Tài liệu THIẾT KẾ MÁY TRỤC pdf

có tác dụng tăng độ cứng vững cho cần nh cơ cấu cứng ví dụ : cơ cấu thay đổi tầm với dùng thanh răng , xilanh thuỷ lực Cần trục chân đế thay đổi tầm với bằng cách nâng hạ cần sử dụng sơ

có tác dụng tăng độ cứng vững cho cần nh cơ cấu cứng ( ví dụ : cơ cấu thay đổi tầm với dùng thanh răng , xilanh thuỷ lực )

Cần trục chân đế thay đổi tầm với bằng cách nâng hạ cần sử dụng sơ đò mắc cáp liên hợp mục đích để đảm bảo độ ổn định chiều cao của mã hàng khi cần dịch chuyển làm giảm tải trọng động tác dung lên hệ thông truyền động của cần trục

A Các dữ liệu ban đầu :

Trọng tải của cần trục ở vị trí tơng ứng ( biểu đồ sức nâng )

12090

Hình 2.1 - Biểu Đồ Sức Nâng

- Trọng lợng bản thân cần QC = 44 T = 44000 KG

- Trọng lợng bộ phận mang vật Qm = 6,450T =6450 KG

- Vận tốc quay của cần trục vq = 0,33 v/ph

- Thời gian thay đổi tầm với từ RMAX- RMIN t = 76s

- Chế độ làm việc của cơ cấu CĐ =40 %

Để thống nhất thiết bị ta chọn cáp nâng cần cùng đờng kính với cáp nâng hàng

nh vậy dc= 46 mm

Sk =131000 KG

* Sơ đồ truyền động

4 1

5 3

1.Tính toán chọn sơ đồ mắc cáp và bội suất:

Sơ đồ mắc cáp của cần trục và bội suất palăng của cơ cấu nâng cần phải đợc tính theo

điều kiện cân bằng của mã hàng khi cần nâng lên và hạ xuống

1

2

1: Tang nâng cần 5: Móc chính

2: Tang nâng hàng 6 : Cụm puly đầu cần

3 :Tang nâng hàng phụ 7 : Cụm puly đầu công son

4 : Cụm puly giá chữ A 8 :Móc phụ

Theo sơ đồ mắc cáp liên hợp này khi tang nâng cần 6 hoạt động , cáp nâng cần 7 sẽ đợc cuốn vào tang, kéo cần quay lên trên hoặc xuống dới Khi đó cáp nâng hàng 8 lại đợc cuốn vào hoặc nhả ra đúng bằng lợng cáp trớc đó

1.2.Xác định bội suất palăng nâng cần:

- Để xác định bội suất của hệ pa lăng nâng cần ta dụa vào sơ đồ hình học của bộ phận cần và các kích thớc của chúng

- Chọn 2 vị trí cần (h 23)

Hình 2.3- Vị trí sơ đồ cần

A B

C

O

E D

h =OB.sinα 2- OA.sinα 1= 56.( sinα 2- sinα 1) (2.1)

- Cũng khi cần từ vị trí OA sang OB cáp treo cần bị rút ngắn

- Lợng cáp này chính là lợng cáp mà tang nâng cần nhả ra cho hệ pa lăng nâng

hàng, làm cho hàng hạ xuống 1 đoạn là:

(2.4)-Từ( 2.1)( 2.2)( 2.3 )( 2.4) ta có phơng trình cân bằng theo chiều cao khi nâng hạ cần là:

56.( sinα 2- sinα 1) =

4

.a c X

+4

X

(2.5)xác định trị số X:

đồng thời kiểm tra theo điều kiện bền của cáp đã chọn khi lực kéo lớn nhất

1.2.2 Kiểm tra quỹ đạo chuyển động của mã hàng:

Để kiểm tra quỹ đạo chuyển động của mã hàng có đảm bảo ổn định chiều cao khi thay

đổi tầm với bằng cách nâng hạ cần với bội suất a= 6 đã tính trong bớc sơ bộ hay không

- Chọn 1 điểm gốc ( điểm A ứng với cần ở vị trí nghiêng 1 góc α =450

- Xét các vị trí tơng đối của hàng ở các vị trí của cần so với điểm gốc

- Từ phơng trình 2.5 ta có pt tổng quát nh sau:

56.( sinαi- sinα1) =

4

6

α 1= 350 (vị trí gốc)

αi : góc nghiêng của cần ở vị trí (i= 350, 450 , 550, 700, 750)

Xi là độ dài thay đổi của cáp giằng cần từ điểm C trên đỉnh giá chữ A tới điểm

đầu cần ở vị trí i so với vị trí gốc (α 1= 350)

Hình 2.4

A B

C

O E

Theo công thức 2.6 Xi đợc xác định 1 cách tổng quát nh sau:

Vậy hàng dịch lên 1 khoảng là 1,09 m so với vị trí gốc

Hoạ đồ vị trí biểu diễn đờng dịch chuyển của hàng trong quá trình nâng hạ

A F K L M B

O

C

Hình 2.5- Họa đồ vị trí cần

1.2.3.Kiểm tra điều kiện bền cáp khi nâng hạ cần có gia tốc:

-Để thống nhất việc sử dụng cáp cho hệ pa lăng nâng cần cũng là cáp của hệ pa lăng nâng hàng ta phải kiểm tra dộ bền của cáp theo bội suất và lực kéo đứt lớn nhất :

d

p c

S a

k S

p d

max

≥

→trong đó:

Sđ = 131000 KG là lực kéo đứt cáp cho phép( phần tính cơ cấu nâng hạ hàng) tính cho

1 nhánh cáp cuốn vào tang

6

98 , 0 98 , 0 1 1

η

a

t a

S max lực kéo đứt lớn nhất

- Để xác định lực kéo đứt lớn nhất S max ta phải tìm lực kéo cần trong suốt quá trình này tơng ứng với tải trọng lớn nhất của vị trí vơn cần đó (tra theo biểu đồ sức nâng )

20 h1

A S

C

Q P

G W

0 H

W2

qt

P qt o

mang và trọng lợng cần (KG) tính cho 1 nhánh cáp vào tang

Q0 trọng lợng vật nâng ,bộ phận mang vật ứng với góc nghiêng α(KG)

FV là diện tích chắn gió của vật nâng phụ thuộc tải trọng ( bảng 9 TTMT)

W1 :là tải trọng gió tác dụng lên cần quy về trọng tâm cần theo công thức

W1= WG.sinα =kk.q.F0.sinα= 0,5 25.233,1.sinα=2913,75 sinα

trong đó : kk : hệ số điền đầy diện tích mặt cần kk =0,5 (sách KCTMT)

Q a

OH = γ (2.15)

g

J L

L G

2 1

trong đó: L1 = 28m khoảng cách từ chốt đuôi cần đến trọng tâm cần trục

L =56m chiều dài cần tính đến vị trí treo hàng chính

4

2

60

.

0

0 1

π

= 0,12 (m/s2) (CT 3.23 TTMT) trong đó:

- n1 =980 v/ph : số vòng quay động cơ

- D0 =1,346 m : đờng kính tang tính đến tâm cáp

- ac = 6 : bội suất pa lăng nâng cần

- i0 = 75 : tỉ số truyền của cơ cấu nâng cần

- tm = 0,5 s : thời gian khởi động ( phanh hãm )

Tõ c«ng thøc (2.11) ta cã:

S1= 96450.cos35 56 44000.28.cos350 0 0

2.56.sin 20

+ = 121864,2 (KG)

C

Q P

G W

0 H

W 2 qt

P qt o 1

S 2

S 3

S 4

S 5 1

C

Q P

G W

0 H

Q P

G W

0 H

W2qt

Pqto

C

Q P

G W

0 H

Q P

G W

0 H

G

W

0 H

Pqto

Vậy sơ đồ pa lăng nâng cần này thoả mãn điều kiện nâng hạ cần có gia tốc với a=61.2.4 Kiểm tra bội suất pa lăng theo điều kiện bền cáp khi nâng cần có phối hợp quay cần trục :

- Tơng tự mục 1.2.3 ta phải kiểm tra bội suất của hệ pa lăng nâng cần có thoả mãn điều kiện bền cáp cho trớc hay không

- phơng trình kiểm tra là :

d

p c

S a

k S

p d

max

≥

→ trong đó :

Sđ = 131000 KG

k = 6 hệ số an toàn

p

η = 0,898 hiệu suất pa lăng nâng cần

S max lực kéo lớn nhất trong pa lăng nâng cần khi cả cơ cấu quay và nâng cần hoạt động

* Để xác định lực căng cáp lớn nhất ta phải tìm lực S trong pa lăng nâng cần khi cần trục quay suốt mọi tầm với kết hợp nâng hạ cần và có tải trọng nâng tơng ứng

- tơng tự mục 1.2.3 ta xét cần cho 6 vị trí mang hàng là:

S6 =

OH

h P h

. 1 + (2.26)

vq = 0,33m/ph = 0,03454 rad/s vận tốc quay cần trục

3m : khoảng cách từ tâm quay tới chốt đuôi cần

Viết lại công thức 2.26 ,thay số và rút gọn ta đợc:

S6 = 148, 4.sin 3 28.cos( ) 0,00012 .sin 3 56.cos( )

G

W

0 H

W2 qt

Pqto

W

0 H

W2 qt

P qt o

G

W

0 H

W2 qt

Pqt

o

1 S2 S3 S4 S5 1 c

THIÕT KÕ M¤N HäC M¸Y TRôC

Pqto

G

W

0 H

Nh vậy với hệ pa lăng nâng cần nh hình 2.2 có bội suất pa lăng ac =6 thoả mãn điều kiện bền cáp khi kết hợp quay và nâng cần

2.2 Chiều dài tang:

Với tang cuốn cáp sử dụng hệ pa lăng liên hợp vấn dề đặt ra là làm sao trong quá trình làm việc cáp phải đợc nhả ra cuốn vào nhịp nhàng đồng thời cáp không đợc trợt trên tang do đó ta chọn tang xẻ rãnh cho cơ cấu nâng hạ cần

Khi tang quay thì 1 nhánh cáp cuốn vào với lực căng SMAX và nhánh kia nhả ra với lực căng SMIN Tang truyền động chủ yếu nhờ ma sát giữa tang và cáp

Số vòng cáp cần thiết cuốn lên tang ma sát đợc tính từ điều kiện bền cáp không trợt trên tang

Theo công thức Ơle:

SMAX = SMIN .e f.2π .n (CT1.28 Máy và thiết bị nâng )

n S MAX f e S MIN

lg 2

lg lg

π

−

=

trong đó : f = 0,15 :hệ số ma sát giữa tang và cáp

SMAx , SMIN : là lực căng của nhánh cáp nâng cần và nâng hàng , ở đây ta phải tính cho trờng hợp bất lợi nhất cho tang tức là hiệu số SMAX - SMIN là lớn nhất

Xét thấy vị trí bất lợi nhất là vị trí không mang hàng ở tầm với xa nhất (α=450)

SMIN :lực căng nhánh cáp nâng vật đi vào tang nâng cần là

SMIN = m.1, 2.2 6450.1, 24.2

h

Q

trong đó: ah = 4 bội suất pa lăng nâng hàng

2 số nhánh cáp cuốn vào tang

SC = S1+ S2 -S3 +S4 + S5

trong đó S1, S2 ,S3, S4 , S5 là lực căng trong pa lăng nâng cần do trọng lợng vật nâng ,bộ phận mang tải ,tải trọng gió ,lực căng do dây nâng vật , lực quán tính

các đại lợng trên đợc xác định theo công thức 2.11 ,2.13, 2.14, 2.16 với Q= 0

Thay SMAx , SMIN vào công thức 2.20 ta đợc:

n = lg 5380,588 lg 967,52 .0,15.lg eπ

−

=1,82 (v) lấy n = 2 vòng

- Chiều dài tang ma sát hình trụ đợc tính theo công thức:

LT = (n )t

D

t l

a c

4

.

+ +

π (mm) (ct 1.30 MVTBN) trong đó :

4 : chiều dài tang tính cho các vòng dự trữ ở đầu tang

vậy chiều dài của tang là :

tuy nhiên để đảm bảo điều kiện ổn định chọn δt =60mm

2.4 Kiểm tra sức bền thành tang:

- Khi làm việc thành tang bị nén uốn xoắn Với chiều dài của tang nhỏ hơn 3 lần đờng kính tang thì ứng suất uốn và xoắn không vợt quá 10 % úng suất nén vì vậy sức bền của tang đợc kiểm tra theo ứng suất nén:

t n

.

max

2.5 Kiểm tra tang theo độ ổn định:

- Do đờng kính và chiều dài tang rất lớn nên bề dầy thành tang tơng đối mỏng so với kích thớc tổng thể của tang và đợc coi là tang có vỏ mỏng Dới tác dụng của áp lực ngoài P có thể tang đủ bền nhng vẫn hỏng do mất ổn định

-Tang đợc kiểm tra ổn định theo công thức sau :

Để chọn động cơ có đủ công suất làm việc cần xuất phát từ lực tổng tác dụng lên pa lăng nâng cần SC (trong mục 1.2.4) Song lực SC thay đổi tuỳ theo vị trí của cần vì vậy ta cần xác định trị số trung bình bình phơng của nó

- Để xác định lực này ta chia cần tơng ứng 6 vị trí nh mục 1.2.4 có các góc nghiêng

S TB TB TB TB TB2 5

5 4

2 4 3

2 3 2

2 2 1

2

X = 12,14 m : chiều dài thay đổi của pa lăng

ηc= 0,898 : hiệu suất chung cơ cấu nâng cần

- Dựa vào NTB =105,97 (KW) tơng ứng với chế độ làm việc CĐ = 40%

sơ bộ chọn động cơ điện YTSZ315M1-6 có đặc tính sau :

4.Tỉ số truyền của bộ truyền:

iC = 980 71,95

13,62

dc t

n

trong đó: nđc = 980 v/ph : số vòng quay của động cơ

nt : số vòng quay của tang để đảm bảo vận tốc nâng cần cho trớc

trong đó :

v p =0,16 m/s : vận tốc thay đổi chiều dài pa lăng

khi chuyển động ổn định theo điều kiện sau :

M1MAX ≤ MDC MAX (trang 61 TTMT)

với :

M1MAX =

c c c

CMAX

i a

D S

η

2

.

(2.37) trong đó :

2.SC MAX =2.67085,2 : lực căng cáp lớn nhất xuất hiện trong pa lăng nâng cần ( tính cho cả 2 tang)

D0 = 1,346 : đờng kính tang tính đến tâm cáp

aC = 6 : bội suất pa lăng

i = 75 : tỉ số truyền của cơ cấu

ηc= 0,898: hiệu suất của cơ cấu

M1MAX = 2.110539,3.1,346

MĐC =ϕMAX.Mdn = 3,5 10719,3 = 37517,55Nm (2.38)

ϕMAX.= 3,5 hệ số quá tải của động cơ

Mdn : mô men danh nghĩa của động cơ

Mdn = 9550 9550.110

980

dc dc

R315 870

Hỡnh 2.21 Phanh TT

- Theo quy định về an toàn , cơ cấu thay đổi tầm với đợc trang bị phanh hãm với hệ số

an toàn phanh không đợc nhỏ hơn 1,75 ( ta chọn hệ số an toàn k= 2 )

- Do đó mô men phanh yêu cầu là:

MPH = k MMAX

k = 2 theo quy phạm

MMAX : mô men lớn nhất trên trục phanh khi hạ cần

với phanh đặt ở trục 1

MMAX = 2. 2..max.. .0.

c c

c C

i a

đ-6.2 Kiểm tra mô men phanh:

Mômen phanh phải đợc kiểm tra lại về thời gian phanh (theo quy phạm thời gian phanh không đợc vợt quá 4 ữ5 s

Thời gian phanh tính theo công thức:

2 0 1 2

2 1 0

* 1

2

.

375

.

375

.

c c t ph

C c

t ph

t i i ph

i a M M

D n L

L G Q M

M

n D G t

− 



 + +

−

η = 0,898 : hiệu suất của cơ cấu

a = 6 , i = 125 : là bội suất pa lăng và tỉ số truyền của cơ cấu

Thời gian phanh đảm bảo yêu cầu

- Phanh phải đợc kiểm tra theo điều kiện giữ cần khi lực S trong pa lăng nâng cần là lớn nhất kể cả khi quay cần tức là:

S MAX = max( SMAXC ; SMAXQ )

trong đó:

SMAXC : lực căng lớn nhất trong pa lăng khi nâng cần có tải

SMAXQ : lực căng lớn nhất trong pa lăng khi nâng cần có tải kết hợp quay cần

Bộ truyền đợc thực hiện dới dạng hộp giảm tốc bánh răng trụ

căn cứ vào công suất bộ truyền ở

CĐ = 40% là 110 KW

- số vòng quay trục vào là 980 v/ph

- tỉ số truyền yêu cầu i= 75

Chọn hộp giảm tốc có thông số nh sau:

Ký Hiệu Tỉ Số Truyền n(v/p) CĐ%

QJS – DH710 75 0,898 40

8.1.Khớp nối động cơ với hộp giảm tốc

Sơ bộ chọn khớp tại chỗ này ta sử dụng khớp vòng đàn hồi là loại khớp nối di động có thể lắp và làm việc khi 2trục không đồng trục tuyệt đối

ngoài ra khớp này còn làm giảm đợc chấn động

và va đập khi mở máy và phanh đột ngột

Sơ bộ chọn khớp nối MYBΠ12 có đờng kính

bánh phanh là D =630 mm , mômen lớn nhất

mà phanh có thể truyền qua đợc là:

- Khi mở máy nâng cần ở vị trí mang tải bất lợi nhất

- Khi hãm cần đang nâng ở vị trí mang tải bất lợi nhất Hình 1.9

- Phần mô men d này tiêu hao trong việc thắng quán tính của các tiết máy quay bên

phía trục động cơ(rô to điện và nửa khớp ) còn lại mới là phần truyền qua khớp

- Mô men quán tính nửa khớp phía động cơ lấy bằng 40% mô men vô lăng của cả

khớp:

i D G

∑ = 22,748-20,68 =2,068 (KGm2 )

- Phần mômen d truyền qua khớp:

2 '

) (G i D i

Bộ phận lắp trên trục và ổ trình bày trên hình vẽ dới

Với sơ đồ truyền động khớp răng trục tang không chịu xoắn mà chỉ chịu uốn Đồng thời trục tang quay cùng với tang khi làm việc nên chỉ chịu ứng suất uốn theo chu kì đối xứng Ơ đây kết cấu trục tang lắp công son mô men lớn nhất xuất hiện khi lực tác dụng

từ may ơ lên trục là lớn nhất.Ta đang tính ở 1 tang với lực căng cáp lớn nhất xuất hiện

là SMAXC=S C3=110539,3 (KG)

Vì trục tang lắp công son, nên ta có sơ đồ tín trục tang và biểu đồ momen nh sau:

L=AD=360 (mm):Khoảng cachs từ giá đỡ dến mayơ (tang)

Hình 2.24- Kết cấu trục tang

300480

cần kiểm tra trục tại các tiết diện có ứng suất tập

trung lớn nhất ở đây ta kiểm tra

cho tiết diện I-I , II-II

Kiểm tra tại tiết diện I-I

Tại đây ứng suất uốn M u=R A.a=6920,82.360=2544.103(KGmm)=2544.104(N.mm)

R A=6920,82 KG – phản lực tại ổ đỡ tại A của tang

trong đó :n t =13,62v/ph số vòng quay của tang

CĐ =40 % =0,4 chế đọ làm việc của cơ cấu tơng ứng với chế độ làm việc nặng

-Số chu kì làm việc tơng ứng với các tải trọng Q1, Q2,Q3

- hệ số chất lợng bề mặt ở đây lấy β=0,9 bề mặt gia công tinh

- hệ số kích thớc lấy ε σ=0,7 ( bảng tính chi tiết máy )

- hệ số tập trung ứng suất kσ=1 (trục trơn )

- hệ số an toàn

1 1

ở đầu ngõng trục tang lắp ổ bi đỡ lòng cầu 2 dãy cho phép độ không đồng tâm giữa

2 đầu tang và có hệ số làm việc cao Đờng kính trục lắp tại đây là d=140 mm.Tải trọng lớn nhất tác dụng lên ổ là tải trọng hớng tâm bằng phản lực Ra= 6920,82 KG

- tải trọng tĩnh lớn nhất tác dụng lên ổ trong trờng hợp không có lực dọc trục là:

Rt1 =Ra kv .kt .kn =6920,82 1,2.1 1 = 8304,99 KG

công thức trên đây và các hệ số k v, kn lấy theo bảng tính chi tiết máy riêng hệ số

kt =1,2 lấy theo bảng 9-3 TTMT

Tải trọng này tơng đơng với trờng hợp cơ cấu nâng làm việc với Q=86000KG

Theo sơ đồ gia tải cơ cấu làm việc với 3 tải trọng khác nhau trong đó

Q2 =0,5Q =66450 KG, tơng ứng ổ chịu Rt 2= 3701,83 KG

Q3 = 0,1Q =12645 KG tơng ứng ổ chịu Rt 3 =1132,64 KG

Tỷ lệ thời gian tác dụng của 3 tải trọng này theo sơ đồ gia tải là 1:5:4

n

βVới thời hạn phục vụ của ổ là 3 năm ứng với chế độ làm việc nặng (bảng 1-1TTMT)tổng số giờ làm việc của ổ là:

C =95 KN

d =140 mm

D =250 mm

d

H×nh 2.14- ¤ bi lßng cÇu 2 d·y