Đồ án tốt nghiệp Cổng Trục dầm đôi 30T

Xuất phát từ nhu cầu thực tế trong đời sống sản xuất, đó là nhu cầu về vận chuyển đối tượng từ vị trí này đến vị trí khác nhằm một mục đích nhất định. Máy nâng chuyển đã ra đời. Máy nâng chuyển là các loại máy công tác dùng để thay đổi vị trí của đối tượng công tác. Máy có thể nâng chuyển nhờ thiết bị mang vật trực tiếp như móc treo hoặc thiết bị mang vật gián tiếp như gầu ngoạm, nam châm điện, băng, gầu….

LỜI NÓI ĐẦU

Trong giai đoạn hiện nay, đất nước đang bước vào thời kỳ công nghiệp hóa, hiện đại hóa nền kinh tế Vai trò của ngành cơ khí ngày càng trở nên quan trọng hơn đối với sự phát triển của nền kính tế đất nước, có thể nói đây là ngành then chốt của một nền công nghiệp hiện đại.

Trong suốt những năm học tập tại trường, em đã được truyền đạt những kiến thức cơ bản, làm cơ sở, hành trang cho công việc sau này Để tổng kết những gì đã được học trong suốt những năm vừa qua, được sự phân công của nhà trường, em

đã nhận đồ án tốt nghiệp với đề tài “ Thiết kế bán cổng trục dầm đôi 30T” dưới sự hướng dẫn của thầy giáo Th.s Nguyễn Thanh Việt

Đây là đề tài thường thấy trong thực tế, xuất hiện rất nhiều ở các nhà máy, kho bãi, các cơ sở sản xuất và lắp ráp cơ khí Bán cổng trục 30T là thiết bị nâng hạ rất quan trọng, giảm được sức nặng của người công nhân khi làm việc, qua đó, nâng cao năng suất lao động của công nhân Thiết bị nâng hạ thường nâng các vật nặng,

di chuyển trên cao nên yêu cầu về tính an toàn cho người và vật là rất cao.

Khi nghiên cứu đề tài này, em đã tham khảo nhiều tài liệu, sách vở cũng như trong thực tế tại công ty mà em đã thực tập tốt nghiệp, em nhận thấy rằng đề tài này tương đối rộng, rất nhiều kiểu mẫu tùy thuộc vào điều kiện từng cơ sở sản xuất hay từng công ty riêng Tuy nhiên, dù thiết kế có đi theo hướng nào thì khi thiết kế

đề tài này cần phải đảm bảo ba chỉ tiêu cơ bản là: Phải có tính kinh tế, đạt năng suất cao và đảm bảo an toàn Và em cũng đã cố gắng để đề tài của mình thiết kế theo ba chỉ tiêu trên Tuy nhiên, đây là đề tài có khối lượng tương đối lớn, lại chưa

có nhiều kinh nghiệm thực tế nên em gặp nhiều khó khăn, nhất là trong việc tìm kiếm tài liệu hướng dẫn Vì vậy việc sai sót trong thiết kế tính toán là không thể tránh khỏi Em mong thầy và các bạn chỉ dẫn để em có thể hoàn thành tốt hơn trong công việc sau này Em xin chân thành cảm ơn.

Đà Nẵng tháng 5 năm 2012

Sinh viên Tào Trung Hiếu

PHẦN I: LÝ THUYẾT VỀ THIẾT BỊ NÂNG CHUYỂN

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ NÂNG CHUYỂN

1 1 Giới thiệu chung

Ngày nay với sự phát triển không ngừng của khoa hoc kỹ thuật nhiều máy móc hiện đại xuất hiện và được đưa vào sản xuất nhằm để tăng năng suất và giảm sức lao động của con người do đó thiết bị nâng chuyển cũng được đưa vào sử dụng nhiều hơn trong các ngành công nghiệp, nó giúp giảm sức lao động của con người trong quá trình vận chuyển, có thể nâng và di chuyển những vật liệu, chi tiết có khối lượng lớn mà không tốn nhiều sức lao động, tăng năng suất

Hiên nay, hầu hết trong các ngành công nghiệp đều sử dụng thiết bị nâng chuyển Công nghiệp xây dựng trước kia rất ít cần trục, ngày nay thậm chí khi xây dựng nhà nhỏ cũng không thể thiếu cần trục, chưa nói gì đến việc xây dựng toà nhà cao tầng và kỹ thuật xây lắp từng khối lớn, trong thời kỳ hội nhập lại càng chú trọng

và không ngừng cải tiến kỹ thuật để đáp ứng dươc yêu cầu của ngành công nghiệp xây dựng

Trong ngành công nghiệp mỏ thì cần có các loại thang tải, xe kíp băng tải …

Trong nhà máy hay phân xưởng cơ khí thì người ta trang bị nhiều máy nâng chuyển di động như cần trục, cầu trục, cổng trục, bán cổng trục… dùng điện hay khí nén, thuỷ lực năng suất cao để di chuyển các chi tiết máy hoặc máy …vv

Ngành máy nâng và vận chuyển hiện đại đang thực hiện rộng rãi việc cơ giới hoá quá trình vận chuyển trong các ngành công nghiệp và kinh tế quốc dân Sự phát triển của kỹ thuật nâng –vận chuyển phải theo cải tiến các máy móc, tinh xảo hơn, giảm nhẹ trọng lượng, giảm giá thành, nâng cao chất lượng sử dụng, tăng mức sản xuất, đơn giản hoá và tự động hoá việc điều khiển và chế tạo những máy mới nhiều hiệu quả để thoả mãn yêu cầu ngày một tăng của nền kinh tế quốc dân

1.2 Giới thiệu các loại thiết bị nâng chuyển

Phần chủ yếu của máy vận chuyển theo chu kỳ là máy trục

Vận chuyển các vật theo hướng thẳng đứng và một số chuyển động khác trong mặt phẳng ngang, trong đó có cơ cấu nâng là cơ cấu chủ yếu

Chúng có thể làm việc trong nhà hoặc ngoài trời

• Phân loại:

Theo cấu tạo và nguyên lý làm việc, ta chia máy nâng thành các loại:

1, Cầu trục:

Hình 1.1: Cầu trục

là loại máy kiểu cầu Loại này di chuyển trên đường ray đặc 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 cứ nơi nào trong không gian nhà xưởng.(hình 1.1)

2, Cổng trục:

Được dùng trong các nhà kho, bến bãi để nâng hạ và vận chuyển hàng hóa với lưu lượng lớn Cổng trục được dùng nhiều trong nghành công nghiệp chế tạo máy, trong các bến cảng và dịch vụ hàng hải

Cổng trục phân loại theo kết cấu gồm các loại sau: cổng trục một dầm, cổng trục hai dầm, cổng trục một dầm có công xôn, cổng trục hai dầm có công xôn Theo công dụng có thể phân loại như sau: cổng trục cảng bốc xếp congtainer, cổng trục chân đế-nhà máy thủy điện, cổng trục công dụng chung-nhà xưởng sản xuất, bốc xếp kho bãi…

Hình 1.2: Cổng trục

3, Bán cổng trục:

Có thể nói bán cổng trục là sự kết hợp của nửa cầu trục và nửa cổng trục vì loại này có kết cấu một bên di chuyển trên đường ray đặc trên cao dọc theo nhà xưởng, một bên di chuyển trên ray bố trí trên mặt đất nhờ cơ cấu di chuyển (hình 1.3)

Hình 1.3: Bán Cổng trục

- Máy trục đặc chủng: là các loại máy đặc biệt dùng riêng theo yêu cầu nào

đó (thang máy, máy trục bến cảng… )

b) Máy vẩn chuyển lên tục:

• Đặc điểm:

Không dùng cơ cấu nâng

Vật phẩm được di chuyển liên tục theo một hướng như dòng chảy, có thể rẽ nhánh hoặc dỡ tải giữa chừng

Có thể bốc, dỡ tải ngay trong quá trình vận chuyển

Mỗi loại máy chỉ vận chuyển được một loại vật phẩm nhất định

Có thể làm việc trong nhà và ngoài trời

c) Các thông số cơ bản của máy trục

• Tải trọng nâng Q:

-Tải trọng nâng là đặc tính cơ bản của máy trục, bằng T hay N

-Tải trọng nâng gồm trọng lượng của vật cộng với trọng lượng của cơ cấu móc hàng.Tải trọng nâng có giới hạn rất lớn từ vài chục T đến hàng chục ngàn N Trong thực tế sử dụng để thuận tiện người ta dùng đơn vị khối lượng : Kg, tấn

• Chiều cao nâng hàng H(m)

- Chiều cao nâng là khoảng cách từ mặt sàn, bãi làm việc của máy trục đến vị trí cao nhất của cơ cấu móc

• Tốc độ làm việc V(m/ph hay m/s):

Vận tốc nâng Vn: vận tốc của vật nâng hàng theo phương thẳng đứng

Vận tộc di chuyển cầu Vc: tốc độ di chuyển cầu trên ray

Vận tốc xe Vx : vận tốc của xe di chuyển trên dầm chính

• Khẩu độ L(m):

- Đây là thông số biểu thị phạm vi hoạt động của máy trục, khẩu độ L của cần trục hay cổng trục là khoảng cách từ tâm bánh xe di chuyển này đến tâm bánh

xe di chuyển kia

d) Chế độ làm việc của máy trục:

Máy trục làm việc theo chế độ ngắn hạn, lặp đi lặp lại Bộ phận làm việc bộ phận nâng hạ, di chuyển qua lại theo chu kỳ Ngoài thời kỳ làm việc có thời dừng máy, tức là động cơ tắt.Thời gian dừng dùng để sử dụng móc hay tháo vật để chuẩn

bị cho các thời kỳ tiếp theo Ngoài ra mỗi quá trình chuyển động qua lại có thể phân

ra các thời kỳ chuyển động không ổn định, như trong thời kỳ mở máy, phanh và thời kỳ ổn định

* Chế độ làm việc nhẹ:

Đặc điểm của chế độ nhẹ là hệ số sử dụng trọng tải thấp, kq≈0,5.Cường độ làm việc của động cơ nhỏ, trung bình khoảng 15%, số lần mở máy trong một giờ,dưới 60 lần và có nhiều quảng ngắt lâu.Trong nhóm này có cơ cấu nâng và cơ cấu di chuyển của cần trục sửa chửa, cần trục đặt trong không gian máy, cơ cấu di chuyển cần các cần trục xây dựng và cần trục cảng … vv

* Chế độ làm việc trung bình :

Đặc điểm của các cơ cấu chế độ trung bình là chúng làm việc với trọng tải khác nhau, hệ số sử dụng trọng tải, vận tốc làm việc trung bình.Cường độ làm việc khoảng 25%, số lần mở máy trong một giờ đến 120 lần,trong nhóm máy này có các

cơ cấu nâng và di chuyển cần trục trong các phân xưởng cơ khí và lắp ráp Cơ cấu quay của cần trục và palăng điện

* Chế độ làm việc nặng :

Đặc điểm của chế độ nặng là hệ số sử dụng tải cao, kQ=1, vận tốc làm việc lớn,cường độ làm việc 40%,số lần mở máy trong 1 giờ là 240 lần.Trong nhóm này

có tất cả các cơ cấu cần trục ở phân xưởng công nghệ, ở kho các nhà máy sản xuất hàng loại lớn, cơ cấu nâng của cần trục xây dựng

* Chế độ làm việc rất nặng :

Đặc điểm là cơ cấu thường xuyên làm việc tải trọng danh nghĩa kQ=1, vận tốc cao,cường độ làm việc trong khoảng 40-60%, số lần mở máy trong 1 giờ là 360 lần.Thuộc nhóm máy này là tất cả các cơ cấu cần trục ở phân xưởng công nghệ và

các kho thuộc ngành luyện kim

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

Trường hợp 1: tải trọng bình thường của trạng thi làm việc bao gồm trọng

lượng danh nghĩa của vật nâng và bộ phận mang, trọng lượng bản than máy, tải trọng động trong quá trình mở và hãm cơ cấu

Trường hợp 2:tải trọng lớn nhất của trạng thi làm việc bao gồm trọng lượng

danh nghĩa của vật nâng và bộ phận mang, trọng lượng bản thân máy, tải trọng động lớn xuất hiện khi mở máy, và phanh đột ngột, hoặc khi mất điện, có điện bất ngờ tải trọng gió lớn nhất khi làm việc và tải trọng do độ dốc lớn nhất có thể

Các trị số tải trọng lớn nhất của trạng thi 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 …vv

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

Trường hợp 3: tải trọng lớn nhất của trạng thi không làm việc của máy đặt

ngồi trời,bao gồm trọng lượng bản thân, tải trọng gió lớn nhất trọng trạng thi không làm việc và tải trọng do độ dốc của đường.Đối trường hợp này chỉ tính toán cho các chi tiết của bộ phận hãm gió, các thiết bị phanh hãm và cơ cấu thay đổi tầm với Tải trọng tương đương xác định theo các đồ thị gia tải cơ cấu theo thời gian

 Các chỉ tiêu đặc trưng đánh giá mức độ làm việc của máy trục: [3]

1 Hệ số sử dụng của cơ cấu :[3]

Qtb: tải trọng trung bình làm việc trong một ca, N

Qđm: tải trọng định mức (tải trọng nâng cho phéo lớn nhất):

Với Qtb=

ck

n

i i i

T

Q t

∑

= 1

2 Hệ số sử dụng thời gian trong ngày:

Kng=Số giờ làm việc trong 1 ngày đêm / 24 giờ

3 Hệ số sử dụng thời gian trong một năm:

Kn= số ngày làm việc trong một năm/ 365 ngày

4 Cường độ làm việc của cơ cấu: [3]

CĐ = 100%

ck

T t

Trong đó : t là thời gian chạy máy trong một chu kỳ làm vệc

t= ∑t m+∑t v+∑t p

Tck là thời gian làm việc một chu kỳ của máy hoặc cơ cấu

Tck= ∑t m +∑t v+∑ ∑t p + t n

∑t m là tổng thời gian mở máy, s

∑t v là tổng thời gian vẩn chuyển, s

∑t p là tổng thời gian phanh, s

∑t n là tổng thời gian nghỉ, s

Thời gian chu kỳ Tck của máy trục thường không quá 10 phút

Ngoài ra còn có một số chỉ tiêu bổ xung như:

- Số lần mở máy trong một giờ

- Số chu kỳ làm việc trong một giờ

- Nhiệt độ môi trường

1.3 Tổng quan về công nghệ máy trục

Bán cổng trục nói chung được sử dụng trong nhiều nghành kinh tế khác nhau,

các phân xưởng lắp ráp cơ khí, xí nghiệp luyện kim, công trường xây dựng, cầu cảng… Chúng được sử dụng trong các nghành sản xuất trên để giải quyết các việc

nâng bốc, vận chuyển tải trọng, phối liệu, thành phẩm… Có thể nói rằng nhịp độ làm việc của máy nâng chuyển góp phần quan trọng, nhiều khi có tính quyết định đến năng suất của dây chuyền sản xuất ở các nghành nói trên Vì vậy, thiết kế hệ truyền động cho bán cổng trục ở cơ cấu nâng hạ cần phải tuân thủ chặt chẽ các quy trình kỹ thuật, đồng thời cũng phải đảm bảo tính kinh tế Trước khi đi vào thiết kế

hệ truyền động cho cơ cấu nâng hạ bán cổng trục, ta đi tìm hiểu một số đặc điểm công nghệ cùng với việc đi phân tích những nét chính trong yêu cầu truyền động bán cổng trục

Bán cổng trục thường có 3 chuyển động chính:

- Chuyển động nâng hạ của cơ cấu nâng tải

- Chuyển động ngang của xe lăn

- Chuyển động dọc của xe cầu

Trong khuôn khổ đồ án này thì thiết kế hệ truyền động cho cơ cấu nâng hạ là quan trọng nhất Để có thể đưa ra những phương án hợp lý cho hệ truyền động cơ cấu nâng hạ, trước hết ta đi phân tích khái quát những đặc điểm cơ bản về yêu cầu truyền động của cơ cấu nâng hạ bán cổng trục

Thứ nhất, về loại phụ tải: Đặc điểm của các động cơ truyền động trong cơ

cấu bán cổng trục nói chung là đều làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại, số lần đóng điện lớn

Thứ hai, về yêu cầu đảo chiều quay: Động cơ truyền động bán cổng trục,

nhất là cơ cấu nâng hạ, phải có khả năng đảo chiều quay, có mô men thay đổi theo tải trọng rất rõ rệt Theo khảo sát từ thực tế thì khi không có tải trọng( không tải) momen động cơ không vượt quá (15-20)% Mđm ; đổi với cơ cấu nâng của bán cổng trục ngoạm đạt tới 50% Mđm…

Thứ ba, yêu cầu về khởi động và hãm:Trong các hệ truyền động các cơ cấu

của máy nâng, yêu cầu quá trình tăng tốc và giảm tốc phải êm, đặc biệt đối với thang máy và thang chuyên chở khách Bởi vậy momen động trong quá trình hạn chế quá độ phải được hạn chế theo yêu cầu của kỹ thuật an toàn Ở các máy nâng tải trọng, gia tốc cho phép thường được quy định theo khả năng chịu đựng phụ tải động của các cơ cấu Đối với cơ cấu nâng hạ bán cổng trục, máy xúc thì gia tốc phải nhỏ hơn khoảng 0,2 m/s2 để không giật đứt dây cáp Ngoài ra, động cơ truyền động trong cơ cấu này phải có phạm vi điều chỉnh đủ rộng và có các đường đặc tính cơ thỏa mãn yêu cầu công nghệ Đó là các yêu cầu về dừng máy chính xác, nên đòi hỏi các đường đặc tính cơ thấp, có nhiều đường đặc tính trung gian để mở máy êm

Thứ tư, yêu cầu về bảo vệ an toàn khi gặp sự cố: Các bộ phận chuyển động

phải có phanh hãm điện từ để giữ chặt các trục khi mất điện, bảo đảm an toàn cho người vận hành và các bộ phận khác trong hệ thống sản xuất Để đảm bảo cho người và thiết bị vận hành trong sơ đồ khống chế có các công tắc hành trình để hạn

chế chuyển động của các cơ cấu khi chúng đến các vị trí giới hạn Đối với cơ cấu nâng hạ thì chỉ cần hạn chế hành trình lên mà không cần hạn chế hành trình hạ.

Thứ năm, yêu cầu nguồn và trang bị điện: Điện áp cung cấp cho bán cổng

trục không vượt quá 500v Mạng điện xoay chiều hay dùng là 220V, 380V; mạng điện một chiều là 22V, 44V Các khí cụ điện trong hệ thống truyền động và trang bị điện của các cơ cấu nâng hạ cần trục yêu cầu phải làm việc tin cậy, đảm bảo năng suất, an toàn trong mọi điều kiện khắc nghiệt của môi trường, hơn nữa phải đơn giản trong thao tác

Năng suất của máy nâng quyết định vởi hai yếu tố: tải trọng của thiết bị và số chu kỳ bốc xúc trong một giờ Số hàng bốc xúc trong mỗi chu kỳ không như nhau

và nhỏ hơn tải trọng định mức, cho nên phụ tải đối với động cơ chỉ đạt (60-70)% công suất định mức của động cơ

1.4.Giới thiệu các loại bán cổng trục và các thông số kỹ thuật của bán cổng trục:

1.4.1 Một số đặc điểm của bán cổng trục.

Bán cổng trục là loại thiết bị nâng hạ được sử dụng ngoài trời và trong nhà xưởng, nó là một loại máy trục có phần kết cấu thép(dầm chính ) một đầu liên kết với dầm ngang (dầm cuối) trên dầm ngang này có bốn bánh xe di chuyển trên

đường ray đặt trên vai cột nhà xưởng hay trên dàn kết cấu thép, đầu còn lại liên kết với dầm đứng (chân cổng ), trên dầm đứng có 4 bánh xe di chuyên trên ray bố trí dưới mặt đất song song với đường ray đặt trên vai cột nhà xưởng

Dầm chính của bán cổng trục thường có kết cấu dạng hộp hay dàn có thể có một dầm hoặc hai dầm, trên đó có xe con và cơ cấu di chuyển qua lại dọc theo dầm chính Hai dầu dầm chính liên kết hàn hoặc đinh tán với dầm cuối và chân, trên mỗi dầm cuối hay chân có hai cụm bánh xe, cụm bánh xe chủ động và cụm bánh xe bị động Nhờ cơ cấu di chuyển bán cổng trục kết hợp với cơ cấu di chuyển xe con (hoặc palăng) mà bán cổng trục có thể mang hạ ở bất cứ vị trí nào trong không gian phìa dưới mà bán cổng trục bao quát

Hình 1.4: Bán cổng trục dầm đơn không có conxon

Hình 1.5 : Bán cổng trục conson dầm đơn Q=7,5T, LK= 4+16mm

Hình 1.7: Bán cổng trục dầm đôi không có conson

ngoạm, nâm châm điện hoặc htieets bị cặp để xếp dỡ một loại hàng nhất định

• Bán cổng trục chuyên dùng là loại bán cổng trục mà thiết bị mang vật của

nó chuyên để nâng một loại hàng hóa nhất định Bán cổng trục chuyên dùng được

sử dụng chủ yếu trong công nghiệp luyện kim với các thiết bị chuyên dùng và có chế độ làm việc rất nặng

c) Theo cách bố trí của cơ cấu di chuyển:

Theo cách bố trí của cơ cấu di chuyển có bán cổng trục dẫn động chung và bán cổng trục dẫn động riêng

d) Theo nguồn dẫn động:

Có loại bán cổng trục trục dẫn động bằng tay và bán cổng trục dẫn động bằng máy

• Bán cổng trục dẫn động bằng tay được dùng chủ yếu trong sữa chữa, lắp rắp nhỏ và các công việc yêu câu nâng chuyển hàng với tốc độ không cao Cơ cấu nâng của loại bán cổng trục này là palăng xích kéo tay

• Bán cổng trục dẫn động bằng động cơ được dùng chủ yếu trong phân xưởng sũa chữa, lắp rắp lớn và công việc nâng chuyển hàng yêu cầu tốc độ cao và khối lượng lớn Cơ cấu nâng của loại bán cổng trục này là palăng điện

e) Theo vị trí điều khiển:

Theo vị trí điều khển có loại điều khiển từ cabin gắn trên dầm cầu Điều khiển

Dòng điện xoay chiều 3 pha: λ/∆= 220/380V tần số 50 Hz Chế độ làm việc: Trung bình (N)

Tương ứng với chế độ làm việc nặng ta có các số liệu chế độ làm việc như bảng 1.1:

Số lần mở máy trong một giờ, m

Số chu kỳ làm việc trong một giờ, ack

Nhiệt độ môi trường xung quanh, t0C

25 0,670,50,5512020-2525Thời gian phục vụ, năm - Ổ lăn

- Bánh răng

- Trục và các chi tiết khác

510

15Thời gian làm việc trong

thời hạn trên, h

- Ổ lăn

- Bánh răng

- Trụ và các chi tiết khác

3500700010000

1.5 Giới thiệu các thiết bị liên quan:

1.5.1 Cáp thép:

a) Cấu tạo của cáp thép:

Được chế tạo từ các sợi thép bằng phương pháp bện,các sợi thép được chế tạo bằng phương pháp kéo nguội, có độ bền cao (1400-2000N/mm2) Các sợi thép bện thành tao cáp hoặc cáp bện dơn Tao cáp có thể có nhiều lớp sợi với đường kính sợi thép có thể khác nhau

b) Phân loại cáp thép:

• Theo cấu tạo:

Cáp bện đơn: được bện trục tiếp từ các sợi thép

Cáp bện kép: được hình thành từ những tao cáp (cáp bện đơn)

Cáp bện ba: được hình thành từ những tao cáp (cáp bện kép)

Theo đặc điểm tiếp xúc:

°b

- Người ta còn phân biệt cáp bên xuôi khi chiều bên của các lớp sợi và tao cáp

là như nhau, cáp bện chéo khi chiều bện các thành phần này ngược nhau

1.5.2 Ròng rọc:

Là bộ phận dùng hướng dây cáp.Rãnh ròng rọc cần đảm bảo các tiêu chí sau

- Cáp không bị tuột khỏi rãnh trong quá trình làm việc

- Cáp vào và ra khỏi ròng rọc dễ dàng

- Cáp không bi tuột trong rãnh

Để đảm bảo các tiêu chí này, các kích thước được quy định như sau:

Vật liệu tang: gang hoặc thép

Bề mặt làm việc có thể nhẵn (tang trơn) hoặc cắt rãnh dạng ren tròn bước lớn hơn đường kính cáp tránh cáp chà xát vào nhau (tang xẻ rãnh)

Tang có thể dùng cuốn 1 lớp hoặc nhiều lớp cáp chồng lên nhau

a) Tang trơn; b) Tang xẽ rãnh

1.5.4 Bộ phân mang tải.

a) Móc :

Là bộ phận mang tải vật nặng, có thể sử dụng cho vật liệu bất kỳ

Vật liệu : thép ít cacbon, thường dùng thép 20

a) Móc đơn : khi tải trọng nhỏ và vừa

b) Móc 2 ngạch : khi trọng tải vừa và lớn

a)

1

2 4

b) Loại 2 dây

PHẦN II : TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MÁY

CHƯƠNG 2 : PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN

1-Chân bán cổng trục; 2- Dầm chính; 3- Động cơ; 4- Nối trục và phanh 5- Hộp giảm tốc ;6-Nối trục ;7-Bánh xe

Kết cấu dạng hộp thuận lợi cho việc tính toán đơn giản, thời gian chế tạo và

lăp ghép nhanh, việc bảo dưỡng cũng đơn giản Do đó giá thành giảm.

2.2.2 Phương án 2 :Kết cấu kiểu giàn

Dầm là một khung giàn gồm các thanh liên kết với nhau bằng hàn và bắt bulông

3 4

Hình 2.2: Chân và dầm kiểu dàn, loại một dầm

1-Chân bán cổng trục; 2- Dầm chính; 3- Động cơ; 4- Nối trục và phanh 5- Hộp giảm tốc ;6-Nối trục ;7-Bánh xe

Với kết cấu kiểu này thì khối lượng dầm nhỏ, nhưng phức tạp, khó chế tạo

vì nhiều chi tiết, quá trình chế tạo và lắp ráp mất thời gian, việc kiểm tra bảo dưỡng khó khăn Do đó giá thành chế tạo cao

Kết luận: Từ yêu cầu về số liệu ban đầu về bán cổng trục như vậy ta chọn

kết cấu dầm dạng: hai dầm dạng hộp, thì đủ khả năng chịu tải và kết cấu đơn giản

2.3 Phương án lựa chọn sơ đồ động học cơ cấu nâng.

Cơ cấu nâng dùng để nâng hạ vật theo phương thẳng đứng Ngoại lực là trọng lực và lực quán tính tác dụng lên vật nâng Có hai loại cơ cấu nâng: cơ cấu nâng dẫn động bằng tay và cơ cấu nâng dẫn động bằng điện Trong trường hợp này

sử dụng cơ cấu nâng dẫn động bằng điện

Cơ cấu nâng phải đảm bảo độ an toàn, độ tin cậy và độ ổn định cao khi làm việc Do vậy, cơ cấu nâng phải được chế tạo nghiêm chỉnh với chất lượng tốt của tất

cả các khâu Bộ phận tang ở đây dùng tang kép, quấn một lớp cáp, có rãnh cắt, đảm bảo độ bền lâu cho cáp Bộ truyền được chế tạo dưới dạng hộp giảm tốc kín, ngâm dầu, bôi trơn tốt Các ổ trục thường dùng ổ lăn, thiết bị phanh hãm thường dùng là phanh má thường đóng.

2.3 1 Phương án 1: Sơ đồ như hình 2.4:

Với phương án này, chuyển động được truyền từ động cơ đến hộp giảm tốc qua khớp nối Trục ra của khớp nối không trùng với trục tang mà thông qua một bộ truyền bánh răng ngoài Cơ cấu này dễ tháo lắp thành các bộ phận riêng biệt, thích hợp khi dùng pa lăng đơn, tỷ số truyền trong hộp giảm tốc nhỏ nên hộp giảm tốc nhỏ Tuy nhiên kết cấu và kích thước cồng kềnh, phức tạp, nhiều chi tiết, tốn nhiều

ổ, tồn tại một bộ truyền ngoài nên không an toàn

6

3 2

1

H G T

Hình 2.3 :Sơ đồ cơ cấu nâng tang và động cơ nằm ở hai phía

1- Động cơ; 2- Phanh; 3- Hộp giảm tộc;

4- Khớp nối; 5- Tang; 6- Bánh răng ăn khớp ngoài

2.3.2.Phương án 2: Sơ đồ như hình vẽ 2.5:

Phương án này có kết cấu nhỏ gọn hơn phương án trên, tuy nhiên trục tang

và trục ra của hộp giảm tốc là một nên rất khó chế tạo cũng như lắp ráp, bảo dưỡng Lực trên tang phân bố không ổn định ảnh hưởng đến hộp tốc độ và độ an toàn của

cơ cấu

4

H G T

Hình 2.4: Sơ đồ cơ cấu nâng động cơ và tang bố trí cùng phía,

tang nối trục tiếp với trục ra HGT

1- Động cơ; 2- Phanh;

3- Hộp giảm tộc; 4- Tang

2.3.3 Phương án 3 : Sơ đồ như hình vẽ 2.6:

Phương án này kết cấu nhỏ gọn, làm việc an toàn Tháo lắp, sửa chữa, bảo dưỡng dễ dàng

3 2

1

H G T

Hình 2.5: Sơ đồ cơ cấu nâng, động cơ và tang cùng phía

và tang nối với trục ra HGT bằng nối trục đàn hồi

1- Động cơ; 2- Phanh; 3- Hộp giảm tốc;

4- Khớp nối; 5- Tang

Kết luận: Qua việc phân tích sơ đồ động học của cơ cấu nâng, ta thấy

phương án 3 là tối ưu hơn cả, nên sử dụng phương án 3 làm phương án để tính toán, thiết kế cơ cấu nâng

2.4 Chọn sơ đồ động học cho cơ cấu di chuyển xe con

2.4.1 Phương án 1: Sơ đồ động học như hình 2.7:

Phương án này nhỏ gọn, truyền động đơn giản, chiếm không gian nhỏ và thuận tiện cho việc bố trí lên các xe lăn Phương án này tiện cho việc tháo lắp các chi tiết ra thành từng cụm, tuy nhiên trục truyền quay với tốc độ bé, mô men xoắn lớn nên kích thước trục to

3 2

1

4 5

H G T

4 5

H G T

Hình 2.7: Sơ đồ trục truyền chậm hai bánh xe nằm cùng phía

1- Động cơ; 2- Phanh; 3- Hộp giảm tốc;

4- Khớp nối; 5- Bánh xe ;

2.4.3 Phương án 3: Sơ đồ động học hình 2.9:

Phương án này cơ cấu dẫn động chung với trục truyền quay nhanh có trục truyền được nối trục tiếp với động cơ nên nó có đường kính nhỏ nhưng cần phải hai hộp giảm tốc làm kết cấu phức tạp

H G T

Hình 2.8: Sơ đồ trục truyền nhanh

1- Động cơ; 2- Phanh; 3- Hộp giảm tốc;

4- Khớp nối; 5- Bánh xe ;

Kết luận: Qua việc phân tích các phương án trên, ta chọn phương án thứ

nhất làm phương án để thiết kế và tính toán xe lăn

2.5 Chọn sơ đồ động học cho cơ cấu di chuyển bán cổng trục:

2.5.1 Phương án 1: Sơ đồ động học như hình 2.10:

Phương án này hộp giảm tốc có kết cấu nhỏ gọn, nhưng có bộ bánh răng truyền ngoài không đảm bảo an toàn, chỉ dùng với những cầu có trọng lượng trung bình.

3

5

H G T

H G T

4

Hình 2.9:Sơ đồ cơ cấu di chuyển bán cổng trục với hộp giảm tốc 2 cấp

1- Động cơ; 2- Phanh; 3- Hộp giảm tốc;

4- Bánh xe ; 5- Bánh răng ăn khớp ngoài;

2.5.2 Phương án 2: Sơ đồ động học như hình 2.11:

Phương án này hộp giảm tốc có kết cấu lớn hơn và đảm bảo an toàn, chỉ dùng với những cầu có trọng lượng trung bình Với cơ cấu di chuyển này thì yêu cầu về độ phẳng của ray không cao

1 2

3

4

H G T

2.5.3 Phương án 3: Sơ đồ động học như hình 2.12:

Phương án này hộp giảm tốc có kết cấu phức tạp hơn so với các phương án trên Kết cấu đối xưng hơn chính vì thế mà tăng được độ ổn định của máy cũng như

cải thiện được điều kiện làm việc của máy Với cơ cấu di chuyển này thì yêu cầu về

độ phẳng của ray cao hơn so vớ các phương án trên

Hình 2.11: Sơ đồ dẫn động với cầu cân bằng

1-Động cơ; 2- Phanh ; 3- Hộp giảm tốc 4-Bánh xe ; 5- Bánh răng ăn khớp ngoài

Kết luận: Qua việc phân tích các phương án trên, ta chọn phương án thứ ba

làm phương án để thiết kế và tính toán

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ CƠ CẤU NÂNG

3.1 Các số liệu ban đầu:

Tải trọng : Q= 30TTrọng lượng bộ phận mang vật: Qm= 3200N

Chế độ làm việc của cơ cấu: Trung bình

Q

5 6

7

8

9 10

4

Hình 3.1: Sơ đồ cơ cấu nâng

1- động cơ điện ; 2- phanh ; 3- khớp nối ; 4- hộp giảm tốc ; 5- khớp răng đặc biệt; 6- tang ; 7-dây cáp ;

và ba ròng rọc không di chuyển làm nhiệm vụ cân bằng

Lực căng lớn nhất xuất hiện ở nhánh dây cáp cuốn lên tang khi nâng vật xác định theo công thức 2-19 [1]

m a t

Q S

λλ

λ

)

1(

)1(

a = 4 - Bội suất của palăng

m = 2 - Số nhánh cáp cuốn lên tang

Hình 3.2: Sơ đồ Palăng nâng vật Q

t = 0 - Vì số dây cáp trực tiếp cuốn lên tang không qua ròng rọc chuyển hướng

98,0)

98,01(2

)98,01(303200)

1(

)1(

0 4

Hiệu suất của palăng xác định theo công thức 2-21[3]

39056.4.2

303200

Qo S

với :n=5,5 :hệ số an toàn bền của cáp bảng 2-2[3]

Xuất phát từ điều kiên theo công thức (2-10) với loại dây đã chọn trên, với dưới hạn bền của sợi σb=1600 N/mm2.Chọn đường kính dây cáp dc=21mm có lực kéo đứt là Sđ = 215000N (theo ГOCT 7765-80)

Vậy dây cáp được chọn đạt yêu cầu

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

b) Chiều dài tang :

Chiều dài toàn bộ của tang xác định theo công thức 2-14 [3] đối với trường hợp Palăng kép

Chiều dài một nhánh cáp cuốn lên tang khi làm việc với chiều cao nâng H=16 m và bội suất Palăng a = 4

c t

++

=π

Trong đó : Z’0=2 số vòng dữ trữ không dùng đến :

)021,055,0(14,3

64)

+

=++

d D

L Z

c t

tgα=

10

1 trang 21[3], α góc cho phép dây cáp chạy trên tang bị lệch so với

n

max

δ

ϕ

Smax: lực căng cáp lớn nhất ở nhánh cáp cuốn lên tang

δ chiều dầy thành tang ; t bước rãnh

k=1(một lớp cáp) :hệ số phụ thuộc số lớp cáp cuốn lên tang

φ=0,8 :hệ số tính đến sự sắp xếp không đều của dây cáp trên tang

t

S k

n

max

δ

ϕ

23.19

39056.8,0

Tang được đúc bằng gang xám (CH15-32) có giới hạn bền nén là

σbn=565N/mm2 Ứng suất cho phép xác định theo giới hạn bền nén với hệ số an toàn

bn = =

=σσ

Vậy :σn<[σ] tang đạt yêu cầu về nén:

ηp=0,97 hiệu suất pa lăng đã tính ở trên (mục 3.2.2)

ηt=0,96 hiệu suất tang (bảng1-9) [3]

η0≈0,90 hiệu suất của bộ truyền có kể cả khớp nối, xuất phát từ bảng số liệu

bảng 1-9 [1]

84,0.1000.60

5,4.300000

1000.60

Tương ứng với chế độ trung bình, sơ bộ chọn động cơ điện MT51-8 có các đặc tính sau đây:

Công suất danh nghĩa : Ndc = 22 kW

Số vòng quay danh nghĩa: ndc = 723 v/ph

Hệ số quá tải : max =3,0

dn

M M

Mômen vô lăng: (Gi.Di2)rôto = 44N/m2

Khối lượng động cơ : mdc = 435kg

14,3

4.5,4

0

=+

=

=

D

a v

3.2.7 Kiểm tra động cơ điện về nhiệt :

Hình 3.4: Sơ đồ gia tải của cơ cấu nâng

Sơ đồ thực tế sử dụng máy trục theo trọng tải cho trên hình 3.4 Cơ cấu nâng

sẽ làm việc với các trọng lượng vật nâng Q1=Q; Q2=0,5Q; Q3=0,3Q và tỷ lệ thời gian làm việc với các trọng lượng này la 3:1:1

Động cơ điện đã chọn các công suất danh nghĩa nhỏ hơn công suất tĩnh yêu cầu khi làm việc với các trọng lượng bằng trọng tải(Nđc= 22 kW< N= 26,78kW), do

đó phải được kiểm tra về nhiệt khi làm việc

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

Các thông số cần xác định :

a) Trọng lượng vật nâng cùng bộ phận mang vật :

Q0= Q+ Qm= 300000+ 3200= 303200 Nb) Lực căng dây trên tang khi nâng vật, theo công thức 2-19 [3]

2.(1 0,984).0,980

)98,01.(

303200)

1.(

)1.(

λλ

2.571,0.39056

.2

2

98,0)

98,01.(

303200)

1(

)

1.(

4

1 4 1

=36759 Nm f) Mômen trên trục động cơ khi hạ vật, theo công thức 2-80 [3]

i

m D S

72.2

86,0.2.571,0.36759

2

(375

)

(375

)

(

2 0 2 1

2 0 0 1

2

i a M M

n D Q M

M

n D G t

n m n

m

i i n

360522(375

723.571,0.303200)

360522.(

375

723.71

2 2

Gia tốc khi mở máy với trọng tải Q1=Q sẽ bằng

86,0.60

5,4

(375

)

(375

)

(

2 0 2 1

2 0 0 1

2

i a M M

n D Q M

M

n D G t

n m n

m

i i h

m= ∑ + + +

84,0.72.4)

251522(375

723.571,0.303200)

251522.(

375

723.71

2 2

2

=+

++

Trên đây trình bày cách tính toán các thông số cho trường hợp Q1=Q

các trường hợp Q2;Q3 củng tương tự, kết quả phép tính các thông số cho các trương hợp tải trọng khác nhau được ghi theo bảng 3.1

Bảng 3.1Các thông số cần

tính

Công thức tính Q1=Q Q2=0, 5Q Q3=0, 3Q

v 213,33

5,4

16.60

M

tb

2 2

tv - thời gian chuyển động với vận tốc ổn định khi làm việc với từng tải trọng

∑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

227 , 0 213 , 0 18 , 0 3 345 , 0 407 , 0 86 , 0 3 10 33 , 213

) 85 127 251 3 123 182

360 3 (

33 , 213

) 227 , 0 213 , 0 18 , 0 3 345 , 0 407 , 0 86 , 0 3 ( 522

2 2 2 2

2 2 2

+ +

+ +

+ +

+ +

+ + + +

+ +

+ +

+ +

=

=

Kết quả phép tính kiểm tra về nhiệt cho thấy rằng, động cơ điện được chọn

là MT 51-8 với CĐ 25% có công suất danh nghĩa Nđc= 22kW là hoàn toàn thõa mãn yêu cầu làm việc

2

i a

D Q k

D Q k

=442 NmViệc lựa chọn phanh để đảm bảo điều kiện làm việc bình thường và sự an toàn trong quá trình hoạt động của máy nâng là vô cùng quan trọng Đây là chỉ tiêu

đã được TCVN 5865- 1995 quy định

Lọai phanh có kích thước nhỏ gọn, làm việc tốt và được sử dụng rộng rải hiện nay là phanh má kiểu điện từ tuy nhiên do không điều khiển được tốc độ hút của nâm châm điện nên quá trình phanh xẩy ra không êm dịu để khắc phục nhược điểm đó ta chọn phanh má với con đẩy thủy lực Con đẩy thủy lực có thể điều chỉnh tốc độ đẩy làm quá trình phanh xẩy ra êm dịu và không bị giật

Hình 3.5 dưới biểu diển sơ đồ nguyên lý phanh má với con đẩy thủy lực.Dựa vào mômen phanh yêu cầu ta chọn phanh má với con đẩy thủy lực ký hiệu TT-320 với Mph= 784Nm

Hình 3.5.a: Phanh mà thủy lục

3 2 1

4 5

Hình 3.5.b: Phanh má với con đẩy thủy lực.

1- Bánh phanh; 2- Má phanh; 3- Tay đòn phanh4- Thanh đẩy; 5- Thanh truyền; 6- Lò xo

7- Con đẩy thủy lực; 8- Cái hạn chế hành trình; 9- Đai ốc

Tỉ số truyền chung của hộp là i=72

a) Phân phối tỷ số truyền :

Trong trường hợp này động cơ nối trực tiếp với trục vào của hộp nên không thông qua bộ truyền ngoài

Gọi : icn tỷ số truyền cặp bánh răng cấp nhanh

cc cn

i i

i i

2,1

72

Vậy tỷ số truyền được phân phối lại như sau:

Vật liệu làm bánh răng nhỏ : thép C45 tôi cải thiện phôi rèn như vậy có các

số liệu sau : σb= 800 N/mm2 ;σ chảy= 450 N/mm2; HB=240

Vật liệu bánh răng lớn :thép C40 thường hoá, phôi rèn các số liệu sau :

σb=540 N/mm2

σ chảy=270 N/mm2

HB=200

• Định ứng suất tiếp xúc và ứng suất cho phép

- Ứng suất tiếp xúc cho phép:

Số chu kỳ tương đương của bánh lớn xác định theo công thức 3-4[2]

N của cả hai bánh đều bằng 1

Ứng xuất tiếp xúc cho phép của bánh lớn và bánh nhỏ.(bảng 3-9)[2]

[σ]tx2=2,6.200=520 N/mm2

[σ]tx1=2,6.240=624 N/mm2

Để tính sức bền sử dụng trị số nhỏ [σ]tx=520 N/mm2

- Ứng suất uốn cho phép :

Số chu kỳ tương đương của bánh lớn

N 2 =60 .∑  trong đó :lấy m=6 (thép chế tạo là thép thường hoá và tôi cải thiện )

Vậy hệ số chu kỳ ứng suất uốn Kn của hai bánh đều bằng 1

Giới hạn mỏi uốn của thép C45:

K n

K n

u

.)

6,14,1

1.344.5,1

mm N

1.301.5,1

mm N

σ

• Chọn sơ bộ hệ số tải trọng : k=1,3

• Chọn hệ số chiều rộng bánh răng :ψA=b/A=0,4

• Tính khoảng cách trục theo công thức 3-9[2]:

10.05,1

n

N k

78.4,0

57,25.3,1.25,9.520

10.05,1

723.380.14,3.2)1(1000.60

21000

.60

s m i

n A n

d V

cn

=+

=+

=

Theo bảng 3-11[2] chọn cấp chính xác chế tạo là cấp 9

380.21

.2

i

A d

cn

=+

=+

3,1645,1

%k = − = ( khoảng sai lệch lớn )Chọn lại khoảng cách trục :

mm

3,1

645,1

Số răng bánh răng nhỏ :

)125,9(5

410.2)1(

.2

+

=+

=

i m

A Z

N k

u

10.1,19

1

2 1

6 1

57,25.4,1.10.1,19

10.1,19

2 6 1

2 1

6 1

b n Z m y

N k

392,0

= 27,87N/mm2

ta có : [σ]u2=129 N/mm2

=> σu2<[σ]u2 => thoả mãn điều kiện

• Kiểm nghiệp sức bền bánh răng khi chịu quá tải đột ngột

Ứng suất tiếp xúc cho phép khi quá tải :

2

3 6

)1(

10.05,1

n b

N k i i

A

tx

+

=σ

và kqt=1,3

Ta có :

164.78

57,25.3,1.)125,9(.25,9.410

10.05,1

mm N

vậy thoả mãn điều kiện

• Các thông số hình học chủ yếu của bộ truyền :