Tài liệu tham khảo Thiết kế cầu trục hai dầm kiểu hộp
Đồ n Nâng Chuyển GVHD:Nguyễn Danh Sơn LỜI NÓI ĐẦU Đồ án môn học kỹ thuật nâng chuyển là bước kết thúc môn học kỹ thuật nâng chuyển, là phần kiến thức quan trọng đối với sinh viên khoa cơ khí nói chung và sinh viên ngành cơ giới hoá xí nghiệp nói riêng, đó là kiến thức tổng hợp của các môn học : cơ sơ thiết kế máy, vẽ kỹ thuật, cơ học máy, sức bền vật liệu,… Đề tài của đồ án này là thiết kế cầu trục hai dầm kiểu hộp để nâng vật có tải trọng 3 tấn, dùng để nâng chuyển các vật, các chi tiết, phôi liệu … trong nhà xưởng . Qua đồ án giúp sinh viên nắm vững những vấn đề cơ bản trong thiết kế máy, tính toán thiết kế chi tiết máy theo chỉ tiêu chủ yếu là khả năng làm việc, thiết kế chi tiết máy vỏ khung, chọn cấp chính xác ,lắp ghép và phương pháp trình bày bản vẽ, về dung sai lắp ghép và các số liệu tra cứu . Do kiến thức về thiết kế máy còn hạn chế và lần đầu tiên thực hiện một đồ án nên nội dung và trình bày còn hạn chế không tránh khỏi thiếu sót . Chúng em rất chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của các thầy cô trong bô trong bộ môn, sự nhiệt tình giúp đỡ, chỉ dẫn, giảiù thích của Thầy Nguyễn Danh Sơn. Sinh viên thực hiện: Dương Đăng Lộc Thònh SVTH:Dương Đăng Lộc Thònh 1 Đồ n Nâng Chuyển GVHD:Nguyễn Danh Sơn A) NHIỆM VỤ THIẾT KẾ: Thiết kế cầu trục đảm bảo yêu cầu về các thông số hoạt động và đặc tính kỹ thuật cho trước: - Kích thước nhỏ gọn phù hợp với không gian làm việc chật hẹp trong xưởng cơ khí. - Đảm bảo tính bền , an toàn kinh tế ,dễ dàng vận hành ,bảo trì - Tăng năng suất giảm nhẹ sức lao động của công nhân trong việc vận chuyển phôi. - Đăc tính kỹ thuật Tính toán cơ cấu di chuyển cầu: Các số liệu: Tải trọng : Q = 12,5(t) = 125000 ( N) Chiều cao nâng: H = 8 (m) Tầm rộng : l = 20 ( m) Vận tốc nâng V D = 12 (m/ph) Vận tốc di chuyển xe lăn : V xl = 30 (m/ph) Vận tốc di chuyển cầu trục : V c = 100 (m/ph) Chế độ làm việc : CĐ = 25% trung bình Ta chọn và sử dụng sơ đồ cơ cấu di chuyển cầu với trục truyền động quay nhanh, là sơ đồ sử dụng rộng rãi hiện nay. Trục động cơ nối trực tiếp với trục truyền động , qua hộp giảm tốc và khớp răng truyền chuyển động đến các bánh xe , bánh xe được kẹp chặt trên trục . Với sơ đồ này , trục truyền động sẽ có kích thước và trọng lượng nhỏ, hộp giảm tốc ở hai bên gần bánh xe vì vậy giảm được trọng lượng cầu và cơ cấu. Tuy nhiên có nhược điểm là giá thành cao ( vì có 2 hộp giảm tốc ) , trục truyền động quay nhanh đòi hỏi phải lắp ráp chính xác. SVTH:Dương Đăng Lộc Thònh 2 Đồ n Nâng Chuyển GVHD:Nguyễn Danh Sơn B)CHỌN PHƯƠNG ÁN : 1 . Trục truyền tốc độ chậm : Do phải truyền momen xoắn lớn nên trục truyền ,khớp nối,và ổ bi có kích thướt rất lớn ,đặc biệt khi trục truyền có tải trọng nâng và khẩu độ lớn. 2. Trục truyền tốc độ trung bình : Momen xoắn trên trục truyền nhỏ hơn so với trục truyền chậm và kích thướt của nó cũng nhỏ hơn, thuận tiện trong lắp ráp và thiết kế. 3. Trục truyền tốc độ nhanh : SVTH:Dương Đăng Lộc Thònh 3 Đồ n Nâng Chuyển GVHD:Nguyễn Danh Sơn Do quay nhanh,nên momen xoắn nhỏ.kết cấu nhỏ gọn.Tuy nhiên do quay nhanh nên yêu cầu lắp ráp và chế tạo chính xácnếu không sẽ xảy ra lệch trục. 4.Dẫn đông riêng : Cơ cấu di chuyển dẫn động riêng gồm 2 cơ cấu như nhau dẫn độâng cho các bánh chủ động mỗi bên ray riêng biệt.Công suất mỗi động cơ thường lấy bằng 60% tổng công suất yêu cầu.Phương án này tuy có sự xô lệch dầm cầu khi di chuyển do lực cản ở 2 bên ray không đều song rất gọn nhẹ,dễ lắùp đặt,sử dụng va øbảodưỡng.Sử dụng trong những dầm trục có khẩu độ lớn trên 15m,cần lưu ý thêm khả năng đồng tốc.Điều này dễ dàng khắc phục bằng bánh xe côn. SVTH:Dương Đăng Lộc Thònh 4 Đồ n Nâng Chuyển GVHD:Nguyễn Danh Sơn B)Phần Tính toán : 1)Bánh xe và Ray: Chọn loại bánh xe hình trụ KY700 có 2 thành bên với các kích thước theo Γ CT 3569- 74, đường kính bánh xe được tra trong bảng 9-4 trang 192 trong sách tính toán máy trục Từ Q = 125000( N ) → D bx = 700 ( mm) và đường kính ngỗng trục lắp ổ d = 105(mm) mặt khác dựa vào hình 8-9 trang 141 trong sách tính toán máy trục từ tải trọng Q = 12,5 (t) ta có trọng lượng xe lăn kể cả bộ phận mang vật G x = 136780 ( N) chọn chiều rộng vành bánh xe bằng 110 (mm) theo đường kính D bx = 700 ( mm), chọn ray cầu trục KP 80 để làm ray cho cầu lăn. Vì trọng lượng của cầu ghép có trọng tải Q = 12,5 (t) nên chế độ làm việc trung bình có thể xác đònh theo đồ thò hình 8-7 trang 140 trong sách tính toán máy trục . Mặt khác , do chế độ làm việc nhẹ , trọng lượng cho trong đồ thò giảm 10% trọng lượng phân bố đều theo chiều dài của dàn đứng chính và phụ được xác đònh: q ch = (0,55 ÷ 0,7)q Chọn q ch = 0,7q = 0,7.3500 = 2450 ( N ) ( chọn q = 3,5 (t) =3500 ) Với dàn phụ : q ph = ( 0,45 ÷ 0,3 )q chọn q ph = 0,45q = 0,45.3077 = 1385 (N) ( chọn q = 3,077(t) = 3077(N)) q c = 2( q ch + q ph ) = 2( 2450 + 1385 ) = 7670 (N) ⇒ Q c = q c .L = 7670.20 = 153400 (N) với L = 20(m) theo giả thiết Do đó trọng lượng cầu kể cả cơ cấu di chuyển cầu G c = 153400 (N) SVTH:Dương Đăng Lộc Thònh 5 Đồ n Nâng Chuyển GVHD:Nguyễn Danh Sơn Bánh xe được bố trí với khoảng cách bánh (nhòp cầu ) L = 20000 (mm) và khoảng cách trục B = 4300 (mm) Tải trọng lớn nhất tác dụng lên bánh xe khi xe lăn có vật nâng lớn nhất tại một đầu bên trái cầu cầu. P max = ( ) x Q G + 2 L l L − ÷ + 4 c G N G L lL QGDAPP Cx 116312 153400. 4 1 20 1.120 ).12500040000.( 2 1 . 4 1 ) ( 2 1 ),( max = + − += + − +== Tải trọng nhỏ nhất tác dụng lên bánh xe A ( và D ) khi xe lăn không có vật nâng tại đầu bên phải cầu : N G l lL GDAP Cx 57100 153400. 4 1 20 25,120 .40000. 2 1 . 4 1' 2 1 ),( min = + − = + − = Tải trọng tương đương lên bánh xe : theo công thức 3.65 sách TTMT N PKP bxbx 118700 116312.2,1.85,0 max = = = γ γ xác đònh theo công thức 3.65a TTMT với tỷ số 7,0 15340040000 125000 0 = + = G Q Chọn γ = 0,85 ( theo bảng 3-13 sách tính toán máy trục ) chọn k bx = 1,2 ( do chế độ làm việc trung bình ) tra trong bảng 3-12 trong sách tính toán máy trục Mặt khác : do giữa bánh xe và ray tiếp xúc điểm nên ta có : SVTH:Dương Đăng Lộc Thònh 6 Đồ n Nâng Chuyển GVHD:Nguyễn Danh Sơn [ ] 2 3 2 max d P E m σ σ ρ × = ≤ d max ρ : bán kính lớn nhất được xác đònh trong mặt phẳng tiếp xúc nhiều nhất m : hệ số phụ thuộc tỉ số bán kính tương đương nhỏ trên bán kính tương đương với min max bx ray R R ρ ρ = Do bánh xe bằng thép : [ ] 3 2 max 3600 d d P m σ σ ρ = ≤ P : tải trọng tác dụng lên bánh xe Chọn m = 0,49 ( ) ( ) [ ] max 3 2 2 375 750 0,5 0,5 116910 3600.0,49. 1045 750 bx ray d d R R mm N mm ρ σ σ ⇒ = = = = ⇒ = = ≤ Tra bảng 2-19 bảng modul đàn hồi tương đương E và ứng suất dập cho phép [ ] d σ = 750 N/mm 2 Vậy ta chọn vật liệu làm bánh xe là thép 55-Л được đúc làm tốt có độ rắn HB = 300 ÷ 400 2)Động cơ điện : Lực cản chuyển động do ma sát bx D df QGW 2 )( 01 + ++= µ công thức 3.40 sách TTMT SVTH:Dương Đăng Lộc Thònh 7 Đồ n Nâng Chuyển GVHD:Nguyễn Danh Sơn µ = 0,9 theo bảng 3-7 trang 65 trong sách tính toán máy trục f = 0,02 theo bảng 3-8 trang 65 trong sách tính toán máy trục là hệ số ma sát trong ổ trục G 0 : trọng lượng cầu trục kể cả bộ phận mang vật nặng G 0 = G + G C = 40000 + 153400 = 193400N Q = 125000 N D = 100 mm D bx = 710mm N W 1287 710 100.02,07,0.2 ).125000193400( 1 = + += Lực cản do độ dốn đường ray: theo công thức 3.41 TTMT N QGW 4,318)125000193400.(001,0 ).( 02 =+= += α α : độ dốc đường ray do đường đặt trên các dầm sắt với nền bê tông cốt sắt nên α = 0,001 (theo bảng 3-9 trang 66 trong sách tính toán máy trục ) Tổng lực cản tónh chuyển động : W t = k t .W 1 + W 2 + W 3 công thức 3.39 TTMT Trong đó W 3 = 0 lực cản do gió ( động cơ bố trí trong nhà xưởng ) ⇒ W t = k t .W1 + W 2 k t hệ số kể đến lực cản do ma sát thành bánh và mặt đầu của ma bánh xe .Theo bảng 3.6 TTMT tỷ số giữa khoảng cách bánh trên khoảng cách trục bánh xe 5 4300 20000 ≈= B L Chọn k t = 2,4 Vậy W t = 2,4.1287 +318,4 = 3407,2 (N) Công suất tónh yêu cầu đối với động cơ điện : )(6,6 85,0.1000.60 100.2,3407 1000.60 . KW VW N dc Ct t == = η trong đó V C : vận tốc di chuyển cầu trục V C = 100 m/ph SVTH:Dương Đăng Lộc Thònh 8 Đồ n Nâng Chuyển GVHD:Nguyễn Danh Sơn dc η : hiệu suất động cơ khi lắp chọn dc η = 0,85 theo bảng 1-9 trang 15 TTMT Tương ứng với chế độ động cơ làm việc trung bình do cơ cấu di chuyển dẫn động riêng gồm 2 cơ cấu như nhau , dẫn động bánh chủ ở mỗi bên ray riêng biệt . Công suất mỗi động cơ thường lấy 60% Công suất thực làm việc cuả động cơ : N lv =6.6.60% = 4( kw) Phương án này tuy có sự xô lệch dầm cầu khi di chuyển do lực cản ở 2 bên ray không đều . Nhưng gọn nhẹ , dễ lắp ráp , dễ sử dụng và bảo dường Với chế độ làm việc của cơ cấu là trung bình CĐ = 25 % , chọn động cơ MT112-6 có các đặc điểm : Công suất danh nghóa : N đc = 3,5 kw vì CĐ = 25% Số vòng quay danh nghóa : n đc = 905 v/ph Hệ số quá tải : max dn M M Với M max = 14(Nm) ( theo bảng MT112-6) Momen danh nghóa : Nm n N M dc dc dn 9,36 905 5,3 .9550.9550 === Vậy hệ số quá tải : 004,0 3520 14 max == dn M M Mômen vô lăng : ( G i .D i 2 ) rôto = 0,17.10 = 1,7(Nm 2 ) ( tra bảng MT112-6) Khối lượng : m đc = 76 (kg) * Tỷ số truyền chung : Số vòng quay yêu cầu của bánh xe : phvg D V n bx C bx /2,44 71,0. 100 . === ππ Tỷ số truyền chung cần có đối với bộ truyền : 5,20 2,44 905 ≈== bx dc c n n i SVTH:Dương Đăng Lộc Thònh 9 Đồ n Nâng Chuyển GVHD:Nguyễn Danh Sơn 3)Kiểm tra động cơ điện về momen mở máy : Gia tốc lớn nhất cho phép để đảm bảo an toàn bám 1 2 ϕ = ≥ − + . , . . . d b o o m t d o G k j d W G f G D g ( theo sách tính toán máy trục trang 68) chọn k b = 1,2 Theo công thức 3-51 ta có : 1 2 . max . . , o d o d t x bx G g d j G f W G D ϕ = + − ÷ 2 max0 /6,0 )815 72 100 .002,0.20000 2,1 2,0.20000 .( 40000 81,9 sm j = −+= chọn hệ số bám đối với bánh xe lăn làm việc trong nhà là ϕ =0,2; G 0 = 40000N; ; f = 0,02 Tổng áp lực lên bánh dẫn khi không có vật: G d = 40000/2 = 20000 N N QG G WW t t 815 12500040000 40000 .2,3407. 0 0 0 = + = + = thời gian mở máy tương ứng với gia tốc cho phép : 60. max o m o v t j = 100 2 77 60 0 6 , ( ) . , o m t s ⇒ = = SVTH:Dương Đăng Lộc Thònh 10 [...]... hiện của hộp giảm tốc là phương án với số vòng n = 905 v/ph Có công suất NB =11,1 (kw), Tỷ số truyền itt=19,88 CÁC BỘ PHẬN KHÁC CỦA CƠ CẤU DI CHUYỂN CẦU : 1 )Trục bánh dẫn : Bánh xe lắp cứng trên trục bằng then , trục đặt trên ổ lăn trong các hộp trục Trong quá trình làm việc trục quay chòu uốn và chòu xoắn Ứng suất uốn sẽ thay đổi theo chu kỳ đối xứng , ứng suất xoắn ,do tính chất làm việc hai chiều... thường dùng đối với các máy trục thông thường 5)Bộ truyền : Theo sơ đồ cơ cấu di chuyển cầu dẫn động riêng ta dùng hộp giảm tốc bánh răng trụ đặt đứng Hộp giảm tốc phải đảm bảo các yêu cầu sau : Với CĐ = 25% số vòng quay trục vào 905 (v/ph) ,truyền được công suất Nmax= 4 (kw) Tỉ số truyền : i = 20,5 Vậy công suất phải truyền lớn nhất khi xe lăn có vật nâng bố trí ở đầu cầu nên ta có : N max = N t... N t 2.Pmax 2.116312 = 6,6 G0 + Q 153400 + 125000 = 4,98 KW Do đó ta chọn hộp giảm tốc U2-250 với phương án thực hiện của hộp giảm tốc với tỉ số truyền i =19.88 và số vòng quay trục vào 905 v/ph với chế độ làm việc CĐ = 25%, công suất truyền lớn nhất Nmax= 4,98 (kw) Vậy hộp giảm tốc đảm bảo theo yêu cầu truyền tải cũng như yêu cầu về động học : SVTH:Dương Đăng Lộc Thònh 13 Đồ n Nâng Chuyển GVHD :Nguyễn... Momen xoắn lớn nhất trên các trục bánh xe dẫn : Mbd = M’.i ηđc = 79,2.19,88.0,85 = 1338 Nm Ở trục ra của hộp giảm tốc momen này truyền sang hai bánh dẫn A và D Bánh A và D cùng chòu tải trọng Trục chòu momen xoắn lớn nhất là : Mx = Mbd = 1338000 Nmm M td = M u + (α.M x ) 2 2 = ( 2538000) 2 + (1.1338000) 2 = 2869100 Nmm Do ứng suất thay đổi đối xứng do đó α = 1 Để chế tạo trục ta dùng thép C45 có giới... k’ = 2,5 k’’ = 2 Đường kính trục tại tiết diện giữa bánh xe : d ≥3 M td 2869100 =3 = 75,56mm 0,1.[σ ] 0,1.66,5 SVTH:Dương Đăng Lộc Thònh 15 Đồ n Nâng Chuyển GVHD :Nguyễn Danh Sơn Ta lấy đường kính trục ở đây d = 85 mm Kiểm tra lại hệ số an toàn theo sức bền mỏi của trục Tại tiết diện nguy hiểm của trục với d = 85mm có khoét rãnh then b.h = 25.14 ,chiều sâu rãnh then trên trục : t = 9 mm Chiều sâu rãnh... chuyển , tập I, II, III Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật 5) Trương Quốc Thành Máy và thiết bò nâng 6) Trònh Chất –Lê Văn Uyển Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí ,tập I,II Nhà xuất bản giáo dục 7) Huỳnh Văn Hoàng ( chủ biên ) Kỹ thuật nâng chuyển Nhà xuất bản đại học quốc gia TP Hồ Chí Minh 8) Sổ tay thiết kế 9) Alexanderot Material Handing Equipment 10) Alat SVTH : Dương Đăng Lôc Thònh ... 100 2 201,46 Nm 2 (905) ∑(G D ) tổng momen vô lăng của hệ thống thu về trục động i i Tổng momen vô lăng các chi tiết máy quay thu về trục động cơ : ∑(G D i 2 i 2 2 ) q = 1,2.[(Gi Di ) roto + (Gi Di ) khop ] = 1,2.[0,5 + 2,4] = 3,48 Nm 2 ∑ (G D i 2 i ) = (Gi Di ) td + ∑ (Gi Di ) q = 201,46 + 3,48 = 204,94 2 2 Tổng momen lớn nhất trên trục I sẽ truyền đến các bánh dẫn M = Mt + M’d = 42,2 + 23,8 = 66Nm Momen... Đăng Lộc Thònh 16 Đồ n Nâng Chuyển GVHD :Nguyễn Danh Sơn Hệ số an toàn : S= = Sσ Sτ 2 Sσ + S 2τ 2,76.11,8 (2,76) 2 + (11,8) 2 = 2,68 > [S ] = 2 Do đó điều kiện bền mỏi của trục tại tiết diện D được thỏa * Ổ đỡ trục bánh xe : Ở các ổ đỡ trục bánh xe ta dùng ổ con lăn nón với góc nghiêng của ổ β ≈ 12 0 Sau đây là một số hình tham khảo: SVTH:Dương Đăng Lộc Thònh 17 Đồ n Nâng Chuyển SVTH:Dương Đăng Lộc Thònh... Danh Sơn TÀI LIỆU THAM KHẢO 1) Huỳnh Văn Hoàng – Đào Trọng Thường Tính toán máy trục Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật Đào Trọng Thường Máy nâng chuyển , tập I, II, III Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật 2) Nguyễn Hữu Lộc Bài tập chi tiết máy Nhà xuất bản đại học quốc gia TP Hồ Chí Minh –2003 3) Nguyễn Hữu Lộc-cơ sở thiết kế máy- Nhà xuất bản đại học quốc gia TP Hồ Chí Minh 4) Đào Trọng Thường Máy... uốn lớn nhất tại tiết diện giữa bánh xe : Mu = Pt l 50760.200 = = 2538000 Nmm 4 4 Momen lớn nhất truyền từ trục ra của hộp giảm tốc sang bánh dẫn sẽ xuất hiện khi động cơ điện phát ra momen lớn nhất trong thời kỳ mởù máy Hệ số quá tải lớn nhất khi mở máy đã qui đònh momen mở máy lớn nhất trên trục D sẽ là : Mmax = 1,8.MD = 1,8.36,9 = 66,42 Nm Với Mdn = 36,9 momen danh nghóa của động cơ Momen để thắng . các môn học : cơ sơ thiết kế máy, vẽ kỹ thuật, cơ học máy, sức bền vật liệu,… Đề tài của đồ án này là thiết kế cầu trục hai dầm kiểu hộp để nâng vật có. Đồ n Nâng Chuyển GVHD:Nguyễn Danh Sơn A) NHIỆM VỤ THIẾT KẾ: Thiết kế cầu trục đảm bảo yêu cầu về các thông số hoạt động và đặc tính kỹ thuật cho