Thiết kế cầu trục 5 tấn

- Dựa vào đặc điểm của quá trình vận chuyển vật liệu,người ta phần biệt 2 chủngloại chính: + Máy nâng còn gọi là máy trục: Đây là loại thiết bị mà quá trình làm việclặp lại có chu kỳ.. ở

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

KHOA CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN TỔNG HỢP

Đề tài: THIẾT KẾ CẦU TRỤC 5 TẤN

Giảng viên hướng dẫn: NGÔ TẤN

THỐNG Sinh viên thực hiện: Cao Văn Chung

Huỳnh Văn Gia Huy

ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA CƠ KHÍ Độc lập – Tự do – Hạnh Phúc

BỘ MÔN CN CƠ KHÍ CHẾ TẠO

ĐỒ ÁN TỔNG HỢP

Họ và tên sinh viên: CAO VĂN CHUNG

HUỲNH VĂN GIA HUY

Ngành: CNKT Cơ Khí

1 Đầu đề: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH CẦU TRỤC 5 TẤN.

2 Các số liệu ban đầu:

- Tìm hiểu cầu trục ngoài thực tế.

3 Nội dung phần thuyết minh và tính toán:

a Phần kiến thức cơ sở:

- Giới thiệu tổng quan về thiết bị nâng chuyển.

- Lựa chọn phương án và thiết kế kết cấu mô hình.

- Tính toán thiết kế hệ thống cơ cấu.

b Phần kiến thức chuyên môn:

- Mô tả kết cấu mô hình.

- Trình bày nguyên lý làm việc của cầu trục.

- Lập quy trình công nghệ gia công chi tiết.

4 Chế tạo mô hình: Chế tạo mô hình.

5 Các bản vẽ và đồ thị (Ghi rõ các loại bản vẽ và kích thước bản vẽ).

- 1 bản vẽ A0 vẽ sơ đồ hoạt động tổng thể máy;

- 2 bản vẽ lắp A0 máy;

- 1 bản vẽ A0 quy trình công nghệ gia công chi tiết.

- 1 bản vẽ chi tiết trục A3.

6 Cán bộ hướng dẫn: NGÔ TẤN THỐNG.

7 Ngày Giao Đồ Án: 5/5/2020

8 Ngày Nộp Đồ Án: 31/7/2020

Trưởng Bộ môn

(Ký và ghi rõ họ tên)

NGÔ TẤN THỐNG

Lời Nói Đầu

Trước hết em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất tới các thầy cô giáo trường Đại học Sư Phạm Kĩ Thuật Đà Nẵng đã chỉ dạy em tận tình trong suốt 3 năm học qua Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong khoa cơ khí ngành chế tạo máy trường ĐH Sư Phạm Kĩ Thuật Đà Nẵng đã nhắc nhở,giúp đỡ,tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em trong suốt quá trình học tập và làm đề tài tốt nghiệp

Đặc biệt em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Ngô Tấn Thống đã nhiệt tình chỉ dạy, hướng dẫn, giúp đỡ em trong thời gian làm đề tài tốt nghiệp

Em cũng xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo bộ môn đã bỏ thời gian quý báu của mình để đọc, nhận xét,duyệt đồ án của em

Em cũng xin bày tỏ lòng biết ơn của mình đến mọi người trong gia đình, các anh chị và các bạn đã động viên giúp đỡ, tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em trongsuốt quá trình học tập

Cuối cùng em xin bày tỏ lòng biết ơn tới các thầy trong hội đồng bảo vệ đã bỏ thời gian quý báu của mình để đọc,nhận xét và chấm đề án này

Đà Nẵng, ngày 8 tháng 9 năm 202

Sinh viên thực hiện

Cao Văn Chung Huỳnh Văn Gia Huy

Chương 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ NÂNG CHUYỂN

1. Tổng quan về thiết bị nâng chuyển.

1.1 Định nghĩa về máy nâng chuyển.

- Máy nâng chuyển là khoa học nghiên cứu việc cơ giới hóa quá trình nâng chuyểncác vật nặng nhằm nâng cao năng suất lao động, giảm nhẹ sức lao động cho conngười

- Dựa vào đặc điểm của quá trình vận chuyển vật liệu,người ta phần biệt 2 chủngloại chính:

+ Máy nâng (còn gọi là máy trục): Đây là loại thiết bị mà quá trình làm việclặp lại có chu kỳ Một chu kỳ công tác bao gồm thời gian có tải và thời gian chạykhông

+ Máy vận chuyển liên tục: ở loại thiết bị nầy, vật liệu được vận chuyểntheo từng dòng liên tục

- Với máy nâng người ta còn phân biệt:

+ Máy nâng đơn giản: Chỉ có một chuyển động công tác là nâng và hạ vật

Ví dụ Các loại kích, Tời, palăng xích, vận thăng xây dựng

+ Máy trục dạng cầu: Cầu trục, cổng trục ở các loại thiết bị nầy, ngoàichuyển động nâng hạ vật, còn có các chuyển động tịnh tiến ngang và dọc để dichuyển vật nâng đến vị trí yêu cầu

+ Cần trục các loại: Quá trình di chuyển vật nâng được thực hiện nhờ cơ cấuquay cần hoặc thay đổi khẩu độ của cần

1.2 Các thông số cơ bản của máy trục:

- Trọng tải (Sức nâng) : Là trọng lượng lớn nhất mà máy có thể nâng đượctheo tính toán thiết kế Trọng tải có thể phải kể đến trọng lượng của bộ phận mangvật Trọng tải được kí hiệu là [Q], có đơn vị đo là Tấn hoặc KG hoặc N Đại lượngnầy thường được tiêu chuẩn hóa

-Các thông số động học của các bộ phận công tác: Tốc độ nâng vật (Vn), tốc

độ di chuyển (Vdc), tốc độ quay của cần trục (n)

- Các thông số hình học: Tùy thuộc vào loại thiết bị, ta có: Độ cao nâng,Khẩu độ đối với máy trục dạng cầu; Độ cao nâng, tầm với đối với các loại cầntrục

- Chế độ làm việc của máy trục: Có thể xem chế độ làm việc của máy trục như làmột thông số tổng hợp căn cứ trên cơ sở phối hợp các tiêu chí về mức độ sử dụngmáy theo tải và theo thời gian Trên cơ sở tiêu chuẩn ISO, ở Việt nam đã có tiêuchuẩn TCVN 5862 -1995 quy định 8 nhóm chế độ làm việc cho máy trục được kíhiệu từ A1 đến A8 Đối với các cơ cấu trong máy nâng tiêu chuẩn quy định 8nhóm chế độ làm việc được ký hiệu từ M1 đến M8 Các nhóm CĐLV đối với máytrục được xác định trên cơ sở phối hợp 10 cấp sử dụng máy theo thời gian, kí hiệuU0 đến U9 và 4 cấp sử dụng máy theo tải được kí hiệu tử Q1 đến Q4 Tương tự

CĐLV đối với các cơ cấu trong máy nâng cũng được xác định trên cơ sởphối hợp 10 cấp sử dụng máy theo thời gian, kí hiệu T0 đến T9 và 4 cấp sử dụngmáy theo tải được kí hiệu tử L1 đến L4.

Đặc trưng cho mức độ sử dụng máy theo thời gian là là tổng chu kỳ vậnhành của máy Một chu kỳ vận hành được xác định từ lúc bắt đầu nâng tải và kếtthúc khi máy đã sẵn sàng để nhận tải tiếp theo

Tương tự thời gian sử dụng cơ cấu (được tính bằng giờ) được xác định khi

cơ cấu đang trong trạng thái chuyển động

Các bảng 1,2,3,4,5,6 cho ta các số liệu cụ thể

Ngoài tiêu chuẩn để phân CĐLV của máy trục như đã trình bày ở trên, hiệnnay vẫn còn tồn tại cách phân loại theo TCVN 4244-86 quy định 4 nhóm CĐLV(Nhẹ [Nh], Trung bình [TB], Nặng [N] và Rất nặng [RN]) dựa trên các tiêu chí sauđây:

- Hệ số sử dụng cơ cấu theo tải trọng: kQ = Qtb/Q

Trong đó: Qtb: trọng lượng trung bình của vật nâng,

-T thời gian một chu kỳ làm việc của cơ cấu:T = To + ∑ tph + ∑ td

Trong đó: ∑ tph: Tổng thời gian phanh

∑ td: tổng thời gian dừng máy

- Hệ số sử dụng cơ cấu trong ngày:

- Hệ số sử dụng cơ cấu trong năm:

- Số chu kỳ làm việc trong một giờ

- Số lần mở máy trong 1 chu kỳ

- Nhiệt độ môi trường chung quanh

1.3 Tải trọng và các trường hợp tải trọng tính toán:

- Các loại tải tác dụng lên máy Trong quá trình làm việc, máy trục có thể chịu các tải trọng sau đây:

- Trọng tải

- Tải trọng do trọng lượng bản thân máy

- Tải trọng do gió

- Tải trọng động

Trong bài toán động lực học có thể xem cơ cấu quy dẫn thành một hay nhiều khốilượng Trường hợp đơn giản nhất là quy dẫn cơ cấu về sơ đồ một khối lượng vàliên kết giữa các khối lượng là tuyệt đối cứng.

1.4 Các trường hợp tải trọng tính toán:

Trường hợp 1

- Tải trọng bình thường trong điều kiện làm việc bình thường Trong trường hợpnầy các tải trọng phải kể đến là trọng tải, trọng lượng bản thân máy, tải trọng giótrong điều kiện thời tiết bình thường, tải trọng động bình thường Các chi tiết máytrong trường hợp nầy được thiết kế hoặc tính kiểm nghiệm theo sức bền mỏi Động

cơ được chọn theo công suất tĩnh và được kiểm nghiệm theo điều kiện phát nhiệt

Trường hợp 2

- Tải trọng lớn nhất trong điều kiện làm việc Trong trường hợp nầy các tải trọngphải kể đến là trọng tải, trọng lượng bản thân máy, tải trọng gió trong điều kiệnthời tiết bình thường, tải trọng động lớn nhất xuất hiện do phanh đột ngột Các chitiết máy trong trường hợp nầy được thiết kế hoặc tính kiểm nghiệm theo sức bềntĩnh

Trường hợp 3

- Tải trọng lớn nhất trong điều kiện không làm việc Trong trường hợp nầy các tảitrọng phải kể đến là trọng lượng bản thân máy, tải trọng gió trong điều kiện bấtbình thường Các chi tiết máy trong trường hợp nầy được thiết kế hoặc tính kiểmnghiệm theo độ ổn định

1.5 Nhu cầu sử dụng thiết bị nâng chuyển.

- Ngày nay trong quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa, máy nâng chuyển cómột vai trò hết sức quan trọng trong nền kinh tế nước ta, để hoàn thiện các quátrình sản xuất nhằm nâng cao năng suất lao động và giảm nhẹ sức lao động chocông nhân Bên cạnh những vật nhẹ thì có những chi tiết, máy móc nặng hàngchục tấn chúng ta không thể di chuyển chúng dựa vào sức người, mà phải nhờ đếnthiết bị máy móc, vì thế cho thấy tầm quan trọng của máy nâng chuyển

- Các thiết bị nâng chuyển được sử dụng hầu hết trong các ngành kinh tế như trongngành cơ khí, công nghiệp khai thác dầu mỏ, hàng hải, xây xựng và cả trong cuộcsống hằng ngày của chúng ta Mỗi ngành có mỗi dạng máy nâng chuyển khác nhaunhưng mục đích chính là phục vụ cho con người

U3 Trên 6,3 104 đến 1,25 105

U4 Trên 1,25 105 đến 2,5 105 Sử dụng ít đều đặn

U5 Trên 2,5 105đến 5 105 Sử dụng gián đoạn, đều đặn

U6 Trên 5 105 đến 1 106 Sử dụng căng, thất thường

U7 Trên 1 106đến 2 106 Sử dụng căng

U8 Trên 2 106 đến 4 106

U9 Trên 4 106

Bảng 2: Bảng chế độ làm việc của cơ cấu máy nâng

Cấp tải Hệ số phổ tải cao Kp Đặc điểm

Q1 – Nhẹ Đến 0,125 ít khi vận hành với tải tối đa, thông

thường tải nhẹ

Q2 – Vừa Trên 0,125 đến 0,25 Nhiều khi vận hành với tải tối đa,

thông thường tải vừa

Q3 – Nặng Trên 0,25 đến 0,5 Vận hành tương đối nhiều với tải tối

đa, thông thường tải nặng

Q4 – Rất nặng Trên 0,5 đến 1,0 Thường xuyên vận hành với tải tối

đaBảng 3: Bảng chế độ làm việc của thiết bị nâng

Cấp tải Cấp sử dụng

Uo U1 U2 U3 U4 U5 U6 U7 U8 U9

Q1 - - A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8

Q2 - A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A6 A8

Q3 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A8

-Q4 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A8 -

-Bảng 4: -Bảng cấp sử dụng cơ cấu thiết bị nâng

Cấp sử dụng Tổng thời gian sử dụng (h) Đặc điểm

T5 Trên 3200 đến 6300 Sử dụng gián đoạn, đều đặn

T6 Trên 6300 đến 12500 Sử dụng căng, thất thường

T7 Trên 12500 đến 25000 Sử dụng căng

T8 Trên 25000 đến 50000

T9 Trên 50000

Bảng 5: Bảng cấp tải của cơ cấu thiết bị nâng

Cấp tải Hệ số phổ tải Km Đặc điểm

L1 – Nhẹ Đến 0,125 Cơ cấu ít khi chịu tải tối đa, thông

thường chịu tải nhẹL2 – Vừa Trên 0,125 đến 0,25 Cơ cấu nhiều khi chịu tải tối đa,

thông thường chịu tải vừa

L3 – Nặng Trên 0,25 đến 0,5 Cơ cấu chịu tải tối đa, tương đối

nhiều, thông thường chịu tải nặngBảng 6: Bảng chế độ làm việc của cơ cấu thiết bị nâng

4b

Máy ở phân xưởng

Máy ở phân xưởng

Sử dụng ít, đều đặn

A4 M5 M3 M5

Sử dụngcăng

5a Máy phục vụ sân kho,

trang bị móc

Sử dụng ít, đều đặn

A3 M3 M2 M4

5b Máy phục vụ sân kho,trang bị gầu ngoạm, nam

chân điện

Sử dụngcăng A6 M6 M6 M6

6a Máy phục vụ bãi thải, trang

bị móc

Sử dụngít,đều đặn

A3 M4 M3 M4

6b Máy phục vụ bãi thải, trangbị gầu ngoạm, nam chân

điện

Sử dụnggián đoạn,đều đặn

9e Máy phục vụ xếp kho A8 M8 M8 M8

10 Máy ở phân xưởng đúc A5 M5 M4 M5

Bảng so sánh gần đúng các nhóm chế độ làm việc với kiểu phân loại theo TCVN 4422: 1986

Nhóm chế độ làm việc của thiết bị nâng

Phân loại theo TCVN 4244:

Nhóm chế độ làm việc của các cơ cấu thiết bị nâng

Phân loại theo TCVN 4244:

1986

Quay tay Nhẹ Trung bình Nặng Rất nặng

Phân loại theo TCVN 5862:

1995

M1, M2 M3, M4 M5, M6 M7 M8

1.6 Giới thiệu máy nâng chuyển.

- Máy nâng chuyển là khoa học nghiên cứu việc cơ giới hóa quá trình nâng chuyểntên gọi chung của các máy công tác dùng để nâng hạ và thay đổi vị trí các vật nặngvới kích thước và hình dạng khác nhau nhờ các thiết bị mang vật nhằm nâng caonăng suất lao động, giảm nhẹ sức lao động cho con người

- Máy nâng chuyển được chia thành nhiều loại:

Dựa vào đặc điểm của quá trình vận chuyển người ta chia thành 2 loại:

+ Máy vận chuyển liên tục:

+ Máy vận chuyển theo chu kì

Với máy nâng người ta còn phân biệt

+ Máy nâng đơn giản:như kích, tời, palang

+ Máy trục dạng cầu: như cổng trục, cầu trục

+ Máy dạng cần trục:như xe cẩu

Một số thiết bị nâng chuyển thường gặp:

Hình 1.1:Cổng trục dầm đôi

Hình 1.2:Pa lăng

Hình 1.3:Cần trục dạng xe cẩu

Hình1 4: vận chuyển cáp treo

Hình1 5: Cầu trục dầm đôi

Hình1 6: kích nâng

Hinh 1.7: Một dạng palang điện khác

1.7 Các thiết bị chính và thông số kĩ thuật cơ bản

- Các bộ phận chính gồm: Dầm chính, dầm biên, hệ thống palang nâng hạ, hệthống di chuyển… và một số thiết bị khác

- Một số thông số kĩ thuật cơ bản gồm:

+Tải trọng ( sức nâng): Là trọng lượng lớn nhất mà máy có thể nâng theo tính toánthiết kế

+Thông số động học : Tốc độ nâng, tốc độ di chuyển và tốc độ quay của cần trục+Thông số hình học: gồm độ cao nâng và khẩu độ

2.Giới thiệu về cầu trục và phân loại

2.1 Giới thiệu cầu trục.

- Là một loại thiết bị đảm bảo các thao tác nâng-hạ-di chuyển hàng hóa trong nhà

xưởng Nó rất tiện dụng và có hiệu quả cao trong quá trình bốc xếp hàng hóa, với sức nâng từ 1 đến 500 tấn, vận hành chủ yếu bằng các động cơ điện nên được dùngrộng rãi trong các nhà máy sản xuất công nghiệp

-Cấu tạo cầu trục gồm:+ Dầm chính được thiết kế dạng hộp hoặc thép chữ I

+ Dầm biên có kết cấu bằng thép hình hộp chữ nhật

+ Bánh xe cầu trục

+ Cột nhà xưởng

+ Đường ray chuyên dùng

+ Giảm chấn

+ Động cơ di chuyển cầu trục

+ Động cơ di chuyển xe con

+Phần nâng hạ: Palang hoặc xe con mang hàng

+Tang tời hàng

+Điều khiển cầu trục

+ Hệ thống dẫn điện cho cầu trục

-Ưu điểm của cầu trục: + Gọn nhẹ, kết cấu vững chắc hoạt động ổn định

+ Có khả năng nâng hạ các vật có tải trọng lớn

+ Chi phí lắp đặt ít hơn xe cẩu, ít xảy ra sự cố

+ Bảo trì bão dưỡng dễ dàng, thời gian gia công chế tạo nhanh

-Nhược điểm: Dễ xảy ra xô lệch dầm khi di chuyển do lực cản hai bên raykhông đều

2.2 Phân loại cầu trục

-Gồm 3 loại chính

+ Cầu trục dầm đơn: kết cấu có thể là dạng hộp hoặc chữ I, dạng dàn

+ Cầu trục dầm đôi: Kết cấu thường là dạng hộp, dạng dàn

+ Cầu trục treo: Kết cấu dạng hộp, chữ I, dạng dàn

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ CƠ CẤU NÂNG

2.1 PHÂN TÍCH CHUNG

2.1.1 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 trọnglực và lực quán tính tác dụng lên vật nâng Có hai loại cơ cấu nâng: Cơ cấu nângtay quay và cơ cấu nâng dẫn động điện

Ở đây ta chỉ thiết kế phần cơ cấu nâng dẫn động điện, do tính chất quan trọng

và yêu cầu cao nên cơ cấu phải đảm bảo độ an toàn, độ tin cậy, độ ổn định cao khilàm việc Vì thế cơ cấu nâng phải được chế tạo nghiêm chỉnh với chất lượng tốtcủa tất cả các khâu, khác với nâng tay quay, ở đây ta dùng tang kép quấn một lớpcáp, có cắt rãnh, đàm bảo độ bền cho cáp Bộ truyền phải được chế tạo dưới dạnghộp giảm tốc kín, ngâm dầu, bôi trơn tốt Các ổ trục thường dùng ổ lăn Thiết bịphanh hãm thường dùng là phanh má thường đóng

Chính vì vậy mà khi tính toán thiết kế ta cần đặc biệt quan tâm đến độ an toàn

và ổn định của cơ cấu nâng

2.1.2 Các số liệu ban đầu

- Tải trọng nâng: Q = 5 tấn = 50000 N

- Trọng lượng bộ phận mang: Qm= 2500 N

- Chiều cao nâng: H = 9 m

- khẩu độ L=15m

- Chế độ làm việc của cơ cấu: Trung bình

2.2 TÍNH TOÁN CƠ CẤU NÂNG.

2.2.1 Chọn loại dây:

Cơ cấu nâng làm việc với động cơ điện, vận tốc cao, nên ta chọn cáp đểlàm dây cho cơ cấu, vì cáp là loại dây có nhiều ưu điểm hơn so với các loại dâykhác như xích hàn, xích tấm và là loại dây thông dụng nhất trong ngành máytrục hiện nay Ta không chọn xích vì xích nặng hơn khoảng 10 lần so với dây cáp,xích có thể đứt đột ngột do chất lượng mối hàn kém (xích hàn)

Trong các kiểu kết cấu của dây cáp thì kết cấu kiểu K-P theo tiêu chuẩncủa Liên Xô có tiếp xúc đường giữa các sợi thép ở các lớp kề nhau, làm việclâu hỏng và được sử dụng rộng rãi Vậy ta chọn loại cáp K-P6.19+10.c vớigiới hạn bền các sợi thép trong khoảng (1.500 – 1.600) N/mm2 dễ dàng trongviệc thay cáp sau này khi cáp bị ăn mòn

2.2.2 Pa Lăng giảm lực

Để giảm lực căng và tăng tuổi thọ cho dây cáp của cơ cấu nâng khi nâng vớitải trọng lớn ta dùng một palăng Trên cầu lăng dây cáp nâng được cuốn trực tiếplên tang Do cầu lăng thực hiện việc nâng hạ vật nâng theo chiều thẳng đứng nên

để tiện lợi trong khi làm việc ta chọn palăng kép có hai nhánh dây chạy trên tang

Tương ứng với trọng tải cầu lăn theo chọn bội suất palăng a=2 Palăng gồm hai ròng rọc di động và một ròng rọc không di chuyển làm nhiệm vụ cân bằng.

Hình 2.1: Sơ đồ động của Palăng

Lực căng lớn nhất xuất hiện ở nhánh dây cáp cuốn lên tang khi nâng vậtđược xác định theo công thức sau:

Smax = =13257,57(N)Trong đó: η = 0,98 – hiệu suất của ròng rọc đặt trên ổ lăn bôi trơn bình thường a=2 Bội số ba lăng

m = 2 – số nhánh cáp cuốn lên tang

t = 0 Vì dây trực tiếp quán lên tang không qua các dòng dọc đổi hướng

Sơ đồ động học của cơ cấu nâng.

Hình 2.2: Sơ đồ động của cơ cấu nâng

1.Động cơ điện 2.Khớp nối 3.Phanh

hãm 4.Hộp giảm tốc 5 Tang cuốn 6.Ròng rọc

2.2.4 Tính kích thước dây cáp

Kích thước dây cáp dược chọn dựa vào công thức

S đ ≥ Smax.n

Trong đó: S đ - lực kéo đứt cáp

Smax - Lực căng lớn nhất trong dây.

n = 4 - Hệ số an toàn bền của cáp, ứng với chế độ làm việc trung bình

=> = 4=53030N

Xuất phát từ điều kiện bền theo công thức ,với loại dây đã chọn ở trên, với giớihạn bền của sợi δ b = 1600 N/mm2 Theo tiêu chuẩn Liên xô , chọn đường kínhdây cáp dc = 12 mm, có sức kéo đứt Sđ = 53500 N, theo bảng 1.38 [CTM-T1].Lớn hơn một ít so với lực kéo đứt yêu cầu

2.2.5 Tính kích thước cơ bản của tang và ròng rọc

Tang

- Đường kính nhỏ nhất cho phép đối với tang xác định theo công thức

Dt > dc (e -1) = 12(25 -1) = 288 mm

Trong đó: Dt - Đường kính tang đến đáy rãnh cát,300 mm.

dc = 12 mm - Đường kính dây cáp quấn lên tang.

e = 25 – Hệ số thực nghiệm, phụ thuộc vào loại máy và chế độ làm việc ở đây ta chọn đường kính tang và ròng rọc giống nhau: Dt = Dr = 300 mm Ròng rọc

cân bằng không phải là ròng rọc làm việc, có thể chọn đường kính nhỏ hơn 20% sovới ròng rọc làm việc

- Chiều dài tang: Chiều dài tang được tính sao cho khi hạ vật xuống vị trí

thấp nhất trên tang vẫn còn lại ít nhất là 1,5 vòng dây, không kể những vòngnằm trong cặp ( Quy định an toàn )

Chiều dài toàn bộ của tang khi dùng pa lăng kép được xác định theo côngthức

Hình 2.3: Kích thước chiều dài tang.

- Chiều dài có ích của cáp khi làm việc với chiều cao nâng danh nghĩa H = 9m và bội suất Palăng kép a = 2

L0 L3

L0 L1

L2

xung thêm từ 2 ÷3 vòng cáp.

L1 = 3.t = 3 13 = 39 (mm )

- Chiều dài L2: Vì tang được cắt rãnh, cáp cuốn 1 lớp, tuy nhiên ở hai đầutang trước khi vào phần cắt rãnh ta trừ lại một khoảng L2 = 20 ( mm ) để làm thànhbên

L3

 Khoảng cách LL4 – 2hmin tg3 ngăn cách giữa hai nửa cắt rãnh tính theo chỉ dẫn

Dựa vào kết cấu đã có, có thể lấy sơ bộ:

L4 = 200 mm, khoảng cách giữa hai dòng dọc ở ổ treo móc

hmin = 700 mm, khoảng cách nhỏ nhất có thể giữa trục tang với trục ròng rọc ổ treo móc

= 40 là góc cho phép khi dây chạy lên tang bị lệch so với hướng thẳng đứng

φ = 0,8 :hệ số giảm ứng suất đối với tang

k =1 : hệ số phụ thuộc lớp cáp cuốn lên tang

= = 141,25 ( N/mm2 )Với tang được đúc bằng Gang GX 15-32 là loại vật liệu thông thường , phổ biến nhất có giới hạn bền nén là бbn = 565 N/mm2

=> бn = =101,9N/mm2 < [бn] = 141,25 (N/mm2 )

=> Tang đảm bảo bền

- Công suất động cơ phải đủ đảm bảo mở máy với gia tốc cho trước.

Đối với cơ cấu nâng: Xác định công suất tĩnh khi nâng vật bằng tải trọngđược tính theo công thức:

N = Q.V n

60.1000  (KW)Trong đó: Q =50000 N – tải trọng nâng của cầu

trục Trọng lượng bộ phận mang tải Qm= 2500N

Vn = 4,3m/ph – vận tốc nâng

η - hiệu suất của cơ cấu bao gồm:

η p η t η0

Trong đó: η p = 0,98 – hiệu suất palăng

ηt = 0,96 – hiệu suất tang.

η0 = 0,92 – hiệu suất bộ truyền có kể cả khớp nối

=> η = 0,98 0,96 0,92 =

0,86 Vậy: N = =5,36 (kw)

Tương ứng với chế độ làm việc trung bình ta chọn sơ bộ động cơ điện 4A200L8Y3

Công suất động cơ : Ndc = 7 ( kW)

Số vòng quay danh nghĩa: ndc = 730 (vòng/phút)

Khối lượng của động cơ:mdc=325 (kg)

Trong đó: nđc = 730 v/ph – số vòng quay danh nghĩa của động cơ, (vg/ph)

nt – số vòng quay của tang, ( vg/ph)

a =2 – bội suất palăng.

D0 – đường kính tang tính đến tâm cáp.

độ an toàn Quá trình phanh được thực hiện bằng cách đưa vào cơ cấu lực cản phụdưới dạng ma sát nảy sinh ra mômen phanh

Phanh được dùng có thể có nhiều loại: phanh đai, phanh một má, phanh hai

má, phanh áp trục, phanh ly tâm … vvv… có thể phanh thường đóng hoặc thường

mở, ở đây ta chọn phanh hai má loại phanh thường đóng và được bố trí trên trụcđộng cơ vì những lý do sau :

Loại phanh này có kích thước nhỏ gọn hơn các loại phanh khác

Lực phanh tác dụng đối xứng lên trục đặt phanh

Đảm bảo đóng mở nhịp nhàng giữa các má phanh với bánh phanh nên độ an toàn

sẽ cao hơn cho cơ cấu nâng khi làm việc với tải trọng lớn

Phanh thường đóng làm việc an toàn hơn phanh thường mở, khi có sự cố xảy ra thìphanh vẫn đóng vật nâng ở tư thế treo, không bị rơi đột ngột

Đặt phanh trên trục đông cơ thì mômen phanh nhỏ hơn ở các vị trí khác, do

đó kích thước, trọng lượng của phanh sẽ nhỏ hơn và tính an toàn cũng cao hơn đểchọn phanh làm việc có hiệu quả và an toàn ta dựa vào giá trị mômen phanh yêucầu Mph mômen phanh của cơ cấu nâng được xác định từ điều kiện giữ vật nângtreo ở trạng thái tĩnh với hệ số an toàn n

Mph = n Mt ≤ [Mph] (*)

Trong đó : n hệ số an toàn của phanh, phụ thuộc vào chế độ làm việc đối với chế

độ làm việc nhẹ : n = 1,5 ; trung bình n = 1,75; nặng n = 2 ; rất nặng n =3

Phanh được đặt trên trục động cơ nên

Mômen phanh được tính

Trong đó:

η hiệu suất cơ cấu nâng

Qua Việc phân tích tính toán ở trên,ta chọn loại phanh má điện xoay chiều,

ký hiệu TKT-300 của liên xô cũ chế , đã được tiêu chẩn và được sữ dụng rộng rãitrong các loại máy nâng.Lực đóng phanh được xác định

6- Nam châm điện

7- Tay đòn cơ cấu tạo lực mở phanh

8- lò xo tạo phanh

9-Lò xo phụ

10-Đai ốc nén lò xo

11- đai ốc dùng khi bảo dưỡng hoặc thay mới má phanh

12-Đai ốc điều chỉnh hành trình phanh

Trong đó : D: đường kính bánh phanh D = 300mm.

f : hệ số ma sát giữa vật kiệu bánh phanh tép các bon C45 và vật liệu lót phanh

Khi mỡ phanh lò xo chính bị ép thêm một khoảng dẫn đến lực sẽ tăng lên

Giả thiết tăng 10% so với ban đầu, nghĩa cần có lực đẩy

vậy có thể chọn nam châm điện có các thông số đây:

Mômen nam châm hút: Mn =20Nm

P  D.B. N.360 0

Trong đó: B Chiều rộng bánh phanh, lấy B=80mm

β0 Góc ôm của má phanh lên bánh phanh.lấy :β0=700

Vậy: P= = =36442 N/mm2

.Áp suất cho phép [p] = 0,4 N/mm2

Khe hở lớn nhất giữa má phanh và bánh phanh xác định theo công thức với h1 và h2 là khe hở lớn nhất và bình thường của thanh lõi ngang phanh h1=4mm; h2 =2,5mm

Tỉ số truyền chung của hộp là: ic=82,6

2.3.1 Phân phối tỷ số truyền

Trong trường hợp này động cơ nối trực tiếp với trục vào của hộp nên không thông qua bộ truyền ngoài

Gọi : icn tỷ số truyền cặp bánh răng cấp nhanh

-Bánh lớn:thép 35 thường hóa , , b=480 N/mm2 : ch=240 N/mm2, HB=160.Phôi rèn, giả thiết đường kính phôi 300÷500mm

b Định ứng suất cho phép

-Số chu kì làm việc của bánh lớn

N2= 60.u n.T= 60.2.105.300.5.6=113,4.106 (3-3.tr42)

N1=icn.N2=10,1.113,4.106 =114,53.107

Trong đó: u=2 số lần ăn khớp của bánh răng khi bánh răng quay 1 vòng

n=105 số vòng quay của bánh răng trong 1 phút

-Vì bánh răng làm việc 1 mặt nên :

Đối với bánh nhỏ: u1

 1, 5.258

1, 5.1,8

Vì tải trọng không đổi và độ rắn của các bánh răng HB 350 nên ktt =1

Giả sử b , với cấp chính xác 9 tra bảng 3-14 tìm được kđ=1.2

Do đó kđ =1.1,2=1,2

Vì hệ số k không chênh lệch nhiều so với ban đầu nên lấy A=168mm

*Xác định mô đun, số răng, và chiều rộng bánh răng

Môđun m=(0.01÷0.02).152=1,52÷3.36 (3-22,tr49)

Lấy m=3

*Số răng: Bánh nhỏ Z1= =9,2 Lấy Z1=12răng (3-24,tr49)

Bánh lớn Z2=12.10=120 Lấy Z2=120 răng

*Chiều rộng bánh răng: b= A=0,3.152=45,6 Lấy b=46mm

*Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng

-Bánh lớn:thép 35 thường hóa , , b=480 N/mm2 : ch=240 N/mm2, HB=160.Phôi rèn, giả thiết đường kính phôi 300÷500mm

b Định ứng suất cho phép

-Số chu kì làm việc của bánh lớn

N4= 60.u n.T= 60.2.9.300.5.6=972.104

N3=icc.N3=8,2.972.104 =797,04.105

Trong đó: u=2 số lần ăn khớp của bánh răng khi bánh răng quay 1 vòng

n=9 số vòng quay của bánh răng trong 1 phút

Vì tải trọng không đổi và độ rắn của các bánh răng HB 350 nên ktt =1

Giả sử b , với cấp chính xác 9 tra bảng 3-14 tìm được kđ=1.1

Do đó kđ =1.1,1=1,1

Vì hệ số k không chênh lệch nhiều so với ban đầu nên lấy A=308mm

*Xác định mô đun, số răng, và chiều rộng bánh răng

Môđun m=(0.01÷0.02).281=2,81÷6.16

Lấy m=4

*Số răng: Bánh nhỏ Z4= =15 Lấy Z1=15ăng (3-24,tr49)

Bánh lớn Z2=15.8,26= Lấy Z2=123 răng

*Chiều rộng bánh răng: b= A=0,4.281=113 Lấy b=113mm

*Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng

 Khe hở giữa các bánh răng 10mm.

 Khe hở giữa các bánh rằng với thành hộp 10mm

 Khoảng cách từ thành trong của hộp đến mặt bên của ổ lăn l = 10mm

 Chiều rộng Ổ B = 21mm

 Khoảng cách tù nắp ổ đến mặt cạnh chi tiết quay ngoàihộp l1=20 mm

 Chiều cao nắp và đầu bu lông : l2=20 mm

 Khoảng cách từ cạnh ổ đến thành trong của hộp l3=20 mm

 Khe hở giữa bánh răng và thành trong của hộp : l4=15 mm

 Khe hở giữa hai chi tiết quay.l5=40 mm

Khoảng cách từ mặt cạnh chi tiết quay đến thành trong của hộp l6=15 mm

118592Nmm