Đồ án môn học Máy nâng vận chuyển là một môn học rất cần thiết cho sinh viên ngành cơ khí nói chung để giải quyết một vấn đề tổng hợp về công nghệ cơ khí, chế tạo máy. Mục đích là giúp cho sinh viên hệ thống lại những kiến thức đã học, nghiên cứu và làm quen với công việc thiết kế chế tạo trong thực tế sản xuất cơ khí hiện nay. Trong chương trình đào tạo cho sinh viên, nhà trường đã tạo điều kiện cho chúng em được tiếp xúc và làm quen với việc nghiên cứu: Tính toán cơ nâng cầu trục 12 tấn. Do lần đầu tiên làm quen với công việc thiết kế với khối lượng kiến thức tổng hợp như lựa chọn dây, tính toán các kích thước cơ bản của tang và ròng rọc, chọn động cơ điện, biết cách phân phối tỷ số truyền, chọn phanh và khớp nối,cách tra dung sai...Sau một thời gian làm việc nghiêm túc em đã hoàn thành nhiệm vụ thiết kế được giao. Dù đã rất cố gắng song bài làm của em không thể tránh được những thiếu sót. Em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của thầy, giúp em có được những kiến thức cần thiết để sau này ra trường có thể ứng dụng trong việc cụ thể của sản xuất.
Thiết kế máy nâng vận chuyển GVHD: Đỗ Hữu Tuấn LỜI NÓI ĐẦU Đồ án môn học Máy nâng vận chuyển môn học cần thiết cho sinh viên ngành khí nói chung để giải vấn đề tổng hợp công nghệ khí, chế tạo máy Mục đích giúp cho sinh viên hệ thống lại kiến thức học, nghiên cứu làm quen với công việc thiết kế chế tạo thực tế sản xuất khí Trong chương trình đào tạo cho sinh viên, nhà trường tạo điều kiện cho chúng em tiếp xúc làm quen với việc nghiên cứu: "Tính toán nâng cầu trục 12 tấn" Do lần làm quen với công việc thiết kế với khối lượng kiến thức tổng hợp lựa chọn dây, tính toán kích thước tang ròng rọc, chọn động điện, biết cách phân phối tỷ số truyền, chọn phanh khớp nối,cách tra dung sai Sau thời gian làm việc nghiêm túc em hoàn thành nhiệm vụ thiết kế giao Dù cố gắng song làm em tránh thiếu sót Em mong nhận đóng góp ý kiến thầy, giúp em có kiến thức cần thiết để sau trường ứng dụng việc cụ thể sản xuất Cuối em xin chân thành cảm ơn thầy môn giúp đỡ em hoàn thành nhiệm vụ Em xin chân thành cảm ơn ! Sinh viên thực Lê Văn Tú CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ MÁY NÂNG 1.1 Tổng quan về máy nâng SV: Lê Văn Tú Lớp:63DCMX01 Thiết kế máy nâng vận chuyển GVHD: Đỗ Hữu Tuấn 1.1.1 Khái niệm chung Máy nâng chuyển thiết bị dùng để thay đổi vị trí đối tượng nhờ thiết bị mang vật trực tiêp móc treo, thiết bị gian tiếp gầu ngoạm, nam châm điện, băng tải… Như máy nâng chuyển đóng vai trò quan trọng trình sản xuất: giảm nhẹ sức lao động cho công nhân nâng cao suất lao động 1.1.2 Phân loại, công dụng, phạm vi sử dụng máy nâng Tùy thuộc vào kết cấu công dụng người ta chia máy nâng thành loại sau: a Kích Là loại máy nâng đơn giản nhất, gọn nhẹ, chiều cao nâng không lớn, kích ren vít kích nhỏ, kích thủy lực có sức nâng nhỏ đến lớn Kích dùng chủ yếu để nâng hạ vật chỗ theo phương thẳng đứng b Bàn tời Bàn tời loại máy nâng đơn giản có cấu kéo dây cáp thép Bàn tời thường dùng để kéo vật theo phương ngang nghiêng; kéo vật theo phương thẳng đứng c Palăng Gồm có Palăng tay Palăng điện: Dùng để nâng hạ vật theo phương thẳng đứng Cơ cấu kéo palăng tay thường xích Palăng có kết cấu nhỏ gọn d Cần trục Là loại máy nâng có tay với (gọi cần), có kết cấu hoàn chỉnh phức tạp gồm nhiều máy: Bộ máy nâng hạ hàng, máy nâng hạ cần, máy quay máy di chuyển Tùy theo máy mà diện tích xếp dỡ điểm, đường thẳng, hình quạt, hình vành khăn hay hình Cần trục thông dụng gồm: Cần trục tháp cần trục chân đế; cần trục cánh buồm; cần trục nổi; cần trục lưu động e Máy nâng kiểu cầu, cổng SV: Lê Văn Tú Lớp:63DCMX01 Thiết kế máy nâng vận chuyển GVHD: Đỗ Hữu Tuấn Gồm cầu trục cổng trục Loại di chuyển đường ray chuyên dùng, xe mang hàng di chuyển kết cấu thép kiểu cầu Diện tích xếp dỡ hình chữ nhật f Cần trục đường dây cáp Đặc điểm có dây cáp chịu lực dùng làm đường lăn cho xe mang hàng di chuyển Dây cáp chịu lực neo qua cột, cột đặt cố định có bánh xe di chuyển đường ray chuyên dùng Diện tích xếp dỡ cần trục đường dây cáp đường, hình quạt hình chữ nhật g Thang máy Thang máy dùng để nâng người nâng hàng theo phương thẳng đứng dùng để nâng hàng người ta gọi vận thăng 1.1.2 Điều kiện an toàn máy nâng Trong thực tế tần suất xảy tai nạn sử dụng máy nâng lớn nhiều so với loại máy khác Do vấn đề an toàn sử dụng máy nâng vấn đề quan trọng đặt lên hàng đầu Với cầu trục lăn có nhiều phận máy lắp với đặt cao cần phải thường xuyên kiểm tra để kịp thời phát hư hỏng lỏng mối ghép, rạn nứt mối hàn thời gian sử dụng lâu… Đối với chi tiết máy chuyển động bánh xe, trục quay phải có vỏ bọc an toàn nhằm ngăn mảnh vỡ văng có số làm việc Toàn hệ thống điện máy phải nối đất Với động có phanh hãm nhiên phải kiểm tra phanh thường xuyên không để xảy tượng kẹt phanh gây nguy hiểm sử dụng Tất người điều khiển máy làm việc hay phục vụ máy phạm vi làm việc máy phải học tập quy định an toàn lao động có làm kiểm tra phải đạt kết SV: Lê Văn Tú Lớp:63DCMX01 Thiết kế máy nâng vận chuyển GVHD: Đỗ Hữu Tuấn Trong máy làm việc công nhân không đứng vật nâng phận mang để di chuyển với vật không dùng vật nâng di chuyển Đối với máy không không hoạt động thường xuyên (nhiều ngày không sử dụng) đưa vào sử dụng phải kiểm tra toàn kết cấu máy Để kiểm tra tiến hành thử máy với hai bước thử tĩnh thử động Bước thữ tĩnh: treo vật nâng có trọng lượng bằng 1,25 lần trọng lượng nâng danh nghĩa cầu trục thiết kế để thời gian từ 10 đến 20 phút Theo dõi biến dạng toàn cấu máy Nếu cố xảy tiếp tục tiến hành thử động Bước thử động: Treo vật nâng có trọng lượng bằng 1,1 trọng lượng nâng danh nghĩa sau tiến hành mở máy nâng, di chuyển, hạ vật, mở máy đột ngột, phanh đột ngột Nếu cố xảy đưa máy vào hoạt động Trong công tác an toàn sử dụng cầu trục người quản lý cho lắp thêm thiết bị an toàn nhằm hạn chế tối đa tai nạn xảy cho công nhân làm việc Một số thiết bị an toàn sử dụng là: Sử dụng công tắc đặt vị trí cuối hành trình xe lăn hay cấu di chuyển cổng trục Các công tắc nối với thiết bị đèn âm báo hiệu nhằm báo cho người sử dụng biết để dừng máy Đồng thời củng nối trực tiếp với hệ thống điều khiển để tự động ngắt thiết bị có cố xảy Như để hạn chế tối đa tai nạn xảy đòi hỏi người công nhân sử dụng máy phải có ý thức chấp hành nghiêm túc yêu cầu nêu 1.2 Tổng quan về máy nâng cầu trục 1.2.1 Khái niệm chung SV: Lê Văn Tú Lớp:63DCMX01 Thiết kế máy nâng vận chuyển GVHD: Đỗ Hữu Tuấn 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 loai thành: Cầu trục dầm cầu trục hai dầm Các máy cầu trục dẫn động bằng tay bằng động điện dùng mạng điện công nghiệp Cầu trục điều khiển người lái chuyên nghiệp từ ca bin treo đầu cầu lăn Trường hợp dùng palăng điện làm cấu nâng điều khiển từ mặt nhà xưởng qua hộp nút ấn điều khiển, trường hợp không cần người lái chuyên nghiệp Các thông số cầu trục là: Máy biểu thị bằng thông số sau: - Tải trọng nâng danh nghĩa Q, - Chiều cao nâng móc câu h, m - Độ với cần R, m; độ L, m - Tốc độ làm việc v (m/ph m/s) - Trọng lượng thân G, kN - Công suất danh định N, kW - Chế độ làm việc a Tải trọng nâng danh nghĩa Tải trọng nâng danh nghĩa đặc trưng máy nâng, thường biểu thị bằng kg Tải trọng nâng danh nghĩa Q trọng lượng vật nâng lớn mà máy nâng phép nâng; tải trọng Q bao gồm: Trọng lượng vật nâng cộng với trọng lượng phận mang hàng (như: Móc câu, gầu ngoặm, gầu xúc, kiềm kẹp hàng ….) Q = Qh + Q mh (tấn) (1.1) Trong đó: Qh - Trọng lượng hàng nâng, Qmh - Trọng lượng mang hàng, SV: Lê Văn Tú Lớp:63DCMX01 Thiết kế máy nâng vận chuyển GVHD: Đỗ Hữu Tuấn b Chiều cao nâng: Chiều cao nâng khoảng cách từ đỉnh đường ray chân máy trrục từ sân bãi đến vị trí cao cấu móc hàng (tâm móc câu), chiều cao nâng xác định theo yêu cầu sử dụng cho loại máy nâng tính theo đơn vị mét c Độ với R độ L Đối với máy nâng có cần gọi cần trục, người ta dùng độ với R, bán kính quay hàng quay cần trục, máy nâng kiểu cầu, người ta dùng độ L để biểu thị, khoảng cách giửa hai đường tâm hai cụm bánh xe di chuyển máy nâng hai bên; tính theo đơn vị mét Độ với độ thông số biểu thị phạm vi hoạt động máy nâng d Tốc độ làm việc Tốc độ làm việc bao gồm tốc độ thao tác như: Tốc độ nâng hạ hàng, nâng hạ cần, tốc độ di chuyển máy nâng, di chuyển xe mang hàng (m/phút) tốc độ quay cần (vòng/phút) máy nâng Tốc độ nâng hạ hàng thường khoảng từ 10÷30 (m/phút); tốc độ di chuyển máy nâng kiểu cầu từ 50÷200 (m/phút) tốc độ di chuyển xe mang hàng 20÷30 (m/phút); tốc độ quay cần từ 1÷3 (vòng/phút) Hình 1.1 Khẩu độ tầm với a Máy kiểu cần; b Máy kiểu cầu e Trọng lượng thân Còn gọi tự trọng bao gồm: Tự trọng cấu máy nâng tự trọng toàn máy nâng SV: Lê Văn Tú Lớp:63DCMX01 Thiết kế máy nâng vận chuyển GVHD: Đỗ Hữu Tuấn f Công suất danh định máy nâng Là tổng công suất động đặt máy 1.2.2 Chế độ làm việc phân loại a Chế độ làm việc Hệ số sử dụng ngày kng = Hệ số sử dụng năm kn = Hệ số sử dụng theo tải trọng Q k Q = tb Q (1.2) (1.3) (1.4) Cường độ làm việc động T CD% = 100 T (1.5) T0 - Tổng thời gian làm việc máy chu kì hoạt động máy nâng T0 = ∑tm + ∑tv T - Tổng thời gian hoạt động chu kì: T = ∑tm + ∑tv + ∑tp + ∑tđ Trong đó: ∑tm - Tổng thời gian mở máy ∑tv - Tổng thời gian làm việc với vận tốc ổn định ∑tv - Tổng thời gian phanh ∑tđ - Tổng thời gian dừng máy Số lần mở máy (tính trung bình cho ca làm việc) Kí hiệu: 3600 m= m T (1.6) m0 - Số lần đóng mở máy chu kì Số chu kì làm việc (n): Nhiệt độ môi trường (t0): b Phân loại 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 SV: Lê Văn Tú Lớp:63DCMX01 Thiết kế máy nâng vận chuyển GVHD: Đỗ Hữu Tuấn - Dựa vào tải trọng nâng: Cầu trục chia làm loại sau: + 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: Cầu trục chia làm loại sau: • Chế độ làm việc nhẹ: Đặc điểm chế độ hệ số sử dụng tải trọng thấp (k q =0,5),cường độ làm việc nhỏ, trung bình CĐ = 15%, số lần mở máy ít(dưới 60 lần) • Chế độ làm việc trung bình: Đặc điểm chế độ hệ số sử dụng tải trọng (k) 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 (k Q =1), 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 k q luôn bằng 1, vận tốc cao, cường độ CĐ = (40 ÷ 60)%, số lần mở máy mộy đến 360 lần -Dựa vào dạng kết cấu thép: Chia làm loại sau: • Cầu trục dầm SV: Lê Văn Tú Lớp:63DCMX01 Thiết kế máy nâng vận chuyển GVHD: Đỗ Hữu Tuấn Hình 1.2 Cầu trục dầm dẫn động chung • Cầu trục hai dầm Hình 1.3 Cầu trục hai dầm -Dựa vào công dụng: chia làm loại sau: SV: Lê Văn Tú Lớp:63DCMX01 Thiết kế máy nâng vận chuyển GVHD: Đỗ Hữu Tuấn • Cầu trục công dụng chung • Cầu trục chuyên môn hoá phục vụ xếp dỡ 1.2.3 Cấu tạo nguyên lí hoạt động cầu trục dầm 1.2.3.1 Sơ đồ cấu tạo Hình 1.4 Sơ đồ cấu tạo chung cầu trục 10 SV: Lê Văn Tú Lớp:63DCMX01 Thiết kế máy nâng vận chuyển Số vòng quay danh nghĩa: Mô men vô lăng: GVHD: Đỗ Hữu Tuấn n dc = 930 (vòng/phút) = 4,6(N.m ) (G i Di2 ) roto mdc = 120(kg) Khối lượng: 2.4 Tỷ số truyền chung Số vòng quay bánh xe để đảm bảo vận tốc di chuyển xe: vc 105 n bx = = = 47,1 π.D bx π.0,71 (vòng/phút) Tỷ số truyền chung cần có truyền cấu di chuyển cầu trục: n 930 ic = dc = = 20 n bx 47,1 2.5 Kiểm tra động điện về mô men mở máy Gia tốc lớn cho phép để đảm bảo hệ số an toàn k b = 1,2 , tính cho hợp trường lực bám (khi vật nâng ) theo công thức 3.51-[1]) g Gd d j0 max = + G d f − Wt0 ÷ G 1,2 D bx (2.8) Trong đó: ϕ = 0,2 hệ số bám cầu trục làm việc nhà G 180000 Gd = = = 90000(N) 2 tổng áp lực lên bánh dẫn vật nâng Wt0 tổng lực cản tĩnh vật, tính sau: G0 180000 Wt0 = Wt = 4897,2 = 2938,32(N) G0 + Q 180000 + 120000 Thay thông số vào công thức ta có: 9,81 90000.0,2 90 ⇒ j0 max = + 90000.0,02 − 2938,32 ÷ = 0,67 180000 1,2 710 Thời gian mở máy tương ứng với gia tốc cho phép là: 22 SV: Lê Văn Tú Lớp:63DCMX01 (m/s2) Thiết kế máy nâng vận chuyển GVHD: Đỗ Hữu Tuấn t 0m = vc 105 = = 2,61 60.j0 max 60.0,67 (s) Mô men mở máy tối đa cho phép để không xảy trượt trơn, theo công thức 3.54-[1]: M 0m Wt0 Dbx G D2bx n dc β.∑ (G i Di ) I n dc = + + 2.ic ηdc 375.i c2 t 0m ηdc 375.t 0m (2.9) Trong đó: ∑ ( Gi Di2 ) I = ( Gi Di2 ) roto + ( Gi Di2 ) khop = 4,6 + 1,88 = 6,48(N.m ) ( G D ) i i khop = 1,88(N.m ) Với : tra bảng tài liệu [2] Thay thông số vào công thức ta có: 2938,32.0.71 180000.0,712.930 1, 2.6, 48.930 Mm = + + = 322,33(N.m) 2.20.0,85 375.2,61 375.202.2,61.0,85 Đối với động điện chọn mô men danh nghĩa: N 10,5 M dn = 9550 dc = 9550 = 107,82(N.m) n dc 930 Mô men mở máy trung bình động theo công thức 2.75-[1]: (1,8 ÷ 2,5).M dn + 1,1.M dc M m(dc) = = 1,8.M dn = 1,8.107,82 = 194,08(N.m) Nhận xét: M m(dc) < M 0m động chọn thỏa mãn điều kiện bám kb Nhưng để chắn ta kiểm tra ta kiểm tra thêm hệ số bám 2 β.∑ (G i Di ) I n dc G D bx n c t 0m = + 375.(M m − M 0t ) 375.(M m − M 0t ).ic2 ηdc (2.10) Trong đó: W D 2938,32.0,71 M 0t = t bx = = 61,36(N.m) 2.i c ηdc 2.20.0,85 Thay thông số vào công thức ta có: 23 SV: Lê Văn Tú Lớp:63DCMX01 Thiết kế máy nâng vận chuyển t 0m = GVHD: Đỗ Hữu Tuấn 1,2.6,48.930 180000.0,712.930 + = 5,13(s) 375.(194,08 − 61,36) 375.(194,08 − 61,36).20 2.0,85 Gia tốc thực tế mở máy: j0m = vc 105 = = 0,34(m / s ) 60.t m 60.5,13 Hệ số an toàn bám theo công thức 3.49-[1]: G d ϕ kb = d j0m Wt − G d f + G0 D bx g kb = (2.11) 90000.0,2 = 2,01 > 1,2 90 0,34 2938,32 − 90000.0,02 + 180000 710 9,81 Kết luận: động chọn thỏa mãn yêu cầu 2.6 Phanh Gia tốc hãm vật nâng, theo bảng 3.10-[1], tương ứng với tỷ số ϕ = 0,2 bánh dẫn so với tổng số bánh xe 50% hệ số bám jph = 0,75(m / s ) Từ ta chọn: vc 105 t 0ph = = = 2,33(s) 60.jph 60.0,75 Với phanh đặt trục thứ nhất, mô men phanh xác định theo công thứ 3.58-[1] Wt0* G D2bx n dc ηdc β.∑ (G i Di ) I n dc M ph = − + + 2.ic ηdc 375.i c2 t 0ph 375.t 0ph (2.12) Trong đó: 2.µ + f d 2.0,8 + 0,02.90 Wt0* = W10* = G = 180000 = 862(N) D bx 710 Thay thông số vào công thức ta có: 862.0,71 180000.0,712.930.0,85 1, 2.6,48.930 M ph = − + + = 195,5(N.m) 2.20.0,85 375.2,33 375.202.2,33 24 SV: Lê Văn Tú Lớp:63DCMX01 Thiết kế máy nâng vận chuyển Căn vào GVHD: Đỗ Hữu Tuấn M ph = 195,5(N.m) , ta chọn phanh má TKT-300/200 (phanh điện M ph = 235,4(N.m) từ dòng điện xoay chiều) theo [2] có mô men phanh Kiểm tra tình hình làm việc phanh chọn: G d ϕ 90000.0, kb = = = 1,395 > 1,2 0,75 jh 0* 180000 − 862 G o − Wt 9,81 g Khi có vật, thời gian phanh xác định theo công thức 3.57-[1]: β.∑ (G i Di2 ) I n dc (G + Q).D 2bx n dc ηdc t ph = + 375.(M ph + M*t ) 375.(M ph + M*t ).i c2 (2.13) Trong đó: W D 1436,62.0,71 M*t = bx = = 30(N.m) 2.ic ηdc 2.20.0,85 Thay thông số vào công thức ta có: 1,2.6,48.930 (180000 + 120000).0,712.930.0,85 t ph = + = 3,07(s) 375.(235, + 30) 375.(235, + 30).20 Gia tốc hãm là: jph = vc 105 = = 0,57(m / s ) 60.t ph 60.3,07 Gia tốc hãm nằm khoảng thường dùng (0,3 0,6 m/s2) cầu trục thông thường phanh chọn hợp lý Vì chọn phanh tiêu chuẩn có mômen phanh vừa sát yêu cầu, nên xem phép tính phanh xong 2.7 Bộ truyền Theo sơ đồ cấu di chuyển xe hình vẽ Ta dùng hộp giảm tốc bánh trụ đặt thẳng đứng Hộp giảm tốc phải đảm bảo yêu cầu sau: n dc = 930 Với CĐ% = 25%, số vòng quay trục đầu vào (vòng/phút), công suất truyền đến hộp giảm tốc N = 10,08(kW) tỷ số truyền i = 20 25 SV: Lê Văn Tú Lớp:63DCMX01 Thiết kế máy nâng vận chuyển GVHD: Đỗ Hữu Tuấn Trong hộp giảm tốc tiêu chuẩn [2]: Atlats tính toán máy trục ta chọn hộp giảm tốc BKH-480-II-1 có đặc tính sau đây: • Kiểu hộp: cấp trụ thẳng đứng A = A1 + A + A3 = 195 + 160 + 125 = 480 • Tổng khoảng cách trục: • Tỷ số truyền: i = 20 • Kiểu lắp: theo sơ đồ 1, có đầu trục vào hai đầu trục • Công suất truyền đến hộp giảm tốc CĐ% = 25% N = 14,4 (kW) n v = 1000 • Tốc độ trục vào: (vòng/phút) Như muốn đảm bảo yêu cầu động học ta phải thiết kế hộp giảm tốc theo yêu cầu đề Để trình thiết kế nhanh chóng chế tạo tiện lợi, ta chọn thông số kích thước hộp BKH-480II-1, thay đổi đôi chút số cho phù hợp với tỷ số truyền theo yêu cầu Để có sở dùng gần toàn thông số kích thước hộp giảm tốc quy chuẩn ta kiểm tra khả tải so vơi yêu cầu Khả mô men dẫn đến trục vào: N 14,4 9550 = 9550 = 137,52(N.m) nv 1000 Mvào = Khả truyền mô men trục ra: ≈ Mra Mvào.i = 137,52 20 = 2750,4 (N.m) Yêu cầu mô men dẫn đến trục vào: N y/c 10.08 9550 = 9550 = 103,51(N.m) n y/c 930 My/c(vào) = Yêu cầu mô men truyền trục ra: My/c(ra) = My/c(vào).iy/c = 103,51.20 = 2070,2 (N.m) Như hộp giảm tốc hoàn toàn đủ khả tải Vấn đề lại ta phải thiết kế cho đảm bảo tỷ số truyền yêu cầu i =20 Theo hộp giảm tốc BKH-480-[2] tỷ số truyền chung i =20 phân cấp sau: i = i1.i i = Z2 Z Z6 44 46 46 = = 20,1 Z1 Z3 Z5 16 17 17 26 SV: Lê Văn Tú Lớp:63DCMX01 Thiết kế máy nâng vận chuyển GVHD: Đỗ Hữu Tuấn Ta có hộp giảm tốc đủ khả tải đảm bảo yêu cầu động lực 2.8 Các bộ phận khác của cấu di chuyển cầu trục 2.8.1 Trục bánh dẫn Kết cấu phận trục bánh dẫn hộp trục trình bày hình vẽ Bánh xe lắp cứng trục bằng then, trục đặt ổ lăn hộp trục, trình làm việc, trục quay, chịu uốn xoắn Ứng suất uốn thay đổi theo chu kì đối xứng, ứng suất xoắn, tính chất làm việc chiều cấu di chuyển, xem thay đổi theo chu kì đối xứng Tải trọng lớn tác dụng lên bánh xe: ⇒ Pmax = 109666,7(N) Tải trọng tính có kể đến ảnh hưởng tải trọng động: Pt = Pmax k d = 109666,7.1,2 = 131600(N) k d = 1, ÷ 1,5 - hệ sô tải trọng động Hình 2.5 Sơ đồ tính trục Mô men uốn lớn tiết diện bánh xe: P l 131600.240 Mu = t = = 7896000(Nmm) 4 27 SV: Lê Văn Tú Lớp:63DCMX01 Thiết kế máy nâng vận chuyển Ngoài lực bánh xe (~ Pt GVHD: Đỗ Hữu Tuấn , mặt phẳng nằm ngang trục bị uốn lực di chuyển lực cản chuyển động xe lăn ), song trị số lực nhỏ nên ta bỏ qua Mô men xoắn lớn truyền từ trục hộp giảm tốc sang bánh dẫn xuất động điện phát mô men lớn thời kì mở máy Với hệ số qua tải lớn mở máy quy định, mô men mở máy lớn trục I(trục động cơ) là: M m max = 1,8.M dn = 1,8.107,82 = 194,1(N.m) M dn = 107,82(N.m) - mô men danh nghĩa động Mô men để thắng lực cản tĩnh chuyển động: N 10,08 M t = 9550 t = 9550 = 103,5(N.m) n1 930 Mô men để thắng quán tính hệ thống: M d = M m max − M t = 194,1 − 103,5 = 90,6(N.m) Mô men để thắng quán tính khối lượng phận chuyển đọng thẳng: (G i Di2 ) td ' Md = M d ∑ (Gi Di2 ) (2.14) (G i Di2 ) td Trong đó: - mô men vô lăng tương đương phận chuyển động thẳng thu trục động vc2 1052 = 0,1.(G + Q) = 0,1.(180000 + 120000) = 382,4(N.m ) n dc 930 (G i Di2 ) td ∑ (Gi Di2 ) - tổng mô men vô lăng hệ thống thu trục động Tổng mô men vô lăng chi tiết máy quay, thu trục động cơ: ∑ Gi Di2 q ≈ 1,2 G i.Di2 roto + G i Di2 kh = 1,2.(4,6 + 1,88) = 7,78(N.m ) ( ) ( ) ( ) 28 SV: Lê Văn Tú Lớp:63DCMX01 Thiết kế máy nâng vận chuyển Với GVHD: Đỗ Hữu Tuấn (G i Di2 ) khop = 1,88(N.m ) ∑ (G i Di2 ) = (G i Di2 ) td - mô men vô lăng khớp nối + ∑ (G i Di2 )q = 382,4 + 7,78 = 390,2(N.m ) Thay thông số vào công thức ta có: 382,4 M 'd = 90,6 = 88,8(N.m) 390,2 Vậy tổng mô men lớn trục I truyền đến bánh dẫn: M1 = M t + M 'd = 103,5 + 88,8 = 192,3(N.m) Mô men tính toán có kể đến ảnh hưởng tải trọng động: M1' = M1.k d = 192,3.1,2 = 230,8(N.m) Mô men xoắn lớn trục bánh xe dẫn: M bd = M1' i.ηdc = 230,8.20.0,85 = 3923,6(N.m) Ở trục hộp giảm tốc mô men truyền sang bên, phân bố tỷ lệ với tải trọng tác dụng lên bánh dẫn A D Do bánh dẫn chịu tải nên trục bánh chịu mô men xoắn lớn là: PD 1 M x = M bd = M bd = 3923,6 = 1961,8(N.m) PD + PA 2 Mô men tương đương tác dụng lên trục: M td = M 2u + (α.M x ) = 78960002 + (1.1961800) = 8136060(N.m) α =1 Do ứng suất xoắn thay đổi đối xứng nên Để chế tạo trục ta thường dùng thép 45 có giới hạn mỏi là: σ'−1 = 250(N / mm ) τ'−1 = 150(N / mm ) Ứng suất uốn cho phép với chu kỳ đối xứng xác định theo (1.12-[1]) σ'−1 250 σ = = = 58,8(N / mm ) [ ] ' [ n ] k 1,7.2,5 Với: [ n] hệ số an toàn Lấy [ n ] = 1,7 theo bảng (1.8-[1]) k ' = 2,5 k' : hệ số tập trung ứng suất Lấy theo bảng (1.5-[1]) 29 SV: Lê Văn Tú Lớp:63DCMX01 Thiết kế máy nâng vận chuyển GVHD: Đỗ Hữu Tuấn Vậy đường kính trục tiết diện bánh xe cần có: M td 8136060 d≥3 =3 = 111,4(mm) 0,1.[ σ] 0,1.58,8 Ta lấy đường kính trục d = 120 (mm) Sau ta kiểm tra lại hệ số an toàn theo sức bền mỏi trục Theo bảng 9.1a-[3] tiết diện nguy hiểm với d = 120 (mm) có khoét rãnh then là: b.h = 32.18 Và theo bảng ta tra thông số then là: t1 = 11(mm) t = 7, 4(mm) l t ; , = 70(mm) Kiểm tra sức bền dập bề mặt tiếp xúc trục then theo công thức σd = 2.M x 2.1961800 = = 66,73(N / mm ) d.l t (h − t1) 120.70.(18 − 11) Điều kiện bền cắt then: 2.M x 2.1961800 τc = = = 14,6(N / mm ) d.l t b 120.70.32 [ σd ] = 150(N / mm2 ) [ τc ] = 60(N / mm ) Theo bảng 9.5-[3] ta có: ; Vậy then chọn thỏa mãn điều kiện bền Kiểm tra hệ số an toàn trục theo sức bền trục theo bảng 10.6-[3]: Mô men cản uốn: π.d3 b.t1.(d − t1) π.1203 32.11.(120 − 11) Wu = − = − = 152220,5(mm3 ) 32 2.d 32 2.120 Mô men cản xoắn: π.d3 b.t1.(d − t1) π.1203 32.11.(120 − 11) Wx = − = − = 321866,5(mm3 ) 16 2.d 16 2.120 Do đó: σ max = M u 6580000 = = 43, 23(N / mm ) Wu 152220,5 τmax = M x 1961800 = = 6,1(N / mm ) Wx 321866,5 30 SV: Lê Văn Tú Lớp:63DCMX01 Thiết kế máy nâng vận chuyển GVHD: Đỗ Hữu Tuấn β = 0,9 Hệ số chất lượng bề mặt (trang 12-[1]) εσ = 0,7 ε τ = 0,7 Hệ số kích thước lấy theo bảng 10.10-[1] tương ứng với đường kính trục d = 120(mm) k σ = 2,01 k τ = 1,88 Hệ số tập trung ứng suất trục có rãnh then ; theo bảng 10.12-[3] Xuất phát từ tuổi bền tính toán A = 15 năm (bảng 1.1-[1]) với chế độ tải nhẹ CD% = 25% Vẽ sơ đồ tải trọng cấu (như hình vẽ) ta tính số chu kì làm việc 0,3Q 0,5Q Q sau: 0,2t 0,6t 0,2t t Hình 2.6 Sơ đồ gia tải cấu di chuyển cầu trục Số làm việc tổng cộng: T = 24.365.A.k n k ng = 24.365.15.0,5.0,67 = 44019(h) Số chu kỳ làm việc tổng cộng ứng suất uốn: Z0 = 60.T.n bx (CÐ) = 60.44019.105.0, 25 = 6,93.107 Tải trọng lên trục: Q1 = Q ⇒ P = Pmax = 109666,7(N) Khi nâng vật: 31 SV: Lê Văn Tú Lớp:63DCMX01 Thiết kế máy nâng vận chuyển Khi nâng vật: Khi nâng vật: Khi nâng vật: GVHD: Đỗ Hữu Tuấn P ⇒ P0,5 = 81666,7(N); 0,5 = 0,74 ÷ Q = 0,5.Q P P ⇒ P0,3 = 70466,7(N); 0,3 = 0,64 ÷ Q3 = 0,3.Q P P ⇒ P0 = 53666,7(N); = 0,49 ÷ Q4 = P Số chu kì làm việc tương ứng với tải trọng Q1,Q ,Q3 ,Q phân phối theo tỷ lệ 3: 1: 1: theo hình vẽ với giả thiết chuyến có tải kèm theo chuyến không tải, hay ngược lại Vậy: Z1 = Z0 = 2,08.107 10 Z2 = Z3 = Z4 = Z0 = 6,93.106 10 Z0 = 3,46.107 10 Số chu kì làm việc tương đương ứng suất uốn: 8 8 Q Q Q Q Z td = Z1. ÷ + Z2 ÷ + Z3. ÷ + Z ÷ Q Q Q Q ⇒ Ztd = 2,08.107.18 + 6,93.106.0,748 + 6,93.106.0,648 + 3,46.107.0, 498 ⇒ Ztd = 2,17.107 Giới hạn mỏi tính toán theo uốn: σ−1 = σ'−1.8 107 107 = 250.8 = 227(N / mm ) Ztd 2,17.10 Số chu kỳ tính toán ứng suất xoắn với số lần đóng mở Zm = 120 (theo bảng 1.1-[1]): 32 SV: Lê Văn Tú Lớp:63DCMX01 Thiết kế máy nâng vận chuyển GVHD: Đỗ Hữu Tuấn Z t = T.Z m = 44019.120 = 5, 28.106 Giới hạn mỏi tính toán theo xoắn: τ −1 = τ'−1.8 107 107 = 150.8 = 162,47(N / mm ) Zt 5,28.10 Hệ số an toàn theo uốn, công thức 1.8-[1]: σ −1 227 nσ = = = 1,65 kσ 2,01 σ−1 σ + σ 43,23 εσ β a σb m 0,7.0,9 Hệ số an toàn theo xoắn, công thức 1.9-[1]: τ−1 162,47 nτ = = = 8,9 kτ 1,88 τ−1 6,1 τa + τm 0,7.0,9 ετ β τb Hệ số an toàn chung, công thức 1.10-[1]: n σ n τ 1,65.8,9 n= = = 1,62 2 2 nσ + nτ 1,65 + 8,9 Hệ số an toàn cho phép bảng 1.8-[1] n = 1,5 Vậy trục chọn đảm bảo điều kiện bền 2.8.2 Ổ đỡ trục bánh xe Ổ đỡ trục bánh xe ta dùng lăn nón với góc nghiêng β ≈ 120 Ta tính toán chọn ổ lăn cho bánh dẫn chịu tải lớn ổ đớ theo: Tải trọng đứng (hướng kính) trọng lượng xe lăn vật nâng: P 109666,7 R1 = D = = 54833,4(N) 2 Tải trọng chiều trục xe lăn bị lệch, tải trọng quy ước tính bằng 10% tải trọng lên bánh xe: A1 = 0,1.PD = 0,1.109666,7 = 10966,7(N) β Tải trọng chiều trục tải trọng hướng kính góc nghiêng ổ: S ≈ 1,3.R1.tgβ = 1,3.54833,4.tg120 = 15151,8(N) Lực S xuất ổ đối triệt tiêu lẫn 33 SV: Lê Văn Tú Lớp:63DCMX01 Thiết kế máy nâng vận chuyển GVHD: Đỗ Hữu Tuấn Ngoài có tải trọng ngang (hướng kính) lực di chuyển xe lăn, song tải trọng nhỏ nên không tính đến Tải trọng tính lớn lên ổ là: Q t1 = (R1.k v + m.A1).k t k n (2.15) Trong đó: kv : hệ số xét đến vòng ổ vòng quay Theo bảng 8.5-[4] vòng kv =1 quay, lấy m = 1,5: hệ số chuyển tải trọng dọc trục tải trọng hướng tâm kn 1000 C : hệ số nhiệt độ Theo bảng 8.4-[4] nhiệt độ làm việc nên lấy kn = kt : hệ số tải trọng động Theo bảng 8.3-[4] lấy k t = 1, Thay thông số vào công thức ta có: Q t1 = (54833, 4.1 + 1,5.10966,7).1, 4.1 = 99797(N) Ổ trục 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 tính ta có: Q1 = Q Q t1 = 99797(N) Khi làm việc với , có Q2 = 0,5.Q Q t2 = 0,74.Q t1 Khi làm việc với , có Q3 = 0,3.Q Q3 = 0,64.Qt1 Khi làm việc với , có Q4 = Q t4 = 0,49.Q t1 Khi làm việc với , có Thời gian làm việc với tải trọng này, phân tính trên, phân bố theo tỷ lệ 3: 1: 1: Vậy ta tính tải trọng tương đương theo công thức chi tiết máy 3,33 3,33 Q td = 3,33 α1.β1.Q3,33 t1 + α β Q t2 + + α n β n Q tn 34 SV: Lê Văn Tú Lớp:63DCMX01 Thiết kế máy nâng vận chuyển GVHD: Đỗ Hữu Tuấn 3,33 Q Q td = Q t1 3,33 α1.β1 + α β2 t ÷ Q t1 3,33 Q + + α n βn tn ÷ Q t1 Q td = 99797.3,33 0,3.1 + 0,1.1.(0,74)3,33 + 0,1.1.(0,64)3,33 + 0,5.1.(0,49)3,33 Q td = 99797.0,7627 = 76115, 2(N) Trong công thức trên: h αi = i Q ti h tỉ lệ thời gian làm việc với tải trọng , so với tổng thời gian làm việc βi = ni =1 nm Qi tỷ lệ số vòng quay tương ứng với so với số vòng quay ổ làm n i = n m = const = 105 việc thời gian dài nhất, xem (vòng/phút) Theo bảng 1.1-[1] thời hạn phục vụ ô lăn A = năm tương ứng với tổng số thời gian T = 43800 (h), thời gian làm việc thực tế ổ là: h = (CĐ).T = 0,25.43800 = 10950 (h) Vậy hệ số khả làm việc cần thiết ổ: C = 0,1.Q td (n.h)0,3 = 0,1.76115,2.(105.10950) 0,3 = 500786,3 Kết hợp với đường kính ngõng trục d = 120 (mm), ta chọn ổ lăn nón cỡ trung rộng, đường kính D = 260(mm) có kí hiệu 7624 C = 601000 > 500786,3 nên đảm bảo yêu cầu 35 SV: Lê Văn Tú Lớp:63DCMX01 Thiết kế máy nâng vận chuyển GVHD: Đỗ Hữu Tuấn TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]: Tính toán máy trục - Nhà xuất khoa học Kỹ thuật (1975) Huỳnh Văn Hoàng - Đào Trọng Thường [2]: Atlas tính toán thiết kế máy trục [3]: Tính toán thiết kế hệ dẫn động khí tâp (1+2) - Nhà xuất Giáo Dục (2002) Trịnh Chất – Lê Văn Uyển [4]: Thiết kế chi tiết máy_Nhà xuất giáo dục(1999) Nguyễn trọng Hiệp – Nguyễn Văn Lẫm 36 SV: Lê Văn Tú Lớp:63DCMX01 [...]... Hình 2.6 Sơ đồ gia tải cơ cấu di chuyển cầu trục Số giờ làm việc tổng cộng: T = 24.365.A.k n k ng = 24.365.15.0,5.0,67 = 44019(h) Số chu kỳ làm việc tổng cộng của ứng suất uốn: Z0 = 60.T.n bx (CÐ) = 60.44019.105.0, 25 = 6,93.107 Tải trọng lên trục: Q1 = Q ⇒ P = Pmax = 109666,7(N) Khi nâng vật: 31 SV: Lê Văn Tú Lớp:63DCMX01 Thiết kế máy nâng vận chuyển Khi nâng vật: Khi nâng vật: Khi nâng vật:... thứ 2 để tính toán thiết kế cơ cấu di chuyển cầu vì ta nhận thấy phương án này phù hợp với đề tài đã cho 15 SV: Lê Văn Tú Lớp:63DCMX01 Thiết kế máy nâng vận chuyển GVHD: Đỗ Hữu Tuấn CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN BỘ MÁY DI CHUYỂN CẦU TRỤC Tải trọng nâng Q: Q = 12 (tấn) = 120000 (N) Gx = 4 Trọng lượng xe con: (tấn) = 40000 (N) G c = 14 Trọng lượng cầu: (tấn) = 140000 (N) vc Vận tốc di chuyển cầu... lớn và trọng lượng hàng nâng Do trọng tâm nằm ở giữa xe nên tải trọng khi không có vật nâng được phân bố đều trên 4 bánh xe Chọn khoảng cách trục bánh xe con là B = 2,4 m khi đó ta có sơ đồ tải trọng tác dụng lên xe con: Hình 2.2 Sơ đồ tính của 2 trục bánh của cơ cấu di chuyển 17 SV: Lê Văn Tú Lớp:63DCMX01 Thiết kế máy nâng vận chuyển GVHD: Đỗ Hữu Tuấn Hình 2.3 Sơ đồ tải tác dụng lớn nhất... dụng cơ cấu phanh (3) 1.2.4.2 Cơ cấu nâng hạ của cầu trục a Sơ đồ cấu tạo của cơ cấu 4 5 3 1 2 10 6 8 9 7 Hình 1.6 Sơ đồ cấu tạo của cơ cấu nâng hạ cầu trục 1 Động cơ 6 Khớp nối tang 2 Khớp nối động cơ 7 Tang 3 Khớp nối bánh phanh 8 Cụm ròng rọc cố định 4 Phanh 9 Cụm móc 5 Hộp giảm tốc SV: Lê Văn Tú 10 Ổ đỡ tang 12 Lớp:63DCMX01 Thiết kế máy nâng vận chuyển GVHD: Đỗ Hữu Tuấn b Nguyên... trên các vai cột Xe con chạy dọc theo các đường ray trên dầm chính Trên xe con đặt cơ cấu nâng (11), cơ cấu di chuyển xe con (3) Tuỳ theo công dụng của cầu trục ma trên xe con có 1 hoặc 2 cơ cấu nâng Trường hợp có 2 cơ cấu nâng thì ngoài cơ cấu (11) được gọi là cơ cấu nâng chính còn cơ cấu nâng phụ có tải trọng nâng nhỏ hơn Nguồn điện cung cấp cho động cơ của các cơ cấu được lấy từ đường điện chạy dọc... (m) Chế độ là việc trung bình, trọng tâm của xe coi như đặt ở giữa xe Cơ cấu di chuyển dẫn động chung cho 2 bánh 2.1 Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý hoạt động Hình 2.1 Sơ đồ cấu tạo bộ máy di chuyển cầu trục 1 Bánh xe 4 Ổ đỡ 16 SV: Lê Văn Tú Lớp:63DCMX01 Thiết kế máy nâng vận chuyển GVHD: Đỗ Hữu Tuấn 2 Khớp nối 5 Phanh 3 Hộp giảm tốc 6 Động cơ điện Nguyên lí là việc: Bánh xe (2) được kẹp...Thiết kế máy nâng vận chuyển GVHD: Đỗ Hữu Tuấn 1 Tường nhà 8 Dầm đầu 2 Bộ máy di chuyển cầu 9 Dầm chính và ray 3 Xe con 10 Hộp giảm tốc 4 Móc phụ 11 Động cơ di chuyển cầu 5 Móc chính 12 Trục dẫn động bộ máy di chuyển cầu 6 Tang nâng hạ hàng 13 Động cơ di chuyển xe con 7 Động cơ cơ cấu nâng 1.2.3.2 Nguyên lý hoạt động Hai đầu của các dầm chính... sau: i = i1.i 2 i 3 = Z2 Z 4 Z6 44 46 46 = = 20,1 Z1 Z3 Z5 16 17 17 26 SV: Lê Văn Tú Lớp:63DCMX01 Thiết kế máy nâng vận chuyển GVHD: Đỗ Hữu Tuấn Ta sẽ có hộp giảm tốc đủ khả năng tải và đảm bảo yêu cầu động lực 2.8 Các bộ phận khác của cơ cấu di chuyển cầu trục 2.8.1 Trục bánh dẫn Kết cấu bộ phận trục cùng bánh dẫn và hộp trục trình bày trên hình vẽ Bánh xe lắp cứng trên trục bằng... việc kiểm tra bảo trì, sửa chữa cầu trục 1.2.4 Các bộ phận chính của cầu trục 2 dầm 1.2.4.1 Cơ cấu di chuyển xe con của cầu trục a Sơ đồ cấu tạo của cơ cấu 11 SV: Lê Văn Tú Lớp:63DCMX01 Thiết kế máy nâng vận chuyển GVHD: Đỗ Hữu Tuấn Hình 1.5 Sơ đồ cấu tạo của cơ cấu di chuyển xe con 1 Phanh 5 Khớp nối trục bánh xe 2 Động cơ 6 Ổ đỡ bánh xe 3 Khớp nối động cơ 7 Ray 4 Hộp giảm tốc... trọng lượng của xe lăn và cả kể bộ phận mang hàng Q : trọng lượng vật nâng D bx : đường kính bánh xe d: đường kính ngõng trục lắp ổ của bánh xe µ : hệ số ma sát lăn ( tra bảng 3.7-[1]) f: hệ số ma sát trong ổ trục (tra bảng 3.8-[1]) Thay các thông số vào công thức ta có: 20 SV: Lê Văn Tú Lớp:63DCMX01 Thiết kế máy nâng vận chuyển GVHD: Đỗ Hữu Tuấn W1 = (180000 + 120000) 2.0,8 + 0,02.90 = 1436,62(N)