Khái quát về thiết bị nâng chuyển
Ngày nay, sự phát triển của khoa học kỹ thuật đã dẫn đến sự xuất hiện của nhiều máy móc hiện đại trong sản xuất, nhằm tăng năng suất và giảm sức lao động Thiết bị nâng chuyển ngày càng được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp, giúp giảm bớt sức lao động của con người trong quá trình vận chuyển Những thiết bị này có khả năng nâng và di chuyển các vật liệu, chi tiết có khối lượng lớn mà không tốn nhiều công sức, từ đó nâng cao hiệu quả sản xuất.
Hiện nay, thiết bị nâng chuyển đã trở thành một phần thiết yếu trong hầu hết các ngành công nghiệp Ngành xây dựng, trước đây ít sử dụng cần trục, giờ đây không thể thiếu chúng ngay cả trong việc xây dựng nhà nhỏ, chưa kể đến các tòa nhà cao tầng và các kỹ thuật xây lắp phức tạp Trong bối cảnh hội nhập hiện nay, việc cải tiến kỹ thuật và nâng cao hiệu quả sử dụng thiết bị nâng chuyển càng được chú trọng để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của ngành công nghiệp xây dựng.
Trong ngành công nghiệp mỏ, việc sử dụng các loại thang tải và xe kíp băng tải là rất cần thiết Bên cạnh đó, trong ngành luyện kim, các cần trục nặng đóng vai trò quan trọng trong việc phục vụ kho chứa quặng và nhiên liệu.
Máy nâng và vận chuyển, bao gồm thang máy, thang điện cao tốc cho nhà cao tầng, buồng chở người và thang cuốn, đóng vai trò quan trọng trong việc phục vụ nhà ở, các công trình công cộng, cửa hiệu lớn và ga tàu điện ngầm Trong các siêu thị, cầu thang cuốn được sử dụng rộng rãi để nâng cao trải nghiệm mua sắm cho khách hàng.
Trong các nhà máy và phân xưởng cơ khí, việc sử dụng các thiết bị nâng chuyển di động như cần trục, cầu trục, cổng trục và bán cổng trục là rất phổ biến Những thiết bị này thường sử dụng nguồn năng lượng điện, khí nén hoặc thủy lực với năng suất cao, giúp di chuyển các chi tiết máy hoặc máy móc một cách hiệu quả.
Ngành máy nâng và vận chuyển hiện đại đang thúc đẩy cơ giới hóa quy trình vận chuyển trong các ngành công nghiệp và kinh tế quốc dân Sự phát triển của kỹ thuật nâng – vận chuyển yêu cầu cải tiến máy móc để tinh xảo hơn, giảm trọng lượng và giá thành, đồng thời nâng cao chất lượng sử dụng Mục tiêu là tăng mức sản xuất, đơn giản hóa và tự động hóa điều khiển, cũng như chế tạo những máy mới hiệu quả nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của nền kinh tế quốc dân.
Giới thiệu các loại thiết bị nâng chuyển
Khái niệm
Máy nâng chuyển là thiết bị công nghiệp dùng để di chuyển các vật nâng khối lượng lớn, bao gồm cả vật phẩm rời và vụn Thiết bị này hoạt động thông qua các phương tiện mang vật trực tiếp như móc treo và gầu ngoạm, hoặc gián tiếp qua băng tải, xích tải và con lăn đường ống.
Phân loại
a)Máy vận chuyển theo chu kỳ
- Hoạt động có tính chu kỳ (luôn phiên giữa thời kỳ làm việc và thời kỳ nghỉ) của cơ cấu và máy
- 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
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 một loại máy móc kiểu cầu, di chuyển trên đường ray đặc trên cao trong nhà xưởng Xe con mang hàng có khả năng di chuyển trên kết cấu thép kiểu cầu, cho phép nâng hạ và vận chuyển hàng hóa theo yêu cầu ở bất kỳ vị trí nào trong không gian nhà xưởng.
Cổng trục là thiết bị di chuyển trên ray được lắp đặt trên mặt đất, khác với cầu trục Cổng trục có thể di chuyển nhờ vào cơ cấu di chuyển hoặc sử dụng bánh lốp.
Cổng trục là sự kết hợp giữa nửa cầu trục và nửa cổng trục, với cấu trúc di chuyển một bên trên đường ray đặc trên cao dọc theo nhà xưởng, trong khi bên còn lại di chuyển trên ray đặt trên mặt đất nhờ cơ cấu di chuyển.
Hình 1.3: Bán Cổng Trục b) Máy vẩn chuyển lên tục
- 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
- Máy vận chuyển liên tục có bộ phận kéo: điển hình là các băng tải, xích tải, gầu tải, dây tải…
Máy vận chuyển không bao gồm bộ phận kéo vít tải, hệ thống đường lăn, ống dẫn, sàn rung, máng lắc, và các phương thức vận chuyển khác như khí nén và thủy lực Các thông số cơ bản của máy trục cũng cần được xem xét để đảm bảo hiệu suất hoạt động tối ưu.
-Tải trọng nâng là đặc tính cơ bản của máy trục, bằng T hay N
Tải trọng nâng bao gồm trọng lượng của vật và trọng lượng của cơ cấu móc hàng, với giới hạn rất lớn từ vài chục T đến hàng chục nghìn N Trong thực tế, để thuận tiện, người ta thường sử dụng đơn vị khối lượng là Kg hoặc tấn.
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) là thông số quan trọng thể hiện phạm vi hoạt động của máy trục, được xác định là khoảng cách giữa tâm bánh xe di chuyển này và tâm bánh xe di chuyển kia Chế độ làm việc của máy trục cũng là một yếu tố cần xem xét để đảm bảo hiệu suất và an toàn trong quá trình vận hành.
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]
Qtb: tải trọng trung bình làm việc trong một ca, N
Qđm: tải trọng định mức (tải trọng nâng cho phéo lớn nhất)
*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]
Trong đó : t là thời gian chạy máy trong một chu kỳ làm việc
Tck là thời gian làm việc một chu kỳ của máy hoặc cơ cấu
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
1 3.Giới thiệu các loại và thông số kỹ thuật của cổng trục.
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 nhiều hình thức như dầm hộp hàn, dầm ống, và dầm dàn không gian, với khả năng sử dụng một hoặc hai dầm Kết cấu chân cổng có thể được thiết kế dưới dạng dàn hoặc hộp.
Ray di chuyển xe con trên dầm cầu có thể được lắp đặt phía trên hoặc treo dưới dầm Chân cổng gồm một chân cứng và một chân mềm, với chân mềm có liên kết khớp để đảm bảo tính ổn định và giảm ma sát giữa bánh xe và ray Chân mềm cho phép lắc quanh trục thẳng đứng lên đến 5 độ, giúp bù trừ sai lệch do chế tạo và lắp đặt Đối với cổng trục có khẩu độ dưới 25m, có thể sử dụng hai chân cứng, trong khi cổng trục hạng nặng trên 100T thường có hai ray di chuyển và nhiều bánh xe để phân bổ lực nén đều Thêm vào đó, các cổng trục lớn thường được trang bị một đến hai tời nâng phụ để tăng cường khả năng nâng.
Xe con của cổng trục có thể là palăng điện hoặc tời treo chạy trên ray treo, tương tự như xe con của cầu trục Cơ cấu nâng và di chuyển của xe con được bố trí trên kết cấu thép của cổng trục, với hệ thống dẫn động bằng cáp kéo.
Cổng trục được phân loại theo công dụng thành ba loại chính: cổng trục dùng để xếp dỡ, cổng trục dùng để lắp ráp trong xây dựng và cổng trục chuyên dụng.
Cổng trục có công dụng chung có khả năng nâng từ 3,2 đến 10 tấn, với khẩu độ dầm cầu từ 10 đến 40m và chiều cao nâng từ 7 đến 16m Trong khi đó, cổng trục dùng để lắp ráp trong xây dựng có tải trọng nâng từ 50 đến 400 tấn, khẩu độ lên đến 80m và chiều cao nâng tối đa 30m Tuy nhiên, cổng trục lắp ráp có tốc độ nâng và di chuyển xe con chậm hơn so với cổng trục có công dụng chung, với tốc độ nâng hạ vật từ 0,05 đến 0,1 m/ph và di chuyển xe con cũng như cổng chỉ đạt 0,1 m/ph.
Cổng trục là thiết bị quan trọng được sử dụng để bốc dỡ và vận chuyển hàng hóa thể khối, vật liệu rời tại các kho bãi, bến cảng, nhà ga và đường sắt Nó đóng vai trò thiết yếu trong việc lắp ráp thiết bị trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt là trong các công trình năng lượng và giao thông Thiết bị mang vật của cổng trục thường bao gồm móc treo, gàu ngoạm hoặc nam châm điện, và cổng trục chuyên dụng thường được áp dụng trong các nhà máy thủy điện.
Phân loại cổng trục
Người ta có thể phân loại bán cổng trục như sau: a) Theo kết cấu dầm
- Cổng trục dầm đơn không có công xôn
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
- 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
Cổng trục được phân loại dựa trên công dụng, bao gồm cổng trục dùng chung, cổng trục phục vụ xếp dỡ, cổng trục lắp ráp trong xây dựng và cổng trục chuyên dụng.
Cổng trục có công dụng chung có khả năng nâng từ 3,2 - 10 tấn, với khẩu độ dầm cầu từ 10 đến 40m và chiều cao nâng từ 7 đến 16m Trong khi đó, cổng trục dùng để lắp ráp trong xây dựng có tải trọng nâng từ 50 đến 400 tấn, khẩu độ lên đến 80m và chiều cao nâng tối đa 30m Đặc điểm nổi bật của cổng trục lắp ráp là tốc độ nâng, di chuyển xe con và di chuyển cổng chậm hơn so với cổng trục công dụng chung, với tốc độ nâng hạ vật chỉ đạt từ 0,05 đến 0,1 m/ph và di chuyển xe con cùng cổng là 0,1 m/ph.
Cổng trục là thiết bị quan trọng dùng để bốc dỡ và vận chuyển hàng hóa thể khối, vật liệu rời tại các kho bãi, bến cảng, nhà ga và đường sắt Nó cũng được sử dụng trong lắp ráp thiết bị cho nhiều lĩnh vực, đặc biệt là trong các công trình năng lượng và giao thông Các thiết bị mang vật của cổng trục thường bao gồm móc treo, gàu ngoạm hoặc nam châm điện, và cổng trục chuyên dụng thường thấy trong các nhà máy thủy điện.
Giới thiệu về cổng trục thiết kế
Khẩu độ : L = 10 m Độ cao nâng hạ: H = 8 m
Vận tốc nâng: Vn = 8 m/ph
Vận tốc di chuyển cổng trục: Vc = 32 m/ph
Vận tốc di chuyển xe con: Vx = 10 m/ph
Dòng điện xoay chiều 3 pha: /= 220/380V tần số 50 Hz
Chế độ làm việc: Trung bình (N)
1 4.Giới Thiệu Các Thiết Bị Phụ Trợ.
Cáp thép
Cáp thép được chế tạo từ các sợi thép bện lại với nhau, sử dụng phương pháp kéo nguội để đảm bảo độ bền cao, đạt từ 1400 đến 2000 N/mm² Các sợi thép này được kết hợp một cách chắc chắn để tạo thành cáp thép có khả năng chịu lực tốt.
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
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
Cáp bện được phân loại thành hai loại chính: cáp bện xuôi, trong đó chiều bện của các lớp sợi và tao cáp giống nhau, và cáp bện chéo, khi chiều bện của các thành phần này ngược nhau.
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
- Cáp vào và ra khỏi ròng rọc dễ dàng Để đảm bảo các tiêu chí này, các kích thước được quy định như sau: r = (0,53- 0,6) d
Tang
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 là nhẵn (tang trơn) hoặc có rãnh dạng ren tròn với bước lớn hơn đường kính cáp, nhằm tránh hiện tượng cáp chà xát vào nhau (tang xẻ rãnh).
Tang có thể dùng cuốn 1 lớp hoặc nhiều lớp cáp chồng lên nhau.
Bộ phân mang tải
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
Phương pháp chế tạo: Rèn, dập, đúc
Tiết diện thân móc có dạng hình thang cong: đảm bảo độ bền đều, khối lượng nhỏ nhất a) b)
Hình 1.9 : Móc mang vật a) Móc đơn: khi tải trọng nhỏ và vừa b) Móc 2 ngạch: khi trọng tải vừa và lớn b) Cặp giữ
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 ccn
Có khả năng điều chỉnh theo kích thước vật nâng
Hình 1.10: Cặp giữ c) Gầu ngoạm.
Bộ phận mang tải chuyên dùng với vật liệu rời
Hình 1.11 : Gầu ngoạm a) Loại 1 dây.
Một số thiết bị nâng liên quan
Tính Toán Và Thiết Kế Cơ Cấu Nâng 2.1 Lựa chọn phương án sơ đồ động học cơ cấu nâng
Sơ đồ cơ cấu nâng
Sơ đồ này bao gồm các thành phần chính: một động cơ điện, hai phanh, ba khớp nối, một hộp giảm tốc, một khớp răng đặc biệt, một tang, dây cáp, một ròng rọc cố định, một ròng rọc di động và một móc treo.
Tính toán cơ cấu nâng
Với cơ cấu làm việc sử dụng động cơ điện và vận tốc cao, việc chọn cáp cho cơ cấu là rất quan trọng Loại dây cáp này mang lại nhiều ưu điểm vượt trội so với các loại dây khác như xích hàn hay xích tấm, và hiện đang là lựa chọn phổ biến nhất trong ngành máy trục.
Chúng tôi không sử dụng dây xích vì nó nặng gấp 10 lần so với cáp, và có nguy cơ đứt đột ngột do chất lượng mối hàn kém, đặc biệt là với xích hàn.
Kết cấu dây cáp kiểu ЛK -P theo ГOCT 2588-55 có đặc điểm là tiếp xúc đường giữa giữa các sợi thép kề nhau, giúp tăng độ bền và giảm thiểu hỏng hóc trong quá trình sử dụng Loại vật liệu chế tạo là các sợi thép với giới hạn bền từ 1200 đến 2100 N/mm² Cáp ЛK -P 6x194 (ГOCT 2588-55) được lựa chọn nhờ vào khả năng chịu lực và độ bền cao của các sợi thép trong khoảng này.
1500÷1600N/mm 2 ,để dễ dàng trong việc thay cáp khi bị mòn đứt
2.2.2 Palăng giảm lực: Để giảm lực căng và tuổi thọ cho dây cáp của cơ cấu nâng khi nâng với tải trọng lớn ta dùng một palăng
Cầu lăn dây cáp nâng được cuốn trực tiếp lên tang, giúp nâng hạ vật nâng theo chiều thẳng đứng Để tối ưu hóa hiệu quả làm việc, nên chọn palăng kép với hai nhánh dây chạy trên tang, tương ứng với trọng tải cầu lăn theo Bảng 2-6 (TTMT) và bội suất palăng a=4 Palăng này bao gồm bốn ròng rọc di động và một ròng rọc không di chuyển để đảm bảo cân bằng.
Lực căng lớn nhất xuất hiện ở nhánh dây cáp cuốn lên tang khi nâng vật a t m
Trong công thức tính toán, Q0 được xác định bằng tổng Q, Qm0000 và 32003200(N) Hiệu suất của ròng rọc đạt λ=0,98 khi được đặt trên ổ lăn và được bôi trơn tốt bằng mỡ Kội suất của palăng m được tính bằng 2, tương ứng với số nhánh cáp cuốn lên tang, trong khi t=0 do số dây cáp trực tiếp cuốn lên tang không qua ròng rọc chuyển hướng.
Hiệu suất của palăng xác định theo công thức (2-21 -TTMT)
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)
Q = Qn+ Qmỏctreo= 150 + 3,76 = 153,76 (KN) 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
Từ lực nâng Smax ta đi lựa chọn cáp kéo theo lực kéo tĩnh
Smax.n {Sđ} n : Hệ số an toàn bền của cáp chọn n = 4,5
{Sđ} 27,56.4,5 = 124,02 (KN) {Sđ}: Lực kéo đứt của cáp
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/cm 2 )
2.4 Chọn, tính toán và kiểm tra bền cụm móc treo
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
{}: Ứng suất bền cho phép {} = 5000 6000 (N/cm 2 ) d : Đường kính chân ren d = 60 (mm) = 6 (cm)
mặt cắt I – I thoả mãn điều kiện bền kéo
- Tại mặt cắt A-A : Ta coi móc như thanh cong ứng suất max kéo thớ trong mặt cắt
(N/cm 2 ) F: Diện tích mặt cắt A-A thay mặt cắt đang xét bằng 1 hình thang
Trong đó : e2: Khoảng cách từ trọng tâm mặt cắt (tâm kéo ) đến điểm phía trong
Hình 2.6 : Mặt cắt móc treo e2 2 1
e1= 8,4 - 4 = 4,4 (cm) k : Hệ số phụ thuộc độ cong và hình dạng của mặt cắt móc (Hệ số dạng hình học ) k o 2
Trong đó : r: khoảng cách từ tâm móc treo đến mặt cắt r = 2
D : Đường kính lỗ móc D = 80 mm
15 + 4 = 11,5 (cm) Dựa vào biểu đồ xác định Hệ số K ( Trang 26 – HDĐAMN ).Theo tỉ số
Thay các giá trị vào công thức trên ta có
Tại mặt cắt A ’ -A ’ : Điều kiện làm việc là vật treo 2 nhánh cáp làm với phương đứng 1 góc 45 0
- Ứng suất max ở thớ trong mặt cắt
-Ứng suất tiếp trong mặt cắt A ’ -A ’ :
Ứng suất tổng cộng trong mặt cắt A ’ - A ’ theo thuyết bền thứ 3
A’_A’= (860,3) 2 + 4.(1984, 2) 2 = 4060,6 (N/cm 2 ) Ứng suất tổng cộng mặt cắt A-A theo thuyết bền
-Tại mặt cắt A-A và A ’ - A ’ xét ứng suất pháp
ch: Giới hạn chảy Với vật liệu chế tạo là thép 20 ta có ch= 25000 (N/cm 2 )
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
P : Ứng suất theo dập P = (3000 5000) (N/cm 2 ) ứng với vật liệu đai ốc là thép 45 Chọn P = 4000 (N/cm 2 )
-Với ren hệ mét ta có thể chọn chiều cao đai ốc
- Đường kính ngoài đai ốc DH= 1,8.d1= 1,8.8 = 14,4 (cm)
2.5 Lựa chọn ổ tựa cho móc treo
Móc treo chủ yếu chịu tác dụng của lực dọc trục, do đó cần lựa chọn ổ tựa phù hợp, cụ thể là ổ bị chặn 1 dãy với đường kính trong d = 80 mm, tương đương với đường kính cổ móc d2 Ổ này được ký hiệu là 8316, thuộc cỡ trung, có khả năng chịu tải trọng tĩnh lên đến 346 kN Đường kính ngoài của ổ là 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 Q14,51 (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
+ có giới hạn bền b= 61 (KN/cm 2 )
+ Có giới hạn chảy ch= 43 (KN/cm 2 )
+ Có giới hạn mỏi 1= 25 (KN/cm 2 )
Ta giả thiết ảnh hưởng của lực cắt không đáng kể so với Mômen uốn và do vậy thanh ngang được tính kiểm tra theo độ bền uốn
Tải trọng tính toán Qtt= K.Qdn= 1,2.Qdn=1,2.153,76 = 184,512 (KN)
B : khoảng cách giữa 2 puly B = 200 (mm)
4 = 922,56 (KNcm) Mômen chống uốn của mặt cắt ở giữa thanh ngang
Hình 2.7: Thanh ngang cụm móc treo [] : Ứng suất uốn cho phép của thanh ngang thay đổi theo chu kỳ mạch động
W = 922, 56 9,114 = 101,2 (cm 3 ) Mômen chống uốn của mặt cắt giữa thanh ngang ( Mặt cắt A-A)
Trong đó : d1= d2+ (25 ) (cm) d2: Đường kính đầu móc d2 (mm)
B1 Chiều rộng thanh ngang , có tính đến đường kính ngoài của ổ chặn móc D
B1= 140 + 15 = 155 (mm) Chiều cao thanh ngang h 1
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
- 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
Tải trọng tác động tương ứng với các khoảng thời gian L1, L2, L3 được thể hiện qua biểu đồ gia tải Theo biểu đồ này, khi cường độ làm việc nhẹ ở mức 15%, chúng ta có thể quan sát được sự phân bố tải trọng một cách rõ ràng.
Hình 2.8 : Biểu đồ gia tải
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 D p
− (v/ph) a : Bội suất pa lăng a = 3
Dp: Đường kính puly DpA0 (mm) v : Vân tốc nâng vật v 60
60 = 12,428 (v/ph) Thay vào công thức trên ta thời gian phục phụ ổ là
Tải trọng tác dụng lên ổ là
Dựa trên tải trọng tác dụng, chúng tôi đã chọn ổ đỡ puly là ổ bi chặn kiểu 36217 cỡ nhẹ với các thông số kỹ thuật cụ thể: đường kính trong d = 85 mm, đường kính ngoài D = 150 mm, đường kính vòng trong d1 = 106 mm và chiều rộng B = 28 mm Đường kính bi được xác định là r = 19,84 mm.
Hệ số khả năng làm việc C = 120 (KN); và Cos (KN)
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
2.6.1 Xác định đường kính tang a) Tính đường kính tang
Dt 19.14 = 266 (mm) e : Hệ số phụ thuộc chế độ làm việc và loại máy trục e = 20 ( Sách TKMT, bảng 2-4, trang 20)
-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 :
H : Chiều cao nâng vật H = 8 (m) = 8000 (mm) a : Bội suất palăng nâng vật a = 3
Số vòng cáp làm việc cuốn lên tang : zlv ) d D (
24000 3,14.(520 14)+ zlv = 14,31 (vòng) chọn cáp làm việc zlv,5 (vòng)
Số cáp toàn bộ cuốn lên tang : z = zlv + zt zt : Số vòng cáp giảm tải lên kẹp cáp zt = 1,5 (vòng)
Tổng số vòng cáp cuốn lên tang z = zlv+ z t= 14,5 + 1,5= 16 (vòng) Chiều dài cáp tương ứng zdài= 3,14.520.16 26,5 (m)
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 t : Bước cáp t = dc+4 = 18 (mm)
Chiều dài toàn bộ của tang với tang là tang kép
L1: Phần chiều dài tang dùng để kẹp cáp
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
Khoảng cách giữa hai puly ngoài của cụm móc treo L4 là 0 mm Hơn nữa, khoảng cách tối thiểu giữa trục tang và trục puly của cụm móc treo khi ở vị trí cao nhất là 00 mm.
: Góc nghiêng cho phép của cáp khi cuốn vào puly = 4 0 +6 0 = 10 0
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 )
= 0,02.520 + 8 = 18,4 (mm).Chọn = 20 (mm) b)Kiểm tra bền tang :
L = 3,4 trên tang xuất hiện cả ứng suất do Mômen uốn và xoắn gây ra
2 = 160,3 (N/cm 2 ) = 0,1603 (KN/cm 2 ) Điều kiện bền tang thoả mãn 1- 3 {}
Vậy tang thoả mãn điều kiện bền
DUT.LRCC c)Tính cặp đầu cáp trên tang
So: Lực căng nhánh cáp tác dụng lên kẹp cáp e =2,72 (cơ số ln) f : Hệ số ma sát giữa cáp và tang f = 0,1 0,16.Chọn f = 0,15
: Góc cuốn của cáp tương ứng với số vòng giảm tải
Smax: Lực căng cáp max Smax= 27,56 (KN)
Hình 2.10 : Cụm cơ cấu kẹp cáp Lực tác dụng lên bu lông kẹp cáp :
- Chọn loại kẹp cáp là loại cặp rãnh thang Lực tác dụng
N = 12,01 (KN) Ứng suất tổng trong bu lông kẹp có kể đến lực uốn
2 + 0 , 1 z u d 3 1 l N n {}K n : Hệ số an toàn kép cáp n 1,5 chọn n = 1,5
DUT.LRCC z : Số bu lông kép z = 4 d1: Đường kính trong của bu lông d1= 14 (mm)
Nu: Lực uốn bu lông
1,3 : Hệ số kể đến ứng suất do Mômen xoắn gây ra
{}K: Ứng suất kéo cho phép của bu lông
(KN/cm 2 ) Chọn thép CT3 có T = 22 (KN/cm 2 )
0 = 11,73 (KN/cm 2 ) Ứng suất tổng trong bu lông
Xét thấy ứng suất cho phép của bulông {}K= {}ứng: Ứng suất tổng
Vậy bu lông chọn thoả mãn điều kiện bền
2.6.2 Chọn ổ lăn cho trục tang Đường kính đoạn trục để lắp ổ lăn d = 110 (mm) Ổ đỡ trục tang chịu tác dụng chủ yếu của lực hướng tâm , Lực dọc trục rất nhỏ ta có thể bỏ qua Nên ta lựa chọn phương án là ổ đũa đỡ lòng cầu 2 dãy kí hiệu : 113522 cỡ nhẹ có đường kính trong d = 110 (mm); đường kính ngoài D = 200 (mm) ; B = 53 (mm); r = 3,5 (mm);
+ khả năng tải tĩnh C = 227 (KN) Khả năng tải động Co= 281 (KN)
Kiểm tra khả năng tải của ổ ;
R : Tải trọng hướng tâm hay tổng phản lực tại gối đỡ (daN)
A : Tải trọng dọc trục A = Fx = 885,1(N) n : Hệ số chuyển tải trọng dọc trục về tải trọng hướng tâm m = 4,5 ( Tra bảng 8-2 TKCTM )
Kt: Hệ số tải trọng động (Bảng 8-3 TKCTM) kT= 1
KV: Hệ số xét đếm vòng nào của ổ là vòng quay
Kn: Hệ số nhiệt độ ( Bảng 8-4– TKCTM ).Kn= 1
-Thay các giá trị tương ứng vào biểu thức trên ta có tải trọng tương đương
Hệ số khả năng làm việc của ổ
C = Q (n.h) 0,3 = 4411,67.(46,32.1000) 0,3 = 110,74 (KN) với n : Số vòng quay của ổ n D p
− (v/ph) a : Bội suất pa lăng a = 3 ; Dp: Đường kính puly ; Dp= 110 (mm) v : Vận tốc nâng vật v 60
60 = 46,32 (v/ph) h : Thời gian phục vụ h = 1000 (giờ)
Xét thấy Ctt < Cổlăn = 227 (KN).Vậy ổ lăn được chọn thoả mãn điều kiện bền cho phép
-Chọn khớp nối của trục ra của Hộp Giảm Tốc
Trong khớp nối này, vành răng được sử dụng giống như trong khớp răng tiêu chuẩn Mômen khớp cần được truyền qua mômen trên tang khi làm việc với tải trọng lớn nhất.
Mômen tính toán đối với khớp nối sẽ là
DUT.LRCC k1;k2: Hệ số tính toán k1= 1,3 ; k2= 1,1 (theo bản 9-2 TTMT)
Dựa vào bảng tiêu chuẩn của khớp nối ta chọn khớp nối có thể chịu được Mômen xoắn lớn nhất Mmax= 4000(Nm)
Khớp nối có dạng như sau( Hình 1.24 )
Hình 2.11 : Khớp nối trục tang
2.7 Tính công suất động cơ và chọn hộp giảm tốc
2.7.1 Tính công suất động cơ
Công suất động cơ được tính theo tải trọng nâng danh nghĩa
Q : tải trọng nâng danh nghĩa Q= 153,76 (KN)
V: Vận Tốc nâng max V= 8(m/phút)= 8/60 (m/s)
c: Hiệu xuất truyền động cơ cấu c=0,85
Công suất động cơ khi vận tốc nâng là V = 0,8 m/phút 60
1000.0,85.60 = 2,412 (KW) Động cơ được chọn phải đảm bảo điều kiện Nđc Nt
Ta chọn động cơ ứng với vận tốc nâng Vnmax là động cơ MTB5118 có công suất
Ta chọn động cơ ứng với vận tốc nâng Vnminlà động cơ MTB1116 có công suất
Tỉ số truyền của Hộp Giảm Tốc được chọn i1 1 t
1 dc n n nt1: Số vòng quay của tang trong 1 phút nt1 D
720 = 49 nt2: Số vòng quay của tang trong 1 phút nt2 D a
V2:Vận tốc nâng vật min V2= 0,8 (m/ph)
Dựa trên công suất động cơ và tỷ số truyền trong chế độ làm việc nhẹ 15%, chúng ta tiến hành lựa chọn hộp giảm tốc phù hợp với sơ đồ truyền động cơ cấu.
Hộp giảm tốc 635-TGL19 – 411110 có 2 đầu vào để lắp động cơ với đường kính lần lượt là 1= 309mm và 2= 55mm Đầu ra được kết nối với trục tang có đường kính = 130mm, với các tỷ số truyền tương ứng là i= 50/500 Trọng lượng của hộp giảm tốc này là 20 kg, và tốc độ tối đa cho phép ở đầu vào là n= 900 vòng/phút.
2.7.2 Kiểm tra động cơ cơ cấu nâng
Xét với động cơ MTB5118 có công suất P = 30 (kw) nđc= 720 (v/ph)
Mtb: Mô men mở máy trung bình của động cơ Vì là động cơ dây quấn do đó
Mtb {Mgt} {Mgt}: Trị số cho phép của mô men mà HGT có thể truyền được
1: Trị số của Mômen mở máy Với chế độ làm việc nhẹ CĐ = 15%
N: Số vòng quay trục vào n r0 (v/ph)
Ngt: Giá trị công suất truyền của HGT theo bảng ứng với số vòng quay trục vào
Mm tb: Mômen mở máy trung bình của động cơ
Mm = (1,1 1,4).Mdn.Chọn M m min =1,3.Mdn
: Hệ số quá tải của động cơ = 1,6
Mdn: Mô men danh nghĩa của động cơ
Ngt: Giá trị công suất truyền của HGT quy về trục động cơ
Nchđ: Công suất chuyển đổi của HGT quy về trục động cơ
-Xét thấy Mm tb= 577 (Nm) {Mgt}= 920,5 (Nm)
Vậy động cơ thỏa mãn điều kiện quá tải
- Tốc độ thực tế của vật nâng
-Mô men cản tĩnh trên trục động cơ khi nâng vật
u = 2 : Số nhánh cáp cuốn lên tang
Sn; Lực căng cáp cuốn lên tang khi nâng vật
Mô men cản tĩnh khi nâng
Mô men cản tĩnh trên trục động cơ khi hạ vật
Sh: Lực căng cáp cuốn lên tang khi hạ
Mômen cản tĩnh khi hạ
2.50 = 127,9 (Nm) Thời gian mở máy khi nâng và hạ tm ) M M
GD 2 : Mô men tương đương của các khối lượng chuyển động quay và tịnh tiến của cơ cấu quy về trục động cơ
Trong đó : GD 2 : Mô men vô lăng của rô to động cơ
J : Mômen quán tính của động cơ J= 1,1 (kg.m 2 )
GD 2 k: Mômen vô lăng khớp nối GD 2 = 11 (N.m 2 )
(Với khớp nối bố trí giữa động cơ và HGT là khớp nối trục đàn hồi kí hiệu MYB -7 có đường kính đầu trục là 55 mm )
G: Khối lượng xe con di chuyển trên dầm cổng G = 7000 (kg) = 70000 (N)
: Hệ số kể đến Mômen quán tính của khối lượng các chi tiết quay chậm so với trụ động cơ = 1,05-1,25 lấy = 1,2 igt: tỉ số truyền của HGT : igt= 50
c: Hiệu suất truyền động cơ cấu c= 0,85
D: Đường kính tang tính đến tâm lớp cáp thứ nhất (m) D = 520 (mm)
Mt: Mô men cản tĩnh trên trục động cơ khi nâng hay hạ vật
+ Khi hạ Mh= 339 (Nm) a: Gia tốc khi mở máy khi nâng hoặc hạ
V (m 2 /s) t n m: Thời gian mở máy khi nâng t n m= 1(s)
V = 8 (m/ph) t n m: thời gian mở máy khi hạ t n h= 1 (s)
M tb m: Mômen mở máy trung bình của động cơ
Thời gian mở máy khi nâng t n m ) 6 , 498 557
− = 0,5 (s) b Kiểm tra động cơ theo điều kiện phát nhiệt :
Hình 2.12 : Đồ thị gia tải trong chu kỳ làm việc của cơ cấu nâng
- Thời gian chuyển động ổn định
H: chiều cao nâng trung bình của vật ( m) ( Bảng 18 – HDĐAMN )
M0,25Q n Mh 0,25Q Q n M Mh Q t ck t ck/4 t ck/4 t ck/4 t ck/4
Vtt: Vận tốc nâng : Vtt 60
8 = 60 (s) Tổng thời gian làm việc ổn đinh trong một chu kỳ
Tổng thời gian chuyển động không ổn định
tm= 0,034 + 0,5 +1 +1= 2,534 (s) Thời gian làm việc tlv= tôđ+ tm tlv= 480 + 2,534 = 482,534 (s) Thời gian dừng trong một chu kỳ làm việc khi CĐ = 15 %
15 = 2734,36 (s) Thời gian của một chu kỳ tck= tlv+ tôđ= 482,534 + 2734,36 = 3216,89 (s) tck= 53,61 (phút)
Số lần mở máy trong 1 giờ của cơ cấu
K : Số lần mở máy trong một chu kỳ k = 2
{nm} : Số lần mở máy cho phép trong 1 giờ khi chế độ làm việc nhẹ {nm}= 60
3216,89 2 = 2,24 { nm}= 60 Giá trị của mô men tương đương
: Hệ số động lực học kể đến đặc tính xung động của tải trọng gió Với vật nâng = 1,25
o: 0,7 0,98 với động cơ kín chọn o= 0,9
Mtđ 25 (Nm) -Công suất tương đương phải thỏa mãn điều kiện phát nhiệt
{Nđc}}: Công suất động cơ đã chọn Nđc= 30 (kw)
{Nđc}} Nđc.Vậy động cơ chọn thỏa mãn điều kiện phát nhiệt
Phanh được đặt giữa trục động cơ và hộp giảm tốc , trên trục quay nhanh của HGT Mô men phanh tính toán
Mph= kph.Mt (m) Trong đó :
Kph: Hệ số an toàn phanh Với dẫn động máy ở chế độ làm việc nhẹ 15% ta có k = 1,5
Mt: Mômen tĩnh trên trục phanh khi phanh
,i Hiệu suất và tỉ số truyền từ trục tang đến trục đặt phanh
Từ Mph= 339,75 (Nm) ta đi tiến hành chọn phanh cho cơ cấu Loại phanh chọn là phanh điện từ 2 má TKT-300 có Mômen phanh Mph= 900(Nm)
Thời gian phanh của cơ cấu nâng
Trong đó GD 2 : Mômen vô lăng khớp nối bánh phanh quy về trục động cơ ( trục phanh ) GD 2 = .(GD 2 ro+ GD 2 k) + 2 2
Dấu (+) ứng với khi nâng vật, dấu (-) ứng với cơ cấu khi hạ vật
GD 2 ro : Mômen vô lăng của rô to động cơ
J: Mômen quán tính động cơ (tra bảng át lát động cơ ) Đối với động cơ dây quấn MTB có P = 30 (kw); n = 720 (v/ph) ;J = 1,1(kg.m 2 )
GDk 2: Mômen vô lăng khớp nối bánh phanh (tra trong át lát khớp nối đàn hồi
Xét với khớp nối đàn hồi lắp với động cơ MTB511-8 ; P 0(kw)
Thay các giá trị tương ứng vào công thức ta có Mômen tương đương quy về trục động cơ GD 2 = 1,2(44+1,1)+
Thời gian phanh của cơ cấu
375(900 226, 5)− = 0,159(s) Lực của lò so đóng phanh
G: Trọng lượng của chi tiết đẩy với hệ thống tay đòn phanh G = 68 kg
N: Áp lực của má phanh lên bánh phanh
Fms: Lực ma sát tác dụng lên bánh phanh;
Hệ số ma sát f= 0,4(bảng 19-HD ĐAMN)
Trong đó : l1= 250 mm ; l2= 440 mm ; l3= 330 mm ; b= 43 mm ; c = 57 mm
Lực đẩy cân thuỷ lực khi mở phanh
Theo lực này có thể đi chọn tay đẩy thuỷ lực với tham số lực đẩy và hành trình tay đòn
Hình 2.13 : Sơ đồ phanh má điện từ
1 Bánh phanh ; 2,4 Má phanh ; 3,5.Tay đòn phanh ; 6 Nam điện ;7Tay đòn của cơ cấu tạo lực mở phanh ; 8 Lò xo tạo phanh ; 9 Lò xo phụ ; 10 đai ốc nén lò xo
11 Dai ốc dùng khi bảo dưỡng hoặc thay mới má phanh ; 12 Đai ốc điều chỉnh hành trình phanh 13 ống bao ;14 Thanh đẩy ; Vít hạn chế hành trình phanh
Giữa động cơ và Hộp Giảm Tốc thường đặt khớp nối , chọn khớp nối ta căn cứ vào Mômen xoắn danh nghĩa trên trục động cơ
Tính toán chọn khớp nối giữa động cơ và Hộp Giảm Tốc :
-Mômen xoắn max trên trục động cơ
Nđc: Công suất động cơ Nđc= 30(kw) nđc: Số vòng quay của động cơ nđcr0 (v/ph)
Dựa trên giá trị mô men Mdn đã tính toán, chúng tôi chọn khớp nối giữa động cơ và Hộp Giảm Tốc là khớp nối đàn hồi MYB-7, với mô men xoắn trên trục là Mx = 1,3 (kNm) và mô men quán tính J = 1,1 (kg.m²).
* Kiểm tra bền khớp nối :
- Mômen xoắn max truyền qua khớp khi mở máy động cơ phải thoả mãn
- Mômen mà khớp nối truyền qua xuất hiện trong 2 trường hợp sau:
+ Mở máy khi nâng vật
* Mômen mở máy khi nâng vật
Mmax: Mômen mở máy max của động cơ Mmax= 636,656 (Nm)
- Phần dư để thắng lực quán tính là
Mt: Mômen cản tĩnh trên trục động cơ
Sn: Lực căng cáp cuốn lên tang , khi nâng vật Sn= 4075 (N)
D: Đường kính tang đến tâm lớp cáp thứ nhất u: Số nhánh cáp cuốn lên tang u = 2 igt: Tỉ số truyền Hộp Giảm Tốc igt= 50
Mt n= 376,3 (Nm) Thay các giá trị vào biểu thức trên ta được
Chọn, tính toán và kiểm tra bền cụm móc treo
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
{}: Ứng suất bền cho phép {} = 5000 6000 (N/cm 2 ) d : Đường kính chân ren d = 60 (mm) = 6 (cm)
mặt cắt I – I thoả mãn điều kiện bền kéo
- Tại mặt cắt A-A : Ta coi móc như thanh cong ứng suất max kéo thớ trong mặt cắt
(N/cm 2 ) F: Diện tích mặt cắt A-A thay mặt cắt đang xét bằng 1 hình thang
Trong đó : e2: Khoảng cách từ trọng tâm mặt cắt (tâm kéo ) đến điểm phía trong
Hình 2.6 : Mặt cắt móc treo e2 2 1
e1= 8,4 - 4 = 4,4 (cm) k : Hệ số phụ thuộc độ cong và hình dạng của mặt cắt móc (Hệ số dạng hình học ) k o 2
Trong đó : r: khoảng cách từ tâm móc treo đến mặt cắt r = 2
D : Đường kính lỗ móc D = 80 mm
15 + 4 = 11,5 (cm) Dựa vào biểu đồ xác định Hệ số K ( Trang 26 – HDĐAMN ).Theo tỉ số
Thay các giá trị vào công thức trên ta có
Tại mặt cắt A ’ -A ’ : Điều kiện làm việc là vật treo 2 nhánh cáp làm với phương đứng 1 góc 45 0
- Ứng suất max ở thớ trong mặt cắt
-Ứng suất tiếp trong mặt cắt A ’ -A ’ :
Ứng suất tổng cộng trong mặt cắt A ’ - A ’ theo thuyết bền thứ 3
A’_A’= (860,3) 2 + 4.(1984, 2) 2 = 4060,6 (N/cm 2 ) Ứng suất tổng cộng mặt cắt A-A theo thuyết bền
-Tại mặt cắt A-A và A ’ - A ’ xét ứng suất pháp
ch: Giới hạn chảy Với vật liệu chế tạo là thép 20 ta có ch= 25000 (N/cm 2 )
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
P : Ứng suất theo dập P = (3000 5000) (N/cm 2 ) ứng với vật liệu đai ốc là thép 45 Chọn P = 4000 (N/cm 2 )
-Với ren hệ mét ta có thể chọn chiều cao đai ốc
- Đường kính ngoài đai ốc DH= 1,8.d1= 1,8.8 = 14,4 (cm)
Lựa chọn ổ tựa cho móc treo
Móc treo chịu tác dụng chủ yếu của lực dọc trục, vì vậy cần lựa chọn ổ tựa phù hợp Ổ bị chặn một dãy có đường kính trong d = 80 mm, tương đương với đường kính cổ móc d2 Ổ được ký hiệu là 8316, thuộc cỡ trung, với tải trọng tĩnh tối đa mà ổ có thể chịu là 346 kN Đường kính ngoài của ổ là 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 Q14,51 (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
+ có giới hạn bền b= 61 (KN/cm 2 )
+ Có giới hạn chảy ch= 43 (KN/cm 2 )
+ Có giới hạn mỏi 1= 25 (KN/cm 2 )
Ta giả thiết ảnh hưởng của lực cắt không đáng kể so với Mômen uốn và do vậy thanh ngang được tính kiểm tra theo độ bền uốn
Tải trọng tính toán Qtt= K.Qdn= 1,2.Qdn=1,2.153,76 = 184,512 (KN)
B : khoảng cách giữa 2 puly B = 200 (mm)
4 = 922,56 (KNcm) Mômen chống uốn của mặt cắt ở giữa thanh ngang
Hình 2.7: Thanh ngang cụm móc treo [] : Ứng suất uốn cho phép của thanh ngang thay đổi theo chu kỳ mạch động
W = 922, 56 9,114 = 101,2 (cm 3 ) Mômen chống uốn của mặt cắt giữa thanh ngang ( Mặt cắt A-A)
Trong đó : d1= d2+ (25 ) (cm) d2: Đường kính đầu móc d2 (mm)
B1 Chiều rộng thanh ngang , có tính đến đường kính ngoài của ổ chặn móc D
B1= 140 + 15 = 155 (mm) Chiều cao thanh ngang h 1
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
- 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
Tải trọng tác động được xác định theo các khoảng thời gian L1, L2, L3, và dựa vào biểu đồ gia tải cho cường độ làm việc nhẹ 15%, ta có thể xây dựng biểu đồ gia tải tương ứng.
Hình 2.8 : Biểu đồ gia tải
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 D p
− (v/ph) a : Bội suất pa lăng a = 3
Dp: Đường kính puly DpA0 (mm) v : Vân tốc nâng vật v 60
60 = 12,428 (v/ph) Thay vào công thức trên ta thời gian phục phụ ổ là
Tải trọng tác dụng lên ổ là
Dựa trên tải trọng tác dụng, chúng tôi đã chọn ổ bi chặn kiểu 36217 cỡ nhẹ cho ổ đỡ puly, với các thông số kỹ thuật như sau: đường kính trong (d) là 85 mm, đường kính ngoài (D) là 150 mm, đường kính vòng trong (d1) là 106 mm, và chiều rộng (B) là 28 mm Đường kính bi của ổ là 19,84 mm.
Hệ số khả năng làm việc C = 120 (KN); và Cos (KN)
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
Tính toán cụm tang
2.6.1 Xác định đường kính tang a) Tính đường kính tang
Dt 19.14 = 266 (mm) e : Hệ số phụ thuộc chế độ làm việc và loại máy trục e = 20 ( Sách TKMT, bảng 2-4, trang 20)
-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 :
H : Chiều cao nâng vật H = 8 (m) = 8000 (mm) a : Bội suất palăng nâng vật a = 3
Số vòng cáp làm việc cuốn lên tang : zlv ) d D (
24000 3,14.(520 14)+ zlv = 14,31 (vòng) chọn cáp làm việc zlv,5 (vòng)
Số cáp toàn bộ cuốn lên tang : z = zlv + zt zt : Số vòng cáp giảm tải lên kẹp cáp zt = 1,5 (vòng)
Tổng số vòng cáp cuốn lên tang z = zlv+ z t= 14,5 + 1,5= 16 (vòng) Chiều dài cáp tương ứng zdài= 3,14.520.16 26,5 (m)
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 t : Bước cáp t = dc+4 = 18 (mm)
Chiều dài toàn bộ của tang với tang là tang kép
L1: Phần chiều dài tang dùng để kẹp cáp
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
Khoảng cách giữa hai puly ngoài của cụm móc treo L4 là 0 mm Hơn nữa, hmin được xác định là khoảng cách giữa trục tang và trục puly của cụm móc treo khi cụm này ở vị trí cao nhất, với giá trị hmin là 00 mm.
: Góc nghiêng cho phép của cáp khi cuốn vào puly = 4 0 +6 0 = 10 0
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 )
= 0,02.520 + 8 = 18,4 (mm).Chọn = 20 (mm) b)Kiểm tra bền tang :
L = 3,4 trên tang xuất hiện cả ứng suất do Mômen uốn và xoắn gây ra
2 = 160,3 (N/cm 2 ) = 0,1603 (KN/cm 2 ) Điều kiện bền tang thoả mãn 1- 3 {}
Vậy tang thoả mãn điều kiện bền
DUT.LRCC c)Tính cặp đầu cáp trên tang
So: Lực căng nhánh cáp tác dụng lên kẹp cáp e =2,72 (cơ số ln) f : Hệ số ma sát giữa cáp và tang f = 0,1 0,16.Chọn f = 0,15
: Góc cuốn của cáp tương ứng với số vòng giảm tải
Smax: Lực căng cáp max Smax= 27,56 (KN)
Hình 2.10 : Cụm cơ cấu kẹp cáp Lực tác dụng lên bu lông kẹp cáp :
- Chọn loại kẹp cáp là loại cặp rãnh thang Lực tác dụng
N = 12,01 (KN) Ứng suất tổng trong bu lông kẹp có kể đến lực uốn
2 + 0 , 1 z u d 3 1 l N n {}K n : Hệ số an toàn kép cáp n 1,5 chọn n = 1,5
DUT.LRCC z : Số bu lông kép z = 4 d1: Đường kính trong của bu lông d1= 14 (mm)
Nu: Lực uốn bu lông
1,3 : Hệ số kể đến ứng suất do Mômen xoắn gây ra
{}K: Ứng suất kéo cho phép của bu lông
(KN/cm 2 ) Chọn thép CT3 có T = 22 (KN/cm 2 )
0 = 11,73 (KN/cm 2 ) Ứng suất tổng trong bu lông
Xét thấy ứng suất cho phép của bulông {}K= {}ứng: Ứng suất tổng
Vậy bu lông chọn thoả mãn điều kiện bền
2.6.2 Chọn ổ lăn cho trục tang Đường kính đoạn trục để lắp ổ lăn d = 110 (mm) Ổ đỡ trục tang chịu tác dụng chủ yếu của lực hướng tâm , Lực dọc trục rất nhỏ ta có thể bỏ qua Nên ta lựa chọn phương án là ổ đũa đỡ lòng cầu 2 dãy kí hiệu : 113522 cỡ nhẹ có đường kính trong d = 110 (mm); đường kính ngoài D = 200 (mm) ; B = 53 (mm); r = 3,5 (mm);
+ khả năng tải tĩnh C = 227 (KN) Khả năng tải động Co= 281 (KN)
Kiểm tra khả năng tải của ổ ;
R : Tải trọng hướng tâm hay tổng phản lực tại gối đỡ (daN)
A : Tải trọng dọc trục A = Fx = 885,1(N) n : Hệ số chuyển tải trọng dọc trục về tải trọng hướng tâm m = 4,5 ( Tra bảng 8-2 TKCTM )
Kt: Hệ số tải trọng động (Bảng 8-3 TKCTM) kT= 1
KV: Hệ số xét đếm vòng nào của ổ là vòng quay
Kn: Hệ số nhiệt độ ( Bảng 8-4– TKCTM ).Kn= 1
-Thay các giá trị tương ứng vào biểu thức trên ta có tải trọng tương đương
Hệ số khả năng làm việc của ổ
C = Q (n.h) 0,3 = 4411,67.(46,32.1000) 0,3 = 110,74 (KN) với n : Số vòng quay của ổ n D p
− (v/ph) a : Bội suất pa lăng a = 3 ; Dp: Đường kính puly ; Dp= 110 (mm) v : Vận tốc nâng vật v 60
60 = 46,32 (v/ph) h : Thời gian phục vụ h = 1000 (giờ)
Xét thấy Ctt < Cổlăn = 227 (KN).Vậy ổ lăn được chọn thoả mãn điều kiện bền cho phép
-Chọn khớp nối của trục ra của Hộp Giảm Tốc
Trong khớp nối này, vành răng được sử dụng tương tự như trong khớp răng tiêu chuẩn Mômen khớp cần phải được truyền qua mômen trên tang khi hoạt động với tải trọng lớn nhất.
Mômen tính toán đối với khớp nối sẽ là
DUT.LRCC k1;k2: Hệ số tính toán k1= 1,3 ; k2= 1,1 (theo bản 9-2 TTMT)
Dựa vào bảng tiêu chuẩn của khớp nối ta chọn khớp nối có thể chịu được Mômen xoắn lớn nhất Mmax= 4000(Nm)
Khớp nối có dạng như sau( Hình 1.24 )
Hình 2.11 : Khớp nối trục tang
Tính công suất động cơ và chọn hộp giảm tốc
2.7.1 Tính công suất động cơ
Công suất động cơ được tính theo tải trọng nâng danh nghĩa
Q : tải trọng nâng danh nghĩa Q= 153,76 (KN)
V: Vận Tốc nâng max V= 8(m/phút)= 8/60 (m/s)
c: Hiệu xuất truyền động cơ cấu c=0,85
Công suất động cơ khi vận tốc nâng là V = 0,8 m/phút 60
1000.0,85.60 = 2,412 (KW) Động cơ được chọn phải đảm bảo điều kiện Nđc Nt
Ta chọn động cơ ứng với vận tốc nâng Vnmax là động cơ MTB5118 có công suất
Ta chọn động cơ ứng với vận tốc nâng Vnminlà động cơ MTB1116 có công suất
Tỉ số truyền của Hộp Giảm Tốc được chọn i1 1 t
1 dc n n nt1: Số vòng quay của tang trong 1 phút nt1 D
720 = 49 nt2: Số vòng quay của tang trong 1 phút nt2 D a
V2:Vận tốc nâng vật min V2= 0,8 (m/ph)
Dựa vào công suất động cơ và tỷ số truyền trong chế độ làm việc nhẹ 15%, chúng ta tiến hành lựa chọn hộp giảm tốc phù hợp cho hệ thống truyền động.
Hộp giảm tốc 635-TGL19 – 411110 được thiết kế với hai đầu vào cho động cơ có đường kính 1= 309mm và 2= 55mm Đầu ra kết nối với trục tang có đường kính = 130mm, với các tỷ số truyền tương ứng là i= 50/500 Trọng lượng của hộp giảm tốc là 20 kg và tốc độ tối đa cho phép ở đầu vào là n= 900 vòng/phút.
2.7.2 Kiểm tra động cơ cơ cấu nâng
Xét với động cơ MTB5118 có công suất P = 30 (kw) nđc= 720 (v/ph)
Mtb: Mô men mở máy trung bình của động cơ Vì là động cơ dây quấn do đó
Mtb {Mgt} {Mgt}: Trị số cho phép của mô men mà HGT có thể truyền được
1: Trị số của Mômen mở máy Với chế độ làm việc nhẹ CĐ = 15%
N: Số vòng quay trục vào n r0 (v/ph)
Ngt: Giá trị công suất truyền của HGT theo bảng ứng với số vòng quay trục vào
Mm tb: Mômen mở máy trung bình của động cơ
Mm = (1,1 1,4).Mdn.Chọn M m min =1,3.Mdn
: Hệ số quá tải của động cơ = 1,6
Mdn: Mô men danh nghĩa của động cơ
Ngt: Giá trị công suất truyền của HGT quy về trục động cơ
Nchđ: Công suất chuyển đổi của HGT quy về trục động cơ
-Xét thấy Mm tb= 577 (Nm) {Mgt}= 920,5 (Nm)
Vậy động cơ thỏa mãn điều kiện quá tải
- Tốc độ thực tế của vật nâng
-Mô men cản tĩnh trên trục động cơ khi nâng vật
u = 2 : Số nhánh cáp cuốn lên tang
Sn; Lực căng cáp cuốn lên tang khi nâng vật
Mô men cản tĩnh khi nâng
Mô men cản tĩnh trên trục động cơ khi hạ vật
Sh: Lực căng cáp cuốn lên tang khi hạ
Mômen cản tĩnh khi hạ
2.50 = 127,9 (Nm) Thời gian mở máy khi nâng và hạ tm ) M M
GD 2 : Mô men tương đương của các khối lượng chuyển động quay và tịnh tiến của cơ cấu quy về trục động cơ
Trong đó : GD 2 : Mô men vô lăng của rô to động cơ
J : Mômen quán tính của động cơ J= 1,1 (kg.m 2 )
GD 2 k: Mômen vô lăng khớp nối GD 2 = 11 (N.m 2 )
(Với khớp nối bố trí giữa động cơ và HGT là khớp nối trục đàn hồi kí hiệu MYB -7 có đường kính đầu trục là 55 mm )
G: Khối lượng xe con di chuyển trên dầm cổng G = 7000 (kg) = 70000 (N)
: Hệ số kể đến Mômen quán tính của khối lượng các chi tiết quay chậm so với trụ động cơ = 1,05-1,25 lấy = 1,2 igt: tỉ số truyền của HGT : igt= 50
c: Hiệu suất truyền động cơ cấu c= 0,85
D: Đường kính tang tính đến tâm lớp cáp thứ nhất (m) D = 520 (mm)
Mt: Mô men cản tĩnh trên trục động cơ khi nâng hay hạ vật
+ Khi hạ Mh= 339 (Nm) a: Gia tốc khi mở máy khi nâng hoặc hạ
V (m 2 /s) t n m: Thời gian mở máy khi nâng t n m= 1(s)
V = 8 (m/ph) t n m: thời gian mở máy khi hạ t n h= 1 (s)
M tb m: Mômen mở máy trung bình của động cơ
Thời gian mở máy khi nâng t n m ) 6 , 498 557
− = 0,5 (s) b Kiểm tra động cơ theo điều kiện phát nhiệt :
Hình 2.12 : Đồ thị gia tải trong chu kỳ làm việc của cơ cấu nâng
- Thời gian chuyển động ổn định
H: chiều cao nâng trung bình của vật ( m) ( Bảng 18 – HDĐAMN )
M0,25Q n Mh 0,25Q Q n M Mh Q t ck t ck/4 t ck/4 t ck/4 t ck/4
Vtt: Vận tốc nâng : Vtt 60
8 = 60 (s) Tổng thời gian làm việc ổn đinh trong một chu kỳ
Tổng thời gian chuyển động không ổn định
tm= 0,034 + 0,5 +1 +1= 2,534 (s) Thời gian làm việc tlv= tôđ+ tm tlv= 480 + 2,534 = 482,534 (s) Thời gian dừng trong một chu kỳ làm việc khi CĐ = 15 %
15 = 2734,36 (s) Thời gian của một chu kỳ tck= tlv+ tôđ= 482,534 + 2734,36 = 3216,89 (s) tck= 53,61 (phút)
Số lần mở máy trong 1 giờ của cơ cấu
K : Số lần mở máy trong một chu kỳ k = 2
{nm} : Số lần mở máy cho phép trong 1 giờ khi chế độ làm việc nhẹ {nm}= 60
3216,89 2 = 2,24 { nm}= 60 Giá trị của mô men tương đương
: Hệ số động lực học kể đến đặc tính xung động của tải trọng gió Với vật nâng = 1,25
o: 0,7 0,98 với động cơ kín chọn o= 0,9
Mtđ 25 (Nm) -Công suất tương đương phải thỏa mãn điều kiện phát nhiệt
{Nđc}}: Công suất động cơ đã chọn Nđc= 30 (kw)
{Nđc}} Nđc.Vậy động cơ chọn thỏa mãn điều kiện phát nhiệt
Phanh được đặt giữa trục động cơ và hộp giảm tốc , trên trục quay nhanh của HGT Mô men phanh tính toán
Mph= kph.Mt (m) Trong đó :
Kph: Hệ số an toàn phanh Với dẫn động máy ở chế độ làm việc nhẹ 15% ta có k = 1,5
Mt: Mômen tĩnh trên trục phanh khi phanh
,i Hiệu suất và tỉ số truyền từ trục tang đến trục đặt phanh
Từ Mph= 339,75 (Nm) ta đi tiến hành chọn phanh cho cơ cấu Loại phanh chọn là phanh điện từ 2 má TKT-300 có Mômen phanh Mph= 900(Nm)
Thời gian phanh của cơ cấu nâng
Trong đó GD 2 : Mômen vô lăng khớp nối bánh phanh quy về trục động cơ ( trục phanh ) GD 2 = .(GD 2 ro+ GD 2 k) + 2 2
Dấu (+) ứng với khi nâng vật, dấu (-) ứng với cơ cấu khi hạ vật
GD 2 ro : Mômen vô lăng của rô to động cơ
J: Mômen quán tính động cơ (tra bảng át lát động cơ ) Đối với động cơ dây quấn MTB có P = 30 (kw); n = 720 (v/ph) ;J = 1,1(kg.m 2 )
GDk 2: Mômen vô lăng khớp nối bánh phanh (tra trong át lát khớp nối đàn hồi
Xét với khớp nối đàn hồi lắp với động cơ MTB511-8 ; P 0(kw)
Thay các giá trị tương ứng vào công thức ta có Mômen tương đương quy về trục động cơ GD 2 = 1,2(44+1,1)+
Thời gian phanh của cơ cấu
375(900 226, 5)− = 0,159(s) Lực của lò so đóng phanh
G: Trọng lượng của chi tiết đẩy với hệ thống tay đòn phanh G = 68 kg
N: Áp lực của má phanh lên bánh phanh
Fms: Lực ma sát tác dụng lên bánh phanh;
Hệ số ma sát f= 0,4(bảng 19-HD ĐAMN)
Trong đó : l1= 250 mm ; l2= 440 mm ; l3= 330 mm ; b= 43 mm ; c = 57 mm
Lực đẩy cân thuỷ lực khi mở phanh
Theo lực này có thể đi chọn tay đẩy thuỷ lực với tham số lực đẩy và hành trình tay đòn
Hình 2.13 : Sơ đồ phanh má điện từ
1 Bánh phanh ; 2,4 Má phanh ; 3,5.Tay đòn phanh ; 6 Nam điện ;7Tay đòn của cơ cấu tạo lực mở phanh ; 8 Lò xo tạo phanh ; 9 Lò xo phụ ; 10 đai ốc nén lò xo
11 Dai ốc dùng khi bảo dưỡng hoặc thay mới má phanh ; 12 Đai ốc điều chỉnh hành trình phanh 13 ống bao ;14 Thanh đẩy ; Vít hạn chế hành trình phanh
Giữa động cơ và Hộp Giảm Tốc thường đặt khớp nối , chọn khớp nối ta căn cứ vào Mômen xoắn danh nghĩa trên trục động cơ
Tính toán chọn khớp nối giữa động cơ và Hộp Giảm Tốc :
-Mômen xoắn max trên trục động cơ
Nđc: Công suất động cơ Nđc= 30(kw) nđc: Số vòng quay của động cơ nđcr0 (v/ph)
Dựa trên giá trị mô men Mdn đã tính toán, chúng tôi chọn khớp nối giữa động cơ và hộp giảm tốc là khớp nối đàn hồi MYB-7, với mô men xoắn trên trục là Mx = 1,3 kNm và mô men quán tính J = 1,1 kg.m².
* Kiểm tra bền khớp nối :
- Mômen xoắn max truyền qua khớp khi mở máy động cơ phải thoả mãn
- Mômen mà khớp nối truyền qua xuất hiện trong 2 trường hợp sau:
+ Mở máy khi nâng vật
* Mômen mở máy khi nâng vật
Mmax: Mômen mở máy max của động cơ Mmax= 636,656 (Nm)
- Phần dư để thắng lực quán tính là
Mt: Mômen cản tĩnh trên trục động cơ
Sn: Lực căng cáp cuốn lên tang , khi nâng vật Sn= 4075 (N)
D: Đường kính tang đến tâm lớp cáp thứ nhất u: Số nhánh cáp cuốn lên tang u = 2 igt: Tỉ số truyền Hộp Giảm Tốc igt= 50
Mt n= 376,3 (Nm) Thay các giá trị vào biểu thức trên ta được
Mômen Md được tính bằng cách lấy 636,656 trừ đi 376,3, cho ra kết quả là 260,356 Nm Một phần của mômen này được sử dụng để thắng quán tính cho các chi tiết quay bên phía trục động cơ, như roto và nửa khớp nối, trong khi phần còn lại là mômen dư được truyền qua khớp.
- Mômen vô lăng nửa khớp phía động cơ
- Mômen vô lăng của ro to động cơ
- Mômen vô lăng các chi tiết máy quay phía trục động cơ
- Mômen vô lăng tương đương của vật nâng chuyển về trục động cơ
3 50 0,95 = 1,945 (Nm 2 ) -Tổng Mômen vô lăng của cả hệ thống
: Hệ số kể đến Mômen quán tính của khối lượng các chi tiết quay chậm so với trục động cơ = 1,2
G.D 2 = 1,2.88+ 1,945 = 107,545 (Nm 2 ) -Tổng Mômen vô lăng của phần cơ cấu từ nửa khớp phía Hộp Giảm Tốc về sau , kể cả vật nâng
G.D 2 = 107,545 – 88 = 19,545 (Nm 2 ) Phần Mômen dư truyền quay khớp là
107,545= 34,344 (Nm) Tổng Mômen truyền qua khớp là
Vậy khớp nối chọn thoả mãn điều kiện bền khi nâng vật
- Mômen phanh truyền qua khớp khi phanh lúc hạ vật
Mqt = Mph- M hạ t ở đây phanh thường được đặt ở nửa khớp phía Hộp Giảm Tốc
Mph: Mômen phanh đặt trên bánh phanh Mph= 450,3 (Nm)
Mqt= 450,3 – 127,9 = 322,4 (Nm) Phần Mômen truyền qua khớp để thắng quán tính các chi tiết máy quay bên phía động cơ Tương tự phần trên có
Khớp nối thoả mãn điều kiện bền khi hạ
Vậy khớp nối được chọn thoả mãn điều kiện bền