Lê Ngọc Sơn - 368.44 Đồ án tốt nghiệp Bộ giáo dục và đào tạo cộng hoà xã hội chủ nghĩa việt nam Trờng đại học xây dựng Độc lập - Tự do - Hạnh phúc -------------o0o----------------- --------------o0o--------------- Khoa : Cơ khí Xây dựng Bộ môn: Máy Xây dựng Nhiệm vụ thiết kế tốt nghiệp Họ và tên sinh viên: Lê Ngọc Sơn Lớp : 44M Năm thứ: 5 Ngành : Máy Xây dựng 1. Đầu đế thiết kế : Thiết kế cổng trục sức nâng Q=20/5 T 2. Các số liệu ban đầu: - Sức nâng Q = 20T; khẩu độ L = 30m; chiều cao nâng H = 12m. - Sức nâng tời phụ Q = 5T; chế độ làm việc: trung bình (A5). - Tốc độ nâng tời chính: 9,82m/s; tốc độ nâng tời phụ: 19,9 m/s. - Tốc độ di chuyển cổng: 20m/s; tốc độ di chuyển xe con: 38,4m/s. - Sử dụng xe con tiểu chuẩn đã có sẵn. 3. Nội dung các phần thuyết minh tính toán: - Giới thiệu chung về cổng trục. - Tính toán thiết kế kết cấu thép. - Tính toán thiết kế cơ cấu di chuyển cổng. - Tính toán thiết kế mạch điện điều khiển. - Tính toán thiết kế cụm tang rải cáp. - Xây dựng quy trình lắp đặt. 4. Các bản vẽ và đồ thị: - Bản vẽ hình chung máy thiết kế A0 - Bản vẽ chân cổng trục A1 - Bản vẽ cơ cấu di chuyển cổng A1 - Bản vẽ dầm cổng trục A1 - Bản vẽ sơ đồ nguyên lý điện A1 - Bản vẽ thanh giằng chân cổng A1 - Bản vẽ chế tạo chi tiết A1 - Bản vẽ cụm tang rải cáp điện A1 - Bản vẽ quy trình lắp dựng A1 Khoa cơ khí xây dựng - lớp 44M - 1 - Lê Ngọc Sơn - 368.44 Đồ án tốt nghiệp 5. Cán bộ hớng dẫn chính : TS. Trơng Quốc Thành 6. Ngày giao nhiệm vụ thiết kế: Ngày 14 tháng 10 năm 2003 7. Ngày hoàn thành : Ngày 9 tháng 2 năm 2004 Cán bộ hớng dẫn tốt nghiệp (Ký tên và ghi rõ họ tên) Nhiệm vụ thiết kế tốt nghiệp đã đợc Bộ môn thông qua ngày tháng năm 2004 Trởng bộ môn (Ký tên và ghi rõ họ tên) Sinh viên đã hoàn thành và nộp đồ án cho Bộ môn ngày 11 tháng 2 năm 2004 Sinh viên làm thiết kế tốt nghiệp (Ký tên và ghi rõ họ tên) Mục lục Khoa cơ khí xây dựng - lớp 44M - 2 - Lê Ngọc Sơn - 368.44 Đồ án tốt nghiệp Lời nói đầu Trang 5 Chơng I: Giới thiệu chung 7 I. Giới thiệu chung về cổng trục 7 1. Giới thiệu chung 7 2. Kết cấu thép cổng trục 9 3. Xe con 11 4. Cơ cấu di chuyển cổng 5. Một số dạng kết cấu đặc biệt 13 14 II. Giới thiệu cổng trục thiết kế 15 1. Giới thiệu chung 15 2. Kết cấu thép 16 3. Xe con 17 4. Các thông số hình học 20 Chơng II: Tính sức bền kết cấu thép 21 I. Tính toán dầm 21 1. Sơ đồ tính toán và tải trọng tác dụng 21 2. Tổ hợp tải trọng 23 3. Mômem quán tính chọn sơ bộ 24 4. Nội lực trong dầm 28 5. ứng suất trên dầm 33 6. Tính toán độ ổn định cục bộ 35 7. Tính chuyển vị 36 II. Tính bền chân cổng 38 1. Sơ đồ tính toán và tải trọng tác dụng 38 2. Tổ hợp tải trọng 39 3. Nội lực trong chân cổng 4. ứng suất trong chân 40 47 III. Tính toán chốt liên kết 48 Chơng III: cơ cấu di chuyển cổng 50 1. Chọn sơ đồ dẫn động 50 2. Xác định lực nén bánh lớn nhất 50 3. Xác định lực cản di chuyển 51 4. Tính công suất động cơ 52 5. Tính bộ truyền ngoài 53 6. Kiểm tra động cơ 53 7. Tính bánh xe di chuyển 56 8. Tính trục 57 9. Chọn ổ bi 61 Chơng IV: Thiết kế hệ thống điều khiển điện I. Giới thiệu chung II. Tính chọn các thiết bị điện III. Thiết kế hệ thống điều khiển 64 64 64 68 Khoa cơ khí xây dựng - lớp 44M - 3 - Lê Ngọc Sơn - 368.44 Đồ án tốt nghiệp Chơng V: Tính toán tang rải cáp điện 1. Sơ đồ cụm tang 2. Chọn sơ bộ các thiết bị 3. Tính toán hệ tang cuốn cáp 4. Thiết kế cụm lấy điện 5. Tính trục đỡ 6. Chọn ổ đỡ Sơ đồ lắp dựng Tài liệu tham khảo 74 74 74 75 77 78 79 81 83 Lời nói đầu Đất nớc ta đang trong thời kỳ công nghiệp hoá, hiện đại hoá. Nên nhu cầu về xây dựng là rất lớn. Để xây dựng các công trình lớn, hiện đại đòi hỏi tiến độ thi công và chất lợng công trình ngày càng cao. Cùng với sự phát triển của ngành Xây dựng thì ngành Máy Xây dựng cần đáp ứng nhu cầu về tiến độ thi công và hiệu quả kinh tế của công trình xây dựng. Vì vậy bên cạnh việc tăng cờng đầu t về tài chính thì việc áp dụng những công nghệ mới nhằm nâng cao chất lợng, hạ giá thành sản phẩm cũng nh đảm bảo tiến độ thi công là việc làm hết sức cần thiết. Với việc ứng dụng các công nghệ mới tiên tiến thì sử dụng các máy và thiết bị là điều tất yếu. Khi đó máy và thiết bị xây dựng không những chỉ tăng năng suất lao động, tăng nhịp độ thi công mà còn là yếu tố không thể thiếu đợc để đảm bảo chất lợng và hạ giá thành công trình, thậm chí trở thành nhân tố quyết định đến sự hình thành một công trình hiện đại. Thực tế xây dựng ở các nớc tiên tiến cũng nh ở nớc ta đã chỉ ra rằng việc xây dựng các nhà cao tầng không thể thiếu đợc các cần trục có chiều cao nâng, tầm với, tải trọng nâng lớn, các máy bơm bêtông hiện đại cũng nh nhiều thiết bị khác. Khoa cơ khí xây dựng - lớp 44M - 4 - Lê Ngọc Sơn - 368.44 Đồ án tốt nghiệp Việc xây dựng các công trình thuỷ điện bến cảng cầu đờng không thể hoàn thành và đảm bảo chất lợng nếu không sử dụng các máy làm đất và các thiết bị gia cố nền móng, các thiết bị sản xuất vật liệu và nhiều thiết bị khác có tính năng kỹ thuật phù hợp. Chính vì những lí do trên, máy xây dựng ngày càng có ý nghĩa và vai trò lớn hơn trong công tác xây dựng cơ bản nói riêng và nền kinh tế nói chung. Sau khoảng thời gian học tập và nghiên cứu ở trờng thì đồ án tốt nghiệp là sự hệ thống lại toàn bộ những kiến thức đã học trớc đó, chuẩn bị cho quá trình ra trờng đi làm sau này. Cụ thể trong đồ án này là thiết kế Cổng trục có sức nâng 20/5T. Trong quá trình làm ĐATN đợc sự hớng dẫn và giúp đỡ tận tình của thầy giáo TS. Trơng Quốc Thành em đã hoàn thành đồ án đúng thời hạn và đầy đủ khối lợng mà bộ môn và thầy đã giao. Do quá trình tìm hiểu thực tế cha kỹ càng và tài liệu tham khảo cha đầy đủ nên đồ án còn nhiều sai sót mong các thầy cô bỏ qua. Nhân đây em muốn gửi lời cảm ơn đến thầy Trơng Quốc Thành và các thầy cô trong bộ môn đã giúp đỡ em trong quá trình học tập và làm đồ án. Hà Nội, Tháng 2 năm 2004 Sinh viên thực hiện Lê Ngọc Sơn Khoa cơ khí xây dựng - lớp 44M - 5 - Lê Ngọc Sơn - 368.44 Đồ án tốt nghiệp Chơng I: giới thiệu chung I. Giới thiệu chung về cổng trục 1. giớ thiệu chung. Cổng trục là một loại cần trục kiểu cầu có dầm cầu đặt trên các chân cổng với các bánh xe di chuyển trên ray đặt dới đất. Theo công dụng có thể phân thành cổng trục có công dụng chung còn gọi là cổng trục dùng để xếp dỡ, cổng trục dùng để lắp ráp trong xây dựng và cổng trục chuyên dùng. Cổng trục có công dụng chung có tải trọng nâng từ 3,2 - 10T, khẩu độ dầm cầu 10- 40m, chiều cao nâng 7 - 16m. Cổng trục dùng để lắp ráp trong Xây dựng có tải trọng nâng 50 - 400t, khẩu độ đến 80m và chiều cao nâng đến 30m. Cổng trục dùng để lắp ráp có tốc độ nâng, di chuyển xe con và di chuyển cổng nhỏ hơn so với cổng trục có công dụng chung. Đặc biệt nó có tốc độ chậm khi dùng lắp ghép, nâng hạ vật 0,05- 0,1 m/ph và di chuyển xe con di chuyển cổng 0,1 m/ph. Khoa cơ khí xây dựng - lớp 44M - 6 - Lê Ngọc Sơn - 368.44 Đồ án tốt nghiệp Hình 1.1: cổng trục một dầm Cổng trục có công dụng chung dùng để bốc dỡ, vận chuyển hàng thể khối, vật liệu rời trong các kho bãi bến cảng nhà ga, đờng sắt. Cổng trục dùng để lắp ráp dùng trong lắp ráp thiết bị trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt trong các công trình năng lợng và lắp ghép các công trình giao thông. Thiết bị mang vật của cổng trục thờng là móc treo, gàu ngoạm hoặc là nam châm điện. Cổng trục chuyên dùng thờng đợc sử dụng trong các nhà máy thuỷ điện. Theo kết cấu thép có cổng trục không có côngxôn (hình 1.1), cổng trục có một đầu côngxôn và hai đầu côngxôn (hình 1.2). Kết cấu dầm cầu và kết cấu chân cổng cũng rất da dạng. Dầm cầu có thể đợc chế tạo dới dạng dầm hộp hàn, dạng ống, dầm dàn không gian và có thể một hoặc hai dầm. Kết cấu chân cổng có thể là dàn hoặc hộp. Khoa cơ khí xây dựng - lớp 44M - 7 - Lê Ngọc Sơn - 368.44 Đồ án tốt nghiệp Hình1.2: cổng trục một dầm có côngxôn Ray di chuyển xe con trên dầm cầu có thể đặt phía trên hoặc treo ở phía dới dầm cầu. Chân cổng thờng có một chân cứng (có kết cấu hộp hoặc dàn không gian liên kết cứng với dầm cầu) và một chân mềm (có kết cấu ống hoặc giàn phẳng và liên kết khớp với dầm cầu). Chân mềm có liên kết khớp với dầm cầu để đảm bảo cho kết cấu là hệ tĩnh định, nó có thể lắc quanh trục thẳng đứng đến 5 0 để bù trừ sai lệch của kết cấu và đờng ray do chế tạo, lắp đặt và ảnh h- ởng của biến dạng do nhiệu độ. Nh vậy chân mềm của cổng trục có tác dụng giảm ma sát thành bánh xe với ray, giảm tải trọng xô lệch và tránh kẹt ray khi di chuyển. Cổng trục có khẩu độ dới 25m có thể chế tạo haichân cứng. Đối với cổng trục hạng nặng có sức nâng trên 100T thờng là hai ray di chuyển cho mỗi bên và cụm bánh xe di chuyển gồm nhiều bánh xe đặt trên cầu cân bằng để đảm bảo cho chúng có lực nén bánh đều nhau. Các cổng trục có sức nâng lớn thờng đợc bố trí thêm một đến hai tời nâng phụ. Xe con của cổng trục có thể là palăng điện hoặc tời treo chạy trên ray treo và có thể là xe con giống nh cầu trục. Cơ cấu nâng và cơ cấu di chuyển xe con có thể bố trí trên kết cấu thép của cổng truc, dẫn động xe con bằng cáp kéo. 2. Kết cấu thép cổng trục Kết cấu thép của cổng trục bao gồm dầm cầu và các chân cổng. a. Kết cấu thép của dầm cầu Cổng trục một dầm có kết cấu dầm là tổ hợp đợc sử dụng rất phổ biến với sức nâng từ 5 - 10 t. Các cổng trục một dầm thờng sử dụng palăng điện chạy trên ray treo dới dầm (hình 1.1,1.2). Một số trờng hợp dùng xe con chạy trên hai ray đặt dới dầm (hình 1.3g,h,i). Dầm cầu dạng dàn không gian thờng có thêm các thanh xiên ở bên trong để tăng cứng. Khoa cơ khí xây dựng - lớp 44M - 8 - Lê Ngọc Sơn - 368.44 Đồ án tốt nghiệp c d e f g h i a b Hình 1.3: kết cấu dầm loại một dầm a b Hình 1.4: kết cấu dầm loại hai dầm Cổng trục có sứ nâng lớn thờng là loại hai dầm hộp có ray di chuyển xe con đặt phía trên dầm cầu. Loại này thờng dùng xe con chạy trên hai dầm, trên hình 1.4 là mặt cắt dầm cầu của cổng trục hai dầm có sức nâng lớn. Ngoài ra với tải trọng nâng lớn dầm cầu có thể là giàn không gian. b. kết cấu thép của chân cổng Chân cổng có kết cấu hộp hoặc dàn, với kết cấu dàn thì chân có khả năng chịu tải trọng lớn tuy nhiên chúng có nhợc điểm là thờng chiếm nhiều diện tích, chân cổng kiểu hộp khắc phục đợc nhợc điểm này của chân dàn. Trên hình 1.5a,b là chân cứng của cổng trục có dạng hộp và mặt cắt dầm cầu nh trên hình 1.4, với kết cấu này cổng trục có thể có một hoặc hai đầu côngxôn. Khoa cơ khí xây dựng - lớp 44M - 9 - Lê Ngọc Sơn - 368.44 Đồ án tốt nghiệp a b c Hình 1.5: chân cổng Chân cổng có kết cấu giàn cùng dầm cầu loại giàn không gian (một dầm), trong trờng hợp này thờng xe con di chuyển trên ray bên dới dầm cầu, vật nâng đợc treo trên các palăng cáp (hình 1.5c). Cabin của cổng trục có thể đợc đặt cố định tại chân cứng hoặc treo trên xe con và di chuyển cùng xe con. Cổng trục hai dầm có xe con chạy trên ray đặt trên hai dầm thờng có thêm sàn thao tác để bảo dỡng và sửa chữa. Cổng trục có khẩu độ dới 25m có thể chế tạo với hai chân cứng (hình 1.6a), cổng trục có khẩu độ lớn thờng một chân liên kết cứng với dầm còn chân kia liên kết khớp với dầm. Trên sơ đồ 1.6b,c có chân cổng liên kết khớp với dầm. Sơ đồ 1.6b có chân cổng bên trái liên kết cứng với dầm còn chân cổng bên phải liên kết khớp với dầm nhờ khớp quay hình trụ với trục xoay nằm trong mặt phẳng ngang. Với sơ đồ này chân cổng có thể lắc quanh trục thẳng đứng tới 5 0 về cả hai phía và góc lắc đợc khống chế bởi khe hở giữa vỏ khớp phía dới và phía trên. Trong trờng hợp này cổng trục bị xô lệch do tốc độ hai bên không đồng đều nhau thì dầm cầu bị uốn trong mặt phẳng ngang. Khoa cơ khí xây dựng - lớp 44M - 10 -