Nghiên cứu, thiết kế cần cẩu crane 10 tấn, tầm với 18 mét

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - Vũ Việt Cường Nghiên cứu, thiết kế cần cẩu 10 tấn, tầm với 18m Chuyên ngành : Chế tạo máy LUẬN VĂN THẠC SĨ Chế tạo máy NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : TS Nguyễn Văn Huyến LỜI NÓI ĐẦU Nước ta trình công nghiệp hóa đại hóa, hội nhập,thông thường với nước giới Hàng hóa vận chuyển đường biển để hạ giá thành tăng khả cạnh tranh Trong ngành vận chuyển thủy nước ta nay, vấn đề trang bị giới hóa thiết bị xếp dỡ cho tàu cần thiết nước ta nghèo nàn, điều kiện vật chất thiếu thốn Không phải cảng có cần cẩu để phục vụ cho trình bốc dỡ hàng hóa Hơn nữa, nước ta nước nông nghiệp, hàng hóa vận chuyển chủ yếu hàng rời mua vùng nông thôn Do trang bị phương tiện bốc dỡ tàu trở nên cần thiết, vừa nâng cao suất chuyên chở, vừa giảm sức lao động nặng nhọc người lao động Trên giới, thiết kế chế tạo vào hoàn thiện, làm thành tiêu chuẩn riêng hãng sản xuất Các nước đóng tàu tiếng giới có ngành công nghiệp thiết bị phụ trợ phát triển Tại Việt Nam có số công ty thiết kế chế tạo cần cẩu tàu, chủ yếu chép lại thiết kế công ty nước Hơn thiết bị kết cấu không nghiên cứu đồng làm giảm suất tăng chi phí chế tạo.Để thiết kế chế tạo cần cẩu tàu, ta cần có kiến thức toán học, học, nguyên lý máy, lý thuyết điều khiển, khoa học tính toán nhiều tri thức khác Được đồng ý Viện khí, Viện đào tạo sau đại học Với hướng dẫn đạo tận tình Ts Nguyễn Văn Huyến có nhiều thuận lợi thực đề tài “Nghiên cứu, thiết kế cần cẩu 10 tấn, tầm với 18m” MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài: Theo mục tiêu 20 năm nữa, Việt Nam trở thành nước công nghiệp hóa, đại hóa Hơn việc tự chủ công nghệ thiết kế chế tạo máy móc phục vụ đời sống hàng ngày yêu cầu bắt buộc Hiện nay, hàng hóa rời xuất Việt Nam phụ thuộc nhiều vào hãng vận chuyển nước Trong nghành đóng tàu Việt Nam chủ yếu gia công thô, giá trị gia tăng thấp, việc chế tạo cần cẩu lắp tàu dạng tự phát, không tính toán khoa học mà theo kinh nghiệm thực tế Do đó, công việc chép lại thiết kế nước chỉnh sửa cho phù hợp với điều kiện Việt Nam Là học viên trường khoa học, công nghệ hàng đầu Việt Nam Tôi làm việc liên quan đến thiết kế thiết bị tàu thủy từ lâu mong muốn làm việc nhỏ góp phần vào việc nội địa hóa sản phẩm máy móc Việt Nam Do vậy, sau xem xét đề tài, định làm luận văn tốt nghiệp với đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế cần cẩu crane 10 tấn, tầm với 18m” Tính cấp thiết đề tài Thiết bị nâng hạ tàu không xa lạ với nước phát triển giới Tại công ty hàng đầu giới, thiết bị nâng thiết kế, chế tạo thành theo tiêu chuẩn hãng Tuy nhiên, Việt Nam, công việc mẻ Vì vậy, đề tài có ý định tập hợp kiến thức biết để hoàn thiện cho việc thiết kế, chế tạo Phục vụ cho việc phát triển công nghệ cao, lĩnh vực mà nước ta sau nước phát triển nhiều Mục đích, đối tượng phạm vi nghiên cứu Mục đích: Tìm hiểu, nâng cao kiến thức truyền động điện, thủy lực, kết cấu thép, tự động hóa, toán học Hệ thống hóa việc thiết kế thiết bị, cụm chi tiết phục vụ chế tạo cần cẩu Vì xu thời đại lĩnh vực ngày có mối quan hệ chặt chẽ với nhau, nên đòi hỏi người thiết kế cần có kiến thức tổng hợp để tạo sản phẩm hoàn thiện Tìm hiểu tính toán kết cấu, cụm chi tiết phù hợp với công việc cần cẩu làm việc tàu Đối tượng: Cần cẩu crane thiết bị nâng hạ cho tàu hàng rời, lấy hàng từ vùng cầu cảng thiết bị bốc dỡ cảng Do vậy, phù hợp với việc vận chuyển, hàng hóa nông lâm sản phục vụ vùng nông thôn Góp phần đẩy nhanh lưu thông hàng hóa nông thôn ngược lại Phạm vi nghiên cứu: Tác giả tập trung nghiên cứu kết cấu khí hệ thống điều khiển thủy lực Tìm hiểu thiết lập công thức tính toán kết cấu thép hệ thống thủy lực Các luận điểm bản, đóng góp tác giả Các luận điểm Cần cẩu thiết bị nâng hạ cho phép dịch chuyển hàng Do cần cẩu đứng vị trí tàu nên dịch chuyển vị trí hàng hóa phối hợp chuyển động khác để đưa hàng đến vị trí yêu cầu (nâng hạ hàng, quay cần nâng hạ cần) Cần cẩu thiết bị nâng hạ hàng nặng đến nhiều nơi giới Do việc thiết kế cần phải tuân theo quy phạm đăng kiểm Việt Nam tiêu chuẩn nước mà tàu cập cảng Đóng góp tác giả Rất nhiều thiết bị cần cẩu thiết kế, tính toán Tuy tác giả hệ thống hóa tính toán, thiết kế thiết bị liên quan thêm vào số cách tính toán theo quan điểm tác giả Phương pháp nghiên cứu Tác giả tìm hiểu loại cần cẩu lắp đặt tàu từ trước sử dụng phương pháp kết hợp nghiên cứu lý thuyết thực nghiệm xem xét việc thiết kế chế tạo thực tế CHƯƠNG 1: NGHIÊN CỨU VỀ CÁC LOẠI CẦN CẨU TRÊN TÀU Tổng quan loại cần cẩu lắp đặt tàu 1.1 Cần cẩu Derrick đơn 1.1.1 Derrick đơn giản Kết cấu có tời nâng hàng có động cơ, tầm với thay đổi hàng theo cách: - Kéo tay hãm xích - Kéo tay kéo hãm cáp (khi không dùng xích) - Dùng tời nâng cần không động (khi dùng để thay đổi tầm với) Cần cẩu kiểu có suất thấp, sức nâng nhỏ kết cấu đơn giản, thường dùng tàu nhỏ Cần Cột Mã quay dây nâng cần 4,7,9,15 Ma ní Dây nâng cần Mã bắt cáp nâng hàng nâng cần 10 Ròng rọc nâng hàng 11 Đối trọng 12 Mắt xoay 13 Móc cẩu 14 Dây quay cần 16 Palăng quay cần 17 Mã cáp nâng cần boong 18 Gối cần chốt quay đuôi cần 20 Dây nâng hàng Hình 1.1 Sơ đồ cần cẩu derrick đơn giản, 21 Ròng rọc daăn hướng loại nhẹ 22 Đầu dây nâng hàng chạy vào tời a Có dây nâng cần dây nâng hàng 23 Dây palăng tay nâng cần b Có palăng nâng cần palăng nâng hàng c Có tời nâng cần 24 Palăng nâng cần 25.Palăng nâng hàng 26 Tời nâng hàng không động 27 Tang tời hàng 1.1.2 Derrick loại nặng có dây quay Loại có tời: tời nâng hàng, tời nâng cẩu, tời quay cần Gối đuôi cần thường đặt hệ đỡ cần bố trí riêng boong Tầm với thường thay đổi có hàng móc Khi sức nâng 15 ÷ 20T, cần không xẻ rãnh có palăng nâng hàng cần giống cần cẩu loại nhẹ Khi sức nâng 15 ÷ 20T cần xẻ rãnh lắp ròng rọc để dẫn dây nâng hàng lên ròng rọc đỉnh xuống tời Trên tàu lớn thường trang bị vài derrick đơn có dây quay để cẩu mã hàng nặng Vòng treo hàng Palăng nâng hàng Ròng rọc lắp rãnh cần Palăng nâng cần Dây nâng hàng Dây chằng cột Ròng rọc dẫn hướng Tời nâng cần 10 Tời hàng Hình – a) Sơ đồ derrick đơn loại nặng cần xẻ rãnh b) Palăng nâng hàng kép 1.1.3 Derrick đơn kiểu Halen Đặc điểm cẩu trục loại có hai palăng vừa dùng nâng hạ cần vừa dùng quay cần mắc từ đầu cần vào hai đầu xà ngang đỉnh cột Xà ngang đỉnh cột thường dài để giảm lực quay cần kết cấu nặng Cột cẩu 10 Dây nâng hàng vào tời; 10 Sừng treo dây xà ngang 11 Cụm ròng rọc đầu cần Dây chằng palăng nâng – quay cần Cụm ròng rọc palăng nâng – quay cần 12 Dây chằng Dây nâng hàng 13 Dây nâng – quay cần vào tời Móc 14 Thanh chống dây 7, Thanh cần 15 Palăng nâng cần Palăng nâng hàng 16 Palăng nâng quay cần Hình – Cần cẩu đơn Halen a) Cần cẩu nặng, nhìn diện; b) Cần cẩu nặng, nhìn từ mặt bên 1.1.4 Derrick đơn kiểu Vêlê Cần cẩu Vêlê có ba tời có động Hai đầu dây tang tời nâng cần(1) chiều, hai đầu dây tang tời quay cần (7) ngược chiều Xà ngang (11) dùng để cân sức căng hai palăng Vì lần nâng quay dùng tời nên công suất động điện seơ lớn cần cẩu Halen, có sức nâng tương đương, điều khiển dễ dàng, cần người lái 1.Tời nâng hàng; 2, 9, 18, 19 Đầu dây vào tời palăng nâng, quay cần 3, 5, 7, Ròng rọc dẫn hướng 11 Xà ngang đỉnh cột Ròng tọc dẫn hướng dây nâng hàng 10 Ròng rọc 11 Xà treo cần 12 Dây treo cần 13 Ròng rọc nâng hàng 14 Dây nâng hàng 15 Móc 16 Cần 20 Tời nâng hàng; 21 Ròng rọc dẫn hướng cột Hình – Sơ đồ derrick đơn kiểu Vêlê 1.1.5 Derrick đơn kiểu Mo-Xlêvinh Cần cẩu Mo-Xlêvinh gồm có tời: tời nâng cần, tời nâng hàng tời quay cần Tời quay cần có tang kép nối vào đầu puly lắp đỉnh cột quay có tác dụng kéo cần cẩu quay trái hay phải Khi tang thu cáp vào tang nhả cáp để lượng cáp luôn cố định Chú ý thiết kế cần cẩu loại tâm quay cần, tâm puly quay cần gần thẳng hàng Có điểm nối cáp nâng cần cáp quay cần để không làm trùng cáp quay cần nâng hạ cần Loại cần trục sử chế tạo rộng rãi Việt Nam dễ chế tạo lắp ráp Cột mạn Dây quay cần Đoạn dây nâng , quay cần vào tời Ròng rọc dẫn hướng Xà ngang đỉnh cột Đầu dây nâng cần cố định vào xà ngang Dây nâng hàng Palăng quay cần Ròng rọc đầu cần palăng nâng, quay cần 10 Ròng rọc mạn palăng nâng, quay cần Hình 1- Sơ đồ cần cẩu Mo -Xlêvinh 12 11 Tời nâng hàng 12 Tời nâng, quay cần 1.1.6 Derrick đơn có xe móc Hình (1-6) trình bày kiểu cần cẩu có xe mang móc cẩu chạy dọc dầm ngang cần Cần (5) gồm dầm ngang có đường cho xe móc chạy hệ dàn gia cường Cần lắp vào cột giươa hệ chốt cẩu Derrick khác Palăng (3) giữ cần nằm ngang hạ cần xuống vị trí (7) tàu chạy Khi tời (4) kéo móc chạy dọc cần Hai tời quay cần (10) đặt sàn tời kéo hai palăng quay cần (8) Tất tời dùng tời thủy lực, hệ thống điều khiển có van cho tời nâng hàng, van dùng chung cho tời quay cần tời chuyển xe móc Cần cẩu này, làm nhanh đặt hàng xác vị trí tầm với Sàn tời Khung cổng Palăng nâng cần Tời di chuyển xe móc Cần dầm Xe móc Vị trí cần tàu chạy Palăng quay cần Tời nâng hàng; 10 Tời quay cần Hình - Sơ đồ derrick đơn có xe móc 1.1.7 Derrick đơn kiểu Stiuken Cần cẩu Stiuken có ưu điểm làm việc tin cậy, giới hóa hoàn toàn, không cần chuẩn bị mắc dây trước lúc bắt đầu làm việc, lật cần đơn giản, cần nặng làm việc đồng thời với cẩu đôi nhẹ lắp cột Nhược điểm lớn kích thước lớn, chiếm nhiều chỗ boong 13 Luận văn tốt nghiệp - GVHD T.S Nguyễn Văn Huyến - Tải trọng thử kéo 189 kN - Khối lượng 1.28 kg/1m - Loại cáp thép - Hệ số an toàn thực tế 6x36 WS ko 5.45 - Chiều dài cáp tổng cộng 95 m Kết luận: Hệ số an toàn cáp thép đảm bảo yêu cầu quy phạm - TÍNH TOÁN KẾT CẤU THÉP 3.1 TÍNH BỀN THANH CẦN Sơ đồ tính toán kích thước xem vẽ " Sơ đồ tính toán cần" 3.1.1 Thông số hình học cần: - Chiều dài hiệu dụng cần: 20.80 m - Tổng chiều dài đoạn ống: 21.00 m - Khoảng cách từ tai nâng hàng đến đầu cột 0.43 m - Khoảng cách từ tâm chốt chân cần đến đoạn ống côn: 0.23 m - Chiều dài đoạn ống côn 6.00 m - Chiều dài đoạn ống lớn 9.00 m - Đường kính đầu đỉnh cần 34.00 cm - Đường kính đoạn ống lớn 51.00 cm - Chiều dàyy ống: g 1.40 cm - Khoảng cách từ chốt chân cần đến mặt cắt tính toán: 5.00 m - Đường kính ống tiết diện tính toán: - Đặc trưng hình học mặt cắt: D3 cần: Tại mặt c 47.52 cm F1 218.1522 cm2 I1 67139.61 cm4 W1 2632.926 cm3 Fx 202.8244 cm2 Ix 53965.31 cm4 Wx 2271.506 cm3 3.1.2 Các lực tác dụng lên cần với góc ϕ = 30 Lực nén thân cần 39.54 31.55184 T 70 Lực nén dotàu nghiêng, hàng lắc, gió 1.90 Lực lắc ngang hàng tàu nghiêng ngang 0.92 Vũ Việt Cường CTM2009-2011 0.75 T 0.92 T Luận văn tốt nghiệp - GVHD T.S Nguyễn Văn Huyến Lực ngang gió tác dụng lên hàng: P3 = p*DT 0.36 0.36 T 40.00 40.00 kG/m2 9.00 9.00 m2 Lực ngang hàng lắc P4=Wf x tg5 : 0.92 0.92 T Khối lượng cần: P5 3.97 3.97 T Khối lượng trung bình m đoạn ống nhỏ: 0.17 0.17 T/m Khối lượng trung bình m đoạn ống lớn: 0.21 0.21 T/m 41.44 32.30 T Áp lực gió p Diện tích chắn gió hàng DT Lực nén tổng hợp tác dụng lên cần: Lực phân bố trên/1m đoạn ống nhỏ: q1 0.15 0.06 T/m Lực phân bố trên/1m đoạn ống lớn q2 0.19 0.07 T/m 3.1.3 Kiểm tra bền cần - Phản lực gối đỡ: Sai số chế tạo cần: Sai số hàn đoạn ghép: - 1.72 1.04 0.35 0.68 T 1.04 cm 0.35 cm Sai số tổng hợp đoạn cần 0.69 0.69 cm Sai số tổng hợp vị trí cắt: 0.35 0.35 Mô men uốn sinh lực dọc trục cần: 28.73 22.40 T.cm Mô men uốn lực dọc vị trí ống côn 14.37 11.20 T.cm Mô men uốn lực phân bố cần: Mu1 = N1.(L1+a+0,5.L2)-q1.(L1+a).(L1+L2+a)/2-q 9.572 3.780 T.m 6.84 2.70 T.m Mô men uốn lực phân bố vị trí ống côn: Mu1 = N1.x-q1.(x-a).x/2 - Độ võng lớn cần: 3.144 1.242 cm - Ứng suất lớn đoạn ống lớn: 0.564 0.300 T/cm2 - Ứng suất lớn mặt cắt x 0.512 0.283 T/cm2 - Ứng suất cho phép: [ σ ] = k σ ch [σ] 0.814 T/cm2 Ứng suất chảy vật liệu: σch 2.40 T/cm2 Hệ số ứng suất cho phép: k = 0,16+0,018 Wf k 0.340 Kết luận: Thanh cần đủ bền 3.1.4 Kiểm nghiệm độ ổn định cần - Mô đun đàn hồi cần: E 21000 KN/cm2 - Tiết diện mặt cắt ngang cần: F 218.15 cm2 Vũ Việt Cường CTM2009-2011 Luận văn tốt nghiệp - GVHD T.S Nguyễn Văn Huyến - Mô men quán tính mặt cắt cần: I - Bán kính quán tính mặt cắt ngang: Rqt =(I/F - Hệ số phụ thuộc vào phương pháp liên kết - Độ mảnh λ =µl/Rqt 67139.61 cm4 Rqt 17.54 cm µ λ 118.56 - Độ mảnh giới hạn thanh: λ0 =π.(E/σch) 1/2 λ0 132.813 - Lực tới hạn tính theo công thức Ơle Pth 388.80 T - Ứng suất tới hạn cần theo công thức Ơ σth 1.78 T/cm2 Hệ số ứng suất tương ứng với độ mảnh (theo bả ω 2.29 Ứng suất nén cần: σc 0.1900 T/cm2 Ứng suất ổn định cần: Kết luận: Thanh cần ổn định làm việc σ 0.499855 T/cm2 3.2 TÍNH TOÁN CỘT CẨU Trường hợp nguy hiểm đối cần trục quay mạn với góc nâng cần 300 Do cần tính toán bền vị trí góc ϕ = 300 θ=450 3.2.1THÔNG SỐ BAN ĐẦU - Lực căng cáp giá nâng cần: Tnc 15.18 - Góc sợi cáp nâng cần so với phương ngang: Lực nén dọc cần β P30 9.76 41.44 - Chiều dài đoạn từ giá nâng cần lên trên: h 50 cm - Chiều cao hiệu dụng cột cẩu: H 1,350 cm - Kh ả cách Khoảng h từ bbong dâ dâng đế đến chốt hốt xoay cần: ầ 220 cm - Chiều cao từ mặt boong đến mặt boong dâng 250 cm - Tải trọng tác dụng giá nâng cần - + Lực uốn phương ngang tàu Qa1,2 10.58 T + Lực uốn phương dọc tàu Qf1,2 10.58 T + Lực nén cột Qv1,2 1.82 T + Lực uốn phương ngang tàu Ph1,2 25.38 T + Lực uốn phương dọc tàu Pf1,2 28.88 T + Lực nén cột Pv1,2 29.30 T Tải trọng gối đỡ chân cần - Ứng suất chảy - Hệ số ứng suất cho phép 0,018*W+0,16 - Ứng suất cho phép Vũ Việt Cường CTM2009-2011 2.40 T/cm2 k 0.34 0.814 T/cm2 Luận văn tốt nghiệp - GVHD T.S Nguyễn Văn Huyến 3.2.2 THÔNG SỐ TÍNH TOÁN Mặt cắt số cm 30 - h 400 - Đường kíncm 131 140.00 - Chiều dày cm 1.60 1.60 - Khối lượn T 0.65288 2.837299 - Tiết diện cm2 - Ix - 800 1,200 1,380 150 160 160 1.60 1.60 1,600 160 2.00 2.00 5.1795 7.6796341 9.08 10.80 649.179 695.6743 745.94 796.20524 993 993 cm4 1353723 1665889 2E+06 2497409.2 3098352 Wx cm3 20707 23798.42 - Lực nén T - Mô men T.cm - Ứng suất T/cm2 4.29284 6.47726 27382 31217.615 38729 8.8195 11.319596 71 7825.837 0.007 16286 0.338 0.607 24,746.6 0.807 3098352 38729 73 28554 25311 0.809 0.727 Kết luận: Cột đủ bền Kiểm tra mô đun chống uốn tiết diện đế cột - Z = C1 x C2 x r x W 21796 cm3 W 10 T r =EL x cos30 - 18 m C1 ( Bảng 3.4) C2 ( Bảng 3.4) 110 Z =SC2 SC2 x u x W 28001 cm3 SC2 220 u Nửa chiều rộng tàu + tầm với mạn 28,001 ≤ Z= Z8 TÍNH TOÁN CỘT QUAY CẦN Khi góc ϕ = 30.00 θ = 45.00 Chiều cao cột quay cần 4.80 m Lực căng quay cần sang mạ 10.00 T Fh =Th Cos300 Fz = Th Sin30 Fv = Fz Vũ Việt Cường CTM2009-2011 = 8.66 T = 5.00 T = 5.00 T 13 m 38729 cm3 Luận văn tốt nghiệp - GVHD T.S Nguyễn Văn Huyến Góc nghiêng cáp cột quay cần: ω = Đường kính cột quay c Chiều dày 30 60.00 cm 1.20 cm Tiết diện cột quay cần: 221.67 cm2 Mô men quán tính I: 95,842 cm4 Mô men chống uốn W: 3194.72 cm3 Khoảng cách hai gối: MU = Fh ∆h = σu=Mu/Wu= σc = Fv/A = σb = σc+σu = 2.50 cm 1,991.0 T.cm 0.623216 T/cm2 0.02 T/cm2 0.646 σb ≤ [σ] Kết luận Cột quay cần đủ bền Hình 3.4 SƠ ĐỒ TÍNH TOÁN CỘT QUAY CẦN Vũ Việt Cường CTM2009-2011 Luận văn tốt nghiệp - GVHD T.S Nguyễn Văn Huyến CÁC THÔNG SỐ BAN ĐẦU : Tải trọng kéo cho phép Tốc độ nâng hàng (có tải) Pt = v = 30 m/ph = 38 m/ph Tốc độ hạ móc (không tải) 50,000 N Mô tơ thuỷ lực hộp số - Hộp giảm tốc i = - Lưu lượng vòng mô tơ q = Pmax = - Áp suất làm việc max - Áp suất làm việc P - Số vòng quay max mô tơ thủy lực = n môtơ = 63.84 195 cm /vòn 350 Bar 110 Bar 2,340 v/ph - Số bu lông lắp với gối đỡ mô tơ = 16 - Đường kính bu lông = 20 mm - Đường kính phân bố lỗ bu lông = 420 mm Mph = - Mô men phanh thuỷ lực 44.40 KN.m Bơm thuỷ lực van - Lưu lượng vòng bơm = 160 cm /vòn - Lưu lượng lớn van = 280 lít /ph - Áp suất làm việc max = 350 Bar - Hiệu suất truyền thuỷ lực = 0.80 Động ộ g điện ệ - Công suất động Nđc = - Số vòng quay nđc = 1,450 v/ph - Khối lượng m = 650 kg 55 kW Phanh đai Dph = - Đường kính tang phanh 800 mm Β = 90 mm δph = 10 mm - Góc ôm má phanh α = 300 độ - Hệ số ma sát má phanh tang phanh k = 0.35 - Hệ số an toàn kqt = 1.4 Khả tải tĩnh C0 = - Bề rộng tang phanh - Chiều dầy thép bao quanh má phanh Ổ bi gối đỡ - Ổ bi lòng cầu dãy 1317 Vũ Việt Cường CTM 2009-2011 49.50 KN Luận văn tốt nghiệp - GVHD T.S Nguyễn Văn Huyến (Kích thước: φ 85/ φ 180 x41) Khả tải độn CN = 77.20 KN - Đường kính bu lông gối đỡ: = 24 mm - Số lượng bu lông (dùng cho 01 gối đỡ) = - Khoảng cách trung bình từ bu lông đến tâm tang tời = 690 mm H = 405 mm - Khoảng cách từ tâm tang tời tới bệ tời 8 Vật liệu - Kết cấu hàn Thép A σch = 235 N/mm - Trục, bu lông chốt SF 45 σch = 240 N/mm - Đường kính trục tang D = 85 mm - Đường kính tang Dt = 520 mm - Chiều dày tang δtg = 20 mm - Chiều dày thành tang δth = 12 mm l = 100 mm - Đường kính cáp thép = 18 mm - Số vòng cáp dự trữ tang = vòng - Số lượng kẹp cáp = - Đường kính bu lông kẹp cáp: = - Số lượng bu lông (dùng cho 01 kẹp cáp) = - Hệ số ma sát cáp thép kẹp cáp = Tang quấn cáp - Khoảng cách từ tâm moay đến tâm ổ bi - Chiều dài tang ltang = - Khoảng cách từ tâm pu li dẫn hướng đến tâm tang - Số lớp cáp quấn tang - Khối lượng tổng cộng tang tời - Khoảng cách gối đỡ Mô tơ thuỷ lực Gối đỡ mô tơ Vũ Việt Cường CTM 2009-2011 n 0.15 520 mm = 5m = lớp Ptang = L 16 mm = 650 kg 915 mm Luận văn tốt nghiệp - GVHD T.S Nguyễn Văn Huyến Tang quấn cáp Phanh tay Gối đỡ tang Bệ gối đỡ Bệ cố định Cụm thuỷ lực Ống dẫn thuỷ lực II TÍNH TOÁN SƠ ĐỒ TRUYỀN ĐỘNG A KIỂM NGHIỆM ĐỘNG CƠ ĐIỆN, BƠM, MÔ TƠ THUỶ LỰC Kiểm nghiệm mô tơ thuỷ lực a Kiểm nghiệm mô men trục mô t + Mô men cần thiết mô tơ thuỷ lực Mctmôtơ = M / ( i * ηc ) - Mô men lớn tang tời Lực kéo = 316.22 N.m M = Pt * Dtg /2 = 16,150.00 N.m Pt = ) c= Đường g kính trungg bình lớn D tờitg = Dt + ((2* n -1)*d 50,000.00 N 646.00 mm - Tỷ số truyền hộp giảm tốc hành tinh i = 63.84 - Hiệu suất truyền ηc = 0.80 + Mô men thực tế mô tơ thuỷ lực Mtt môtơ = P * q / ( 20 * π ) = 341.39 N.m - Áp suất làm việc mô tơ thủy lực P = 110.00 Bar - Lưu lượng vòng mô tơ thuỷ lực q = 195.00 cm /vòn b Kiểm nghiệm tốc độ đầu mô tơ + Số vòng quay cần thiết mô tơ thuỷ lực nct môtơ = nTg tời * i - Số vòng quay tang tời: Vũ Việt Cường CTM 2009-2011 = 1,195.35 v/ph nTg tời = v /(Dtg * π= 18.72 v/ph Luận văn tốt nghiệp - GVHD T.S Nguyễn Văn Huyến - Vận tốc nâng hàng lớn nhất: v = 38.00 m/ph - Tỷ số truyền hộp giảm tốc i = 63.84 n môtơ = + Số vòng quay lớn mô tơ thuỷ lực Kết luận: 2,340 v/ph Mô tơ thuỷ lực chọn đạt yêu cầu kỹ thuật Kiểm nghiệm bơm thuỷ lực van: q bơm = Q / nđc = + Lưu lượng vòng cần thiết bơm thuỷ lực - Lưu lượng cần lớn Q = q môtơ * n môtơ = - Số vòng quay động nđc = 160.75 cm /vòn 233.09 lít /ph 1,450.00 + Lưu lượng vòng bơm qbơm = 160.00 cm /vòn + Lưu lượng lớn cho phép van Qvan = 280.00 lít /ph Kết luận: Bơm van thuỷ lực chọn không đạt yêu cầu kỹ thuật Kiểm nghiệm động điện: - Công suất cần thiết động điện Nct = P * Q / (612 * ηc) Áp suất làm việc mô tơ thủy lực Lưu lượng cần bơm thuỷ lực P = 41.34 KW = 110.0 Bar Qcbơm = 184.02 lít /ph Hiệu suất chung truyền ηc = Công suất ấ động chọn: N = 55 KW = 1,456.83 v/ph - Tốc độ cần thiết động điện 0.80 Lưu lượng lớn bơm Qmax = 233.09 lít /ph Lưu lượng riêng bơm qbơm = 160.00 cm /vòn - Số vòng quay thực tế động điện nđc = 1,450.00 v/ph - Sai lệch tốc độ vòng lớp cáp tính toán = -0.47% - Sai lệch tốc độ cho phép tính toán = 5.00% Kết luận: Động điện chọn đạt yêu cầu kỹ thuật Chọn thùng dầu, đường ống a Chọn thùng dầu - Dung tích cần thiết dầu thùng Vtank = (2 -3) Qcbơm = Vũ Việt Cường CTM 2009-2011 368 - 552 Lít Luận văn tốt nghiệp - GVHD T.S Nguyễn Văn Huyến Chọn dung tích dầu tối thiểu = 400 Lít Lưu lượng cần lớn bơm Qcbơm = 184.02 lít /ph Chọn sơ kích thước thùng dầu Vtank = 576 Lít Chiều dài L = 1,200 mm Chiều rộng B = 600 mm Chiều cao Ht = 800 mm Chọn tiết diện ống dầu = 30.00 mm Chọn chiều dầy đường ống: = 3.00 = 4.50 m/s Chọn tiết diện ống dầu hồi = 40.00 mm Chọn chiều dầy đường ống: = b Chọn đường ống - Tốc độ dòng chảy dầu vđi = (4 ÷5) m/s - vđi Tốc độ dòn chảy dầu hồi vhồi = (1,7 ÷4,5) m/s - vhồi = Chọn tiết diện ống dầu hút 2.50 m/s 60.00 mm Tốc độ dòn chảy dầu hồi vhút = (0,7 ÷1,3) m/s vhút = 1.10 m/s B KIỂM TRA TANG CÁP Kiểm tra sức bền tang cáp : a Kiểm tra độ bền nén tang cáp Theo công thức σn = 0,5 * Pt * A/(t * δ) = Pmax = - Lực kéo tính toán 97.92 N/mm 50,000 N - Hệ số tăng ứng suất nén quấn đến lớp4 A = - Bước cáp t = 18 mm - Chiều dày tang δ = 20.00 mm [σ]n= ## * σch = 136.30 N/mm = 136.30 N/mm p = 2*A*Pt/(Dt*t) = 15.06 N/mm - Ứng suất nén cho phép σn = 97.9 N/mm < [σ]n 1.41 Kết luận: Tang cáp đủ bền nén b Kiểm tra độ ổn định tang cáp - Áp lực tính toán max Vũ Việt Cường CTM 2009-2011 Luận văn tốt nghiệp - GVHD T.S Nguyễn Văn Huyến - kođ = Hệ số an toàn ổn định K = 0,25*E/(1-µ2) = Hệ số vật liệu Dt Đường kính tang cáp p 18.76 N/mm pth = K*(2*δ/Dt)3/kođ = Áp lực nén tới hạn: 15.06 N/mm = 57,692.31 N/mm = Pth < 1.40 = 520.00 mm 18.76 N/mm Kết luận: Tang cáp ổn định c Kiểm tra chiều dài tang cáp: l < lmax = 2*L/cotgγmax = γmax = 524.08 mm 3.00 độ - Góc rải cáp cho phép - Chiều dài tang cáp l = 520.00 mm - Khoảng cách từ pu li đến tang cáp L = 5.00 m Kết luận: Chiều dài tang cáp phạm vi cho phép, không cần c cấu rải c Lượng quấn cáp tang : Lk = l * π * m * ϕ * (m * dc +D) / (1000 * t) = 208 m - Chiều dài tang l = 520 mm - Số lớp cáp quấn tang m = lớp - Hệ số cuộn cáp không chặt φ = - Đường kính cáp dc = 18 mm - Đường kính tang Dt = 520 mm C KIỂM NGHIỆM GỐI ĐỠ, TRỤC, BU LÔNG VÀ Ổ BI Tang tời gối hai đầu, đầu hàn với trục gối ổ bi, đầu lắp cố định với mô tơ Trục gối ổ bi chịu mô men uốn lực cắt Do tính toán trục ổ bi trường hợp sợi cáp nằm sát thành tang gần với ổ bi Khi cần tính bền bu lông lắp với gối cố định chịu mô men xoắn lực cắt lớn bên gối phải chịu Để tăng hệ số an toàn làm việc, kiểm nghiệm lực siết bu lông truyền 40% mô m Thông số ban đầu lực tác dụng lên trục gối đỡ bu lông a Ứng suất cho phép - Ứng suất tổng hợp cho phép trục: Vũ Việt Cường CTM 2009-2011 [σ]u = ## * σch = 160.80 N/mm Luận văn tốt nghiệp - GVHD T.S Nguyễn Văn Huyến - Ứng suất cắt cho phép trục [σ]c = ## * σch = 93.60 N/mm - Ứng suất cắt cho phép bu lông [σ]c = ## * σch = 91.65 N/mm - Ứng suất tổng hợp cho phép bu lông[σ]tđ = ## * σch = 157.45 N/mm - Khả tải tĩnh ổ bi C0 = 49.50 KN - Khả tải động ổ bi CN = 77.20 KN b Thông số ban đầu: SƠ ĐỒ TÍNH TOÁN - Đường kính trục tang moay ơ: D = 85 mm - Khoảng cách từ tâm gối đến thành tang: a = 256 mm - Khoảng cách nhỏ từ ổ bi đến tâm sợi cáp: bmin = 265 mm - Khoảng cách lớn từ tâm ổ bi đến tâm sợi cáp bmax = 767 mm - Chiều dài tang tời ltang = 520 mm - Khoảng cách từ tâm gối đến moay ơ: c = 100 mm - Khoảng cách gối đỡ: L = 915 mm - Trọng lượng tang tời mô tơ thuỷ lực: Ptang = 6,500 N c Các lực tác dụng: - Mô men xoắn tang tời - Lực tác dụng: - Lực tác dụng lên gối bmax = = 16,150.0 N.m Lực tập trung: Pt = 50,000.0 N Lực phân bố q = 767 mm bmin = 7.10 N/mm 265 mm R1 = ####### N R1 = 38,769.13 N R2 = ####### N R2 = 17,730.9 N Kiểm nghiệm bền trục tang Vũ Việt Cường CTM 2009-2011 T Luận văn tốt nghiệp - GVHD T.S Nguyễn Văn Huyến - Mô men chống uốn trục tang W = 60,291.6 mm - Mô men uốn lớn trục tang M = 3,876.91 N.m - Lực cắt lớn trục tang tời F = - Ứng suất uốn lớn σu = 64.30 N/mm - Ứng suất cắt lớn τc = 6.83 N/mm - Ứng suất tương đương σtđ = 65.38 N/mm [σ]u = 160.80 N/mm σtđ = 65.38 N/mm2 < 38,769.13 N Kết luận: Trục đủ bền Kiểm nghiệm bu lông gối đỡ trục tang - Đường kính bu lông M - Số lượng bu lông gối đỡ = = - Chiều cao từ tâm gối đỡ đến mặt bệ tời Η - Khoảng cách trung bình từ bu lông đến tâm gối R1 - Lực tác dụng lớn vào gối 24 mm = 405 mm = 690.00 mm = 38,769.1 N - Hệ số chịu tải không = 1.20 - Mô men lật gối đỡ = 15,701.50 N.m - Khi lật nửa bu lông chịu lực kéo tất bu lông chịu lực cắt - Ứng Ứ suất ất kéo ké ủ bbu lô lông: σ = N/mm2 15 09 N/ 15.09 - Ứng suất cắt bu lông: τ = 12.85 N/mm σtđ = (σ2 + * τ2 )1/2 = 26.90 N/mm [σ]td = 160.80 N/mm - Ứng suất tương đương: σtđ = 26.90 N/mm2 < Kết luận: Bu lông đủ bền Kiểm nghiệm bu lông gối đỡ mô tơ Ta cho hệ số tải mô men ma sát - Đường kính bu lông - = = 20.00 mm Số bu lông = 16.00 - Đường kính phân bố chốt bu lông = - Hệ số ma sát bánh thành tang = Vũ Việt Cường CTM 2009-2011 M 40% 420.00 mm 0.15 Luận văn tốt nghiệp - GVHD T.S Nguyễn Văn Huyến - Mô men xoắn truyền động T = 16,150.0 N.m - Lực cắt lớn gối đỡ mô tơ R2 = 45,162.6 N - Hệ số an toàn - Ứng suất cắt chốt τ = - Hệ số tải mô men xoắn ma sát mô tơ gối đỡ = - Lực kéo bu lông để tải 40% mô men xoắn ma Fct = 287111.111 N - Ứng suất kéo bu lông σ = 57.12 N/mm - Ứng suất tương đương σtđ = (σ2 + * τ2 )1/2 = 104.61 N/mm = 1.40 34.00 N/mm2 40% τc = 34.00 N/mm2 < [τ]c = 93.60 N/mm σtđ = 104.61 N/mm2 < [σ]tđ = 160.80 N/mm Kết luận: Bu lông đủ bền Kiểm nghiệm ổ bi đỡ: - Lực tác dụng lớn vào gối đỡ ổ bi R1 - Hệ số tải trọng động ổ bi = = 38,769.13 N 1.40 - Tải trọng động lớn tác dụng lên ổ bi R1đ = 54,276.78 N - Khả tải tĩnh ổ bi C0 = 49,500 N - Khả tải động ổ bi CN = 77,200 N Pt = 50,000.0 N Kết luận: l ậ Ổ bi đủ bề bền Kiểm nghiệm cấu kẹp cáp: - Lực kéo cáp - Số vòng cáp dự trữ tang = vòng - Số lượng kẹp cáp = - Đường kính bu lông kẹp cáp = - Số lượng bu lông cho kẹp cáp = - Hệ số ma sát = - Hệ số an toàn = - Lực căng cáp lớn sau vòng cáp - Lực kéo bu lông tối thiểu Vũ Việt Cường CTM 2009-2011 16 mm 0.15 mm 1.4 Smax = 11257.8071 N = 12508.6746 N Luận văn tốt nghiệp - GVHD T.S Nguyễn Văn Huyến - Ứng suất kéo bu lông = 87.0982608 N/mm - Ứng suất cắt bu lông = 13.0647391 N/mm - Ứng suất tổng hợp bu lông = 89.9898286 N/mm σtđ = 89.99 N/mm2 < [σ]tđ = 160.80 N/mm Kết luận: Bu lông đủ bền D KIỂM NGHIỆM PHANH : Kiềm nghiệm phanh a Phanh mô tơ thuỷ lực - Mô men phanh cần thiết ηc = 12920.0 N.m Tmax = 16150.0 N.m Mct = Tmax - Mô men lớn tang tời * ηc - Hiệu suất truyền - Mômen phanh cho phép = 0.8 Mph = 44400 N.m Dph = 800 mm Kết luận: Phanh làm việc an toàn b Phanh tang tời - Đường kính bánh phanh - Bề rộng phanh B = - Góc ôm α = 300 độ - Hệ số ma sát cặp vật liệu phanh f = 0.35 - Mô men tang M = - Hệ số an toàn k = - Lực căng lớn 16150 N.m 1.40 Smax = 67291.5 N Smin = 10766.5 N - Áp lực lớn phanh đai pmax = 1.87 N/mm - Áp lực nhỏ phanh đai pmin = 0.30 N/mm - Ứng suất lớn thép căng đai Ứng suất nén cho phép má phanh pherađô Ứng suất kéo cho phép thép A: = - 90 mm Kết luận: Phanh làm việc an toàn Vũ Việt Cường CTM 2009-2011 ## *ơch ơk = 95.2 N/mm [p] = 2.0 N/mm [σ] = 157.5 N/mm ... cho công tác thiết kế Đối với phương án thiết kế phải có đầy đủ thông tin liệu cần thiết Với mục đích Thiết kế cần cẩu crane 10T tầm với 18m” ta nhận thấy tất loại cẩu ta thấy loại cẩu đơn sử... giằng cần hầm 1.3 Cần cẩu quay 1.3.1 Cần cẩu quay dùng xy lanh Hình 1-12 Cần cẩu crane dùng xy lanh Cần cẩu quay dùng xy lanh nâng cần có: tời nâng hàng thường bố trí nằm cần cẩu, cần cẩu nối với. .. Nghiên cứu, thiết kế cần cẩu crane 10 tấn, tầm với 18m” Tính cấp thiết đề tài Thiết bị nâng hạ tàu không xa lạ với nước phát triển giới Tại công ty hàng đầu giới, thiết bị nâng thiết kế, chế tạo