Giới thiệu chung về máy vận thăng

Giới thiệu chung về máy vận thăng

PHẦN I : GIỚI THIỆU CHUNG, PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN Chương 1: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN. 1.1.Nhu cầu xây dựng nhà dân, nhà công nghiệp hiện nay: Đất nước ta đang trong quá trình phát triển thành một nước công nghiệp, mục tiêu của Đảng và Nhà nước đến năm 2020 nước ta căn bản trở thành một nước công nghiệp, để trở thành một nước công nghiệp thì nước ta phải có một cơ sở hạ tầng đáp ứng nhu cầu đó. Do nhu cầu đô thò hóa ngày càng phát triển mạnh mẽ tốc độ xây dựng nhà dân dụng phát triển chóng mặt trong những năm vừa qua và chắc chắn sẽ phát triển mạnh hơn nữa trong những năm tới. Trong đó những công trình vừa và nhỏ chiếm một số lượng rất lớn. Để phục vụ cho nhu cầu xây dựng đó thì trang thiết bò máy móc phục vụ cho xây dựng cũng phát triển rất sôi nổi, rất nhiều loại máy móc được bày bán quảng cáo trên thò trường nhưng đa số trong đó là các thiết bò nhập từ nước ngoài về, với đa số máy móc đã qua sử dụng hoặc đã lỗi thời, nên chất lượng của chúng trong quá trình khai thác đạt hiệu quả không cao. Trong khi đó giá thành của nó lại quá đắt so với chất lượng của chúng, mà trong đó có nhiều loại máy có thể chế tạo trong nước hoàn toàn hoặc một phần với giá thành rẻ và chất lượng không thua kém máy nhập ngoại như: Cầu trục, Cổng trục, Trạm trộn bê tông nhựa nóng, Máy lu, máy ép cọc, Máy gim bấc thấm … Nói riêng máy chuyên phục vụ cho việc nâng vật liệu phục vụ cho việc xây dựng, sửa chữa các công trình xây dựng dân dụng và công nghiệp hiện nay ở nước ta thường dùng chủ yếu là: Cần truc tháp và Máy vận thăng, ngoài ra còn loại máy xếp dỡ nữa cũng có thể làm công việc này nhưng không chuyên như: Cần trục bánh lốp, Cần trục to, Cần trục bánh xích….Hai loại Cần trục tháp và Máy vận thăng thì chúng ta đã có thể chế tạo và đã chế tạo rồi. 1.2. Lập phương án và lựa chọn phương án phù hợp với quy mô xây dựng. Để vận chuyển vật liệu và thiết bò lên trên các công trình xây dựng, chúng ta có nhiều thiết bò để thực hiện công việc này, nhưng hai thiết bò được sử dụng phổ biến hiện nay là Máy vận thăng có nhiều loại vận thăng khác nhau nên ta có các lựa chọn sau. PHƯƠNG ÁN 1: Dùng vận thăng lồng. 5 Vận thăng lồng được sử dụng nâng hàng và nâng người rất tiện dụng, có tải trọng nâng lớn. Nhưng có cấu tạo phức tạp hơn Hình 1.1: Bố trí chung vận thăng lồng. Ưu điểm: Có chiều cao nâng cao, tải trọng nâng lớn và vận chuyển được người sức nâng thường từ 1T ÷ 2T Nhược điểm: Có kết cấu phức tạp, có nhiều cơ cấu, tháp cao và nặng, nên tốn kém trong quá trình đầu tư. PHƯƠNG ÁN 2: Máy vận thăng dựa tường Vận thăng xây dựng là thiết bò chuyên dùng có bàn nâng hoặc gầu. Chuyển động có dẫn hướng theo phương đứng hoặc gần thẳng đứng, dùng để vận chuyển người và vật liệu hoặc chỉ vật liệu phục vụ cho công tác xây dựng và sửa chữa các công trình dân dụng và công nghiệp. 6 Hình 1.2 : Bố trí chung vận thăng dựa tường Ưu điểm : Kết cấu đơn giản chỉ có một cơ cấu nâng, phần kết cấu thép gồm một tháp, bàn nâng hoặc lồng, ngoài ra còn giá đỡ. Do vậy công việc vận chuyển và lắp đặt nhanh gọn, chế tạo đơn giản. Nhược điểm: Chiều cao nâng của máy vận thăng nâng hàng từ 9 -100m, sức nâng thường là 300 – 500kg, chỉ nâng hàng theo một phương thẳng đứng, nên không gian phục vụ hẹp. Loại vận thăng có cần thì cũng rất ngắn, thường thì không có cần. PHƯƠNG ÁN 3: Máy vận thăng đứng tự do 7 Hình 1.3: Bố trí chung vận thăng đứng tự do Ưu điểm : Cấu tạo đơn giản, vận chuyển dễ dàng Nhược điểm: Chiều cao nâng không lớn, trọng lượng nâng ít, độ ổn đònh không cao. LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN: Do quy mô xây dựng các công trình dân dụng và công nghiệp ở nước ta thường thuộc loại vừa và nhỏ có độ cao dưới 100m. Để phục vụ cho việc xây dựng các công trình dạng này người ta thường chọn Máy vận thăng vì những yêu điểm của nó và chức năng của máy cũng phù hợp với yêu cầu vận chuyển vật liệu trong xây dựng các công trình vừa và nhỏ. Còn cần trục tháp chủ yếu phục vụ ở những công trình có khối lượng xây lắp lớn không gian cần phục vụ rộng. Thường trong các công trình lớn người ta kết hợp sử dụng cả vận thăng và cần trục tháp cùng hoạt động 8 Chương 2: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MÁY VẬN THĂNG 2.1. Giới thiệu chung về máy vận thăng : 2.1.1. Giới thiệu: Trong lónh vực xây dựng dân dụng và công nghiệp thì máy vận thăng là một thiết bò chuyên dùng để nâng vật liệu và người lên các công trình trên cao. Cấu tạo chung của vận thăng gồm một tháp cao dưới 100m đối với vận thăng lồng chở người chiều cao nâng có thể lên tới 150m, bàn nâng để đặt vật liệu hoặc lồng chở người và vật liệu. Vận thăng thường chỉ có một cơ cấu nâng, dùng cáp kéo hoặc tự nâng. Đối với vận thăng lồng chở người có các cơ cấu an toàn phức tạp hơn, hệ số an toàn của nó cũng cao hơn rất nhiều. Loại này thường phục vụ chở người lên các công trình nhà cao tầng. Cơ cấu điều kiển thường đặt dưới đất đối với máy vần thăng nâng hàng, và đặt trong lồng đối với máy vận thăng lồng chở người. Tải trọng nâng đối với máy vận thăng nâng hàng thường là :300 – 500(kG) tốc độ nâng : 0.3 – 3 (m/s). Đối với máy vận thăng lồng chở người tải trọng nâng thường là:0.5 – 2(T) tốc độ 0.6 – 22(m/s). Thang nâng được đặt cạnh tòa nhà thi công. Thang nâng chở hàng kiểu cột gồm khung bệ, cột có gắn dẫn hướng, bàn nâng được cố đònh trên giá trượt, tời đảo chiều và tủ điện điều khiển. Giá trượt và bàn nâng tựa trên dẫn hướng nhờ các con lăn. Cáp của tời đảo chiều vòng qua các puli trên đỉnh cột và puli gắn trên bàn nâng, đầu cáp được cố đònh trên đỉnh cột. Cột gồm nhiều đoạn nối với nhau bằng bulông thông qua các mặt bích. Tuỳ theo chiều cao của toà nhà mà có thể nối thêm các đoạn giữa để tăng chiều cao. Khi chiều cao của cột trên 10m phải dùng các thanh giằng để cố đònh vào kết cấu của toà nhà. Để tăng tính cơ động của thang nâng người ta lắp khung bệ trên bánh hơi. Ở vận thăng chuyên dùng nâng chuyển vật liệu rời người ta không dùng bàn nâng mà dùng gầu. Gầu có bánh xe và được tời kéo trên ray đặt thẳng đứng hoặc hơi nghiêng. Gầu tự đổ vật liệu khi bánh xe phía trước của gầu chạm vào vật chắn, gầu sẽ lật ngược và vật liệu được đổ ra. Vận thăng với gầu nâng được sử dụng rộng rãi trong các trạm trộn bê tông xi măng. Để tăng tính ổn đònh và tính kinh tế khi chế tạo, người ta bộ thường bố trí đối trọng dưới khung bệ để tạo ra momen cân bằng. Ở máy vận thăng, thường chỉ có một cơ cấu làm việc, đó là cơ cấu nâng. Ở máy vận thăng đang thiết kế, cơ cấu nâng bao gồm tang quấn cáp được dẫn động từ động cơ điện thông qua hộp giảm tốc. Động cơ điện sử dụng nguồn điện từ điện lưới bên ngoài. 9 2.1.2. Phân loại: Theo phương pháp truyền động: + Dùng cáp kéo. + Tự leo. Theo công dụng: + Máy vận thăng nâng hàng. + Máy vận thăng lồng chở người và vật liệu. 2.2. Giới thiệu về máy vận thăng nâng hàng tải trọng 300 kG chiều cao nâng 20 m. + Công dụng : chuyên dùng để chở vật liệu phục vụ các công trình xây dựng dân dụng và công nghiệp có chiều cao nâng bé hơn hoặc bằng 20m và có tải trọng dưới 300 kG. + Cấu tạo : Gồm các phần chính sau. Kết cấu thép : Một tháp có kết cấu dạng dàn gồm bốn thanh biên và các thanh giằng. Tháp được kết cấu gồm nhiều đoạn có chiều dài 2 m được nối với nhau bằng các buloong. Cơ cấu nâng : Gồm một động cơ truyền đông qua một hộp giảm tốc thông qua các khớp nối đến tang quấn cáp. Ngoài ra còn một số thiết bò khác như : Tủ điện, Giá đỡ, Bàn nâng…. + Thông số cơ bản của máy vận thăng thiết kế: Sức nâng : Q 300kG Chiều cao nâng : H 20 m Chiều cao tháp : L 22m Tốc độ nâng : v n 21m/ph Khối lượng máy : m 1,41Tf 10 PHẦN II : THIẾT KẾ KỸ THUẬT Chương 1: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CƠ CẤU NÂNG 1.1. Thông số cơ bản: Sức nâng : Q = 300kG Chiều cao nâng : H = 20 m Chiều cao tháp : L = 22m Tốc độ nâng : v n = 21m/ph Khối lượng máy : m = 1,41Tf. Chế độ làm việc: Trung bình 1.2. Sơ đồ cơ cấu nâng. Hình 1.1: Sơ đồ cơ cấu nâng 1.Động cơ điện. 2.Khớp nối. 3.Phanh. 4.Hộp giảm tốc. 5.Tang. Động cơ điện (1) được nối với hộp giảm tốc (4) qua khớp nối đàn hồi (2), nửa khớp bên phía hộp giảm tốc được sử dụng làm bánh phanh(3), trục gia hộp giảm tốc được nối với tang. 11 4 1 2 3 5 1.3. Nguyên tắc hoạt động của cơ cấu nâng. Khi khởi động cơ cấu bằng điện, động cơ điện (1)hoạt động sẽ truyền mômen xoắn hộp giảm tốc (4) nhờ khớp nối đàn hồi (2) mômen xoắn truyền từ hộp giảm tốc qua tang cũng nhờ khớp nối, vận tốc ra của hộp giảm tốc phải bằng vận tốc quay của tang để nâng hạ hàng theo thiết kế. Phanh sử dụng trong cơ cấu này là loại phanh thường đóng bằng điện. 1.4. Sơ đồ mắc cáp. Do máy vận thăng là một thiết bò nâng đơn giản với một cơ cấu nâng. Với máy vận thăng nâng hàng có tải trọng Q = 300kG ta chọn bội suất của palăng a = 1 sơ đồ được mô tả như sau: Hình 1.2 : Sơ đồ mắc cáp cơ cấu nâng 1 – Tang tời 2 – Cáp 3 ; 4 – Puli đổi hướng 5 – Đầu cáp gắn vào bàn nâng 1.5. Tính toán chọn cáp. Cáp được chọn theo điều kiện (1.1).[1]: nSS ×≥ maxđ Trong đó: S đ : lực kéo đứt dây cáp tra trong bảng tiêu chuẩn. 12 S max : lực căng cáp lớn nhất tại chỗ cuốn lên tang trong quá trình nâng vật được xác đònh theo công thức (2.18) [5]: o am Q S η ×× = max + Q: Trọng lượng nâng vật. (Q = 0.3T = 3000 (N) + a: Bội suất của palăng a = 1 + m: Số pa lăng đơn trong hệ thống m = 1 + η 0 : Hiệu suất chung của palăng và puli chuyển hướng (2.1)[2]. hPO ηηη . = Với: η p : hiệu suất của palăng η h : hiệu suất của puli chuyển hướng η h = 0,98 +η p : Hiệu suất chung của palăng . Theo công thức (2.3) [2]: t r a r p a η η η η × − − ×= 1 11 η r : Hiệu suất của một puli η r = 0,98 (tra bảng 2.2 [2]) ⇒ 99,0 98,01 98,01 1 1 2 = − − ×= p η Vậy: NS 56,3156 96,099,011 3000 max = ××× = n: hệ số an toàn cho phép của cáp thép (n phụ thuộc vào loại máy và chế độ làm việc, vì chế độ làm việc trung bình tra bảng 2.3 [2] ⇒ n = 5,5). S đ  3156,565,5 = 17361 N Theo tính toán trên và theo chỉ dẫn bảng 2.5 [2].Tra bảng III.3 [2] chọn cáp bện kép loại ∏K_P lõi theo ГOCT 2688_69 có ký hiệu là 9,1- Г- I- H -200 ГOCT2688 – 69, có các thông số sau: S đ = 50650 KG = 506500 N. σ b = 200 kG/mm 2 . d c = 9,1 mm Khối lượng tính toán 1000m cáp đã bôi trơn là 305 Kg. 13 Hình 1.3: Cấu tạo cáp Độ bền dự trữ của cáp theo công thức: 5,5][16 56,3156 50650 =≥=== n S n t max đ S Vậy thõa mãn điều kiện độ bền dự trữ của cáp lớn hơn hệ số an toàn cho phép. 1.6. Chọn động cơ điện và hộp giảm tốc. Công suất tónh khi nâng vật bằng tải trọng được xác đònh (2.78)[3]: Trong đó: Q : trọng lượng của vật nâng và bộ phận mang hàng V n = 21 (m/ph): vận tốc nâng hàng η: hiệu suất của động cơ. η = η p . η t . η b = 0,99 . 0,96. 0,92 = 0,87 η p = 0,99: hiệu suất của palăng. η t = 0,96: hiệu suất của tang (tra bảng 1.9 sách tính toán máy nâng chuyển) η b = 0,92: hiệu suất bộ truyền hai cấp bánh răng trụ (tra bảng 1.9 [1]) Tra bảng III.20.1 [1] ta chọn loại động cơ cần trục MTF có rô to dây quấn MTF 012 -6 khi chế độ làm việc 25% có công suất đònh mức N đm = 4,1(kw) khi tốc độ quay là 870 (v/p). các thông số kỹ thuật về động cơ điện MTF 012 -6. d 1 = 28 (mm): đường kính trục ra động cơ. Đầu trục của động cơ điện hình trụ. moment đã của rôto động cơ (GD 2 ) rôto = 0,115 (kg/m 2 ), khối lượng của động cơ m đc = 58 (kg). 14 η .1000.60 . n t VQ N = )(2,1 87,0.1000.60 21.3500 KWN t == [...]... thanh giằng chéo và giằng ngang 2.6 Các thông số cơ bản của máy vận thăng: - Trọng lượng vật nâng : Q = 0,3 Tf - Vận tốc nâng : Vn= 21 m/ph - Chiều cao nâng : H = 20 m - Chiều cao của máy vận thăng: L = 22 m - Khối lượng máy vận thăng : Qb = 1.41 Tf 38 2.7 Kích thước kết cấu: 2000 500 380 Hình : 2.1 Hình dáng chung của dàn Do cột của máy vận thăng gồm các đoạn ngắn ghép lại với nhau, mỗi đoạn dài 2 m... + Tính hàn tốt 2.5 Hình dáng chung: Trong quá trình tính toán thiết kế máy vận thăng, kết cấu cột tháp của máy vận thăng là phần quan trọng nhất và là thành phần chòu lực nhiều nhất nên khi thiết kế cần phải đảm bảo các điều kiện sau: + Kết cấu đủ bền và ổn đònh + Hình dáng, tiết diện phân bố hợp lí, đảm bảo tính kinh tế và khối lượng của toàn bộ kết cấu máy Do máy vận thăng phần lớn làm việc ngoài... dụng phương pháp hàn tự động Máy vận thăng có kết cấu bao gồm 1 cột thẳng đứng làm nhiệm vụ dẫn hướng cho bàn nâng được nâng lên nhờ các tời nâng Cột có kết cấu dàn không gian 4 mặt được đặt cố đònh và nối cứng với bệ đỡ Trên bệ đỡ có các đối trọng đễ đảm bảo cho cột làm việc ổn đònh Trên đỉnh cột có bố trí các puly chuyển hướng của cơ cấu nâng máy vận thăng Cột của máy vận thăng có kết cấu là một dàn... 17 ( mm) ; D = 72 (mm) Chương 2 : TÍNH KẾT CẤU THÉP MÁY VẬN THĂNG 2.1 Giới thiệu chung: 34 Kết cấu thép hiện vẫn là loại kết cấu chủ yếu dùng trong xây dựng hiện đại: dân dụng công nghiệp, cầu, công trình thuỷ công, đóng tàu, Kết cấu thép hiện tại cũng đang là kết cấu phổ biến dùng làm giá đỡ cho kết cấu của các loại máy xếp dỡ và xây dựng Trên các máy xếp dỡ và xây dựng, khối lượng kết cấu thép chiếm... và sự phát triển, nước ta đã quen dùng tiêu chuẩn của Nga ( GOST) Máy vận thăng sức nâng 0,3 tấn, chiều cao nâng 20m được làm từ thép cácbon trung bình, loại thép CT3 có các đặc trưng cơ tính như sau: + Modun đàn hồi khi kéo: E = 2,1.106 kG/cm2 + Modun đàn hồi trượt: G = 0,81.106 kG/cm2 2 + Giới hạn chảy: σ c = 2400 − 2800kG / cm 2 + Giới hạn bền : σ b = 3800 − 4200kG / cm + Độ dai va đập: ak = 50-100... các khoang là 0,5 m Chọn kết cấu cột máy vận thăng là cột mắt lưới có tiết diện phức hợp gồm 4 thanh biên liên kết với nhau bằng các thanh giằng Với loại cột mắt lưới này thì khi thay đổi khoảng cách giữa các thanh biên hoặc tiết diện của thanh biên có thể tăng độ cứng của cột lên rất nhiều 39 h b Hình :2.1 Bố trí chung mặt cắt ngang 2.8 Các trường hợp tải trọng: Khi máy trục làm việc nó chòu nhiều loại... kiện bằng cách: đặt các tải trọng lên máy trục theo từng tổ hợp tải tính toán rồi tách riêng rẽ từng cấu kiện ra khỏi cần trục, xây dựng sơ đồ tính cho cấu kiện đó, sau đó kiểm tra kết cấu theo các phương pháp tính Nếu kết quả không thõa mãn ta cần quay lại giả thiết lại kết cấu hoặc lựa chọn lại chủng loại thiết bò 2.4 Thép dùng trong kết cấu kim loại máy vận thăng: Do hoàn cảnh lòch sử và sự phát... (m): đường kính tính toán của tang i = 26: tỉ số truyền chung 23 ηc = 0,86 : hiệu suất chung cho bộ truyền cơ cấu 3156,56.1.0,2 = 29,6( N m) 2.26.0,86 ⇒ Mc = hay Mc = 2,96 (KG.m) Moment đònh mức của động cơ: Mđc = 975 N dm 4,1 = 975 = 4,59( KG.m) n 870 Thời gian mở máy khi khởi động (1.57[1]: tkđ = (GD 2 ) qđ n 375.M d (CT -1.57 sách tính toán máy nâng chuyển) Trong đó: (GD2)qđ = 0,5765 (KG.m 2) : moment... lặp lại với cường độ cho trước, động cơ không được 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 trước Như vậy kiểm nghiệm động cơ điện theo thời gian và gia tốc khi khởi động, tình trạng động khi quá tải, về nhiệt độ yêu cầu chính là kiểm tra về công suất của động cơ Moment cản tónh trên trục động cơ khi... Trong đó: [σ]: ứng suất uốn cho phép Ta chọn vật liệu chế tạo trục tang là thép 45 có giơi hạn bền σb = 610 (N/mm2), giới hạn chảy σch = 430 (N/mm2 ) và giới hạn mỏi σ’-1 = 250 (N/mm2) [σ] = σ'−1 250 = = 78( N / mm 2 ) [ n].k ' 1,6.2 [n] = 1,6: hệ số an toàn (tra bảng 18 sách tính toán máy nâng chuyển) k’ = 2: hộ số tập trung ứng suất ⇒ dE-F ≥ 3 493713 = 39,85( mm) 0,1.78 29 Tại tiết diện F –F Mtd F-F . cả vận thăng và cần trục tháp cùng hoạt động 8 Chương 2: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MÁY VẬN THĂNG 2.1. Giới thiệu chung về máy vận thăng : 2.1.1. Giới. + Tự leo. Theo công dụng: + Máy vận thăng nâng hàng. + Máy vận thăng lồng chở người và vật liệu. 2.2. Giới thiệu về máy vận thăng nâng hàng tải trọng 300