Thiết kế cầu trục 15 tấn

Kết quả đã đạt được:  Phần lý thuyết  Giới thiệu chung về mấy nâng chuyển  Giới thiệu về cầu trục  Hướng dẫn vận hành, bảo dưỡng, sửa chữa, an toàn lao động khi sử dụng máy  Phần tí

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ CẦU TRỤC 15 TẤN

Người hướng dẫn: PGS.TS ĐINH MINH DIỆM

Sinh viên thực hiện: QUANG CÔNG TUẤN

Đà Nẵng, 2017

1 - Tên đề tài tốt nghiệp: Thiết kế cầu trục 15 tấn

2 - Các số liệu ban đầu:

- Khối lượng lớn nhất của vật nâng : Q = 15 (tấn)

- Chiều cao nâng : H = 10 (m)

- Khẩu độ : L = 20 (m)

3 - Nội dung thuyết minh và tính toán:

 1 Giới thiệu chung về máy nâng chuyển

 2 Các thông số cơ bản và phân tích lựa chọn phương án tính toán

thiết kế máy

 3 Tính toán thiết kế các bộ phận chính của máy

4 - Các bản vẽ và đồ thị:

 Bản vẽ giới thiệu phương án cầu trục 2Ao

 Bản vẽ sơ đồ động cầu trục 1Ao

 Bản vẽ chung toàn cầu trục 2Ao

 Bản vẽ lắp một số bộ phận chủ yếu của cầu trục 3Ao

5 - Cán bộ hướng dẫn : PGS TS Đinh Minh Diệm

6 – Giáo viên duyệt : GVC ThS Lưu Đức Hòa

7 - Ngày giao nhiệm vụ thiết kế: Ngày 10 tháng 9 năm 2017

8 - Ngày hoàn thành thiết kế tốt nghiệp: Ngày 14 tháng 12 năm 2017

Thông qua bộ môn

Đà Nẵng, Ngày 8 tháng 9 năm 2017 Đà Nẵng, Ngày tháng năm 2017

(Ký, ghi rõ họ tên)

Đinh Minh Diệm

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

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

1 Nhu cầu thực tế của đề tài:

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

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

rút ngắn lại và đảm bảo chất lượng hơn

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

2 Phạm vi nghiên cứu của đề tài tốt nghiệp:

 Tính toán thiết kế cầu trục 15 tấn

3 Nội dung đề tài đã thực hiện : Thiết kế cầu trục 15 tấn

 Số trang tuyết minh: 108 trang

 Số bản vẽ: 8 Ao

4 Kết quả đã đạt được:

 Phần lý thuyết

 Giới thiệu chung về mấy nâng chuyển

 Giới thiệu về cầu trục

 Hướng dẫn vận hành, bảo dưỡng, sửa chữa, an toàn lao động khi sử dụng máy

 Phần tính toán thiết kế

 Phân tích lựa chọn phương án thiết kế cầu trụ 15 tấn

 Thiết lập sơ đồ động học máy

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

 Tính toán thiết kế một số cụm chi tiết có liên quan móc treo tang ,khớp nối

 Thiết kế hệ thống điện

Đà Nẵng, Ngày tháng năm 2017

Sinh viên thực hiện

QUANG CÔNG TUẤN

LỜI CÁM ƠN

Sau hơn ba tháng tìm hiểu và thực hiện cuối cùng em cũng đã hoàn thành tốt

đồ án tốt nghiệp của mình với đề tài “ Thiết kế cầu trục 15 tấn” Để hoàn thành đồ

án này, ngoài sự nổ lực tìm hiểu, nghiên cứu của bản thân, em cũng cần sự giúp đỡ của rất nhiều người

Lời đầu tiên, em xin được gửi lời cám ơn đến toàn thể các thầy cô trường Đại học Bách Khoa Đà Nẵng, những người đã tận tâm, tận tình truyền đạt những kiến thức bổ ích suốt năm năm theo học tại trường Đây là một hành trang vô cùng to lớn và bổ ích không chỉ giúp em hoàn thành khóa học tại trường mà còn là sự chuẩn bị vững chắc cho tương lai, trong công việc sau này

Tiếp theo, em xin đặc biệt gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy Đinh Minh Diệm,

người đã luôn tạo điều kiện và tận tình giúp đỡ em trong suốt quá trình làm đồ án Những kinh nghiệm và kiến thức bổ ích mà thầy truyền đạt sẽ giúp ích nhiều cho

em trong việc bảo vệ đồ án và cho công việc sau này

Em cũng xin được gửi lời cám ơn đến các bạn của em, những người đã cùng

em tìm hiểu và nghiên cứu để đồ án được hoàn thiện đúng thời hạn

Cuối cùng, em xin gửi lời cám ơn đến những người thân trong gia đình em đã luôn động viên và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em trong suốt quá trình làm đồ

án

Vì thời gian có hạn và đây là lần đầu tiên em tự tay thiết kế đề tài mang tính ứng dụng cao nên những sai sót trong đồ án là không thể nào tránh khỏi Em kính mong quý thầy cô đóng góp, bổ sung để đồ án được hoàn thiện một cách tốt nhất

Em xin chân thành cám ơn!

MỤC LỤC

NHIỆM VỤ i

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP i

TÓM TẮT ii

LỜI CÁM ƠN iii

DANH MỤC HÌNH VẼ vii

DANH MỤC BẢNG BIỂU viii

CHƯƠNG 1:GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MÁY NÂNG CHUYỂN 1

1.1 GIỚI THIỆU VỀ MÁY NÂNG CHUYỂN: 1

1.1.1 Định nghĩa và phân loại máy nâng chuyển: 1

1.1.2 Các thông số cơ bản của máy nâng chuyển: 5

1.1.3 Chế độ làm việc của máy nâng chuyển 5

1.1.4 Điều kiện an toàn của máy nâng chuyển 6

1.2 GIỚI THIỆU CẦU TRỤC VÀ CƠ SỞ THIẾT KẾ: 6

1.2.1 Giới thiệu về cầu trục 6

1.2.2 Tải trọng tác dụng lên cầu trục: 11

1.2.3 Trình tự tính toán của cầu trục: 12

CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CẦU TRỤC 13

2.1 CÁC THÔNG SỐ BAN ĐẦU CỦA CẦU TRỤC THIẾT KẾ: 13

2.1.1 Trọng tải: 15 Tấn 13

2.1.2 Chiều cao nâng: H = 10 m 13

2.1.3 Khẩu độ: L = 20 m 13

2.1.4 Vận tốc nâng hạ: Vn = 12 m/phút 13

2.1.5 Vận tốc di chuyển xe: Vx = 30 m/phút 13

2.1.6 Vận tốc di chuyển cầu: Vc = 45 m/phút 13

2.2 CHỌN KẾT CẤU DẦM: 13

2.2.1 Dầm đơn: 13

2.2.2 Dầm kép: 14

2.3 CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ TRUYỀN ĐỘNG DẦM CẦU TRỤC: 16

2.3.1 Phương án 1: 16

2.3.2 Phương án 2: 16

2.3.3 Phương án 3: 17

2.4 CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ CƠ CẤU NÂNG: 17

2.4.1 Phương án 1: 17

2.4.2 Phương án 2: 18

2.5 CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ TRUYỀN ĐỘNG CHO XE CON: 18

2.5.1 Phương án 1: 18

2.5.2 Phương án 2: 19

2.5.3 Phương án 3: 19

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC CỦA CÁC BỘ PHẬN 20

3.1 CƠ CẤU NÂNG: 20

3.1.1 Số liệu ban đầu: 20

3.2 Tính toán cơ cấu nâng: 20

3.2.1 Tính chọn dây cáp: 20

3.2.2 Chọn động cơ điện: 24

3.2.3 Tính bộ phận khác của cơ cấu nâng: 49

3.3 CƠ CẤU DI CHUYỂN XE CON: 57

3.3.1 Số liệu thiết kế ban đầu: 57

3.3.2 Chọn bánh xe và ray: 58

3.3.3 Tải trọng lên bánh xe: 58

3.3.4 Động cơ điện: 60

3.3.5 Tỷ số truyền chung: 61

3.3.6 Kiểm tra động cơ điện về mômen mở máy: 61

3.3.7 Phanh: 62

3.3.8 Bộ truyền: 62

3.3.9 Các bộ phận khác của cơ cấu di chuyển xe: 63

3.3.10 Ổ đỡ trục bánh xe: 67

CHƯƠNG 4: TÍNH KẾT CẤU DẦM CỦA CẦU TRỤC 69

4.1 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ DẦM CHÍNH: 69

4.1.1 Tính tải trọng: 69

4.1.2 Xác định kích thước tiết diện của dầm: 71

4.1.3 Ứng suất ở tiết diện giữa của dầm chính: 74

4.1.4 Tính tiết diện gối tựa của dầm chính: 77

4.1.5 Tính độ bền của ray dưới xe: 79

4.1.6 Tính mối ghép hàn: 80

4.2 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ DẦM PHỤ: 81

4.3 TÍNH TOÁN DẦM ĐẶT RAY DI CHUYỂN CẦU: 84

4.4 TÍNH TOÁN CƠ CẤU DI CHUYỂN CẦU TRỤC: 85

4.4.1 Các số liệu ban đầu: 85

4.4.2 Tính bánh xe và ray: 86

4.4.3 Động cơ điện: 87

4.4.4 Tỷ số truyền chung: 87

4.4.5 Kiểm tra động cơ theo điều kiện bám: 88

4.4.6 Kiểm tra phanh theo điều kiện bám: 89

4.4.7 Bộ truyền: 90

CHƯƠNG 5: HƯỚNG DẪN AN TOÀN VÀ VẬN HÀNH MÁY 91

5.1 AN TOÀN TRONG SỬ DỤNG MÁY: 91

5.2 HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG MÁY: 92

KẾT LUẬN 95

TÀI LIỆU THAM KHẢO 96

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1: Palang 2

Hình 1.2: Cầu trục 3

Hình 1.3: Cổng trục 3

Hình 1.4: Bán Cổng trục 4

Hình 1.5: Băng tải Hình 1.6: Gầu tải 4

Hình 1.7: Cầu trục một dầm 8

Hình 1.8: Sơ đồ cầu trục 2 dầm 9

Hình 1.9: Cầu trục hai dầm 9

Hình 1.10: Cầu trục tựa 10

Hình 1.11: Cầu trục treo 10

Hình 2.1: Cầu trục một dầm 13

Hình 2.2: Sơ đồ cầu trục một dầm 14

Hình 2.3: kết cấu dầm dạng hộp 15

Hình 2.4: Kết cấu dầm dạng dàn 15

Hình 2.5: Sơ đồ động học cơ cấu di chuyển cầu (PA.1) 16

Hình 2.6: Sơ đồ động học cơ cấu di chuyển cầu (PA.2) 16

Hình 2.7: Sơ đồ động học cơ cấu di chuyển cầu (PA.3) 17

Hình 2.8 Sơ đồ động học cơ cấu nâng (PA.1) 17

Hình 2.9 Sơ đồ động học cơ cấu nâng (PA.2) 18

Hình 2.10: Sơ đồ động học cơ cấu di chuyển xe con (PA.1) 18

Hình 2.11: Sơ đồ động học cơ cấu di chuyển xe con (PA.2) 19

Hình 2.12: Sơ đồ động học cơ cấu di chuyển xe con (PA.3) 19

Hình 3.1: Sơ đồ động học cơ cấu nâng 20

Hình 3.2: Sơ đồ nguyên lý palăng 21

Hình 3.3: Sơ đồ kích thước tang 22

Hình 3.4: Sơ đồ gia tải của cơ cấu nâng 25

Hình 3.5: Sơ đồ phanh điện xoay chiều hai má 29

Hình 3.6 Sơ đồ phân tích lực tác dụng lên trục 41

Hình 3.7.Biểu đồ momen trục I 42

Hình 3.8.Biểu đồ momen trục II 43

Hình 3.9.Biểu đồ momen trục III 45

Hình 3.10 Sơ đồ treo móc 50

Hình 3.11 Móc treo 51

Hình 3.12 Tính cặp cáp 52

Hình 3.13 Kết cấu tang 53

Hình 3.14 Biểu đồ mô men 54

Hình 3.15 Kết cấu trục tang 54

Hình 3.16 Biểu đồ phân bố tải trọng 55

Hình 3.17: Sơ đồ động học cơ cấu di chuyển xe con 58

Hình 3.18: Sơ đồ tính tải trọng tác dụng lên xe con 59

Hình 3.19: Bánh xe con 60

Hình 3.20: Kết cấu trục bánh dẫn 63

Hình 3.21: Các tải trọng tác dụng lên ổ 67

Hình 4.1: cầu trục dạng hộp 69

Hình 4.2 Tiết diện ngang của dầm chính 72

Hình 4.3 Biểu đồ momen uốn do tải trọng dầm các cơ cấu khác 75

Hình 4.4 Biểu đồ momen uốn do lực quán tính của xe lăn và vật năng 76

Hình 4.5 Sơ đồ xác định tải trọng phụ do lực quán tính tác dụng lên dầm chính của dầm 76

Hình 4.6: Phân bố thanh giăng trên dầm chính 77

Hình 4.7 Tính tiết diện gối tựa của dầm chính 78

Hình 4.8: Sơ đồ tính mối ghép dầm chính 78

Hình 4.9 Dầm phụ 81

Hình: 4.10 Sơ đồ tính dầm đặt ray 84

Hình 4.11: Mặt cắt ngang dầm đặt ray di chuyển cầu 85

Hình 4.12 Sơ đồ sơ cấu di chuyển cầu 85

Hình 5.1: Sơ đồ hệ thống điều khiển cầu trục lăn 93

DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 3.1: Thông số tính toán cho gia tải cơ cấu nâng 27

Ở các nước tiên tiến, ngành máy nâng chuyển là một ngành công nghiệp phát triển ngày càng cao, về thiết bị nâng chuyển của các máy trục Sự phát triển mạnh

mẽ của công nghiệp, luôn mong muốn nâng cao năng suất lao động, do vậy phải phát triển không ngừng cải tiến kỹ thuật máy nâng và vận chuyển

Công nghiệp xây dựng trước kia rất ít cần trục, ngày nay thậm chí khi xây dựng nhà nhỏ cũng không thể thiếu cần trục, chưa kể đến việc xây dựng tòa nhà cao tầng và kỹ thuật xây lắp từng khối lớn, trong thời kỳ hội nhập lại càng chú trọng và không ngừng cải tiến kỹ thuật để đáp ứng được yêu cầu của ngành công nghiệp xây dựng

Trong ngành công nghiệp mỏ thì cần có các loại thang tải, xe kíp băng tải, … Trong 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, thủy 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 hóa quá trình vận chuyển trong các ngành công nghiệp và kinh tế quốc dân Sự phát triển của kỹ thuật nâng – vận chuyển phải theo cải tiến các máy móc, tinh xảo hơn, giảm nhẹ trọng lượng, giảm giá thành, nâng cao chất lượng sử dụng, tăng mức sản xuất, đơn giản hóa và tự động hóa việc điều khiển và chế tạo những máy mới nhiều hiệu quả để thỏa 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 hóa 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

1.1.1.2 Phân loại máy nâng chuyển:

Để đáp ứng yêu cầu và đòi hỏi của các nganhfcoong nghiệp khác nhau, kỹ thuật nâng vận chuyển cũng xuất hiện nhiều loại máy nâng chuyển mới, và luôn cải tiến và hợp lý hóa phương pháp phục vụ, và nâng cao hơn độ tin cậy làm việc,

tự động hóa các khâu điều khiển Tiện nghi và thỏa mãn yêu cầu của người sử dụng Tùy theo kết cấu và công dụng, máy nâng chuyển được chia như sau : Dựa vào đặc điểm của quá trình vận chuyển vật liệu người ta phân biệt 2 chủng loại chính:

- Máy nâng:

- Máy vận chuyển liên tục

1.1.1.2.1 Máy nâng:

a Đặc điểm :

- Đây là loại thiết bị mà quá trình làm việc lặp đi lặp lại có chu kỳ Một chu

kỳ công tác bao gồm thời gian có tải và thời gian không tải

- 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

b Phân loại :

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

- Máy trục đơn giản : là các loại máy có 1 chuyển động chủ yếu là nâng kích

hạ, palăng ).

Hình 1.1: Palang

- Máy trục dạng cầu: Cầu trục cổng trục Ở các loại thiết bị này, ngoài chuyển động nâng hạ, còn có các chuyển động tịnh tiến ngang dọc để di chuyển vật nâng đến vị trí yêu cầu

+ Cầu trục là loại máy các kiểu cầu Loại này di chuyển trên đường ray đặc trên cao dọc theo nhà xưởng, xe con mang hàng di chuyển trên kết cấu thép kiểu cầu, cầu trục có thể nâng hạ và vận chuyển theo yêu cầu tại bất cứ nơi nào trong không gian nhà xưởng

Hình 1.2: Cầu trục

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

Hình 1.3: Cổng trục

+ Bán cổng trục: Có thể nói bán cồng trục là sự kết hợp của nữa cầu trục

và nữa cổng trục vì loại này có kết cấu trên đường ray đặt trên cao dọc theo nhà xưởng, một bên di chuyển trên ray bố trí trên mặt đất nhờ cơ cấu di chuyển

Dầm chính Dầm phụ

Cơ cấu di

chuyển xe

lăn

Hình 1.4: Bán Cổng trục

1.1.1.2.2 Máy vận chuyển liên tục:

a Đặc điểm:

- Không dùng cơ cấu nâng

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

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

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

- Có thể làm việc trong nhà hoặc ngoài trời

Cơ cấu di chuyển xe lăn

Cơ cấu di

chuyển

dầm cầu

trục

- Máy vận chuyển không có bộ phận kéo vít tải, hệ thống đường lăn, ống dẫn, sàn rung, máng lắc, đường vận chuyển bằng khí nén, bằng thủy lực, và một số dạng khác

1.1.2 Các thông số cơ bản của máy nâng chuyển:

1.1.2.1 Trọng tải (sức nâng): Là trọng lượng lớn nhất mà máy có thể nâng

được theo tính toán thiết kế Trọng tải có thể phải kể đến trọng lượng của bộ phận mang vật

Trọng tải được ký hiệu là Q, có đơn vị đo là Tấn hoặc KG hoặc N Đại lượng này thường được tiêu chuẩn hóa

1.1.2.2 Các thông số động học của các bộ phận công tác: Tốc độ nâng vật

(Vn), tốc độ di chuyển (Vdc), tốc độ quay của cần trục (n), …

1.1.2.3 Các thông số hình học: Tùy thuộc vào thiết bị ta có: Độ cao nâng,

Khẩu độ đối với máy trục dạng cầu, Độ cao nâng, tầm với đối với các loại cầu trục

1.1.3 Chế độ làm việc của máy nâng chuyển

Máy trục làm việc theo chế độ ngắn hạn, lặp đi lặp lại Bộ phận làm việc bộ phận nâng hạ, di chuyển qua lại theo chu kỳ Ngoài thời kỳ làm việc có thời 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 độ nhẹ là hệ số sử dụng trọng tải thấp, kq = 0,5 Cường độ làm việc của động cơ nhỏ, trung bình khoảng 15%, số lần mở máy trong một giờ, dưới 60 lần

và có nhiều quãng ngắt lâu Trong nhóm này có cơ cấu nâng và cơ cấu di chuyển của cần trục sửa chữa, cần trục đặt trong không gian máy, cơ cấu di chuyển cần các cần trục xây dựng và cần trục cảng, v.v

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

Chế độ nặng: Đặc điểm của chế độ nặng là hệ số sử dụng tải cao, kq=1, vận tốc làm việc lớn, cường độ làm việc 40%, số lần mở máy trong 1 giờ là 240 lần Trong nhóm này có tất cả các cơ cấu cần trục ở phân xưởng công nghệ, ở kho các nhà máy sản xuất hàng loại lớn, cơ cấu nâng của cần trục xây dựng

Chế độ rất nặng: Đặc điểm là cơ cấu thường xuyên làm việc tải trọng danh nghĩa kq=1, vận tốc cao, cường độ làm việc trong khoảng 40-60%, số lần mở máy trong 1 giờ là 360 lần Thuộc nhóm máy này là tất cả các cơ cấu cần trục ở phân xưởng công nghệ và các kho thuộc ngành luyện kim

1.1.4 Điều kiện an toàn của máy nâng chuyển

Trong thực tế tần suất xảy ra tai nạn trong sử dụng máy nâng là lớn hơn rất nhiều so với các loại máy khác Do vậy vấn đề an toàn trong sử dụng máy nâng là vấn đề quan trọng được đặt lên hàng đầu

1.2 GIỚI THIỆU CẦU TRỤC VÀ CƠ SỞ THIẾT KẾ:

1.2.1 Giới thiệu về cầu trục

1.2.1.1 Khái niệm về cầu trục:

Cầu trục là loại máy nâng và vận chuyển không liên tục, sử dụng trong nhà xưởng phục vụ cho việc chế tạo, sửa chữa, lắp ráp Do được bố trí trên cao nên không chiếm diện tích mặt bằng phân xưởng Cầu trục được trang bị các cơ cấu nâng, cơ cấu di chuyển xe và cơ cấu di chuyển cầu nên có thể chuyển vật nâng đến bất cứ một tọa độ nào trong không gian phân xưởng

1.2.1.2 Một số đặc điểm của cầu trục:

- Cầu trục được sử dụng trong tất cả các lĩnh vực của nền kinh tế quốc dân, với các thiết bị nâng rất đa dạng như móc treo, thiết bị cặp, nam châm điện Đặc biệc cầu trục sử dụng phổ biến trong ngành công nghiệp chế tạo máy, luyện kim với các thiết bị mang vật chuyên dụng

- Xét về tổng thể cầu trục gồm có phần kết cấu thép ( dầm chính, dầm cuối, sàn công tác, lan can), các cơ cấu cơ khí ( cơ cáu nâng, cơ cấu di chuyển cầu và cơ cấu di chuyển xe con), và các thiết bị điều khiển khác

- Dẫn động cầu trục có thể bằng tay hoặc dẫn động điện Dẫn động bằng tay chủ yếu dùng trong các phân xưởng sửa chữa, lắp ráp nhỏ nâng hạ không thường xuyên, không đòi hỏi năng suất cao, Dẫn dộng điện cho các loại cầu có tải trọng nâng và tốc độ nâng lớn sử dụng trong các phân xưởng lắp ráp và sửa chữa lớn

- Cầu trục được chế tạo với tải trọng nâng từ 1 đến 500 tấn, cá biết đến 8000 tấn; khẩu độ dầm cầu đến 60m; chiều cao nâng đến 50m; tốc độ nâng vật từ 2 đến

40 m/ph Cầu trục có tải trọng nâng lớn trên 10 tấn thường được trang bị hai hoặc

Qy

Xe lăn Cơ cấu nâng

Cầu Ray

Tường

L

ba cơ cấu nâng vật trong đó có một cơ cấu nâng chính và một hoặc hai cơ cấu nâng phụ Tải trọng nâng của loại cầu trục này thường được ký hiệu bằng một phân số với tải trọng nâng chính và phụ, ví dụ: 15/3 t; 20/5 t; 150/20/5 t;

1.2.1.3 Phân loại cầu trục:

- Cầu trục chuyên dụng: là loại cầu trục mà thiết bị mang vật của nó chuyên

để nâng một loại hàng hóa nhất định Cầu trục chuyên dụng được sử dụng chủ yếu trong công nghiệp, luyện kim với các thiệt bị chuyên dụng và có chế độ làm việc rất nặng

b Theo kết cấu dầm thép:

- Cầu trục một dầm: là loại máy trục kiểu cầu thường có một dầm chạy chữ I hay tổ hợp với các dàn thép tăng cường cứng cho dầm cầu Xe con cho palăng di chuyển trên cánh dưới dầm chữ I, hoặc mang cơ cấu nâng di chuyển phía trên dầm chữ I, toàn bộ cầu trục có thể di chuyển dọc theo nhà xưởng trên đường ray chuyên dụng ở trên cao Tất cả cầu trục một dầm đều dùng palăng kéo tay thì gọi

là cầu trục một dầm dẫn động bằng tay, nếu được trang bị palăng điện thì gọi là cầu trục một dầm dẫn động bằng điện

+ Cầu trục một dầm dẫn động bằng tay có kết cấu đơn giản và rẻ tiền nhất, chúng được sử dụng trong công nghiệp, sửa chữa và lắp đặt thiết bị với khối lượng công việc ít, sức nâng của cầu trục loại này thường khoảng từ 0,5 - 5 tấn, tốc độ làm việc chậm

+ Cầu trục một dầm dẫn dộng bằng điện được trang bị palăng điện nên sức nâng có thể lên 10 tấn, khẩu độ đến 30m, gồm có bộ phận cấp điện lưới 3 ph

+ Hai đầu của các dầm chính 1 và 2 được liên kết cứng với các dầm đầu 3 tạo thành một khung cứng trong mặt phẳng ngang Trên dầm đầu có lắp các bánh

xe di chuyển với hộp ổ góc 7 chạy trên hai ray đặt trên các vai cột dọc theo hướng nhà xưởng Chạy dọc theo các đường ray trên dầm chính là xe con mang tới 9 Cơ cấu di chuyển thường là loại dẫn động chung Xe con có tời nâng Cơ cấu di chuyển cầu trục 8 là loại dẫn động riêng được bố trí hai bên đối xứng qua trục dọc của nhà xưởng Ca bin điều khiển 6 được bố trí theo phía dưới dầm cầu Nguồn điện cung cấp cho động cơ của các cơ cấu được lấy từ đường chạy dọc nhà xưởng

11 Cấp điện ddooong lực cho xe con và dây dẫn mạch điều khiển thông qua hệ dây trên các ray bố trí dọc theo dần chính cầu hoặc nhờ xe rải cáp điện 10 trên dầm chính cầu trục có bố trí lan can để có thể đi lại kiểm tra, bảo trì sửa chữa thiết bị

Hình 1.8: Sơ đồ cầu trục 2 dầm

Hình 1.9: Cầu trục hai dầm

c Theo cách tựa của dầm chính:

Theo cách tựa của dầm chính thì có loại cầu trục tựa và cầu trục treo:

- Cầu trục tựa là loại cầu trục có hai đầu của dầm chính tựa lên dầm phụ, chúng được liên kết với nhau bởi đinh tán hoặc hàn, loại cầu trục này có kết cấu đơn giản nhưng vẫn đảm bảo được độ tin cậy cao nên cũng được dùng phổ biến Phần kết cầu gồm dầm cầu có hai đầu tựa lên các dầm cuối với các bánh xe di chuyển dọc theo nhà xưởng, loại cầu trục này thường dùng phương án dẫn động

chung, phía trên khung chữ I là khung thép để đảm bảo độ cứng vững theo phương ngang của dầm cầu Palang điện có thể chạy dọc theo cánh thép phía dưới của dầm nhờ cơ cấu di chuyển palang Cabin điều khiển được treo vào kết cấu chịu lực của cầu trục

Hình 1.10: Cầu trục tựa

- Cầu trục treo là loại càu trục mà toàn bộ phần kết cấu có thể chạy dọc theo nhà xưởng nhờ hai ray treo hoặc nhiều ray treo Do liên kết treo của các ray phức tạp nên loại cầu trục này chỉ được dùng trong các trường hợp đặc biệt cần thiết, so với cầu trục tựa, cầu trục treo có ưu điểm là có thể làm dầm cầu dài hơn, do đó có thể phục vụ cả phần rìa mép của nhà xưởng thậm chí có thể chuyển hàng giữa hai nhà xưởng song song đồng thời kết cấu của cầu trục treo nhẹ hơn cầu trục tựa Tuy nhiên cầu trục treo có chiều cao nâng thấp hơn cầu trục tựa

Hình 1.11: Cầu trục treo

- Cơ cấu di chuyển dẫn động riêng gồm hai cơ cấu như nhau dẫn động cho các bánh xe chủ dộng ở mổi bên ray đặc biệt Công suất của mỗi động cơ thường lấy bằng 60% tổng công suất yêu cầu Phương án này tuy có sự xô lệch dầm cầu khi di chuyển do lực cản ở hai bên ray không đều song do nhỏ gọn, dễ lắp đặt sử dụng và bảo dưỡng mà ngày càng được sử dụng phổ biến hơn đặc biệt là những cầu trục có khẩu độ trên 15m

e Theo nguồn dẫn động:

- Cầu trục dẫn động bằng tay: Được dùng chủ yếu trong lắp đặt sửa chữa nhỏ

và các công việc nân chuyển không cần tốc độ cao Cơ cấu nâng của các loại cầu trục này thường là palang xích kéo tay Cơ cấu di chuyển palang xích và cầu trục cũng được dẫn động bằng cách kéo xích từ dưới lên Tuy là thiết bị thô sơ song giá thành rẽ và dễ sử dụng nên cầu trục dãn động bằng tay vẫn được sử dụng hiệu quả trong các phân xưởng nhỏ

- Cầu trục dẫn động bằng mày: Thường được sử dụng trong các phân xưởng sửa chữa lắp ráp lớn và công việc yêu cầu khối lượng và tốc độ làm việc cao Cơ cấu nâng của loại cầu trục này là palang điện Cơ cấu di chuyển palang điện, xe con và cầu cũng được dẫn dộng bằng động cơ điện Loại cầu trục này được sử dụng phổ biến nhất do có nhiều ưu điểm nổi bậc là khả năng tự động hóa, thuận tiện cho người sử dụng và có thể sử dụng trong việc vận chuyển các loại hàng hóa

có khối lượng lớn

f Theo vị trí điều khiển:

- Theo vị trí điều khiển có các loại điều khiển từ cabin gắn trên dầm cầu, và cầu trục điều khiển từ dưới nền nhờ nút bấm Điều khiển từ dưới nền bằng hộp nút bấm thường dùng cho các loại cầu trục 1 dầm có tải trọng nâng nhỏ

1.2.2 Tải trọng tác dụng lên cầu trục:

1.2.2.1 Tải trọng nâng danh nghĩa:

- Là trọng lượng lớn nhất mà máy có thể nâng được

Q = Qm + Qh (N)

Trong đó: Qm: Trọng lượng thiết bị mang (N)

Qh: trọng lượng danh nghĩa của vật nâng mà máy có thể nâng được (N)

1.2.2.2 Tải trọng do trọng lượng bản thân:

- Trọng lượng bản thân của máy bao gồm trọng lượng các chi tiết, cụm chi

tiết, cụm máy và kết cấu kim loại 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)

- Khi tính toán, thiết kế, để tính sơ bộ trọng lượng các cụm máy và toàn bộ

máy, có thể dựa vào các máy tương tự về thể loại và các thông số làm việc đã có

để chọn sơ bộ trọng lượng Trong bước tính chính xác cần tiến hành tính toán lại trọng lượng để so sánh với bước chọn sơ bộ và điều chỉnh lại cho đúng

1.2.2.3 Tải trọng của gió:

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

1.2.2.4 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 bản thân

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

1.2.2.5 Tải trọng khi dựng lắp:

- Lúc này tải trọng do trọng lượng bản thân lấy tăng 15% ÷ 20% Và phải kể

đến tải trọng gió cũng như các lực phát sinh trong quá trình lắp

1.2.2.6 Tải trọng động:

- Để khảo sát động lực học máy cần xây dựng mô hình bài toán về động lực

học của máy Các cơ cấu máy nên tìm cách qui về sơ đồ đơn giản nhất

1.2.3 Trình tự tính toán của cầu trục:

- Xác định các thông số cơ bản

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

- Xác định 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 cầu thép

- Thiết kế các hệ thống điều khiển

- Thiết kế thiết bị an toàn

Chương 2:

PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN TÍNH TOÁN THIẾT KẾ

CẦU TRỤC 2.1 CÁC THÔNG SỐ BAN ĐẦU CỦA CẦU TRỤC THIẾT KẾ:

2.1.1 Trọng tải: 15 Tấn

2.1.2 Chiều cao nâng: H = 10 m

2.1.3 Khẩu độ: L = 20 m

2.1.4 Vận tốc nâng hạ: V n = 12 m/phút

2.1.5 Vận tốc di chuyển xe: V x = 30 m/phút

2.1.6 Vận tốc di chuyển cầu: V c = 45 m/phút

2.1.7 Chế độ làm việc: Trung bình

2.2 CHỌN KẾT CẤU DẦM:

Dầm cầu gồm 2 loại: Dầm đơn và dầm kép

2.2.1 Dầm đơn:

- Dầm đơn là dầm mà phần chịu tải của kết cấu kim loại do một dầm (chữ I,

chữ T ngược) đảm nhiệm, xe lăn được di chuyển theo gờ dưới của nó

- Dầm có kết cấu đơn giản, trọng lượng và kích thước nhỏ

Hình 2.1: Cầu trục một dầm

Dầm chính

Dầm

phụ

Cơ cấu

nâng

Hình 2.2: Sơ đồ cầu trục một dầm

1- Tấm ghép tăng cứng; 2- Cơ cấu di chuyển cầu; 3- Palang xích;

4- Dầm chữ I; 5- Đĩa xích di chuyển cầu; 6- Đĩa xích kéo của palang; 7- Đường ray; 8- Dầm cuối; 9- Bánh xe di chuyển cầu; 10- Thanh giằng tăng cứng ngang

Hình 2.3: kết cấu dầm dạng hộp

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

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

b Dầm kép kiểu dàn:

Hình 2.4: Kết cấu dầm dạng dàn

1 Dàn đứng chính; 2 Dàn đứng phụ; 3 Dàn trên;

4 Dàn dưới; 5 Các thanh xiên; 6 Dầm cuối;

7 Cầu thang; 8 Ca bin; 9 Bánh xe;

10 Đường ray; 11 Sàn lát

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

Kết luận: Từ yêu cầu về số liệu ban đầu của cầu trục, như vậy ta chọn kết cấu dầm dạng: dầm kép dạng hộp, thì đủ khả năng chịu tải và kết cấu đơn giản, giá thành thấp

2.3 CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ TRUYỀN ĐỘNG DẦM CẦU TRỤC:

Cầu trục thường có khấu độ L = (8 - 32)m Cơ cấu di chuyển cầu lăn thường

do một hoặc hai động cơ điện dẫn động, và được phân loại thành dẫn động tập trung hay độc lập, truyền động kín hay truyền động hở.

2.3.1 Phương án 1:

Dùng một động cơ và một hộp giảm tốc, hai bánh xe ở khác phía so với hộp

giảm tốc

Hình 2.5: Sơ đồ động học cơ cấu di chuyển cầu (PA.1)

1 Động cơ điện 2 Khớp nối kết hợp phanh

3 Hộp giảm tốc 4 Nối trục 5 Bánh xe Phương án này dùng hộp giảm tốc gần với động cơ nên khoảng cách từ hộp giảm tốc đến bánh xe lớn nên phải dùng trục lớn

2.3.2 Phương án 2:

Dùng một động cơ truyền động hai hộp giảm tốc kiểu đối xứng

Hình 2.6: Sơ đồ động học cơ cấu di chuyển cầu (PA.2)

1 Động cơ điện 2 Khớp nối kết hợp phanh

3 Hộp giảm tốc 4 Nối trục 5 Bánh xe

Phương án này dùng hai hộp giảm tốc, và nhiều khớp nối, nhưng hộp giảm tốc ở gần bánh xe nên quá trình truyền động tạo mômen uốn trên trục nhỏ nên có thể giảm đường kính trục

2.3.3 Phương án 3:

Dùng hai động cơ truyền động hai hộp giảm tốc kiểu đối xứng

Hình 2.7: Sơ đồ động học cơ cấu di chuyển cầu (PA.3)

1 Động cơ điện 2 Khớp nối kết hợp phanh

3 Hộp giảm tốc 4 Nối trục 5 Bánh xe Phương án này phải dùng nhiều động cơ và hộp giảm tốc, khó giải quyết vấn

đề đồng vận tốc ở hai bánh xe, chỉ phù hợp với những cầu trục tải trọng lớn

Kết luận: Cầu trục thiết kế có khẩu độ lớn nên dùng phương án 3 kết hợp

với điều khiển đồng bộ động cơ

2.4 CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ CƠ CẤU NÂNG:

2.4.1 Phương án 1:

Dùng một động cơ và một hộp giảm tốc có hai đầu trục ở hai phía

Hình 2.8 Sơ đồ động học cơ cấu nâng (PA.1)

1 Động cơ điện 2 Khớp nối kết hợp phanh

3 Hộp giảm tốc 4 Tang 5 Bộ truyền ngoài

Với kết cấu này động cơ truyền động đến hộp giảm tốc qua khớp nối trục ra của hộp giảm tốc không trùng với trục tang, mà truyền qua bộ truyền bánh răng Kết cấu này thích hợp khi dùng palăng đơn Kết cấu này phức tạp nhiều chi tiết, tốn nhiều ổ, còn có bộ truyền ngoài không an toàn

2.4.2 Phương án 2:

Dùng một động cơ và một hộp giảm tốc có hai đầu trục ở cùng một phía, trục tang nối với trục ra của hộp bằng khớp nối trục

Hình 2.9 Sơ đồ động học cơ cấu nâng (PA.2)

1 Động cơ điện 2 Khớp nối kết hợp phanh

3 Hộp giảm tốc 4 Tang 5 Nối trục

Trường hợp này giống phương án 1 nhưng có thêm khớp nối, nên có thể khắc phục được một số nhược điểm của phương án trên như: Dễ chế tạo, lắp ghép, bảo dưỡng

Kết luận: Với các ưu điểm kể trên ta chọn phương án 2 để thiết kế

2.5 CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ TRUYỀN ĐỘNG CHO XE CON:

2.5.1 Phương án 1:

Dùng một động cơ và một hộp giảm tốc, hai bánh xe cùng phía so với hộp giảm tốc

Hình 2.10: Sơ đồ động học cơ cấu di chuyển xe con (PA.1)

1 Động cơ điện 2 Khớp nối kết hợp phanh

3 Hộp giảm tốc 4 Nối trục 5 Bánh xe

Hình 2.11: Sơ đồ động học cơ cấu di chuyển xe con (PA.2)

1 Động cơ điện 2 Khớp nối kết hợp phanh

3 Hộp giảm tốc 4 Nối trục 5 Bánh xe

Phương án nhỏ gọn gồm một hộp giảm tốc, một động cơ, bốn khớp nối Truyền động đơn giản, chiếm ít trên xe lăn thuận tiện cho việc bố trí trên các xe lăn

2.5.3 Phương án 3:

Dùng một động cơ và một hộp giảm tốc, hai bánh xe ở khác phía so với hộp giảm tốc

Hình 2.12: Sơ đồ động học cơ cấu di chuyển xe con (PA.3)

1 Động cơ điện 2 Khớp nối kết hợp phanh

3 Hộp giảm tốc 4 Nối trục 5 Bánh xe

Phương án này dùng hộp giảm tốc gần với động cơ nên khoảng cách từ hộp giảm tốc đến bánh xe lớn nên phải dùng trục lớn

Kết luận: như đã phân tích, ta nên chọn phương án 2 để thiết kế

Chương 3:

TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC CỦA CÁC BỘ PHẬN

3.1 CƠ CẤU NÂNG:

3.1.1 Số liệu ban đầu:

Các số liệu ban đầu của cơ cấu nâng:

Sơ đồ động học cơ cấu nâng:

Hình 3.1: Sơ đồ động học cơ cấu nâng

1 Động cơ điện 2 Khớp nối kết hợp phanh

3 Hộp giảm tốc 4 Tang 5 Nối trục

3.2 Tính toán cơ cấu nâng:

3.2.1 Tính chọn dây cáp:

Theo yêu cầu thiết kế, do cơ cấu nâng dẫn động bằng động cơ điện có tốc độ cao, nên ta chọn cáp dây do có nhiều ưu điểm hơn so với các loại khác như dẻo, có thể làm việc với vận tốc cao không gây ồn, bền hơn các loại cáp xích, xích hàn trong khi trọng lượng nhỏ hơn khoảng 10 lần Trong các loại dây cáp ta chọn dây cáp thép bện kiểu 19x6 có 19 tao cáp, mỗi tao gồm 7 sợi cáp đơn bện chặt với nhau được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp

3.2.1.1 Chọn kích thước dây cáp:

Chọn đường kính dây cáp theo công thức 2.10 [1]:

Sd ≥ Smax.n (mm) (*) Trong đó, n = 5,5: hệ số an toàn bền tra theo bảng 2.2 [1]

Lực căng lớn nhất xuất hiện trên dây cáp tính theo công thức 2.18 [1]:

t a

m

Q S

) 1 (

Trong đó: Q0 = Q + Qm = 150000+7500 = 157500 (N)

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

ổ lăn, bôi trơn tốt bằng mỡ Bảng 2-5(1)

a = 2: Bội suất của palăng

m = 2: Số nhánh cáp cuốn lên tang

t = 1: Số ròng rọc đổi hướng không tham gia tạo bội suất

Thay vào (**) tính được Smax = 40590 N

Thay vào (*) và tính được Sd ≥ 223245 N

Xuất phát từ điều kiện theo công thức 2.10 [1] với loại dây đã chọn trên, với dưới giới hạn bền của sợi σb = 1600 (N/mm2) Tra bảng chọn cáp chọn cáp có đường kính dc = 19 mm có lực kéo đứt Sd = 233500 (N) với lực căng 1700 (N/

Hình 3.2: Sơ đồ nguyên lý palăng

Hiệu suất của palăng được xác định theo công thức 2.21[1]:

0

157500

0,97 2.2.40590

o p

3.2.1.3 Tính chọn tang và ròng rọc:

3.1.2.4.1 Đường kính tang và ròng rọc:

Đường kính tang và ròng rọc phải lớn hơn trị số giới hạn để tránh cáp bị mỏi

do bị uốn vòng qua tang hay ròng rọc và đảm bảo bền lâu cho cáp

Đường kính nhỏ nhất của tang cho phép phải đảm bảo độ bền lâu của cáp, được xác định theo công thức 2.12 [1]:

Dt ≥ dc.(e-1) (mm)

Trong đó, e = 25: hệ số đường kính tang, chọn theo Bảng 2 4[1]

Dt ≥ 19.(25-1) = 456 (mm)

Chọn: Dt = 460 (mm)

Đường kính ròng rọc chọn bằng đường kính tang: Dr = 460 (mm)

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

Dc = 0,8.Dr = 368 (mm)

3.1.2.4.2 Chiều dài tang:

Chiều dài tang được tính toán sao cho khi hạ vật đến sàn thì vẫn còn ít nhất 1,5 vòng cáp dự trữ theo quy định an toàn, không kể vòng cáp trong kẹp cáp

Chiều dài tang được xác định theo công thức 2.14 [1], đối với tang kép:

L = 2.L0+ 2.L1+ 2.L2 + L3 (mm) Trong đó: L0: Chiều dài phần cắt rãnh trên tang (mm)

L1: Phần tang để kẹp đầu cáp (mm)

L2: Phần tang để làm phần bên (mm)

L3: Chiều dài tang ở giữa không cắt rảnh ở giữa tang (mm)

Hình 3.3: Sơ đồ kích thước tang

a.Tính L0:

Chiều dài phần cắt rãnh trên tang được tính theo công thức:

L0 = Z.t, (mm)

 Tính Z:

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

6 m và bội suất Palăng a = 2 thì chiều dài cáp có ích là:

L = H.a = 10.2 = 20 (mm)

Số vòng cáp phải cuốn ở một nhánh: Theo công thức trang174 [1]:

)

'

Z d D

L Z

c t

20

2 15 ( t c) 3,14(0, 46 0, 019)

Với bước rãnh cáp: t = dc+(2÷3) hoặc t ≥ 1,1.dc

Trong đó dc: đường kính cáp, lấy t = 21 (mm)

Vậy chiều dài phần cắt rãnh trên tang:

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

L3 = L4 - 2.hmin.tgα (mm) Theo trang 21[1] 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:

max





  (N/ mm2)

Trong đó:

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

δ: Chiều dầy thành tang (mm)

t: bước rãnh

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

φ = 0,8: Hệ số tính đến sự sắp xếp không đều của dây cáp trên tang

t

S k

n

.

. max

ηp = 0,97 hiệu suất pa lăng Tra mục 2- chương I – [1]

ηt = 0,96 hiệu suất tang, tra bảng1-9- [1]

η0 = 0,94 hiệu suất của bộ truyền có kể cả khớp nối, xuất phát từ bảng số liệu bảng 1.9 –[1], với giả thiết bộ truyền được chế tạo thành hộp giảm tốc hai cấp bánh răng trụ

Vậy: 0 150000.12

34.48 60.1000 60.1000.0,87

n

Q v N



(kW)

Tương ứng với chế độ trung bình, sơ bộ chọn động cơ điện AOC2-82-8 có các đặc tính sau:

Công suất danh nghĩa: Ndc = 33 (kW)

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

Hệ số quá tải: max

n t

v a n

n i n

  

3.2.2.2 Kiểm tra động cơ điện về nhiệt:

Sơ đồ gia tải của cơ cấu nâng ở chế độ trung bình như sau:

Hình 3.4: Sơ đồ gia tải của cơ cấu nâng

Q1 = Q; Q2 = 0,5Q; Q3 = 0,3Q và tỷ lệ thời gian làm việc với các trọng lượng này là 3: 1: 1

Động cơ điện đã chọn các công suất danh nghĩa nhỏ hơn công suất tĩnh yêu cầu khi làm việc, do đó phải được kiểm tra về nhiệt

38977.0, 479.2.0,9

384

h h

S D m M

( 375

)

( 375

).

(

2 0 2 1 2 0 0 1

2

i a M M

n D Q M

M

n D G t

n m n

m

i i n

dn m

5,28,1(2

n m

(375

)

(375

)

(

2 0 2 1 2 0 0 1

2

i a M M

n D Q M

M

n D G t

n m n

m

i i h

h m

Trên đây trình bày cách tính toán các thông số cho trường hợp Q1 =Q các trường hợp Q2; Q3 cũng tương tự, kết quả phép tính các thông số cho các trường hợp tải trọng khác nhau được ghi theo bảng dưới đây:

η:dựa vào bảng 2.24 [1]

Bảng 3.1: Thông số tính toán cho gia tải cơ cấu nâng

Các thông số cần tính Đơn vị Q1=Q Q2=0,5.Q Q3=0,3.Q Ghi chú

v n

H t

M

2 2

cơ cấu làm việc vận tốc cao Sự an toàn trong quá trình nâng hạ đều phụ thuộc vào

hệ thống phanh, do đó cơ cấu nâng của cầu trục phải trang bị thiết bị phanh hãm

để đảm bảo độ an toàn Quá trình phanh được thực hiện bằng cách đưa vào cơ cấu lực cản phụ dưới dạng ma sát nảy sinh ra mômen phanh

Phanh có nhiều loại: phanh đai, phanh đĩa ma sát, phanh một má, phanh hai

má, phanh áp trục, phanh ly tâm, …, có thể phanh thường đóng hoặc thường mở, ở đây ta chọn phanh hai má loại phanh thường đóng và được bố trí trên trục động cơ

vì những lý do sau:

- Loại phanh này có kích thước nhỏ ngọn hơn các loại phanh khác do cần mômen phanh nhỏ

- 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 hanh 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 mômen phanh

Qua 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=500 (Nm)

Sơ đồ phanh điện xoay chiều hai má

Hình 3.5: Sơ đồ phanh điện xoay chiều hai má

1.Bánh phanh; 2, 4 Má phanh; 3, 5 Tay đòn phanh;

6 Nam châm điện; 7 Tay đòn của cơ cấu tạo lực mở phanh;

8 Lò xo tạo 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

3.2.2.4 Hộp tốc độ:

Bộ truyền là hộp giảm tốc hai cấp bánh răng trụ răng thẳng, trục vào và trục

ra ở cùng một phía có các thông số sau:

Số vòng quay trục vào : n1 = 700 (v/ph)

Công suất động cơ trục vào : Nđc = 33 (kW)

Tỷ số truyền chung : ih = 43.74

a Phân phối tỷ số truyền:

Hộp giảm tốc hai cấp lần lượt là cấp nhanh có tỷ số truyền inh, và cấp chậm

có tỷ số truyền ich Để thỏa mãn điều kiện bôi trơn thì inh = (1,2 – 1,3).ich Chọn inh

= 1,2.ich

Ta được: inh = 1,2.ich và inh.ich = 43,75

Vậy tỷ số truyền tính được: inh = 7,25 và ich = 6,04

Tính toán số vòng quay, công suất và mômen xoắn trên các trục:

N M

96, 6

II II

N M

N M

 Định ứng suất tiếp xúc và ứng suất cho phép:

Ứng suất tiếp xúc cho phép:

M u

M M

(13+0,1093) = 1,0013

Ntđ2 = 60.1.96,6.1,0013.6200 = 3,6.107

⇔ Ntđ2 > N0 = 107 Vậy số chu kỳ tương đương của bánh nhỏ: