Đồ án tính toán và thiết kế cơ cấu nâng (cẩu trục 10 tấn)

PHẦN I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MÁY NÂNG CHUYỂN I GIỚI THIỆU VỀ MÁY NÂNG CHUYỂN Máy nâng chuyển thiết bị dùng để thay đổi vị trí đồi tượngnhờ thiết bị mang vật trực tiêp móc treo, thiết bị gian tiếp gầu ngoạm, nam châm điện, băng tải,… Như máy nâng chuyển đóng vai trị quan trọng q trình sản xuất: giảm nhẹ sức lao động cho công nhân nâng cao suất lao động 1.Phân loại máy nâng chuyển: 1.1 Căn vào chuyển động chính: Chia làm hai loại -Máy nâng -Máy vận chuyển liên tục 1.2 Căn vào cấu tạo nguyên tắc làm việc: -Cầu trục -Cổng trục -Cần trục tháp -Cần trục quay di động(cần trục tơ, bánh lốp, bánh xích) -Cần trục cột buồm cần trục cột quay -Cần trục chân đế cần trục nối -Cần trục cáp Điều kiện an toàn máy trục: 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 Với cầu trục lăn 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 … Đối với chi tiết máy chuyển động bánh xe ,trục quay phải có vỏ bọc an toàn nhằm ngăn mảnh vỡ văng có cố chi tiết máy hoạt động Tồn hệ thống điện máy phải nối đất Với động có phanh hãm nhiên phải kiểm tra phanh thường xuyên không để xảy tượng kẹt phanh gây nguy hiểm sử dụng 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 SVTH:Nguyễn Hữu Tân :Lớp 03C1C Trang Trong máy làm việc công nhân không đứng vật nâng phận mang để di chuyển với vật không dùng vật nâng di chuyển 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 Bước thữ tĩnh :treo vật nâng có trọng lượng 1,25 lần trọng lượng nâng danh nghĩa cầu trục thiết kế để thời gian từ 10 đến 20 phút Theo dõi biến dạng toàn cấu máy Nếu khơng có cố xảy tiếp tục tiến hành thử động Bước thử động :Treo vật nâng có trọng lượng 1,1 trọng lượng nâng danh nghĩa sau tiến hành mở máy nâng, di chuyển, hạ vật ,mở máy đột ngột , phanh đột ngột Nếu khơng có cố xảy đưa máy vào hoạt động Trong cơng tác an tồn sử dụng cầu trục người quản lý cho lắp thêm thiết bị an toàn nhằm hạn chế tối đa tai nạn xảy cho công nhân làm việc Một số thiết bị an tồn sử dụng : Sử dụng cơng tắc đặt vị trí cuối hành trình xe lăn hay cấu di chuyển cổng trục Các công tắc nối với thiết bị đèn âm báo hiệu nhằm báo cho người sử dụng biết để dừng máy Đồng thời củng nối trực tiếp với hệ thống điều khiển để tự động ngắt thiết bị có cố xảy 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 II GIỚI THIỆU VỀ CƠ CẦU TRỤC: 1.Phân loại cầu trục: a.Theo cơng dụng: -Cầu trục có cơng dụng dùng chung -Cầu trục chuyên dụng b.Theo kết cấu dầm cầu: -cầu trục dầm -Cầu trục hai dầm c.Theo cách tựa dầm: -Cầu trục tựa -Cầu trục treo d.Theo cách bố trí cấu cấu di chuyển cầu trục: -Cầu trục dẫn động chung -Cầu trục dẫn động riêng 2.Tải trọng: 2.1 Tải trọng nâng dang nghĩa Q,N SVTH:Nguyễn Hữu Tân :Lớp 03C1C Trang -Là trọng lượng lớn mà máy nâng Q = Qm +Qh Qm :Trọng lượng thiết bị mang Qh:trọng lượng danh nghĩa vật nâng ma máy nâng 2.2 Tải trọng trọng lượng thân -Trong tính toán, thiết kế máy thường bỏ qua trọng lượng chi tiết (trừ số chi tiết có trọng lượng lớn) 2.3 Tải trọng gió -Đối với máy làm việc nhà áp lực gió khơng đáng kể bỏ qua 2.4.Tải trọng phát sinh vận chuyển -Bao gồm tải trọng trọng lượng thân tải trọng động phát sinh vận chuyển: +Tải trọng theo phương đứng vận chuyển ray lấy 60% ÷ 80% tải trọng trọng lượng thân +Tải trọng động theo phương ngang lấy 80% ÷ 90% tải trọng trọng lượng thân 2.5 Tải trọng dựng lắp -Khi tải trọng trọng lượng thân lấy tăng 15% ÷ 20% Và phải kể đến tải trọng gió lực phát sinh trình lắp 2.6 Tải trọng động : -Để khảo sát động lực học máy cần xây dựng mơ hình tốn động lực học máy Các cấu máy nên tìm cách qui sơ đồ đơn giản Đặc điểm tính tốn cầu trục: 3.1 Trình tự tính tốn cầu trục -Xác định thơng số -Xác định các kích thước hình học phận cầu trục tải trọng tính tốn -Xác dịnh vị trí tính tốn Thiết kế cấu: cấu nâng thiết bị mang, cấu di chuyển xe,… -Thiết kế, tính tốn kết cấu thép -Thiết kế hệ thống điều khiển -Thiết kế thiết bị an toàn 3.2 Xác định khoảng cách bánh xe di chuyển cầu trục dầm cuối - Khi bị xơ lệch bị sinh lực cản phụ W nên sinh môn men xô lệch M= ray : N= W L mô men sinh phản lực N thành bánh xe cạnh M W L = E 2E Để đảm bảo cho bánh xe quay thì: SVTH:Nguyễn Hữu Tân :Lớp 03C1C Trang E f L f : hệ số thành bánh xe cạnh ray f= 1 ÷ Hình 1:sơ đồ lực tác dụng bánh xe ray 3.3 Đặc điểm tính tốn dầm cầu trục -Độ võng lớn tác dụng trọng lượng xe tải trọng danh nghĩa, thiết bị mang vật đặt dầm không vượt : L với cầu trục dẫn động tay 100 L với cầu trục dầm dẫn động máy + 500 L với cầu trục hai dầm dẫn động máy + 700 + - Đối với có dầm hộp phải kiểm tra thời gian dao đọng tắt dần kết cấu thép 3.4 Tính trục truyền cấu di chuyển -Tính trục phải thực đầy đủ phép tính trụcthơng thường tính sơ bộ, tính độ bền mỏi, kiểm tra độ cứng xoắn dao động Cơ SVTH:Nguyễn Hữu Tân :Lớp 03C1C Trang Chương I: PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN Lựa chọn kết cấu dầm a.Phương án 1: Hai dầm kết cấu dạng hộp -Trên dầm có hai ray để xe lăn di chuyển Hình 2: kết cấu hai dầm dang hộp -Kết cấu dầm dạng hộp nên việc tính tốn đơn giản,thời gian chế tạo lăp ghép nhanh,việc bảo dưỡng đơn giản Do giá thành giảm b.Phương án :Kết cấu hai dầm kiểu giàn -Dầm khung giàn gồm liên kết với hàn bắt bulung Hình : Kết cấu hai dầm kiểu giàn SVTH:Nguyễn Hữu Tân :Lớp 03C1C Trang Với kết cấu kiểu khối lượng dầm nhỏ, nhưnng phức tạp, khó chế tạo nhiều chi tiết , trình chế tạo lắp ráp thời gian , việc kiểm tra bảo dưỡng khó khăn Do giá thành chế tạo cầu trục cao c.Phưong án 3: Kết cấu loại dầm -Kết cấu dầm có dạng chữ I A A A A Hình 4: Kết cấu dầm -Dạng kết cấu đơn giản , dễ tính tốn, chế tạo, lắp ghép đơn giản, bảo dưõng kiểm tra dễ dàng, chịu tải Phù hợp với cầu trục có tải trọng nhỏ đọ nhỏ Kết luận :Từ yêu cầu số liệu ban đầu cầu trục , ta chọn kết cấu dầm dạng: hai dầm dạng hộp, đủ khả chịu tải kết cấu đơn giản Chọn phương án truyền động cấu nâng a.Phưong án 1: 4 Động điện Khớp nối Khớp nối phanh Hộp giảm tốc SVTH:Nguyễn Hữu Tân :Lớp 03C1C Trang -Với kết cấu động truyền động đến hộp giảm tốc qua khớp nối trục hộp giảm tốc không trùng với trục tang, mà truyền qua truyền bánh Kết cấu thích hợp dùng palăng đơn Kết cấu phức tạp nhiều chi tiết, tốn nhiều ổ, có truyền ngồi khơng an tồn b Phương án 2: Động điện Khớp nối kết hợp phanh Hộp giảm tốc Tang -Với phương án kết cấu nhỏ gọn Trục tang hộp giảm tốc nên khó chế tạo, lắp rắp bảo dưỡng lục phân bố tang không ổn định làm ảnh hưởng đến hộp giảm tốc c.Phương án 3: SVTH:Nguyễn Hữu Tân :Lớp 03C1C Trang Động điện Khớp nối kết hợp với phanh Hộp giảm tốc Tang Khớp nối Trường hợp giống phương án có thêm khớp nối, nên cố thể khắc phục số nhược điểm phương án như: Dễ chế tạo, lắp ghép, bảo dưỡng Kết luận: với ưu điểm nên ta chọn phương án phù hợp 3.Phương án truyền động di chuyển xe lăn: a.Phương án 1: SVTH:Nguyễn Hữu Tân :Lớp 03C1C Trang 4 Động điện Phanh kết hợp với nối trục Hộp giảm tốc Nối trục Bánh xe -Phương án nhỏ gọn gồm hộp giảm tốc, động cơ, bốn khớp nối Truyền động đơn giản, chiếm xe lăn thuận tiện cho việc bố trí xe lăn b.Phương án 2: 5 Động điện Phanh kết hợp với nối trục Hộp giảm tốc SVTH:Nguyễn Hữu Tân :Lớp 03C1C Trang Khớp nối Bánh xe - Phương án kết cấu gọn nhẹ, đơn giản, truyền động chắn có đồng hai bánh xe cao, khoảng cách hai bánh xe bị hạn chế c Phương án 3: 1 4 Động điện Phanh kết hợp với nối trục Hộp giảm tốc Khớp nối Bánh xe -Phương án dẫn động cho hai động riêng biệt, phương án tốn nhiều động cơ, phanh ,việc giả đồng vận tốc hai bánh xe khó khăn Kết luận: phân tích ta chọn phương án 1, nhỏ gọn dễ chế tạo, tốn kém, chiến khơng gian 4- Lựa chọn phương án truyền động di chuyển cầu: a Phương án 1: SVTH:Nguyễn Hữu Tân :Lớp 03C1C Trang 10 Vậy tiết diện dầm đạt yêu cầu 4.2.3.Tính Tiết Diện Gối Tựa Của Dầm Dầm Chính: Tiết diện tính theo lực cắt lớn xe lăn sát gối tựa mômen uốn trọng lượng cấu di động cầu trục gây Lực lớn L  l1 L  (b  l1 ) qL  P'C  L L  0,48  (1,25  0,48) 6875 Qn 48760  31938  98366 N 8 Ta có : Qn  P' D Mômen tĩnh tiết diện trục x-x (hình 4.1) :  Z'  S0  BO 1 ( Z1 ' )  2. (  ) 2 220  250.8(220  )  2.8(  )  433696 mm3 2 Ứng suất cắt J = Jx ' Qn S p J x   98366.433696 8,6 N / mm2 2.8.309,9.10 Mômen xoắn cấu di chuyển gây ra: Mx  G2 e 23000.0,42  4730 Nm 2 Ứng suất tiếp : " Mx 4730000  31,6 N / mm2 2.F  2.9332 Trong : F = 256.224 = 9332mm2 Diện tích hình chữ nhật giới hạn trục qua đường tâm đứng Tổng ứng suất cắt : t = τ’+τ” = 8,6+31,6 = 40,2N/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 = 500mm Trị số ứng suất tiếp xác định theo công thức : h     th 1020  760( )  ( ) 103  h2 300    1020  760( ) ( ) 10 919,9 N / mm 500  300   a Hệ số an toàn ổn định : SVTH:Nguyễn Hữu Tân :Lớp 03C1C Trang 78  919,9 k1  th  22,89  40,2 Hệ số an toàn ổn định cho phép theo trường hợp phối hợp tải trọng thứ độ ổn định theo trường hợp phối hợp tải trọng thứ hai [k1]=1,3