Thuyết minh đề án kỹ thuật “tính toán thiết kế cầu trục tải trọng 12 tấn”

Thuyết minh đề án kỹ thuật “Tính toán thiết kế cầu trục tải trọng 12 tấn” MỤC LỤC Nội dung Trang Đề tài 1 Mục lục 2 Lời nói đầu 3 Nhận xét của Giáo viên 4 PHẦN I: GIỚI THIỆU VỀ CẦU TRỤC VÀ MỤC TIÊU THIẾT KẾ. 5÷17 1.1 TỔNG QUAN VỀ MÁY NÂNG CHUYỂN 5 1.2 GIỚI THIỆU VỀ CẦU TRỤC 6÷13 1.3 NHIỆM VỤ VÀ MỤC TIÊU THIẾT KẾ 14÷17 PHẦN II: TÍNH TOÁN CÁC CƠ CẤU CHÍNH 18÷124 2.1 CHỌN PHƯƠNG ÁN VÀ TÍNH TOÁN CƠ CẤU NÂNG. 18 ÷48 2.1.1Chọn phương án cho cơ cấu nâng. 18÷21 2.1.2Tính cơ cấu nâng. 21÷48 2.2 TÍNH CƠ CẤU DI CHUYỂN XE CON 49÷75 2.2.1. Chọn sơ đồ tính và các thông số cơ bản. 49 2.2.2. Tính cơ cấu di chuyển. 50÷54 2.2.3. Thiết kế bộ truyền trong hộp, bánh răng trụ - thẳng. 54÷67 2.2.4. Thiết kế bộ truyền ngoài hộp, bánh răng trụ - thẳng 68÷75 2.3. TÍNH CƠ CẤU DI CHUYỂN CẦU 76÷115 2.3.1. Chọn sơ đồ tính và các thông số cơ bản. 76÷78 2.3.2. Tính cơ cấu di chuyển cầu. 78÷83 2.3.3. Thiết kế bộ truyền bánh răng hở. 83÷106 2.3.4. Tính chọn khớp nối. 107÷111 2.3.5. Tính chọn then 112÷115 2.3.6. Tính trục truyền 122 2.4. TÍNH KẾT CẤU THÉP CỦA CẦU TRỤC 123÷131 2.4.1. Tính dầm chính. 123÷128 2.4.2. Tính tán dầm cuối 129÷131 Tài liệu tham khảo 132 Lời nói đầu Cùng với sự phát triển của thế giới và xu huớng hội nhập kinh tế quốc tế, đất nước ta đang dần đổi mới và buớc vào thời kì công nghiệp hoá, hiện đại hoá, vừa xây dựng cơ sở vật chất – kỹ thuật vừa phát triển nền kinh tế đất nuớc. Hiện nay, nước ta đang mở rộng việc xây dựng và phát triển các khu công nghiệp, nhà máy, các cơ sở sản xuất….từ đó, hệ thống máy móc ngày càng trở nên phổ biến và từng bước thay thế sức lao động của con người … Do đó, ngành Cơ khí chế tạo máy không thể thiếu và có vai trò rất quan trọng trong quá trình xây dựng và phát triển đất nước. Trong các trương trình giảng dạy bậc Đại học của các khối ngành kỹ thuật việc thiết kế đồ án môn học là một nhiệm vụ quan trọng đối với tất cả mọi ngành nghề. Giúp cho sinh viên hiểu sâu, hiểu kỹ và tổng hợp được những kiến thức cơ bản của môn học Đối với ngành Cơ khí, đây là một công việc thiết thực, không những giúp cho sinh viên được hòa mình vào thực tế, tích lũy kinh nghiệm, được khẳng định những kiến thức đã học trên lý thuyết, mà còn hình thành tác phong và khả năng ngề nghiệp của một kỹ sư cơ khí thực thụ trong tương lai. Đề án kỹ thuật là học 1 phần nằm trong chương trình đào tạo kỹ sư Cơ khí trường ĐHKT Công nghiệp Thái Nguyên. Đây là 1 học phần mới nằm trong các học phần tự chọn trong trương trình đào tạo. Mục đích của học phần là nhằm cho sinh viên tìm hiểu nghiên cứu về một số các loại dây truyền , kết cấu máy nâng chuyển cơ khí thông dụng trong thực tế như các trạm dẫn động băng tải, xích tải , gầu tải, cầu trục .v.v. Qua đó sinh viên được tìm hiểu thực tế, tiến hành tình toán thiết kế các cụm chi tiết, bộ phận máy nhằm nâng cao hiểu biết cho sinh viên. Đề tài thiết kế của nhóm em được giao là “Tính toán thiết kế cầu trục tải trọng 12 tấn”. Sau một quá trình tìm hiểu, nghiên cứu và thiết kế, đặc biệt nhờ có sự giúp đỡ và chỉ bảo tận tình của các cô giáo Trần Thị Phương Thảo và cô Bùi Thanh Hiền, cùng các thầy cô trong bộ môn Kỹ thuật Cơ khí, đến nay nhóm chúng em đã hoàn thành đề tài đồ án của mình với một bản thuyết minh và các bản vẽ theo yêu cầu đề tài. Trong quá trình làm đồ án, mặc dù các thành viên trong nhóm đã đoàn kết, cố gắng để đồ án của nhóm hoàn thiện nhất, nhưng do điều kiện thời gian và kinh nghiệm hạn chế, nên đồ án không tránh khỏi những thiếu sót. Kính mong thầy cô và các bạn đóng góp ý kiến để đề án của nhóm được hoàn thiện nhất. Em xin trân thành cám ơn ! Nhóm sinh viên thực hiện Nguyễn Văn Thuận Nông Văn Thức Dương Văn Tĩnh NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẦN I: GIỚI THIỆU VỀ CẦU TRỤC VÀ MỤC TIÊU THIẾT KẾ. 1.1 TỔNG QUAN VỀ MÁY NÂNG CHUYỂN 1.1.1 Khái niệm: Máy nâng chuyển là các loại máy công tác dùng để thay đổi vị trí của đối tượng công tác nhờ thiết bị mang vật trực tiếp như móc treo, gầu ngoạm,… hoặc gián tiếp như băng tải, xích tải, con lăn, đường ống v.v 1.1.2 Phân loại: Theo tính chất làm việc thì máy nâng chuyển được chia làm 2 loại chính: - Máy vận chuyển liên tục: Ở các loại máy này vật phẩm được di chuyển thành dòng ổn định và liên tục. Có thể bốc rỡ ngay trong quá trình vận chuyển. Máy vận chuyển liên tục được phân thành 2 nhóm: + Vận chuyển liên tục có bộ phận kéo, như băng tải, xích… + Máy vận chuyển liên tục có bộ phận kéo, như hệ thống đường lăn, ống dẫn. - Máy vận chuyển theo chu kỳ: Đặc trưng của loại máy này hoạt động có tính chất chu kỳ ( l uôn ph i ê n g i ữ a t h ờ i kỳ l à m v i ệ c và thời gian nghỉ ) của cơ cấu máy. Phần chủ yếu của máy vận chuyển theo chu kỳ là máy trục. Máy trục được chia ra làm 3 nhóm lớn. + Máy trục đơn giản như kích, tời, pa lăng. + Máy trục thông dụng, như cầu trục cần cẩu. + Máy trục đặc chủng: Đó là loại máy dùng riêng theo yêu cầu nào đó như thang máy, trục bến cảng. 1.2 GIỚI THIỆU VỀ CẦU TRỤC 1.2.1 Khái niệm: Cầu trục là tên gọi chung của máy trục chuyển động trên hai đường ray cố định trên kết cấu kim loại hoặc tường cao để vận chuyển các vật phẩm trong khoảng không (khẩu độ) giữa hai đường ray đó. Đặc điểm về cầu trục: Cầu trục là một loại máy trục có phần kết cấu thép (dầm chính) liên kết với hai dầm ngang (dầm cuối), trên hai dầm ngang này có 4 bánh xe để di chuyển trên hai đường ray song song đặt trên vai cột nhà xưởng hay trên dàn kết cấu thép. Cầu trục được sử dụng rất rộng rãi và tiện dụng để nâng hạ vật nâng, hàng hoá trong các nhà xưởng, phân xưởng cơ khí, nhà kho bến bãi. Dầm cầu được gọi là dầm chính thường có kết cấu hộp hoặc dàn, có thể có một hoặc hai dầm, trên đó có xe con và cơ cấu nâng di chuyển qua lại dọc theo dầm chính. Hai đầu của dầm chính liên kết hàn hoặc đinh tán với hai dầm cuối, trên mỗi dầm cuối có hai cụm bánh xe, cụm bánh xe chủ động va cụm bánh xe bị động. Nhờ cơ cấu di chuyển cầu và kết hợp cơ cấu di chuyển xe con (hoặc palăng) mà cầu trục có thể nâng hạ ở bất cứ vị trí nào trong không gian phía dưới mà cầu trục bao quát. Xét về tổng thể cầu trục gồm có phần kết cấu thép (dầm chính, dầm cuối, sàn công tác, lan can), các cơ cấu cơ khí (cơ cấu nâng, cơ cấu di chuyển cầu và cơ cấu di chuyển xe con) và các thiết bị điều khiển khác. Dẫn động cầu trục có thể bằng tay hoặc dẫn động điện. Dẫn động bằng tay chủ yếu dùng trong các phân xưởng sửa chữa, lắp ráp nhỏ, nâng hạ không thường xuyên, không đòi hỏi năng suất và tốc độ cao. Dẫn động bằng điện cho các loại cầu có tải trọng nâng và tốc độ nâng lớn sử dụng trong các phân xưởng lắp ráp và sửa chữa lớn. Cầu trục được chế tạo với tải trọng nâng từ 1 đến 500 t; khẩu độ dầm cầu đến 32m; chiều cao nâng đến 16m; tốc độ nâng vật từ 2 đến 40 m/ph; tốc độ di chuyển xe con đến 60m/ph và tốc độ di chuyển cầu trục đến 125 m/ph. Cầu trục có tải trọng nâng thường được trang bị hai hoặc ba cơ cấu nâng vật: một cơ cấu nâng chính và một hoặc hai cơ cấu nâng phụ.Tải trọng nâng của loại cầu trục 1.2.2 Phân loại cầu trục: Cầu trục được phân loại theo các trường hợp sau: a. Theo công dụng. Theo công dụng có các loại cầu trục có công dụng chung và cầu trục chuyên dùng. - Cầu trục có công dụng chung: có kết cấu tương tự như các cầu trục khác, điểm khác biệt cơ bản của loại cầu trục này là thiết bị mang vật đa dạng, có thể nâng được nhiều loại hàng hoá khác nhau. Thiết bị mang vật chủ yếu của loại cầu trục này là móc treo để xếp dỡ, lắp ráp và sửa chữa máy móc. Loại cầu trục này có tải trọng nâng không lớn và khi cần có thể dùng với gầu ngoạm, nam châm điện hoặc thiết bị cặp để xếp dỡ một loại hàng nhất định. - Cầu trục chuyên dùng: là loại cầu trục mà thiết bị mang vật của nó chuyên để nâng một loại hàng nhất định. Cầu trục chuyên dùng được sử dụng chủ yếu trong công nghiệp luyện kim với các thiết bị mang vật chuyên dùng và có chế độ làm việc rất nặng. b. Theo kết cấu dầm. Theo kết cấu dầm cầu có các loại cầu trục một dầm và cầu trục hai dầm. - Cầu trục một dầm: là loại máy trục kiểu cầu thường chỉ có một dầm chạy chữ I hoặc tổ hợp với các dàn thép tăng cứng cho dầm cầu, xe con cheo palăng di chuyển trên cánh dưới của dầm chữ I hoăc mang cơ cấu nâng di chuyển phía trên dầm chữ I, toàn bộ cầu trục có thể di chuyển dọc theo nhà xưởng trên đường ray chuyên dùng ở trên cao. Tất cả các cầu trục một dầm đều dùng palăng đã được chế tạo sẵn theo tiêu chuẩn để làm cơ cấu nâng hạ hàng. Nếu nó được trang bị palăng kéo tay thì gọi là cầu trục một dầm dẫn động bằng tay, nếu được trang bị palăng điện thì gọi là cầu trục một dầm dẫn động bằng điện. Hình 1.2. Cầu trục một dầm. 1. Bộ phận cấp điện lưới ba pha. 6. Palăng điện. 2. Trục truyền động. 7. Dầm chính. 3. Cơ cấu di chuyển cầu. 8. Khung giàn thép. 4. Bánh xe di chuyển cầu. 9. Móc câu. 5. Dầm cuối. 10.Cabin điều khiển. Theo phương pháp dẫn động thì cầu trục 1 dầm được chia làm 2 nhóm: + Cầu trục một dầm dẫn động bằng tay: có kết cấu đơn giản và rẻ tiền nhất, chúng được sử dụng trong công việc phục vụ sửa chữa, lắp đặt thiết bị với khối lượng công việc ít, sức nâng của cầu trục loại này thường ở khoảng 0,5 ÷ 5 tấn, tốc độ làm việc chậm. + Cầu trục một dầm dẫn động bằng điện: được trang bị palăng điện, sức nâng có thể lên tới 10 tấn, khẩu độ đến 30 m, gồm có bộ phận cấp điện lưới ba pha. Hình 1.3: Cầu trục 1 dầm truyền động bằng điện. - Cầu trục 2 dầm: Kết cấu tổng thể của cầu trục hai dầm (Hình 1.3) gồm có: dầm hoặc dàn chủ 1, hai dầm chủ liên kết với hai dầm đầu 7, trên dầm đầu lắp các cụm bánh bánh xe di chuyển cầu trục 6, bộ máy dẫn động 3, bộ máy di chuyển hoạt động sẽ làm cho các bánh xe quay và cầu trục chuyển động theo đường ray chuyên dùng 5 đặt trên cao dọc nhà xưởng, hướng chuyển động của cầu trục chiều quay của động cơ điện. Xe con mang hàng 11 di chuyển dọc theo đường ray lắp trên hai dầm (dàn) chủ; trên xe con đặt các bộ máy của tời chính 10, tời phụ 9 và bộ máy di chuyển xe con 2, các dây cáp điện 8 có thể co dãn phù hợp vói vị chí của xe con và cấp điện cho cầu trục nhờ hệ thanh dẫn điện 12 đặt dọc theo tường nhà xưởng, các quẹt điện 3 pha tỳ sát trên các thanh này, lồng thép làm công tác kiểm tra 13 treo dưới dầm cầu trục. Các bộ máy của cầu trục thực hiện 3 chức năng: nâng hạ hàng, di chuyển xe con và di chuyển cầu trục. Sức nâng của cầu trục 2 dầm thường trong khoảng 5 ÷ 30 tấn, khi có yêu cầu riêng có thể đến 500 tấn. Ở cầu trục có sức nâng trên 10 tấn, thường được trang bị hai tời nâng cùng với hai móc câu chính và phụ, tời phụ có sức nâng thường bằng một phần tư (0,25) sức nâng của tời chính, nhưng tốc độ nâng thì lớn hơn. Dầm chính của cầu trục hai dầm (Hình 1.4)được chế tạo dưới dạng hộp hoặc dàn không gian. Dầm giàn không gian tuy có nhẹ hơn dầm hộp song khống chế tạo và thường chỉ dùng cho cầu trục có tải trọng nâng và khẩu độ lớn. Dầm cuối của cầu trục hai dầm thường được làm dưới dạng hộp và liên kết với các dầm chính bằng bu lông hoặc hàn. Hình 1.4:Kết cấu cầu trục 2 dầm. Hình 1.5: Cầu trục 2 dầm. c. Theo cách tựa của dầm chính. Theo cách tựa của dầm chính có các loại cầu trục tựa và cầu trục treo. - Cầu trục tựa: là loại cầu trục mà hai đầu của dầm chính tựa lên các dầm cuối, chúng được liên kết với nhau bởi đinh tán hoặc hàn. Loại cầu trục này có kết cấu đơn giản nhưng vẫn đảm bảo được độ tin cậy cao nên được sử dung rất phổ biến. Trên hình 1.3 là hình chung của cầu trục tựa loại một dầm. phần kết cấu thép của gồm dầm cầu 1 có hai đầu tựa lên các dầm cuối 5 với các bánh xe di chuyển dọc theo nhà xưởng. Loại cầu trục này thường dùng phương án dẫn dẫn động chung. Phía trên dầm chữ I là khung giàn thép 4 để dảm bảo độ cứng vững theo phương ngang của dầm cầu. Palăng điện 3 có thể chạy dọc theo cánh thép phía dưới của dầm I nhờ cơ cấu di chuyển palăng . Ca bin điều khiển 2 được treo vào phần kết cấu chịu lực của cầu trục. - Cầu trục treo: là loại cầu trục mà toàn bộ phần kết cấu thép có thể chạy dọc theo nhà xưởng nhờ hai ray treo hoặc nhờ nhiều ray treo. Do liên kết treo của các ray phức tạp nên loại cầu trục này thường chỉ được dùng trong các trường hợp đặc biệt cần thiết. So với cầu trục tựa, cầu trục treo có ưu điểm là có thể làm dầm cầu dài hơn, do đó nó có thể phục vụ cả phần rìa mép của nhà xưởng, thậm chí có thể chuyển hàng giữa hai nhà xưởng song song đồng thời kết cấu thép của cầu trục treo nhẹ hơn so với cầu trục tựa. Tuy nhiên, cầu trục treo có chiều cao nâng thấp hơn cầu trục tựa. Hình 1.5. Cầu trục treo. a) Loại hai ray treo; b) Loại ba ray treo. d. Theo cách bố chí cơ cấu di chuyển. Theo cách bố chí cơ cấu di chuyển cầu trục có các loại cầu trục dẫn động chung và cầu trục dẫn động riêng. - Cơ cấu di chuyển cầu trục có thể thực hiện theo hai phương án dẫn động chung và dẫn động riêng. Trong phương án dẫn động chung, động cơ dẫn động được đặt ở giữa dầm cầu và truyền chuyển động tới các bánh xe chủ động ở hai bên ray nhờ các trục truyền. Trục truyền có thể là trục quay chậm, quay nhanh và quay trung bình (hình 1.5, a, b, c). Ở phương án dẫn [...]... - Thiết kế theo số liệu thống kê - Thiết kế theo tính toán Mỗi phương án thiết kế đều có những đ ặ c đ i ểm và ưu nhược điểm khác nhau, do đó trong tính toán thiết kế ta phải lựa chọn phương án nào cho phù hợp nhất theo yêu cầu và mục đích của vấn đề cần giải quyết để đạt hiệu quả cao nhất Vậy với yêu cầu và mục đích cụ thể trong tính toán thiết kế cầu trục ta chọn phương án thiết kế theo tính toán. .. mục đích của việc thiết kế mới cầu trục 12 tấn, trước tiên ta phải phân tích chọn sơ đồ kết cấu cầu trục sao cho phù hợp với mục đích và đặc điểm sản xuất của của phân xưởng sau đó tiến hành chọn phương án thiết kế cho phù hợp, chính xác và đặt hiệu quả cao nhất a Chọn mô hình thiết kế Từ các lọai cầu trục trên, qua tìm hiểu thực tế về đặc điểm kết cấu và tính năng kỹ thuật của cầu trục phục vụ trong... sản phẩm cụ thể Việc thiết kế phải đảm bảo khả năng thực hiện được các giải pháp kỹ thuật, nghĩa là phải có sự phù hợp giữa các đặc tính kỹ thuật của các đối tượng mới với các giải pháp kỹ thuật và mức độ phát triển của khoa học kỹ thuật cũng như thực tế sản xuất Trong đề tài này, việc thiết kế được giới hạn trong thiết kế cầu trục phục vụ cho việc di chuyển vật nặng với tải trọng 12 tấn ” sao cho đảm... cho cầu trục - Phương án dẫn động: mỗi cơ cấu (cơ cấu nâng, cơ cấu di chuyển xe con, cơ cấu di chuyển cầu) đều được dẫn động bằng một động cơ điện - Cầu trục được trang bị thiết bị mang vật là móc treo - Các cơ cấu được điều khiển bằng hộp nút bấm từ dưới nền nhà b Chọn phương án thiết kế Hiện nay để đi thiết kế một vấn đề nào đó chúng ta có 4 phương pháp cơ bản, đó là: - Thiết kế theo mẫu - Thiết kế. .. các loại cầu trục điều khiển từ cabin gắn trên dầm cầu (hình 1.4) và cầu trục điều khiển từ dưới nền nhờ hộp nút bấm (hình 1.2) Điều khiển từ dưới nền bằng hộp nút bấm thường dùng cho các loại cầu trục một dầm có tải trọng nâng nhỏ 1.3 NHIỆM VỤ VÀ MỤC TIÊU THIẾT KẾ 1.3.1 Nhiệm vụ: Thiết kế là một quá trình sáng tạo, trong quá trình này người thiết kế phải tìm hiểu, đề cập và giải quyết thoả đáng hàng... momen xoắn lớn nên trục truyền, khớp nối và ổ bi có kích thước rất lớn, đặc biệt khi cầu trục có tải trọng nâng và khẩu độ dầm lớn Các đoạn trục truyền có thể là trục đặc hoặc trục rỗng So với trục đặc tương đương, trục rỗng có trọng lượng nhỏ hơn 15 – 20% Phương án này được sử dụng tương đối phổ biến trong các cầu trục có công dụng chung có khẩu độ không lớn, đặc biệt là các cầu trục có kết cấu dầm không... đây là phương án cho ta kết quả chính xác nhất, tính kinh tế và hiệu quả cao nhất Cụ thể trong tính toán Thiết kế cầu trục hai dầm với tải trọng nâng 12 tấn” ta phải tính các cơ cấu chính sau: - Tính cơ cấu nâng - Tính cơ cấu di chuyển: cơ cấu di chuyển cầu và di chuyển palăng điện - Tính kết cấu thép: tính chọn dầm chính va dầm cuối - Tính chọn các thiết bị phụ: hệ thống điều khiển, các thiết bị an... Trong tính toán thiết kế Cầu trục 12 tấn “ cần thoả mãn các yêu cầu sau: - Phải phục vụ tốt cho việc di chuyển trong phân xưởng cơ khí - Hình dạng, kích thước của các kết cấu phải phù hợp loại vật mang và không gian nhà xưởng - Phải đạt được tính kinh tế cao: nghĩa là thiết bị sau khi chế tạo và các chi phí vận chuyển của thiết bị phải là tối ưu nhất - Kích thước các chi tiết kết cấu của cầu trục phải... dụng theo tải trọng, kQ 0,55 - Số lần mở máy trong một giờ, m 60 - Số chu kỳ làm việc trong một giờ, ack - Nhiệt độ môi trường xung quanh, t0C - Thời gian phục vụ, năm - Hệ số cản ban đầu, Kbđ 0 – 15 25 6 1, 5 PHẦN II: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CƠ CẤU NÂNG 2.1 Chọn phương án cho cơ cấu nâng Theo yêu cầu công nghệ, cơ cấu nâng là một bộ phận của cầu trục Việc chọn phương án cho cơ cấu nâng để thiết kế cần phải... thiết bị nếu xảy ra sự cố và đặt hiệu quả kinh tế cao Chính vì vậy tôi chọn loại cầu này để thiết kế Hình 1.8 Cầu trục thiết kế - Kết cấu thép: Gồm có dầm cầu( dầm chủ) dầm chủ dựa vào hai dầm ngang(dầm cuối), ở cuối hai dầm ngang có đặt các bánh xe, bánh xe di chuyển nhờ nguồn động lực dẫn động Toàn bộ cầu trục di chuyển trên hai đường ray đặt trên cột tường nhà, xe con(xe lăn) chuyển dọc theo đường . Thuyết minh đề án kỹ thuật “Tính toán thiết kế cầu trục tải trọng 12 tấn” MỤC LỤC Nội dung Trang Đề tài 1 Mục lục 2 Lời nói đầu 3 Nhận xét của Giáo viên 4 PHẦN I: GIỚI THIỆU VỀ CẦU TRỤC. tình toán thiết kế các cụm chi tiết, bộ phận máy nhằm nâng cao hiểu biết cho sinh viên. Đề tài thiết kế của nhóm em được giao là “Tính toán thiết kế cầu trục tải trọng 12 tấn”. Sau một quá. vấn đề cần giải quyết để đạt hiệu quả cao nhất. Vậy với yêu cầu và mục đích cụ thể trong tính toán thiết kế cầu trục ta chọn phương án thiết kế theo tính toán vì đây là phương án cho ta kết