THIẾT KẾ CƠ CẤU NÂNG CHO CẦU TRỤC HAI DẦM CHẠY ĐIỆN TẢI TRỌNG 5 TẤN

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐẠI HỌC QUỐCĐẠI GIAHỌC THÀNH PHỐKHOA HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG BÁCH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ KHOA CƠ KHÍ VÀ XÂY DỰNG BỘ MÔN CƠ GIỚI HÓA XÍ NGHIỆP BỘ MÔN CƠ GIỚI HÓA XÍ NGHIỆP VÀ XÂY DỰNG ĐỒ ÁN MÔN HỌC KỸ THUẬT NÂNG CHUYỂN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ CƠ CẤU NÂNG CHO CẦU TRỤC HAI DẦM CHẠY ĐIỆN TẢI TRỌNG TẤN SVTH : Đỗ Trường Thanh MSSV : 20801925 GVHD : Lê Hồng Sơn TP HỒ CHÍ MINH THÁNG NĂM 2013 TP HỒ CHÍ MINH THÁNG NĂM 2013 MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ CẦU TRỤC 1.1 Giới thiệu chung cầu trục - Cầu trục loại máy trục có kết cấu giống cầu có bánh xe lăn đường ray chuyên dùng, nên gọi cầu lăn Nó sử dụng phổ biến hầu hết ngành kinh tế quốc phòng để nâng - chuyển vật nặng nhà xưởng kho; dùng để xếp dỡ hàng Ngoài cầu trục dùng để lắp ráp thiết bị công nghiệp, thiết bị thuỷ điện lớn Cầu trục trang bị móc câu, cấu nam châm điện, gầu ngoạm tuỳ theo dạng tính chất vật nặng Theo dạng kết cấu thép cầu trục, người ta phân loại thành Cầu trục dầm Cầu trục hai dầm Hình 1.1 Một loại cầu trục dầm đôi - Các máy cầu trục dẫn động tay động điện dùng mạng điện công nghiệp Cầu trục điều khiển người lái chuyên nghiệp từ cabin treo đầu cầu lăn Trường hợp dùng palăng điện làm cấu nâng điều khiển từ mặt nhà xưởng qua hộp nút ấn điều khiển Ở trường hợp không cần người lái chuyên nghiệp - Các thông số cầ trục là: sức nâng tải Q (T ) , độ L( m) , chiều cao nâng H (m) , vận tốc chế độ làm việc phận máy cầu trục 1.2 Các dạng cầu trục sử dụng Việt Nam Hiện việt nam sử dụng chế tạo nhiều loại cầu trục với kích thước, tải trọng chế độ làm việc khác để phục vụ cho nghành công nghiệp đất nước Ta chia cầu trục làm loại sau: • Dựa vào tải trọng nâng: - Loại nhẹ: có tải nâng từ 1÷5 - Loại trung bình: có tải nâng từ 5÷16 - Loại nặng: có tải nâng từ 16÷80 - Rất nặng: có tải nâng lớn 80 • Dựa vào chế độ làm việc: - Chế độ làm việc nhẹ: Đặc điểm chế độ hệ số sử dụng tải trọng thấp ; cường độ làm việc nhỏ, trung bình CĐ%=15%, số lần mở máy (dưới 60 lần) - Chế độ làm việc trung bình: Đặc điểm chế độ hệ số sử dụng tải trọng đạt khoảng 0,75; vận tốc làm việc trung bình; cường độ làm việc CĐ%=25%; số lần mở máy đến 120 lần - Chế độ làm việc nặng: Đặc điểm chế độ hệ số sử dụng tải trọng cao , vận tốc làm việc lớn, cường độ làm việc CĐ%=40%, số lần mở máy đến 240 lần - Chế độ làm việc nặng: Đặc điểm chế độ hệ số sử dụng tải trọng ( KQ ) luôn 1, vận tốc cao, cường độ CĐ%=(40÷60)% , số lần mở máy đến 360 lần • Dựa vào dạng kết cấu thép: - Cầu trục dầm hay gọi cầu trục dầm đơn (có hai kiểu kiểu tựa kiểu treo) - Cầu trục hai dầm hay gọi cầu trục dầm đôi (cũng có hai kiểu kiểu tựa kiểu treo) Hình 1.2 Cầu trục dầm đôi kiểu treo Cầu trục tựa loại cầu trục mà hai đầu dầm tựa lên dầm cuối, chúng liên kết với đinh tán hàn Loại cầu trục có kết cấu đơn giản đảm bảo độ tin cậy cao nên sử dụng phổ biến Hình 1.2.2 cho thấy hình dạng chung cầu trục tựa loại dầm, phần kết cấu thép cầu trục gồm dầm cầu (1) có hai đầu tựa lên dầm cuối (5) với bánh xe di chuyển dọc theo nhà xưởng Loại cầu trục thường dùng phương án dẫn dẫn động chung Phía dầm chữ I khung giàn thép (4) để đảm bảo độ cứng vững theo phương ngang dầm cầu Palăng điện (3) chạy dọc theo cánh thép phía dầm I nhờ cấu di chuyển palăng Cabin điều khiển (2) treo vào phần kết cấu chịu lực cầu trục Hình 1.3 Cầu trục tựa Cầu trục treo loại cầu trục mà toàn phần kết cấu thép chạy dọc theo nhà xưởng nhờ hai ray treo nhờ nhiều ray treo Do liên kết treo ray phức tạp nên loại cầu trục thường dùng trường hợp đặc biệt cần thiết So với cầu trục tựa, cầu trục treo có ưu điểm làm dầm cầu dài hơn, phục vụ phần rìa mép nhà xưởng, chí chuyển hàng hai nhà xưởng song song đồng thời kết cấu thép cầu trục treo nhẹ so với cầu trục tựa Tuy nhiên, cầu trục treo có chiều cao nâng thấp cầu trục tựa Hình 1.4 Cầu trục treo a) Loại hai ray treo; b) Loại ba ray treo • Dựa vào công dụng: - Cầu trục công dụng chung - Cầu trục chuyên môn hoá phục vụ xếp dỡ 1.3 Cấu tạo chung cầu trục Cầu trục có nhiều dạng khác nhìn chung có phận sau: - Động cơ: Trong máy trục sử dụng loại động động đốt trong, động khí nén, động điện Động đốt thích hợp với máy di động nhiều, hoạt động độc lập, không theo quỹ đạo định xa nguồn điện Động khí nén thường sử dụng máy cố định hay máy công cụ máy đóng cọc, máy khoan, máy phun vôi Động điện loại động sử dụng rộng rãi cầu trục phù hợp với tính chất làm việc cầu trục (cố định, di chuyển ngắn theo quỹ đạo định) có công suất cao, gọn nhẹ, chịu tải tốt, thay đổi tốc độ chiều quay nhanh, dễ tự động hoá - Hệ thống truyền động: Có nhiều kiểu truyền động truyền động dầu ép khí nén, truyền động điện, truyền động hỗn hợp, truyền động khí Tuy nhiên cầu trục dùng phổ biến truyền động khí dễ chế tạo, an toàn - Cơ cấu công tác - Cơ cấu quay - Cơ cấu di chuyển: Thường sử dụng di chuyển bánh xe ray - Hệ thống điều khiển: Sử dụng để tắt mở hoạt động cấu - Khung bệ - Các thiết bị phụ - Để dễ dàng thiết kế người ta chia cầu trục làm ba cấu chính: cấu nâng vật, cấu di chuyển xe con, cấu di chuyển cầu 1.4 Giới thiệu cầu trục hai dầm Cầu trục hai dầm loại máy trục kiểu cầu, có hai dầm chủ hai dàn chủ liên kết với hai dầm đầu phương pháp hàn bu lông, dầm đầu lắp cụm bánh xe di chuyển cầu cầu di chuyển dọc theo đường ray chuyên dùng đặt cao dọc nhà xưởng trời Xe mang hàng cầu trục di chuyển dọc theo đường ray ghép hai dầm chủ dàn chủ, xe có đặt máy nâng - hạ hàng máy di chuyển xe CHƯƠNG TÍNH TOÁN CƠ CẤU NÂNG Các số liệu ban đầu Tải trọng : Q = t = 5000 N Chiều cao nâng : H =6m Vận tốc nâng : = 9,3 m/ph Chế độ làm việc : Trung bình Sơ đồ cấu nâng cho Hình 2.0 Theo sơ đồ cấu gồm có động điện (1), hộp giảm tốc (2), khớp nối vòng đàn hồi (3), nửa khớp phía bên hộp giảm tốc sử dụng làm bánh phanh, tang (4), khớp đặc biệt (5) nối tang với trục hộp giảm tốc, phanh (6) Dùng sơ đồ với kiểu nối tang với trục hộp giảm tốc khớp đặc biệt, ta kích thước chiều dài cấu nhỏ gọn, đồng thời đảm bảo việc chế tạo cụm riêng, tháo lắp dễ dàng Hình 2.5 Sơ đồ cấu nâng 10 Hình 2.0 Sơ đồ cấu nâng Khoảng cách L3 , ngăn cách hai nửa cắt rãnh, tính theo công thức: L3 = L4 − 2hmin tan α Trong L4 - khoảng cách ròng rọc ổ treo móc, tham khảo [2] chọn L4 = 200 mm hmin - khoảng cách nhỏ trục tang với trục ròng rọc ổ treo móc, cho hmin = 800 mm α - góc nghiêng cho phép dây chạy lên tang bị lệch so với phương thẳng đứng, tang cắt rãnh ⇒ L3 = 200 − × 800 × tan α = 10 = 40 mm 10 Vậy chiều dài toàn tang: L = L'o + L1 + L2 + L3 = 513 + × 40,5 + × 20 + 40 = 674 mm Chọn L = 680 mm Bề dày thành tang xác định theo công thức kinh nghiệm: δ = 0,02 Dt + (6 ÷ 10) = 0,02 × 210 + = 10 mm Theo [3], chiều dày tang đúc gang không nhỏ 12 mm nên ta chọn δ = 12 mm 2.4.2 Kiểm tra điều kiện bền tang Kiểm tra sức bền nén tang theo ( [1], trang 22, công thức 2-15): σn = kϕ S max × 0,8 × 12878,79 = = 63,60 N/mm δt 12 × 13,5 Trong k - hệ số phụ thuộc số lớp cáp tang, – tương ứng lớp cáp ϕ - hệ số giảm ứng suất, 0,8 – tương ứng tang gang 15 σ [...]... trọng lên moay-ơ bên trái (B): RB = 257 58 × 280 = 12224 N 310 Tải trọng lên moay-ơ bên phải (C): RC = R − RB = 257 58 − 12224 = 1 353 4 N 24 Ø 45 50 55 Ø 65 50 Ø40 Phản lực tại D: RD = 12224 × 60 + 1 353 4 × (60 + 310 + 280) = 12707 N 60 + 310 + 280 + 100 Phản lực tại A: RA = R − RD = 257 58 − 12707 = 13 051 N Sử dụng vật liệu thép 45 để chế tạo trục tang Ứng suất uốn cho phép với chu kỳ đối xứng được tính... phải nhân thêm một lượng kt = 1, 2 - hệ số tải trọng tra theo ( [1], trang 189, bảng 9-3) ⇒ QD = 152 48,40 × 1, 2 = 18298,08 N Tải trọng này tương ứng với trường hợp cơ cấu làm việc với Q1 = 51 000 N Theo đồ thị gia tải Hình 2 .5, cơ cấu làm việc với 3 tải trọng khác nhau, trong đó ứng với Q1 = Qo thì QD1 = 18298,08 N Các tải trọng khác tính được như sau: Q2 = 0,5Q ⇒ RD 2 = 9149,04 N Q3 = 0,1Q ⇒ RD 3 =... ] = σ −' 1 250 = = 78,13 N/mm 2 [n]k ' 1,6 × 2 Tại điểm C, trục phải có đường kính thỏa: dC ≥ 3 MC 1270700 =3 = 54 ,59 mm 0,1[σ ] 0,1 × 78,13 Tham khảo dãy đường kính trục tiêu chuẩn theo ( [5] , trang 342) chọn dC = 55 mm 2.9.3.4 Ổ trục Tại D lắp ổ lòng cầu 2 dãy thanh lăn cho phép độ không đồng tâm giữa 2 ổ và có hệ số khả năng làm việc cao Đường kính trục tại đây là d D = 45 mm Tải trọng lớn nhất... đang nâng Mô-men đặt trên phanh là M ph = 131, 41 Nm Tổng mô-men để thắng quán tính của cả hệ thống: M qt = M ph + M t* = 131, 41 + 75, 12 = 206 ,53 Nm * Với M t = M h = 75, 12 Nm Thời gian phanh, tính theo ( [1], trang 52 , công thức 3-6): t nph = β ∑ (Gi Di2 ) I × n1 Qo Do2 n1 + 3 75( M ph + M t* ) 3 75( M ph + M t* ) a 2io2η 7 ,50 × 9 45 51000 × 0, 252 2 × 9 45 = + = 0,10 s 3 75( 131, 41 + 75, 12) 3 75( 131,... N/mm 2 [ s ] 1 ,5 ⇒ d1 ≥ 4 × 1,3 × 20 158 ,14 = 11,79 mm π × 240 Tra ( [5] , trang 57 9, bảng 17.7) chọn bu-lông M14 có d1 = 11,8 35 mm 23 2.9.3.3 Trục tang Vì sử dụng pa-lăng kép nên vị trí của hợp lực căng dây trên tang sẽ không thay đổi và nằm ở giữa tang Trị số của hợp lực này là: R = 2Smax = 2 ×12878,79 = 257 57 ,58 N Sơ đồ tính trục tang cho sơ bộ như sau: Hình 2.9 Sơ đồ tính trục tang Tải trọng lên moay-ơ... ổ là tải trọng hướng tâm, bằng phản lực RD = 12707 N Tải trọng tính lớn nhất lên ổ, trong trường hợp không có lực dọc trục, tính theo ( [5] , trang 391, công thức 11.22): QD = VRD Kσ K t = 1 × 12707 × 1× 1, 2 = 152 48, 40 N Trong đó V - hệ số kể đến vòng nào quay Kσ - hệ số kể đến ảnh hưởng của nhiệt độ K t - hệ số kể đến đặc tính tải trọng 25 Ngoài ra, khi tính toán ổ lăn trong các cơ cấu máy trục, ... vô lăng nửa khớp phía động cơ lấy bằng 40% mô-men vô lăng của cả khớp: (Gi Di2 )'kn = 0, 4 × 1,12 = 0, 45 Nm 2 Mô-men vô lăng các tiết máy quay trên giá động cơ: 19 ∑ (G D ) 2 ' i I i = (Gi Di2 ) roto + (Gi Di2 )kn = 5, 7 − 0, 45 = 5, 25 Nm 2 Mô-men vô lăng tương đương của vật nâng chuyển về trục động cơ: (Gi Di2 )td = 0,1Qo vn2 9,32 = 0,1 × 51 000 × = 0, 46 Nm 2 2 2 ndc 9 45 Tổng mô-men vô lăng của cả... tang khi làm việc với tải trọng lớn nhất M = M tg = 2S max ⇒V = Do 0, 252 = 2 × 12878,79 × = 32 45, 46 Nm 2 2 kM 1, 2 × 32 45, 46 = = 20 158 ,14 N fzr 0, 23 × 6 × 140.10 −3 Với k = 1, 2 - hệ số an toàn mối lắp Đường kính thân bu-lông được xác định theo ( [5] , trang 58 2, công thức 17.20): d1 ≥ 4 × 1,3V π [σ k ] Tra ( [5] , trang 57 3, bảng 17.4), với vật liệu chế tạo bu-lông là thép C 45 (bulông cấp bền 8.8)...2.1 Chọn loại dây Vì cơ cấu làm việc với động cơ vận tốc cao, ta chọn cáp để làm dây cho cơ cấu, là loại dây có nhiều ưu điểm hơn so với các loại dây khác như xích hàn, xích tấm, và là loại dây thông dụng nhất trong ngành máy trục hiện nay Trong các kiểu kết cấu dây cáp thì kết cấu kiểu ЛК-P theo ГOCT 2688-69 có tiếp xúc đường giữa các sợi thép ở các... 150 0 ÷ 1600 N/mm để dễ dàng trong việc thay cáp sau này khi bị mòn, đứt 2 Hình 2.6 Mặt cắt dây cáp thép ЛК-Р 6x19 2.2 Pa-lăng giảm lực Trên các cầu lăn dây cáp nâng được cuốn trực tiếp lên tang; cầu lăn phục vụ trong các phân xưởng sửa chữa cơ khí cần nâng hạ vật theo chiều thẳng đứng, để tiện lợi trong khi làm việc; do đó ta chọn pa-lăng kép có hai nhánh dây chạy lên tang Tương ứng với tải trọng nâng, ... vg/ph π Do π × 0, 227 Trong Do - đường kính tang tính đến tâm cáp Vậy: io = 965 = 37 26,08 2.7 Tính chọn phanh Để phanh nhỏ gọn, ta đặt phanh trục động Mô-men phanh xác định theo ( [1], trang 54,... 210 + = 10 mm Theo [3], chiều dày tang đúc gang không nhỏ 12 mm nên ta chọn δ = 12 mm 2.4.2 Kiểm tra điều kiện bền tang Kiểm tra sức bền nén tang theo ( [1], trang 22, công thức 2-15): σn = kϕ... 13,5 Trong k - hệ số phụ thuộc số lớp cáp tang, – tương ứng lớp cáp ϕ - hệ số giảm ứng suất, 0,8 – tương ứng tang gang 15 σ