Đồ án tốt nghiệp cơ khí: Thiết kế cơ cấu thay đổi tầm vươn

Lời nói đầu Khoa học kỹ thuật ngày càng phát triển thì máy móc sử dụng ngày càng nhiều với trình độ cơ khí hóa và tự động hóa càng cao. Song từ một chiếc máy đơn giản đến một cỗ máy phức tạp, hiện đại, bất kỳ chiếc máy nào cũng bao gồm nhiều bao gồm giải quyết rất nhiều vấn đề phức tạp.Máy nâng chuyển và thiết bị cửa van là một môn học không thể thiếu được đối với các sinh viên ngành máy xây dựng Cơ sở thiết kế máy nâng chuyển và thiết bị cửa van là môn khoa học về thiết kế hợp lý các chi tiết máy, nhóm tiết máy và bộ phận có công dụng chung. Nó trang bị cơ sở lý thuyết và phương pháp tính toán thiết kế các chi tiết máy và bộ phận máy có mặt hầu hết các máy hiện đại, cung cấp các kiến thức cơ bản về nguyên lý làm việc và kết cấu máy, bồi dưỡng khả năng độc lập giải quyết các vấn đề về tính toán thiết kế chi tiết máy và các kết cấu khác của máy nâng, những nội dung hết sức quan trọng trong thiết kế chi tiết máy nói chung. Do đó thiết kế môn học thiết kế máy nâng chuyển và thiết bị cửa van là học phần quan trọng đối với sinh viên ngành cơ khí. Đề tài Thiết kế cơ cấu thay đổi tầm vươn đã giúp em vận dụng được nhiều kiến thức đã được học qua đó càng giúp em củng cố được kiến thức đã học.Đề tài này được hoàn thành cũng được sự giúp đỡ nhiệt tình của các thầy cô trong khoa Máy xây dựng , đặc biệt là thầy giáo Nguyễn Đăng Cường. 1 PHầNI.tính chọn dây cáp 1.Chọn loại dây cáp Vì đây là cơ cấu nâng cần nên khi chọn dây cáp ta chọn loại dây cáp có lõi day ở trong .Đây là loại dây cáp có ưu điểm mềm dẻo chịu uốn tốt tuổi thọ của dây cáp cao và nó có thể tự bôi trơn. Lực lớn nhất trong dây cáp được tính theo công thức: ( ) t .λ a λ1 λ1. n Q max S       − − = Trong đó: Q n : Khối lượng vật nâng và vật mang (N) λ = 0,98: Hiệu suất của ròng rọc cáp a: Bội suất palăng chọn a = 4 t: Số puli dẫn hướng chọn t = 5 Vậy ( ) ( ) ( ) NS 78,228800 98,0.98,01 98,01.80000 54 max = − − = Hiệu suất của palăng nâng vật tính theo công thức : 877,0 78,228800.4 80000 . maxmax 0 ==== Sa Q S S n p η Lực kéo đứt dây cáp được tính theo công thức S d = S max .n = 228800,78× 5,5 = 125404,29 (N) n = 5,5 hệ số an toàn Chọn dây cáp ΠΚ-ΡΟ 6×36 có các thông số sau S d = 439500 (N) Độ bền của sợi cáp σ b = 1900 (N/mm 2 ) 2 Đường kính dây cáp d c = 26,5 (mm) 2.Xác định lực trong hệ thống nâng cần. Lực xác định trong palăng nâng cần được xác đinh theo công thức S cmax =S 1 +S 2 +S 3 Trong đó: S 1 -Lực trong palăng nâng cần do trọng lượng vật nâng , bộ phận mang tải và trọng lượng cần. Được xác định theo công thức sau r a1 a h q q C ò t r c q u a y c a n ụ 3 h aGaQ S c 12 1 + = Q-Trọng lượng vật nâng với bộ phận mang (N) G c -trọng lượng của cần (N) Với a 2 = a – r = 23- 1 = 22 (m) Suy ra a 1 = 22/2 = 11 (m) Thay số vào ta có : ( ) NS 391600 5 11.1800022.80000 1 = + = S 2 -Lực trong palăng cần do tải trọng gió được xác định theo công thức sau h HWHW S 211 2 + = W 1 và W 2 -Tải trọng gió tác dụng lên các diện tích chịu gió của càn và của vật nâng (N) W 1 ’-Tải trọng gió lên cần khi cần đặt đứng (N) xác định theo công thức W 1 ’=k 1 .q 1 .F 0 Trong đó: k 1 - hệ số cường độ tải trọng gió,chọn k 1 = 1,15 bảng 2-3,sách Máy nâng chuyển và thiết bị cửa van q 1 =250(N/m 2 )-giá trị cường độ tải trọng gió,tra theo bảng 2-2, Máy nâng chuyển và thiết bị cửa van F 0 -Diện tích bề mặt được giới hạn đường biên ngoài của kết cấu (m 2 ).Theo hình vẻ tính được . F 0 =(F+0,5F).k F-diện tích trong đường viền mặt chịu gió của cần (m 2 ) 4 k=0,4-hệ số kể đến phần hổng của kết cấu Các kích thước còn lại được xác định như sau : Chiều dài cần : )(78,22 15 22 15 22 m CosCos L oo c === chọn L c = 23 (m) Chiều cao tiết diện ở giữa cần tính theo kết cấu thép 77,015,1 30 23 20 23 . 30 1 20 1 ÷=÷=       ÷= c lh (m) chọn h = 1 (m) b = (1 ÷ 1,5).h = 1÷ 1,5 (m) chọn b = 1,2 (m) Ta có: b 1 = 0,5.b = 0,5.1,2 = 0,6 (m) h 1 = 0,5.h = 0,5.1 = 0,5 (m) l 1 = (0,1 ÷ 0,2).l c = (0,1 ÷ 0,2).23 =2 ÷ 4,6 (m) chọn l 1 = 4 (m) l = l c –2.l 1 = 20 –2.4 =15 (m) 3m 3m 14m 0,35m 0,7m Diện tích đường viền chịu gió của cần F là: 5 )(4,212,1.15 2 4)2,15,0( .2 mF =+ ×+ = Thay vào công thức trên ta có: F 0 = (21,4 + 0,5.21,4).0,4 = 12,84 (m 2 ) Suy ra: W 1 ’=k 1 .q 1 .F 0 = 1,15.250.12,84 = 3691,5 (N) Khi nghiêng một góc a 1 =15 0 tải trọng giớ lên cần bằng W 1 =W 1 ’.sina 1 = 3691,5.sin(15 0 ) = 955,43 (N) Tải trọng gió lên vật nâng truyền đến đầu cần xác định từ công thức W 2 =k 2 .q 2 .F vn = 1,15.250.8,84 = 2541,5 (N) Trong đó: F vn = 8,84 (m 2 )-là diện tích hứng gió của vật nâng. Tra theo bảng 2-5 sách (Máy nâng chuyển và thiết bị cửa van) q 2 =250(N/m 2 )-giá trị cường độ tải trọng gió k 2 =1,15-hệ số cường độ tải trọng gió độ cao từ trụ quay đến đầu cần là : )(95,515sin.2315sin. mLH oo c === độ cao từ trụ quay đến giữa cần là : )(975,2 2 95,5 2 1 m H H === Vậy lực S 2 trong palăng cần do tải trọng gió được xác định theo công thức sau đây: h HWHW S 211 2 + = Vậy ( ) NS 87,3592 5 95,5.5,2541975,2.43,955 2 = + = 6 S 3 -Lực sinh ra trong palăng cần do lực ly tâm khi phối hợp quay và nâng cần.Lực ly tâm này tác dụng lên khối lượng bản thân cần (P 1 ) và khối lượng vật nâng cùng bộ phận mang tải (P 2 ) được xác định theo công thức sau: h .h 2 P 1 .h 1 P 3 S + = trong đó: ( ) −+= 1 2 1 900 aan G P q c Lực ly tâm của cần (N) Hn nRQ P q q .900 2 2 2 − = -Lực ly tâm của vật với bộ phận mang tải (N) q n -vận tốc quay của cần trục (vg/ph) R=a+a 1 -Khỏng cách từ vật đến trục quay (m) Vì theo đầu đề thiết kế vận tốc quay trục rất nhỏ (n q =0,5 vg/ph) nên có thể bỏ qua lực này S 4 =0 . Vậy lực lớn nhất sẻ xuất hiện trong palăng nâng cần khi cần vươn ra vị trí xa nhất là: S cmax =S 1 +S 2 +S 3 = 391600 + 3592,87 = 395192,87 (N) Bội suất palăng nâng cần tính theo công thức sau: 5,49 439500.0,9 5,5395192,87. p .η d S .n cmax S c a === trong đó: n=5,5-hệ số an toàn tính dây cáp .Tra theo bảng (2-2) sách (Tính toán máy trục) S d = 439500 Lực kéo đứt dây cáp 7 η p =0,9 -Hiệu suất palăng nâng (cần ước lượng sơ bộ) Chọn bội suất palăng a = 6 Tính lại hiệu suất palăng theo công thức ( ) 0,86 0,9816 5 .0,98 6 0,981 p η = −       − = khi đó lực lớn nhất trong dây cáp được tính lại như sau ( ) N76587,76 6.0,86 395192,87 p a.η cmax S max S === ⇒ S d = S max .n =76587,76.5,5 = 421232,71 (N) < S dc = 439500 (N) Vậy ta chọn bội suất palăng a =6 là đúng Vậy sơ đồ palăng cáp như sau: 3.Xác định các kích thước của tang nâng cần và ròng rọc. l i v o tangố à 8 Đường kính nhỏ nhất cho phép của tang và ròng rọcđược xác định theo công thức sau: D≥ d c .h Trong đó. h 1 = 18 là hệ số đường kính của tang tra theo bảng (3-11) sách (Máy nâng chuyển và thiết bị cửa van). d c = 26,5 mm đường kính cáp tra theo tiêu chuẩn (mm) Vậy ta có:D≥26,5.16 =424 mm Ơ đây ta chọn đường kính tang và ròng rọc giống nhau D t =D r = 430(mm) ta cuốn dây cuốn cáp lên tang làm một lớp , bề mặt tang trơn không có rãnh. Chiều dầy làm việc của dây cáp (l lv ) tính theo công thức. L lv =(l 10 -l 1 ).a = (23,24 – 19,13).6 = 24,7 (m) Với l 1 ,l 10 là chiều dài của palăng tương ứng với tầm xa nhất (góc b 1 ) và tầm với gần nhất tương ứng với (góc b 10 ). Được xác định từ sơ đồ hình học của cần Chiều dài của dây cáp trên trên một bước quấn một lớp. L=π(D t +d c )=3,14.(0,477 + 0,0265) = 1,58 (m) Số bước quấn cáp; 63,15 58,1 7,24 === L l Z lv ,chọn bước cáp Z = 16 Chiều dài cần thiết của tang là: L t =Z.d c = 16.26,5 = 424 (mm) Chọn L t = 600 (mm) 9 Bề dày thành tang được tính theo công thức kinh nnghiệm sau. δ=0,02.D t +(6÷10) = 0,02.424+ 10 =18,48 (mm) lấy δ = 25 (mm) Kiểm tra ứng suất nén sinh ra trên tang theo công thức: ( ) 2 max /1,110 31.25 43,76187.8,0.4,1 . mmN t Sk n === δ ϕ σ Trong đó: S max - Lực căng lớn nhất trong cáp (N) δ -Bề dầy thành tang (mm) t – Bước cáp với d c = 26,5 (mm) tra bảng 3-10 Máy nâng chuyển và thiết bị cửa van), chọn t = 31 ϕ -Hệ số giảm ứng suất ,đối với tang bằng gang ϕ = 0,8. K -Hệ sốphụ thuộc vào số lớp cáp cuốn trên tang ,hai lớp k=1,4. Với ứng suất nén cho phép đối với tang gang GX15-32 là : [s n ] =113(N/mm 2 ) Vậy ta có : s n = 110,1σ n ]=113(N/mm 2 ). Như vậy kích thước của tang làm việc hợp lý và đủ bền. PhầnII.chọn động cơ điện. Ta phân thành 6 vị trí của cần tương ứng với các góc ngiêng b 1 ,b 2 ,b 3 , b 6 Là 15 0 , 25 0 , 35 0 ,45,55, 65,để tính tực trung bình bình phương tác dụng lên palăng cần trong quá trình thay đổi tầm với tứ L max đến L min .Cách tính các giá trị tương tự như tính lực trong dây cáp lớn nhất như ở trên đã trình bày. Vận tốc trung bình thay đổi tầm với v t = 0,27 (m/ph) Thời gian thay đổi tầm với t = 45(s) 10 [...]... một cơ cấu thay đổi tầm vươn có tải trọng từ tầm với xa nhất đến tầm với nhỏ nhất và hạ cần từ tầm vơí nhỏ nhất đến tầm với xa nhất tải trộng thay đổi liên tục Ngoài cơ cấu được sử dụng với chế độ trung bình, tức là theo các điều kiện như số liệu trong bảng 1-1 và theo đồ thị gia tải như ở hình Để chọn hộp gảim tốc thích hợp đủ khả năng làm việc trong thời hạn làm phục vụ quy định ( đối vời bánh răng... xuất phát chủ yếu từ khả tải của các bánh răng Trong các bảng hộp giảm tốc cho số liệu về khả tải ứng với số vòng quay trục vào từng CD % nhất định Các số liệu ấy chỉ dùng khi hộp giảm tốc làm việc trong thời gain hạn chế khoảng 10 năm Đối với tình hình chụi tải cụ thể của cơ cấu thay đổi tầm vươn – chế độ trung bình nhưng trong quán trình làm việc tải trọng thay đổi để có thể tìm được hộp giảm tốc hợp... thực tế tối đa của động cơ điện khi cần trục làm việcvới các tầm vươn từ lớn nhất đến nhỏ nhất là: CDth = t lv 2.45 100 = 100 = 20% t ck 450 tlv =2.45 -thời gian thay đổi tầm với từ nhỏ nhất đến lớn nhất và ngược lại Công suất tính toán động cơ điện với cường độ 25% là cường độ danh nghiã gần nhất theo Catalog theo công thức N t = N th CDth 20 = 29 = 25,92(KW) CDdn 25 Chọn động cơ MTKF 412-8 có công...Vận tốc trung bình thay đổi tầm với vp = l1 − l n 23,24 − 19,13 = = 0,091(m / s ) t 45 Thời gian thay đổi tầm vớitừ vị trí (b1=150) đến vị trí (b2=250) là: t1 = l1 − l 2 23,24 − 22,35 = = 9,78( s ) vp 0,091 Tính toán với sơ đồ tải trọng như hình vẽ: Q= 80000N ; q = 250 (N/m2) Q = 0 ; q = 250 (N/m2) Q1 = 80000N; q = 100 (N/m2)... cầu đã nêu đối với bộ truyền và công suất tương đương vừa tính ra ta đi thiết kế hộp hộp giảm tốc cho phù hợp với yêu cầu của cơ cấu nâng đặt ra : 1.Phân tỉ số truyền của hệ dẫn động (ui) cho các bộ truyền: 21 Để đảm bảo cho cac bộ truyền trong hộp giảm tốc được bôi trơn tốt các bánh răng đều có dâù bôi trơn , theo sách thiết kế Chi tiết máy ta phân tỉ số truyền của hộp giảm tốc như sau: u1 = 3,5 u2... số cơ Công suất P (KW) 26 Tỷ số truyền u Số vòng quay n (v/p) 675 Momen xoắn Trục 1 Trục 2 Trục 3 Trục 4 24,97 23,98 23,03 22,12 1 3,5 3 2,67 675 192, 64,29 24 86 35327 11874 342100 880191 T (N.mm) 9,26 36,48 6,38 6,67 3 .Thiết kế bộ truyền + Chọn vật liệu bánh răng Do không có yêu cầu gì đặc biệt và theo quan điểm thống nhất hoá trong thiết kế ở đây ta chọn vật liệu ba cấp bánh răng như nhau - Bánh... (N/m2) Q4 = 0,2Q = 16000N; q = 100 (N/m2) Q4 = 0; q = 100 (N/m2) các vị trí khác cũng tính tương tự như trên cho các kết quả như trong bảng sau: 11 Các thông số tính toán Cánh tay đòn b(m) Chiều dài palăng Lp,m Vị trí cuả cần tương ứng với góc nâng β i I(15o) 5 23,23 Thời gian thay đổi 0 Tầm với t,s Lực trong palăng nâng cần sc, Nvới tải trọng Q= 80000 N,và 399056.68 II(25o) 5 22,34 9,78 III(35o) 5 21,46... u2 = 3 u3 = 29/3,5.3 = 2,67 2 Xác định công suất, mô men, số vòng quay trên các trục + Dựa vào công suất tính toán trên trục máy công tác, sơ đồ dẫn động và đảm bảo cho sự quá tải của động cơ có thể tính được công suất, mô men và số vòng quay trên các trục, phục vụ các bước tính toán thiết kế các bộ truyền, trục và ổ: P1 = 26.0,97.0,99 = 24,97(KW) n1 = 675 (vg/ph) T1 = 9,55.10 6 P1 24,97 = 9,55.10 6... trọng tương đương không đổi khi cơ cấu làm việc liên tục với cường độ 100% Các tải trong thay đổi được chuyển về tải trọng tương đương theo công thức: 3 ∑ S i t i S td = ∑ti 3 Trong đó ti là thời gian tác dụng của lực Si a) Tính tải trọng tương đương trong quá trình hạ cần với các chế độ tải trọng khác nhau -Khi nâng hạ cần với tải trọng Q 1=Q = 80000 (N) và áp lực gió tính toán tác dụng lên cần là... 2.9,67 + 43782,36 2.9,78 2.45 =213560(N) Hiệu suất chung của cơ cấu nâng cần: 13 η = η pc η tc η oc η bl = 0,86.0,96.0,85.0,95 = 0,67 Trong đó; ηpc= 0,86 Hiệu suất palăng nâng cần ηtc= 0,96 Hiệu suất của tang ηoc= 0,85 Hiệu suất của bộ truyền cơ cấu nâng ηbl= 0,95 Hiệu suất của bản lề cần Công suất trung bình bình phương yêu cầu đối với đông cơ điện trong chu kỳ làm việc có tải và hạ tải tính theo công