Thiết kế cổng trục sức nâng q=20t phục vụ nhà máy thủy điện đrâyhơlinh (kèm bản vẽ)

Đồ án Tốt Nghiệp Trờng Đại Học Xây Dựng Bộ giáo dục và đào tạo cộng hoà xã hội chủ nghĩa việt nam Trờng đại học xây dựng Độc lập - Tự do - Hạnh phúc o0o o0o Khoa : Cơ khí Xây dựng Bộ môn: Máy Xây dựng Nhiệm vụ thiết kế tốt nghiệp Họ và tên sinh viên: Nguyễn Mạnh Cờng Lớp : 44M Năm thứ: 5 Ngành : Máy Xây dựng 1. Đầu đề thiết kế : Thiết kế cổng trục sức nâng Q= 20 T phục vụ nhà mày thuỷ điện Đrâyhơlinh. 2. Các số liệu ban đầu làm thiết kế: - Sức nâng Q = 20T; khẩu độ 3,5 (m) - Hành trình xe con L = 2,5 (m) - Chiều cao nâng: + Từ mặt ray : 8 (m) + Từ cốt âm so với mặt ray (13,5 m)là H = 21,5 (m) - Tốc độ nâng 8 m /0,8 m /ph - Tốc độ di chuyển xe con : 10 (m/ph) - Tốc độ di chuyển cổng trục 32 (m/ph) Chế độ làm việc : Nhẹ. Điều khiển từ Cabin . 3. Nội dung các phần thuyết minh tính toán: - Xác định kích thớc hình học của cổng trục . - Tính toán thiết kế: + Cơ cấu nâng vật + Cơ cấu di chuyển cổng trục + Cơ cấu di chuyển xe con + Kết cấu thép cổng trục 4. Các bản vẽ và đồ thị: - Bản vẽ hình chung máy thiết kế A 0 - Bản vẽ xe con và các cơ cấu nâng di chuyển xe A o - Bản vẽ tang cuốn cáp A o - Bản vẽ lắp cơ cấu di chuyển xe con A 1 - Bản vẽ cơ cấu di chuyển cổng trục A 1 - Bản vẽ kết cấu dầm A 1 Nguyễn Mạnh Cờng Lớp 44 M Khoa Cơ Khí Xây Dựng 1 Đồ án Tốt Nghiệp Trờng Đại Học Xây Dựng - Bản vẽ kết cấu chân A 1 - Bản vẽ bệ di chuyển A 1 - Bản vẽ cụm móc treo A 1 - Bản vẽ kết cấu xe con A 1 - Bản vẽ chế tạo nắp tang A 1 5. Cán bộ hớng dẫn chính : TS. Trơng Quốc Thành 6. Ngày giao nhiệm vụ thiết kế: Ngày 25 tháng 2 năm 2004 7. Ngày hoàn thành : Ngày tháng năm 2004 Cán bộ hớng dẫn tốt nghiệp (Ký tên và ghi rõ họ tên) Nhiệm vụ thiết kế tốt nghiệp đã đợc Bộ môn thông qua ngày tháng năm 2004 Trởng bộ môn (Ký tên và ghi rõ họ tên) Sinh viên đã hoàn thành và nộp đồ án cho Bộ môn ngày 11 tháng 2 năm 2004 Sinh viên làm thiết kế tốt nghiệp (Ký tên và ghi rõ họ tên) Mục lục Trang Nguyễn Mạnh Cờng Lớp 44 M Khoa Cơ Khí Xây Dựng 2 Đồ án Tốt Nghiệp Trờng Đại Học Xây Dựng Lời nói đầu 6 Chơng I: Giới thiệu chung 8 I. Giới thiệu chung về cổng trục 8 1.1 Giới thiệu chung 8 1.2 Kết cấu thép cổng trục 10 1.3 Xe con 12 1.4 Cơ cấu di chuyển cổng 1.5 Một số dạng kết cấu đặc biệt 14 14 II. Giới thiệu cổng trục thiết kế 16 1.1 Giới thiệu chung 16 1.2 Kết cấu thép 17 1.3 Xe con 18 Chơng II: Tính toán cơ cấu nâng 22 I. Tính toán cơ cấu nâng 22 1.1. Lựa chọn pa lăng cáp, đờng kính tang và puly 22 1.2 Sơ đồ dẫn động cụm cơ cấu nâng 22 1.3 Chọn và tính toán kiểm tra bền cụm móc treo 23 1.4 Lựa chọn ổ tựa cho móc treo 26 1.5 Tính toán cụm tang 30 1.6 Tính toán trục tang 35 1.7 Kiểm tra trục về độ bền quá tải 1.8 Chọn ổ lăn cho trục tang 39 40 II Tính công suất động cơ và chọn hộp giảm tốc cơ cấu nâng 42 2.1 Tính công suất động cơ 42 2.2 Kiểm tra động cơ 43 2.3 Chọn khớp nối 2.4 Kiểm tra động cơ chọn 52 55 2.5 Chọn khớp nối 63 Chơng III: Cơ cấu di chuyển xe con 67 I. Sơ đồ bố trí xe con trên dầm cổng trục 67 1.1 Xác định lực cản di chuyển 67 1.2 Tính công suất động cơ sơ bộ và chọn Hộp giảm tốc 68 1.3 Kiểm tra động cơ 70 1.4 Tính phanh và chọn phanh 74 II. Tính toán bánh xe di chuyển xe con 77 2.1 Tải trọng tính toán tác dụng lên bánh xe 77 III. Tính trục truyền cho cơ cấu di chuyển xe con 78 3.1 Sơ đồ trục di chuyển xe 78 3.2 Chọn khớp nối 79 3.3 Sơ đồ lực tác dụng lên trục 80 3.4 Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi theo hệ số an toàn 81 Nguyễn Mạnh Cờng Lớp 44 M Khoa Cơ Khí Xây Dựng 3 Đồ án Tốt Nghiệp Trờng Đại Học Xây Dựng 3.5 Kiểm tra trục về độ bền quá tải 83 3.6 Chọn ổ lăn cho trục 84 3.7 Chọn khớp nối 85 Chơng IV: Cơ cấu di chuyển cổng trục 86 I. Lựa chọn phơng án dẫn động cơ cấu di chuyển cổng 86 1.1 Lựa chọn phơng án 86 1.2 Xác định lực nén bánh lên bánh xe di chuyển cổng 86 1.3 Xác định lực cản di chuyển và tính công suất động cơ 88 1.4 Tính công suất động cơ và chọn động cơ 88 1.5 Tính chọn bộ truyền ngoài 90 1.6 Kiểm tra động cơ 90 1.7 Kiểm tra an toàn bám của động cơ 93 1.8 Tính toán bánh xe di chuyển 94 1.9 Tính trục truyền 94 1.10 Kiểm nghiệm trục theo độ bền mỏi 99 1.11 Kiểm tra trục về độ bền quá tải 101 1.12 Chọn ổ lăn 105 Chơng V : Tính toán kết cấu thép cổng trục 107 I. Sơ đồ tính toán và tải trọng tác dụng 107 1.1 Lựa chọn tiết diện kết cấu thép cổng trục 107 1.2 Tính toán các tải trọng tác dụng lên cổng 108 1.3 Tổ hợp tải trọng 111 II. Tính toán cụ thể cho kết cấu cổng trục 114 2.1 Tính toán các thông số hình học của tiết diện 114 III. Nội lực trong kết cấu thép cổng trục 116 3.1 Nội lực tác dụng lên kết cấu cổng 117 IV Kiểm tra bền toàn bộ kết cấu cổng trục 126 4.1 Kiểm tra bền cho các tải đặt tại giữa dầm trong trờng hợp 1 126 4.2 Kiểm tra bền cho các tải đặt tại mép dầm trong trờng hợp 1 130 4.3 Kiểm tra bền cổng trục ứng với trờng hợp 2 tại giữa dầm 132 Nguyễn Mạnh Cờng Lớp 44 M Khoa Cơ Khí Xây Dựng 4 Đồ án Tốt Nghiệp Trờng Đại Học Xây Dựng 4.4 Kiểm tra bền cổng trục ứng với trờng hợp 2 tại mép dầm 135 V. Kiểm tra ổn định cổng trục 138 5.1 Kiểm tra ổn định cổng theo phơng vuông góc với đờng ray 138 5.2 Kiểm tra ổn định cổng theo phơng song song với đờng ray 139 Tài liệu tham khảo 142 Nguyễn Mạnh Cờng Lớp 44 M Khoa Cơ Khí Xây Dựng 5 Đồ án Tốt Nghiệp Trờng Đại Học Xây Dựng Lời nói đầu - Trong những năm trở lại đây nớc ta đã và đang bớc vào công cuộc công nghiệp hoá, hiện đại hoá. Do đó với sự đầu t mạnh của nhà nớc vào nghành xây dựng cơ bản, nghành xây dựng cơ bản đã và đang có những bớc phát triển nhảy vọt tạo đà cho sự phát triển kinh tế và xã hội ở nớc ta. Trong sự phát triển chung đó để có thể đáp ứng đợc những yêu cầu về cơ giới hoá trong xây dựng dân dụng và công nghiệp, xây dựng cầu và các công trình thuỷ lợi cũng nh các nghành khai thác chế biến dầu khí ngành máy xây dựng đã và đang có những tiến bộ vợt bậc về công nghệ tiên tiến, cũng nh chủng loại sử dụng. Trong điều kiện nớc ta hiện nay cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ xây dựng và sản suất vật liệu xây dựng, máy xây dựng ngày càng đợc hoàn thiện đã có thể tiến tới tự thiết kế, chế tạo các máy và các thiết bị xây dựng hiện đại. Với việc cơ giới hoá trong xây dựng sẽ làm tăng năng suất lao động, tăng nhịp độ thi công cũng nh đảm bảo chất lợng công trình và hạ giá thành sản phẩm, thậm chí trở thành nhân tố quyết định đến sự hình thành một công trình hiện đạiChính vì những lý do trên, máy xây dựng ngày càng có ý nghĩa và vai trò lớn hơn trong công tác xây dựng cơ bản nói riêng và nền kinh tế nói chung. - Sau một thời gian dài học tập và rèn luyện trong khoa máy xây dựng tại Trờng Đại Học Xây Dựng, đợc sự chỉ dạy tận tình nhiệt huyết của các thầy các cô và với sự cố gắng của bản thân, đã trang bị tốt cho sinh viên chúng em trong công việc sau này. Đề tài tôt nghiệp chính là sự hệ thống lại toàn bộ kiến thức đã học và là cơ sở để đánh giá tốt qúa trình học tập của mỗi sinh viên.Với đề tài tốt nghiệp là Thiết kế cổng trục sức nâng 20 (tấn) phục phụ cho nhà máy thuỷ điện Đrâyhơlinh. Đợc sự chỉ bảo tận tình của các thầy trong khoa, đặc biệt là sự hớng dẫn chỉ bảo tận tình của thày giáo Tiến sỹ Trơng Quốc Thành đã giúp em hoàn thành đồ án tốt nghiệp đợc giao đúng thời gian và khối lợng công việc mà Bộ môn và các thày đã giao. - Với sự nỗ lực của bản thân để hoàn thiện cho đồ án tốt nhất. Tuy nhiên với khả năng và điều kiện tài liệu cha cho phép dù có cố gắng nhng đồ án chắc chắn còn nhiều sai sót kính mong các thầy xem xét bỏ qua. - Một lần nữa em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thày giáo Ts. Trơng Quốc Thành và tất cả các thày cô trong khoa máy xây dựng thuộc Trờng ĐHXD đã dạy bảo và giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập và làm đồ án tốt nghiệp. Nguyễn Mạnh Cờng Lớp 44 M Khoa Cơ Khí Xây Dựng 6 §å ¸n Tèt NghiÖp Trêng §¹i Häc X©y Dùng Hµ Néi, th¸ng 5 n¨m 2004 Sinh viªn thùc hiÖn NguyÔn M¹nh Cêng NguyÔn M¹nh Cêng Líp 44 M Khoa C¬ KhÝ X©y Dùng 7 Đồ án Tốt Nghiệp Trờng Đại Học Xây Dựng Chơng I: giới thiệu chung I. Giới thiệu chung về cổng trục. 1.1. Giới thiệu chung. - Cổng trục là một loại cần trục kiểu cầu có dầm cầu đặt trên các chân cổng với các bánh xe di chuyển trên ray đặt dới đất. - Theo công dụng có thể phân thành cổng trục có công dụng chung còn gọi là cổng trục dùng để xếp dỡ, cổng trục dùng để lắp ráp trong xây dựng và cổng trục chuyên dùng. Cổng trục có công dụng chung có tải trọng nâng từ 3,2 - 10T, khẩu độ dầm cầu 10- 40m, chiều cao nâng 7-16m. Cổng trục dùng để lắp ráp trong Xây dựng có tải trọng nâng 50 400 (tấn), khẩu độ đến 80m và chiều cao nâng đến 30m. Cổng trục dùng để lắp ráp có tốc độ nâng, di chuyển xe con và di chuyển cổng nhỏ hơn so với cổng trục có công dụng chung. Đặc biệt nó có tốc độ chậm khi dùng lắp ghép, nâng hạ vật 0,05- 0,1 m/ph và di chuyển xe con di chuyển cổng 0,1 m/ph. Hình 1.1: cổng trục một dầm Cổng trục có công dụng chung dùng để bốc dỡ, vận chuyển hàng thể khối, vật liệu rời trong các kho bãi bến cảng nhà ga, đờng sắt. Cổng trục dùng để lắp ráp dùng trong lắp ráp thiết bị trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt trong các công trình năng lợng và lắp ghép các công trình giao thông. Thiết bị mang vật của cổng trục thờng là móc treo, gàu ngoạm hoặc là nam châm điện. Cổng trục chuyên dùng thờng đợc sử dụng trong các nhà máy thuỷ điện. Theo kết cấu thép có cổng trục không có côngxôn (hình 1.1), cổng trục có một đầu côngxôn và hai đầu côngxôn (hình 1.2). Kết cấu dầm cầu và kết cấu chân cổng cũng rất da dạng. Dầm cầu có thể đợc chế tạo dới dạng dầm hộp hàn, dạng ống, dầm dàn không gian và có thể một hoặc hai dầm. Kết cấu chân cổng có thể là dàn hoặc hộp. Nguyễn Mạnh Cờng Lớp 44 M Khoa Cơ Khí Xây Dựng 8 Đồ án Tốt Nghiệp Trờng Đại Học Xây Dựng Hình1.2: cổng trục một dầm có côngxôn Ray di chuyển xe con trên dầm cầu có thể đặt phía trên hoặc treo ở phía d- ới dầm cầu. Chân cổng thờng có một chân cứng (có kết cấu hộp hoặc dàn không gian liên kết cứng với dầm cầu) và một chân mềm (có kết cấu ống hoặc giàn phẳng và liên kết khớp với dầm cầu). Chân mềm có liên kết khớp với dầm cầu để đảm bảo cho kết cấu là hệ tĩnh định, nó có thể lắc quanh trục thẳng đứng đến 5 0 để bù trừ sai lệch của kết cấu và đờng ray do chế tạo, lắp đặt và ảnh hởng của biến dạng do nhiệu độ. Nh vậy chân mềm của cổng trục có tác dụng giảm ma sát thành bánh xe với ray, giảm tải trọng xô lệch và tránh kẹt ray khi di chuyển. Cổng trục có khẩu độ dới 25m có thể chế tạo haichân cứng. Đối với cổng trục hạng nặng có sức nâng trên 100T thờng là hai ray di chuyển cho mỗi bên và cụm bánh xe di chuyển gồm nhiều bánh xe đặt trên cầu cân bằng để đảm bảo cho chúng có lực nén bánh đều nhau. Các cổng trục có sức nâng lớn thờng đợc bố trí thêm một đến hai tời nâng phụ. Xe con của cổng trục có thể là palăng điện hoặc tời treo chạy trên ray treo và có thể là xe con giống nh cầu trục. Cơ cấu nâng và cơ cấu di chuyển xe con có thể bố trí trên kết cấu thép của cổng truc, dẫn động xe con bằng cáp kéo. 2.2. Kết cấu thép cổng trục Kết cấu thép của cổng trục bao gồm dầm cầu và các chân cổng. a. Kết cấu thép của dầm cầu Cổng trục một dầm có kết cấu dầm là tổ hợp đợc sử dụng rất phổ biến với sức nâng từ 5 - 10 t. Các cổng trục một dầm thờng sử dụng palăng điện chạy trên ray treo dới dầm (hình 1.1,1.2). Một số trờng hợp dùng xe con chạy trên hai ray đặt dới dầm (hình 1.3g,h,i). Dầm cầu dạng dàn không gian thờng có thêm các thanh xiên ở bên trong để tăng cứng. Nguyễn Mạnh Cờng Lớp 44 M Khoa Cơ Khí Xây Dựng 9 Đồ án Tốt Nghiệp Trờng Đại Học Xây Dựng c d e f g h i a b Hình 1.3: kết cấu dầm loại một dầm a b Hình 1.4: kết cấu dầm loại hai dầm Cổng trục có sức nâng lớn thờng là loại hai dầm hộp có ray di chuyển xe con đặt phía trên dầm cầu. Loại này thờng dùng xe con chạy trên hai dầm, trên hình 1.4 là mặt cắt dầm cầu của cổng trục hai dầm có sức nâng lớn. Ngoài ra với tải trọng nâng lớn dầm cầu có thể là giàn không gian. b. Kết cấu thép của chân cổng Chân cổng có kết cấu hộp hoặc dàn, với kết cấu dàn thì chân có khả năng chịu tải trọng lớn tuy nhiên chúng có nhợc điểm là thờng chiếm nhiều diện tích, chân cổng kiểu hộp khắc phục đợc nhợc điểm này của chân dàn. Trên hình 1.5a,b là chân cứng của cổng trục có dạng hộp và mặt cắt dầm cầu nh trên hình 1.4, với kết cấu này cổng trục có thể có một hoặc hai đầu côngxôn. Nguyễn Mạnh Cờng Lớp 44 M Khoa Cơ Khí Xây Dựng 10 [...]... tời nâng phải đồng đều Cửa đập trong các nhà máy thuỷ điện phải đợc nâng với tốc độ chậm Còn khi không nâng thì phải có tốc độ nhanh để rút ngắn thời gian do vậy tời nâng phải có hai tốc độ II Giới thiệu cổng trục thiết kế 1.1 Đặc điểm làm việc của cổng trục thiết kế: a Mục đích sử dụng của cổng trục thiết kế: - Cổng trục thiết kế để phục phụ các thiết bị và nâng hạ cửa đập của nhà máy thuỷ điện Đrâyhơlinh. .. có khẩu độ dầm cầu không lớn Có thể chia cổng trục trong nhà máy thuỷ điện làm 3 loại: - Cổng trục dùng để lắp ráp và phục vụ các thiết bị trong nhà máy thuỷ điện - Cổng trục phục vụ các thiết bị và nâng hạ của đập - Cổng trục để phục vụ lắp ráp cửa đập Cổng trục trên có thể có hoặc không có côngxôn Cơ cấu nâng của cổng trục loại này có đặc điểm là dùng hai tờ nâng đặt cách nhau đúng bằng chiều Nguyễn... kế là cổng trục có sức nâng Q = 20 (tấn) và khẩu độ L =3,5 m ta lựa chọn phơng án thiết kế là cổng trục hai dầm xe con di chuyển trên ray đặt trên hai dầm Sơ đồ hình chung cổng trục thiết kế nh hình 1.10 - Cổng trục này đợc thiết kế với khẩu độ nhỏ, với hai chân đợc liên kết cứng với dầm Nh vậy sẽ giúp cho công việc lắp dựng đơn giản hơn, giảm thời gian do đó tăng năng suất lao động a) Hình chung cổng. .. trong chân cổng thờng có ray di chuyển để tàu hoả hoặc các phơng tiện khác vào để vận chuyển hàng hoá đến hoặc đi - Tải trọng nâng của cổng trục xếp dỡ côngtennơ thờng đợc chọn theo tải trọng của côngtennơ và thiết bị mang chuyên dùng vì chúng khá nặng c Cổng trục phục vụ nhà máy thuỷ điện Cổng trục này thờng đợc dùng trong lắp ráp và vận hành khai thác nhà máy thuỷ điện Chúng thờng có tải trọng nâng lớn... Hình chung cổng trục thiết kế : ( Hình 1.10 ) 1 : Cụm cơ cấu di chuyển 5 : Sàn công tác 2 : Giàn leo cổng trục 6 : Xe con di chuyển 3 : Chân cổng 7 : Dầm chính 4 : Ca bin 8 : Móc treo Nguyễn Mạnh Cờng Lớp 44 M 16 Khoa Cơ Khí Xây Dựng Đồ án Tốt Nghiệp Trờng Đại Học Xây Dựng Hình 1.10 : Hình chung cổng trục 1.2 Kết cấu thép của cổng trục thiết kế a Kết cấu thép của dầm - Dầm của cổng trục là dầm hộp... hình 1.9, tải trọng nâng của cổng trục tự lắp dựng thờng không vợt quá 20t b Cổng trục xếp dỡ côngtennơ - Loại cổng trục này chuyên dùng để xếp dỡ côngtennơ trong các nhà ga bến cảng, kho bãi Đặc điểm chính là dùng các thiết bị mang chuyên dùng rút ngắn thời gian xếp dỡ và giảm nhẹ sức lao động Cổng trục xếp dỡ côngtennơ thờng có hai đầu côngxôn Một đầu công xôn thờng đặt trong nhà kho chứa côngtennơ... để bảo dỡng và sửa chữa Cổng trục có khẩu độ dới 25m có thể chế tạo với hai chân cứng (hình 1.6a), cổng trục có khẩu độ lớn thờng một chân liên kết cứng với dầm còn chân kia liên kết khớp với dầm Trên sơ đồ 1.6b,c có chân cổng liên kết khớp với dầm Sơ đồ 1.6b có chân cổng bên trái liên kết cứng với dầm còn chân cổng bên phải liên kết khớp với dầm nhờ khớp quay hình trụ với trục xoay nằm trong mặt phẳng... liên kết với dầm bằng nút trợt (nút B) cho phép dầm có thể xoay tơng đối quanh vấu định vị thẳng đứng (nút C) Chân mềm bên phải liên kết với dầm bằng khớp cầu cho phép xoay theo hớng bất kỳ Khi cổng trục bị xô lệch thì dầm cầu không bị uốn và hoàn toàn tránh đợc khả năng bị kẹt 3 Xe con của cổng trục Kết cấu xe con của cổng trục rất đa dạng tuỳ thuộc vào kết cấu của dầm cầu và tải trọng nâng của cổng trục. .. chuyển xe con b Kết cấu thép chân cổng : Chân cổng trục cũng có kết cấu dạng hộp đợc hàn từ các thép tấm CT3 Chân cổng trục đợc liên kết cứng với dầm Các chân cổng tựa trên các cụm bánh xe, mỗi bên có hai cụm bánh xe và chúng đợc liên kết với nhau bằng thanh giằng Vì tải trọng nâng lớn nên để giảm tải trọng tác dụng vào bánh xe ta bố trí hệ bánh xe kép trên mỗi cụm bánh Mỗi bên chân cổng đợc bố trí... - Sức nâng của cổng trục Q = 20 (tấn); khẩu độ 3 (m); hành trình di chuyển của xe con L = 2,5 (m); - Chiều cao nâng : Từ mặt ray : 8 (m) + Từ cốt âm so với mặt ray (cao 13,5 m) là H = 21,5 (m) + Tốc độ nâng 8 m/0,8 m/phút - Tốc độ di chuyển xe con vxecon=10 (m/phút) - Tốc độ di chuyển của cổng trục vcổng= 32,5 (m/ph) - Chế độ làm việc nhẹ 15% Điều khiển từ Cabin 1.2 Cấu tạo chung: - Với nhiệm vụ thiết . thiệu cổng trục thiết kế 1.1. Đặc điểm làm việc của cổng trục thiết kế: a. Mục đích sử dụng của cổng trục thiết kế: - Cổng trục thiết kế để phục phụ các thiết bị và nâng hạ cửa đập của nhà máy. máy thuỷ điện. - Cổng trục phục vụ các thiết bị và nâng hạ của đập. - Cổng trục để phục vụ lắp ráp cửa đập. Cổng trục trên có thể có hoặc không có côngxôn. Cơ cấu nâng của cổng trục loại này có. trọng nâng lớn (từ 100 - 500t) và có khẩu độ dầm cầu không lớn. Có thể chia cổng trục trong nhà máy thuỷ điện làm 3 loại: - Cổng trục dùng để lắp ráp và phục vụ các thiết bị trong nhà máy thuỷ điện. -