thiết kế cầu trục

đồ án tốt nghiệp về thiết kế cầu trục-palang

CHƯƠNG 1 NHIỆM VỤ -YÊU CẦU –PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 1.1. TỔNG QUAN Máy nâng chuyển là các loại máy công tác dùng để thay đổi vị trí của đối tượng công tác nhờ thiết bị mang vật trực tiếp, sự ra đời và phát triển của nó gắn liền với yêu cầu về kinh tế kỹ thuật của ngành công nghiệp nhằm giảm tối đa sức người trong lao động. Đặc điểm làm việc của các cơ cấu máy nâng là ngắn hạn, lặp đi lặp lại và có thời gian dừng. Chuyển động chính của máy là nâng hạ vật theo phương thẳng đứng, ngoài ra còn một số các chuyển động khác để dịch chuyển vật trong mặt phẳng ngang như chuyển động quay quanh trục máy, di chuyển máy, chuyển động lắc quanh trục ngang. Bằng sự phối hợp giữa các chuyển động, máy có thể dịch chuyển vật đến bất cứ vị trí nào trong không gian làm việc của nó. Để đáp ứng yêu cầu và đòi hỏi của các ngành công nghiệp khác nhau, kĩ thuật nâng vận chuyển cũng xuất hiện nhiều loại máy nâng vận chuyển mới, luôn cải tiến và hợp lí hóa phương pháp phục vụ, nâng cao hơn độ tin cậy làm việc, tự động hóa các khâu điều khiển, tiện nghi và thỏa mãn yêu cầu của người sử dụng.Tùy theo kết cấu và công dụng, máy nâng chuyển 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 ray đặt trên cao dọc theo nhà xưởng, xe con mang hàng di chuyển trên kết cấu thép kiểu cầu, cầu trục có thể nâng hạ và vận chuyển hàng theo yêu cầu tại bất kì điểm nào trong không gian của nhà xưởng. Cầu trục được sử dụng trong tất cả các lĩnh vực của nền kinh tế quốc dân với các thiết bị mang vật rất đa dạng như móc treo, thiết bị cặp, nam châm điện v.v Đặc biệt cầu trục được sử dụng phổ biến trong ngành công nghiệp chế tạo máy và luyện kim với 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 kế phải tìm hiểu, đề cập và giải quyết thoả đáng hàng loạt các yêu cầu khác nhau về phương pháp tính toán, chỉ tiêu khả năng làm việc, công nghệ chế tạo và quy trình lắp ráp, sử dung, sửa chữa theo nhiều phương pháp khác nhau. Nhiệm vụ chính của thiết kế là tìm ra và cụ thể hoá các giải pháp kỹ thuật để từ đó lựa chọn ra phương pháp tối ưu, phù hợp với nhiệm vụ thư thiết kế. Cuối cùng là đưa ra những thông tin về đối tượng thiết kế và từ những thông tin đó có thể tạo ra một việc thiết kế phải đảm bảo khả năng thực hiện được các giải pháp kỹ thuật, nghĩa là phải có sự phù hợp giữa các đặc tính kỹ thuật của các đối tượng mới với các giải pháp kỹ thuật và mức độ phát 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 cấu thép 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 có hình dạng, kích thước ngoài khác nhau, phù hợp với không gian, tính chất 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 máy nâng mà trong quá trình làm việc trọng lượng các cơ cấu cơ khí, tải trọng nâng chuyền đến. Các cơ cấu cơ khí được lắp đặt trực tiếp trên bộ phận kết cấu 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 để nâng 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 cơ đến bộ công tác. Các bộ phận này có thể là cơ khí, thuỷ lực, khí nén hoặc hỗn 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, khớp nối, 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 (động học, động lực học như là số vòng, tốc độ, phương chiều chuyển động, lực tác động…), sức bền các cơ cấu để từ đó định ra kích thước hình học, công suất động cơ và các thông số khác nhằm làm cho máy nâng đặt được các yêu cầu 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 cấu đặt 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 mục đích xác định nhanh những kích thước chính theo phương pháp đơn giản và gần đúng. Tính toán chi tiết hay tính chính xác nhằm mục đích kiểm tra và điều chỉnh lại kích thước cơ cấu đã lựa chọn sơ bộ. Cách tính này thường dựa vào tính chất mỏi của vật liệu. Hư hỏng các cơ cấu máy nâng chủ yếu là do gẫy và mòn. Việc tính bền chi tiết là phải xác định chính xác kích thước để có khả năng cứng vững chống lại các tải trọng tác dụng lên chúng, bảo đảm tuổi thọ của chúng đồng thời bảo đảm tính kinh tế không quá lãng phí vật liệu. Mòn của các chi tiết cơ cấu diễn ra từ từ và lâu dài. Để đảm bảo độ mòn cho phép cần quan tâm tới chất lượng vật liệu và phương pháp xử lý bề mặt các vật liệu đó phù hợp điều kiện làm việc theo yêu cầu của từng chi tiết, bộ phận và đặt được tuổi 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 phân xưởng cơ điện • Hình dạng, kích thước của các kết cấu phải phù hợp loại vật mang và không gian nhà xưởng. • Phải đạt được tính kinh tế cao: nghĩa là thiết bị sau khi chế tạo và các 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 đảm bảo được các tính năng của nó. • Thiết bị phải dễ chế tạo hoặc nằm trong giới hạn tiêu chuẩn và dễ lắp đặt 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 dễ dàng 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 kết với hai dầm ngang (dầm cuối), trên hai dầm ngang này có 4 bánh xe để di chuyển trên hai đường ray song song đặt trên vai cột nhà xưởng hay trên dàn kết cấu thép. Cầu trục được sử dụng rất rộng rãi và tiện dụng để nâng hạ vật nâng, 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 có một hoặc hai dầm, trên đó có xe con và cơ cấu nâng di chuyển qua lại dọc theo dầm chính. Hai đầu của dầm chính liên kết hàn hoặc đinh tán với hai dầm cuối, trên mỗi dầm cuối có hai cụm bánh xe, cụm bánh xe chủ động va cụm bánh xe bị động. Nhờ cơ cấu di chuyển cầu và kết hợp cơ cấu di chuyển xe con (hoặc palăng) mà cầu trục có thể nâng hạ ở bất cứ vị trí nào trong không gian 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, sàn công 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 bằng tay chủ yếu dùng trong các phân xưởng sửa chữa, lắp ráp nhỏ, nâng hạ không thường xuyên, không đòi hỏi năng suất và tốc độ cao. Dẫn động bằng điện cho các loại cầu có tải trọng nâng và tốc độ nâng lớn sử dụng trong các phân xưởng lắp ráp và sửa chữa lớn. Cầu trục được chế tạo với : • tải trọng nâng từ 1 đến 500T • khẩu độ dầm cầu đến 32m • chiều cao nâng đến 16m • Tốc độ nâng vật từ 2 đến 40 m/ph • Tốc độ di chuyển xe con đến 60m/ • Tốc độ di chuyển cầu trục đến 125 m/ph. Cầu trục có tải trọng nâng thường được trang bị hai hoặc ba cơ cấu nâng vật: một cơ cấu nâng chính và một hoặc hai cơ cấu nâng phụ.Tải trọng nâng của loại cầu trục này thường được ký hiệu bằng một phân số với tải trọng nâng chính và phụ, ví dụ: 15/3 t; 20/5 t; 150/20/5 t; v.v 2.1.1.2. Phân loại cầu trục Cầu trục được phân loại theo các trường hợp sau: a) Theo công dụng Theo công dụng có các loại cầu trục có công dụng chung và cầu trục chuyên dùng. Cầu trục có công dụng chung có kết cấu tương tự như các cầu trục khác, điểm khác biệt cơ bản của loại cầu trục này là thiết bị mang vật đa dạng, có thể nâng được nhiều loại hàng hoá khác nhau. Thiết bị mang vật chủ yếu của loại cầu trục này là móc treo để xếp dỡ, lắp ráp và sửa chữa máy móc. Loại cầu trục này có tải trọng nâng không lớn và khi cần có thể dùng với gầu ngoạm, nam châm điện hoặc thiết bị cặp để xếp dỡ một loại hàng nhất định. 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 chủ yếu trong công nghiệp luyện kim với các thiết bị mang vật chuyên dùng và có chế 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 cheo palăng di chuyển trên cánh dưới của dầm chữ I hoăc mang cơ cấu nâng di chuyển phía trên dầm chữ I, toàn bộ cầu trục có thể di chuyển dọc theo nhà xưởng trên đường ray chuyên dùng ở trên cao. Tất cả các cầu trục một dầm đều dùng palăng đẵ được chế tạo sẵn theo tiêu chuẩn để làm cơ cấu nâng hạhàng. Nếu nó được trang bị palăng kéo tay thì gọi là cầu trục một dầm dẫn động bằng tay, nếu được trang bị palăng điện thì gọi là cầu trục một dầm dẫn 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. 5. Dầm cuối. 10. Cabin điều khiển. 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 với khối lượng công việc ít, sức nâng của cầu trục loại này thường ở khoảng 0,5 ÷ 5 tấn, tốc độ làm việc chậm. Cầu trục một dầm dẫn động bằng điện được trang bị palăng điện, sức nâng có thể lên tới 10 tấn, khẩu độ đến 30 m, gồm có bộ phận cấp điện lưới ba pha. Hình 1.3. Cầu trục hai dầm. 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 đầu lắp 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 động theo đường ray chuyên dùng 5 đặt trên cao dọc nhà xưởng, hướng chuyển động của cầu trục chiều quay của động cơ điện.Xe con mang hàng 11 di chuyển 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 dây cáp điện 8 có thể co dãn phù hợp vói vị chí của xe con và cấp điện cho cầu trục nhờ hệ thanh dẫn điện 12 đặt dọc theo tường nhà xưởng, các quẹt điện 3 pha tỳ sát trên các thanh này, lồng thép làm công tác kiểm tra 13 treo dưới dầm 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 thường trong 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 móc câu chính và phụ, tời phụ có sức nâng thường bằng một phần tư (0,25) sức nâng 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 không gian. Dầm giàn không gian tuy có nhẹ hơn dầm hộp song khó chế tạo và thường chỉ dùng cho cầu trục có tải trọng nâng và khẩu độ lớn. Dầm cuối của cầu trục hai dầm thường được làm dưới dạng hộp và liên kết với các dầm chính 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 trục này có kết cấu đơn giản nhưng vẫn đảm bảo được độ tin cậy cao nên được sử dung 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 với các bánh xe di chuyển dọc theo nhà xưởng. Loại cầu trục này thường dùng 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 chuyển palăng . Ca bin điều khiển 2 được treo vào phần kết cấu chịu lực của cầu trục. [...]... 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 nhanh chóng, chúng ta chỉ cần dựa vào mẫu cầu trục có sẵn hoặc thiết kế mẫu để đi thiết kế cái gần giống với cái ta cần thiết kế Tuy nhiên nó cũng có những nhược điểm của nó đó là chúng ta khó có thể tìm được mẫu cầu trục thích hợp hay thiết kế mẫu... có thể chuyển hàng giữa hai nhà xưởng song song đồng thời kết cấu thép của cầu trục treo nhẹ hơn so với cầu trục tựa Tuy nhiên, cầu trục treo có chiều cao nâng 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 động chung và cầu trục dẫn động riêng Cơ cấu di chuyển cầu trục có thể thực hiện theo hai phương àn dẫn động chung và... điều khiển có các loại cầu trục điều khiển từ cabin gắn trên dầm 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 cho các 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... ta thiết kế theo phương pháp nào, vấn đề này cần phải được xác định ngay từ đầu trước khi đi thiết kế bất cứ một vấn đề gì Vì nếu không xác định được thiết kế theo phương pháp nào thì có thể thiết kế đó không có tính khả thi 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. ..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 treo của các ray phức tạp nên loại cầu trục này thường chỉ được dùng trong các trường 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... đi thiết lập các công thức tính toán Kết luận: 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 cần giải 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... phải phân tích chọn sơ đồ kết cấu cầu trục sao cho phù hợp với mục đích và đặc 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 tính năng kỹ thuật của cầu trục phục vụ trong các phân xưởng chúng tôi thấy loại cầu trục một dầm dạng chữ I... 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 cụ trong phân xưởng cũng như yêu cầu về tải trọng, làm việc tin cậy, sử dụng đơn giản, thuận tiện cho việc bảo dưỡng thiết bị nếu xảy ra sự cố và đặt hiệu quả kinh tế cao Chính vì vậy chúng tôi chọn loại cầu này để thiết kế 6 1 2 3 4 5 Hình 1.8 Cầu trục thiết kế cầu trục 5T phục vụ cho... ta cần thiết kế Mặt khác khi đi thiết kế một 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 nhất đảm bảo dư bền vì các Quy Phạm đặt ra được dựa vào các kinh nghiệm và cách tính dư bền Tuy nhiên phương pháp này không thể áp dụng cho các trường hợp đặc biệt được và các chi tiết thiết kế ra cho... giảm tốc 2 và các đoạn trục truyền 3 nối với nhau và nối với trục ra của hộp giảm tốc bằng các khớp nối 4 Trục truyền tựa trên các gối đỡ 5 bằng ổ bi Do phải truyền momen xoắn lớn nên trục truyền, khớp nối và ổ bi có kích thước rất lớn, đặc biệt khi cầu trục có tải trọng nâng và khẩu độ dầm lớn Các đoạn trục truyền có thể là trục đặc hoặc trục rỗng So với trục đặc tương đương, trục rỗng có trọng lượng . loại cầu trục Cầu trục được phân loại theo các trường hợp sau: a) Theo công dụng Theo công dụng có các loại cầu trục có công dụng chung và cầu trục chuyên dùng. Cầu trục có công dụng chung có kết. cho các 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. luyện kim với 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 kế phải tìm hiểu,