Nghiên cứu, tính toán và thiết kế cầu trục dầm đơn 5 tấn ứng dụng phương pháp phần tử hữu hạn trong mô phỏng động học kết cấu

TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU, TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ CẦU TRỤC DẦM ĐƠN TẤN: ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG ỨNG DỤNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT KHOA CƠ KHÍ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH: CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ KHÍ CHUYÊN NGÀNH: CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU, TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ CẦU TRỤC DẦM ĐƠN TẤN: ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN TRONG MÔ PHỎNG ĐỘNG HỌC KẾT CẤU Người hướng dẫn: TS BÙI HỆ THỐNG Họ tên sinh viên Sinh viên thực hiện: TRẦN XUÂN LỘC Msv: 1711504110119 NGUYỄN QUANG HỢP Msv: 1711504110154 Lớp: 17CTM1 ỎNG ĐỘNG HỌC 2021 Đà Nẵng, 06/2021 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT KHOA CƠ KHÍ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH: CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ KHÍ CHUYÊN NGÀNH: CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU, TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ CẦU TRỤC DẦM ĐƠN TẤN: ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN TRONG MÔ PHỎNG ĐỘNG HỌC KẾT CẤU Người hướng dẫn: TS BÙI HỆ THỐNG Sinh viên thực hiện: TRẦN XUÂN LỘC Msv: 1711504110119 NGUYỄN QUANG HỢP Msv: 1711504110154 Lớp: 17CTM1 Đà Nẵng, 06/2021 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CƠ KHÍ Đợc lập - Tự - Hạnh phúc NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP (Dành cho người hướng dẫn) Thông tin chung: Họ tên sinh viên: Trần Xuân Lộc Msv: 1711504110119 Nguyễn Quang Hợp Msv: 1711504110154 Lớp: 17CTM1 Tên đề tài: Nghiên cứu, tính tốn thiết kế cầu trục dầm đơn tấn: ứng dụng phương pháp phần tử hữu hạn mô động học kết cấu Người hướng dẫn: Bùi Hệ Thống Học hàm/ học vị: Tiến sĩ II Nhận xét, đánh giá đồ án tốt nghiệp: Về tính cấp thiết, tính mới, mục tiêu đề tài: (điểm tối đa 1đ) Đề tài thực nhóm sinh viên có tính cấp thiết lĩnh vực khí thời điểm tại, tính đề tài thực thiết kế chiều, mơ tính tốn kết cấu dầm sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn, đề tài có mục tiêu rõ ràng (1đ) Về kết giải nội dung nhiệm vụ yêu cầu đồ án: (điểm tối đa 4đ) Nhóm sinh viên giải tốt nội dung nhiệm vụ yêu cầu giảng viên hướng dẫn (3,5đ) Về hình thức, cấu trúc, bố cục đồ án tốt nghiệp: (điểm tối đa 2đ) Người hướng dẫn đánh giá cao hình thức, cấu trúc bố cục trình đồ án nhóm sinh viên (2 đ) Kết đạt được, giá trị khoa học, khả ứng dụng đề tài: (điểm tối đa 1đ) Đề tài đạt kết tốt, có giá trị khoa học có khả áp dụng việc thiết kế chế tạo thực tế (1đ) Các tồn tại, thiếu sót cần bổ sung, chỉnh sửa: Khơng tồn nhiều thiếu sót cần bổ sung, chỉnh sửa III Tinh thần, thái độ làm việc sinh viên: (điểm tối đa 2đ) Rất tốt (2đ) IV Đánh giá: Điểm đánh giá: 9,5/10 cho sinh viên (lấy đến số lẻ thập phân) Đề nghị: ☒ Được bảo vệ đồ án ☐ Bổ sung để bảo vệ ☐ Không bảo vệ Đà Nẵng, ngày 14 tháng năm 2021 Người hướng dẫn Bùi Hệ Thống TÓM TẮT Tên đề tài: Nghiên cứu, tính tốn thiết kế cầu trục dầm đơn tấn: ứng dụng phương pháp phần tử hữu hạn mô động học kết cấu cầu trục Sinh viên thực hiện: Trần Xuân Lộc Msv: 1711504110119 Nguyễn Quang Hợp Msv: 1711504110154 Lớp: 17CTM1 Cầu trục thiết bị phổ biến nhóm thiết bị nâng chuyển, dùng để di chuyển vật nặng vận chuyển chúng đến nơi khác Thường áp dụng nhà máy sản xuất thiết bị hạng nặng, nhà xưởng, hay cơng trình xây dựng v.v Tuỳ vào cầu trục nâng vật nặng doanh nghiệp xí nghiệp đặt nhà sản xuất Ví dụ cầu trục tấn, cầu trục hay cầu trục v.v Cầu trục loại máy cầu trục phổ biến nhất, dùng để phục vụ việc giới hóa nâng chuyển vật nặng phân xưởng kho Trong cầu trục phần kết cấu kim loại chiếm 60 - 80% khối lượng tồn máy Vì việc chọn vật liệu phương pháp tính để kết cấu kim loại đảm bảo đủ bền làm việc đạt tiêu kinh tế điều quan trọng Trong năm gần vấn đề thiết kế tối ưu kết cấu thép cầu trục có vai trị ý nghĩa quan trọng, nhằm mục đích xác định kích thước hợp lý kết cấu sở đảm bảo đủ bền với trọng lượng nhỏ nhất, tương ứng với chi phí vật liệu nhỏ nhất, khơng cho phép giảm giá thành sản phẩm mà ảnh hưởng tốt đến tính kết cấu cầu trục Với u cầu vậy, việc tính tốn kết cấu lựa chọn theo lý thuyết tối ưu cần thiết Vậy nên nhóm tác giả gồm hai thành viên hướng dẫn tận tình thầy giáo mơn dựa theo kiến thức tích lũy học trường học Đã đưa việc tính tốn thiết kế Cầu trục thơng thường lý thuyết kết hợp thiết kế kiểm tra phần mềm mô Solidworks, AutoCad, Abaqus Sử dụng phần mềm Solidworks để dựng 3D, sau đưa chi tiết 3D vào mềm Abaqus để phân tích Phân tích thu ứng suất, chuyển vị tải trọng đặt vào dầm thép lực tác dụng vào, từ ta kiểm tra độ biến dạng dầm làm việc mức cao Bằng cách sử dụng thêm gân tăng cứng để tăng độ chịu tải dầm Q trình tính tốn thiết kế kiểm tra độ bền trình bày báo cáo thuyết minh mong quý thầy xem qua cho nhóm tác giả ý kiến đóng góp đề tài hồn thiện TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT CỘNG HỊA XÃ HƠI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CƠ KHÍ Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Giảng viên hướng dẫn: TS BÙI HỆ THỐNG Mã SV: 1711504110154 Sinh viên thực hiện: NGUYỄN QUANG HỢP Mã SV: 1711504110119 TRẦN XUÂN LỘC Tên đề tài: Nghiên cứu, tính tốn thiết kế cầu trục dầm đơn tấn: ứng dụng phương pháp phần tử hữu hạn mô động học kết cấu cầu trục Các số liệu, tài liệu ban đầu: - Tải trọng nâng Q : Q = - Chiều cao nâng H (m) : H = m - Khẩu độ L (m) : L = 12 m - Tốc độ làm việc V (m/ph): + Vận tốc nâng : Vn = 14,5 m/ph + Vận tốc di chuyển xe : Vx = 25 m/ph + Vận tốc di chuyển cầu : Vc = 35 m/ph Nội dung đồ án: - Tổng quan thiết bị nâng - Thông số kỹ thuật, phương án dẫn động kết cấu cầu trục - Tính tốn động học cấu cầu trục - Tính tốn động lực học kết cấu cầu trục - Tính toán kết cấu kim loại cầu trục - Hệ thống điều khiển cầu trục - Ứng dụng phương pháp phần tử hữu hạn mô động học kết cấu cầu trục Các sản phẩm dự kiến - Bản vẽ sơ đồ động (A0) - Bản vẽ tổng thể cầu trục (A0) - Bản vẽ dầm (A0) - Bản vẽ dầm cuối (A0) - Bản vẽ cấu di chuyển dầm cuối (A0) - Bản vẽ palang (A0) Ngày giao đồ án: 22/02/2021 Ngày nộp đồ án: … /6/2021 Đà Nẵng, ngày tháng 02 năm 2021 Trưởng Bộ môn Người hướng dẫn CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đồ án tốt nghiệp “Nghiên cứu, tính tốn thiết kế cầu trục dầm đơn tấn: ứng dụng phương pháp phần tử hữu hạn mô động học kết cấu cầu trục.” cơng trình nghiên cứu chúng tơi Những phần sử dụng tài liệu tham khảo đồ án nêu rõ phần tài liệu tham khảo Các số liệu, kết trình bày đồ án hồn tồn trung thực, sai chúng tơi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm chịu kỷ luật Bộ môn, Khoa Nhà trường đề Sinh viên thực (Chữ ký, họ tên sinh viên) Trần Xuân Lộc Nguyễn Quang Hợp MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU .1 CHƯƠNG GIỚI THIỆU CHUNG VỀ THIẾT BỊ NÂNG CHUYỂN 1.1 THIỆU CHUNG VỀ THIẾT BỊ NÂNG-CHUYỂN : .2 CHƯƠNG CHỌN CÁC THƠNG SỐ KỸ THUẬT, PHÂN TÍCH CHỌN CÁC PHƯƠNG ÁN DẪN ĐỘNG VÀ KẾT CẤU CẦU TRỤC 2.1 CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA CẦU TRỤC THIẾT KẾ : .4 2.2 CHỌN SƠ ĐỒ CHO CẦU TRỤC : CHƯƠNG TÍNH TỐN ĐỘNG HỌC CƠ CẤU CẦU TRỤC .11 3.1 CƠ CẤU NÂNG : 11 3.1.1 Các số liệu ban đầu : 11 3.1.2 Sơ đồ dẫn động : 11 3.1.3 Tính tốn cấu nâng : .11 3.2 CƠ CẤU DI CHUYỂN XE TREO MỘT RAY : 12 3.2.1 Các số liệu ban đầu : 12 3.2.2 Sơ đồ cấu di chuyển xe : 12 3.2.3 Tính tốn cấu di chuyển xe treo ray : .13 3.3 CƠ CẤU DI CHUYỂN CẦU : .15 3.3.1 Các số liệu ban đầu : 15 3.3.2 Sơ đồ dẫn động : 15 CHƯƠNG TÍNH TỐN TỐN ĐỘNG LỰC HỌC VÀ KẾT CẤU CẦU TRỤC 18 4.1 Phân tích chung: .18 4.1.1 Yêu cầu tính toán thiết kế cấu nâng : 18 4.1.2 Các số liệu ban đầu: .18 4.1.3 Sơ đồ động học cấu nâng: .19 4.2 Tính toán cấu nâng : 19 4.2.1 Chọn loại dây : .19 4.2.2 Chọn loại palăng : .19 4.2.3 Tính kích thước dây cáp : .20 4.2.4 Tính kích thước tang ròng rọc : 20 4.2.5 Chọn động điện : .22 4.2.6 Tỷ số truyền chung : .23 4.2.7 Kiểm tra động nhiệt : 24 4.2.8 Tính chọn phanh : 27 4.2.9 Bộ truyền : 30 4.3 Tính tốn cấu di chuyển xe treo ray : 31 4.3.1 Bánh xe ray : 31 4.3.2 Chọn động điện : .32 4.3.3 Tỷ số truyền : 32 4.3.4 Kiểm tra điện mômen mở máy : .33 4.3.5 Phanh : 33 4.3.6 Bộ truyền : 34 4.4 Tính tốn cấu di chuyển cầu : 53 4.4.1 Các số liệu ban đầu : 53 4.4.2 Bánh xe ray : 53 4.4.3 Động điện : 53 4.4.4 Tỷ số truyền chung: 54 4.4.5 Kiểm tra động điện mômen mở máy: 54 4.4.6 Phanh: 54 4.4.7 Bộ truyền: .55 CHƯƠNG TÍNH KẾT CẤU KIM LOẠI CẦU TRỤC 57 5.1 Tải trọng tính: 57 5.2 Xác định kích thước tiết diện dầm : 58 5.3 Ứng suất tiết diện dầm : .61 5.4 Tính tiết diện gối tựa dầm : 63 5.5 Tính mối ghép hàn : 65 5.6 Tính dầm cuối: 65 CHƯƠNG THIẾT KẾ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG DỪNG THEO TỌA ĐỘ 70 6.1 Ứng dụng điều khiển tự động vào thiết bị nâng chuyển : .70 6.2 Tổng quan chương trình điều khiển PLC : 70 6.2.1 PLC : 70 6.2.2 Đặc điểm điều khiển PLC : .71 6.2.3 Cấu trúc nghiên cứu hoạt động PLC : .73 6.2.4 Ưu nhược điểm PLC : 75 6.2.5 Một vài lĩnh vực tiêu biểu ứng dụng PLC : 75 6.3 Thiết kế hệ thống tự động dừng theo tọa độ yêu cầu : 76 CHƯƠNG ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỪ HỮU HẠN TRONG MÔ PHỎNG ĐỘNG HỌC KẾT CẤU CẦU TRỤC 77 7.1 Giới thiệu : 77 7.2 Phân tích phương pháp phần tử hữu hạn : 77 7.2.1 Thiết kế mơ hình 3D .77 7.2.2 Phân tích 79 7.2.3 Kết 85 7.2.4 Kết luận 88 CHƯƠNG QUY TRÌNH AN TỒN VẬN HÀNH CẦU TRỤC 89 8.1 Quy trình sử dụng an tồn cầu trục : .89 8.1.1 Kiểm tra trước hoạt động : .89 8.1.2 Sử dụng an toàn cầu trục hoạt động : 90 8.2 Quy trình bảo dưỡng kỹ thuật : .91 8.2.1 Ý nghĩa việc bảo dưỡng kỹ thuật : 91 8.2.2 Nội dung công tác bảo dưỡng kỹ thuật : 91 KẾT LUẬN 94 TÀI LIỆU THAM KHẢO 95