thuyết min đồ án môn học hệ thống thiết bị vận chuyển

Cơ cấu di chuyển cầu trục - Chọn sơ đồ dẫn động cơ cấu- Xác định lực nén bánh và chọn cụm bánh xe di chuyển lực nén bánh lớn thì mỗi cụm có nhiều bánh xe và cầu cân bằng... Dương Trường

TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘI

Bộ môn Máy Xây dựng

THUYẾT MINH

ĐỒ ÁN MÔN HỌC HỆ THỐNG THIẾT BỊ VẬN CHUYỂN

Họ và tên sinh viên : Nguyễn Cao Khang MSSV : 0358166

Lớp : 66KM Khoa : Cơ khí

Chuyên ngành : Máy Xây dựng Giáo viên hướng dẫn : Dương Trường Giang

Hà Nội 2024

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ

ĐỒ ÁN MÔN HỌC HỆ THỐNG THIẾT BỊ VẬN CHUYỂN

1 Họ và tên sinh viên : Nguyễn Cao Khang MSSV : 0358166

Lớp: 66KM Khoa: Cơ khí

Chuyên ngành : Máy Xây dựng

2 Đầu đề thiết kế:

a) Phương án: CA27

Cầu trục 1 dầm dạng dầm hộp với pa lăng điện chạy cánh dưới b) Đặc tính kỹ thuật:

- Tải trọng nâng Q : 6,3 tấn

- Khẩu độ : 16 m

- Chiều cao nâng H : 12 m

- Tốc độ: + Nâng vật: 12 m/ph

+ Di chuyển xe pa lăng: 40 m/ph

+ Di chuyển cầu trục: 40m/ph

- Chế độ làm việc CĐ% : 15%

- Khối lượng kết cấu thép : 3,0 Tấn

- Khối lượng pa lăng : 0,7 tấn

- Cơ cấu di chuyển cầu trục : 0,6 tấn

- Khối lượng các bộ phận khác : 0,15 tấn

3 Giáo viên hướng dẫn: TS Dương Trường Giang

4 Ngày giao nhiệm vụ thiết kế :

Tuần năm học …

5 Ngày hoàn thành nhiệm vụ thiết kế :

Tuần năm học …

Giáo viên hướng dẫn Sinh viên thực hiện (Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên)

Mục lục

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG

1.1 Giới thiệu chung máy thiết kế

a) Công dụng

b) Cấu tạo, nguyên lý làm việc

1.2 Tải trọng tác dụng lên máy

a) Tải trọng nâng

b) Tải trọng do trọng lượng bản thân máy

c) Tải trọng phát sinh khi nâng vật

d) Tải trọng quán tính

CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN CHUNG

2.1 Cơ cấu nâng vật

- Chọn sơ đồ dẫn động cơ cấu, sơ đồ mắc cáp

- Xác định lực căng cáp lớn nhất, chọn cáp, đường kính tang, puly

- Xác định công suất động cơ, chọn động cơ (ghi đủ đặc tính kỹ thuật động cơ) 2.2 Cơ cấu di chuyển xe con

Cơ cấu di chuyển xe con có bánh xe chủ động: trình tự giống cơ cấu di chuyển cầu trục

2.3 Cơ cấu di chuyển cầu trục

- Chọn sơ đồ dẫn động cơ cấu

- Xác định lực nén bánh và chọn cụm bánh xe di chuyển (lực nén bánh lớn thì mỗi cụm có nhiều bánh xe và cầu cân bằng)

- Xác định lực cản di chuyển,

- Tính công suất động cơ và chọn động cơ (ghi đầy đủ đặc tính kỹ thuật động cơ)

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ CƠ CẤU

3.1 Thiết kế các cụm chi tiết trong cơ cấu

3.2 Xác định tỷ số truyền của cơ cấu, chọn hộp giảm tốc, thiết kế bộ truyền (nếu có), tính chọn khớp nối, phanh

3.3 Tính toán kiểm tra

Tài liệu tham khảo

1 Dương Trường Giang (2019), Hướng dẫn thuyết minh tính toán đồ án môn học máy và thiết bị nâng, Nhà xuất bản xây dựng

2 Trịnh Chất , Lê Văn Uyển (2006), Tính toán thiết kế hệ truyền động cơ khí, Nhà xuất bản giáo dục

3 Đặng Thế Hiển, Phạm Quang Dũng, Hoa Văn Ngũ (1992), Át lát máy nâng chuyển, Trường Đại học Xây dựng

4.Trương Quốc Thành, Phạm Quang Dũng (2000), Máy nâng chuyển, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật

LỜI NÓI ĐẦU

Trong thời kỳ công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước, hàng loạt những nhà máy, công xưởng được xây dựng và lắp ráp cùng với các dây chuyền công nghệ máy móc hiện đại được lắp đặt với khối lượng rất lớn Mặt khác công tác sửa chữa khắc phục những máy móc cũ sau một thời gian dài do sự trì trệ của chế

độ bao cấp nay được phát huy trở lại

Tất cả các công việc xây dựng, lắp ráp và sửa chữa đó không thể vắng máy nâng chuyển Do nhu cầu lắp ráp, xây dựng và sửa chữa hiện nay tăng nhanh kéo theo nhu cầu về máy nâng chuyển thời gian qua và tới đây cũng tăng rất mạnh Đứng về nhu cầu tăng nhanh trong số máy nâng chuyển phải kể đến cầu trục, cần cẩu thép Cầu trục được sử dụng rộng rãi để xếp dỡ hàng hóa trong các nhà kho trong các nhà máy sửa chữa lắp ráp và chế tạo

Ở nước ta hiện nay có nhiều trung tâm nghiên cứu cũng như các nhà máy, xí nghiệp đã và đang nghiên cứu thiết kế chế tạo các loại cầu trục với đủ mọi kích thước, tải trọng và chế độ làm việc để đáp ứng nhu cầu đa dạng, phong phú của thị trường đang tăng nhanh

Trong đồ án này, dưới sự hướng dẫn của Thầy giáo: TS Dương Trường Giang làm đề tài:”Tính toán thiết kế cầu trục một dầm dạng dầm hộp với pa lăng điện chạy cánh dưới “

Trước tiên em xin chân thành cảm ơn Thầy giáo: TS Dương Trường Giang

đã trực tiếp hướng dẫn tận tình, giúp đỡ và chỉ bảo em trong suốt thời gian vừa qua để có thể hoàn thành được đề tài này

Em xin gửi lời cảm ơn tới tập thể giáo viên Trường Đại học Xây Dựng - Khoa Cơ khí- Bộ môn Máy xây dựng đã giảng dạy, bảo ban, giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập tại trường

Mặc dù đã có nhiều cố gắng nhưng do còn hạn chế về kinh nghiệm bản thân chưa có nhiều nên đồ án không tránh khỏi những thiếu sót Em mong các thầy

cô giáo và các bạn đồng nghiệp chân thành góp ý, đóng góp cho đồ án này được hoàn thiện hơn

Kết thúc đề tài em xin gửi tới Thầy: TS Dương Trường Giang lời cảm ơn chân thành nhất!

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG

1.1 Giới thiệu chung máy thiết kế

Cầu trục có phạm vi hoạt động khá rộng, được bố trí trên cao không chiếm chỗ mặt bằng nên được sử dụng rất rộng rãi trong các nhà máy, phân xưởng, nhà kho để nâng hạ hàng hoá với lưu lượng lớn (miền phục vụ hình chữ nhật) Cầu trục được sử dụng rộng rãi trong hầu hết các lĩnh vực của nền kinh tế quốc dân

Cầu trục được sử dụng sử dụng để bốc xếp vận chuyển, lắp ráp trong các phân xưởng cơ khí trong các nhà xưởng sản xuất (ví dụ: cấu kiện bê tông), trong nhà máy xi măng, sản xuất vật liệu xây dựng, các lĩnh vực khác nhau nền kinh tế quốc dân

Sơ đồ cấu tạo máy

Mô tả cấu tạo :

+Dầm chính của cầu trục 1 dầm được chế tạo dạng hộp hoặc giàn không gian Hai đầu của dầm chính được liên kết cứng vào các dầm cuối tạo thành khung cứng trong mặt phẳng ngang Dầm chính cũng là bộ phận chịu lực chính của cầu trục và là đường chạy của pa lăng và xe con

+Cơ cấu di chuyển cầu trục : xe con chạy dọc theo các đường ray trên dầm chính

+Trên xe con đặt cơ cấu nâng , cơ cấu di chuyển xe con.Tùy theo công dụng của cầu trục mà trên xe có 1 hoặc 2 cơ cấu nâng

+ Hệ thống điều khiển được treo bên dưới dầm cầu

+Động cơ điện các cơ cấu

Nguyên lý làm việc : động cơ của cơ cấu di chuyển truyền cầu trục truyền chuyển động qua trục chuyển động và khớp nối tới hộp giảm tốc rồi truyền qua bánh xe làm di chuyển cầu trục

+Cơ cấu di chuyển xe con được dẫn động bởi động cơ điện giúp xe con

di chuyển dọc theo dầm chính

+ cơ cấu nâng hạ trên cơ cấu di chuyển hoạt động nhờ động cơ điện truyền động và hệ thống pa lăng cáp giúp nâng hạ

+ Phanh làm nhiệm vụ hãm khi cần thiết

+Các động cơ điện được điều khiển nhờ hệ thống điều khiển

-Đặc tính cơ bản của máy :

+Tải trọng nâng Q : 6,3 tấn ( là tải trọng lớn nhất của vật nâng mà máy

có thể nâng được ở trạng thái làm việc nhất định nào đó của máy

+Khẩu độ : 16 m ( là khoảng cách theo phương ngang giữa đường trục

mà trên đó máy di chuyển )

+Chiều cao nâng H : 12 m ( là khoảng cách từ mặt bằng máy đứng đến tâm thiết bị mang vật ở vị trí cao nhất

-Tốc độ :

+ Nâng : 12 m/ph

+ Di chuyển xe pa lăng : 40 m/ph

+ Di chuyển cầu trục : 40 m/ph

-Chế độ làm việc CĐ% : 15%

1.2 Tải trọng tác dụng lên máy

a) Tải trọng nâng

Tải trọng nâng tính toán gồm trọng lượng vật nâng và móc treo

Tải trọng năng tính toán phải kể đến cả các thiết bị mang vật như móc treo

Trong đó :

q – trọng lượng thiết bị mang vật có thể tra bảng hoặc lấy gần đúng

q = 0,05.Q = 0,05.6,3=0,315 ( tấn )

Q – tải trọng nâng danh nghĩa

Qtt = 6,3 +0,315 = 6,615 ( tấn )

b) Tải trọng do trọng lượng bản thân máy

Gbt= G + G + G + Gkc pl dc k

Trong đó :

G : tải trọng bản thân bt

Gkc : Khối lượng kết cấu thép, 3 tấn

Gpl : khối lượng pa lăng, 0,7 tấn

G : Cơ cấu di chuyển cầu trục, 0,6 tấndc

c) Tải trọng phát sinh khi nâng

Hệ số động lực ψ được áp dụng cho tải trọng làm việc xác định theo biểu thức:

Ψ=1+ξ.v

Trong đó :

v- tốc độ nâng vật = 12m/ph = 0,2m/s

ξ- hệ số được xác định bằng thực nghiệm ,đối vs cầu trục ξ= 0,6 Ψ= 1+ 0,6.0.2 = 1,12

d) Tải trọng quán tính.

Lực quán tính của khối lượng chuyển động tịnh tiến :

Pqt=m.a=G

g. v

t (N)

Trong đó :

m – khối lượng chuyển động , ( kg)

v- vận tốc chuyển động , (m/s)

t- thời gian chuyển động không ổn định (s) G- trọng lượng bộ phận chuyển động tịnh tiến (N) g- gia tốc trọng trường ( m/s )2

- Tải trọng quán tính khi nâng vật :

Pqt=m.a Trong đó:

m= 6,3 tấn = 6300 kg nâng =12 m/ph = 0,2 m/s tra bảng 1.11 nội suy ta được : a= 0,07 (m/s )2

- Tải trọng tính toán khi di chuyển pa lăng :

Pqt=m.a Trong đó :

m= 0,7 tấn = 6700 kg

di chuyển 40 m/ph = 0,67 m/s tra bảng 1.11 nội suy ta được : a= 0,123 (m/s )2

Pqt= 700.0,123=86,1(N)

- Tải trọng quán tính khi di chuyển cầu trục :

Pqt=m.a Trong đó :

m= 0,6 tấn = 600kg

di chuyển 40 m/ph = 0,67 m/s tra bảng 1.11 nội suy ta được : a= 0,123 (m/s )2

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN CHUNG

2.1 Cơ cấu nâng vật

Tang và hộp giảm tốc đối lập nhau, nối với nhau bằng khớp nối

- Sơ đồ mắc cáp:

Cơ cấu nâng đặt bên trên , mắc cáp với tang kép – pa lăng kép với bội suất pa lăng a=2

2 a.η p η r

Trong đó : Q – tải trọng tính toán , Q = 6,615 tấn

a – bội suốt palăng , a = 2

𝜂 – hiệu suất puly , ổ lăn = 0,975𝜂

r – số puly định hướng cáp sau pa lăng , r = 1

η p- hiệu suất pa lăng cáp

Pa lăng loại 2: η ηp= pII=(1−η

a ) (1−η).a=

(1−0,975 2 ) (1 0,975 − ).2=0,987

Smax= 6,615 2.2.0,987 0,975 1 =17,18 (KN)

- Chọn cáp theo lực kéo cáp tĩnh lớn nhất :

S max n≤[S đ]

Trong đó :

[Sđ] – lực kéo phá hủy cáp ;

n – hệ số an toàn phụ thuộc vào loại máy và chế độ làm việc cáp trong máy nâng , chế độ làm việc nhẹ => n = 5

[S đ] ≥17,18.5 85,92 = (KN)

N/mm 2

- Đường kính tang và puly:

Trong đó:

d c – đường kính cáp ; d c =12 mm

e – hệ số phụ thuộc loại máy và chế độ làm việc

với palang điện ta có: e = 26

Dt≥(26 1 − ).12 ≥300 mm

- Đường kính puly cân bằng :

D = (0,6 ÷0,8)D t

= 0,7 300

=210 mm

- Công suất động cơ :

N t = Q v

1000 η c

Trong đó :

Q – tải trọng nâng tính toán , Q = 6,5 tấn =65000 N

v – vận tốc nâng , v = 0,2 m/s

Với cơ cấu nâng với bánh răng trụ => η c =0,83

N t =65000.0,21000.0,83=15,66 (KW)

Chọn động cơ : kiểu động cơ YZB 200L-6 có thông số như sau:

Kiểu

(KW)

Cường

độ (A)

Mômen xoắn (N.m)

Tốc độ (vg/ph) quá tảiHệ số

động cơ

Mm

M dm

Mômen quán tính (kg.m 2)

Khối lượng (kg)

200L-6

1,25-1,8

2.2 Cơ cấu di chuyển xe con có bánh xe chủ động

- Sơ đồ dẫn động cơ cấu:

- Lực nén bánh xe di chuyển xe con:

Khối lượng các cơ cấu và khối lượng thiết bị trên xe con thường được bó trí sao cho lực nén các bánh xe là đều nhau , do đó lực bánh xe có thể lấy như nhau:

R bx =Q+Gxe

4

Trong đó:

Q – tải trọng nâng tính toán, Q = 6,615 tấn

G xe – trọng lượng xe con, Gxe=0,7tấn

Rbx=6,615+0,7

4 =1,83 tấn = 18,3 KN

- Chọn cụm bánh xe di chuyển xe con:

Theo cách lắp đặt gồm 4 bánh xe treo trên ray, với 2 bánh chủ động

( 15%),với tốc độ di chuyển của xe con là 40 m/ph

ngõng trục d = ( 0,25÷0,3)D = 0,27.250 = 67,5 mm

- Lực cản di chuyển:

Lực cản chuyển động trong thời kỳ làm việc ổn định khi máy mang tải trọng

Wt=(Q+Gxc).fd+2μ

D .K +Wg+Wd

Trongđó :

d – đường kính trục; d = 67,5 mm = 6,75 cm

D – đường kính bánh xe; D = 250mm = 25cm

f – hệ số ma sát trong ổ đỡ bánh xe; với ổ bi : f = 0,015

μ – hệ số cản lăn của bánh xe với ray; với ray bằng, bánh xe làm bằng thép: μ = 0,03

K - hệ số kể đến ma sát thành bánh xe; với xe con , cáp dẫn điện : K = 2

W d =(Q+G).α

α – độ dốc mặ đường ; với đường xe con trên cầu trục : α =0,002

Wd=(6,615 0,7 + ).0,002 0,015 = (Tấn)

W t =(6,615 0,7 + ).0,015.6,75 2.0,03+

¿ 0,10936 (KN)

= 1093,6 (N)

Lực cản chuyển động trong thời kỳ mở máy:

Wc=Wt+(1,1 1,3 ÷ ).Q+G

g .a

W c =0,10936+1,2.6,615+0,7

10 .0,2

¿0,28492 (KN)

¿2849,2 (N)

- Công suất động cơ:

Công suất sơ bộ để chọn động cơ khi kể đến lực quán tính :

N= WC v dc

1000 η c ψ tb

Trong đó :

v dc – vận tốc di chuyển : v dc = 40 m/ph = 0,67 m/s

η c =0,85

= 1,6

N= 2849,2.0,67 1000.0,85 1,6=1,4 (KW) Công suất cản tĩnh :

N t =Wt vdc

1000 η c

=1093,6.0,671000.0,85 =0,86 (KW) Chọn động cơ : kiểu YZB 112M2-6 có thông số như sau:

Kiểu

(KW)

Cường độ (A)

Môme

n xoắn (N.m)

Tốc độ (vg/ph) quá tảiHệ số

động cơ

Mm

M dm

Mômen quán tính (kg.m 2)

Khối lượng (kg)

112M2-6

1,25-1,8

2.3 Cơ cấu di chuyển cầu trục

- Cơ cấu dẫn động:

- Lực nén bánh xe di chuyển cầu trục:

Theo sơ đồ tính toán lực nén bánh xe lớn nhất tại gối B khi xe con tiến sát gối Lực nén lớn nhất là :

RB=0,5 Gc+(G xe +Q).(L−L 2 )

Gcb.(L−L1) L

Trong đó :

Q – tải trọng nang tính toán: Q = 6,615 tấn

Gxe – trọng lượng xe con: Gxe= 0,7 tấn

L – khẩu độ máy trục: L = 16 m

L1 – khoảng các từ cabin tới gối đỡ B: L1= 0 ( không có ca bin )

L 2 - khoảng cách từ xe con tới gỗi đỡ B: L 2= 1,5 ( chọn sơ bộ theo máy tương tự )

RB=0,5.3,75+(0,7 6,615+ ).(16 1,5− )

¿ 8,504 ( Tấn ) = 85040 N

Lực tác dụng vào 1 bánh xe : P max =0,5 R B

¿ 0,5.8,504 = 4,252 (Tấn) = 42520 N

- Bánh xe , kích thước bánh xe và ray:

Theo cách lắp đặt gồm 4 bánh xe tựa trên ray với 2 bánh chủ động, được lắp qua hệ thống cân bằng để tổng khối lượng của cầu trục P = 8,2 tấn được nén đều lên các bánh xe

( 15%),với tốc độ di chuyển của xe con là 40 m/ph

Ta chọn được bánh xe có đường kính: D = 320 mm

Ray P24 hoặc tương đương Lực nén bánh 70 KN Đường kính ngõng trục: d = 0,27.320 = 86,4 mm

- Lực cản di chuyển

Lực cản chuyển động trong thời kỳ làm việc ổn định khi máy mang tải trọng danh nghĩa Q, trọng lượng máy là G ( các thành phần lực cản tĩnh )

Wt=(Q+G).fd+2μ

D K+Wg+Wd

d – đường kính trục; d = 86,4 mm = 8,64 cm

D – đường kính bánh xe; D = 320 mm = 32 cm

f – hệ số ma sát trong ổ đỡ bánh xe; với ổ bi : f = 0,015

μ – hệ số cản lăn của bánh xe với ray; với ray bằng, bánh xe làm bằng thép: μ = 0,03

K - hệ số kể đến ma sát thành bánh xe; với xe con , cáp dẫn điện : K = 2

Wd=(Q+G).α

α – độ dốc mặt đường ; với đường xe con trên cầu trục : α =0,002

Wd=(6,615 4,45 + ).0,002 0,022 = (Tấn)

Wt=(6,615 10 4

+4,45.10 4

).0,015.8,64 2.0,03+

32 2+¿0+0,0022.10 4

= 1333,2 (N)

Lực cản chuyển động trong thời kỳ mở máy:

W c =W t +(1,1 1,3 ÷ ).Q+G

g .a

W c =1333,2+1,2. 6,615.10

4 +4,45 10 4

¿3988,8 (N)

- Công suất động cơ:

Công suất sơ bộ để chọn động cơ khi kể đến lực quán tính :

N= WC vdc

1000 η c ψ tb

Trong đó :

vdc – vận tốc di chuyển : vdc = 40 m/ph = 0,67 m/s

ηc=0,85

= 1,6

N=1000.0,85 1,63988,8 0,67 =1,96 (KW) Công suất cản tĩnh :

Nt=Wt vdc

1000 η c

=1333,2.0,67 1000.0,85 =1,05 (KW) Chọn động cơ : kiểu YZB 112M2-6 có thông số như sau:

Kiểu

YZB

Công

suất

(KW)

Cường độ (A)

Môme

n xoắn (N.m)

Tốc độ (vg/ph)

Hệ số quá tải động cơ

Mm

M dm

Mômen quán tính (kg.m 2)

Khối lượng (kg)