Đồ án tốt nghiệp thiết kế cổng trục 120 tấn làm việc tại bến cảng

Cổng trục là một kết cấu dùng để nâng, di chuyển hàng hóa với sức nâng rất lớn ( hàng trăm tấn) và thường được chế tạo bằng phương pháp hàn. Đồ án này đi vào tính toán thiết kế và quy trình công nghệ chế tạo cổng trục sức nâng 120 tấn làm việc tại bến cảng. Nội dung đồ án gồm 5 chương:+ Chương 1: Giới thiệu chung+ Chương 2: Tính toán các bộ phận chính của cổng trục+Chương 3: Tính toán kết cấu thép cổng trục+ Chương 4: Quy trình công nghệ chế tạo cổng trục+ Chương 5: Đề xuất kiểm tra chất lượng sản phẩm sau khi hàn hoàn thiện và xác định mức độ chấp nhận được của khuyết tật hàn.

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 4

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG 5

1 1, Giới thiệu chung về cổng trục 5

1 2, Đặc điểm cấu tạo 6

1.3, Ứng dụng 10

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN CÁC BỘ PHẬN CHÍNH CỦA CỔNG TRỤC 11

2 1, Chọn phương án và tính cơ cấu nâng 11

2 1 1, Chọn phương án cho cơ cấu nâng 11

2 1 2, Tính cơ cấu nâng 12

2 2, Tính toán cơ cấu di chuyển xe con 28

2 2 1, Xác định lực cản di chuyển xe con khi mang vật nâng danh nghĩa 28

2 2 2, Tính công suất động cơ sơ bộ và chọn Hộp Giảm Tốc 30

2 2 3, Kiểm tra hệ số an toàn bám thực tế 34

2 2 4, Kiểm tra sức bền bánh xe 35

2 2 5, Các bộ phận khác của cơ cấu di chuyển xe 36

2 3, Tính toán cơ cấu di chuyển cổng trục 41

2 3 1, Lựa chọn phương án dẫn động cơ cấu di chuyển cổng 41

2 3 2, Xác định lực nén bánh lên bánh xe di chuyền cổng 42

2 3 3, Xác định lực cản di chuyển cổng trục và tính công suất động cơ 43

2 3 4, Tính công suất động cơ và chọn động cơ 44

2 3 5, Kiểm tra động cơ điện về mômen mở máy 45

2 2 6, Kiểm tra hệ số an toàn bám thực tế 47

2 2 7, Kiểm tra sức bền bánh xe 48

2 2 8 Tính trục truyền 49

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN KẾT CẤU THÉP CỔNG TRỤC 55

3 1, Chọn vật liệu 55

3 2, Xác định kích thước mặt cắt ngang 55

3 2 2, Xác định kích thước mặt cắt ngang 56

3 2 3, Xác định đặc trưng hình học mặt cắt ngang 58

3 3, Ứng suất ở tiết diện giữa của dầm chính 61

3 4, Kiểm tra bền tiết diện dầm 65

3 5, Kiểm tra bền tiết diện chân cổng 66

CHƯƠNG 4 :TÍNH TOÁN CÁC MỐI HÀN 68

4.1, Tính toán mối hàn dầm chính 68

4.1.1, Tính toán mối hàn góc giữa thanh đứng và biên 68

4.1.2, Tính toán mối hàn giáp mối các tấm thép để tạo nên biên 70

4.1.3, Tính toán mối hàn giáp mối các tấm thép để tạo nên thanh đứng 77

4.2, Tính toán mối hàn chân cổng trục 83

4.2.1, Hàn góc giữa thanh đứng và biên 83

4.2.2, Hàn giáp mối giữa các tấm tạo nên biên và thanh đứng 85

CHƯƠNG 5 : QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO CỔNG TRỤC 91

5.1, Quy trình công nghệ chế tạo dầm hộp 91

5.1.1, Quá trình chuẩn bị 91

5.1.2, Cắt phôi 92

5.1.3, Vát mép thép 95

5.1.4, Lựa chọn phương pháp hàn và thiết bị hàn 96

5.1.5, Quy trình công nghệ 102

5.2, Quy trình công nghệ chế tạo chân cổng trục 111

CHƯƠNG 6 : ĐỀ XUẤT KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM SAU KHI HÀN HOÀN THIỆN VÀ XÁC ĐỊNH MỨC ĐỘ CHẤP NHẬN ĐƯỢC CỦA KHUYẾT TẬT HÀN 114

6.1, Phân tích, lựa chọn các loại quá trình kiểm tra chất lượng hàn (NDT) 114

6.2, Kỹ thuật kiểm tra chất lượng các mối hàn trên sản phẩm đã hàn hoàn thiện 114

6.2.1,Kỹ thuật kiểm tra bằng mắt thường (VT - visual test) 114

6.2.2, Kỹ thuật kiểm tra NDT khác 118

6.3, Xác định mức độ chấp nhận được của khuyết tật hàn cho các mối hàn 123 6.4, Mức độ chấp nhận khuyết tật hàn tương ứng với phương pháp kiểm tra NDT khác124

KẾT LUẬN CỦA ĐỒ ÁN 125TÀI LIỆU THAM KHẢO 127PHỤ LỤC 128CÁC BẢNG TRA

CÁC BẢN THÔNG SỐ QUY TRÌNH HÀN pWPS

CÁC BẢN VẼ

LỜI NÓI ĐẦU

Trong quá trình phát triển của đất nước theo hướng công nghiệp hóa, hiện đại hóa, ngành

cơ khí ngày càng đóng góp một vai trò quan trọng Đặc biệt ngành hàn ngày càng được sửdụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như: chế tạo máy, xây dựng cầu đường, nhà cửa, giaothông vận tải, công nghiệp hóa chất, dầu khí, công nghiệp đóng tàu v.v

Cổng trục là một kết cấu dùng để nâng, di chuyển hàng hóa với sức nâng rất lớn ( hàngtrăm tấn) và thường được chế tạo bằng phương pháp hàn

Đồ án này đi vào tính toán thiết kế và quy trình công nghệ chế tạo cổng trục sức nâng

120 tấn làm việc tại bến cảng Nội dung đồ án gồm 5 chương:

+ Chương 1: Giới thiệu chung

+ Chương 2: Tính toán các bộ phận chính của cổng trục

+Chương 3: Tính toán kết cấu thép cổng trục

+ Chương 4: Quy trình công nghệ chế tạo cổng trục

+ Chương 5: Đề xuất kiểm tra chất lượng sản phẩm sau khi hàn hoàn thiện và xác địnhmức độ chấp nhận được của khuyết tật hàn

Do khối lượng công việc nhiều, cổng trục là một kết cấu tương đối phức tạp, thời gian cóhạn và kinh nghiệm thực tế còn hạn chế nên quá trình tính toán thiết kế không tránh khỏinhững sai sót Em mong nhận được sự chỉ bảo của thầy cô để đồ án này hoàn thiện hơnnữa

Dưới sự hướng dẫn tận tình của PGS.TS.Nguyễn Thúc Hà, các thầy cô thuộc bộ môn

Công Nghệ Hàn, cùng các bạn trong lớp Công Nghệ Hàn – K51 trường Đại Học BáchKhoa Hà Nội đã giúp đỡ em hoàn thành đồ án này

Em xin chân thành cám ơn!

Hà Nội ngày 25 tháng 5 năm 2011 Sinh viên

Đỗ Văn Kiên

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG

1 1, Giới thiệu chung về cổng trục

- 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 dưới đất

- Theo công dụng có thể phân thành cổng trục có công dụng chung còn gọi là cổng trụcdùng để xếp dỡ, cổng trục lắp ráp dùng trong xây dựng, cổng trục chuyên dùng

Cổng trục có công dụng chung có tải trọng nâng từ 3, 2- 10 tấn, khẩu độ dầm cầu 40m Chiều cao nâng 7- 16m

Cổng trục dùng để lắp ráp trong xây dựng có tải trọng nâng 50- 400 tấn, khẩu độ đến80m và chiều cao nâng đến 30m

Cổng trục dùng để lắp ráp có tốc độ nâng, di chuyển xe con, di chuyển cổng nhỏ hơn sovới cổng trục có công dụng chung Đặc biệt có tốc độ chậm khi dùng lắp ghép, nâng hạvật 0, 05- 0, 1 m/phút và di chuyển xe con, di chuyển cổng 0, 1m/phút

Hình 1 1: cổng trục 1 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, đường sắt Cổng trục dùng để lắp ráp dùng trong lắpráp thiết bị trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt trong các công trình năng lượng và lắp ghép cáccông trình giao thông

Theo kết cấu thép có cổng trục dầm đơn, (hình 1 1), cổng trục dầm đôi (hình 1.2), cổng

Hình 1 2: cổng trục dầm đôi

Hình 1.3: Cổng trục dạng dàn

1 2, Đặc điểm cấu tạo

- Cổng trục có các bộ phận chính: dầm cầu, chân cổng, cơ cấu di chuyển cổng trục, cơ cấu

di chuyển xe con, cơ cấu nâng

+ Kết cấu dầm cầu và chân cổng rất đa dạng Dầm cầu có thể được chế tạo dưới dạng dầmhộp hàn, dạng ống, dầm dàn không gian và có thể một hoặc hai dầm

Hình 1 4: Chân cổngCổng trục 1 dầm có kết cấu dầm là tổ hợp được sử dụng rất phổ biến với sức nâng từ 5-

10 tấn Các cổng trục 1 dầm thường sử dụng palăng điện chạy trên ray treo dưới dầm.Dầm cầu dạng dàn không gian thường có thêm các thanh xiên ở bên trong để tăng cứng

+ Kết cấu chân cổng có thể là dàn hoặc hộp Chân cổng thường có một chân cứng (có kếtcấu hộp hoặc dàn không gian liên kết cứng với dầm cầu) và một chân mềm(có kết cấu ốnghoặc dàn 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 cóthể lắc quanh trục thẳng đứng đến 50 để bù trừ sai lệch của kết cấu và đường ray do chếtạo, lắp đặt và ảnh hưởng của biến dạng do nhiệt độ

Như vậy chân mềm của cổng trục có tác dụng giảm ma sát thành bánh xe với ray, giảm tảitrọng xô lệch và tránh kẹt ray khi di chuyển Cổng trục có khẩu độ dưới 25m có thể chếtạo hai chân cứng Đối với cổng trục hạng nặng có sức nâng trên 100 tấn thường là hai ray

di chuyển cho mỗi bên và cụm bánh xe di chuyển gồm nhiều bánh xe đặt trên cầu cânbằng để đảm bảo cho chúng có lực nén bánh đều nhau Các cổng trục có sức nâng lớnthường được bố trí thêm một hoặc hai tời nâng phụ

+ Xe con cổng trục có thể là palăng điện hoặc tời treo chạy trên ray treo và có thể là xecon giống như cầu trục

Kết cấu xe con cổng trục rất đa dạng tùy thuộc vào kết cấu của dầm cầu và tải trọngnâng của cổng trục

Cổng trục một dầm có tải trọng nâng nhỏ thường dùng palăng điện chạy dọc theo raytreo ở dưới dầm Loại cổng trục này thường được điều khiển từ cabin hoặc hộp nút bấm từdưới nền

Cổng trục hai dầm có tải trọng lớn thường dùng xe con chạy trên các ray đặt trên haidầm Một số cổng trục có xe con tựa hoặc treo trên hai ray đặt dưới dầm Theo dẫn động

có loại xe con tự hành và xe con di chuyển nhờ cáp treo

Cơ cấu di chuyển xe con bằng cáp treo thường đặt ngoài xe con (trên kết cấu thép củacổng trục) Sơ đồ mắc cáp của cơ cấu di chuyển xe con như hình sau (hình 1 7)

a, cơ cấu nâng vật

b, cơ cấu di chuyển xe con

1, 2: các thiết bi điều chỉnh lực căng

cáp kéo

3, xe con

4, cabin

5, Tang của cơ cấu di chuyển

6, các puly đổi hướng cáp

Hình 1 7: Sơ đồ mắc cáp trên xe

con di chuyển bằng cáp kéo

Hai đầu của cáp được quấn vào tang theo chiều ngược nhau nên khi tang quay thì một

đầu cuốn một đầu nhả đảm bảo cho xe con di chuyển được Cabin điều khiển có thể được

gắn trên xe con và di chuyển cùng nó

+ Cơ cấu nâng của cổng trục:

Sơ đồ chung cơ cấu nâng như hình vẽ:

Cơ cấu nâng của cổng trục cũng có thể được đặt trên xe con hoặc ngoài xe con Khi đặtngoài xe con (như hình 1 4), để đảm bảo chiều cao nâng không đổi khi xe con di chuyểnthì cáp nâng vắt qua các puly trên xe con và trên cụm móc treo, sau đó đi ra khỏi xe con

về phía cuối dầm cầu và cáp được cố định vào dầm cuối Phương pháp này cho phép giảmđáng kể kích thước và trọng lượng của xe con Nhược điểm của phương pháp này là cápnâng có thể có độ võng rất lớn khi xe con di chuyển không tải trọng nâng Để khắc phụcnhược điểm này, người ta làm các con lăn đỡ cáp nâng và tăng trọng lượng của cụm móctreo

+ Cơ cấu di chuyển cổng trục:

Ở một số cổng trục nhỏ loại cũ, cơ cấu di chuyển cổng trục thường dùng phương án dẫnđộng chung và cơ cấu đặt trên dầm cầu Phương án này tuy giảm tải trọng xô lệch cổngtrục nhưng cồng kềnh, khó lắp đặt và đắt nên hiện nay không dùng

Hiện nay cơ cấu di chuyển cổng trục thường dùng phương án dẫn động riêng Trên mỗichân cổng có một cơ cấu di chuyển riêng, số bánh xe chủ động thường không vượt quá50% tổng số bánh xe Sơ đồ dẫn động cơ cấu di chuyển cổng trục như hình 1 9

Hinh 1 9:Các sơ đồ dẫn động cơ cấu di chuyển cổng trụcCổng trục hiện đại thường dùng cơ cấu di chuyển có hộp giảm tốc đặt đứng hoặc hộpgiảm tốc trục vít- bánh vít

Cổng trục cỡ lớn thường có chân cổng tựa trên các bánh xe, số bánh xe trên mỗi cụm là

2-4 bánh

1.3, Ứng dụng

+ Do có nhiều loại tải trọng nâng từ nhẹ (vài tấn) cho đến nặng, rất nặng (hàng trăm tấn)nên cổng trục hiện nay được sử dụng trong rất nhiều lĩnh vực như xây dựng, cơ khí, giaothông vận tải, hàng hải v.v

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN CÁC BỘ PHẬN CHÍNH CỦA CỔNG TRỤC

Việc lựa chọn các kích thước cơ bản của cổng trục phải căn cứ vào điều kiện làm việc,loại hàng cần bốc dỡ, địa hình nơi làm việc v v Các thông số cơ bản của cổng trục cầnthiết kế:

2 1, Chọn phương án và tính cơ cấu nâng

2 1 1, Chọn phương án cho cơ cấu nâng

Theo yêu cầu công nghệ, cơ cấu nâng là một bộ phận của cổng trục Việc chọn phương áncho cơ cấu nâng để thiết kế cần phải đảm bảo các thông làm việc như công suất, tốc độ,đặc tính động lực học, phương pháp điều khiển, môi trường sinh thái, khả năng quá tải,khả năng tiêu chuẩn hóa, khả năng lắp đặt, vận hành, an toàn Các chỉ tiêu kinh tế như giáthành, chi phí sản xuất, khấu hao, chi phí bảo dưỡng sửa chữa v v

Đối với cổng trục thiết kế phương án bố trí cho cơ cấu nâng được chọn có sơ đồ như hình

2 1 Với phương án này cơ cấu có kích thước tương đối gọn nhẹ cho phép chế tạo từngcụm cơ cấu riêng biệt nên thuận tiện cho việc lắp đặt và đơn giản trong việc chế tạo Đây là loại cơ cấu nâng dây mềm, có một tang, truyền động của cơ cấu là truyền độngriêng, năng lượng sử dụng là năng lượng điện Kết cấu cơ bản gồm động cơ điện 1, khớpnối vòng đàn hồi 2, phanh 3, hộp giảm tốc 4, khớp nối 5, tang cuốn cáp 6, ngoài ra còn cócác bộ phạn khác như dây cáp, cặp lệch tâm và ròng rọc đỡ cáp

Hình 2 1: Sơ đồ cơ cấu nâng

- Trọng lượng bộ phận mang vật: Cặp lệch tâm và palăng thuận, cặp lệch tâm và palăngthuận được chọn theo tiêu chuẩn của Liên Xô, (atlat) có khối lượng:

Trong các kiểu kết cấu của dây cáp thì kết cấu kiểu πK- 3 theo tiêu chuẩn của Liên Xô cóK- 3 theo tiêu chuẩn của Liên Xô cótiếp xúc đường giữa các sợi thép ở các lớp kề nhau, làm việc lâu hỏng và được sử dụng

rộng rãi Vật liệu chế tạo là các sợi thép có giới hạn bền 1200 ÷2100 N/mm2.

Vậy ta chọn cáp πK- 3 theo tiêu chuẩn của Liên Xô cóK- 3 kết cấu 6 x 25 (1+ 6; 6+ 12)+1 lõi, giới hạn bền các sợi thép

trong khoảng 1500 ÷1700 N/mm2, để dễ dàng trong việc thay cáp sau này khi bị mòn,đứt

2, Palăng giảm lực

Trên các cổng trục dây cáp được cuốn trực tiếp lên tang; để tiện lợi trong khi làm việc

ta chọn palăng kép có hai nhánh dây chạy lên tang

Tương ứng với tải trọng cổng trục, theo bảng 2- 6 [Tài liệu 1], chọn bội suất palăng a = 4.Palăng gồm hai ròng rọc di động và một ròng rọc không di chuyển làm nhiệm vụ cânbằng

* Lực căng lớn nhất xuất hiện ở nhánh dây cáp cuốn lên tang khi nâng vật được xác địnhtheo công thức 2- 19 [Tài liệu 1]:

0 ax

(1 )(1 )

Q S

(1 )(1 )

Q S

S S k   N với k=5, 5 theo bảng 2- 2 [Tài liệu 1]

Ta có bảng tra đường kính dây cáp:

n t

n i n



=

9801228,02

5, Tính các kích thước cơ bản của tang và ròng rọc

Theo bảng (2- 4) [Tài Liệu 1] ta được e=25

Vậy: D t d e c.( 1)=38.(25 1) 912mm Chọn đường kính tang và ròng rọc giống nhau:D t D r 915mm

Ròng rọc cân bằng không phải là ròng rọc làm việc có thể chọn đường kính nhỏ hơn 20%

so với ròng rọc làm việc: D c 0,8.D r 0,8.915 732 mm

 Xác định chiều dài tang:

Chiều dài toàn bộ của tang được xác định theo công thức (2- 14) [Tài liệu 1] đối vớitrường hợp palăng kép:

32

2 13( t c) (0,915 0,038)

Với Z0'=2: Số vòng cáp giảm tải lên kẹp cáp

⟹Chiều dài cáp tương ứng:

Vì tang đã được cắt rãnh, cáp cuốn 1 lớp nên không cần phải làm thành bên, tuy nhiên ở 2đầu tang trước khi vào phần cắt rãnh ta để trừ lại 1 khoảng L2  t 40mm

Khoảng cách L3 ngăn cách giữa 2 nửa cắt rãnh tính theo công thức:

h  mm: Khoảng cách nhỏ nhất có thể giữa trục tang và trục ròng rọc ổ treo móc

 : Góc cho phép khi dây chạy lên tang bị lệch so với hướng thẳng đứng, ⟹0,176

tg 

⟹L3 L4 2hmin.tg=300- 2 800 0, 07≈200mVậy chiều dài toàn bộ của tang sẽ bằng:

 Kiểm tra sức bền của tang:

Kiểm tra sức bền của tang theo công thức (2- 15) [Tài Liệu 1]:

ax

m n

k S t

k : hệ số phụ thuộc số lớp cáp cuốn lên tang, k=1(1 lớp cuốn cáp)

Vậy

2 ax

110, 69 /

m n

k S

N mm t

e 



 S0: Lực căng nhánh cáp tác dụng lên kẹp cáp

 S max=154962,19N

 f=0, 15: hệ số ma sát giữa mặt tang với cáp

  =4πK- 3 theo tiêu chuẩn của Liên Xô có: Góc cuốn của cáp tương ứng với số vòng giảm tải

P l P

N mm

d Z d Z

Hình 2 3: Móc treo tiêu chuẩn của hãng ABUS

 Chọn khớp nối:

 Tính toán chọn khớp nối giữa động cơ và hộp giảm tốc:

Mômen xoắn lớn nhất trên trục động cơ:

ax 9550 dc m

dc

N M

⟹Mt=k Mmax=4 1286, 3=5145, 2 N m

Dựa vào bảng chọn khớp nối phụ lục P1 chọn khớp nối đàn hồi kí hiệu: NEF540W loại A

với các thông số cơ bản:

[M]=5290 N m, A=286, 8mm, B=88, 9mm, DD=110mm, E=23, 9mm,

GD2=12000 Kg cm2=12N m2

 Kiểm tra bền khớp nối:

Mômen xoắn lớn nhất truyền qua khớp nối khi mở máy động cơ phải thỏa mãn: Mmax≤[M]

Mômen mà khớp nối truyền qua xuất hiện trong 2 trường hợp sau:

+ Khi mở máy nâng vật

+ Phanh khi hạ vật

 Mô men mở máy khi nâng vật:

Hệ số quá tải động cơ YZB355M- 6 là: (1, 25÷1, 8)

Một phần mômen Md này tiêu hao trong việc thắng quán tính các chi tiết máy quay bênphía trục động cơ (rôto động cơ điện và nửa khớp nối), còn lại mới là phần truyền quakhớp

Mômen vô lăng nửa khớp phía động cơ lấy bằng 40% momen vô lăng của cả khớp: (Gi Di2)’k=0, 4 12=4, 8 N m2

Mômen vô lăng các chi tiết máy quay trên giá động cơ:

Σ(Gi Di2)I’=( Gi Di2)roto+ (Gi Di2)’k=97+ 4, 8=101, 8 N m2Trong đó: Với động cơ đã chọn ( Gi Di2)roto=97N m2

Mômen vô lăng tương đương của vật nâng (có vận tốc vn)chuyển về trục động cơ:

2

6(G D ) 0,1 0,1.1203000 0, 75

980

n td

dc

v Q n

N m2Tổng mômen của cả hệ thống:

Σ(Gi Di2)=β Σ(Gi Di2)I+ (G D ) i i2 td=1, 2 (97+ 12)+ 0, 75=131, 55 N m2

β: Hệ số kể đến mômen quán tính của khối lượng các chi tiết quay chậm so với trục động

cơ β =1, 2

Tổng mômen của phần cơ cấu từ nửa khớp nối bên phía hộp giảm tốc về sau kể cả vậtnâng

Σ(Gi Di2)’=( Gi Di2)- Σ(Gi Di2)I’=131, 55 - 101, 8 =29, 75 N m2

Phần mômen dư truyền qua khớp:

2 '

Khi phanh hãm vật đang nâng, momen đặt trên phanh là Mph=2353,53 N m

Tổng mômen để thắng quán tính của cả hệ thống:

n ph

sMômen truyền qua khớp nối để thắng quán tính sẽ bằng:

Mk’’=Mqt’=

2 ' 1

( ) 94,8.980

2596,897

375 375.0,0954

i i I n ph

G D n t



N m Như vậy khi phanh vật đang nâng khớp phải truyền mômen lớn hơn, do đó cần kiểm trakhả năng truyền tải của khớp theo mômen truyền yêu cầu là M=2596, 897 N m

 Kiểm tra điều kiện làm việc an toàn của khớp nối:

Mômen khớp phải truyền bằng mômen trên tang khi làm việc với tải trọng lớn nhất vàbằng:

Dựa vào bảng tra khớp răng ở phụ lục ta chọn khớp CLZ15 với các thông số cơ bản:[M]=250000N.m, L=645mm, GD2=250N m2

6, Kiểm tra động cơ điện về nhiệt

Động cơ điện đã chọn có công suất danh nghĩa nhỏ hơn công suất yêu cầu khi làm việcvới vật nâng có trọng lượng bằng trọng tải, do đó phải được kiểm tra về nhiệt

 Hiệu suất của cơ cấu không tính hiệu suất palăng khi làm việc với vật nâng trọnglượng bằng trọng tải: ' t 0 0,96.0,92 0,88

 Mô men trên trục động cơ khi nâng vật tính theo công thức (2- 79)[tài liệu 1]:

S D m M

1203000.(1 0,98).0,98

145849,172.(1 0,98 )

Σ(Gi Di2)I=( Gi Di2)roto+ (Gi Di2)k=97+ 4, 8=101, 8 N m2Trong đó:

β=1, 2: Hệ số kể đến mômen quán tính của khối lượng các chi tiết quay chậm so với trụcđộng cơ

⟹ β Σ(Gi Di2)I=1, 2 101, 8=122, 16 N m2

Đối với động cơ YZB355M- 6 là động cơ điện xiay chiều kiểu lồng sóc, nên mômen mở

máy xác định theo công thức (2- 74)[Tài liệu 1]:

Gia tốc khi mở máy với tải trọng Q1=Q sẽ bằng:

6

0,37

60 60.0, 27

n n m

v j t

 Với 2 trường hợp Q2 0,75 ;Q Q3 0, 2Q cũng tính toán tương tự ta được bảng kếtquả sau:

v n

t

  



Trong đó:

- Σtm: Tổng thời gian mở máy trong các thời kì làm việc với tải trọng khác nhau Từ đồthị gia tải trung bình cơ cấu nâng ta có tỷ lệ thời gian làm việc của cơ cấu với các tải trọngkhác nhau là:2:3:5

Vậy: Σtm=2 0, 27+ 3 0, 21+ 5 0, 139+ 2 0, 097+ 3 0, 098+ 5 0, 11=2, 903 s

- ΣMt: Tổng mômen cản tĩnh ứng với tải trọng nhất định trong thời gian chuyển động ổnđịnh với tải trọng đó

⟹ΣMt2=2.1377,552+3.1032,522+5.277,852+2.1002,582+3.752,562+5.202, 522=11, 29.

106

- tv: Thời gian chuyển động với vận tốc ổn định, tv=80s

- Σt: toàn bộ thời gian động cơ làm việc trong 1 chu kỳ bao gồm thời gian làm việc trongcác thời kỳ chuyển động ổn định và không ổn định



N mCông suất trung bình bình phương động cơ phải phát ra theo công thức (2- 76)[tài liệu 1]:

110

tb dc tb

M n

<Pdc=132kW Vậy động cơ thỏa mãn yêu cầu làm việc

 k=1, 75: Hệ số an toàn phanh đối với chế độ trung bình

 a=4: bội suất palăng

- mômen phanh Mph=3500N m

- Đường kính bánh phanh: D=500mm

2 2, Tính toán cơ cấu di chuyển xe con

Sơ đồ bố trí xe con trên dầm của cổng trục:

Hình 2 5: Sơ đồ cơ cấu di chuyển xe con1: động cơ; 2: Phanh; 3: Hộp giảm tốc giảm tốc; 4: Bánh xe; 5: Khớp nối; 6: Gối đỡ trụcbánh xe

2 2 1, Xác định lực cản di chuyển xe con khi mang vật nâng danh nghĩa

- Dbx: Đường kính bánh xe, chọn sơ bộ Dbx=400mm

- d: Đường kính ngõng trục lắp ổ của bánh xe Tính gần đúng:

d=(0, 25÷0, 3)Dbx==(0, 25÷0, 3)400 =(100÷120)mm Chọn d=120mm

- μ: Hệ số ma sát lăn, tra bảng (3- 7)[Tài liệu 1]] được μ=0, 5(kikiểu ray bằng)

- f: Hệ số ma sát trong ổ trục, tra bảng (3- 8)[Tài liệu 1] ta được f=0, 015

⟹W2=α (G0+ Q)=0, 002 (90000+ 1200000)=2580N

 W3: Lực cản do gió tính theo công thức (1- 2)[tài liệu 1]: Wg= q kk  A (N)

- q: áp lực gió (N/m2) Được xác định tại áp lực max ở trạng thái làm việc:qgió=250(N/m2)

- kk: Hệ số cản khí động học kk=1, 4

- β: Hệ số động lực học kể đến đặc tính xung động của tải trọng gió, β=1, 25

- A: Diện tích hứng gió của xe lăn và vật nâng:A=A1+ A2

+ Của xe lăn: A1=2m2

+ Của vật nâng:A2=40m2(Trang 9 [tài liệu 1])

⟹ Wg= q kk  A=250 1, 4 1, 25 (2+ 40)=18375N

 W4:Lực cản do quán tính W4 tính theo công thức (3- 42)[Tài liệu 1]:

0 4

Wt=kt W1+ W2+ W3+ W4=2 9030+ 2580+ 18375+ 7420, 9=46435, 9 N

2 2 2, Tính công suất động cơ sơ bộ và chọn Hộp Giảm Tốc

 Động cơ cơ cấu di chuyển xe con và cầu trục được chọn theo Mômen mở máy Giá trị mômen mở máy cần đảm bảo điều kiện bám của bánh xe chủ động của xe con khikhông tải trên ray

 Công suất sơ bộ của động cơ tính theo công thức :

W 60.1000

t x tt

dc

v N

t x tt

dc

v N

n=980 vòng/phút, P=14kW, GD2=2, 3kg m2=23N m2

 Số vòng quay của bánh xe cần có để đảm bảo vận tốc di chuyển xe:

x bx

bx

v n

bx

v n

 ≈8 (Vòng/phút)

 Tỷ số truyền chung:

Tỷ số truyền chung cần có đối với bộ truyền cơ cấu di chuyển xe:

dc x bx

n i n

Chọn hộp giảm tốc bánh răng hình trụ Model QJD , QJD có những thông số kỹ thuật đạttiêu chuẩn DIN15053 của Tây Đức, Các thông số của răng được thiết kế tỷ mỷ, với loại 3cấp có tỷ số truyền 125

Hình 2 6: Hộp giảm tốc bánh răng hình trụ QJD

 Kiểm tra động cơ điện về mômen mở máy:

- Gia tốc lớn nhất cho phép để đảm bảo hệ số an toàn bám kb=1, 2 Tính cho trường hợplực bám ít nhất (khi không có vật nâng) theo công thức (3- 51):

+ Gd: Tổng áp lực lên bánh dẫn khi không có vật nâng

Khi không có vật nâng các bánh xe chịu tải trọng ít nhất bằng:

+ φ: Hệ số bám của bánh xe vào ray, cổng trục làm việc ngoài trời và rải cát lên ray nên ta

v t

⟹Mt=k Mdn=4 139, 27=557, 08 N mDựa vào bảng chọn khớp nối phụ lục P1 chọn khớp nối đàn hồi kí hiệu:NEF80 W loại Avới các thông số cơ bản:

[M]=784 N m, A=164, 6mm, B=47, 8mm, DD=61mm, E=11, 7mm,

3239,7.0, 4 90000.0, 4 980 1, 2.23,8.980

342, 6 2.122.0,9 375.122 0, 23.0,9 375.0, 23 N m

ph

v t

j

sVới phanh đặt ở trục thứ nhất mômen phanh xác định theo công thức (3- 58):

630.0, 4 90000.0, 4 980.0,9 1, 2.23,8.980

348, 452.122.0,9 375.122 0, 22 375.0, 22

N m

- Gia tốc hãm khi có vật nâng:

+ Khi có vật nâng thời gian phanh xác định theo công thức (3- 57)[tài liệu 1]:

1, 2.23,8.980 (90000 1200000).0, 4 980.0,9

0, 29375.(354,58 16, 4) 375.(354,58 16, 4).122

2 2 3, Kiểm tra hệ số an toàn bám thực tế

 Thời gian mở máy khi không có vật nâng theo công thức (3- 55)[Tài liệu 1]:

1, 2.23,8.980 90000.0, 4 980

0,32375(245,55 5,9) 375(245,55 5,9).122 0,9   

Trong đó:

j d

bx d

P

b r

 + b: chiều rộng mặt làm việc, b=105mm

+ r: bán kích bánh xe, r=200mm

bx d

2 2 5, Các bộ phận khác của cơ cấu di chuyển xe

a, Trục bánh dẫn:

Hình 2 8: Sơ đồ trục bánh dẫnKết cấu bộ phận trục cùng bánh dẫn và hộp trục trình bày như trên hình vẽ Bánh xe lắpcứng trên trục bằng then, trục đặt trên ổ lăn trong các hộp trục, do đó trong quá trình làmviệc trục quay chịu uốn và xoắn

Tải trọng lớn nhất tác dụng lên bánh xe đã tính ở mục 2 2 4: Pmax=323250 N

Tải trọng tính có kể đến ảnh hưởng của tải trọng động:

Pt=Pmax kd=323250 1, 2=387900NVới kd=1, 2÷1, 5:hệ số tải trọng động

240 240

23274000N.m 387900N

Hình 2 9: Sơ đồ tính trục bánh dẫnMômen uốn lớn nhất tại tiết diện giữa bánh xe:

23274000

t u

2 '

2

( )

2 2 2

10( ) 0,1.( ) 0,1.(90000 1200000) 13, 43

- Σ(GiDi2): Tổng mômen vô lăng của cả hệ thống thu về trục động cơ

+ Tổng mômen vô lăng của các chi tiết máy quay thu về trục động cơ:

Σ(GiDi2)q=1, 2 [( GiDi2)roto+ (GiDi2)khớp]=1, 2 (23+ 0, 775)=28, 56 N m2

⟹ Σ(GiDi2)=(GiDi2)td+ Σ(GiDi2)q=13, 43+ 28, 56=42 N m2

⟹

2 '

2

( )

M1’=M1 kd=135, 8 1, 2=163N m

Mô men xoắn lớn nhất trên các trục bánh xe dẫn:

Mbd= M1’ i η=163 122 0, 9=17897, 4N mTrục bánh xe chịu mômen xoắn lớn nhất là:

1550,1.[ ] 0,1.66,5

 Kiểm tra lại hệ số an toàn theo sức bền mỏi của trục:

- Tại tiết diện nguy hiểm d=160mm chịu ứng suất uốn và ứng suất xoắn Hệ số an toànthoả mãn điều kiện

S =

2 2SS

S.S

+ [S] = 1, 5  2 : Là hệ số an toàn phải đạt được

+ S: Hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất uốn

+ Trong các công thức trên :

 - 1 và - 1 : Giới hạn mỏi uốn và mỏi xoắn trong chu trình

M