TÍNH TOÁN CƠ CẤU NÂNG

Các máy nâng- vận chuyển là cầu nối giữacác hang mục công trình sản xuất riêng biệt, giữa các máy công tác trong một dâychuyền sản xuất… Trong ngành khai thác mỏ, trên các công trình t

MỤC LỤC

CHƯƠNG I: MỞ ĐẦU 4

1 Đặt vấn đề 4

2 Khái quát chung về các thiết bị nâng hạ 5

2.1 Thiết bị nâng ha 5

2.2 Phân loai cần trục 5

2.3 Chế độ làm việc của hệ truyền động máy nâng - vận chuyển 8

2.4 Các hệ truyền động dùng trong các máy nâng vận chuyển 9

3 Yêu cầu thiết kế 10

CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN CƠ CẤU NÂNG 12

1 Thông số đầu vào 12

2 Chọn sơ đồ xe tời 12

3 Chọn dây cáp 12

4 Tính tang và ròng rọc 13

4.1 Tính đường kính tang và ròng rọc 14

4.2 Tính chiều dài tang 14

4.3 Bề dày tang 15

4.4 Kiểm nghiệm sức bền tang 16

4.5 Tính các bộ phận khác của tang 16

5 Tính chọn móc 23

5.1 Chọn móc 23

5.2 Ổ lăn chặn 24

5.3 Ổ lăn đặt ròng rọc 25

6 Tính chọn động cơ điện 26

6.1 Chọn động cơ điện 26

6.2 Tính các tỉ số truyền, momen và công suất trên các trục 27

7 Tính chọn khớp nối 28

8 Tính chọn phanh 29

9 Tính bộ truyền ngoài 30

9.1 Chọn vật liệu 30

9.2 Định ứng suất cho phép 30

9.3 Tính các thông số của bộ truyền 31

10 Tính kết cấu khung xe tời 33

10.1 Tính chọn các kích thước của khung xe tời 33

10.2 Tính tiết diện khung xe tời 34

CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN CƠ CẤU DI CHUYỂN XE LĂN 37

1 Thông số đầu vào 37

2 Sơ đồ cơ cấu 37

3 Chọn bánh xe và ray 37

4 Tính chọn động cơ điện 37

5 Tính các tỉ số truyền, momen và công suất trên các trục 40

5.1 Tỉ số truyền chung 40

5.2 Số vòng quay trên các trục 41

5.3 Momen trên các trục 41

6 Tính chọn khớp nối 41

7 Tính chọn phanh 42

7.1 Chọn phanh 42

7.2 Kiểm tra về lực bám 43

8 Tính bộ truyền bánh răng ngoài 44

8.1 Chọn vật liệu 44

8.2 Định ứng suất cho phép 44

8.3 Tính các thông số của bộ truyền ngoài 45

8.4 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn 46

9 Tính chọn ổ lăn 48

9.1 Chọn kích thước ổ lăn 48

9.2 Chọn ổ lăn 49

10 Kiểm nghiệm trục bánh xe 49

CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KHUNG CỔNG TRỤC 51

1 Kích thước cổng 51

2 Tính tiết diện các dầm 53

2.1 Tiết diện dầm chính: 53

2.2 Các tiết diện khác 55

3 Tính cơ cấu di chuyển cổng trục 55

Thông số đầu vào 55

Sơ đồ cơ cấu 56

Chọn bánh xe và ray 56

Tính chọn động cơ điện 56

Tính các tỉ số truyền, momen và công suất trên các trục 58

Tính chọn khớp nối 59

Tính chọn phanh 60

Tính bộ truyền bánh răng ngoài 62

3.2 Kiểm nghiệm ổ lăn 66

3.3 Kiểm nghiệm trục bánh xe 67

Tính đường kính bulông tai các mặt bích 69

Tính đường kính bulông kẹp bánh răng bị động 70

CHƯƠNG V: KIỂM TRA CÁC ĐIỀU KIỆN AN TOÀN 71

1 Các chế độ tải trọng tác dụng lên kết cấu thép cầu trục và xe tời 71

1.1 Mặt cắt dầm chính 71

1.2 Mặt cắt dầm nối 72

1.3 Mặt cắt chân cầu trục 73

1.4 Mặt cắt dầm chính khung tời 73

2 Kiểm tra kết cấu 74

2.1 Sơ đồ kết cấu khung 75

2.2 Các biểu đồ mômen và lực cắt theo các phương 75

2.3 Hệ số an toàn đat được 78

3 Kiểm tra các phần chôn trong bê tông 79

3.1 Kiểm tra néo chôn trong bê tông 79

3.2 Kiểm tra chặn đầu ray chôn trong bê tông 80

KẾT LUẬN 79

TÀI LIỆU THAM KHẢO 80

CHƯƠNG I: MỞ ĐẦU

1 Đặt vấn đề

Sự phát triển kinh tế của mỗi đất nước phụ thuộc rất nhiều vào mức độ cơ giớihoá và tự động hoá các quá trình sản xuất Trong quá trình sản xuất, các máy nâng -vận chuyển đóng một vai trò quan trọng, đảm nhiệm vận chuyển một khối lượnglớn hàng hoá, vật liệu, nguyên liệu, thành phẩm và bán thành phẩm trong các lĩnhvực khác nhau của nền kinh tế quốc dân Các máy nâng- vận chuyển là cầu nối giữacác hang mục công trình sản xuất riêng biệt, giữa các máy công tác trong một dâychuyền sản xuất…

Trong ngành khai thác mỏ, trên các công trình thuỷ lợi, trên các công trình xâydựng nhà máy thuỷ điện, xây dựng công nghiệp, xây dựng dân dụng phần lớn cáccông việc nặng nề như bốc, xúc, đào, khai thác quặng và đất đá đều do các máynâng - vận chuyển thực hiện

Việc sử dụng các máy nâng - vận chuyển trong các hang mục công trình lớn đãlàm giảm đáng kể thời gian thi công, giảm bớt đáng kể số lượng công nhân khoảng

10 lần Ví dụ nếu dùng một cần cẩu tháp trên các công trường xây dựng côngnghiệp hoặc xây dựng dân dụng có thể thay thế cho 500 công nhân, còn nếu dùngmột máy xúc cỡ lớn để đào hào hoặc kênh mương khi xây dựng các công trình thuỷlợi hoặc trong công việc cải tao điền địa có thể thay thế cho 10.000 công nhân.Trong các nhà máy chế tao cơ khí, máy nâng - vận chuyển chủ yếu dùng để vậnchuyển phôi, thành phẩm và bán thành phẩm từ máy này đến máy khác, từ phânxưởng này đến phân xưởng khác hoặc vận chuyển vào kho lưu giữ

Trong nông nghiệp, các máy nâng - vận chuyển trong công nghiệp cũng nhưtrong nông nghiệp như một phương tiện để cơ giới hóa và tự động hoá các quá trìnhsản xuất là một yếu tố quan trọng nhằm làm tăng năng suất và chất lượng sản phẩmcũng như giảm nhẹ sức lao động của con người

Hiện nay, nhu cầu về điện năng của nước ta ngày càng lớn để phục vụ cho quátrình công nghiệp hoá và hiện đai hóa Chính vì thế, các doanh nghiệp Việt Namliên tục nhận được các Hợp đồng nghiên cứu tư vấn, thiết kế, lắp đặt thiết bị cơ khíthủy công, các công trình thuỷ điện vừa và nhỏ có sự hợp tác tư vấn của nước ngoài,

như TATA (Ấn Độ), ZaporozheyGydrostal (Ucraine), Sitôiens (Cộng hoà Liênbang Đức), Cottrell thay thế cho việc phải thuê hoàn toàn nước ngoài, tao mộtmảng công việc lớn ổn định, có hiệu quả kinh tế rất cao cho các công ty chế tao cơkhí trong nước Đó là các hệ thống: van cung, van vận hành, van phẳng, cổng trụcchân dê và cổng trục gian máy, hệ thống đường ống áp lực, hệ thống gầu vớt rác,lưới chắn rác, thiết bị điều khiển nhà máy

Đồ án tốt nghiệp là một đề tài với mục đích yêu cầu sinh viên áp dụng các kiếnthức đã học trong quá trình học đai học để giải quyết một vấn đề lớn và gần vớithực tế và có tính chất tổng hợp các kiến thức đã được học Chính vì vậy, chúng tôidưới sự gợi ý và định hướng của thầy giáo hướng dẫn và Bộ môn Cơ sở thiết kếmáy và Robot đã quyết định chọn đề tài tốt nghiệp sẽ đi theo hướng nghiên cứu vềmáy nâng chuyển

2 Khái quát chung về các thiết bị nâng hạ

2.1 Thiết bị nâng ha

Các thiết bị nâng ha (máy nâng chuyển) chủ yếu dùng để nâng vật nặng phục vụquá trình xây lắp, xếp dỡ và vận chuyển, là loai thiết bị công tác dùng để thay đổi vịtrí của đối tượng công tác nhờ các thiết bị mang vật trực tiếp như móc treo, hoặc cácthiết bị mang vật gián tiếp như gầu ngoam, nam châm điện, băng, gầu…

Căn cứ vào chuyển động chính, máy nâng chuyển được chia thành hai nhóm lớnlà:

+ Máy nâng: phục vụ quá trình nâng vật thể khối.

+ Máy vận chuyển liên tục: phục vụ các quá trình chuyển vật liệu vụn, rời

trong pham vi không lớn

Các máy nâng chỉ có một chuyển động nâng ha được gọi là thiết bị nâng ha đơngiản như: Kích, tời, palăng, bàn nâng, bàn thao tác…Loai có từ hai chuyển động trởlên được gọi là cần trục Ngoài ra còn một số loai máy nâng chuyên dùng khác đượcxếp vào nhóm riêng như thang máy, giếng tải, thiết bị xếp dỡ…

2.2 Phân loai cần trục

Theo cấu tao và nguyên tắc làm việc, chia cần trục thành các loai:

+ Cầu trục: được dùng trong các phân xưởng, nhà kho để nâng ha và vận

chuyển hàng hóa với lưu lượng lớn Cầu trục được dùng phổ biến trong ngành côngnghiệp chế tao máy và luyện kim với các thiết bị mang vật chuyên dùng

Hình 1.1: Cầu trục hai dầm

+ Cổng trục:

Cổng trục công dụng chung: dùng để bốc dỡ, vận chuyển hàng thể khối, vật

liệu rời trong các kho bãi, bến cảng hoặc nhà ga đường sắt

Hình 1.2: Cổng trục công dụng chung

Cổng trục dùng để lắp ráp: được dùng lắp ráp thiết bị trong nhiều lĩnh vực

như trong xây dựng, trong các công trình năng lượng và lắp ghép công trình giaothông

Cổng trục chuyên dùng: thường được sử dụng để phục vụ trong nhà máy

thủy điện

Hình 1.3: Cổng trục chuyên dùng

+ Cần trục tháp: được sử dụng

rộng rãi trong xây lắp các công trình xây

dựng dân dụng, xây dựng công nghiệp

hoặc dùng để bốc dỡ, vận chuyển hàng

hóa, vật liệu trên các kho bãi Cầu trục

tháp đặc biệt hữu ích khi làm việc trong

những công trình có không gian liền kề

han chế về chiều cao, hay những công

trình có nhiều cần trục đồng thời làm

việc

Hình 1.4: Cần trục tháp

+ Cần trục quay di động: cũng giống như cần trục tháp nhưng vùng hoat

động rộng hơn, cả hệ thống được lắp trên bánh lốp, bánh xích hay chay trên đườngray

+ Cần trục cột buồm (bánh lốp, bánh xích): thường dùng để xếp dỡ vật liệu

trên các kho bãi và lắp ráp thiết bị trên các công trường xây dựng

+ Cần trục chân đế và cần trục nổi: thường được sử dụng để bốc xếp hàng

hóa ở các bến cảng, trên kho bãi, phục vụ trong các nhà máy đóng tàu…

+ Cần trục cáp: dùng để nâng vật và vận chuyển hàng hóa, vật liệu dang rời

hoặc khối trên các mặt bằng làm việc rộng, điều kiện địa hình phức tap như bãi khai

thác quặng, gỗ, các công trường xây dựng nhà máy điện, cầu, đập nước, cảng… Đôikhi người ta còn dùng nó để vận chuyển hàng qua sông.

Hình 1.5: Cần trục cáp

2.3 Chế độ làm việc của hệ truyền động máy nâng - vận chuyển

Các máy nâng - vận chuyển thường được lắp đặt trong nhà hoặc ngoài trời Môitrường làm việc của các máy nâng - vận chuyển rất khắc nghiệt, đặc biệt là ngoàihải cảng, các nhà máy hoá chất, các xí nghiệp luyện kim… nơi mà nhiệt độ thay đổilớn, nhiều bụi, độ ẩm cao và có nhiều chất khí dễ gây cháy, nổ

Chế độ làm việc của các máy nâng - vận chuyển rất nặng nề: tần số đóng - cắtđiện lớn (có khi tới 600 lần/giờ), mở máy, đảo chiều quay, hãm máy liên tục

Phụ tải của các máy nâng - vận chuyển thay đổi trong pham vi rất rộng như cơcấu nâng ha của máy xúc và cầu trục, thang máy…

Trong một số máy nâng - vận chuyển, yêu cầu quá trình tăng tốc và giảm tốcxảy ra êm với trị số gia tốc giới han cho phép Nếu trị số gia tốc vượt quá giới hancho phép đối với cơ cấu nâng - ha của cầu trục sẽ gây ra đứt cáp, hỏng bánh răngtrong hộp tốc độ, còn đối với thang máy và thang chuyền sẽ gây ra cảm giác khóchịu cho hành khách, ảnh hưởng đến độ dừng chính xác của buồng thang Bởi vậy,mômen động cơ truyền động khi mở máy và khi hãm dừng phải được han chế phùhợp với yêu cầu kỹ thuật an toàn

2.4 Các hệ truyền động dùng trong các máy nâng vận chuyển

Hiện nay, hệ truyền động điện trong các máy nâng - vận chuyển sử dụng phổbiến hệ truyền động điện với động cơ điện một chiều và động cơ điện xoay chiều

Xu hướng chính khi thiết kế và chế tao hệ truyền động điện cho các máy nâng - vậnchuyển là chọn hệ truyền động điện với đông cơ xoay chiều vì có hiệu quả kinh tếcao, đat yêu cầu về đặc tính khởi động cũng như đặc tính điều chỉnh

Để đáp ứng các yêu cầu về an toàn, độ tin cậy khi làm việc dài han của hệ truyềnđộng các máy nâng - van chuyển, nâng cao tuổi thọ các khí cụ điều khiển, trongmach điều khiển các máy nâng - vận chuyển nên dùng các phần tử không tiếp điểmthay thế cho các phần tử tiếp điểm (như rơle hoặc công tắc tơ) Mach điều khiểnđược xây dựng từ các phần tử không tiếp điểm như: phần tử điện - từ, phần tử bándẫn (điot, transisto) hoặc các loai IC logic

Những năm gần đây, do sự phát triển nhanh của kỹ thuật bán dẫn và kỹ thuậtbiến đổi điện năng công suất lớn, các hệ truyền động điện cho các máy nâng - vậnchuyển đã dùng càng ngày càng nhiều các bộ biến đổi Thyristor thay thế cho các hệtruyền động dùng bộ biến đổi quay (máy điện khuếch đai và khuếch đai từ) Bộ biếnđổi dùng Thyristor có nhiều ưu điểm hơn hẳn so với các bộ biến đổi: quán tính nhỏ,

độ tác động nhanh, độ nhay cao hơn, kích thước và khối lượng bé hơn, các chỉ tiêu

về kinh tế kỹ thuật cao hơn

Trong cần trục và cổng trục thường dùng hai hệ truyền động Đối với các loaicần trục và cổng trục có công suất động cơ không lớn thường dùng hệ truyền độngmột chiều với bộ biến đổi dùng Thyristor (bộ chỉnh lưu có điều khiển) cho phépđiều chỉnh tốc độ bằng phẳng với dải điều chỉnh D= 30:1

Còn đối với cần trục và cổng trục có công suất động cơ truyền động trung bình

và lớn thường dùng hệ truyền động xoay chiều Điều chỉnh tốc độ động cơ khôngđồng bộ thực hiện bằng hai phương pháp: thay đổi điện áp đặt vào dây quấn statođộng cơ bằng bộ điều áp xoay chiều ba pha dùng tiristor và xung điện trở roto dùngThyritor để thay đổi điện trở phụ trong mach roto

Đối với thang máy và máy nâng dùng hệ truyền động T – Đ thay thế cho hệ F –

Đ cho phép han chế được gia tốc và độ giật trong một giới han xác định nhờ thiếtlập được luật thay đổi tốc độ tối ưu nhất trong quá trình quá độ

Trong các hệ truyền động máy xúc công suất lớn, các cuộn dây kích từ của máyphải được cấp nguồn từ các bộ biến đổi dùng tiristor (bộ chỉnh lưu có điều khiển)thay thế cho các máy điện khuếch đai và khuếch đai từ Còn trong máy công suấtnhỏ và trung bình bộ biến đổi tiristor thay thế cho máy phát một chiều.

3 Yêu cầu thiết kế

Sau khi tìm hiểu, tham khảo một số loai máy nâng chuyển, với sự gợi ý của giáoviên hướng dẫn, chúng tôi đã quyết định chọn đề tài tốt nghiệp là tính toán, thiết kếcổng trục chân dê sử dụng trong nhà máy thủy điện

Cổng trục chân dê trong nhà máy thủy điện là một thiết bị chuyên dùng, dùng đểphục vụ quá trình lắp đặt và sửa chữa van lấy nước của đập tràn Do đó việc nghiêncứu, tính toán thiết kế cổng trục chân dê, sẽ giúp chúng tôi hiểu sâu và kĩ hơn nhữngkiến thức mà mình đã được học ở nhà trường và vận dụng những kiến thức đó mộtcách hữu ích nhất

Cổng trục mà chúng tôi nghiên cứu được tham khảo các số liệu đầu vào của côngtrình cổng trục chân dê dùng trong nâng ha cửa đập tràn của nhà máy thủy điệnDarkti’h, cụ thể như sau:

Hình 1.6: Sơ đồ gia tải

Sau hơn ba tháng làm đồ án, chúng tôi đã hoàn thành đề tài Toàn bộ đề tài đượcthể hiện trong 01 quyển thuyết minh và 01 tập hồ sơ thiết kế Trong đó, thuyết minhthể hiện toàn bộ phần tính toán, lựa chọn kết cấu và kiểm nghiệm của cổng trục, còntập hồ sơ thiết kế thể hiện các bản vẽ chế tao của hệ khung, hệ ray và sàn thao táccủa cổng trục

Phần thuyết minh của đồ án được chia ra làm 05 chương, được bố trí như sau:Chương I: Mở đầu

Chương II: Tính toán cơ cấu nâng

Chương III: Tính cơ cấu di chuyển xe tời

Chương IV: Tính toán thiết kế hệ khung cổng trục

Chương V: Tính kiểm tra các điều kiện an toàn

CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN CƠ CẤU NÂNG

1 Thông số đầu vào

Tang → Palăng → Móc treo → Vật nâng

9

2 1

n max

p

QS

m.a

Σ

=η

Qn Σ = Qn + Qm = 250000 + 7500 = 2,575.105 (N)

m – số nhánh dây, m = 2

a – bội suất palăng, a = 3

ηp – hiệu suất palăng:

t – số ròng rọc đổi hướng không tham gia tao bội suất palăng, t = 0

η - hiệu suất từng ròng rọc (bảng 2-5/23.[I]), η = 0,98

4 Tính tang và ròng rọc

Kết cấu tang

L LL L L

c d

Hình 2.2: Kết cấu tang

4.1 Tính đường kính tang và ròng rọc

Trong đó:

Dt – đường kính tang đến đáy rãnh cáp

dcap – đường kính dây cáp

Drr_cb = 0,8 Drr_lv = 0,8 600 = 480 (mm)

4.2 Tính chiều dài tang

Chiều dài toàn bộ tang:

lcap = Hn a = 10000 3 = 30000 (mm)

cap cap _ 0

L2 – Phần tang để làm thành bên, thường lấy L2 = 20 mm

L3 – Phần giữa tang không cắt rãnh:

L3 = L4 – 2hmintgα

Với:

L4 – Khoảng cách giữa hai ròng rọc ngoài cùng của ổ treo móc

hmin – Khoảng cách nhỏ nhất giữa trục tang với trục các ròng rọc ổ treo móc

thẳng đứng, tgα = 0,07 với tang xẻ rãnh

Dựa vào kết cấu chọn L4 = 400 mm, hmin = 800 mm

L3 = L4 – 2hmintgα = 400 – 2 800 tg0,07 = 288 (mm)Vậy:

4.4 Kiểm nghiệm sức bền tang

Khi làm việc, thành tang bị nén, uốn và xoắn Với chiều dài tang nhỏ hơn 3 lần

Vì vậy, sức bền của tang được tính theo sức bền nén

δtang – Chiều dày thành tang

Vậy:

n

1.44640

42,51130.28

Với tang bằng gang ta có:

bn n[ ]= 113(MPa)

Lực tính toán đối với cặp cáp xác định theo công thức:

α

= maxf0

e

S

Trong đó:

f - Hệ số ma sát giữa tang với cáp, chọn f = 0,15

α - Góc ôm của các vòng dự trữ trên tang

1 0,1Zd

lP4

dZ

P3,1

Trong đó:

Z – Số bulông cặp cáp lấy Z = 4

d1 – Đường kính trong của bulông, mm, chọn d1 = 20 mm

l0 – Tay đòn đặt lực P0 vào bulông, chọn l0 = 30 mm

RD = 89280.1190

250 2300

Hình 2.3: Kết cấu bộ phận tang

Tải trọng nên may ơ ở bên phải (Điểm C):

RC = R – RD = 89280 – 46193 = 43087 (N)Phản lực tai ổ A:

2300

250 1190

Trục tang không truyền mômen xoắn, chỉ chịu uốn, đồng thời trục quay cùngvới tang khi làm việc, nên nó sẽ chịu ứng suất uốn theo chu trình đối xứng.

Vật liệu trục tang dùng thép 45 Ứng suất uốn cho phép với chu kỳ đối xứngtrong phép tính sơ bộ có thể xác định theo công thức (1-12)/12.[I]:

[ ] [ ]'1 250

120' 1,3.1,6

n k

σ

Với:

k’ - hệ số tính đến tập trung ứng suất (bảng 1-5/12.[I]), k’ = 1,6

[n] – hệ số an toàn cho phép (bảng 1-8/16.[I]), [n] = 1,3

M d

Số giờ làm việc tổng cộng:

T = 24.365.A.kn.kng = 24.365.15.0,5.0,67 = 44000 (h)Trong đó:

kn – Hệ số sử dụng trong năm, kn = 0,5(bảng 1-1/6.[I])

kng – Hệ số sử dụng trong ngày, kng = 0,67 (bảng 1-1/6.[I])

A – Số năm làm việc, A = 15 năm (bảng 1-1/6.[I])

Số chu kỳ làm việc tổng cộng:

Zo = 60.T.nt(CĐ) = 60.44000.4,6.0,25 = 3,04.106

Trong đó:

nt - Số vòng quay của tang

CĐ = 0.25 - Cường độ làm việc của cơ cấu ứng với chế độ làm việc trungbình

Số chu kỳ làm việc tương ứng với các tải trọng Q1, Q2, Q3:

6

1,241,82.10

β - Hệ số chất lượng bề mặt ở đây lấy β = 0,9 - Bề mặt gia công tinh

εσ - Hệ số kích thước lấy theo εσ = 0,7 (Bảng tính (Chi tiết máy))

kσ - Hệ số tập trung ứng suất kσ = 1

Vậy hệ số an toàn:

Hệ số an toàn cho phép theo bảng 1-8, [n] = 1,6: Nằm trong giới han cho phép.

• Tại tiết diện II-II:

Mômen uốn tai đây tính được:

Trục tang lắp ổ đỡ đũa lòng cầu 2 dãy cho phép độ không đồng tâm giữa hai ổ

có hệ số khả năng làm việc cao Đường kính trục lắp ổ tai đây là d = 80 mm Tải

và RB = 42529 N Tải trọng tác dụng lên các ổ tai hai gối đỡ là như nhau, nên ta chỉcần tính chọn ổ lăn cho một bên, bên còn lai chọn tương tự

a/ Chọn kích thước ổ lăn

Do ổ lăn chỉ chịu tải trọng hướng tâm nên ta chọn ổ đũa đỡ lòng cầu hai dãy.Kích thước ổ lăn được xác định theo hai chỉ tiêu: khả năng tải động nhằm đề phòngtróc rỗ các bề mặt làm việc và khả năng tải tính nhằm đề phòng biến dang dư

Theo công thức (11.3)/214.[II.1] với Fa = 0, tải trọng qui ước:

Q = XVFrktkđ = 1.1.46751.1.1 = 46751 N = 4,68 kNTrong đó:

X – hệ số tải trọng hướng tâm, X = 1

V – hệ số kể đến vòng nào quay, V = 1(vòng trong quay)

kt – hệ số kể đến ảnh hưởng của nhiệt độ, kt = 1

kđ – hệ số kể đến đặc tính của tải trọng, kd = 1.

Theo công thức (11.1)/213.[II.1] khả năng tải động:

Cd = QmL = 4,68 12,12 = 10,753 kN Trong đó

Với ổ bi m = 3( bậc của đường cong mỏi thử về ổ lăn)

L – tuổi thọ tính bằng triệu vòng quay:

4.5.4 Khớp nối với trục ra của hộp giảm tốc

Trong khớp nối này ta dùng vành răng như trong khớp răng tiêu chuẩn.Mômen khớp phải truyền bằng mômen trên tang khi làm việc với tải trọng lớn nhất,bằng:

M = Mtg = 2Smax

0D

2 = 2.44640.0,6242 = 27855 (Nm)

Mômen tính toán đối với khớp nối sẽ là:

Mt = Mk1k2 = 27855.1,44.1,2 = 48133 (Nm)Trong đó k1, k2 các hệ số tính toán lấy theo bảng 9-2/178.[I]

Dựa vào bảng tiêu chuẩn khớp răng ta có thể dùng vành răng theo khớp N08với môđun m = 4 mm, số răng z = 56, chiều rộng vành răng b = 50 mm, có thể chịu

4.5.5 Tính đường kính vít kẹp bánh răng bị động với tang

Lực xiết cần thiết với một vít:

2kMV

51,3.1.10 4

Với số liệu đã cho, Qn = 25 tấn = 250 kN, chế độ làm việc M5, chọn móc theo

mỏi σ-1 = 210 N/mm2, giới han bền σb = 420 N/mm2, giới han chảy σch = 250

Móc đã chọn có các kích thước chính sau:

Vậy ổ thỏa mãn khả năng tải tĩnh.

D

.Vn

c rr

n rr

_ moc _

+π

=+π

2,8410

ηpl – hiệu suất palăng, ηpl = 0,99

ηtang – hiệu suất tang, ηtang = 0,96

η0 – hiệu suất bộ truyền kể cả khớp nối với giả thiết bộ truyền được chế taothành hộp giảm tốc bánh răng trụ ba cấp và bộ truyền bánh răng trụ bên ngoài.

η0 = ηbr4 ηkn ηol4

Với:

ηbr – hiệu suất bộ truyền bánh răng, ηbr = 0,99

ηkn – hiệu suất khớp nối, ηkn = 0,97

ηol – hiệu suất ổ lăn, ηol = 0,99

Chọn động cơ điện có các thông số:

6.2 Tính các tỉ số truyền, momen và công suất trên các trục

dc ch tan g

nun

=

Trong đó:

ndc - số vòng quay của trục động cơ

ntang – số vòng quay của trục tang

n xt_tang

731

4,591Chọn hộp giảm tốc 3 cấp có:

• Số vòng quay trên các trục:

+ Số vòng quay trên trục ra của hộp giảm tốc (hay trên trục bánh răng nhỏ của bộtruyền ngoài):

nxt_tang_hgt_ra = nxt_tang.uxt_tang_br = 4,591.2,488 = 11,422 vg/ph

+ Số vòng quay trên trục động cơ (trục vào của hộp giảm tốc):

nxt_hgt_vao = ndc = 731 (vg/ph)

+ Mômen trên trục tang:

4 0

Chọn khớp nối đàn hồi có các thông số (bảng 16-10a/58.[II.2]):

Vật liệu làm bánh răng lớn thép 40X, tôi cải thiện Độ rắn 250HB; độ bền uốn σb

9.2 Định ứng suất cho phép

Với bộ truyền để hở ta phải thiết kế bánh răng theo độ bền uốn vì dang hỏng chủyếu là mòn rồi đến gãy răng

Ứng suất uốn cho phép:

[σF] = (σo

Flim/SF).YR.Yv.KxF.KFC.KHL (CT (6.2)/91.[II.1])Chọn sơ bộ

YR.Yv.KxF = 1Vậy:

F

FL FC o

i lim F F

S

K.K.]

Theo bảng 6.2/94.[II.1], tôi cải thiện đat độ rắn mặt răng và lõi răng HB 180 ÷ 350

σo Flim = 1,8HB

SF = 1,75

σo Flim1 = 1,8 270 = 486 MPa

σo Flim2 = 1,8 250 = 450 MPa

F

m

FE FO

K.K.]

[

F

FL FC o

1 lim F 1

σ

MPa1,25775,1

1.1.450S

K.K.]

[

F

FL FC o

2 lim F 2

σ

Ứng suất uốn cho phép khi quá tải:

[σF]i max = 0,8σch I (CT (6.14)/95.[II.1])[σF1] max = 0,8 σch 1 = 0,8 600 = 480 MPa

[σF2] max = 0,8 σch 2 = 0,8 550 = 440 MPa

9.3 Tính các thông số của bộ truyền

9.3.1 Khoảng cách trục bộ truyền bánh răng:

Chọn m = 10.

Số răng bánh lớn:

Zxt_2 = Zxt_1sb.uxt_tang_br = 20.2,49 = 49,758Chọn Zxt_2 = 50

9.3.2 Kiểm nghiệm bánh răng theo độ bền uốn:

Để đảm bảo độ bền uốn cho răng, ứng suất uốn sinh ra tai chân răng khôngđược vượt quá một giá trị cho phép:

F1

Y.Y

KF – Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng đồng thời

ăn khớp, với bánh răng thẳng, KF α = 1

KFv - Hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp, KFv = 1,03

KF β- Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng,

KF β= 1,02 (bảng 6.7/98.[II.1])

Hệ số kể đến sự trùng khớp của răng:

1 1

1,56

β α

σ = < σ

σ = < σ

Bộ truyền bánh răng thỏa mãn độ bền uốn

10 Tính kết cấu khung xe tời

10.1 Tính chọn các kích thước của khung xe tời

Lx

Hình 2.7: Kích thước khung xe tời

Chiều dài khung xe tời Lx dựa vào kích thước chung của cổng trục ở đây ta chọn Lx = 6 m (bằng chiều dài của dầm nối của khung cầu trục)

Chiều rộng Bx được xác định theo công thức (14.2) /172.[V]:

x x

Bf

10.2 Tính tiết diện khung xe tời

Tiết diện khung xe tời có dang:

l

Pl/4

Mx

Hình 2.9: Biểu đồ momen uốn của dầm chính khung xe tời

Xét theo điều kiện bền:

Dầm làm bằng vật liệu dẻo:

[ ]

x z

l - chiều dài khung xe tời, l = 6000 mm

B - Chiều rộng của dầm

H - Chiều cao của dầm

δ - Độ dày của dầm

H = 1,8B = 1,8.250 = 450 MPaVậy tiết diện khung tời gồm các thông số:

CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN CƠ CẤU DI CHUYỂN XE LĂN

1 Thông số đầu vào

tr _ hxt n

o 1

D

fd2QG

q - Áp lực gió tính toán, q = 250 N/m2(bảng 1-2/8.[I])

Fv - Diện tích chịu gió của vật nâng, Fv≈ 17,5 m2

f )Q+(G

=

1 n o

f1 - Hệ số ma sát khi bánh xe trượt trên ray, f1≈ 0,17

h - Khoảng cách từ điểm tiếp xúc thành bánh với ray đến điểm lăn của bánh

f )Q+(G

δ - tổng khe hở 2 bên thành bánh và đường ray, mm

K k

Hình 3.2 : Tổng khe hở giữa hai bên thành bánh và ray

B - khoảng cách trục giữa 2 bánh xe, B = 3000 mm

r - bán kính trung bình của bánh xe, r = 200 mm

Vậy:

Whxt_t = 5168 + 780 + 7525 + 5636 + 350,79 = 19520 (N)Hiệu suất bộ truyền:

η = ηbr4 ηol4 ηkn

Với:

ηbr – hiệu suất bộ truyền bánh răng, ηbr = 0,97

ηol – hiệu suất ổ lăn, ηol = 0,99

ηkn – hiệu suất khớp nối, ηkn = 0,99

→ η = 0,974 0,994 0,99 = 0,842

Công suất tĩnh theo yêu cầu đối với động cơ điện:

( )

hxt t hxt t

Chọn động cơ điện có các thông số sau:

5 Tính các tỉ số truyền, momen và công suất trên các trục

5.1 Tỉ số truyền chung

dc ch bx

nun

=

Ta có:

2

D.w

π

=

.2

w.60n

400

3.1000D

V.1000n

bx _ hxt

hxt bx

_

π

=π

Sơ bộ chọn tỉ số truyền của hộp giảm tốc uhgt = 125

Vậy tỷ số truyền của bộ truyền ngoài là:

uxt_br_sb = uhxt_ch/uhgt = 389,557/125 = 3,116