Đề án kỹ thuật Thiết kế cầu trục tải trọng 15 tấn

Đề tài thiết kế được giao là “Tính toán thiết kế cầu trục tải trọng 15 tấn”. Trong tính toán thiết kế cần thoả mãn các yêu cầu sau: Phải phục vụ tốt cho việc nâng hạ vật trong phân xưởng cơ khí. 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 cơ cấu phải nhỏ gọn mà vẫn đảm bảo được các tính năng của nó

Lời nói đầu

Cùng với sự phát triển của thế giới và xu huớng hội nhập kinh tế quốc tế,đất nước ta đang dần đổi mới và buớc vào thời kì công nghiệp hoá, hiện đại hoá,vừa xây dựng cơ sở vật chất – kỹ thuật vừa phát triển nền kinh tế đất nuớc Hiệnnay, nước ta đang mở rộng việc xây dựng và phát triển các khu công nghiệp, nhàmáy, các cơ sở sản xuất….từ đó, hệ thống máy móc ngày càng trở nên phổ biến

và từng bước thay thế sức lao động của con người … Do đó, ngành Cơ khí chếtạo máy không thể thiếu và có vai trò rất quan trọng trong quá trình xây dựng vàphát triển đất nước

Trong các trương trình giảng dạy bậc Đại học của các khối ngành kỹthuật việc thiết kế đồ án môn học là một nhiệm vụ quan trọng đối với tất cả mọingành nghề Giúp cho sinh viên hiểu sâu, hiểu kỹ và tổng hợp được những kiếnthức cơ bản của môn học Đối với ngành Cơ khí, đây là một công việc thiếtthực, không những giúp cho sinh viên được hòa mình vào thực tế, tích lũy kinhnghiệm, được khẳng định những kiến thức đã học trên lý thuyết, mà còn hìnhthành tác phong và khả năng ngề nghiệp của một kỹ sư cơ khí thực thụ trongtương lai

Đề án kỹ thuật là học 1 phần nằm trong chương trình đào tạo kỹ sư Cơ

khí trường ĐHKT Công nghiệp Thái Nguyên Đây là 1 học phần mới nằm trongcác học phần tự chọn trong trương trình đào tạo Mục đích của học phần là nhằmcho sinh viên tìm hiểu nghiên cứu về một số các loại dây truyền , kết cấu máynâng chuyển cơ khí thông dụng trong thực tế như các trạm dẫn động băng tải,xích tải , gầu tải, cầu trục v.v Qua đó sinh viên được tìm hiểu thực tế, tiến hànhtình toán thiết kế các cụm chi tiết, bộ phận máy nhằm nâng cao hiểu biết chosinh viên

Đề tài thiết kế của nhóm em được giao là “Tính toán thiết kế cầu trục

tải trọng 15 tấn” Sau một quá trình tìm hiểu, nghiên cứu và thiết kế, đặc biệt

nhờ có sự giúp đỡ và chỉ bảo tận tình của thầy giáo Nguyễn Đình Ngọc, cùng

các thầy cô trong bộ môn Kỹ thuật Cơ khí, đến nay nhóm chúng em đã hoànthành đề tài đồ án của mình với một bản thuyết minh và các bản vẽ theo yêu cầu

đề tài

Trong quá trình làm đồ án, mặc dù các thành viên trong nhóm đãđoàn kết, cố gắng để đồ án của nhóm hoàn thiện nhất, nhưng do điều kiện thờigian và kinh nghiệm hạn chế, nên đồ án không tránh khỏi những thiếu sót Kínhmong thầy cô và các bạn đóng góp ý kiến để đề án của nhóm được hoàn thiệnnhất.

Em xin trân thành cám ơn !

Sinh viên thực hiện

NGÔ VĂN TÂM

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN

PHẦN 1 : GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MÁY NÂNG CHUYỂN

I GIỚI THIỆU VỀ MÁY NÂNG CHUYỂN

Máy nâng chuyển là thiết bị dùng để thay đổi vị trí của đối tượngnhờ thiết bị

mang vật trực tiêp như móc treo, hoặc thiết bị gian tiếp như gầu ngoạm, namchâm điện, băng tải,…

Như vậy máy nâng chuyển đóng vai trò rất quan trọng trong quá trình sảnxuất: giảm nhẹ sức lao động cho công nhân và nâng cao năng suất lao động

1.Phân loại máy nâng chuyển:

1.1 Căn cứ vào chuyển động chính: Chia làm hai loại

-Máy nâng

-Máy vận chuyển liên tục

1.2 Căn cứ vào cấu tạo và nguyên tắc làm việc:

kỹ thuật của các đối tượng mới với các giải pháp kỹ thuật và mức độ pháttriển của khoa học kỹ thuật cũng như thực tế sản xuất

1.3.2 Mục tiêu thiết kế

Đại đa số các cơ cấu nâng sử dụng truyền động cơ khí mà kết cấu củachúng là: động cơ, hộp giảm tốc, trong đó có các trục, ổ bi, các cặp bánh răng,cáp hoặc xích truyền động, tang cuốn cáp, puli, phanh,… được sắp xếp theomột thứ tự và quy luật truyền động nhất định Tính toán các cơ cấu truyềnđộng 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 khácnhằm làm cho máy nâng đặt được các yêu cầu kĩ thuật phù hợp với yêu cầuthực 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: trướctiên là lựa chọn sơ bộ sau đó là tính chính xác Lựa chọn sơ bộ là mục đích xácđịnh 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 chỉnhlại kích thước cơ cấu đã lựa chọn sơ bộ Cách tính này thường dựa vào tính chấtmỏi của vật liệu

Hư hỏng các cơ cấu máy nâng chủ yếu là do gẫy và mòn Việc tính bềnchi tiết là phải xác định chính xác kích thước để có khả năng cứng vữngchống lại các tải trọng tác dụng lên chúng, bảo đảm tuổi thọ của chúng đồngthời bảo đảm tính kinh tế không quá lãng phí vật liệu Mòn của các chi tiết cơcấu diễn ra từ từ và lâu dài Để đảm bảo độ mòn cho phép cần quan tâm tớichất lượng vật liệu và phương pháp xử lý bề mặt các vật liệu đó phù hợp điềukiện làm việc theo yêu cầu của từng chi tiết, bộ phận và đặt được tuổi thọ của

cả máy đã xác định trước

Trong tính toán thiết kế cần thoả mãn các yêu cầu sau:

- Phải phục vụ tốt cho việc nâng hạ vật trong phân xưởng cơ khí

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

- Kích thước các chi tiết kết cấu của cơ cấu phải nhỏ gọn mà vẫn đảm bảođược các tính năng của nó

- Sử dụng đơn giản, 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 và phải đặt tuổi bền

2 Điều kiện an toàn của máy trục:

Trong thực tế tần suất xảy ra tay nạn trong sử dụng máy nâng là lớn hơnrất nhiều so với các loại máy khác Do vậy vấn đề an toàn trong sử dụng máynâng là vấn đề quan trọng được đặt lên hàng đầu

Với cầu trục lăn do có nhiều bộ phận máy lắp với nhau và được đặt trêncao do vậy cần phải thường xuyên kiểm tra để kịp thời phát hiện những hư hỏngnhư lỏng các mối ghép ,rạn nứt tại các mối hàn do thời gian sử dụng lâu …

Đối với các chi tiết máy chuyển động như bánh xe ,trục quay phải có vỏbọc an toàn nhằm ngăn những mảnh vỡ văng ra nếu có sự cố khi chi tiết máyhoạt động

Toàn bộ hệ thống điện trong máy phải được nối đất

Với các động cơ đều có phanh hãm tuy nhiên phải kiểm tra phanh thườngxuyên không để xảy ra hiện tượng kẹt phanh gây nguy hiểm khi sử dụng

Tất cả những người điều khiển máy làm việc hay phục vụ máy trong phạm vi làm việc của máy đều phải học tập các quy định về an toàn lao động có làm bài kiểm tra và phải đạt kết quả

Trong khi máy làm việc công nhân không được đứng trên vật nâng hoặc

bộ phận mang để di chuyển cùng với vật cùng như không được dùng dưới vật nâng đang di chuyển

Đối với máy không không hoạt động thường xuyên (nhiều ngày không sử dụng )khi đưa vào sử dụng phải kiểm tra toàn bộ kết cấu máy Để kiểm tra tiến hành thử máy với hai bước là thử tĩnh và thử động

Bước thữ tĩnh :treo vật nâng có trọng lượng bằng 1,25 lần trọng lượng nâng danh nghĩa của cầu trục thiết kế và để trong thời gian từ 10 đến 20 phút

Theo dõi biến dạng của toàn bộ các cơ cấu máy Nếu không có sự cố gì xảy ra thì tiếp tục tiến hành thử động

Bước thử động :Treo vật nâng có trọng lượng bằng 1,1 trọng lượng nâng danh nghĩa sau đó tiến hành mở máy nâng, di chuyển, hạ vật ,mở máy đột ngột , phanh đột ngột Nếu không có sự cố xảy ra thì đưa máy vào hoạt động

Trong công tác an toàn sử dụng cầu trục người quản lý có thể cho lắp thêm các thiết bị an toàn nhằm hạn chế tối đa tai nạn xảy ra cho công nhân khi làm việc

Một số thiết bị an toàn có thể sử dụng đó là : Sử dụng các công tắc đặt trên những vị trí cuối hành trình của xe lăn hay cơ cấu di chuyển cổng trục Các công tắc này được nối với các thiết bị đèn hoặc âm thanh báo hiệu nhằm báo chongười sử dụng biết để dừng máy Đồng thời củng có thể nối trực tiếp với hệ thống điều khiển để tự động ngắt thiết bị khi có sự cố xảy ra

Như vậy để hạn chế tối đa tai nạn xảy ra đòi hỏi người công nhân sử dụngmáy phải có ý thức chấp hành nghiêm túc những yêu cầu đã nêu trên

3 Giới thiệu về cầu trục

3.1 Định nghĩa cầu trục

Cầu trục là tên gọi chung của máy trục chuyển động trên 2 đường ray cố định trên kết cấu kim loại hoặc tường cao để vận chuyển các vật phẩm trong khoảng không giữa 2 đương ray đó

b.theo kết cấu dầm

 Cầu trục một dầm là laoij máy trục kiểu cầu thường chỉ có một dầm chạy chữ I với các dàn thép tăng cứng cho dầm cầu, xe con di chuyển trên cánhdưới của dầm chữ I

Hình 1.3 cầu trục 1 dầm

 Cầu trục 2 dầm: kết cấu gồm các cơ cấu, cơ cấu nâng,di chuyển xe,cơ cấu

di chuyển cầu,cơ cấu mang vật …

c.theo cách tựa của dầm chính

 Cầu trục tựa: là loại cầu trục mà dầm chính tựa lên các dầm cuối, chúng được liên kết với nhau bởi đinh tán hoặc hàn, có kết cấu đơn gản, độ tin cậy cao, được sủ dụng phổ biến

 Cầu trục treo: là loại cầu trục mà toàn bộ phần kết cấu thép chạy dọc theo nhà xưởng nhờ ray treo, có kết cấu phức tạp nên chỉ sử udngj khi thực sự cần thiết

hinh 1.5 cầu trục treo

PHẦN 2 : TÍNH TOÁN 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 hạ vật theo phương thẳng đứng Ngoại lực là trọng lực

và lực quán tính tác dụng lên vật nâng Có 2 loại cơ cấu nâng là cơ cấu dẫn độngbằng tay và dẫn đọng bằng điện Do cơ cấu dẫn động bằng tay không phù hợp yêu cầu thiết kế nên ta không phân tích

Cơ cấu dẫn động bằng điện, do tính chất quan trọng và độ yêu cầu cao nên phải đảm bảo độ an toàn, độ tin cậy, độ ổn định khi làm việc

2.1.2 Cơ cấu nâng

Bảng 1: số liệu về chế đô làm việc (Bảng 1-1 [1])

2.2 Chọn phương án cơ cấu nâng

Theo yêu cầu công nghệ ,cơ cấu nâng là một bộ phận của cần trục Việc chọn phương án cơ cấu nâng để thết kế cần phải đảm bảo các thong số lầm việc như : công suất, tốc độ, đặc tính động lực học, phương pháp điều khiển, 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…

Hinh 2.2 : Pa lăng xich.

Hình 2.3 : Một số cơ cấu nâng bằng động cơ điện

răng Kết cấu này thích hợp khi dùng palăng đơn Kết cấu này phức tạp nhiềuchi tiết, tốn nhiều ổ, còn có bộ truyền ngoài không an toàn

Trường hợp này giống phương án 2 nhưng có thêm khớp nối, nên cố thểkhắc phục được một số nhược điểm của phương án trên như: Dễ chế tạo, lắpghép, bảo dưỡng

Kết luận: với các ưu điểm trên nên ta chọn phương án 3 là phù hợp, đây làloại cơ cấu nâng dây mềm, có một tang, năng luongj sử dụng là năng lượng điện,các cơ cấu cơ bản là động cơ điện 1,phanh và khớp nối 2, hộp giảm tốc 3, tangcuốn cáp 4

Trọng lượng cơ cấu mang bao gồm móc treo và pa lăng điện ( cơ cấu nâng và cơcấu xe lăn ) :

Qm = 0.025Q = 0.025.15000 = 375kg =0.3755t

2.3 Tính cơ cấu nâng

2.3.1 Chọn loại dây

Cơ cấu nâng là pa lăng điện có tốc độ nhanh nên ta chọn nâng bằng dây cáp, dâycáp có nhiều ưu điểm so với dây xích, dây cáp thường được sử dụng phổ biếnhiện nay

Theo quy định an toàn cáp được tính theo kéo và chọn theo lực kéo đứt theocông thức :

Sđ ≥ Smax.n (CT 2-10 [1])

- Sđ: Lực kéo đứt dây theo bảng tiêu chuẩn N

- Smax Lực căng lớn nhất trong dây N

- n=5.5 : Hệ số an toàn lấy theo bảng 2-2 [1], phụ thuôc vào loạimáy và ché độ làm việc

Chọn dây cáp bện ngược chiều: loai cáp bện ngược có đặc điểm cúng, khó sổtung, ít bị xoắn khi đầu cáp ở trạng thái tự do, phù hợp làm quang treo, dâybuộc, chằng, néo, và làm dây kéo trong máy nâng chuyển Theo quy phạm kỹthuật dây cáp thép 6x19 (ГOCT 3070-55) được chế tạo từ thép có độ bền cao,OCT 3070-55) được chế tạo từ thép có độ bền cao,giới hạn bền kéo lấy từ 150KG/mm2 đến 180KG/mm2

2.3.2 pa lăng giảm lực

Để giảm lực căng và tăng tuổi thọ cho dây cáp của cơ cấu nâng khi nâng với tảitrọng lớn ta dùng một pa lăng Do việc thực hiện nâng hạ vật theo chiều thẳngđứng nên để tiện lợi khi làm việc ta chọn pa lăng kép có bội suất là a= 2 (Bảng2-6 [1]) Pa lăng gồm 2 ròng rọc di động và 1 ròng rọc không di chuyển làmnhiệm vụ cân bằng :

Hình 7 : Sơ đồ pa lăng mang vậtLực căng lớn nhất xuất hiện ở nhánh dây cáp cuốn lên tang khi nâng vật đượcxác định theo công thức 2-19 [1]

Smax= Q0(1−λ )

m(1−λ a) λt

- λ = 0.98 hiệu suất ròng rọc đặt trren ổ lăn bôi trơn bình thường

- a = 2 bội suất của pa lăng

- m = 2 số nhánh cáp cuốn lên tang

- t = 0 vì dây trực tiếp cuốn lên tang không qua ròng rọc đổi hướng

2.3.3 Tính kích thước dây cáp

Kích thước dây cáp tính theo công thúc 2-10 [1]

Sđ ≥ Smax .n

- Sđ: Lực kéo đứt dây theo bảng tiêu chuẩn N

- Smax Lực căng lớn nhất trong dây N

- n=5.5 : Hệ số an toàn lấy theo bảng 2-2 [1], phụ thuôc vào loạimáy và chế độ làm việc

Diện tíchmặt cắt

Trọnglượng 1m

Giới hạnbền kéo của

Lực kéođứt dây cáp

Đường kính tang nhỏ nhất xác định theo công thức 2-12 [1]

Chiều dài tang phải được tính toán sao cho khi hạ vật xuống vị trí thấpnhất trên tang vẫn còn ít nhất 1.5 vòng cáp dự trữ ) không kể những vòngnằm trong cặp quy định an toàn)

Chiều dài toàn bộ của tang xác định theo công thức 2-14 [1]

L3 = L4-2.hmin.tgα

trong đó :L4 khoảng cách giữa hai ròng rọc ngoài cùng giữa hai ổ móc treo

Hmin :khoảng cách nhỏ nhất giữa trục tang với trục các ròng rọc treo móc

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

- Smax: Lực căng cáp lớn nhất ở nhánh cáp cuốn lên tang

- σ: Chiều dầy thành tang ;

- σ n ≤ [ σ n ] tang đảm bảo điều kiện bền

2.3.5 Chọn động cơ điện

Động cơ điện được chọn cho cấu nâng phải thỏa mãn 2 yêu cầu sau :

- Khi làm việc với thời gian dài với chế độ ngắt đoạn lặp đi lặp lại,với cường độ cho trước, động cơ không được nóng quá giới hạn chophép để không làm hỏng vật liệu cách nhiệt của động cơ

- Công suất 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 trọng đượctính theo công thức 2-78 [1]

trong đó :

 Qdn là tải trọng nâng của cầu trục Qdn = 150000N

 Vn là vận tốc nâng của cầu trục Vn = 15 m/ph

 ηp là hiệu suất cơ bản của cơ cấu

ηp = 0,99 hiệu suất pa lăng Tra mục 2.3.2 pa lăng giảm lực

ηt = 0,96 hiệu suất tang, tra bảng1-9 [1]

η0 = 0,94 hiệu suất của bộ truyền có kể cả khớp nối, xuất phát

từ bảng số liệu bảng 1-9 [1] ,với giả thiết bộ truyền được chế tạo thành hộp giảm tốc hai cấp bánh răng trụ

Công suất danh nghĩa : Ndc = 49,5( kW)

Số vòng quay danh nghĩa: ndc = 930 (vòng/phút)

Mô men vô lăng: (Gi.Di2)rôto = 8,6 Nm2

Cosφ = 0,875

2.3.6 Tỷ số truyền chung

Tỷ số truyền chung từ trục động cơ đến trục tang theo công thức 3-15 [1]

i0=

- nđc : số vòng quay của động cơ nđc = 930 vòng/phút

- nt : số vòng quay của tang để đảm bảo vận tốc nâng vòng/phút

n t=

V n a

 Vn là vận tốc nâng Vn = 15m/ph

 a =2: bội suất palăng

 D0 là đường kính tang tính đến tâm cáp D0 = Dt +dc = 480 + 20 =

2.3.7 Kiểm tra động cơ

Hình 9 : sơ đồ gia tải cơ cấu nâng

Sơ đồ thực tế sử dụng cầu lăn theo trọng tải cho trên

Q1 = Q; Q2 = 0,5Q; Q3 = 0,3Q Và tỷ lệ thời gian làm việc với các trọng lượngnày là 3:1:1

Động cơ điện đã chọn các công suất danh nghĩa nhỏ hơn công suất tĩnh yêu

cầu

khi làm việc, do đó phải được kiểm tra về nhiệt

Để kiểm tra đựơc nhiệt động cơ, ta lần lượt xác định các thông số tínhtoán trong các thời kỳ làm việc khác nhau của cơ cấu

 λ hiệu suất từng ròng rọc tra bảng 2-5 trang 23 [1]

 m = 2 số nhánh cáp cuốn lên tang

D) Momen trục động cơ khi hạ vật, theo công thức 2-80 [1]

các trường hợp Q2; Q3 cũng tương tự, kết quả phép tính các thông số cho cáctrường hợp tải trọng khác nhau được ghi theo bảng dưới đây:

Các thông số cần tính Công thức Q 1 =Q Q 2 =0, 5Q Q 3 =0, 3Q Đơn vị

S m

2-18 T24/TTM T

S h

2-22 T25/TTM T

25366,16 19488 1242,93 N

M n

2-79 T48/TTM T

M h

2-80 T48/TTM T

Bảng thông số tính toán các thông số theo tải trọng

Thời gian chuyển động với vận tốc ổn định :

∑t : toàn bộ thời gian đông cơ làm việc trong một chu kỳ bao gồm thời

gian làm việc trong các thời kỳ chuyển động ổn định và không ổn định, s

Mm momen mở máy của động cơ điện, Nm

2.3.8 Tính toán chọn phanh

Phanh dùng để hãm hoặc điều chỉnh tốc độ cơ cấu, triệt tiêu được độngnăng của các khối lượng chuyển động tịnh tiến và chuyển động quay Tất

cả các cơ cấu máy trục đều phải dùng thiết bị phanh hãm, nhất là các cơcấu làm việc vận tốc cao Mà trong đó sự an toàn trong quá trình nâng hạđều phụ thuộc vào hệ thống phanh, do đó cơ cấu nâng của cầu trục phảitrang bị thiết bị phanh hãm để đảm bảo độ an toàn Quá trình phanh đượcthực hiện bằng cách đưa vào cơ cấu lực cản phụ dưới dạng ma sát nảy sinhkhi phanh

Phanh được dùng có thể có nhiều loại: phanh đai, phanh một má, phanhhai má, phanh áp trục, phanh ly tâm … Vvv… Có thể phanh thường đóng hoặcthường mở, ở đây ta chọn phanh hai má loại phanh thường đóng và được bố trítrên trục động cơ Vì những lý do sau :

Loại phanh này có kích thước nhỏ ngọn 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 trong cấu nâng khi làm việc với tải trọng lớn

Phanh thường đóng làm việc an toàn hơn phanh thường mở, khi có sự cốxảy ra thì phanh 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 caohơn Để chọn phanh làm việc có hiệu quả và an toàn ta dựa vào giá trị momenphanh yêu cầu Mph Momen phanh của cơ cấu nâng được xác định từ điều kiệngiữ vật nâng treo 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 = 2,5

Phanh được đặt trên trục động cơ nên:

Momen phanh được tính :

M ph=

n.Q0 D0.ηp 2.a.i0 =

1,75.153750 0,5.0,893 2.2.41,74 8,67 = 617 Nm Trong đó η hiệu suất cơ cấu nâng

n =1,75 hệ số an toàn, theo bảng 3- 2 [1]

TKT T- 300M

Bảng 4 : thông số kỹ thuật của phanhLực đóng phanh được xác định theo công thức 2-34 [1]

P= M ph .l1

D0 f ηp.l

trong đó :

D: đường kính bánh phanh D = 300mm

f : hệ số ma sát giữa vật liệu bánh phanh thép các bon C45 và vậtliệu lót phanh ; theo bảng 2-8[1].

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

β0 Góc ôm của má phanh lên bánh phanh

Bộ truyền sẽ được thiết kế dưới dạng hộp giảm tốc hai cấp bánh răng trụ,trục ra và trục vào quay về một phía

Các thông số cần thiết :

Số vòng quay trục vào: n1 = 930 vòng/phút

Động cơ dẫn động : N = 49,5 Kw

Tỉ số truyền chung của hộp là: i = 48,67

Dựa vào atlat chọn hộp giảm tốc phù hợp với cường độ làm việc trung bìnhCĐ% = 25 là PM-350 I có tỉ số truyền là i = 48,57

Sai số tỉ số truyền là :

δ = (48,67– 48,57 )/48,67 = 0,2% < 4% ( thỏa mãn yêu cầu )

3.4 Các bộ phận khác của cơ cấu nâng

a Khớp nối trục động cơ với hộp giảm tốc

Sử dụng loại khớp vòng đàn hồi, loại khớp này giảm được chấn động vadập khi mở máy, khi phanh đột ngột, phía nữa bên hộp giảm tốc hộp giảm tốckết hợp với bánh phanh Với phanh thiết kế bánh phanh có đường kính phanh là300mm, có bảng 9-2 [6]

Momen xoắn chịu được là Mmax =2000Nmm

Momen vô lăng của khớp là (Gi Di2)=20,25Nm2

Momen xoắn lớn nhất mà khớp phải chịu có thể xuất hiện trong hai trường hợpkhi mở máy nâng vật và khi phanh hãm vật đang nâng

Khi mở máy nâng vật :

Trong đó Mn momen tĩnh khi nâng vật

Một phần momen Md tiêu hao trong việc thắng quán tính của các chi tiết

mở máy bên phía trục động cơ (roto động cơ và nửa khớp )còn lại mới truyềnqua khớp

Mômen vô lăng nữa khớp bên phía động cơ lấy bằng 40% mômen của cảkhớp

Tổng mômen của phần cơ cấu từ nửa khớp phía bên hộp giảm tốc về sau

∑(G i D i2 ) =471. 9,77

38,62 = 119 Nm

Tổng mômen truyền qua khớp :

Mqt=Mn+M’d= 443+119 = 562 Nm

Khi phanh hãm vật đang nâng :

Mômen đặt trên phanh là Mph=617 Nm Tổng mômen để thắng quán tínhcủa cả hệ thống là :

Như vậy khi phanh vật đang nâng, khớp phải truyền mô men lớn hơn, do đó cầnkiểm tra khả năng truyền tải của khớp theo mô men truyền yêu cầu là M = 870Nm

Điều kiện an toàn của khớp nối :

M.k1.k2 = 870 1,3.1,2 = 1358 Nmm < Mmax = 2000Nm

Vậy k1, k2 là hệ số tính đến mức độ quan trọng của các cơ cấu và điều kiện làmviệc của khớp nối xác định theo tờ 10 atlat

b Móc và ổ treo

Ổ treo móc Ổ treo móc có thể thực hiện theo 2 phương án thường dùng

Phuong án a : ổ treo dài

Phương án b : ổ treo ngắn

Ở đây ta sử dụng phương án ổ treo ngắn để giảm kích thước chiều dài, tăng độ tiếp cận của móc với tang, tận dụng được chiều cao nâng, phương án này chỉ thực hiện khi số ròng rọc là chẵn

 Móc treo được tiêu chuẩn hoá về hình dạng và tải trọng, nếu không sửdụng theo tiêu chuẩn thì phải tinh toán và kiểm tra

Dýòa vaÌo atlat tõÌ 19 ta choòn moìc theo tiêu chuâÒn taÒi troòng 15t

Thông sôì kyÞ thuâòt moìc treo :

Số giờ làm việc tương ứng với tuổi bền tính toán đối với cơ cấu nâng chế

độ alfm việc trung bình theo bảng 1-1[1], h=3500 giờ

Vì số vòng quay của ròng rọc nr >0 nên ổ lăn phải được tính theo hệ số

khả năng làm việc.trong ổ treo đặt ổ lăn đỡ một dãy

 Tính chọn thanh ngang đỡ móc

- Vật liệu chế tạo và sơ đồ tính

Thanh ngang chế tạo bằng thép 45 có giới hạn bền σb =610N/mm2 , giới hạn chảy σc =430N/mm2 , giới hạn mỏi σ-1 =250N/mm2

Sơ đồ tính thanh ngang đỡ mócTheo sơ đồ tính thì mô men uốn lớn nhất ở tại tiết diện giữa thanh ngang, nơi lắp móc treo hang

σmin =0 khi không có tảiỨng suất uốn cho phép với chu kì mạch động có thể xác định:

D

D

trong đó d1 là đường kính phần cuống móc lắp vào lỗ

vậy chiều cao cần thiết là

H=√ 6W

B−d1=√125−906 97222=129 mm

Vậy kích thước H thiết kế là 130 mm

Theo bảng 1-1[1] (chế độ làm việc của các cơ cấu máy ) ta có tuổi bền tính toán là A=15năm (chế độ làm việc trung bình ) Số giờ làm việc tổng cộng được xác định

hệ số chất lượng bề mặt ở đáy lấy β=0,9 –bề mặt gia công tinh

hệ số kích thước lấy εσ=0,7(bảng tính “chi tiết máy”)

266 , 5

610 o

=2 , 52

trong đó σm là ứng suất trung bình trong chi tiết coi σm=0

vậy n>[n] =1,6 (bảng 1-8[1]) do vậy tại đây thanh ngang làm việc an toàn

c Bộ phận tang

 Cặp đầu cáp trên tang

Sử dụng cách kẹp cáp thông thường tức là ở mỗi đầu cáp dung ba tấm cặptương ứng với đường kính dây cáp là dc= 20 mm, bước cắt rãnh t =22 mm,sử dụng vít cấy M20

Do trên tang luôn có số vòng dữ trữ không sử dụng nên lực tác dụng trựctiếp lên cặp cáp không phải là lực lớn nhất trên dây Smax mà là lực S0 có giá trịnhỏ hơn

Do có ma sát giữa mặt tang với các vòng cáp an toàn

Lực tính toán đối với cặp xác định theo công thức 2-16 trng 22 [1]

3 3 , 14 18 ,752

4

+3345 28 , 5 0,1.3 18 , 753 =78 ,2 N /mm2

Tang được lắp trên trục và ổ, một đầu của trục được lắp với khớp răng

nối với trục ra của hộp giảm tốc

Ổ sử dụng lắp trên trục tang là ổ bi đỡ ong cầu hai dãy, trục hộp giảm tốclàm liền khớp răng (Do kết cấu hộp giảm tốc tương đối lớn đồng thời tang dàitrong khi muốn thiết kế cho kích thước của xe lăn là nhỏ do vậy lựa chọnphương án chế tạo trục ra của hộp giảm tốc gắn liền khớp răng )

Cơ cấu nâng sử dụng palăng kép do vậy vị trí của lực căng dây trên tang sẽkhông thay đổi và nằm giữa tang

P

Vật liệu trục tang dùng vật liệu thép 45

như đối thanh ngang trong ổ treo móc

σb = 610N/mm2 ; σch = 430N/mm2

σ’-1 = 0, 4.610 = 275N/mm2

Ứng suất uốn cho phép với chu kỳ đối xứng trong phép tính sơ bộ có thểxác

2

Với các hệ số [n] và k’ lấy theo bảng 1-5 và 1-8 [1]

Tại điểm D trục phải có đường kính :

Để trục làm việc an toàn ta phải tiến hành kiểm tra trục tại tiết diện nguyhiểm (có ứng suất tập trung lớn nhất )

Tại tiết diện có đường kính 100 mm

Ứng suất uốn lớn nhất :

M D 0,1 d3=

7193800 0,1 1003=72 N /mm

2

Theo bảng 1-1[1] (chế độ làm việc của các cơ cấu máy ) ta có tuổi bềntính toán là A=15năm (chế độ làm việc trung bình ) Số giờ làm việc tổng cộngđược xác định

σ1 = σ’1.kc = 275.1,066 = 293,15 N/mm2

Hệ số chất lượng bề mặt ở đáy lấy β=0,9 –bề mặt gia công tinh

Hệ số kích thước lấy εσ=0,7(bảng tính “chi tiết máy”)

275

610 o

=2 , 45

trong đó σm là ứng suất trung bình trong chi tiết coi σm=0

vậy n>[n] do vậy tại đây trục làm việc an toàn

Theo bảng 1-1[1] (chế độ làm việc của các cơ cấu máy ) ta có tuổi bềntính toán là A = 15năm (chế độ làm việc trung bình )

Số giờ làm việc tổng cộng được xác định

σ1 = σ’1.kc = 275.1,02 = 280,5 N/mm2