thiết kế cầu trục dầm đôi tải trọng 8 tấn phục vụ trong xưởng cơ khí

Nhờ việc cơ giới mà năng suất của việcbốc xếp, sữa chữa, sản xuất, xây dựng … tăng lên đáng kể; thay thế lao động chân tay ởnhững công việc năng nhọc để có thể tránh được những tay nạn đ

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

-TP Hồ Chí Minh, ngày , tháng 5, năm 2006

Giáo viên hướng dẫn

Thiết kế tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Hữu Chí

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN ĐỌC DUYỆT

-TP Hồ Chí Minh, ngày , tháng 5, năm 2006

Giáo viên đọc duyệt

MỤC LỤC

Trang

Mở đầu 6

Chương 1: Tổng quan về cầu trục và các số liệu ban đầu 7

1 Tổng quan về cầu trục 7

2 Các số liệu ban đầu 7

Chương 2: Nêu các phương án và lựa chọn phương án 8

1 Phương án tổng thể 8

2 Phương án cơ cấu nâng 12

3 Phương án cơ cấu di chuyển xe con 13

Chương 3: Tính toán thiết kế cơ cấu nâng 15

1 Công dụng, cấu tạo, nguyên lý hoạt động của cơ cấu nâng 15

2 Palăng 15

3 Chọn cáp 16

4 Các kích thước cơ bản của tang tời và ròng rọc 18

5 Tính toán hệ thống truyền động 19

a Công suất động cơ điện 19

b Tỷ số truyền chung 20

c Kiểm tra động cơ điện về nhiệt 20

d Lựa chọn hộp giảm tốc 24

e Phanh hãm 25

g Khớp nối và lựa chọn khớp nối 26

6 Các bộ phận khác của cơ cấu nâng 26

a Cụm móc câu 26

b Cơ cấu an toàn 33

c Bộ phận tang 34

Chương 4: Tính toán thiết kế cơ cấu di chuyển xe con 41

1 Công dụng, cấu tạo cơ cấu di chuyển xe con 41

2 Các số liệu ban đầu 41

3 Tính toán thiết kế bánh xe và ray 42

4 Tính chọn sơ bộ động cơ điện 44

5 Tỷ số truyền chung 45

6 Kiểm tra động cơ điện 46

7 Tính chọn phanh 48

Thiết kế tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Hữu Chí

8 Tính toán bộ truyền 50

9 Các bộ phận khác của cơ cấu di chuyển xe con 50

a Trục bánh xe 50

b Tính mối ghép then 56

c Tính chọn ổ đỡ trục bánh xe 57

d Tính chọn khớp nối trục 59

Chương 5: Tính toán thiết kế kết cấu thép xe con 61

1 Tính dầm chính của kết cấu thép xe con 61

2 Tính toán các liên kết 64

3 Kết cấu thép đỡ một số bộ phận của xe con 66

Chương 6: Tính toán thiết kế hệ thống điện cầu trục 68

1 Cách cấp điện cho cầu trục 68

2 Sơ đồ điện, nguyên lý hoạt động 69

3 Công suất nguồn điện dùng cho cầu trục 71

Tài liệu tham khảo 72

LỜI NÓI ĐẦU

Cơ giới hóa trong bốc xếp, lắp ráp, sửa chữa, sản xuất,…là một trong những điềukiện cơ bản để phát triển nền kinh tế quốc dân Nhờ việc cơ giới mà năng suất của việcbốc xếp, sữa chữa, sản xuất, xây dựng … tăng lên đáng kể; thay thế lao động chân tay ởnhững công việc năng nhọc để có thể tránh được những tay nạn đáng tiếc có thể xảy ratrong lúc lao động; dễ dàng thực hiện việc xây dựng những công trình lớn (xây nhà caotầng, xây những chiếc cấu lớn, xây dựng nhà máy thủy điện…)

Việc sử dụng cầu trục vào quá trình sản xuất, sữa chữa đã làm cho việc vận chuyểnmáy móc, vật liệu, sản phẩm công nghiệp,… trong các nhà xưởng được dễ dàng, giảmkhối lượng lao động, tăng năng xuất và tăng tính an toàn lao động

Hiện nay nước ta cũng đã có nhiều doanh nghiệp sản xuất cầu lăn, nhưng tất cả đềudừng lại ở việc sản xuất kết cấu thép còn tất cả các bộ máy cũng như toàn bộ xe con lànhập ngoại Các doanh nghiệp này đều có khuynh hướng hoàn thiện việc sản xuất củamình nên một ngày không xa những chiếc cầu trục hoàn toàn sản xuất tại Việt Nam sẽ cómặt tại các nhà xưởng

Nội dung của công việc thiết kế là phải đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật, các chỉ tiêu

về khả năng làm việc của máy và trong một chừng mực nào đó phải đảm bảo các chỉ tiêu

về kinh tế

Đề tài “thiết kế cầu trục dầm đôi tải trọng 8 tấn phục vụ trong xưởng cơ khí” do haisinh viên thực hiện là Phan Trọng Nhân và Giang Vũ Văn với nhiệm vụ là tính toán thiết

kế tất cả các cơ cấu và các bộ máy chính của cầu trục.Bao gồm:

+ Chương 1: Giới thiệu tổng quan về cầu trục và các số liệu ban đầu

+ Chương 2: Nêu các phương án và lựa chọn phương án

+ Chương 3: Tính toán thiết kế cơ cấu nâng

+ Chương 4: Tính toán thiết kế cơ cấu di chuyển xe con

+ Chương 5: Tính toán thiết kế kết cấu thép xe con

+ Chương 6: Tính toán thiết kế hệ thống điện cầu trục

+ Chương 7: Tính toán thiết kế cơ cấu di chuyển cầu trục

+ Chương 8: Tính toán các kết cấu kim loại khác của cầu trục

+ Chương 9: Lắp dựng và vận hành

+ Chương 10: Một số yêu cầu cơ bản khi sử dụng và khai thác cầu trục

Nhiệm vụ cụ thể cho từng sinh viên như sau:

+ Phan Trọng Nhân: Chương 1 đến chương 6

+ Giang Vũ Văn: Các chương còn lại

Thiết kế tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Hữu Chí

Chương 1

TỔNG QUAN VỀ CẦU TRỤC

VÀ CÁC SỐ LIỆU BAN ĐẦU

1 Tổng quan về cầu trục:

a Công dụng, phạm vi sử dụng của cầu trục:

Cầu trục được sử dụng rất phổ biến trong hầu hết các ngành kinh tế và quốc phòng

để nâng chuyển vật nặng trong các phân xưởng và nhà kho và cũng có thể dùng để xếp

dỡ hàng

Các bộ máy của cầu trục có thể dẫn động bằng tay hoặc bằng động cơ điện dùngmạng điện công nghiệp Cầu trục được điều khiển do người lái chuyên nghiệp tứ trongcabin treo ở một đầu cầu lăn Trường hợp dùng palăng điện làm cơ cấu nâng thì có thểđược điều khiển từ mặt nền qua hộp nút ấn điều khiển, ở trường khợp này có thể khôngcần người lái chuyên nghiệp

Cầu trục được cấu tạo bởi các phần:

+ Kết cấu kim loại, bao gồm: dầm chính (dàn), dầm đầu, dầm dọc, kết cấu thép

xe con, cabin, lan can, ray di chuển cầu và di chuyển xe con

+ Cơ cấu di chuyển cầu trục, giúp cầu trục di chuyển dọc trên ray dọc

+ Cơ cấu di chuyển xe con giúp xe con di chuyển dọc theo dầm chính

+ Cơ cấu nâng, là cơ cấu quan trọng nhất giúp cầu trục nâng hạ hàng theophương thẳng đứng

+ Hệ thống điện cầu trục, bao gồm hệ thống nguồn điện, mạch điện động lực vàmạch điện điều khiển phục vụ cho tất cả các cơ cấu của cầu trục

2 Các số liệu ban đầu:

Các thông số đã biết:

+ Sức nâng tải: Q8( )T

+ Khẩu độ: L14( )m

+ Chiều cao nâng: H 6( )m

So với với các cầu trục hiện có (từ 1đến 300 tấn và có thể đạt đến 500 tấn, khẩu độ

từ 5 đến 35 mét) thì cầu trục ta thiết kế là cầu trục có sức nâng nhỏ và là cầu trục có sứcnâng phổ biến, khẩu độ và chiều cao nâng thuộc dạng trung bình

Các cầu trục thường dùng có vận tốc nâng hạ 8 20 m ph , vận tốc di chuyển xe con

10 50 m ph , vận tốc di chuyển cầu trục 40 150 m ph Đối với cầu trục phục vụ cho cácxưởng cơ khí thì các này yêu cầu phải thấp để phục vụ tốt cho công việc lắp ráp cũng nhưvân chuyển trong xưởng Do đó ta chọ các vận tốc này như sau:

+ Vận tốc nâng hạ hàng: V n 8 m

ph

+ Vận tốc di chuyển xe con: V dc x 14m

ph

+ Vận tốc di chuyển cầu trục: V dc c m

ph



Thiết kế tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Hữu Chí

Chương 2 CÁC PHƯƠNG ÁN VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG THIẾT KẾ

+ Kết cấu tương đối nhỏ gọn

+ Đơn giản tròn việc tính toán thiết kế

+ Dễ thi công chến tạo

+ Tải trọng nâng lớn

Khuyết điểm:

+ Trọng lượng năng hơn kết cấu dạng dàn

+ Chí phí cao hơn

+ Kết cấu đơn giản.

+ Thiết kế đơn giản (palăng điện đã được thiết kế theo tiêu chuẩn)

+ Giá thành chế tạo thấp

Nhược điểm:

+ Sức nâng nhỏ

+ Đôi khi không chọn được palăng điện phù hợp với yêu cầu thực tế

+ Bề rộng thép chữ I làm dầm phải đảm bảo đặt được bánh xe

Thiết kế tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Hữu Chí

3 Phương án 3 - cầu trục dạng dàn:

Các bộ phận chính:

1 – Cơ cấu di chuyển cầu 5 – Xe con

3 – Hành lang bảo dưỡng 7 – Ray điện

4 Lựa chọn phương án:

Trong ba phương án trên ta chọn phương án 1 để thiết kế cầu trục Vì:

Phương án 2 tuy có lời về mặt kinh tế, kichs thước rất gọn nhưng palăng điện không thỏa mãn đúng sức nâng yêu cầ của người sử dụng và khó khăn trong việc chọn thép làm dầm

Phương án 3 cũng có lợi về mặt kinh tế nhưng kích thước cồng kềnh, việc tính toán thiết kế và chế tạo gặp nhiều khó khăn

Phương án 1, tuy giá thành chế tạo hơi cao nhưng có kích thước tương đối gọn, việc tính toán thiết kế dễ dàng và phù hợp với điều kiện sản xuất ở nước ta hiện nay

II Phương án về cơ cấu nâng:

1 Phương án 1 – cơ cấu nâng sử dụng cáp kéo ( các bộ máy chính của cơ cấu nâng không đặt trên xe con):

Ưu – nhược điểm:

+ Trọng lượng của xe con nhỏ, nên kết cấu thép dầm chính nhỏ và trọng lượng toàn bộ cầu trục nhỏ

+ Bố trí cơ cấu phức tạp và hiệu suất của cơ cấu thấp do phải truyền qua các ròng rọc trung gian

Thiết kế tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Hữu Chí

2 Phương án 2 – cơ cấu nâng có các bộ máy đặt trên xe con:

Sơ đồ cấu tạo:

Các kí hiệu:

1 Động cơ điện 4 Hộp giảm tốc

2 Khớp nối vờng đàn hồi 5 Khớp răng

Ưu – nhược điểm:

+ Bố trí các bộ phận cơ cấu thuận lợi

+ Hiệu suất của cơ cấu cao

+ Trọng lượng xe con lớn

III Phương án về cơ cấu di chuyển xe con:

1 Phương án 1 – cơ cấu di chuyển xe con sử dụng cáp kéo ( các bộ máy chính của

cơ cấu không đặt trên xe con):

Ưu – nhược điểm:

+ Trọng lượng của xe con nhỏ, nên kết cấu thép dầm chính nhỏ và trọng lượng toàn bộ cầu trục nhỏ

+ Bố trí cơ cấu phức tạp và hiệu suất của cơ cấu thấp do phải truyền qua các ròng rọc trung gian

2 Phương án 2 – cơ cấu nâng có các bộ máy đặt trên xe con:

Sơ đồ nguyên lý:

2

3 4 5 6

1

7 8

Các bộ phận của cơ cấu:

Ưu – nhược điểm:

+ Bố trí các bộ phận cơ cấu thuận lợi

+ Hiệu suất của cơ cấu cao

+ Trọng lượng xe con lớn

Thiết kế tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Hữu Chí

Chương 3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CƠ CẤU NÂNG

1 Công dụng, sơ đồ cấu tạo, nguyên lý hoạt động của cơ cấu nâng:

a Công dụng:

Cơ cấu nâng trong cầu trục có nhiệm vụ nâng hạ hàng theo phương thẳng đứng Đây

là bộ phận quan trọng nhất không thể thiếu của cầu trục

b Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý hoạt động:

Sơ đồ cấu tạo:

Các kí hiệu:

2 Khớp nối vờng đàn hồi 5 Khớp răng

Nguyên lý hoạt động:

Động cơ điện 1 là nguồn dẫn động của cơ cấu, làm quay tang quán cáp 6 thôngqua khớp nối 2, hộp giảm tốc 4, và khớp răng 5 Khi tang 6 quay thì cáp sẽ được quấnvào hoặc nhả ra tương ứng với hành trình nâng hoặc hạ móc câu

Khớp nối 2 đồng thời cũng là tang phanh của phanh phanh 3 Phanh này có nhiệm

vụ phanh hãm cơ cấu nâng khi cần thiết và đặc biệt là giữ nguyên vị các bộ phận của cơcấu khi mất điện đột ngột nhằm tránh hư hỏng hàng và an toàn cho người sử dụng

2 Palăng:

a Công dụng, phân loại:

Palăng dùng để nâng hạ vật nặng theo phương thẳng đứng, khi treo palăng lên xecon di chuyển

Palăng có hai loại: palăng tay và palăng điện

b.Palăng giảm lực:

Trên các cầu lăn dây cáp nâng được cuốn trực tiếp lên tang; cầu lăn phục vụ trongcác xưởng cơ khí cần nâng hạ vật theo chiều thẳng đứng để tiện lợi trong khi làm việc

Do đó ta chọn palăng kép có hai nhánh dây chạy lên tang Tương ứng với tải trọng cầulăn và theo bảng 2-6 chọn bội suất palăng a = 2 Palăng gồm hai ròng rọc di động và mộtròng rọc cố định làm nhiệm vụ cân bằng theo sơ đồ như hình vẽ sau:

Lực căng dây lớn nhất xuất hiện xuất hiện ở nhánh dây cuốn lên tang khi nâng vật,

xác định theo công thức 2-19 (trang 24 tài liệu 1):

0 ax

.(1 ).(1 )

Q S

0 80000( )

Q  N - trọng lượng vật nâng (ta đã bỏ qua trọng lượng của cụm móc

câu).

0,98

  - hiệu suất của một ròng rọc với điều kiện ròng rọc đặt trên ổ lăn và bôi

trơn tốt bằng mỡ (theo bảng 2-5, trang 23, tài liệu 1).

t  - số ròng rọc đổi hướng, không tham gia tạo bội suất a (t =0 vì dây trực tiếp

cuốn lên tang không qua các ròng rọc đổi hướng).

Suy ra:

ax 2 0

80000.(1 0,98)

20202( )2.(1 0,98 ).0,98

Thiết kế tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Hữu ChíDây cáp được chế tạo bằng các sợi thép có thành phần cacbon cao gia công bằngphương pháp kéo nguội, chuốt đi chuốt lại nhiều lần, do đó giới hạn bền có thể đạt đến

+ Cáp có sợi tiếp xúc điểm

+ Cáp có sợi tiếp xúc đường

+ Cáp có sợi tiếp xúc điểm và đường

+ Cáp có tao ba cạnh

b Cách tính và chọn cáp cho cơ cấu nâng của cần trục:

Vì cơ cấu làm việc với động cơ điện, vận tốc cao, nên ta chọn cáp để làm dây cho cơcấu là loại day có nhiều ưu điểm so với các loại dây khác như xích hàn, xích tấm, và làloại dây thông dụng nhất trong ngành máy trục hiện nay

Trong các kiểu kết cấu dây cáp thì kết cấu kiểu JIK-P theo rOCT 2588-55 có tiếpxúc đường giữa các sợi thép ở các lớp kề nhau, làm việc lâu hỏng và được sử dụng rộngrãi Vật liệi chế tạo các sợi thép có giới hạn bền 12002100 N 2

 để dễ dàng trong vệc thay cáp sau này khi bị mòn đứt

Kích thước dây cáp được chọn dựa vào công thức 2-10 (trang 18, tài liệu1):

k  - hệ số an toàn bền (tra theo bảng 2-2, trang 19, tài liệu 1).

Do đó với loại dây cáp đã chọn ở trên, chọn đường kính dây cáp d c 15mm, lực kéođứt S d 117 000( ) 111 111( )N  N thỏa mãn yêu cầu về lực kéo đứt

4 Các kích thước cơ bản của tang tời và ròng rọc:

a Công dụng, phân loại, phạm vi sử dụng của tang tời và ròng rọc:

+ Tang tời:

Tang tời là bộ phận dùng để cuốn cáp và biến chuyển động quay thành chuyểnđộng tịnh tiến để nâng hạ hoặc kéo di chuyển vật.

Tang tời thường có dạng hình trụ, bề mặt cuốn cáp của nó có thể trơn nhẵn hoặc

có rãnh xoắn Tang tời có rãnh xoắn dùng để cuốn một lớp cáp trong cơ cấu nâng dẫnđộng bằng máy, tang tời trơn dùng để cuốn nhiều lớp cáp trong trường hợp chiều caonâng tải hoặc chiều dài kéo di chuyển vật rất lớn Loại tang trơn bắt buộc phải có thànhbên cao tương ứng với số lớp cáp cuốn của nó Ưu điểm chủ yếu của tang có rảnh xoắn là

là dây cáp cuốn theo đường rảnh xoắn trên tang, do đó được cuốn rất và không bị chồngchéo lện nhau nên tránh được kẹt rối cáp trong lúc làm việc, dây cáp ít mòn hơn vì cácvòng cáp trên tang không cọ sát vào nhau và áp suất của cáp trên tang có rãnh cũng nhỏhơn vì bề mặt tiếp xúc của cáp với rãnh trên tang lớn hơn so với khi cáp cuốn trên tangtrơn

+ Ròng rọc:

Trong máy trục, ròng rọc dùng để chuyển hướng dây cáp hoặc là một khâu trongpalăng cáp để giảm lực kéo, tăng hoặc giảm tốc độ nâng hạ vật trục của ròng rọc trêncùng của palăng được đặt cố định, còn các ròng rọc ở dưới di động khi nâng hạ vật Vìvậy trong palăng người ta chia ròng rọc thành hai loại: ròng rọc cố định và ròng rọc diđộng

b Cách tính tang tời ròng của cơ cấu nâng của cầu trục:

Đường kính nhỏ nhất cho phép đối với tang và ròng rọc xác định theo công thức

2-12 (trang 16, tài liệu1):

e  - hệ số thực nghiệm, phụ thuộc vào loại máy và chế độ làm việc (lấy

theo bảng 2-4, trang20, tài liệu1).

Ở đây ta chọn đường kính tang và ròng rọc giống nhau: D t D r 360(mm)

Ròng rọc cân bằng không phải là ròng rọc làm việc, nên ta có thể chọn đường kìnhnhỏ hơn 20% so với ròng rọc làm việc:

0,8 0,8.360 288( )

Chiều dài toàn bộ của tang được xác định theo công thức 2-14 (trang 21, tài liệu 1)

đối với trường hợp palăng kép:

12

2 10.( t c) (0,36 0,015)

Thiết kế tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Hữu Chí

h  mm - khoảng cách nhỏ nhất có thể giữa trục tang và trục ròng rọc

 - góc nnghiêng cho phép khi dây chạy lên tang bị lệch so với hướng thẳngđứng, tg 0,1(lấy theo trang 21, tài liệu 1 đối với tang cắt rãnh).

k  - hệ số phụ thuộc lớp cáp cuốn trên tang

Tang được đúc CH 15-32 là loại vật liệu thông thường phổ biến nhất, có giới hạnbền nén là bn 565(N 2)

mm

  Ứng suất cho phép xác định theo giới hạn bền nén với hệ số

an toàn k 5:

Vậy n   nên thõa mãn yêu cầu

5 Hệ thống truyền động:

a Công suất động cơ điện:

Công suất tĩnh khi nâng vật bằng trọng tải được xác định theo công thức 2-78 (trang

48, tài liệu1):

12,33( )60.1000 60.1000.0,865

  - hiệu suất bộ truyền kể cả khớp nối (theo số liệu bảng 1-9, với

giả thuyết bộ truyền được chế tạo thành hộp giảm tốc hai cấp bánh răng trụ).

Tương ứng với chế độ làm việc trung bình, sơ bộ chọn động cơ điện MT-41-8, cócác thong số sau:

+ Công suất danh nghĩa :N dc 11(kW)

+ Số vòng quay danh nghĩa :n dc 715(v )

+ Mômen vôlăng :( G D i i2)roto 1,86( N m2)

+ Khối lượng động cơ :m dc 300(Kg)

b Tỷ số truyền chung:

Tỷ số truyền chung từ trục động cơ đền trục tang được xác định theo công thức 3-15

(trang 55, tài liệu 1):

0

dc t

n i

n t

Thiết kế tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Hữu Chí

Do đó tỉ số truyền là:

0

715

52,6513,58

dc t

n i

n

c Kiểm tra động cơ điện về nhiệt:

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

Trong trường hợp không có sơ đồ thực tế, có thể dùng sơ đổ trung bình để tính.Theo sơ đồ ở trên thì cơ cấu nâng phải làm việc với các trọng lượng vật nâng Q1Q,

(trang 48 và 49, tài liệu 1) Với cách tính này, ta phải lần lược xác định các thong số tính

toán trong các thời kỳ làm việc khác nhau của cơ cấu

+ Trọng lượng vật nâng cùng bộ phận mang:

Q  Q Q Q N (bỏ qua trọng lượng của cụm móc câu)

+ Lực căng dây trên tang khi nâng vật đã xác định ở mục 2:

t

  - hiệu suất tang (tra bảng 1-9, trang 15, tài liệu 1),

0 0,92

  - hiệu suất bộ truyền kể cả khớp nối (theo số liệu bảng 1-9, với

giả thuyết bộ truyền được chế tạo thành hộp giảm tốc hai cấp bánh răng trụ).

+ Momen trên trục động cơ khi nâng vật (theo công thức 2-79, trang 48, tài liệu 1):

0 ' 0

20 202.0,375.2

165( )

2 2.52,65.0,87

n n

  - hiệu suất của một ròng rọc với điều kiện ròng rọc đặt trên ổ lăn và

bôi trơn tốt bằng mỡ (theo bảng 2-5, trang 23, tài liệu 1).

t  - số ròng rọc đổi hướng, không tham gia tạo bội suất a (t =0 vì dây trực

tiếp cuốn lên tang không qua các ròng rọc đổi hướng).

+ Mômen trên trục động cơ khi hạ vật, tính theo công thức 2-80 (trang 48, tài liệu

1):

' 0 0

19798.0,375.2.0,87

123( )

h h

Thiết kế tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Hữu Chí

j

s t

Gia tốc này nằm có thể chấp nhận được đối với các máy trục phục vụ ở các xưởng

cơ khí và giá trị mômen mở máy đã chọn ở trên là hợp lý

+ Thời gian mở máy khi hạ vật, tính theo công thức 3-9 (trang 54, tài liệu 1):

1 0 0 1

2 2 0 2

2 2

1, 2.34,6.715 80000.0,375 715375.(250 123) 375.(250 123).2 52,65 0,87

(Giá trị của  trong bảng lấy theo đồ thị hình 2-24, trang 48, tài liệu 1)

+ Thời gian chuyển động với vận tốc ổn định:

60 60.6

45 ( )8

tb

M t M t M

104.715

7,9( )

9550 9550

tb dc tb

Ta dùng hộp giảm tốc bánh răng trụ đặt nằm ngang Hộp giảm tốc phải đảm bảo các

yêu cầu sau: với CD=25% , số vòng quay trục vào n v n dc 715(v ph), tuyền đượccông suất N 12,33(kW) và tỉ số truyền i 52,65, và khoảng cách trục phải đảm bảobảo lắp được động cơ và tang (do đông cơ và tang lắp cùng một phía của hộp giảm tốc).Với yêu cầu trên ta chọn hộp giảm tốc 2-500 có các đặc tính sau :

+ Là hộp giảm tốc 2 cấp bánh răng trụ đặt nằm ngang

+ Có một đầu trục vào và một đầu trục ra cùng phía

+ Bánh răng ở đầu trục ra có đường kính đỉnh răng:D336mm, số răng: Z 40,môđun: m8(mm)

Thiết kế tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Hữu Chí

Do tỉ số truyền cần thiết (52,65) và tỉ số truyền của hộp giảm tốc đã chọn (50,9) sailệch nhau không lớn nên ta không cần thay đổi các cặp bánh răng của hộp giảm tốc đãchọn

e Phanh hãm:

Để phanh được nhỏ gọn, ta đặt phanh ở trục thứ nhất tức là trục động cơ Mômen

phanh được xác định theo công thức 3-14 (trang 54, tài liệu 1):

0 0

+ Độ mở của má phanh: bình thường – 0,5 mm, lớn nhất – 0,8 m.

g Khớp nối và lựa chọn khớp nối:

Ở đây sử dụng sử dụng loại khớp vòng đàn hồi là loại khớp nối di động có thể lắp

và làm việc khi hai trục không đồng trục tuyệt đối Ngoài ra , loại khớp nối này còngiảm được chấn động và va đập khi mở máy và phanh đột ngột Phía nửa khớp bên hộpgiảm tốc kết hợp làm bánh phanh có đường kính D300(mm), mômen lớn nhất khớp

có thể truyền được là M max 1250( )N m , mômen vôlăng của khớp (GD2) 16(  N m2) và

ký hiệu của loại khớp này là

Mômen lớn nhất mà khớp phải truyền xuất hiện trong hai trường hợp : khi động cơ

mở máy để khởi động và khi phanh hãm xe con đang chuyển động

 Khi động cơ mở máy , mômen mở máy lớn nhất là :

Với M n 165( )N m : mômen cản tĩnh khi nâng vật bằng trọng tải

Một phần mômen này tiêu hao trong việc thắng quán tính của các chi tiết máyquay trong trục của động cơ (rôto động cơ điện và nửa khớp ), còn lại mới là phầntruyền qua khớp

+ Mômen vôlăng nửa khớp bên phía động cơ lấy bằng 40% mômen vôlăng của cảkhớp:

2

41,77

M M  N m - mômen quán tính khi hạ)

Mômen truyền qua khớp để thắng quán tính:

Thiết kế tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Hữu Chí

1 0 0 1

2 2 0 2

2 2

1, 2.41,77.715 80000.0,375 715.0,87375.347 375.347.2 50,9

0, 28( )

i i ph

G D n Q D n t

Vậy khớp đã chọn đảm bảo an toàn khi làm việc

6 Các bộ phận khác của cơ cấu nâng:

a.Cụm móc câu:

Móc câu:

Dựa vào tải trọng nâng Q80000( )N và chế độ làm việc trung bình ta chọn móc câutiêu chuẩn N015 theo ´OCT - 6627 - 66 Móc được chế tạo bằng vật liệu thép 20 có giớihạn mỏi 1 210(N 2)

mm a

mm a

mm F

Thiết kế tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Hữu ChíTại tiết diện C-C ở cuống móc câu phát sinh ứng suất kéo Đường kính chân ren ởđây d1 45,866(mm), đường kính ngoài d0 53(mm), bước ren t5(mm)(d 1 , t tra ở trang 141 tài liệu 10, dựa vào đường kính ngoài d0).

mm d

2-1, tramg18, tài liệu 1).

Ứng suất cắt chân ren xác định từ công thức 2-9 (trang 17, tài liệu 1):

+ H 50(mm)- chiều cao đai ốc

+ d1 41,866(mm)- đường kính trong của ren

+k 1 0,87- hệ số điền đầy của ren (ren hệ mét).

+ k- hệ số tính đến sự phân bố không đều tải trọng trên các vòng ren;

0 53

10,6 95

Dựa vào đường kính phần cuống móc d2 55(mm), chọn ổ lăn chặn hạng trung bình

ký hiệu 8311 để đỡ dưới đai ốc cuống móc Ổ lăn này có đường kính ngoài D105(mm),chiều cao H 35(mm), tải trọng tĩnh cho phép  Q t 220000( )N Trong khi làm việc ổlăn thường không quay nên ta chỉ kiểm tra theo tải trọng tĩnh cho phép Tải trọng tácdụng lên ổ lăn là:

80000.1,3 104000( )

(k đ =1,3 – hệ số tải trọng động, thường lấy từ 1,1  1,5)

Như vậy Q t  Q t nên ổ lăn chặn đã chọn đảm bảo yêu cầu làm việc

Mômen lớn nhất tại tiết diện giữa (D – D):

104000.290

7540000( )

t u

Q l

(Q t =104000N – tải trọng tĩnh có kể đến ảnh hưởng của tải trọng động,

l=290mm – khoảng cách giữa hai gối đỡ của thanh ngang)

Ứng suất uốn trong thanh xuất hiện theo chu kỳ mạch động, đạt giá trị lớn nhất khi

có tải Q t và đạt giá trị nhỏ nhất ( 0) khi không tải Ứng suất uốn cho phép với chu kỳ

mạch động xác định theo công thức 1-14 (trang 12, tài liệu 1):

 

 

' 1

+ k ' 1,8- hệ số tính đến tập trung ứng suất và các nhân tố khác ảnh hưởng đến

sức bền mỏi của chi tiết (tra theo bảng 1-5, trang 12, tài liệu 1).

+  n 1,6- hệ số an toàn cho phép đối với cơ cấu nâng và trục đúc(theo bảng

1-8, trang 14, tài liệu 1).

Mômen cản uốn cần có tại tiết diện D – D là:

 

3

7540000

61803( )122

Thiết kế tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Hữu Chí

Do đó ta thiết kế kích thước H 80(mm).Và ta tiến hành kiểm tra sức bền của thanhngang

Tại tiết diện D-D: Xuất phát từ tuổi bền tính toán A 15năm (bảng 1-1, trang 6, tài

liệu 1) , với chế độ làm việc trung bình và sơ đồ tải trọng như đã tính ở trên ta tính được

số chu kỳ làm việc như sau:

a  - số lần gia tải (nâng vật) trong một chu kỳ

+ Tổng số chu kỳ làm việc này phân bố ra số chu kỳ làm việc Z 1 , Z 2 , Z 3 tương ứng

với các tải trọng Q1Q, Q2 0,75Q, Q3 0, 2Q theo tỷ lệ 2 : 5 : 3

mm W

+Đối với chu kỳ ứng suất mạch động (r 0) hệ số an toàn được tính theo công thức

1-8 (trang 11, tài liệu 1):

1 1

  :hệ số xét đến ảnh hưởng của kích thước tiết diên trục đến giới hạn

mỏi (tra bảng 10-10 , trang 19 , tài liệu 5).

1,8

k  :hệ số tập trung ứng suất khi uốn (tra bảng 10-11, trang 198, tài liệu

5).

Như vậy n 1,73 n 1,6(bảng 1-8, trang 14, tài liệu 1) nên thanh ngang đảm

bảo điều kiện làm việc

Tại tiết diện E-E: với đường kính 70(mm) và chịu mômen uốn

n r

+ k  v 1, 2- hệ số kể đến vòng nào quay (vòng trong quay)

+k  n 1- hệ số kể đến đặc tính của tải trọng (bảng 11.3, trang 215, tài liệu 5).

Thiết kế tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Hữu Chí

+k  t 1, 2: hệ số tải trọng ( bảng 9-3 tài liệu 1)

Tải trọng tác dụng lên ổ ứng Q 1 , Q 2 , Q 3 :

 Khi làm việc với Q1Q, có Q t128800( )N

 Khi làm việc với Q2 0,75.Q, có Q t2 21600( )N

 Khi làm việc với Q3 0, 2.Q, có Q t3 5760( )N

Thời gian làm việc với các tải trrọng này, như đã phân tích ở trên, phân bố theo tỷlệ: 2 : 5 : 3

Tải trong tương đương tác dụng lên ổ tính theo công thức 11.12 (trang 219, tài liệu

h h

  : tỷ lệ thời gian làm việc với tải trọng Q ti so với tổng thời gian làm việc

1

i i

m

n n

   : tỷ lệ số vòng quay tương ứng với Q tiso với số vòng quay ổ làmviệc trong thời gian dài nhất, ở đây xem n i n m const

Thời gian phục vụ của ổ lăn A = 5 năm tương ứng với tổng số giờ T 12264giờ, vàthời gian làm việc thực tế của ổ h 3066giờ

Khả năng làm việc thực tế của ổ tính theo công thức 11.1 (trang 213, tài liệu 5):

+ Thiết bị hạn chế tải trọng nâng và mômen tải trọng:

Đối với cầu trục ta chỉ cần hạn chế tải trọng nâng tối đa, và tải trộng nâng cho phépcũng không phụ thuộc vào tầm với như ở các loại cần trục Ta sử dụng bộ hạn chế tảitrọng nâng dạng lò xo treo trên trục ròng rọc

c Bộ phận tang:

Cặp đầu cáp:

Ta dùng kiểu cặp đầu cáp trên trên tang thông thường: ở mỗi đầu cáp dùng 3 tấmcặp, tương ứng với đường kính dây cáp d c 15(mm), bước cắt rãnh t19(mm), vít cấyM20, vật liệu làm vít cấy là thép CT3 có ứng suất cho phép   75 85(N 2)

+ f 0,14- hệ số masát giữa mặt tang với cáp

+  Z0.2. 4. - góc ôm của các vòng dự trữ trên tang

Thiết kế tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Hữu Chí

+ d1 16,75(mm)- đường kính trong của vít cấy

2

k c

A

  Ứng suất uốn cho phép

với chu kỳ đối xứng xác định sơ bộ theo công thức 1-12 (trang12, tài liệu 1):

 

 

' 1

2 '

+ k ' 1,8- hệ số tính đến tập trung ứng suất và các nhân tố khác ảnh hưởng đến

sức bền mỏi của chi tiết (tra theo bảng 1-5, trang 12, tài liệu 1).

+  n 1,6- hệ số an toàn cho phép đối với cơ cấu nâng và trục đúc(theo bảng

1-8, trang 14, tài liệu 1).

Đường kính trục tại điểm C (điểm chịu mômen uốn lớn nhất):

71( )0,1 0,1.86,8

Và ta có kết cấu trục tang như sau:

Trục cần kiểm tra tại các tiết diện có khả năng tập trung ứng suất lớn, đó là các tiếtdiện: 1-1, 2-2, 3-3, 4-4, 5-5, 6-6 Ta tiến hành tại tiết diện 2-2, có đường kính90( )

C u

mm d