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 thị 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 bị máy móc phục vụ cho xây dựng cũng phát triển rất sôi nổi, rất nhiều loại máy móc được bày bán quảng cáo trên thị trường nhưng đa số trong đó là các thiết bị 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 Oâto, 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 bị lên trên các công trình xây dựng, chúng ta có nhiều thiết bị để thực hiện công việc này, nhưng hai thiết bị 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.

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.

PHƯƠNG ÁN 2: Máy vận thăng dựa tường

Vận thăng xây dựng là thiết bị 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

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

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 định 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

Chương 2: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MÁY VẬN THĂNG

2.1 Giới thiệu chung về máy vận thăng :

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 định 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 định 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 định 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 định 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

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 bị khác như : Tủ điện, Giá đỡ, Bàn nâng…

+ Thông số cơ bản của máy vận thăng thiết kế:

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 : vn = 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

4

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 bị 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]:

n S

Sđ ≥ max ×

Trong đó:

Sđ: lực kéo đứt dây cáp tra trong bảng tiêu chuẩn

Smax: lực căng cáp lớn nhất tại chỗ cuốn lên tang trong quá trình nâng vật được xác định theo công thức (2.18) [5]:

o

a m

Q S

+ 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

+ η0: Hiệu suất chung của palăng và puli chuyển hướng (2.1)[2]

h P

Với:

ηp : hiệu suất của palăng

ηh : hiệu suất của puli chuyển hướng ηh = 0,98+ηp: Hiệu suất chung của palăng Theo công thức (2.3) [2]:

t r

a r p

1 1

ηr : Hiệu suất của một puli

ηr = 0,98 (tra bảng 2.2 [2])

98 , 0 1

98 , 0 1 1

Hình 1.3: Cấu tạo cáp

Độ bền dự trữ của cáp theo công thức:

5 , 5 ] [ 16 56 , 3156

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 tĩnh khi nâng vật bằng tải trọng được xác định (2.78)[3]:

Trong đó:

Q : trọng lượng của vật nâng và bộ phận mang hàng

Vn = 21 (m/ph): vận tốc nâng hàng

η: hiệu suất của động cơ

η = ηp ηt ηb = 0,99 0,96 0,92 = 0,87

ηp = 0,99: hiệu suất của palăng

ηt = 0,96: hiệu suất của tang (tra bảng 1.9 sách tính toán máy nâng chuyển)

ηb = 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 định mức Nđm = 4,1(kw) khi tốc độ quay là 870 (v/p) các thông số kỹ thuật về động cơ điện MTF 012 -6

d1 = 28 (mm): đường kính trục ra động cơ

Đầu trục của động cơ điện hình trụ moment đã của rôto động cơ (GD2)rôto = 0,115 (kg/m2), khối lượng của động cơ mđc = 58 (kg)

η 1000 60

. n

t

V Q

N =

) ( 2 , 1 87 , 0 1000 60

21 3500

KW

Tốc độ quay của tang(2.35)[1]:

nt =Trong đó:

vn = 21(m/p): tốc độ nâng hàng

ip = 1: bội suất palăng

D = 0,2 (m): đường kính tang

⇒ nt = 33,42 (vòng/phút)

Tỉ số truyền chung của bộ truyền động:

Theo tỉ số truyền và công suất của động cơ điện, từ bảng III.22.2 [1] ta chọn hộp giảm tốc bánh răng trục 2 cấp đặt ngang loại PЦД2 – 350 có tỉ số truyền i = 25 và công suất cho phép trên trục quay nhanh ở chế độ làm việc trung bình là Nđm = 6,9 (kw)

1.7 Tính toán thiết kế tang và puly.

Dây cáp nâng được đến tang qua 2 puli dẩn hướng theo tài liệu [1] ta chọn puli được đúc bằng gang xám và thường được đúc kín Mặt cắt rãnh puli có dạng như hình vẽ:

i.

Vn p

π

26 42 , 33

đáy rãnh lớn để giảm ứng suất tiếp xúc, cáp đỡ mòn Đáy rãnh puli là 1 cung tròn có bán kính theo[1].

Góc nghiêng của 2 thành bên rãnh puli: 2α = 40 -:-600

Chiều sâu rãnh puli h được chọn tùy theo công dụng và nơi đặt puli Trong mọi trường hợp phải đãm bảo h = (2-2,5)dc = (18,2÷22,75)mm Một số trường hợp puli có rãnh rất sâu như puli đặt ở đầu cần có h=5dc để cáp khỏi tuột khi vật nâng lên

Đường kính puli tính đến tâm cáp D phải thỏa mãn điều kiện(1.2)

tgγ<

h

D 1

tg

p

+ α

Chọn 2α = 400 ⇒α = 200: góc nghiêng của 2 thành bên rãnh puli

h = 20mm: chiều sâu rãnh puli

tgγ<

20

5 , 227 1

50%

Ở puli dùng ổ bi có hiệu suất η=0.98, bảo dưởng dể dàng, có độ tin

cậy cao Với tốc độ puli nhỏ thì ổ bi phải theo tải trọng tĩnh, còn nếu tốc độ nhanh phải chọn ổ theo hệ số khả năng làm việc

Đường kính tang được tính theo (2.9)[2]:

Dt ≥ Dp = 227,5(mm)

Chọn Dt = 200(mm)

Chiều dài tang:

Chiều dài tang phải sao cho khi hạ vật xuống vị trí thấp nhất, trên tang phải còn ít nhất 1,5 vòng dây, không kể những vòng nằm trong cặp (qui định về

an toàn)

Chiều dài dây cáp, cuộn vào tang từ 1 palăng (2.10)[2]:

Lc = H ip + πD(Z1+Z2)Trong đó:

H = 20m : Chiều cao nâng

ip = a = 1 : bội suất palăng

D = 0.2m: đường kính tang

Z1= 2 : số vòng dây cáp dự trữ trên tang đến chổ kẹp cáp

Z2= 3 : số vòng cáp, nằm dưới tấm kẹp trên tang

t L

+ (2.11) [2]

Trong đó:

+Lc = 23,l14m: chiều dài cáp cuộn vào tang

+t = 11mm = 0,011m: bước của vòng cuộn (bảng 2.8) [2]+m = 2: số lớp cáp cuộn

Chiều dài toàn bộ tang :

Lt = Lv + 2 Lth = 360 + 2x10 = 380 (mm)

Góc lệch lớn nhất của dây cáp đi vào tang so với mặt phẳng đi qua puli mà cáp

đi ra lấy bằng:

+Đối với tang nhẵn: ϕn=2

Bề dày tang được xác định từ tính toán theo nén :

δ = 0,02Dt+(6 ÷10)

=0,02×200+(6 ÷10) =(10÷14)mm

Do yêu cầu công nghệ chế tạo tang đúc mà chiều dày tang δ không được nhỏ hơn 12 (mm) nên ta chọn : δ = 14 (mm)

Chiều cao của thành tang so với mặt tang phải ứng với số lớp cáp quấn trên tang

h = (m+2)xdc = (2+2)x9,1 = 36,4 (mm)

Đường kính thành tang :

Dt’ = Dt + 2 h = 200 + 2x 36,4 = 273 (mm)Các thông số cơ bản của tang :

Chiều dài tang : Lt = 380 (mm)Đường kính tang : Dt = 200 (mm)Đường kính thành tang : Dt’ = 280 (mm)Chiều dày tang : δ = 14 (mm)

Chiều dày thành tang : Lth = 10 (mm)Chiều cao thành tang : h = 40 (mm)

Lv

Lt

Hình: 1.5: Bố trí chung tang

1.7.1 Kiểm tra độ bền của tang.

Trong quá trình làm việc tang chịu các ứng suất nén uốn, xoắn trên thân ống tang

Vì chiều dài tang Lt = 380 < 3Dt = 600(mm) Do vậy ứng suất uốn và ứng suất xoắn trong tang không vượt quá 10 ÷ 15 % ứng nén Vì vậy sức bền tang chỉ cần kiểm tra theo ứng suất nén, còn ứng suất uốn và xoắn được tính đến bằng cách tăng hệ số an toàn bền khi tính ứng suất nén cho phép (1.22).[2]

σn=k. .St.max

δ

ϕ

≤ [σn]Trong đó:

k = 1,4: hệ số phụ thuộc lớp cáp cuốn trên tang (m =2)

t = 11 (mm): bước cuốn cáp trên tang

ϕ = 0,8: hệ số giảm ứng suất

St = 1578.28 (N): lực căng của cáp

δ = 14 (mm) : bề dày thành tang

Mà: ứng suất cho phép của tang chế tạo bằng gang

n = 5: hệ số an toàn

σbn = 565 (N/mm2): giới hạn bền nén của tang đúc bằng gang Cϕ.15 -32

⇒ [σn] = 5655 = 113 (N/mm2)

và:

σn=1,4×014,8××157811 ,28=11,48 (N/mm2)

⇒σn ≤ [σn ]thỏa điều kiện bền Vậy tang đủ bền

1.7.2 Tính toán chọn cặp đầu cáp trên tang.

Có rất nhiều phương pháp kẹp đầu cáp trên tang, nhưng đơn giản và phổ biến nhất hiện nay là dùng vít chặt lên trên số tấm cặp phải dùng ít nhất là 2 tấm kẹp do ở trên tang luôn có số vòng dự trữ không sử dụng đến, lực tác dụng trực tiếp lên cặp sẽ không phải là lực căng cáp St = Smax mà lực tác dụng là S0

nhỏ hơn do đó có ma sát giữa mặt tang với vòng cáp an toàn

lực tính toán với cặp cáp được tính(2.19)[2]:

μ = 0,12 ÷ 0,16 hệ số ma sát giữa mặt tang với cáp ta chọn f = 0,15

α: góc ôm của các vòng dự trữ trên tang 2 ≥ 3π

Chọn α = 3π

⇒ 0 31560,15,356 383 , 9 (N)

e e

S

S = µαt = x π =

Ta chọn cách kẹp cáp bên tang bằng 2 tấm kẹp có hai bulong

[ ] n bn n

σ

σ =

Hình: 1.5: Kẹp cáp trên tang

⇒ lực kéo một bulong:

Trong đó:

Z: số bu lông ở tấm kẹp (Z = 2)

μ1: Hệ số ma sát qui đổi giữa dây cáp và tấm kẹp có tiết diện rãnh hình thang:

μ 1 =

β = 400: góc nghiêng mặt bên của rãnh

1 123

, 0 15 , 0 2

9 , 383

2 15 ,

+

× +

Ứng suất uốn tổng ở mỗi bulong (2.22)[2]:

Trong đó: d1 = 10(mm): đường kính chân ren

l0 = 18(mm): tay đòn đặt lực T vào bulong

Ứùng suất cho phép [σ]d = 75 ÷ 85 (N/mm2) đối với bulong chế tạo từ thép CT3

ta chọn bulong đầu tinh 6 cạnh theo TCVN 95-63 (Tra bảng 6.39 sổ tay thiết kế

cơ khí)

⇒σt = 8,4 (N/mm2)

) 1 )(

0

+ +

e f f Z

S N

23 , 0 40 sin

15 , 0 sin = 0 =

β

f

[ ]d t

d Z

l T d

1 0 , 1

4

.

3 , 1

⇒σt ≤ [σ] thỏa mãn điều kiện uốn: như vậy bulong kẹp cáp đủ điều kiện làm việc bulong có ký hiệu: bulong II M12 x 40 TCVN 95.63 (tra bảng 6.38 sách sổ tay thiết kế cơ khí).

1.8 Chọn khớp nối và phanh.

Chọn khớp nối: Chọn khớp nối là khớp đàn hồi có khả năng cho phép

phần lệch trục vậy tức là không đồng trục tuyệt đối, ngoài ra loại khớp này còn giảm được chấn động và va đập khi mở máy và phanh đột ngột Phía nửa khớp bên hộp giảm tốc kết hợp làm bánh phanh

+ Moment định mức trên trục động cơ:

Mđm =

Nđm = 4,1 (kw) : công suất định mức của động cơ

n = 870 (v/p): số vòng quay của trục ra động cơ

+ Moment truyền qua khớp nối (1.65)[2]:

Mk = Mđm k1.k2

Trong đó:

Mđm =4,51 (KG.m): moment định mức do khớp truyền

k1 = 1,3: hệ số tính đến mức độ quan trọng của cơ cấu

k2 = 1,2: hệ số tính đến chế độ làm việc của cơ cấu (Tra bảng 1.21[1] )

⇒ Mk = 4,51.1,3.1,2 = 7,02 (KG.m)

Tra bảng III.36 [1] chọn khớp nối trục đòn hồi – chốt – ống lót có bánh phanh số hiệu N01, moment đà GD2 = 0,5 (KG.m2) đường kính bánh phanh D = 200 (mm) và đường kính lỗ d = 50(mm)

Moment đà tương đương của hệ thống (1.28)[1]

(GD2)qđ = δ GD2 = δ ( GD2

đc + GD2

4)Với:

δ = 1,1 ÷ 1,25: hệ số tính tới ảnh hưởng của bộ truyền

(GD)2 : Moment đà của roto – động cơ và khớp nối

(GD2)qđ = 1,1 (0,5 +0,115) = 0,6765 (KG.m)

) ( 51 , 4 870

1 , 4 975

n

95

Hình : 1.6 Cấu tạo phanh

Nhưng trong thực tế người ta sử dụng loại khớp nối đàn hồi nối bằng 4 miếng đai cao su có độ dài thích hợp nối giữa hai bên khớp nối

Chọn phanh:

Phanh được đặt tại khớp nối của trục ra thứ nhất động cơ và trục vào hộp giảm tốc

Moment cản tĩnh trên trục phanh khi hãm (2.37)[2]

Trong đó : ηh: Hiệu suất của cơ cấu từ tang tới trục phanh

86 , 0 89 , 0 96 ,

0 + =

= +

t Kh (CT – 2.38 sách tính toán máy nâng chuyển)

Kh = 1,75 : hệ số an toàn phanh (tra bảng 2.9 [1])

⇒ Mh = 2,264 1,75 = 3,962 (KG.m)

Theo bảng III.38[1] ta chọn loại phanh có ký hiệu TKT-200 có chiều rộng má phanh B = 90 mm moment phanh khi chế độ cơ cấu 25% là M = 4 (KG.m) hành trình má phanh E = 0,4 (mm) hành trình cần đẩy nam châm điện δ = 2 (mm)

h

h t t h

D S a M

2

.

=

Hình : 1.7 Phanh điện từ

1.9 Kiểm tra động cơ điện.

Khi chọn động cơ điện cho cần trục phải thỏa mãn 2 yêu cầu:

Khi làm việc với thời gian dài với chế độ ngắt đoạn lặp đi 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 tĩnh trên trục động cơ khi nâng hàng (2.32)[1]

Mc =

Trong đó:

S = 1578,28 (N) : lực trong dây cáp vào tang

a = 1: số nhánh kẹp, cáp trên tang

Dt = 0,2 (m): đường kính tính toán của tang

i = 26: tỉ số truyền chung

c

t t

i

D a S

η 2

ηc = 0,86 : hiệu suất chung cho bộ truyền cơ cấu

⇒ Mc =

hay Mc = 2,96 (KG.m)

Moment định mức của động cơ:

Mđc = 975

Thời gian mở máy khi khởi động (1.57[1]:

tkđ = (CT -1.57 sách tính toán máy nâng chuyển)

Trong đó: (GD2)qđ = 0,5765 (KG.m2) : moment đã tương đương của hệ thống cơ cấu

n = 870 (v/p): số vòng quay của trục động cơ

Md : moment dư của động cơ (1.58)[1]

ϕmin = 1,1 : hiệu số moment mở máy nhỏ nhất của động cơ

Mđm: moment định mức của động cơ

Mc : moment cản tĩnh của cơ cấu trên trục động cơ

⇒ Mkđ TB =

⇒ Moment dư của động cơ:

Md = 7,69 – 2,69 = 4,73 (kG.m)

Thời gian khởi động cơ cấu nâng:

Khi nâng hàng (1.41).[1]:

) ( 6 , 29 86

, 0 26 2

2 , 0 1 56 ,

=

) ( 59 , 4 870

1 , 4

M 375

n ) GD (

đm min

2

ψ + ψ

) ( 69 , 7 59 , 4 2

1 , 1 25 , 2

m KG

= +

975 , 0

n dc

Trong đó :

δ= 1,1 : Hệ số tính tới ảnh hưởng của bộ truyền

GD2 = 0,6765(KG.m2) : Mô men đà của roto – khớp nối

η = 0,86 : Hiệu suất của cơ cấu

Q0 = 3500 (N): trọng lượng vật nâng cùng bộ phận mang hàng:

Q0= Q + Qm = 3000 +500 = 3500 (N)

n = 870 (v/ph) : Tốc độ quay của trục động cơ

Vn =0,35(m/s) : Tốc độ nâng của cơ cấu

MkdTB = 7,69 (kG.m) : Mômen khởi động trung bình của động cơ

Mc = 2,96(kG.m) : Mômen cản tĩnh trên trục động cơ

Mh = 3,296 (kG.m) : Mômen hãm

) ( 357

16

ph V

H

n

) (

975 , 0 ) (

375

.

.

2

2

c TB kd dc

n c

TB kd

dc h

m

M M

n

V Q M

M

n GD t

+

+ +

) (

975 , 0 ) (

n c

TB kd

dc hh

M M n

V Q M

M

n GD t

−

+ +

Các thông số cần tính Q1 = Q0 Q1 = 0,5 Q0 Q1 = 0,1 Q0

Ký hiệu Đơn vị đo Q 1 = 0,35 (T) Q 1 =0, 175 (T) Q 1 = 0,035 T

t

2 TB kđ

Σ

Σ + Σ

919

72 , 45 ].

2 ) 3962 , 0 ( 4 2 ) 981 , 1 ( 5 2 ) 962 , 3 ( 2 ) 296 , 0 ( 4 2 ) 48 , 1 ( 5 2 ) 96 , 2 [(

775 , 4 2 ) 69 , 7

975

n

MTB

) ( 5 , 1 975

870 88 , 1

kW

=

Việc kiểm tra này có mục đích giới hạn độ nóng những mặt ma sát không vượt quá trị số cho phép chủ yếu dựa trên quá trình cân bằng nhiệt của phanh.

Theo bảng 1.12 [1] đối với chế độ làm việc trung bình lấy đoạn đường phanh cơ cấu nâng hàng

21

s m t

Dn = 0,2 (m) : đường kính bánh phanh

β = 700 : góc bao của 1 má phanh với đĩa

B = 0,09 (m): chiều rộng má phanh

⇒ F =

Aùp lực giữa bánh và má phanh(1.70)[1]:

µ = 0,35: hệ số ma sát của amiăng và kim loại (tra bảng 1.23 [1])

Mh = 3,962 (KG.m) : moment hãm của phanh

⇒

Theo bảng 1.23 [1] áp lực cho phép [P] = 6 KG/cm2

Vậy Pp < [P] phanh thỏa mãn điều kiện làm việc

1.11 Tính toán trục tang.

) ( 21 , 0

) ( 2 , 1 21 5 , 0

60 21 ,

F D M

M P

n

h

) ( 01099 , 0 360

70 09 , 0 2 , 0 14 ,

m

=

) / ( 5150 , 0 ) / ( 5150 01099

, 0 2 , 0 35 , 0

962 ,

Khi cơ cấu làm việc lực Sk tác dụng lên tang tại 2 điểm E và F từ sơ đồ tính ta xác định được độ lớn của lực tác dụng.

Phản lực tại 2 gối A và B là RA & RB

Xem tang là cân bằng, Su tác dụng sẽ tác dụng trực tiếp đều lên 2 gối đỡ A và B

RA = RB = 1578 , 28 ( )

2

56 , 3156

200 56 , 3156

D S

M xh = mã × = × =

Mô men xoắn tại E :

MxF = MxE – Mxh = 559357 – 157828 = 401529 (N.mm)

Xác định đường kính ngõng trục tại 2 tiết diện E- E và F –F

Tại tiết diện E –E

Moment tại tiết diện này:

MtdE-E =

= 493713 (N.mm) Đường kính tại tiết diện này(7.3)[5]

DE.E

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)

) ( 559357 870

1 , 274

mm N

1 ,

250 '

σ

) ( 85 , 39 78 1 , 0 493713

Tại tiết diện F –F

Mtd F-F =

] [

1 , 0

3 M tdF−F = mm

σ

Vì trên trục có làm rãnh then nên đường kính trục được chọn phải thỏa mãn các điều kiện tập hợp ứng suất Vậy để tiện chế tạo và lắp ráp ta chọn chung đường kính trục khi đã làm rãnh then tại 2 tiết diện E và F là d = 40 (mm)

Tính chính xác trục:

Ưùng suất uốn lớn nhất tại tiết diện này:

σu = 3

1 ,

T = 24.365.A.kn kng

Trong đó:

A = 15 (năm): tổng bền tính toán

Kn = 0,5: hệ số sử dụng trong năm

Kng = 0,67 : hệ số sử dụng trong ngày

ack = 20 : số chu kỳ làm việc trong 1 giờ

at = 1 : số lần ga tải trong 1 chu kỳ

→ (Tra bảng 1.1 [3])

Tổng số chu kỳ này làm việc này này phân bố ra số chu kỳ làm việc Z1, Z2, Z3

tương ứng với các tải trọng Q1, Q2, Q3 : Q1= Q; Q2 = 0,5Q; Q3 = 0,1Q theo tỉ lệ 3:1:1

Z1 = 53 Z0 = 53.8,8.105 = 5,28.105

Z2 = 51 Z0 = 51 8,8.105 = 1,76.105

Z3 = 51 Z0 = 51 8,8.105 = 1,76.105

) ( 8 , 459177 75

, 0

Số chu kỳ làm việc tương đương

Ztd = Z1.

= 5,28.105 18 + 1,76.105 (0,5)8 + 1,76.105(0,1)8

= 5,3.105

Hệ số chế độ làm viêc:

Giới hạn mỏi tính toán: (1.11).[3]

σ-1 = σ’-1 kc = 250.1,44 = 360 (N/mm2)

σ’-1 = 250 (N/mm2) : giới hạn mỏi tính toán

Hệ số an toàn đối với trục khi chịu uốn và xoắn (7.5)[5]

[n] = 1,5 ÷ 2,5 : hệ số an toàn thấp nhất cho phép

Vì trục quay nên ứng suất trên trục thay đổi theo một chu kỳ đối xứng nên:

σx = σmax = - σmin = MWu ; σn = 0

 nσ =

β ε

σ σ

2.W

M

k

1 - τ ψ β

401529 2.W

M 2

2 o

x

τ

8 3 3

8 2 2

8 1

Q

Q Z Q

Q Z Q







 +

2

n n

n n

+

=

τ σ

τ σ σ

W = 5510 (mm3) (Tra bảng 7.3b [5])

Vật liệu chế tạo trục là thép cacbon trung bình nên lấy ψσ = 0,1;

ψτ = 0,05

Hệ số tăng bền của trục β = 1,6;

Theo Bảng 7.4 [5], chọn hệ số kích thước εσ = 0,85 và ετ = 0,73

Theo bảng 7.8 [5], ta chọn hệ số tập trung ứng suất tại rảnh then Kσ =1,71 và Kτ

= 1,3

Như vậy, các tỉ số :

2,34 85 , 0

71 , 1 K

3 , 1

nσ = 2274,34.,545.1,,426 = 3,4 (N/mm2)

nτ = 0,05.17

1,6

17 78 , 1

5 , 152

Tra bảng 7.23[5] ta chọn loại then bằng có kích thước sau:

b = 12 (mm) : Chiều rộng rãnh then

h = 8 (mm) : Chiều cao then

t = 4,5 (mm) : Chiều sâu của rãnh then trên trục

t1 = 3,6 (mm) : Chiều sâu của rãnh then trên trục

k = 4,4