VŨ KHÁC ĐIỆP
XÂY ĐỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU PHỤC VỤ THIẾT KÉ, CHẾ TẠO CÂN TRỤC KIỂU CẬU TẠI NHÀ MÁY CHẾ TẠO
THIẾT BỊ NÂNG VIỆT NAM (VINALIFT)
\ THẠC SỸ KỸ THUẬT
LUAN VAI
Trang 2
VU KHAC DIEP
XAY DUNG CO SO DU LIEU PHUC VU THIET KE, CHẾ TẠO CẦN TRỤC KIỂU CẦU TẠI NHÀ MÁY CHẾ TẠO
THIẾT BỊ NÂNG VIỆT NAM (VINALIFT)
CHUYEN NGANH: KY THUAT MAY VA THIET BI XAY DUNG NANG CHUYEN MA NGANH: 60.52.10
LUAN VAN THAC SY KY THUAT
Trang 3DANH MỤC CÁC BẢNG 2 ©te+ESSEE EEECEEEEE552236223e22secrsecr 5
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ -22-22++2CEE2EEeeeEEEEEELLrerrrrrrrrkke 6 I/07\008NNAnA 8 1 - Tính cấp thiết của dé tai cccceeesessssesescsssssscscscscscscssacsvessssaeeeees 8
2 - Mục tiêu và phạm vỉ nghên CỨu: - 2 «<< «<< £es£ssxss 8
3 - Phương pháp nghiên CỨU: - << 5< E3 se csee 9
4 - Nội dung nghiên a | (| a rong rosrseeetsaieveovtronortrerrtnrevreen 9
CHUONG I: TONG QUAN VE CONG TAC THIET KE VA CHE TAO CAN TRUC KIEU CAU TẠI VIỆT NAM 2- sc scxe+rerxcer 10
1.1 Nhu cầu lắp đặt, sử dụng cần trục kiểu cầu tại Việt Nam 10 1.1.1 Tình hình sử dụng cần trục kiểu cầu trong nền công nghiệp đóng
tàu Ở VIỆt ÏNaIm - 2G 6 s33 3 31 313 3 1 03 1 HH ng ng nung ke 10
1.1.2 Tình hình sử dụng cần trục kiểu cầu trong ngành công nghiệp vận
0 ốốốỐốỐỐốỐốố ốc am 10
1.1.3 Tình hình sử dụng cần trục kiểu cầu trong ngành công nghiệp sản
xuất vật liệu Xây dựng - 5c s+ S21 1x3 2 S2 nu ngưng ee 11
1.1.4 Tình hình sử dụng cần trục kiểu cầu trong ngành xây dựng I1 1.1.5 Tình hình sử dụng cần trục kiểu cầu trong các ngành công nghiệp BEI ereengghanatningtikkueBiB40015401341685459 6 9rnrxorganrvirxgrtu30340T007120000017000900206.0001000:00:c55A 11 1.2 Thực trạng về công tác thiết kế và chế tạo cần trục kiểu cầu tại Việt l1 .Ỏ 11 1.3 Thuc trang vé cong tac thiét ké va ché tao can truc kiéu cau tai nha máy chế tạo thiết bi nâng Việt Nam (Vinalift) 5s ssss sex se 12
1.4 Tiêu chuẩn quy phạm phục vụ tính toán thiết kế, chế tạo, lắp đặt và
sử dụng thiết bị nâng ở Việt Nam - 2 5-5 <5 Sex cscee 13 1.4.1 TCVN 4244 : 2005 -Thiết bị nâng - Thiết kế, chế tạo và kiểm tra i1 0P HH TH TH HT 13
1.4.2 TCXDVN 338:2005 - Kết cấu thép - Tiêu chuẩn thiết kế 14 '
1.4.3 TCVN 2737-1995 Tải trọng và tác động - tiêu chuẩn thiết kế 14 1.4.4 TCVN 5862:1995 Thiết bi nâng, phân loại theo chế độ làm việc 14
Trang 42.2.1 Cầu trục một đầm . 2- 2 + << SE SE SE SeESzEezEezsezscz 21 2.2.1.1- Palăng điện sử dụng trong cầu trục một đầm 21 2.2.1.2- Cơ cấu di chuyển cầu trên cầu trục một dầm 24
2.2.1.3- Kết cấu thép cầu trục một .- 5-5 < «sex £esseseesezs 26
2.2.2 Cầu trục hai đầm - G5 5s 3E 3 1S S1 121 1x ve essxz 30
2.2.2.1- Xe con trên cầu trục hai đầm - 5s se se sss+ss=ssz 30
2.2.2.2- Cơ cấu di chuyển cầu trục hai đầm .- - c2 =s=s=s=s 35 2.2.2.3- Kết cấu thép cầu trục hai đầm .- 5< «+s<s£zs+s£2 35 2.2.3 Lựa chọn phương án dẫn và truyền động các cơ cấu công tác trên
CAU ẨTỤC G- (G2 S11 1 0 913 HH ng nung se 37
2.2.3.1 CƠ cấu nâng - -c + s +1 1111 ng ngu cuc 37
2.2.3.1 Cơ cấu di chuyển cầu trỤc - - - s6 +s+sxsxsEexszezesses 40
CHƯƠNG III: XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU PHỤC VỤ TÍNH TỐN,
THIẾT KẾ VÀ LỰA CHỌN THIẾT BỊ ¿tr 42 3.1 Thông số kỹ thuật và phương pháp tính toán, lựa chọn các chỉ tiết
và cụm chỉ tiết điển hình dùng trong cần trục kiểu câu 42
3.1.1 Động cơ điện dùng cho cơ cấu nâng và di chuyển 42 3.1.2 Khớpp nối ++++++++++t2222223155222et122222211555222212222222222ee 41 E002 an 52 3.1.4 Phanhh c0 0903086301 9030 000110 vớ 55 3.1.5 Cáp thép th 58 c0 62 2:1„/ CAN DẾHH Xổ cu uenaoei.c.cerriiererroerrrerenneesesrsrrerernsarvsansvsynasseyeexesse 63 3.2 Phương pháp chung tính toán thiết kế các cơ cấu công tác 68
3.2.1 Cơ cấu nâng << su ng ng se 68
3.2.1.1 Sơ đồ dẫn động cơ cấu nâng: chọn kiểu tang kép với bội suất a
Sơ đồ dẫn động cơ cấu nâng được cho như hình vẽ - 5< « 68
3.2.1.2 Lựa chọn pa lăng cáp, đường kính tang và puly 69
3.2.1.3 Tính toán cụm fang - s «+ xxx 3x2 ty cv gvervee 69
3.2.1.4 Tính cặp đầu cáp trên tang 3952tIS85NMEỂNSEEHS.20865310511256484<-.ecee 72
3.2.1.5 Tính toán tTỤc tang . << + ++< + + x +23 sex ssxeeseesees 73 ~
3.2.1.6 Chọn ổ đỡ trục tang - - - xxx evevererszee 74 _ 3.2.1.7 Tính công suất động cơ và tỷ số truyền hộp giảm tốc: 74
(3.2.1.8 Cac tính toán CỒn ÏạI - <5 <5 << E3 3 3 s52 75
3.2.2 Tính toán cơ cấu di chuyển cầu trục - s5 ssesesesez 75
Trang 5chuyển cẩu tTỤC: ¿- se +keSEEtSEEEEEEESEEESEEEE51E1511111111E 76
3.2.2.4 Tinh luc can tĩnh tác động lên cầu trục: Lực cản chuyển động của cầu gồm có lực cản do ma sát và lực cản do độ đốc của đường ray
Và Cần O gIÓ - 5s Set vH T11 E1018 11115111111 111 111111111 77
3.2.2.5 Cơng suất tính tốn động cơ di chuyển cầu trục: 78 3.2.2.6 Kiểm tra động cơ và chọn phanh cơ cấu di chuyển cầu 78 3.3 Phương pháp chung tính toán thiết kế kết cấu thép câu trục 81 3.3.1 Tai trong tac dung va dac trung hinh hoc tiét dién ngang dầm chính và dầm dau Cau tru eessesessesessessssssssscscsesesessesesessesssssesassrcessseeseesseceece, 81
1 - Các tổ hợp tải trọng tác dung lén CAU truc veecsecssssssssssssssscsseccseeccsees 81 2 - Xác định kích thước tiết diện dầm chính Đặc trưng hình học mặt
cắt ngang của dầm tại các vị trí nguy hiểm .- - se +s+secszscsz 83
3.3.2 Kiểm tra bền kết cấu thép cầu trục tt 86
3.3.2.1 Kiểm tra tiết diện giữa của dầm chính cầu tTỤC 86 3.3.2.2 Kiểm tra tiết diện đầu dâm của dâm chính cầu trỤC: 92 3.3.2.3 Nội lực tại mặt cắt giữa dầm của dâm đầu cẩu trục: 92
CHUONG IV: THUAT TOAN VA THIET LAP BANG TINH EXCEL 94 TINH TOAN CAC CO CAU CONG TAC VA KET CAU THEP CAN
TRUC 64 94
4.1 Sơ đồ cấu trúc bố trí file dữ liệu các thông số kỹ thuật của các chỉ
tiết và các cụm chỉ tiết tiêu chuẩn -2 s5 SE 9EE 15115111 94
4.2 Thuật toán tính toán các cơ cấu công tác và kết cấu thép cầu trục 94
4.2.1 Cơ cấu nâng - - «+ s6 tt S111 1111151 HH1 ng ng sen 95
4.2.2 Cơ cấu di chuyỂn - tt +kSEtSESE8EESES E111 1111111 cn 96 4.2.3 Kết cấu thép CAU truc .cccccesssssssssssesssessssesessssesssssssssesssersesercesescess 97 4.3 Thiết lập bảng tính toán thiết kế các cơ cấu công tác và kết cấu thép
5š ốm 98
4.3.1 Các căn cứ để thiết lập: 2 se se Set SESESEESE91E 11911111 98
4.3.2 Một số chú ý trong sử dụng bảng tính 5 stSEtE92E91s15s2 99
4.3.3 Bang tinh các cơ cấu công tác và kết cấu thép cầu trục được xây
dựng cho cầu trc hai m: ôse âe++xketrxssrxeerrreerrreed 99
KET LUAN VA KIEN NGHI.u csccccccccscsssscescsssssssssssssssssccssssvecccsssssssscece 100 Tài liệu tham khảo
Trang 6Kí hiệu E J, Jy W,, Wy Tên gọi
Médun dan hồi
Mômen quán tính đối với các truc x, y
Mômen chống uốn của tiết diện đối với trục x,y Diện tích tiết diện
Trang 7Bảng 2.1 Dãy sức nâng tiêu chuẩn theo (GOST 1575-61; ISO 4301- 20 5-1991) Bảng 2.2 Đặc tính kỹ thuật cơ bản của một số Palăng hiện đang 22 được sử dụng phổ biến Bảng 2.3 Đặc tính kỹ thuật của xe con KG - Hàn Quốc (Xe con một 34 mỏ móc) Bảng 2.4 Đặc tính kỹ thuật của xe con KG - Hàn Quốc (Xe con hai 34 mỏ móc) Bảng 3.1 Các thông số kỹ thuật chính của động cơ Wuxi - Trung 46 Quốc
Bảng 3.2 Các kích thước của động cơ Wuxi - Trung Quốc 46 Bảng 3.3 Đặc tính kỹ thuật của khớp nối răng 50 Bảng 3.4 Đặc tính kỹ thuật của khớp nối đàn hồi 51 Bang 3.5 Thông số kỹ thuật khớp nối của hãng Flender - CHLB 52 Đức Bảng 3.6 Thông số kỹ thuật hộp giảm tốc ZQ của hãng Tailong - 53 Trung Quéc Bang 3.7 Kích thước hộp giảm tốc ZQ của hãng Tailong - Trung 54 Quốc Bảng 3.8 Thông số kỹ thuật chính phanh hai má của hãng ZPMC 57 Bảng 3.9 Hệ số an toàn bền của cáp 58
Bảng 3.10 Hệ số e cho các loại máy nâng 39
Bang 3.11 Các thông số cơ bản của cáp thép DIEPA - CHLB Đức 61 Bảng 3.12 Các thông số cơ bản của cáp thép Đại Liên - Trung Quốc 61 Bảng 3.13 Bánh xe cần trục cố định trong hộp ổ góc 65
Bảng 3.14 Bánh xe cần trục cố định trong hộp ổ góc 65
Bảng 3.15 Hệ số kể đến chế độ làm việc của cơ cấu 65
Bảng 3.16 Hệ số kể đến tính chất thay đổi tải trọng 66
Bảng 3.17 Các giá trị của hệ số khuyếch đại 82
Trang 8
Hình 2.1 Cầu trục một dầm với palăng chạy dưới dầm chính 16 Hình 2.2a Cầu trục một dầm với palăng chạy bên 17 Hình 2.2b Kết cấu chung palăng điện chạy bên (chạy lệch) 18 Hình 2.3 Kết cấu chung cầu trục hai dầm 19
Hình 2.4 Cấu tạo chung của palăng điện kiểu treo 23
Hinh 2.5 Cơ cấu di chuyển dẫn động tập chung 24
Hình 2.6 Cơ cấu di chuyển cầu trục dẫn động riêng 25
Hình 2.7 Cầu trục một dầm dang chit I 26; 27 Hình 2.8 Tăng cường dần ngang và đứng cầu trục một dầm 27
Hình 2.9 Cầu trục một dầm với dầm dạng tổ hợp từ thép tấm 28
Hình 2.10 Kết cấu chung dầm chính cầu trục một dầm 29
Hình 2.11 Kết cấu chung dầm biên 30
Hình 2.12 Xe con cầu trục hai dầm 31
Hinh 2.13 Phối hợp các dầm biên bằng dầm cân bằng 35
Hình 2.14 Mặt cắt ngang dầm cầu trục hai dầm 36
Hình 2.15 Mặt cắt ngang điển hình dầm chính câu trục hai dầm 36
Hình 2.16 Sơ đồ truyền động cơ cấu nâng 38
Hình 2.17 Bố trí cơ cấu nâng với trục truyền trung gian trên xe 38
con
Hình 2.18 Phương án dẫn động chung cơ cấu nâng 39 Hình 2.19 Cụm khớp nối động cơ và hộp giảm tốc 39 Hình 2.20 Phương án kết cấu cụm tang cáp 40
Hình 2.21 Dẫn động cơ cấu di chuyển 40
Hình 3.1 Các kích thước chính của động cơ Wuxi 45
Hình 3.2 Cấu tạo chung khớp nối đàn hồi 49
Hình 3.3 Cấu tạo chung khớp nối răng đơn 49 Hình 3.4 Cấu tạo chung khớp nối răng đơn với bánh phanh 49
Trang 9Hình 3.7 Phanh hai má điện - thuỷ lực 55 Hình 3.8 Phanh đĩa 55 Hình 3.9 Bánh xe đặt trên trục truyền 64 Hình 3.10 Bánh xe đặt trên trục tâm 64 Hình 3.11 Kết cấu bánh xe di chuyển cầu trục 66 Hình 3.12 Biểu đồ mômen trục bánh xe 67
Hinh 3.13 Sơ đồ dẫn động cơ cấu nâng 68
Hình 3.14 Sơ đồ xác định chiều dài tang 70 Hình 3.15 Cụm cơ cấu kẹp cáp T2 Hình 3.16 Sơ đồ tác dụng lực lên trục 73 Hình 3.17 Sơ đồ dẫn động cơ cấu di chuyển cầu trục 75 Hình 3.18 Sơ đồ tính lực nén bánh 76 Hình 3.19 Mặt cắt ngang dầm chính cầu trục 84
Hình 3.20 Tổ hợp tải trọng thứ nhất tác dụng lên máy trục 86
Hình 3.21 Tổ hợp tải trọng thứ 2 tác dụng lên máy trục 87
Hình 3.22 Tổ hợp tải trọng thứ 3 tác dụng lên máy trục 89 (Thử tải động)
Hình 3.23 Tổ hợp tải trọng thứ 3 tác dụng lên máy trục (Máy trục không làm việc, chịu tác động của tải trọng 90
gió mạnh nhất)
Trang 10Nhu cầu về thiết bị nâng, trong đó chủ yếu là cầu trục, cổng trục trong các lÏnh vực sản xuất công nghiệp và xây dựng ở nước ta hiện nay là rất lớn Đây là các thiết bị chủ đạo góp phần nâng cao năng suất, chất lượng sản phẩm, cải tiến công nghệ và giải phóng sức lao động trong các ngành kinh tế quan trọng của đất nước như: Công nghiệp đóng tàu, giao thông vận tải, chế tạo máy, sản xuất vật liệu xây dựng, luyện kim Hiện nay, các doanh nghiệp trong nước đã chế tạo và lắp đặt được các loại cần trục kiểu cầu (cầu trục, cổng trục) có sức nâng lên đến 650 tấn, khẩu độ lên đến 80 - 100 mét và chiều cao nâng lên đến 65 mét Tuy nhiên các sản phẩm chế tạo ra đều mang tính đơn chiếc và được chế tạo theo thiết kế của nước ngoài hoặc sao chép nguyên mẫu Các thiết bị chính trên máy phần lớn đều được nhập ngoại Công tác thiết kế cũng như trình độ công nghệ, chế tạo còn yếu và thiếu Tại nhà máy chế tạo thiết bị nâng Việt Nam CVinalift), mặc dù chuyên sản xuất thiết bị nâng với sản lượng hàng năm khá lớn tình hình sản xuất cũng nằm trong tình trạng chung như vậy
Để có thể nâng cao chất lượng sản phẩm và năng suất lao động của nhà máy,
cần thiết phải nâng cao chất lượng thiết kế và đầu tư thêm vẻ công nghệ Mặc dù đội ngũ cán bộ thiết kế đông đảo cũng như có trình độ chuyên môn phù hợp nhưng do chưa có một nghiên cứu một cách cơ bản và đồng bộ cũng như thiếu các cơng cụ tính tốn nên sản phẩm thiết kế chậm, kết cấu nhiều bộ phận chưa hợp lý, không phù hợp với trình độ công nghệ của nhà máy
Đề tài: "Xây dựng cơ sở dữ liệu phục vụ thiết kế chế tạo cần trục kiểu
cầu tại nhà máy chế tạo thiết bị nâng Việt Nam" sẽ là cần thiết để làm cơ sở bước
đầu giúp nhà máy nâng cao năng lực thiết kế 2 - Mục tiêu và phạm vi nghên cứu:
Trang 11- Phạm vi nghiên cứu: Trong khuôn khổ của luận văn thạc sĩ, bước đầu chỉ tiến hành nội dung nghiên cứu cho các loại cầu trục có công dụng chung, sử dụng
móc treo có sức nâng đến 100 tấn, khẩu độ đến 40 mét
3 - Phương pháp nghiên cứu:
Phương pháp nghiên cứu sử dụng trong đề tài này là phương pháp phân tích
tổng hợp lý thuyết, kết hợp với khảo sát thực trạng tại nhà máy để đưa ra các mẫu
thiết kế điển hình, từ đó thiết lập các cơ sở dữ liệu phục vụ cho lập trình tính toán Các chương trình tính và các file dữ liệu mang tính mở, dễ dàng bổ xung, cập nhật
và điều chỉnh
4 - Nội dung nghiên cứu: Nội dung của luận văn bao gồm:
- Téng quan chung về công tác thiết kế, chế tạo và sử dụng cần trục kiểu cầu tại Việt Nam và tại nhà máy chế tạo thiết bị nâng Việt Nam (Vinalift)
- Phan tich lua chon phương án thiết kế, chế tạo cầu trục tại nhà máy Vinalift
- Thiết lập cơ sở dữ liệu phục vụ tính toán thiết kế và lựa chọn thiết bị -_ Xây dựng thuật toán và lập bảng tính Excel tính tốn các cơ cấu cơng tác
Trang 12CHUONG I: TONG QUAN VE CONG TAC THIẾT KẾ VÀ CHẾ TAO
CAN TRUC KIEU CAU TAI VIET NAM
1.1 Nhu cầu lap đặt, sử dụng cần trục kiểu cầu tại Việt Nam
Hiện nay ở nước ta cần trục xây dựng nói chung, cần trục kiểu cầu nói riêng được sử dụng rất rộng rãi và phổ biến trong các ngành công nghiệp đóng tàu, ngành công nghiệp sản xuất vật liệu xây dựng (Ngành công nghiệp luyện thép, công nghiệp sản xuất bêtông cốt thép .), ngành công nghiệp vận tải (Tại các bến cảng, và trong hầu hết các nhà xưởng)
1.1.1 Tình hình sử dụng cần trục kiểu cầu trong nền công nghiệp đóng tàu ở Việt Nam
Ở nước ta hiện nay, ngành công nghiệp đóng tàu là một trong những ngành công nghiệp mũi nhọn, được phân bố rộng rãi từ Bắc vào Nam như: nhà máy đóng tàu Bến Kiền, nhà máy đóng tàu Pha Rừng, nhà máy đóng tàu 189, nhà máy đóng tàu Dung Quất, nhà máy đóng tàu Sông Thu, nhà máy đóng tàu Đà Nắng, nhà máy đóng tàu Nha Trang, nhà máy đóng tàu Ba Son Tại các nhà máy này thì thiết bị nâng được sử dụng rất rộng rãi và phổ biến, nó tham gia vào hầu hết các công đoạn trong công nghệ đóng tàu, góp phần quan trọng vào việc nâng cao năng suất và chất
lượng của dây truyền công nghệ đóng tàu:
+) Vận chuyển các tải trọng trong phạm vi nhà xưởng
+) Phục vụ công tác lật các tổng đoạn trong dây truyền công nghệ của nhà máy đóng tàu
+) Phục vụ công tác hạ thuỷ các con tàu sau khi chế tạo xong
Trang 131.1.3 Tình hình sử dụng cần trục kiểu cầu trong ngành công nghiệp sản xuất vật liệu xây dựng
Trong ngành sản xuất vật liệu xây dựng như: Trong các nhà máy cán thép, các nhà máy sản xuất các cấu kiện bêtông, một phần trong các nhà máy ximăng thì các thiết bị nâng (đặc biệt là cầu trục, cổng trục) được sử dụng rất rộng rãi trong hầu hết các công đoạn sản xuất như: Rot thép lỏng, déc cdc Container N6 1A một nhân tố quan trọng góp phần chun mơn hố các cơng đoạn, làm tăng năng xuất
1.1.4 Tình hình sử dụng cần trục kiểu cầu trong ngành xây dựng
Trong lĩnh vực xây dựng hiện nay, công nghệ lắp ghép các khối lớn trở lên
thông dựng hơn bao giờ hết như: lắp ghép các toà nhà chế tao sẵn, lắp ghép các thiết
bị lớn Trong công nghệ lắp ghép này thì thiết bị nâng đóng một vai trò rất quan trọng và đặc biệt, trong công nghệ xây dựng cầu đường thì các thiết bị nâng cỡ lớn dùng để nâng hạ và lắp đặt các dầm cầu vượt lớn có trọng lượng lên đến hàng trăm tấn
1.1.5 Tình hình sử dụng cần trục kiểu cầu trong các ngành công nghiệp khác Trong các ngành công nghiệp khác như: ngành cơ khí, thuỷ điện, may mặc
thì thiết bị nâng cũng là thiết bị được sử dụng rất phổ biến, nó dùng để vận chuyển
các vật nâng trong phạm vi nhà xưởng, bốc dỡ và vận chuyển hàng hoá, thay thế cho sức lao động của con người
1.2 Thực (rạng về công tác thiết kế và chế tạo cần trục kiểu cầu tại Việt
Nam
Như đã phân tích trong phần mở đầu, cần trục kiểu cầu là một trong các loại máy được sử dụng rộng rãi và phổ biến trong các ngành kinh tế quốc dân để hoàn
thiện quá trình sản xuất, giảm nhẹ sức lao động và tăng năng xuất lao động Do nhu cầu sử dụng cần trục kiểu cầu ở nước ta là rất lớn dẫn đến nhu cầu về thiết kế và chế
tạo các loại cần trục này ngày càng nhiều và cấp bách
Trang 14Tuy nhiên, tình hình thiết kế và chế tạo các loại cần trục kiểu cầu tại các nhà máy này vẫn còn ở quy mô nhỏ Đa phần các doanh nghiệp này mới chỉ dừng ở việc chế tạo các bộ phận đơn giản của máy như: kết cấu thép dầm chính, dầm chân, dầm biên, lan can, các cụm chỉ tiết đơn lẻ Các bộ phận phức tạp của máy thì chưa sản xuất được và vẫn phải nhập khẩu từ nước ngoài như: động cơ, hộp giảm tốc, phanh, palăng, xe chạy, biến tân Một phần vì năng lực thiết kế còn hạn chế, phần khác do công nghệ vật liệu của chúng ta còn yếu dẫn đến việc sản xuất các bộ phận máy này chưa nhiều, ngoài ra một vấn đề rất quan trọng ảnh hưởng đến việc thiết kế chế tạo
này là khả năng cạnh tranh về mặt giá cả với các hãng sản xuất nhập nước ngoài về
là không cao do việc chun mơn hố và quản lý sản xuất chưa tốt
Đặc biệt là tình hình thiết kế chế tạo các loại thiết bị nâng cỡ lớn tại nước ta hiện nay còn rất hạn chế Các loại cần trục cỡ lớn phổ biến mà các nhà máy ở nước ta đang sử dụng hầu hết là nhập khẩu từ các nước khác trên thế giới hoặc mua lại thiết kế của một số hãng thiết kế, chế tạo lớn của nước ngoài
Trong thời gian gần đây một số công ty ở nước ta cũng đã và đang di sau vào việc thiết kế, chế tạo các cần trục cỡ lớn và thu được những kết quả điển hình như:
Cổng trục 200 tấn, khẩu độ 60 mét lắp đặt tại công ty đóng tàu Phà Rừng, do Công
ty Formach thiết kế, chế tạo; Cổng trục 300 tấn lắp đặt tại nhà máy đóng tàu Nam Triệu, do nhà máy chế tạo thiết bị nâng chế tạo; Tháng 7 năm 2010, nhà máy chế tạo thiết bị nâng Quang Trung đã thiết kế, chế tạo thành công và đưa vào lắp đặt cầu trục 650 tấn tại nhà máy thuỷ điện Sơn La; Hiện nay, tại nhà máy chế tạo Thiết bị
nâng Việt Nam cũng đã chế tạo thành công và chuẩn bị lắp đặt cổng trục 450 tấn, khẩu độ 95 mét, chiều cao nâng 65 mét
1.3 Thực trạng về công tác thiết kế và chế tạo cần trục kiểu cầu tại nhà
máy chế tạo thiết bị nâng Việt Nam (Vinalift)
Nhà máy chế tạo thiết bị nâng Việt Nam (Vinalift) là một trong những đơn vị hàng đầu trong lĩnh vực thiết kế chế tạo thiết bị nâng tại Việt Nam Nhà máy có công suất 5.000 tấn sản phẩm/năm, với các loại sản phẩm chính là: cầu trục từ 1 -
Trang 15Nhà máy chế tạo thiết bị nâng Việt Nam là nơi hội tụ đông đảo những kỹ sư thiết kế, kỹ sư công nghệ giỏi và một đội ngũ công nhân lành nghề Lực lượng kỹ sư thiết kế, kỹ sư công nghệ chế tạo đa phần là các kỹ sư được đào tạo chuyên môn về cơ khí từ các trường đại học: Đại học Bách Khoa, Đại học Xây dựng, Đại học công nghiệp Ngoài ra, trong một số các hạng mục quan trọng nhà máy đã kết hợp với các chuyên gia đầu ngành trong lĩnh vực thiết bị nâng tại các trung tâm khoa học kỹ thuật như: Khoa cơ khí trường đại học Xây dựng, Viện nghiên cứu cơ khí, Trung tâm thiết kế Bách Khoa
Cũng giống như các nhà máy khác hoạt động trong lĩnh vực thiết bị nâng, tình hình thiết kế và chế tạo các loại cần trục kiểu cầu tại nhà máy chế tạo thiết bị nâng Việt Nam vẫn còn ở quy mô nhỏ Sản phẩm chính của nhà máy mới chỉ dừng ở việc chế tạo các bộ phận đơn giản của máy như: kết cấu thép dầm chính, dầm chân, dầm biên, lan can, các cụm chỉ tiết đơn lẻ Các bộ phận phức tạp của máy thì chưa sản xuất được và vẫn phải nhập khẩu từ nước ngoài như: xe con, palăng, động cơ,
hộp giảm tốc, phanh, biến tần -
Tình hình thiết kế, chế tạo các loại thiết bị nâng cỡ lớn tại nhà máy chế tạo thiết bị nâng Việt Nam còn rất hạn chế Tuy nhiên, trong thời gian gần đây nhà máy đã chế tạo thành công và đưa vào sản xuất một số thiết bị nâng cỡ lớn, điển hình: Cổng trục (100+100) tấn phục vụ trong dây truyền đóng tàu của công ty Sông Thu -
Bộ Quốc phòng; Cẩu chân đế 15 tấn - tầm với (40+10+10) mét; Cầu chân đế 80 tấn -
tầm với 55 mét; Đặc biệt hiện nay nhà máy đã chế tạo thành công cổng trục 450 tấn
- khẩu độ 95 mét, chiều cao nâng 65 mét và đang chuẩn bị đưa và lắp đặt tại công ty
đóng tàu Phà Rừng
1.4 Tiêu chuẩn quy phạm phục vụ tính toán thiết kế, chế tạo, lắp đặt và sử dụng thiết bị nâng ở Việt Nam
1.4.1 TCVN 4244 : 2005 -Thiết bị nâng - Thiết kế, chế tạo và kiểm tra kỹ thuật
a Phạm vi áp dụng của tiêu chuẩn:
Trang 16- Cần trục kiểu cần: Cần trục ôtô, cần trục bánh hơi, cần trục bánh xích, cần
trục tháp, cần trục đường sắt, cần trục chân đế - Cầu trục và cổng trục các loại
- Máy nâng: Xe tời chạy theo rail trên cao; Palăng điện, tời điện; Palăng tay, tời tay; Máy nâng xây dựng
- Các bộ phận mang tải
* Tiêu chuẩn này không được áp dụng cho các thiết bị nâng được lắp đặt trên biển; phương tiện thuỷ nội địa và trên các công trình biển
b Nội dung chính của tiêu chuẩn này là:
- Các quy định chung được sử dụng trong lĩnh vực thiết bị nâng: như các định
nghĩa, tên gọi, hồ sơ kỹ thuật, các yêu cầu chung về an toàn kỹ thuật, an toàn chống
quá tải và chống lật, các yêu cầu trong an toàn trong lắp đặt và sử dụng
- Phân nhóm và tải trọng tác dụng lên các kết cấu, cơ cấu cảu thiết bị nâng: Trong tiêu chuẩn này quy định rõ phương pháp phân nhóm thiết bị nâng và các bộ phận chính, hệ thống phân nhóm, các cấp sử-dụng; Các tải trọng và tổ hợp tải trọng sử dụng trong tính toán thiết kế máy và các cơ cấu mấy nâng
- Vật liệu sử dụng trong thiết kế, chế tạo thiết bị nâng - Hàn kết cấu
- Tiêu chuẩn kiểm tra và thử các thiết bị nâng
1.4.2 TCXDVN 338:2005 - Kết cấu thép - Tiêu chuẩn thiết kế,
1.4.3 TCVN 2737-1995 Tải trọng và tác động - tiêu chuẩn thiết kế
Trang 17CHƯƠNG II: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ - CHẾ TẠO CAU TRỤC TẠI NHÀ MÁY CHẾ TẠO THIẾT BỊ NÂNG VIỆT NAM
2.1 Giới thiệu chung về cầu trục
Cầu trục được dùng chủ yếu trong các phân xưởng, nhà kho để nâng hạ và vận chuyển hàng hoá, máy móc thiết bị và các sản phẩm trong các dây chuyền cơng
nghệ Ngồi ra nó cịn dùng để phục vụ công tác vận chuyển, lắp ráp, bảo dưỡng sửa
chữa máy móc, thiết bị, sản phẩm trong các nhà máy điện, các nhà máy hoá chất, luyện kim, sản xuất vật liệu xây dựng v.v Cầu trục gồm có xe con mang tời nâng di chuyển trên hệ dâm chính có kết cấu dạng dầm hoặc dàn Hệ dâm chính tựa trên hai dầm đầu có bánh xe di chuyển chạy trên đường ray đặt trên cao đọc theo nhà xưởng Nhờ có 3 chuyển động: nâng hạ vật, di chuyển ngang của xe con và di chuyển dọc của cầu mà vật nâng có thể được dịch chuyển đến bất cứ vị trí nào trong không gian nhà xưởng
Cầu trục được chế tạo với tải trọng nâng từ 1 đến 500 tấn, cá biệt đến 800 tấn; khẩu độ dầm câu đến 60m; chiều cao nâng đến 50m; tốc độ nâng vật từ 2 đến 40
mph; tốc độ di chuyển xe con đến 60 m/ph và tốc độ di chuyển cầu có thể đến 125
m/ph Cầu trục có tải trọng nâng lớn trên 10T thường được trang bị hai hoặc ba cơ cấu nâng vật, trong đó có một cơ cấu nâng chính và một hoặc hai cơ cấu nâng phụ Tải trọng nâng của loại cầu trục này thường được ký hiệu ví dụ như sau: 15/3 i;
20/5 T; 150/20/5 T /9/,/10/
Theo công dụng có các loại cầu trục có công dụng chung và cầu trục chuyên dùng Cầu trục có công dụng chung phần lớn được trang bị móc treo để xếp dỡ, lắp ráp và sửa chữa máy móc Cầu trục loại này khi cần có thể dùng với gầu ngoạm, nam châm điện hoặc thiết bị cặp để xếp đỡ một loại hàng hoá nhất định Cầu trục chuyên dùng được sử dụng trong công nghiệp luyện kim với các thiết bị mang vật chuyên dùng và thường có chế độ làm việc rất nặng hoặc trong các nhà máy thuỷ
điện với chiều cao nâng và sức nâng lớn
Theo số lượng dâm cầu có cầu trục một dầm và cầu trục hai dầm Dầm cầu
Trang 18cứng ngang cho dầm Cầu trục một dâm thường dùng palăng điện làm cơ cấu nâng Pa lăng chạy ở cánh dưới của dầm nhờ cơ cấu di chuyển palăng Cũng có loại sử dụng xe con chạy lệch một bên dầm Cầu trục hai dầm gồm có hai dầm chính dạng dầm hộp hoặc dàn Phía trên hai dầm có bố trí đường ray cho xe con mang tời nâng
di chuyển trên đó
Theo cách tựa của cầu trục lên đường ray di chuyển có hai loại: cầu trục treo và cầu trục tựa Loại cầu trục tựa được dùng phổ biến hơn Trong luận văn chỉ đề cập đến loại cầu trục này
Theo vị tri diéu khiển có các loại cầu trục điều khiển từ ca bin và cầu trục
điều khiển từ nền,
Hình 2.1: Cầu trục một dầm với palăng chạy dưới dầm chính /6/
Kết cấu thép của cầu trục gồm dầm cầu 1 có hai đầu tựa lên các dầm đầu 5
với các bánh xe di chuyển dọc theo ray đặt trên vai cột của nhà xưởng Khi cầu trục
Trang 19thể chạy dọc theo các cánh thép phía dưới của dầm thép chữ I nhờ cơ cấu di chuyển palăng Cabin điều khiển 2 được treo vào phần kết cấu chịu lực của cầu trục
Để khắc phục nhược điểm của dầm chữ [ có độ cứng ngang nhỏ cũng như
ứng dụng công nghệ hàn tự động trong chế tạo kết cấu, ngày nay trên cầu trục một dầm sử dụng dầm tổ hợp từ thép tấm có tiết điện ngang dạng hộp chữ nhật hoặc tam giác Các bánh xe di chuyển pa lăng có thể chạy ở hai mép bên của bản cánh dưới dầm hoặc xe con chạy ở mặt trên dầm
Hình 2.2 mô tả cầu trục một dầm với xe con chạy trên Pa lăng điện 3 được treo lệch sang một bên dâm Các bánh xe di chuyển 4 chịu toàn bộ lực nén từ trọng lượng xe con và vật nâng tạo ra cũng như do mômen tải đặt lệch tâm gay ra Cac bánh xe 5 có tác dụng chống lật cho xe con Khi này chúng được lăn trên mặt dưới của thanh thép chữ T gắn trên dâm chính (xem mặt cắt A-A) 7517: Schnitt A-A wv 1 4 ANANSI Hc | ae " THS 346¢ | | i “ ey
Hình 2.2a: Cầu trục một dầm với palăng chạy bên /70/
1- kết cấu thép; 2-cơ cấu di chuyển cầu; 3-xe con với pa lăng điện bố trí lệch; 4-cơ cấu di chuyển xe con; 5- -cụm bánh xe chống lật cho xe con; 6- -đường cấp điện chính cho cầu trục; 7-dây dẫn cấp điện cho xe con; §- máng trượt và cụm bánh xe
Trang 20
Hình 2.2b: Kết cấu chung palăng điện chạy bên (chạy lệch) /10/ Cầu trục hai dầm có cấu tạo như sau: Hai đầu của các dầm chính 1 và 2 được liên kết cứng với các dầm đầu 3 tạo thành một khung cứng trong mặt phẳng ngang
Trên dâm đầu có lắp các bánh xe di chuyển với hộp ổ góc 5 chạy trên hai ray đặt
trên các vai cột dọc theo nhà xưởng Chạy dọc theo các đường ray trên dầm chính là X€ con mang tời nâng 7 Cơ cấu di chuyển xe con thường là loại dẫn động chung Với cầu trục có sức nâng lớn thường trên xe con bố trí một tời nâng chính có sức nâng lớn và một tời nâng phụ có sức nâng nhỏ Cơ cấu di chuyển cầu trục 6 là loại
dẫn động riêng được bố trí hai bên đối xứng qua trục dọc của nhà xưởng Ca bin
điều khiển 4 được bố trí treo phía dưới dầm cầu Nguồn điện cung cấp cho động cơ của các cơ cấu được lấy từ đường chạy dọc nhà xưởng 8 Cấp điện động lực cho xe
Trang 21dầm chính câu hoặc nhờ xe rải cáp điện 9 Trên dầm chính cầu trục có bố trí sàn
thao tác có lan can để có thể đi lại kiểm tra, bảo trì sửa chữa thiết bị
>Ï
Hình 2.3: Kết cấu chung cầu trục hai dầm
1-dầm chính có bố lan can va ca bin; 2-dầm chính và đường treo cáp điện xe con; 3- dầm đầu với giảm chấn cao su; 4- ca bin điều khiển; 5-bánh xe với hộp ổ góc; 6-dẫn
động cơ cấu di chuyển cầu; 7-xe con mang tời nâng; 8-đường điện cấp cho cầu trục; 09-hệ thống cấp điện cho xe con dọc dầm chính
Thông số kỹ thuật cơ bản của cầu trục gồm có sức nâng Q, chiều cao nâng H,
khẩu độ L„ tốc độ nâng hạ vật, tốc độ di chuyển xe con và di chuyển cầu, nhóm chế
độ làm việc của máy và cơ cấu
Sức nâng trên thiết bị nâng nói chung hiện nay được quy định trong tiêu
Trang 22Bảng 2.1 dãy sức nâng tiêu chuẩn theo (GOST 1575-61; ISO 4301-5-1991 ) /10/ 0,1 - ” | 0,2 | 0,25 | 032 0,63 1,0 | 1/25 1,6 20 25 | 377 100 | 125 160 200 140 | 180 222 280 360 450
Tuy nhiên có thể thấy trên cầu trục có sử dụng các xe con tiêu chuẩn hoặc
palăng điện do các hãng cung cấp, thì sức nâng đối với các cầu trục có công dụng chung là: Q (tấn): 1; 1,25; 1,6; 2;2,5; 3(3,2); 4,0; 5,0; 6,0 (6,3); 8; 10; 12,5; 16; 20; 25; 32: 40; 50; 63; 80; 100; - Chiéu cao nang H được quy định theo day số sau: H (m): 6; 9; 12; 15; 18; 21; 24; 30; 36, - Nhóm chế độ làm VIỆC của máy từ AI đến A8 và các cơ cấu trên máy từ M1-M8 /]2/
- Tốc độ chuyển động các cơ cấu Công tác trong cầu trục được chọn phụ
thuộc vào chiều cao nâng, sức nâng và yêu cầu công nghệ mà cầu trục phục vụ Với
các cầu trục có sức nâng lớn thường cơ cấu nâng có hai cấp tốc độ Tốc độ thấp để
điều chỉnh hàng dao động trong khoảng từ 0,1 - 2m/ph; tốc độ cao có thể từ 4 -
l6m/ph Tốc độ di chuyển xe con đa phần các hãng lựa chọn từ 16 - 20 m/ph Tốc
độ di chuyển cầu sẽ phụ thuộc vào chiều dài đường chạy và nằm trong khoảng từ 20
- 80 m/ph /5/, /6/, /9/, / 10/ Các tốc độ di chuyển hiện nay đa phần được điều khiển mềm bằng thiết bị biến đổi tân số cấp điện cho các động cơ
2.2 - Lựa chọn phương án thiết kế-chế tạo cầu trục tại nhà máy chế tạo thiết bị nâng Việt nam
* Xuất phát từ năng lực sản xuất của nhà máy cũng như giới hạn của đề tài,
Trang 232.2.1 Cầu trục một dầm
Cầu trục một dầm thường được chế tạo với sức nâng Q = 1 + 20 tấn, khẩu độ SP = 4,5 + 28,5m Tuỳ theo sức nâng và khẩu độ cũng như kết cấu palăng điện mà cầu trục kiểu dầm tựa được chế tạo tại nhà máy có hai dạng kết cấu khác nhau: cầu trục có palăng điện chạy trên bản cánh dưới dầm chữ I, cầu trục có palăng điện chạy
trên bản cánh dưới dâm tổ hợp từ thép tấm
2.2.1.1- Palăng điện sử dụng trong cầu trục một dầm
Palăng điện cầu trục một dầm là một tời nâng được bố trí trên cơ cấu dị
chuyển dạng treo (tời nằm phía dưới đường chạy) hoặc dạng đặt (tời nằm phía trên
đường chạy) Palăng sử dụng trong cầu trục một dầm có kết cấu dạng treo Palăng điện được tiêu chuẩn hoá và chế tạo hàng loạt Trên thị trường hiện nay có rất nhiều nhà cung cấp palăng điện đến từ nhiều hãng khác nhau như : Podem (Bungari); Sungdo, KG-Crane (Han quốc); Abus, SWF, Kuli, Stahl (CHLB Đức), Sinohoist ( Trung Quốc), Maiden (Nhật bản) v.v
Về cơ bản các Palăng được chế tạo tương đối giống nhau về đặc tính kỹ thuật
với sức nâng theo dãy tải trọng tiêu chuẩn từ 1-20 tấn, chiều cao nâng từ 6-27m, cá biệt có thể đến 40m Tốc độ nâng hạ tuỳ theo sức nâng từ 4-12m/ph, cá biệt lên đến lóm/ph Một số Palăng còn có hai tốc độ khác nhau từ 2 đến 4 lần Tốc độ di chuyển ngang 12-38 m/ph Nhóm chế độ làm việc đa phần có từ M4 đến M6 (theo
TCVN 4244-2005, ISO 4301) hoặc 1Am, 2m và 3m theo FEM 9.511 Theo cách bố
trí tời nâng thì palăng kiểu treo hiện nay được chế tạo có hai dạng chính: tời nâng treo bên dưới dầm chạy và tời nâng treo lệch phía bên dâm chạy (hình 2.4) Khi tời
treo lệch phía bên dầm chạy cho phép tăng được chiều cao nâng tối đa của cầu trục,
tuy nhiên khi này dầm chịu thêm mômen xoắn do tải đặt lệch
Để chọn Palăng điện cho cầu trục cần căn cứ vào một số thông số chính sau: Sức nâng, chiều cao nâng, nhóm chế độ làm việc, tốc độ nâng hạ, tốc độ di chuyển
Palăng, sơ đồ mắc cáp và cách bố trí tời nâng
Đặc tính kỹ thuật cơ bản của một số Palăng hiện đang được sử dụng phổ biến
Trang 24bộ (Do giới hạn của luận văn, dưới đây chỉ đưa ra thông số kỹ thuật của một vài loại palăng thông dụng):
Bảng 2.2: Đặc tính kỹ thuật cơ bản của một số Palăng hiện đang được sử
Trang 25PH lan v2) h ỹ dị Hình 2.4 Cấu tạo chung palăng điện kiểu treo
a) Palăng với tời nâng đặt dưới dầm chạy
b) Palăng với tời nâng treo lệch một bên so với dầm chạy 2.2.1.2- Cơ cấu di chuyển cầu trên cầu trục một dầm
- Với cầu trục có khẩu độ nhỏ (L < 8m), ta có thể sử dụng kiểu dẫn động
chung cho cơ cấu di chuyển cầu trục Trong phương án dẫn động chung, động cơ di
chuyển cầu được đặt ở khoảng giữa dầm cầu và truyền chuyển động đến các bánh xe chủ động ở hai bên ray nhờ các trục truyền (hình 2.5) Cơ cấu di chuyển dẫn động chung ngày nay ít được sử dụng Kiểu dẫn động này ta có thể chia làm hai kiểu
Trang 26@®)
Hình 2.5 Cơ cấu di chuyển dẫn động chung
a: Cơ cấu di chuyển dẫn động tập chung có trục truyền tốc độ thấp; b: Cơ cấu di chuyển dẫn động tập chung có trục truyền tốc độ cao
1-Động cơ; 2-Khớp nối; 3-Hộp giảm tốc; 4-Trục truyền; 5-Phanh
+ Dẫn động chung với trục truyền quay chậm: Từ động cơ, mô men xoắn
được chuyền qua hộp giảm tốc và sau đó chuyền đến các bánh xe nhờ trục truyền động Tuỳ theo khẩu độ mà trục truyền động có thể được chế tào thành hai hay nhiều đoạn chúng được nối với nhau bằng nối trục và được đỡ với nhau bằng các ổ
đỡ trung gian Mô men truyền qua trục chuyển động ở cấp chậm vì vậy có giá trị lớn, do đó bản thân trục, ổ , khớp nối đều có kích thước và trọng lượng lớn Để giảm nhẹ khối lượng trục ta có thể chế tạo trục với kết cấu trục rỗng (hình 2.5a)
+ Khi khẩu độ lớn trục dài, góc xoắn trục sẽ lớn gây ảnh hưởng đến sự di
chuyển hai bên, do đó nên dùng sơ đồ truyền động với trục trục truyền quay nhanh
để truyền mô men ngay từ hai đầu động cơ đến các bánh xe thông qua hai hộp giảm tốc đặt ở hai bên Với cùng công suất truyền trục quay nhanh có trọng lượng nhỏ hơn 4-6 lần so với trục quay chậm, và mặc dù dùng đến hai hộp giảm tốc Trọng lượng chung của cơ cấu không tăng Tuy nhiên nó đòi hỏi yêu cầu cao về độ chính
xác lắp đặt các ổ đỡ phải cân bằng động với các chỉ tiết quay (hình 2.5b)
Với khẩu độ cầu trục lớn hơn, nên dùng cơ cấu di chuyển dẫn động riêng
Ngày nay cơ cấu di chuyển cầu trục dẫn động riêng được sử dụng rất phổ biến Cơ cấu di chuyển dẫn động riêng gồm hai cơ cấu như nhau dẫn động cho các bánh xe chủ động ở mỗi bên ray riêng biệt Công suất mỗi động cơ thường lấy bằng 60% tổng công suất yêu cầu Phương án này tuy có sự xd lệch dầm cầu khi di chuyển do
lực can ở hai bên ray không đều song gọn nhẹ, dễ lắp ráp Hình 2.6a giới thiệu cơ
Trang 27trục truyền với hai cặp khớp nối răng 3 hoặc có thể thay bằng khớp nối các đăng Với kết cấu nối trục như vậy cho phép hệ truyền động khắc phục được các sai lệch khi lắp đặt, ảnh hưởng do biến dạng của dầm cầu cũng như chuyển động lắc của cầu cân bằng cụm bánh xe
Một phương án khác sử dụng động cơ liền hộp giảm tốc được bố trí kiểu liên kết bằng tai treo với dầm đầu (hình 2 6b) Trong phương án này phanh đĩa điện từ được bố trí ở phía sau trục động cơ Đầu ra của hộp giảm tốc là ống bạc, liên kết trực tiếp với trục của bánh xe bằng then Cũng có thể bố trí thêm một cặp bánh răng ngoài để truyền chuyển động giữa trục ra hộp giảm tốc và bánh xe, b)Phương án lắp trực tiếp 1-Hộp dầm; 2-Bánh xe ; 3-Gối đỡ trục bánh xe; 4- Hộp giảm tốc liền động cơ
a)Phương án truyền động qua trục truyền
với phanh đĩa kiểu điện từ; 5- Trục với
1- Động cơ và phanh hai má ; 2-Hộp giảm
tốc; 3-Khớp nối răng: 4-Bánh xe; 5-Sàn đỡ mối ghép then
Hình 2.6: Cơ cấu di chuyển cầu trục dẫn động riêng
Các bánh xe di chuyển cầu trục đa phần là loại bánh xe hình trụ có hai gờ Trên một số cầu trục sử dụng bánh xe không có gờ, khi này phải bố trí thêm ở mỗi bên ray một cặp con lăn chịu lực xô ngang Khi cần trục di chuyển, các con lăn này
sẽ lăn trên mặt cạnh đầu ray Số lượng và đường kính bánh xe di chuyển cầu tuỳ
Trang 282.2.1.3- Kết cấu thép cầu trục một a) Dầm chính cầu trục
- Cầu trục một dâm với palăng điện chạy trên bản cánh dưới dầm chit I:
Dầm chữ I sử dụng làm dầm chính cầu trục là loại thép cán chuyên dùng có bản cánh dây để đảm bảo bền va ổn định khi các bánh xe Palăng điện di chuyển trên
đó Tuy nhiên độ cứng ngang của dầm lại khá nhỏ cũng như chiều cao dầm bị hạn
chế do bị khống chế bới tỷ lệ giữa chiều cao và chiều rộng dầm nên không thể mở rộng khẩu độ cũng như tăng sức nâng của cầu trục được Để thống nhất kiểu dáng
cũng như thuận lợi cho công tác thiết kế và công nghệ chế tạo được ổn định, cầu trục dạng này được thiết kế với dải tải trọng nâng từ 1 đến 5 tấn và khẩu độ từ 4,5 đến 16,5m cho các loại tải trọng như sau:
+ Tải trọng nâng Q (tấn): 1,0; 2,0; 3 (3,2); 5,0 + Khẩu độ SP (m): 4,5; 7,5; 10,5; 16,5;
Trong trường hợp cầu trục có khẩu độ lớn hơn 16,5m, có thể tăng cường cho dầm chính bằng cách sử dụng dầm dạng ống-hoặc dạng tam giác có hàn dầm chữ I
vào bên dưới để làm đường chạy cho palăng (hình 2.7 b) Cầu trục loại này có thể đạt khẩu độ đến 28m,5 với các dãy tải trọng từ l đến 5 tấn /70/
Kích thước dầm chính cầu trục được chọn từ điều kiện đảm bảo độ bền và độ cứng Ngoài ra với cầu trục một dầm, bản cánh dưới dầm phải đảm bảo đủ bền cho pa lăng di chuyển bình thường Để tăng khả năng chịu lực của dâm chính, hàn tăng
Trang 29B {| |] —_—_—_—+ | : | „| 13 B0 13 1 I fo sị av x 4 — # B1 #| 1 Hình 2.7 b: Các dạng mặt cắt ngang cầu trục một dầm Hình 2.7 Cầu trục một dầm dang chit I
Để đảm bảo độ cứng ngang của dầm, trường hợp cầu trục có khẩu độ nhỏ (
1<10,5m), phương án đơn giản để đảm bảo độ cứng ngang của dâm là hàn thêm các
thanh giằng ở một bên (hình 2.8a) hoặc cả hai bên dâm cầu Khoảng cách a giữa các điểm liên kết thanh giằng được chọn từ điều kiện đảm bảo ổn định ngang của
dầm cầu Độ mảnh của thanh giang khong Vuot quá 250 Trường hợp thanh giằng
không đảm bảo độ cứng do dầm có khẩu độ lớn thì có thể dùng dàn tăng cường ở
Trang 30- Cầu trục một dầm với kết cấu dầm tổ hợp hàn từ thép tấm >111 D5 >1 SBS VINALIFT Ì 5 TAN LI PITT TT LÌ xi 1] >500 08 D2 D3 D4 D7 >>” r ee > : x sa ? ~~ =; ` š điều khiển Hình 2.9 Cầu trục một dầm với dầm dạng tổ hợp từ thép tấm
Để tăng khả năng chịu lực của dầm cũng như tăng độ cứng dầm khi có sức nâng và khẩu độ lớn, hiện nay hay sử dụng dầm tổ hợp hàn từ thép tấm có tiết diện
chữ nhật với bản cánh dưới có chiều dày 20-25mm và chiều rộng đến 370mm Khi
này sử dụng Palăng điện với hệ di chuyển có khả năng mở rộng khoảng cách giữa
hai bánh xe ở hai bên dầm Câu trục loại này được chế tạo với sức nâng đến 20 tấn
và áp dụng cho mọi khẩu độ, tối đa có thể đạt đến 28,5m Dạng kết cấu chung của
cầu trục loại này cho trên hình 2.0,
Dâm chính có kết cấu hình hộp chữ nhật, được ghép tổ hợp từ thép tấm Khi dầm có chiều cao lớn, để đảm bảo ổn định cục bộ cho bản bụng dầm, sử dụng gân
ngang được làm từ các bản thép hoặc các thanh thép cán bố trí cách nhau một khoảng ( I=1,8-2,2)H, bố trí gân dọc bằng các thanh thép cán chữ L hoặc U ở thớ
nén của dầm với khoảng cách hạ =(0,2 - 0,3).H (hình 2.10) Chiều dày bản cánh dưới
t=20-25mm đảm bảo ổn định cục bộ bản cánh khi các bánh xe lăn trên đó Chiều dày bản cánh trên và bản bụng thường được chọn từ 6-8mm tuỳ thuộc tải trọng
Trang 31độ võng Ở các cầu trục có khẩu độ lớn, thường chế tạo dầm có độ vồng ban đầu theo nguyên tắc dưới tác dụng của trọng lượng bản thân dầm, độ võng tuyệt đối của dầm sẽ bằng 0 Có nghĩa là độ vồng được chọn bằng độ võng dầm khi chịu tải trọng do trọng lượng bản thân dầm SP Hy Hình 2.10: Kết cấu chung dâm chính cầu trục một dầm
Để đảm bảo độ bền và độ cứng của dầm trong mặt phẳng đứng, chiều cao dầm lấy phụ thuộc vào khẩu độ cầu trục: W “Íđ ~ a} /2/
Để giảm nhẹ trọng lượng cầu trục, chiều cao hai đầu dầm chính lấy sơ bộ trong khoảng: H; = (0,4 - 0,6).H /2/
Chiều dài đoạn nghiêng của dầm chính: C = (0,1-0,2).L /2/ Bề rộng bản cánh trên và bản cánh dưới của dầm chính: Bẹ= (0,33 -0,5)H /2/
Để đảm bảo độ cứng của dầm khi xoắn, khoảng cách giữa hai thành đứng của
‹ ¿ 1 1 H
dâm hộp lấy t Op lay trong khoang khoang: B=|—-— |Z va B>= /2/ lạ =} H 3
Chiều rộng của bản cánh trên và bản cánh dưới dam bao: By=(0,33+0,5).H /2/ b) Dam đầu cầu trục một dầm
Kết cấu dâm đầu kiểu hình hộp chữ nhật được chế tạo từ các loại thép tấm
Trang 32Kích thước tâm hai bánh xe lắp trên dầm dau được thiết kế, chế tạo tuỳ thuộc
vào sức nâng và khẩu độ của câu trục
Hình 2.11: Kết cấu chung dầm đầu
Liên kết giữa dầm chính và dầm đầu của cầu trục là mối liên kết bulông hoặc
liên kết hàn Vì vậy trong trường hợp sử dụng liên kết hàn thì phải quan tâm đến kích thước của máy trục trong quá trình vận chuyển từ nhà máy đến chân công trình
2.2.2 Cầu trục hai dầm
2.2.2.1- Xe con trên cầu trục hai dầm “
Xe con của cầu trục hai dầm có cấu tạo bao gồm khung xe, trên khung xe có
bố trí cơ cấu nâng vật và cơ cấu di chuyển xe Hình 2.12 mô tả hình chung xe con cầu trục trang bị móc treo với một tời nâng Người ta tìm cách tiêu chuẩn hoá xe con theo tải trọng để với một kích thước xe con, có thể có các mức tải nâng khác nhau
thay đổi phụ thuộc vào các trường hợp làm việc của cơ cấu
Khi sử dụng gầu ngoạm hai dây thì trên xe con sẽ có hai tời giống nhau bố trí đối xứng Một tời để nâng hạ gầu và một tời dùng để đóng mở gầu Ở xe con có tải
trọng nâng lớn, bố trí hai tời nâng, tời nâng chính có tải trọng nâng lớn và tời nâng
phụ với mức tải nâng nhỏ và thường có tốc độ nâng cao hơn tốc độ nâng của tời
nâng chính ;
Để đảm bảo cho xe con có thể di chuyển tốt trên dầm cầu, các cơ cấu đặt trên
Trang 33con dùng hộp giảm tốc đứng dẫn động chung cho cả hai bánh xe ở hai bên ray đặt
trên các dầm cầu
Trong quá trình sử dụng, để nâng cao năng suất lao động cũng như hiệu quả công việc thì các trên các xe con của cầu trục người ta có thể bố trí hai hoặc ba tời nâng hạ Như vậy, khi cần nâng hạ và di chuyển với mức tải cụ thể thì người vận
hành có thể sử dụng móc chính hay móc phụ của xe con để tiết kiệm được công suất
cũng như giảm được thời gian thao tác và vận hành máy Hiện nay các xe con mang hai hay nhiều tời nâng cũng được các hãng sản xuất chế tạo tiêu chuẩn hoá theo dải tải trọng nâng và tốc độ nâng hạ
§Ø ĐƠ MÁC GÁP
Hình 2.12 Xe con câu trục hai dầm
I-khung xe con; 2-động cơ; 3-khớp nối và phanh điện thuỷ lực; 4-hộp giảm tốc bánh răng trụ; 5-tang kép có xẻ rãnh; 6-bộ truyền bánh răng dẫn động cơ cấu hạn chế hành trình nâng hạ vật; 7-pu li can bằng với cơ cấu hạn chế tải trọng nâng; 8-cum
Trang 34Do nhu cầu sử dụng và mức độ đầu tư của các nhà đầu tư là rất đa dạng nên xe con, palăng trên các máy trục này được sản xuất tại nhà máy hoặc được nhập khẩu từ các hãng khác nhau trên thế giới Hiện nay tại nhà máy sử dụng ba loại xe con, palăng chính cho các máy trục là: xe con, palăng được nhập khẩu của hãng KG - Hàn Quốc; Xe con, palăng SWF - Đức và xe con, palăng được chế tạo tại nhà máy
- Ưu, nhược điểm của xe con, palăng được nhập khẩu của hãng KG -
Hàn Quốc:
+ Ưu điểm:
Đây là loại xe con, palăng có giá thành có tính cạnh tranh cao so với các
hãng khác được nhập khẩu từ Châu Âu
Thời gian cung cấp thiết bị nhanh, thường từ 30 - 35 ngày, do đó có thể giải quyết được rất tốt vấn đề tiến độ đối với các công trình có yêu cầu về mặt tiến độ
+ Nhược điểm:
Nhược điểm lớn nhất của xe con, palăng này là kết cấu lớn hơn các xe con
cùng loại của các hãng khác, do đó làm tăng đáng kể khối lượng kết cấu thép dầm
chính, dầm biên và các bộ phận khác của cầu trục
Các sản phẩm xe con, palăng của hãng KG - Hàn Quốc thiên về xu hướng sử dụng các động cơ rôto lồng sóc và điều khiển bằng biến tần Mặt khác dải chế độ làm việc của xe con, palăng KG thông dụng là FEM 2m (hay ISO MS) Do đó trong
môi trường làm việc khắc nghiệt như bụi bẩn, nhiệt độ cao như các nhà máy thép,
nhà máy sản xuất bêtông, các cầu trục chạy ngoài trời thì các xe con, palăng của hãng KG - crane không phù hợp
- Ưu, nhược điểm của xe con, palăng được nhập khẩu cia hang SWF -
Đức:
+ Ưu điểm:
Chất lượng sản phẩm tốt, tuổi thọ của máy và các chỉ tiết mấy của xe con,
palăng cao hơn so với các xe con, palăng cùng loại của các hãng khác
Trang 35+ Nhuoc diém:
Đây là loại xe con, palăng có giá thành rất cao
Thời gian cung cấp thiết bị tương đối dài, thường từ 70-80 ngày, do đó khó có
thể giải quyết được vấn để tiến độ đối với các công trình có yêu cầu ngắn về mặt
tiến độ
- Ưu, nhược điểm của xe con, paÌăng được chế tạo tại nhà máy:
+ Ưu điểm:
Các xe con, palăng được chế tạo tại nhà máy chế tạo thiết bị nâng Việt Nam có đặc điểm là các bộ phận kết cấu, các chỉ tiết máy được sản xuất tại nhà máy và được tích hợp với các cụm chỉ tiết máy tiêu chuẩn của các hãng khác như động cơ, hộp giảm tốc, phanh, cáp thép Do đó nó có ưu điểm rất lớn trong việc chủ động về mặt công nghệ như việc bảo trì, bảo dưỡng, thay thế các chỉ tiết khi hỏng hóc tránh được việc đình trệ công việc quá lâu khi xảy ra hỏng hóc thiết bị trong quá
trình sản xuất Ngoài ra tuỳ thuộc vào nhu cầu của chủ đầu tư mà nhà máy có thể
chủ động về mặt giá cả xe con, palăng nhờ-vào việc tích hợp các thiết bị của các hãng khác nhau
+ Nhược điểm:
Đối với các xe con, palăng chế tạo tại nhà máy thì nhược điểm lớn nhất là do công nghệ vật liệu của Việt Nam chưa cao, do đó khó chủ động trong việc chế tạo các chi tiết và các cụm chi tiết, dẫn đến việc kết cấu của xe có thể lớn và thời gian sản xuất các xe con, palăng này cũng lớn
Trang 36Bảng 2.3: Đặc tính kỹ thuật của xe con KG - Hàn Quốc (Xe con một mỏ móc) Model BD2-M BD 2.8 -M BD3-M | BD5-M Capacity 2 2.8 3 5 ‘ ‘ : BD2-H12- | BD2.8-H12- | BD3-H12- BDS-
High speed | High - High | “Nay traversing ‘ BD2-H12- | BD2.8-H12- MH D3-H12- MH | H12MH -
(High-Low) | High-Low | BDZHI2” | BO2a HII [BORAT BDs
Type Travers raversing Low - High BD2-L12- | BD2.8-L12- | BD3-L12- | BD5 MH MH MH L12-MH speed ae 775 T13 c (High - Low) | Low - Low a rt Borer? i Lio L Max lift (m) 12 12 (14.5) 12 (14.5) 8.5 (12) Hoisting High speed 8.4 7.5 7.5 4.7 ed
(nmin) | Low speed 4.2 3.7 3.7 3.5
Hoisting High speed 3.7x4 4.8x4 5.5x4 5.5x6
Hoist motor
(kW x P) Low speed 1.8x8 2.4x8 2.8x8 4.2x8
Contruction 6x37 6x37 6x37 6x37
Wire ro PY | Dia (mm) x No of ropes i 8x4 9x4 9x4 12.5x4
Trang 372.2.2.2- Cơ cấu di chuyển cầu trục hai dầm
Về cơ bản, cơ cấu di chuyển cầu trục hai dầm cũng giống như trên cầu trục một dầm Tuy nhiên, trong một số trường hợp nếu áp lực xuất hiện trên bánh xe quá
lớn, thì trên cơ cấu di chuyển cầu trục ta có thể bố trí 2 + 4 bánh xe trong một cụm Trong trường hợp này phải sử dụng các cầu cân bằng để đảm bảo sự phân bố đều
của tải trọng tác dụng lên các bánh xe Cần chú ý khi chế tạo và lắp ráp, các trục bánh xe cũng như các khớp trụ trong cầu cân bằng có vị trí đảm bảo luôn vuông góc
với hướng di chuyển máy
Hình 2.13: Phối hợp các dầm biên bằng dầm cân bằng
2.2.2.3- Kết cấu thép cầu trục hai dâm a) Dầm chính cầu trục hai dầm
Dầm chính cầu trục hai dầm được chế tạo dưới dạng dàn không gian hoặc dạng hộp (hình 2.14) Dầm dàn không gian tuy có nhẹ hơn dầm hộp song khó chế tạo và chỉ dùng cho các cầu trục có tải trọng nâng và khẩu độ lớn Dâm đầu cầu trục hai dầm chế tạo dạng hộp và liên kết với dầm chính bằng bu lông hoặc hàn Việc liên kết bằng bu lông giữa dâm chính và dầm đầu cho phép sử dụng một loại dầm
đầu cho nhiều khẩu độ cầu trục khác nhau
Hiện nay với dây truyền công nghệ sản xuất kết cấu thép được đầu tư đồng
bộ tại nhà máy như: Hệ thống máy cắt tạo phôi CNC, hệ thống ghá và hàn dầm tự động, hệ thống thiết bị nâng phục vụ nâng hạ, lật tổng đoạn và hệ thống phun sơn
Trang 38a) b) c) qd) Hình 2.14: Mặt cắt ngang dầm cầu trục hai dầm
a-dâm kết cấu dàn bốn mặt; b-dâm kết cấu dàn bốn mặt có dàn chính từ dâm I; c- dâm hộp tổ hợp từ thép tấm; d-dâm chữ I với dàn ngang
Kết cấu của dầm chính câu trục hai dầm dạng dầm tổ hợp được thể hiện như hình vẽ dưới: + mm Loe | H1 hÍ 3 Bo 13 of B
Hình 2.15: Mặt cắt ngang điển hình dâm chính cầu trục hai dầm
Để đảm bảo độ bên và độ cứng của dầm trong mặt phẳng đứng, chiều cao dim lấy phụ thuộc vào khẩu độ cầu trục: 77 = F ¬sj# /2/
Để-giảm.nhẹ trọng lượng cầu trục, chiều cao hai đầu dầm chính có thể lấy sơ
Trang 39Để đảm bảo độ cứng của dầm khi xoắn, khoảng cách giữa hai thành đứng của
` „ 1 1 H
dam hp lay trong khoang: B, =| ———|z va B > 9P lay 8 8: Do lạ =) 022 /2/
Chiều rộng của bản cánh trên và bản cánh dưới đảm bảo: b; = (0,33 + 0,5).H /2/
b; = (0,33 + 0,5).H
b) Dầm đầu cầu trục hai dầm
Cũng giống như cầu trục một dầm, kết cấu dâm đầu kiểu hình hộp chữ nhật
được chế tạo từ các loại thép tấm CT3 dầy từ 6 đến 20mm Hai dau của dầm đầu có
mối liên kết chờ để lắp cụm động lực di chuyển cầu trục va tại đầu dầm được lắp thiết bị đàn hồi bằng cao su nhằm giảm xung lực va chạm khi cầu trục di chuyển
chạm vào mốc dừng cuối đường chạy Kích thước tâm hai bánh xe lắp trên dầm đầu được thiết kế, chế tạo tuỳ thuộc vào sức nâng và khẩu độ của câu trục Mối liên kết giữa dầm đầu và dâm chính là mối liên kết bu lông mặt bích hoặc mối hàn góc bên chắc có độ tin cậy cao Trong trường hợp sử dụng liên kết hàn cần phải quan tâm đến kích thước của máy trục trong quá trình vận chuyển từ nhà máy đến chân công trình Nếu kích thước dầm đầu quá lớn thì sẽ rất khó khăn trong quá trình vận chuyển Trong trường hợp này có thể ta phải chia dầm đầu thành nhiều đoạn và liên
kết chúng bằng bulông chịu lực
2.2.3 Lựa chọn phương án dẫn và truyền động các cơ cấu công tác trên cầu
trục
2.2.3.1 Cơ cấu nâng
Trên cần trục kiểu cầu, cơ cấu nâng là cơ cấu rất quan trọng Dùng để nâng
hạ vật theo phương thẳng đứng Cơ cấu nâng có hai loại: Cơ cấu nâng dẫn động bằng
tay và cơ cấu nâng dẫn động bằng máy Trong phạm vi luận văn này chỉ đề cập đến cơ cấu nâng dẫn động bằng máy Do đặc điểm câu trục chủ yếu phục vụ lắp ráp nên
đa phần cơ cấu nâng sử dụng hệ palăng kép để đảm bảo khi nâng hạ vật nâng không
bị dịch chuyển ngang
Trang 40et tt NT AT a) b) Hình 2.16: Sơ đồ truyền động cơ cấu nâng Il lÌÌ Us
a)Truyền động từ động cơ đến hộp giảm tốc có sử dụng trục truyền trung gian
b) Truyền động từ động cơ đến hộp giảm tốc không sử dụng trục truyền trung gian
1 Động cơ; 2 Khóp nối; 3 Trục truyền; 4 Khớp nối bánh phanh; 5 Phanh hai má thường đóng; 6 Hộp giảm tốc; 7 Tang cuốn cáp; 8 Gối đỡ trục tang
Cơ cấu nâng được đặt trên khung xe con, sử dụng sơ đồ truyền động theo phương án a (có trục truyền) trong trường hợp tang có chiều dài lớn, để đảm bảo tải trọng phân bố đều lên các bánh xe của xe con Đặc biệt đối với các xe con có sức
nâng lớn, yêu cầu cao về tốc độ, nếu không tính toán đến việc phân đều tải trọng lên
các bánh xe thì rất khó đảm bảo tính bám của các bánh xe với ray Mặt khác, trong
trường hợp các xe con sử dụng kiểu dẫn chung cho cơ cấu di chuyển xe thì yêu cầu về không gian trong việc bố trí xe khó khăn, lúc đó ta có thể dùng sơ đồ dẫn động
theo phương án a và có thể tận dụng tối đa không gian của xe và làm cho xe có kết cấu nhỏ gọn nhất (hình 2.17)