thiết kế hệ thống thang máy phục vụ trong công nghiệp xây dựng dân dụng, trọng tải 1000 kg và chiều cao nâng tối đa 50 m

Trong sự phát triển chung ấy nhiều công nghệ tiên tiến đã được áp dụng mà trong đó không thể thiếu sự khai thác, sử dụng cũng như tiến tới tự thiết kế chế tạo các máy móc và thiết bị xây

LỜI NÓI ĐẦU

Trong xu thế hội nhập và phát triển cùng với các nước trên thế giới, gần đây Đảng và nhà nước ta đã xác định đưa nghành công nghiệp xây dựng dân dụng lên một tầm cao mới, bằng việc đầu tư nhiều trang thiết bị máy móc hiện đại, đáp ứng tốt nhu cầu xây dựng và tạo đà cho sự phát triển kinh tế xã hội ở nước ta Trong sự phát triển chung ấy nhiều công nghệ tiên tiến đã được áp dụng mà trong đó không thể thiếu sự khai thác, sử dụng cũng như tiến tới tự thiết kế chế tạo các máy móc và thiết bị xây dựng hiện đại, đặc biệt là thiết kế chế tạo thang máy phục vụ cho việc xây dựng các công trình nhà ở cao tầng

Dễ thấy rằng thang máy phục vụ trong lĩnh vực xây dựng dân dụng rất đa dạng không những về chức năng, về đặc tính kỹ thuật, về hình dáng kích thước, trọng lượng mà còn cả về đặc điểm làm việc, mức độ tự động hoá… tuy nhiên nếu xét trên phương diện tính toán thiết kế và cấu tạo thì nhiều phương pháp tính và các cụm chi tiết có thể dùng chung cho các thang máy khác nhau Việc lắm được các vấn đè vừa nêu, nó làm cơ sở cho việc khai thác và sử dụng hiệu quả hơn và cũng là tiền đề cho việc thiết kế chế tạo thang máy mới

Qua bốn chương đã thực hiện trong đề tài tốt nghiệp của mình tôi hy vọng đã đề cập đến những phương pháp lựa chọn bố trí thang máy, cách tính toán hệ thống truyền động và thiết bị của thang

Mặc dù đã cố gắng rất nhiều, nhưng với thời gian, trình độ,kinh nghiệm thực tế còn hạn chế và tài liệu chuyên nghành còn thiếu nhiều, nên chắc chắn đề tài này còn nhiều sai sót, rất mong quý thầy cô đóng góp ý kiến để đề tài hoàn thiện hơn

Cuối cùng xin trân thành cảm ơn thầy Th.S.Trần Doãn Hùng, thầy Nguyễn Thắng Xiêm đã tận tình hướng dẫn và đóng góp nhiều ý kiến quý báu giúp cho

tôi hoàn thành tốt luận văn tốt nghiệp này Nhân đây, tôi cũng xin cảm ơn đến sự quan tâm của gia đình, người thân, bạn bè đã chia sẻ và giúp đỡ tôi trong thời gian thực hiện đề tài Xin trân thành cảm ơn!

Sinh viên thực hiện:

Phạm Văn Huyền

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHIỆP

XÂY DỰNG – THANG MÁY 1.1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHIỆP XÂY DỰNG Ở NƯỚC TA

Ngày nay, đất nước ta đang bước dần vào kỷ nguyên mới, kỷ nguyên của nền công nghiệp hiện đại cùng với bước tiến không ngừng của cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật, trong đó có sự phát triển mạnh mẽ về các trang thiết bị, máy móc hiện đại phục vụ cho ngành công nghiệp xây dựng dân dụng

Trong xu thế hội nhập để phát triển cùng với các nước trên thế giới, thì việc xây dựng các công trình hiện đại ngày càng được chú trọng Vì vậy Đảng và nhà nước ta đã xác định đưa ngành công nghiệp xây dựng dân dụng ở nước ta lên một tầm cao mới, bằng việc đầu tư nhiều trang thiết bị máy móc hiện đại, đáp ứng tốt nhu cầu xây dựng ở nước ta

Có thể nói, nền công nghiệp xây dựng dân dụng ở nước ta hiện nay đang bước dần vào guồng quay chung của nền công nghiệp các nước trên thế giới, bằng việc chúng ta đã bắt tay vào xây dựng nhiều công trình cơ sở hạ tầng mang tính thiết thực, trong đó có các khu công trình cao tầng là chủ yếu Bên cạnh đó chúng ta luôn đầu tư cũng như chế tạo ra nhiều trang thiết bị máy móc phục vụ trong xây dựng, đặc biệt là thang máy xây dựng nhằm tăng chất lượng trong xây dựng công trình và giảm được kinh phí đầu tư

Song song với việc phát triển không ngừng đó thì chúng ta cũng gặp không ít khó khăn Đó là chúng ta còn rất bị động trong việc đầu tư trang thiết bị máy móc Hầu hết những thiết bị máy móc hiện đại đều phải nhập hoặc được viện trợ từ nước ngoài, đội ngũ cán bộ kỹ thuật của chúng ta còn hạn chế về trình độ chưa được đào tạo nâng cao, một số công trình mang tính hiện đại thì chúng ta

chưa thể thiết kế xây dựng được mà phải nhờ đến đội ngũ cán bộ kỹ thuật có trình độ cao của nước bạn mới giải quyết được

Nói chung ngành công nghiệp xây dựng dân dụng ở nước ta đã có một sự phát triển mạnh mẽ và có sự đầu tư hết sức thiết thực của nhà nước ta

1.2 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MÁY XÂY DỰNG 1.2.1 Ý nghĩa và vai trò của máy xây dựng:

Xây dựng và phát triển các công trình xây dựng dân dụng, công nghiệp cơ sở hạ tầng…đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển kinh tế xã hội ở nước ta hiện nay Vì vậy bên cạnh tăng cường về đầu tư tài chính thì việc áp dụng những công nghệ mới nhằm nâng cao chất lượng, hạ giá thành cũng như đảm bảo tiến độ thi công là việc làm hết sức cần thiết

Với việc ứng dụng công nghệ mới tiên tiến thì việc sử dụng máy móc thiết

bị là điều tất yếu Khi đó các thiết bị máy móc phục vụ trong xây dựng nói chung và thang máy nói riêng không chỉ giúp tăng năng suất lao động, tăng nhịp độ thi công mà còn là yếu tố không thể thiếu được để đảm bảo chất lượng, giảm giá thành công trình và thậm chí trở thành nhân tố quyết định đến sự hình thành một công trình hiện đại

Thực tế xây dựng ở các nước tiên tiến cũng như ở nước ta đã chỉ ra rằng việc xây dựng các toà nhà cao tầng không thể thiếu được các cần trục có chiều cao nâng, tầm với, tải trọng nâng lớn, các máy bơm bê tông hiện đại cũng như thang máy phục vụ xây dựng dân dụng… Chính vì những lý do trên, máy xây dựng nói chung và thang máy nói riêng ngày càng có ý nghĩa và vai trò lớn trong công tác xây dựng cơ bản nói riêng và nền kinh tế nói chung

1.2.2 Phân loại máy xây dựng:

Máy xây dựng rất đa dạng về chủng loại tính năng kỹ thuật, phương thức làm việc… nên có rất nhiều cách phân loại khác nhau, ví dụ phân loại theo công dụng, theo đặc điểm quá trình làm việc, theo phương thức di chuyển…

Theo công dụng, máy xây dựng được phân thành những nhóm máy chính sau:

1 Nhóm động cơ hay còn gọi là nhóm máy phát lực Đây là nhóm máy

truyền hoặc biến đổi năng lượng để cung cấp động lực cho hoạt động của máy, như động cơ đốt trong, động cơ điện, động cơ thuỷ lực…, hoặc tổ hợp máy nổ- máy phát điện, tổ hợp động cơ đốt trong – bơm – động cơ thuỷ lực…

2 Nhóm máy vận chuyển ngang để vận chuyển vật liệu theo chu kỳ như ô

tô , máy kéo…

3 Nhóm máy nâng – chuyển để vận chuyển vật nâng hoặc vật liệu theo

phương thẳng đứng hoặc nghiêng trong phạm vi hẹp như các loại cần trục, kích, tời, băng tải, vít tải…

4 Nhóm máy làm đất và gia cố nền móng

Đây là nhóm máy bao gồm nhóm máy và thiết bị phục vụ quá trình thi công đất, ổn định và gia cố nền móng trong xây dựng cơ bản Do tính đa dạng của chúng nên trong thực tế người ta thường phân nhỏ nhóm máy này thành các loại máy sau:

- Máy đào và vận chuyển đất như máy ủi, máy cạp, máy san, máy bốc xúc…

- Máy xúc (đào): như máy xúc (đào) một gầu, máy đào nhiều gầu… trong thực tế tuỳ theo quỹ đạo chuyển động của thiết bị công tác cũng có thể phân nhỏ hơn nữa như máy đào một gầu có thể chia thành máy đào gầu thuận, gầu ngược, gầu dây, gầu ngoạm…

- Máy và thiết bị đầm như lu chân cừu, lu bánh lốp, lu rung, đầm động…

- Máy và thiết bị đóng hạ cọc như các loại búa đóng cọc (búa diêzen, bú thuỷ lực, búa rung, búa va rung), thiết bị ép cọc, máy khoan cọc nhồi…

- Máy và thiết bị ổn định nền móng như các máy phay trộn tại chỗ (một rôto hoặc liên hợp), máy cắm bấc thấm, máy và thiết bị hạ cọc cát…

5 Nhóm máy sản xuất vật liệu và cấu kiện xây dựng

6 Nhóm máy và thiết bị hoàn thiện

Máy và thiết bị hoàn thiện thường có kích thước và công suất không lớn Chúng bao gồm các máy và thiết bị phục vụ công tác phun sơn, vôi, mài tường, mài và đánh bóng sàn, cầu thang; các thiết bị phục vụ công tác vệ sinh, lau rửa mặt ngoài; các thiết bị cưa cắt …

7 Nhóm máy và thiết bị chuyên dùng

Đây là nhóm máy phục vụ công tác thi công cho một loại công việc xây dựng có đặc thù riêng như thi công mặt đường (máy rải đá, bê tông, asphalt bê tông; máy bóc lớp mặt đường, máy và thiết bị gia nhiệt nhựa đường, trạm trộn bê tông nhựa…); máy và thiết bị thi công hầm (máy đào, máy khoan…); máy và thiết bị nạo vét luồng, lạch (tầu quốc, máy hút bùn…); máy và thiết bị thi công trong môi trường độc hại (như máy ở khu vực có nhiệt độ cao, phóng xạ…) Việc phân loại nêu trên đây nhằm xếp các máy và thiết bị phục vụ xây dựng cơ bản theo nhóm có công dụng giống nhau hoặc gần giống nhau để tiện cho việc nghiên cứu sau này Chú ý rằng, ngoài cách phân loại đã nêu cũng còn nhiều cách phân loại khác đôi khi rất chi tiết Việc phân loại như vậy thường được nêu trong các giáo trình chuyên nghành cụ thể nên không được nêu ở đây

1.3 THANG MÁY VÀ PHÂN LOẠI THANG MÁY:

1.3.1 Khái niệm chung về thang máy:

Thang máy là một thiết bị chuyên dùng để vận chuyển người, hàng hoá, vật liệu, v.v theo phương thẳng đứng hoặc nghiêng một góc nhỏ hơn 150 so với phương thẳng đứng theo một tuyến đã định sẵn

Thang máy thường được dùng trong các khách sạn, công sở, chung cư, bệnh viện, các đài quan sát, tháp truyền hình, trong các nhà máy, công xưởng, v.v Đặc điểm vận chuyển bằng thang máy so với các phương tiện vận chuyển khác là thời gian của một chu kỳ vận chuyển bé, tần suất vận chuyển lớn, đóng mở máy liên tục Ngoài ý nghĩa vận chuyển, thang máy còn là một trong những yếu tố làm tăng vẻ đẹp và tiện nghi công trình

Nhiều quốc gia trên thế giới đã quy định, đối với các toà nhà cao sáu tầng trở lên đều phải được trang bị thang máy để đảm bảo cho người đi lại thuận tiện, tiết kiệm thời gian và tăng năng suất lao động

Với các nhà nhiều tầng có chiều cao lớn thì việc trang bị thang máy là bắt buộc để phục vụ việc đi lại trong toà nhà Nếu vấn đề vận chuyển người trong những toà nhà này không được giải quyết thì các dự án xây dựng các toà nhà cao tầng không thành hiện thực

Thang máy là một thiết bị vận chuyển đòi hỏi tính an toàn nghiêm ngặt, nó liên quan trực tiếp đến tài sản và tính mạng con người, vì vậy, yêu cầu chung đối với thang máy khi thiết kế, chế tạo, lắp đặt, vân hành, sử dụng và sửa chữa phải tuân thủ một cách nghiêm ngặt các yêu cầu về kỹ thuật an toàn được quy định trong các tiêu chuẩn, quy trình, quy phạm

Thang máy chỉ có cabin đẹp , sang trọng, thông thoáng, êm dịu thì chưa đủ điều kiện để đưa vào sử dụng mà phải có đầy đủ các thiết bị an toàn, đảm bảo

chuông báo, bộ hãm bảo hiểm, an toàn cabin (đối trọng), công tắc an toàn của cửa cabin, khoá an toàn cửa tầng, bộ cứu hộ khi mất điện nguồn v.v

1.3.2 Lịch sử phát triển của thang máy:

Cuối thế kỷ 19, trên thế giới mới chỉ có một vài hãng thang máy ra đời như OTIS; Schindler Chiếc thang máy đầu tiên đã được chế tạo và đưa vào sử dụng của hãng thang máy OTIS (mỹ) năm 1853 đến năm 1874 hẵng Schindler ( thụy sỹ ) đã chế tạo thành công những thang máy khác Lúc đầu bộ tời kéo chỉ có một tốc độ, cabin có kết cấu đơn giản, cửa tầng đóng mở bằng tay, tốc độ di chuyển của cabin thấp

Đầu thế kỷ 20, có nhiều hãng thang máy khác ra đời như KONE (Phần Lan), MISUBISHI, NIPPON ELEVATOR,… (Nhật Bản), THYSEN (Đức), SABIEM (Ý)… Đã chế tạo các loại thang máy có tốc độ cao, tiện nghi trong cabin tốt và êm hơn

Vào đầu những năm 1970, thang máy đã chế tạo đạt tới tốc độ 450m/ph, những thang máy chở hàng đã có tải trọng nâng tới 30 tấn đồng thời cũng trong khoảng thời gian này đã có những thang máy thủy lực ra đời Sau một khoảng thời gian rất ngắn với tiến bộ của các ngành khoa học khác, tốc độ thang máy đã đạt tới 600 m/ph Vào những năm 1980, đã xuất hiện hệ thống điều khiển động

cơ mới bằng phương pháp biến đổi điện áp và tần số VVVF (inverter) Thành tựu này cho phép thang máy hoạt động êm hơn, tiết kiệm khoảng 40% công suất động cơ Cũng vào những năm này đã xuất hiện loại thang máy dùng động cơ điện cảm ứng tuyến tính

Vào những năm 1990, trên thế giới đã chế tạo những thang máy có tốc độ đạt tới 750 m/ph và các thang máy có tính năng kỹ thuật đặc biệt khác

1.3.3 Phân loại thang máy:

Thang máy hiện nay đã được thiết kế và chế tạo rất đa dạng, với nhiều kiểu, loại khác nhau để phù hợp với mục đích sử dụng của từng công trình

Cơ sở để phân loại thang máy thì có nhiều, tùy quốc gia, công ty… nhung phổ biến nhất và hợp lý nhất là căn cứ vào cách dẫn động nó vì nó là cơ sở để thiết kế các cơ cấu và các bộ phận khác nhau của máy Theo cách phân loại này thì ta có các kiểu thang máy sau:

Hình 1.1: Thang máy điện có bộ tời đặt phía trên giếng thang:

a, b) dẫn động cabin bằng puly ma sát;

c) dẫn động cabin bằng tang cuốn cáp

1.3.3.1 Theo hệ thống dẫn động cabin

a) Thang máy dẫn động điện (hình 1.1)

Loại này dẫn động cabin lên xuống nhờ động cơ điện truyền qua hộp giảm tốc tới puly ma sát hoặc tang cuốn cáp Chính nhờ cabin được treo bằng cáp mà hành trình lên xuống của nó không bị hạn chế Ngoài ra còn có loại thang dẫn động cabin lên xuống nhờ bánh răng (chuyên dùng để chở người và vật liệu phục vụ xây dựng các công trình cao tầng)

b) Thang máy thủy lực (bằng xylanh – pittông) (hình 1.3)

Đặc điểm của loại thang máy này là cabin được đẩy từ dưới lên nhờ pistông – xylanh thủy lực nên hành trình bị hạn chế

c) Thang máy khí nén

1.3.3.2 Theo vị trí đặt bộ tời kéo

a) Đối với thang máy điện:

Thang máy có bộ tời kéo đặt phía trên giếng thang ( hình 1.1) Thang máy có bộ tời kéo đặt phía dưới giếng thang ( hình 1.2)

b) Đối với thang máy dẫn động cabin lên xuống bằng bánh răng thanh răng thì bộ tời dẫn động đặt ngay trên nóc cabin

c) Đối với thang máy thủy lực: buồng máy đặt tại tầng trệt ( hình 1.3)

1.3.3.3 Theo hệ thống vận hành

a) Theo mức độ tự động:

- Loại nửa tự động;

- Loại tự động

b) Theo tổ hợp điều khiển:

- Điều khiển đơn;

- Điều khiển kép;

- Điều khiển theo nhóm

c) Theo vị trí điều khiển:

- Điều khiển trong cabin;

- Điều khiển ngoài cabin;

- Điều khiển cả trong và ngoài cabin

1.3.3.4 Theo các thông số cơ bản:

a) Theo tốc độ di chuyển của cabin:

- Loại tốc độ thấp: v < 1 m/s;

- Loại tốc độ trung bình: v = 1 ¸ 2,5 m/s;

- Loại tốc độ cao: v = 2,5 ¸ 4 m/s;

- Loại tốc độ rất cao: v > 4 m/s

b) Theo khối lượng vận chuyển của cabin:

- Loại nhỏ: Q < 500kg;

- Loại trung bình: Q = 500 ¸ 1000 kg;

- Loại lớn: Q = 1000 ¸ 1600 kg;

- Loại rất lớn: Q > 1600 kg

1.3.3.5 Theo kết cấu các cụm cơ bản:

a) Theo kết cấu của bộ tời kéo:

- Bộ tời kéo có hộp giảm tốc;

- Bộ tời kéo không có hộp giảm tốc:

thường dùng cho các loại thang máy có tốc độ cao (v > 2,5 m/s);

- Bộ tời kéo sử dụng động cơ một tốc độ, hai tốc độ, động cơ điều chỉnh vô cấp, động cơ cảm ứng tuyến tính (LIM – linear Induction Motor);

- Bộ tời kéo có puly ma sát hoặc tang cuốn cáp để dẫn động cho cabin lên xuống

+ Loại có puly ma sát ( hình 1.1 a,b ) khi puly quay kéo theo cáp chuyển động là nhờ ma sát cua puly và cáp Loại này đều phải có đối trọng

+ Loại có tang cuốn cáp ( hình 1.1 c ), khi tang cuốn cáp hoặc nhả cáp kéo theo cabin lên hoặc xuống Loại này có hoặc không có đối trọng

b) Theo hệ thống cân bằng:

- Có đối trọng (hình 1.1 a);

- Không có đối trọng (hình 1.1 c);

- Có cáp hoặc xích cân bằng dùng cho những thang máy có hành trình lớn;

- Không có cáp hoặc xích cân bằng

c) Theo cách treo cabin và đối trọng:

- Treo trực tiếp vào dầm trên của cabin (hình1.1a);

- Có palăng cáp (thông qua các puly trung gian) vào dầm trên của cabin

- Đẩy từ phía dưới đáy cabin lên thông qua các puly trung gian

d) Theo hệ thống cửa của cabin:

- Phương pháp đóng mở cửa cabin:

+ Đóng mở cửa bằng tay;

+ Đóng mở nửa tự động (bán tự động);

+ Đóng mở tự động

- Theo kết cấu của cửa:

+ Cánh cửa dạng cửa xếp lùa về một phía hoặc hai phía;

+ Cánh cửa dạng tấm (panen) đóng, mở bản lề một cánh hoặc hai cánh; + Cánh cửa dạng tấm (panen) hai cánh mở chính giữa lùa về hai phía;

+ Cánh cửa dạng tấm (panen) hai hoặc ba cánh mở một bên, lùa về một phía

- Theo số cửa cabin:

+ Thang máy có một cửa;

+ Hai cửa đối xứng nhau;

+ Hai cửa vuông góc nhau

e) Theo loại bộ hãm bảo hiểm an toàn cabin:

- Hãm tức thời: loại này thường dùng cho thang máy tốc độ thấp đến 45m/ph;

- Hãm êm: loại này thường đùng cho thang máy có tốc độ lớn hơn 45 m/ph và thang máy chở bệnh nhân

1.3.3.6 theo vị trí của cabin và đối trọng giếng thang:

a) Đối trọng bố trí phía sau (hình 1.4a);

b) Đối trọng bố trí một bên (hình 1.4b)

1.3.3.7 Theo quỹ đạo di chuyển của cabin:

a)Thang máy thẳng đứng:

Là loại thang máy có cabin di chuyển theo phương thẳng đứng, hầu hết các thang máy đang sử dụng theo loại này

b) Thang máy nghiêng:

Là loại thang máy có cabin di chuyển nghiêng một góc theo phương thẳng đứng

c) Thang máy zigzag:

Là loại thang máy có cabin di chuyển theo đường zigzag

1.4 CẤU TẠO CHUNG VÀ CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA THANG MÁY:

1.4.1 Cấu tạo chung và công dụng của thàng máy thi công:

Thang máy có nhiều kiểu dạng khác nhau nhưng nhìn chung có các bộ phận chính sau: bộ tời kéo; cabin cùng hệ thống treo cabin, cơ cấu đóng mở cửa cabin và bộ hãm bảo hiểm; cáp nâng; đối trọng và hệ thống cân bằng; hệ thống ray dẫn hướng cho cabin và đối trọng chuyển động trong giếng thang; bộ phận giảm chấn cho cabin và đối trọng đặt ở đáy giếng thang; hệ thống hạn chế tốc độ tác động lên bộ hãm bảo hiểm để dừng cabin khi tốc độ hạ vượt quá giới hạn cho phép; tủ điện điều khiển cùng các trang thiết bị điện để điều khiển tự động thang máy hoạt động theo đúng chức năng yêu cầu và đảm bảo an toàn; cửa cabin và các cửa tầng cùng hệ thống khoá liên động

Khi thi công các nhà cao tầng, để nâng vật liệu lên các tầng nhà và cải thiện điều kiện đi lại cho công nhân, người ta dùng thang máy chở hàng và người (thang máy thi công) Chúng có thể phục vụ toà nhà cao đến 30 tầng (110 m) với tải trọng nâng 0,5 đến 1 tấn Thang máy thi công chỉ khác thang máy ở chỗ cabin nằm cạnh và trượt theo dẫn hướng trên cột còn cabin thang máy nằm trong giếng thang

Hình 1.4 Thang máy thi công truyền động cá p a) Hình chung; b) Sơ đồ mắc cáp 1.4.2 Các thông số cơ bản của thang máy:

Các thông số cơ bản của thang máy gồm: tải trọng nâng, khả năng chứa của cabin, diện tích sàn cabin, tốc độ danh nghĩa, tốc độ làm việc, tốc độ thu nhỏ, tốc độ kiểm tra, chiều cao nâng và độ dừng chính xác Các thông số này là cơ sở để chọn số lượng thang máy cho một toà nhà với lưu lượng vận chuyển cho trước Các thông số này đã được tiêu chuẩn hóa

Tải trọng nâng là tải trọng lớn nhất cho phép theo tính toán mà thang máy vận chuyển được, không kể trọng lượng cabin và các thiết bị đặt trên đó

Khả năng chứa của cabin là số lượng người theo tính toán mà cabin chứa được

- Diện tích sàn cabin là diện tích sàn tính trong lòng cabin Diện tích này được tính theo tải trọng nâng và khả năng chứa của cabin Nếu với tải trọng

nâng cho trước mà cacbin có kích thước lớn hơn so với quy định thì cần phải có người điều hành khống chế số người vào cabin

- Tốc độ danh nghĩa là tốc độ chuyển động của cabin theo tính toán và ghi trong lý lịch máy

- Tốc độ làm việc là tốc độ chuyển động thực tế của cabin trong thời kỳ chuyển động ổn định

- Tốc độ nhỏ là tốc độ chuyển động của cabin khi đến gần điểm dừng và trước thời điểm phanh của cơ cấu dẫn động làm việc (để dừng chính xác và êm dịu)

- Tốc độ kiểm tra là tốc độ chuyển động của cabin khi người có trách nhiệm đứng trên nóc cabin để thực hiện công việc kiểm tra, bảo dưỡng sửa chữa

- Chiều cao nâng của thang máy là khoảng cách theo phương thảng đứng giữa sàn tầng dưới cùng và trên cùng của toà nhà

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY 2.1 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ:

Như chúng ta đã biết hiện nay thang máy được thiết kế chế tạo rất đa dạng, với nhiều kiểu, loại khác nhau để phù hợp với mục đích sử dụng của từng công trình

Đối với loại thang máy phục vụ cho việc xây dựng dân dụng các nhà ở cao tầng, dùng để vận chuyển vật liệu,công nhân hoặc chỉ vật liệu phục vụ công tác xây dựng và sửa chữa công trình

Theo cách nâng của thang ta có thể chia thang máy xây dựng ra làm hai loại: loại cáp kéo và loại tự leo Vì vậy ta đưa ra 2 phương án thiết kế sau:

Phương án 1: Thiết kế thang máy kiểu cáp kéo

Thang máy kiểu cáp kéo rất phù hợp với chiều cao nâng tối đa là 50m, cơ cấu của thang đơn giản dễ thiết kế chế tạo, giá thành rẻ, không đòi hỏi quá cao về độ chính xác trong thiết kế chế tạo máy, nên rất phù hợp với điều kiện thiết kế chế tạo trong nước

Cấu tạo của loại cáp kéo gồm cột 1 dạng dàn, tiết diện chữ nhật hoặc cột phẳng Cột đứng trên bệ đặt trên nền 2 gồm nhiều đoạn nối với nhau bằng bulông hoặc chốt Đỉnh cột có các puly dẫn hướng cáp 9 chiều cao nâng được tăng dần bằng cách nối thêm các đoạn nối vào giữa Khi có chiều cao lớn (thường lớn hơn 10 m), cột được kẹp với công trình bằng các thanh giằng ở nhiều điểm khác nhau để tăng khả năng ổn định Cabin 5 cố định trên giá trượt 15, được dẫn hướng nhờ các con lăn 13 nằm trong rãnh trượt 14 trên thân cột và nâng hạ nhờ bộ tời kéo 3 bố trí ở phía dưới Vật liệu và người được nâng lên các tầng nhà qua các ô cửa bằng cách dùng hệ sàn đẩy cabin Ngoài ra, thang máy còn các thiết bị an toàn để đề phòng sự cố, (Hình bên)

Phương án 2: thiết kế thang máy kiểu tự leo

kia của thanh răng, đối diện với bánh răng 1 là con lăn 3 để đảm bảo độ tin cậy cho bánh răng ăn khớp với thanh răng Ngoài ra còn có bánh răng 6 ăn khớp với thanh răng và trục của n nối với bộ hạn chế tốc độ Khi cơ cấu dẫn động có sự cố hoặc vì một lý do nào đó tốc độ của ca bin vượt quá giá trị cho phép thì bộ hạn chế tốc độ tác động lên bộ hãm bảo hiểm trên cabin để giữ cabin trên các thanh dẫn hướng

Thang máy trở hàng và người kiểu tự leo được truyền động bằng bánh răng – thanh răng (hình 2.2) rất tiện lợi trong sử dụng, đặc biệt là khi lắp dựng và tăng chiều cao cột Cabin 5 chuyển động dọc theo các dẫn hướng trên cột 4 nhờ bánh răng chủ động 1 của

cơ cấu dẫn động ăn khớp với thanh răng 2 Thanh răng đặt dọc theo cột trên suốt chiều dài, cơ cấu dẫn động đặt trên cabin và thường là tời điện đảo chiều với hộp giảm tốc trục vít – bánh vít Đầu trục ra cảu bánh vít là bánh răng dẫn động 1 của cơ cấu Phía bên

Hình 2.2: thang máy chở hàng và người truyền động bánh răng – thanh răng:

a) Hình chung; b) Cơ cấu truyền động bánh răng – thanh răng

Qua hai phương án trên ta thấy phương án hai có cơ cấu phức tạp khó thiết kế chế tạo, giá thành tăng, hơn nữa trong xấy dựng với chiều cao tối đa 50 mét thì không cần thiết lắm

Phương án một khả thi hơn, nó dễ thiết kế chế tạo, giá thành rẻ mà vẫn phù hợp với yêu cầu thiết kế

Vậy thang máy mà ta lựa chọn thiết kế là thang máy kiểu cáp kéo như (hình 2.1)

2.2 THIẾT KẾ KỸ THUẬT THANG MÁY 2.2.1 Các thông số kỹ thuật của thang

- Tải trọng nâng của thang: Q = 1000kg thang máy mà ta thiết kế nhằm để phục vụ cho việc xây dựng nhà ở dân dụng cao tầng, dùng để vận chuyển công nhân và vật liệu lên các tầng cao

- Vận tốc nâng của thang: Vn = 0,5m/s: sở dĩ ta chọn vì nó đảm bảo về vấn đề nâng chuyển, hơn nữa tốc độ nâng không quá chậm để ảnh hưởng đến năng suất của thang và phù hợp với chế độ làm việc

- Chiều cao nâng của thang: H =50m

Bên cạnh đó thang nâng cũng phải đảm bảo các chỉ tiêu khác như:

- Làm việc với độ tin cậy và độ ổn định cao, khi làm việc phải êm, không gây tiếng ồn quá giới hạn cho phép

- Đảm bảo an toàn khi nâng chuyển cũng như khi gặp sự cố đứt cáp, cắt điện, quá tải thì thiết bị phải ngừng hoạt động ngay

2.2.2 Các chế độ làm việc của thang:

Các loại máy nâng nói chung và thang máy nói riêng đều làm việc với chế độ ngắn hạn lặp lại Các thời kỳ làm việc và không làm việc luân phiên nhau Máy có thể làm việc theo nhiều chế độ khác nhau tuỳ theo yêu cầu sử dụng

a) Cường độ làm việc của cơ cấu:

Trong đó: t- thời gian chạy máy trong một chu kỳ làm việc, t = 2,5 phút T- tổng thời gian một chu kỳ làm việc của cơ cấu, bao gồm các thời gian chạy máy và dừng máy, thường được tính không quá 10phút

b) Hệ số sử dụng trong ngày:

Tng- số giờ làm việc trong ngày = 16 giờ

c) Hệ số sử dụng trong năm:

Tn- số giờ làm việc trong năm = 182 giờ

d) Hệ số sử dụng cơ cấu theo tải trọng:

KQ =

Q

Q tb = 0,55 Trong đó: Qtb- trọng lượng trung bình của vật nâng ( trong một năm )

Qtb = 200750 kg Q- tải trọng danh định của cơ cấu = 1000 kg Ngoài ra chúng ta cũng cần chú ý đến một số chỉ tiêu phụ khác như số lần mở máy trong 1h (m), số chu kỳ làm việc trong 1h ( ack ), nhiệt độ môi trường xung quanh v.v…

Chế độ làm việc là đặc tính rất quan trọng của máy Trong mỗi bước tính toán các cơ cấu, cũng như kết cấu kim loại của máy, chúng ta cần chú ý đến chế độ làm việc của máy Chế độ làm việc của thang máy được xác định theo kinh nghiệm trên cơ sở nhiều loại máy trục khác

Ở đây ta thiết kế thang máy làm việc ở chế độ trung bình Sau đây là bảng số liệu về chế độ làm việc của máy:

Cường độ làm việc CĐ%

Hệ số sử dụng trong ngày kng

Hệ số sử dụng trong năm kn

Hệ số sử dụng theo trọng tải kQ

Số lần mở máy trong một giờ (m) Số chu kỳ làm việc trong một giờ ( ack ) Nhiệt độ môi trường xung quanh toC

25% 0,67 0,5 0,55

Thời gian làm việc theo thời hạn trên, (h)

35.000 7.000 10.000

2.2.3 Tính toán tải trọng cho thang:

2.2.3.1 Các trường hợp tải trọng:

Khi tính toán các cơ cấu của máy, người ta phân biệt ba trường hợp tải trọng tính toán đối với trạng thái làm việc và không làm việc

Trường hợp I:

ổ lăn Bánh răng Trục và các chi tiết khác

ổ lăn Bánh răng Trục và các chi tiết khác

Tải trọng bình thường của trạng thái làm việc bao gồm trọng lượng danh nghĩa của vật nâng và bộ mang, các tải trọng động trong quá trình và hãm cơ cấu

Đối với trường hợp này các chi tiết trong cơ cấu được tính theo sức bền tĩnh và theo sức bền mỏi Các chi tiết không quay cũng như không chịu ứng suất thay đổi khi quay thì chỉ tính theo sức bền tĩnh

Trường hợp II:

Tải trọng lớn nhất của trạng thái làm việc bao gồm trọng lượng danh nghĩa của vật nâng và bộ phận mang, trọng lượng bản thân máy, tải trọng động lớn nhất xuất hiện khi mở máy và phanh đột ngột hoặc khi mất điện, có điện bất ngờ, tải trọng gió lớn nhất ở trạng thái làm việc và tải trọng do độ dốc lớn nhất có thể Các trị số tải trọng lớn nhất của trạng thái làm việc thường hạn chế bởi những điều kiện bên ngoài như sự trượt trơn của bánh xe trên ray, trị số momen phanh lớn nhất, momen giới hạn của khớp nối…

Đối với trường hợp này tất cả các chi tiết trong cơ cấu được tính theo sức bền tĩnh

Trường hợp III:

Tải trọng lớn nhất của trạng thái làm việc của máy đặt ngoài trời bao gồm trọng lượng bản thân, tải trọng gió lớn nhất ở trạng thái không làm việc và tải trọng do độ dốc của đường Đối với trường hợp này chỉ tính toán cho các chi tiết của bộ phận hãm gió, các thiết bị phanh hãm…

2.2.3.2 Tính toán tải trọng cho thang:

a) Tải trọng quán tính:

Khi nâng hạ vật trong kết cấu kim loại xuất hiện tải trọng quán tính Để tính tải trọng quán tính đó, khi tính toán ta phải nhân thêm hệ số điều chỉnh k2

Trong đó: Q là trọng lượng mà thang phải nâng Q = 10000 N, hệ số hiệu chỉnh k2 phụ thuộc vào chế độ làm việc của thang

Với chế độ làm việc trung bình ta chọn k2 =1,2

PQ =1,2.10000 = 12000 N

b) Tải trọng di động:

Tải trọng này sinh ra do trọng lượng vật nâng và bộ phận mang vật

d) Tải trọng gió:

Toàn bộ tải trọng gió được xem là tác dụng theo phương ngang và được tính theo công thức

Pg = qg.n.c.b.A [3-tr.14]

Trong đó: qg- áp lực gió,N/m2, lớn nhất ở trạng thái làm việc qg = 250N/m2 n- hệ số kể đến sự tăng áp lực gió theo chiều cao, tra bảng 1.2 [3-tr.15] với chiều cao h =50m ta chọn n = 1,9

c- hệ số cản khí động học c = 1,2

b- hệ số động lực học kể đến đặc tính xung động của tải trọng gió b = 1,25

A- diện tích hứng gió của vật nâng Tra bảng A = 2,8

Pg = 250.1,9.1,2.1,25.2,8 = 5586 N

2.3 TÍNH TOÁN CÁC BỘ PHẬN CHÍNH CỦA MÁY 2.3.1 Tính toán cáp và sơ đồ bố trí palăng giảm lực

2.3.1.1 Chọn cáp thép:

Cáp thép là chi tiết rất quan trọng, được sử dụng trong hầu hết các máy nâng đặc biệt là thang máy

Các yêu cầu chung đối với cáp là:

- An toàn trong sử dụng;

- Độ mềm cao dễ uốn cong, đảm bảo độ nhỏ gọn của cơ cấu và của máy;

- Đảm bảo độ êm dịu, không gây ồn khi làm việc trong cơ cấu và máy nói chung;

- Trọng lượng riêng nhỏ, giá thành thấp;

- Đảm bảo độ bền lâu, thời hạn sử dụng lớn

Vì cơ cấu làm việc với động cơ điện, vận tốc cao Nên ta chọn dây cáp cho

cơ cấu vì nó có ưu điểm hơn so với xích hàn, xích tấm và là loại dây thông dụng nhất trong ngành máy trục hiện nay

Trong các kiểu kết cấu dây cáp thì kết cấu kiểu LK-P theo TOCT2588-55 có tiếp xúc đường giữa các sợi thép ở các lớp kề nhau, sử dụng rất lâu hỏng và rộng rãi Vật liệu chế tạo là các sợi thép có gới hạn bền 1200 – 2100 N/mm2 vậy ta chon cáp 1K-P19x10, với giới hạn bền các sợi thép trong khoảng 1500 -1600 N/mm2 để dễ dàng trong việc thay cáp sau khi bị mòn đứt

2.3.1.2 Palăng giảm lực:

Palăng dùng để giảm lực căng dây cáp của cơ cấu nâng Kết cấu của palăng gồm hai bộ phận chủ yếu là ròng rọc di động và ròng rọc cố định, một đầu dây cáp của palăng được kẹp chặt trên khung máy còn đầu kia cuốn vào tang của cơ cấu nâng

Đặc trưng chủ yếu của palăng là bội suất palăng a, nếu không kể các lực cản của ròng rọc thì bội suất palăng nói lên mức độ lợi về lực, có nghĩa là lực của nhánh cáp cuốn vào tang sẽ giảm máy lần so với trọng lượng vật nâng Trong thang máy cơ cấu nâng hạ theo chiều thẳng đứng Ơû đây, ta chọn palăng có một nhánh cáp chạy trên tang để kết cấu palăng đơn giản hơn Tương ứng với trọng lượng ta chọn bội suất palăng a=2 palăng gồm một ròng rọc di động và hai ròng rọc cố định (hai ròng rọc này tách xa hai hướng cáp qua hai phía của thang) và nó không ảnh hưởng đến bội suất của palăng Sơ đồ cáp của palăng:

Hình 2.3: Sơ đồ quấn cáp của palăng

Hiệu suất của palăng được xác định theo công thức [1-tr.24]:

Q (2.1) Trong đó: Smax là lực căng lớn nhất

Smax = o a t

m

Q

l l

l

) 1 (

) 1 (

98 , 0 ).

98 , 0 1 (

1

) 98 , 0 1 ( 10000

= 5259,75» 5259 N

Q0: tải trọng vật nâng và thiết bị mang vật (N);

l = 0,98: hiệu suất ròng rọc với điều kiện ròng rọc đặt trên ổ lăn bôi trơn tốt bằng mỡ [1 – bảng.2-5];

a = 2: bội suất palăng;

t = 2: số ròng rọc đổi hướng cáp

Vậy (2.1) Û hp =

5259 2 1

10000 = 0,95

2.3.1.3 Tính kích thước và dung lượng cáp:

Kích thước dây cáp được chọn theo công thức [1-tr.18] sau:

Sd = Smax.k = 5259.5,5 = 28924,5 N (2.2) Từ điều kiện trên với loại dây cáp mà ta đã chọn có giới hạn bền của sợi sb

= 1600 N/mm2, chọn đường kính dây cáp dc = 8,3 mm có lực kéo đứt Sd = 35550

N, khối lượng 100 mét cáp là 25,60 Kg Bảng 2 [2 – tr.24]

Chiều dài cần thiết của cáp được tính theo công thức [2-tr.25] sau:

Lct = (1,4 ¸ 1,7)Llv (2.1) Với chiều cao nâng h=50m thì ta có:

Llv = ( 5¸ 7)h

Ta chọn: Llv = 5h =5.50 = 250 m

Vậy: (2.1) Û Lct = 1,4.Llv = 1,4.250 = 350 m

2.3.1.4 Tính kích thước cơ bản của tang và ròng rọc:

Đường kính nhỏ nhất của tang và ròng rọc được xác định theo công thức [3-tr.74] sau:

Dt ³ dc(e-1) (2.4)

e = 25 là hệ số thực nghiệm phụ thuộc vào tốc độ và chế độ làm việc của thang máy tra bảng 2-4 [1 – tr.20]

vậy (2.4) Û Dt >= 8,3.(25-1) = 199,2 mm

Ta chọn đường kính tang và ròng rọc di động giống nhau

Dt = Dr = 200 mm

Ròng rọc cố định có thể chọn đường kính nhỏ hơn 20%

Dc = 0,8.200 = 160 mm

Chiều dài toàn bộ tang được xác định như sau:

Ở đây tang mà thiết kế là tang trơn cao thành cao nhằm để quấn được nhiều lớp cáp, đạt được kết cấu tang nhỏ gọn Nhược điểm của tang nhiều lớp cáp là cáp chóng mòn vì các lớp cáp phía dưới chịu lực ép lớn do các lớp trên đè lên và giữa các vòng cáp cũng có ma sát

Ta có Dt = 200 mm; số lớp cáp ta chọn là n=4 lớp, mỗi lớp Z vòng thì lượng cáp lớn nhất mà tang có thể cuốn được theo công thức [3-tr.84]

L = p.Z.(n.Dt + n2.dc) (2.5) Dung lượng cáp cần thiết cuốn lên tang khi có chiều cao nâng h = 50m và bội suất palăng a = 2

Lc= a.h + 1,5.p.Dt Số vòng cáp Z được rút ra từ đẳng thức L = Lc:

Z =

)

(

5 , 1

2

c t

t

d n D n

D h

2 , 0 5 , 1 50 2

t = dc- bước cáp đối với tang trơn (mm);

j = 1,1- hệ số xếp cáp không đều

Lt = 35.0,0083.1,1 = 0,32m

Hình 2.4: Sơ đồ kết cấu tang

Bề dày thành tang có thể xác định theo kinh nghiệm

.

. max

d £ [sn ] (2.6)

k = 1,28 – hệ số phụ thuộc lớp cáp trên tang;

Smax – lực căng cáp lớn nhất ở nhánh cáp cuốn lên tang;

d - chiều dày thành tang (mm);

t – bước rãnh

Suy ra:

sn = 81

3 , 8 10

5259 28 ,

Vậy sn < [s] = 100 N/mm2 Thỏa mãn điều kiện

2.3.1.5 Phương pháp cố định đầu cáp và tính toán lực kẹp cáp trên tang:

a) Các phương pháp cố định đầu cáp trên tang:

Hình 2.5: Các phương pháp cố định đầu cáp trên tang

Để đảm bảo trong sử dụng cáp thép, cần phải thực hiện tốt việc cố định đầu cáp trên tang nhưng thông dụng nhất là dùng chêm, dùng bulông và tấm đệm

- Phương pháp cố định đầu cáp trên tang như (hình 2.5a) thường dùng cho tang cuốn nhiều lớp cáp, nhưng nhược điểm của phương pháp này là kết cấu tang phức tạp, khó chế tạo, khó kiểm tra và thay thế kẹp cáp

- Chêm kẹp cáp (hình 2.5b) dùng rất tốt cho những cáp có đường kính nhỏ hơn 12 mm phương pháp này tiện lợi và dễ thay cáp song kết cấu tang phức tạp, khó chế tạo

- Phương pháp cố định đầu cáp trên tang thông dụng nhất là dùng tấm đệm bên ngoài ép cáp lên bề mặt tang bằng bulông (hình 2.5c) phương pháp này dễ chế tạo, kiểm tra và thay thế kẹp cáp Vì vậy ta sử dụng phương pháp này để kẹp cáp lên tang

b) Tính toán kẹp cáp trên tang:

Hình 2.6: Sơ đồ tính lực kẹp cáp trên tang

Để tính toán kẹp cáp theo phương pháp đã lựa chon, ta giả thiết rằng:

- Các lực tác dụng vào cáp không làm thay đổi tiết diện mặt cắt ngang của cáp;

- Cáp được coi như dây mềm có bề mặt ngoài là hình trụ nhẵn;

- thay một số tấm đệm bằng một tấm đệm kẹp cáp với cùng số bulông Tổng lực P cần thiết để nén tấm đệm giữ cáp nhờ ma sát là:

(f f ) (e f b )e f a

S P

1

2

1

max

+ +

= [1-tr.73]

(0 , 1 0 , 155) (25 0 , 1 2 p 1) 25 0 , 1 3p

5259 2

+ +

=

Tổng lực ma sát giữa cáp và bề mặt tang trên đoạn AB và CD (hình 2.5c) là

F3 Để xác định F3 ta xét điều kiện cân bằng cáp dưới tác dụng của lực của lực N và P/2 (hình 2.6)

g

sin

1 4

P

F3 = 4.N.f = . 1

sin f P f

g = 232,77.0,155 = 36,08 N Số bulông cần thiết và đường kính trong bulông được xác định theo công thức: [1-tr.71]

[ ]s

p

Z d

l P f n Z d

P n

1 , 0

.

4

3 , 1

3 1

1 2

1

Trong đó:

n1 ³ 1,5 – hệ số an toàn bền của bulông, chọn n1 = 3;

Z – số bulông kẹp cáp, chọn Z = 2 1,3 – hệ số kể đến xoắn xuất hiện khi xiết bulông;

[s] – ứng suất cho phép của vật liệu bulông được lấy với hệ số an toàn bền không nhỏ hơn 2,5, với n1 = 3, tra bảng P7 [5-tr.285] ta tra được [s] =160 N/mm2

d1 – đường kính trong của bulông, chọn d1 = 4,918 mm

2 918 , 4 1 , 0

30 08 , 36 3 2 4

918 , 4

77 , 232 3 , 1 3

3 2

p

Vậy với Z = 2, d1 = 4,918 mm là hợp lý

2.3.2 Tính chọn động cơ điện

2.3.2.1 Chọn động cơ điện:

Công suất tĩnh khi nâng vật bằng trọng tải được xác định theo công thức [1-tr.48]:

N =

h

1000 60

.V n

Q Trong đó:

h = hp.ht.h0- hiệu suất của cơ cấu;

hp = 0,95 – hiệu suất palăng

ht = 0,96 – hiệu suất tang tra bảng 1[2–tr.23];

h0 = 0,93 – hiệu suất bộ truyền kể cả khớp nối

30

10000 = 5,88 KW

Tương ứng với chế độ làm việc trung bình, sơ bộ chọn động cơ điện không đồng bộ 3 pha rôto đoản mạch đúc nhôm, được che kín ĐK52-2 có các đặc tính sau:

- Công suất định mức trên trục N = 7,0 KW;

- Số vòng quay định mức n = 2900 v/ph;

- Mm/Mdm =1,7;

- Mmax/Mdm = 2,5;

- Momen bánh đà của rôto GD2 (Kgm2 ) =0,17 Kgm2;

- Trọng lượng động cơ: 104 Kg

tang

khớp răng

hộp giảm tốc

khớp nối vòng đàn hồi

phanh

động cơ ĐK52-2

Hình 2.7: Sơ đồ truyền động chi tiết

2.3.2.2 Tỷ số truyền chung của động cơ:

Tỷ số truyền chung của động cơ được xác định theo công thức [1-tr.55]:

2 30

2900 = 71,2

2.3.2.3 Kiểm tra độ bền nhiệt của động cơ:

Sơ đồ gia tải:

Vì máy làm việc ở chế độ trung bình nên có sơ đồ gia tải như sau:

Hình 2.8: Sơ đồ gia tải

Theo sơ đồ 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 với các trọng lượng tương ứng là: 2:5:3

Để thực hiện được phép tính, ta phải lần lượt xác định các thông số tính toán trong các thời kỳ làm việc khác nhau của cơ cấu

- Trọng lượng vật nâng cùng cơ cấu mang vật Q0 = 10000 N

- Lực căng dây trên tang khi nâng vật Sn = 5259 N

Hiệu suất của cơ cấu không tính đến hiệu suất của palăng khi làm việc với vật nâng bằng trọng tải:

h’ = ht.h0 = 0,96.0,93 = 0,893

- Momen trên trục động cơ khi nâng vật, xác định theo công thức[1-tr.48]:

Mn = S n.D0.m

Mn = 17

893 , 0 2 , 71 2

) 0083 , 0 4 , 0 (

- Lực căng dây trên tang khi hạ vật, xác định theo công thức:

Sh = 1

) 1 (

) 1

Sh = 0 , 98 4753 , 5

) 98 , 0 1 (

1

) 98 , 0 1 (

893 , 0 4083 , 0 5 , 4753

2

'

0

i

m D

.(

375

)

.(

375

) (

2 0 2 1

2 0 0 1

2

i a M M

n D Q M

M

n D G

n m n

m

I i i

-+ -

å(G i.D i2 )I » (G i.D i2 )roto+ (G i.D i2 )khop=1,7 + 0,255 = 1,955 Nm2

Trong đó:

bå(G i.D i2)I = 1 , 2 (G i D i2) = 1 , 2 1 , 955 = 2 , 346 Nm2 Momen mở máy của động cơ Đối với động cơ đã chọn, momen mở máy xác định theo công thức:

Mdn = 9550 23 , 05

2900

7

Thay các giá trị vào công thức ta được:

(2.7) Û tmn =

85 , 0 2 , 71 4 ).

17 42 , 33 (

375

2900 4083 , 0 10000 )

17 42 , 33 (

375

2900 346 , 2

5 , 0

.(

375

10000 )

.(

375

) (

2 0 2 1

2

i a M M M

M

n D G

n m n

m

I i i

-+ -

å

85 , 0 2 , 71 4 ).

17 42 , 33 (

375

10000 )

17 42 , 33 ( 375

2900 346 , 2

2 -

+ -

17 4753,5 12,2 1,15 1,1

7500 3944,25 0,85 12,75 3565,12 9,15 0,86 0,825

2000 1051,8 0,85 3,4 950,7 2,24 0,23 0,22

Thời gian chuyển động với vận tốc ổn định, xác định theo công thức:

tr = 100

30

50 60

M

2 [1 – tr.47] Thay các giá trị vào ta được:

15

6 , 1002

tb

n M

Kết quả tính kiểm tra về nhiệt cho thấy rằng động cơ động cơ được chọn là hoàn toàn thỏa mãn nhu cầu khi làm việc

2.3.3 Tính toán bộ phận tang:

2.3.3.1 Tính toán trục tang:

Hình 2.9: Kết cấu trục tang

Hình 2.10: Biểu đồ mômen

Xét 3 trường hợp:

Momen uốn tại D:

MD = RB.58 = 770,26.58 = 44675,08 Nmm

Trường hợp II:

Lực căng cáp nằm ở điểm D:

RC = 0, RD =5259 N Phản lực tại ổ B:

RB =

396

) 58 280 (

5259 + = 4488,74 N

Phản lực tại ổ A:

RA = 5259-4488,74 =770,26 N Momen uốn tại điểm D:

MD = RB.58 = 4488,74.58 =260346,92 Nmm

Momen uốn tại điểm C:

MC =RA.58 =770,26.58 = 44675,08 Nmm

Trường hợp III:

Lực căng cáp nằm ở giữa của tang:

Phản lực tại ổ B:

RB = 5259-2629,5 = 22629,5 N Momen uốn tại điểm C:

MC = RA.58 = 2629,5.58 =152511 Nmm Momen uốn tại điểm D:

MD = RB.55 =2629,5.58 = 152511 Nmm

Momen lớn nhất ở điểm D của trường hợp II và C của trờng hợp I

Mmax = MD = Mc= 260346,92 Nmm

Trục tang không truyền momen xoắn, chỉ chịu momen uốn, đồng thời trục quay cùng với tang khi làm việc, nên nó chịu momen uốn theo chu kỳ đối xứng Vật liệu trục tang, dùng thép 45 có giới hạn bền s = 610 N/mm2 và giới hạn chảy sch = 430 N/mm2 và giới hạn mỏi s’-1=250 N/mm2

Ứng suất uốn cho phép với chu kỳ đối xứng Trong phép tính sơ bộ có thể xác định theo công thức [3-tr.23 ]

[s] =

' ].

[

' 1

k n

-s (2.8) Trong đó:Hệ số [n] và k’ lấy theo bảng 1-3 và 1-6[3 – tr.23,24]

[n] = 1,6: Hệ số an toàn thấp nhất cho phép k’ =2: H ệ số dùng trong phép tính sơ bộ theo sức bền mỏi

Suy ra: [s] =

2 6 , 1

250 =78 N/mm2

Tại điểm D trục tải có đường kính là:

d 3 max

] [ 1 ,

0 s

M

78 1 , 0

92 ,

260346 = 32,19 mm

Chọn đường kính trục tại D và C là d = 40 mm

Kiểm tra trục tang tại tiết diện nguy hiểm nhất 3

1 ,

92 ,