ĐỀ tài TÍNH TOÁN THIẾT kế hệ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG THỦY lực dẫn ĐỘNG tời NÂNG hạ HÀNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ GTVT KHOA CƠ KHÍ BỘ MÔN MÁY XÂY DỰNG ĐỒ ÁN MÔN HỌC TRUYỀN ĐỘNG MÁY XÂY DỰNG ĐỀ TÀI: TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC DẪN ĐỘNG TỜI NÂNG HẠ HÀNG GVHD ThS PHẠM NHƯ NAM SV NGÔ XUÂN LONG LỚP 69DCMX21 MÃ SV 69DCCK28745 HÀ NỘI - NĂM 2021 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HỌC: TRUYỀN ĐỘNG MÁY XÂY DỰNG Họ tên: NGÔ XUÂN LONG Tên đề tài: “Tính tốn thiết kế hệ thống truyền động thủy lực dẫn động tời nâng hạ hàng ” Thông số kỹ thuật yêu cầu: Phương án 33 + Trọng lượng hàng nâng: G = 10 (tấn) + + Vận tốc nâng hàng: = 0,8 (m/s) Đường kính tang tời: D = 400 (mm) + Hiệu suất cụm tời: t = 0,85 + Hiệu suất hộp giảm tốc: g = 0,9 + Tỉ số truyền hộp giảm tốc: i = 65 Thời gian thực + Ngày giao:……… + Ngày hoàn thành:……… GIÁO VIÊN HD Phạm Như Nam TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat LỜI NĨI ĐẦU Đồ án mơn học Truyền động máy xây dựng môn học cần thiết cho sinh viên nghành khí nói chung ngày máy xây dựng nói riêng để giải vấn đề tổng hợp cơng nghệ khí, đọc vẽ, chọn, xác định thông số kĩ thuật , … Mục đích giúp sinh viên hệ thống lại kiến thức học, nghiên cứu làm quen với công việc,xác định thông số kĩ thuật để lựa chọn đc loại máy sở cần thiết phù hợp với nhu cầu sử dụng làm việc thực tế ! Trong chương trình đào tạo cho sinh viên, nhà trường tạo điều kiện cho chúng em tiếp xúc làm quen với nghành nghiên cứu: “Tính tốn thiết kế hệ thống truyền động thủy lực dẫn động tời nâng hạ hàng ” Do lần làm quen thiết kế với khối lượng kiến thức tổng hợp, cịn có mảng chưa nắm vững dù cố gắng, song làm em khơng tránh khỏi sai sót Em mong nhận ý kiến thầy cô, giúp em có kiến thức thật cần thiết để sau trường ứng dụng công việc cụ thể sản xuất Em xin chân thành cảm ơn thầy PHẠM NHƯ NAM tận tình hướng dẫn cho em thực đề tài tất bạn góp ý cho em hồn thành đồ án Hà Nội ngày tháng năm 2021 Sinh viên thực Ngô Xuân Long TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ MÁY BỘ TỜI NÂNG HÀNG 1.1 Tổng quan hệ thống truyền động thủy lực dẫn động tời nâng hạ hàng 1.1.1 Giới thiệu chung máy tời,truyền động thủy lực Thiết bị tời nâng hạ tên gọi chung cho tất thiết bị máy móc mà chúng có khả dịch chuyển hay nâng hạ vật nặng từ vị trí sang vị trí khác Chúng có nhiệm vụ thay sức người để nâng hạ di chuyển đồ vật, hàng hóa nặng cồng kềnh Các thiết bị dùng phổ biến rộng rãi cơng nghiệp chúng mang lại suất lao động cao lại an toàn lao động Hình 1.1 Tời thủy lực nâng hạ hàng Truyền động thuỷ lực hệ thống thuỷ lực dùng để truyền lượng chất lỏng biến đổi thành đầu hệ thống (năng lượng chuyển động động thuỷ lực) đồng thời thực chức điều khiển điều chỉnh tốc độ khâu TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat 1.1.2 Công dụng thiết bị tời nâng hạ hàng + Giúp người không tốn nhiều công sức đưa nguyên vật liệu lên cao + Tiết kiệm thời gian thi công + Tiết kiệm chi phí th nhân cơng cho chủ đầu tư + Mang lại kết làm việc cao + An toàn cho người lao động 1.1.3 Phân loại tời Hiện máy tời đa dạng mẫu mã chủng loại phù hợp với mục đích sử dụng Có cách phân loại máy tời sau đây: - Phân loại dựa vào nguồn dẫn động, tời chia làm hai loại: tời dẫn động tay (h.1.2a) tời dẫn động máy(h.1.2b) + Tời dẫn động tay thường thiết kế với lức kéo cáp 5-80kN dung lượng cáp tang 50-200m thường sử dụng cơng trình nhỏ a) Hình 1.2 Các loại máy tời dựa vào nguồn dẫn động + Tời dẫn động máy sử dụng phổ biến nhiều hiệu suất máy keo đem lại hiệu hơn, ổn định nhiều TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Phân loại dựa theo số tang: Tời tang (h.1.3a) tời nhiều tang (h.1.3b) a) b) Hình 1.3 Các loại máy tời dựa theo số tang - Phân loại dựa theo nguồn động lực: TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Hình 1.4 Tời điện Hình 1.5 Tời khí Hình 1.6 Tời thủy lực - Phân loại dựa theo cơng dụng: có loại tời nâng, tời kéo, tời cấu quay Trong loại tời kéo tời nâng sử dụng nhiều cơng trình xây dựng - Phân loại theo tốc độ: tốc hay nhiều tốc, đảo chiều Trong máy tời điện kio winch đảo chiều hay gọi tời điện thuận nghịch loại máy tời phổ biến TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Hình 1.7 Tời điện thuận nghịch 1.1.4 Cấu tạo tời nâng hạ Máy tời có nhiều hình dạng kích thước khác Tuy nhiên, cấu tạo tời hầu hết model tời thị trường thường có cấu tạo bao gồm phận đây: Hình 1.8 Sơ đồ cấu tạo tời nâng hạ hàng Tang tời; Hộp giảm tốc; Động cơ; Khớp nối; - Puly (ròng rọc); Móc treo hàng Thiết bị truyền lực (5): Động điện (với tời điện) động thủy lực tời thủy lực, động khí nén tời khí nén - Hộp giảm tốc (2): Có tác dụng giảm tốc tăng tải cho động - Phanh hãm: Có tác dụng đảm bảo an tồn trình sử dụng vận hành tời điện - Tang cáp (1): Bộ phận quan trọng tời điện có chức biến chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến để nâng hạ vật thể từ vị trí sang vị trí khác - Dây cáp kéo (Chão thép): Dùng để nâng kéo vật thể thông qua sức căng - Thiết bị điều khiển tời kéo có chức Nâng – Hạ – Tiến – Lùi Trong đó, phanh phận quan trọng cấu tạo tời nâng TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat hàng, phanh an tồn giúp cho tời ngừng hoạt động nút nhấn Trong trường hợp cúp điện bất ngờ, hệ thống phanh hoạt động, ngừng máy cách an toàn, đảm bảo an toàn lao động Cấu tạo tời nâng hàng đơn giản, việc sử dụng sửa chữa, lắp ráp, thay các phận trở nên dễ dàng hết Ngoài ra, tời nâng hàng cấu tạo từ nguyên vật liệu chắn, có độ bền cao 1.1.5 Nguyên lý hoạt động : Khi trạng thái bình thường dây cáp nhả ra, cần số đẩy theo hướng ngược lại với chiều dây cáp tang quay làm cho dây cáp bị trở lại tang kéo vật thể tới nơi bạn mong muốn (nâng vật không tiêu tời ) 1.2 Tổng quan hệ thống thủy lực máy tời 1.2.1 Khái niệm hệ thống thủy lực Hệ thống thủy lực dạng truyền động dung dầu thủy lực tạo áp lực sử dụng nghành chế tạo máy, giới, hang không, tàu thủy ứng dụng khác công nghiệp lắp ráp Trong hệ thống thuỷ lực, chất lỏng có áp suất đóng vai trị trung gian truyền lực chuyển động cho máy cơng nghệ Q trình biến đổi truyền tải lượng thể Hình 1.9 Sơ đồ thể trình biến đổi truyền tải lương TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat 1.2.2 Bơm động dầu (mô tơ thủy lực) Bơm động dầu hai thiết bị có chức khác Bơm thiết bị tạo lượng, động dầu thiết bị tiêu thụ lượng Tuy kết cấu phương pháp tính tốn bơm động dầu loại giống a Bơm dầu Là cấu biển đổi lượng, dùng để biển đổi thành lượng dầu (dòng chất lỏng) Trong hệ thống dầu ép thường dùng bơm thể tích, tức loại bơm thực việc biến đổi lượng băng cách thay đổi thể tích buồng làm việc, thể tích buồng làm việc tăng, bơm hút dầu, thực chu kỳ hút thể tích buồng giảm, bơm đẩy dầu ra, thực chu kỳ nén Tùy thuộc vào lượng dầu bơm đẩy chu kỳ làm việc ta phân hai loại bơm thể tich: + Bơm có lưu lượng cố định (bơm cố định) + Bơm có lưu lượng điều chỉnh (bơm điều chỉnh) Những thông số bơm lưu lượng áp suất Hình 1.10 Kết câu bơm bánh Kí hiệu: TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Trong hệ thống thủy lực, van tiết lưu thường lắp ống dẫn cao áp (điều chỉnh đường vào) lắp đường dầu hồi (điều chỉnh đường ra) lắp song song với động thủy lực Trong hệ thống thủy lực tùy theo mục đích yêu cầu, nguyên lý làm việc cấu vận hành mà dạng van cách bố trí khác nhau, chẳng hạn van tiết lưu dùng để hạn chế tốc độ hạ cần tác dụng tải trọng trọng lượng thiết bị, dùng để thay đổi tốc độ cấu thừa hành… Kí hiệu: Hình 1.16 Van tiết lưu 1.2.6 Van đảo chiều (van phân phối) Trong hệ thống truyền động thuỷ tĩnh van phân phối chuyên làm nhiệm vụ phân chia dòng dầu cao áp vào đưòng ống khác dẫn tới máy thuỷ lực theo tín hiệu điều khiển thích hợp Van phân phối phân chia theo kiểu khác Căn vào số lượng cửa dẫn dầu vào ra, ta có van phân phối cửa, cửa hoạc cửa Theo đặc điểm cấu tạo van phân phối chia thành kiểu điều khiển cần gạt, nam châm điện áp lực dầu, Trong máy xây dựng xếp dỡ van phân phối bốn cửa điều khiển nam châm điện cần gạt sử dụng phổ biến TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Hình 1.17 Cấu tạo van phân phối cửa vị trí Khi lựa chọn van phân phối, cần phải cắn vào tính kỹ thuật quan trọng kiểu đóng mở van, áp lực lưu lưọng dầu công tác Hệ thống tuyền động ta sử dụng van phân phối cửa A-Ap Hình 1.18 Khố phân phối Hình 1.19.Kí hiệu van phân phối cửa vị trí 1.2.7 Bộ lọc dầu Trong q trình làm việc, dầu khơng tránh khỏi bị nhiễm bẩn chất bẩn từ bên vào, thân dầu tạo nên Những chất bẩn làm kẹt khe hở, tiết diện chảy có kích thước nhỏ cấu dầu ép, gây nên trở ngại, hư hỏng hoạt động hệ thống Do hệ thống dầu ép dùng lọc dầu để ngăn ngừa chất bẩn thâm nhập vào bên cấu, phần tử dầu ép Bộ lọc dầu thường đặt ống hút bơm trường hợp cần đặt thêm cửa bơm hệ thống xả dầu ép Hình 1.20 Bộ phận lọc dầu TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Kí hiệu: Hình 1.21 Bộ lọc dầu 1.2.8 Ống dẫn Ống dẫn dùng để nối phần tử điều khiển (Các loại van) với cấu chấp hành, với hệ thống biến đổi lượng (bơm dầu động dầu) Hình 1.22 Ống dẫn dầu 1.3 Phương án thiết kế Sơ đồ mạch thủy lực dẫn động tời nâng hạ hang * So sánh công nghệ thuỷ lực với dạng khác: Xét vai trò tạo lực, chuyển động tín hiệu, ta so sánh dạng thiết bị truyền động thường sử dụng: điện, khí nén thuỷ lực Qua bảng so sánh, tóm tắt ưu điểm nhược điểm quan trọng công nghệ thuỷ lực: + Một số ưu điểm quan trọng: - Truyền động cơng suất lớn với phần tử có kích thước nhỏ - Khả điều khiển vị trí xác TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat - Có thể khởi động với tải trọng nặng - Hoạt động êm, trơn khơng phụ thuộc vào tải trọng chất lỏng khơng chịu nén, thêm vào sử dụng valve điều khiển lưu lượng + - Vận hành đảo chiều êm ả - Điều khiển, điều chỉnh tốt Một số nhược điểm quan trọng: - Có thể gây bẩn, nhiễm mơi trường - Nguy hiểm gần lửa - Nguy hiểm áp suất vượt mức an toàn (đặc biệt với ống dẫn) - Hiệu suất thấp *Ta có bảng so sánh sau : Vận tốc làm việc Giá thành nguồn Chuyển thẳng Chuyển động quay Độ TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat điều khiển vị trí Tốc độ ổn định Lực Từ ta chọn hệ thống truyền động thủy lực dẫn động cho tời nâng hạ hàng TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Hình 1.23 Sơ đồ hệ thống truyền động thủy lực dẫn động cho tời nâng hạ hàng Nguyên lí hoạt động: Máy lai (động điện) dẫn động bơm Bơm (2) hút dầu thủy lực áp suất thấp từ thùng dầu (1) biến thành dầu cao áp khỏi bơm (độ lớn áp suất phụ thuộc vào loại bơm cụ thể) sau dầu cao áp qua đường ống chịu áp lực qua van tiết lưu (13) để điều chỉnh lưu lượng dầu đưa đến van phân phối (4), dầu có áp lực cao lên trước van phân phối phải lắp van an toàn (3) để dầu chảy thùng dầu Người điều khiển điều khiển van phân phối cần gạt Sau thủy dầu cao áp biến thành năng, dầu thấp áp qua van phân phối trở thùng dầu qua lọc dầu (11) Dầu qua van phân phối đưa vào động (5) dẫn động qua khớp nối (6) động quay với tốc độ cao lên phải qua hộp giảm tốc (7) để điều chỉnh đc tốc độ quay cần thiết Cuối dẫn động tang quay (8) nâng vật lên TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat CHƯƠNG TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG THỦY LỰC CỦA MÁY 2.1 Tính chọn bơm- động thủy lực Để sử dụng động cho hệ thống thủy lực ta sử dụng bơm – động piston ro to hướng trục kết cấu bơm – động roto hướng trục so với loại bơm – động khác có hiệu suất cao lại diều chỉnh lưu lượng cách hợp lý Ngoài bơm – động piston roto hướng trục cịn tiết kiệm khơng gian nhỏ gọn so với bơm khác a Tính momen cần thiết Mct bơm-động ta có bội suất hệ : a= =>Lực căng dây là:Fk= G 10 10.10 = =50 ( KN )= 50000(N) Mct = MC i ηg = 11294,12 65.0,9 = 193 (N.m) Trong : Mc Momen cản Mc = (Fk.r)/ηt = (60000.0,32/2)/0,85 =11294,12 (N.m) i tỷ số truyền hộp giảm tốc i = 65 Với : hiệu suất cụm tời: ηt =0,85 Hiệu suất hộp giảm tốc: ηg=0,9 b Tính tốc độ vịng quay cần thiết bơm- động nct=n i Với : n tốc độ quay máy công tác i tỷ số truyền hộp giảm tốc ( i = 65) v π ×n 0,9 ω= r = 30 = 0,16 =5,625 30 ω 30 5,625 => n= = =53,71 (vòng/phút) π π => nct=n i=53,71.65=3491,15 (vòng/phút) Vậy : ωct = π.n ct 30 = π 3491,15 30 ≈ 365,6 (rad/s) TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat c Tính cơng suất cần thiết bơm- động N ct =Mct ωct =193.365,6=70560,8 (W ) d Tính lưu lượng cần thiết bơm- động N ct =P Qct Lưu lương cần thiết là: =>Qct = (Chọn áp lực tiêu chuẩn P = 32 MPa = 32000000, (N/m2 ) Lưu lương riêng cần thiết là: Qct q ct = 2,2 106 −3 = ) nct 3491,15 =37,8(cm3 60 Từ số liệu ta tra bảng thông số bơm- động thủy lực kiểu pittong roto hướng trục ta chọn bơm piston CY14-1B mẫu bơm 160CY14-1B Bảng 2.1 Các thông số bơm – động thủy lực Thông số Tốc độ quay (vg/ph) Moomen trục động cơ(N/m) Công suất định mức(KW) Lưu lượng định mức bơm(l/ph) Trọng lượng bơm Áp suất bơm(Mpa) TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat 2.2 Chọn van an toàn Van an toàn đảm bảo cho hệ thống truyền động thủy lực an tồn q tải Nó giữ cho áp lực dầu làm việc hệ thống không vượt áp lực quy định Ta chọn kiểu van tên Y4790-15 (sách TĐMXD xếp dỡ trang 201) Thông số Hành trình pitong đóng mở van,(mm) Áp lực dầu định mức, (Mpa) Lưu lượng dầu qua van, (l/ph) Tổn thất áp lực qua van Trọng lượng 2.3 Chọn van phân phối Van phân phối làm nhiệm vụ phân phối chất lỏng công tác (dầu thủy lực) cao áp từ bơm thủy lực tới đường ống khác dẫn đến máy thủy lực, đảo chiều chuyển động công tác điều khiển theo quy luật định Ta chọn van phân phối sau Tính kỹ thuật chủ yếu Ap lực dầu vào van (Mpa) Lượng tụt áp cho phép Lưu lượng dầu (l/ph) TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat 2.4 Tính chọn kích thước thùng dầu Thể tích thùng tính công thức thông qua lưu lượng bơm sau: V = (3 ÷ 5).Qct = (3 ÷ 5).160 = (480÷800) (lít) Với qb: lưu lượng bơm (lít/phút) (tra bảng bơm) Hoặc : V = Q ct Z = 160 0,3 = 533,3(lít) Với Z: hệ số tỷ lệ, phút Khi hệ làm việc gián đoạn Z = 0,33÷0,25 Khi hệ làm việc liên tục Z = 0,17 2.5 Tính tốn ống dẫn cút nối Ống dẫn làm nhiệm vụ dẫn dầu công tác từ phận đến phận khác hệ thống Ta chọn loại ống thép có tiêu chuẩn sau đây: Đường kính danh nghĩa in mm 1.1/2 38,1 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Kết luận - Kiến nghị Kết luận Tời nâng hạ sử dụng hệ thống truyền động thủy lực có nhiều ưu điểm vượt trội hệ thống truyền động khác nên sử dụng rộng rãi, sử dụng nhiều trường hợp ( nhỏ gọn ), nhiều lĩnh vực ngành cơng trình, xây dựng Kiến nghị Tời nâng hạ sử dụng hệ thống truyền động thủy lực với thông số đáp ứng hầu hết cơng việc cần thiết sống hàng ngày xây dựng, công nghiệp Song lượng kiến thức chun mơn em cịn chưa có nhiều nên q trình tính chọn động phần tử khác máy thiết kế chưa thể chọn cách tối ưu TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Mục Lục CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ MÁY BỘ TỜI NÂNG HÀNG .4 1.1 Tổng quan hệ thống truyền động thủy lực dẫn động tời nâng hạ hàng .4 1.1.1 Giới thiệu chung máy tời,truyền động thủy lực 1.1.2 Công dụng thiết bị tời nâng hạ hàng 1.1.3 Phân loại tời 1.1.4 Cấu tạo tời nâng hạ 1.1.5 Nguyên lý hoạt động : .8 1.2 Tổng quan hệ thống thủy lực máy tời 1.2.1 Khái niệm hệ thống thủy lực .8 1.2.2 Bơm động dầu (mô tơ thủy lực) .9 1.2.3 Thùng dầu 11 1.2.4 Van an toàn .12 1.2.5 Van tiết lưu 13 1.2.6 Van đảo chiều (van phân phối) 15 1.2.7 Bộ lọc dầu 16 1.2.8 Ống dẫn 17 1.3 Phương án thiết kế Sơ đồ mạch thủy lực dẫn động tời nâng hạ hang .18 CHƯƠNG TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG THỦY LỰC CỦA MÁY 21 2.1 Tính chọn bơm- động thủy lực 21 2.2 Chọn van an toàn 23 2.3 Chọn van phân phối .23 2.4 Tính chọn kích thước thùng dầu .24 2.5 Tính tốn ống dẫn cút nối 24 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat ... MÁY BỘ TỜI NÂNG HÀNG 1.1 Tổng quan hệ thống truyền động thủy lực dẫn động tời nâng hạ hàng 1.1.1 Giới thiệu chung máy tời ,truyền động thủy lực Thiết bị tời nâng hạ tên gọi chung cho tất thiết. .. quan hệ thống truyền động thủy lực dẫn động tời nâng hạ hàng .4 1.1.1 Giới thiệu chung máy tời ,truyền động thủy lực 1.1.2 Công dụng thiết bị tời nâng hạ hàng 1.1.3 Phân loại tời. .. Lực Từ ta chọn hệ thống truyền động thủy lực dẫn động cho tời nâng hạ hàng TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Hình 1.23 Sơ đồ hệ thống truyền động thủy lực dẫn động cho tời