TOÁN VÀ THIẾT

KẾ

DUT.LRCC

CHƯƠNG 1 : PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN

1.2.1 Phương án 1: Bán cổng trục kết cấu dạng hộp ( hình 2.I)

Hình 2.I: Phương án dầm kết cấu dạng hộp

1- Chân bán cổng trục; 2- Dầm chính; 3- Động cơ;

Xe con

Dần cuối

Chân bán cổng trục

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 ( hình 3.I)

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

Hình 3.I: 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 Phưong án 3: Kết cấu dầm có dạng chữ I ( hình 4.I)

Hình 4.I: Phương án dầm kết cấu dầm chữ I 1- Dầm chữ I; 2- Chân cổng dạng hộp

DUT.LRCC

Dạng kết cấu này đơn giản, dễ tính toán, chế tạo, lắp ghép đơn giản, bảo dưõng 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 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

ổ, tồn tại một bộ truyền ngoài nên không an toàn

Hình 5.I :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;

DUT.LRCC

1.3.2.Phương án 2:

Sơ đồ như hình vẽ 6.I phương án sơ đồ cơ cấu nâng, động cơ và tang cùng phía

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

Hình 6.I: 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

Kết luận: Qua việc phân tích sơ đồ động học của cơ cấu nâng, ta thấy phương án 2 là tối ưu hơn cả, 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

DUT.LRCC

Hình 7.I: Phương án sơ đồ trục truyền chậm, bánh xe nắm 2 phía hộp giảm tốc 1- Động cơ; 2- Phanh; 3- Hộp giảm tốc; 4- Khớp nối; 5- Bánh xe

Hình 8.I: Phương án sơ đồ trục truyền chậm hai bánh xe nằm cùng phía HGT

1- Động cơ; 2- Phanh; 3- Hộp giảm tốc;

4- Khớp nối; 5- Bánh xe

1.4.3 Phương án 3:

Sơ đồ động học hình 9.I phương án sơ đồ trục truyền nhanh với hai hộp

DUT.LRCC

Phương án này cơ cấu dẫn động chung với trục truyền quay nhanh có trục truyền được nối trục tiếp với động cơ nên nó có đường kính nhỏ nhưng cần phải hai hộp giảm tốc làm kết cấu phức tạp

Hình 9.I: 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 ; 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 10.I phương án sơ đồ cơ cấu di chuyển với hộp giảm tốc

và cặp bánh răng ăn khớp ngoài

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

Hình 10.I: 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;

DUT.LRCC

Hình 11.I: 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 12.I phương án sơ đồ di chuyển cơ cấu cân bằng Phương án này hộp giảm tốc có kết cấu phức tạp hơn so với các phương án trên Kết cấu đối xưng 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 vớ các phương án trên

DUT.LRCC

Hình 12.I: 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

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

DUT.LRCC

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ CƠ CẤU NÂNG

2.1 Các số liệu ban đầu:

Tải trọng : Q= 30T Trọng lượng bộ phận mang vật: Qm= 3200N Chiều cao nâng: H= 16 m Vận tốc nâng: Vn= 4,5 m/ph Chế độ làm việc của cơ cấu: Trung bình Trên hình 1.II giới thiệu sơ đồ cơ cấu nâng

Hình 1.II: 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 ;

7

1 2 3

8 9 1 0

4

DUT.LRCC