thiết kế cầu trục 75 tấn

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 thảo 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, pa lăng, cần trục, cầu trục, cổng trục, thang nâng…

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Thái Nguyên, ngày … tháng … năm 2012

Giáo viên hướng dẫn

(Ký tên)

CHƯƠNG I TÔNG QUAN VỀ CẦU TRỤC

1 Tổng quan

Máy nâng chuyển là các loại máy công tác dung để thay đổi vị trí của đối tượng công tác nhờ thiết bị mang vật trực tiếp, sự ra đời và phát triển của nó gắn liền với yêu cầu về kinh tế kỹ thuật của nganh công nghiệp nhằm giảm tối đa sức người trong lao động

Đặc điểm làm việc của cơ cấu máy nâng chuyển 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 của 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 thảo 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, pa lăng, cần trục, cầu trục, cổng trục, thang nâng…

Cầu trục là loại máy trục kiểu cẩu 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 cẩu, cẩu trục có thể nâng hạ và vận chuyển hang 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 như giao thông vận tải, xây dựng, công nghiệp và quốc phòng…với các thiết bị mang vật rất đa dạng như móc treo, thiết bị cặp, nam châm điện… Đặc biệt cầu trục được sử dụng phổ biến trong nganh công nghiệp chế tạo

Sau đây l một số hình ảnh về cầu trục:

Hình 1 Dàn cầu trục được lắp đặt tại nhà máy thép Zamil (nhà máy 2)

Khu công nghiệp AMATA - Đồng Nai

Hình 2 Cầu trục 75/20 tấn - công ty thép Thành Đạt

Hình 4 Cầu trục hai dầm kiểu hộp làm việc ngoài trời

Hình 5 Cầu trục hai dầm kiểu hộp làm việc trong nhà

Hình 6 Cầu trục hai dầm với kết cấu hai dầm chính làm bằng thép hình

Hình 7 Cơ cấu nâng cầu trục hai dầm

II Phân loại

1 Kết cấu chung Cầu trục

Có 2 loại chính : Cầu trục một dầm và cầu trục 2 dầm

a) Cầu trục một dầm : bao gồm kiểu tựa và kiểu treo

Hình 8 Cầu trục một dầm

b) Cầu trục hai dầm : cũng có 2 kiểu kiểu tựa và kiểu treo

Hình 9 Cầu trục hai dầm

Kết cấu tổng thể của cầu trục hai dầm

Hai đầu của dầm chính 9 được liên kết cứng với khung di chuyển cầu Trên dầm chính đặt ray 7 dùng để di chuyển xe con, trên xe đặt cơ cấu nâng 1 móc treo 2 và thiết bị điều khiển cầu trục 3 Khung sàn 5 dùng khi sửa chữa cầu trục Con chặn hành trình xe lăn 8, khung xe di chuyển cầu 10 bánh xe di chuyển cầu 11 được đặt trên ray di chuyển cầu 14, ray được đặt trên dầm 16 Con chặn hành trình di chuyển cầu 17 dây cáp điện 18 được nối với động cơ của

cơ cấu nâng, cơ cấu di chuyển cầu và cơ cấu xe lăn

2 Nhiệm vụ, yêu cầu thiết kế

2.1 Nhiệm vụ thiết kê

Thiết kế là một quá trình sáng tạo, trong quá trình này người thiết kế tìm hiểu, đề cập và giải quyết thỏa đáng hang loạt các yêu cầu khác nhau về phương pháp tính toán, chỉ tiêu khả năng làm việc, công nghệ chế tạo máy vafquy trình lắp ráp, sử dụng, sửa chữa theo nhiều phương pháp khác nhau Nhiệm vụ chính của thiết kế là tìm ra và cụ thể hóa các giải pháp kỹ thuật để từ đó lựa chọn ra phương pháp tối ưu, phù hợp với nhiệm vụ như thiết kế Cuối cùng là đưa ra những thông tin về đối tượng thiết kế và từ 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

như thực tế sản xuất Trong đề tài này, việc thiết kế được giới hạn trong “Thiết

kế cầu trục 75 tấn phục vụ cho việc di chuyển” sao cho đảm bảo được các tính năng kỹ thuật và yêu cầu đặt ra

2.2 Yêu cầu thiết kế

1.2.2 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 có hình dạng, kích thước ngoài khác nhau, phù hợp với không gian, tính chất của công việc và đối tượng mà chúng phạc vụ cũng nhu diều 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 chuyển 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 vật trong không gian mà máy nâng có thể thao tác

Bộ phận cơ cấu cơ khí là tập hợp các bọ truyền dẫn từ động cơ đến bộ công tác Các bộ phận này có thể là cơ khí, thủy lực, khí nén hoặc hỗn hợp của các loại đó Đại đa số các máy nâng sử dụng truyền dộng 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 sắp xếp theo 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 tac 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 đạt được các yêu 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 đạt độ cứng vững và bền mòn Tính toán bền thường trải qua hai giai đoạn: trước tiên

la sự lựa chọn sơ bộ sau đó là tinh chính xác, lựa chọn sơ bộ là mục đích xác định nhanh những kích thước chỉnh 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 đồng thời bảo đảm tính kinh tế khống quá lãng phí vật liệu Mòn của chi tiết cơ cấu diễn ra từ từ và lâu dài Để đảm bảo độ mồn 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 đạt được tuổi thọ của cả máy đã xác định trước

CHƯƠNG II TÍNH TOÁN CƠ CẤU DI CHUYỂN XE CON

Xe con được thiế kế lắp đặt trên xe cầu, di chuyển dọc cầu, tạo điều kiện cho cầu trục phục vụ được suốt khẩu độ gian cho nhà phân xưởng

Chuyển động của xe con là chuyển động theo phương vuông góc với chuyển động của xe cầu trên mặt phẳng ngang

Tùy theo công dụng của cầu trục mà trên xe con có một hoặc 2, 3 cơ cấu nâng hạ, gồm có một cơ cấu nâng chính và một cơ cấu nâng phụ Xe con di chuyển trên xe cầu di chuyển dọc theo phân xưởng hoặc nhà máy sẽ đáp ứng việc vận chuyển hàng hóa đến mọi nơi trong phân xưởng

Sơ đồ động của cơ cấu xe lăn

Sơ đồ dẫn động cơ cấu di chuyển xe con

Cỏc số liệu ban đầu của cơ cấu di chuyển xe lăn

B

PAA

B

Sơ đồ xác định tải trọng lên bánh xe Sơ đồ tính sức bền cho bánh xe

Hình 12 Sơ đồ tải trong và tính sức bền cho bánh xe

S r

30°

B¸nh Xe

L

B1B

Tổng tải trọng do trọng lượng vật nâng tác dụng lên bánh dẫn và trục dẫn

( ) ( )

3 2 4 2

2950

6300 3350

Pmax: Tải trọng lớn nhất tác dụng lên bánh xe

Kbx: hệ số tính đến chế độ làm việc, ứng với chế độ làm việc CĐ% = 40% tra Bảng 3.12 [1] có kbx = 1,6

: hệ số tính đến sự thay đổi tải trọng

0

750000

11, 72 1 64000

Q G

Tra bảng 3.13 [1]ta được γ =0,8

Ưng suất dập cho phép theo bảng 2.19[1] [ ]δ =d 750N mm/ 2

Vậy kích thước bánh xe đã chọn là an toàn

b, Ray

Do chế độ làm việc rất nặng (CD40%) nên ta chọn Ray là loại ray chuyên dùng cho ngành máy trục và việc đặt ray phải đảm bảo chắc chắn, không cho phép chuyển vị dọc hoặc chuyển vị ngang khi máy trục làm việc

Căn cứ vào kích thước bánh xe theo tiêu chuẩn ΓOCT 4121-62* tương

ứng với Dbx = 600 mm chọn thép PK70 là loại thép chuyên dùng cho mấy nâng cầu trục (Aslat MNC) để làm ray

k hệ số kể đến lực cản do ma sát thành bánh và mặt đầu may ơ bánh xe

Với tỉ số giữa khoảng cách giữa bánh xe và khoảng cách trục bánh xe bằng

Công suất danh nghĩa Ndc = 9,0 kW

Số vòng quay danh nghĩa: ndc = 960 vòng/phút

Hệ số quá tải bằng max

dn

M M

Mô men động cơ: Mmax = 32 Nm

Mô men danh nghĩa: 9550 9550.9,0 89,53( )

dn

M M

Hiệu suất thực của động cơ: ηdc = 0,58

Khối lượng của động cơ: mdc = 170 kg

n i n

Chọn hộp giảm tốc có tỉ số truyền i = 42

3 Kiểm tra động cơ điện về mô men mở máy

Gia tốc lớn nhất cho phép để đảm bảo hệ số an toàn bám

Trong đó: Gd tổng áp lực tác dụng lên bánh dẫn khi không có vật nâng

ϕ hệ số bám của bánh xe vào ray ϕ = 0, 2

∑ (G D i. i2)I = 8,83 4, 25 13,08 + = Nm2 Nm2

2 0

Ta có M m dc( ) pM m0 do đó đảm bảo điều kiện về lực bám

Vậy khi đã tăng đến Mmmax=2,5 Mdn =324,5 vẫn thỏa mãn điều kiện mở máy cho phép

* Ta kiểm tra hệ số an toàn bám thực tế

Thời gian mở máy khi không có vật nâng

xl m

m

bx

G k

j d

Vậy động cơ chọn như trên là đảm bảo yêu cầu.

4 Tính và chọn phanh

Phanh nhằm mục đích khi xe di chuyển (hay khi nâng vât) đảm bảo bánh

xe không bị trượt trơn ra khỏi ray

Gia tốc hãm khi không có vật nâng bảng 3.10 tương ứng với tỉ lệ số bánh dẫn so với tổng số bánh xe là 50% và hệ số bám ϕ = 0, 2 chọn 0 2

β η η

Đường kính bánh

Mô men phanh

Áp lực(N/cm2)

Độ mở của má phanh (mm)

Bình thường

Lớn nhất

Kiểm tra hệ số an toàn bám:

0* 0 0

.

.

d b

ph

t d

bx

G k

G j d

Vậy phanh đảm bảo yêu cầu về bám

Gia tốc hãm khi có vật nâng:

Thời gian phanh khi có vật nâng

Công suất trục truyền CD40%, vòng quay trục vào 1000 vòng/ phút, N=4,5 kW

6 Các bộ phận khác của cơ cấu di chuyển xe lăn

a Trục bánh dẫn

Tải trọng lớn nhất tác dụng lên bánh xe Pmax = 248639 (N)

Tải trọng có kể đến ảnh hưởng tải trọng động:

Hình 14 Kết cấu trục bánh dẫnBảng thông số trục bánh dẫn (trang 18 Atlat Chương 3 – Tính toán và thiết kế)

140 140

280 Pt

20885 Nm 3544,62 Nm

Mô men xoắn lớn nhất từ trục của hộp giảm tốc truyền sang các bánh dẫn

sẽ xuất hiện khi động cơ phát ra mô men lớn nhất trong thời kỳ mở máy

Với hệ số quá tải lớn nhất khi mở máy

Mô men mở máy lớn nhất trên trục I trục động cơ

.

Mô men tương đương tác dụng lên trục:

M W

τ

Hệ số chất lượng bề mặt β = 0,9 bề mặt được mài

Ưng với đường kính trục d = 150 mm hệ số kích thước εδ = 0,59 , = ετ 0, 64

0,75 0,75

Chu kỳ làm việc tương ứng với mỗi tải trọng

Hệ số an toàn theo uốn.

1 1 max

279,64

1,35 1,6

.68,76

0,59.0,9

δ δ δ

δ δ

132,93

9,645

1, 4 5,67

0,64.0,9

τ τ τ

τ τ

Hệ số an toàn chung.

2 2 1,35.9, 6452 2

1,331,35 9,645

n n n

Chọn ổ đỡ trục bánh xe ta dùng ổ lăn loại ổ đũa đỡ lòng cầu hai dãy

Tính chọn ổ lăn cho bánh dẫn bánh chịu tải trọng lớn nhất (bánh D)

Tải trọng hướng tâm do trọng lưoợng xe lăn và vật nâng

Khi làm việc với Q3 = 0, 2.Q có Q t3 = 0, 25.Q t1 = 54215,73N

Khi làm việc với Q4 = 0 có Q t4 = 0, 222.Q t1= 9490N

Thời gian làm việc với các tải trọng này như đã phân tích ở trên và được phân bố theo tỷ lệ 1:7:2:10

Tải trọng tương đương:

3710 130 290 100 5,0 132 900 960

b, Chọn khớp nối

Ta chọn khớp nối đàn hồi là loại khớp nối di động có thể lắp và làm việc khi 2 trục không đồng trục tuyệt đối, giảm chấn động và va đập khi mở máy và khi phanh đột ngột Phía nửa khớp bên hộp giảm tốc kết hợp làm bánh phanh

MỤC LỤC