Thiết kế môn học máy nâng vận chuyển đề cần trục tháp có cơ cấu di chuyển xe con bằng cáp tính toán cơ cấu thay đổi tầm với q=3,2t, h=50m, cần dài 20m

TKMH: MÁY LÀM ĐẤT GVHD:NGUYỄN HỮU CHÍ BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN PHÂN HIỆU TẠI TP.HCM - - THIẾT KẾ MÔN HỌC MÁY NÂNG VẬN CHUYỂN GVHD : Nguyễn Hữu Chí SVTH : Nguyễn Hồng Kiên MSSV : 6051040045 LỚP : Máy xây dựng – K60 TP HỒ CHÍ MINH NĂM 2022 SVTH: NGUYỄN HOÀNG KIÊN TKMH: MÁY LÀM ĐẤT GVHD:NGUYỄN HỮU CHÍ THIẾT KẾ MƠN HỌC MƠN MÁY NÂNG VẬN CHUYỂN ĐỀ: Cần trục tháp có cấu di chuyển xe cáp: Tính tốn cấu thay đổi tầm với Q=3,2T, H=50m, cần dài 20m NỘI DUNG THUYẾT MINH: Tổng quan thiết bị: Công dụng, Phân loại, Cấu tạo chung nguyên lý hoạt động loại, Cách tính suất Phần tính tốn: Các phương án lựa chọn phương án, Lập sơ đồ dẫn động cho phương án lựa chọn, bước tính tốn theo quy định Hướng dẫn sử dụng thiết bị công tác bảo dưỡng thiết bị Bản vẽ: Vẽ vẽ tổng thể thiết bị vẽ lắp cấu thiết kế giấy A0 Các thơng số khác phân tích lựa chọn hay tham khảo tài liệu cho phù hợp SVTH: NGUYỄN HOÀNG KIÊN TKMH: MÁY LÀM ĐẤT GVHD:NGUYỄN HỮU CHÍ MỤC LỤC CHƯƠNG GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CẦN TRỤC THÁP 1.1.Giới thiệu chung: 1.1.1 Phân loại: .5 1.2 Phương hướng phát triển cải tiến hoàn thiện thiết bị 1.2.1 Phương hướng phát trieån: .6 1.2.2 Cải tiến – hoàn thiện thiết bị: CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ .8 2.1.Giới thiệu: .8 2.2.Lựa chọn phương án: 2.3.Cấu tạo, nguyên lý làm việc cần trục tháp máy di chuyển xe 14 CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TỔNG THỂ 16 3.Thiết kế tổng thể xe máy di chuyển xe .16 3.1 Thiết kế máy di chuyển xe .16 3.2 Chọn đường kính tang Dt 18 3.3 Chọn động điện [TL-[1]] 18 3.4 Tính tốn tang tời [TL-[1]] .21 3.5 Thiết kế gối đỡ trục tang 28 3.6 Tính chọn phanh 29 3.7 Bộ truyền 30 3.8 Các phận cấu di chuyển xe lăn : 30 3.9 Ổ đỡ trục bánh xe : .36 CHƯƠNG GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CẦN TRỤC THÁP 1.1.Giới thiệu chung:  Cần trục tháp loại cần trục có thân tháp thường cao từ 30  50, cao (có thể đến 100  120 m) Phía gần đỉnh SVTH: NGUYỄN HỒNG KIÊN TKMH: MÁY LÀM ĐẤT GVHD:NGUYỄN HỮU CHÍ tháp có gắn cần dài từ 12  50 m đến 70m, kết nối chốt lề Một đầu cần lại treo cáp kéo qua đỉnh tháp Kết cấu chung cần trục tháp chủ yếu gồm phần: phần quay phần không quay) Trên phần quay bố trí cấu công tác như: tời nâng vật, tời nâng cần, tời kéo xe con, cấu quay, đối trọng, trang thiết bị điện thiết bị an toàn  Phần không quay đặt cố định có khả di chuyển đường ray nhờ cấu di chuyển Tất cấu cần trụ điều khiển cabin treo cao gần đỉnh tháp phổ biến loại cabin treo phần liên kết cần tháp cột tháp  Do có chiều cao nâng tầm với lớn, có không gian phục vụ nâng nhờ chuyển động nâng hạ vật, thay đổi tầm với, quay toàn vòng dịch chuyển toàn máy mà cần trục tháp sử dụng rộng rãi công trình xây dựng dân dụng, xây dựng công nghiệp dùng để bốc dỡ,vận chuyển hàng hóa, cấu kiện, vật liệu kho bãi  Tuy nhiên kết cấu phức tạp, tháp cao nặng, tốn nhiều chi phí trình tháo dỡ lắp ráp, di chuyển, chuẩn bị mặt cần tháp yêu cầu sử dụng nơi có khối lượng xây lắp tương đối lớn sử dụng cần trục tự hành không đem lại hiệu kinh tế cao khả đáp ứng yêu cầu công việc thấp Do tính chất làm việc cần trục tháp thay đổi địa điểm nên chúng thường thiết kế cho dễ tháo dỡ, dựng lắp vận chuyển có khả tự dựng di chuyển đường dạng tổ hợp toàn máy Điều làm giảm chi phí thời gian dựng lắp cần trục  Thông thường cần trục tháp chế tạo có sức nâng từ  12 (T) , cá biệt đến 75 (T), moment tải cần trục đạt tới 350 t.m, tầm với từ  50, chiều cao nâng đến 100  120(m) có chiều cao nâng lớn nên tốc độ nâng bị hạn chế lại nằm khoảng 0,32  1m/s thay đổi tốc độ theo cấp vô cấp  Tốc độ nâng hạ vật để điều chỉnh hàng thường  8m/s, tốc độ quay cần từ 0,3  1v/pt, thời gian thay đổi tầm với từ 25  100 (s), tốc độ di chuyển xe 0,2  1m/s di chuyển cần trục 0,2  0,63 m/s SVTH: NGUYỄN HOÀNG KIÊN TKMH: MÁY LÀM ĐẤT GVHD:NGUYỄN HỮU CHÍ 1.1.1 Phân loại:  Cần trục tháp thực tế chế tạo nhiều đa dạng, nhiên để phân loại theo nhóm cần trục ta dựa vào đặc điểm riêng tường loại cần trục  Phân loại theo công dụng: Cần trục tháp có công dụng chung dùng xây dựng dân dụng phần dùng xây dựng công nghiệp Loại có moment tải từ  160 t.m, có sức nâng 0,4  (T), chiều cao nâng từ 12  100m tầm với lớn vào khoảng 10 30(m) để xây dựng nhà phương pháp lắp ghép khối bê tông có cần trục tháp có sức nâng đến 12 T moment tải 40  250T.m Ngoài loại cần có loại cần trục tháp dùng để xây dựng công trình lớn, loại có moment tải lớn từ 30  250T.m lên tới 500 T.m, sức nâng tầm với lớn đạt  (T), tầm với nhỏ vào khoảng 12 (T), tầm với đạt 20  50m đạt tới 70(m), chiều cao nâng 50  100(m) lên tới 250m Tuy nhiên loại cần trục tháp đặc biệt chuyên dùng xây dựng công nghiệp có moment tải lớn đạt tới 600 t.m cá biệt lên tới 1500 t.m Sức nâng lớn từ  75 T tầm với lớn 20  40m  Phân loại theo phương án lắp đặt trường : Cần trục tháp di chuyển ray, cần trục tháp đặt cố định cần trục tháp tự nâng Cần trục tháp cố định có chân tháp gắn liền với móng trục cố định Cần trục tháp tự nâng nằm công trình, tháp tự nối độ dài để tăng độ cao nâng theo phát triển chiều cao công trình, tháp có độ cao lớn neo với công trình để tăng ổn định tăng khả chịu lực ngang.Với cần trục tháp tự nâng đặt công trình xây dựng, làm việc tự nâng toàn cần trục theo chiều cao công trình.Toàn tải trọng cần trục truyền xuống công trình  Phân loại theo đặc điểm làm việc tháp có cần trục tháp loại quay vòng loại tháp không quay Ở loại tháp quay, toàn tháp có cấu đặt bàn quay Bàn quay đặt thiết bị tựa quay đặt khung di chuyển.Khi quay toàn bàn quay quay với tháp Ở tháp không quay, phần quay đặt đầu tháp Khi quay có cần, đầu tháp, đối trọng cấu quay SVTH: NGUYỄN HỒNG KIÊN TKMH: MÁY LÀM ĐẤT GVHD:NGUYỄN HỮU CHÍ  Phân loại theo phương pháp thay đổi tầm với ta chia làm loại: cần trục tháp với cần nâng hạ cần trục tháp có cần nằm ngang có xe di chuyển cần để thay đổi tầm với Cần kiểu nâng hạ có kết cấu nhẹ chiều cao nâng lớn so với loại cần nằm ngang Cần nằm ngang có kết cấu nặng thay đổi tầm với xe nên độ cao nâng tốc độ di chuyển ngang vật ổn định, đặc biệt đưa móc treo tiến gần sát thân tháp nên tăng không gian phục vụ cần trục  Tóm lại cần trục tháp chủ yếu dùng công trình xây dựng ưu điểm lớn mà loại máy trục khác có, thiết kế, chế tạo người ta lưu ý đến đặc điểm riêng lớn mà lựa chọn cho phù hợp với công việc mà thực 1.2 Phương hướng phát triển cải tiến hoàn thiện thiết bị 1.2.1 Phương hướng phát triển: Trong công xây dựng cần trục tháp có tính ưu việc cao đóng vai trò quan trọng có chiều cao nâng lý tưởng, đáp ứng gần hầu hết công việc qui trình xây dựng Mục đích chủ yếu cần trục tháp vận chuyển vật liệu xây dựng từ mặt đất lên đến độ cao xây dựng từ qui trình làm việc cần trục tháp ta thấy chu kỳ làm việc cần trục tháp hoàn toàn hợp lý, tiêu tốn thời gian tăng nâng suất lao động đáng kể Để đánh giá khả làm việc cần trục người ta tính suất làm việc máy trục trung bình chế độ làm việc máy trục để đưa thông số phản ánh lên tính ưu việt cần trục tháp 1.2.2 Cải tiến – hoàn thiện thiết bị:  Nhìn chung, cần trục tháp đa dạng theo nhiều đặc điểm ta nói phần phân loại, chia cần trục tháp làm dạng chủ yếu:  Loại tháp quay với cần nâng hạ cần nằm ngang thay đổi tầm với di chuyển xe  Loại tháp cố định với cần nằm ngang thay đổi tầm với di chuyển xe thay đổi tầm với nâng hạ cần Bên cạnh loại loại cần trục tháp tự nâng xếp vào nhóm riêng SVTH: NGUYỄN HỒNG KIÊN TKMH: MÁY LÀM ĐẤT GVHD:NGUYỄN HỮU CHÍ Ngày nhiều nhà chế tạo tạo cần trục tháp có cấu tạo theo hướng modun hóa theo cụm Tùy theo cách sử dụng bố trí cụm mà ta có cần trục tháp tự nâng đặt cố định hay cần trục cố định có khả di chuyển ray cấu tự nâng để xây dựng công trình có độ cao trung bình thấp Theo hướng cho phép chế tạo hàng loạt cụm máy có chất lượng cao, giá thành thấp, tiện lợi thay sửa chữa  Tuy nhiên yêu cầu xây dựng ngày cao mà việc chế tạo cần trục thích hợp thiết phải đảm bảo đầy đủ yêu cầu kỹ thuật tiêu kinh tế, quan trọng cần trục phải đáp ứng tính khả thi công việc mà thực hiện, cần trục phải đảm bảo có chiều cao nâng móc đủ lớn, tầm với đủ linh hoạt phạm vi công trình, có kết cấu gọn nhẹ, dễ dàng tháo lắp thay đổi vị trí làm việc để thuận tiện việc sử dụng cần trục CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 2.1.Giới thiệu:  Khi thiết kế loại cần trục (hoặc loại máy móc nào) người chế tạo phải đưa vấn đề mà loại cần trục khắc phục với khả suất làm việc tốt nhất, tránh trường hợp cần trục hoạt động không mang lại hiệu cao mà đưa vào sử dụng Do việc lựa chọn SVTH: NGUYỄN HỒNG KIÊN TKMH: MÁY LÀM ĐẤT GVHD:NGUYỄN HỮU CHÍ phương án tối ưu để đưa chế tạo loại cần trục cần thiết quan trọng với mục đích vận chuyển vật liệu phục vụ ngành xây dựng từ mặt đất lên đến độ cao theo yêu cầu định trước phải đảm bảo tất hoạt động cần trục phải phù hợp với qui trình sản xuất lao động 2.2.Lựa chọn phương án:  Phương án : Cấu tạo cần trục với kết cấu chân tháp gắn lệch tâm lùi phía sau so với đường trục đứng tháp cao so với mặt bàn quay kết cấu kiểu đảm bảo trạng thái vận chuyển đường (lúc tháp gập xuống tư nằm ngang), tháp bàn quay có độ cao tương đương nhau, giảm chiều cao vận chuyển Việc chọn chiều cao đỉnh tháp phía sau trục tháp phụ thuộc vào độ lớn lực căng cáp nâng cần sức bền tháp Tháp thường cấu tạo từ thép góc từ thép ống hàn lại thành dàn với tiết diện thân tháp hình vuông số cần trục tháp loại nhỏ có hình tam giác thân tháp tiết diện hình tròn Ưu điểm loại vận chuyển chế tạo dễ cách tháp chia làm nhiều đoạn liên kết với bu lông, riêng tháp có chiều cao lớn, tiết diện tháp thay đổi nhỏ dần theo đoạn để tiết kiệm vật liệu, giảm trọng lượng cần trục xếp lồng đoạn với nhau.Trình tự lắp ráp cần trục loại tháp quay có nhiều công đoạn tiến hành sau:cần trục vận chuyển đến vị trí nhờ xe vận chuyển xe móc trục tư nằm ngang Dùng cần trục khác nhấc đầu tháp rời khỏi sàn xe Sau cho xe vận chuyển rời đi, hạ đầu tháp tì lên bệ đỡ tà vẹt kê cao từ 0,6  0,7m tỳ lên chống Palăng nâng cần kéo nghiêng khung di chuyển làm bánh trước khung di chuyển cần trục tiếp xúc với đường ray Kẹp chặt bánh trước vào ray tiếp tục kép nghiêng khung di chuyển Rút móc ra, nhả cáp palăng nâng cần để hạ khung di chuyển xuống bánh lại tiếp xúc với ray Đặt đối trọng lên bàn quay dùng palăng nâng cần kéo tháp cần lên vị trí thẳng đứng Quá trình tháo dỡ cần trục xảy ngược lại SVTH: NGUYỄN HỒNG KIÊN TKMH: MÁY LÀM ĐẤT GVHD:NGUYỄN HỮU CHÍ Hình 2.1 : Cần trục tháp quay thay đổi tầm với xe Phương án 2: Cần trục tháp đứng yên với cần nằm ngang Loại cần trục tháp bao gồm nhiều loại cần trục khác loại cần trục tháp đứng yên có đầu quay Ta chia loại cần trục làm loại chính:  Cần trục tháp tự nâng đoạn nâng từ phía trên: đoạn tháp nối nâng lên đến độ cao đoạn tháp (còn gọi khung trượt) nhờ cấu nâng vật sau treo vào ray trượt ngang Đầu quay đoạn tháp nâng lên nhờ có cấu nâng chuyên dùng Cơ cấu xi lanh thủy lực dùng truyền động khí palăng cáp Đoạn tháp nâng lên theo dẫn hướng thân tháp tạo ta khoảng trống để lắp đoạn nối Trượt ngang đoạn tháp nối vào lòng đoạn tháp sau liên kết đoạn tháp nối với thân tháp bulông Nhược điểm loại tháp tất thao tác nâng cần trục diễn độ cao lớn gây nguy hiểm thực SVTH: NGUYỄN HỒNG KIÊN TKMH: MÁY LÀM ĐẤT GVHD:NGUYỄN HỮU CHÍ công việc, bắt buộc phải trang bị cấu hãm an toàn đềâ phòng cố Chiều cao tháp lớn nên tốn nhiều thời gian di chuyển máy tốn thêm chi phí lắp đặt đường ray  Cần trục tháp đứng yên, cần quay tự nâng đoạn tháp ngoài: ưu điểm loại cần trục sử dụng tới công cụ lắp ráp phụ thời gian cho công việc Tuy nhiên nhược điểm cần trục loại lớn, gần tương tự với cách nâng tháp bên mức độ nguy hiểm lắp ráp cao so với loại khác nối dài tháp cao Để truyền lực ngang đoạn tháp đòi hỏi vị trí liên kết phải có kết cấu phù hợp thường sống trượt lăn dẫn hướng Các lăn liên kết cứng liên kết đàn hồi, cụm lăn đàn hồi phải có khe hở cho phép khắc phục sai số chế tạo lắp ráp Mặt khác loại cần trục cần phải có tốc độ di chuyển thấp chiều cao tháp lớn nên hoạt động ảnh hưởng đến suất máy  Cần trục tháp tự nâng đoạn tháp nối từ phía dưới: ưu điểm cần trục công việc lắp ráp nâng tháp tiến hành phía thấp nên an toàn so với loại cần trục tháp khác Các công tác chuẩn bị cho việc nối dài tháp tiến hành đồng thời với cần trục làm việc nên rút ngắn thời gian chất chết máy Phần đỉnh tháp có kết cấu nhỏ gọn phần tự nâng bố trí chân tháp nên cấu quay thường có công suất nhỏ, bố trí cấu hãm an toàn xảy cố Nhược điểm phương pháp phải nâng cần trục kéo dài tháp Trọng lượng thay đổi theo độ cao tháp cấu nâng tháp phải SVTH: NGUYỄN HỒNG KIÊN 10 TKMH: MÁY LÀM ĐẤT GVHD:NGUYỄN HỮU CHÍ Trong q trình làm việc cáp di chuyển từ A đến B ngược lại với tổng lực căng cáp tác dụng lên tang: P =Wt+WH=1052,2+32,26 =1084,5 KG=10639 N Để xác định biểu đồ momen tác dụng lên trục tang, ta xét cho trường hợp bất lợi điểm đặt lực P B Khi xác định lực tác dụng từ tang truyền xuống trục tang ta coi tang dầm giản đơn 10639 C D RC R D= RC = RD 269 10639=8888 N 322 53 10639=1751 N 322 Sơ đồ tính momen trục tang mF=0 1750.372+8888.50-RE.422=0 RE+RF=1751+8888 RE=2596,6 N RF=8042,4 N Momen uốn D SVTH: NGUYỄN HOÀNG KIÊN 24 TKMH: MÁY LÀM ĐẤT GVHD:NGUYỄN HỮU CHÍ MuD=RF.50=8042,4.50=402120 Nmm Mơmen uốn C MuC=RE.50=2596,6.50=129830 Nmm Đường kính trục tiết diện nguy hiểm d= √ Mu , [ σ ] , mm Mu: (N.mm) mômen uốn Mu=402120 Nmm [ σ ] : ứng suất cho phép Chọn vật liệu chế tạo trục thép 45 có giới hạn bền [ σ ]b =600 N/mm2, giới hạn mỏi σ −1=260 N/mm2 [ σ ]= d= σ −1 [n].k √ ' = 258 =80 , N/mm 402120 =36 , ,1 80 mm, trục có rãnh then nên ta chọn d=55mm Tính xác trục theo công thức n= nσ n τ √n 2σ +n2τ ≥[ n] Trong đó: n σ :hệ số an tồn xét riêng ứng suất pháp nσ= σ−1 kσ σ +ψ σ σ m εσ β a n τ :hệ số an toàn xét riêng ứng suất tiếp SVTH: NGUYỄN HOÀNG KIÊN 25 TKMH: MÁY LÀM ĐẤT GVHD:NGUYỄN HỮU CHÍ nτ= τ −1 kτ τ +ψ τ τ m ετ β a Theo đề trục quay hai chiều nên ứng suất pháp ứng suất tiếp không σ a =σ max =−σ = σ m=0 Mu W τ a =τ max =0 τ m=0 W,W mômen chống uốn mômen chống xoắn tiết diện trục W= π d b t ( d−t )2 − 32 d π d b t ( d−t )2 W 0= − 16 2.d Trong d: đường kính trục d=55 mm b,t: chiều rộng sâu rẵnh then Chọn then theo d ta b=12mm, h=8mm W =5510 mm W =30800 mm σ a= Mu W = 402120 =27 , 14510 N / mm Giới hạn mỏi uốn xoắn ;' σ −1=σ−1− k Vật liệu trục thép 45 có ứng suất bền σ b =600 N / mm σ '-1=0 , 43 σ b =0 , 43 600=258 N / mm τ '-1=0 , 22 σ b =0 ,22 600=132 N / mm SVTH: NGUYỄN HOÀNG KIÊN 26 TKMH: MÁY LÀM ĐẤT k= √ GVHD:NGUYỄN HỮU CHÍ 107 Z :hệ số thời gian làm việc chi tiết Ztđ : số chu kỳ chịu tải tương đương trục Số làm việc tổng cộng T=25.365.A.kng.kn=25.365.8.0,33.0,25=6022,5 h Số chu kỳ làm việc tổng công Z=T.ack=6022,5.15=90337,5 Tổng số chu kỳ làm việc phân phối số chu kỳ làm việc Z1,Z2,Z3 ứng với tải trọng Q1=Q, Q2=0,75Q, Q3=0,2Q Z1=0,2.Z=18067,5 Z2=0,5.Z=45168,75 Z3=0,3.Z=27101,25 Số chu kỳ làm việc tương đương tính theo công thức sau Q2 Q3 Q Z td =Z +Z +Z =18067 ,5 1+45168 , 75 , 758 +27101 ,25 , 28=22589 ,5 Q Q Q ( ) ( ) ( ) √ √ , 27 , 27 k= = =2 ,14 Z td 22589 , Hệ số kích thước ;' σ −1=σ−1− k =258.2,14 = 552,5 N/mm2 τ -1 = 132.2,14=282,5 N/mm2 +Hệ số xét đến ảnh hưởng trị số ứng suất trung bình đến sức bền mỏi,chọn theo vật liệu.Đối với thép bon trung bình ψ σ =0 , ,ψ τ =0 ,05 +ε σ , ε τ :Hệ số kích thưỡ xét tới ảnh hưởng tiết diện trục đến giới hạn mỏi ε σ =0 ,82 ε τ =0 , +b:Hệ số tăng bền =1 +k σ , k τ :hệ số tập trung ứng suất uốn xoắn k σ =1 , 49 SVTH: NGUYỄN HOÀNG KIÊN 27 TKMH: MÁY LÀM ĐẤT GVHD:NGUYỄN HỮU CHÍ k τ =1 ,5 k σ , 49 = =1 , 82 Tỷ số ε σ , 82 k τ ,5 = =2 ,14 ε τ ,7 Tập trung ứng suất lắp căng với kiểu lắp T2 ,áp suất bề mặt lấy ¿ 30 kσ =2 , 35 N / mm Tra bảng 7-10 ta ε σ ( ) kτ k =1+0 , σ −1 =1 , 81 ετ εσ Thay trị số vừa tìm vào cơng thức tính n σ ∧n τ ta được: nσ= 552 , =8 ,5 2,35 27 , 7+0 , Hệ số an toàn thường lấy [ n ] =1 , 8÷2, - Chọn then Đường kính trục lắp then d=40.Chọn then có kích thước sau b=12, h=8, t=4,5, k=4,4 ,l=40 3.5 Thiết kế gối đỡ trục tang Trong q trình làm việc góc lệch cáp phương vng góc với trục tang không đáng kể ta coi không, trục tang khơng có lực dọc trục nên ta chọn ổ bi đỡ lòng cầu hai dãy Sơ đồ chọn ổ cho trục R E =2596 , N SVTH: NGUYỄN HOÀNG KIÊN 28 TKMH: MÁY LÀM ĐẤT R F =8042, GVHD:NGUYỄN HỮU CHÍ N Vì R E =R F sau lần xe di chuyển vòng cần nên ta tính cho gối đỡ chịu lức lớn gối đỡ lại lấy theo gối đỡ tính ta tính cho gối đỡ F Hệ số khả làm việc tính theo cơng thức C=Q ( n h )0 , ≤Cbang Với n: Tốc độ vòng quay =137,86 V / ph h: Thời gian phục vụ=1000 Q: Tải trọng tương đương, daN Q=( Kv R +m A ) K n K t A: Tải trọng dọc trục=0 K t : Hệ số tải trọng động =1,2 K n : Hệ số nhiệt độ,nhiệt độ làm việc 1000 C K n =1 K v : Vòng ổ quay, K v=1 Q=R F 1, 2=8042 , , 2=9650 ,9 N C=965,1 ( 137,86.6022,5 )0,3 =57588,6 Tra bảng 15P ứng với d=35, chọn ổ bi đỡ lịng cầu hai dãy kí hiệu 1607(loại trung rộng) có Cbảng=35000 Các kích thước sau:d=35mm, D=80mm,B=31mm 3.6 Tính chọn phanh Phanh cấu di chuyển dây cáp kéo tính tốn xuất phát đảm bảo giữ xe chỗ với hệ số an toàn k=1,2 tiến hành nâng hạ vật Để phanh nhỏ gọn, ta đặt phanh trục thứ tức trục động Mômen phanh xác định theo công thức (3-74) sách TKMT- Đào Trọng Trường M ph=1 , ( −W +W +W +W s ) D t η ηd M ph=1 , (−278 ,3+21+108+612 ,6 ) 2.i ,KGm ,231 , 94 ,96 , 982 =11,59 ,8 KGm =113,7 Nm SVTH: NGUYỄN HOÀNG KIÊN 29 TKMH: MÁY LÀM ĐẤT GVHD:NGUYỄN HỮU CHÍ ứng với giá trị momen phanh ta chọn loại phanh điện từ ký hiệu có momoem phanh Mph=50Nm 3.7 Bộ truyền Theo sơ đồ cấu di chuyển xe lăn ta dung hộp giảm tốc bánh trụ đứng Hộp giảm tốc phải bảo đảm yêu cầu sau : Với CĐ25%, số vịng quay trục vào nv=885v/ph.truyền cơng suất1,6kw Tỷ số truyền i = 22 Hộp giảm tốc phù hợp với điều kiện hộp giảm tốc ký hiệu BK-350 có đặc tính sau : Tổng khoảng cách trục A = 350mm Tỷ số truyền i = 30,56 Công suất truyền với CĐ25% Tương ứng với số vòng quay trục vào n=1000v/ph; N=2,5kw 3.8 Các phận cấu di chuyển xe lăn : Kết cấu phận trùng bánh dẫn hộp trục bánh xe lắp cứng trục then, trục đặt ổ lăn hộp trục, q trình làm việc trục quay chịu uốn xoắn Ưng suất uốn thay đổi theo chu kỳ đối xứng, ứng xoắn tính chất làm việc hai chiều cấu nên xem thay đổi theo chu kỳ đối xứng Tải trọng lớn tác động lên bánh xe (xe bánh D hình 4.21c ) xác định Pmax= 107020N Tải trọng tĩnh có kể đến ảnh hưởng tải trọng động : SVTH: NGUYỄN HOÀNG KIÊN 11 30 TKMH: MÁY LÀM ĐẤT GVHD:NGUYỄN HỮU CHÍ Pt = Pmax k = 32300.1,2 = 38760 N Mômen uốn lớn tiết diện bánh xe M n= P t l 38760 250 = =2422500 Nmm 4 Ngoài lực Pt, mặt phẳng ngang trục bị uốn lực di chuyển bánh xe (~1/2 lực cản chuyển động xe lăn ) song trị số lực nhỏ, nên bỏ qua Mômen xoắn lớn truyền từ trục hộp giảm tôc sang bánh dẫn xuất động điện phải mômen lớn thời kỳ mở máy máy lớn trục Isẽ : Với hệ số tải lớn nhát mở máy mômen mở Mnmax=1,8.Mdn = 1,8.23,8 = 42,84Nm Mômen để thắng lực cản tĩnh chuyển động : M t =9550 2,5 =26 , Nm 885 Mơmen dư để thắng qn tính hệ thống : Md =4 2,84-26,9 = 15,94Nm Mômen để thắng lực quán tính khối lượng phận chuyển động thẳng : M ' d =M d (G i D2i ) ∑ (Gi D 2i ) : SVTH: NGUYỄN HỒNG KIÊN 31 TKMH: MÁY LÀM ĐẤT GVHD:NGUYỄN HỮU CHÍ (G iDi2)tđ : Mơmen vơ lăng tương đương phận chuyển động thẳng thu trục động A Pt B Mu Mx Hình 3.4 Sơ đồ tính lực ∑ ( Gi D )td =0 , 1( G0+Q ) i v 2x n2dc =0 , 1( 40000+ 300000) 152 =9 , 76 8852 ∑(GiDi2) : Tổng mômen vô lăng hệ thống thu trục động ∑(GiDi2)q= [(GiDi2)roto+(GiDi2)khớp)]≈ 1,2(2,7+0,6)=3,96Nm2 ∑(GiDi2)q= [(GiDi2)td+(GiDi2)q)]≈ 9,7+3,96=13,66Nm2 Mơmen để thắng qn tính khối lượng phận chuyển động thẳng: M ' d =M d (G i D2i ) ∑ (G i D 2i ) =15 , 94 , 76 =11, Nm 13 , 66 Vậy mômen lớn trục I truyền đến bánh dẫn : M1 = Mt+M’d = 26,9+11,4 = 38,3Nm Mơmen tính tốn có kể đến ảnh hưởng tải trọng động : M1’ = M1.kd = 38,3.1,2 = 45,96Nm Mômen xoắn lớn trục bánh dẫn : SVTH: NGUYỄN HOÀNG KIÊN 32 TKMH: MÁY LÀM ĐẤT GVHD:NGUYỄN HỮU CHÍ Mbd = M1’.i.ηdc = 45,96.22 0,85 = 859,5Nm Ổ trục hộp giảm tốc, mômen truyền sang hai bên, phân bố tỷ lệ với tải trọng lên bánh dẫn Dvà A Bánh D chịu tải nặng nhất, trục chịu mơmen xoắn lớn : M x=M bd PD 32300 =895 , =1319 , Nm PD+ PA 32300 +29210 Mômen tương đương tác dụng lên trục : M td =√ M 2u + αM 2x=√ 80265002 + 13196002 = 8027584,7Nmm :α=1do ứng suất xoắn thay đổi Ta dùng thép 45 chế tạo có : -giới hạn bền δb = 600N/mm2 -τ-1= 155N/mm2 ứng suất cho phép với chu kỳ đối xứng [ σ ]= σ−1 250 =71, N /mm [n].k 1,4.2,5 = Vậy đường kính trục tiết diện bánh xe là: d≥ √ M td , [ σ ] = √ 8027584 , =103 , mm , 71 , Vậy chọn d= 110mm Sau kiểm tra lại hệ số an toàn theo sức bền mỏi trục Tại tiết diện nguy hiểm với d = 110mm có khoét rãnh then bxh=32x18 nên Wu = 117400mm3 Bảng 7-3b[6] Wx = 248000mm3 Bảng 7-3b[6] Các ứng suất uốn lớn : SVTH: NGUYỄN HOÀNG KIÊN 33 TKMH: MÁY LÀM ĐẤT σ a= τ a= GVHD:NGUYỄN HỮU CHÍ M u 8026500 = =68 , N / mm W u 117400 M x 1319600 = =53 ,2 N / mm W x 24800 -Hệ số chất luợng bề mặt : β = - Hệ số kích thước : εδ = 0,74; kτ = 0,62 - Hệ số tập trung ứng suất : kδ = 1,8 kτ = 1,65 Xuất phát từ tuổi bền A = 15 năm với chế độ làm việc trung bình số chu kỳ làm việc : T = 24.365.A.kn.kng = 24.365.15.0,5.0,33 = 21680giờ Số chu kỳ làm việc tổng cộng ứng suất uốn : Z0 = 60.n.b T(CD) = 60.29,8.21680.0,25 = 9,52 102 Tải trọng lên trục : -Khi Q = Q1 P = Pmax = 107020N - Khi Q2 =0,5Q P ,5 =0 , 43 P0, 5=46018,6N; P -Khi Q3=0,3Q P ,3 =0 , 26 P0, = 27825,2N ; P -Khi không nâng vật Q4=0 P0 P0 = Pmin = 3200N; P SVTH: NGUYỄN HOÀNG KIÊN =0 , 05 34 TKMH: MÁY LÀM ĐẤT GVHD:NGUYỄN HỮU CHÍ Số chu kỳ làm việc tương ứng với tải trọng Q1;Q2;Q3; phân phối theo tỷ 3:1:1 ( với giả thiết chuyến có tải chuyến không tải, hay ngược lại ) Vậy 3 Z 0= ,52 10 =2 ,85 106 10 Z1=10 Z0 Z2=Z3=10 =9 , 52 106 =0 , 952 106 10 Z =4 ,76 106 Z3=10 Số chu kỳ làm việc tương đương ứng suất uốn : Ztđ = 2,58.106.18+0,95.106.0,438+0,95.106.0,268+4,76.106.0,058 = 2,85.106 Giới hạn mỏi tính tốn theo uốn : √ √ 107 10 σ −1=250 =250 =292 N /mm Z td 2, 85 10 Số chu kỳ tính tốn ứng suất xoắn với số lần đóng mở Zm = 120 Z t= Ztđ.Zm = 21680.120 = 2,6 106 Giới hạn mỏi tính xoắn : τ −1=δ−1 √ √ 107 10 =250 =2183 N /mm Zt , 10 Hệ số an toàn theo uốn : nδ= δ −1 292 = =1 , kδ 1,8 68 , δ ε δ β a , 74 Hệ số an toàn theo xoắn : SVTH: NGUYỄN HOÀNG KIÊN 35 TKMH: MÁY LÀM ĐẤT nτ= GVHD:NGUYỄN HỮU CHÍ δ −1 292 = =2 , kτ , 65 53 ,2 δ ε τ β τ ,7462 Hệ số an toàn chung : nτ= nδ nτ √n 2δ + n2τ = , ,5 =1 ,53 √1 , 82 + ,52 ≥[n] =1,5 3.9 Ổ đỡ trục bánh xe : Ở trục bánh xe ta dung ổ lăn theo ГOCT 33-59 với góc nghiêng ổ β ≈ 120 Tính tốn chọn ổ cho bánh dẫn chịu tải lớn (Bánh D) ổ chịu tác dụng áp lực lớn sau : 35 A β R1 S Hình.3.5 Các tải trọng tác dụng lên ổ - Tải trọng đứng (hướng kính) trọng lượng xe lăn vật nâng R1 = P D 29210 = =14605 N 2 - Tải trọng chiều trục xe lăn bị lệch, tải trọng quy ước tính 10% tải trọng bánh xe : At = 0,1.PD = 0,1.29210 = 2921N SVTH: NGUYỄN HỒNG KIÊN 36 TKMH: MÁY LÀM ĐẤT GVHD:NGUYỄN HỮU CHÍ - Tải trọng chiều trục lực hướng kính góc ghiêng β ổ S ≈ 1,3.R1.tgβ = 1,3.14605.tg120 = 13404,5N Lực S xuất hai ổ đối triêt tiêu ngồi cịn tải trọng ngang (hướng kính ) lực di chuyền xe lăn, xong tải trọng nhỏ nên khơng tính đến - Tải trọng tĩnh lớn ổ : Qtl = (R1.kv+mAt).kt.kn = (48510.1+1,5.9702).1,4.1 = 63063N - Ổ trục làm với tải trọng thay đổi tương ứng với tải trọng tác dụng lên bánh xe thời gian làm việc cấu di chuyển, phân tích trục bánh xe - Với : Q1 = Q → Qtl = 63063N Q2 = O,5Q → Qt2 = 0,43.Qtl Qφ = 0,3Q →Qt2 = 0,26.Qtφ Q4 = → Qt4 = 0,05Qtl thời gian làm việc tải trọng phân tích phân bố theo tỷ lệ 3:1:1:5, tính tải trọng tương ứng Qtd = Qt = √ α1 β Q 3,t133 +α β Q3t 2, 33+ +αn β n Q3tn,33 , 33 √ ,33 α β1 +α β2 ( Qt Q )+¿⋅¿⋅α n β n ( tn )3 , 33 Qt Qt √ 0,3.1+0,1.1.(0,43)3,33 +0,1.1.(0,26)3 ,33+0,5.1.(0,05)3 ,33 ,33 =63063 =44240,9N : Tỷ lệ làm việc với tải trọng Qi so với tổng thời gian làm việc SVTH: NGUYỄN HOÀNG KIÊN 37 TKMH: MÁY LÀM ĐẤT β 1= GVHD:NGUYỄN HỮU CHÍ n1 =1 nm Tỷ số vòng quay tương ứng với Q ti so với vòng quay ổ làm việc thời gian dài nhất: xem ni = nm = 29,28(v/ph) Thời gian phục vụ ổ lăn A = 5năm tương ứng với tổng số T = 14460giờ thời gian làm việc thực tế ổ h = 3615 Vậy hệ số khả cần thiết ổ : C = 0,1.Qtd.(nh)0, = 0,1.63063(29,28.3615)0, = 202851,6 Theo bảng 15P[6] Kết hợp với đường kính lắp ổ lăn d=75t ta chọn ổ lăn côn cở nhẹ ký hiệu 7215 Hệ số kả làm việc C =158000 Vậy trục an toàn Tài liệu tham khảo [1] - Giáo trình giảng máy nâng vận chuyển + Nguyễn Văn Hợp, Phạm Thị Nghĩa, Lê Thiện Thành (2000): Máy trụcVận chuyển NXB GTVT + Huỳnh Văn Hoàng, Đào trọng Thường (1967); Tình tốn máy trục NXB KHKT [2] - Giáo trình kĩ thuật nâng chuyển; Trường ĐH Cơng Nghiệp TPHCM [3] - Tính tốn thiết kế máy nâng chuyển – Ts Nguyễn Hữu Thịnh SVTH: NGUYỄN HOÀNG KIÊN 38