• Áp dụng các công nghệ tiên tiến trong tính toán thiết kế chế tạo thiết bị nâng nói chung và cần trục tự hành bánh xích nói riêng.. Có thể nói, cần trục tự hành bánh xích do xí nghiệp c
Trang 1BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ XÍ NGHIỆP CƠ KHÍ QUANG TRUNG
CHƯƠNG TRÌNH KHCN CẤP NHÀ NƯỚC KC.05/06-10
BÁO CÁO TỔNG HỢP KẾT QUẢ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ ĐỀ TÀI
“ Nghiên cứu tính toán, thiết kế, chế tạo xe cần cẩu bánh xích 100T
tại 5,1 m cần dài 42,7 m, tải trọng nhỏ nhất 5,5 tấn tại 41,2 m ”
Mã số đề tài: KC.05.08/06-10
Chủ nhiệm : KS Nguyễn Hữu Khơi
Cơ quan chủ trì : Xí nghiệp cơ khí Quang Trung – Ninh Bình
8502
Hà Nội – 2010
Trang 2Chủ nhiệm đề tài: KS Nguyễn Hữu Khơi
Cơ quan chủ trì đề tài: Xí nghiệp cơ khí Quang Trung
2
BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ XÍ NGHIỆP CƠ KHÍ QUANG TRUNG
CHƯƠNG TRÌNH KHCN CẤP NHÀ NƯỚC KC.05/06-10
BÁO CÁO TỔNG HỢP KẾT QUẢ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ ĐỀ TÀI
“ Nghiên cứu tính toán, thiết kế, chế tạo xe cần cẩu bánh xích 100T
tại 5,1 m cần dài 42,7 m, tải trọng nhỏ nhất 5,5 tấn tại 41,2 m ”
Mã số đề tài: KC.05.08/06-10
Ban chủ nhiệm chương trình Bộ Khoa học và Công nghệ
Hà Nội – 2010
Trang 3BÁO CÁO THỐNG KÊ KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI
I THÔNG TIN CHUNG
1 Tên đề tài: Nghiên cứu, tính toán, thiết kế chế tạo xe cần cẩu bánh xích
100 tấn tại 5,1 mét, cần dài 42,7 mét, tải trọng nhỏ nhất 5,5 tấn tại 41,2 mét
• Mã số đề tài: KC.05.08/06-10
• Thuộc chương trình: “Nghiên cứu, phát triển và ứng dụng công nghệ cơ khí chế tạo” - mã số chương trình: KC.05/06-10
2 Chủ nhiệm đề tài:
Họ và tên: Nguyễn Hữu Khơi
Ngày, tháng, năm sinh: 17/03/1948 Nam/ Nữ: Nam
Học hàm, học vị: Kỹ sư chế tạo máy
Chức danh khoa học: Kỹ sư Chức vụ: Phó Giám đốc
Điện thoại: Tổ chức:030.3871.682 Nhà riêng: 030.3842.130 Mobile: 0912.464.384
Fax: 030.3871.694 E-mail: huukhoiqt@gmail.com
Tên tổ chức đang công tác: Xí nghiệp cơ khí Quang Trung Ninh Bình
Địa chỉ tổ chức: Số 494, phường Ninh Phong, thành phố Ninh Bình
Địa chỉ nhà riêng: Xã Khánh Cư, huyện Yên Khánh, tỉnh Ninh Bình
3 Tổ chức chủ trì đề tài/dự án:
Tên tổ chức chủ trì đề tài: Xí nghiệp cơ khí Quang Trung Ninh Bình
Điện thoại: 030.3873.618 Fax: 030.3871.694
Trang 4Chủ nhiệm đề tài: KS Nguyễn Hữu Khơi
Cơ quan chủ trì đề tài: Xí nghiệp cơ khí Quang Trung
4
Địa chỉ: Số 494, phường Ninh Phong, thành phố Ninh Bình
Họ và tên thủ trưởng tổ chức: Nguyễn Tăng Cường
Số tài khoản: 931900000008
Tại kho bạc Nhà nước Thành phố Ninh Bình
Tên cơ quan chủ quản đề tài: Xí nghiệp cơ khí Quang Trung Ninh Bình
II TÌNH HÌNH THỰC HIỆN
1 Thời gian thực hiện đề tài/dự án:
- Theo Hợp đồng đã ký kết: từ tháng 01 năm 2008 đến tháng 12 năm 2009
- Thực tế thực hiện: từ tháng 01năm 2008 đến 30 tháng 6 năm 2010
Thời gian (Tháng, năm)
Kinh phí (Tr.đ) Ghi chú
Trang 5c) Kết quả sử dụng kinh phí theo các khoản chi:
Đối với đề tài:
- Lý do thay đổi: Phần vốn tự có tăng lên : 266,9 triệu đồng trong đó phần chi
phí khác tăng : 23,4 triệu đồng do tỷ giá ngoại tệ thực tế trong khoản chi đoàn
ra cao hơn so với tỷ giá trong dự toán thuyết minh đề tài, phần thiết bị tăng
243,5 triệu đồng do giá trúng thầu của gói thiết bị máy móc cao hơn giá trong
phần dự toán của đề tài
3 Các văn bản hành chính trong quá trình thực hiện đề tài:
Trang 6Chủ nhiệm đề tài: KS Nguyễn Hữu Khơi
Cơ quan chủ trì đề tài: Xí nghiệp cơ khí Quang Trung
và ứng dụng công nghệ cơ khí chế tạo” mã số KC.05/06-10
án SXTN năm 2007(đợt I) thuộc Chương trình
“Nghiên cứu, phát triển và ứng dụng công nghệ
8 QĐ số 448/QĐ- Quyết định về việc phê duyệt kết quả đấu
Trang 74 Tổ chức phối hợp thực hiện đề tài, dự án:
Nội dung tham gia chủ yếu
Sản phẩm chủ yếu đạt được
Ghi chú*
5 Cá nhân tham gia thực hiện đề tài:
Sản phẩm chủ yếu đạt được
Ghi chú
*
1 Nguyễn Hữu Khơi
Trang 8Chủ nhiệm đề tài: KS Nguyễn Hữu Khơi
Cơ quan chủ trì đề tài: Xí nghiệp cơ khí Quang Trung
4 Vương Đình Long
quy trình công nghệ chế tạo, kiểm tra…
5 Bùi Văn Cầm
quy trình công nghệ chế tạo, kiểm tra…
6 Nguyễn Văn Dũng
quy trình công nghệ chế tạo, kiểm tra…
7 Vũ Văn Thảo
quy trình công nghệ chế tạo, kiểm tra, hướng dẫn vận hành
8 Phạm Ngọc Tân
quy trình công nghệ chế tạo, kiểm tra, hướng dẫn vận hành
9 Dương Mạnh Dũng
quy trình công nghệ chế tạo, kiểm tra…
10 Nguyễn Thị Mai Loan Tính toán kinh tế
Trang 9(Nội dung, thời gian, kinh phí,
địa điểm, tên tổ chức hợp tác,
số đoàn, số lượng người
1 Đi khảo sát học hỏi kinh nghiệm
tại Nhật Bản 5 người đi 15 ngày
Tổng kinh phí 247.401.390 Đ Trong đó: kinh phí từ NSNN:
(Nội dung, thời gian,
kinh phí, địa điểm )
Người,
cơ quan thực hiện
1 Nội dung 1: Nghiên cứu tổng
quan
1/2008
1/2008
12/2007-Chủ nhiệm
ĐT và XN CKQT
2 Nội dung 2 Tập hợp và lựa 12/2007- 12/2007- Chủ nhiệm
Trang 10Chủ nhiệm đề tài: KS Nguyễn Hữu Khơi
Cơ quan chủ trì đề tài: Xí nghiệp cơ khí Quang Trung
Nội dung 3 Nghiên cứu vật
liệu sử dụng chế tạo cẩu
bánh xích
12/2007 1/2008
12/2007 1/2008
Chủ nhiệm
ĐT và XN CKQT
4 Nội dung 4 Nghiên cứu tải
trọng và tổ hợp tải trọng
1/2007 12/2008
1/2007 12/2008
Chủ nhiệm
ĐT và XN CKQT
5
Nội dung 5 Nghiên cứu tính
toán kết cấu thép một số chi
tiết chính xe CCBX
2/2008 -4/2008
2/2008 -4/2008
Chủ nhiệm
ĐT và XN CKQT
6 Nội dung 6 Nghiên cứu tính
toán hệ thống thuỷ lực
3/2008 4/2008
3/2008 4/2008
Chủ nhiệm
ĐT và XN CKQT
7
Nội dung 7 Nghiên cứu thiết
kế cơ cấu nâng hàng
2/2008 4/2008
2/2008 4/2008
Chủ nhiệm
ĐT và XN CKQT
8
Nội dung 8 Nghiên cứu tính
toán thiết kế móc nâng chính
và phụ
2/2008 4/2008
2/2008 4/2008
Chủ nhiệm
ĐT và XN CKQT
9
Nội dung 9: Nghiên cứu tính
toán thiết kế cơ cấu nâng cần 2/2008
4/2008
2/2008 4/2008
Chủ nhiệm
ĐT và XN CKQT
10
Nội dung 10.Nghiên cứu tính
toán thiết kế cơ cấu quay 2/2007
4/2008
2/2007 4/2008
Chủ nhiệm
ĐT và XN CKQT
11 Nội dung 11 Nghiên cứu
tính toán thiết kế cơ cấu di
2/2008 4/2008
2/2008 4/2008
Chủ nhiệm
ĐT và XN
Trang 1112
Nội dung 12 Nghiên cứu
tính toán thiết kế các cơ cấu
an toàn
2/2008 4/2008
2/2008 4/2008
Chủ nhiệm
ĐT và XN CKQT
13 Nội dung 13 Nghiên cứu
tính toán ổn định cẩu
2/2008 4/2008
2/2008 4/2008
Chủ nhiệm
ĐT và XN CKQT
2/2008 4/2008
Chủ nhiệm
ĐT và XN CKQT
16
Nội dung 16 Nghiên cứu
tính toán thiết kế cabin điều
khiển
2/2008 4/2008
2/2008 4/2008
Chủ nhiệm
ĐT và XN CKQT
17
Nội dung 17 Nghiên cứu
xây dựng quy trình công
nghệ chế tạo kết cấu
3/2008 5/2008
3/2008 5/2008
Chủ nhiệm
ĐT và XN CKQT
18
Nội dung 18 Nghiên cứu
xây dựng quy trình công
nghệ chế tạo các chi tiết
chính và điển hình
3/2008 5/2008
3/2008 5/2008
Chủ nhiệm
ĐT và XN CKQT
19
Nội dung19 Nghiên cứu
xây dựng quy trình kiểm tra
chế tạo
4/2008 5/2008
4/2008 5/2008
Chủ nhiệm
ĐT và XN CKQT
20 Nội dung 20 Nghiên cứu
Chủ nhiệm
ĐT và XN CKQT
Trang 12Chủ nhiệm đề tài: KS Nguyễn Hữu Khơi
Cơ quan chủ trì đề tài: Xí nghiệp cơ khí Quang Trung
12
21 Nội dung 21 Nghiên cứu lập
Chủ nhiệm
ĐT và XN CKQT
22
Nội dung 22 Nghiên cứu
tính toán thiết kế, chế tạo và
Chế tạo máy ép 1600 tấn
1-/2008 5/2009
1-/2008 5/2009
Chủ nhiệm
ĐT và XN CKQT
10/2008 10/2009
Chủ nhiệm
ĐT và XN CKQT
25
Nội dung 25 Khảo nghiệm
không tải và có tải máy ép
1600T và xe cần cẩu bánh xích
9/2009 9/2009
Chủ nhiệm
ĐT và XN CKQT
26
Nội dung 26 Lập quy trình
hướng dẫn sử dụng, kiểm tra
và bảo dưỡng máy ép 1600T
và xe cần cẩu bánh xích
10/2009 2/2010
Chủ nhiệm
ĐT và XN CKQT
27
Nội dung 27 Kiểm tra cơ lý
tính vật liệu các chi tiết máy
sau khi chế tạo
10/2009 10/2009
Chủ nhiệm
ĐT và XN CKQT
28
Nội dung 28 Thuê kiểm tra
các thông số của cần cẩu
bánh xích
11/2009 6/2010
Chủ nhiệm
ĐT và XN CKQT
29 Nội dung 29 Viết báo cáo
tổng kết và nghiệm thu đề tài 12/2009 6/2010
Chủ nhiệm
ĐT và XN CKQT
Trang 13III SẢN PHẨM KH&CN CỦA ĐỀ TÀI, DỰ ÁN
1 Sản phẩm KH&CN đã tạo ra:
5 lớn nhất (Rmax), m
Tầm với
nhỏ nhất (Rmin), m
41,2 5,1 lớn nhất
Cơ cấu nâng chính
Áp suất lớn nhất (kg/cm2) Loại dẫn động Sản lượng (cm3/vg)
Cơ cấu nâng phụ
Áp suất lớn nhất (kg/cm2) Loại dẫn động Sản lượng (cm3/vg)
Cơ cấu thay đổi tầm với
100
250 Thủy lực
250
250 Thủy lực
Trang 14Chủ nhiệm đề tài: KS Nguyễn Hữu Khơi
Cơ quan chủ trì đề tài: Xí nghiệp cơ khí Quang Trung
14
Sản lượng (cm3/vg)
Áp suất lớn nhất (kg/cm2) Loại dẫn động Sản lượng (cm3/vg)
Cơ cấu di chuyển
Áp suất lớn nhất (kg/cm2)
250
250 Thủy lực
400
250 Loại động cơ
để có thể chế tạo được
Đạt
2 Bộ tài liệu tính toán
thiết kế máy ép 1600 tấn
Đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật
để có thể chế tạo được
Đạt
c) Sản phẩm Dạng III:
Trang 15Số lượng, nơi công bố
(Tạp chí, nhà
xuất bản)
1 Bài viết “Vai trò của khoa
học – công nghệ với Xí
nghiệp Cơ khí Quang
Trung đăng trên kỷ yếu
Hội nghị khoa học công
nghệ cơ khí chế tạo toàn
quốc lần thứ 2 tại Hà Nội
ngày 18/11/2009
1 bài báo Đạt
Kỷ yếu hội nghị khoa học công nghệ cơ khí chế tạo toàn quốc lần thứ 2 tại Hà Nội ngày 18/11/2009
d) Kết quả đào tạo:
Số lượng
Số
TT
Cấp đào tạo, Chuyên
ngành đào tạo Theo kế
hoạch
Thực tế đạt được
Ghi chú
(Thời gian kết thúc)
2 Đánh giá về hiệu quả do đề tài, dự án mang lại:
a) Hiệu quả về khoa học công nghệ
- Mục tiêu chủ yếu của đề tài được đặt ra là:
• Làm chủ tính toán, thiết kế và chế tạo cần trục thay thế nhập ngoại đảm
bảo nội địa hóa khoảng 70% về giá trị
• Áp dụng các công nghệ tiên tiến trong tính toán thiết kế chế tạo thiết bị
nâng nói chung và cần trục tự hành bánh xích nói riêng
• Bồi dưỡng đội ngũ cán bộ và dần từng bước tiếp cận với kiến thức và
công nghệ hiện đại
• Chế tạo được 2 thiết bị là cần trục tự hành bánh xích Q = 100 tấn và
máy ép thủy lực 1600 tấn
Trang 16Chủ nhiệm đề tài: KS Nguyễn Hữu Khơi
Cơ quan chủ trì đề tài: Xí nghiệp cơ khí Quang Trung
16
Bằng việc tổ chức nghiên cứu, thiết kế, xây dựng quy trình công nghệ chế tạo cho các chi tiết điển hình và thực sự đã tiến hành chế tạo các cụm chi tiết, chi tiết cơ bản tại xí nghiệp có thể khẳng định rằng hiệu quả về khoa học và công nghệ do đề tài mang lại là rất rõ Có thể nói, cần trục tự hành bánh xích do
xí nghiệp cơ khí Quang Trung đã chế tạo về mặt kỹ thuật tuy còn có một số điều cần cải tiến, bổ xung song có thể xem đây là cần trục tự hành bánh xích đầu tiên được chế tạo đồng bộ tại nước ta (ngoại trừ một số cụm khả năng cơ khí của chúng ta chưa chế tạo được như động cơ đốt trong công suất lớn, hệ thủy lực…)
- Việc chế tạo được cần trục loại này một mặt mang lại sự tự tin về khả năng chế tạo trong nước, sự tự tin của đội ngũ cán bộ chuyên môn của Xí nghiệp mặt khác tạo được tiền đề cho việc nghiên cứu, thiết kế, chế tạo các loại cần trục tự hành dạng khác ở nước ta
- Việc chế tạo được cần trục tự hành cho dù còn phải hoàn thiện nhiều khâu, song xét về mặt khoa học và công nghệ cũng có thể xem đây là bước đột phá đầu tiên nhằm nâng cao thêm một bước khả năng nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thiết bị nâng phức tạp hơn so với thiết bị nâng đang được chế tạo như cần trục, cổng trục có công dụng chung như hiện nay
b) Hiệu quả về kinh tế
- Với việc nghiên cứu, thiết kế và chế tạo thành công ban đầu cần trục tự hành bánh xích sức nâng Q = 100 tấn, loại cần trục rất hay gặp trong thực tế thi công xây dựng lắp đặt và gia công chế tạo các sản phẩm công nghiệp đã tạo ra được khả năng chủ động trong sản xuất và giảm giá thành khá nhiều so với giá nhập ngoại (khoảng 30%), từ đó giảm được nhập siêu cho đất nước nếu xét trên phạm
vi rộng
- Xét trên phạm vi của một xí nghiệp như Xí nghiệp cơ khí Quang Trung việc chế tạo cần trục nêu trên còn tạo ra được khả năng nâng cao hiệu quả khai thác các thiết bị đã được đầu tư như các trung tâm gia công CNC, trung tâm đúc, nhiệt luyện…Điều này góp phần nâng cao hiệu quả đầu tư cho xí nghiệp
c) Hiệu quả về xã hội
- Tạo ra được một đội ngũ cán bộ chuyên ngành bước đầu có kiến thức đồng bộ
và bài bản trong việc nghiên cứu, thiết kế, chế tạo lắp đặt, sử dụng cần trục tự hành nói chung và cần trục tự hành bánh xích nói riêng
Trang 17Ghi chú
(Tóm tắt kết quả, kết luận chính, người chủ trì…)
I Báo cáo định kỳ
II Kiểm tra định kỳ
Lần 1: 23 nội dung nghiên
cứu theo thuyết minh đề tài
nội dung, sản phẩm đã hoàn
thành của đề tài theo báo cáo
của Chủ nhiệm đề tài 31/10/2008
Các nội dung về lý thuyết tính toán thiết kế đã xong
Có những nội dung thuộc năm 2009 cũng đã tiến hành
ví dụ tính toán thiết kế máy
ép 1600T
Một số nội dung về thiết kế chế tạo đã triển khai, đã có sản phẩm cụ thể
Lần 2: Nội dung 22 và 23
theo thuyết minh đề tài 18/4/2009
Cần có nhật ký đề tài và ghi chép kịp thời; Những nội dung hoàn thành phải có
Trang 18Chủ nhiệm đề tài: KS Nguyễn Hữu Khơi
Cơ quan chủ trì đề tài: Xí nghiệp cơ khí Quang Trung
18
nghiệm thu nội bộ; Các số liệu về kinh phí phải hiệu chỉnh cho khớp với số liệu của VPCCT
việc chế tạo cabin máy, 70%
khối lượng kết cấu cần
6/12/2009
Đề tài đã hoàn thành toàn
bộ các nội dung của năm
2008 và nội dung 1 năm
2009 Hiện đang thực hiện nội dung 2 năm 2009;
Bộ khoa học đã duyệt và cho phép đề tài kéo dài 6 tháng đến 30/6/2010
Lần 4: Nội dung 23 chế tạo và
lắp đặt xe cần cẩu bánh xích 21/4/2010 Đã hoàn thành
III Nghiệm thu cơ sở:
Đã tổ chức nghiệm thu đề tài cấp
cơ sở tại Nhà máy chế tạo thiết
bị nâng hạ của Xí nghiệp cơ khí
Quang Trung
Địa điểm: Xã Phương Nam, thị
xã Uông Bí, tỉnh Quảng Ninh
Trang 191.1 Khái niệm – Phân loại 29
2.1 Khái niệm 342.2 Phương pháp bố trí cơ cấu 36
II Tình hình nghiên cứu và chế tạo cần trục tự hành bánh xích trên thế
giới và trong nước
41
1 Trên thế giới 411.1 Đa năng hóa tính năng kỹ thuật 411.2 Thay thế dẫn động cơ khí bằng dẫn động thủy lực 471.3 Mô đun hóa các dạng cần ứng với chế độ làm việc khác nhau 491.4 Sử dụng kết hợp truyền động thủy lực và hộp giảm tốc hành tinh 491.5 Trang bị các thiết bị an toàn đồng bộ 49
III Tình hình nghiên cứu và chế tạo cần trục tự hành bánh xích trong
nước
53
IV Định hướng chung về cần trục nghiên cứu thiết kế 54
Chương 2 Vật liệu sử dụng khi chế tạo cần trục bánh xích 55
Trang 20Chủ nhiệm đề tài: KS Nguyễn Hữu Khơi
Cơ quan chủ trì đề tài: Xí nghiệp cơ khí Quang Trung
20
2.3 Lựa chọn vật liệu chế tạo các chi tiết cơ bản của máy nâng 59
3.1 Kh¸i qu¸t chung vÒ t¶i träng vµ tr−êng hîp tÝnh to¸n 60
3.1.1 T¶i träng vµ c¸c tr−êng hîp tÝnh to¸n t¶i träng c¬ b¶n 60
3.2 c¸c thµnh phÇn t¶i träng t¸c dông vµo kÕt cÊu kim lo¹i cÇn trôc
3.3 Tr¹ng th¸i vµ vÞ trÝ tÝnh to¸n tæ hîp t¶i träng cña cÇn trôc b¸nh xÝch 71
3.3.1 §Æc ®iÓm lµm viÖc, cÊu t¹o cña cÇn trôc b¸nh xÝch 71
5.2 Tính toán cơ cấu nâng hạ cần 108
6.2 Lực, mô men ở cần và vật nâng khi cơ cấu quay làm viêc 120
Trang 21Chương 8 Tính toán kết cấu thép cần trục bánh xích 135
Chương 10.Tính toán hệ truyền động thủy lực 164
10.1 Đặc điểm hệ truyền động thủy lực của cần trục 164
10.3 Tính chọn hệ truyền động thủy lực cho các cơ cấu 174
Chương 11 Lựa chọn hệ điều khiển cho cần trục tự hành 184
Chương 12 Công nghệ chế tạo một số chi tiết cơ bản 195
12.1 Nghiên cứu thiết kế quy trình chế tạo một số chi tiết điển hình 195
12.2 Nghiên cứu thiết kế quy trình chế tạo một số chi tiết điển hình cơ
Trang 22Chủ nhiệm đề tài: KS Nguyễn Hữu Khơi
Cơ quan chủ trì đề tài: Xí nghiệp cơ khí Quang Trung
22
12.5 Nghiên cứu xây dựng quy trình công nghệ chế tạo kết cấu khung
di chuyển
219
12.6 Nghiên cứu xây dựng quy trình chế tạo kết cấu khung sàn bệ đỡ 220
13.5 Vận hành chạy thử, chuyển giao công nghệ 252
Chương 14 Hướng dẫn sử dụng, kiểm tra, bảo dưỡng 254
14.5 Quy định về việc kiểm tra, bảo dưỡng sửa chữa cẩu bánh xích 257
14.7 Cập nhật danh mục các thiết bị kiểm định/hiệu chuẩn 261
Trang 23Danh mục các bảng
Bảng 1.1 Thông số một số loại cần trục được sử dụng hiện nay 42
Bảng 1.2 Các cảnh báo bằng đèn tín hiệu tại cabin điều khiển tại
Bảng 3.1 Hệ số tải trọng động Ψ theo vận tốc nâng vn 66
Bảng 3.2 Áp lực gió lớn nhất trong trạng thái làm việc q 69
Bảng 3.3 Hệ số cản khí động học caá bộ phận trên cần trục 70 Bảng 3.4 Hệ số kể đến sự thay đổi áp lực theo chiều cao 70
Bảng 3.5 Áp lực gió thổi thiết kế trong trạng thái không làm việc 71
Bảng 3.6 Tổ hợp tải trọng theo một trạng thái cần trục trong
trường hợp tổng quát
77
Bảng 3.7 Tổ hợp tải trọng theo một trạng thái cần trục trong
trường hợp tổng quát (khi các cơ cấu làm việc đồng thời)
78
Trang 24Chủ nhiệm đề tài: KS Nguyễn Hữu Khơi
Cơ quan chủ trì đề tài: Xí nghiệp cơ khí Quang Trung
24
Danh mục các hình vẽ, đồ thị
Hình 1.1 Cần trục bánh lốp của Đức 29 Hình 1.2 Cần trục bánh xích của hãng KOBECO (Nhật) 30
Hình 1.3 Cần trục bánh xích tải trọng nâng 160 tấn 32
Hình 1.4 Kích thước chiều dài xích và vệt xích của cần trục bánh
xích phụ thuộc vào tải trọng nâng
Hình 1.12 Phạm vi làm việc của cần trục KOBELCO 7100 ứng
Hình 3.1 Sơ đồ tính khi quy về thanh tương đương của cần và
khung phần không quay
64
Trang 25Hình 4.9 Sơ đồ tính toán cầu móc cẩu hai ngạnh 100T 89
Hình 4.10 Sơ đồ biểu diễn số lớp cáp cuốn trên tang 92
Hình 4.16 Sơ đồ biểu diễn số lớp cáp cuốn trên tang 105
Hình 5.1 Cấu tạo chung cơ cấu nâng hạ cần 107
Hình 5.2 Sơ đồ cáp của cơ cấu nâng hạ cần 108
Hình 5.3 Sơ đồ lực tác dụng lên cần 109
Hình 6.1 Sơ đồ các thành phần tải trọng tác dụng lên TBTQ 121
Hình 7.2.a Sơ đồ bộ di chuyển bánh xích và biểu đồ phân bố áp
lực trên nền - loại ít bánh tỳ
127
Hình 7.2.b Sơ đồ bộ di chuyển bánh xích và biểu đồ phân bố áp
lực trên nền - loại nhiều bánh tỳ
128 Hình 7.3.a Sơ đồ xác định áp lực trên nền của các cơ cấu di 129
Trang 26Chủ nhiệm đề tài: KS Nguyễn Hữu Khơi
Cơ quan chủ trì đề tài: Xí nghiệp cơ khí Quang Trung
Hình 8.7 Sơ đồ tính phản lực tác dụng lên cần ở tầm với ri trong
mặt phẳng ngang
153
Hình 8.8 Sơ đồ tính phản lực tác dụng lên cần 153
Hình 8.9 Sơ đồ tính kết cấu thép khung cabin máy 155
Hình 8.10 Tiết diện mặt cắt ngang dầm khung cabin máy 156
Hình 9.2 Sơ đồ tính ổn định của cần trục khi không có tải ở ri 163
Hình 10.1 Sơ đồ thủy lực cơ cấu điển hình trên cần trục 164
Hình 10.2 Bố trí một số xy lanh và môtơ thủy lực trên bệ cần trục
xích
166
Hình 10.3 Bố trí chống rơi tải trên xy lanh hệ chân chống 167
Hình 10.4 Hệ thống thủy lực chân chống trên một cần trục tự
Trang 27Hình 10.6 Sơ đồ hệ thống di chuyển xích và móc phụ 171 Hình 10.7 Sơ đồ hệ thống thủy lực nâng chính, nâng cần và quay 172
Hình 10.8 Sơ đổ thủy lực hệ thống chân chống - chốt nâng 173
Hình 11.1 Phương thức điều khiển gián tiếp các cơ cấu chính trên
cần trục
185
Hình 11.2 Mạch điều khiển thủy lực cơ cấu nâng cần trục
Kobelco 7150 với van điện từ
186
Hình 11.3 Phương thức điều khiển thiết bị đo lường tín hiệu 187
Hình 11.4 Phương thức điều khiển công tắc giới hạn 187 Hình 11.5 Phương thức điều khiển bộ hạn chế tải trọng 188 Hình 12.1 Chi tiết con lăn tỳ hệ thống di chuyển bánh xích 195
Trang 28Chủ nhiệm đề tài: KS Nguyễn Hữu Khơi
Cơ quan chủ trì đề tài: Xí nghiệp cơ khí Quang Trung
28
Lời nói đầu
Cần trục tự hành nói chung, cần trục tự hành bánh xích nói riêng là thiết
bị nâng không thể thiếu được trong xây dựng, xây dựng công nghiệp, trong công nghệ lắp đặt máy và thiết bị cũng như trong nhiều ngành công nghiệp như đóng tầu, thủy điện… Chính vì vậy ở các nước có nền công nghiệp phát triển việc nghiên cứu, thiết kế, chế tạo cần trục tự hành đã trở thành một lĩnh vực được quan tâm đặc biệt Trên cơ sở đó các cần trục tự hành, trong đó có cần trục tự hành bánh xích với tính năng kỹ thuật hiện đại đã được sản xuất
và thương mại hóa với giá thành rất cao
Do nhiều lý do khác nhau, nhất là do tính phức tạp và độ khó của việc thiết kế và chế tạo so với loại thiết bị nâng khác (cần trục, cổng trục, vận thăng,…) nên cần trục tự hành nói chung và cần trục bánh xích nói riêng chưa được thiết kế và chế tạo, vì vậy tất cả các thiết bị này đều được nhập khẩu
Ý thức được vấn đề nêu trên, xuất phát từ khả năng của mình và nhất là nhằm nâng cao năng lực sản xuất để giảm nhập siêu cho đất nước xí nghiệp cơ khí Quang Trung Ninh Bình đã mạnh dạn đề xuất với bộ khoa học và công nghệ
và được chấp thuận đề tài : “Nghiên cứu tính toán, thiết kế, chế tạo xe cần cẩu
bánh xích 100T tại 5,1 m; cần dài 42,7 m tải trọng nhỏ nhất 5,5 tấn tại 41,2 m”
Sau một thời gian thực hiện, đề tài đã cơ bản hoàn thành nhiệm vụ được giao Dưới đây là nội dung báo cáo kết quả thực hiện đề tài Tuy vậy chắc chắn trong lần nghiên cứu, chế tạo đơn chiếc đầu tiên này sản phẩm của đề tài tạo ra chắc chắn còn nhiều điều cần bổ xung, cải tiến và thay đổi để tiến tới
có được cần trục bánh xích đầu tiên được chế tạo ở Việt Nam với chất lượng
có thể chấp nhận được
Rất mong các nhà khoa học, những cán bộ chuyên ngành, các cán bộ quản lý cho ý kiến để nhóm đề tài có thể khắc phục những khiếm khuyết giúp cho kết quả tốt hơn
Xin chân thành cảm ơn Nhóm tác giả
Trang 29CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CẦN TRỤC TỰ HÀNH
I TỔNG QUAN VỀ CẦN TRỤC TỰ HÀNH
1 Khái niệm chung
1.1 Khái niệm – Phân loại:
Cần trục tự hành là loại cần trục có tay cần, quay toàn vòng, tự di
chuyển trên phạm vi rộng, địa hình phức tạp và không cần cung cấp nguồn năng lượng từ bên ngoài Do đó tính cơ động cao và có thể phục vụ trong miền bất kỳ Cần trục tự hành còn được gọi là cần trục quay, di động vạn năng và được dùng phổ biến nhất trong các loại cần trục
Cấu tạo chung của cần trục tự hành gồm có tay cần; bàn quay; phần di chuyển; thiết bị tựa quay; các cơ cấu công tác để thực hiện các chuyển động nâng hạ vật, nâng cần, quay; cabin và hệ thống điều khiển
a) Theo cấu tạo phần di chuyển có thể phân cần trục tự hành ra các loại sau:
- Cần trục bánh lốp và cần trục ô-tô: là cần trục có phần di chuyển chạy bằng bánh lốp hoặc khung gầm của ô-tô tải thông thường Loại cần trục này
có tính cơ động cao, tốc độ di chuyển trên đường lớn Nó được sử dụng tại các địa điểm phân tán, nơi xa và thường phải thay đổi vị trí làm việc
Trang 30Chủ nhiệm đề tài: KS Nguyễn Hữu Khơi
Cơ quan chủ trì đề tài: Xí nghiệp cơ khí Quang Trung
30
Hình 1.1 Cần trục bánh lốp của Đức
- Cần trục xích: là loại cần trục có phần di chuyển bằng xích, do vậy rất
cơ động, linh họat, có thể di chuyển được trên mặt đường xấu và nền đất yếu,quãng đường di chuyển thường ngắn
Hình 1.2 Cần trục bánh xích của hãng KOBELCO(Nhật)
Trang 31- Động cơ diezen – máy phát;
- Động cơ điện – máy phát;
- Động cơ diezen – bơm thủy lực
Loại tổ hợp “động cơ diezen – máy phát” thường dùng động cơ diezen của máy cơ sở để quay máy phát tạo ra dòng điện xoay chiều hoặc một chiều cung cấp cho động cơ của các cơ cấu riêng biệt là những tời điện Trường hợp dùng dòng điện ba pha xoay chiều thì khi cần trục làm việc cố định ở những nơi có nguồn điện lưới ba pha, có thể lấy điện lưới cung cấp cho động cơ của các cơ cấu sẽ kinh tế hơn
Tổ hợp “động cơ diezen – bơm thủy lực” sử dụng động cơ diezen của máy cơ sở để quay máy bơm hoặc cụm bơm thủy lực tạo ra dòng chất lỏng có
áp lực cao, thông qua hệ thống điều khiển thủy lực truyền năng lượng của dòng chất lỏng đến động cơ thủy lực hoặc xi lanh thủy lực để dẫn động các cơ cấu Đây là phương án dùng truyền động thủy lực và do đó có nhiều ưu điểm
mà phương án này ngày càng được sử dụng phổ biến trong các cần trục hiện đại
Ở những cần trục có dẫn động chung, tất cả các cơ cấu do 1 hoặc 2 nhóm động cơ dẫn động Thiết bị động lực là động cơ diezen của máy cơ sở hoặc động cơ điện thông qua truyền động cơ khí và điều khiển bằng côn, phanh ma sát để dẫn động các cơ cấu làm việc Ngoài truyền động cơ khí cũng có thể sử dụng kết hợp truyền động cơ khí với truyền động thủy lực(gọi
là truyền động hỗn hợp thủy – cơ) Nhược điểm của phương án dẫn động chung là cấu tạo phức tạp, khó điều khiển, sửa chữa và bảo dưỡng và vì vậy phương án dẫn động chung ngày nay chỉ còn thấy ở các cần trục cỡ nhỏ
Trang 32Chủ nhiệm đề tài: KS Nguyễn Hữu Khơi
Cơ quan chủ trì đề tài: Xí nghiệp cơ khí Quang Trung
32
c) Theo cấu tạo hệ thống kết cấu thép, cần của cần trục tự hành có kết cấu dàn không gian, kết cấu hộp
Thường thì cần trục được trang bị một đoạn cần chính hay còn gọi là cần
cơ bản có sức nâng lớn nhất Để tăng chiều dài người ta sử dụng các đoạn cần nối thêm ở giữa với loại cần giàn không gian hoặc nhiều đoạn cần hộp lồng vào nhau và có thể đẩy ra, thu vào để thay đổi chiều dài cần Ngoài ra, để tăng khoảng không gian phục vụ, cần trục tự hành còn được trang bị thêm hệ thống kết cấu thép khác như cần phụ, cần mỏ vịt, hệ tháp – cần (hình 1.3a,b,c)
1.2 Những thông số cơ bản của cần trục tự hành
1.2.1 Thông số tải trọng
a) Tải trọng nâng Q (tấn,kN) là trọng lượng lớn nhất cho phép mà máy có thể nâng ở trạng thái làm việc nhất định Đối với cần trục bánh lốp cần phân biệt tải trọng nâng của cần trục khi có chân chống và khi làm việc không có chân chống (cần trục tựa trên các bánh lốp) Khi cần trục sử dụng các hệ thống kết cấu thép khác nhau (cần phụ, hệ tháp – cần) thì tải trọng nâng cũng thay đổi
Với mỗi hệ thống kết cấu thép, tải trọng nâng của cần trục tự hành thay đổi theo tầm với của nó, được gọi là đường đặc tính tải trọng của cần trục (hình 3a) Dựa vào đường đặc tính tải trọng để chọn cần trục tháp cho phù hợp hoặc chọn chỗ đứng cho cần trục khi thực hiện một khối công việc nào
đó
Hình 1.3 Cần trục xích tải trọng nâng 160 tấn
Trang 33a) Cần cơ bản; b) Cần nối dài; c) Hệ tháp – cần; d) Đường đặc tính tải
trọng 1- Với cần với cơ bản; 2- Với hệ tháp – cần
b) Mômen tải trọng M (t.m; kN.m) là tích số giữa tải trọng nâng Q và tầm với R Mômen tải trọng có thể không thay đổi hoặc thay đổi theo tầm với
c) Khối lượng chung của cần trục m0 là khối lượng cần trục kể cả đối trọng
và nhiên liệu chạy máy cùng chất lỏng làm việc
d) Áp lực nén bánh lên nền đất P(Mpa) là áp lực theo phương thẳng đứng
từ phần tựa của cần trục (bánh lốp hoặc xích) lên nền máy đứng do trọng lượng bản thân cần trục và tải trọng nâng
1.2.2 Các thông số hình học
a) Tầm với R (m) là khoảng cách ngang từ trục quay máy đên tâm thiết bị mang vật Tầm với lớn nhất và nhỏ nhất của cần trục tương ưng với tải trọng nâng nhỏ nhất và lớn nhất
b) Kích thước đuôi cần trục r (m) là bán kính lớn nhất của phần quay ở phía đối diện với cần của cần trục (đuôi của cần trục)
c) Chiều cao nâng H (m) là khoảng cách theo phương đứng từ mặt máy tới tâm thiết bị mang vật ở khoảng cách cao nhất Chiều cao nâng của cần trục tự hành thay đổi theo tầm với
d) Chiều sâu hạ móc h (m) là khoảng cách theo phương đứng từ mặt bằng máy đứng đến tâm thiết bị mang vật ở vị trí thấp nhất phía dưới mặt bằng máy đứng
Ngoài ra còn có các thông số hình học khác như: tầm với tính tới cạnh lật, kích thước phần tựa của máy lên nền theo phương ngang và dọc; khoảng cách các chân chống theo phương ngang và dọc; chiều dài cần l
Các thông số hình học của máy có liên quan đến khả năng di chuyển của cần trục tùy theo địa hình thi công như độ dốc nền đường cho phép khi cần trục làm việc; độ dốc lớn nhất mà cần trục có thể vượt qua khi di chuyển; bán kính quay vòng nhỏ nhất, Các thông số này cho ở tài liệu kỹ thuật của từng cần trục
1.2.3 Các thông số động học
Trang 34Chủ nhiệm đề tài: KS Nguyễn Hữu Khơi
Cơ quan chủ trì đề tài: Xí nghiệp cơ khí Quang Trung
34
a) Tốc độ nâng, hạ vật (m/s) là tốc độ tịnh tiến vật nâng theo phương thẳng đứng lên hoặc xuống Một số cần trục còn có tốc độ nâng, hạ lắp ráp với vận tốc rất chậm dùng trong lắp đặt cấu kiện, máy móc
b) Tốc độ quay n (vg/ph) là tốc độ của phần quay cùng vật nâng quanh trục thẳng đứng
c) Tốc độ di chuyển cần trục trên mặt phẳng ngang Cần phân biệt tốc độ
di chuyển máy trong trạng thái làm viêc có vật nâng và tốc độ di chuyển máy trên đường tới nơi làm việc (không có vật nâng và hệ thống kết cấu thép được xếp gọn)
d) Thời gian thay đổi tầm với là khoảng thời gian để thay đổi tầm với từ tầm với nhỏ nhất tới tầm với lớn nhất Đôi khi người ta cho tốc độ thay đổi tầm với trung bình
1.2.4 Năng suất của cần trục
Năng suất của cần trục là khối lượng của vật nâng được chuyển hoặc được lắp đặt trong một đơn vị thời gian Năng suấtcủa cần trục thường được tính theo tấn/h Năng suất thay đổi trong một miền rất rộng tùy theo điều kiện làm việc Theo lý thuyết có thể xác định bằng tích số giữa tải trọng nâng trung bình theo thực tế với số chu kỳ làm việc của cần trục trong 1 giờ
Chu kỳ làm việc của cần trục là tổng tgời gian móc vật nâng vào móc treo, chuyển vật nâng (nâng, hạ, quay, di chuyển ), giữ và lắp đặt vật nâng vào vị trí cần thiết, tháo móc và chuyển móc treo ngược về vị trí ban đầu Trong chu kỳ làm việc, thời gian để chuyển vật nâng đến vị trí cần thiết gọi là thời gian làm việc, các khoảng thời gian khác là thời gian phụ
2 Cần trục tự hành bánh xích
2.1 Khái niệm
Ban đầu cần trục tự hành bánh xích được chế tạo từ các loại máy xúc truyền động cáp nhằm nâng vật có tải trọng nhỏ, tuy nhiên do yêu cầu của thực tế, cần trục bánh xích dần được phát triển thành thiết bị nâng hoàn chỉnh
So với cần trục bánh hơi, cần trục bánh xích có ưu điểm nổi bật sau:
- Tải trọng nâng, tầm với lớn
- Có khả năng thông qua tốt hơn tại khu vực làm việc nhất là nơi có điều kiện tự nhiên không thuận lợi(nền đất yếu , độ mấp mô lớn…)
Trang 35- Do vận tốc di chuyển nhỏ(0,7÷2,0km/h) nên kết cấu của hệ di chuyển đơn giản, nó có thể liên kết trực tiếp với khung di chuyển mà không cần hệ giảm chấn
- Độ ổn định khi làm việc cao một mặt do tải trọng bản thân lớn, mặt khác kích thước dải xích lớn hơn nhiều so với kích thước tương ứng của cần trục(hình 1.4)
Hình 1.4 Kích thước chiều dài xích và vệt xích của cần trục bánh xích phụ thuộc vào
tải trọng nâng [5]
1-Tổng chiều dài xích;
2-Chiều rộng vệt xích
- Có bán kính quay vòng nhỏ hơn cần trục bánh hơi
Do các ưu điểm nêu trên nên mặc dù có một số nhược điểm như tự trọng lớn, khả năng cơ động thấp… ngày nay cần trục bánh xích vẫn được sử dụng nhiều trong xây dựng dân dụng và và công nghiệp nhất là ở các ngành công nghiệp như đóng tầu, nhiệt điện, xi măng… Sức nâng các cần trục bánh xích nằm trong một dải khá rộng từ (10÷3000)tấn, tuy nhiên hay gặp hơn cả là loại cần trục bánh xích có sức nâng từ (100÷500) tấn với chiều cao nâng khi lắp cần trục phụ đến 232m Hình 1.5 trình bày như là thí dụ sơ đồ cần trục bánh xích CC2600/5/ với sức nâng 260 tấn
Trang 36Chủ nhiệm đề tài: KS Nguyễn Hữu Khơi
Cơ quan chủ trì đề tài: Xí nghiệp cơ khí Quang Trung
36
Hình 1.5 Cần trục bánh xích CC2600 1-Xích di chuyển; 2-Dầm ngang khung di chuyển; 3-Đối trọng; 4-Cần cơ
bản;
5-Cụm móc; 6-Cáp cần; 7-Pa lăng cần; 8-Bệ quay; 9-Thiết bị tựa quay;
10-Xi lanh cần; 11-Giá chữ A; 12-Cáp nâng; 13-Đoạn chân cần; 14-Cabin điều
khiển
2.2 Phương pháp bố trí cơ cấu
Giống như các loại cần trục khác, các cơ cấu chính của cần trục bánh xích bao gồm: Cơ cấu nâng (chính, phụ), cơ cấu thay đổi tầm với(bằng thay đổi góc nghiêng cần), cơ cấu quay và cơ cấu di chuyển
Tùy thuộc vào nhà sản xuất vị trí bố trí các cơ cấu có thể khác nhau, song
3 cơ cấu đầu đều được bố trí trên mâm quay Các cơ cấu này có thể dẫn động chung hoặc riêng
2.2.1.Phương án dẫn động chung
Ở phương án này bố trí 1 động cơ thường là động cơ diezen của máy cơ sở
để dẫn động toàn bộ các cơ cấu
Khi đó dùng các cơ cấu truyền lực như ly hợp, hộp số, khớp nối, trục truyền, phanh, đai, khớp nối hoặc biến tốc thủy lực… để truyền lực cho các
cơ cấu công tác Cách bố trí này có cấu tạo phức tạp, hiệu suất thấp, khó điều khiển, sửa chữa, khi động cơ hỏng thì tất cả phải ngừng hoạt động Cách bố trí này ngày nay chỉ còn thấy ở những cần trục tự hành cỡ nhỏ
Trang 372.2.2 Phương án dẫn động riêng (Bố trí hỗn hợp nhiều động cơ)
Phương án này được sử dụng phổ biến trên các cần trục tự hành hiện đại
có sức nâng lớn Thiêt bị động lực không chỉ là động cơ diezen mà còn là tổ hợp thiết bị động lực với hai tổ hợp phổ biến sau:
- Tổ hợp “động cơ diezen – máy phát”: động cơ diezen của máy cơ sở quay máy phát điện xoay chiều hoặc một chiều, cung cấp điện cho các động
cơ điện riêng biệt của mỗi cơ cấu công tác Loại tổ hợp này trước đây hay gặp
ở loại cần trục tự hành bánh xích có tải trọng nâng nhỏ hơn 30 tấn Ưu điểm
cơ bản của loại bố trí này là có thể kết hợp sử dụng điện lưới khi có điều kiện Tuy nhiên hiện nay với cần trục có tải trọng nâng lớn ít gặp
- Tổ hợp “động cơ diezen – bơm thủy lực”: động cơ diezen quay bơm thủy lực để chuyển cơ năng của động cơ thành năng lượng của dòng chất lỏng có
áp lực cao, thông qua hệ thống điều khiển thủy lực truyền năng lượng của dòng chất lỏng để dẫn động các động cơ thủy lực và xi lanh thủy lực của các
cơ cấu công tác Đây là phương án có nhiều ưu điểm nên được sử dụng rộng rãi trong các cần trục bánh xích có sức nâng lớn hiện nay
Hình 1.6; 1.7; 1.8; 1.9; 1.10 trình bày sơ đồ bố trí hệ thống cơ cấu công tác của cần trục bánh xích kiểu KOBELCO 7100 của Nhật Bản, sức nâng 100 tấn
Trang 38Chủ nhiệm đề tài: KS Nguyễn Hữu Khơi
Cơ quan chủ trì đề tài: Xí nghiệp cơ khí Quang Trung
38
Hình 1.6 Bố trí các cơ cấu trên mâm quay
Trang 39Hình 1.7 Bố trí các tời nâng
Hình 1.8 Bố trí tời nâng hạ cần
Trang 40Chủ nhiệm đề tài: KS Nguyễn Hữu Khơi
Cơ quan chủ trì đề tài: Xí nghiệp cơ khí Quang Trung
40
Hình 1.9 Hệ thống quay
Hình 1.10 Hệ thống di chuyển