Đồ án Thiết kế cầu trục hai dầm 10T -

Đồ án Thiết kế cầu trục hai dầm 10T -Đồ án Thiết kế cầu trục hai dầm 10T trình bày các nội dung: giới thiệu chung, tính toán chung cầu trục, tính toán cơ cấu nâng, tính toán cơ cấu di chuyển xe con, cơ cấu di chuyển cầu trục, tính toán kết cấu thép,... Đây là tài liệu tham khảo dành cho sinh viên Xây dựng.

MỤC LỤC

TRANG

LỜI NÓI ĐẦU……… 4

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG ………6

1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CẦU TRỤC 6

1.1.1 Công dụng của cầu trục 6

1.1.2 Phân loại 6

1.3 Giới thiệu cầu trục thiết kế và nội dung ĐATN 10

1.3.1.Các số liệu ban đầu để làm thiết kế 10

1.3.2.Nội dung ĐATN 11

1.4 Chọn phần mềm lập chương trình tính toán cơ cấu di chuyển cầu trục 11

CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN CHUNG CẦU TRỤC……… 12

2.1 Các thông số hình học của cầu trục 12

2.1.1 Các thông số tính theo công thức kinh nghiệm 12

2.1.2 Các thông số tính theo máy có sẵn 15

2.2 Thành phần tải trọng tác dụng lên cầu trục 15

2.2.1.Tải trọng do trọng lượng vật nâng 15

2.2.2.Tải trọng do trọng lượng bản than kết cấu thép cầu trục 15

2.2.3.Tải trọng do trọng lượng bản thân cầu trục 16

2.2.3.Tải trọng do trọng lượng bản thân cầu trục 16

2.3 Tải trọng quán tính và tải trọng gió của cầu trục 16

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN CƠ CẤU NÂNG……… 17

3.1 Chọn sơ đồ dẫn động, sơ đồ mắc cáp 17

3.2 Chọn cáp 17

3.3 Tính chọn cụm móc treo 18

3.3.1 Chọn cụm móc treo 18

3.3.2Kiểm tra bền móc treo 19

3.3.3 Đai ốc hãm, ổ tựa 21

3.3.4 Thanh ngang 22

3.4.Tính toán cụm tang 25

3.4.1.Cụm tang 25

3.5 Tính chọn động cơ điện, hộp giảm tốc 31

3.5.1 Chọn động cơ điện 31

3.5.2 Tính chọn hộp giảm tốc 32

3.6 Tính chọn phanh và khớp nối 33

3.7 Kiểm tra động cơ, hộp giảm tốc 34

3.7.1 Kiểm tra động cơ 34

3.7.2 Kiểm tra hộp giảm tốc 38

3.8 Kiểm tra phanh và khớp nối 39

Nguyễn Bá Long Líp 50KM1

1

3.8.1 Kiểm tra phanh 39

3.8.2 Kiểm tra khớp nối 40

3.9 Đường kính trục truyền 41

CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN CƠ CẤU DI CHUYỂN XE CON……… … 42

4.1.Lực nén bánh lớn nhất 42

4.2.Lực cản di chuyển xe con 42

4.3.Tính công suất động cơ, chọn hộp giảm tốc 43

4.3.1 Tính công suất động cơ chọn hộp giảm tốc 43

4.3.2 Tính chọn hộp giảm tốc 44

4.4.Tính cụm bánh xe di chuyển xe con 45

4.4.1.Tính toán bánh xe di chuyển 45

4.4.2.Tốc độ thực tế của xe con 47

4.4.3.Tính đoạn trục lắp bánh xe 47

4.4.4 Tính trục truyền giữa hai khớp nối 51

4.4.5 Tính chọn ổ gối đỡ bánh xe 52

4.5 Tính chọn khớp nối 52

4.5.1 Khớp nối giữa hộp giảm tốc và động cơ 52

4.5.2 Khớp nối trên trục truyền giữa hai bánh xe 53

4.6.Kiểm tra động cơ 53

4.6.1.Kiểm tra động cơ theo điều kiện bám(không quay trơn) 53

4.6.2.Kiểm tra thời gian mở máy khi đầy tải 56

4.6.3.Kiểm tra động cơ theo điều kiện phát nhiệt 56

4.7.Tính chọn phanh và kiểm tra thời gian phanh 57

4.7.1.Tính chọn phanh 57

4.7.2.Kiểm tra thời gian phanh khi đầy tải 59

CHƯƠNG 5: CƠ CẤU DI CHUYỂN CẦU TRỤC……….61

5.1.Lực nén bánh cơ cấu di chuyển cầu trục 61

5.2.Lực cản di chuyển cầu trục 62

5.3.Tính công suất, chọn động cơ của cơ cấu di chuyển cầu 63

5.4.Tính chọn hộp giảm tốc 63

5.5.Tính cụm bánh xe di chuyển cầu trục 64

5.5.1.Tính toán bánh xe di chuyển 64

5.5.2.Tốc độ thực tế của xe con: 65

5.5.3.Tính đoạn trục lắp bánh xe 65

5.5.4.Kiểm tra độ bền mỏi của trục theo hệ số an toàn : 67

5.5.5.Tính chọn ổ gối đỡ bánh xe 70

5.6.Tính chọn khớp nối 70

5.6.1.Khớp nối giữa hộp giảm tốc và động cơ 70

5.6.2.Khớp nối giữa hộp giảm tốc và trục bánh xe 71

5.7.Kiểm tra động cơ 71

5.7.1.Kiểm tra động cơ theo điều kiện phát nhiệt 71

5.7.2.Kiểm tra động cơ theo điều kiện bám 72

Nguyễn Bá Long Líp 50KM1

2

5.7.3.Kiểm tra thời gian mở mỏy khi đầy tải 75

5.8.Tớnh chọn phanh và kiểm tra phanh 76

5.8.1.Tớnh mụmen phanh và chọn phanh 76

5.8.2.Kiểm tra thời gian phanh khi đầy tải 78

CHƯƠNG 6 Tính toán kết cấu thép……… 82

6.1.Phơng pháp tính toán 82

6.2 Thông số ban đầu 82

6.3 Sơ dồ cấu tạo kết cấu thép và các thông số đã xác định 82

6.4.Xác định đặc trng hình học mặt cắt dầm 83

6.4.1.Mặt cắt giữ dầm chính A-A 83

6.4.2.Mặt cắt đầu dầm chính B-B 84

6.4.3- Mặt cắt dầm biên C-C 85

6.5.Tải trọng và tổ hợp tải trọng 86

6.5.1.Tải trọng theo phơng thẳng đứng 86

6.5.2.Tải trọng ngang 87

6.5.3.Tải trọng xoắn dầm chính 88

6.5.4.Các tổ hợp tải trọng tính toán 89

6.6.Tính kiểm tra bền kết cấu thép : 89

6.6.1.Xác định nội lực tại mặt cắt nguy hiểm 89

6.6.2.Kiểm tra bền 98

6.7.Kiểm tra độ cứng 100

6.7.1.Độ cứng tĩnh 100

6.7.2.Độ cứng động 100

Kấ́T LUẬN ………

……… 102

PHỤ LỤC P1.1 ……… 103

PHỤ LỤC P1.2……… …104

Tài Liệu tham khảO……….………105

LỜI NểI ĐẦU Nguyễn Bỏ Long Lớp 50KM1

3

Thế kỉ 21 đã mở ra một kỉ nguyên mới cho đất nước ta Kỉ nguyên công nghiệp hóa hiện đại hóa Hàng loạt những nhà máy, công xưởng được xây dựng và lắp ráp cùng với các dây chuyền công nghệ máy móc hiện đại được lắp đặt với khối lượng rất lớn Mặt khác công tác sửa chữa khắc phục những máy móc cũ sau một thời gian dài

sử dụng cũng được đẩy nhanh

Tất cả các công việc xây dựng, lắp ráp và sửa chữa đó không thể vắng cỏc mỏynõng chuyển Cầu trục là một thiết bị quan trọng trong các thiết bị nõng đú Đặc biệttrong các nhà kho, nhà máy cầu trục trở thành thiết bị quan trọng và rất cần thiết

Cầu trục được sử dụng rộng rãi để xếp dỡ hàng hoá trong các nhà kho trong cácnhà máy xí nghiệp sữa chữa lắp ráp và chế tạo

Với nhu cầu thực tế đú,cỏc thầy ở bộ môn Máy Xây Dựng của trường Đại HọcXây Dựng đã đưa thiết kế cầu trục hai dầm 10T vào làm đề tài tốt nghiệp Sau 5 nămhọc tại trường, dưới sự dạy dỗ nhiệt huyết và sự cố gắng nỗ lực của bản thân, em đãtrang bị cho mình những kiến thức cần thiết để có thể hoàn thành đồ án tốt nghiệpđược giao Đề tài lần này chính là cơ hội để em tổng hợp lại tất cả kiến thức mỡnh đóhọc và là bước đầu cho em được tiếp xúc với môi trường thiết kế sản xuất thực tế

Nhiệm vụ thiết kế trong đồ án tốt nghiệp của em là thiết kế cầu trục 2 dầm tảitrọng nâng 10 tấn, lập chương trình tính toán cơ cấu di chuyển cầu trục

Sau 15 tuần làm việc nghiêm túc em đã hoàn thành nhiệm vụ thiết kế đượcgiao Tuy nhiên với khả năng còn hạn chế và gần như chưa có kinh nghiệm về thiết

kế nên đồ án tốt nghiệp do em thực hiện chắc chắn còn nhiờ̀u thiờ́u sót Vậy em kínhmong các thõ̀y trong bộ môn xem xét và góp ý để em có thêm những kiến thức vữngvàng hơn nữa trong quá trình làm việc sau khi tốt nghiệp

Trong quá trình thực hiện, thõ̀y giáo Gvc.Ths LƯU ĐỨC THẠCH đã giúp đỡ

em rất nhiều cả về mặt kiến thức chuyên ngành cũng như những kĩ năng cần thiết.Nhờ vậy mà em có thể hoàn thành đồ án tốt nghiệp đúng thời gian và khối lượngcông việc một cách tốt nhất mà bộ môn đã giao Em xin được gửi lời cảm ơn chânthành nhất tới thõ̀y giáo LƯU ĐỨC THẠCH đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ emtrong quá trình học tập và thực hiện đồ án tốt nghiệp Nhân dịp tốt nghiệp em cũngmuốn gửi lời cảm ơn chân thành của em tới tất các các thõ̀y giáo trong khoa Cơ khí

Nguyễn Bá Long Líp 50KM1

4

Xây dựng đã dạy dỗ, dìu dắt chúng em học tập suốt 5 năm học đã qua Em xin chânthành cảm ơn!

Hà Nội ngày 10 tháng 1 năm 2010

SINH VIÊN THỰC HIỆN

(Ký và ghi rõ họ tên)

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CẦU TRỤC

1.1.1 Công dụng của cầu trục.

Nguyễn Bá Long Líp 50KM1

5

Cầu trục được sử dụng chủ yếu trong các phân xưởng nhà kho để nâng hạ và vận chuyển hàng hóa với lưu lượng lớn Cầu trục là một kết cấu dầm hộp hoặc dàn trên đó đặt xe con có cơ cấu nâng Dầm cầu có thể chạy trờn cỏc đường day đặt trên cao dọc theo nhà xưởng còn xe con có thể chạy dọc theo dầm cầu Vì vậy mà cầu trục

có thể nâng hạ và vận chuyển hàng theo yêu cầu tại bất kỳ 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 cạp, nam châm điện, gầu ngoạm 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

1.1.2 Phân loại :

a) Theo công dụng cú cỏc loại cầu trục :

- Cầu trục có công dụng chung: loại này dùng chủ yếu với móc treo dể xếp dỡ,lắp ráp và sửa chữa máy móc

- Cầu trục chuyên dùng: loại này được sử dụng chủ yếu trong công nghiệpluyện kim với các thiết bị mang vật chuyên dùng và có chết độ làm việc rất nặng

b) Theo kết cấu dầm cầu trục:

- Cầu trục một dầm: loại này có kết cấu thép của cầu trục gồm có một dầm

chính liên kết với hai dầm biên ở hai đầu bằng bulụng cường độ cao Trước đây người

ta thường dùng thộp cỏn chữ I làm dầm chính và để đảm bảo độ cứng theo phươngngang thì phải hàn thờm cỏc thanh giằng hoặc giàn ngang rất phức tạp Hiện nay vớiqui mô sản xuất lớn và công nghệ hoàn thiện, người ta thường dùng dầm hộp được tổhợp từ thép tấm CT3, đảm bảo độ cứng theo phương ngang bằng cách tăng chiều rộngbản cỏnh trờn của dầm, đảm bảo kiểu dáng công nghiệp đẹp Cầu trục một dầm thườngchỉ được sử dụng trong trường hợp khẩu độ dầm nhỏ, tải trọng nâng không lớn

Nguyễn Bá Long Líp 50KM1

6

Hình 1.1 Cầu trục 1 dầm 3.5 tấn

- Cầu trục hai dầm: gồm có dầm hộp và dầm dàn không gian Cầu trục hai dầm

được sử dụng phổ biến nhất Sở dĩ như vậy là vì hai dầm chính liên kết với hai dầmbiên tạo thành hệ khung có độ cứng cao theo cả phương đứng và phương ngang, có thểđáp ứng được mọi yêu cầu về tải trọng và khẩu độ của cầu trục, mặt khác xe con đặttrên ray dọc theo hai dầm chính có đủ diện tích và không gian để bố trí 1 đến 3 cơ cấunâng với các phương án đa dạng khác nhau, đảm bảo khả thi và giá thành hạ trong mọiđiều kiện vật tư và công nghệ

Hình 1.2 cầu trục hai dầm c) Theo cách tựa của cầu trục lên đường ray di chuyển cầu trục:

Nguyễn Bá Long Líp 50KM1

7

- Cầu trục tựa: loai này có ưu điểm là có chiều cao nâng lớn nhất nhưng chiềudài của dường day chỉ bằng chiều dài của nhà xưởng Được dùng phổ biến

- Cầu trục treo: loại cầu trục treo có ưu điểm là có thể làm dầm cầu dài hơn, do

đó có thể phục vụ ở cả phần rỡa mộp của nhà xưởng, thậm chí có thể chuyển hànggiữa hai nhà xưởng song song Tuy nhiên, cầu trục treo có chiều cao nâng thấp hơn sovới cầu trục tựa Dầm của cầu trục treo thường là dầm thép chữ I và palăng điện chạydọc theo dầm cầu dể nâng hạ vật Tuỳ theo khẩu độ của nhà xưởng mà cầu trục treo cóthể chạy dọc theo nhà xưởng nhờ hai ray treo hoặc nhiều ray treo Chớnh vỡ có thểtreo trên nhiều gối mà kết cấu của cầu trục treo nhẹ hơn so với cầu trục tựa và có thểlàm dầm cầu có độ dài tương đối lớn (đến 100m)

Hình 1.3.Cầu trục một dầm dạng treo

d) Theo cách bố trí cơ cấu di chuyển cầu trục:

- Loại cầu trục dẫn động chung

- Loại cầu trục dẫn động riêng

e) Theo nguồn đẫn động cầu trục:

- Cầu trục dẫn động tay: dùng chủ yễu trong sửa chũa, lắp ráp nhỏ và các công việcnâng, vận chuyển hàng hoá không yêu cầu tốc độ, và sức nâng lớn

Nguyễn Bá Long Líp 50KM1

8

Hình 1.4: Cầu trục dẫn động bằng tay loại một dầm (dạng tựa )

1- dầm cầu trục; 2 – cơ cấu di chuyển cầu trục ;3 – palăng xích

- Cầu trục dẫn động bằng máy: đuợc dùng chủ yếu vỡ nú dễ sử dụng, cho hiệu quả cao

và tin cậy

f) Theo vị trí điều khiển cầu trục:

- Cầu trục được điều khiển bằng nút bấm: thường dùng cho loại cầu trục một dầm có tảitrọng nâng nhỏ

- Cầu trục được điều khiển bằng ca bin: thường dùng cho loại cầu trục có tải trọng nânglớn

1.2 Tình hình thiết kế chế tạo cầu trục tại Việt Nam.

Trong những năm của thập kỉ 90 về trước, nước ta sử dụng chủ yếu cầu trục củaLiờn xụ và các nhà nước XHCN với số lượng không nhiều, theo nhu cầu và kế hoạch của nhà nước Tham gia vào lĩnh vực thiết kế, chế tạo cầu trục thường chỉ là các công

ty nhà nước như Hồng Nam, formach, chủ yếu là khai thác vật tư thiết bị trong nước, thiết kế cải tạo, thiết kế theo kinh nghiệm

Bước sang thế kỉ 21, đặc biệt những năm gần đây, do tác động của cơ chế thị trường, đặc biệt là việc công nghiệp hoá, hiện đại hoá nền kinh tế, mà thể hiện là các khu công nghiệp không ngừng gia tăng, nhu cầu sư dụng mỏy nõng là rất lớn, đặc biệt

là cầu trục Chính vì vậy mà đã có rất nhiều công ty đã tham ra thiết kế chế tạo chế tạo

và lắp ráp sản phẩm cầu trục Ví dụ như : công ty liên doanh cơ khí Hà Nội CEC, công

ty cơ khí Hồng Nam, công ty cơ khí Quang trung -Ninh Bình, công ty cổ phần AVC, công ty chế tạo thiết bị nõng Thiờn Trường, Megalift,Tổng công ty lắp máy Việt Nam… Các công ty nói trên hàng năm, thiết kế chế tạo, lắp đặt trên 50 cầu trục có kết cấu thép dạng dầm hộp và cầu trục hai dầm dạng hộp chiếm khoảng 70% Cỏc hóng lớn về chế tạo cầu trục đã thâm nhập vào thị trường Việt Nam như ABUS, DEMAG,

Nguyễn Bá Long Líp 50KM1

9

KULI… và góp phần nâng cao trình độ chế tạo chất lượng sản phẩm, kiểu dáng cầu trục đẹp hơn gọn hơn, trọng lượng nhỏ hơn.

Về công nghệ, cùng với sự đầu tư trang thiết bị máy móc ở các công ty, sự chuyển giao công nghệ chế tạo của cỏc hóng và tích luỹ kinh nghiệm, nâng cao trình

độ của các cán bộ kĩ thuật, chúng ta đã đủ khả năng chế tạo dầm cầu trục dạng hộp đạt chất lượng cao, đẹp, hợp chuẩn quốc tế (ví dụ hãng ABUS chuyển giao công nghệ chế tạo dầm hộp cho CEC Hà Nội LTD và sau này là công ty cổ phần AVC) Tuy nhiên việc tính toán thiết kế kết cấu thép cầu trục nói riêng và cầu trục nói chung vẫn còn nhiều vấn đề đáng nói:

+ Các công ty thường thiết kế, chế tạo đơn chiếc theo đơn đạt hàng và chủ yếu

là tính tay nờn khụng chủ động đáp ứng được yêu cầu đề ra, độ chính xác chưa cao lãng phí và đặc biệt là khi đấu thầu, báo giá gấp (thường lấy tương đối theo kinh nghiệm, tính cạnh tranh không cao)

+ Về phương pháp tính hiện nay chưa có sự thống nhất chung, các công ty với

độ ngũ thường yếu và thiếu tài liệu hạn chế, thường tự tính theo kinh nghiệm vàphương pháp riêng của mỡnh cú tham khảo các mẫu Do vậy tính chính xác và hiệuquả kinh tế chưa được cao lắm

Kết luận: Qua tình hình thực tế và những kiến thức đã thu được trong 5 nămhọc ngành mỏy xõy dựng, việc chọn đề tài “Thiết kế cầu trục 2 dầm 10T, lập chươngtrình tính toán cơ cấu di chuyển cầu trục “là lựa chọn hợp lí và đúng đắn, phù hợp vớimột sinh viên sắp ra trường ngành cơ khí xây dụng Việc lập chương trình tính toánthiết kế cơ cấu di chuyển sẽ giúp tính toán thiết kế nhanh, chính xác hơn Đó cũng làmột hướng phát triển tốt trong tương lai

1.3 Giới thiệu cầu trục thiết kế và nội dung ĐATN:

1.3.1 Các số liệu ban đầu để làm thiết kế :

- Sức nâng của cầu trục Q = 10 T

- Khẩu độ L = 18 m

- Chiều cao nâng : H = 12 m

- Tốc độ nâng vnâng= 10 m/ph

- Tốc độ di chuyển xe con vxecon=30 m/ph

- Tốc độ di chuyển của cầu trục vcầu= 40m/ph

Nguyễn Bá Long Líp 50KM1

10

- Chế độ làm trung bình : CĐ= 25%

1.3.2 Nội dung đồ án tốt nghiệp:

Công tác thiết kế, chế tạo, lắp đặt để có một cầu trục hoàn chỉnh gồm rất nhiềucông đoạn Trong khuân khổ đồ án tốt nghiệp, do thời gian có hạn nên nội dung đồ ántốt nghiệp bao gồm :

- Phần thuyờt minh tính toán :

+ Giới thiệu chung về các loại cầu trục và cầu trục thiết kế Lựa chọn phần mềmtính toán cơ cấu di chuyển

+ Tính toán chung (kích thước hình học cơ bản, các thành phần tải trọng)

+ Lập sơ đồ khối, lập chương trình tính toán cơ cấu di chuyển của cầu trục

- Phần bản vẽ thiết kế :

+ Hình chung cầu trục : A0(A1)

+ Các cơ cấu công tác : 3 bản A1

+ Kết cấu thép cầu trục : 2 bản A1

+ Bản vẽ chi tiết : 1 bản A1

+ Bản vẽ sơ đồ khối và kết quả tính toán: 2 bản A1

1.4 Chọn phần mềm lập chương trình tính toán cơ cấu di chuyển cầu trục

Trong thời đại hiện nay, công nghệ thông tin phát triển mạnh mẽ, máy tính trởthành công cụ đắc lực cho con người, tạo điều kiện phát huy hết khả năng của mình.Tin học và máy tính đã được ứng dụng trong mọi lĩnh vực, đặc biệt là trong ngành cơkhí Các chương trình tính toán thiết kế tối ưu, các chương trình tớnh toỏn và vẽ tựđộng các chi tiết máy, các bộ phận máy và máy được thiết lập Hiện nay có rất nhiềuphần mềm hỗ trợ và giúp chúng ta tính toán, thiết kế cơ khí một cách nhanh và cho độchính xác cao Ví dụ như: Excel, Pascal, Visual basic,… Nhưng trong mỗi phần mềmđều có ưu điểm riêng của nó Với yêu cầu của đề tài, em chọn phần mềm MicrosoftExcel để tính toán cơ cấu di chuyển cầu trục Trong Excel có thể đáp ứng được khảnăng sử lý về công thức, phép tính toán học một cách nhanh chóng và cho kết quảchính xác Ngoài ra phần mềm này cũn giỳp người thiết kế và cũng như người đọckiểm tra công thức và số liệu dễ dàng

CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN CHUNG CẦU TRỤC

2.1 Các thông số hình học của cầu trục

Nguyễn Bá Long Líp 50KM1

11

Các điểm đặc trưng trên mặt cắt A-A, B-B, C-C: điểm 1-10

2.1.1 Các thông số tính theo công thức kinh nghiệm

- Khoảng cách tâm hai bánh xe trên dầm biờn

bc-bco = 400-330 = 70 mm  (60100) mm

(đảm bảo điều kiện ổn định tổng thể dầm và đảm bảo độ cứng

theo phương Ngang)

+ Chiều dày bản bụng ( thanh đứng ) s1 bản cánh s2

Chiều dày bản bụng thường lấy theo tải trọng :

Tiết diện C-C :

Nguyễn Bá Long Líp 50KM1

13

+ Dầm biên thường làm đối xứng với chiều dày bản bụng là s6 mm

Chiều dày bản cánh s5  s6 lấy s5= 6 mm ; s6=8 mm

Chiều cao dầm hb  hd thường lấy hb=hd= 500 mm + Dầm biên có thể làm tiết diện

h

S = 948

6 = 164  160 < h

S < 265 Phải thêm 1 sườn dọc có thể là thộp gúc hoặc thộp cỏn chữ u hàn ở

vùng chịu nén của bản bụng cỏch mộp trờn một khoảng

( 0,2  0,25 ) h= ( 0,2  0,25 ).984 = (197 246) mm

+ Kích thước sườn gia cường :

Khoảng cách giữa 2 sườn đứng g = 2.hb = 2 500 = 1000 mm

g = 1000 mm = 1 (m) (khoản cách giữa hai sườn )

Chiều dày sườn đứng : ss =

2.2.1.Tải trọng do trọng lượng vật nõng

+ Tải trọng nâng danh nghĩa : Qdn=10T =100 kN

+ Tải trọng thiết bị mang : q = 0,05.Qdn=0,05.100 = 5 kN = 500 kg

2.2.2.Tải trọng do trọng lượng bản thõn kết cấu thép cầu trục :

hr = 140 mm ; br = 140 mm ( chiều cao và chiều rộng ray )

Gcb- Trọng lượng sàn công tác, lan can, ca bin : Gcb= 0,87 T

2.2.3.Tải trọng do trọng lượng bản thân cầu trục:

Nguyễn Bá Long Líp 50KM1

15

Theo [4] có :

+ Khối lượng cơ cấu di chuyển cầu Gdcc= 416 kg

+ Khối lượng xe con Gxc= 3360 kg

+ Khối lượng cabin Gcb= 870 kg

Tổng trọng lượng cầu trục :

Gc= Gdc+Gxc+Gcb+Gdcc

Gc= 14000+3360+ 870+416 = 18646 kg

2.3 Tải trọng quán tính và tải trọng gió của cầu trục

a) Lực quán tính của khối lượng chuyển động tịnh tiến:

Pqt=m.a=G g V

t

+ Di chuyển cầu trục :

Pqt=mc.ac / mc=Gc (Khối lượng cầu trục )

ac = 0,2m/s2 gia tốc cầu trục (tra bảng 27 trang 53 tài liệu [3])

Pqt1= 18646.0,2 = 3729,2 N

+ Di chuyển xe con:

Pqt2=mxc.axc= 3360.0,2 =672 N ( axc= 0,2 m/s2)

+ Vật nâng: ( theo [3] tra bảng 16,trang 53) an = 0,2 m/s2

Khi không tải : P1= mm an= 50.0,2 = 10 N

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN CƠ CẤU NÂNG

Hình 3.1a.Sơ đồ dẫn động cơ cấu nâng

1: Động cơ; 2: Khớp nối; 3:Phanh; 4: hộp giảm tốc; 5:tang cuốn cáp.

1 2 3 4

Hình 3.1b.Sơ đồ mắc cáp.

1:Tang ; 2: Puli cân bằng ; 3: Cáp ; 4: Cụm puli móc treo

3.2 Chọn cáp

- Chọn Palăng kộp cú bội suất a = 2

- Lực căng cáp lớn nhất khi nâng vật, theo tài liệu [ 3] ta có :

r p a

Q S



 2

max 

Nguyễn Bá Long Líp 50KM1

17

+ - Hiệu suất của một pu li: Chọn  =0,98 (ổ bi)

+ r - Số pu li đổi hướng cáp: r=0 ( Cáp đựơc quấn trực tiếp lên tang)

+ [Sđ] - Lực kéo đứt cho phép của cáp

+ n - Hệ số an toàn bền của cáp Chọn theo bảng 9, T23 – [ 3 ] Chọn n=5,5 (chế

+ Diện tích tính toán mặt cắt của tất cả các sợi: 101,15 mm2

+ Độ bền giới hạn của thép: b =200 daN/mm2

D =110 mm; H =920 mm; H0 =450 mm; H1=295 mm; S= 85 mm

Kí hiệu : + vòng bi :218 (hai puly làm việc )

móc treo : 8215 Khối lượng : 210 kg = 0,21 T

SD

BA

Móc treo N010 OCT 6627-66 như hình vẽ

-Đường kính bụng trong của móc: D=110 mm

-Khe hở miệng móc: S =85 mm

-Khoảng cách từ tâm móc đến đỉnh móc: L=340 mm

-Chọn cụm móc treo loại ngắn Trong quá trình làm việc móc treo có ba tiết diệnchịu tải trọng chính cần kiểm tra bền là: A-A, B-B, I-I và tiết diện vật liệu chế tạomóc treo là thép 20 có:

dn k

Q

kN cm d

Hình 3.3 móc treo và phân bố ứng suất trên mặt cắt

- Diện tích tiết diện mặt cắt A- A: F, thay mặt cắt A-A bằng tiết diện hình thangcân

B   ( tra hình 2 : tài liệu [ 3] )

=> k  0,9Ứng suất kéo lớn nhất thớ trong tiết diện A-A:

e

kN cm FkD

e

kN cm FkD

Q

kN cm F



(nch = 1,4: Tra bảng 11, T27 – [3])

3.3.3 Đai ốc hãm, ổ tựa:

Vật liệu chế tạo đai ốc là thép 45

Chiều cao đai ốc: H = 1,2.d0 = 1,2.56= 67,2 mm

Chọn H = 70 mm

Đường kính ngoài của đai ốc: DĐ = 1,8.d0 = 1,8 DĐ  100 mm

ổ tựa căn cứ vào đường kính cổ móc d2 và tải trọng tĩnh Q, chọn ổ phải đạm bảo:

Qt=k.Q < C0

Nguyễn Bá Long Líp 50KM1

21

Mu= 120.23 690

Mô men chống uốn của mặt cắt ở giữa thanh ngang :

W= Mu [σ] (N/cm2)

[] : ứng suất uấn cho phép (N/cm2)

ứng suất trong thanh ngang thay đổi theo chu kỳ mạch động:

3 (N/cm2)

Lấy [] = 9000 (N/cm2)Suy ra mô men chống uốn của mặt cắt giữa thanh ngang là:

Hình 3.4 Thanh ngang cụm móc treo

Mô men chống uốn của mặt cắt ở giữa thanh ngang còn được tính theo công thức :

W = 1

6.(B1 – d1).h2 (cm)Trong đó:

d1 = d2 + (25) (cm)Với d2: đường kính đầu móc d2= 56 (mm) =5,6 (cm)

 d1 = 56 + 4 = 60 (mm)

B1: Chiều rộng thanh ngang, có tính đến đường kính ngoai của ổ chặn móc D1

B1= D1 + ( 1020)(mm)

B1= 80 + 20 = 100 (mm)Chiều cao thanh ngang:



=> Mtt = 39.104 (N.cm)Đường kính nhỏ nhất của ngõng trục lắp ở trục puli là:

Nguyễn Bá Long Líp 50KM1

23

d = 3 Mtt0,1.[σ]=

3 3

Lh =3500 Thời hạn phục vụ của ổ ở chế độ làm việc trung bình

Hình 3.4 biểu đồ gia tải của cơ cấu nâng

n : Số vòng quay của puli cum móc treo:

n =

p

60.v.(a-1)π.D (v/ph)

n = 60.10.(2 1) 6, 460.3,14.0,5



 7(v/ph)Suy ra thời gian phục vụ của ổ là:

L= 6

60.7 3500 10

Ta lựa chọn tang có đường kính Dt= 360 mm =36 cm

Đường kính tang kể từ tâm lớp cáp thứ nhất

Lk=H.a=12.2=24 (m)Trong đó: H là chiều cao nõng.H = 12 m

a là bội suất palăng a = 2

L2: Phần chiều dài gờ tang L2= t = 19 mm

L3: Khoảng cách ở giữa tang (phần không tiện rãnh ) đảm bảo góc lệch cáp 

C = 0,4.dc= 0,4.15 = 6 mmChiều dày của tang  Tính sơ bộ  = 0,02.Dt+ 8 mm

 = 0,0.260 + 10 = 15,2 mm Chọn  = 16 mm = 1,6 cm

c) Kiểm tra bền tang :

Với Smax = Sn

t = 27,8.103 (N)Xét tỷ số giữa chiều dài tang và đường kính tang:

1300360 3,625

t

L

=>Kiểm tra bền tang theo ứng suất nén, uốn và xoắn (theo [3])

Tang được chế tạo bằng thép CT3 có:

ch=220N/mm2; Hệ số an toàn bền k=1,5

Nguyễn Bá Long Líp 50KM1

26

Vậy n   n.Tang thỏa mãn điều kiện bền nén.

Ứng suất uốn và xoắn của tang khi nâng vật với tải trọng nâng danh nghĩa phải thỏa mãn điều kiện:

][ 3

4 ) (

2

1 2

2 2

n u n

u 3 ,

Vậy tang đảm bảo bền.

* Tính cặp đầu cỏp trờn tang

So= maxf

e

S (KN)

o

40 cos f 40 sin

f f

S



4, 220,150,15

N n 3 , 1

1 2

1 3 u

d.z.1,0

l.N.n

 {}K

Nguyễn Bá Long Líp 50KM1

28

Nu = 12,12 0

40 sin

15 , 0

= 2,83 (KN) 1,3 : Hệ số kể đến ứng suất do Mụmen xoắn gây ra

[]K: ứng suất kéo cho phép của bu lông

[]K=

5,1

.8,

0 t

(KN/cm2) Chọn thép CT3 có ch = 22 KN/cm2

{}K=

5,1

22.8,0

= 11,73 (KN/cm2)ứng suất tổng trong bu lông

1,3.1,6.12,12 (1,6) 4 4

1,6.2,83.3

Xét thấy ứng suất cho phép của bulụng []K= []ứng: ứng suất tổng

Vậy bu lông chọn thoả mãn điều kiện bền

d) Tính toán trục tang.

Chọn vật liệu là thép 45 có : []u=91 N/mm2

Trục tang chịu uốn, ổ trục dùng ổ lòng cầu hai dãy ta coi như một khớp Ta có :

sơ đồ tính (uốn) , coi tang và trục đồng thời chịu uốn, xoắn như trục bậc Tính Mu tạitiết diện A-A , B-B trong hai trường hợp (hình 3.6)

Nguyễn Bá Long Líp 50KM1

29

SmaxSmax

SmaxSmax

5006 5006

5006 5006

418 120

19

76 279

Hình 3.6: sơ đồ tải trọng tính trục tang

Khoảng cách giữa hai gối là: L=Lt+2.L5=1300+2.75=1450 mm

Khoảng cách từ gối tới mép trục:L1=120 mm

Ta xét hai trường hợp :

+ TH1 khi lực lằm ở phía trong của tang như hình vẽ

+ TH2 khi lực làm ở phớa mộp tang như hỡnh vẽ

RA=RB=41,7 KNMụmen tại mặt cắt A-A và B-B là:

Mu d



*Kiểm tra bền tang

Ứng suất tương đuơng tại tiết diện nguy hiểm phải thoả mãn điều kiện:

Suy ra mụmen  =58,38 KG/mm2 < 

Vậy trục tang thỏa mãn điều kiện bền

e) Tính chọn ổ đỡ trục tang :

Chọn ổ bi đỡ lòng cầu hai dẫy :

Do ổ lắp tren trục tang quay chậm nên chọn ổ theo khả năng tải tĩnh

Có lực tác dụng lên ổ : R = Smax= 26,5 KN = 26500 N

(Theo tài liệu [8] bảng 15P trang 340) chọn ổ:

kí hiệu : 1619 có : d = 90 mm ; D =200 mm ; B = 67 mm

khả năng tải tĩnh của ổ : Qt =7000 daN = 70000 N

3.5 Tính chọn động cơ điện, hộp giảm tốc

Q v N

  

Vn - Vận tốc nâng: vn 10 m/ph = 10

60 m/s

Q - Tải trọng nâng danh nghĩa(N)

Q= Qn+Gm = (10+0,21).104 N = 10,21.104 N

Theo [ 4 ], phần động cơ điện với chế độ làm việc trung bình, ta chọn động

cơ dây cuốn ký hiệu MTB 411-6 với thông số kỹ thuật sau:

Công suất trên trục: Nđc=22 kW

Vận tốc quay: nđc= 965 v/ph

Hệ số: cos = 0,75

Hiệu suất  = 86%

Mụmen sinh ra lớn nhất: Mmax = 62 daNm = 620 Nm

Mụmen quán tính của rô to động cơ: J* = 0,5 kg.m2

Khối lượng động cơ: mđc=280 kg

a v n

a- Bội suất palăng nâng vật: a = 2

Dt - Đường kính tang đến tâm lớp cáp thứ nhất

Dt = 360 mm = 0,36 m

Ta có: nt = .0,37510.2

 = 17 vg/ ph

i 96517

 =56,76Theo [ 4 ], chọn hộp giảm tốc ký hiệu: U2-400 cú cỏc thông số kỹ thuật sau:

Công suất hộp giảm tốc có thể truyền được: Ngt= 24 kW

Chọn phương án trục vào và trục ra cựng phớa

Tốc độ quay thực tế của tang:

96550,94

tt dc t gt

n n i

Tốc độ thực tế của vật nâng:

11,152

tt

n

D n V

a

3.6 Tính chọn phanh và khớp nối

Phanh được đặt trên trục quay nhanh của hộp giảm tốc

Mụmen phanh tính toán:

Mụmen phanh cực đại: Mt (max) = 400 Nm

Khối lượng phanh: Gp = 37 kg

Khối lượng: Gk =32 kg

Mụmen quán tính: Jk1 =1,95 kGm2

Khớp nối giữa động cơ và hộp giảm tốc loại M32 không có bánh phanh

Mụmen xoắn lớn nhất có thể truyền được: [M]x=1100 Nm

Khối lượng: Gk =13,7 kg

Mụmen quỏn tớnh:Jk2 =0,05 kGm2

3.7 Kiểm tra động cơ, hộp giảm tốc

3.7.1 Kiểm tra động cơ:

a) Kiểm tra thời gian mở máy của động cơ:

Thời gian mở máy khi nâng và hạ vật với tải trọng nâng danh nghĩa xác định theocông thức sau:



 [ 3 ]

Mt- Mụmen cản tĩnh trên trục động cơ khi nâng hay hạ vật

Mt=Mtn và dấu “-” tương đương với khi nâng vật

Mt = Mth và dấu “+” tương đương với khi hạ vật

Lực căng cáp cuốn lên tang khi nâng và hạ vật:

i 

3 25, 24.10 0,375.2.0,8

 - Hệ số kể đến mụmen quán tính của khối lượng các chi tiết quay chậm so vớitrục động cơ: =1,2

igt – Tỷ số truyền của hộp giảm tốc

c

 - Hiệu suất truyền động của cơ cấu nâng: c= 0,8

D - Đường kính tang dẫn đến tâm lớp cấp thứ nhất:

Thời gian mở máy khi hạ:

538.965

11, 72375(266,7 148,65)

h m

n tt

m

v a

h tt

m

v a

b) Kiểm tra động cơ theo điều kiện phát nhiệt :

Kiểm theo mụmen tương đương:

Thời gian chuyển động ổn định: tt

n od v

H

t  [ 3 ]H- Chiều cao nâng trung bình của vật:(Tra bảng 18, T41- tài liệu [ 3 ])

611,18

Hình 3.7 : Biểu đồ gia tải trong chu kỳ làm việc của cơ cấu nâng

Số lần mở máy trong một giờ của cơ cấu:

3600 3600

8 67, 08 [ ] 120 429,3

k - Số lần mở máy trong một chu kỳ: k=8

[n]m- Số lần mở máy cho phép trong 1 giờ, khi chế độ làm việc trung bình: [n]m = 120

Giá trị mụmen tương đương:

od

2 ti m

2 m tb td

t t

t

t M t

M

M

M m tb – Mụmen mở máy trung bình của động cơ.

M m tb = 440,582N.m

Mti- Các mức mụmen cản tĩnh ứng với các chế độ tải khác nhau

 - Hệ số kể đến sự làm xấu đi điều kiện làm mỏt mỏy

O - Hệ số kể đến ảnh hưởng của điều kiện làm mát:

Vậy động cơ đảm bảo điều kiện phát nhiệt

c).Kiểm tra theo phương pháp chế độ làm việc tiêu chuẩn:

25

25 N N k

N td   t  = 22 kw

Ntđ- Công suất tương đương của chu kỳ

Nt - Công suất tương ứng với tải trọng tĩnh khi dịch chuyển vật nâng

danh nghĩa

Nguyễn Bá Long Líp 50KM1

38

Vậy động cơ đảm bảo chế độ làm việc tiêu chuẩn.

3.7.2 Kiểm tra hộp giảm tốc

Kiểm tra hộp giảm tốc về quá tải trong thời kỳ mở máy

Mụmen danh nghĩa của động cơ :

9550

217,72

dc dn

Với: 1=1,6 - Bội số của mụmen mở máy phụ thuộc chế độ làm việc

( Chọn theo bảng 15, T36 – tài liệu [ 3 ]) với chế độ làm việc bình thường

Mụmen mở máy trung bình của động cơ:

Nm M

min max

3.8 Kiểm tra phanh và khớp nối

3.8.1 Kiểm tra phanh :

Thời gian phanh với tải trọng danh nghĩa:

GD n t



Mt=Mtn và dấu “+” tương đương với khi nâng vật

Mt = Mth và dấu “-” tương đương với khi hạ vật

237

n t

n ph

t 

 =0,6 s

118.965375(262,5 148,65)

h ph

t 

3.8.2 Kiểm tra khớp nối:

Mụmen xoắn lớn nhất truyền qua khớp khi mở máy động cơ phải thỏa mãn:

Mmax  [Mmax]K

Mụmen lớn nhất Mmax mà khớp phải truyền có thể xuất hiện

trong 2 trường hợp: + Mở mỏy nõng vật

+ Phanh khi hạ vật

a) Mụmen mở máy khi nâng vật:

Ta biết mụmen mở máy lớn nhất của động cơ là Mmmax, phần dư để thắng được lực quán tính là:

Md = Mmmax- Mt = 620 –237 = 383 Nm

Mt - mụmen cản tĩnh trên trục động cơ ứng với tải trọng nâng danh nghĩa

Qdn = 10T Một phần mụmen dư này tiêu hao trong việc thắng quán tính các tiết máy quay bờn phía trục động cơ (roto, nửa khớp nối phía trục động cơ), còn lại là mụmen

dư truyền qua khớp

Nguyễn Bá Long Líp 50KM1

40