thiết kế cầu trục

đồ án tốt nghiệp về thiết kế cầu trục-palang

CHƯƠNG 1 NHIỆM VỤ -YÊU CẦU –PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

di chuyển máy, chuyển động lắc quanh trục ngang Bằng sự phối hợpgiữa các chuyển động, máy có thể dịch chuyển vật đến bất cứ vị trí nàotrong không gian làm việc của nó

Để đáp ứng yêu cầu và đòi hỏi của các ngành công nghiệp khácnhau, kĩ thuật nâng vận chuyển cũng xuất hiện nhiều loại máy nâng vậnchuyển mới, luôn cải tiến và hợp lí hóa phương pháp phục vụ, nâng caohơn độ tin cậy làm việc, tự động hóa các khâu điều khiển, tiện nghi và thỏamãn yêu cầu của người sử dụng.Tùy theo kết cấu và công dụng, máy nângchuyển được chia thành các loại: kích, bàn tời, palăng, cần trục, cầu trục,cổng trục, thang nâng.v.v

Cầu trục là loại máy trục kiểu cầu Loại này di chuyển trên đường rayđặt trên cao dọc theo nhà xưởng, xe con mang hàng di chuyển trên kết cấuthép kiểu cầu, cầu trục có thể nâng hạ và vận chuyển hàng theo yêu cầu tạibất kì điểm nào trong không gian của nhà xưởng Cầu trục được sử dụngtrong tất cả các lĩnh vực của nền kinh tế quốc dân với các thiết bị mang vậtrất đa dạng như móc treo, thiết bị cặp, nam châm điện v.v Đặc biệt cầu trụcđược sử dụng phổ biến trong ngành công nghiệp chế tạo máy và luyện kimvới các thiết bị mang vật chuyên dùng

1.2 NHIỆM VỤ - YÊU CẦU THIẾT KẾ.

1.2.1 NHIỆM VỤ THIẾT KẾ

Thiết kế là một quá trình sáng tạo, trong quá trình này người thiết kếphải tìm hiểu, đề cập và giải quyết thoả đáng hàng loạt các yêu cầu khácnhau về phương pháp tính toán, chỉ tiêu khả năng làm việc, công nghệ chếtạo và quy trình lắp ráp, sử dung, sửa chữa theo nhiều phương pháp khácnhau Nhiệm vụ chính của thiết kế là tìm ra và cụ thể hoá các giải pháp kỹthuật để từ đó lựa chọn ra phương pháp tối ưu, phù hợp với nhiệm vụ thưthiết kế Cuối cùng là đưa ra những thông tin về đối tượng thiết kế và từnhững thông tin đó có thể tạo ra một việc thiết kế phải đảm bảo khả năng thựchiện được các giải pháp kỹ thuật, nghĩa là phải có sự phù hợp giữa các đặctính kỹ thuật của các đối tượng mới với các giải pháp kỹ thuật và mức độphát triển của khoa học kỹ thuật cũng như thực tế sản xuất Trong đề tài này,

việc thiết kế được giới hạn trong “thiết kế cầu trục 5 tấn phục vụ cho việc di chuyển máy công cụ trong xưởng cơ điện” sao cho đảm bảo được các tính

năng kỹ thuật và yêu cầu đặt ra

1.2.2 YÊU CẦU THIẾT KẾ

1.2.2.1 YÊU CẦU CHUNG

Mỗi loại máy nâng được cấu thành từ hai bộ phận cơ bản: kết cấuthép và bộ phận cơ khí Ngoài hai bộ phận trên còn có phần trang bị điện,các bộ phận điều khiển, các cơ cấu bảo vệ an toàn,… Phần kết cấu thép cóhình dạng, kích thước ngoài khác nhau, phù hợp với không gian, tínhchất công việc và đối tượng mà chúng phục vụ cũng như điều kiện kinh

tế kỹ thuật khác Kết cấu thép là xương sống, là bộ phận chịu tải của cả máynâng mà trong quá trình làm việc trọng lượng các cơ cấu cơ khí, tải trọngnâng chuyền đến Các cơ cấu cơ khí được lắp đặt trực tiếp trên bộ phận kếtcấu thép và thực hiện chức năng nâng hạ, di chuyển hoặc quay máy nâng,thay đổi tầm vớ Người ta phối hợp các chức năng của các cơ cấu trên đểnâng hạ, di chuyển vật trong không gian mà máy nâng có thể thao tác

Bộ phận cơ cấu cơ khí là tập hợp các bộ truyền dẫn động từ động cơđến bộ công tác Các bộ phận này có thể là cơ khí, thuỷ lực, khí nén hoặchỗn hợp của các loại đó Đại đa số các máy nâng sử dụng truyền động cơ khí

mà kết cấu của chúng là: động cơ, hộp giảm tốc, trong đó có các trục, khớpnối, ổ bi, các cặp bánh răng, cáp hoặc xích truyền động, tang cuốn cáp, puli,phanh,… được xắp xếp theo một thứ tự và quy luật truyền động nhất định

Tính toán các cơ cấu truyền động là tính toán chức năng của máy (độnghọc, động lực học như là số vòng, tốc độ, phương chiều chuyển động, lực tácđộng…), sức bền các cơ cấu để từ đó định ra kích thước hình học, côngsuất động cơ và các thông số khác nhằm làm cho máy nâng đặt được các yêucầu kĩ thuật phù hợp với yêu cầu thực tế đòi hỏi đặt ra

Đối với tính toán sức bền nhằm tìm được kích thước của các cơ cấuđặt độ cứng vững và bền mòn Tính toán bền thường trải qua hai giai đoạn:trước tiên là lựa chọn sơ bộ sau đó là tính chính xác Lựa chọn sơ bộ là mụcđích xác định nhanh những kích thước chính theo phương pháp đơn giản vàgần đúng Tính toán chi tiết hay tính chính xác nhằm mục đích kiểm tra vàđiều chỉnh lại kích thước cơ cấu đã lựa chọn sơ bộ Cách tính này thường dựavào tính chất mỏi của vật liệu

Hư hỏng các cơ cấu máy nâng chủ yếu là do gẫy và mòn Việc tính bềnchi tiết là phải xác định chính xác kích thước để có khả năng cứng vữngchống lại các tải trọng tác dụng lên chúng, bảo đảm tuổi thọ của chúngđồng thời bảo đảm tính kinh tế không quá lãng phí vật liệu Mòn của các chitiết cơ cấu diễn ra từ từ và lâu dài Để đảm bảo độ mòn cho phép cần quantâm tới chất lượng vật liệu và phương pháp xử lý bề mặt các vật liệu đó phùhợp điều kiện làm việc theo yêu cầu của từng chi tiết, bộ phận và đặt đượctuổi thọ của cả máy đã xác định trước

CHƯƠNG 2 YÊU CẦU CỤ THỂ TRONG TÍNH TOÁN CẦU TRỤC

Trong tính toán thiết kế “cầu trục 5T phục vụ cho việc di chuyển máy công cụ trong xưởng cơ điện “ cần thoả mãn các yêu cầu sau:

• Phải phục vụ tốt cho việc di chuyển máy công cụ trong phânxưởng cơ điện

• Hình dạng, kích thước của các kết cấu phải phù hợp loại vật mang vàkhông gian nhà xưởng

• Phải đạt được tính kinh tế cao: nghĩa là thiết bị sau khi chế tạo vàcác chi phí vận chuyển của thiết bị phải là tối ưu nhất

• Kích thước các chi tiết kết cấu của cầu trục phải nhỏ gọn mà vẫn đảmbảo được các tính năng của nó

• Thiết bị phải dễ chế tạo hoặc nằm trong giới hạn tiêu chuẩn và dễ lắpđặt trong nhà xưởng

• Sử dụng đơn giản, làm việc phải có độ tin cậy cao, ít hỏng hóc và bị sự

cố ở mỗi chế độ nâng chuyển

• Phải đảm bảo cho việc bảo dưỡng và sửa chữa trang thiết bị được dễdàng trong những trừơng hợp cần thiết

• Thiết bị phải đặt tuổi bền cần thiết

2.1 PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

2.1.1 ĐẶC ĐIỂM, PHÂN LOẠI CẦU TRỤC

2.1.1.1 Một số đặc điểm về cầu trục

Cầu trục là một loại máy trục có phần kết cấu thép (dầm chính) liên kếtvới hai dầm ngang (dầm cuối), trên hai dầm ngang này có 4 bánh xe để dichuyển trên hai đường ray song song đặt trên vai cột nhà xưởng hay trên dànkết cấu thép Cầu trục được sử dụng rất rộng rãi và tiện dụng để nâng hạ vậtnâng, hàng hoá trong các nhà xưởng, phân xưởng cơ khí, nhà kho bến bãi.Dầm cầu được gọi là dầm chính thường có kết cấu hộp hoặc dàn, có thể cómột hoặc hai dầm, trên đó có xe con và cơ cấu nâng di chuyển qua lại dọctheo dầm chính Hai đầu của dầm chính liên kết hàn hoặc đinh tán với hai dầmcuối, trên mỗi dầm cuối có hai cụm bánh xe, cụm bánh xe chủ động va cụmbánh xe bị động Nhờ cơ cấu di chuyển cầu và kết hợp cơ cấu di chuyển xecon (hoặc palăng) mà cầu trục có thể nâng hạ ở bất cứ vị trí nào trong khônggian phía dưới mà cầu trục bao quát

Hình 1.1 Cầu trục dẫn động điện.

Xét về tổng thể cầu trục gồm có phần kết cấu thép (dầm chính,dầm cuối, sàncông tác, lan can), các cơ cấu cơ khí (cơ cấu nâng, cơ cấu di chuyển cầu và

cơ cấu di chuyển xe con) và các thiết bị điều khiển khác

Dẫn động cầu trục có thể bằng tay hoặc dẫn động điện Dẫn động bằngtay chủ yếu dùng trong các phân xưởng sửa chữa, lắp ráp nhỏ, nâng hạkhông thường xuyên, không đòi hỏi năng suất và tốc độ cao Dẫn động bằngđiện cho các loại cầu có tải trọng nâng và tốc độ nâng lớn sử dụng trong cácphân xưởng lắp ráp và sửa chữa lớn

Cầu trục được chế tạo với :

2.1.1.2 Phân loại cầu trục

Cầu trục được phân loại theo các trường hợp sau:

Cầu trục chuyên dùng là loại cầu trục mà thiết bị mang vật của nó chuyên

để nâng một loại hàng nhất định Cầu trục chuyên dùng được sử dụng chủyếu trong công nghiệp luyện kim với các thiết bị mang vật chuyên dùng và cóchế độ làm việc rất nặng

b) Theo kế cấu dầm

Theo kết cấu dầm cầu có các loại cầu trục một dầm và cầu trục hai dầm

Cầu trục một dầm là loại máy trục kiểu cầu thường chỉ có một dầm chạy

chữ I hoặc tổ hợp với các dàn thép tăng cứng cho dầm cầu, xe con cheopalăng di chuyển trên cánh dưới của dầm chữ I hoăc mang cơ cấu nâng dichuyển phía trên dầm chữ I, toàn bộ cầu trục có thể di chuyển dọc theo nhàxưởng trên đường ray chuyên dùng ở trên cao Tất cả các cầu trục một dầmđều dùng palăng đẵ được chế tạo sẵn theo tiêu chuẩn để làm cơ cấu nânghạhàng Nếu nó được trang bị palăng kéo tay thì gọi là cầu trục một dầm dẫnđộng bằng tay, nếu được trang bị palăng điện thì gọi là cầu trục một dầmdẫn động bằng điện

Hình 1.2 Cầu trục một dầm.

1 Bộ phận cấp điện lưới ba pha 6 Palăng điện

2 Trục truyền động 7 Dầm chính

3 Cơ cấu di chuyển cầu 8 Khung giàn thép

4 Bánh xe di chuyển cầu 9 Móc câu

Cầu trục một dầm dẫn động bằng tay có kết cấu đơn giản và rẻ tiền nhất,chúng được sử dụng trong công việc phục vụ sửa chữa, lắp đặt thiết bị vớikhối lượng công việc ít, sức nâng của cầu trục loại này thường ở khoảng 0,5 ÷

Cầu trục hai dầm, kết cấu tổng thể của cầu trục hai dầm gồm có:

dầm hoặc dàn chủ 1, hai dầm chủ liên kết với hai dầm đầu 7, trên dầm đầulắp các cụm bánh bánh xe di chuyển cầu trục 6, bộ máy dẫn động 3, bộ máy

di chuyển hoạt động sẽ làm cho các bánh xe quay và cầu trục chuyển độngtheo đường ray chuyên dùng 5 đặt trên cao dọc nhà xưởng, hướng chuyểnđộng của cầu trục chiều quay của động cơ điện.Xe con mang hàng 11 dichuyển dọc theo đường ray lắp trên hai dầm (dàn) chủ; trên xe con đặt các

bộ máy của tời chính 10, tời phụ 9 và bộ máy di chuyển xe con 2, các dâycáp điện 8 có thể co dãn phù hợp vói vị chí của xe con và cấp điện cho cầutrục nhờ hệ thanh dẫn điện 12 đặt dọc theo tường nhà xưởng, các quẹt điện 3pha tỳ sát trên các thanh này, lồng thép làm công tác kiểm tra 13 treo dướidầm cầu trục Các bộ máy của cầu trục thực hiện 3 chức năng: nâng hạ hàng,

di chuyển xe con và di chuyển cầu trục Sức nâng của cầu trục 2 dầm thườngtrong khoảng 5 ÷ 30 tấn, khi có yêu cầu riêng có thể đến 500 tấn Ở cầu trục

có sức nâng trên 10 tấn, thường được trang bị hai tời nâng cùng với hai móccâu chính và phụ, tời phụ có sức nâng thường bằng một phần tư (0,25) sứcnâng của tời chính, nhưng tốc độ nâng thì lớn hơn

Dầm chính của cầu trục hai dầm được chế tạo dưới dạng hộp hoặc dàn khônggian Dầm giàn không gian tuy có nhẹ hơn dầm hộp song khó chế tạo vàthường chỉ dùng cho cầu trục có tải trọng nâng và khẩu độ lớn Dầm cuối củacầu trục hai dầm thường được làm dưới dạng hộp và liên kết với các dầmchính bằng bu lông hoặc hàn

c) Theo cách tựa của dầm chính

Theo cách tựa của dầm chính có các loại cầu trục tựa và cầu trục cheo

Cầu trục tựa là loại cầu trục mà hai đầu của dầm chính tựa lêncác

dầm cuối, chúng được liên kết với nhau bởi đinh tán hoặc hàn Loại cầu trụcnày có kết cấu đơn giản nhưng vẫn đảm bảo được độ tin cậy cao nên được sửdung rất phổ biến Trên hình 1.3 là hình chung của cầu trục tựa loại một dầm.phần kết cấu thép của gồm dầm cầu 1 có hai đầu tựa lên các dầm cuối 5 vớicác bánh xe di chuyển dọc theo nhà xưởng Loại cầu trục này thườngdùng phương án dẫn dẫn động chung Phía trên dầm chữ I là khung giàn thép

4 để dảm bảo độ cứng vững theo phương ngang của dầm cầu Palăng điện 3

có thể chạy dọc theo cánh thép phía dưới của dầm I nhờ cơ cấu di chuyểnpalăng Ca bin điều khiển 2 được treo vào phần kết cấu chịu lực của cầu trục

Hình 1.5 Cầu trục treo.

a) Loại hai ray treo; b) Loại ba ray treo

Cầu trục treo là loại cầu trục mà toàn bộ phần kết cấu thép có thể chạy

dọc theo nhà xưởng nhờ hai ray treo hoặc nhờ nhiều ray treo Do liên kết treocủa các ray phức tạp nên loại cầu trục này thường chỉ được dùng trong cáctrường hợp đặc biệt cần thiết So với cầu trục tựa, cầu trục treo có ưu điểm là

có thể làm dầm cầu dài

hơn, do đó nó có thể phục vụ cả phần rìa mép của nhà xưởng, thậm chí có thểchuyển hàng giữa hai nhà xưởng song song đồng thời kết cấu thép của cầutrục treo nhẹ hơn so với cầu trục tựa Tuy nhiên, cầu trục treo có chiều caonâng thấp hơn cầu trục tựa.

d) Theo cách bố chí cơ cấu di chuyển

Theo cách bố chí cơ cấu di chuyển cầu trục có các loại cầu trục dẫn độngchung và cầu trục dẫn động riêng

Cơ cấu di chuyển cầu trục có thể thực hiện theo hai phương àn dẫn độngchung và dẫn động riêng Trong phương án dẫn động chung, động cơ dẫnđộng được đặt ở giữa dầm

Cơ cấu dẫn động chung với trục truyền quay chậm (hình 1.6, a) gồmđộng cơ điện 1, hộp giảm tốc

2 và các đoạn trục truyền 3 nối với nhau và nối với trục ra của hộp giảm tốcbằng các khớp nối 4 Trục truyền tựa trên các gối đỡ 5 bằng ổ bi Do phảitruyền momen xoắn lớn nên trục truyền, khớp nối và ổ bi có kích thước rấtlớn, đặc biệt khi cầu trục có tải trọng nâng và khẩu độ dầm lớn Các đoạn trụctruyền có thể là trục đặc hoặc trục rỗng So với trục đặc tương đương, trụcrỗng có trọng lượng nhỏ hơn 15 – 20% Phương án này được sử dụng tươngđối phổ biến trong các cầu trục có công dụng chung có khẩu độ không lớn,đặc biệt là các cầu trục có kết cấu dầm không gian có thể bố trí dễ dàng các bộ

phận của cơ cấu.

Cơ cấu dẫn đông chung với trục truyền quay trung bình (hình 1.6, b) cótrục truyền 3 truyền chuyển động đến bánh xe di chuyển cầu trục qua cặpbánh răng hở 4 Vì vậy mà mômen xoắn trên trục nhỏ hơn so với trục truyềnchậm và kích thước của chúng cũng nhỏ hơn Cơ cấu di chuyển dẫn độngchung với trục truyền quay nhanh (hinh 1.6, c) có trục truyền 2 được nối trựctiếp với trục động cơ và vì vậy nó có đường kính nhỏ hơn 2 – 3 lần và trọnglượng nhỏ hơn 4 – 6 lần so với trục chuyền quay chậm Tuy nhiên, do quaynhanh mà nó đòi hỏi chế tạo và lắp ráp chính xác

Cơ cấu di chuyển dẫn động riêng (hình 1.6, d) gồm hai cơ cấu nhưnhau dẫn động cho các bánh xe chủ động ở mỗi bên ray đặc biệt Công suấtmỗi động cơ thường 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 dụngphổ biến hơn, đặc biệt là trong những cầu trục có khẩu độ trên 15m

chữa, lắp ráp nhỏ và các công việc nâng - chuyển hàng không yêu cầu tốc

độ cao Cơ cấu nâng của loại cầu trục này thường là palăng xích kéotay Cơ cấu di chuyển palăng xích và cầu trục cũng được dẫn động bằngcách kéo xích từ dưới lên Tuy là thiết bị nâng thô sơ song do giá thành rẻ và

dễ sử dụng mà cầu trục dẫn động bằng tay vẫn được sử dụng có hiệu quảtrong các phân xưởng nhỏ

Cầu trục dẫn động bằng động cơ, (hình 1.1) đươc dùng chủ trong các

phân xưởng sửa chữ, lắp ráp lớn và công việc nâng - chuyển hàng yêu cầu cótốc độ và khối lớn Cơ cấu nâng của loại cầu trục này là palăng điện Cơ cấu

di chuyển palăng điện, xe con và cầu cũng được dẫn động từ động cơ điện.Loại cầu trục này được dùng phổ biến nhất do có nhiều ưu điểm nổi bật làkhả năng tự đông hoá, thuận tiện cho người sử dung và có thể sử dung trongviệc vận chuyển các loại hàng có khối lương lớn

Hình1.7 Cầu trục dẫn động bằng tay.

a) Loại một dầm; b) Loại hai dầm

f) Theo vị trí điều khiển

Theo vị trí điều khiển có các loại cầu trục điều khiển từ cabin gắn trêndầm cầu (hình 1.4) và cầu trục điều khiển từ dưới nền nhờ hộp nút bấm(hình 1.2) Điều khiển từ dưới nền bằng hộp nút bấm thường dùng chocác loại cầu trục một dầm có tải trọng nâng nhỏ

CHƯƠNG 3:

CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 3.1 PHÂN TÍCH, CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

Để đáp ứng yêu cầu và mục đích của việc thiết kế mới “cầu trục 5T phục

vụ cho việc di chuyển, lắp đặt máy công cụ trong xưởng cơ điện”, trước tiên

ta phải phân tích chọn sơ đồ kết cấu cầu trục sao cho phù hợp với mục đích vàđặc điểm sản xuất của của phân xưởng sau đó tiến hành chọn phương án thiết

kế cho phù hợp, chính xác và đặt hiệu quả cao nhất

1 CHỌN MÔ HÌNH THIẾT KẾ

Từ các lọai cầu trục trên, qua tìm hiểu thực tế về đặc điểm kết cấu và tínhnăng kỹ thuật của cầu trục phục vụ trong các phân xưởng chúng tôi thấy loạicầu trục một dầm dạng chữ I có xe con treo palăng di chuyển trên cạnh dướicủa dầm chữ I là loại phù hợp nhất Loại cầu này có ưu điểm hơn cả vì

có kết cấu đơn giản và nhỏ gọn, thích hợp cho việc di chuyển máy công cụtrong phân xưởng cũng như yêu cầu về tải trọng, làm việc tin cậy, sửdụng đơn giản, thuận tiện cho việc bảo dưỡng thiết bị nếu xảy ra sự cố vàđặt hiệu quả kinh tế cao Chính vì vậy chúng tôi chọn loại cầu này để thiết

kế

“cầu trục 5T phục vụ cho việc di chuyển, lắp đặt máy công cụ trong xưởng

cơ điện” có kết cấu như sau:

• Kết cấu thép: dầm chính 1 chữ I có hai đầu tựa trên hai dầm cuối 5, kếtcấu dầm cuối gồm hai thanh thép chữ I ghép song song Phía trên dầmchữ I là khung giàn thép 6 có tác dụng làm giá đỡ cho cơ cấu dichuyển cầu đồng thời đảm bảo độ cứng cần thiết theo phương ngang

Xe con 3 mang palăng điện 4 di chuyển trên cạnh dưới của dầm chữ I,cầu trục di chuyển dọc theo nhà xưởng nhờ cơ cấu di chuyển 2

• Phương án dẫn động: mỗi cơ cấu (cơ cấu nâng, cơ cấu di chuyển xecon, cơ cấu di chuyển cầu) đều được dẫn động bằng một động cơ điện.

• Cầu trục được trang bị thiết bị mang vật là cặp lệch tâm

• Các cơ cấu được điều khiển bằng hộp nút bấm từ dưới nền

nhà

2 CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KÊ

Để thiết kế bất cứ một vấn đề gì việc đầu tiên chúng ta phải xác định ta đithiết kế cái gì, nó phục vụ mục đích gì và cái ta thiết kế ra có những tính ưuviệt hơn so với cái hiện đang có hay không Một vấn đề vô cùng quan trọng

đó là ta thiết kế theo phương pháp nào, vấn đề này cần phải được xác địnhngay từ đầu trước khi đi thiết kế bất cứ một vấn đề gì Vì nếu không xác địnhđược thiết kế theo phương pháp nào thì có thể thiết kế đó không có tính khảthi và đôi khi là không thể thực hiện được

Hiện nay để đi thiết kế một vấn đề nào đó chúng ta có 4 phương pháp

cơ bản, đó là:

- Thiết kế theo mẫu

- Thiết kế theo Quy Phạm

- Thiết kế theo số liệu thống kê

- Thiết kế theo tính toán

Đặc điểm của mỗi phương án thiết kế:

• Thiết kế theo mẫu:

Ưu điểm của phương pháp này đó là cho phép ta đi thiết kế một cách nhanhchóng, chúng ta chỉ cần dựa vào mẫu cầu trục có sẵn hoặc thiết kế mẫu để đithiết kế cái gần giống với cái ta cần thiết kế Tuy nhiên nó cũng có nhữngnhược điểm của nó đó là chúng ta khó có thể tìm được mẫu cầu trục thíchhợp hay thiết kế mẫu gần nhất với cái ta cần thiết kế Mặt khác khi đi thiết kếmột vấn đề hoàn toàn mới thì không thể áp dụng phương pháp này được

• Thiết kế theo Quy Phạm:

Đây là một trong những phương pháp thiết kế cho ta đi thiết kế nhanh nhấtđảm bảo dư bền vì các Quy Phạm đặt ra được dựa vào các kinh nghiệm vàcách tính dư bền Tuy nhiên phương pháp này không thể áp dụng chocác trường hợp đặc biệt được và các chi tiết thiết kế ra cho ta dư bền

• Thiết kế theo số liệu thống kê:

Chúng ta thống kê các chi tiết sản phẩm phân tích lựa chọn xem chi tiết nàohoạt động hiệu quả và gần với thiết kế mình nhất Từ đó cho ta thiết kế chitiết dựa vào kết quả vừa mới thống kê được

• Thiết kế theo tính toán:

Đây là một trong bốn phương pháp cho ta kết quả chính xác nhất và cótính kinh tế cao, tuy nhiên nó có nhược điểm là khó khăn trong các phươngpháp tính toán và đi thiết lập các công thức tính toán

K

ết luậ n : mỗi phương án thiết kế đều có những ưu nhược điểm khác

nhau, do đó trong tính toán thiết kế ta phải lựa chọn

phương án nào cho phù hợp nhất theo yêu cầu và mục đích của vấn đề cầngiải quyết để đạt hiệu quả cao nhất Vậy với yêu cầu và mục đích cụ thể

trong tính toán thiết kế cầu trục tôi chọn phương án thiết kế theo tính toán

vì đây là phương án cho ta kết quả chính xác nhất, tính kinh tế và hiệu quảcao nhất

Cụ thể trong tính toán “cầu trục 5T phục vụ cho việc di chuyển, lắp đặt máy công cụ trong xưởng cơ điện” ta phải tính các cơ cấu chính sau:

• Tính cơ cấu nâng

• Tính cơ cấu di chuyển: cơ cấu di chuyển cầu và di chuyển palăngđiện

• Tính kết cấu thép: tính chọn dầm chính va dầm cuối

• Tính chọn các thiết bị phụ: hệ thống điều khiển, các thiết bị an toàn cơđiện.v.v

CHƯƠNG 4

CƠ CẤU NÂNG

Palăng điện thường có kết cấu nhỏ gọn, trọng lượng nhỏ, kín, độ tincậy cao, phí bảo dưỡng và sửa chữa thấp, dễ thay thế các chi tiết hư hỏng,

dễ sử dụng, hiệu suất cao Nó thường chế tạo từ vật liệu có độ bền caodồng thời bố trí hệ truyền động trên khít Thường dùng bộ truyền độnghành tinh đặt trong tang tời Và được trang bị hai phanh: một phanh đĩađiện từ để thắng động năng rôto quay trong quá trình phanh và một phanh

tự động đóng phanh nhờ trọng lượng vật nâng để hảm giử vật và điềuchỉnh tốc độ hạ vật

Kết cấu palăng điện có ba dạng chính: động cơ điện bố trí dồng trụcvới trục tang, bố trí trong tang tời và bố trí song song với tang Palăng điệnđược dùng như một máy trục độc lập hoặc làm nhiệm vụ cơ cấu nâng trongcác máy như cầu trục, cần trục công xôn, cổng trục… Tải nâng có thể ởtrong khoảng Q = 0,25 ÷ 32 tấn, vận tốc nâng có thể đạt vn = 3 ÷ 20 m/min,

độ cao nâng có thể đạt Hn = 30 m Trong trường hợp cần thiết có thể thêmtốc độ nhỏ hơn tốc độ chính vài ba lần

Vì palăng ngoài thị trường có sẵn cả cụm như (bánh xe con, motor, móctreo, cáp ….) nên nhóm đã dựa vào điều kiện làm việc của xưởng nênnhóm đã chọn ra một loại palăng của Hàn Quốc như hình vẽ

Các thông số cơ bản của palăng :

− Palăng cáp điện Hàn Quốc – Hiệu KG (Korea Gorbel)

− Tần suất hoạt động palăng.: 30 phút

− Tần suất khởi động palăng.: cho phép 300 lần/giờ

− Hộp điều khiển : 6 nút + 1 E-STOP

− Điện áp điều khiển : 48VAC

− Điện áp nguồn : 3 phase, 380V, 50Hz

Thiết bị bảo vệ đồng bộ đi kèm

− Bộ giới hạn hành trình nâng 2 cấp

− (cấp 1: ngắt nguồn điều khiển 48V, cấp 2: ngắt nguồn 380V)

− Bộ giới hạn hành trình xe con

− Bộ chống quá tải kiểu thiết bị kỹ thuật số

− Phanh đĩa điện từ cho tời nâng

− Phanh đĩa điện từ cho xe con

CHƯƠNG 5:

CHỌN CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN

Việc lựa chọn các kích thước cơ bản của cầu trục phải căn cứ vào điềukiện làm việc, loại hàng cần bốc dỡ và địa hình của nhà xưởng.v.v Qua khảosát thực tế trong xưởng, điều kiện làm việc và dựa vào catalog của palăng

đã chọn bên ngoài thực tế ta lấy một số thông số cơ bản để phục vụ cho

việc tính toán kết cấu:

Tương ứng với chế độ làm việc trung bình ta có:

Bảng 1.1 Đặc điểm chế độ làm việc máy trục

Trung bình (Tb)

CHƯƠNG 6 TÍNH CƠ CẤU DI CHUYỂN CẦU 6.1 TÍNH BÁNH XE VÀ RAY

Tải trọng tác dụng lên bánh xe : bánh xe bố trí với khoảng cách bánh (khẩu lộ dầm) L= 6000mm và khoảng cách trục B=1200mm Khi đó tải trọng tác dụng lên các bánh xe trọng lượng bản thân cầu Gc, trộng lượng bản thân xe lăn Gx

và trọng lượng vật nâng Q tải trọng lớn nhất tác dụng lên mỗi bánh xe là khi

xe con mang cơ cấu nâng có vật lớn nhất tại một đầu giới hạn bên trái (phải) cầu như hình vẽ 2.1

4

1 2

kbx = 1,2 – hệ số tính đến chế độ làm việc của cơ cấu, (bảng KTNC tập 1trang 147)

6.2.CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN

a) Lực cản tĩnh tác động lên bánh xe

Wt = W1+ W2+ W3+ W6+ W7 Trongđó:

Tính w2 : lực do dốc của đường ray

d) Kiểm tra mômen khởi động

Tỉ số truyền của cơ cấu di chuyển palăng điện

e) Kiểm tra động cơ điện về mômen mở máy : Gia tốc lớn

nhất để đảm bảo hệ số bám k b ≥ 1 , 2 được tính từ công thức :

D

d f G

 G0 = 1143 kg – trọng lượng cầu kể cả cơ cấu di chuyển

 Gd– tổng áp lực lên các bánh dẫn khi không có vật nâng

 K = 1,1- hệ số tính việc phân phối không đều của khối lượng

 ϕ= 0,20 – hệ số bám của bánh xe vào ray khi làm việc trong nhà.

Vậy: 0

9,81 628,7.0, 2 50 max 628, 7.0, 015 17,7 0, 767

2 1

2 0

0

0

375 375

I i i đc

m đc

bx đc

i

n D G i

D

W

η η

Trong đó:

 iđc= 20.8 - tỷ số truyền chung đối với bộ truyền

 ηđc= 0,85 – hiệu suất của bộ truyền

 n1= 675 – số vòng quay của trục động cơ

 0

m

t =1,6 (s) - thời gian mở máy tương ứng

 β= 1,2 – hệ số kể đến ảnh hưởng quán tính của các tiết máy quay trên

17,7.0, 2 1143.0, 2 675.60 0,015.675.60

12.75 2.20,8.0,64 375.20.8 1,6.0,64 375.1,6

Các giá trị của hiệu suất tra trong bảng 2-1 [2]

Mô men xoắn tính theo công thức sau:

2 Chọn sơ bộ kích thước bộ truyền

− Đối với bộ truyền bánh răng cấp nhanh:

Di2=dc2-2.m-2.c=45-2.3-2.0,75=37,5 mm

3 Tính trục truyền

a Tính sơ bộ đường kính các trục như sau:

Dựa vào trị số ứng suất cho phép của thép chế tạo trục , ta chọn thép 45,tôi cóứng suất cho phép là 850Mpa

 Trục I: dI 3 [ ]

0,2.

x x

M

τ

0,2.55=7,8mmChọn dI=10 mm

 Trục II: dII 3 [ ]

0,2.

x x

M

τ

≥ =3 24830

0,2.55=13,1mmChọn dII=15 mm

 TrụcIII: dIII 3 [ ]

0,2.

x x

4 Chọn vật liệu và phương pháp chế tạo

Đặc điểm của bộ truyền hở bánh răng trụ thẳng là chịu tải lớn, vì vậy đòi hỏivật liệu chế tạo phải có cơ tính cao Tuy nhiên chọn vật liệu phải tính đến giáthành sản xuất và khả năng công nghệ cho phép Căn cứ vào những yêu cầutrên ta chọn loại vật liệu cho cặp bánh răng thiết kế như sau:

 Đối với bánh răng nhỏ, chọn thép C50 thường hóa có độ cứng HB =

220, σb= 620 N/mm2, σch= 320 N/mm2, đường kính phôi 100 ÷200mm

 Đối với bánh răng lớn, chọn thép 45xtôi cải thiện, có độ cứng HB =

250,σb= 750 N/mm2, σch= 500 N/mm2, đường kính phôi 100 ÷300 mm

5 Tính toán chọn ổ bi.

Tải trọng tác dụng lên mỗi bánh xe là 25281 N

⇒ Tải trọng tác dụng lên mỗi ổ bi là: 25281 12640.5

2

b

Theo công thức 11.3 sách tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí tập 1 ta có:

 Tải trọng qui ước

.b t d 1.1, 2.12640,5.1,3.1 19719

Trong đó :

 X=1 :hệ số tải trọng hướng tâm

 Y=1,2 : hệ số ổ bi có vòng ngoài quay

So sánh ta thấy Q0 <Q bnên ta chọn Q b=12,6405KN để kiểm bền

Dựa vào kết quả tính toán và tiêu chuẩn ổ bi GOST 8338-75

Ta chọn ổ bi đỡ có các thong số như sau: