Tính toán thiết kế thang nâng xây dựng tải trọng nâng 500kg , chiều cao nâng 25m

Tronh khi giá thành của nó lại khá đắt, trong số các máy móc thiết bị ta nhập ngoại thì có một số đã sản xuất đợc trong nớc với chất lợng không thua kém trong khi giá thành lại rẻ hơn rấ

Mục lục

Mục lục 1

Lời nói đầu 4

Chơng I: Tính toán thiết kế tổng thể 5

1.1 Giới thiệu chung 5

1.2 Lựa chọn phơng án thiết kế 6

1.2.1.phơng án 1 6

1.2.2.phơng án 2 9

1.2.3.Kết luận .12

1.3.Tính toán thiết kế tổng thể 12

1.3.1.tổng thể 12

ChơngII:Tính toán kết cấu thép 14

2.1 Xây dựng sơ đồ tính 14

2.2.Xác định tải trọng và tổ hợp tải trọng 15

2.2.1.Tải trọng không di động 15

2.2.1.Tải trọng di động 16

2.2.3.tải trọng gió 16

2.3.Xác định lực và vẽ biểu đồ nội lực .18

2.4.Xác định mặt cắt .19

2.4.1.Tính thanh giằng 22

2.4.1.1.Xác định lực cắt trong cột để tính hệ thanh giằng 22

2.4.1.2.Tính thanh giằng xiên 24

2.4.1.3.Tính chọn thanh giằng ngang 27

2.5.Tính toán liên kết 27

ChơngIII: Tính chọn thiết kế bộ tời nâng 31

3.1 Chọn loại dây 31

3.2 Xác định lực căng lớn nhất và hiệu suất pa lăng 32

3.3.Tính toán cáp 33

3.4.Tính chọn tang và pu ly 34

1.Xác định đờng kính tang và ròng rọc 34

2.Tính toán chều dài tang 35

3.Tính toán chiều dày thành của tang 36

4.Kiểm tra sức bền của tang 37

5.Chọn động cơ điện 38 SV: Lê Văn Công - 1 - Lớp: Cơ giới hoá- K41

3.6.Xác định tỷ số truyền chung 40

3.7.Tính chọn phanh 40

1.Chọn loại phanh 40

2.Tính toán phanh 42

3.8.Bộ truyền 44

3.9.Một số bộ phận khác của cơ cấu nâng 45

3.10.Bộ phận tang 48

1.Cặp đầu cáp trên tang 48

2.Trục tang 50

3.Tính chọn ổ trục 54

Chơng IV: Tính toán thiết kế hệ thống điện 57

4.1 Nhiệm vụ thiết kế 57

4.2.Xây dựng sơ đồ điện 57

4.3.Xác định các thông số cơ bản của hệ thống điẹn 58

1.Xác định cờng độ dòng điện .58

2 Chọn linh kiện .58

4.4 Chọn công tắc tơ .59

4.5.Chọn ATTOMAT 59

ChơngV:Tính toán thiết kế cơ cấu bàn nâng 60

5.1.Sơ đồ tính 60

5.2.Tính toán 62

1.Xác định phản lực tại các gối và biểu đồ lực cắt 62

2.Chọn vật liệu chế tạo 63

3.Kiểm tra 64

4.Tính ổn định của thang nâng 66

Chơng VI:Quy trình ché tạo một số chi tiết 69

6.1 Quy trình chế tạo chi tiết trục tang 69

Chơng VII:Quy trình lắp dựng 77

7.1.Đề xuất một số phơng án lắp dựng 77

1.Phơng án 1 77

2.Phơng án 2 78

3.Lựa chọn phơng án 78

7.2.Quy trình lắp dựng thang nâng theo phơng án đã chọn 79

Chơng VIII: Quy trình tổ chức thi công 94

8.1.Quy trình chất hàng nên bàn nâng 94

8.2.Quá trình nâng hàng 95

8.3.Quá trình dỡ hàng 95

8.4.Quá trình hạ hàng 95

8.5.Quy trình bảo dỡng và sửa chữa 95

Kết luận 97

Tài liệu tham khảo 99

Lời nói đầu

Đất nớc ta trong thời kỳ công nghiệp hoá hiện đại hoá Do vậy vấn đề dặt ra là phải xây dựng cơ sở hạ tầng sao cho phù hợp với tiến trình chung của đất nớc, trong những năm vừa qua cùng với sự phát triển của các ngàng trong các lĩnh vực giao thông, thuỷ lợi, dây dng dân dụng thì máy móc thiết bị phục vụ cho các lĩnh vực đó cũng đợc nhập vào nớc ta một cách ồ ạt, không kiểm soát đợc số lợng và chất lợng Bên cạnh các trang thiết bị máy móc đợc nhập vào nớc ta là loại máy móc và trang thiết bị mới, có công nghệ hiện đại thì cũng có một phần rất lớn là hàng cũ đã qua

sử dụng hay công nghệ lạc hậu, lỗi thời Do vậy mà chất lợng của chúng trong quá trình khai thác và sử dụng không đảm bảo Tronh khi giá thành của nó lại khá đắt, trong số các máy móc thiết bị ta nhập ngoại thì có một số đã sản xuất đợc trong nớc với chất lợng không thua kém trong khi giá thành lại rẻ hơn rất nhiều nh: cần truc, cổng trục, trạm trộn bê tông, xi măng, bê tông nhựa nóng, máy ép cọc thuỷ lực, máy ép bấc thấm, máy nghiền đá, máy sang đá, cần trục tháp nhng trong các loại máy đó thì số các máy móc thiết bị phục vụ cho ngành xây dựng dân dụng, các nhà công nghiệp, thì cha có nhiều Với đề tài tốt nghiệp đợc giao, thiét kế thang nâng xây dựng có tải trọng nâng 0,5 tấn, chiều cao 25m để phục vụ cho mục đích đó

Do thời gian và trình độ có hạn chế nên không thể tránh khỏi nhng sai sót trong quá trình thiết kế mong các thầy, các cô trong bộ môn góp ý và chỉ bảo thêm Nhân SV: Lê Văn Công - 3 - Lớp: Cơ giới hoá- K41

đây cho em xin chân thành cảm ơn các thầy các cô giáo trong bộ môn máy xâydựng đã tận tình chỉ dẫn trong quá trình học tập tại trờng Đặc biệt là thầy giáo VũVăn Trung đã tận tình hớng dẫn để em hoàn thành đồ án này

Hà Nội, Tháng 5-2005Sinh viên thực hiện:

Lê Văn Công

Chơng 1 Tính toán thiết kế tổng thể

1.1 Giới thiệu chung.

trong công thình xây dựng dân dụng hiện nay với những ngôI nhà cao tầng códiện tích mặt bằng lớn nh các công trình xây khách sạn, toà tháp, cơ quan, chung c,bệnh viện Thì các nhà thầu xây dựng phảI trang bị máy móc cơ giới phong phú và

đa dạng nh máy ép cọc tĩnh, máy trộn bê tông xi măng, cần trục thép và các loạithang nâng xây dựng Trong các loại máy nói trên phục vụ cho xây dựng dân dụngthì các nhà thầu xây dựng không thể thiếu đợc và nó đẩy nhanh tiến độ công thình,tần suất vận chuyển lớn, đẩy nhanh vận chuyển vật liệu xây dng giảm bớt sức lao

động cho công nhân

Trong quá trình thi công xây dựng nhà cao tầng, cần trục tháp có nhiệm vụ vậnchuyển bê tông xi măng, các cây thép, để phục cho các công việc, đổ móng ,sàn,khung nhà, còn vận thang cò nhiệm vụ vận chuyển ngời và vật liệu xây dựng đểhoàn thiện từng tầng của công trình Thang nâng xây dựng là loại máy nâng đặt cố

định bộ phận mang hàng có thể là phần để bốc vật liệu rời khỏi Là ca bin hoặc bànnâng để vận chuyển hàng bao gói Bộ phận mang hàng di chuyển theo cơ cấu dẫn h-ớng của vận thăng đợc sử dụng rộng rãi trong rất nhiều lĩnh vực nh thi công xâydựng các công trình công nghiệp và dân dụngthi công cầu cống, ống khói các loạilớn, công nghiệp tàu thuyền thích hợp cho việc sử dụng vận chuyển lên xuống vậtliệu, có thể sử dụng trong các kho bãi hay nhà cao tầng, vạn thăng thờng nâng hàngtheo phơng thẳng đứng, ở vận thăng thờng dùng tời nâng và thanh răng bánh răng.Tời nâng thờng đặt trên khung có bộ phận di chuyển dùng thanh răng bánh răng thì

động cơ di chuyển đặt trên nóc ca bin nâng hạ hàng

Đặc điểm vận chuyển bằng vận thăng so với các vận chuyển khác là thời giancủa một chu kỳ bé, tuần suất vạn chuyển lớn, đóng mở máy liên tục Thang nâng là

một thiết bị đòi hỏi tính an toàn cao nghiêm ngặt nó liên quan trực tiếp đến tài sản

và tính mạng của con ngời vì vậy yêu cầu chung đối với thiết bị thang nâng, chế tạo,lắp đặt sử dụng và sửa chữa là phải tuân theo một cách nghiêm ngặt các yêu cầu về

3

5 4

6

7

Có kết cấu di chuyển đơn giản, động cơ đặt trên hệ máy thờng dùng bànnâng để trở vật liệu xây dựng có chiều cao nâng hạn chế.

Vận thăng loại này thờng có các loại kết cấu thép sau:

Qua quá trình phân tích u nhợc điểm của các loại vận thăng trên với đề tàithiết kế thang nâng xây dựng có chiều cao nâng H=25(m) và tải trọng nâng Q=0,5T.

Ta chọn đồ án thiết kế là loại vận thăng theo phơng án 2 và có kết cấu thép dạng 1

Vì loại này kết cấu thép cứng vững và các bánh xe di chuyển trên mặt phẳngbởi các bản cách của thép góc, bộ phận mang hàng là sàn để bần nâng

Do chiều cao làm việc không lớn lắm mang tính kinh tế cao hơn, thuận lợicho việc lắp dựng,vận chuyển mà vẫn đáp ứng đợc yêu cầu làm viêc của máy về antoàn và khả năng đáp ứng đợc những yêu cầu khác trong quá trình làm viêc

Trong đó:h1: chiều cao của sàn nâng(m)

h2:chiều cao nâng của bộ phận lắp dựng

h3: chiều cao của bàn nâng

H: chiều cao cần thiết kế

Dựa vào các số liệu thực tế của một số loại máy tuơng tự về tải trong nâng vàchiều cao nâng sơ bộ ta lấy cacá trị số sau cho các thông số h1,h2,h3

Hình 2.1

Trong thực tế cột đợc liên kết với công trình xây dựng cao tầng bằng nhiềuthanh giằng Ta đi tính toán trạng tháI máy làm việc nguy hiểm là một chỉ mộtthanh giằng tờng phía trên cùng khi tính toán với trạng thái này thảo mãn thì đơngnhiên cột đợc liên kết vơí công trình xây dựng bằng nhiều thanh giằng thì càng đảmbảo an toàn và thoả mãn với phơng án này thì cột chịu nén đúng tầm đầu dới liênkết bản lề, đầu trên liên kết chốt Tải trọng tác dụng theo phơng thẳng đứng

Với phơng án này thì có một số u điểm sau:

Ưu điểm:

Sơ đồ nguyên lý đơn giản quá trình thiết kế, tính toán , kiểm tra dễ dàng

Đảm bảo điều kiện ổn dịnh của một kết cấu và gần với mô hình tính toánthực tế

Nhợc điểm:

Theo sơ đồ tính toán này thì kết cấu thực tế sau khi dã xác định sẽ thừa bền,hình dáng và kích thớc lớn , giá thành của sản phẩm sẽ lên cao

2.2 Xác định tải trọng và tổ hợp tải trọng tác dụng lên kết cấu thép.

Khi thang nâng làm việc ngoài công trờng để vận chuyển vật liệu xây dựng thì

nó thờng xuyên chiu nhiều tác động khác nhau từ bên ngầi, các loại tải trọng này cóthể tác động lên cột một cách thờng xuyên cũng có thể chỉ xuất hiện tại một thời

điểm nào đó trong quá trình làm việc của máy Để cột tháp có dầy đủ khả năng làmviệc sau khi đã thiết kế chế tạo thì ta phải biết đợc các loại tải trọng tác động lên nótrong khi làm việc và không làm việc

II.2.1 Tải trọng không di động :

Do trọng lợng bản thân của kết cấu của kim loại gây ra Thông thờng để

đơn giản trong quá trình tính toán, tải trọng do trọng lợng bản thân gây ra xem nhphân bố dều dọc theo chiều dài của kết cấu

Vì có hiện tợng va đạp trong quá trình bàn nâng di chuyển trên kết cấu thép mà ờng di chuyển của bàn nâng lại có mối nối hoặc để trống nên tải trọng do trọng l-ợng bản thân của kết cấu kim loại cần phải tính đến ảnh hởng của hiện tợng va đập

đ-đó

Công thức xác định :(Theo công thức (5-1[3]))

q1=k1 x q

Trong đó :

q1: tảI trọng không di động phân bố đều dọc theo chiều dài của kết cấu

k1: hệ số đIêù chỉnh kế đến các hiện tợng va đập khi di chuyển máy

Khi vận tốc di chuyển V < 60 m/phút ; lấy k1 = 1,0

Khi vận tốc chuyển V > 60 m/ phút; lấy k1= 1,1

2.2.2 Tải trọng di động.

Là tải trọng ngang do áp lực ngang của các bánh xe di chuyển dọc theo kếtcấu kim loại Tải trọng này sinh ra do trọng lợng bản thân vật nâng và xe manghàng gây ra

2.2.3 Tải trọng gió.

Khi các máy trục làm việc ngoài trời, khi đó phải xác định tải trọng gió tácdụng lên kết cấu Giá trị của nó có thể lấy theo bảng ( 1.2[1]) va bảng (1.4[1])Toàn bộ tải trọng gió dợc xem là tác dụng ngang và xác định theo công thức:

pg = kk q.( Fk + Vh )

Trong đó :

Kk : hệ số cán động học , đối với dàn và các dầm lấy k = 1,1

Q: áp lực gió tính toán, q= 250 ( N/m2)

Fk : diện tích chịu gió tính toán của kết cấu

Fh: diện tích hớng gió của vật nâng , chọn sơ bộ theo số liệu trongbảng(1.4[1])

Fh = 2 (m2), ứng với tải trọng nhỏ hơn 1 tấn

Diện tích hứng gió của kết cấu:

Fk = F αVới: F: diện tích hình bao của kết cấu m2.(F = 25.0,7)

α: hệ dố tính đến phàn rõng của kết cấu đói với kết cấu dàn 2= 0,3 : 0,4 tachọn 2= 0,4

 Fk = ( 25 0,7).4= 7 ( m2)

 => Pg= 1,1.25.(7+2) = 247,5 (N)

Tải trọng gió , tác dụng theo phơng ngang , thẳng gócvới kết cấu thép coi

điểm đặt lực của nó nằm ở trọng tâm của biểu đồ lực do nó sinh ra

SV: Lê Văn Công - 13 - Lớp: Cơ giới hoá- K41

+ Tải trọng bản thân kết cấu thép: ta coi trọng lợng bản thân Kết cấu thép phân

bố đều theo chiều dài của kết cấu, với trọng lợng 1 mét dài g=400(N/m)

Smax=

9604 , 0 1

9200 p 

o

n a

Q

= 9579,34(N)Ngoài các loại tải trọng kể trên còn có các loại tải trọng do độ nghiêng củamóng so với phơng thẳng đứng, tải trọng nhiệt, tuy nhiên để đơn giản trong quátrình tính toán nên ta bỏ qua một số loại tải trọng do vai trò của nó là không lớnhoặc có thể là khắc phục đợc ngoàI thực tế cột dẫn hớng của thang nâng đợc liênkết với sàn để máy bằng 4 bulông ở 4 góc của liên kết thép ngoài ra thang nâng đợcdùng trong công tác xây dựng các nhà cao tầng để vận chuyền vật liệu xây dựng,nên đảm bảo độ ổn định của cột ngời ta thờng lắp các thanh giằng để gắn khungmáy với tờng để tăng độ cứng vững và ấn định của vận thăng Vì vậy trong thực tếlắp thêm nhiều thanh giằng bên dới thi càng ổn định

Hình 2.2

Gọi P là hợp lực của Smax và Qo (Dợc đặt tại trọng tâm của kếtcấu) là tải trọng dọc trục của cột bỏ qua mô men phát sinh của kểt cấu khibàn nâng di chiển

P = S max +Q o = 9579,34 + 9200 = 18779,34

2.3: Xác định nội lực và vẽ biểu đồ nội lực.

Trong quá trình làm việc của thang nâng thi tại các vị trí khác nhau thìtải trọng tác dụng vào nó là không giống nhau Do đó ta cần thiết phải xác

định nội lực tại các mặt cắt của cột, từ đó xác định tại mặt cắt nào của cột thì

nó chịu lực lớn nhất Tạo điều kiện để tính chọn mặt cắt cột

Mô hình tính toán và các tải trọng tác dụng( không kể đến tải trọnggió)

Khi xác định diện tích mặt cắt cột hở ta cần phải xác định hai nội dung sau + Xác định diện tích mặt cắt của cột

+ Xác định khoảng cách giữa các nhánh cột

Để xác định diện tích giữa các nhánh cột ta đi xác đinh theo điều kiện ổn

định của cột đối với trục thực x-x để xác định khoảng khoảng cách (b) giữa cácnhánh cột dựa vào diều kiện ổn định của cột theo hai phơng là nh nhau hoặc gần

Fct: Diên tích cần thiết của cột

N: Nội lực tính toán của cột

x: Hệ số uốn doc theo phơng x-x

Trong công thức trên ta thấy có 2 ẩn số là Ψx là Fct do vậy trớc tin ta phảigiả định độ mảnh để xác định x với giá trị tìm đợc thay vào công thức để xác định

Fct

Giả định độ mảnh của cột là x tra bảng(11-2[3] )thì x=0,4

Với vật liệu làm thép ta chọn thép CT3 với các thông số sau:

+ ứng suốt tỷ lệ tl=200 (N/m2) + trọng lợng riêng ɣ=7400 (N/m3)

 Ta xác dịnh [ σ ] ta lấy hệ số an toàn của vật liệu là 1,6 khi đó

M0 = 1 hệ số tính đổi do dầu cột liên kết chốt

L = 25000: chiều dàI thực của cột

Từ diện tích mắt cắt ta tiến hành kiểm tra lại cờng dộ của cột theo công thức

Xác định khoảng cách giữa 2 nhánh cột(b) quan hệ giữa khoảng cách giữa 2nhánh cột b và bán kính quán tính rylà

1 (

27 max

2

Fg

F Fg

F1,F2 diện tích mặt cắt của 2 nhánh cột trên trục 1-2, 2-2

Fg1,Fg2: diện tích các thanh giằng thẳng góc với trục 1-2,2-2;

Thay số: y =

113

348 2 27

2.4.1.1.xác định lực cắt trong cột để tính hệ giằng.

Các thanh chịu nén đúng tâm trong thực tế thờng bị nén lệch tâm ngẫu nhiên

do các thanh đợc chế tạo không đợc phẳng do cấu tạo lệch tâm của đầu cột, do tảItrọng tác dụng không hoan toàn đúng tâm Vì vậy ngay từ khi cột mới chịu lực thìthanh đã chịu lực lệch tâm và rất rễ dẫn đến bị uốn cong, trong thanh xuất hiện momen uốn và lực cắt khi các thanh giằng phảI chịu lực cắt đó

Trong quá trính tính toán, thiết kế hệ thanh giằng thì lực cắt trong các thanhgiằng đợc xác định theo công thức kinh nghiệm sau

+ Đối với cột bằng thép CT3;Q=20Fng

+ Đối với cột bằng thép CT5 và thép hợp kim thấp Q = 40Fng

trong đó:Fng:diện tích mặt cắt nguyên cột(mm2)

Q: lực cắt

Trong quá trình tính lực cắt cần chú ý một số đIểm sau

+ Trong phạm vi đã quy định với giả thiết trên suốt chiều dàI của kết cấu lựccắt là một số không đổi

+ Với các thanh chịu kéo và chịu uốn kết hợp, ngoàI lực cắt do uốn gây ragiữa 2 nhánh cột nhìn chung không phảI nchỉ có một mặt phẳng có hệ giằng Nhphần đã lựa chọn phơng án kết cấu của cột đã chọn, dùng thanh giằng đã liên kếtgiữa các nhánh cột với nhau

Trong phạm vi bài đồ án thiết kế ta lựa chọn thép CT3 dùng để chế tạo cácthanh giằng là thép góc Khi đó

Khi cột bị uốn sinh ra lực cắt Q trong cột và nội lực trong thanh giằng nên

đ-ợc xác định

áp dụng công thức (4-11[3])

ta có: D =

cos

1



N Q

Trong đó:

D là nội lực trong thanh giằng

Q1 : lực cắt phân phối cho mặt phẳng của hệ thanh giằng Q1=1392 (N)n: là số thanh giăng xiên trong mặt phẳng hệ giằng bị cắt

α: góc hợp bởi thanh giằng xiên và đờng ngang cột

ứng suất trong thanh giằng xiên khi cột chịu uốn

δ = D/Fx = Q1/n xFx x cosα < [δ] với cosα =0,6823

+ mô men quán tính theo trục x-x : Z0= 6mm

ta cần phải tiến hành kiểm tra lại

ứng xuất trong thanh xiên khi có chịu uốn

δ1=



cos

1

x

x n F

Q F

vào (1) ta đợc : δ1 d/E= δn .a/E x sinα

suy ra : δn= δn a/d sinα

Trong đó:

δ1: ứng suất uốn trong thanh xiên khi cột chịu nén

δn:ứng suất trong cột khi cột nén

d:chiều dài thanh giằng xiên

a:khoảng cách giữa 2 tiếpđiêrm trên cột

E: mô đun đàn hồi của thép

C D

2.4.1.3 Tính trọn thanh giằng ngang.

Thang giằng ngang co nhiệm vụ làm giảm chiều dài tinh toán của cột , nội lc củă

nó nhỏ hơn nội lực trong thanh giằng của no do đó để đơn giản và thuận lợi trongquá trình gia công , ngời ta lấy ngay mác thép góc làm thanh giằng xiên để làmthanh giằng ngang Do vậy mặt cắt trọn để làm thanh giằng ngang là thép gócL.30.3 Bảng 8-7 , [ II]

Để tính chiều dài đờng hàn ngời ta thờng tính

+Căn cứ theo tải trọng tác dụng lên mối hàn để tìm chiệù dài mối hàn cần thiết , từ

đó thiết kế kết cấu mối hàn , khi thiết kế phải căn cứ vào điều kiện sức bền đều giữamối hàn và chi tiết ghép

Căn cứ theo kết cấu để định kích thớc mối hàn rồi kiểm nghiệm lại ứng xuất

Trong quá trình tính toán sức bền ta giả thiết rằng chất lợng các mối hàn đạt yêucầu

Mô hình tính toán thực tế kết cấu mối hàn , cần tinh chiều dài đờng hàn

x20

l20x3

Do vậy thực tế ta chỉ cần xác định chiều dài đờng hàn Cho các thanh a,b,f là đủ Một số thanh giằng ngang hoặc xiên khác không thể hiện thì kết quả của nó vớinhanh cột cũng nằm trong các trờng hợp tính ở trên

Nội lực trong thanh giăng ta xác định theo nội lực lớn nhất trong thanh giằngxiên :(a và c)

N =



cos

1

n Q

* Đố với thanh giằng(b)

sử dụng các mối hàn dọc , vì trong mối hàn dọc thì ứng suất phân bố không đều doctheo chiều dài mối hàn

Vì mối hàn chịu lực nén dọc theo tấm ghép , mặt khác giữa thep tấm và thép gócliên kết với nhau có tiết diện không đối xứng do đó lực (N) phân bố cho các mốihàn tỉ lệ nghịch với khoảng e1, e2.

2

l l

1

l l

e

 = N

b

e1

Với b : là chiều dài của thanh

ứng suất sinh ra trong các mối hàn sẽ bằng nhau va xác định theo công thức

τ = 

] [ 

1 2 3

4

5 6

1 2

3 4

6 5

3.1 Chọn loại dây.

Vì cơ cấu làm việc với động cơ điện, vận tốc cao, ta chọn dây cáp để làm dâycho cơ cấu, là loại dây có nhiều u điểm nh làm việc ở vận tốc cao, ổn định, cơ cấunhỏ gọn, bảo dỡng dễ dàng hơn xích hàn, xích bản lề Cáp là loại dây thông dụngnhất trong nghành máy trục hiện nay

Trong các kiểu kết cấu dây cáp thì kết cấu kiểu .K - P theo tiêu chuẩn(TOCT 2688 - 55) có tiếp đờng giữa các sợi thép ở các lớp kề nhau, làm viêc lâuhỏng và sử dụng rộng rãi Vật liệu chế tạo là các sợi thép có giới hạn bền từ 150 kg/m.m2  200kg/m.m2 Vậy ta chọn cáp .K_P 6  19 = 114 (TOCT: 2688 – 55)với giới hạn bền của các sợi thép trong khoảng 150 kg/m.m2  160kg/m.m2

Để dễ dàng trong việc thay cáp sau này khi cáp bị mòn, bị đứt

3.2 Xác định lực căng lớn nhất S max và hiệu suất Palăng  P

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

η a m

W λ

) λ (1 m

) λ (1 W

p t

m: Số nhánh dây cáp cuốn lên tang m = 1

a: Bội suất Palăng: ta chọn a =1 (để chọn cho cơ cấu có đợc sự gọn nhẹ cầnthiết)

t: Số ròng rọc đổi hớng, không tham gia tạo bội suất a,theo sơ đò Palăng ta có

98 , 0 ) 98 , 0 1 ( 1 )

1 (

) 1

96 , 0 1 1

Trong quá trình làm việc của cáp, ở trong các sợi thép có thể xuất hiện trạngtháI căng rất phức tạp, bao gồm các ứng suất dập, kéo, uốn xoắn ở đây ta tính toántheo điều kiện chịu kéo.

K: Hệ số an toàn bền nhỏ nhất cho phép của cáp đợc xác định bằng thựcnghiệm( Bảng 3.1 [1] ) ở đây ta chon K=5 ứng với trờng hợp dẫn động bằng máy,chế độ làm việc nhẹ

Smax: Lực căng lớn nhất xuất hiện ở nhánh cuốn lên tang khi nâng vật xác

định

Smax=10000 ( N)Vậy lực kéo đứt của cáp Sđ sẽ là:

Sđ  K.Smax

Sđ  5  10000 =50000 (N)Dựa vào điều kiện chịu kéo trên với giới hạn bền của sợi cáp thép là 160 (kg/m.m2) Với loại dây đã chọn ở trên Tra bảng trong ATLAT Máy trục về cáp ta chọncáp giới hạn bền của các sợi kéo là 160 (da N/m.m2) Ta đợc cáp dc=9,2 (m.m) Lựckéo đứt cáp cho phép là 73,25 (KN) Theo TC 2688 – 69 Do vậy, việc chon cápthép là thoả mãn

3.4 Chọn tang và Puly

Tang có nhiệm vụ là cuốn, nha cáp biến chuyển động quay thành chuyển

động tịnh tiến để nâng hạ bàn nâng Đờng kính của tang tời đợc chọn sao cho cácsợi trong cáp khi cuốn vào tang sẽ không chịu ứng suất quá lớn nhằm kéo dàI tuổithọ của dây cáp

Theo quy định D0  (16  30)dc

Tang tời thờng có dạng hình trụ, bề mặt cuốn cáp có thể là trơn nhẵn hoặc córãnh xoắn Dùng để cuốn một lớp cáp trong cơ cấu nâng dẫn động băng máy Tangtrơn dùng để cuốn nhiều lớp cáp trong trờng hợp chiều cao nâng lớn, loại tang trơnbắt buộc phảI có thành bên cao tơng ứng với số lớp cáp cuốn trên nó

Trờng hợp tính toán thang nâng trên, ta chon tang trơn có kèm theo bộ rảI áp

để có thể tăngt hêm chiều cao nâng mà không phảI thay tang

3.4.1 Xác định đờng kính tang và ròng rọc

3.4.2 Tính toán chiều dài tang

Chiều dài toàn bộ của tang;

L, phụ thuộc vào số lớp cáp m Đờng kính của tang D, đờng kính của cáp dc đợc xác

SV: Lê Văn Công - 29 - Lớp: Cơ giới hoá- K41

L: Chiều dàI của lớp cáp

(2 2 π.2

12 50000

3.4.3 Tính toán chiều dày thành của tang.

Chiều dày thanh của tang đợc xác định và lựa chọn sơ bộ theo công thức kinhnghiệm:

 = 0,02  Dt + (6  100 (m.m)Trong đó:

Dt: Đờng kính tang

 = 0,02  230 + 8  12,60 (m.m)

vậy để dễ chế tạo, ta lấy:  = 13 ( m.m)

3.4.4 Kiểm tra sức bền của tang.

Trong quá trình làm việc tang hình trụ chia lực nén do dây cáp cuốn quanhtang khi có tải Ngoài ra, tang còn bị xoắn, bị uốn do mômen tạo ra bởi lực căng củadây cáp, trọng lợng của tang và dây cáp cũng tăng thêm độ uốn của tang Momenuốn lớn nhất xảy ra khi dây cáp có tải ở vị trí giữa khoảng chiều dàI của tang Vớichiều dàI làm việc của tang l0  3 Dt Thì ứng suất uốn và nắn không vợt quá 10 

15 % ứng suất nén Vì vậy, sức bền của tang đợc kiểm tra theo ứng suất nénvới ứngsuất cho phép đã giảm theo công thức ( 2.15 [2] ):

c d

S k

Smax: Lực căng lớn nhất xuất hiện ở nhánh dây cáp cuốn trên tang Smax=10000 (N)

; Bề dầy của thành tang  = 13 (m.m)

dc: Đờng kính cáp dc = 0,5 (m.m)

k: Hệ dố phụ thuộc lớp cáp cuốn trên tang, lớp cáp cuônd là 2 => k=2

: Hệ số giảm ứng suất Với tang chế tạo bằng gang

 = 0,8

Vậy ta có:

12 13

8 , 0

bn = 565 (N/m.m2) là giới hạn bền nén của vật liệu làm tang là gang (415 – 320)

để đúc tang, đợc sử dụng phổ biến nhất hiện nay

ứng suất cho phép xác định theo giới hạn bền nén với hệ số an toàn; n= 5

=>[n] = 113

5

565

 (N/m.m2)Vậy ta thấy: n = 102,56 < [n] = 113 (N/m.m2)

Vậy tang thoả mãn điều kiện bền

Động cơ điênh chuyên dùng với dòng điện xoay chiều đợc sử dụng phổ biếnhơn cả Có 2 loại động cơ kiểu Rôto dây cuốn và động cơ Rôto lồng sóc

* Động cơ điện Rôto dây cuốn Cấu tạo phức tạp, đắt tiền Nhng trên máy nâng vìcần dừng hạ nhiều chính xác và êm nên ngời ta hay dùng Loại này, đờng đặc tính ởphần làm việc rất cứng Do đó, dù tảI trọng thay đổi nhiều vận tốc chuyển động

SV: Lê Văn Công - 31 - Lớp: Cơ giới hoá- K41

cũng thay đổi rất ít và trong các phép tính thực tế có thể xem nh vận tốc động cơ

điện xoay chiều không phụ thuộc vào tảI trọng

*Động cơ điển Rôto lồng sóc: Giá rẻ, cấu tạo và vận hành đơn giản, mắc trực tiếp vớimạng điện xoay chiều mà không cần biến đổi dòng điện Tuy nhiên, chúng cần dòng

điện khởi động lớn, mà không có khả năng điều chỉnh tốc độ theo tảI trọng

Với các loại động cơ điệnchọn dùng cho máy trục phảI thoả mãn hai yêu cầu:+ Khi làm việc thời gian dàI với chế độ ngắt đoạn lặp đI lặp lại, với cờng độcho trớc, động cơ không đợc nóng quá giới hạn cho phép, để không làm hỏng vậtliệu cáhc điện trong động cơ

+ Công suất động cơ điện phảI đủ để đảm bảo mở máy với gia tốc cho trớc

*Kết luận: Từ việc phân tich trên , ta đI đến kết luận lựa chọn động cơ điện cho máynâng của mình: là loại động cơ điện xoay chiều kiểu lồng sóc (MTK)

Công suất tĩnh khi nâng vật bằng trong tảI đợc xác định theo công thức (2 –

78 [2] )

N=



1000 60

. 0

0V Q

(KW)Trong đó;

Với p = 0,9604 : Hiệu suất palăng cáp

0 = 0,96 Hiệu suất của tang, tra bảng ( 1 – 9 [2] )

0 = o,98 Hiệu suất bộ truyền kể cả khớp nối

Với giả thiết bộ truyền đợc chế tạo thành hôp giảm tốchai cấp, bánh răng trụ

60

24 9600

động cơ kí hiệu ( K132 – M4) Động cơ điện của Việt Hng có các thông số sau:+ Động cơ K 132 – M4

Trong đó:

nđc: Tốc độ quay của trục động cơ: 1445 (V/P)

nt: Tốc độ quay của tang cuốn cáp

nt =

0

.

1000 60

1 4 , 0 1000 60

mét/phút của bàn nâng là: i0 = 41 , 59

74 , 34

1445



3.7 Tính chọn phanh.

3.7.1 Chọn loại phanh.

Phanh là một bộ phận quan trọng trong máy trục, đảm bảo cho phanh trục hoạt

động bình thờng và đảm bảo an toàn trong quá trình nâng, hạ vật nâng

Phanh đợc sử dụng để treo, Giữ và điều chỉnh khi hạ vật nâng Ngoài ra, phanh còn

có khả năng triệt tiểu động năng của các khối lợng chuyển động tịnh tiến và chuyển

động quay trong cơ cấu, cũng nh với vật năng Quá trình phanh đợc thực hiện bằngcách đa vào cơ cấu các lực cản phụ dới dạng lực ma sát Lực ma sát này sinh ra SV: Lê Văn Công - 33 - Lớp: Cơ giới hoá- K41

mômen phanh lơn hơn mômen xoắn trên trục đặt phanh để thực hiện quá trình treogiữ vật nâng hay điều chỉnh tốc độ.

Phanh thờng đợc chia thành các loại sau:

+ Theo kết cấu: Phanh quốc, phanh đai, phanh đĩa

+ Theo nguyên tắc hoạt động: Phanh điều khiển, phanh tự động

+ Thep trang thái làm việc: Phanh thờng mở và phanhthờng đóng

Phanh đĩa thờng đợc dúngử dụng rộng rải trong các Palăng điện

Với phanh điều khiển thì quá trình phanh đợc thực hiện có thể dùng tay ngời

điều khiển hay dùng lực hút của nam châm điện

Phanh thờng mở là phanh có bộ phận tạo ma sát thơng xuyên để hở khôngtiếp xúc với nhau, khi cơ cấu nâng không làm việckhi cần phanh phải dung ngoại lực

để đóng phanh

Phanh thờng đóng là loại phanh có bề mặt ma sát luôn tiếp xúc với nhau khicơ cấu không làm việc Khi cơ cấulàm việc phải sử dụng ngoại lực để mở phanh Tức

là phải triệt tiêu ma sát của phanh

Trong các thang nâng xây dung chỉ sử dụng loại phanh thờng đóng do nó có

độ an toàn cao hơn Phanh thờng đóng thì thơng dử dụng hai loại phanh điện từ vàphanh thuỷ lực

*Với phanh điện từ:

* Phanh điện – thuỷ lực

- u điểm

+Làm việc an toàn

+ Có lực mở phanh lớn, có kich thớc nhỏ gọn, hình thức đẹp+ Thuân lợi ngay trong cả điều kiện thi công khắc nhiệt của các môi tr-ờng khác nhau

+ Tuổi thọ của phanh cao

3.7.2 Tính toán phanh.

Do đặc điểm của thanh nâng, ta chọn vị trí đặt phanh Phanh có thể đặt bất kỳtrục nào trên cơ cấu nhng vì mô men phanh nhỏ nhất Tức là, trục dẫn của cơ cấuhay gọi là truc của động cơ Nh vậy, phanh sẽ nhẹ và rất gọn

Mômen phanh của cơ cấu (theo công thức 3.14 [2] )

Mph =

0

0 0

2 a i

D Q n

N: Hệ số an toàn phanh: n = 1,75 (tra bảng 3.2[2] )

Q0: Trọng lợng nâng, ở đay bao gồm trọng lợng hàng nâng và trọng lợng bànnâng không tính đến lực cản của ma sát trên toàn bộ cơ cấu:

Q0 = 8000 ( N)

D0: đờng kính tang tính đến tâm cáp

D0 = 230 +12 = 242.10-3(m)

 = 0,9: Hiệu suất chung của cơ cấu

a = 1: Bội suất của cáp

i0: 41,59

59 , 41 1 2

9 , 0 10 242 8000 75

phanh yªu cÇu ta chän phanh TT160 cã m«men phanh.Mph =100 (N.m) víi c¸cth«ng sè sau:

*

* 1 0 0

*

* 1 1 2

.)(

375

.)

(375

.)(

i a M M

n n D Q M

M

n D G B

h p n

ph

i i

i

m D

Víi Sh =

) 1 (

) 1

0

a

t a m

Mh=3841,6x2422x41x10,593x2x0,9=20,11 (N.m)

tph=

59 , 41 1 ) 11 , 20 64 , 91 ( 375

5 , 0 1445 10

242 8000 )

11 , 20 64 , 91 ( 375

1445 12 , 0 2 , 1

2 3

x x x

x x x x x

x x

Là cơ cấu truyền động ăn khớp trực tiếp của bánh răng hoặc trục vít, có tỷ sốtruyền không đổi và đợc dùng để giảm vận tốc góc và tăng mô men xoắn Bộ truyềnmột cấp thờng đợc dùng khi cần tỷ số truyền nhỏ (1<10) thì hộp giảm tốc hai cấp đ-

ợc sử dụng rộng rãi hơn tỷ số truyền lớn hơn nữa ngời ta thờng dùng bộ truyền bacấp

Bộ truyền đợc thực hiện dới dạng hộp giảm tốc hai cấp bánh răng trụ, tiện lợicho việc trọn va de mua sắm, căn cứ vào công suất phải truyền, chế độ làm việctrung bình, số vòng quay truc vào, tỷ số truyền và yêu cầu về lắp ráp, ta chọn hộpgiảm tốc có các thông số sau:

Kí hiệu: U2-350

Tỷ số truyền thực tế: i=40Tổng khoảng cách trục: A=An+Ac

A=200+150=350 (mm)Kiểu hộp: hai cấp bánh răng trụ răng nghiêngKiểu lắp trục: trục ra và trục vào cùng một phía

Đầu ra làm liền khớp răng

Số vòng quay trục vào là 1500 vòng/phútSai số của tỷ số truyền là: i=40 4141,59,59=-3,8%

Với sai số của tỷ số truyền là i=3,8% thoả mãn với điều kiện -5<i<5

Kiểm tra khả năng tải của hộp giảm tốc

Khả năng mô men dẫn đến trục vào:

Mvào=9550n N v =9500 14455,5 =36,15 (Nm)

Khả năng truyền ở trục ra:

Mra=i Mvào=40x36,15 =1452 (N.m)Mômen yeu cầu dẫn đến trục vào:

MY/Cvào=9550

c y

c y

55

=34,83Yêu cầu mômen truyền ở trục ra:

My/cra=My/cvào.iy/c=34,83x41,59=1448,5(N.m)

 Mra > My/cra

Vậy hộp giảm tốc đã chọn đủ điều kiện làm việc

3.9 Một số bộ phận khác của cơ cấu nâng.

SV: Lê Văn Công - 37 - Lớp: Cơ giới hoá- K41

1 Khớp nối của trục động cơ với trục giảm tốc

Căn cứ vào tình trạng làm việc thực tế của máy và yêu cầu an toàn trong sửdụng cũng nh bảo hộ lao động ta chọn khớp khớp mền

Làm việc nhẹ nhàng, khử đợc một phần quán tính của một số bộ phậnquay

Khắc phục tình trạng sai sót trong quá trình lắp ghép trong các bộ phận trongcơ cấu nâng

Không có tiếng ồn

Với khớp nối mền ta chọn loại khớp nối vòng đàn hồi, loại khớp này mang

đầy đủ các yếu tố của loại khớp mền nh:

Có thể lắp hai trục không đồng đều tuyệt đốiTránh đợc chấn động và va đập khi mở máy và phanh

2 tính chọn khớp nối.

Căn cứ vào đờng kính của bánh phanh là D=160(mm) và mômen truyền, tachọn khớp nối chốt bạc đàn hồi có bánh phanh với:

Đờng kính bánh phanh: 160 mmMômen xoắn lớn nhất: 181 NmMômen vôlăng: 1,265 Nm2

Mômen lớn nhất là khớp phải truyền xuất hiện trong hai trờng hợp:





10

9550 =9500 10.51445,5 =36,3 (N.m)

Mmax=2,5x36,3=90,75 (N.m)Phần d để thắng momen quán tính của cả hệ thống

.

0

0

i

m D

S n

=80002.41.,059,242.0,9.2=51,7 (N.m)

Mn=90,75-51,7=39,05 (N.m)

Một phần mômen d này tiêu hao trong việc thắng quán tính các chi tiết máytrên trục động cơ, còn lại là phần truyền qua khớp.

Mômen vôlăng nửa phía động cơ lấy = 40% mômen vônăng của cả khớp.(GiDi2)K=0,4.1,265=0,506 (N.m2)

Mômen vônăng của các chi tiết quay trên giá của động cơ

24

0,2648 (N.m)Tổng mômen của cả hệ thống:

)' (

2 2

i i

i i

D G

D G

=39,05101,966,472=7,33 (N.m)Tổng mômen truyền qua khớp

375

).

(

*

* 2

t ph

i i i M M

n D G

*

2 0 0

).

.(

375

.

i a M M

n D Q

t ph

11 , 20 64 , 91 (

375

9 , 0 1445 242 , 0 9600

 =0,3226+6,9.10-6= 0,3226(s)

Mômen truyền qua khớp để thắng quán tính

Mk’’=Mqt= n

ph

i i i i t

n D G

375

)

3226 , 0 375

1445 506 , 8