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

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬTKHOA CƠ KHÍ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ KHÍ CHUYÊN NGÀNH: CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU, TÍNH TOÁN VÀ TH

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

KHOA CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐẠI HỌC NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ KHÍ CHUYÊN NGÀNH: CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY

ĐỀ TÀI:

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

Người hướng dẫn: TS BÙI HỆ THỐNG

Sinh viên thực hiện:

TRẦN XUÂN LỘC Msv: 1711504110119 NGUYỄN QUANG HỢP Msv: 1711504110154 Lớp: 17CTM1

KHOA CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐẠI HỌC NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ KHÍ

CHUYÊN NGÀNH: CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY

ĐỀ TÀI:

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

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

NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

(Dành cho người hướng dẫn)

1 Thông tin chung:

1 Họ và tên sinh viên: Trần Xuân Lộc Msv: 1711504110119

2 Lớp: 17CTM1

3 Tên đề tài: Nghiên cứu, tính toán và thiết kế cầu trục dầm đơn 5 tấn: ứng dụngphương pháp phần tử hữu hạn trong mô phỏng động học kết cấu

II Nhận xét, đánh giá đồ án tốt nghiệp:

1 Về tính cấp thiết, tính mới, mục tiêu của đề tài: (điểm tối đa là 1đ)

Đề tài thực hiện của nhóm sinh viên có tính cấp thiết trong lĩnh vực cơ khí ở thờiđiểm hiện tại, tính mới của đề tài là thực hiện được các thiết kế 3 chiều, mô phỏng

tính toán kết cấu dầm chính sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn, đề tài có mục

tiêu rõ ràng (1đ)

2 Về kết quả giải quyết các nội dung nhiệm vụ yêu cầu của đồ án: (điểm tối đa là 4đ)

Nhóm 2 sinh viên đã giải quyết tốt các nội dung nhiệm vụ yêu cầu của giảng viên

hướng dẫn (3,5đ)

3 Về hình thức, cấu trúc, bố cục của đồ án tốt nghiệp: (điểm tối đa là 2đ)

Người hướng dẫn đánh giá cao hình thức, cấu trúc và bố cục được trình trong đồ án

của nhóm sinh viên (2 đ)

4 Kết quả đạt được, giá trị khoa học, khả năng ứng dụng của đề tài: (điểm tối đa là 1đ)

Đề tài đạt kết quả tốt, có giá trị khoa học và có khả năng áp dụng trong việc thiết kếchế tạo thực tế (1đ)

5 Các tồn tại, thiếu sót cần bổ sung, chỉnh sửa:

Không tồn tại nhiều thiếu sót cần bổ sung, chỉnh sửa

III Tinh thần, thái độ làm việc của sinh viên: (điểm tối đa 2đ)

Rất tốt (2đ)

IV Đánh giá:

1 Điểm đánh giá: 9,5/10 cho mỗi sinh viên (lấy đến 1 số lẻ thập phân)

2 Đề nghị: ☒ Được bảo vệ đồ án ☐ Bổ sung để bảo vệ ☐ Không được bảo vệ

Đà Nẵng, ngày 14 tháng 8 năm 2021

Người hướng dẫn Bùi Hệ Thống

Tên đề tài: 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 cầu trục.

Sinh viên thực hiện: Trần Xuân Lộc Msv: 1711504110119 và Nguyễn Quang HợpMsv: 1711504110154 Lớp: 17CTM1

Cầu trục là một thiết bị phổ biến nhất trong nhóm thiết bị nâng chuyển, được dùng

để di chuyển vật nặng và vận chuyển chúng đến những nơi khác Thường được ápdụng trong các nhà máy sản xuất thiết bị hạng nặng, nhà xưởng, hay công trình xâydựng v.v Tuỳ vào mỗi cầu trục có thể nâng vật nặng bao nhiêu do doanh nghiệp hoặc

xí nghiệp đặt nhà sản xuất Ví dụ như cầu trục 1 tấn, cầu trục 3 tấn hay cầu trục 5 tấnv.v

Cầu trục là loại máy cầu trục phổ biến nhất, dùng để phục vụ việc cơ giới hóa nângchuyển vật nặng trong phân xưởng và trong kho Trong cầu trục phần kết cấu kim loạichiếm 60 - 80% khối lượng toàn máy Vì vậy việc chọn vật liệu và phương pháp tính

để kết cấu kim loại đảm bảo đủ bền khi làm việc và đạt được chỉ tiêu kinh tế là điều rấtquan trọng Trong những năm gần đây vấn đề thiết kế tối ưu kết cấu thép cầu trục cóvai trò và ý nghĩa quan trọng, nhằm mục đích xác định kích thước hợp lý của kết cấutrên cơ sở đảm bảo đủ bền với trọng lượng nhỏ nhất, tương ứng với chi phí vật liệunhỏ nhất, không chỉ cho phép giảm giá thành sản phẩm mà còn ảnh hưởng tốt đến cáctính năng của kết cấu cầu trục Với yêu cầu như vậy, việc tính toán kết cấu và lựa chọntheo lý thuyết tối ưu là hết sức cần thiết

Vậy nên nhóm tác giả gồm hai thành viên và được sự hướng dẫn tận tình của cácthầy cô giáo bộ môn dựa theo các kiến thức tích lũy khi học ở trường học Đã đưa việctính toán thiết kế Cầu trục thông thường trên lý thuyết kết hợp thiết kế kiểm tra trênphần mềm mô phỏng như Solidworks, AutoCad, Abaqus Sử dụng phần mềmSolidworks để dựng 3D, sau đó đưa chi tiết 3D vào mềm Abaqus để phân tích Phântích thu được ứng suất, sự chuyển vị và tải trọng đặt vào của dầm thép khi lực tác dụngvào, từ đó ta kiểm tra được độ biến dạng của dầm khi làm việc ở mức cao nhất Bằngcách sử dụng thêm gân tăng cứng để tăng độ chịu tải của dầm Quá trình tính toán vàthiết kế kiểm tra độ bền đã được trình bày ở trong bài báo cáo thuyết minh này mongquý thầy cô xem qua và cho nhóm tác giả những ý kiến đóng góp để cho đề tài được

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Giảng viên hướng dẫn: TS BÙI HỆ THỐNG

3 Nội dung chính của đồ án:

- Tổng quan về thiết bị nâng

- Thông số kỹ thuật, phương án dẫn động và kết cấu cầu trục

- Tính toán động học cơ cấu cầu trục

- Tính toán động lực học và 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 trong mô phỏng động học kết cấu cầu

Tôi xin cam đoan đồ án tốt nghiệp “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 cầu trục.” là công trình nghiên cứu của chúng tôi Những phần sử dụng

tài liệu tham khảo trong đồ án đã được nêu rõ trong phần tài liệu tham khảo Các sốliệu, kết quả trình bày trong đồ án là hoàn toàn trung thực, nếu sai chúng tôi xin chịuhoàn toàn trách nhiệm và chịu mọi kỷ luật của Bộ môn, Khoa và Nhà trường đề ra

Sinh viên thực hiện

(Chữ ký, họ và tên sinh viên)

Trần Xuân Lộc Nguyễn Quang Hợp

LỜI NÓI ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ THIẾT BỊ NÂNG CHUYỂN 2

1.1 THIỆU CHUNG VỀ THIẾT BỊ NÂNG-CHUYỂN : 2

CHƯƠNG 2 CHỌN CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT, PHÂN TÍCH CHỌN CÁC PHƯƠNG ÁN DẪN ĐỘNG VÀ KẾT CẤU CẦU TRỤC 4

2.1 CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA CẦU TRỤC THIẾT KẾ : 4

2.2 CHỌN SƠ ĐỒ CHO CẦU TRỤC : 4

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN 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 toán cơ 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 cơ cấu di chuyển xe : 12

3.2.3 Tính toán cơ cấu di chuyển xe treo một 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 4 TÍNH TOÁN TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC VÀ KẾT CẤU CẦU TRỤC 18

4.1 Phân tích chung: 18

4.1.1 Yêu cầu khi tính toán và thiết kế cơ cấu nâng : 18

4.1.2 Các số liệu ban đầu: 18

4.1.3 Sơ đồ động học cơ cấu nâng: 19

4.2 Tính toán cơ cấu nâng : 19

4.2.3 Tính kích thước dây cáp : 20

4.2.4 Tính các kích thước cơ bản của tang và ròng rọc : 20

4.2.5 Chọn động cơ điện : 22

4.2.6 Tỷ số truyền chung : 23

4.2.7 Kiểm tra động cơ về nhiệt : 24

4.2.8 Tính và chọn phanh : 27

4.2.9 Bộ truyền : 30

4.3 Tính toán cơ cấu di chuyển xe treo một ray : 31

4.3.1 Bánh xe và ray : 31

4.3.2 Chọn động cơ điện : 32

4.3.3 Tỷ số truyền : 32

4.3.4 Kiểm tra điện về mômen mở máy : 33

4.3.5 Phanh : 33

4.3.6 Bộ truyền : 34

4.4 Tính toán cơ cấu di chuyển cầu : 53

4.4.1 Các số liệu ban đầu : 53

4.4.2 Bánh xe và ray : 53

4.4.3 Động cơ điện : 53

4.4.4 Tỷ số truyền chung: 54

4.4.5 Kiểm tra động cơ điện về mômen mở máy: 54

4.4.6 Phanh: 54

4.4.7 Bộ truyền: 55

CHƯƠNG 5 TÍNH KẾT CẤU KIM LOẠI CẦU TRỤC 57

5.1 Tải trọng tính: 57

5.2 Xác định kích thước tiết diện của dầm chính : 58

5.5 Tính mối ghép hàn : 65

5.6 Tính dầm cuối: 65

CHƯƠNG 6 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 về chương trình điều khiển PLC : 70

6.2.1 PLC là gì : 70

6.2.2 Đặc điểm bộ điều khiển PLC : 71

6.2.3 Cấu trúc và nghiên cứu hoạt động của một PLC : 73

6.2.4 Ưu nhược điểm của 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 7 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 bằng phương pháp phần tử hữu hạn : 77

7.2.1 Thiết kế mô hình 3D 77

7.2.2 Phân tích 79

7.2.3 Kết quả 85

7.2.4 Kết luận 88

CHƯƠNG 8 QUY TRÌNH AN TOÀN VẬN HÀNH CẦU TRỤC 89

8.1 Quy trình sử dụng an toàn cầu trục : 89

8.1.1 Kiểm tra trước khi hoạt động : 89

8.1.2 Sử dụng an toàn cầu trục trong hoạt động : 90

8.2 Quy trình bảo dưỡng kỹ thuật : 91

8.2.1 Ý nghĩa của việc bảo dưỡng kỹ thuật : 91

8.2.2 Nội dung của công tác bảo dưỡng kỹ thuật : 91

Hình 2 2: Kết cấu kim loại cấu trục một dầm 7

Hình 2 3: Kết ấu kim loại cấu trục hai dầm dạng hộp 7

Hình 2 4: Sơ đồ động học cầu trục 8

Hình 2 5: Cơ cấu nâng 9

Hình 2 6: Sơ đồ cơ cấu di chuyển xe treo một ray 9

Hình 2 7: Sơ đồ cơ cấu di chuyển cầu 10

Y Hình 3 1: Sơ đồ cơ cấu nâng 11

Hình 3 2: Sơ đồ cơ cấu di chuyển xe 13

Hình 3 3: Sơ đồ tải trọng tác dụng lên các bánh xe 14

Hình 3 4: Sơ đồ dẫn dộng dầm cuối 15

Hình 3 5: Sơ đồ xác định tải trọng tác dụng lên bánh xe cầu lăn 16

Hình 4 1: Sơ đồ cơ cấu nâng 19

Hình 4 2: Sơ đồ xác định chiều dài của tang 22

Hình 4 3: Sơ đồ gia tải cơ cấu nâng 24

Hình 4 4: Sơ đồ phanh đĩa điện từ 28

Hình 4 5: Phanh tự động với mặt ma sát tách rời 29

Hình 4 6: Sơ đồ tải trọng tác dụng lên các bánh xe 32

Hình 4 7: Sơ đồ biểu diễn lực tác dụng lên banh răng 40

Hình 4 8: Sơ đồ phát họa hộp giảm tốc 46

Hình 4 9: Sơ đồ phân tích lực lác dụng lên các trục 47

Hình 4 10: Biểu đồ momen trục I 48

Hình 4 11: Biểu đồ momen trục II 50

Hình 4 12: Biểu đồ mômen trục III 52

Hình 4 13: Sơ đồ cơ cấu phanh 55

Hình 5 1: Mặt cắt ngang sơ bộ dầm chính 59

Hình 5 2: Mặt cắt ngang dầm chính 60

Hình 5 3: Sơ đồ xác định ứng suất ở tiết diện giữa của dầm chính 61

Hình 5 6: Sơ đồ xác định khoảng cách bánh xe trên dầm cuối 65

Hình 5 7: Dầm cuối 67

Hình 5 8: Tiết diện ngang dầm cuối 67

Hình 7 1: Thép I 77

Hình 7 2: Dầm I không có gân tăng cứng 78

Hình 7 3: Dầm I có gân tăng cứng 78

Hình 7 4: Mặt cắt ngang biên dạng thép I 79

Hình 7 5: Thuộc tính vật liệu dầm chính 80

Hình 7 6: Thuộc tính của vật liệu bánh xe 80

Hình 7 7: Thuộc tính tương tác 81

Hình 7 8: Tạo kiểu tương tác 82

Hình 7 9: Điều kiện ràng buộc 6 bậc tự do 82

Hình 7 10: Cài đặt chuyển vị cho dầm 83

Hình 7 11: Các loại phần tử khối trong Abaqus 84

Hình 7 12: Nhập kích thước lưới 84

Hình 7 13: Kiểu phần tử và kết quả chia lưới của dầm 85

Hình 7 14: Bánh xe đã chia lưới 85

Hình 7 15: Ứng suất tập trung tại vị trí gối đỡ 87

Hình 7 16: Mặt cắt ứng suất tập trung tại gối đỡ 87

Hình 7 17: Sự biến đổi của dầm khi bị uốn cong 7mm 87

Hình 7 18: Lực tác dụng vào dâm khi dầm bị uốn cong 7mm 88

Hình 8 1: Khóa học vận hành 89

Hình 8 2: Quá trình vận hành 90

Hình 8 3: Bảo trì 91

Bảng 4 2: Hệ thống các số liệu tính được 34

Y Bảng 6 1: So sánh đặc tính kỹ thuật giữa những hệ thống điều khiển 72

Bảng 7 1: Bảng thuộc tính vật liệu 80

Bảng 7 2: Bảng thông số về số lượng phần tử 84

Bảng 7 3: Độ võng cho phép của cấu kiện thép 86

Bảng 7 4: Phân tích giá trị tải trọng, chuyển vị, ứng suất khi cầu trục làm việc 86

Ghi chú:

- Ký hiệu: mỗi mục ký hiệu gồm ký hiệu và phần tên gọi, diễn giải ký hiệu

- Cụm từ viết viết tắt là các chữ cái và các ký hiệu thay chữ được viết liềnnhau, để thay cho một cụm từ có nghĩa, thường được lặp nhiều lần trong đồán

LỜI NÓI ĐẦU

Trong giai đoạn nước ta đang tiến hành công nghiệp hoá nền kinh tế thì ngành cơkhí đóng một vai trò rất quan trọng Và đây là một trong những ngành then chốt củamột nền công nghiệp hiện đại

Là một trong những sinh viên của ngành “ Cơ Khí Chế Tạo Máy “, qua quá

trình học tập và khảo sát thực tế em nhận thấy việc chế tạo các loai máy móc thiết bịmới phục vụ cho ngành công nghiệp nói riêng và các ngành kinh tế quốc dân khác nóichung là rất cần thiết trong bất kỳ giai đoạn nào mà đặc biệt là trong giai đoạn pháttriển hiện nay

Thiết Kế Cầu Trục 5 Tấn là đề tài tốt nghiệp em được giao Đây là đề tài có

tính thực tiễn cao và đáp ứng xu hướng cơ khí hoá, tự động hoá của đất nước Trongquá trình làm đồ án em đã cố gắng tìm hiểu thực tiễn và đọc các tài liệu có liên quanvới mục đích để máy thiết kế có kết cấu đơn giản , các cơ cấu hoạt động an toàn vàđảm bảo độ tin cậy, việc chế tạo và lắp đặt phù hợp với thực tiễn sản xuất tại các nhàmáy cơ khí

Trong thời gian làm đồ án tổng hợp, được sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo

Bùi Hệ Thống nay chúng em đà hoàn thành nhiệm vụ được giao Tuy nhiên, do thời

gian có hạn nên trong quá trình thiết kế không tránh khỏi những thiếu sót Vì vậy, emmong nhận được sự góp ý chỉ bảo của quý thầy cô để đồ án của em được hoàn chỉnhhơn

Một lần nữa, chúng em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô mà đặc biệc là thầy

giáo hướng dẫn Bùi Hệ Thống - người đã giúp đỡ chúng em rất nhiều trong quá trình

hoàn thành đồ án của mình

Đà Nẵng, ngày tháng năm 2021 Sinh viên thực hiện :

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ THIẾT BỊ NÂNG CHUYỂN

Giới thiệu chung về thiết bị nâng – chuyển:

Máy trục là một loại thiết bị nâng - vận chuyển, một trong những phương tiệnquan trọng của việc cơ giới hố các quá trình sản xuất trong các ngành kinh tế của đấtnước

Để nâng cao năng suất lao động và ứng dụng các thành tựu khoa học vào sảnxuất thì ngày nay máy nâng vận chuyển khơng ngừng được cải tiến kỹ thuật Nhưchúng ta đã biết ứng với mỗi ngành sản xuất khác nhau thì thiết bị nâng vận chuyển

cĩ những đặc tính riêng biệt nhằm thỏa mãn yêu cầu đĩ song chúng vẫn dựa trênnhững nguyên lý làm việc giống nhau :

Trong ngành cơng nghiệp mỏ ta cần các loại máy chuyển như : thang tải, băngtải, guồng tải để vận chuyển vật liệu ở thể vụn vì những thiết bị này cĩ năng suất cao

và phù hợp với địa hình sản xuất

Trong ngành cơng nghiệp xây dựng cần cĩ các loại tời, cần trục để nâng chuyểnvật liệu lên các độ cao khác nhau trong việc xây dựng các cơng trình cao tầng cũngnhư kỹ thuật xây lắp từng khối lớn là những khu vực khơng thể thiếu được nếu khơng

cĩ cơ giới hố quá trình nâng-vận chuyển

Để cơ giới hĩa việc đào đất, ta sử dụng các loại thiết bị chuyên dụng với cơngsuất lớn như xe gầu xúc nhằm đạt năng suất và đẩy nhanh tiến độ thi cơng Trong dân dụng cĩ các thiết bị nâng-vận chuyển phục vụ nhà ở, những nhà cơngcộng, các cửa hiệu lớn và các ga tàu điện ngầm thì cần cĩ các loại thang máy, trong đĩ

cĩ thang điện cao tợc cho các nhà cao tầng, guồng chở người Trong các siêu thị thìngười ta dùng rất nhiều các cầu thang cuốn v v

Trong nhà máy hay phân xưởng cơ khí thì người ta trang bị nhiều máy nângchuyển di động như cầu trục dần động bằng điện để di chuyển các chi tiết máy hoặcmáy đến các vị trí khác nhau trong nhà xưởng, sử dụng các loại xe nâng hoặc kíchnâng để nâng vật Ngồi ra để di chuyển các chi tiết cồng kềnh hoặc xếp dỡ hàng hĩangười ta sử dụng các loại cổng trục hoặc cần trục cĩ trọng tải lớn

* Các loại máy nâng-vận chuyển cĩ thể phân thành hai loại:

1- Máy vận chuyển liên tục:

Vật nặng được vận chuyển thành một dịng liên tục gồm các loại: băng gầu, băngtải, máy xúc liên tục, xích tải, vít chuyển.v.v

2- Máy vận chuyển theo chu kỳ:

Bao gồm các loại máy hoạt động có tính chất chu kỳ, có tác dụng di chuyển ,nâng, hạ, hoặc kéo tải, trong đó cơ cấu nâng tải là cơ cấu chính được gọi là máy trục.Loại này gồm các loại như : kích tời, palăng, cần trục, cầu trục, cổng trục trong đócần trục, cầu trục, cổng trục có thể vận chuyển vật nặng theo cả ba hướng trong khônggian.

 Chế độ làm việc của máy trục :

Máy trục làm việc theo chế độ ngắn hạn, lặp đi lặp lại Bộ phận làm việc là bộphận nâng hạ, di chuyển vật qua lại theo chu kỳ Ngoài thời kỳ làm việc có thời kỳdừng máy, tức là động cơ tắc Thời gian dừng dùng để sử dụng móc hay tháo vật ra đểchuẩn bị cho các thời kỳ tiếp theo Ngoài ra, mỗi quá trình chuyển động qua lại có thểphân ra các thời kỳ chuyển động không ổn định (như thời kỳ mở máy, phanh) và thời

2 Chế độ trung bình :(TB)

Đặc điểm của các cơ cấu chế độ trung bình là chúng làm việc với trọng tải khácnhau, hệ số sử dụng trọng tải đạt khoảng 0,75, vận tốc làm việc trung bình, cường độlàm việc khoảng 25%, số lần mở máy trong một giờ đến 120 lần Trong nhóm máy này

có các cơ cấu nâng và di chuyển cầu trục trong các phân xưởng cơ khí và lắp ráp, cơcấu quay của cần trục xây dựng

CHƯƠNG 2 CHỌN CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT, PHÂN TÍCH CHỌN CÁC PHƯƠNG ÁN DẪN ĐỘNG VÀ KẾT CẤU CẦU TRỤC

Muốn mang lại hiệu quả cao cho phương án thiết kế, ta cần phải nắm vững cácđặc điểm cơ bản về cầu trục:

2.1 Các thông số kỹ thuật của cầu trục thiết kế :

Đặc tính của cầu trục được biểu thị bằng các thông số cơ bản sau :

- Tải trọng nâng Q : Q = 5 tấn

+ Tải trọng nâng là đặc tính cơ bản của máy trục, biểu thị bằng đơn vị N hay

KN nhưng trong thực tế sử dụng để thuận tiện người ta sử dụng đơn vị khốilượng là kg , tấn

+ Tải trọng nâng gồm trọng lượng của vật (hàng) cộng với trọng lượng của cơcấu móc hàng

- Chiều cao nâng H (m) : H = 6 m

+ Chiều cao nâng là khoảng cách từ mặt sàn, bãi làm việc của cầu trục đến vị trícao nhất của cơ cấu móc

- Khẩu độ L (m) : L = 12 m

+ Là thông số biểu thị phạm vi hoạt động của cầu trục, là khoảng cách từ tâmbánh xe di chuyển này đến tâm bánh xe di chuyển kia hay là khoảng cách giữacác vệt lăn

- Tốc độ làm việc V (m/ph): Tốc độ làm việc được xác định theo điều kiện làmviệc và theo từng loại cầu trục trong đó gồm :

2.2 Chọn sơ đồ cho cầu trục :

Tùy theo trọng tải và khẩu độ mà ta thiết kế ra hai dạng cầu trục đó là cầu trụcmột dầm và cầu trục hai dầm ( có dạng dầm hộp và dạng dầm dàn không gian ) :

1- Dạng thứ nhất : Cầu trục một dầm

Cầu trục một dầm dẫn động bằng máy được chế tạo với dạng tựa hoặc dạng treo,trọng tải có thể lên đến 5T và khẩu độ đến 30m

Đối với cầu trục kiểu tựa được bố trí phía trên đường ray, tựa lên ray thông quacác bánh xe Cơ cấu di chuyển cầu trục có dẫn động chung, với trục truyền động quaychậm, nâng hạ vật bằng palăng điện treo trên xe treo một ray di chuyển dọc cầu

Đối với cầu trục kiểu treo bố trí toàn bộ dưới đường ray, thông qua các bánh xetreo vào ray Ray cầu trục là những thanh thép định hình, tiết diện chữ ‘I’ treo vào kếtcấu nhà xưởng bằng cách kẹp chặt phía hai cánh trên, để thoáng hai cánh dưới; bánh

xe cầu trục lăn trên các cánh dưới này của ray chữ ‘I’

Dầm chính : bộ phận chịu tải của kết cấu kim loại cầu trục một dầm, thườngdùng thép cán định hình tiết diện chữ ‘I’ Kích thước dầm chọn tùy theo trọng tải vàkhẩu độ, sao cho đảm bảo độ bền và độ cứng yêu cầu ; ngoài ra còn phải đặt lọt đượcbánh xe của palăng điện không bị vướng Để đảm bảo được độ cứng ngang, trongtrường hợp đơn giản nhất có thể đặt các thanh chống một bên hoặc hai bên, các thanhchống này đặt phía cánh trên của dầm thép chữ ‘I’, cánh chịu nén Để có độ cứngngang tốt hơn, từ các thanh chống có thể phát triển thành dàn ngang phụ một bên hoặchai bên Để tăng độ bền và độ cứng của kết cấu trong mặt phẳng đứng, dầm chính cóthể gia cường bằng thép tấm hoặc bằng thanh thép chữ U; ở đây cánh trên dầm thépchữ ‘I’ chịu nén nên được gia cường nhiều hơn

Dầm cuối: gồm hai dầm có kết cấu dạng hộp được chế tạo bằng hai thanh thépchữ U cho mỗi dầm hoặc bằng thép cấu tạo thành tiết diện hình hộp Trên dầm cuối cólắp các bánh xe di chuyển chạy trên ray đặt dọc theo nhà xưởng trên các vai cột

Với dạng này, cầu trục thiết kế có kết cấu đơn giản, nhỏ gọn, không gian hoạtđộng lớn có thể di chuyển từ phân xưởng Cơ khí này đến phân xưởng Cơ khí khác màkhông cần nhờ phương tiện trên mặt đất chỉ cần một cầu chuyển tiếp Đây chính là ưuđiểm của cầu trục kiểu treo so với cầu trục kiểu tựa Tuy nhiên, loại này chỉ thích hợpvới chế độ làm việc nhẹ và trung bình

2- Dạng thứ hai : cầu trục hai dầm.

Cầu trục hai dầm dẫn động bằng máy phần cầu là hai dầm chính (hoặc hai khungdàn chính) có độ cứng không gian, đặt cách nhau một khoảng tương ứng với khoảngcách bánh xe của xe lăn, hai đầu cầu liên kết với hai dầm ngang tạo thành một khungchữ nhật trong mặt phẳng ngang Dạng này được chia thành hai loại :

a) Cầu trục hai dầm dạng hộp :

Dầm chính : gồm hai dầm có kết cấu dạng hộp với ray bố trí đối xứng ở mặt trên

được cấu tạo gồm hai thành đứng và hai biên ngang và được liên kết với hai dầm cuốihai đầu bằng bulông Độ cứng vững không gian của dầm chính kết cấu hộp được đảmbảo nhờ có đặt các tấm gân giằng.

Dầm cuối: gồm hai dầm có kết cấu dạng hộp, có độ cứng vững không gian Trêndầm cuối có lắp các bánh xe di chuyển chạy trên ray đặt dọc theo nhà xưởng trên cácvai cột

Với dạng này, cầu trục có kết cấu toàn bộ là dạng hộp nên việc tính toán, thiết kếcho toàn bộ cầu trục cũng đơn giản, giảm thời gian chế tạo và lắp ghép do có thể sửdụng phương pháp hàn tự động Việc duy tu, bảo dưỡng cầu trục loại này cũng đơngiản Vì vậy giá thành của loại cầu trục này không cao

b) Cầu trục hai dầm kiểu dàn :

Dầm chính: gồm một hệ khung dàn từ các hệ thanh liên kết cứng với nhau bằngcác mối hàn Trên dầm chính có đặt hai thanh ray để xe con di chuyển và thực hiệnnâng, hạ vật nâng

Dầm cuối: gồm hai dầm kiểu hộp cũng có cấu tạo giống hai dạng kia liên kết vớidầm chính Trên dầm cuối có gắn các bánh xe di chuyển chạy trên ray

Kết cấu kim loại cầu trục hai dầm kiểu dàn là một hệ không gian phức tạp nhưngtrọng lượng của cầu trục loại này nhỏ Tuy nhiên, vì có nhiều thanh xiên và thanhđứng nên phức tạp trong chế tạo và giá thành cao hơn các loại khác Chất lượng cácmối ghép hàn không cao, phụ thuộc vào tay nghề của công nhân, không áp dụng đượcphương pháp hàn tự động Việc bảo trì, kiểm tra khó khăn không thuận lợi

Ngoài hai dạng nêu trên, trong thực tế còn nhiều dạng cầu trục khác nữa nhưngkhông phổ biến và ít được sử dụng

Qua việc phân tích kết cấu cũng như ưu nhược điểm của từng dạng cầu trục tanhận thấy dạng thứ 1( cầu trục một dầm kiểu treo) là phù hợp với yêu cầu thiết kế hơn

cả Bởi vì, ngoài những ưu điểm nổi bật đã nêu cầu trục một dầm kiểu treo có cấu tạođơn giản, giá thành thấp Nhược điểm chủ yếu của cầu trục dạng này là làm việc ở chế

độ nhẹ và trung bình nhưng bù lại kiểm tra, bảo dưỡng dễ dàng

Sau đây là kết cấu của của một số cầu trục thông dụng :

Hình 2 1: Kết cấu kim loại trục hai dầm kiểu dàn Hình 2 2: Kết cấu kim loại cấu trục một dầm

Do yêu cầu thiết kế không đề cập đến chế độ làm việc của cầu trục cho nên đểphù hợp với cầu trục định thiết kế , ở đây chọn chế độ làm việc là trung bình

Do cầu trục có chế độ làm việc trung bình (TB) nên tải trọng bình thường củatrạng thái làm việc bao gồm trọng lượng danh nghĩa của vật nâng và bộ phận mang,trọng lượng bản thân máy, tải trọng gió ở trạng thái làm việc của máy, các tải trọngđộng trong quá trình mở và hãm cơ cấu Trong trường hợp này, các chi tiết của cầutrục được tính theo sức bền mỏi, theo tuổi thọ, độ mòn, tính công suất động cơ và kiểmtra phát nhiệt cho thiết bị điện Việc tính sức bền mỏi các chi tiết được tiến hành theotải trọng tương đương, tức là tải trọng có tác dụng phá hỏng chi tiết trong thời gianphục vụ như tác dụng chung của các tải trọng thực

Các Sơ Đồ Cầu Trục :

Hình 2 4: Sơ đồ động học cầu trục

1-Bánh xe ; 2-Dầm chính ; 3-Cơ cấu di chuyển xe lăn

4- Bánh xe lăn ; 5-Ray ; 6-Palăng điện

7- Dầm cuối ; 8-Dầm chữ I ; 9-Cơ cấu di chuyển cầu

Sau đây là sơ đồ phương án từng cơ cấu cụ thể của cầu trục thiết kế :

 Cơ cấu nâng :

Hình 2 5: Cơ cấu nâng

1- Động cơ điện ; 2- Tang ; 3- Phanh trọng vật

4- Phanh điện từ ; 5- Hộp giảm tốc ; 6- Ròng rọc ; 7- Móc treo

Việc lựa chọn cơ cấu nâng theo phương án này là do palăng của nó có thể nângvật theo phương thẳng đứng tránh được 1 phần dao động do vật nặng gây ra Hơn nữakết cấu của cơ cấu nâng theo phương án này nhỏ gọn, đảm bảo yêu cầu khi làm việc

 Cơ cấu di chuyển xe treo một ray :

Hình 2 6: Sơ đồ cơ cấu di chuyển xe treo một ray

1-Phanh đĩa điện từ ; 2-Bánh xe 3-Khớp nối ; 4-Động cơ điện ; 5-Bánh răngĐây là loại sơ đồ thường dùng nhất đối với xe treo một ray hiện nay

 Cơ cấu di chuyển cầu:

Cơ cấu di chuyển cầu được chọn theo phương án dẫn động riêng Phương án nàygồm hai cơ cấu như nhau dẫn động cho các bánh xe chủ động ở mỗi bên ray riêng biệt.Phương án dẫn động riêng tuy có sự xô lệch dầm cầu khi di chuyển do lực cản ở mỗibên ray không đều, song do gọn nhẹ, dễ lắp đặt, sử dụng và bảo dưỡng mà ngày càngđược sử dụng phổ biến

1, 2- Động cơ điện ; 3-Hộp giảm tốc 4-Khớp nối ; 5-Bánh xeViệc tính toán thiết kế cụ thể từng bộ phận được trình bày ở các phần tiếp theo.

Hình 2 7: Sơ đồ cơ cấu di chuyển cầu

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC CƠ CẤU CẦU TRỤC

3.1 Cơ cấu nâng :

3.1.1 Các số liệu ban đầu :

Hình 3 1: Sơ đồ cơ cấu nâng

3.1.3 Tính toán cơ cấu nâng :

a) Tính lực căng :

Lực căng lớn nhất sinh ra ở nhánh dây cuốn lên tang khi nâng vật :

Smax=

Q o (1−λ ) m.(1−λ a) λtTrong đó : Qo: Tải trọng nâng tổng cộng

Qo=Q+Qm= 50.000 + 1000 = 51.000 N

λ : Hiệu suất của một ròng rọc Theo bảng 2-5 (TTMT)

λ = 0,98

m : Số nhánh cáp quấn lên tang , m = 1

a : Bội suất của palăng , a = 2

t : Số ròng rọc cố định không tham gia vào việc thay đổi giá trị của bội suất , t = 0

Thay các giá trị vào công thức tính lực căng :

Smax =

51000.(1−0,98)

1.(1−0.982).0,980 = 25760 N [CT 2-19(TTMT)]Hiệu suất của palăng xác định theo công thức :

ηp =

SoSalignl ¿max¿¿¿ =

Qom.a.Salignl ¿max¿¿¿ = 510001.2.25760 = 0,99 [CT 2-21(TTMT)]

b) Tính công suất :

Công suất tĩnh khi nâng vật bằng trọng tải xác định theo công thức :

N =

Q V n 60.1000.η (CT 2-78 [1] )

Trong đó : Q = 50.000 N : Tải trọng nâng

Vn = 14,5 m/ph : Vận tốc nâng vật

η : Hiệu suất của cơ cấu

Với hiệu suất của cơ cấu :

η = ηp.ηt.ηo

ηp= 0,99 : Hiệu suất của palăng

η t= 0,96 : Hiệu suất tang, tang lắp trên ổ lăn Bảng 1-9

η o= 0,92 : Hiệu suất của bộ truyền, xuất phát từ các số liệu Bảng 1-9 với giả thiết bộ truyền được chế tạo thành hộp giảm tốc có bể dầu

Suy ra : η= 0,99.0,96.0,92 = 0,87

Do đó : N =

50000.14,5 60.1000.0,87 = 13,8 Kw

3.2 Cơ cấu di chuyển xe treo một ray :

3.2.1 Các số liệu ban đầu :

- Trọng lượng vật nâng : Q = 50.000 N

- Trọng lượng xe treo một ray bao gồm cơ cấu nâng : Go = 5.000 N

- Vận tốc di chuyển xe : Vx = 25 m/ph

- Chế độ làm việc của cơ cấu : trung bình

3.2.2 Sơ đồ cơ cấu di chuyển xe :

Hình 3 2: Sơ đồ cơ cấu di chuyển xe

3.2.3 Tính toán cơ cấu di chuyển xe treo một ray :

a)

Tính tải trọng :

Tải trọng tác dụng lên các bánh xe bao gồm trọng lượng bản thân xe treo một ray

Go (kể cả bộ phận mang vật) và trọng lượng vật nâng Q

Khi không có vật nâng các bánh xe coi như chịu tải trọng như nhau :

xe cũng xem như chịu tải như nhau :

D C

B A

W1 : Lực cản do masát tính theo công thức 3-40 :

W1 = (Go+ Q)

2 μ+f d

D bx

Với : μ = 0,3 là hệ số masát lăn (Bảng 3-7)

f = 0,015 là hệ số masát trong ổ trục con lăn

Với : α = 0,002 là độ dốc đường ray lấy theo Bảng 3-9

Thay các giá trị vào công thức :

640.2560.1000.0,85= 0,31 Kw

Trong đó : ηâc = 0,85 là hiệu suất cơ cấu di chuyển lấy theo Bảng 1-9

3.3 Cơ cấu di chuyển cầu :

3.3.1 Các số liệu ban đầu :

- Trọng lượng vật nâng : Q = 50000 N

- Trọng lượng xe treo một ray bao gồm cơ cấu nâng : Go = 5.000 N

- Dựng 3D trên phần mềm solidworks và tính khối lượng trên phần mềm

- Trọng lượng cầu lăn : Gcl = Gdc+ Gsbc+ Gth+ G

Trong đó :

- Trọng lượng dầm cuối :

Gdc= 2.1700 = 3400 N ( Với Vth là thể tích các tấm thép tạo nên dầm cuối )

- Trọng lượng cụm di chuyển : G = 5000 N

- Trọng lượng cầu lăn:

⇒ Chọn trọng lượng cầu lăn : 26.000 N

Xác định tải trọng lên các bánh xe di chuyển cầu :

Tải trọng tác dụng lên các bánh xe bao gồm :

- Trọng lượng cầu lăn : Gcl = 26.000 N

- Trọng lượng xe lăn một ray bao gồm cơ cấu nâng : Go=5.000 N

Hình 3 5: Sơ đồ xác định tải trọng tác dụng lên bánh xe cầu lăn

Tải trọng lớn nhất tác dụng lên bánh xe A (và D) khi xe lăn có vật nâng lớn nhấttại một đầu bên trái cầu :

Tải trọng nhỏ nhất tác dụng lên bánh xe A (và D) khi xe lăn không có vật nângtại bên phải cầu :

Với : α = 0,002 là độ dốc đường ray lấy theo Bảng 3-9

Thay các giá trị vào công thức :

W2 = 0,002 (26000 + 50000) = 152 N

W3 = 0 : Lực cản do gió, vì cầu trục đặt trong nhà xưởng

kt = 3,2 là hệ số tính đến ma sát thành bánh lấy theo Bảng 3-6 (TTMT-NxbKH-KT)phụ thuộc tỷ số :

L

B=

12000

1700 = 7,1Thay các giá trị vào công thức :

Wt = 3,2 517 + 152+ 0 = 1806 N

Công suất tĩnh yêu cầu đối với động cơ điện xác định theo CT 3-60 :

Nt =

W t v x 60.1000 η âc =

1806.3560.1000.0,85= 1,24Kw

Trong đó : ηâc = 0,85 là hiệu suất cơ cấu di chuyển lấy theo Bảng 1-9

(TTMT-Nxb-KH-KT)

CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC VÀ KẾT CẤU

CẦU TRỤC

4.1 Phân tích chung:

4.1.1 Yêu cầu khi tính toán và thiết kế cơ cấu nâng :

Cơ cấu nâng dùng để nâng hạ vật theo phương thẳng đứng Ngoại lực là trọng lực

và lực quán tính tác dụng lên vật nâng Dựa vào đặc tính và điều kiện làm việc người

ta phân ra hai loại cơ cấu nâng : cơ cấu nâng dẫn động bằng tay và cơ cấu nâng dẫnđộng bằng điện

Cơ cấu nâng dẫn động điện, do tính chất quan trọng và yêu cầu cao nên cơ cấuphải đảm bảo độ an toàn, độ tin cậy, độ ổn định khi làm việc Do đó, cơ cấu nâng phảiđược chế tạo nghiêm chỉnh với chất lượng tốt của tất cả các khâu, khác với cơ cấunâng dẫn động bằng tay, ở đây dùng tang quấn một lớp cáp, có cắt rãnh đảm bảo độbền lâu cho cáp Bộ truyền phải được chế tạo dưới dạng hộp giảm tốc kín, ngâm dầu,bôi trơn tốt Các ổ trục thường dùng ổ lăn Thiết bị phanh hãm thường dùng với hailoại phanh : một phanh đĩa điện từ để thắng động năng của rôto động cơ trong quátrình phanh và một phanh tự động trọng vật để hãm giữ vật và điều chỉnh vận tốc hạvật

Chính những yêu cầu như vậy mà khi tính toán thiết kế ta cần đặc biệt quan tâmđến độ an toàn và ổn định cho cơ cấu nâng

4.1.2 Các số liệu ban đầu:

4.1.3 Sơ đồ động học cơ cấu nâng:

Hình 4 1: Sơ đồ cơ cấu nâng 4.2 Tính toán cơ cấu nâng :

4.2.1 Chọn loại dây :

Do cơ cấu làm việc với động cơ điện, vận tốc cao nên ta chọn dây cáp làm dâycho cơ cấu, là loại dây có nhiều ưu điểm hơn so với các loại dây khác như xích hàn,xích tấm và là loại dây thông dụng nhất trong ngành máy trục hiện nay

Ta không chọn dây xích vì xích nặng hơn khoảng 10 lần so với cáp, xích có thểđứt đột ngột do chất lượng mối hàn kém (nếu là xích hàn), làm việc ồn

Để cáp thép được bôi trơn trong quá trình làm việc chọn loại cáp có lõi đay ởgiữa Nhờ lõi đay có chứa dầu bôi trơn nên khi cáp làm việc sẽ ép làm dầu chảy ra bôitrơn các sợi cáp

Trong các kiểu kết cấu dây cáp thì kết cấu kiểu LK- P (theo tiêu chuẩn Liên Xôcũ) có tiếp xúc đường giữa các sợi thép ở các lớp kề nhau, làm việc lâu hỏng và được

sử dụng rộng rãi Do giảm được ứng suất tiếp xúc phát sinh trong cáp, tận dụng đượccác kẻ trống trong các tao cáp nên cơ tính, tuổi bền của cáp LK- P sẽ cao hơn so vớicác loại cáp khác Vậy ta chọn cáp loại LK-P 6 x 19 + 1o.c với 6 dánh cáp, mỗi dánh

có 19 sợi, có lớp sợi thép ngoài cùng khác nhau và 1 lõi đay Giới hạn bền các sợi théptrong khoảng (1.500 1.600 ) N/mm2 dễ dàng trong việc thay cáp sau này khi cáp bịmòn

4.2.2 Chọn loại palăng :

Vì cầu trục thiết kế có dạng dầm đơn nên ta chọn palăng điện làm nhiệm vụ cơcấu nâng Các palăng điện được chế tạo tại Liên Xô (cũ) và hiện nay ở các nước cóngành công nghiệp phát triển như Hàn Quốc có hãn HuynDai Kết cấu palăng điện rất

đa dạng, khác nhau chủ yếu về bố trí tương đối động cơ và tang Do đặc điểm thiết kếnên ta chọn palăng điện có động cơ bố trí đồng trục với tang Bội suất của palăng a = 2

và là loại palăng đơn

Lực căng cáp lớn nhất xuất hiện trên nhánh dây cuốn lên tang :

SMax = 25760 N (Đã tính ở trên )

Hiệu suất của palăng :

ηp =

SoSalignl ¿max¿¿¿ =

Qom.a.Salignl ¿max¿¿¿ =

510001.2.25760 = 0,99

4.2.3 Tính kích thước dây cáp :

Hai yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến độ bền và độ bền lâu của cáp thép làlực căng cáp lớn nhất khi làm việc và bán kính uốn cong cáp Vì vậy, trong tính toánngười ta quy định chọn cáp theo lực kéo còn độ bền lâu của cáp được đảm bảo bằngcách chọn hệ số an toàn n

Sđ - lực kéo đứt cáp theo tiêu chuẩn

Thay các giá trị vào công thức :

Smax.n = 25760 5,5 = 141680 [N ]

Theo bảng 2-2 [2] chọn cáp LK-P 6x19 + 1o.c :

Với : Đường kính dc =16,5 mmLực kéo đứt Sd = 141500 N xấp xỉ với lực kéo đứt yêu cầu

Giới hạn bền của các sợi cáp [ σ ]= 1600 N/mm2

4.2.4 Tính các kích thước cơ bản của tang và ròng rọc :

Trong đó: Dt - Đường kính tang đến đáy rãnh cắt

dc - Đường kính dây cáp quấn trên tang

b) Chiều dài tang :

Chiều dài tang phải được tính toán sao cho khi hạ vật xuống vị trí thấp nhất trêntang vẫn còn lại (1.5 ¿ 3) vòng cáp dự trữ, không kể những vòng cáp nằm trong kẹp(quy định về an toàn)

Chiều dài làm việc của tang đơn một lớp cáp :

Với : H là chiều cao nâng

a là bội suất palăng

Do là đường kính danh nghĩa của tang tính đến tâmlớp cáp thứ nhất : Do = Dt + dc = 392 + 16,5 = 408,5 mm

3 là số vòng cáp để kẹp đầu cáp lên tang và dự trữ đểgiảm tải trọng tác dụng vào đầu kẹp cáp lên tang

Thay các giá trị vào công thức :

L

L Lo

 - hệ số giảm ứng suất,  = 0,8 theo [TTMT-NxbKH-KT]

K - hệ số phụ thuộc lớp cáp cuốn trên tang, K =1lấy theo (TTMT)Tang được đúc bằng thép 35 Π là loại vật liệu có tính đúc tốt , có giới hạn bềnnén là bn = 500 N/mm2, theo[TTMT-NxbKH-KT] Ứng suất cho phép xác định theogiới hạn bền nén với hệ số an toàn K = 5 :

4.2.5 Chọn động cơ điện :

Trong máy trục dùng nhiều loại động cơ điện xoay chiều và một chiều, động cơchuyên dùng và động cơ công dụng chung Các động cơ điện một chiều phù hợp vớiđiều kiện làm việc của các loại máy trục, nhưng ít sử dụng vì không sẵn dòng điện mộtchiều

Động cơ điện với dòng điện xoay chiều được sử dụng phổ biến hơn cả Có hailoại: Động cơ máy trục kiểu dây cuốn (ký hiệu MT) và động cơ máy trục kiểu lòng sóc

(ký hiệu MTK) ở các động cơ này đường đặc tính ở phần làm việc rất cứng Do đó, dùtải trọng thay đổi nhiều, vận tốc chuyển động cũng sẽ thay đổi rất ít, có thể xem nhưvận tốc động cơ điện xoay chiều không phụ thuộc vào tải trọng

Động cơ điện chọn cho cơ cấu nâng phải thoả mãn hai yêu cầu sau :

- Khi làm việc trong thời gian dài với chế độ ngắt đoạn lặp đi lặp lại, vớicường độ cho trước, động cơ không được nóng quá mức cho phép, để khônglàm hỏng vật liệu cách điện trong động cơ

- Công suất động cơ điện phải đủ để đảm bảo mở máy với gia tốc cho trước.Công suất tĩnh khi nâng vật bằng trọng tải xác định theo công thức sau:

N =

Q V n 60.1000.η = 13,88 Kw (Đã tính ở trên)

Hiệu suất của cơ cấu :

 = pt0 = 0,99.0,96.0,95= 0,90 (Đã tính ở trên)Tương ứng với chế độ làm việc trung bình, động cơ điện thường được dùng phổbiến với cơ cấu nâng là loại MTK (tiêu chuẩn Liên Xô cũ)

Với loại động cơ này ta có cường độ dòng mở máy lớn nên thích hợp với cơ cấunâng Tuy nhiên, ta có thể dùng loại đông cơ kiểu dây quấn có đặc tính kỹ thuật thỏayêu cầu đặc ra của cầu trục Vì vậy, ta chọn động cơ có số hiệu AOC2-62-8 với cácthông số đặc trưng :

- Nđm = 12,5 Kw

- Số vòng quay danh nghĩa nđc = 660 v/ph

- Đường kính trục động cơ d = 42 mm

- Khối lượng động cơ mđc = 155 kg

- Mômen vô lăng của rôto động cơ : (Gi.Di2)roto = 9,1 Nm2

nt=V n a

π Do=

14500.23,14.408,5=¿ 22,6 (v/ph)

Theo sơ đồ này,cơ cấu nâng sẽ làm việc với các trọng lượng vật nâng Q1=Q;

Q2=0,75Q ; Q3 =0.2Q và tỷ lệ thời gian làm việc với các trọng lượng này tương ứng là: 2:5:3

Động cơ điện đã chọn có công suất danh nghĩa nhỏ hơn công suất tĩnh yêu cầukhi làm việc Do đó, phải được kiểm tra về nhiệt

Để kiểm tra được nhiệt của động cơ, ta lần lượt xác định các thông số tính toántrong các thời kỳ làm việc khác nhau của cơ cấu

Các thông số cần xác định là :

- Trọng lượng vật nâng cùng bộ phận mang vật : Q0= 51000N

- Lực căng dây trên tang khi nâng vật: Sn = 25760 N

- Hiệu suất của cơ cấu không tính hiệu suất palăng khi làm việc với vật nângtrọng lượng bằng trọng tải:

Hình 4 3: Sơ đồ gia tải cơ cấu nâng

+ Lực căng dây trên tang khi nâng vật CT 2-19 [1] :

Sn=

Q0(1−λ )

m(1−λ a) λt=

51000(1−0 ,98 ) 1(1−0, 982).0 ,98o = 25760 N + Mômen trên trục động cơ khi nâng vật CT 2-79 :

(Với λ = 0,98 là hiệu suất của ròng rọc , Bảng 2-5 [1] )

+ Mômen trên trục động cơ khi hạ vật CT 2-80 :

Mh=

S h D0.m η , 2.i0 =

25242 0 ,40850.1.0,88

2.29 ,2 = 155 Nma) Thời gian mở máy khi nâng vật xác định theo CT 3-3:

n1= 660 v/ph : Số vòng quay của trục động cơ

Mm : Mômen mở máy động cơ theo( Công thức 2-75 [1] )

Với động cơ xoay chiều kiểu dây cuốn thì mômen mở máy bằng:

 1,2 là hệ số ảnh hưởng quán tính của các chi tiết máy quaytrên các trục sau trục động cơ