Tài liệu tham khảo kỹ thuật công nghệ cơ khí Thiết kế cầu trục một dầm Q=5T L=16,5m
Trang 1CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN CƠ CẤU DI CHUYỂN CẦU
TRỤC
5.1 Giới thiệu chung.
Cơ cấu di chuyển có nhiệm vụ di chuyển cầu trục có hoặc không mang hàng di chuyển theo phương dọc của nhà xưởng Kết cấu của cơ cấu di chuyển cầu trục gồm: động cơ điện, các cặp bánh răng ăn khớp dẫn động cho bánh xe, bánh xe chủ động, bánh xe bi động Các cặp bánh xe được bố trí về hai phía và lăn trên bản cánh dưới của dầm hộp Cơ cấu di chuyển cầu trục dùng phương án dẫn động riêng Cơ cấu di chuyển dẫn động riêng gồm 2 cơ cấu như nhau dẫn động cho các bánh xe chủ động ở mỗi bên ray riêng biệt Công suất mỗi động cơ lấy bằng 60% tổng công suất yêu cầu Phương án này tuy có sự xô lệch dầm cầu khi di chuyển do lực cản ở hai bên ray không đều song do gọn nhẹ, dễ lắp đặt, sử dụng và bảo dưỡng mà ngày càng được sử dụng phổ biến hơn
Trang 25.2 Tính toán chung.
5.2.1 Sơ đồ truyền động.
Hình: 5.1
1- Động cơ của cơ cấu di chuyển
2- Bánh răng chủ động (Z2)
3- Bánh răng trung gian (Z3)
4- Bánh răng trung gian (Z4)
5- Bánh răng bị động lắp trên trục bánh xe (Z5)
6- Bánh xe
7- Ổ bi
Trang 35.2.2 Xác định lực cản chuyển động của cơ cấu di chuyển cầu trục.
Toàn bộ lực cản tĩnh tác dụng lên cơ cấu di chuyển palăng được xác định theo công thức (3.43)-[01]
Wt = W1 + W2 + W3 + W5 + W6 + W7
Trong đó:
+ W1: Lực cản do ma sát lăn và ma sát ổ trục
+ W2: Lực cản do độ dốc của đường ray
+ W3: Lực cản do gió
+ W5: Lực cản do ma sát thành bánh vào ray
+ W6: Lực cản do trượt ngang khi xe bị lệch so với ray
+ W7 = 0: Lực cản do trượt hình học của bánh xe hình côn
5.2.2.1 Lực cản do ma sát lăn và ma sát ổ trục.
bx 0
d
* f
* 2
* ) Q G (
Trong đó:
+ G0 = 4353 (kG): Trọng lượng của cả cầu trục kể cả dầm đầu
+ Q = 5000 (kG): Trọng lượng của vật nâng
+ Dbx = 140 (mm): Đường kính bánh xe di chuyển palăng
+ d = 40 (mm): Đường kính ngõng trục lắp ổ của bánh xe
+ µ=0.3: Hệ số ma sát lăn
+ f = 0.015: hệ số ma sát của ổ
17 80 140
40
* 015 0 3 0
* 2
* ) 5000 4353
(
Trang 45.2.2.2 Lực cản do độ dốc của đường ray.
) Q G (
*
Trong đó:
+ α = 0 002: Độ dốc đường ray
706 18 ) 5000 4353
(
* 002 0 ) Q G (
*
5.2.2.3 Lực cản do gió.
Do cầu trục làm việc trong nhà xưởng có kết cấu kín nên nó không chịu ảnh hưởng của gió, vì vậy thành phần lực cản do gió W3 = 0
5.2.2.4 Lực cản do ma sát thành bánh xe vào ray.
r
h f
* ) Q G (
1 0
Trong đó:
+ f1 =0.17: Hệ số ma sát khi bánh xe trượt trên ray
+ h: khoảng cách từ điểm tiếp xúc thành bánh xe với ray
+ r: bán kính trung bình của bánh xe (mm)
r
h chọn 7
0 4 0 r
12 108 4 0
* 17 0
* ) 5000 4353
(
5.2.2.5 Lực cản do trượt ngang khi xe bi xiên lệch so với đường ray.
r B
* f
* ) Q G (
+
δ +
Trong đó:
+ f1 =0.17: Hệ số ma sát khi bánh xe trượt trên ray
+ δ = 5 (mm): Tổng khe hở hai bên thành bánh và đường ray
Trang 5+ r = 5 (mm): Bán kính trung bình của bánh xe.
072 3 5 3100
6
* 17 0
* ) 5000 4353
(
+ +
=
Vậy tổng lực cản tĩnh tác dụng lên cơ cấu di chuyển của palăng điện:
Wt = 80.17 + 18.706 + 108.12 + 0 + 3.072 + 0 = 210.068 (kG)
5.2.3 Tính toán kiểm nghiệm động cơ điện.
5.2.3.1 Tính chọn động cơ.
Công suất tĩnh yêu cầu của động cơ được xác định theo công thức sau (3.60)-[01]
đc
dcn t
t 60*1000*
V
* W N
η
=
Trong đó:
+ Vdcn = 40 (m/ph): Vận tốc di chuyển của cầu trục
+ ηđc =0.7: Công suất của động cơ điện
+ Wt = 210.068 (kG) = 2100.68 (N): Tổng lực cản tĩnh tác dụng lên cơ cấu di chuyển của cầu trục
001 2 7 0
* 1000
* 60
40
* 68 2100
Vì cơ cấu di chuyển dẫn động riêng gồm hai cơ cấu như nhau dẫn động cho các bánh xe chủ động ở mỗi bên ray riêng biệt Công suất mỗi động cơ thường lấy bằng 60% tổng công suất Như vậy công suất của động cơ cần chọn:
Trang 6Dựa vào cagtalo động cơ của hãng MITSUBISHI chọn động cơ hộp số SMG có:
+ Công suất P = 1.25 (kW)
+ Tỉ số truyền của hộp giảm tốc: i = 5
+ Số vòng quay trục đầu ra: nđc = 750 (vg/ph)
+ Mômen đà của động cơ: GD2 = 0.015 (kG.m2)
581
5 70
75 55
164
160 65
65
506 436
41 15
Hình: 5.2
Trang 75.2.3.2 Kiểm tra tỉ số truyền chung của cơ cấu di chuyển của cầu trục.
Tỉ số truyền chung của cơ cấu di chuyển palăng điện được tính như sau:
bx
đc
n
n
i=
Trong đó:
+ nđc = 750 (vg/ph): Tốc độ vòng quay của trục động cơ
+ nbx : Tốc độ quay của trục bánh xe di chuyển được xác định như sau:
90 14 0
* 14 3
40 D
*
V n
bx
dcn
π
33 8 90
750
⇒
Hộp giảm tốc dùng trong cơ cấu di chuyển của palăng điện là loại hộp giảm tốc bánh răng trụ răng thẳng hai cấp, với việc bố trí các cặp bánh răng ăn khớp nhau như sau:
- Cặp thứ I:
+ Bánh răng 2 (bánh răng chủ động): Z2 = 12
+ Bánh răng 3 (bánh răng chủ động): Z3 = 60
⇒ Tỉ số truyền của cặp bánh răng thứ I:
5 12
60 Z
Z i
2
3
í = = =
- Cặp thứ II:
+ Bánh răng 4 (bánh răng chủ động): Z4 = 25
+ Bánh răng 5 (bánh răng chủ động): Z5 = 42
⇒ Tỉ số truyền của cặp bánh răng thứ II:
68 1 25
42 Z
Z i
4 5
2 = = =
Trang 8⇒ Tỉ số truyền của cả hộp giảm tốc:
i = i1*i2 = 5*1.68 = 8.4 Trị số này đúng với tỷ số truyền chung yêu cầu, do vậy hộp giảm tốc với kết cấu như trên vẫn đảm bảo các yêu cầu làm việc thực tế
5.2.3.3 Kiểm tra động cơ điện về mômen mở máy.
– Gia tốc lớn nhất cho phép để đảm bảo hệ số an toàn bám (Kb = 1.2) tính cho trường hợp lực bám ít nhất (khi không mang hàng)
− +
ϕ
0 bx d
d 0
0
D
d f
* G 2 1
* G G
g
Trong đó:
+ G0 = 4353 (kG): Trọng lượng của cả cầu trục kể cả dầm đầu
+ Q = 5000 (kG): Trọng lượng của vật nâng
+ Dbx = 140 (mm): Đường kính bánh xe di chuyển palăng
+ d = 40 (mm): Đường kính ngõng trục lắp ổ của bánh xe
+ f = 0.015: hệ số ma sát của ổ
+ Gd : Tổng áp lực lên các bánh dẫn khi không có vật nâng (trọng lượng bám)
15 2394 2
4353 1 1 2
G k
+ k = 1.1: Hệ số tính đến việc phân phối không đều của khối lượng + ϕ=0.2: Hệ số bám của bánh xe vào ray
+ Wt0: Tổng lực cản tĩnh khi không có vật nâng
77 97 4353 5000
4353
* 068 210 G
Q
G W W
o
0 t
0
+
= +
Trang 9Thay vào:
07 0 77 97 140
40
* 015 0
* 15 2394 2
1
2 0
* 15
2394 4353
81 9
j0
=
2
s m
– Môment mở máy tối đa cho phép để không xảy ra hiện tượng trượt trơn:
0 m 1 2
dc
0 m
2 c
1
2 bx 0 dc
c bx
0 t 0
n
* D G
* t
* i 375
n
* D
* G
* i 2
D
* W
η
+ η
Trong đó:
+ tm0 = 1.53 (s): thời gian mở máy
+β=1,2: hệ số kể đến ảnh hưởng của các chi tiết quay trên các trục quay sau trục I
+ ∑G.D2 =0.015
(kG.m2): mômen đà của động cơ
Thay vào:
056 138 53
1
* 375
60
* 750
* 015 0 2 1 7 0
* 53 1
* 4 8
* 375
60
* 750
* 14 0
*
4353 7
0
* 4
8
*
2
14 0
* 77
97
- Mômen danh nghĩa của động cơ:
9 15 750
25 1 9550 n
N 9550 M
dc
dc
- Mômen mở máy trung bình đối với động cơ điện:
2
) M (M
m
+
Trong đó:
+ Mmmax=(1,8÷2,2)Mdn = 34.98 (kG.m): Mômen mở máy lớn nhất
+ Mmmin=1,1Mdn = 17.49 (kG.m): Môment mở máy nhỏ nhất
Thay vào:
235 26 2
49 17 98 34
Như vậy động cơ có moment mở máy trung bình nhỏ hơn moment mở
