thiết kế bộ máy di chuyển cầu trục điện, q = 12t

TKMHmáy nâng_vận chuyển Đông Anh Nam GVHD:TH.S Nguyễn Lâm Khánh CGH XDGT-K39. Lời nói đầu. Hiện nay, hầu hết các nghành kinh tế quốc dân đều sử dụng ngày càng nhiều máy xây dựng, đặc biệt là các nghành giao thông vận tải, xây dựng, thuỷ lợi. Máy xây dựng hiện có ở nớc ta rất đa dạng về chủng loại, phong phú về mấu mã của nhiều nớc trên thế giới.Trong các loại máy xây dựng hiện nay, máy nâng_vận chuyển chiếm một tỷ lệ lớn và đợc ứng dụng trong nhiều lĩnh vực. Một trong những yêu cầu cần thiết của một ngời sinh viên học Máy xây dựng và xếp dỡ khi ra trờng là phải hiểu rõ đợc nguyên lý, cấu tạo của các thiết bị máy cũng nh các chi tiết cấu tạo nên bộ máy đó. Để nắm vững đợc lý thuyết và thực hành thì ngời sinh viên phải hoàn thành tốt các bài thiết kế môn học. Bài thiết kế môn học máy nâng_vận chuyển cũng giúp cho các sinh viên trong ngành Máy xây dựng và xếp dỡ hiểu rõ hơn về nguyên tắc hoạt động của các cụm chi tiết cấu tạo nên bộ máy và nguyên lý hoạt động của cụm chi tiết đó. Đề bài: Thiết kế bộ máy di chuyển cầu trục điện.Các thông số cơ bản nh sau: Tải trọng nâng Q (tấn) : 12 Trọng lợng xe con (tấn) 4 Ttọng lợng cầu : 10 Vận tốc di chuyển (m/ph) 120 1 TKMHmáy nâng_vận chuyển Đông Anh Nam GVHD:TH.S Nguyễn Lâm Khánh CGH XDGT-K39. Chế độ làm việc : nhẹ Trọng tâm của xe coi nh ở giữa xe. Yêu cầu: Thuyết minh từ 15 20 trang. Thuyết minh cấu tạo, nguyên lý làm việc, phậm vi sử dụng của cầu trục. Thuyết minh thiết kế tổng thể của bộ máy. Thuyết minh thiết kế một số chi tiết chính. Bản vẽ: + Bản vẽ lắp cơ cấu di chuyển cầu. + Bản vẽ chi tiết trong bộ di chuyển. Chơng I: Cấu tạo, nguyên lý hoạt động. Phạm vi sử dụng của cầu trục điện. I. Phạm vi sử dụng: Cầu trục là loại máy trục có kết cấu giống nh chiếc cầu lăn trên đờng ray chuyên dùng, nên nó đợc gọi là cầu lăn. Nó đợc sử dụng rất phổ biến trong các nghành kinh tế và quốc phòng để nâng_vận chuyển vật nặng trong các phân xởng và nhà kho; cũng có thể dùng để xếp dỡ hàng hoá. Cầu trục đợc trang bị móc câu, cơ cấu nam châm điện, hoặc gầu ngoặm tuỳ theo dạng và tính chất của vật nâng. 2 TKMHmáy nâng_vận chuyển Đông Anh Nam GVHD:TH.S Nguyễn Lâm Khánh CGH XDGT-K39. Theo dạng kết cấu thép của cầu trục ngời ta phân loại thành: Cầu trục 1 dầm và cầu trục 2 dầm. Các bộ máy của cầu trục có thể đợc dẫn động bằng tay hoặc bằng động cơ điện dùng mạng điện công nghiệp. Cầu trục đợc điều khiển bằng ngời lái chuyên nghiệp từ trong cabin treo ở đầu cầu lăn.Trờng hợp dùng palăng điện làm cơ cấu nâng thì có thể đợc điều khiển từ mặt nền qua hộp nút ấn điều khiển, ở trờng hợp này không cần ngời lái chuyên nghiệp. II. Cấu tạo: 1 23 4 5 6 7 8 9 10 H 1.sơ đồ tổng thể cầu trục đIện 1. Động cơ. 6. Dầm chính. 2. Trục truyền động. 7. Dầm đầu. 3. Khớp nối. 8. Phanh. 4. Hộp giảm tốc. 9. Xe con 5. Bánh xe di chuyển cầu trục. 10. Ca bin điều khiển. III.Nguyên lý làm việc: Động cơ điện (1) truyền chuyển động qua trục truyền động (2) và khớp nối (3) tới các hộp giảm tốc (4) ,rồi truyền chuyển động cho bánh xe di chuyển cầu trục(5) làm di chuyển toàn bộ dầm chính (6) gắn trên các dầm đầu (7) .Xe con(9) có chứa cơ cấu nâng đợc di chuyển trên ray gắn trên dầm chính (7) .Phanh (8) làm nhiệm vụ hãm khi cần thiết.Các động cơ điện đợc điều khiển nhờ hệ thống điều khiển đặt ở cabin (10).Nh vậy diện tích xếp dỡ của cầu trục điện là hình chữ nhật. 3 TKMHmáy nâng_vận chuyển Đông Anh Nam GVHD:TH.S Nguyễn Lâm Khánh CGH XDGT-K39. Chơng II : Lựa chọn và tính toán các bộ phận của cơ cấu di chuyển cầu trục điện. I. Sơ đồ cơ cấu di chuyển cầu Cấu tạo: h .2 -sơ đồ cơ cấu di chuyển cầu 1 2 3 4 5 1. Động cơ. 4. Khớp nối. 2. Hộp giảm tốc. 5. Phanh. 3.Bánh xe Nguyên lý làm việc: Bánh xe bố trí với khoảng cách bánh (nhịp cầu)L 1800mm, (sơ đồ hình 1)và khoản cách trục B= 3000mm .Đối với cầu trục có khẩu độ trên 15m , ta dùng ph- 4 TKMHmáy nâng_vận chuyển Đông Anh Nam GVHD:TH.S Nguyễn Lâm Khánh CGH XDGT-K39. ơng án trục truyền động dài ở cấp quay nhanh .Trục dài (2)truyền mô men quay từ hai đầu ra của động cơ(1) đến các bánh xe thông qua hộp giảm tốc (3) ở hai bên .Với cùng công suất truyền ,trục quay nhanh có trọng lợng nhỏ hơn 4 - 6 lần so với trục quay chậm mặc dù phải dùng 2 hộp giảm tốc ,trọng lợng chung của cơ cấu cũng không tăng.Nhng ở đây độ chính xác lắp đặt các ổ trục đỡ yêu cầu cao và phải cân bằng động các chi tiết máy quay nhanh. Các thông số cơ bản của cầu trục là: sức nâng tải Q, khẩu độ L, chiều cao nâng H, vận tốc làm việc của các bộ máy và chế độ làm việc của cầu trục. II. Thiết kế bánh xe và ray: Ta chọn loại bánh xe hình trụ có 2 thành bên với các kích thớc theo OCT 3569-60 ,theo bảng 9_4 (trang192_Tính toán máy trục), ta có: Q = 12 (tấn) Đ- ờng kính bánh xe chọn sơ bộ Dbx = 710(mm) và đờng kính ngỗng trục d = 120(mm). Chiều rộng vành bánh là 120 mm và căn cứ kích thớc bánh xe theo OCT 3569-60 ,chọn ray cần trục KP80 để làm ray cho cầu lăn. -Tải trọng tác dụng lên bánh xe -Tải trọng tác dụng lên bánh xe bao gồm tải trọng nâng hàng Q = 12(tấn) = 120.000(N) ,trọng lợng xe con G xc = 4(tấn) = 4.000(N) và trọng lợng bản thân cầu G c = 10000(N). Do trọng tâm nằm ở giữa xe nên tải trọng khi không có vật nâng đợc phân bố đều trên 4 bánh xe.Chọn khoảng cách trục bánh xe xe con là 2,4 m khi đó ta có sơ đồ tải trọng tác dụng lên xe con: g 2400 h.3-sơ đồ tải trọng d ới tác dụng của các bx xe lăn q 1200 1200 n1 n2 5 TKMHmáy nâng_vận chuyển Đông Anh Nam GVHD:TH.S Nguyễn Lâm Khánh CGH XDGT-K39. Tải trọng lớn nhất tác dụng lên bánh xe A khi xe lăn có vật nâng tại đầu bên trái cầu là(H.4): h.4-sơ đồ xác định tải trọng lên bx cầu lăn l=18000 1200 a 1200 9000 g c d Trong đó: G xc _ trọng lợng xe con Q _trọng lợng hàng nâng G c _trọng lợng bản thân cầu L _ khẩu độ cầu l _ khoảng cách từ tâm xe con tới tâm đờng ray di chuyển cầu P MAX = )(7716710000 4 1 18 2,118 )12000040000( 2 1 N=+ + -Tải trọng nhỏ nhất tác dụng lên bánh xe D khi xe lăn không có vật nâng tác dụng bên phải cầu: P min (D)= =+ CX G L lL G 4 1 2 1 = )(2116710000 4 1 18 2,118 40000. 2 1 N=+ -Tải trọng tơng đơng tác dụng lên bánh xe (công thức 3-65) =0,76.1,1.77167=64512(N) Trong đó: K bx = 1,1 (bảng 3-12)-hệ số tính đến chế độ làm việc của cơ cấu 6 )( 4 1 )( 2 1 max NG L lL QGPP CXcA + +== max PkP bxbx ìì= TKMHmáy nâng_vận chuyển Đông Anh Nam GVHD:TH.S Nguyễn Lâm Khánh CGH XDGT-K39. = 0,76 hệ số tính đến sự thay đổi của tải trọng với tỉ số 875,0 10000040000 120000 0 = + = G Q Vật liệu làm bánh xe đợc chế tạo bằng thép 45 đúc, để đảm bảo cho vành bánh xe không bị mòn thì cần phải tôi thép đảm bảo cho độ cứng HB = 300 ữ 400 và ứng suất dập cho phép [] = 750(N/mm 2 ). Bánh xe đợc kiểm tra theo sơ đồ hình 5: 80 87 h.5-sơ đồ để tính sức bền bánh xe ỉ710 120 Kiển tra vành bánh xe theo ứng suất dập cục bộ: trong đó: Pmax: tải trọng tính toán lớn nhất tác dụng lên bánh xe( N). b, r: chiều rộng mặt làm việc và bán kính bánh xe( mm). E: môđun đàn hồi tơng đơng( N/mm 2 ) bánh xe làm bằng thép nên E = 2,1.10 5 (N/mm 2 ) 7 [ ] d d rb EP ì ì = max 418,0 )/(3 88 35580 101.264882 418,0 2 5 mmN d = ì ìì = TKMHmáy nâng_vận chuyển Đông Anh Nam GVHD:TH.S Nguyễn Lâm Khánh CGH XDGT-K39. Nh vậy, ứng suất dập của bánh xe thoả mãn nhỏ hơn ứng suất dập cho phép [] d = 750(N/mm 2 ). Vậy kích thớc của bánh xe đã chọn là an toàn. III. Chọn động cơ điện: 1. Tính sơ bộ: Lực cản tĩnh chuyển động của xe lăn gồm có lực cản do ma sát và lực cản do độ dốc đờng ray .Thành phần lực cản do gió ở đây không có vì cầu lăn làm việc trong nhà. Lực cản chuyển động do ma sát(CT 3-40) bx D df QGW ì+ì ì+= à 2 )( 1 (N). trong đó: G: trọng lợng xe lăn kể cả bộ phận mang vật,N. Q: trọng lợng vật nâng,N. bx D : đờng kính bánh xe, mm. d: đờng kính ngỗng trục lắp ổ của bãnh xe, mm. à: hệ số ma sát lăn, mm. Tra theo bảng 3.7(sách tính toán máy trục), ta chọn đợc hệ số à = 0,8. f: hệ số ma sát trong ổ trục. Chọn f = 0,02(theo bảng 3.8_Sách tính toán máy trục). W 1 = (140.000 + 120.000) ì 710 12002,08,02 ììì =1465(N) Lực cản do độ dốc đờng ray: )( 2 QGW +ì= (N). trong đó: : hệ số kể đến độ dốc của đờng ray. Theo bảng 3.9_Tính toán máy trục,chọn = 0,001. W 2 =0,001 ì (140.000 + 120.000) = 260(N). Tổng lực cản tĩnh chuyển động: 8 TKMHmáy nâng_vận chuyển Đông Anh Nam GVHD:TH.S Nguyễn Lâm Khánh CGH XDGT-K39. 21 WWKW tt +ì= (N). t K : hệ số kể đến lực cản do ma sát thành bánh và đầu mayơ bánh xe.Theo bảng 3.6_tính toán máy trục, chọn t K = 2,6. Vậy tổng lực cản tĩnh của bánh xe khi xe chuyển động ổn định: 21 WWKW tt +ì= =2,6ì 1465 + 260 = 4069(N). Công suất tĩnh yêu cầu đối với động cơ: dc t t vW N ìì ì = 100060 KW. Với: v: vận tốc di chuyển xe con, v = 120(m/ph). dc : hiệu suất truyền động của động cơ. Theo bảng 1.9_tính toán máy trục, với cơ cấu di chuyển xe,bộ truyền bánh răng dc = 0,85. ).(57,9 85,0100060 1204069 KWN t = ìì ì = Động cơ điện chọn cho cơ cấu di chuyển phải thoả mãn 2 yêu cầu : -Khi làm việc với thời gian dài,chế độ ngắt đoạn lặp đi lặp lại ,với cờng độ cho trớc ,động cơ không đợc nóng quá giới hạn cho phép để không làm hỏng vật liệu cách điện trong động cơ. - Công suất động cơ điện phải đủ để đảm bảo mở máy với gia tốc cho trớc . Song công suất động cơ cũng không đựơc chọn quá lớn sẽ gây gia tốc ảnh hởng không tốt đến hoạt động của máy. Tơng ứng với chế độ làm việc nhẹ CĐ% = 15%,sơ bộ chọn động cơ MT 36_1(Theo bản vẽ máy nâng chuyển_ĐHXD ).Với các thông số kĩ thuật sau: Công suất định mức có trên trục: 13,2(KW). Vận tốc vòng: 944(v/ph). Hiệu suất: 0,85 Hệ số quá tải: DN MAX M M =3,1 Khối lợng của động cơ: m dc = 170(kg). 9 TKMHmáy nâng_vận chuyển Đông Anh Nam GVHD:TH.S Nguyễn Lâm Khánh CGH XDGT-K39. Mômen vô lăng: ( ) roto ii DG 2 ì = 10,5 (N.m 2 ) Tỉ số truyền chung: Số vòng quay của bánh xe cần để đảm bảo vận tốc di chuyển cầu: 8,53 71,0 120 = ì = ì = bx x bx D v n (vòng/phút). Tỉ số truyền chung cần có đối với bộ truyền cơ cấu di chuyển: 18 8,53 944 === bx dc x n n i Kiểm tra động cơ điện về mômen mở máy: Để tránh hiện tợng bánh xe trợt trơn trên ray trong quá trình mở máy, cần tiến hành kiểm tra mômen mở máy của động cơ. Muốn thoả mãn cần xác định: gia tốc lớn nhất cho phép max0 j khi mở máy phải đảm bảo hệ số an toàn bám 2,1= b k .Tính cho trờng hợp lực bám của bánh xe ít nhất khi không có vật nâng ) 2,1 ( 0 max0 t bx d d W D d fG G G g j ìì+ ì ì= (*). trong đó: g: gia tốc trọng trờng(Lấy g = 9,81(m/s 2 ). G d : tổng áp lực tác dụng lên các bánh dẫn khi không có vật nâng (G d =70.000N). d: đờng kính ngỗng trục lắp ổ của bánh xe, d = 120(mm) =0,12(m). D bx : đờng kính bánh xe, D bx = 710(mm) = 0,71(m). : hệ số bám của bánh xe vào đờng ray, = 0,2. f: hệ số ma sát trong ổ trục. Chọn f = 0,02. 0 t W : tổng lực cản tĩnh chuyển động xe lăn khi không có vật nâng. 000.120000.140 000.140 4069 1 0 + ì= + ì= QG G WW t =2191(N) 68,02191 71,0 12,0 02,0000.70 2,1 2,0000.70 000.140 81,9 max0 = ìì+ ì ì=j (m/s 2 ). Thời gian mở máy tơng ứng cho phép với gia tốc ở trên: 10 [...]... cấu di chuyển cầu cụ thể nh sau: Khi làm việc với Q1 =Q Có Qt1 =7 0223 (N) Khi làm việc với Q2 =0 , 5Q Có Qt2 =0 ,62.Qt1 (N) Khi làm việc với Q3 =0 , 3Q Có Qt3 =0 ,47.Qt1 (N) Khi làm việc với Q4 =0 Có Qt4 =0 ,24.Qt1 (N) Thời gian làm việc với các tải trọng này ,nh đã phân tích ở trên,phân bố theo tỷ lệ 3:1:1:5 Vậy ta có thể tính đợc tải trọng tơng đơng với ứng suất thay đổi theo công thức tính Chi tiết máy: Qtd... T=24 x 365 x A x kn x kng =2 4 x 365x 15 x 0,5 x 0,33 =2 1680 (h) Số chu kỳ làm việc tổng cộng của ứng suất uốn: Z0 =6 0 x T x nbx x (CD) = 60 x 21680 x 53,8 x 0,15 =1 ,05.107 Tải trọng lên trục Khi nâng vật Q1 =Q P = PA = 77167 (N) Khi nâng vật Q2 =0 , 5Q P0,5 = 44844 (N) ( P0,5 P = 0,62) Khi nâng vật Q3 = 0, 3Q P0,3 = 22486 (N) ( P0,3 P = 0,47) Khi nâng vật Q4 =0 P0 = 11482(N) ( P0 = 0,24) P Số chu kỳ làm... máy: Qtd = 3,33 1 1 .Qt1 3,33 + 2 2 Qt 2 = Qt1 3,33 1 1 + 2 2 ( 3,33 + + n n Qtn 3,33 = Q QT 2 3,33 ) + + n n ( tn ) 3.33 = QT 1 Qt1 =7 0223 3,33 0,3.1 + 0,1.1.0,62 3,33 + 0,1.1.0,47 3,33 + 0,5.1.0,24 3,33 = 52843( N ) Trong công thức trên: i = hi -tỉ lệ thời gian làm việc với tải trọng Qi so với tổng thời gian làm việc h i = ni =1 -tỷ lệ số vòng quay tơng ứng Qti so với số vòng quay ổ làm... của bộ phận chuyển động thẳng thu về trục động cơ 15 TKMHmáy nâng_vận chuyển GVHD:TH.S Nguyễn Lâm Khánh (Gi ì Di ) td 0,1ì (G + Q) ì 2 (Gi ì Di 2 ) : (G i ì Di 2 ) q vx 2 n dc 2 Đông Anh Nam CGH XDGT-K39 120 2 = 0,1ì (140.000 + 120.000) ì = 420( N m 2 ) 2 1000 Tổng mômen vôlăng của cả hệ thống thu về trục động cơ [( 1,2 ì G i ì Di (Gi ì Di 2 ) 2 ) roto ( ì G i ì Di 2 ) ] = 1,2 ì [10,5 + 3,79] =. .. = 1,8 ì 133,5 = 240,3( N m) Mômen thắng lực cản tĩnh chuyển động: M t = 9550 ì Nt 9,57 = 9550 ì = 96,8( N m) n1 944 Mômen d để thăng lực quán tính của hệ thống: M d = M m max M t = 240,3 96,8 = 143,5( N m) Pt = 92600(N) D B A 2315000 4308,5 H 7.sơ đồ tính trục Mômen để thắng quán tính khối lợng các bộ phận chuyển động thẳng: ' Md =Md ì 2 (Gi ì Di ) td (Gi ì Di 2 ) trong đó: 2 (Gi ì Di ) td : mômen... tải trọng Q1 ,Q2 ,Q3 ,Q4 , phân phối theo tỷ lệ: 3:1:1:5(Với giả thiết cứ mỗi chuyến đi có tải thì kèm theo một chuyến về không tải Vậy: 18 TKMHmáy nâng_vận chuyển GVHD:TH.S Nguyễn Lâm Khánh Z1 = 3 3 Z 0 = 1,05.10 7 = 3,15.10 6 10 10 Z 2= Z 3= Z 4= Đông Anh Nam CGH XDGT-K39 1 1 Z 0 = 1,05.10 7 = 1,05.10 6 10 10 5 Z 0 = 5,26.10 6 10 Số chu kỳ làm việc tơng đơng của ứng suất uốn (trang 185-TTMT) Ztđ = 3,15.106.18... kính) do lực di chuyển của xe lăn, song tải trọng này rất nhỏ nên không tính đến Tải trọng tơng đơng: Q = ( K v ì R1 + m ì A1 ) ì K n ì K t =( 38583,5.1+1,5.7717).1,4.1 = 70223 (N) trong đó: K v :Hệ số xét đến vòng nào của ổ là vòng quay Theo bảng 8.5 (Thiết kế chi tiết máy) , vòng ngoài quay, lấy K v = 1 m= 1 : hệ số chuyển tải trọng dọc trục về tải trọng hớng tâm 2,6 ì tg 1 m = 2,6 ì tg12 o = 1,5 K n... TKMHmáy nâng_vận chuyển GVHD:TH.S Nguyễn Lâm Khánh Đông Anh Nam CGH XDGT-K39 [ ] = _ 1' [ n] ì k ' với: [n]: hệ số an toàn Lấy [n] = 1,6 Theo bảng 1.8(Tính toán máy trục) k : hệ số tập trung ứng suất Lấy k = 2,5 Theo bảng 1.5(Tính toán máy trục) [ ] = 250 = 62,5( N mm 2 ) 1,6 ì 2,5 Đờng kính trục tại tiết di n giữa bánh xe: d 3 M td 2315000 =3 = 108(mm) 0,1ì [ ] 0,1ì 62,5 Lấy đờng kính trục d = 120(mm)... chi tiết quay.( = 1,2) dc: hiệu suất của cơ cấu di chuyển, = 0,85 idc: tỉ số truyền chung của bộ truyền cơ cấu di chuyển, idc = 18 n1: số vòng quay trục I của động cơ Mm 0 2191ì 0,71 140.000 ì 0,712 ì 944 1,2 ì 14,29 ì 944 =2 88(Nm) = + + 2 ì 18 ì 0,85 375 ì 18 2 ì 2,9 ì 0,85 375 ì 2,9 Đối với động cơ đã chọn có mômen danh nghĩa: Mdn = 9550 ì N dc 13,2 = 9550 ì = 133,5(N.m) 944 ndc Mômen mở máy trung... tạo, nguyên lý hoạt động Phạm vi sử dụng của cầu trục 3 I_Phạm vi sử dụng 3 II_Cấu tạo 3 ChơngII: Lựa chọn và tính toán các bộ phận của cơ cấu Di chuyển cầu 5 I_Sơ đồ cơ cấu di chuyển cầu 5 II _Thiết kế bánh xe và ray 6 III_Chọn động cơ điện 8 IV_Tính toán và chọn phanh 14 V _Bộ truyền 15 VI_Các bộ phận khác của cơ cấu di chuyển 17 a _Trục bánh dẫn 17 b_ổ đỡ trục bánh xe 21 23 . Q 1 =Q P = P A = 77167 (N) Khi nâng vật Q 2 =0 , 5Q P 0,5 = 44844 (N) )62,0( 5,0 = P P Khi nâng vật Q 3 = 0, 3Q. P 0,3 = 22486 (N) )47,0( 3,0 = P P Khi nâng vật Q 4 =0 . P 0 = 11482(N). dụng của cầu trục. Thuyết minh thiết kế tổng thể của bộ máy. Thuyết minh thiết kế một số chi tiết chính. Bản vẽ: + Bản vẽ lắp cơ cấu di chuyển cầu. + Bản vẽ chi tiết trong bộ di chuyển. Chơng. TKMHmáy nâng_vận chuyển Đông Anh Nam GVHD:TH.S Nguyễn Lâm Khánh CGH XDGT-K39. Theo dạng kết cấu thép của cầu trục ngời ta phân loại thành: Cầu trục 1 dầm và cầu trục 2 dầm. Các bộ máy của cầu trục