Thiết kế cổng trục lăn trọng tải 25 tấn Thiết kế cổng trục lăn trọng tải 25 tấn Thiết kế cổng trục lăn trọng tải 25 tấn luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ CỔNG TRỤC LĂN TRỌNG TẢI 25 TẤN Người hướng dẫn: TS TÀO QUANG BẢNG Sinh viên thực hiện: PHẠM HẢI PHÚ Đà Nẵng, 2018 Thiết kế cổng trục lăn trọng tải 25T PHẦN 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ NÂNG CHUYỂN, CỔNG TRỤC LĂN 1.1 Giới thiệu chung thiết bị nâng - chuyển 1.1.1 Giới thiệu chung Máy nâng chuyển loại máy công tác dùng để thay đổi vị trí đối tƣợng cơng tác với thiết bị mang vật nhƣ móc treo, gầu ngoạm, nam châm điện, băng, gầu… Máy trục loại máy nâng vận chuyển, phƣơng tiện quan trọng việc giới hố q trình sản xuất ngành công nghiệp xây dựng Ở nƣớc tiên tiến, ngành máy nâng chuyển ngành công nghiệp phát triển cao, thiết bị nâng chuyển máy trục Sự phát triển mạnh mẽ công nghiệp, mong muốn nâng cao suất lao động, phải phát triển không ngừng cải tiến kỹ thuật máy nâng vận chuyển Trong ngành cơng nghiệp mỏ cần có loại thang tải, xe kíp băng tải … Trong ngành luyện kim có cần trục nặng phục vụ kho chứa quặng nhiên liệu… Máy nâng vận chuyển phục vụ nhà ở, nhà công cộng, cửa hiệu lớn ga tàu điện ngầm nhƣ thang máy, có thang điện cao tốc cho nhà cao tầng, buồng chở ngƣời thang điện liên tục.Trong siêu thị ngƣời ta dùng nhiều cầu thang … Trong nhà máy hay phân xƣởng khí ngƣời ta trang bị nhiều máy nâng chuyển di động nhƣ cần trục, cầu trục, cổng trục dùng điện hay khí nén, thuỷ lực suất cao để di chuyển chi tiết máy máy … Ngành máy nâng vận chuyển đại thực rộng rãi việc giới hố q trình vận chuyển ngành công nghiệp kinh tế quốc dân Sự phát triển kỹ thuật nâng – vận chuyển phải theo cải tiến máy móc, tinh xảo hơn, giảm nhẹ trọng lƣợng, giảm giá thành, nâng cao chất lƣợng sử dụng, tăng mức sản xuất, đơn giản hoá tự động hoá việc điều khiển chế tạo máy nhiều hiệu để thoả mãn yêu cầu ngày tăng kinh tế quốc dân SVTH: Phạm Hải Phú - Lớp: 13C1A H : o u ng ảng Trang Thiết kế cổng trục lăn trọng tải 25T Ở nƣớc ta, máy nâng vận chuyển sử dụng rộng rãi số ngành nhƣ xếp dỡ hàng hoá bến cảng nhà ga đƣờng sắt Trong công nghiệp xây dựng nhà ở, nhà máy luyện kim lâm nghiệp, xây dựng cơng nghiệp quốc phịng Trong tình hình kinh tế phát triển nhƣ nay, máy nâng vận chuyển ngày trở thành nhu cầu cấp bách nhu cầu sản xuất ngày cao 1.1.2 Phân loại máy nâng chuyển Theo đặc điểm làm việc loại máy nâng vận chuyển phân thành hai loại : Máy vận chuyển liên tục: Vật nặng đƣợc vận chuyển thành dòng liên tục, theo tuyến định Khi làm việc, trình vận chuyển, chất dỡ tải đƣợc tiến hành cách đồng thời Máy vận chuyển liên tục phục vụ trình chuyển vật liệu vụn, rời phạm vi không lớn Gồm loại băng gầu, băng tải, máy xúc liên tục, xích tải, vít chuyển… Máy nâng: Máy nâng chủ yếu phục vụ trình nâng vật thể khối Đặc điểm làm việc cấu máy nâng ngắn hạn, lặp lặp lại có thời gian dừng Chuyển động máy nâng hạ vật theo phƣơng thẳng đứng, cịn có số chuyển động khác để dịch chuyển vật mặt phẳng ngang nhƣ chuyển động quay quanh trục máy, di chuyển máy, chuyển động lắc quanh trục ngang (nâng hạ cần) Bằng phối hợp chuyển động, máy dịch chuyển vật đến vị trí khơng gian làm việc Theo phƣơng pháp công tác, khoảng cách vận chuyển hình dạng kết cấu thép mà thiết bị nâng đƣợc chia thành ba nhóm: - Máy nâng đơn giản: Vật nâng lên hạ xuống theo phƣơng thẳng đứng Nhóm có cấu nâng - Máy trục: Vật nâng vừa đƣợc nâng hạ vận chuyển ngang khơng gian định Loại có hai cấu phối hợp công tác - Thang máy, vận thăng: Loại chủ yếu nâng hạ theo chiều , đặt cố định vị trí có u cầu riêng Để mang lại hiệu cao cho phƣơng án thiết kế, ta cần phải nắm vững đặc điểm máy trục SVTH: Phạm Hải Phú - Lớp: 13C1A H : o u ng ảng Trang Thiết kế cổng trục lăn trọng tải 25T 1.2 Các thông số máy nâng 1.2.1 Tải trọng nâng tải trọng tính tốn Các tải trọng dùng sở thiết kế máy nâng gồm có: Tải trọng nâng danh nghĩa Tải trọng nâng máy nâng trọng lƣợng danh nghĩa vật nâng mà máy nâng hạ đƣợc theo tính tốn thiết kế Q = Qv + Qmt Trong đó: Qv – trọng lƣợng vật nâng, N; Qmt – trọng lƣợng phận mang tải, N Tải trọng từ trọng lƣợng thân máy Trọng lƣợng thân máy bao gồm trọng lƣợng cấu, trọng lƣợng phần kết cấu thép trọng lƣợng chi tiết phụ trợ Tải trọng gió Máy nâng có chiều cao lớn làm việc ngồi trời nhƣ cần trục cảng, cần trục xây dựng, phải tính tải trọng gió gây nên Tải trọng gió có tác động đến độ bền phận chi tiết máy nâng, độ ổn định máy làm việc Cƣờng độ tải trọng gió thay đổi theo chiều cao, theo cấp gió, theo thời tiết khí hậu vùng diện tích chắn gió phận máy nâng Khi tính tốn kết cấu thép máy nâng, tải trọng gió đƣợc xét hai trƣờng hợp: + Máy nâng vận hành: Xác định áp lực gió lớn mà máy nâng làm việc đƣợc + Máy nâng không làm việc: Xác định áp lực gió lớn tác dụng lên máy nâng để tính tốn thiết kế phận khố hãm máy đƣờng ray Tải trọng động Là tải trọng xuất máy hoạt động thực Để tính đƣợc tải trọng động, cần phải xây dựng mơ hình toán động lực học máy nâng giải phƣơng trình chuyển động hệ lập đƣợc sở quy sơ đồ một, hai, ba hay nhiều khối lƣợng 1.2.2 Các thơng số hình học Khẩu độ máy nâng: khoảng cách tâm hai đƣờng ray bánh xe di chuyển máy, đƣợc ký hiệu L, m SVTH: Phạm Hải Phú - Lớp: 13C1A H : o u ng ảng Trang Thiết kế cổng trục lăn trọng tải 25T Khoảng cách hai cầu: khoảng cách tâm trục bánh trƣớc bánh sau máy, ký hiệu a, m Tầm vƣơn: khoảng cách nằm ngang từ tâm quay máy đến tâm vật nâng, ký hiệu L1, m Tầm vƣơn có máy cẩu có tay cần Chiều cao nâng: khoảng cách thẳng đứng từ vị trí thấp đến vị trí cao cấu mang vật làm việc, ký hiệu H, m 1.2.3 Các thông số động học Vận tốc nâng: tốc độ nâng danh nghĩa máy nâng, ký hiệu Vn ( m/s ) hay ( m/ph ) Vận tốc nâng phụ thuộc tải trọng nâng, tính chất cơng việc mà máy nâng phục vụ nhiều yếu tố khác Vận tốc di chuyển: tốc độ di chuyển danh nghĩa máy nâng di chuyển xe máy nâng, ký hiệu Vd ( m/s ) ( m/ph ) Vận tốc di chuyển phụ thuộc trọng lƣợng máy, tải trọng nâng, tính chất cơng việc nhiều yếu tố khác Tốc độ quay: Đối với số máy nâng nhƣ cần trục xây dựng, ôtô cẩu, cần trục nổi… có phận quay theo trục thẳng đứng nhằm di chuyển vật nâng đến vị trí khác xung quanh Tốc độ quay nq ( vg/ph ) thƣờng lấy từ ÷ 3,5 ( vg/ph) để tránh tải trọng quán tính lớn 1.3 Chế độ làm việc máy trục: Khi chọn máy nâng, ta cần quan tâm đến tải trọng nâng thời gian làm việc máy Nhƣng thực tế sử dụng lúc sử dụng với tải tối đa làm việc liên tục, mà tải trọng nâng thay đổi theo thời gian làm việc ca, ngày, tháng, năm tuỳ theo yêu cầu cơng việc Để bảo đảm tính kỹ thuật, kinh tế ngƣời ta lựa chọn, thiết kế máy nâng theo chế độ làm việc Vậy chế độ làm việc danh nghĩa cấu toàn máy nâng thơng số tổng hợp tính đến điều kiện sử dụng, mức độ chịu tải theo thời gian cấu hay toàn máy Theo TCVN 5862 – 1995 nhóm máy nâng đƣợc phân theo hai tiêu cấp sử dụng cấp tải thiết bị Theo TCVN 4244 – 1986 nhóm máy nâng đƣợc phân chia dựa theo tiêu sau: + Hệ số sử dụng cấu theo tải trọng: SVTH: Phạm Hải Phú - Lớp: 13C1A H : o u ng ảng Trang Thiết kế cổng trục lăn trọng tải 25T KQ = Qtb Q Trong đó: Qtb - trọng lƣợng trung bình vật nâng Q - tải trọng danh nghĩa cấu + Hệ số sử dụng cấu ngày Kng = Số làm việc ngày 24h + Hệ số sử dụng cấu năm Kn = Số ngày làm việc năm 365 ngày + Cƣờng độ làm việc động CĐ% = To 100 T Trong đó: To - thời gian làm việc động chu kì hoạt động máy: To = ∑tm + ∑tv T – toàn thời gian hoạt động cấu chu kì: T = ∑tm + ∑tv + ∑tp + ∑td ∑tm: tổng thời gian mở máy ∑tv : tổng thời gian chuyển động với tốc độ ổn định ∑tp : tổng thời gian phanh ∑td : tổng thời gian dừng máy Khi tính tốn cấu máy trục ngƣời ta phân biệt ba trƣờng hợp tải trọng tính tốn trạng thái làm việc trạng thái không làm việc máy trục nhƣ sau: Trƣờng hợp A: tải trọng bình thƣờng trạng thái làm việc bao gồm trọng lƣợng danh nghĩa vật nâng phận mang tải, tải trọng trung bình gió trạng thái làm việc, tải trọng động trung bình trình mở phanh cấu Trƣờng hợp B: tải trọng lớn trạng thái làm việc bao gồm trọng lƣợng danh nghĩa vật nâng phận mang tải, tải trọng lớn gió trạng thái làm việc, tải trọng động lớn xuất mở máy phanh hãm đột ngột tải trọng độ dốc, độ nghiêng mặt lớn SVTH: Phạm Hải Phú - Lớp: 13C1A H : o u ng ảng Trang Thiết kế cổng trục lăn trọng tải 25T Các trị số tải trọng lớn trạng thái làm việc thƣờng hạn chế điều kiện bên nhƣ trƣợt trơn bánh xe ray, trị số momen phanh lớn nhất, momen giới hạn khớp nối … Đối với trƣờng hợp tất chi tiết cấu kết cấu kim loại đƣợc tính theo sức bền tĩnh Trƣờng hợp C: tải trọng lớn trạng thái khơng làm việc máy đặt ngồi trời, bao gồm trọng lƣợng thân, tải trọng gió lớn trọng trạng thái không làm việc tải trọng độ dốc đƣờng Đối trƣờng hợp cần tiến hành kiểm tra độ bền, độ ổn định tồn máy phận cơng tác, đặc biệt kiểm tra chi tiết phận kẹp ray, chi tiết phận phanh hãm cấu thay đổi tầm với 1.4 Tìm hiểu chung cổng trục lăn Cổng trục loại cần trục kiểu cầu, có dầm cầu đặt chân cổng với bánh xe di chuyển ray đặt dƣới đất Theo công dụng ngƣời ta phân cổng trục ra: cổng trục có cơng dụng chung, cổng trục xây dựng cổng trục chuyên dùng Kết cấu chung cổng trục gồm có phần kết cấu thép, cấu nâng, cấu di chuyển xe cấu di chuyển cầu, cấu điều khiển cấu an tồn Cổng trục có cơng dụng chung thƣờng có tải trọng nâng Q = 3,2 ÷ 12,5 T, có độ L = 6,3 ÷ 40m; chiều cao nâng H = ÷ 16m Loại cổng trục có xe di chuyển cầu dùng để lắp ráp xây lắp có độ đến 80m, tải nâng Q = 50 ÷ 400 T, chiều cao nâng đến 30m Đối với cổng trục dùng lắp ráp (nhƣ lắp ráp thiết bị nhà máy thuỷ điện, nhiệt điện…) phải có nhiều tốc độ nâng khác thƣờng có tốc độ chậm Vn = 0,05 ÷ 0,1 m/ph, tốc độ di chuyển 0,1 m/ph Cổng trục có cơng dụng chung dùng để bốc dỡ, vận chuyển hàng khối, vật liệu rời kho bãi, bến cảng nhà ga đƣờng sắt Cổng trục chuyên dùng thƣờng đƣợc sử dụng để phục vụ lắp ráp nhà máy thuỷ điện, nhiệt điện… Theo kết cấu dầm có cổng trục khơng có cơng xơn cơng trục có cơng xơn Dầm cầu đƣợc chế tạo dƣới dạng dầm hộp hàn, dầm ống, dầm dàn SVTH: Phạm Hải Phú - Lớp: 13C1A H : o u ng ảng Trang Thiết kế cổng trục lăn trọng tải 25T không gian dầm hai dầm Ray di chuyển xe dầm cầu đặt phía treo phía dƣới dầm Sau số hình ảnh cổng trục lăn phân xƣởng SVTH: Phạm Hải Phú - Lớp: 13C1A H : o u ng ảng Trang Thiết kế cổng trục lăn trọng tải 25T PHẦN 2: TÍNH TỐN THIẾT KẾ CƠ CẤU NÂNG 2.1 Giới thiệu chung cấu nâng Phƣơng pháp để xây dựng kết cấu truyền động máy nâng phải xác định đƣợc mục đích ảnh hƣởng cấu Trƣớc tiên cần định loại truyền động cho cấu nâng, lƣợng sử dụng gì, lựa chọn phƣơng pháp công tác, loại truyền động, phƣơng pháp điều khiển mục tiêu kinh tế đạt đƣợc Trong cấu có ba phần chính: Bộ phận công tác: chi tiết hay phận máy nhận lƣợng phận trƣớc để thực mục đích chính, nhiệm vụ cấu, ví dụ nhƣ hệ thống rịng rọc cáp móc treo cấu nâng hạ vật Bộ phận truyền động: phần trung gian nhận, biến đổi, phân phối truyền lƣợng từ phận dẫn động đến phận công tác Bộ phận dẫn động: phần phát lực ban đầu, sản sinh lƣợng đủ để cung cấp cho phận công tác thực đƣợc chức công việc Bộ phận dẫn động gồm loại động điện, thuỷ lực, đốt trong, khí nén… Cơ cấu nâng dùng để nâng hạ vật theo phƣơng thẳng đứng Theo u cầu cơng nghệ cấu nâng máy nâng độc lập nhƣ tời, palăng cố định phận máy nâng nhƣ cầu trục, cổng trục, cần trục… Cơ cấu nâng cổng trục thƣờng có ba loại chính: + Cơ cấu nâng kiểu treo: thƣờng dùng cho loại cổng trục dầm, cấu công tác palăng điện palăng tay Palăng điện palăng tay có khả di chuyển dọc theo dầm để nâng hạ vật Các loại palăng phận máy đƣợc chế tạo hoàn chỉnh theo tải trọng, tốc độ nâng chế độ làm việc Cơ cấu nâng kiểu đƣợc di chuyển hai cánh dƣới dầm chữ I nhờ bánh xe, cấu đƣợc sử dụng với tải trọng nâng nhỏ + Cơ cấu nâng kiểu đặt: thƣờng dùng cho loại cổng trục hai dầm, cấu nâng đƣợc chế tạo đặt xe để di chuyển dọc theo dầm Cơ cấu nâng di chuyển ray đặt dầm nhờ cụm bánh xe chủ động bị động Trên xe SVTH: Phạm Hải Phú - Lớp: 13C1A H : o u ng ảng Trang Thiết kế cổng trục lăn trọng tải 25T có từ đến ba cấu nâng có cấu nâng chính, cấu nâng kiểu sử dụng tải trọng nâng lớn + Cơ cấu nâng bố trí ngồi xe con: nhằm mục đích giảm tải trọng cho dầm chính, lúc cấu nâng đƣợc bố trí chân cổng, nhờ hệ thống rịng rọc cáp mà vật nâng di chuyển đƣợc Nhƣợc điểm cấu nâng kiểu hệ thống cáp chằng chịt, kết cấu phức tạp 2.2 Chọn phƣơng án thiết kế cho cấu nâng 2.2.1 Số liệu ban đầu + Trọng tải : Q = 25T = 250000 (N) + Trọng lƣợng phận mang: Qm = 0,05 × Q = 0,05 × 250000 = 12500 (N) (theo trang 14 [3]) + Độ cao nâng: H = (m) + Vận tốc nâng:Vn = 3, ( m/ph ) Chế độ làm việc cấu nâng: Theo TCVN 5862 – 1995 dựa vào cấp tải cấp sử dụng ( theo bảng 2.13 [7] ) ta chọn chế độ làm việc cấu M4 tức máy sử dụng phân xƣởng sử dụng gián đoạn, đặn 2.2.2 Phân tích chung Cơ cấu nâng đƣợc thiết kế dùng + Động điện có hai loại động điện chiều động điện xoay chiều Động điện xoay chiều pha đƣợc ứng dụng rộng rãi công nghiệp với công suất, tính bền cao, momen khởi động lớn, dễ đảo chiều Bên cạnh ta có động điện chiều: loại động điện có khả điều chỉnh tốc độ phạm vi rộng, làm việc bảo đảm khởi động êm, hãm đảo chiều dễ dàng, giá thành cao, lắp đặt cần thêm chỉnh lƣu phức tạp Trên ƣu khuyết điểm hai loại động điện xoay chiều động điện chiều ta thấy đƣợc động điện xoay chiều tính chất thay đổi tốc độ khơng động điện chiều nhƣng với tính thơng dụng, bền kinh tế khuyết điểm loại động chấp nhận đƣợc Vậy thiết kế cấu nâng cổng trục hai dầm ta dùng động điện xoay chiều ba pha phù hợp + Hộp giảm tốc : Sử dụng truyền bánh trụ, truyền bánh bôi trơn ngâm dầu SVTH: Phạm Hải Phú - Lớp: 13C1A H : o u ng ảng Trang .. .250 mm H: Phạm Hải Phú - Lớp: 13C1A H : o u ng ảng Trang 125 Thiết kế cổng trục lăn trọng tải 25T 6.3.2 Công tắc hạn chế tải Cổng trục ta thiết kế cho phép nâng tải đến giá trị cho phép định 25T ... thiết kế, ta cần phải nắm vững đặc điểm máy trục SVTH: Phạm Hải Phú - Lớp: 13C1A H : o u ng ảng Trang Thiết kế cổng trục lăn trọng tải 25T 1.2 Các thông số máy nâng 1.2.1 Tải trọng nâng tải trọng. ..chắn gió thiết bị H: Phạm Hải Phú - Lớp: 13C1A H : o u ng ảng Trang 124 Thiết kế cổng trục lăn trọng tải 25T 10 Phải siết chặt thiết bị kẹp ray, thiết bị chống tự di chuyển cổng trục kết thúc làm