Tài liệu Tính toán cần cẩu Derrick tải trọng nâng 3T dùng cho tàu thủy - chương 5: Chọn phương án và tính toán cơ cấu nâng pdf

Chương 5: CHỌN PHƯƠNG ÁN VÀ TÍNH TOÁN CƠ CẤU NÂNG Ơû đây việc tính toán thiết kế cơ cấu nâng là loại cơ cấu nâng dẫn động bằng máy.. Do vị trí đặc biệt của cơ cấu nâng trong bất kỳ loại

Chương 5: CHỌN PHƯƠNG ÁN VÀ TÍNH TOÁN CƠ CẤU

NÂNG

Ơû đây việc tính toán thiết kế cơ cấu nâng là loại cơ cấu nâng dẫn động bằng máy

Đối với có cấu nâng dẫn động bằng máy thường gặp là dẫn động riêng, do tính chất đặc biệt quan trong và yêu cầu cao đối với máy dẫn động bằng điện Do vị trí đặc biệt của cơ cấu nâng trong bất kỳ loại máy trục nào, nó phải đảm bảo độ an toàn, độ tin cậy, độ ổn định cao khi làm việc đều phải được chế tạo nghiêm chỉnh với chất lượng tốt của các khâu

2.2.1 Chọn Phương Aùn Cho Cơ Cấu Nâng

Việc chọn phương án cho cơ cấu nâng phải đảm bảo một số yêu cầu sau:

- Lắp ráp sửa chữa dễ dàng

- Đảm bảo độ bền và có khả năng thay thế dễ dàng khi bị hỏng hóc

- Chắc chắn vững vàng khi làm việc

- Kích thước gọn, trọng lượng nhẹ

Chọn sơ đồ cho cơ cấu nâng như hình vẽ (2-1) lắp cho cơ

2.2.2 Tính Toán Cơ Cấu Nâng

2.2.2.1 Chọn cáp

Điều trước tiên của việc tính toán cơ cấu nâng là chọn phần tử mềm dễ uốn dùng để nâng hạ vật Việc lựa chọn các phần tử mềm này phụ thuộc vào các thông số cơ bản, điều kiện sử dụng chế độ làm việc cũng như các yêu cầu đặc biệt về cấu tạo mà lựa chọn Vì cơ cấu làm việc với động cơ điện, dẫn động vận tốc cao nên chọn cáp làm phần tử mềm để liên kết các chi tiết lại với nhau trong cơ cấu nâng

Trong cơ cấu nâng cáp là loại dây có nhiều ưu điểm hơn so với loại dây khác như xích tấm, xích hàn và là loại dây được sử dụng phổ biến nhất trong nghành máy trục hiện nay

Trong các kiểu kết cấu dây cáp thì kết cấu kiểu K-P theo

OCT 2688-55 có tiếp xúc đường giữa các sợi thép ở các lớp bề mặt kề nhau, làm việc lâu hỏng được sử dụng rộng rãi Vật liệu chế tạo là sợi thép có giới hạn bền 1200  2100N/mm2 Vậy ta chọn loại cáp K-P6 x 19 = 114 (OCT 2688-55) với giới hạn bền sợi thép trong khoảng 1400  2000 N/mm2 để dễ dàng thay thế sau này khi bị hỏng đứt

2.2.2.2 Palăng giảm lực

Trong quá trình làm việc của cơ cấu nâng thì dây cáp được quấn lên tang qua ròng rọc đổi hướng Để tiện lợi trong khi làm việc, giảm lực căng dây cáp và giảm đường kính kích thước bộ truyền động ta chọn sơ đồ palăng đơn với tải trọng nâng 3 tấn, bội suất palăng a=2 để nâng hạ vật

+ Lực căng định mức xuất hiện ở nhánh dây cuốn lên tang qua ròng rọc dẫn hướng khi nâng vật

Được xác định theo công thức:

p g dm

a

Q S





max



Trong đó: Qmax = k.Qdn

= 1,2.3000 = 3600 (kg)

Qdn: Trọng lượng danh nghĩa vật nâng

Qmax: Trọng lượng vật nâng có tính đến thiết bị mang vật

R: Hiệu suất ròng rọc đặt trên ổ lăn và bôi trơn bằng mỡ > chọn R = 0.98

a: Bội suất của palăng a=2

p: Hiệu suất của palăng, p = a

r

 = 0,96 Thế số vào: 1913 3 ( )

98 , 0 96 , 0 2

3600

a

Q S

R P





2.2.2.3 Kích thước dây cáp

Kích thước dây cáp được chọn dựa vào công thức:

Sđ = Smax .n Trong đó: Sđ – lực kéo đứt cáp, N

n- hệ số an toàn của cáp khi nó làm việc trung bình, n=5,5

Smax = Sdm .k = 1913,3 1,5 = 2870 KG Với: k là hệ số tải trọng động, k= 1,5

 Sđ = 2870 5,5 = 15785 KG Thông qua Sđ đã tính ta chọn cáp theo tiêu chuẩn OCT 3077-55 có lực đứt dây cáp theo tiêu chuẩn Sđ  Smax n, ta chọn được cáp có thông số sau:

Giới hạn bền của sợi: b = 1500N/mm2

Đường kính cáp: dc = 15mm

Lực kéo đứt: Sđ = 11800 Kg/mm2

Tiết diện của cáp: Fc = 86,91mm2

Trọng lượng cáp trên 100m: 80,02kg

2.2.2.4 Các kích thước cơ bản của tang và ròng rọc

2.2.2.4.1 Đường kính cơ bản của tang và ròng rọc

Đường kính nhỏ nhất của tang và ròng rọc được xác định từ điều kiện bền lâu của dây cáp theo công thức sau:

Dtg = dc (e-1)

Trong đó: dc – đường kính cáp, dc = 15mm

e- hệ số đường kính tang, ở chế độ làm việc trung bình dẫn động bằng máy, e=18

Dtg = dc (e-1) = 15 (18-1) = 255mm

Chọn đường kính tang Dtg = 260 và đường kính ròng rọc bằng đường kính tang để đảm bảo độ bền lâu cho cáp DR = 260mm

Vật liệu chế tạo tang và gang và ròng rọc là thép CT3, tang xẻ rãnh

2.2.2.4.2 Chiều dài tang

Tang phải đảm bảo sao cho khi hạ vật xuống vị trí thấp nhất trên tang vẫn còn lại ít nhất 1,5 vòng dây, không kể những vòng nằm trong cặp (quy định về an toàn)

- Chiều dài có ích của cáp:

1 = H.a H: chiều cao nâng danh nghĩa, H=

13,5m

a: bội suất palăng, a=2

Vậy 1 = 13,5 2 = 27m

- Số vòng cáp làm việc trên tang:

vong d

D

Z

c t

) 15 260 ( 14 , 3

27000 )

(









trên tang:

Z = Z0 + Z1

Trong đó: Z1 số vòng thừa dự trữ không sử dụng đến ( 1,5)

Z = Z0 + Z1 = 31,5 + 3,5 = 34 (vòng)

- Chiều dài phần cắt ren trên tang

L0 = Z.t

Trong đó: t- là bước quấn cáp trên tang có xẻ rãnh xoắn ốc và kết cấu rãnh tang được lấy theo đường kính cáp quấn trên tang

t = dc + (23) (mm)

= 15 + 2 = 17

L0 = 34 17 = 578 (mm)

- Chiều dài toàn bộ của tang là:

L (m)

L = L0 + Lk + 2Ltb

Với: Lk- phần tang kẹp đầu cáp

Ltb- phần tang để làm thành bên

Chiều dài Lk là phần tang để kẹp đầu cáp, thường dùng phương pháp thông thường nên phải cắt thêm khoảng 4 vòng rãnh tang nữa ta chọn phương án là kẹp cáp ở bên ngoài thành tang, do đó:

Lk = 4.15 = 60 (mm)

Vì tang đã được cắt rãnh, cáp nguồn một lớp nên không cần phải làm thành bên, tuy nhiên ở hai đầu tang trước khi vào phần cắt rãnh ta để lại một khoảng bằng Ltb = 22mm

Vậy chiều dài toàn bộ của tang

L = 578 + 60 + 22 = 600 (mm)

- Bề dày của tang xác định theo công thức kinh nghiệm

 = 0,02.Dt + (6  10) = 0,02 260 + (6  10) = 12 (mm) Kiểm tra sức bền của tang theo công thức:

t

S

k d

n

.

.





Với: - hệ số giảm ứng suất với tang bằng gang  = 0,8

k- hệ số phụ thuộc số lớp cáp cuốn trên tang

Số lớp cuốn

2

/ 90 , 61 17

12

5785 1 8 , 0 1

.

mm N t

S

k d







Tang được đúc bằng gang CЧ 15 – 32 là vật liệu phổ biến nhất có giới hạn bền nén là: bn = 565N/mm2

5

565

bn  

 



Vậy tang làm việc đủ bền