ĐỒ ÁN TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CƠ CẤU DI CHUYỂN CẦN TRỤC THÁP MR33+3

Đồ án môn học : Máy nâng Văn Tuyển GVHD : Bùi MỤC LỤC CHUƠNG : TỔNG QUAN VỀ MÁY NÂNG 1.1 GIỚI THIỆU VỀ MÁY NÂNG 1.1.1 Khái niệm 1.1.2 Đặc điểm 1.1.3 Phân loại 1.2 CẦN TRỤC THÁP 1.2.1 Định nghĩa , phân loại, phạm vi sử dụng 1.2.2 Các cấu cần trục tháp 1.3 CƠ CẤU DI CHUYỂN 1.3.1 Khái niệm 1.3.2 Đặc điểm 1.3.3 Cấu tạo cấu di chuyển 1.3.4 Sơ đồ dẫn động cho cụm bánh xe chủ động…………… CHƯƠNG : TÍNH TỐN CƠ CẤU DI CHUYỂN CẦN TRỤC THÁP 2.1 THÔNG SỐ THIẾT KẾ 2.2 SƠ ĐỒ CƠ CẤU DI CHUYỂN XE CON CẦN TRỤC THÁP 2.3 TÍNH CHỌN BÁNH XE ………… 2.3.1 Tải trọng tác dụng lên bánh xe 2.3.2 Tính tốn xác định đường kính bánh xe 2.4 TÍNH TỐN CÁP………… 2.5 CHỌN ĐỘNG CƠ …… 2.5.1 Chọn động điện 2.5.2 Tỷ số truyền chung 2.5.3 Kiểm nghiệm động 2.6 TÍNH TỐN TANG SVTH: Lê Đình Hùng 56M1 Lớp 1| Đồ án môn học : Máy nâng Văn Tuyển GVHD : Bùi 2.7 TÍNH TỐN PHANH 2.8 TRÌNH BÀY 2.8.1 Thuyết minh 2.8.2 Bản vẽ thiết kế …………………………………… PHỤ LỤC SVTH: Lê Đình Hùng 56M1 Lớp 2| Đồ án mơn học : Máy nâng Văn Tuyển GVHD : Bùi CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ MÁY NÂNG 1.1 Giới thiệu máy nâng 1.1.1.Khái niệm Máy nâng là thiết bị chủ yếu dùng để giới hóa công tác nâng Người ta dùng loại máy nâng để nâng và vận chuyển loại hàng kiện không gian 1.1.2.Đặc điểm Là loại máy hoạt động theo chu kì, trình làm việc và nghỉ cấu là ngắt quãng, xen kẽ và lặp lặp lại 1.1.3.Phân loại Máy nâng được phân loại thành loại chính: - Máy nâng đơn giản : là máy nâng mà chỉ nâng lên hạ xuống theo phương thẳng đứng Loại này chỉ có cấu nâng  Ví dụ: kích, tời, palang Hình 1.1 - Máy trục : là loại máy nâng có cấu cùng phối hợp công tác  Theo kết cấu thì máy trục được phân thành loại chính: SVTH: Lê Đình Hùng 56M1 Lớp 3| Đồ án môn học : Máy nâng Văn Tuyển GVHD : Bùi  Máy trục không cần : cầu trục,cổng trục… Hình 1.2  Máy trục có cần :cần trục tháp nằm ngang, cần trục tháp cần gật,cần trục cảng Hình 1.3  Theo khả di chuyển thì phân thành loại:  Máy nâng di chuyển bằng bánh thép SVTH: Lê Đình Hùng 56M1 Lớp 4| Đồ án môn học : Máy nâng Văn Tuyển GVHD : Bùi Hình 1.4  Máy nâng di chuyển bằng bánh lốp Hình 1.5  Máy nâng di chuyển bằng bánh xích SVTH: Lê Đình Hùng 56M1 Lớp 5| Đồ án môn học : Máy nâng Văn Tuyển GVHD : Bùi Hình 1.6  Máy nâng di chuyển bằng phao nổi Hình 1.7 - Thang máy và vận thăng : là loại máy nâng chủ yếu nâng hạ theo chiều,đặt cố định vị trí và có yêu cầu riêng SVTH: Lê Đình Hùng 56M1 Lớp 6| Đồ án môn học : Máy nâng Văn Tuyển GVHD : Bùi Hình 1.8 1.2.Cần Trục Tháp 1.2.1 Định nghĩa,phân loại phạm vi sử dụng a) Định nghĩa: - Cần Trục Tháp là loại cần trục xây dựng được dùng để thi công công trình cao - tầng Công dụng : Được dùng để vận chuyển vật liệu xây dựng và cấu kiện xây dựng lên cao Cần trục tháp được lắp ráp từ cấu kiện công trình xây dựng có độ cao lớn, khối lưọng công việc lớn khoảng thời gian thi công dài Thường được sử dụng để thi công nhà cao tầng, trụ cầu lớn, công trình thuỷ điện b) Phân loại Loại nhẹ Loại trung Loại nặng Cần trục tháp chuyên dùng SVTH: Lê Đình Hùng 56M1 Lớp 7| Đồ án mơn học : Máy nâng Văn Tuyển GVHD : Bùi Cần trục tháp với tháp đứng yên Cần trục tháp kiểu tháp quay c Cấu tạo : 1.1.2 Các cấu cần trục tháp *Phần quay và phần đứng yên -Phần đứng yên làm điểm tựa cho phần quay hoạt động Nhờ cấu nâng, cấu thay đổi vươn, cấu di chuyển xe và toàn máy kết hợp cấu quay toàn vòng mà khoảng khơng gian làm việc cần trục tháp rộng 1.3.Cơ cấu di chuyển 1.3.1.Khái niệm Cơ cấu di chuyển là phận máy nâng làm nhiệm vụ dịch chuyển mặt phẳng ngang, mặt dốc máy hay phận máy Dựa theo kết cấu đường ray và phận di chuyển mà phân ra: + Di chuyển bánh kinh loại ( chủ yếu chạy ray đặt trước ) + Di chuyển bánh lốp SVTH: Lê Đình Hùng 56M1 Lớp 8| Đồ án mơn học : Máy nâng Văn Tuyển GVHD : Bùi + Di chuyển bánh xích + Di chuyển bằng phao nởi + Di chuyển tự bước 1.3.2.Đặc điểm Trong máy nâng thông thường có cụm bánh xe và được chia thành loại cấu di chuyển: cụm di chuyển chủ động và cụm di chuyển bị động - Cụm di chuyển bị động làm nhiệm vụ đỡ cần bằng máy trình hoạt động,đây là bánh xe di chuyển nhờ lực đẩy kéo cụm bánh xe chủ động - Cụm di chuyển chủ động bao gồm nhiều bánh xe không những dùng để đỡ cân bằng máy mà có phận dẫn động và truyền động để di chuyển máy Mỗi máy nâng có từ đến cụm bánh xe chủ động và bị động; đó có thể cụm là chủ động, nửa phần tư cụm chủ động Như vậy ta thấy rằng: bất cứ cấu di chuyển chủ động nào bao gồm động cơ, khớp nối trục, phanh, hộp giảm tốc và bánh xe di chuyển Như vậy khác biệt cấu tạo cấu di chuyển chủ yếu cách đặt đường ray di chuyển (bánh xe chạy ray chạy cánh dưới dầm thép hình chữ I), cấu tạo phận dẫn động chung riêng Cấu tạo cấu di chuyển Đối với mỗi cấu di chuyển nào bao gồm: +Động dẫn động +Khớp nối trục +Phanh +Hộp giảm tốc +Bánh xe di chuyển 1.3.4.Một số sơ đồ dẫn động cho cụm bánh xe chủ động chung riêng Với mỗi cấu di chuyển có phận nên khác cấu tạo cấu di chuyển chủ yếu là cách đặt đường ray di chuyển( bánh xe chạy chạy hai cánh dưới dầm thép hình chữ I ) cấu tạo phận dẫn động chung và riêng SVTH: Lê Đình Hùng 56M1 Lớp 9| Đồ án mơn học : Máy nâng Văn Tuyển GVHD : Bùi a,Sơ đồ dẫn động Hình 1.9 Sơ đồ dẫn động Ròng rọc Cáp di chuyển Tang dẩn động di chuyển Khung xe Bánh xe Xe là loại thay đổi tầm với có cấu nâng đó, di chuyển cần nằm ngang cố định.phương pháp này có thể dùng cáp kéo (có tời cố định, cáp nhả hai chiều) xe chạy độc lập Thực chất là tời kéo Xe gồm bốn tám bánh xe di chuyển và cụm móc treo, puly cấu nâng có nhiệm vụ di chuyển cần để thay đổi tầm vươn cần trục tháp SVTH: Lê Đình Hùng 56M1 Lớp 10 | Đồ án môn học : Máy nâng Văn Tuyển - Chiều dài làm việc tang: GVHD : Bùi L1  ( z  zdt ).t Trong đó zdt  L 34,5   24, 4( mm)  Dt  0, 45   t= 12,5 –(Bảng 3.9/T61)  z= 2: số vòng khơng làm việc  L =(2+24,4).12,5= 330 (mm) -Chiều dài phần rãnh tang: L2 = 2.t = 2.12,5 = 25 (mm) -Chiều dài không làm việc: L3 = 3.t = 3.12,5 = 37,5 (mm)  Tổng chiều dài toàn tang: L= 2.L + L + 2.L = 2.330 + 25 + 2.37,5 = 760 (mm) - Bề dày thành tang:   0,03.Dt   0,03.0, 45   8,01 (mm) - Kiểm tra ứng suất bền tang: n  SVTH: Lê Đình Hùng 56M1 k S max  t Lớp 17 | Đồ án môn học : Máy nâng Văn Tuyển GVHD : Bùi Trong đó : S max =11760,7 (N): Lực căng lớn  = 8,01: Bề dày thành tang t= 12,5: boc cáp k=1: hệ số phụ thuộc vào số lớp cáp tang 1.10857, 24 n   108, 4( N / mm ) 8,01.12,5  - Tang đúc có giới hạn bền nén là:  bn  600( N / mm ) Ứng suất cho phép xác     định theo giới hạn bền nén và hệ số an toàn k=5     bn 600   120( N / mm ) k  Vậy:  n <   - Cáp đầu cáp tang: Ta dùng kiểu cặp đầu cáp tang thông thường: mỗi đầu cáp dùng cặp tương ứng với đường kính cáp d c = 10 (mm), t=12,5 (mm), vít cấy M10 2.6.2.Lực tính tốn với cặp cáp : S0  Smax 10857, 24   40,5 e f  240,14.4 -(T22/TTMT) Trong đó :  e= 24: Tra bảng 3.5/T44  f= 0,14: hệ số ma sát tang và cáp α= 4π - Lực kéo cần thiết bulong ép giữ cáp: SVTH: Lê Đình Hùng 56M1 Lớp 18 | Đồ án môn học : Máy nâng Văn Tuyển GVHD : Bùi P S0 40,5   144,64( N ) f 2.0,14 - Lực uốn: P0  P f  144,64.0,14  20, 25 (N)  Các bulong này bị kéo và uốn với ứng suất tổng: �  1,3.P P l  0 z. d1 0,1.z.d1 Trong đó :  z=4: số bulong cặp cáp  d =10: đường kính bulong  l : tay đòn đặt lực l0  �   c 10  d c   10  15 2 1,3.156,67 21,933.15   1,5( N / mm ) 4. 10 0,1.4.10 Chọn vật liệu làm bulong: Thép CT3 →  Vậy: σ <      75 �85( N / mm ) (T23/TTMT) (Thỏa mãn) Trong trình làm việc cáp di chuyển có tổng lực căng cáp tác dụng lên tang: P  Wt  Wvc  10857, 24  33,04  10890, 28( N ) Để xác định biểu đồ momen tác dụng lên trục tang, ta xét cho trường hợp bất lợi đó điểm đặt lực P B Khi xác định lực tác dụng từ thang truyền xuống trục tang ta coi tang dầm đơn giản SVTH: Lê Đình Hùng 56M1 Lớp 19 | Đồ án môn học : Máy nâng Văn Tuyển GVHD : Bùi RC  37,5 10890, 28  537, 4( N ) 37,5.2  685 RD  37,5  685 10890, 28  10352,9( N ) 37,5.2  685 SVTH: Lê Đình Hùng 56M1 Lớp 20 | Đồ án môn học : Máy nâng Văn Tuyển GVHD : Bùi 2.7 TÍNH TỐN TRỤC TANG 2.7.1 Sơ chọn kết cấu tang hình vẽ: -Trong trình làm việc cáp di chuyển từ A đến B và ngược lại với tổng lực căng cáp tác dụng nên tang: P  Wt  WH -Để xác định biểu đồ momen tác dụng lên trục tang, ta xét cho trường hợp bất lợi đó điểm đặt lực P B Khi lực tác dụng từ tang truyền xuống trục tang ta coi tang như dầm đơn giản SVTH: Lê Đình Hùng 56M1 Lớp 21 | Đồ án môn học : Máy nâng Văn Tuyển GVHD : Bùi Rc  537, 4( N ) (N) RD  10352,9( N ) (N) 2.7.2 Sơ đồ tính momen trục tang: SVTH: Lê Đình Hùng 56M1 Lớp 22 | Đồ án môn học : Máy nâng Văn Tuyển - GVHD : Bùi Lấy mF =0 → 10352,9.65+537,4.(685+65)- RE (685+61+65)=0 → RE =1327 (N) Ta có: RE  RF  RC  RD → RF =9563,5 (N) - Momen uốn D: M uD = RF 65=621631,2 (N.mm) - Momen uốn C: M uC = RE 61=80947 (N.mm)  Đường kính trục tiết diện nguy hiểm M uD 621631, 3  21,8( mm) 0,1.[  ] 0,1.600 d= → chọn d sb =40 mm [σ]: tra bảng B10.5 T195 – TKCTM [σ]: ứng suất cho phép – chọn vật liệu chế tạo trục là thép 45 - Vì trục có rãnh then nên ta chọn loại then bằng với d = 40 mm → có b=10; h=8; t1 =5 (mm) và lthen =100 (mm) →Theo bảng 9.1a T173 TKCTM  Kiểm nghiệm trục độ bền mỏi - WJ , WOJ là momen cảm uốn và momen xoắn tiết diện trục: Với trục có rãnh then  d J b.t1.(d J  t1 )  403 10.5.(40  5)2 WJ      5517,56 32 2d J 32 2.40  d J b.t1.(d J  t1 )  403 10.5(40  5)2     11800,74 16 2d J 16 2.40 → Công thức theo bảng 10.6 T196 TKCTM WOJ  - Theo đề bài trục quay chiều nên: SVTH: Lê Đình Hùng 56M1 Lớp 23 | Đồ án mơn học : Máy nâng Văn Tuyển GVHD : Bùi + Đối với trục quay ứng suất uốn thay đổi theo chu kỳ đối xứng có: M 621631,  aJ   max J  J   112,66  mJ  ; WJ 5517,56 + Khi trục quay chiều ứng suất xoắn thay đổi theo chu kỳ đối xứng có: T 1010096,54  aJ   max J  J   85,59  mJ  ; WOJ 11800,74 Có : TJ  9,55.106 Pi 5,5  9,55.106  1010096,54 ni 52 (N.mm) +Giới hạn momen uốn và xoắn  1 và  1 :  1 =0,436  b =0,436.600=261,6  1 =0,58 -  1 =151,728 + S J và S J hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất pháp và hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất tiếp tiết diện J  1 S J  K dJ  aJ     mJ  1 S J  K dJ  aJ     mJ Công thức 10.20, 10.21 trang 195/TKCTM K  K x  1)   Ky ( K dJ  K  K x  1)   Ky ( K dJ ( CT: 10.25; 10.26 T197/TKCTM) Trong đó : K và K theo bảng 10.12 T199/TKCTM- đối với trục có then  b  600 MPa→ K  1,54  Trị số hệ số tăng bền- Ky → Tra bảng 10.9/T197/TKCTM →Phương pháp thấm bon: giớ hạn bền σ từ 400 đến 600 SVTH: Lê Đình Hùng 56M1 Lớp 24 | Đồ án môn học : Máy nâng Văn Tuyển Chọn GVHD : Bùi Ky   Trị số hệ số tập trung ứng suất trạng thái bề mặt K x → Chọn K x  1,06 ( tra bảng 10.8/T197/TKCTM → K dJ  0,68 ; K dJ  0,65  1  1 S J   3,02 S J   2,727 K   K    dJ aJ  dJ aJ → ; Có kết cấu trục đảm bảo được độ bền mỏi hệ số an toàn tiết diện nguy hiểm thỏa mãn: S J S J SJ  �[S] S J  S J [S] : hệ số an toàn cho phép : [S] =1,5…2,5 3,02.2,727 SJ   2,02 �[S ] 2 3, 02  2,727 → (thỏa mãn điều kiện) Tại điểm C trục phải có đường kính = =30 Ta chọn đường kính C bằng = 600 mm Chọn đường kính gối đỡ d = 50 mm và kích thước lại hình vẽ sau: SVTH: Lê Đình Hùng 56M1 Lớp 25 | H7 k6 H7 k6 Ø60 Ø50 H7 k6 Ø60 GVHD : Bùi Ø60 H7 k6 Ø50 Đồ án môn học : Máy nâng Văn Tuyển H7 Ø45 k6 Cặp đầu cáp tang Ta sử dụng phương pháp cặp đầu cáp tang phổ biến là dùng cặp và vít vít chặt cáp lên tang Lực tính tốn với cặp cáp xác định theo công thức 2-16[2]: Trong đó: - f: hệ số ma sát giữa mặt tang với cápChọn f = 0,15; - α: góc ơm vòng dự trữ tangChọn α = 3,5.π; - Chọn hệ số bảng 2-12 [2] S 0 6177  1187,88( N ) 5, Lực kéo cặp bulông: P S0 1187,88   3959, 6( N ) f 2.0,15 Lực uốn bulông: Po = P.f = 3959,6.0,15 = 593,94 (N); SVTH: Lê Đình Hùng 56M1 Lớp 26 | Đồ án mơn học : Máy nâng Văn Tuyển GVHD : Bùi Hình 2-1: Kết cấu kẹp đầu cáp Ứng suất tổng cộng xuất bulông, theo 2-17[2]: Trong đó: d1: đường kính bu lơng ( d1 = mm ); Z: số bulông cặp cáp ( Z = ); lo: tay đòn đặt lực vào bulơng ( lo = 10 mm )   1,3.3959, 593,94.10   72,81 3,14.82 0,3.83 Bulông được làm bằng thép CT3 có [] = 75 ÷ 85 ( N/mm2 ) SVTH: Lê Đình Hùng 56M1 Lớp 27 | Đồ án môn học : Máy nâng Văn Tuyển GVHD : Bùi 2.7.3 Thiết kế gối đỡ trục tang Trong trình làm việc góc lệch giữa cáp và phương vuông góc với trục tang không đáng kể nên ta coi bằng 0, trục tang không có lực dọc trục nên ta chọn ổ bi đỡ chặn đồng thời ngăn lực dọc trục và ổ đũa côn để tránh trình giãn nở trục - Sơ đồ chọn ổ trục: RE  1327 ( N) RF  9563,5 (N) →Ta tính và kiểm nghiệm cho gối đỡ chịu lực lớn Chọn sơ đũa côn cỡ nhẹ KH: 7208 có B=18; d=40 *Kiểm tra khả tải động Cd  Q.m L ( 11.1 TKCTM1 ) Trong đó : Q là tải trọng quy ước L là tuổi thọ tính bằng triệu vòng quay SVTH: Lê Đình Hùng 56M1 Lớp 28 | Đồ án môn học : Máy nâng Văn Tuyển GVHD : Bùi 10 m là bậc tự đường cong mỏi với ổ bi m=3; ổ đũa m= 106.L L 60.n Lh  L h Lh là t̉i thọ ở tính bằng giờ: 60.n → 10 ; chọn Lh = 3.10 (h) bảng 11.2 TTTKCTM tập 3.103.60.52 L  9,36 106 → *Xác định tải trọng quy ước: Q  ( X V Fr  Y Fa ).kt kd Trong đó : Fr , Fa là tải trọng hướng tâm và tải trọng dọc trục (KN) Fr = RF Fa =0 →Q=(X.V Fr ) kt kd Trong đó : V là hệ số kể đến vòng quay, chọn V=1 kt là hệ số kể đến ảnh hưởng nhiệt độ, chọn kt =1 kd là hệ số đặc tính tải trọng , kd =1,3 bảng 11.3-TKCTM tập X là hệ số trọng hướng tâm, chọn X=1 Suy ra: Q = 1.1.9563,5.1.1,3 = 13675,805 (N) = 13,67 (kN) 10 m → Cd  Q L =13,67 9,36 =26,75 (kN) *Kiểm tra theo khả tải tĩnh Qt �Co đó : CO là khả tải tĩnh Qt là tải trọng quy ước Qt  X o Fr  Yo Fa  X o Fr  X o RF ( X o là hệ số tải trọng hướng tâm, chọn X o =0,5 bảng 11.6 TKCTM) SVTH: Lê Đình Hùng 56M1 Lớp 29 | Đồ án mơn học : Máy nâng Văn Tuyển GVHD : Bùi → Qt  0,5.9563,5  4781,75( N )  4,782( kN ) *Tra bảng P2.11 T261-TKCTM tập có: ổ đũa côn cỡ nhẹ → Co  32,7( kN ) → Qt  Co (thỏa mãn) Vậy ta chọn :ổ đũa cỡ nhẹ kí hiệu : 7298 với d=40 mm D=80 mm B=18 mm ổ bi đỡ chặn cỡ nhẹ hẹp kí hiệu 46208 với d=40 mm D= 80 mm 2.8 PHANH -Phanh cấu di chuyển bằng dây cáp kéo được tính tốn xuất phát đảm bảo giữ được xe chỗ tiến hành nâng hạ vật -Để phanh được nhỏ gọn ta đặt phanh trục thứ tức trục động Momen phanh được tính theo cơng thức: M ph �k (W2 o  W3 o  W1o ) Dbx  dc 2idc + W2  Go   0,3.0,005.10  15( N ) + W3  9082,5( N ) SVTH: Lê Đình Hùng 56M1 Lớp 30 | Đồ án môn học : Máy nâng Văn Tuyển GVHD : Bùi SVTH: Lê Đình Hùng 56M1 Lớp 31 |