Tkmh máy nâng vận chuyển GVHD:Vũ văn trung Mở đầu Hiện nay, hầu hết các nghành kinh tế quốc dân đều sử dụng ngày càng nhiều máy xây dựng, đặc biệt là các nghành giao thông vận tải, xây dựng, thuỷ lợi. Máy xây dựng hiện có ở nớc ta rất đa dạng về chủng loại, phong phú về mấu mã của nhiều nớc trên thế giới.Trong các loại máy xây dựng hiện nay, máy nâng_vận chuyển chiếm một tỷ lệ lớn và đợc ứng dụng trong nhiều lĩnh vực. Một trong những yêu cầu cần thiết của một ngời sinh viên MXD khi ra tr- ờng là phải hiểu rõ đợc nguyên lý, cấu tạo của các thiết bị máy cũng nh các chi tiết cấu tạo nên bộ máy đó. Để nắm vững đợc lý thuyết và thực hành thì ngời sinh viên phải hoàn thành tốt các bài thiết kế môn học. Bài thiết kế môn học máy nâng_vận chuyển cũng giúp cho các sinh viên trong nghành MXD hiểu rõ hơn về nguyên tắc hoạt động của các cụm chi tiết cấu tạo nên bộ máy và nguyên lý hoạt động của cụm chi tiết đó. Sinh viờn thc hin:Nguyn Hi Nam Lp: C khớ GTCC-K45 1 Tkmh máy nâng vận chuyển GVHD:Vũ văn trung *Đề bài : Thiết kế bộ máy di chuyển xe con mang hàng của cầu trục hai dầm , với các thông số cơ bản cho nh sau : *Tải trọng nâng danh nghĩa : 3,5 (tấn) *Trọng lợng xe con : 1 (tấn) *Vận tốc di chuyển xe con : 40 (m/ph) *Chế độ làm việc : nhẹ *Yêu cầu : Thuyết minh : (15 ữ 20 trang) . *Thuyết minh cấu tạo , nguyên lý hoạt động và phạm vi xử dụngcủa cầu trục . *Thuyết minh thiết kế tổng thể cụm máy . *Thuyết minh thiết kế một số chi tiết chính . (bánh xe , trục , bánh răng dẫn động) . Bản vẽ : *Một bản A 0 , vẽ tổng thể kiêm lắp cụm di chuyển xe con *Một bản A 3 , vẽ chi tiết trong bộ máy di chuyển xe con (bánh xe, trục , bánh răng đẫn động) Sinh viờn thc hin:Nguyn Hi Nam Lp: C khớ GTCC-K45 2 Tkmh máy nâng vận chuyển GVHD:Vũ văn trung Chơng I: Cấu tạo, nguyên lý hoạt động. Phạm vi xử dụng của cầu trục điện. I. Phạm vi sử dụng: Cầu trục là loại máy trục có kết cấu giống nh chiếc cầu lăn trên đờng ray chuyên dùng, nên nó đợc gọi là cầu lăn. Nó đợc sử dụng rất phổ biến trong các ngành kinh tế và quốc phòng để nâng_vận chuyển vật nặng trong các phân xởng và nhà kho; cũng có thể dùng để xếp dỡ hàng hoá. Cầu trục đợc trang bị móc câu, cơ cấu nam châm điện, hoặc gầu ngoặm tuỳ theo dạng và tính chất của vật nâng. Theo dạng kết cấu thép của cầu trục ngời ta phân loại thành: Cầu trục 1 dầm và cầu trục 2 dầm. Các bộ máy của cầu trục có thể đợc dẫn động bằng tay hoặc bằng động cơ điện dùng mạng điện công nghiệp. Cầu trục đợc điều khiển bằng ngời lái chuyên nghiệp từ trong cabin treo ở đầu cầu lăn.Trờng hợp dùng palăng điện làm cơ cấu nâng thì có thể đợc điều khiển từ mặt nền qua hộp nút ấn điều khiển, ở trờng hợp này không cần ngời lái chuyên nghiệp. II. Cấu tạo: 1. Động cơ. 2. Trục truyền động. 3. Khớp nối. 4. Hộp giảm tốc. 5. Bánh xe di chuyển cầu trục. 6. Dầm chính. 7. Hệ di chuyển palăng điện. 8. Palăng điện. 9. Cabin điểu khiển. 10. Bộ cấp điện lới ba pha. Sinh viờn thc hin:Nguyn Hi Nam Lp: C khớ GTCC-K45 3 Tkmh máy nâng vận chuyển GVHD:Vũ văn trung Chơng II : Lựa chọn và tính toán các bộ phận của cơ cấu di chuyển xe con mang hàng của cầu trục điện. I. Sơ đồ cơ cấu di chuyển xe : Cấu tạo: Hình 1. Sơ đồ cơ cấu di chuyển xe 1)Động cơ điện 2)Hộp giảm tốc 3)Bánh xe 4)Khớp nối 5)Phanh hãm Nguyên lý làm việc: Bánh xe 3 đợc kẹp chặt trên trục đặt qua các hộp trục. Trục của bánh xe đ- ợc nối với trục ra của hộp giảm tốc 2 bằng các khớp nối 4, không hoặc có qua đoạn trục nối giữa. Loại khớp nối thờng dùng ở đây là khớp nối răng. Trục vào của hộp giảm tốc đợc nối với động cơ 1 bằng khớp nối, nửa khớp nối bên phía hộp giảm tốc sử dụng làm bánh phanh cho phanh 5. Nh vậy, các bộ phận của Sinh viờn thc hin:Nguyn Hi Nam Lp: C khớ GTCC-K45 4 2 5 4 3 1 Tkmh máy nâng vận chuyển GVHD:Vũ văn trung cơ cấu đợc chế tạo riêng thành từng cụm, tiện lợi cho chế tạo và lắp ráp. Bộ truyền đợc thực hiện dới dạng hộp qiảm tốc đặt thẳng đứng đợc che kín để tránh bụi bẩn. Các thông số cơ bản của cầu trục là: sức nâng tải Q, khẩu độ L, chiều cao nâng H, vận tốc làm việc của các bộ máy và chế độ làm việc của cầu trục. ii.tính toán bánh xe & ray. _Tải trọng tác dụng lên bánh xe gồm : +Trọng lợng bản thân xe. +Trọng lợng hàng nâng. *Tải trọng bản thân xe con phân bố đều cho các bánh . Khi không làm việc , các bánh xe chịu tải nhỏ nhất P min P min = 4 xc G = 4 10000 = 2500 (N) Sinh viờn thc hin:Nguyn Hi Nam Lp: C khớ GTCC-K45 5 Tkmh máy nâng vận chuyển GVHD:Vũ văn trung L = 1800 L = 900 L = 1800 L = 900 Hỡnh 2: S xỏc nh ti trng tỏc dng lờn bỏnh xe *Khi nâng hàng , tải trọng hàng nâng sẽ tác dụng không đều lên các bánh xe. Ta thấy ,nhng do trọng tâm của lực đặt giữa xe con nên: áp lực lên bánh B là : P B = Q. 1000.1000 500.500 = Q 4 1 = 35000. 4 1 = 8750 (N) áp lực lớn nhất mà các bánh xe phải chịu là : P max = 2500 + 8750 = 11250 (N) _Tải trọng tơng đơng tác dụng lên bánh xe là ( CT 3_65 TTMT) : P tđ = .K bx .P max = 0,8.1,2.11250 = 10800 (N) Trong đó : = 0,8 :Hệ số tính đến sự thay đổi của tải trọng (bảng 3_13 TTMT) K bx = 1,2 :Hệ số tính đến chế độ làm việc (bảng 3_12 TTMT) _Ta chọn loại bánh xe hình trụ , có hai vành bên , với kích thớc theo CT 3569_60. Chọn bánh xe : D bx = 200 mm d ngỗng trục = 60 mm (Bảng 9_4, TTMT) Sinh viờn thc hin:Nguyn Hi Nam Lp: C khớ GTCC-K45 6 Tkmh máy nâng vận chuyển GVHD:Vũ văn trung 200 230 60 H6/K7 _Tơng ứng ta chọn thép vuông 45x45 để làm ray cho xe lăn. *Ta kiểm tra sơ bộ bánh xe theo điều kiện sức bền dập : Chọn bánh xe bằng thép 45 , bề mặt làm việc tôi đạt độ cứng HB = 300 ữ 320 Từ bảng 2_19 TTMT ta tra đợc : [ d ] = 750 (N/mm 2 ) Ta tính ứng suất bền dập của bánh xe nh sau : d = 190. rb P td . = 190 . 100.40 11250 = 312,20 (N/mm) Trong đó : b = 40 (mm) là bề rộng tiếp xúc của đờng ray. r = 100 (mm) là bán kính bánh xe. d < [ d ] Vậy kích thớc bánh xe đã chọn là an toàn. III .tính chọn động cơ điện _Động cơ điện đợc chọn theo chế độ làm việc và theo công suất yêu cầu , sao cho công suất của động cơ phải thắng đợc lực cản tĩnh chuyển động của xe lăn. *Ta có công thức tính lực cản tĩnh nh sau : W t = k 1. W 1 + W 2 + W 3 (3-39 TTMT) Trong đó lực cản tĩnh chuyển động của xe lăn gồm : W 1 : Lực cản do ma sát (N) W 2 : Lực cản do độ dốc đờng ray (N) Sinh viờn thc hin:Nguyn Hi Nam Lp: C khớ GTCC-K45 7 Tkmh máy nâng vận chuyển GVHD:Vũ văn trung W 3 : Lực cản do gió (N) *Lực cản do ma sát (công thức 3-40 TTMT) : W 1 = (G xc + Q) bx D df 2 + à Trong đó ; à , f :là hệ số ma sát lăn và ma sát trợt Tra bảng 3-7, 3-8 TTMT đợc à = 0,3 , f = 0,015 d = 60 mm : là đờng kính ngỗng trục W 1 = (10000 + 35000) 200 60.015,03,0.2 + = 337,5 (N) *Lực cản do độ võng đờng ray (công thức 3-41TTMT) : W 2 = .(G xc + Q) Trong đó : = 0,002 là hệ số độ dốc đờng ray W 2 = 0,002 . (10000 + 35000) = 90 (N) *Lực cản do gió : W 3 = 0 (do cầu trục làm việc trong nhà) _Từ công thức tính lực cản tĩnh nh sau : W t = k 1. W 1 + W 2 + W 3 (3-39 TTMT) Trong đó : k 1 = 2 là hệ số tính đến ma sát thành bánh và mặt đầu moay ơ bánh xe (tra bảng 3-6TTMT) W t = 2.337,5 + 90 + 0 = 765 (N) _Công suất yêu cầu của động cơ đợc tính nh sau : N t = dc xct vW .1000.60 . (3-60 TTMT) Trong đó : v xc = 40 m/ph là vận tốc di chuyển xe con dc = 0,85 là hiệu suất di chuyển của cơ cấu (tra bảng 1-9) N t = 85,0.1000.60 40.765 = 0,6 (kW) _Với chế độ làm việc nhẹ (%CĐ = 15%) , Tra bảng trang 8 Atlat Máy Trục ta chọn động cơ MTK 21-6/12 có các thông số nh sau Công suất danh nghĩa : N đc = 1 kW Vận tốc vòng quay danh nghĩa : n đc = 1300 vòng/ph Sinh viờn thc hin:Nguyn Hi Nam Lp: C khớ GTCC-K45 8 Tkmh máy nâng vận chuyển GVHD:Vũ văn trung Hệ số quá tải : M max /M DN = 2,0 Mômen vô lăng: (G i .D i 2 ) roto = 2,2 (Nm 2 ) Khối lợng : 125 kg *Tỉ số truyền chung . _Vận tốc vòng quay của bánh xe để đảm bảo vận tốc di chuyển xe là : 2,0.14,3 40 . == bx x bx D n = 63,69 (v/ph) _Tỉ số truyền chung cần thiết đối với bộ truyền cơ cấu di chuyển xe là : i x = 41,20 69,63 1300 == bx dc n n *Ta cần kiểm tra động cơ điện về momen mở máy. _Ta tính gia tốc lớn nhất cho phép , để đảm bảo hệ số an toàn bám K b 1,2 trong trờng hợp lực bám nhỏ nhất (khi không có hàng nâng) : J 0 max = 0 G g . + 0 2,1 . t bx d d W D d fG G (3-51 TTMT) Trong đó : +) g = 9,8 : là hằng số hấp dẫn +) f = 0,015 : là hệ số ma sát trợt +) = 0,2 là hệ số bám đối với xe lăn làm việc trong nhà +) d = 60 mm là đờng kính ngỗng trục +) G d : là tổng áp lực lên các bánh dẫn khi không nâng hàng Ta có : G d = 2.2500 = 5000 (N) +) 0 t W : là tổng lực cản tĩnh khi không nâng hàng 0 t W = W t . QG G o o + = 765. 1000035000 10000 + 0 t W = 170 (N) J 0 max = + 170 200 60 .015,0.5000 2,1 2,0.5000 . 10000 81,9 = 0,672 (m/s 2 ) _Thời gian mở máy tơng ứngvới gia tốc trên là : 672,0.60 40 .60 max0 0 == J t m = 0.992 (s) Sinh viờn thc hin:Nguyn Hi Nam Lp: C khớ GTCC-K45 9 Tkmh máy nâng vận chuyển GVHD:Vũ văn trung _Mômen mở máy tối đa cho phép là (3-54 TTMT): 0 2 02 2 0 0 0 .375 ) (. .375 2 . m dcii dcmx dcbx dcx bxt m t nDG ti nDG i DW M ++= Trong đó : i x = 20,41 =1,2 là hệ số tính đến ảnh hởng của các chi tiết máy quay ).( 2 ii DG là mômen quán tính trên trục động cơ 455,2255,02,2).().().( 222 =+=+= khớpiiRotoiiii DGDGDG (Nm 2 ) 255,0).( 2 = khópii DG (Nm 2 ) là mômen của khớp nối (Chọn loại khớp vòng đàn hồi có bánh phanh đờng kính 100mm cho phanh TKT-100) )(23,12 992,0.375 1300.455,2.2,1 85,0.992,0.41,20.375 1300.2,0.10000 85,0.41,20.2 2,0.170 2 2 NmM o m ++= _Đối với động cơ đã chọn , có mômen danh nghĩa là : 346,7 1300 1 .9550.9550 === dc dc DN n N M (Nm) _Mômen mở máy là : 22,13346,7.8,1.8,1 2 .1,1).5,28,1( 0)( === + = DN DNDN dcm M MM M (Nm) _Ta thấy : M m(đc) 0 > M 0 m *Nh vậy , động cơ thoả mãn điều kiện mômen mở máy , và đảm bảo về lực bám. *Ta có thể tính hệ số an toàn bám thực tế : _Trớc hết , ta tính thời gian mở máy khi không có hàng nâng : dcxtdcm dcbx tdcm dcii o m iMM nDG MM nDG t .).(375 ).(375 ) (. 20 0)( 2 0 0 0)( 2 + = (3-55 TTMT) Trong đó : )(980,0 85,0.41,20.2 2,0.170 2 . 0 Nm i DW M dcx bx o t t === )(461,1 85,0.41,20).980,065,10.(375 1300.2,0.10000 )980,065,10.(375 1300.455,2.2,1 2 2 0 st m = + = _Gia tốc thực tế khi mở máy là : Sinh viờn thc hin:Nguyn Hi Nam Lp: C khớ GTCC-K45 10