Thiết kế máy ép trục 10 tấn

TÓM TẮT Tên đề tài : Thiết kế cầu trục 10 tấn Sinh viên thực hiện : Phạm Huy Thành Số thẻ SV : 101130057 Lớp: 13C1A Lý do chọn đề tài này do em thấy máy trục nói chung hay cầu trục là

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ CẦU TRỤC 10 TẤN

Người hướng dẫn: ThS NGUYỄN THANH VIỆT

Sinh viên thực hiện: PHẠM HUY THÀNH

Đà Nẵng, 2018

TÓM TẮT

Tên đề tài : Thiết kế cầu trục 10 tấn

Sinh viên thực hiện : Phạm Huy Thành

Số thẻ SV : 101130057 Lớp: 13C1A

Lý do chọn đề tài này do em thấy máy trục nói chung hay cầu trục là một loại máy nâng và vận chuyển, một trong những phương tiện quan trọng của việc cơ giới hóa các quá trình sản xuất trong các nghành kinh tế quốc dân

Máy chủ yếu được ứng dụng trong một số ngành như xếp dỡ hàng hoá ở các bến cảng nhà ga, đường sắt, trong công nghiệp xây dựng nhà ở, trong các nhà máy luyện kim, xây dựng công nghiệp và quốc phòng

Nhìn chung máy có kết cấu khá lớn với nhiều chi tiết khá phức tạp

Trong đồ án này em đã đi giới thiệu đầy đủ các phần lý thuyết cũng như tính toán tỉ mỉ, cụ thể từng cụm kết cấu trong máy Thuyết minh đồ án gồm 7 chương giới thiệu từ tổng quan về máy nâng chuyển đến lựa chọn phương án, tính toán thiết kế cũng như hướng dẫn vận hành, bảo quản và sữa chữa máy

Đề tài gồm 4 phần thuyết minh

 Phần A: Phần lý thuyết, tổng quan về các thiết bị nâng chuyển gồm 1 chương

 Phần B: Phần tính toán và thiết kế gồm 5 chương

 Phần C: Lập QTCN gia công chi tiết

 Phần D: Hướng dẫn sử dụng, an toàn và bảo dưỡng máy

Và 8 bản vẽ:

 Bản vẽ các phương án và phương án lựa chọn 1A0

 Bản vẽ sơ đồ động 1A0

 Bản vẽ kết cấu toàn máy 2A0

 Bản vẽ cụm máy chủ yếu 2A0

 Bản vẽ một số chi tiết của máy 1A0

 Bản vẽ QTCN chế tạo 1A0

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

KHOA CƠ KHÍ

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ và tên sinh viên: Phạm Huy Thành Số thẻ sinh viên: 101130057

Lớp: 13C1A Khoa: Cơ Khí Ngành: Công nghệ chế tạo máy

1 Tên đề tài đồ án: Thiết kế cầu trục 10 tấn

2 Đề tài thuộc diện: Có kí kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quả thực hiện

3 Các số liệu và dữ liệu ban đầu:

Tải trọng 10 tấn, khẩu độ 8m, chiều cao nâng hạ 6m

4 Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:

 Phần lý thuyết:

Tổng quan về các thiết bị nâng chuyển

 Phần thiết kế & tính toán:

Phân tích và lựa chọn phương án cho cầu trục

Tính toán thiết kế cơ cấu nâng, cơ cấu di chuyển xe lăn, di chuyển cầu trục Tính kết cấu kim loại của cầu trục

 Lập QTCN gia công chi tiết: Trục II hộp giảm tốc

 Hướng dẫn sử dụng, an toàn và bảo dưỡng máy

5 Các bản vẽ và đồ thị:

Bản vẽ các phương án và phương án lựa chọn: 1A0

Bản vẽ kết cấu toàn máy: 2A0 Bản vẽ cụm máy chủ yếu: 2A0 Bản vẽ một số chi tiết của máy : 1A0 Bản vẽ QTCN chế tạo : 1A0

6 Họ và tên người hướng dẫn : THS Nguyễn Thanh Việt

7 Ngày giao nhiệm vụ đồ án : 29/01/2018

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 đối với sự phát triển của nền kính tế, có thể nói đây là ngành then chốt của một nền công nghiệp hiện đại của một quốc gia

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 cầu trục 10 tấn”

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 Cầu trục 10 tấn là thiết bị nâng hạ khá phổ biến, giúp giảm được sức lao động của người công nhân khi làm việc, qua đó nâng cao năng suất lao động Thiết bị thường nâng hạ các vật nặng, di chuyển trên cao nên yêu cầu về tính an toàn cho người và vật là rất cao

Sau hơn 3 tháng tìm hiểu, tham khảo nhiều tài liệu, sách vở cũng như những

hiểu biết thực tế, với sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo Nguyễn Thanh Việt, em đã

hoàn thành đồ án tốt nghiệp Tuy đã rất cố gắng nhưng đây là đề tài có khối lượng tương đối lớn, lại chưa có nhiều kinh nghiệm vì vậy việc thiếu sót trong thiết kế tính toán là không thể tránh khỏi Em mong thầy và các bạn xem xét cũng như đóng góp ý kiến để em tiếp thu, học hỏi và có thể hoàn thành tốt hơn trong công việc sau này

Em xin chân thành cảm ơn!

Đà Nẵng, tháng 05 năm 2018

Sinh viên

Phạm Huy Thành

CAM ĐOAN

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

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

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

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

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

Sinh viên thực hiện

Phạm Huy Thành

MỤC LỤC

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC THIẾT BỊ NÂNG CHUYỂN 2

1.1 GIỚI THIỆU CHUNG 2

1.2 PHÂN LOẠI MÁY NÂNG CHUYỂN 3

1.2.1 Căn cứ vào chuyển động chính: Chia làm hai loại 3

1.2.2 Căn cứ vào cấu tạo và nguyên tắc làm việc: 3

1.3 CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA MÁY TRỤC 3

1.4 CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA MÁY TRỤC 4

1.4.1 Chế độ nhẹ: 4

1.4.2 Chế độ trung bình: 4

1.4.3 Chế độ nặng: 4

1.4.4 Chế độ rất nặng: 4

1.5 GIỚI THIỆU VỀ CẦU TRỤC 6

1.5.1 Phân loại cầu trục: 6

1.5.2 Tải trọng: 6

1.5.3 Đặc điểm tính toán của cầu trục: 7

Chương 2: PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN CHO CẦU TRỤC 10

2.1 CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA CẦU TRỤC THIẾT KẾ 10

2.2 LỰA CHỌN KẾT CẤU DẦM 10

2.2.1 Phương án 1: Hai dầm kết cấu dạng hộp 10

2.2.2 Phương án 2: Kết cấu hai dầm kiểu giàn 11

2.2.3 Phương án 3: Kết cấu loại một dầm 11

2.3 CHỌN PHƯƠNG ÁN TRUYỀN DỘNG CƠ CẤU NÂNG 12

2.3.1 Phưong án 1: 12

2.3.2 Phương án 2: 13

2.3.3 Phương án 3: 14

2.4 CHỌN PHƯƠNG ÁN TRUYỀN ĐỘNG VÀ DI CHUYỂN XE LĂN 15

2.4.1 Phương án 1: 15

2.4.2 Phương án 2: 16

2.4.3 Phương án 3: 16

2.5 CHỌN PHƯƠNG ÁN TRUYỀN ĐỘNG VÀ DI CHUYỂN CẦU 17

2.5.1 Phương án 1: Dùng một động cơ và hai hộp giảm tốc 17

2.5.2 Phương án 2: dùng hai động cơ 18

2.5.3 Phương án 3: dùng một động cơ một hộp giảm tốc 18

Chương 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CƠ CẤU NÂNG

19

3.1 PHÂN TÍCH CHUNG: 19

3.1.1 Yêu cầu khi tính toán và thiết kế cơ cấu nâng: 19

3.1.2 Các số lệu ban đầu của cơ cấu nâng: 19

3.1.3 Sơ đồ động học cơ cấu nâng: 20

3.2 TÍNH TOÁN CƠ CẤU NÂNG 20

3.2.1 Chọn loại dây cáp: 20

3.2.2 Palăng giảm lực: 21

3.2.3 Tính kích thước dây cáp: 22

3.2.4 Tính các kích thước cơ bản của tang và ròng rọc 22

3.2.5 Chọn động cơ điện: 25

3.2.6 Tỷ số truyền chung: 26

3.2.7 Tính và chọn phanh: 26

3.2.8 Thiết kế bộ truyền: 29

3.3 Các bộ phận khác của cơ cấu nâng: 52

3.3.1 Khớp nối trục: 52

3.3.2 Móc và ổ móc treo: 54

3.3.3 Bộ phận tang: 55

Chương 4: TÍNH TOÁN CƠ CẤU DI CHUYỂN XE LĂN, 63

DI CHUYỂN CẦU TRỤC 63

4.1 TÍNH TOÁN CƠ CẤU DI CHUYỂN XE LĂN 63

4.1.1 Sơ đồ dẫn động cơ cấu: 63

4.1.2 Chọn bánh xe và ray: 63

4.1.3 Tải trọng lên bánh xe: 64

4.1.4 Động Cơ Điện: 65

4.1.5.Tỷ Số Truyền Chung: 66

4.1.6Kiểm Tra Động Cơ Điện Về Mômen mở máy: 66

4.1.7 Phanh: 67

4.1.8 Bộ Truyền: 68

4.1.9 Các bộ phận của cơ cấu di chuyển xe lăn: 68

4.1.10 Ổ Đỡ Trục Bánh Xe: 73

4.2 TÍNH TOÁN CƠ CẤU DI CHUYỂN CẦU TRỤC 75

4.2.1 Sơ đồ dẫn động cơ cấu: 75

4.2.2 Bánh Xe Ray: 75

4.2.3 Chọn Động Cơ: 77

4.2.4 Tỷ sô truyền chung: 78

4.2.5 Kiểm tra động cơ điện: 78

4.2.6 Phanh: 79

4.2.7 Bộ Truyền 80

Chương 5: TÍNH KẾT CẤU KIM LOẠI CỦA CẦU TRỤC 81

5.1 XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG ĐỂ TÍNH KẾT CẤU KIM LOẠI 81

5.2 XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC TIẾT DIỆN CỦA DẦM CHÍNH VÀ TÍNH MÔMEN CHỐNG UỐN 82

5.3 XÁC ĐỊNH ỨNG SUẤT Ở TIẾT DIỆN GIỮA CỦA DẦM CHÍNH VÀ KIỂM TRA ĐỘ ỔN ĐỊNH CỦA DẦM 85

5.4 TÍNH TIẾT DIỆN GỐI TỰA CỦA DẦM CHÍNH 88

5.5 TÍNH ĐỘ BỀN CỦA RAY DƯỚI XE LĂN 90

5.6 TÍNH MỐI GHÉP HÀN 90

5.7 TÍNH DẦM CUỐI 93

5.8 TÍNH DẦM ĐẶT RAY DI CHUYỂN CẦU 95

Chương 6: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG TRỤC 2 99

HỘP GIẢM TỐC 99

6.1 Phương pháp tạo phôi và tra lượng dư tổng cộng 99

6.1.1 Lựa chọn phương pháp chế tạo phôi 99

6.1.2 Tra lượng dư tổng cộng 99

6.2 Trình tự các nguyên công, phân tích chọn chuẩn, chọn dao, chọn máy 100

6.2.1 Trình tự các nguyên công 100

6.2.2 Nguyên công 1: Tiện mặt đầu, khoan lỗ chống tâm và tiện một đoạn trục 100

6.2.3 Nguyên công 2: Tiện thô, tiện bán tinh, tiện tinh các mặt trụ 102

6.2.4 Nguyên công 3: Phay rãnh then 103

6.2.5 Nguyên công 4: Nhiệt luyện 104

6.2.6 Nguyên công 5: Mài 104

6.2.7 Nguyên công 6: Kiểm tra 105

6.3 Tính chọn chế độ cắt 105

6.3.1 Tra chế độ cắt nguyên công tiện mặt đầu 105

6.3.2 Tra chế độ cắt nguyên công tiện các mặt trụ 106

6.3.3 Tra chế độ cắt nguyên công phay rãnh then 113

6.3.4 Tra chế độ cắt nguyên công mài 114

7.1 AN TOÀN TRONG SỬ DỤNG MÁY: 117

7.2 HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG MÁY: 118

TÀI LIỆU THAM KHẢO 122

DANH MỤC BẢNG, HÌNH VẼ

Hình 1.1: Đồ thị tải trọng trung bình các cơ cấu máy trục chế độ nặng 5

Hình 1.2: Sơ đồ lực tác dụng giữa bánh xe và ray 8

Hình 2.1: kết cấu hai dầm dạng hộp 11

Hình 2.2: kết cấu hai dầm kiểu dàn 11

Hình 2.3: Kết cấu một dầm 12

Hình 2.5: Sơ đồ truyền động cơ cấu nâng phương án 2 13

Hình 2.6: Sơ đồ truyền động cơ cấu nâng phương án 3 14

Hình 2.7: Sơ đồ truyền động và di chuyển xe lăn phương án 1 15

Hình 2.8: Sơ đồ truyền động và di chuyển xe lăn phương án 2 16

Hình 2.10: Sơ đồ truyền động và di chuyển cầu phương án 1 17

Hình 2.11: Sơ đồ truyền động và di chuyển cầu phương án 2 18

Hình 3.1: Sơ đồ động cơ cấu nâng 20

Hình 3.2 sơ đồ nguyên lý Palăng 21

Hình 3.3 Sơ đồ xác định chiều dài tang 23

Hình 3.4:Sơ đồ nguyên lý phanh má điện từ 27

Hình 3.5 Hình vẽ sơ bộ hộp giảm tốc 42

Hình 3.6 sơ đồ phân tích lực tác dụng lên trục 43

Hình 3.7 Biểu đồ mômen trục I 45

Hình 3.8 Biểu đồ mômen trục II 47

Hình 3.9 Biểu đồ mômen trục III 49

Hình 3.10 Sơ đồ móc treo 55

Hình 3.11 Cặp cáp trên tang bằng tấm cặp cặp hai bulông 56

Hình 4.1 Sơ đồ dẫn động xe lăn 63

Hình 4.2 Sơ đồ xác định tải trọng lên các bánh xe 64

Hình: 4.3 Sơ đồ bánh xe 65

Hình 4.4Kết cấu trục dẫn 69

Hình 4.5 Sơ đồ tính lực 70

Hình 4.6 Các tải trọng tác dụng lên ổ 73

Hình 4.7.Sơ đồ di chuyển cầu trục 75

Hình 4.9 sơ đồ bánh xe 77

Hình 5.1 Tiết diện ngang của dầm chính cầu 83

Hình 5.3 phân bố thanh dầm trên dầm chính 87

Hình 5.4 Sơ đồ kiểm tra ổn định của thành dầm chính 88

Hình: 5.5 Sơ đồ dầm cuối 93

Hình: 5.6 Sơ đồ lực tính dầm đặt ray 96

Hình: 5.7 mặt cắt ngang dầm dặt ray 97

Hình 6.1 Trục 2 hộp giảm tốc 99

Hình 6.2 Lượng dư 100

Hình 6.3 Nguyên công 1 101

Hình 6.4 Nguyên công 2 102

Hình 6.5 Nguyên công 3 103

Hình 6.6 Nguyên công 4 104

Hình 6.7 Nguyên công 5 104

Hình 6.8 Nguyên công 6 105

Hình 7.1: Sơ đồ hệ thống điều khiển cầu trục 119

DUT-LRCC PHẦ N Ầ:

CƠ SƠ LÝ THUÝẾ T

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC THIẾT BỊ

NÂNG CHUYỂN

1.1 GIỚI THIỆU CHUNG

Máy trục là một loại máy nâng và vận chuyển, một trong những phương tiện quan trọng của việc cơ giới hóa các quá trình sản xuất trong các nghành kinh tế quốc dân

Ở các nước tiên tiến, nghành máy nâng chuyển là một nghành công nghiệp phát triển tương ứng ngày càng cao về thiết bị vận chuyển của các nghành kinh tế quốc dân Sự phát triển mạnh mẽ của công nghiệp, luôn mong muốn nâng cao năng suất lao động,

do vậy phải phát triển và không ngừng cải tiến kỷ thuật máy nâng & vận chuyển

Công nghiệp xây dựng trước kia rất ít cần trục, ngày nay khi xây dưng các tòa nhà cao tầng thì cần trục là không thể thiếu, trong thời kỳ hội nhập thì các thiết bị nâng chuyển được chú trọng và không ngừng cải tiến kỹ thuật để đáp ứng nhu cầu của nghành 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 dùng điện hay khí nén, huỷ 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 kỷ 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

Ở nước ta, máy nâng và vận chuyển cũng đã sử dụng rộng rãi trong một số ngành như xếp dỡ hàng hoá ở các bến cảng nhà ga và đường sắt, trong công nghiệp

xây dựng nhà ở, trong các nhà máy luyện kim…và lâm nghiệp, xây dựng công nghiệp

và quốc phòng Trong tình hình kinh tế phát triển như hiện nay, máy nâng và vận chuyển ngày càng trở thành nhu cầu cấp bách do nhu cầu sản xuất ngày càng cao

1.2 PHÂN LOẠI MÁY NÂNG CHUYỂN

1.2.1 Căn cứ vào chuyển động chính: Chia làm hai loại

- Máy nâng

- Máy vận chuyển liên tục

1.2.2 Căn cứ vào cấu tạo và nguyên tắc làm việc:

1.3 CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA MÁY TRỤC

Đặc tính của máy trục được biểu thị bằng những thông số cơ bản sau:

- Tải trọng nâng Q:

+ Tải trọng nâng là đặc tính cơ bản của máy trục, biểu thị 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 T đến hàng chục ngàn T Trong thực tế sử dụng để thuận tiện người ta dùng đơn vị khối lượng: Kg, tấn

- Chiều cao nâng hạ 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):

Tốc độ làm việc xác định theo điều kiện làm việc và theo từng loại máy trục Tốc độ nâng hàng nằm trong giới hạn từ 10-30 (m/ph)

- 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

1.4 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 gian 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, mở máy, phanh và thời kỳ ổn định

1.4.1 Chế độ 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 quảng ngắt lâu Trong nhóm này có cơ cấu nâng và cơ cấu di chuyển của cần trục sửa chửa, cần trục đặt trong không gian máy, cơ cấu di chuyển cần của các cần trục xây dựng và cần trục cảng, vv…

1.4.2 Chế độ trung bình:

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

thuộc ngành luyện kim

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 ngoài trời, bao gồm trọng lượng bản thân, tải trọng gió lớn nhất trọng trạng thái 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 1.1: Đồ thị tải trọng trung bình các cơ cấu máy trục chế độ nặng

1.5 GIỚI THIỆU VỀ CẦU TRỤC

1.5.1 Phân loại cầu trục:

- Tải trọng nâng danh nghĩa Q

Là trọng lượng lớn nhất mà máy có thể nâng được

Q = Qm +Qh

Qm: Trọng lượng thiết bị mang

Qh: Trọng lượng danh nghĩa của vật nâng mà máy có thể nâng được

- Tải trọng do trọng lượng bản thân

Trong khi tính toán, thiết kế máy mới thường bỏ qua trọng lượng các chi tiết (trừ một số chi tiết có trọng lượng lớn)

- Tải trọng của gió

Đối với máy làm việc trong nhà thì áp lực gió không đáng kể có thể bỏ qua

- Tải trọng phát sinh khi vận chuyển

Bao gồm các tải trọng do trọng lượng bản thân và các tải trọng động phát sinh khi vận chuyển:

+ Tải trọng theo phương đứng khi vận chuyển trên ray lấy bằng 60% ÷ 80% tải trọng do trọng lượng của bản thân

+ Tải trọng động theo phương ngang lấy bằng 80% ÷ 90% tải trọng do trọng lượng của bản thân

1.5.3 Đặc điểm tính toán của cầu trục:

- Trình tự tính toán của cầu trục

+ Xác định các thông số cơ bản

+ Xác định các các kích thước hình học của các bộ phận trên cầu trục và tải trọng tính toán

+ Xác dịnh các vị trí tính toán

+ Thiết kế các cơ cấu: Cơ cấu nâng thiết bị mang, cơ cấu di chuyển xe,…

+ Thiết kế, tính toán kết cấu thép

+ Thiết kế các hệ thống điều khiển

+ Thiết kế thiết bị an toàn

- Xác định khoảng cách giữa các bánh xe di chuyển cầu trục trên dầm cuối

Khi bị xô lệch thì bị sinh ra lực cản phụ W nên sinh ra mômen xô lệch:

f: hệ số giữa thành bánh xe và cạnh ray,

5

1

f  ÷

71

Hình 1.2: Sơ đồ lực tác dụng giữa bánh xe và ray

- Đặc điểm tính toán của dầm chính cầu trục:

Độ võng lớn nhất dưới tác dụng của trọng lượng xe và tải trọng danh nghĩa, cùng thiết bị mang vật đặt ở giữa dầm không được vượt quá:

với cầu trục hai dầm dẫn động bằng máy

Đối với có dầm hộp phải kiểm tra thời gian dao động tắt dần của kết cấu thép -Tính trục truyền của cơ cấu di chuyển

Tính trục phải thực hiện đầy đủ các phép tính trục thông thường tính sơ bộ, tính

độ bền mỏi, có thể kiểm tra độ cứng xoắn và dao động

DUT-LRCC PHẦ N B:

THIẾ T KẾ VẦ TI NH TOẦ N

To: Thời gian làm việc của động cơ trong một chu kỳ hoạt động máy

T: Toàn bộ thời gian hoạt động của cơ cấu trong một chu kỳ

+ Số lần mở máy trong một giờ: 120 lần

+ Máy làm việc theo chế độ tải trọng lặp đi lặp lại (đóng mở thường xuyên) Máy thông thường nâng tải vừa, nhiều khi nâng tải tối đa

Dựa vào các phân tích trên, cùng với các thông số về tải trọng, chiều cao nâng hạ và khẩu độ, ta chọn các thông số vận tốc như sau:

Vận tốc nâng hạ: Vn=14 m/ph

Vận tốc di chuyển xe: Vxe=31,5 m/ph

Vận tốc di chuyển cầu: Vcầu= 70 m/ph

2.2 LỰA CHỌN KẾT CẤU DẦM

2.2.1 Phương án 1: Hai dầm kết cấu dạng hộp

- Trên dầm chính có hai thanh ray để xe lăn di chuyển

Hình 2.1: kết cấu hai dầm dạng hộp

Kết cấu dầm dạng hộp nên việc tính toán đơn giản, thời gian chế tạo và lăp ghép

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

2.2.2 Phương án 2: Kết cấu hai dầm kiểu giàn

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

Với kết cấu kiểu này thì khối lượng dầm nhỏ, nhưnng 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 cầu trục cao

2.2.3 Phương án 3: Kết cấu loại một dầm

- Kết cấu dầm có dạng chữ I

Hình 2.2: kết cấu hai dầm kiểu dàn

- 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 cầu trục có tải trọng nhỏ dưới 5 tấn và khẩu độ nhỏ

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

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

2.3 CHỌN PHƯƠNG ÁN TRUYỀN DỘNG CƠ CẤU NÂNG

Kết luận: với các ưu điểm trên nên ta chọn phương án 3 là phù hợp

Kết luận: Như phân tích trên ta chọn phương án 1, do nhỏ gọn dễ chế tạo, ít tốn

kém, chiếm ít không gian

2.5 CHỌN PHƯƠNG ÁN TRUYỀN ĐỘNG VÀ DI CHUYỂN CẦU

2.5.1 Phương án 1: Dùng một động cơ và hai hộp giảm tốc

Hình 2.10: Sơ đồ truyền động và di chuyển cầu phương án 1

Phương án này dùng hai hộp giảm tốc, và nhiều khớp nối, nhưng hộp giảm tốc

ở gần bánh xe nên quá trình truyền mômen từ động cơ đến hộp giảm tốc nhỏ nên có thể giảm đường kính trục

2.5.2 Phương án 2: dùng hai động cơ

Hình 2.11: Sơ đồ truyền động và di chuyển cầu phương án 2

2.5.3 Phương án 3: dùng một động cơ một hộp giảm tốc

Kết luận: Như đã phân tích trên thì ta chọn phương án 1 phù hợp với các số liệu

theo yêu cầu

Chương 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CƠ CẤU NÂNG

3.1 PHÂN TÍCH CHUNG:

3.1.1 Yêu cầu khi tính toán và thiết kế cơ cấu nâng:

Cơ cấu nâng dùng để nâng hạ vật theo phương thẳng đứng Ngoại lực là trọng lưc 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 Do cơ cấu dẫn động bằng tay không phù hợp yêu cầu thiết kế nên ở đây không đi vào phân tích

Còn cơ cấu nâng dẫn động bằng điện, do tính chất quan trọng và yêu cầu cao nên cơ cấu phải đảm độ an toàn, độ tin cậy,độ ổn định cao khi làm việc Do đó, cơ cấu nâng phải được chế tạo nghiêm chỉnh với chất lượng tốt của tất cả các khâu, khác với

cơ cấu bằng tay, ở đây dùng tang kép quấn một lớp cáp, có cắt rãnh đảm bảo độ bền lâu cho cáp Bộ truyền phải 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

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

cơ cấu Cáp thép có độ bền, độ dẻo cao, dễ uốn cong, đảm bảo độ nhỏ gọn cho cơ cấu Đồng thời khối lượng nhỏ và khi làm việc không gây ra tiếng ồn

Để cáp thép được bôi trơn trong quá trình làm việc, ta chọn cáp thép có lõi đay

ở giữa Nhờ lõi đay có chứa dầu, khi làm việc, cáp sẽ ép dầu bôi trơn chảy ra bôi trớn cho cáp

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

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)

Hình 3.1: Sơ đồ động cơ cấu nâng

Ta chọn loại cáp sau: TK-P6x19+10.c Đây là loại cáp kép, có 6 tao cáp, mỗi tao cáp có 19 sợi quấn quanh Và các tao cáp quấn quanh lõi bằng sợi đay Giới hạn bền các sợi thép nằm trong khoảng 15001800 N/mm2

3.2.2 Palăng giảm lực:

Là hệ thống gồm các ròng rọc động và các ròng rọc cố định nối với nhau bằng cáp nhằm giảm lực căng cáp so với lực kéo của hệ thống hoặc tăng tốc độ kéo của hệ thống so với tốc độ cáp

Trên cầu lăn dây cáp nâng được cuốn trực tiếp lên tang Do cầu lăn thực hiện việc nâng hạ vật nâng theo chiều thẳng đứng nên để tiện lợi trong khi làm việc ta chọn palăng kép có hai nhánh dây chạy trên tang, tương ứng với trọng tải cầu lăn theo Bảng 2-6[I] chọn bội suất palăng a=2 Palăng gồm hai ròng rọc di động và một ròng rọc cố định làm nhiệm vụ cân bằng

Lực căng dây lớn nhất xuất hiện tại chỗ cuốn lên tang trong quá trình nâng vật:

t a

1

(

) 1

λ = 0,98: hiệu suất một ròng rọc với điều kiện ròng rọc đặt trên ổ lăn

bôi trơn bình thường bằng mỡ, nhiệt độ môi trường bình thường Bảng 2-5(I)

Hình 3.2 sơ đồ nguyên lý Palăng

a = 2 : Bội suất của palăng

m = 2 : Số nhánh cáp cuốn lên tang

t = 0 : Không có ròng rọc đổi hướng, không tham gia tạo bội suất a

98 , 0 ).

98 , 0 1 ( 2

) 98 , 0 1 ( 102100 ).

1

(

) 1 (

0 2

102100max



S a m

Qo S

Sđ: Lực kéo đứt dây theo bảng tiêu chuẩn, N

Smax: Lực căng lớn nhất trong dây, N

n = 5,5: Hệ số an toàn bền của cáp Bảng 2-2-[I]

=>S≥ 25783.5,5 = 141807 (N)

Tra theo loại dây đã chọn trên, với giới hạn bền của sợi σb=1600N/mm2.Chọn đường kính dây cáp dc = 16,5 mm có lực kéo đứt là Sđ=141500 (phụ lục 12 của TCVN 4244-86)

Vậy dây cáp được chọn đạt yêu cầu

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

 Đường kính tang:

Chọn tang sử dụng ở đây là tang có rảnh kép

Đường kính danh nghĩa Dt của tang là đường kính tính đến tâm cáp

Đường kính nhỏ nhất cho phép đối với tang và ròng rọc phải thích hợp với cáp

để tránh cáp bị uốn nhiều gây ra mỏi và đảm bảo độ bên lâu cho cáp

Đường kính nhỏ nhất cho phép của tang được xác định theo công thức 2-12[I]

Ròng rọc cân bằng không phải là rọc làm việc nên có thể chọn đường kính nhỏ hơn 20%, so ròng rọc làm việc

Dc = 0,8 Dr = 0,8.400 = 320(mm)

 Chiều dài tang:

Chiều dài tang phải được tính toán sao cho khi hạ vật xuống vị trí thấp nhất trên vẫn còn ít nhất 1,5 vòng cáp dữ trữ, không kể những vòng cáp nằm trong kẹp (quy

định về an toàn )

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

L’= L0’+2L1+2L2+L3

Chiều dài một nhánh cáp cuốn lên tang khi làm việc với chiều cao nâng H = 6m

và bội suất Palăng a = 2

l = H.a = 6.2 = 12 m

Số vòng cáp phải cuốn ở một nhánh: Theo công thức trang174 [I]

0 '

Khoảng cách L3: ngăn cách giữa hai nữa cắt rãnh:

L3 = L4-2.hmin.tgα Theo trang 21[I]

Trong đó: L4 khoảng cách giữa hai ròng rọc ngoài cùng giữa hai ổ móc treo

hmin: khoảng cách nhỏ nhất giữa trục tang với trục các ròng rọc treo móc

Dựa vào kết cấu đã có, có thể lấy sơ bộ:

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

σ: Chiều dầy thành tang ; t bước rãnh

k = 1: Hệ số phụ thuộc số lớp cáp cuốn lên tang Theo trang 22- [I]

1  (N/mm2)

Tang được đúc bằng gang xám (CH15-32) có giới hạn bền nén là

σbn=565N/mm2 Ứng suất cho phép xác định theo giới hạn bền nén với hệ số an toàn k=5

2

/1135

565

mm N k

Công suất tĩnh khi nâng vật bằng trọng tải đựơc xác định:

Theo công thức 2-78 [I]

ηp = 0,97 hiệu suất pa lăng Tra mục 2- chương I – [I]

ηt = 0,96 hiệu suất tang, tra bảng1-9- [I]

η0 = 0,94 hiệu suất của bộ truyền có kể cả khớp nối, xuất phát từ bảng số liệu bảng 1-9 –[I],với giả thiết bộ truyền được chế tạo thành hộp giảm tốc hai cấp bánh răng trụ

875 , 0 1000 60

14 102100

1000 60

Tương ứng với chế độ trung bình, sơ bộ chọn động cơ điện AOC2-81-8 có các đặc tính sau đây

Công suất danh nghĩa: Ndc = 28.3 ( kW)

Số vòng quay danh nghĩa: ndc = 700 (vòng/phút)

Hệ số quá tải: max  2

đm

M M

Mô men vô lăng: (Gi.Di2)rôto = 36 Nm2

Hiệu suất động cơ: ηđc =86%

Khối lượng động cơ: mdc = 325 kg

14 , 3

2 14

Việc chọn đúng loại phanh phù hợp với từng điều kiện làm việc cụ thể có vai trò quyết định đến độ an toàn của máy khi làm việc

Phanh được dùng có thể có nhiều loại: Phanh mà, phanh đai, phanh đĩa, phanh nón, phanh ly tâm … Có thể là phanh thường đóng hoặc thường mở, ở đây ta chọn phanh má điện tử loại phanh thường đóng và được bố trí trên trục động cơ vì những lý

do sau:

Loại phanh này có hiệu suất cao, đòng mở nhanh nhậy, kích thước nhỏ ngọn, trọng lượng và quán tính bé hơn các loại phanh khác

Lực phanh tác dụng đối xứng lên trục đặt phanh

Đảm bảo đóng mở nhịp nhàng giữa các má phanh với bánh phanh nên độ an toàn sẽ cao hơn cho cơ cấu nâng khi làm việc với tải trọng lớn

Phanh thường đóng làm việc an toàn hơn phanh thường mở, khi có sự cố xảy ra thì phanh vẫn đóng vật nâng ở tư thế treo, không bị rơi đột ngột

Đặt phanh trên trục đông cơ thì mômen phanh nhỏ hơn ở các vị trí khác, do đó kích thước, trọng lượng của phanh sẽ nhỏ hơn và tính an toàn cũng cao hơn Để chọn phanh làm việc có hiệu quả và an toàn ta dựa vào giá trị momen phanh yêu cầu Mph

87 , 0 4165 , 0 102100

75 , 1

.

2

.

Qua Việc phân tích tính toán ở trên,ta chọn loại phanh má điện xoay chiều, ký hiệu TKT-300 đảm bảo mômen phanh danh nghĩa vừa đúng Mph=500Nm

Lực đóng phanh được xác định theo công thức 2-34-[I]

6 Nam châm điện

7 Tay đòn của cơ cấu tạo lực mở phanh

9 Lò xo phụ

10 Đai ốc nén lò xo

11 Đai ốc dùng khi bảo dưỡng hoặc

thay mới má phanh

12 Đai ốc điều chỉnh hành trình phanh

13 Ống bao

14 Thanh đẩy

15 Vít hạn chế hành trình phanh trong đó:

f D

l M

P

o

ph

9,10539

,0.35,0.3,0

200.498

Giả thiết tăng 10% so với ban đầu, nghĩa cần có lực đẩy

P = 1,1.P = 1053,9.1, 1 = 1159,29 N

Để đạt đực lấy W = 1159,29 N phải xác định momen nam châm hút Mn và khoảng tay đòn đặt lực a

29,1159

vậy có thể chọn nam châm điện có các thông số đây:

Momen nam châm hút: Mn = 69,56 Nm

P

P c   P  ng

Trong đó: Pp = 2÷8 Lấy Pp = 5kg

N a

M P

P

60

4200 50

29 ,

2 ,

1407  N/m

Áp lực má phanh lên bánh phanh

N f

D

M

N ph 4742,85

35,0.3,0

360



 D B

N

P 

Trong đó: B Chiều rộng bánh phanh, lấy B=80mm

β0 Góc ôm của má phanh lên bánh phanh

lấy: β0=700

360

70 80 300 14 , 3

7 , 3606

.

360

Theo bảng: 2-10-[I].Áp suất cho phép [p] = 0,4 N/mm2

Khe hở lớn nhất giữa má phanh và bánh phanh xác định theo công thức 2-35-[I] với h1 và h2 là khe hở lớn nhất và bình thường của thanh lõi ngang phanh h1= 4mm; h2

=2,5mm

Khe hở lớn nhất: 0,96

420.2

200.4.2

Max

Khe hở bình thường: 0,6

420.2

200.5,2.2

3.2.8 Thiết kế bộ truyền:

Bộ truyền được thiết kế là hộp giảm tốc khai triển hai cấp bánh răng trụ (cấp

nhanh là răng thẳng, cấp chậm là răng nghiêng), trục ra và trục vào quay về một phía

Phân phối tỷ số truyền:

Do động cơ nối trực tiếp với trục vào của hộp giảm tốc nên không thông qua bộ truyền ngoài

Gọi: icn tỷ số truyền cặp bánh răng cấp nhanh

 Thiết kế bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng cấp nhanh:

- Chọn vật liệu chế tạo bánh răng:

Bánh nhỏ: thép 45 tôi cải thiện phôi rèn:

- Định ứng suất cho phép:

Số chu kỳ làm việc tương đương của bánh lớn xác định theo công thức 3-4[6]