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

Thiết kế tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Hữu Chí NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN TP Hồ Chí Minh, ngày , tháng 5, năm 2006 Giáo viên hướng dẫn Lớp: Cơ Giới Hóa XDGT – Khóa 42 SVTH: Phan Trọng Nhân 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 Lớp: Cơ Giới Hóa XDGT – Khóa 42 SVTH: Phan Trọng Nhân Thiết kế tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Hữu Chí MỤC LỤC Trang Mở đầu Chương 1: Tổng quan cầu trục số liệu ban đầu .7 Tổng quan cầu trục Các số liệu ban đầu .7 Chương 2: Nêu phương án lựa chọn phương án Phương án tổng thể .8 Phương án cấu nâng .12 Phương án cấu di chuyển xe 13 Chương 3: Tính toán thiết kế cấu nâng 15 Công dụng, cấu tạo, nguyên lý hoạt động cấu nâng .15 Palăng 15 Chọn cáp 16 Các kích thước tang tời ròng rọc 18 Tính toán hệ thống truyền động 19 a Công suất động điện 19 b Tỷ số truyền chung 20 c Kiểm tra động điện nhiệt .20 d Lựa chọn hộp giảm tốc 24 e Phanh hãm 25 g Khớp nối lựa chọn khớp nối .26 Các phận khác 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 cấu di chuyển xe 41 Công dụng, cấu tạo cấu di chuyển xe .41 Các số liệu ban đầu .41 Tính toán thiết kế bánh xe ray 42 Tính chọn sơ động điện .44 Tỷ số truyền chung 45 Kiểm tra động điện 46 Tính chọn phanh 48 Lớp: Cơ Giới Hóa XDGT – Khóa 42 SVTH: Phan Trọng Nhân Thiết kế tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Hữu Chí Tính toán truyền .50 Các phận khác cấu di chuyển xe 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 61 Tính dầm kết cấu thép xe 61 Tính toán liên kết 64 Kết cấu thép đỡ số phận xe .66 Chương 6: Tính toán thiết kế hệ thống điện cầu trục 68 Cách cấp điện cho cầu trục 68 Sơ đồ điện, nguyên lý hoạt động 69 Công suất nguồn điện dùng cho cầu trục 71 Tài liệu tham khảo 72 Lớp: Cơ Giới Hóa XDGT – Khóa 42 SVTH: Phan Trọng Nhân Thiết kế tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Hữu Chí LỜI NÓI ĐẦU Cơ giới hóa bốc xếp, lắp ráp, sửa chữa, sản xuất,…là điều kiện để phát triển kinh tế quốc dân Nhờ việc giới mà suất việc bốc xếp, sữa chữa, sản xuất, xây dựng … tăng lên đáng kể; thay lao động chân tay công việc nhọc để tránh tay nạn đáng tiếc xảy lúc lao động; dễ dàng thực việc xây dựng công trình lớn (xây nhà cao tầng, xây cấu lớn, xây dựng nhà máy thủy điện…) Việc sử dụng cầu trục vào trình sản xuất, sữa chữa làm cho việc vận chuyển máy móc, vật liệu, sản phẩm công nghiệp,… nhà xưởng dễ dàng, giảm khối lượng lao động, tăng xuất tăng tính an toàn lao động Hiện nước ta có nhiều doanh nghiệp sản xuất cầu lăn, tất dừng lại việc sản xuất kết cấu thép tất máy toàn xe nhập ngoại Các doanh nghiệp có khuynh hướng hoàn thiện việc sản xuất nên ngày không xa cầu trục hoàn toàn sản xuất Việt Nam có mặt nhà xưởng Nội dung công việc thiết kế phải đảm bảo yêu cầu kỹ thuật, tiêu khả làm việc máy chừng mực phải đảm bảo tiêu kinh tế Đề tài “thiết kế cầu trục dầm đôi tải trọng phục vụ xưởng khí” hai sinh viên thực Phan Trọng Nhân Giang Vũ Văn với nhiệm vụ tính toán thiết kế tất cấu máy cầu trục.Bao gồm: + Chương 1: Giới thiệu tổng quan cầu trục số liệu ban đầu + Chương 2: Nêu phương án lựa chọn phương án + Chương 3: Tính toán thiết kế cấu nâng + Chương 4: Tính toán thiết kế cấu di chuyển xe + Chương 5: Tính toán thiết kế kết cấu thép xe + Chương 6: Tính toán thiết kế hệ thống điện cầu trục + Chương 7: Tính toán thiết kế cấu di chuyển cầu trục + Chương 8: Tính toán kết cấu kim loại khác cầu trục + Chương 9: Lắp dựng vận hành + Chương 10: Một số yêu cầu sử dụng khai thác cầu trục Nhiệm vụ cụ thể cho sinh viên sau: + Phan Trọng Nhân: Chương đến chương + Giang Vũ Văn: Các chương lại Lớp: Cơ Giới Hóa XDGT – Khóa 42 SVTH: Phan Trọng Nhân Thiết kế tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Hữu Chí Chương TỔNG QUAN VỀ CẦU TRỤC VÀ CÁC SỐ LIỆU BAN ĐẦU Tổng quan cầu trục: a Công dụng, phạm vi sử dụng cầu trục: Cầu trục sử dụng phổ biến hầu hết ngành kinh tế quốc phòng để nâng chuyển vật nặng phân xưởng nhà kho dùng để xếp dỡ hàng Các máy cầu trục dẫn động tay động điện dùng mạng điện công nghiệp Cầu trục điều khiển người lái chuyên nghiệp tứ cabin treo đầu cầu lăn Trường hợp dùng palăng điện làm cấu nâng điều khiển từ mặt qua hộp nút ấn điều khiển, trường khợp không cần người lái chuyên nghiệp b Phân loại: Theo dạng kết cấu thép cầu trục: + Cầu trục dầm + Cầu trục hai dầm + Cầu trục dạng dàn Theo phận mang hàng ta có: phận mang móc câu, phận mang sử dụng cấu nam châm, phận mang gầu ngoạm Theo cách dẫn động, ta có: cầu trục dẫn đông tay, cầu trục dẫn động động điện Ngoài ra, ta phân loại cầu trục theo chế độ làm việc, theo tải trọng nâng, theo độ, … c Cấu tạo: Cầu trục cấu tạo phần: + Kết cấu kim loại, bao gồm: dầm (dàn), dầm đầu, dầm dọc, kết cấu thép xe con, cabin, lan can, ray di chuển cầu di chuyển xe + Cơ cấu di chuyển cầu trục, giúp cầu trục di chuyển dọc ray dọc + Cơ cấu di chuyển xe giúp xe di chuyển dọc theo dầm + Cơ cấu nâng, cấu quan trọng giúp cầu trục nâng hạ hàng theo phương thẳng đứng + Hệ thống điện cầu trục, bao gồm hệ thống nguồn điện, mạch điện động lực mạch điện điều khiển phục vụ cho tất cấu cầu trục Các số liệu ban đầu: Các thông số biết: + Sức nâng tải: Q = 8(T ) + Khẩu độ: L = 14 (m) + Chiều cao nâng: H = (m) So với với cầu trục có (từ 1đến 300 đạt đến 500 tấn, độ từ đến 35 mét) cầu trục ta thiết kế cầu trục có sức nâng nhỏ cầu trục có sức nâng phổ biến, độ chiều cao nâng thuộc dạng trung bình Lớp: Cơ Giới Hóa XDGT – Khóa 42 SVTH: Phan Trọng Nhân Thiết kế tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Hữu Chí Các cầu trục thường dùng có vận tốc nâng hạ ÷ 20 m ph , vận tốc di chuyển xe 10 ÷ 50 m 40 ÷ 150 m Đối với cầu trục phục vụ cho ph , vận tốc di chuyển cầu trục ph xưởng khí yêu cầu phải thấp để phục vụ tốt cho công việc lắp ráp vân chuyển xưởng Do ta chọ vận tốc sau: + Vận tốc nâng hạ hàng: Vn = m ph x + Vận tốc di chuyển xe con: Vdc = 14 m ph c + Vận tốc di chuyển cầu trục: Vdc = m ph Lớp: Cơ Giới Hóa XDGT – Khóa 42 SVTH: Phan Trọng Nhân Thiết kế tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Hữu Chí Chương CÁC PHƯƠNG ÁN VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG THIẾT KẾ I Phương án tổng thể: Phương án - cầu trục hai dầm: Các phận chính: – Lan can – Ray – Cabin – Dầm – Dầm dọc – Dầm biên – Xe – Sàn dẫn Ưu điểm: + 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 kết cấu dạng dàn + Chí phí cao Lớp: Cơ Giới Hóa XDGT – Khóa 42 10 SVTH: Phan Trọng Nhân Thiết kế tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Hữu Chí Phương án - cầu trục dầm: Các phận chính: – Dầm dọc – Dầm – Ray điện ngang – Xe – Cụm móc câu – Hộp nút ấn điều khiển – Ray điện dọc – Cơ cấu di chuyển cầu – Dầm biên Ưu điểm: + Kết cấu đơn giản + Thiết kế đơn giản (palăng điện thiết kế theo tiêu chuẩn) + Giá thành chế tạo thấp Nhược điểm: + Sức nâng nhỏ + Đôi không chọn palăng điện phù hợp với yêu cầu thực tế + Bề rộng thép chữ I làm dầm phải đảm bảo đặt bánh xe Lớp: Cơ Giới Hóa XDGT – Khóa 42 11 SVTH: Phan Trọng Nhân Thiết kế tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Hữu Chí Phương án - cầu trục dạng dàn: Các phận chính: – Cơ cấu di chuyển cầu – Xe – Dầm dọc – Dàn – Hành lang bảo dưỡng – Ray điện – Cụm móc câu - Lan can Ưu điểm: + Trọng lượng kết cấu nhẹ + Giá thành chế tao thấp Nhược điểm: + Khó khăn việc tính toán thiết kế + Kết cấu cồng kềnh Lớp: Cơ Giới Hóa XDGT – Khóa 42 12 SVTH: Phan Trọng Nhân Thiết kế tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Hữu Chí  Tải trọng đứng (tải trọng hướng kính) trọng lượng xe lăn vật nâng: Pmax 33800 = = 16900 ( N ) 2 R1 =  Tải trọng dọc trục xe lăn bị lệch, tải trọng qui ước tính 10% tải trọng bánh xe: A1 = 0,1.Pmax = 0,1.33800 = 3380 ( N )  Tải trọng dọc trục tải trọng hướng kính góc nghiêng β ổ: S ; 1,3.R1.tg β = 1,3.16900.tg120 = 670 ( N ) Lực S xuất hai ổ đối triệt tiêu lẫn  Ngoài ổ có tải trọng ngang (hướng kính) lực di chuyển xe lăn, song tải trọng nhỏ nên ta bỏ qua Suy , tải trọng tính lớn lên ổ (công thức 11.3, trang 214, tài liệu 5): Qt1 = ( R1.kv + m A1 ).kt k n Trong : kv = - hệ số kể đến vòng quay (vòng quay) m = 1, - hệ số tải trọng dọc trục (tra bảng 11.4, trang 215, tài liệu 5) kn = - hệ số kể đến đặc tính tải trọng (bảng 11.3, trang 215, tài liệu 5) kt = 1, : hệ số tải trọng ( bảng 9-3 tài liệu 1) → Qt1 = (16900.1 + 1,5.3380).1, 4.1 = 30 758( N )  Ổ lăn làm việc với tải trọng thay đổi tương ứng với tải trọng tác dụng lên bánh xe thời gian làm việc cấu nâng cấu di chuyển xe phân tích trục bánh xe ,cụ thể :  Khi làm việc với Q1 = Q , có Qt1 = 30 758( N )  Khi làm việc với Q2 = 0, 75.Q , có Qt = 0, 79.Qt1  Khi làm việc với Q3 = 0, 2.Q , có Qt = 0,32.Qt1  Khi làm việc vật nâng Q4 = , có Qt = 0,15.Qt1 Thời gian làm việc với tải trrọng này, phân tích trên, phân bố theo tỷ lệ: : : :10  Do ta tính tải trọng tương đương theo công thức 11.12 (trang 219, tài liệu 5) với m = 10 = 3,33 (ổ đũa): 3,33 Qtd = 3,33 α1.β1.Qt3,33 + α β Qt3,33 + + α n β n Qtn Lớp: Cơ Giới Hóa XDGT – Khóa 42 58 SVTH: Phan Trọng Nhân Thiết kế tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Hữu Chí 3,33 Q  = Qt1.3,33 α1.β1 + α β  t ÷  Qt1  3,33 Q  + + α n β n  tn ÷  Qt1  = 30 758.3,33 0,1.1 + 0, 25.1.0, 793,33 + 0,15.1.0,323,33 + 0,5.1.0,153,33 = 19 475( N ) Trong : αi = hi : tỷ lệ thời gian làm việc với tải trọng Qti so với tổng thời gian làm việc h βi = ni = : tỷ lệ số vòng quay tương ứng với Qti so với số vòng quay ổ làm nm việc thời gian dài nhất, xem ni = nm = const = 23, 45( v ph)  Thời gian phục vụ ổ lăn A = năm tương ứng với tổng số T = 12264 giờ, thời gian làm việc thực tế ổ h = 3066  Khả làm việc thực tế ổ tính theo công thức 11.1 (trang 213, tài liệu 5): C = 0,1.Qtd (n.h) 0,3 = 0,1.19 475.(23, 45.3066)0,3 = 55782 Kết hợp với đường kính lắp ổ d = 60(mm) , ta chọn ổ đũa côn cỡ nhẹ, ký hiệu 7308, có [ C ] = 61(kN ) d Tính chọn khớp nối trục : Ở sử dụng sử dụng loại khớp vòng đàn hồi loại khớp nối di động lắp làm việc hai trục không đồng trục tuyệt đối Ngoài ra, loại khớp nối giảm chấn động va đập mở máy phanh đột ngột Phía nửa khớp bên hộp giảm tốc kết hợp làm bánh phanh có đường kính D = 100(mm) , mômen lớn khớp truyền M max = 35( N m) ,mômen vôlăng khớp (GD ) = 0,54 ( N m ) ký hiệu loại khớp MYBπ-4 Mômen lớn mà khớp phải truyền xuất hai trường hợp: động mở máy để khởi động phanh hãm xe chuyển động  Khi động mở máy, mômen mở máy lớn : M mmax = 1,8.M dn = 1,8.6, 26 = 11, 27 ( N m) + Phần dư để thắng quán tính hệ thống : M d = M mmax − M t = 11, 27 − 6,89 = 4,38( N m) Lớp: Cơ Giới Hóa XDGT – Khóa 42 59 SVTH: Phan Trọng Nhân Thiết kế tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Hữu Chí + Mômen vôlăng nửa khớp bên phía động lấy 40% mômen vôlăng khớp: (Gi Di2 )'k = 0, 4.0,54 = 0, 216 ( N m ) + Mômen vôlăng chi tiết máy quay giá động cơ: ∑ (G D i ) = (Gi Di2 ) roto + (Gi Di2 )'k = 0, 022 + 0, 216 = 0, 238( N m ) ' i I + Mômen vôlăng tương đương vật nâng chuyển trục động : V2 142 (Gi Di2 )td = 0,1.G0 × dc2 = 0,1 ×20 000 × ≈ 0, 468( N m ) ndc 915 + Tổng mômen vôlăng hệ thống : ∑ (G D i i ) = β ∑ (Gi Di2 ) I + (Gi Di2 )td β = 1, : hệ số ảnh hưởng quán tính (Gi Di2 ) I = (Gi Di2 ) roto + (Gi Di2 ) khop = 0, 022 + 0,54 = 0,562 ( N m ) → ∑ (Gi Di2 ) =1, 2.0,562 + 0, 468 = 1,142 ( N m ) + Tổng mômen vôlăng phần cấu từ nửa khớp bên phía hộp giảm tốc sau: ∑ (G D i ) = (Gi Di2 ) I − ∑ (Gi Di2 ) 'I = 1,142 − 0, 238 = 0,904 ( N m ) ' i + Phần mômen dư truyền qua khớp : ∑ ( G D ) ∑ ( G D ) ' ' Md = Md ' i i = 4,38 × i i 0,904 = 3, ( N m) 1,142 + Tổng mômen truyền qua khớp : M k' = M n + M d' = 6,89 + 3, = 10,59 ( N m)  Khi phanh hãm xe chuyển động, mômen đặt phanh M ph = 20 ( N m) Tổng mômen để thắng quán tính hệ thống : M qt = M ph + M t = 20 + 6,89 = 26,89 ( N m) Mômen truyền qua khớp để thắng quán tính: ∑ ( G D ) = ' M k" = M qt' i i 375.t ph I n1 = 0, 238.915 = 1,52 ( N m) 375.0,383 Với t ph = 0,383( s ) : thời gian phanh có vật nâng Kiểm tra điều kiện làm việc an toàn khớp nối : M k" k1.k = 1,52.1, 2.1, = 2,18( N m) < M max = 11, 27 ( N m) Lớp: Cơ Giới Hóa XDGT – Khóa 42 60 SVTH: Phan Trọng Nhân Thiết kế tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Hữu Chí Vậy khớp chọn đảm bảo an toàn làm việc Lớp: Cơ Giới Hóa XDGT – Khóa 42 61 SVTH: Phan Trọng Nhân Thiết kế tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Hữu Chí Chương TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KẾT CẤU THÉP XE CON Tính dầm :  Tương tự tính toán trục, tính kết cấu thép xe ta tính bên mà lực tác dụng lớn (ta tính cho dầm chứa bánh D bánh C) Bên lại ta lấy tương đương  Các lực tác dụng lên dụng lên dầm xe con: + Phân nửa trọng lượng xe (10 000N) + 60% trọng lượng vật nâng (48 000N) Như giả thiết phần tính cấu di chuyển xe trọng lượng vật nâng đặt lệch phía bánh dẫn trọng lượng xe đặt dầm Ta có sơ đồ chịu lực dầm sau:  Như tính phần tính toán cấu di chuyển ta có giá trị phản lực: RD = 33800 ( N ), RC = 24 200( N )  Mômen uốn tiết diện 1-1 2-2: M 1−1 = RD 360 = 33800.360 = 12168000 ( N mm) M 2−2 = RC 540 = 24 200.450 = 10 890 000 ( N mm)  Chọn vật liệu làm dầm thép CT3 có [ σ ] = 16000( N cm )  Mômen chống uốn tiết diện có mômen uốn lớn (tiết diện 1-1): Lớp: Cơ Giới Hóa XDGT – Khóa 42 62 SVTH: Phan Trọng Nhân Thiết kế tốt nghiệp Wu = GVHD: Nguyễn Hữu Chí M 1−1 1216800 = = 76 (cm3 ) [ σ ] 16000  Chọn tiết diện ngang dầm hai thép ghép lại với theo sơ đồ sau:  Ta lắp bánh xe nằm hai thép nên khoảng cách a hai thép phải lớn chiều rộng bánh xe Như tính phần cấu di chuyển ta có chiều rộng giới hạn bánh xe 79 mm, nên ta chọn a = 117mm  Để đơn giản cho việc tính toán đảm bảo cho điều kiện bền vị trí lắp bánh xe ta chọn sơ kích thước thép thích hợp với đường kính lỗ khoan sau tiến hành kiểm tra lại, kích thước chọn sơ bộ: b = 10 (mm), h = 210 (mm)  Mô men quán tính nhánh thép hệ trục qua trọng tâm: J x = ∫ y dF = b.h3 1.213 = = 772 (cm ) 12 12 J y = ∫ x dF = h.b3 21.13 = = 1, 75(cm ) 12 12 F F  Mômen quán tính hai thép hệ trục chính: J x' = 2.J x = 2.772 = 1544 cm J y' = 2.[J y + x12 F ] = 2.[1, 75 + (0,5 + 5,85) 21] = 1697 (cm4 )  Mômen chống uốn lớn tiết diện chịu lực: Wu max = J max 1697 = = 267 cm3 > Wu = 76 cm3 y 6,35 với y = b + a + 11, = = 6,35(cm) ( vị trí chịu lực ) 2  Ứng suất lớn mặt cắt: σ max = 1216800 = 4453( N ) < 16000( N ) cm cm 267 Vậy thép vừa chọn đảm bảo điều kiện làm việc Lớp: Cơ Giới Hóa XDGT – Khóa 42 63 SVTH: Phan Trọng Nhân Thiết kế tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Hữu Chí Kiểm tra điều kiện làm việc khoan lỗ lắp trục bánh xe dầm: Tại vị trí lắp bánh xe dầm có khoan lỗ, ta phải kiểm tra ứng suất cắt ứng suất dập dầm Với thép CT3 ta có: ứng suất dập cho phép [ σ ] d = 140 ( N mm2 ) , ứng suất kéo cho phép [ τ ] k = 90 ( N mm ) (theo bảng 3-1, trang 39, tài liệu 7) Ứng suất dập ứng suất cắt xác định theo công thức 3-2 3-4 (trang 37, tài liệu 7): σd = Với: P = P , d S τk = P d (e − ).S Rmax 33800 = 16900 ( N ) - lực tác dụng lên vị trí đâng xét ( Rmax phản lớn 2 ổ lực tác dụng lớn ) S = 10 mm - chiều dày thép làm dầm Tại vị trí lắp bánh xe chủ động, lắp ổ lăn nên đường kính lỗ khoan phải lớn e nhỏ hơn: d = 100 mm , e = 72 mm , ta có: σd = 16900 = 16,9 ( N ), mm2 100.10 τk = 16900 = 77 ( N ) 100 mm (72 − ).10 Như giá tri ứng suất ta tính nhỏ giá trị ứng suất cho phép tương ứng nên dầm dẩm bảo điều kiện làm việc vị trí có khoan lỗ Trên thực tế, chiều rộng ổ lớn chiều dày thép làm dầm nên ta hàn thêm gân tăng cứng cổ trục vị trí lắp bánh xe chủ động, nhờ giá trị ứng suất tính giảm nhiều đảm bảo điều kiện làm việc Lớp: Cơ Giới Hóa XDGT – Khóa 42 64 SVTH: Phan Trọng Nhân Thiết kế tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Hữu Chí Tính liên kết: Để đảm bảo hoạt động liên kết hai thép dầm hai dầm, có vị trí để lắp phận khác xe ta phải hàn thêm liên kết bên bên hai dầm * Tính thép liên kết hai thép dầm: Do tính chất làm nhiệm vụ liên kết hai thép chịu lực không đáng kể nên ta không tính mà chọn thép CT3 có chiều 10 mm để liên kết Chiều rộng b thép phải lớn khoảng cách hai thép, ta chọn b = 160mm Chiều dài thép theo chiều dài dầm bị giới hạn vị trí lắp bánh xe Ta dùng mối hàn có chiều dài 4mm để liên kết * Tính ngang hai dầm: Để đảm bảo khả làm việc vị trí chịu tải lớn hai dầm, ta phải đặt chịu lực vị trí Và vị trí chịu lực lớn vị trí lắp ròng rọc cân bằng, chịu 50 % tải trọng nâng Do phải chừa rãnh cáp ròng rọc cân nên ta dùng hai thép hai bên vị trí hai ổ đỡ ròng rọc, mỗ chịu 25 % tải trọng vật nâng Sơ đồ nội lựccủa thanh: Lớp: Cơ Giới Hóa XDGT – Khóa 42 65 SVTH: Phan Trọng Nhân Thiết kế tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Hữu Chí Ta dùng thép CT3 có bề dày b = 10mm chiều cao h = 150mm [ σ ] = 160 ( N cm2 ) để làm chịu lực Mômen chống uốn: Jx b.h 1.152 Wx = = = = 37,5(cm3 ) 6 ymax Ứng suất lớn thanh: σ max = 4564 000 = 122 ( N ) < 160 ( N ) cm cm 37 750 Vậy thép chọn đảm bảo an toàn Ta dùng phương pháp hàn để liên kết chịu lực với hai dầm xe Lực cắt lớn tác dụng lên mối hàn Qmax = 11702 ( N ) Ở hai đầu ngang ta có hai đường hàn với với dầm Do hàn hết chiều dài tiết diện chữ I nên ta có chiều dài đường hàn đầu là: l = 2.80 = 160 mm Chọn loại que hàn E42 Chiều dài tính toán đường hàn: Qmax 11702 h ≥ = = 0, mm h l ( β R ) 160.105 g h ( β Rg ) = 0, 7.150 = 105( N mm ) Vậy ta chọn chiều cao đường hàn hh = 4mm Tại vị trí chịu lực khác ta lấy chịu lực có kích thước liên kết tương tự Do chịu lực nhỏ nên ta không cần tính lại Kết cấu thép đỡ số phận xe con: Đỡ ròng rọc cân bằng: Ta dùng hai thép chữ L có chiều dày 10 mm hai bên vị trí lắp trục bánh xe ta chủ yếu kiểm tra khả chịu dập chịu cắt, khả chịu uốn ồn định cục ta dùng tăng cứng Ứng suất dập ứng suất cắt xác định theo công thức 3-2 3-4 (trang 37, tài liệu 7): σd = P , d S τk = P d (e − ).S Với: P = 20 000 ( N ), S = 10 (mm), d = 55(mm), e = 48(mm) Lớp: Cơ Giới Hóa XDGT – Khóa 42 66 SVTH: Phan Trọng Nhân Thiết kế tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Hữu Chí 20 000 = 36 ( N ) mm 55.10 Suy ra: 20 000 τk = = 97 ( N ) mm 20,5.10 σd = Với thép CT38 ta có: ứng suất dập cho phép [ σ ] d = 160 ( N mm2 ) , ứng suất kéo cho phép [ τ ] k = 100 ( N mm ) (theo bảng 3-1, trang 39, tài liệu 7) Các trị số ta tính toán nhỏ giá trị giới hạn nên thép chọn đảm bảo điều kiện làm việc Lớp: Cơ Giới Hóa XDGT – Khóa 42 67 SVTH: Phan Trọng Nhân Thiết kế tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Hữu Chí Chương TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN CẦU TRỤC Tính chọn dây dẫn, cách cấp điện cho cầu trục: Thông thường việc cấp điện cho cầu trục thực hai cách là: dùng ray điện cố định bố trí dọc theo phương di chuyển cầu trục xe con, dùng cánh quấn rải dây điện máy di chuyển Ở ta chọn việc cấp dùng ray điện, việc thực phương án đơn giản có độ bền tương đối cao Đối với cách cấp điện ứng với pha có ray điện chạy suốt chiều dài di chuyển, nghĩa cấu di chuyển cầu có ba ray điện dài chiều dài dầm dọc bố trí song nhau, cố định móc treo căng thẳng đầu căng cách điện Ray điện bao gồm vỏ cách điện bên lõi kim loại bên Điện cung cấp cho máy cầu trục lấy từ ray điện nhờ cần lấy điện gắn dầm cầu trục xe Các cần lấy điện có bánh xe kim loại hệ thống đòn làm cho bánh xe luông tì sát vào phần kim loại ray điện để liên tục cung cấp điện cho cầu trục Sơ đồ cấu tạo: Lớp: Cơ Giới Hóa XDGT – Khóa 42 68 SVTH: Phan Trọng Nhân Thiết kế tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Hữu Chí Sơ đồ điện, nguyên lý hoạt động: Mạch động lực: Đ1 PH1 Đ2 PH Đ3 PH Đ4 PH Mạch điều khiển: Lớp: Cơ Giới Hóa XDGT – Khóa 42 69 SVTH: Phan Trọng Nhân Thiết kế tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Hữu Chí Các ký hiệu: + Đi : Động điện + CCi : Cầu chì + RNi : Rơ le nhiệt + PHi: Phanh + Di : Nút dừng + Bi : Nút ấn điều khiển + Ni, Ti : Công tắc tơ khởi động từ + HT1, HT2 : Công tắc hạn chế hành trình di chuyển cầu trục + HT3, HT4 : Công tắc hạn chế hành trình di chuyển xe + HT5, HT6 : Công tắc hạn chế hành trình nâng hạ móc câu + HT7 : Công tắc hạn chế tải trọng nâng Các động điện máy di chuyển xe di chuyển cầu chọn loại động điện không đồng pha rôto dây quấn làm việc trang thái: quay thuận, quay ngược tương ứng với máy di chuyển qua lại đường ray nâng hạ hàng không hoạt động tương ứng với trạng thái dừng Động điện không đồng ba pha động dễ dàng đổi chiều quay cách đổi hai ba điện cực động Nguyên lý làm việc mạch điều khiển sau : Muốn mạch điều khiển mạch động lực hoạt động trước tiên ta phải đóng cầu dao CD, để cung cấp điện cho động cơ, phanh toàn mạch điều khiển Khi bấm nút thuận B1 dòng điện điều khiển chạy qua công tắc tơ T 12, đóng cặp tiếp điểm thường mở T12 mạch điều khiển, đóng cặp tiếp điểm thường mở T 12 mạch động lực làm cho động Đ Đ2 hoạt động, đồng thời mở cặp tiếp điểm thường đóng T12 mạch điều khiển để khống chế việc điều khiển động quay theo hai chiều lúc (bởi mạch điều khiển công tắc thường đóng T 12 động quay theo chiều nghịch mà ta bấm nút ấn B động nhận hai tác động điều khiển ngược lúc nên hoạt động được) Khi ấn nút ấn B2 hoạt động mạch tương tự (các cặp tiếp điểm thường mở N12 mạch điều khiển mạch động lực đóng lại cằp tiếp điểm thường đóng N12 mạch điều khiển mở để khống chế điều khiển động quay theo chiều thuận) cầu trục di chuyển theo chiều nghịch Nguyên lý hoạt động đoạn mạch điều khiển cấu di chuyển xe cấu nâng hoàn toàn giống với nguyên lý hoạt động đoạn mạch điêu khiển cấu di chuyển cầu (nút ấn B3, B4 điều khiển di chuyển thuận nghịch xe con; nút ấn B 5, B6 điều khiển việc nâng hạ cấu nâng) Lớp: Cơ Giới Hóa XDGT – Khóa 42 70 SVTH: Phan Trọng Nhân Thiết kế tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Hữu Chí Các công tắc hành trình HTi khống chế hành trình làm việc máy cách ngắt nguồn điện cung cấp cho cấu để không gây đứt cáp va chạm mạnh vào bát chặn hai đầu dầm dọc dầm Cụ thể sau: + HT1, HT2: ngắt mạch điện cung cấp cho cấu di chuyển cầu trục di chuyển đến đầu mút dầm dọc + HT3, HT4: ngắt mạch điện cung cấp cho cấu di chuyển xe di chuyển đến đầu mút dầm + HT5: ngắt điện cung cấp cho cấu nâng đạt chiều cao nâng tối đa + HT6: ngắt điện cung cấp cho cấu nâng nhả cáp đến chiều cao thấp + HT7: ngắt nguồn điện cung cấp cho cấu nâng tải trọng nâng vượt giới hạn cho phép Khi nhấn nút dừng Di mạch điện cung cấp cho cấu bị ngắt cấu ngừng hoạt động, đồng thời phanh bóp chặt tang phanh làm hàng đứng yên vị trí Các rơle nhiệt có nhiệm vụ đảm bảo điều kiện nhiệt cho động cơ, nhiệt độ động vượt ngưỡng cho phép rơle nhiệt ngắt điện cung cấp cho động cơ, đảm bảo cho động không cháy làm việc với thời gian dài Tính công suất nguồn điện dùng cho cầu trục: Nguồn điện dùng cho cầu lăn nguồn điện công nghiệp xoay chiều pha có hiệu điện 380V Công suất tiêu thụ chủ yếu cầu trục công suất động điện N dc = N n + N xc + 2.N ct = 11 + 0, + 2.1,1 = 13,8 ( kW ) + N n = 11(kW ) - công suất động điện cấu nâng + N xc = 0, (kW ) - công suất động điện cấu di chuyển xe + N n = 1,1(kW ) - công suất động điện cấu di chuyển cầu trục (sử dụng hai động giống nhau) Ngoài có phần điện cung cấp cho phanh, mạch điện điều khiển, thiết bị chiếu sáng tổn thất điện linh kiện dây dẫn, tổng công suất tiieu thụ phần nhỏ công suất tiêu thụ động Do ta lấy công suất cần thiết cung cấp cho hoạt động cầu trục hai lần công suất tiêu thụ động điện: N = 30 ( kW ) Lớp: Cơ Giới Hóa XDGT – Khóa 42 71 SVTH: Phan Trọng Nhân Thiết kế tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Hữu Chí TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Huỳnh Văn Hoàng Tài, Dào Trọng Thường - “Tính toán máy trục” – Nhà xuất khoa học kỹ thuật [2] Nguyễn Văn Hợp, Phạm Thị Nghĩa, Lê Thiện Thành – “Máy trục vận chuyển” – Nhà xuất giao thông vận tải [3] Vũ Liêm Chính, Đỗ Xuân Đinh, Nguyễn Văn Hùng, Hoa Văn Ngũ, Trương Quốc Thành, Trần Văn Tuấn – “Sổ tay máy xây dựng” – Nhà xuất khoa học kỹ thuật [4] Đỗ Xuân Tùng, Trương Tri Ngộ, Nguyễn Văn Thanh – “Trang bị điện máy xây dựng” – Nhà xuất xây dựng [5] Trịnh Chất, Lê Công Uyển – “Tính toán hệ dẫn động khí” tập – Nhà xuất giáo dục [6] Trịnh Chất, Lê Công Uyển – “Tính toán hệ dẫn động khí” tập – Nhà xuất giáo dục [7] Trương Tất Đích – “Chi tiết máy” tập – Nhà xuất giao thông vận tải [8] Trương Tất Đích – “Chi tiết máy” tập – Nhà xuất giao thông vận tải [9] Vũ Thanh Bình, Nguyễn Đăng Điệm - “Truyền động máy xây dựng xếp dỡ” – Nhà xuất giao thông vận tải [10] Trần Hữu Quế - “Vẽ kỹ thuật khí” tập – Nhà xuất giáo dục [11] Trần Hữu Quế - “Vẽ kỹ thuật khí” tập – Nhà xuất giáo dục [12] Nguyễn Trọng Hiệp, Nguyễn Văn Lẫm – “Thiết kế chi tiết máy” – Nhà xuất giáo dục [13] Vũ Đình Lai, Nguyễn Xuân Lựu, Bùi Đình Nghi – “Sức bền vật liệu” – Nhà xuất giao thông vận tải [14] An Hiệp, Trần Vĩnh Hưng – “Dung sai đo lường khí” – Nhà xuất giao thông vận tải [15] Phạm Mạnh Cường, Nguyễn Xuân Dần, Trương Tấn Hải, Nguyễn Văn Khang, Lê Mạnh Việt – “Kỹ thuật điện” – Trường Đai Học Giao Thông Vận Tải Lớp: Cơ Giới Hóa XDGT – Khóa 42 72 SVTH: Phan Trọng Nhân [...]... < [ σ ] 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): N= Q.vn 80 000 .8 = = 12,33(kW ) 60.1000.η 60.1000.0 ,86 5 Trong đó: Q = 80 000 ( N ) - trọng tải của cầu trục vn = 8( m ) ph - tốc độ nâng η - hiệu suất của cơ cấu: η = η p ηt η0 = 0,99.0,95.0,92 = 0 ,86 5 η p = 0,99 - hiệu suất... hành trình kiểu tay xoay + 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 phép cũng không phụ thuộc vào tầm với như ở các loại cần trục Ta sử dụng bộ hạn chế tải trọng nâng dạng lò xo treo trên trục ròng rọc c Bộ phận tang: Lớp: Cơ Giới Hóa XDGT – Khóa 42 34 SVTH: Phan Trọng Nhân Thiết kế tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Hữu... : nr = vn a 8. 2 = = 13, 58( v ) ph π D0 π 0,375 Tải trọng lớn nhất tác dụng lên ổ trong trường hợp không có lực chiều trục: Rt1 = R.kv kt kn = 20 000.1.1, 2.1, 2 = 288 00 ( N ) Trong đó: + kv = 1, 2 - hệ số kể đến vòng nào quay (vòng trong quay) + kn = 1 - hệ số kể đến đặc tính của tải trọng (bảng 11.3, trang 215, tài liệu 5) Lớp: Cơ Giới Hóa XDGT – Khóa 42 33 SVTH: Phan Trọng Nhân Thiết kế tốt nghiệp... Trên các cầu lăn dây cáp nâng được cuốn trực tiếp lên tang; cầu lăn phục vụ trong các xưởng cơ khí cần nâng hạ vật theo chiều thẳng đứng để tiện lợi trong khi làm việc Lớp: Cơ Giới Hóa XDGT – Khóa 42 16 SVTH: Phan Trọng Nhân Thiết kế tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Hữu Chí Do đó ta chọn palăng kép có hai nhánh dây chạy lên tang Tương ứng với tải trọng cầu lăn và theo bảng 2-6 chọn bội suất palăng a = 2 Palăng... Động cơ điện 4 Khớp nối 5 Phanh 6 Hộp giảm tốc 7 Khớp nối 8 Bánh xe Ưu – nhược điểm: + Bố trí các bộ phận cơ cấu thuận lợi + Hiệu suất của cơ cấu cao + Trọng lượng xe con lớn Lớp: Cơ Giới Hóa XDGT – Khóa 42 15 SVTH: Phan Trọng Nhân 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. .. = 20 - số chu kỳ làm việc trong 1 giờ (bảng 1-1, trang 6, tài liệu1) at = 1 - 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 Z1, Z2, Z3 tương ứng với các tải trọng Q1 = Q , Q2 = 0, 75Q , Q3 = 0, 2Q theo tỷ lệ 2 : 5 : 3 2 2 Z = ×Z 0 = 88 0 380 = 176 076 1 10 10 5 5 Z = ×Z 0 = 88 0 380 = 440 190 1 10 10 3 3 Z = ×Z 0 = 88 0 380 = 264 114 1 10 10 + Số... 6.715 80 000.0,3752.715 = + 375.(250 + 123) 375.(250 + 123).2 2.52, 652.0 ,87 = 0, 22 ( s) Làm tương tự đối với các trường hợp khác của tải trọng Q1 và Q2 , Q3 ta được kết quả trong bảng sau: Các thông số cần xác định Q1 = Q Q2 = 0, 75Q Q3 = 0, 2Q Q, N 80 000 40 000 26 667 Sn , N 20 202 15 152 4 040 0 ,87 0 ,85 0,76 165 123 34 η Mn, N m Lớp: Cơ Giới Hóa XDGT – Khóa 42 24 SVTH: Phan Trọng Nhân Thiết kế tốt... Phan Trọng Nhân Thiết kế tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Hữu Chí 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: 8 7 6 5 4 3 1 2 Các bộ phận của cơ cấu: 1 Trục bánh xe chủ động... 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 Lớp: Cơ Giới Hóa XDGT – Khóa 42 13 SVTH: Phan Trọng Nhân 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 2 Khớp nối vờng đàn... vn a 8. 2 = = 13, 58( v ) ph π D0 π (0,36 + 0, 015) Lớp: Cơ Giới Hóa XDGT – Khóa 42 21 SVTH: Phan Trọng Nhân Thiết kế tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Hữu Chí Do đó tỉ số truyền là: i0 = ndc 715 = = 52, 65 nt 13, 58 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