ĐA máy nâng thiết kế cơ cấu di chuyển cầu trục 2 dầm

ĐỒ ÁN MÔN HỌC MÁY NÂNG VẬN CHUYỂN ĐỀ TÀI THIẾT KẾ CƠ CẤU DI CHUYỂN CẦU TRỤC 2 DẦM PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 5 HÀ NỘI 2021 MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ CẦU TRỤC 6 I GIỚI THIỆU VỀ MÁY NÂNG VẬN CHUY.

TỔNG QUAN VỀ CẦU TRỤC

GIỚI THIỆU VỀ MÁY NÂNG VẬN CHUYỂN

Máy nâng vận chuyển là thiết bị chuyên dụng để thay đổi vị trí của các đối tượng, sử dụng các công cụ như móc treo hoặc thiết bị gián tiếp như gầu ngoạm, nam châm điện và băng tải.

Máy nâng vận chuyển đóng vai trò quan trọng trong sản xuất, giúp giảm bớt sức lao động cho công nhân và nâng cao năng suất lao động.

1.1.Phân loại máy nâng vận chuyển:

1.1.1 Căn cứ vào chuyển động chính:

- Máy vận chuyển liên tục

1.1.2 Căn cứ vào cấu tạo và nguyên tắc làm việc:

- Cần trục quay di động(cần trục ô tô, bánh lốp, bánh xích)

- Cần trục cột buồm và cần trục cột quay

- Cần trục chân đế và cần trục nối

Tần suất tai nạn liên quan đến máy nâng cao hơn đáng kể so với các loại máy khác, vì vậy an toàn trong việc sử dụng máy nâng là một vấn đề quan trọng hàng đầu cần được chú trọng.

Cầu trục lăn cần được kiểm tra thường xuyên để phát hiện kịp thời các hư hỏng như lỏng mối ghép và rạn nứt tại các mối hàn do thời gian sử dụng lâu Đối với các chi tiết chuyển động như bánh xe và trục quay, việc trang bị vỏ bọc an toàn là rất quan trọng để ngăn ngừa mảnh vỡ văng ra trong trường hợp xảy ra sự cố khi máy hoạt động.

Toàn bộ hệ thống điện trong máy phải được nối đất

Tất cả các động cơ đều được trang bị phanh hãm, nhưng việc kiểm tra phanh thường xuyên là rất quan trọng Điều này giúp tránh tình trạng kẹt phanh, từ đó đảm bảo an toàn khi sử dụng.

Tất cả những người vận hành hoặc phục vụ máy móc trong khu vực làm việc đều bắt buộc phải học và nắm vững các quy định về an toàn lao động Họ cũng cần phải tham gia bài kiểm tra và đạt yêu cầu để đảm bảo an toàn trong quá trình làm việc.

Máy làm việc công nhân không được đứng trên vật nâng hoặc bộ phận mang khi di chuyển, cũng như không được sử dụng dưới vật nâng đang di chuyển Đối với máy không hoạt động thường xuyên, trước khi đưa vào sử dụng, cần kiểm tra toàn bộ kết cấu máy, bao gồm việc thử máy với hai bước: thử tĩnh và thử động.

Bước thử tĩnh: treo vật nâng có trọng lượng bằng 1,25 lần trọng lượng nâng danh nghĩa của cầu trục thiết kế và để trong thời gian từ 10 đến 20 phút

Theo dõi biến dạng của toàn bộ các cơ cấu máy Nếu không có sự cố gì xảy ra thì tiếp tục tiến hành thử động

Bước thử động là quy trình kiểm tra máy nâng bằng cách treo vật có trọng lượng bằng 1,1 lần trọng lượng nâng danh nghĩa Sau đó, tiến hành mở máy nâng, di chuyển và hạ vật, đồng thời thực hiện việc mở máy và phanh đột ngột Nếu không xảy ra sự cố trong quá trình thử nghiệm, máy có thể được đưa vào hoạt động.

Để đảm bảo an toàn trong quá trình sử dụng cầu trục, người quản lý nên lắp đặt thêm các thiết bị an toàn Việc này sẽ giúp giảm thiểu tối đa nguy cơ tai nạn cho công nhân trong khi làm việc.

Các thiết bị an toàn quan trọng bao gồm công tắc được lắp đặt ở vị trí cuối hành trình của xe lăn hoặc cơ cấu di chuyển cổng trục Những công tắc này kết nối với đèn hoặc âm thanh báo hiệu, giúp người sử dụng nhận biết để dừng máy kịp thời Ngoài ra, chúng cũng có thể kết nối trực tiếp với hệ thống điều khiển, tự động ngắt thiết bị khi phát hiện sự cố.

Để giảm thiểu tai nạn lao động, người công nhân sử dụng máy cần phải tuân thủ nghiêm ngặt các yêu cầu đã được đề ra.

Cầu trục, hay còn gọi là Overhead Crane, là thiết bị nâng hạ quan trọng với hai chuyển động chính là ngang và dọc, giúp thực hiện các thao tác nâng hạ và di chuyển tải trong không gian làm việc của nhà xưởng.

Cầu trục là thiết bị lý tưởng cho việc bốc xếp hàng hóa nặng và cồng kềnh như sắt, thép và bê tông, với sức nâng từ 1 tấn đến 500 tấn Nhờ vào việc vận hành chủ yếu bằng động cơ điện, cầu trục đã trở thành công cụ phổ biến trong ngành công nghiệp.

1.3.2 Phân loại a Phân loại theo công dụng của cầu trục:

Cầu trục được sử dụng để nâng hạ, di chuyển và lắp đặt tải Theo cơ cấu dẫn động, cầu trục thường sử dụng điện để thực hiện các chức năng nâng hạ và di chuyển, với động cơ điện 1 pha hoặc 3 pha Ngoài ra, cầu trục cũng có thể được dẫn động bằng tay thông qua palang và con chạy xích kéo tay, cùng với cơ cấu truyền động cơ khí như bánh răng và trục truyền Bên cạnh đó, cầu trục còn được phân loại theo thiết kế của dầm cầu trục.

- Cầu trục dầm đơn (cầu trục một dầm): kết cấu có thể là dạng hộp hoặc Chữ I (cán nóng, tổ hợp), dạng dàn.

1.1 Cầu trục dầm đơn (một dầm)

- Cầu trục dầm đôi (cầu trục hai dầm): Kết cấu thường là dạng hộp, dàng dàn

1.2 Cầu trục hai dầm (dầm đôi)

- Cầu trục treo: Kết cấu dạng hộp, chữ I, dạng dàn.

1.3 Cầu trục treo d.Phân loại theo phạm vi sử dụng của cầu trục:

- Cầu trục cho cẩu cảng: với sức nâng hàng hóa lớn.

- Cầu trục cho các nhà máy luyện kim, thép: cầu trục làm việc trong môi trường khắc nhiệt (nhiệt độ cao, bụi bặm ).

- Cầu trục dùng trong việc phòng chống cháy nổ: môi trường dễ gây cháy nổ (axit, gas, khi lỏng )

- Cầu trục chuyên dùng cho các nhà máy thủy điện.

- Cầu trục cho các nhà máy sản xuất bê tông thương phẩm, các nhà máy sản xuất, thương mại sắt thép.

- Cầu trục trong các nghành công nghiệp nhẹ (may măc, các công ty chuyên linh kiện điện tử)

- Cầu trục có các cơ cấu mang hàng đặc biệt: gầu ngoạm, nam chân từ.

1.4 Cầu trục 2 tấn lắp cho xưởng cơ khí

1.5 Cầu trục 3 tấn dầm đơn trong xưởng nâng hạ sắt cây

1.6 Cầu trục lắp cho nhà máy liên quan tới bê tong

5 Phạm vi hoạt động của cầu trục

- Cầu trục được hoạt động trên cao nhà xưởng (nhà thép zamin hoặc nhà xưởng có kết cấu dầm chạy vai đỡ dầm bằng bê tông)

Cơ cấu chuyển động dọc đường ray của cầu trục kết hợp với chuyển động ngang của palang trên dầm cho phép cầu trục nâng hạ mọi điểm trong không gian làm việc của nó.

1.3.3 Nguyên lý hoạt động a, Chuyển động tịnh tiến b, Chuyển động quay

Hình 1.7 Các chuyển động của cầu trục

Hệ dầm biên cầu trục

- Hai đầu dầm chính được liên kết với dầm đầu, trên dầm đầu chứa các bánh xe

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CƠ CẤU DI CHUYỂN CẦU TRỤC 2 DẦM

Phương án thiết kế bộ truyền

Phương án này phù hợp cho cầu trục cỡ nhỏ, sử dụng sơ đồ trục truyền dài quay chậm Động cơ điện đóng vai trò là nguồn dẫn điện chung, kết nối với hộp giảm tốc để truyền mômen xoắn tới bánh xe thông qua trục truyền động Trục được chế tạo thành nhiều đoạn, liên kết bằng các khớp nối và được hỗ trợ bởi các ổ trục trung gian Phanh sử dụng là phanh hai guốc thường đóng Ưu điểm của hệ thống này là kết cấu đơn giản, độ chính xác di chuyển cao và ít gây xiên lệch giá cầu.

Phương án này có nhược điểm là cẩu có khẩu độ nhỏ, kích thước bộ di chuyển lớn, dẫn đến việc chiếm nhiều không gian Ngoài ra, trọng lượng lớn tập trung tại điểm có mô men uốn lớn nhất, gây ra sự chịu đựng momen xoắn lớn.

Trong trường hợp này, trục truyền dài hoạt động ở cấp quay chậm, dẫn đến giá trị mô men lớn nhất trong cơ cấu Do đó, trục, ổ và khớp nối đều có trọng lượng và kích thước lớn Để giảm trọng lượng, có thể sử dụng kết cấu trục rỗng hàn từ thép ống, loại này thường được áp dụng khi cầu trục có khẩu độ nhỏ.

Đối với khẩu độ lớn trên 15 m, phương án trục truyền dài ở cấp độ quay nhanh được áp dụng Trục dài 2 truyền mô men quay từ động cơ 1 đến các bánh xe qua hai hộp giảm tốc 3 ở hai bên Mặc dù trục quay nhanh có trọng lượng nhỏ hơn khoảng 5 đến 6 lần so với trục quay chậm, nhưng yêu cầu về độ chính xác lắp đặt các ổ trục đỡ và việc cân bằng động các chi tiết quay nhanh là rất cao.

Khi giá cẩu có khẩu độ lớn, cần đảm bảo độ uốn xoắn của hai trục truyền nhanh là giống nhau Việc lựa chọn hai hộp giảm tốc ở hai bên cần phải đồng nhất gần như hoàn toàn để tránh tình trạng giá cẩu bị xiên lệch hoặc kẹt trong quá trình di chuyển.

Bộ máy di chuyển cầu trục sử dụng hệ thống dẫn động độc lập với mỗi cụm bánh xe chủ động được trang bị động cơ, phanh và hộp giảm tốc riêng biệt Hai cụm bánh xe này được kết nối bằng cơ khí, cho phép tự động điều chỉnh tải giữa các động cơ điện Hệ thống này ngày càng phổ biến trong các cầu trục có khẩu độ lớn hơn 15 m, đặc biệt là ở cầu trục chân đế và cầu trục tháp Mỗi cụm bánh xe được thiết kế để chịu tải trọng tối đa 60% tải trọng chung, nhằm đảm bảo phân bố tải trọng đồng đều giữa hai bên.

Hiện nay, công nghệ chế tạo máy phát triển đã khắc phục được các nhược điểm do sai lệch tốc độ ở hai đầu giá, nguyên nhân chủ yếu là do bộ máy trùng khít tốc độ (động cơ), tỷ số truyền khác nhau (hộp giảm tốc) và sự sai lệch đường kính bánh xe.

2.3 Sơ đồ dẫn động của cơ cấu di chuyển cầu trục

Sau khi phân tích ưu và nhược điểm của các phương án di chuyển cầu trục thường dùng, chúng tôi đã quyết định chọn phương án 1 cho cơ cấu di chuyển để thiết kế Phương án này được bố trí như hình vẽ dưới đây.

Sơ đồ dẫn động cơ cấu:

1 Động cơ điện 2 Hộp giảm tốc 3 Trục chậm

4 Nối trục 5 Bánh xe 6 Phanh kết hợp với nối trục

2.4 Tính toán, thiết kế, tính chọn các bộ phận

2.4.1 Thiết kế bánh xe và ray

Chúng tôi đã chọn loại bánh xe hình trụ với hai thành bên theo tiêu chuẩn ΓOCT 3569-74, với đường kính bánh xe sơ bộ là Dbx 250 mm và đường kính ngỗng trục d = 70 mm Chiều rộng vành bánh được thiết kế là 80 mm, căn cứ theo tiêu chuẩn ΓOCT 4121-62 Để làm ray cho cầu lăn, chúng tôi lựa chọn ray cần trục KP50.

Xe con có khả năng nâng 3 tấn, với khoảng cách giữa hai trục bánh xe là W = 920 mm và khoảng cách từ tâm bánh xe đến mép xe con là N = M = 130 mm.

Tải trọng tác dụng lên bánh xe được xác định với khoảng cách bánh (khẩu độ) L = 18000 mm và khoảng cách trục B = 3000 mm Tổng tải trọng bao gồm tải trọng nâng hàng Q = 75000 N, trọng lượng xe con Qxm = 9000 N và trọng lượng bản thân cầu Qct = 52000 N.

Hình 3.4 Sơ đồ dẫn động cơ cấu

Trọng tâm của xe nằm ở giữa, giúp tải trọng được phân bố đều trên bốn bánh xe khi không có vật nâng Để tối ưu hóa hiệu suất, khoảng cách trục bánh xe của xe con được chọn là 2,4 m, từ đó tạo ra sơ đồ tải trọng tác động lên xe một cách hợp lý.

2400 h.3-sơ đồ t ải t r ọng d ớ i t á c dụng c ủa c á c bx x e l ă n q

Tải trọng lớn nhất tác dụng lên bánh xe A khi xe lăn có vật nâng tại đầu bên trái cầu là(H.4): h.4-sơ đồ x á c định t ải t r ọ ng l ê n bx c ầu l ă n l 000 1200 a

Pmax = PA = (Qxm + Q) + Qct (N) Trong đó:

Qxm_ trọng lợng xe con

Qct _trọng lợng bản thân cầu

L _ khẩu độ cầu l _ khoảng cách từ tâm xe con tới tâm đờng ray di chuyển cÇu

Pmax -Tải trọng nhỏ nhất tác dụng lên bánh xe D khi xe lăn không có vật nâng tác dụng bên phải cầu:

Pmin (D) -Tải trọng tơng đơng tác dụng lên bánh xe

Kbx = 1,1 (bảng 3-12)-hệ số tính đến chế độ làm việc của cơ cấu

= 0,8 – hệ số tính đến sự thay đổi của tải trọng với tỉ số

Vật liệu chế tạo bánh xe là thép 65Γ đúc, giúp đảm bảo độ bền cho vành bánh xe Để ngăn ngừa tình trạng mòn, việc tôi thép là cần thiết nhằm tăng cường độ cứng cho sản phẩm.

HB = 300 ữ 400 và ứng suất dập cho phép [δ] = 850(N/mm 2 ). Bánh xe đợc kiểm tra theo sơ đồ hình 5:

87 h.5-sơ đồ để t ính sức bền bá nh x e ỉ 7 10

Kiểm tra vành bánh xe theo ứng suất dập cục bộ:

Pbx: tải trọng tơng đơng tác dụng lên bánh xe( N). b, r: chiều rộng mặt làm việc và bán kính bánh xe( mm).

Nh vậy, ứng suất dập của bánh xe thoả mãn nhỏ hơn ứng suất dËp cho phÐp []d = 850(N/mm 2 ).

Vậy kích thớc của bánh xe đã chọn là an toàn.

2.4.2.Tính chọn động cơ điện

Lực cản tĩnh chuyển động của xe lăn gồm có lực cản do ma sát và lực cản do độ dốc đờng ray

Lực cản chuyển động do ma sát: trong đó:

G0: trọng lợng xe lăn kể cả bộ phận mang hàng và cầu trục, N.Q: trọng lợng vật nâng,N

Đường kính bánh xe được đo bằng mm, trong khi đường kính ngỗng trục lắp ổ của bánh xe cũng được tính bằng mm Hệ số ma sát lăn được tra cứu theo bảng [3.7(1)], và chọn hệ số này là 0,8 Đối với hệ số ma sát trong ổ trục, giá trị được chọn là f = 0,02 theo [(3.8,(1))].

Lực cản do độ dốc đờng ray:

(N) Trong đó: α: hệ số kể đến độ dốc của đờng ray Theo bảng

Tổng lực cản tĩnh chuyển động

: hệ số kể đến lực cản do ma sát thành bánh và đầu mayơ bánh xe.

Vậy tổng lực cản tĩnh của bánh xe khi xe chuyển động ổn định:

Công suất tĩnh yêu cầu đối với động cơ:

Vc là vận tốc di chuyển của cầu trục, được tính bằng 15 m/ph Hiệu suất truyền động của động cơ, ký hiệu là ηdc, được xác định từ bảng [1.9_(1)] và cho cơ cấu di chuyển xe với bộ truyền bánh răng có ηdc là 0,85 Động cơ điện được chọn cho cơ cấu di chuyển cần phải đáp ứng hai yêu cầu chính.