(Đồ án tốt nghiệp) thiết kế cổng trục trọng tải 25t

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ CỔNG TRỤC TRỌNG TẢI 25T Người hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: ThS NGUYỄN THẾ TRANH LÊ CÔNG VŨ Đà Nẵng, 2019 Thiết kế Cổng trục trọng tải 25T MỞ ĐẦU Đất nước ta thời kỳ công nghiệp hoá, đại hoá Việc giới hoá tất trình sản xuất, xếp dỡ, nâng chuyển điều kiện để phát triển kinh tế quốc dân Để xây dựng công trình lớn, đại địi hỏi tiến độ thi cơng chất lượng cơng trình ngày cao Vì bên cạnh việc tăng cường đầu tư tài việc áp dụng cơng nghệ nhằm nâng cao chất lượng, hạ giá thành sản phẩm đảm bảo tiến độ thi công việc làm cần thiết Với việc ứng dụng công nghệ tiên tiến sử dụng máy thiết bị điều tất yếu Khi máy thiết bị xây dựng tăng suất lao động, tăng nhịp độ thi cơng mà cịn yếu tố thiếu để đảm bảo chất lượng hạ giá thành cơng trình, chí trở thành nhân tố định đến hình thành cơng trình đại C C R L T Sau khoảng thời gian học tập môn “Thiết bị nâng chuyển” việc làm đồ án hệ thống lại tồn kiến thức học trước đó, chuẩn bị cho trình trường làm sau DU Được trí cho phép khoa khí thầy giáo hướng dẫn Th.S Nguyễn Thế Tranh em xin thiết kế “Cổng trục trọng tải 25T” Nội dung đồ án tốt nghiệp gồm chương: Chương 1: Giới thiệu tổng quan thiết bị nâng chuyển, cổng trục Chương 2: Tính tốn thiết kế cấu nâng Chương 3: Tính tốn thiết kế di chuyển xe Chương 4: Tính tốn kết cấu kim loại cổng trục Chương 5: Tính tốn thiết kế cấu di chuyển cổng trục Chương 6: Các quy phạm an toàn lắp đặt sử dụng hệ thống điều khiển cổng trục Sinh viên thực hiện: Lê Công Vũ Hướng dẫn: Th.S.Nguyễn Thế Tranh Thiết kế Cổng trục trọng tải 25T CHƯƠNG GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ NÂNG CHUYỂN, CỔNG TRỤC 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ THIẾT BỊ NÂNG CHUYỂN 1.1.1 Giới thiệu chung Máy nâng chuyển loại máy công tác dùng để thay đổi vị trí đối tượng cơng tác với thiết bị mang vật móc treo, gầu ngoạm, nam châm điện, băng, gầu… Máy trục loại máy nâng vận chuyển, phương tiện quan trọng việc giới hố q trình sản xuất ngành công nghiệp – xây dựng 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 C C R L T 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 DU 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 … 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 cơng 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 Sinh viên thực hiện: Lê Công Vũ Hướng dẫn: Th.S.Nguyễn Thế Tranh Thiết kế Cổng trục trọng tải 25T quốc phòng 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 1.1.2 Phân loại máy nâng chuyển Căn vào chuyển động chính: Chia làm hai loại - Máy nâng C C R L T DU Hình 1.1 Máy nâng hàng TCM - Máy vận chuyển liên tục Hình 1.2 Thang máy vận chuyển hàng nhà máy Sinh viên thực hiện: Lê Công Vũ Hướng dẫn: Th.S.Nguyễn Thế Tranh Thiết kế Cổng trục trọng tải 25T Căn vào cấu tạo nguyên tắc làm việc - Cầu trục - Cổng trục - Cần trục tháp - Cần trục quay di động (cần trục ô tô, bánh lốp, bánh xích) - Cần trục cột buồm cần trục cột quay - Cần trục chân đế cần trục nối - Cần trục cáp Một số hình ảnh cầu trục, cổng trục,… Chiều cao nâng: 25m Khẩu độ cầu trục 30 m Tải trọng định mức 160 T + tự trọng dầm dầm nâng móc cẩu 320T C C R L T DU Hình 1.3 Cầu trục dầm Cổng trục chữ A Tải trọng lên tới : 30 Tấn Loại sản phẩm : Cổng trục chữ A Khẩu độ lên tới : 30m Sử dụng: Palang cáp điện Hitachi: 15HD-T55, 20HDT55, 30HD-T55 Hình 1.4 Cổng trục chữ A Sinh viên thực hiện: Lê Công Vũ Hướng dẫn: Th.S.Nguyễn Thế Tranh Thiết kế Cổng trục trọng tải 25T Cần trục tháp gọi cẩu tháp, loại máy nâng có phận thân cáp có chiều cao lớn dung để vận chuyển vật liệu xây dựng lên cao Hình 1.5 Cần trục tháp Tải trọng nâng: 25 bán kính từ đến 36mét Khẩu độ tâm ray: 10.5m Tốc độ nâng hạ tải: 022m/phút Tốc độ thay đổi tầm với 95 giây (từ bán kính tối đa đến bán kính tối thiểu) Tốc độ quay: 0-0.75m/p Tốc độ di chuyển cẩu: 035m/p C C R L T DU Hình 1.6.Cần trục chân đế Chiều cao nâng: 12 (m) Khẩu độ đến: 40 (m) Tải trọng nâng: 160 (tấn) Hình 1.7 Cần trục cột quay MITUBISHI Sinh viên thực hiện: Lê Công Vũ Hướng dẫn: Th.S.Nguyễn Thế Tranh Thiết kế Cổng trục trọng tải 25T 1.2 CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA MÁY NÂNG 1.2.1 Tải trọng nâng tải trọng tính toán Các tải trọng dùng sở thiết kế máy nâng gồm có:  Tải trọng nâng danh nghĩa Tải trọng nâng máy nâng trọng lượng danh nghĩa vật nâng mà máy nâng hạ theo tính tốn thiết kế Q = Qv + Qmt Trong đó: Qv – trọng lượng vật nâng, N; Qmt – trọng lượng phận mang tải, N  Tải trọng từ trọng lượng thân máy Trọng lượng thân máy bao gồm trọng lượng cấu, trọng lượng phần kết cấu thép trọng lượng chi tiết phụ trợ  Tải trọng gió Máy nâng có chiều cao lớn làm việc ngồi trời cần trục cảng, cần trục xây dựng, phải tính tải trọng gió gây nên Tải trọng gió có tác động đến độ bền C C R L T phận chi tiết máy nâng, độ ổn định máy làm việc Cường 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 DU Khi tính tốn kết cấu thép máy nâng, tải trọng gió xét hai trường hợp: + Máy nâng vận hành: Xác định áp lực gió lớn mà máy nâng làm việc + Máy nâng khơng làm việc: Xác định áp lực gió lớn tác dụng lên máy nâng để tính tốn thiết kế phận khoá hãm máy đường ray  Tải trọng động Là tải trọng xuất máy hoạt động thực Để tính tải trọng động, cần phải xây dựng mơ hình tốn động lực học máy nâng giải phương trình chuyển động hệ lập sở quy sơ đồ một, hai, ba hay nhiều khối lượng 1.2.2 Các thơng số hình học  Khẩu độ máy nâng: khoảng cách tâm hai đường ray bánh xe di chuyển máy, ký hiệu L, m  Khoảng cách hai cầu: khoảng cách tâm trục bánh trước bánh sau máy, ký hiệu a, m  Tầm vươn: khoảng cách nằm ngang từ tâm quay máy đến tâm vật nâng, ký hiệu L1, m Tầm vươn có máy cẩu có tay cần Sinh viên thực hiện: Lê Cơng Vũ Hướng dẫn: Th.S.Nguyễn Thế Tranh Thiết kế Cổng trục trọng tải 25T  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 lượng máy, tải trọng nâng, tính chất cơng việc nhiều yếu tố khác  Tốc độ quay: Đối với số máy nâng 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 ) thường lấy từ ÷ 3,5 vg/ph để tránh tải trọng quán tính lớn C C 1.3 CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA MÁY TRỤC R L T Khi chọn máy nâng, ta cần quan tâm đến tải trọng nâng thời gian làm việc máy Nhưng 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 công việc Để bảo đảm DU tính kỹ thuật, kinh tế người 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 phân theo hai tiêu cấp sử dụng cấp tải thiết bị Theo TCVN 4244 – 1986 nhóm máy nâng phân chia dựa theo tiêu sau: + Hệ số sử dụng cấu theo tải trọng: KQ = Qtb Q Trong đó: Qtb - trọng lượng trung bình vật nâng Q - tải trọng danh nghĩa cấu + Hệ số sử dụng cấu ngày Số làm việc ngày Kng = 24h + Hệ số sử dụng cấu năm Số ngày làm việc năm Kn = 365 ngày Sinh viên thực hiện: Lê Công Vũ Hướng dẫn: Th.S.Nguyễn Thế Tranh Thiết kế Cổng trục trọng tải 25T + Cường 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 người ta phân biệt ba trường hợp tải trọng tính tốn trạng thái làm việc trạng thái không làm việc máy trục sau: C C R L T Trường hợp A: tải trọng bình thường trạng thái làm việc bao gồm trọng lượng danh nghĩa vật nâng phận mang tải, tải trọng trung bình gió trạng thái DU làm việc, tải trọng động trung bình trình mở phanh cấu Trường hợp B: tải trọng lớn trạng thái làm việc bao gồm trọng lượng 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 Các trị số tải trọng lớn trạng thái làm việc thường hạn chế điều kiện bên trượt trơn bánh xe ray, trị số momen phanh lớn nhất, momen giới hạn khớp nối … Đối với trường hợp tất chi tiết cấu kết cấu kim loại tính theo sức bền tĩnh Trường hợp C: tải trọng lớn trạng thái khơng làm việc máy đặt ngồi trời, bao gồm trọng lượng thân, tải trọng gió lớn trọng trạng thái không làm việc tải trọng độ dốc đường Đối trường hợp cần tiến hành kiểm tra độ bền, độ ổn định toàn máy phận công tác, đặc biệt kiểm tra chi tiết phận kẹp ray, chi tiết phận phanh hãm cấu thay đổi tầm với 1.4 NHIỆM VỤ THIẾT KẾ Qua em xin trình bày nhiệm vụ thiết kế cổng trục trọng tải 25T sau: - Tính tốn thiết kế cấu nâng Sinh viên thực hiện: Lê Công Vũ Hướng dẫn: Th.S.Nguyễn Thế Tranh Thiết kế Cổng trục trọng tải 25T - Tính tốn thiết kế cấu di chuyển xe - Tính tốn thiết kế cấu di chuyển cổng trục - Tính tốn kết cấu kim loại cổng trục - Các quy phạm an toàn lắp đặt sử dụng - hệ thống điều khiển cổng trục Các số liệu ban đầu: - Trọng tải: 25 Tấn - Khẩu độ: 30 m - Độ cao nâng: m - Vận tốc nâng: 3,7 m/phút - Vận tốc xe lăn: 15 m/phút - Vận tốc cầu lăn: 18 m/phút C C R L T DU Sinh viên thực hiện: Lê Công Vũ Hướng dẫn: Th.S.Nguyễn Thế Tranh Thiết kế Cổng trục trọng tải 25T Kết cấu phận trùng bánh dẫn hộp trục trình bày hình 4.5 Bánh xe lắp cứng trục then, trục đặt ổ lăn hộp trục, q trình làm việc trục quay chịu uốn xoắn Ứng suất uốn thay đổi theo chu kỳ đối xứng; ứng suất xoắn tính chất làm việc hai chiều cấu nên xem thay đổi theo chu kỳ đối xứng C C R L T DU Hình 5.6 Kết cấu trục dẫn Tải trọng lớn tác động lên bánh xe ( bánh xe D, hình 5.4 ) xác định bước tính bánh xe Pmax = 176000 N Tải trọng tĩnh có kể đến ảnh hưởng tải trọng động Pt = Pmax kđ = 176000.1,2 = 211200 N kđ = 1,2 ÷ 1,5 – hệ số tải trọng động Sơ đồ tính trục hình 3.7 Mơmen uốn lớn tiết diện bánh xe Mu  Pt l 211200 350   18480000 Nmm 4 Ngoài lực Pt, mặt phẳng ngang trục bị uốn lực di chuyển bánh xe (~1/2 lực cản chuyển động xe lăn ) song trị số lực nhỏ nên bỏ qua Mômen xoắn lớn truyền từ trục hộp giảm tốc sang bánh dẫn xuất động điện phát mômen lớn thời kỳ mở máy Sinh viên thực hiện: Lê Công Vũ Hướng dẫn: Th.S.Nguyễn Thế Tranh 109 Thiết kế Cổng trục trọng tải 25T Pt A B 350 Mu 18480000 Nmm 3287500 Nmm Mx Hình 5.7 Sơ đồ tính trục Với hệ số tải lớn mở máy quy định, mo men mở máy lớn trục I là: Mm max = 1,8.Mdn = 1,8.38,2 = 68,8 Nm Mômen để thắng lực cản tĩnh chuyển động: M t  9550 C C R L T Nt 2,3  9550  29,3 Nm n1 750 DU Mơmen dư để thắng qn tính hệ thống: Md = Mm max – Mt = 68,8 – 29,3 = 39,5 Nm Mơmen để thắng lực qn tính khối lượng phận chuyển động thẳng : (Gi Di2 ) tđ 28,8 M 'd  M d  35,64( Nm)  39,5 31,92  (Gi Di ) : (GiDi2)tđ : Mơmen vơ lăng tương đương phận chuyển động thẳng thu trục động vc2 18  (Gi Di )td  0,1(G0  Q) n  0,1(250000  250000 ) 750  28,8( Nm2 ) dc ∑(GiDi2) : Tổng mômen vô lăng hệ thống thu trục động Tổng mômen vôlăng chi tiết máy quay thu trục động cơ: ∑(GiDi2)q ≈ 1,2.[(GiDi2)roto+(GiDi2)khớp)] = 1,2.( 1,7 + 0,9) = 3,12 (Nm2) ∑(GiDi2) = (GiDi2)td + (GiDi2)q) = 28,8 + 3,12 = 31,92 (Nm2) Vậy mômen lớn trục I truyền đến bánh dẫn : M1 = Mt + M’d = 29,3 + 35,64 = 64,94 Nm Mơmen tính tốn có kể đến ảnh hưởng tải trọng động : M1’ = M1.kd = 64,94.1,2 = 77,93 Nm Mômen xoắn lớn trục bánh dẫn : Sinh viên thực hiện: Lê Công Vũ Hướng dẫn: Th.S.Nguyễn Thế Tranh 110 Thiết kế Cổng trục trọng tải 25T Mbd = M1’.i.ηdc = 77,93.98.0,85 = 6491,6 Nm Ở trục hộp giảm tốc momen truyền cho bánh dẫn ( xem hình 4.3 ) Mômen tương đương tác dụng lên trục : M td  M u2  ( M x )  18480000  6491600  19587018 ( Nmm) đó: α = 1do ứng suất xoắn thay đổi đối xứng Ta dùng thép 45 để chế tạo trục có: - Giới hạn bền σb=600N/mm2 - Giới hạn mỏi σ’-1 = 250 N/mm2 - τ’-1 = 150N/mm2 Ứng suất uốn cho phép với chu kỳ đối xứng xác định theo công thức – 12 [1]    1  250  n.k ' 1,5.2,5  66,5 N / mm C C hệ số an toàn [n] k’ lấy theo bảng 1-8[1] 1-5[1] Vậy đường kính trục tiết diện bánh xe là: d3 R L T M td 19587018 3  144 mm 0,1.   0,1.65,5 DU Vậy chọn d = 150 mm Sau kiểm tra lại hệ số an toàn theo sức bền mỏi trục Tại tiết diện ta lắp bánh với trục rãnh then.Với d = 150 mm theo bảng – 23[4] ta chọn then có kích thước sau: b = 40 mm h = 22 mm t =11 mm Theo bảng – 3a[4] ta có: W  d 32 b.t. d  t  3,14.142 40.11.142  11    254372 (mm3 ) 2.d 32 2.142  b.t. d  t  3,14.150 40.11.150  11 W0      535333 (mm3 ) 16 2.d 16 2.150  d 2 Các ứng suất uốn lớn nhất: a  M u 18480000   72,6 N / mm2 W 254372 a  M x 6491600   12,1N / mm W0 535333 - Hệ số chất luợng bề mặt: β = - Hệ số kích thước : εσ = 0,65; ετ = 0,53 ( bảng – [4] ) Sinh viên thực hiện: Lê Công Vũ Hướng dẫn: Th.S.Nguyễn Thế Tranh 111 Thiết kế Cổng trục trọng tải 25T - Hệ số tập trung ứng suất : kσ = 1,63; kτ=1,5 ( bảng – [4] ) k Tỷ số:   k 1,63  2,5 ; 0,65   1,5  2,83 0,53 Tập trung ứng suất lắp căng, với kiểu lắp T3, áp suất bề mặt lấy ≈ 30 k N/mm2, tra bảng – 10[4] ta có:  3,2  k    0,6.   1   0,6.3,2  1  2,32     k Xuất phát từ tuổi bền A = 15 năm (bảng – ) với chế độ làm việc trung bình sơ đồ tải trọng cấu nâng ta tính số chu kỳ làm việc sau Số làm việc tổng cộng: T = 24.365.A.kn.kng = 24.365.15.0,5.0,33 = 21680giờ Số chu kỳ làm việc tổng cộng ứng suất uốn: Z0 = 60.nbx.T (CĐ) = 60.7,64.21680.0,25 = 2,48 106 Tải trọng tác dụng lên trục: C C R L T - Khi nâng vật Q1 = Q P1 = Pmax = 176000 N - Khi nâng vật Q2 = 0,733Q DU P0, 733 P0,733 = 129065 N; P  0,73 - Khi nâng vật Q3 = 0,461Q P0, 461 P0,461 = 100505 N ; P  0,57 - Khi nâng vật Q4 = 0,2Q P0,2 = 73100 N; P0, P  0,4 - Khi không nâng vật Q5 = P0 = Pmin = 74333 N; P0  0,42 P Số chu kỳ làm việc tương ứng với tải trọng Q1, Q2, Q3, Q4, Q5 phân phối theo tỷ lệ 1:1:1:3:6 (với giả thiết chuyến có tải chuyến khơng tải, hay ngược lại ) Vậy: Z1 = Z2 = Z3 = Z4 = 1 Z  2,48.10  2.10 12 12 3 Z  2,48.10  0,62.10 12 12 Sinh viên thực hiện: Lê Công Vũ Hướng dẫn: Th.S.Nguyễn Thế Tranh 112 Thiết kế Cổng trục trọng tải 25T Z5 = 6 Z  2,48.10  1,24.10 12 12 Số chu kỳ làm việc tương đương ứng suất uốn : 8  P 8  P0, 773 8  P0, 461 8   P0,   P0       Z    Z    Z tđ  Z1    P  P   P   P   P    2.10 5.18  0,738  0,57   0,62.10 6.0,48  1,24.10 6.0,42  2,2.10 Giới hạn mỏi tính tốn theo uốn : 1   '1 10 10  2508  451,2 N / mm2 Z td 2,2.10 Số chu kỳ tính tốn ứng suất xoắn với số lần đóng mở Z m=120 ( bảng – [1] ) Zt = T Zm= 21680.120 = 2,6 106 Giới hạn mỏi tính tốn theo xoắn:  1   '1 C C 10 10  150  177 ,5 N / mm Zt 2,6.10 R L T Hệ số an tồn theo uốn: cơng thức – [1]  1 451,2 n  DU k    a  3,2.72,6  1,94 Hệ số an toàn theo xoắn: công thức – [1]  1 177 ,5 n    6,32 k 2,32.12,1     Hệ số an tồn chung: cơng thức – 10 [1] n  n n n  n 2  1,94.6,32 1,94  6,32  1,85 ≥ [n] =1,5 5.2.7.2 Ổ đỡ trục bánh xe Ở trục bánh xe ta dùng ổ bi đỡ lòng cầu hai dãy cho phép độ đồng tâm hai ổ, có khả tự lựa bánh xe làm việc bi xiên lệch có hệ số khả làm việc cao Tính tốn chọn ổ cho bánh dẫn chịu tải lớn (bánh D) Mỗi ổ chịu tác dụng áp lực lớn sau đây: - Tải trọng đứng (hướng kính ) trọng lượng cuả cổng trục vật nâng R1  PD 176000   88000 ( N ) 2 Sinh viên thực hiện: Lê Công Vũ Hướng dẫn: Th.S.Nguyễn Thế Tranh 113 Thiết kế Cổng trục trọng tải 25T R1 C C Hình 5.8 Các tải trọng tác dụng lên ổ Ngồi cịn tải trọng ngang (hướng kính ) lực di chuyền xe lăn, song R L T tải trọng nhỏ nên khơng tính đến Tải trọng tính lớn ổ là: Qtl = R1.kv.kt.kn = 88000.1.1,4.1 = 123200 N đó: - kn = hệ số nhiệt độ ( bảng – [4] ) DU - kv = hệ số xét đến vòng ổ vòng quay ( bảng – [4] ) - kt = 1,4 hệ số tải trọng động ( bảng – [4] ) Ổ trục làm với tải trọng thay đổi tương ứng với tải trọng tác dụng lên bánh xe thời gian làm việc cấu di chuyển, phân tich trục bánh xe - Khi làm việc với Q1 = Q có Qt1 = 160160 N - Khi làm việc với Q2 = 0,733Q có Qt2 = 0,733Qt1 - Khi làm việc với Q3 = 0,461Q có Qt3 = 0,57Qt1 - Khi làm việc với Q4 = 0,2Q có Qt4 = 0,41Qt1 - Khi làm việc với Q5 = có Qt5 = 0,42Qt1 Thời gian làm việc tải trọng phân tích phân bố theo tỷ lệ 1:1:1:3:6 Vậy ta tính tải trọng tương đương theo công thức – [4] Qtd  3,33 1 1 Qt31,33    Qt32,33    n  n Qtn3,33 Sinh viên thực hiện: Lê Công Vũ Hướng dẫn: Th.S.Nguyễn Thế Tranh 114 Thiết kế Cổng trục trọng tải 25T = Qt1 3,33      ( Qt 3,33 Q )       n  n ( tn )3,33 Qt1 Qt1 =123200 3,33 0,083.(1  0,733 3,33  0,57 3,33 )  0,25.0,413,33  0,5.0,42 3,33 = 123200.0,583 = 71825,6 N : 1  h1 h 1  n1  Tỷ số vòng quay tương ứng với Qti so với vòng quay ổ làm việc nm Tỷ lệ làm việc với tải trọng Qi so với tổng thời gian làm việc thời gian dài : xem ni = nm = constan = 7,64 (v/ph) Theo bảng 1-1[1] ta có thời gian phục vụ ổ năm (chế độ trung bình ) ta có tổng số T = 365 24 kn kng = 5.365.24.0,67.0,5 = 14673 Thời gian làm việc thực tế ổ: h = T (CĐ) = 14673.0,25 = 3668 C C R L T Hệ số khả làm việc ổ yêu cầu xác định theo công thức 8-1[4] Cyc= 0,1.Rtđ.(nh)0, = 0,1.71825,6.(7,64.3688)0,3 = 155326 Theo bảng 18P[4] Kết hợp với đường kính lắp ổ lăn d = 100 mm ta chọn ổ bi đỡ lòng cầu hai dãy cỡ trung rộng ký hiệu 1620 có B = 73 mm DU Hệ số khả làm việc C = 170000 Sinh viên thực hiện: Lê Công Vũ Hướng dẫn: Th.S.Nguyễn Thế Tranh 115 Thiết kế Cổng trục trọng tải 25T CHƯƠNG CÁC QUY PHẠM AN TOÀN TRONG LẮP ĐẶT VÀ SỬ DỤNG - HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CỦA CỔNG TRỤC 6.1 QUY PHẠM AN TOÀN TRONG LẮP ĐẶT Khi tiến hành lắp đặt thiết bị cần tuân thủ quy phạm an toàn xây dựng, an toàn điện, an toàn hàn điện, cháy nổ Các công nghệ lắp đặt, tháo dỡ phải tiến hành theo quy trình cơng nghệ lắp ráp tháo dỡ thiết bị nâng Phải kiểm tra tình trạng ray trước lắp ráp, phát sai lệch tiêu cho phép phải dừng công việc lắp ráp để xử lý Phải có biển báo cấm người qua lại lắp ráp Khi có gió từ cấp trở lên không lắp ráp cao trời Khi lắp ráp độ cao 2m phải có dây an tồn người lắp ráp phải có giấy C C R L T chứng nhận sức khoẻ Khi đặt cổng trục phải khảo sát, tính tốn khả chịu lực địa điểm đặt, địa hình hoạt động xung quanh để bố trí thiết bị làm việc an tồn Vị trí đặt cổng trục phải thử tải trọng tĩnh, nâng tải không kéo lê tải tải phải cao chướng ngại vật đường di chuyển 500mm DU Đặt thiết bị nâng di chuyển theo ray cao mặt đất phải đảm bảo khoảng cách theo TCVN 4244 – 86 6.2 QUY PHẠM AN TOÀN TRONG SỬ DỤNG 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 cổng 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 tồn nhằm ngăn mảnh vỡ văng có cố chi tiết máy hoạt động Toàn hệ thống điện máy phải nối đất 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 Sinh viên thực hiện: Lê Công Vũ Hướng dẫn: Th.S.Nguyễn Thế Tranh 116 Thiết kế Cổng trục trọng tải 25T 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) 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 thử 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 C C Trong q trình sử dụng cổng trục khơng cho phép: - Người lên xuống cổng trục cổng trục hoạt động R L T - Nâng, hạ, chuyển tải có người đứng tải - Nâng tải tình trạng tải chưa ổn định móc bên móc kép - Nâng tải bị vùi đất, bị vật khác đè lên, bị liên kết bulông bê tông với vật khác - Cẩu với, kéo lê tải DU - Vừa dùng người đẩy kéo tải vừa cho cấu nâng, hạ tải Trước nâng tải xấp xỉ trọng tải, phải tiến hành tải lên độ cao không lớn 300mm, giữ tải độ cao để kiểm tra phanh, độ bền kết cấu kim loại độ ổn định cổng trục Nếu không đảm bảo an toàn phải hạ tải xuống để xử lý Khi làm việc trời phải hoạt động tốc độ gió cho phép cổng trục, khơng treo panơ, áp phích, hiệu làm tăng diện tích chắn gió thiết bị 10 Phải siết chặt thiết bị kẹp ray, thiết bị chống tự di chuyển cổng trục kết thúc làm việc tốc độ gió vượt tốc độ gió cho phép 11 Phải ngừng hoạt động thiết bị khi: - Phát vết nứt chỗ quan trọng kết cấu kim loại - Phát biến dạng dư kết cấu kim loại - Phát phanh cấu bị hỏng - Phát móc, cáp, rịng rọc, tang bị mòn giá trị cho phép, bị rạng nứt hư hỏng khác - Phát đường ray bị hư hỏng không đảm bảo yêu cầu kỹ thuật Sinh viên thực hiện: Lê Công Vũ Hướng dẫn: Th.S.Nguyễn Thế Tranh 117 Thiết kế Cổng trục trọng tải 25T 12 Cổng trục phải bảo dưỡng định kỳ Phải sữa chữa, thay chi tiết, phận hư hỏng, mòn quy định cho phép Sau thay thế, sửa chữa phận chi tiết quan trọng kết cấu kim loại, móc, phanh… phải tiến hành khám nghiệm có thử tải thiết bị nâng trước đưa vào sử dụng 6.3 CÁC THIẾT BỊ AN TỒN DÙNG TRONG CỔNG TRỤC 6.3.1 Cơng tắc hạn chế hành trình nâng C C R L T Hình 6.1 Sơ đồ cơng tắc hạn chế hành trình nâng DU Trong trình điều khiển cổng trục xảy tượng móc cẩu di chuyển hành trình cho phép Vì ta phải lắp cơng tắc hạn chế hành trình để đảm bảo an tồn q trình làm việc Vị trí biên móc cẩu hay phận mang vật khác phải giới hạn công tắc cuối Công tắc cuối phải dừng móc cẩu vị trí cách vị trí thấp của chi tiết đáy 250mm 6.3.2 Công tắc hạn chế tải Cổng trục ta thiết kế cho phép nâng tải đến giá trị cho phép định 25T , để đảm bảo an toàn độ bền lâu máy Do cần có cấu khống chế khơng cho phép nhấc tải giá trị cho phép cấu hạn chế tải Nguyên tắc làm việc cấu dựa vào nguyên lý làm việc lò xo độ lệch tâm trục puly có dây cáp luồn qua để tải lớn tải cho phép tác động vào cơng tắc điện dừng động 6.3.3 Công tắc cuối cấu di chuyển Về ngun lý làm việc cơng tắc giống cơng tắc hạn chế hành trình nâng Vị trí đặt cơng tắc hạn chế hành trình cấu di chuyển cho công tắc ngắt mạch, động dừng phanh làm việc cổng trục dừng hẳn mà chưa chạm vào barie cố định ỏ hai đầu đường ray Sinh viên thực hiện: Lê Công Vũ Hướng dẫn: Th.S.Nguyễn Thế Tranh 118 Thiết kế Cổng trục trọng tải 25T 6.4 HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN VÀ HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG CỔNG TRỤC Như nêu phần vấn đề an toàn sử dụng cổng trục lăn quan trọng Để đảm bảo an toàn việc vận hành cổng trục yêu cầu người sử dụng việc chấp hành đầy đủ quy định an toàn lao động phải nắm vững nguyên tắc hoạt động cách điều khiển máy Trong mục trình bày cách cụ thể hệ thống điều khiển Để đảm bảo an toàn sử dụng máy yêu cầu hệ thống điều khiển phải đáp ứng yêu cầu: - Sơ đồ hệ thống điều khiển đơn giản - Các phân tử chấp hành hệ có độ tin cậy cao thuận lợi việc thay sữa chữa - Trong sơ đồ điều khiển phải có mạch bảo vệ q 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 C C R L T Sơ đồ hệ thống điều khiển cổng trục trình bày sơ đồ đây: Ký hiệu : - A: Aptomat dùng để bảo vệ ngắn mạch - 1cc, 2cc : Cầu chì DU - D1: Động nâng ,hạ vật - D2, D3: Động di chuyển cổng trục - D4: Động di chuyển xe lăn - P1: Phanh hãm cấu nâng hạ vật - P2, P3: Phanh hãm cấu di chuyển cổng trục lăn - P4: Phanh hãm cấu di chuyển xe lăn - Ai: Các nút ấn - Bi: Các công tắc hạn chế hành trình - Ki: Các cơng tắc tơ - RN: Các rơle nhiệt Để vận hành cổng trục đóng aptomatA 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 tới - Ấn nút A4: Cổng lăn di chuyển lùi - Ấn nút A5: Xe lăn chuyển động qua phải Sinh viên thực hiện: Lê Công Vũ Hướng dẫn: Th.S.Nguyễn Thế Tranh 119 Thiết kế Cổng trục trọng tải 25T - Ấn nút A6: Xe lăn chuyển động qua trái C C R L T DU Hình 6.2 Sơ đồ mạch điện điều khiển Điều khiển xe lăn hoạt động Sinh viên thực hiện: Lê Công Vũ Hướng dẫn: Th.S.Nguyễn Thế Tranh 120 Thiết kế Cổng trục trọng tải 25T Khi ấn nút A5, lúc xe lăn cuối hành trình tới ( B5 bị tác động ) ấn nút A6 đóng (xe lăn lùi) cơng tắc tơ K5 khơng có điện Do tiếp điểm K5 mạch khơng đóng Điều làm khống chế hành trình xe lăn tránh trường hợp động xe lăn cấp điện để quay hai chiều ngược Giả sử xe lăn khơng 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 D4 phanh P4 cấp điện Lúc phanh mở ( phanh sử dụng phanh thường đóng ) xe lăn chuyển động tới Nếu không ấn A5 xe lăn ngừng lại Ngược lại xe lăn chuyển động đến chạm cơng 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 cơng tắc tơ K6 C C Do xe lăn làm việc an tồn Các động cịn lại hệ thống điều khiển động D4 R L T DU Sinh viên thực hiện: Lê Công Vũ Hướng dẫn: Th.S.Nguyễn Thế Tranh 121 Thiết kế Cổng trục trọng tải 25T KẾT LUẬN Sau thời gian tháng làm đề tài, với nỗ lực thân hướng dẫn tận tình thầy giáo Nguyễn Thế Tranh, đến em hoàn thành xong đồ án tốt nghiệp với nội dung gồm: - Giới thiệu chung máy nâng chuyển - Các thông số phân tích lựa chọn phương án tính tốn - Tính tốn động lực học phận - Tính tốn động học động lực học cho cấu nâng, cấu di chuyển xe con, cấu di chuyển cầu, kết cấu kim loại - Biết cách vận hành, sử dụng máy, bảo dưỡng, an toàn lao động Với nội dung trên, thời gian tài liệu tham khảo không nhiều, cộng với kiến thức thân có nhiều hạn chế nên chắn có nhiều sai sót làm Mong q thầy bảo góp ý thêm để thiết kế kiến thức C C R L T em hoàn thiện Lần nữa, xin gởi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy Nguyễn Thế Tranh toàn thể quý thầy, khoa Cơ khí nhiệt tình giúp đỡ em trình học tập làm đồ án tốt nghiệp này! DU Sinh viên thực hiện: Lê Công Vũ Hướng dẫn: Th.S.Nguyễn Thế Tranh 122 Thiết kế Cổng trục trọng tải 25T TÀI LIỆU THAM KHẢO 1- Huỳnh Văn Hồng, Đào Trọng Thường, Tính Tốn Máy Trục, nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội 1975 - Bộ Giao Thông Vận Tải, Kỹ Thuật Kích Kéo, Nhà xuất cơng nhân kỹ thuật, Hà Nội 1981 3- TS Trương Quốc Thành, TS Phạm Quang Dũng, Máy Và Thiết Bị Nâng, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội 2002 4- Nguyễn Trọng Hiệp, Nguyễn Văn Lẫm, Thiết Kế Chi Tiết Máy, Nhà xuất giáo dục 2002 5- Tơ Xn Giáp, Vũ Đình Hoè, Lưu Minh Trị, Nguyễn Ngọc Trường, Hà Văn Vui, Sổ Tay Thiết Kế Cơ Khí Tập 4, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Hội C C 1982 - Lê Quang Minh - Nguyễn Văn Vượng, Sức Bền Vật Liệu 1,2 Nhà Xuất Bản Giáo Dục R L T – TS Nguyễn Đăng Cường, TS Lê Công Thành, KS Bùi Văn Xuyên, KS Trần Đình Hịa, Máy Nâng Chuyển Và Thiết Bị Cửa Van, nhà xuất xây dựng 2003 DU Sinh viên thực hiện: Lê Công Vũ Hướng dẫn: Th.S.Nguyễn Thế Tranh 123 ... Thiết kế Cổng trục trọng tải 25T 1.2 CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA 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. .. Thế Tranh Thiết kế Cổng trục trọng tải 25T Căn vào cấu tạo nguyên tắc làm việc - Cầu trục - Cổng trục - Cần trục tháp - Cần trục quay di động (cần trục ô tô, bánh lốp, bánh xích) - Cần trục cột... THIẾT KẾ Qua em xin trình bày nhiệm vụ thiết kế cổng trục trọng tải 25T sau: - Tính tốn thiết kế cấu nâng Sinh viên thực hiện: Lê Công Vũ Hướng dẫn: Th.S.Nguyễn Thế Tranh Thiết kế Cổng trục trọng