Thiết kế cầu trục 1 tấn phục vụ cho việc di chuyển tôn tấm docx

Để đáp ứng yêu cầu và đòi hỏi của các ngành công nghiệp khác nhau, kĩ thuật nâng vận chuyển cũng xuất hiện nhiều loại máy nâng vận chuyển mới, luôn cải tiến và hợp lí hóa phương pháp phụ



Luận văn Thiết kế cầu trục 1 tấn phục vụ cho việc di chuyển

tôn tấm

Đặc điểm làm việc của các cơ cấu máy nâng là ngắn hạn, lặp

đi lặp lại và có thời gian dừng Chuyển động chính của máy là nâng hạ vật theo phương thẳng đứng, ngoài ra còn một số các chuyển động khác để dịch chuyển vật trong mặt phẳng ngang như chuyển động quay quanh trục máy, di chuyển máy, chuyển động lắc quanh trục ngang Bằng sự phối hợp giữa các chuyển động, máy có thể dịch chuyển vật đến bất cứ vị trí nào trong không gian làm việc của nó

Để đáp ứng yêu cầu và đòi hỏi của các ngành công nghiệp khác nhau, kĩ thuật nâng vận chuyển cũng xuất hiện nhiều loại máy nâng vận chuyển mới, luôn cải tiến và hợp lí hóa phương pháp phục vụ, nâng cao hơn độ tin cậy làm việc, tự động hóa các khâu điều khiển, tiện nghi và thỏa mãn yêu cầu của người sử dụng Tùy

theo kết cấu và công dụng, máy nâng chuyển được chia thành các loại: kích, bàn tời, palăng, cần trục, cầu trục, cổng trục, thang nâng.v.v

Cầu trục là loại máy trục kiểu cầu Loại này di chuyển trên đường ray đạt trên cao dọc theo nhà xưởng, xe con mang hàng di chuyển trên kết cấu thép kiểu cầu, cầu trục có thể nâng hạ và vận chuyển hàng theo yêu cầu tại bất kì điểm nào trong không gian của nhà xưởng Cầu trục được sử dụng trong tất cả các lĩnh vực của nền kinh tế quốc dân với các thiết bị mang vật rất đa dạng như móc treo, thiết bị cặp, nam châm điện v.v Đặc biệt cầu trục được sử dụng phổ biến trong ngành công nghiệp chế tạo máy và luyện kim với các thiết bị mang vật chuyên dùng

1.2 NHIỆM VỤ - YÊU CẦU THIẾT KẾ.

1.2.1 Nhiệm vụ thiết kế.

Thiết kế là một quá trình sáng tạo, trong quá trình này người thiết kế phải tìm hiểu, đề cập và giải quyết thoả đáng hàng loạt các yêu cầu khác nhau về phương pháp tính toán, chỉ tiêu khả năng làm việc, công nghệ chế tạo và quy trình lắp ráp, sử dung, sửa chữa theo nhiều phương pháp khác nhau Nhiệm vụ chính của thiết kế là tìm ra và cụ thể hoá các giải pháp kỹ thuật để từ đó lựa chọn ra phương pháp tối ưu, phù hợp với nhiệm vụ thư thiết kế Cuôi cùng

là đưa ra những thông tin về đối tượng thiết kế và từ những thông tin đó có thể tạo ra một sản phẩm cụ thể

Việc thiết kế phải đảm bảo khả năng thực hiện được các giải pháp kỹ thuật, nghĩa là phải có sự phù hợp giữa các đặc tính kỹ thuật của các đối tượng mới với các giải pháp kỹ thuật và mức độ phát triển của khoa học kỹ thuật cũng như thực tế sản xuất Trong

đề tài này, việc thiết kế được giới hạn trong “thiết kế cầu trục 1 tấn

phục vụ cho việc di chuyển tôn tấm” sao cho đảm bảo được các

tính năng kỹ thuật và yêu cầu đặt ra

1.2.2 Yêu cầu thiết kế

1.2.2.1 Yêu cầu chung

Mỗi loại máy nâng được cấu thành từ hai bộ phận cơ bản: kết cấu thép và bộ phận cơ khí Ngoài hai bộ phận trên còn có phần trang bị điện, các bộ phận điều khiển, các cơ cấu bảo vệ an toàn,…Phần kết cấu thép có hình dạng, kích thước ngoài khác nhau, phù hợp với không gian, tính chất công việc và đối tượng mà chúng phục vụ cũng như điều kiện kinh tế kỹ thuật khác Kết cấu thép là xương sống, là bộ phận chịu tải của cả máy nâng mà trong quá trình làm việc trọng lượng các cơ cấu cơ khí, tải trọng nâng chuyền đến Các cơ cấu cơ khí được lắp đặt trực tiếp trên bộ phận kết cấu thép và thực hiện chức năng nâng hạ, di chuyển hoặc quay máy nâng, thay đổi tầm vớ Người ta phối hợp các chức năng của các cơ cấu trên để nâng hạ, di chuyển vật trong không gian mà máy nâng có thể thao tác

Bộ phận cơ cấu cơ khí là tập hợp các bộ truyền dẫn động từ động cơ đến bộ công tác Các bộ phận này có thể là cơ khí, thuỷ lực, khí nén hoặc hỗn hợp của các loại đó Đại đa số các máy nâng

sử dụng truyền động cơ khí mà kết cấu của chúng là: động cơ, hộp giảm tốc, trong đó có các trục, khớp nối, ổ bi, các cặp bánh răng, cáp hoặc xích truyền động, tang cuốn cáp, puli, phanh,… được xắp xếp theo một thứ tự và quy luật truyền động nhất định Tính toán các cơ cấu truyền động là tính toán chức năng của máy (động học, động lực học như là số vòng, tốc độ, phương chiều chuyển động, lực tác động…), sức bền các cơ cấu để từ đó định ra kích thước hình học, công suất động cơ và các thông số khác nhằm làm cho máy nâng đặt được các yêu cầu kĩ thuật phù hợp với yêu cầu thực

tế đòi hỏi đặt ra

Đối với tính toán sức bền nhằm tìm được kích thước của các

cơ cấu đặt độ cứng vững và bền mòn Tính toán bền thường trải qua hai giai đoạn: trước tiên là lựa chọn sơ bộ sau đó là tính chính xác Lựa chọn sơ bộ là mục đích xác định nhanh những kích thước chính theo phương pháp đơn giản và gần đúng Tính toán chi tiết hay tính chính xác nhằm mục đích kiểm tra và điều chỉnh lại kích thước cơ cấu đã lựa chọn sơ bộ Cách tính này thường dựa vào tính chất mỏi của vật liệu

Hư hỏng các cơ cấu máy nâng chủ yếu là do gẫy và mòn Việc tính bền chi tiết là phải xác định chính xác kích thước để có khả

năng cứng vững chống lại các tải trọng tác dụng lên chúng, bảo đảm tuổi thọ của chúng đồng thời bảo đảm tính kinh tế không quá lãng phí vật liệu Mòn của các chi tiết cơ cấu diễn ra từ từ và lâu dài Để đảm bảo độ mòn cho phép cần quan tâm tới chất lượng vật liệu và phương pháp xử lý bề mặt các vật liệu đó phù hợp điều kiện làm việc theo yêu cầu của từng chi tiết, bộ phận và đặt được tuổi thọ của cả máy đã xác định trước.

Chương 2:

Yêu cầu cụ thể trong tính toán thiết

kế cầu trục

Trong tính toán thiết kế “cầu trục 1T phục vụ cho việc di

chuyển tôn tấm “ cần thoả mãn các yêu cầu sau:

- Phải phục vụ tốt cho việc di chuyển tôn tấm trong phân xưởng cơ khí

- Hình dạng, kích thước của các kết cấu phải phù hợp loại vật mang và không gian nhà xưởng

- Phải đạt được tính kinh tế cao: nghĩa là thiết bị sau khi chế tạo và các chi phí vận chuyển của thiết bị phải là tối ưu nhất

- Kích thước các chi tiết kết cấu của cầu trục phải nhỏ gọn mà vẫn đảm bảo được các tính năng của nó

- Thiết bị phải dễ chế tạo hoặc nằm trong giới hạn tiêu chuẩn

và dễ lắp đặt trong phân xưởng

- Sử dụng đơn, làm việc phải có độ tin cậy cao, ít hỏng hóc và

bị sự cố ở mỗi chế độ nâng chuyển

- Phải đảm bảo cho việc bảo dưỡng và sửa chữa trang thiết bị được dễ dàng trong những trừơng hợp cần thiết

- Thiết bị phải đặt tuổi bền cần thiết

1.3 PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

1.3.1 Đặc điểm, phân lọai cầu trục

Hình 1.1 Cầu trục dẫn động điện.

Xét về tổng thể cầu trục gồm có phần kết cấu thép (dầm chính, dầm cuối, sàn công tác, lan can), các cơ cấu cơ khí (cơ cấu nâng,

cơ cấu di chuyển cầu và cơ cấu di chuyển xe con) và các thiết bị điều khiển khác

Dẫn động cầu trục có thể bằng tay hoặc dẫn động điện Dẫn động bằng tay chủ yếu dùng trong các phân xưởng sửa chữa, lắp ráp nhỏ, nâng hạ không thường xuyên, không đòi hỏi năng suất và tốc độ cao Dẫn động bằng điện cho các loại cầu có tải trọng nâng

và tốc độ nâng lớn sử dụng trong các phân xưởng lắp ráp và sửa chữa lớn

Cầu trục được chế tạo với tải trọng nâng từ 1 đến 500 t; khẩu

độ dầm cầu đến 32m; chiều cao nâng đến 16m; tốc độ nâng vật từ

2 đến 40 m/ph; tốc độ di chuyển xe con đến 60m/ph và tốc độ di chuyển cầu trục đến 125 m/ph Cầu trục có tải trọng nâng thường được trang bị hai hoặc ba cơ cấu nâng vật: một cơ cấu nâng chính

và một hoặc hai cơ cấu nâng phụ.Tải trọng nâng của loại cầu trục này thường được ký hiệu bằng một phân số với tải trọng nâng chính và phụ, ví dụ: 15/3 t; 20/5 t; 150/20/5 t; v.v

1.3.1.2 Phân loại cầu trục

Cầu trục được phân loại theo các trường hợp sau:

a Theo công dụng

Theo công dụng có các loại cầu trục có công dụng chung và cầu trục chuyên dùng.

- Cầu trục có công dụng chung có kết cấu tương tự như các cầu trục khác, điểm khác biệt cơ bản của loại cầu trục này là thiết

bị mang vật đa dạng, có thể nâng được nhiều loại hàng hoá khác nhau Thiết bị mang vật chủ yếu của loại cầu trục này là móc treo

để xếp dỡ, lắp ráp và sửa chữa máy móc Loại cầu trục này có tải trọng nâng không lớn và khi cần có thể dùng với gầu ngoạm, nam châm điện hoặc thiết bị cặp để xếp dỡ một loại hàng nhất định

- Cầu trục chuyên dùng là loại cầu trục mà thiết bị mang vật của nó chuyên để nâng một loại hàng nhất định Cầu trục chuyên dùng được sử dụng chủ yếu trong công nghiệp luyện kim với các thiết bị mang vật chuyên dùng và có chế độ làm việc rất nặng

b Theo kế cấu dầm

Theo kết cấu dầm cầu có các loại cầu trục một dầm và cầu trục hai dầm

- Cầu trục một dầm là loại máy trục kiểu cầu thường chỉ có

một dầm chạy chữ I hoặc tổ hợp với các dàn thép tăng cứng cho dầm cầu, xe con cheo palăng di chuyển trên cánh dưới của dầm chữ I hoăc mang cơ cấu nâng di chuyển phía trên dầm chữ I, toàn

bộ cầu trục có thể di chuyển dọc theo nhà xưởng trên đường ray chuyên dùng ở trên cao Tất cả các cầu trục một dầm đều dùng palăng đẵ được chế tạo sẵn theo tiêu chuẩn để làm cơ cấu nâng hạ

hàng Nếu nó được trang bị palăng kéo tay thì gọi là cầu trục một dầm dẫn động bằng tay, nếu được trang bị palăng điện thì gọi là cầu trục một dầm dẫn động bằng điện.

Hình 1.2 Cầu trục một dầm.

1 Bộ phận cấp điện lưới ba pha 6 Palăng điện

2 Trục truyền động 7 Dầm chính

3 Cơ cấu di chuyển cầu 8 Khung giàn thép

4 Bánh xe di chuyển cầu 9 Móc câu

5 Dầm cuối 10 Cabin điều khiển

Cầu trục một dầm dẫn động bằng tay có kết cấu đơn giản và rẻ tiền nhất, chúng được sử dụng trong công việc phục vụ sửa chữa, lắp đặt thiết bị với khối lượng công việc ít, sức nâng của cầu trục loại này thường ở khoảng 0,55 tấn, tốc độ làm việc chậm.

Cầu trục một dầm dẫn động bằng điện được trang bị palăng điện, sức nâng có thể lên tới 10 tấn, khẩu độ đến 30 m, gồm có bộ phận cấp điện lưới ba pha

Hình 1.3 Cầu trục hai dầm.

- Cầu trục hai dầm, kết cấu tổng thể của cầu trục hai dầm

gồm có: dầm hoặc dàn chủ 1, hai dầm chủ liên kết với hai dầm đầu

7, trên dầm đầu lắp các cụm bánh bánh xe di chuyển cầu trục 6, bộ máy dẫn động 3, bộ máy di chuyển hoạt động sẽ làm cho các bánh

xe quay và cầu trục chuyển động theo đường ray chuyên dùng 5 đặt trên cao dọc nhà xưởng, hướng chuyển động của cầu trục chiều quay của động cơ điện.

Xe con mang hàng 11 di chuyển dọc theo đường ray lắp trên hai dầm (dàn) chủ; trên xe con đặt các bộ máy của tời chính 10, tời phụ 9 và bộ máy di chuyển xe con 2, các dây cáp điện 8 có thể co dãn phù hợp vói vị chí của xe con và cấp điện cho cầu trục nhờ hệ thanh dẫn điện 12 đặt dọc theo tường nhà xưởng, các quẹt điện 3 pha tỳ sát trên các thanh này, lồng thép làm công tác kiểm tra 13 treo dưới dầm cầu trục Các bộ máy của cầu trục thực hiện 3 chức năng: nâng hạ hàng, di chuyển xe con và di chuyển cầu trục Sức nâng của cầu trục 2 dầm thường trong khoảng 530 tấn, khi có yêu cầu riêng có thể đến 500 tấn Ở cầu trục có sức nâng trên 10 tấn, thường được trang bị hai tời nâng cùng với hai móc câu chính và phụ, tời phụ có sức nâng thường bằng một phần tư (0,25) sức nâng của tời chính, nhưng tốc độ nâng thì lớn hơn

Dầm chính của cầu trục hai dầm được chế tạo dưới dạng hộp hoặc dàn không gian Dầm giàn không gian tuy có nhẹ hơn dầm hộp song khó chế tạo và

thường chỉ dùng cho cầu trục

có tải trọng nâng và khẩu độ

lớn Dầm cuối của cầu trục

hai dầm thường được làm

dưới dạng hộp và liên kết với các dầm chính bằng bu lông hoặc hàn.

c Theo cách tựa của dầm chính

Theo cách tựa của dầm chính có các loại cầu trục tựa và cầu trục cheo

- Cầu trục tựa là loại cầu trục mà hai đầu của dầm chính tựa

lên Hình 1.4 Cầu trục tựa.

các dầm cuối, chúng được liên kết với nhau bởi đinh tán hoặc hàn Loại cầu trục này có kết cấu đơn giản nhưng vẫn đảm bảo được độ tin cậy cao nên được sử dung rất phổ biến Trên hình 1.3 là hình chung của cầu trục tựa loại một dầm phần kết cấu thép của gồm dầm cầu 1 có hai đầu tựa lên các dầm cuối 5 với các bánh xe di chuyển dọc theo nhà xưởng Loại cầu trục này thường dùng phương án dẫn dẫn động chung Phía trên dầm chữ I là khung giàn thép 4 để dảm bảo độ cứng vững theo phương ngang của dầm cầu Palăng điện 3 có thể chạy dọc theo cánh thép phía dưới của dầm I nhờ cơ cấu di chuyển palăng Ca bin điều khiển 2 được treo vào phần kết cấu chịu lực của cầu trục

Hình 1.5 Cầu trục treo.

a) Loại hai ray treo; b) Loại ba ray treo

- Cầu trục treo là loại cầu trục mà toàn bộ phần kết cấu thép có

thể chạy dọc theo nhà xưởng nhờ hai ray treo hoặc nhờ nhiều ray treo Do liên kết treo của các ray phức tạp nên loại cầu trục này thường chỉ được dùng trong các trường hợp đặc biệt cần thiết So với cầu trục tựa, cầu trục treo có ưu điểm là có thể làm dầm cầu dài

hơn, do đó nó có thể phục vụ cả phần rìa mép của nhà xưởng, thậm chí có thể chuyển hàng giữa hai nhà xưởng song song đồng thời kết cấu thép của cầu trục treo nhẹ hơn so với cầu trục tựa Tuy nhiên, cầu trục treo có chiều cao nâng thấp hơn cầu trục tựa.

d.Theo cách bố chí cơ cấu di chuyển

Theo cách bố chí cơ cấu di chuyển cầu trục có các loại cầu trục dẫn động chung và cầu trục dẫn động riêng

- Cơ cấu di chuyển cầu trục có thể thực hiện theo hai phương àn dẫn động chung và dẫn động riêng Trong phương án dẫn động chung, động cơ dẫn

- Cơ cấu dẫn động chung với trục truyền quay chậm (hình 1.6,

a) gồm động cơ điện 1, hộp giảm tốc Hình 1.6 Các

phương ánh dẫn động

2 và các đoạn trục truyền 3 nối với nhau và nối với trục ra của hộp giảm tốc bằng các khớp nối 4 Trục truyền tựa trên các gối đỡ 5 bằng ổ bi Do phải truyền momen xoắn lớn nên trục truyền, khớp nối và ổ bi có kích thước rất lớn, đặc biệt khi cầu trục có tải trọng nâng và khẩu độ dầm lớn Các đoạn trục truyền có thể là trục đặc hoặc trục rỗng So với trục đặc tương đương, trục rỗng có trọng lượng nhỏ hơn 15 – 20% Phương án này được sử dụng tương đối phổ biến trong các cầu trục có công dụng chung có khẩu độ không lớn, đặc biệt là các cầu trục có kết cấu dầm không gian có thể bố trí

dễ dàng các bộ phận của cơ cấu

- Cơ cấu dẫn đông chung với trục truyền quay trung bình (hình 1.6, b) có trục truyền 3 truyền chuyển động đến bánh xe di chuyển cầu trục qua cặp bánh răng hở 4 Vì vậy mà mômen xoắn trên trục nhỏ hơn so với trục truyền chậm và kích thước của chúng cũng nhỏ hơn

- Cơ cấu di chuyển dẫn động chung với trục truyền quay nhanh (hinh 1.6, c) có trục truyền 2 được nối trực tiếp với trục động cơ và

vì vậy nó có đường kính nhỏ hơn 2 – 3 lần và trọng lượng nhỏ hơn

4 – 6 lần so với trục chuyền quay chậm Tuy nhiên, do quay nhanh

mà nó đòi hỏi chế tạo và lắp ráp chính xác

- Cơ cấu di chuyển dẫn động riêng (hình 1.6, d) gồm hai cơ cấu như nhau dẫn động cho các bánh xe chủ động ở mỗi bên ray đặc biệt Công suất mỗi động cơ thường lấy bằng 60% tổng công suất yêu cầu Phương án này tuy có sự xô lệch dầm cầu khi di chuyển do lực cản ở hai bên ray không đều song do gọn nhẹ, dễ lắp đặt, sử dụng và bảo dưỡng mà ngày càng được sử dụng phổ biến hơn, đặc biệt là trong những cầu trục có khẩu độ trên 15m

e Theo nguồn dẫn động

Theo nguồn dẫn động có các loại cầu trục dẫn động tay và cầu trục dẫn động máy

- Cầu trục dẫn động bằng tay, (hình 1.7) được dùng chủ yếu

trong sửa chữa, lắp ráp nhỏ và các công việc nâng - chuyển hàng không yêu cầu tốc độ cao Cơ cấu nâng của loại cầu trục này thường là palăng xích kéo tay Cơ cấu di chuyển palăng xích và cầu trục cũng được dẫn động bằng cách kéo xích từ dưới lên Tuy

là thiết bị nâng thô sơ song do giá thành rẻ và dễ sử dụng mà cầu trục dẫn động bằng tay vẫn được sử dụng có hiệu quả trong các phân xưởng nhỏ

- Cầu trục dẫn động bằng động cơ, (hình 1.1) đươc dùng chủ

trong các phân xưởng sửa chữ, lắp ráp lớn và công việc nâng chuyển hàng yêu cầu có tốc độ và khối lớn Cơ cấu nâng của loại cầu trục này là palăng điện Cơ cấu di chuyển palăng điện, xe con

-và cầu cũng được dẫn động từ động cơ điện Loại cầu trục này

được dùng phổ biến nhất do có nhiều ưu điểm nổi bật là khả năng

tự đông hoá, thuận tiện cho người sử dung và có thể sử dung trong việc vận chuyển các loại hàng có khối lương lớn

Hình1.7 Cầu trục dẫn động bằng tay.

a) Loại một dầm; b) Loại hai dầm

f Theo vị trí điều khiển

Theo vị trí điều khiển có các loại cầu trục điều khiển từ cabin gắn trên dầm cầu (hình 1.4) và cầu trục điều khiển từ dưới nền nhờhộp nút bấm (hình 1.2) Điều khiển từ dưới nền bằng hộp nút bấm thường dùng cho các loại cầu trục một dầm có tải trọng nâng nhỏ

Chương 3: Chọn phương án thiết kế

1.3.2.1 Phân tích,chọn phương án thiết kế

Để đáp ứng yêu cầu và mục đích của việc thiết kế mới cầu trục

1 tấn phục vụ cho việc di chuyển tôn tấm, trước tiên ta phải phân

tích chọn sơ đồ kết cấu cầu trục sao cho phù hợp với mục đích và đặc điểm sản xuất của của phân xưởng sau đó tiến hành chọn phương án thiết kế cho phù hợp, chính xác và đặt hiệu quả cao nhất

a Chọn mô hình thiết kế

Từ các lọai cầu trục trên, qua tìm hiểu thực tế về đặc điểm kết cấu và tính năng kỹ thuật của cầu trục phục vụ trong các phân xưởng tôi thấy loại cầu trục một dầm dạng chữ I có xe con treo palăng di chuyển trên cạnh dưới của dầm chữ I là loại phù hợp nhất Loại cầu này có ưu điểm hơn cả vì có kết cấu đơn giản và nhỏ gọn, thích hợp cho việc di chuyển tôn tấm trong các phân xưởng cũng như yêu cầu về tải trọng, làm việc tin cậy, sử dụng đơn giản, thuận tiện cho việc bảo dưỡng thiết bị nếu xảy ra sự cố

và đặt hiệu quả kinh tế cao Chính vì vậy tôi chọn loại cầu này để

5

1 4 3

2

Hình 1.8 Cầu trục thiết kế.

“Thiết kế cầu trục một dầm với tải trọng nâng 1 tấn” có kết

cấu như sau:

- Kết cấu thép: dầm chính 1 chữ I có hai đầu tựa trên hai dầm cuối 5, kết cấu dầm cuối gồm hai thanh thép chữ I ghép song song Phía trên dầm chữ I là khung giàn thép 6 có tác dụng làm giá đỡ cho cơ cấu di chuyển cầu đồng thời đảm bảo độ cứng cần thiết theo phương ngang

- Xe con 3 mang palăng điện 4 di chuyển trên cạnh dưới của dầm chữ I, cầu trục di chuyển dọc theo nhà xưởng nhờ cơ cấu di chuyển 2

- Phương án dẫn động: mỗi cơ cấu (cơ cấu nâng, cơ cấu di chuyển xe con, cơ cấu di chuyển cầu) đều được dẫn động bằng một động cơ điện.

- Cầu trục được trang bị thiết bị mang vật là cặp lệch tâm

- Các cơ cấu được điều khiển bằng hộp nút bấm từ dưới nền nhà

và đôi khi là không thể thực hiện được

Hiện nay để đi thiết kế một vấn đề nào đó chúng ta có 4 phương pháp cơ bản, đó là:

- Thiết kế theo mẫu

- Thiết kế theo Quy Phạm

- Thiết kế theo số liệu thống kê

- Thiết kế theo tính toán

Đặc điểm của mỗi phương án thiết kế:

Thiết kế theo mẫu: Ưu điểm của phương pháp này đó là cho

phép ta đi thiết kế một cách nhanh chóng, chúng ta chỉ cần dựa vào mẫu cầu trục có sẵn hoặc thiết kế mẫu để đi thiết kế cái gần giống với cái ta cần thiết kế Tuy nhiên nó cũng có những nhược điểm của nó đó là chúng ta khó có thể tìm được mẫu cầu trục thích hợp hay thiết kế mẫu gần nhất với cái ta cần thiết kế Mặt khác khi đi thiết kế một vấn đề hoàn toàn mới thì không thể áp dụng phương pháp này được

Thiết kế theo Quy Phạm: Đây là một trong những phương

pháp thiết kế cho ta đi thiết kế nhanh nhất đảm bảo dư bền vì các Quy Phạm đặt ra được dựa vào các kinh nghiệm và cách tính dư bền Tuy nhiên phương pháp này không thể áp dụng cho các trường hợp đặc biệt được và các chi tiết thiết kế ra cho ta dư bền

Thiết kế theo số liệu thống kê: Chúng ta thống kê các chi tiết

sản phẩm phân tích lựa chọn xem chi tiết nào hoạt động hiệu quả

và gần với thiết kế mình nhất Từ đó cho ta thiết kế chi tiết dựa vào kết quả vừa mới thống kê được

Thiết kế theo tính toán: Đây là một trong bốn phương pháp

cho ta kết quả chính xác nhất và có tính kinh tế cao, tuy nhiên nó

có nhược điểm là khó khăn trong các phương pháp tính toán và đi thiết lập các công thức tính toán

Kết luận: mỗi phương án thiết kế đều có những ưu nhược

điểm khác nhau, do đó trong tính toán thiết kế ta phải lựa chọn

phương án nào cho phù hợp nhất theo yêu cầu và mục đích của vấn

đề cần giải quyết để đạt hiệu quả cao nhất Vậy với yêu cầu và mục đích cụ thể trong tính toán thiết kế cầu trục tôi chọn phương án

thiết kế theo tính toán vì đây là phương án cho ta kết quả chính xác

nhất, tính kinh tế và hiệu quả cao nhất

Cụ thể trong tính toán “Thiết kế cầu trục một dầm với tải trọng

nâng 1 tấn” ta phải tính các cơ cấu chính sau:

- Tính cơ cấu nâng

- Tính cơ cấu di chuyển: cơ cấu di chuyển cầu và di chuyển palăng điện

- Tính kết cấu thép: tính chọn dầm chính va dầm cuối

- Tính chọn các thiết bị phụ: hệ thống điều khiển, các thiết bị

an toàn cơ – điện.v.v

Chương 4: Chọn các thông số cơ bản

Việc lựa chọn các kích thước cơ bản của cầu trục phải căn cứ vào điều kiện làm việc, loại hàng cần bốc dỡ và địa hình của nhà xưởng.v.v Qua khảo sát thực tế các loại cầu trục phục vụ việc vận chuyển tôn tại các phân xưởng ta xác định được các thông số cơ bản như sau:

Tương ứng với chế độ làm việc nhẹ ta có:

Bảng 1-1 Các số liệu về chế độ làm việc các cơ cấu của cầu

trục.

(T)

- Cường độ làm việc, CĐ%

- Hệ số sử dụng trong ngày, kng

- Hệ số sử dụng trong năm, kn

- Hệ số sử dụng theo tải trọng, kQ

- Số lần mở máy trong một giờ, m

- Số cho kỳ làm việc trong một giờ, ack

- Nhiệt độ môi trường xung quanh, t0C

150,330,250,5560

10 – 1525

101525

Thời gian làm việc

trong thời hạn trên, h

- Ổ lăn

- Bánh răng

- Trục và các chi tiết khác

100015002500

TÍNH CÁC CƠ CẤU CHÍNH

2.1 CHỌN PHƯƠNG ÁN VÀ TÍNH TOÁN CƠ CẤU NÂNG 2.1.1 Chọn phương án cho cơ cấu nâng

Theo yêu cầu công nghệ, cơ cấu nâng là một bộ phận của cầu trục Việc chọn phương án cho cơ cấu nâng để thiết kế cần phải đảm bảo các thông làm việc như công suất, tốc độ, đặc tính động lực học, phương pháp điều khiển, môi trường sinh thái, khả năng quá tải, khả năng tiêu chuẩn hóa, khả năng lắp đặt, vận hành, an toàn Các chỉ tiêu kinh tế như giá thành, chi phí sản xuất, khấu hao, chi phí bảo dưỡng sửa chữa v.v

Đối với cầu trục thiết kế phương án bố trí cho cơ cấu nâng được chọn có sơ đồ như hình 2.1 Với phương án này cơ cấu có kích thước tương đối gọn nhẹ cho phép chế tạo từng cụm cơ cấu riêng biệt nên thuận tiện cho việc lắp đặt và đơn giản trong việc chế tạo

2 1

Hình 2.1 Sơ đồ

cơ cấu nâng

Đây là loại cơ cấu nâng dây mềm, có một tang, truyền động của cơ cấu là truyền động riêng, năng lượng sử dụng là năng lượng điện Kết cấu cơ bản gồm động cơ điện 1, khớp nối vòng đàn hồi 2, phanh 3, hộp giảm tốc 4, khớp nối 5, tang cuốn cáp 6, ngoài ra còn

có các bộ phạn khác như dây cáp, cặp lệch tâm và ròng rọc đỡ cáp (hình 2.2)

Các thông số ban đầu:

- Tải trọng nâng: Q = 1T = 10000N

- Chiều cao nâng: H = 5 m

- Tốc độ nâng vật: Vn =10 m/ph

- Chế độ làm việc của cơ cấu: Nhẹ

- Trọng lượng bộ phận mang vật: Cặp lệch tâm và palăng thuận, cặp lệch tâm và palăng thuận được chọn theo tiêu chuẩn của Liên Xô, (atlat) có khối lượng:

Q m  0 , 25 %Q25 kg = 250 N

Chương 5: Tính cơ cấu nâng

2.1.2.1 Chọn loại dây

Cơ cấu nâng làm việc với động cơ điện, vận tốc cao, nên ta chọn cáp để làm dây cho cơ cấu, vì cáp 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

Trong các kiểu kết cấu của dây cáp thì kết cấu kiểuK-3 theo tiêu chuẩn của Liên Xô có tiếp xúc đường giữa các sợi thép ở các lớp kề nhau, làm việc lâu hỏng và được sử dụng rộng rãi Vật liệu chế tạo là các sợi thép có giới hạn bền 1200 2100 N/mm2 Vậy ta chọn cáp K-3 kết cấu 6 x 25 (1+6; 6+12) + 1 lõi, giới hạn bền các sợi thép trong khoảng 1500 1700 N/mm2, để dễ dàng trong việc thay cáp sau này khi bị mòn, đứt

2.1.2.2 palăng giảm lực

Trên các cầu lăn dây cáp được cuốn trực tiếp lên tang; cầu lăn phục vụ trong phân xưởng khi cần nâng hạ vật theo chiều thẳng đứng, để tiện lợi trong khi làm việc; do đó ta chọn palăng đơn có một nhánh dây chạy lên tang Tương ứng với tải trọng cầu trục, theo bảng 2-6, [2- tr.25]

Chọn bội suất palăng a = 2 Palăng gồm một ròng rọc di chuyển, sơ đồ (hình 2.2)

Lực căng lớn nhất xuất hiện ở nhánh dây cáp cuốn lên tang khi nâng vật được xác định theo công thức [2- tr.24]

k a m

Q S

p



0 max 

Trong đó:

a = 2 – bội suất palăng

m = 1 – số nhánh cáp cuốn lên tang

k = 1,5 – hệ số tải trọng động

Q0 QQ m  10000 + 250 = 10250 N p- hiệu suất palăng

 

1 0 , 98 0,98

2

98 , 0 98 , 0 1 ) 1 (

Với: t – Số ròng rọc đổi hướng, t = 0 = 0,98 – hiệu suất của ròng rọc đặt

trên ổ lăn bôi trơn bình thường Hình 2.2

sơ đồ palăng

1 , 5 7844

98 , 0 2 1

7844

k = 5 - hệ số an toàn bền của cáp, lấy theo bảng 2) – [tr.19] ứng với chế độ làm việc nhẹ.

(2-Xuất phát từ điều kiện bền theo công thức (2-10), với loại dây

đã chọn trên, với giới hạn bền của sợi b  1600 N/mm2=160 kg/mm2 Theo tiêu chuẩn của Liên Xô, chọn đường kính cáp d c  8 , 1mm có sức kéo đứt S đ  40350N xấp xỉ với lực đứt cáp yêu cầu

Trọng lượng 100 m cáp = 23,40 kg = 234 N

2.1.2.4 Tính các kích thước cơ bản của tang và ròng rọc

Đường kính nhỏ nhất cho phép đối với tang và ròng rọc xác định theo công thức (2-12) – [tr-20]

4 , 194 ) 1 25 ( 1 , 8 ) 1

d e

Trong đó:

D t- đường kính tang đến đáy rãnh cáp, mm

d c  8 , 1 mm - đường kính dây cáp quắn lên tang

e = 25 – hệ số thực nghiệm, tra theo bảng (2-4) –[tr.20]

Ta chọn đường kính tang D t  195 mm

Ròng rọc làm việc, có thể chọn đường kính nhỏ hơn 20% so với đường kính tang

156 135 8 , 0 8 ,

L

L  

Hình 2.3 Sơ đồ xác định chiều dài tang

Trong đó:

L – chiều dài toàn bộ của tang

L0 – chiều dài phần cắt ren

10 )

c t

vòng

Trong đó: Z0 = 2 – số vòng dự chữ không sử dụng đến ( 1 , 5).Vậy chiều dài phần cắt ren là: L0 = Z.t

Trong đó: t – bước cáp được xác định theo công thức kinh nghiệm

 L0 = 14.10,5 = 147 mmChiều dài L1, nếu dùng phương pháp cặp thông thường thì phải cắt thêm khoảng 3 vòng rãnh trên tang nữa, do đó: L1 = 3.10

Trong đó: Smax= 7844 N – lực căng lớn nhất

 = 10 mm – bề dầy thành tang

t = 10,5 mm – bước cuốn cáp

  0 , 8 - hệ số giảm ứng suất đối với tang bằng gang

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

Bảng (2-1) Hệ số k.

Số lớp cuốn 1 2 3  4

 n

n

t

S k

k 1 1,4 1,8 2

 59 , 76

5 , 10 10

7844 8 , 0

113 5



 N/mm2Vậy  n  n

Chương 6: Tính chọn động cơ điện

Công suất tĩnh khi nâng vật bằng tải trọng xác định theo công thức (2-78)



1000 60

.v n Q



  p t

Tong đó: p= 0,99 – hiệu suất palăng đã tính trên (mục 2)

t= 0,96 – hiệu suất tang, bảng (1-9)

0= 0,85 – hiệu suất bộ truyền có kể cả khớp nối, với

bộ truyền được chế tạo thành hộp giảm tốc hai cấp bánh răng trụ, bảng(1-9)

   0 , 99 0 96 0 , 85  0 , 807

Vậy 2 , 06

807 , 0 1000 60

10 10000





Tương ứng với chế độ làm việc nhẹ, sơ bộ chọn động cơ điện

Bảng (2-2) Các thông số của động cơ điên.

Kiểu động cơ

Công suất (kw)

Vận tốc(v/ph)

Trọng lượng (kg)

GD2 (kgm2)

ĐK 41-4 1,7 1420 0,84 1,8 2,0 0,048 3,9

2.1.2.6 Tỷ số truyền chung

Tỷ số truyền chung từ trục động cơ đến trục tang được xác định theo công thức (3-15) – [tr.55]

Trong đó: nđc = v/ph – số vòng quay danh nghĩa của động cơ

nt – số vòng quay của tang để đảm bảo vận tốc nâng cho trước

Với : Vn =10 m/ph – vận tốc nâng

a = 2 – bội suất palăng

D0 – đường kính tang tính đến tâm cáp

D0 = Dt + dc = 195 +5,6 = 200,6 mm

2006 , 0

2

.

D

a V

t 

Do động cơ điện đã chọn có công suất danh nghĩa nhỏ hơn công suất tĩnh yêu cầu khi làm việc với vật nâng có trọng lượng

bằng trọng tải (Nđc= 1,7kW < N = 2,06kW), do đó phải được kiểm

tra về nhiệt Ta tiến hành kiểm tra động cơ về nhiệt theo thời gian

mở máy khi nâng, hạ với các tải trọng khác

Q

t

Hình 2.4 Đồ thị gia tải trung bình của cơ cấu máy trục theo chế độ

làm việc nhẹ

Chọn sơ đồ cho các máy trục làm việc với chế độ nhẹ và trung

bình theo sơ đồ hình 2.4 Theo sơ đồ hình 2.4 thì cơ cấu nâng sẽ

làm việc với các trọng lượng vật nâng Q1 = Q; Q2 = 0,75Q; Q3 =

0,2Q và thời gian làm việc tương ứng với các trọng lượng này là 2

Q

t