Đồ án máy nâng : Cầu trục

Khái niệm: Cầu trục là một trong những loại máy nâng –vận chuyển được sử dụng rộng rãi trong các ngành kinh tế như: giao thông vận tải, xây dựng ,côngnghiệp và quốc phòng.... Phân loại:C

Chương I :

TỔNG QUAN VỀ CẦU TRỤC

I Khái niệm: Cầu trục là một trong những loại máy nâng –vận chuyển được sử

dụng rộng rãi trong các ngành kinh tế như: giao thông vận tải, xây dựng ,côngnghiệp và quốc phòng

Sau đây là một số hình ảnh về cầu trục:

II Phân loại:Có 2 loại chính : Cầu trục một dầm và cầu trục 2 dầm

a) Cầu trục 1 dầm : bao gồm kiểu tựa và kiểu treo

b) Cầu trục 2 dầm : cũng có 2 kiểu kiểu tựa và kiểu treo

Hình trên thể hiện kết cấu tổng thể của cầu trục 2 dầm Hai đầu của dầm chính

11 được liên kết cứng với dầm cuối 4 Trên dầm cuối có lắp các bánh xe di chuyển

3 chạy trên ray 2 đặt dọc theo nhà xưởng trên các vai cột Chạy dọc theo các đườngray là xe con 8 Trên xe con có cơ cấu nâng 7 Cơ cấu di chuyển xe con 12 Cơ cấu

di chuyển cầu trục 13 được đặt trên kết cấu dầm cầu Cabin điều khiển 1 đượctreo ở phía dưới dầm cầu Cáp điện 5 được treo trên dây 9 để cấp điện cho các động

cơ đặt trên xe con Dầm cầu có thể chạy trên các đường ray đặt trên cao dọc theonhà xưởng còn xe con có thể chạy dọc theo dầm cầu Vì vậy cầu trục có thể nâng

hạ và vận chuyển hàng theo yêu cầu tại bất kỳ điểm nào trong không gian nhàxưởng.

+ Tời cáp và tời xích với tang cuốn cáp hoặc puly ma sát

+ Kích thanh răng ,kích vít với truyền động bánh răng thanh răng hay truyềnđộng vít

+Kích thủy lực

II)Sơ đồ nguyên lý hoạt động

Sơ đồ 1:

4 3

2 5 1

1.Động cơ 3.Khớp nối vịng đàn hồi 5.Phanh

2.Hộp giảm tốc 5.Khớp răng đặt biệt 3.Khớp nối vòng đàn hồi 6.Phanh

Dùng sơ đồ này ta có kích thước chiều dài lớn

Sơ đồ 3:

1

5 4

cơ cấu, là loại dây có nhiều ưu điểm hơn so với các loại dây khác như xích hàn, xíchtấm…

2) Palăng giảm lực:

- Trên các cầu lăn dây cáp nâng được cuốn trực tiếp lên tang.

- Tương ứng với tải trọng cầu lăn:

λ

*)λ-1(

*

)λ-1(

QS

*2

mm

4)Tính các kích thước cơ bản của tang và ròng rọc:

- Đường kính nhỏ nhất cho phép đối với tang và ròng rọc:

- Chiều dài một nhánh cáp cuốn lên tang khi làm việc với chiều cao nâng H = 6m

và bội suất palăng a=2

l = H * a =12*2=24m

-Số vòng cáp phải cuốn ở 1 nhánh:

dDπ

lZ

c t

+ +

= Trong đó Z0'=2số vòng dự trữ không sử dụng đến (≥ 1.5)

)014.04.0(π

thường thì ta phải cắt thêm 3 vòng rãnh trên tang nữa do đó:

L1=3*20=60mm

- Vì tang đã được cắt rãnh ,cáp cuốn 1 lớp nên không cần phải làm thành bên,tuy

L3 = L4 -2hmin *tgα

hmin= 800mm khoảng cách nhỏ nhất có thể giữa trục tang với trụcròng rọc ở ổ treo móc

tgα =1/10 , α góc nghiêng cho phép khi dây chạy lên tang bị lệch

*2-300

Vậy chiều dài toàn bộ của tang là:

0 ' = + + + = + + + =

- Bề dày thành tang xác định theo kinh nghiệm:

δ =0.02D t +(6−10)=0.02*400+8=16mm

Kiểm tra sức bền của tang:

tδ

Sφk

13257

*8.0

*1σ

Tang được đúc bằng gang C H 15-32 là loại vật liệu thông thường ,có giới hạn

số an toàn k=5

5

565k

][σ = σ = =

*1000

*60

*

η hiệu suất của cơ cấu bao gồm :

η=ηp*ηt*η0

ηp:hiệu suất palăng ηp =0.99

ηt: hiệu suất tang ηt=0.96 bảng 1-9 [I]

ηo :hiệu suất bộ truyền có kể cả khớp nối vớigiả thiết bộtruyền được chế tạo thành hộp giảm tốc 2 cấp bánh răng trụ : η0 =0.92

→η=0.99*0.96*0.92=0.87

87.0

*1000

*60

-Công suất danh nghĩa : N đc =7.5kw

-Hệ số quá tải :

dn

M

Mmax

với Nm

n

N M

*9550

-Momen vô lăng (G i D i2)rôto =9Nm2

-khối lượng : m đc =170 Kg

*π

2

*10

-Tỷ số truyền cần có là :

4.15

695

0 = =

i

7) Kiểm tra động cơ điện về nhiệt :

-Sơ đồ thực tế sử dụng cầu lăn theo trọng tải như trên hình:

, 0.5QQ

- Trọng lượng vật nâng cùng bộ phận mang :

*

*ηi

mDS

*13.45

*2

2

*414.0

*m

λ

*)λ-1(

*

a

1 - 0

t a h

0.98

*0.98)-1(

*52500

1 - 0 2

*2

*

*

*i

ηmDS

13.45

*2

88.0

*2

*414.0

*12992

*375

*

*)

M-(

*375

)(

*β

2 0

2 n

2 0 0 n

2

∑

i a M

n D Q M

n D G t

m

đc m

đc i i n

2

min max m m

m

MM

*9550

=

đc

đc dn

*13.45

*2

*138.19)-

3.186(

*375

695

*414.0

*52500138.19)

3.186(

-*375

695

*5.16

*1.1

2 2

2

+

=

n m

*60

- Thời gian mở máy khi hạ vật :

η

*

*

*)(

*375

*

*)

(

*

375

*)(

*

β

2 0 2

2 0 0 2

∑

i a M M

n D Q M

M

n D G

t

h m

đc h

m

đc i i h

s107.0007.01.087.0

*79.48

*2

*)19.1383.186(

*375

695

*414.0

*52500)

19.1383.186

2

=+

=+

++

Mtb m * m t * r

2 2

+

102 0 104 0 107 0

* 717 0 725 0 75 0 3 10

* 72

) 8 26 05 50 88 104

* 64 48 4 72 19 138

* ( 72

) 102 0 104 0 107 0 3 717 0 725 0 75 0

* ( 3 186

2 2 2

2 2

2 2

+ + +

+ + +

+ +

+ +

+ +

+ + +

+ +

nM

%10

%7.1

%100

*5.7

37.75.7

%100

*N

-Vậy qua kiểm tra về nhiệt cho thấy động cơ được chọn là MBT311-8 với CĐ

làm việc

8) Phanh :

-Để phanh được nhỏ gọn ta sẽ đặt phanh ở trục thứ nhất tức là trục động cơ.

Mômen phanh được xác định :

0

0 0

*

*2

*

*

*

ia

ηDQn

với n=1.75 hệ số an toàn phanh đối với chế độ trung bình (bảng 3-2 [I] )

13.45

*2

*2

87.0

*414.0

*52500

*75.1

=

=

-Dựa vào mômen phanh yêu cầu ta chọn loại phanh hai má thường đóng kiểu

9) Bộ truyền:

- Căn cứ vào công suất đã truyền với CĐ25%, số vòng quay trục vào, tỉ số truyền

và yêu cầu về lắp ráp Chọn hộp giảm tốc ký hiệu PM-500 có các đặc tính sau:

+ Kiểu hộp:2 bánh răng trụ răng nghiêng

+ Tỷ số truyền: i= 48.57 ( phương án ( I ))

+ Kiểu lắp: trục ra và trục vào quay về một phía

+ Công suất truyền được với CĐ 25 %, số vòng quay trục 695 v/p N = 10.1 KW

- Sai số tỷ số truyền

%6.7100

*13.45

45.13-57.8

- Sai số này chấp nhận được.Vậy mua hộp giảm tốc loại PM-500

10) Các bộ phận khác của cơ cấu nâng:

a) Khớp nối trục động cơ với hộp giảm tốc:

- Ở đây sử dụng khớp vòng đàn hồi, là loại khớp nối di động có thể lắp và làmviệc khi hai trục không đông trục tuyệt đối, khớp này còn giảm được chấn động và vađập khi mở máy và khi phanh đột ngột Phía nữa khớp bên hộp giảm tốc kết hợp làmbánh phanh Căn cứ vào đường kính bánh phanh D =300mm, mômen lớn nhất khớp cóthể truyền được là Mmax=700 Nm, mômen vôlăng của khớp (GiD2i)kh=7.5 Nm2

- Mômen lớn nhất mà khớp phải truyền có thể xuất hiện trong 2 trường hợp: khi

mở máy nâng và khi phanh hãm vật đang nâng

- Khi mở máy nâng vật: với hệ số quá tải lớn nhất đã quy định, sẽ xuất hiệnmômen mở máy lớn nhất bằng:

M mmax =2.5M dn =2.5*103.5=258.75 Nm

- Phần dư để thắng quán tính của cả hệ thống:

M d =M mmax -Mn =258.75-138.19=120.56Nm

quay bên trong trục động cơ (rôto động cơ điện và nữa khớp )còn lại mới là phầntruyền qua khớp

- Mômen vô lăng nữa khớp phía động cơ lấy bằng 40% mômen vô lăng của cảkhớp

2 0

695

10

*52500

*1.0

*

*1.0)

n

V Q D

G

đc

n i

2

536.1012

- 2.5362)D(G-(

D G M

M

i i

I i i d

536.22

536.10

*56.120)(

)(

- Tổng mômen truyền qua khớp :

M K' =M n +M d' =138.19+56.36=194.55Nm

- Tổng mômen để thắng quán tính của cả hệ thống:

*1

2 0 0

*1

2

*

*)(

*375

*

*

*)

(

*375

*)(

*

iaMM

ηnDQM

M

∑ GiDi nβ

t

t ph t

ph

I n

2

13.45

*2

*)88.1043.183(

*375

87.0

*695

*414.0

*52500)

88.1043.183(

*375

695

*)5.79(

*1.1

+

++

*375

695

*12

*375

*)(

' 2 '

ph

I qt

k

t

n GiDi M

- Như vậy khi phanh vật đang nâng khớp phải truyền mômen lớn hơn ,do đó cầnkiểm tra khả năng truyền tải của khớp theo mômen truyền yêu cầu là 182.3Nm.Kiểmtra điều kiện làm việc an toàn của khớp nối : M*K1*K2

Nm K

b) Mĩc và ổ treo mĩc :

*Kết cấu ổ treo mĩc: ta dùng palăng cĩ bội suất bằng 2 nên ổ treo mĩc ở đây tadùng ổ treo ngắn, để giảm kích thước chiều dài, tăng độ tiếp cận của mĩc đối vớitang,tận dụng được chiều cao nâng

* Tính mĩc :với số liệu đã cho Q=50000 N, chế độ làm việc trung bình(CĐ25%) ta chọn mĩc tiêu chuẩn theo Katơlơ :mã số chế tạo mĩc là 13 Mĩc chế tạo

1

- 210N/mm

-Tại tiết diện ngang A-A ứng suất lớn nhất xuất hiện ở thớ phía trong Hình dạng

và kích thước tiết diện này:

- Diện tích tiết diện hình thang của thân móc

2

4820

*2

1 + = +

h b b

-Vị trí trọng tâm tiết diện

b b

b b

35.323

75

*2048

20

*2483

*2

s đường kính miệng móc

hệ số hình học của tiết diện

2 2

1 1

1

b b e r

e r e

r h

b b b h b b r

*)65.4235.60(

*75

204820100

*)2048(

35.60

*2

= 0.75

- Ứng suất tại điểm thớ phía trong tiết diện A – A

e Q

*2550

35.32

*50000

- Ứng suất cho phép

2,1

- Tại tiết diện đứng B - B xuất hiện đồng thời ứng suất uốn và ứng suất cắt

- Ứng suất uốn xác định theo công thức (2 – 5)

2

56

*75.0

*2550

*2

35.32

*500002

*

*2

*

mm N s

k F

- Tại tiết diện C - C ở cuốn móc phát sinh ra ứng suất kéo Đường kính chân

σ =

2 2

2 1

/8.384

5.40

*500004

mm N d

ππ

* Bộ phận tang :

- Cặp đầu cáp trên tang : ta sẽ dùng kiểu cặp đầu cáp trên tang thông

bước cắt rãnh t = 20mm Vít cấy M20

- Lực tính toán đối với cặp cáp

So = max [CT 2−16]

e

S

fα

f = 0,14 : hệ số ma sát giữa mặt tang với áp

α = 4π : góc ôm của các vòng cáp dự trữ trên tang, tương ứng zo =2

Smax = 13257N

→ So = N

13257

4 14 ,

,0

*2

4.2282

3,1

d z

l P d

75.16.3

*.0

5.26

*2.11414

75.16

*3

4.8151

*3.1

mm N

=+

- Tải trọng lên may ơ bên trái (điểm D)

115885(

'

k n

σ

2

*6.1

250

mm N

=

[n], k’tra theo bảng [1 – 5] và [1 – 8]

- Đường kính trục tại điểm D

78

*1.0

2257000]

[

*1

- Tải trọng tính lớn nhất lên ổ, trong trường hợp không có lực chiều trục

Rt1 = R*kv*kt *kn

kv = 1, kn = 1 lấy theo bảng chi tiết máy

kt = 1,2 bảng [9 – 3]

R = RA =11285N

→Rt1 = 11285*1*1.2*1 = 13542N

- Tải trọng này tương ứng với trường hợp cơ cấu làm việc với Q1 = 50000 N.theo sơ đồ gia tải cơ cấu làm việc ứng với ba tải trọng khác nhau, trong đó ứng với

Q1 = Q là Rt1 = 13542N

- Các tải trọng khác được tính :

+ Ứng với Q2 = 0,5Q, ổ chịu Rt2 = 6312N

+ Ứng với Q3 = 0,3Q, ổ chịu Rt3 = 4125N

- Tải trọng tương đương tác dụng lên ổ

3 3 3 33 3 2 2 2 33 3 1 1

- Số vòng quay của ổ n = nt = 22.2 vòng/ phút

- Vậy hệ số khả năng làm việc yêu cầu ổ phải có

Cy/c = 0.1* Rtđ *(n*h)0.3 = 0.1*12728 (22.2* 3620)0.3 = 37694

Vậy ta chọn ổ thanh lăn lịng cầu 2 dãy