Trong thời kì công nghiệp hóa hiện đại hóa ở nước ta hiện nay ngành cơ khí đóng vai trò rất quan trọng trong đời sống sản xuất Cơ khí giúp chế tạo các loại máy móc để phục vụ trong quá trình sản xuất của các ngành công nghiệp chế tạo ra các loại máy móc để phục vụ đời sống hằng này của người dân Cung cấp các thiết bị hiện đại để đáp ứng các như cầu đời sống của con người Cầu trục là một sản phẩm cơ khí rất thông dụng được sử dụng rất phổ biến trong hầu hết các ngành kinh tế và quốc phòng để nâng chuyển vật có trọng lượng từ nhỏ đến rất lớn
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ CẦU TRỤC TẤN Người hướng dẫn: ThS LƯU ĐỨC HÒA Người duyệt: ThS NGUYỄN THANH VIỆT Sinh viên thực hiện: ĐƯỜNG NHÂN TÍN Số thẻ sinh viên: 101140121 Lớp: 14C1B Đà Nẵng, 2019 GVHD: Th.S Lưu Đức Hòa Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế cầu trục LỜI NĨI ĐẦU Trong thời kì cơng nghiệp hóa đại hóa nước ta nay, ngành khí đóng vai trị quan trọng đời sống sản xuất Cơ khí giúp chế tạo loại máy móc để phục vụ trình sản xuất ngành cơng nghiệp, chế tạo loại máy móc để phục vụ đời sống người dân Cung cấp thiết bị đáp ứng cầu đời sống người Cầu trục sản phẩm khí thơng dụng, sử dụng phổ biến hầu hết ngành kinh tế quốc phịng để nâng chuyển vật có trọng lượng từ nhỏ đến lớn Chính quan trọng cầu trục kinh tế, em thầy Th.S Lưu Đức Hòa đồng ý với đề tài làm Đồ án tốt nghiệp “ Thiết kế cầu trục ” Đề tài “ Thiết kế cầu trục ” bao gồm chương: • Chương 1: Giới thiệu chung máy nâng chuyển • Chương 2: Tính tốn thiết kế cấu nâng • Chương 3: Tính tốn thiết kế xe lăn • Chương 4: Tính tốn thiết kế xe cầu • Chương 5: Thiết kế hệ thống dầm • Chương 6: Thiết kế hệ thống điều khiển • Chương 7: An tồn vận hành bảo dưỡng máy Sau hoàn thành Đồ án tốt nghiệp quan tâm, hướng dẫn tận tình thầy Th.S Lưu Đức Hịa giúp em củng cố vững vàng kiến thức học suốt năm năm qua Vì kiến thức hạn hẹp nên cịn nhiều thiếu sót, em mong nhận nhiều đóng góp ý kiến thầy để thực tốt Đà Nẵng, Ngày 30 tháng năm 2019 Sinh viên thực Đường Nhân Tín SVTH: Đường Nhân Tín Lớp 14C1B Trang GVHD: Th.S Lưu Đức Hòa Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế cầu trục MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định Chương : GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MÁY NÂNG CHUYỂN 1.1Các định nghĩa thực trạng 1.1.1 Các định nghĩa 1.1.2 Thực trạng 1.2 Phân loại máy nâng chuyển 1.2.1 Căn vào chuyển động 1.2.2 Căn vào cấu tạo nguyên tắc làm việc 1.3 Các thông số máy nâng 14 1.3.1 Tải trọng nâng tải trọng tính tốn 14 1.3.2 Các thơng số hình học 14 1.3.3 Các thông số động học 15 Chương 2: THIẾT KẾ CƠ CẤU NÂNG 16 2.1 Lựa chọn phương án dẫn động 16 2.1.1 Phương án 16 2.1.2 Phương án 16 2.1.3 Phương án 17 2.2 Tính toán cấu nâng 17 2.2.1 Chọn loại dây 18 2.2.2 Palang giảm lực 18 2.2.3 Kích thước dây 19 2.2.4 Tính kích thước tang rịng rọc 19 2.2.5 Chọn động điện 20 2.2.6 Tỉ số truyền chung 21 2.2.7 Kiểm tra động điện momen mở máy 21 2.2.8 Tính chọn phanh 24 2.2.9 Hệ thống truyền động cầu trục 26 2.2.10 Các phận khác cấu nâng 43 Chương : TÍNH TỐN THIẾT KẾ XE LĂN 46 3.1 Lựa chọn phương án dẫn động 46 3.1.1 Phương án 46 3.1.2 Phương án 46 3.1.3 Phương án 47 3.2 Tính tốn cấu di chuyển xe lăn 47 3.2.1 Chọn bánh xe ray 47 3.2.2 Tải trọng lên bánh xe 47 3.2.3 Động điện 49 3.2.4 Tỷ số truyền chung 50 3.2.5 Kiểm tra động điện momen mở máy 50 3.2.6 Phanh 51 3.2.7 Các phận khác cấu di chuyển xe lăn 51 Chương 4: TÍNH TỐN THIẾT KẾ XE CẦU 57 4.1 Lựa chọn phương án truyền động di chuyển cầu 57 4.1.1 Phướng án 57 SVTH: Đường Nhân Tín Lớp 14C1B Trang GVHD: Th.S Lưu Đức Hịa Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế cầu trục 4.1.2 Phương án 57 4.1.3 Phương án 58 4.2 Tính tốn cấu di chuyển xe cầu 58 4.2.1 Bánh xe ray 58 4.2.2 Động điện 60 4.2.3 Tỷ số truyền chung 61 4.2.4 Kiểm tra động điện momen mở máy 61 4.2.5 Phanh 62 Chương 5: THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẦM CHÍNH 63 5.1 Lựa chọn kết cấu dầm 63 5.1.1 Phương án 1: Hai dầm kết cấu dạng hộp 63 5.1.2 Phương án 2: kết cấu dầm kiểu giàn 63 5.1.3 Phương án 3: kết cấu loại dầm 63 5.2 Tính kết cấu kim loại 64 5.2.1 Tính tải trọng 64 5.2.2 Xác định kích thước tiết diện dầm 65 5.2.3 Ứng suất tiết diện dầm 67 5.2.4 Tính tiết diện gối tựa dầm 70 5.2.5 Tính độ bền ray xe lăn 71 5.2.6 Tính mối ghép hàn 71 5.2.7 Tính dầm cuối 73 5.2.8 Tính dầm đặt ray di chuyển cầu 75 Chương : THIẾT KẾ HỆ THÔNG ĐIỀU KHIỂN 77 6.1 Yêu cầu hệ thông điều khiển 77 6.2 Sơ đồ hệ thống điều khiển 77 Chương : AN TOÀN VẬN HÀNH VÀ BẢO DƯỠNG MÁY 79 7.1 An toàn vận hành 79 7.2 Bảo dưỡng máy 79 7.2.1 Bảo dưỡng cầu trục ngày 79 7.2.2 Bảo dưỡng cầu trục định kì 79 TÀI LIỆU THAM KHẢO 81 SVTH: Đường Nhân Tín Lớp 14C1B Trang GVHD: Th.S Lưu Đức Hòa Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế cầu trục Chương : GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MÁY NÂNG CHUYỂN 1.1 Các định nghĩa thực trạng 1.1.1 Các định nghĩa a/ Máy nâng chuyển thiết bị dùng để thay đổi vị trí đồi tượng nhờ thiết bị mang vật trực tiêp móc treo, thiết bị gian tiếp gầu ngoạm, nam châm điện, băng tải,… b/ Máy trục loại máy nâng vận chuyển, phương tiện quan trọng việc giới hố q trình sản xuất ngành công nghiệp xây dựng 1.1.2 Thực trạng Ở nước 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 thang máy, có thang điện cao tốc cho nhà cao tầng, buồng chở người thang điện liên tục.Trong siêu thị người ta dùng nhiều cầu thang cuốn… Trong nhà máy hay phân xưởng khí người ta trang bị nhiều máy nâng chuyển di động 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 lượng, giảm giá thành, nâng cao chất lượng 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 Ở nước ta, máy nâng vận chuyển sử dụng rộng rãi số ngành xếp dỡ hàng hoá bến cảng nhà ga đường sắt Trong công nghiệp xây dựng nhà ở, nhà máy luyện kim lâm nghiệp, xây dựng công nghiệp quốc phịng Trong tình hình kinh tế phát triển nay, máy nâng vận chuyển ngày trở thành nhu cầu cấp bách nhu cầu sản xuất ngày cao 1.2 Phân loại máy nâng chuyển 1.2.1 Căn vào chuyển động Chia làm hai loại: a/ Máy nâng: SVTH: Đường Nhân Tín Lớp 14C1B Trang GVHD: Th.S Lưu Đức Hòa Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế cầu trục Hình 1.1- Cổng trục - Đặc điểm làm việc: 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 phương thẳng đứng, ngồi cịn có số chuyển động khác để dịch chuyển vật mặt phẳng ngang 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 - Cơng dụng: máy nâng dùng để vận chuyển vật liệu xây dựng cấu kiện lên cao, lắp ráp cấu kiện xây dựng, xếp đỡ, vận chuyển hàng hóa kho bãi sản xuất, nhà xưởng, nha ga, bến cảng, nâng thiết kế chuyên dùng để vận chuyển người lên cao SVTH: Đường Nhân Tín Lớp 14C1B Trang GVHD: Th.S Lưu Đức Hòa Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế cầu trục - Phân loại: xây dựng, trọng lượng vật cần nâng từ vài chục kg đến vài trăm tấn, độ cao nâng từ vài cm đến vài trăm mét Để áp dụng vùng thông số rộng vậy, máy nâng có nhiều loại Dựa vào kết cấu chung máy, chia máy nâng thành nhóm sau: + Máy nâng đơn giản: cần cấu nâng, kết cấu máy đơn giản, làm việc độc lập, dễ di dời đến nới làm việc mới, làm việc máy thường đẩy kéo vật theo phương Nhóm có loại sau: kích, palang xích, palang điện, tời Hình 1.2 - Palang + Máy nâng kiểu cần: gọi cần trục, đặc điểm chung nhóm phân cần Vị trí vật xác định với R góc quay mặt phẳng ngang độ cao z Nhóm máy có loại cần trục tháp, cần trục tự hành, cần trục thiếu nhi,… Hình 1.3- Cần trục tháp SVTH: Đường Nhân Tín Lớp 14C1B Trang GVHD: Th.S Lưu Đức Hòa Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế cầu trục + Máy nâng kiểu cầu: có kết cấu dạng nhịp cầu Với vị trí xác định theo hệ tọa độ đề các( x,y,z) tức di chuyển theo ba phương vng góc để xác định vị trí Nhóm có loại cầu trục, cổng trục, bán cổng trục, thiết bị nâng hạ kiểu dây treo Hình 1.4- Cầu trục + Máy nâng kiểu cột: có kết cấu máy dạng cột giàn thép hay khung thép đặt thẳng đứng, vật nâng hạ dọc theo cột Nhóm có loại thang máy, xe nâng hàng,… Hình 1.5- Xe nâng hàng SVTH: Đường Nhân Tín Lớp 14C1B Trang GVHD: Th.S Lưu Đức Hòa Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế cầu trục a Máy vận chuyển liên tục: Vật nặng vận chuyển thành dòng liên tục, theo tuyến định Khi làm việc, trình vận chuyển, chất dỡ tải 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… Hình 1.6- Máy vận chuyển liên tục 1.2.2 Căn vào cấu tạo nguyên tắc làm việc a Cầu trục: loại thiết bị dùng để nâng, hạ, di chuyển hang hóa nhà xưởng cách đảm bảo hiệu q trình bốc xếp hàng hóa Cầu trục ứng dụng rộng rãi nhiều ngành kinh tế, đặc biệt nhà xưởng sản xuất cơng nghiệp đóng tàu, luyện kim, gia cơng khí, thủy điện, nhiệt điện - Ưu điểm cầu trục: Cầu trục thiết bị nâng hạ sử dụng nhiều nhà máy sản xuất cơng nhiệp, cơng trình, dự án cơng nghiệp tính linh hoạt an tồn sử dụng sản phẩm cầu trục Ngoài ra, cầu trục đáp ứng nhu cầu nâng hạ vật có tải trọng nặng đến nghìn mà khơng thiết bị nâng hạ đáp ứng Tải trọng cầu trục đa dạng từ 500kg đến tối đa nghìn SVTH: Đường Nhân Tín Lớp 14C1B Trang GVHD: Th.S Lưu Đức Hòa Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế cầu trục Hình 1.7- Cầu trục - Cấu tạo cầu trục: bản, cầu trục gồm có: + Dầm cầu trục: chế tạo từ thép tấm, thép cuộn tổ hợp từ loại thép hình + Dầm biên cầu trục: Chế tạo từ thép tổ hợp với bánh xe, động di chuyển + Palang nâng hạ: thiết bị đồng bộ, thường nhập từ nước Ở Việt Nam thường tổ hợp loại pa lăng có tải trọng lớn, yêu cầu đặc biệt + Hệ thống cấp điện: đảm bảo cung cấp điện cho pa lăng cho toàn cầu trục Hệ điện điều khiển đấu nối song song với hệ điện động lực tách rời khỏi hệ điện động lực - Phân loại cầu trục: + Phân loại theo công dụng: Cầu trục có cơng dụng chung: Chủ yếu dùng với móc treo để xếp dỡ, di chuyển lắp ráp sửa chữa máy móc Cầu trục chuyên dùng: Được sử dụng chủ yếu công nghiệp luyện kim với thiết bị mang vật chuyên dùng chế độ làm việc nặng + Phân loại theo cách dẫn động cấu: Cầu trục dẫn động tay: Các cấu dẫn động hệ thống tời kéo tay (hệ thống đĩa xích kéo tay ) Cầu trục dẫn động điện: Các cấu dẫn động điện (Palăng ) + Phân loại theo kết cấu dầm: SVTH: Đường Nhân Tín Lớp 14C1B Trang GVHD: Th.S Lưu Đức Hòa Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế cầu trục Hình 5.2- Sơ đồ xác định ứng suất dầm Phản lực A tác dụng trọng lượng xe lăn vật nâng L+a L(2b − a ) + P'C 2L 2L 10 + 0,48 10(2.1,25 − 0,48) R A = 29404 + 20944 = 36516 N 2.10 2.10 R A = P' D Mômen uốn : M '1u = R A L−a 10 − 0,48 = 36516 = 173816 Nm 2 Phản lực tựa A tác dụng trọng lượng dầm cấu R' A = qL 5500.10 = = 27500 N 2 Mômen uốn : M "1u = R' A L − a q( L − a) 10 − 0,48 5500(10 − 0,48) − = 27500 − = 68592 Nm 10 10 Mômen uốn tổng : M1u = M’1u+M”1u = 173816 + 68592 =242408 Nm Ứng suất tác dụng tải trọng: 1u = M 1u 242,408.10 = = 150 N / mm Wx 1,62.10 SVTH: Đường Nhân Tín Lớp 14C1B Trang 68 GVHD: Th.S Lưu Đức Hòa Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế cầu trục Ứng suất uốn cho phép chế độ làm việc trung bình lấy theo bảng 5-2 [δ]1 = 160N/mm2 Mômen uốn lực quán tính xe lăn vật nâng : M ' 2u = P'qt L = 2260.10 = 5650 Nm Lực quán tính đặt đầu ray tạo thành mômen xoắn phụ, Momen nhỏ nên thực tế bỏ qua Mơmen uốn lực quán tính trọng lượng thân dầm gây : M "2 u = pqt L2 10 = 275.10 = 2750 Nm 10 Mômen uốn tổng cộng: M2u = M’2u+M”2u = 5650 + 2750 = 8400 Nm Ứng suất uốn phụ : M 2u 8,4.106 = = 7,85N / mm Wy 1,07.10 Mơmen uốn lực qn tính dọc phanh xe lăn : M3u = Pqt’ h1 = 37399 0,552 = 2064Nm Ứng suất phụ momen gây : 3u M 3u 2,064.10 = = = 1,27 N / mm Wx 1,62.10 Ứng suất tổng tiết diện xét tác dụng tải trọng phụ δu = δ1u+δ2u+δ3u = 150+7,85+1,27 = 159,12 N/mm2 Ứng suất uốn cho phép theo bảng 5-2 [δ]2 = 180N/mm2 > δu Độ võng dầm tác dụng xe lăn vật nâng : f = h1=552 2u = Hình 5.3- Sơ đồ xác định tải trọng lực quán tính tác dụng lên dầm ( P"D + P"C ).L3 (26170 + 19120).10 = = 8,86mm 48.E.J x 48.2,1.10 5.507.10 Trong đó: E=2,1.105N/mm2 modun đàn hồi thép Độ võng cho phép : [f]= L 10000 = = 14,28mm >8,86mm 700 700 SVTH: Đường Nhân Tín Lớp 14C1B Trang 69 GVHD: Th.S Lưu Đức Hòa Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế cầu trục Để bảo đảm độ ổn định cục đứng dầm ta hàn thép theo chiều cao dầm Khoảng cách dầm thép lấy l =1500mm Ứng suất tới hạn : 62 th = 4390 22 10 = 4390 .10 = 460 N / mm 2 h 586 Hệ số an tồn ổn định chính: th 460 = = 3,07 1u 150 460 Đối với phối hợp tải trọng thứ : k = th = = 2,9 u 159,12 HỆ số an toàn nhỏ cho phép :[k1]=1, [k2]=1, Vậy tiết diện dầm đạt yêu cầu Đối với phối hợp tải trọng thứ 1: k1 = 5.2.4 Tính tiết diện gối tựa dầm Tiết diện tính theo lực cắt lớn xe lăn sát gối tựa mômen uốn trọng lượng cấu di động cầu trục gây Lực cắt lớn L − l1 L − (b + l1 ) qL + P' C + L L 10 − 0,48 10 − (1,25 + 0,48) 5500.10 = 29404 + 20944 + = 72813,3 N 10 10 Qn = P' D Mômen tĩnh tiết diện trục x-x : Z' S = BO 1 ( Z1 '− ) + 2. ( − ) = 1002456mm 2 Ứng suất cắt J = Jx '= Qn S p J x = 72813,3.1002456 = 12 N / mm 2.507.10 6.6 Mômen xoắn cấu di chuyển gây ra: Mx = G2 e 23000.0,42 = = 4730 Nm 2 Ứng suất tiếp : "= Mx 4730000 = = 37,4 N / mm 2.F 2.10532.6 Tổng ứng suất cắt : t = τ’+τ” = 12+37,4 = 49,4N/mm2 Ứng suất cắt cho phép trường hợp phối hợp tải trọng thứ : [τ] = 0,6[σ] = 0,6.160 = 96N/mm2 > τ Độ ổn định thành dầm đoạn cuối kiểm tra theo ứng suất tiếp Khoảng cách hai giằng a = 750mm Trị số ứng suất tiếp xác định theo công thức : SVTH: Đường Nhân Tín Lớp 14C1B Trang 70 GVHD: Th.S Lưu Đức Hòa Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế cầu trục h th = 1020 + 760( ) ( ) 10 a h 400 = 1020 + 760( ) ( ) 10 = 278 N / mm 750 400 Hệ số an toàn ổn định : 278 k1 = th = = 11 24,95 Hệ số an toàn ổn định cho phép theo trường hợp phối hợp tải trọng thứ [k1]=1,3 5.2.5 Tính độ bền ray xe lăn Dưới xe lăn ta đặt ray loại KP-70 Ray kẹp chặt dầm nhờ kẹp, ta thay ray dễ dàng sữa chữa Để giảm ứng suất ray biên dầm người ta hàn thêm thép phụ chiều cao thép phụ : H1 = H 600 = = 200mm 3 Trong đó: H = 600mm chiều cao dầm Khoảng cách lớn hai giằng a = 750mm Mômen uốn bánh xe lăn nằm hai giằng có kể đến độ cứng ray biên Mu = P ' D a 29404.750 = = 3675500 Nmm 6 Mômen chống uốn ray trục x-x: Wx = 1,62.106 mm3 Ứng suất uốn ray : u = M u 3675500 = = 2,27 N / mm Wx 1,62.10 Ứng suất uốn ray :[δ]u = 160N/mm2,lấy theo bảng 5-2 Vậy ray đạt yêu cầu 5.2.6 Tính mối ghép hàn Các biên đứng ghép lại mối hàn chồng Chiều cao miệng hàn lấy h = 6mm Tính mối hàn biên thành đứng Lực tác dụng lên đơn vị chiều dài mối hàn xác định sau : p= Qn S x Jx Trong đó: Qn = 72813,3 N : Lực cắt lớn Jx = 507.106mm4 : Mơmen qn tính tiết diện trục Sx – Mômen tĩnh biên trục x-x S x = BO ( H − Z − ) = 250.8(600 − 200 − ) = 792000 mm 2 Q S 72813,3.792000 = 113,7 N / mm Vậy : p = n x = Jx 507.10 SVTH: Đường Nhân Tín Lớp 14C1B Trang 71 GVHD: Th.S Lưu Đức Hòa Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế cầu trục Để đảm bảo độ bền mối hàn không độ bền chi tiết hàn thép CT38 có σb = 380N/mm2 ta dung loại que hàn Э-42 có độ bền σb = 420N/mm2 Ứng suất cho phép mối hàn tác dụng tải trọng : [τ] = 0,6[σ] = 0,6.160 = 96N/mm2 Chiều dài mối hàn cần thiết mét chiều dài dầm gối tựa hàn l= p 113,7 1000 = 1000 = 141mm 2.0,7h 2.0,7.6.96 Cách hàn: hộpcó tính đối xứng dài nên hàn cần ý hàn đối xứng hàn phân đoạn chiều dài mối hàn 50mm, khoảng cách mối hàn 60mm Phản lực gối tựa A trọng lượng xe lăn vật nâng gây : L − l2 L − (l + b) + P 'C L L 10 − 10 − (2 + 1,25) = 29404 + 20944 = 47739 N 10 10 R A = P' D Mômen uốn tải trọng gây tiết diện xét : M’u = R’A.l2 = 47739.2000 = 95478000Nmm Mômen uốn tải trọng phân bố gây tiết diện xét : M "u = ql qL 5500.10 5500.2000 l2 − = 2000 − = 44000000 Nmm 2000 2000 Tổng mômen uốn tiết diện xét : Mu= M’u + M''u = 95478000 + 44000000 = 139478000Nmm Mômen chống uốn tiết diện : Jx 507.10 = = 2,6.10 mm Z − 200 − Wx = Ứng suất mối hàn tác dụng tải trọng : = M u Wx = 139478000 = 53,6 N / mm 2,6.10 Ứng suất cho phép lớn trường hợp là: [σ]1 = 0,9.[σ] = 0,9.160 = 144N/mm2 Phản lực tựa A tác dụng lực quán tính ngang xe lăn với vật nâng R A = P ' qt L − (l + a ) 10 − (2 + 0,48) = 2265 = 1703 N L 10 Trong đó: a = 0,48m - khoảng cách từ trục bánh xe D đến trọng tâm xe lăn Mơmen uốn lực qn tính ngang gây : M’u = R’A.l2 = 1703.2000 = 3406000Nm Phản lực tựa A lực quán tính dầm : R" A = Pqt L = 275.10 = 1375 N Mômen uốn Pqt gây : pqt l 22 275.2000 M "u = R" A l − = 1375.2000 − = 2695000 Nm 2.1000 2.1000 Tổng mômen uốn: Mu = 3406000 + 2695000 = 6101000Nm Mơmen chống uốn tiết diện lớp ngồi mối hàn: SVTH: Đường Nhân Tín Lớp 14C1B Trang 72 GVHD: Th.S Lưu Đức Hòa Wx = Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế cầu trục 2J x 2.133,4.10 = = 1,02.10 mm B + 2 250 + 2.6 : B = 250 : khoảng cách hai đứng δ = 6mm : chiều dày thành đứng Ứng suất uốn thành đứng : 'u = M u 6101000 = = N / mm Wx 1,02.10 Mơmen uốn lực qn tính xe lăn vật nâng tác dụng theo dầm : M”u = P”qt.h1 = 3739.200 = 1121700Nmm Ứng suất mômen uốn sinh : "u = M "u 1121700 = = 0,43N / mm Wx 2600000 Ứng suất mối hàn tác dụng tải trọng tải trọng phụ : δt = δ+δ’u+δ”u = 6+6+0,43 = 12,43N/mm2 Ứng suất cho phép lớn theo trường hợp phối hợp tải trọng thứ hai : [δ]u=0,9.[δ]2=0,9.180=162N/mm2>δt thỏa mãn điều kiện 5.2.7 Tính dầm cuối Dầm cuối chế tạo thép CT3 có dạng hình hộp P1 P2 250 I I R1 RD 700 1600 P2 RC 700 C D 200 Dầm cuối tác dụng tải trọng xe lăn có vật nâng nằm sát Áp lực dầm chính: a/ Về phía cấu di động: P1 = Qn = 72813,3 N b/ Về phía dàm cấp điện: P2 = 86700N Phản lực tác dụng lên gối tựa phải dầm cuối RC = P1 l1 l +l 700 700 + 1600 + P2 = 72813,3 + 86700 = 83460 N l l 3000 3000 Phản lực tác dụng lên gối tựa trái SVTH: Đường Nhân Tín Lớp 14C1B Trang 73 GVHD: Th.S Lưu Đức Hòa Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế cầu trục RD = P1 + P2 - RC = 72813,3 +86700 – 83460 = 76053N Mômen uốn lớn tiết diện I-I MU = RC.l1 = 83460.700 = 58422000Nmm Mômen chống uốn tiêt diện Wx = 1510000mm2 Ứng suất tác dụng tải trọng u = M u 58422000 = = 30,7 N / mm Wx 1510000 Ứng suất cho phép [ ] = 160N/mm2 tra bảng 5-2 Để đảm bảo cho dầm cuối đủ đụ cứng, ứng suất uốn cho phép nên lấy không lớn 80 ÷ 100 N/mm2 Khi tính dầm cuối theo trường hợp phối hợp tải trọng ta tính ứng suất theo lực qn tính lớn Lực qn tính bánh xe dẫn bên phải cầu phanh xe lăn sát gối tựa Pqt''' = RB 25125 = = 2512,5 N 10 10 Trong đó: RB: tải trọng tác dụng lên bánh xe B l1 l + b q.L q' L = + Pbd + + 2.L 2.L 2.2 2.2 620 1870 3930.10 2900.14 + 39200 + + = 25215 N = 50800 2.8000 2.8000 2.2 2.2 RB = Pd Trong đó: q’= 2900N/mm- lương phân bố theo chiều dài dầm phía bên dàm cấp điện l2 Gx 770 40000 + = 50000 + = 50800 N b 1250 G l 480 40000 + = 39200 N Pbd = Q + x = 50000 b 1250 Pd = Q Tải trọng phụ dầm lực P 'qt'' gây RD' = Pqt''' L 10000 = 2512,5 = 8375 N A 3000 Trong đó: A = 3000mm - khoảng cách trục bánh xe cầu Mômen uốn tải trọng tác dụng: M U' = RD' b = 8375.700 = 5862500 Nmm Mômen chống uốn tiết diện trục thẳng đứng Wy = 945000mm3 Ứng suất uốn u' M u' 5862500 = 6,2 N / mm Wy 945000 Tải trọng ngang dầm phanh xe lăn P1' = Gx 40000 14630 + = = 3518,6 N 7 PA + SVTH: Đường Nhân Tín Lớp 14C1B Trang 74 GVHD: Th.S Lưu Đức Hòa P2' = Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế cầu trục Gx 40000 16170 + = = 3738,6 N 7 PD + Phản lực gối tựa D tải trọng gây RD'' = P2' l1 + l l 700 + 1600 700 + P1' = 3738,6 + 3518,6 = 3687,3N l l 3000 3000 Momen uốn tiết diện I-I Mu = RD'' l1 = 3687,3.700 = 2581110 Nmm Ứng suất uốn u'' = M u 2581110 = = 2,8 N / mm Wy 945000 Ứng suất uốn phụ mơmen qn tính gây uph = u' + u;; = 6,2 + 2,8 = 9N / mm2 Ứng suất uốn tổng tương ứng với trường hợp phối hợp tải trọng thứ hai ut = u + uph = 30,7 + = 39,7 N / mm2 Ứng suất cho phép tương ứng với trường hợp phối hợp tải trọng tải trọng = 180 N / mm2 Như dầm đủ bền 5.2.8 Tính dầm đặt ray di chuyển cầu Tải trọng: Q = 50000 N Trọng lượng xe lăn kể cấu nâng: Go = 40000 N Trọng lượng cầu kể cấu di chuyển: Gc = 123000 N Ta chọn vật liệu CT35, Ứng suất cho phép: = 160MN / m2 Tổng tải trọng tác dụng lên dầm: P = Q + Go + Gc 123000 = 50000 + 40000 + = 151500 N 2 Giả sử xe lăn vị trí đầu cầu, cầu dầm, dầm chịu lực tác dụng lớn ta lất vị trí để tính tiết diện dầm: 2000 Qy P P P Qx P.L Ta có: SVTH: Đường Nhân Tín Lớp 14C1B Trang 75 GVHD: Th.S Lưu Đức Hòa Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế cầu trục P 151500 = = 75750 N 2 P.l 151500.4 Mx = = = 151500 N 4 Qy = Trị số ứng suất lớn mặt cắt : max = Mx 160.106 Nm Wx Như mômen chống uốn dầm là: Wx = Mx 151500 = = 9,5.10 − m = 950cm 6 160.10 160.10 Tra bảng phụ lục trang 155 ta có: Chọn thép chữ I có số hiệu mặt cắt 45 vớ thông số sau: h = 450 mm ; b = 160 mm; d = 8,6 mm ; t = 14,2 mm; R = 16 mm ; r = mm ; b R t h d SVTH: Đường Nhân Tín Lớp 14C1B r Trang 76 GVHD: Th.S Lưu Đức Hòa Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế cầu trục Chương : THIẾT KẾ HỆ THÔNG ĐIỀU KHIỂN 6.1 Yêu cầu hệ thông điều khiển Hệ thống điều khiển phải đáp ứng yêu cầu sau : - Sơ đồ hệ thống điều khiển đơn giản - Các phân tử chấp hành hệ có độ tin cậy cao thuận lợi việc thay sửa chữa - Sơ đồ điều khiển đơn giản - Trong sơ đồ điều khiển phải có mạch bảo vệ tải ngắn mạch - Có cơng tắc hành trình hạn chế hành trình tiến ,lui cho cấu di chuyển xe lăn ,cổng lăn Hạn chế hành trình lên cấu nâng hạ vật 6.2 Sơ đồ hệ thống điều khiển Sơ đồ hệ thống điều khiển cầu trục trình bày sơ đồ đây: Kí hiệu: - A :Aptomat dùng để bảo vệ ngắn mạch - 1cc,2cc : Cầu chì - D1: Động nâng ,hạ vật - D2: Động di chuyển cổng trục - D3:Động di chuyển xe lăn - P1:Phanh hãm cấu nâng hạ vật - P2: Phanh hãm cấu di chuyển cổng trục lăn - P3: Phanh hãm cấu di chuyển xe lăn - Ai: Các nút ấn - Bi: Các cơng tắc hành trình SVTH: Đường Nhân Tín Lớp 14C1B Trang 77 GVHD: Th.S Lưu Đức Hòa Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế cầu trục - Ki: Các cơng tắc tơ Để vận hành cầu trục đóng aptomat A Lúc chưa có động hoạt động Muốn cấu hoạt động tiến hành ấn nút ấn - Ấn nút A1 : Cơ cấu nâng hoạt động nâng vật lên - Ấn nút A2: Cơ cấu nâng hoạt động hạ vật xuống - Ấn nút A3:Cổng lăn di chuyển qua phải - Ấn nút A4:Cổng lăn di chuyển qua trái - Ấn nút A5:Xe lăn chuyển động tới - Ấn nút A6:Xe lăn chuyển động lùi Điều khiển xe lăn hoạt động: - Khi ấn nút A5 ,nếu lúc xe lăn cuối hành trình tới (B5 bị tác động ) Hồng ấn nút A6 đóng (xe lăn lùi) cơng tắc tơ K5 khơng có điện.Do tiếp điểm K5 mạch khơng đóng.Điều lằm khống chế hành trình xe lăn tránh trường hợp động xe lăn cấp điện để quay hai chiều ngược - Giả sử xe lăn không cuối hành trình nút ấn A6 khơng bị tác động ta ấn nút A5 cơng tắc tơ K5 có điện ,tiếp điểm K5 mạch đóng Động D3 phanh P3 cấp điện Lúc phanh mở(do phanh sử dụng phanh thường đóng )và xe lăn chuyển động tới Nếu thơi khơng ấn A5 xe lăn ngừng lại - Ngược lại xe lăn chuyển động đến chạm công tắc hành trình hạn chế hành trình tới B5 xe dừng lại - Khi xe lăn chuyển động ấn nút A6 động không bị ngắn mạch tiếp điểm thường kín K5 bị tác động ngắt điện vào công tắc tơ K6 Do xe lăn làm việc an toàn - Các động lại hệ thống điều kiển động D3 SVTH: Đường Nhân Tín Lớp 14C1B Trang 78 GVHD: Th.S Lưu Đức Hịa Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế cầu trục Chương : AN TOÀN VẬN HÀNH VÀ BẢO DƯỠNG MÁY 7.1 An toàn vận hành a/ Trong thực tế tần suất xảy tay nạn sử dụng máy nâng lớn nhiều so với loại máy khác Do vấn đề an toàn sử dụng máy nâng vấn đề quan trọng đặt lên hàng đầu b/ Với cầu trục có nhiều phận máy lắp với đặt cao cần phải thường xuyên kiểm tra để kịp thời phát hư hỏng lỏng mối ghép ,rạn nứt mối hàn thời gian sử dụng lâu … c/ Đối với chi tiết máy chuyển động bánh xe ,trục quay phải có vỏ bọc an tồn nhằm ngăn mảnh vỡ văng có cố chi tiết máy hoạt động d/ Toàn hệ thống điện máy phải nối đất e/ Với động có phanh hãm nhiên phải kiểm tra phanh thường xuyên không để xảy tượng kẹt phanh gây nguy hiểm sử dụng f/ Tất người điều khiển máy làm việc hay phục vụ máy phạm vi làm việc máy phải học tập quy định an tồn lao động có làm kiểm tra phải đạt kết g/ Trong máy làm việc công nhân không đứng vật nâng phận mang để di chuyển với vật không dùng vật nâng di chuyển h/ Đối với máy không không hoạt động thường xuyên (nhiều ngày không sử dụng )khi đưa vào sử dụng phải kiểm tra toàn kết cấu máy Để kiểm tra tiến hành thử máy với hai bước thử tĩnh thử động Như để hạn chế tối đa tai nạn xảy địi hỏi người cơng nhân sử dụng máy phải có ý thức chấp hành nghiêm túc yêu cầu nêu 7.2 Bảo dưỡng máy Cầu trục thiết bị nâng sủ dụng nhiều nhà xưởng, nhà máy sản xuất công trường thi công xây dựng Tuy nhiên, để cầu trục vận hành trơn tru khâu bảo dưỡng đóng vai trị vô quan trọng ta phải cần bảo dưỡng chuẩn 7.2.1 Bảo dưỡng cầu trục ngày Hằng ngày ta nên kiểm tra xem có tiếng kêu bất thường phát từ cầu trục không, đồng thời kiểm tra độ rung từ mơtơ, xe con, tời, vịng bi… Bởi có nhiều nguyên nhân khiến cầu trục gặp cố khớp nối không tốt, ray nhà xưởng khơng tốt, móc cần bị hỏng, bulong bị rơ… Việc đảm bảo cầu trục hoạt động hiệu quả, an toàn Ngoài ra, ta cần kiểm tra palang treo nó, phanh cầu trục Đối với má phanh, ta nên vệ sinh bề mặt bánh phanh để loại bỏ bụi bẩn dầu mỡ bám vào Sau tiến hành siết chặt lại bulong khóa cáp,… 7.2.2 Bảo dưỡng cầu trục định kì Tiến hành bảo dưỡng cầu trục định kì: a/ Bảo dưỡng phận cầu trục: SVTH: Đường Nhân Tín Lớp 14C1B Trang 79 GVHD: Th.S Lưu Đức Hòa Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế cầu trục Bộ phận cần kiểm tra bảo dưỡng dầm cầu trục Ta cần kiểm tra kĩ mối hàn nối tấm, phát đứt gãy phải sửa thay Tiếp theo bảo dưỡng palang cầu trục, cần kiểm tra phận tang cuốn, động nâng hạ, động di chuyển palang,… Sau dầm đỡ ray, ray di chuyển cầu Các phân ta cần kiểm tra mối nối dầm đỡ ray xem mối nối có tượng gãy hay khơng Bên cạnh ta nên kiểm tra độ mịn hệ thống ray dẫn b/ Bôi trơn phận: dây cáp, khớp nối gối đỡ cụm bánh xe, hộp giảm tốc, gối đỡ tang cáp, - Đối với dây cáp: trước tra mỡ cần phải vệ sinh bụi bẩn dây cáp Sau cho tang hết cáp lên đến vị trí cực hạn quét phủ lớp dầu lên cáp theo chu vi cáp Để tiến hành bơi trơn mặt ngồi dây cáp ta cho tang cáp quay ngược lại quét phủ mỡ theo chu vi tang để bôi trơn cho mặt dây cáp - Đối với hộp giảm tốc: để thay dầu bẩn ta cần thoát dầu cũ hộp Sau dùng khí nến với áp lực khoảng 1-2 bả thổi vào bên hộp để vệ sinh cặn bẩn mạt sắt dính bám hộp Cuối đổ dầu vào hộp theo mức báo dầu SVTH: Đường Nhân Tín Lớp 14C1B Trang 80 GVHD: Th.S Lưu Đức Hòa Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế cầu trục TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]-Tính tốn máy trục -Huỳnh Văn Hoàng - NXB khoa học kỷ thuật-1975 [2]- Máy thiết bị nâng chuyển -TS.Trương Quốc Thành - NXB khoa học kỷ thuật-2000 [3]-Máy nâng chuyển -Phạm Phủ Lý -NXB Đà Nẵng-1991 [4]-Máy Nâng Chuyển Thiết Và Thiết Bị Cửa Van -TS.Nguyễn Đăng Cường -NXB Xây Dựng -2003 [5]-Chi Tiết Máy T1,2 -GS.TS.Nguyễn Trọng Hiệp -NXBGD-1999 [6]-Thiết Kế Chi Tiết Máy -GS.TS Nguyễn Trọng Hiệp -NXBGD -1998 [7]-Sức Bền Vật Liệu -Bùi Trọng Lưu -NXBGD-2001 [8]-Dung sai Và Lắp Ghép -PGS.TS Ninh Đức Tốn -NXBGD -2001 SVTH: Đường Nhân Tín Lớp 14C1B Trang 81 GVHD: Th.S Lưu Đức Hòa Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế cầu trục KẾT LUẬN Trong năm năm đại học học trường, học muôn vàn kiến thức bổ ích từ kinh tế xã hội kiến thức chuyên ngành chuyên sâu Đồ án tốt nghiệp môn học đánh giá am hiểu vận dụng kiến thức năm năm học trường Nhờ quan tâm, hướng dẫn, truyền đạt kiến thức buổi thông vô bổ ích tuần thầy Th.S Lưu Đức Hòa giúp em hoàn thành hạn đồ án giao Để hoàn thành Đồ án tốt nghiệp này, lời em xin chân thành cảm ơn đến toàn thể thầy cô trường Đại học Bách Khoa Đà Nẵng nói chung thầy khoa Cơ khí nói riêng, người tận tình hướng dẫn, dạy dỗ, trang bị cho em kiến thức bổ ích năm năm học vừa qua Đặc biệt em xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy Th.S Lưu Đức Hịa, người tận tình hướng dẫn, trực tiếp bảo tạo điều kiện giúp đỡ em suốt trình làm Đồ án tốt nghiệp Sau em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình, bạn bè giúp đỡ, động viên, cổ vũ đóng góp ý kiến trình học tập trình làm đồ án tốt nghiệp Em xin chân thành cảm ơn ! SVTH: Đường Nhân Tín Lớp 14C1B Trang 82 ... Hòa Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế cầu trục Tại tiết diện e-e: MUx = RCx c = 93 750 ,4 133 ,5 = 1 251 5681 Nmm MUy = RCy C = 2313.133 ,5 = 3087 85 Nmm 2 + M Uy = 1 251 56812 + 3087 852 = 1 251 9489 N => M Ue −... −k = M Ux + M Uy đó: MUx = RFx a = 850 3 133 ,5 = 11 351 50 Nmm MUy = RFy a = 850 3 133, = 11 351 50 Nmm => M Uk −k = 11 351 50 + 11 351 50 = 16 053 45 Nmm Đường kính trục tiết diện (k-k) tính theo cơng thức... 19,46.0,97.0, 955 =18,02 Kw Tra bảng 2-1 ta có: ηcặp ổ =0, 955 ηbánh = 0,97 Momen xoắn : Công suất : NI 21,01 = 9 ,55 .106 = 27 751 7 ( N mm) n1 723 N 19,46 M II = 9 ,55 .106 II = 9 ,55 .106 = 159 3 850 (N.mm)