Hiện nay với sự phát triển không ngừng của các nghành công nghiệp - nông nghiệp, nên việc sử dụng các sản phẩm của khoa học kĩ thuật là rất quan trọng .Chính nhờ sự ứng dụng đó mà thúc đẩy nền kinh tế cho mỗi quốc gia và trên toàn thế giới, đồng thời chúng góp một phần không nhỏ vào việc tăng năng suất lao động, phục vụ đời sống, sinh hoạt hàng ngày của con người không những thế chúng còn thay thế và làm việc ở những môi trường không có lợi cho con người và làm việc với tính chính xác cao . Với nhiều ưu điểm như vậy nên việc sử dụng khí cụ điện trong nghành tăng lên không ngừng. Mặt khác, các khí cụ điện ngày càng được cải tiến và hoàn thiện, đồng thời việc nghiên cứu, chế tạo để tạo ra những khí cụ điện có nhiều ưu điểm hơn nữa là cần thiết cho mỗi sinh viên.
MỤC LỤC L I NÓI UỜ ĐẦ .2 CH NG I. GI I THI U CHUNG V C N TR C TH PƯƠ Ớ Ệ Ề Ầ Ụ Á CT1,5T 3 1.1. C u t o chung v các thông s hình h c c a máy.ấ ạ à ố ọ ủ 3 1.1.1.Công d ng.ụ 4 1.1.3. u thi t k c n tr c tháp:Đầ đề ế ế ầ ụ .5 1.1.4. Các kích th c hình h c (hình 1)ướ ọ .6 1.2.T i tr ng tác d ng lên c n tr c tháp:ả ọ ụ ầ ụ 6 1.2.1. T i tr ng nâng danh ngh a Qdn = 1,5t = 15000(N)ả ọ ĩ 6 1.2.2.Tr ng l ng b n thân máy l y theo máy c s .ọ ượ ả ấ ơ ở .6 1.2.3.T i tr ng gióả ọ .7 1.2.4.T i tr ng quán tính.ả ọ .9 CH NG II. T NH TO N CHUNG C C C C UƯƠ Í Á Á Ơ Ấ .10 2.1. C c u di chuy n c n tr cơ ấ ể ầ ụ 10 2.1.1.Ch n s d n ng c c u di chuy n ọ ơ đồ ẫ độ ơ ấ ể .10 2.1.2-Xác nh l c nén bánh đị ự 10 2.1.3.Xác nh l c c n di chuy n c n tr c.đị ự ả ể ầ ụ 12 2.1.4.Tính công su t ng c v ch n ng c .ấ độ ơ à ọ độ ơ .13 2.2.C c u nâng ơ ấ 14 2.2.1.S d n ng c c u nângơ đồ ẫ độ ơ ấ .14 2.2.2.Ch n pal ng cáp, ng kính tang v puly.ọ ă đườ à .14 2.2.3.Ch n móc treo.ọ 15 2.2.4.Ch n ng c i n.ọ độ ơ đ ệ 15 2.3.C c u quay.ơ ấ 16 2.3.1. S d n ng. ơ đồ ẫ độ 16 2.3.2.Xác nh các ph n l c t a v ch n .đị ả ự ự à ọ ổ .16 2.3.3.Xác nh l c c n quay.đị ự ả 17 2.3.4.Ch n ng c c c u quay.ọ độ ơ ơ ấ 18 2.4.C c u thay i t m v iơ ấ đổ ầ ớ 18 2.4.1.S d n ng.ơ đồ ẫ độ 18 2.4.2.Xác nh các thông s hình h c.đị ố ọ 19 2.4.3.Tính l c c ng trong pal ng nâng c n Sp v l c c ng c n Sc.ự ă ă ầ à ự ă ầ 19 CH NG III. T NH TO N RIÊNG C C U DI CHUY N.ƯƠ Í Á Ơ Ấ Ể 21 3.1.Ch n s d n ng c c u di chuy n ọ ơ đồ ẫ độ ơ ấ ể 21 3.2-Xác nh l c nén bánh đị ự .22 3.3.Xác nh l c c n di chuy n c n tr c v tính công su t ng c .đị ự ả ể ầ ụ à ấ độ ơ 24 3.4. Ki m tra ng c v ch n phanh c c u di chuy n.ể độ ơ à ọ ơ ấ ể 25 3.5.Ch n lh p n iọ ớ ố 28 1 CH NG IV. T NH N NH C N TR CƯƠ Í Ổ ĐỊ Ầ Ụ 30 4.1.V trí tính toán. ị 30 4.2.Ki m tra n nh cho c n tr c ể ổ đị ầ ụ 30 T I LI U THAM KH OÀ Ệ Ả 34 LỜI NÓI ĐẦU Xây dựng và phát triển các công trình xây dựng dân dụng, công nghiệp cơ sở hạ tầng đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển kinh tế xã hội, nhất là đối với các nước đang phát triển như nước ta hiện nay. Vì vậy bên cạnh việc tăng cường đâu tư vè tàI chính thi việc áp dụng những công nghệ mới nhằm nâng cao chất lượng, hạ giá thành sản phẩm cũng như đảm bảo tiến độ thi công là việc làm hết sức cần thiết. Với việc ứng dụng các công nghệ mới tiên tiến thì việc sử dụng các máy và thiết bị là điều tất yếu. Khi đó máy và thiết bị xây dựng không những chỉ tăng năng suất lao động, tăng nhịp độ thi công mà còn là yếu tố không thể thiếu được để đảm bảo chất lượng và hạ giá thành công trình, thậm chí trở thành nhân tố quyết định đến sự hình thành một công trình hiện đại. Thực tế xây dựng ở các nước tiên tiến cũng như ở nước ta đã chỉ ra rằng việc xây dựng các nhà cao tầng không thể thiếu được các cần trục có chiều cao nâng tầm với tải trọng nâng lớn các máy bơm bê tông hiện đại cũng như nhiều thiết bị khác. Việc xây dựng các công trình thuỷ điện bến cảng cầu đường không thể hoàn thành và đảm bảo chất lượng nếu không sử dụng các máy làm đất và các thiết bị gia cố nền móng, các thiết bị sản xuất vật liệu và nhiều thiết bị khác có tính năng kỹ thuật phù hợp. Chính vì những lí do trên, máy xây dựng ngày càng có ý nghĩa và vai trò lớn hơn trong công tác xây dựng cơ bản nói riêng và nền kinh tế nói chung. Đối với một sinh viên máy xây dựng, để học và hiểu biết tất cả các loại máy móc thiết bị phục vụ cho quá trình xây dựng là không thể. Do đó, trong quá trình làm đồ án môn học máy nâng chuyển, mỗi sinh viên chỉ có thể đi sâu về một loại máy nhất định như: máy nâng, máy sản xuất, máy khoan cọc nhồi,máy dải asphalt bêtông… Bản thân em được giao đề tài thiết kế là: “Cần trục tháp CT1,5T”. Được sự hướng dẫn chu đáo và tận tình của thầy giáo TRƯƠNG QUỐC THÀNH, em đã hoàn thành đồ án. Nhưng do quá trình làm em còn có nhiều thiếu 2 sót và kinh nghiêm dang còn non nớt nên không tránh được sự sai sót. Em mong được các thầy chỉ bảo thêm nhiều. Em xin chân thành cảm ơn thầy TRƯƠNG QUỐC THÀNH và cùng toàn thể các thầy trong bộ môn. CHƯƠNG I. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CẦN TRỤC THÁP CT1,5T 1.1. Cấu tạo chung và các thông số hình học của máy. Hình 1. 1. Kết cấu thép 2. Trụ cần 3. Cần 4. Bộ móc treo 5. Khung và cơ cấu di chuyển cần trục 6. Bệ quay 7. cơ cấu quay 8. Cơ cấu thay đổi tầm với 9. Cơ cấu nâng vật 10.Đối trọng 11.Bánh xe (4 chiếc) 12.Cáp nâng cần 13.Cáp nâng vật 14.Ca bin 3 1.1.1.Công dụng. Cần trục tháp có công dụng chung dùng trong xây dựng dân dụng và một phần trong xây dựng công nghiệp. Loại máy này mômen tải từ 4 đến 160tm sức nâng 0,4-8 tấn. Chiều cao nâng 12-100m, tầm với lớn nhất 10-30 m. Để xây dựng nhà bằng phương pháp lắp ghép tấm hoặc khối bêtông, còn có các cần trục tháp có sức nâng đến 12 tấn và mômen tải từ 40-250tm. Cần trục tháp để xây dựng các công trình có độ cao lớn (cần truc tháp tự nâng ). Loại này có mômen tải từ 30-250tm, đôi khi đến 500tm. Sức nâng ở tầm với lớn nhất 2-4t, ở tầm với nhỏ nhất đến 12t có thể đến 20t. Tầm với đạt 20-50 m, đôi khi đến 70m. Chiều cao nâng từ 50-100m, có thể đến 250m. Cần trục tháp chuyên dùng trong xây dựng công nghiệp. Loại này có mômen tải đạt dến 600tm, cá biệt đạt đến 1500tm. Sức nâng 2-75t. Tầm với lớn nhất 20-40 m. Theo phương pháp lắp đặt ở hiện trường có thẻ chia ra: cần trục tháp di chuyển trên ray, cần trục tháp cố định và cần trục thap tự nâng. Cần trục tháp đặt cố định có chân tháp gắn liền với nền hoặc tựa trên nền thông qua bệ đỡ hoặc cac gối từa cố định. Cần trục tháp tự nâng có thể nằm ngoài hoặc trong công trình, tháp được tự nối dài để tăng độ cao nâng theo sự phát triển chiều cao của công trình, khi tháp có độ cao lớn, nó được neo theo công trình để tăng ổn định và tăng khả năng chịu đựng ngang. Với cần trục tháp tự nâng đặt trên công trình xây dựng, khi làm việc sẽ tự nâng toàn bộ chiều cao theo công trình. Toàn bộ tải trọng cần trục được truyền xuống công trình. Cần trục tháp CT1,5T là loại cần trục khi làm việc di chuyển trên ray. Nó là loại tháp quay, toàn bộ tháp và cơ cấu được đặt trên bàn quay. Bàn quay tựa trên thiết bị tựa quay đặt trên khung di chuyển. Khi quay, toàn bộ bàn quay quay cùng với tháp. 4 1.1.2.Nguyên lý làm viêc. - Cần trục bao gồm khung và cơ cấu di chuyển cần trục (5) tựa trên thiết bị quay và quay xung quanh trục quay của máy nhờ cơ cấu quay (7) bố trí trên bệ quay. Trên bệ quay có bố trí tháp (1). đối trọng (10) cùng cơ cấu nâng vật (9) và cơ cấu thay đổi tầm với (8), và các thiết bị điện. Cần (3) đươc nối một đầu với thân tháp bằng khớp bản lề còn đầu kia được treo bộ móc treo (4), cáp neo vòng qua cụm puly đổi hướng bố trí ở trụ cần, cáp treo được nối với cụm puly cân bằng và nối với tang cuốn cáp. Vật nâng được nâng hạ nhờ cáp nâng vật vong qua puly ở trụ cần và nối với cơ cấu nâng vật. - Phần quay được dẫn động bằng cơ cấu quay, bàn quay tựa trên thiết bị tựa quay quay xung quanh trục quay của máy nhờ cơ cấu quay. Khi bệ quay quay thì cả tháp và cần cùng quay để di chuyển vật từ vị trí này sang vị trí khác. - Để thay đổi tầm với thì cơ cấu nâng hạ cần làm việc, cơ cấu này cho phép nâng vật lên cao hoặc hạ vật xuống thấp và trên cơ cấu này có bố trí thiết bị hạn chế hành trình để hạn chế chiều cao nâng. - Toàn bộ cần trục di chuyển theo phương ngang trên ray nhơ cơ cấu di chuyển đê thay đổi vị trí làm việc. 1.1.3. Đầu đề thiết kế cần trục tháp: Tải trọng nâng (T) Tầm với lớn nhất 0,5 Tầm với nhỏ nhất 1,5 Tầm với (m) Lớn nhất 10 Nhỏ nhất 5 Chiều cao nâng vật (m) Tầm với lớn nhất 11,3 Tầm với nhỏ nhất 16,3 Vận tốc (v/ph) Nâng vật 20 Di chuyển cần trục 15 Vận tốc quay của cần trục (v/ph) 0,7 Thời gian thay đổi tầm với (giây) 83 Chiều rộng đường ray (m) 2,5 Khoảng cách trục hai bánh xe (m) 2,7 Khối lượng (T) Cần trục Không có đối trọng 4.31 5 Khi vận chuyển 6.76 Đối trọng 2.45 1.1.4. Các kích thước hình học (hình 1) Dựa vào máy cơ sở CT1,5T ta xác định được các kích thước sau: Chiều dài cần : Lc = (Rmax-a)/cosα Với Rmax = 10m: Tầm với lớn nhất a = 1,2m: khoảng cách từ điểm quay cần đén trục quay của tháp. α : góc nghiêng của cần so với phương ngang khi tầm với lớn nhất. α = 15 0 Lc = (10-1,2)/cos15 0 = 9 m Chiều dài trụ cần: Ltc = 2 m Chiều cao của tháp và cơ cấu di chuyển: Lt = 14 m Chiều cao kết cấu thép (thân tháp): L = 11m Chiều rộng đường ray : Br = 2,5 m Khoảng cách hai trục bánh xe : Lb = 2,7 m. 1.2.Tải trọng tác dụng lên cần trục tháp: 1.2.1. Tải trọng nâng danh nghĩa Qdn = 1,5t = 15000(N) - Khi tầm với lớn nhất thi trọng lượng vật nâng nhỏ nhất: Q = 0,5T = 500daN - Khi tầm với nhỏ nhất thì trọng lượng vật nâng lớn nhất: Q = 1,5T = 1500daN Trọng lượng thiết bị mang tải (móc treo) : q = 0,05.Qdn q = 0,05.15000 =750 N Trọng lượng vật nâng tính toán: Qtt = Qdn + q = 15000 + 750 =15750 N 1.2.2.Trọng lượng bản thân máy lấy theo máy cơ sở. Kết cấu khung thép (tháp) : 445 kg Trụ cần : 85 kg Cần : 353 kg Bộ móc treo : 10 kg Khung và cơ cấu di chuyển cần trục : 1060 kg Bệ quay : 520 kg Cơ cấu quay : 245 kg 6 Cơ cấu thay đổi tầm với : 345 kg Cơ cấu nâng vật : 450 kg Đối trọng : 2450 kg Bánh hơi (4 chiếc ) : 800 kg. 1.2.3.Tải trọng gió Cần trục tháp CT1,5T làm việc ngoài trời cần phải tính đến tải trọng gió. Tải trọng gió thay đổi một cách ngẫu nhiên, trị số phụ thuộc vào thời tiết khí hậu của từng vùng . Tải trong gió được tinh thoe công thức sau: Wg = q.n.c.β.A Trong đó: q : áp lực gió, N/m 2 , được lấy phụ thuộc vào trường hợp tính toán. áp lực gió trung bình ở trạng thái làm việc lấy q gI = 150 N/m 2 áp lực gió lớn nhất ở trạng thái làm việc lấy q gII = 250 N/m 2 áp lực gió ở trạng thái không làm việc với tốc độ gió 33m/s lấy q gIII = 70 N/m 2 . n: Hệ số kể đến sự tăng áp lực theo chiều cao, lấy n = 1 c: Hệ số cản đọng lực học, lấy c =1,2 β: Hệ số động lực học kể đặc tính xung động của gió, lấy β = 1,4 A: diện tích hứng gió của kết cấu A = A 0 .ϕ A 0 : Diện tích bề mặt được giới hạn bởi đường biên ngoài của kết cấu, m 2 ϕ : Hệ số kể đến phần lỗ hổng Với kết cấu dàn lấy ϕ = 0,3 Với kết cấu có thành kín, đối trọng ϕ = 1 Trường hợp gió tác dụng theo phương ngang thì diện tích hứng gió của các cơ cấu là: Tháp: A T = 0,25.11 0,3 = 0,825 m 2 Cần: A c = 0,25.9.0,3 = 0,675 m 2 Trụ cần: A tc = 0,25.2.0,3 = 0,15 m 2 Đối trọng: A đt = 1,5 m 2 Cabin: A cb = 1,5.1,5 = 2,25 m 2 Khung và cơ cấu di chuyển: A k = 2,7.1,5.0,3 = 1,2m 2 Vật nâng: A vn = 4 m 2 (Bảng 6 HDĐAMN) Trường hợp gió tác dụng theo phương dọc thì diện tích hứng gió của các cơ cấu là: Tháp: A T = 0,3.11.0,3 = 0,99 m 2 Cần: A c = 0,3.9.0,3 = 0,81 m 2 7 Trụ cần: A tc = 0,3.2.0,3 = 0,18 m 2 Đối trọng: A đt = 1,5 m 2 Cabin: A cb = 1,4.1,5 = 2,1 m 2 Khung và cơ cấu d/c: A k =2,5.1,5.0,3 = 1,125m 2 Vật nâng: A vn = 4 m 2 (Bảng 6 HDĐAMN) Ta có bảng tải trọng gió tác dụng lên máy theo 2 phương ngang và phương dọc cần trục nhu sau: - Tải trọng gió theo phương ngang: Tải trọng gió Cơ cấu W gI (N) W gII (N) W gIII (N) Tháp 208 347 97 Cần 170 284 79 Trụ cần 38 63 18 Đối trọng 378 630 176 Cabin 529 945 265 Khung và cơ cấu d/c 302 504 141 Vật nâng 1008 1680 470 ΣW g 2633 4453 1246 - Tải trọng gió theo phương dọc: Tải trọng gió Cơ cấu W gI (N) W gII (N) W gIII (N) Tháp 249 416 116 Cần 204 340 95 Trụ cần 45 76 21 Đối trọng 378 630 176 Cabin 529 882 247 Khung và cơ cấu d/c 284 473 132 Vật nâng 1008 1680 470 ΣW g 2697 4497 1257 8 1.2.4.Tải trọng quán tính. Tải trọng do lực quán tính trong các cơ cấu phát sinh trong thời kỳ chuyển động không ổn định như: mở máy, phanh, thay đổi tốc độ. - Lực quán tính của khối chuyển động tịnh tiến: P qt = m.a = tg VG . . Trong đó: G: là trọng lượng phần chuyển động tịnh tiến G = 6,76T = 67600N g: là gia tốc trọng trường g = 9,81 ≈ 10 m/s 2 V: là vận tốc di chuyển cần trục V = 15m/ph = 0,25m/s t: thời gian chuyển động không ổn định t = 3s P qt = 3.10 25,0.67600 = 563,3 N - Lực quán tính sinh ra khi nâng vật là: P qtn = t Vn m = 60.5,1 20 .1500 = 333,3 N - Lực quán tính li tâm của phần quay: P lt = m.ω 2 .R + Tháp: P lt = 445.0,7 2 .1,6 = 348,9 N + Đối trọng: P lt = 2450.0,7 2 .1,5 = 1800 N + Cabin: P lt = 500.0,7 2 .0,6 = 147 N - Lực quán tính li tâm khi cơ cấu quay làm việc: P lt = m c . ω 2 q .(x 0 + 2 Lc cosα) Trong đó: m c : là trọng lượng cần m c = 353 kg x 0 : là khoảng cách từ trục quay cần đến chốt chân cần x 0 = 1 m L c : là chiều dài cần L c = 9 m α: là góc nghiêng cần α = 15 0 P lt = 353.0,7 2 .(1 + 2 9 cos15 0 ) = 920,6 N 9 CHƯƠNG II. TÍNH TOÁN CHUNG CÁC CƠ CẤU 2.1. Cơ cấu di chuyển cần trục 2.1.1.Chọn sơ đồ dẫn động cơ cấu di chuyển Hình 2. Sơ đồ dẫn động cơ cấu di chuyển cần trục. 1. Động cơ 2. Khớp nối và phanh 3. Hộp giảm tốc 4. Bánh xe - Bố trí dẫn động một phía, dùng 2 động cơ. 2.1.2-Xác định lực nén bánh Cần trục khi di chuyển tựa trên 4 bánh, ta có: + Lực tác dụng gồm: Trọng lượng phần không quay G 1 = 10,6KN Trọng lương phần quay kể ca vật nâng G 0 = 72,78KN Tải trọng ngang do gió W gI = 2,697KN + Trục quay của máy O-O + Mômen do gió tác dụng M g = W gI .h 10 . trong công trình, tháp được tự nối dài để tăng độ cao nâng theo sự phát triển chiều cao của công trình, khi tháp có độ cao lớn, nó được neo theo công trình. nâng đặt trên công trình xây dựng, khi làm việc sẽ tự nâng toàn bộ chiều cao theo công trình. Toàn bộ tải trọng cần trục được truyền xuống công trình. Cần