Thiết kế cần trục di động để bốc dỡ gỗ tại trung tâm nghiên cứu thực nghiệm và chuyển giao công nghệ công nghiệp rừng

ĐẶT VẤN ĐỀ Việt nam đất nước có nguồn tài nguyên rừng phong phú đa dạng, với nhiều lồi lâm sản có giá trị cao.Rừng có tác dụng bảo vệ môi trường cung cấp nhiều loại gỗ q Do rừng đóng vai trị quan trọng sống người, đóng góp khơng nhỏ cho kinh tế quốc dân Qua chục năm tác hại chiến tranh, với nạn du canh du cư đốt rừng làm lương rẫy, khai thác rừng bừa bãi làm cho nguồn tài nguyên rừng tự nhiên ngày bị cạn kiệt rừng trồng nguồn nguyên liệu chủ yếu ngành công nghiệp khai thác chế biến lâm sản nước ta Trung tâm nghiên cứu, thực nghiệm chuyển giao công nghệ công nghiệp rừng trường Đại học Lâm Nghiệp trung tâm nghiên cứu, thực tập thực hành cho sinh viên, doanh nghiệp trực tiếp sản xuất chế biến gỗ với sản phẩm chủ yếu gỗ xẻ, gỗ dán, ván ghép Hiện nay, trung tâm việc bốc dỡ chủ yếu tay, nên công việc nặng nhọc, nguy hiểm với người lao động, suất thấp, giá thành cao Do việc đưa giới hoá vào khâu bốc dỡ gỗ hàng hóa khác trung tâm ngày trở lên cấp thiết Nếu dùng trang bị bốc dỡ ô tô cần trục, cần cẩu thủy lực vốn đầu tư lớn, lại không sử dụng hết khả làm việc Do việc giới hố khâu bốc dỡ , vận chuyển gỗ trung tâm cần thiết Xuất phát từ yêu cầu trên, trí nhà trường, mơn sở kỹ thuật cô giáo hướng dẫn Th.S Lê Thị Kiểm thực đề tài: “ Thiết kế cần trục di động để bốc, dỡ gỗ trung tâm nghiên cứu, thực nghiệm chuyển giao công nghệ công nghiệp rừng “ Chƣơng TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan tình hình bốc dỡ gỗ 1.1.1 Sơ lƣợc lịch sử phát triển máy trục vận chuyển Lịch sử phát triển máy trục gắn liền với lịch sử phát triển xã hội gắn liền với trình phát triển khoa học kỹ thuật loài người Thời kỳ cổ đại Trung Hoa, Người Trung Hoa biết sử dụng loại vật liệu đơn giản có sẵn tự nhiên như: Gỗ cành cây, tre, dây leo, ống bương…để làm cần vợt tời thô sơ lấy nước giếng sâu Đây dạng sơ khai máy trục, nguyên lý kết cấu nguyên lý làm việc chúng, ta thấy khơng khác so với cấu nâng hạ hàng nâng hạ cần máy trục đại Trong thời cổ Ai Cập, Cơng trình bật thời cơng trình xây dựng quần thể Kim Tự Tháp Để đưa phiến đá nặng hàng chục lên cao người ta dự đốn lúc dùng hình thức chủ yếu áp dụng nguyên tắc đòn bẩy, lăn, mặt nghiêng dây kéo Thời trung cổ, Con người chế tạo loại tời quay tay đặt bến cảng dùng vào việc xếp dỡ hàng hóa phục vụ bn bán giao lưu nước Tại Việt Nam, Người Việt từ xa xưa sử dụng thiết bị thơ sơ dựa ngun tắc địn bẩy, lăn mặt phẳng nghiêng để xây dựng thành quách lâu đài: Thành nhà Hồ,Thành Huế… Từ 1763 đến nay, từ phát minh động nước, động đốt sau động điện thúc đẩy mạnh mẽ ngành máy trục phát triển; từ kỷ 19 trở lại Chiếc cần trục khơng tự hành có nguồn động lực máy nước chế tạo vào năm 1827 vào năm 1846 cần trục có hệ thống truyền động thủy lực đời Sau cần trục di chuyển đường ray, cần trục nổi, loại cần trục có di chuyển bánh xích hay bánh lốp với nguồn động lực động đốt động điện nối tiếp đời Các loại cần trục ngày hoàn thiện kết cấu, tinh sảo truyền động đại, tiện nghi điều khiển, dải sức nâng rộng từ 0,5 đến hàng ngàn 1.1.2 Tình hình vận chuyển gỗ a Trên giới: Sự phát triển mạnh mẽ khoa học kỹ thuật với thành tựu áp dụng vào sản xuất không ngừng nâng cao suất lao động tạo biến đổi sản xuất lâm nghiệp giới Tại số nước có ngành lâm nghiệp phát triển, việc giới hoá khâu khai thác, bốc dỡ vận chuyển lâm sản áp dụng triệt để Đặc biệt áp dụng máy móc vào sản xuất thay sức người súc vật biện pháp để nâng cao suất lao động phạm vi rộng Với trang thiết bị đại, động, suất cao: Cần trục bánh xích, Ơ tơ cần trục, Cần trục cầu, Cần trục tháp… b Tại Việt Nam: Ngày nay, nước ta tiến hành cơng nghiệp hố đại hoá đất nước, bước đầu đem lại kết khả quan Số lượng máy móc áp dụng vào sản xuất Nông Lâm nghiệp tăng lên Theo thống kê năm 1999, nước có 146000 máy kéo loại, tổng động lực trang bị 13,6 triệu mã lực gần 1,9 tỉ (Kw.h) điện dùng vào sản xuất Nông Lâm nghiệp Chế biến Thuỷ sản Chỉ tính riêng cho 400 lâm trường quốc doanh trang bị 700.000 mã lực bao gồm: ôtô, máy kéo, tàu thuyền, máy bơm nước, máy phun thuốc trừ sâu Để phục vụ khâu sản xuất giống con, trồng rừng, chăm sóc, khai thác, vận chuyển, bốc dỡ Tỷ lệ giới hoá khai thác vận chuyển 60  70% Tuy đạt so với nước phát triển như: Hàn quốc, Nhật bản…chúng ta lạc hậu họ 20  30 năm Để rút ngắn khoảng cách nhà nước cần có sách đầu tư hỗ trợ tăng cường trang bị kỹ thuật vào sản xuất, nâng cao trình độ giới hố, sản xuất lâm nghiệp Tại kỳ họp thứ quốc hội khố IX thơng qua nghị trồng triệu rừng giai đoạn (1998 ÷ 2001) Do năm tới nhu cầu máy móc, trang bị điện lâm nghiệp lớn để phục vụ cho khâu sản xuất giống, trồng chăm sóc rừng, khai thác, vận chuyển, bốc dỡ…Dự báo nhu cầu điện lâm nghiệp năm 2010 892500 mã lực năm 2020 2,2 triệu mã lực Trong thời gian qua Viện Cơ Điện thực 80 đề tài nghiên cứu khoa học để áp dụng tiến khoa học vào sản xuất Nông Lâm nghiệp; Trong có 24 đề tài thuộc cơng trình cấp nhà nước Ngồi cịn kết hợp với địa phương thực hàng trăm đề tài nghiên cứu cải tiến máy, thiết bị đưa vào sản xuất cho phù hợp với đặc điểm Lâm nghiệp nước ta, có tới 70% đề tài nghiên cứu viện ứng dụng vào thực tế sản xuất Như máy Tẽ ngô, máy Gặt, Thiết bị sơ chế bảo quản… Riêng Bộ Môn Máy trường Đại học Lâm nghiệp có nhiều đề tài nghiên cứu cải tiến máy móc thiết bị khai thác vận chuyển bốc dỡ gỗ Điển hình chuyên đề nghiên cứu khoa học mang tên: “ Thiết kế chế tạo khảo nghiệm thiết bị vận xuất, bốc dỡ, vận chuyển để khai thác vùng nguyên liệu, vùng gỗ nhỏ rừng trồng “ PGS-TS Nguyễn Nhật Chiêu cộng tác viên: TS.Nguyễn Văn Bỉ; ThS.Nguyễn Văn An…thực Ngoài ra, cịn có hàng trăm đề tài nghiên cứu cải tiến sinh viên khoá tốt nghiệp:… Tuy nhiên đề tài số hạn chế: thiết bị chưa gọn nhẹ, cồng kềnh chưa phù hợp với điều kiện nơi sử dụng 1.2 Các phƣơng pháp thiết bị bốc dỡ 1.2.1 Các phƣơng pháp bốc dỡ Bốc dỡ gỗ, hàng hoá lên xuống xe vận chuyển công việc nặng nhọc, nguy hiểm Để đạt hiệu sản xuất kinh doanh, tuỳ theo quy mơ sản xuất, mức độ giới hố lâm trường, cơng ty khai thác, xí nghiệp chế biến mà lựa chọn phương pháp bốc dỡ gỗ thích hợp Thông thường với quy mô sản xuất nhỏ, vốn đầu tư áp dụng phương pháp thủ cơng khênh vác, xe bắn, bốc hầm, phổ biến dùng máy kéo vận xuất để bốc lên xe vận chuyển Đối với đơn vị có quy mơ sản xuất lớn, với khối lượng hàng hoá bốc dỡ lớn sử dụng ơtơ cần trục với thiết bị tời cáp cần bốc thuỷ lực để bốc dỡ gỗ có ưu điểm khả động cao, suất cao, giá thành hạ lại an toàn lao động mang lại hiệu kinh tế cao, địi hỏi vốn đầu tư lớn Ngồi cịn sử dụng thiết bị máy móc bốc dỡ đại cẩu trục, máy truyền xích, thiết bị tời cáp, xe reo, ôtô tự vận chuyển bốc dỡ Volvo thuỵ điển…với quy mô sản xuất vừa nhỏ, tùy theo điều kiện mà người ta dùng thiết bị nhỏ gọn như: Xe cỡ nhỏ, cần trục… 1.2.2 Máy móc thiết bị dùng bốc dỡ gỗ Hiện có nhiều loại cần trục cáp: Cần trục cáp cố định, cần trục cáp bánh xích, cần trục cầu, cần trục tháp…Tuỳ theo công dụng điều kiện địa hình…mà người ta áp dụng loại cần trục bốc dỡ gỗ khác a Cần trục cáp: Cần trục cáp loại máy móc thiết bị sử dụng rộng rãi bãi gỗ kho gỗ để bốc dỡ, xếp đống vớt gỗ từ sông lên bờ đưa gỗ từ bờ xuống sông, lên xà lan, tàu vận chuyển Sơ đồ hình Hình – 1: Cần trục cáp cố định có hai trụ đỡ gỗ với động lực tời hai trống – Trụ đỡ – Trống tời – Cáp mang – Cáp kéo – Xe reo – Ròng rọc chuyển hướng – Cáp di chuyển xe reo – Dây chằng b Cần trục bánh xích: Cần trục bánh xích loại thiết bị dùng rộng rãi kho gỗ, có khả bốc hàng với khối lượng lớn 10  100 KN làm việc điều kiện địa hình dốc (22  25  ), di chuyển khơng địi hỏi đường chun dùng Sơ đồ hình Hình – 2:Cần trục bánh xích c Ơtơ cần trục: Ơtơ cần trục sử dụng rộng rãi kinh tế quốc dân nói chung ngành cơng nghiệp khai thác nói riêng: Có tính động cao, làm nhiều công việc khác nhau, khối lượng hàng bốc lớn, đòi hỏi vốn đầu tư lớn, độ ổn định Sơ đồ hình Hình – 3:Ơ tơ cần trục d Cần trục cầu: Cần trục cầu loại thiết bị đại dùng cảng, kho gỗ II nhà máy Sử dụng để bốc, dỡ xếp đống loại hàng nói chung gỗ kho gỗ Sơ đồ hình Hình – 4:Cần trục cầu e Cần trục tháp: Cần trục tháp sử dụng rộng rãi cảng, kho gỗ để bốc dỡ xếp đống hàng hóa, lâm sản Khối lượng hàng hóa bốc lớn, phạm vi bốc gỗ rộng, không động, kết cấu phức tạp, vốn đầu tư lớn Sơ đồ hình Hình – 5: Cần trục tháp f Cần trục cơng sôn: Là thiết bị để vớt gỗ từ sông lên bờ, dỡ gỗ từ xe vận chuyển xếp đống, có khả bốc hàng có tải trọng 75  125 KN, xếp đống gỗ có chiều cao  10 m Sơ đồ hình Hình – 6: Cần trục công sôn g Tời bốc gỗ: Là loại thiết bị sử dụng rộng rãi ngành Lâm nghiệp để vận xuất, dỡ gỗ, kéo gỗ từ sông lên, kéo gỗ lên xe vận chuyển Cấu tạo đơn giản, giá đầu tư ít, lắp đặt dễ dàng, động, phù hợp với quy mơ sản xuất lâm nghiệp nước ta Hình – 7: Tời trống Ngồi loại cịn có loại ơtơ tự bốc dỡ vận chuyển có trang thiết bị tay bốc thủy lực, loại động, có khả bốc nhiều loại hàng hóa Nhưng chăm sóc, chế tạo phức tạp, giá đầu tư lớn Hình – 8: Tời lắp xe ơtơ Hình – 9: Ơtơ có tay bốc thủy lực Căn vào đặc điểm cấu tạo, ưu nhược điểm, tính loại thiết bị, giá thành tình hình thực trạng nhu cầu trung tâm Ta thấy cầu trục di động cỡ nhỏ phù hợp với công việc bốc dỡ gỗ trung tâm 1.3 Cơ cấu tổ chức, sản xuất trung tâm Trung tâm Nghiên cứu thực nghiệm chuyển giao công nghệ công nghiệp rừng thành lập theo Quyết định số 2857/NN-TCCB/QĐ, ngày 06/11/1997 Bộ trưởng Bộ Nông nghiệp Phát triển nông thôn, trực thuộc Trường Đại học Lâm nghiệp 1.3.1 Chức cấu tổ chức trung tâm a Chức nhiệm vụ trung tâm: Chức chủ yếu trung tâm phục vụ thực hành thực tập, nghiên cứu khoa học cho sinh viên cán giảng dạy Trường Đại Học Lâm Nghiệp, kết hợp với việc chuyển giao công nghệ phục vụ cho sở sản xuất, doanh nghiệp, nhà máy… Hiện giám đốc trung tâm là: ThS.Lê văn Tung, tổng số cán công nhân viên 30 b Cơ cấu tổ chức trung tâm mô tả theo sơ đồ: Với chức trên, hàng năm trung tâm hướng dẫn cho hàng ngàn sinh viên khoa Chế biến lâm sản, Công nghiệp phát triển nông thôn…vào thực hành, thực tập, hướng dẫn tốt nghiệp cho sinh viên, đề tài thạc sĩ, tiến sĩ trường Với định hướng đắn cuả Ban giám hiệu nhà trường, Ban lãnh đạo trung tâm, Trung tâm ngày phát triển áp dụng nhiều công nghệ chế biến gỗ như: Ván dán, Ván dăm, đặc biệt đưa vào hai dây truyền ván ghép phục vụ cho thực tập sản suất 1.3.2 Sơ đồ địa lý mặt trung tâm 18 m A 18 m A 24 m 42 m A XM VGT 30 m B B VD 18 m Hình – 10: Sơ đồ mặt trung tâm A – Khu quản lý XM – Phân xưởng Xẻ Mộc B – Bãi gỗ VGT – Phân xưởng Ván ghép VD – Phân xưởng Ván dăm 1.3.3 Công việc bốc dỡ gỗ hàng hóa trung tâm Hàng năm để đáp ứng nhu cầu sản xuất, trung tâm phải nhập với khối lượng gỗ tròn lớn: 660 m3, với phương pháp bốc dỡ gỗ chủ yếu thủ công khênh vác xe đẩy Sau vài hình ảnh bốc dỡ gỗ trung tâm: Hình – 11: Bốc dỡ gỗ thủ cơng Hình – 12: Các loại xe đẩy Qua hình ảnh ta thấy điều kiện làm việc công nhân vất vả, nguy hiểm suất thấp Chính thực đề tài: “ Thiết kế cần trục di động để bốc, dỡ gỗ Trung tâm nghiên cứu, thực nghiệm chuyển giao công nghệ Công nghiệp rừng “ 1.4 Mục tiêu nghiên cứu đề tài Mục tiêu đề tài thiết kế cần trục di động để bốc, dỡ gỗ với trữ lượng vừa nhỏ, đồng thời bốc, dỡ loại hàng hố khác đáp ứng nhu cầu cơng việc đa dạng trung tâm, nhằm giảm nhẹ sức lao động công nhân, tăng suất hạ giá thành sản phẩm 1.5 Nội dung đề tài Chương 1: Tổng quan vấn đề nghiên cứu Chương 2: Lựa chọn phương án thiết kế Chương 3: Tính tốn thiết kế kỹ thuật Chương 4: Tính tốn ổn định Chương 5: Sơ hoạch tốn giá thành 10 3.13 Tính tốn để chọn rịng rọc, móc treo 3.13.1 Tính tốn để chọn ròng rọc - Ròng rọc động chịu tải lớn nên ta tính dc chọn theo rịng rọc động Căn vào đường kính cáp dc = 6,2 (mm), ta xác định thông số để chọn rịng rọc là: D0 + Đường kính rãnh rịng rọc: 6,2 (mm) + Đường kính gọi rịng rọc xác định Lm theo cơng thức: D0 = (16 ÷ 20).dc Lấy D0 = 20.dc = 124 (mm) Hình - 53 + Chiều dài moay xác định theo công thức: Lm  2.2160 2.S   1,73 (cm), Lấy lm = (cm) d t  P0  2,5.1000 Trong đó: S - Lực kéo cáp, S = 2160 (N) dt - Đường kính trục, dt = 25 [P0] – Áp suất riêng cho phép, [P0] = 750  1250 (N/cm2) 3.13.2 Tính thơng số cho móc treo, cấu mang tải Móc treo dùng cho loại cầu trục chế tạo thép 20 loại móc rèn tiêu chuẩn hố theo tải trọng Căn vào Q = 4000 (N), ta sử dụng móc cấu mang tải anh Trần Lý Tưởng chọn thiết kế có thơng số sau: Bảng 17: Thơng số móc treo a e b h d d1 d0 L L1 L2 50 40 34 46 35 30 30 70 30 40 m R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 R9 30 30 30 60 25 50 55 75 60 - Kết cấu cấu mang tải thông số nó: Hình – 54: Kết cấu móc treo cấu mang tải – Ngõng trục; – Rịng rọc; – Thanh ngang; – Móc treo; – Ngõng trục ngang; – Ổ bi; - Các phận cấu mang tải sinh viên Trần Lý Tưởng tính tốn kiểm tra luận văn tốt nghiệp với tải trọng tính tốn là: Q = 11510 (N).Nên áp dụng cho thiết kế - Êcu: Dùng êcu theo TCVN 114-63 có đường kính ren d = 25 (mm); Chiều rộng S = 40 (mm); Chiều cao h = 16 (mm) - Tấm treo: Dày 25 (mm); Rộng 60 (mm) - Thanh ngang làm thép CT3 có đường kính ngõng d = 2,7 (mm); Rộng b = 50 (mm); Dài l = 90 (mm) - Dùng ổ bi chặn có ký hiệu 8104 làm gối đỡ cho móc 61 Chƣơng TÍNH TỐN ỔN ĐỊNH 4.1 Tính ổn định cần trục 4.1.1 Xác định tải trọng từ chi tiết máy điểm đặt lực 1750 1300 Q Gc 200 680 1100 2200 GB Gdc Gdt Gt GH Gk 1600 Hình – 55 : Sơ đồ đặt lực tính ổn định cần trục Căn vào kích thước chi tiết máy, ta đưa hình học hình trụ, hình hộp…Căn vào trọng lượng riêng vật liệu chế tạo Trọng lượng riêng thép là:   785000 (N/m3)[13]; gang là:   780000 (N/m ) Ta sơ xác định trọng lượng khối lượng chi tiết máy là: - Khố lượng động cơ: Gdc = 300 (N); - Khối lượng cần: Gc = 640 (N); - Khối lượng toàn hộp giảm tốc: GH = 400 (N); - Khối lượng trống: Gt = 250 (N); - Chọn khối lượng khung đỡ máy là: Gk = 1000 (N); - Khối lượng bệ máy: GB = 3000 (N) ; 4.1.2 Sơ xác định khối lƣợng đối trọng - Ta sơ xác định gần khối lượng đối trọng theo điều kiện đảm bảo ổn định cần trục có tải khơng có tải 62 + Khi có tải: M g 1,4.M l Từ sơ đồ ta có: Mg = GB.1480 + GK.800 + Gdt.2100 + Gdc.2100 + GH.2250 + Gt.2400 = Gdt.2100 + 7370000 (N.mm) Ml = Q.1600 + Gc.500 = 6720000 (N.mm)  1,4.Ml = 9408000 (N.mm) => Gdt  970,47 (N) + Khi khơng có tải: Mg  Ml Mg = GB.120 + GK.800 + Gc.2100 = 2504000 (Nmm) Ml = Gdt.500 + Gdc.500 + GH.650 + Gt.800 = Gdt.500 + 610000 (N.mm)  Gdt  3788(N) Vậy đảm bảo điều kiện làm việc lấy Gdt = 1500 (N) ( hay mdt = 150 kg ) 4.2 Tính tốn bệ máy 4.2.1 Phác thảo hình dạng bệ máy lựa chọn kích thƣớc - Trên sở giữ liệu trên, vào mức độ chịu tải khả giữ ổn định cho máy lựa chọn kích thước bệ máy hình 43 mơ tả Bệ máy đúc gang xám GX 15-32 - Gọi G1, G2, G3 trọng lượng phần bệ máy thể hình vẽ, Ta có: G1 = 1230 (N); G2 = 800 (N); G3 = 960 (N) Điểm đặt G1, G2, G3 xác định hình vẽ 1-1 2 90 60 20 75 20 5 13 G1 2-2 G3 G2 30 3 30 12,5 30 13 60 150 3-3 Hình – 56 : Kết cấu bệ máy 63 - Khi ta xác định trọng tâm bệ máy cách trục quay là: X G1.0  G2 75  G3 150  68 (cm) G1  G2 G 4.2.2 Kiểm tra điều kiện bền cho bệ máy N1 N'c cm 65° N2 A A 11035 N1 Qy (N) 72210 Mx (N.cm) Hình - 57 + Tại vị trí lắp cần: Dưới tác dụng trọng lượng thân cần làm lực nén tăng thêm lượng: N  Gc cos 25 sin 49,6 sin 49,6  cos 65 cos 24,6 (Xác định tương tự tính lực nén cần) Với Gc = 640 (N) ta có Nc  1168 (N) Tổng lực nén cần là: N c'  N c  N c  15071,37  1168  16239,37 (N) Lực truyền xuống bệ máy làm bệ máy bị uốn bị cắt Ta kiểm tra tiết diện nguy hiểm dễ bị cắt (mặt cắt A-A) Lực N’c phân tích thành hai thành phần: N1 = N’c.sin65 = 16239,37.sin65 = 14717,87 (N) N1 – Làm thành phần phía khớp lắp cần bị uốn tương tự ngàm chịu lực tập trung N1 đặt cách ngàm khoảng nửa đường kính ngồi ống nối kết cấu cuối cần - Tức đặt cách mặt cắt A-A khoảng (cm) - Với vật liệu gang xám GX 15-32 có  u   30 (N/mm2) 64 Ta có  u  Mx ; Với Mx – Mômen uốn, Mx = N1.6 = 88307,2 (N.cm) Wx Wx – Môdun chống uốn, Wx    u b.h 30.52   125 (cm ) 6 88307,2 2  706,46 (N/cm ) = 7,0646 (N/mm )    125  Vậy mặt cắt A-A bệ máy đảm bảo điều kiện bền uốn + Tại vị trí lắp với trụ quay: Dưới tác dụng trọng lượng than cầnlàm lực kéo tác dụng lên giữ cần tăng thêm lượng: S g  N c cos 65 1168 cos 65   326,2 (N) cos 6,5 sin 49,6 2.6,5 sin 49,6 (Tương tự tính lực kéo tác dụng lên giữ) Tổng lực kéo tác dụng nên giữ là: S g'  S g  S g  2679,74  326,2  3005,94 (N) - Bệ máy hàn chặt với trụ quay nên hình thức chịu lực bệ máy tương tự ngàm chịu lực có dạng sơ đồ hình 45 + Trường hợp 1: - Gọi N3, Mg nội lực trụ quay sinh để giữ cần ta có: N  N c sin 65  Gb  Gdt  Gdc  Gh  Gt  2.S g cos 6,5, sin 40,4  5464,94 (N) M g  Gb 680  (Gdc  Gdt ).1300  Gh 1450  Gt 1600  N c sin 65.200  2.S g cos 6,5 sin 40,4.1600 Thay số ta có: Mg = 3223558,848 (N.mm) = 3223,55 (m) - Bệ máy bị uốn ngang phẳng ta kiểm tra trạng thái ứng suất đơn:  max  M max y Jx Với Mmax = 3246.103 (N.mm) – Mômen uốn Jx – Mơmen qn tính trục trung tâm, Jx = 10404,7.104 (mm4); y = 119,3 (mm)  max  3246.103 119,3  6,16 (N/mm )    10404,7.10 65 1750 Nc 1300 200 40,4° 680 65° M3 N3 Gdc GB Sg.cos6,5° Gt GH Gdt 5441,94 2441,94 23 Qy (N) 16 5347 3307 46 Mx (N.m) 741 967 Hình – 58 : Biểu đồ nội lực tác dụng lên bệ máy Vậy đảm bảo điều kiện bền uốn mặt cắt nguy hiểm + Trường hợp 2: Bệ máy có tải 1750 Nc 1300 200 M3 40,4° 680 65° N3 GB Gdc Gdt 5441,96 2.Sg.cos6,5° Gt GH 2441,96 321,5 Qy (N) 170 64,3 Mx (N.m) 5374,7 Hình – 59 - Cách tính lực trụ quay tác dụng lên bệ máy tương tự trường hợp khơng có tải trọng Chỉ thay N c N’c = 16239,37 (N), ta tính được: N3 = 5763,49 (N); Mg = 5439 (N.mm) 66 Ta có:  max  Qy max S x J x bx    Trong đó: bc = 300 (mm); Sx – Mômen tĩnh tiết diện mặt cắt ngang dầm trục Ta có: Sx = 1729,7.104 (mm4)       30  15 (N/mm2)   max  5329.1729,7.104  2,95 (N/mm ) 10404,7.10 300 Vậy ta có:  max    Tại vị trí trụ quay đảm bảo điều kiện bền cắt, bền uốn 4.3 Tính tốn khung đỡ, trụ quay, bánh xe lăn 4.3.1 Tính tốn trụ quay N3 Mg 55 cm 2,3 – Ổ bi chặn dãy ; - Lực từ bệ máy tải trọng tác dụng lên trụ quay là: N3 = 5763,49 (N); B XB Mg = 5342,55 (N.m) Lấy giá trị lớn thành phần lực từ bệ máy tác dụng vào trụ quay có tải khơng có tải YB Hình - 60 để tính tốn Từ sơ đồ hình 47 ta có: XA = XB; Mg = XB.0,55 Vậy X B  Mg 0,55  5342,55  9713,73 (N) ; YB = N3 = 5763,49 (N) 0,55 * Xác định kích thước trụ quay: Trụ quay bị uốn nén đồng thời - Trụ quay làm thép 45 có tiết diện ngang hình trịn với ứng suất cho phép    120  160 (N/mm2) Ta có:   MX N R  Z    JX F 67 60 cm XA A – Bi đỡ dãy ; JX   R - Mơmen qn tính trục X N3 Mg XA 5763,49 D 5342,55 XB F   R Hình – 61: Biểu đồ nội lực - Diện tích tiết diện mặt cắt ngang Thay vào cơng thức ta có:   4.5342,55.102 5763,49   120 (N/mm )  R  R Giải được: R  38,5 (mm) - Để an tồn đề phịng thiếu sót lực q trình tính tốn chọn D = 90 (mm) - Căn vào áp lực tác dụng lên ổ trượt XA, XB ta chọn ổ trượt tai A B + Vật liệu lót ổ gang xám GX 18-36 có [P] = Mpa; [PV] = 2,5 (Mpa.m/s); [V] = 0,5 (m/s) - Bảng 11.1 [15] + Chọn chiều dài ổ theo công thức 11.9.[15] L 100 90 Hình -62 l Fr 9713,73   26,98 (mm) Lấy l = 30 (mm)  P.d 4.90 68 120 Trong đó: d - Đường kính trụ quay, d = 90 (mm) Fr = XA = 9713,73 (N) [P] – Trị số cho phép áp lực nên ổ (N) [P] = (Mpa) - Căn vào XA = 12022 (N) ta chọn ống thép giữ trụ quay có đường kính ngồi 120 (mm), đường kính 100 (mm) Căn vào đường kính trục ta xác định ổ cần dùng: Bảng 18a : Ổ bi đỡ dãy KH 218 d D B r dbi c c0 (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (KN) (KN) 90 160 30 22,23 75,3 61,7 Bảng 18b : Ổ bi chặn dãy KH 8309 d d1 D H r c c0 (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (KN) (KN) 45 45,2 85 28 1,5 59,2 133 4.3.2 Tính tốn khung đỡ - Căn vào kích thước trụ quay chân máy phần tính ổn định ta lựa chọn kêt cấu khung máy hình 63 Chọn thép kết cấu chữ L cạnh làm Ta tính tốn cho ngang chéo chịu toàn trọng lượng máy tải trọng để chọn số hiệu thép Từ làm sở để lựa chọn khác - Dưới tác dụng lực N3 làm bị uốn ngang phẳng Do có hai nên chịu lực N4 = N3/2 = 2881,7 (N) - Từ sơ đồ ta dễ dàng tính được: y1 = y2 = N4/2 = 1440,85 (N) - Từ điều kiện bền trạng thai ứng suất đơn:   M max y   Jx  Hình - 63 69 - Thép CT có    120 (N/mm2)  J x M max 1628,16.102    13,56   y 12000 (cm3) N4 Y1 d Y Y2 2,26 m X0 Y0 1440,85 Qy b (N) X X 1440,85 Z0 Mx (N.m) Y Y0 b X0 1628,16 Hình - 64 Chọn thép hình L cạnh có số hiệu N0 theo tiêu chuẩn Roct (8509-57) với thông số sau: Số hiệu thép Các kích thước b D R cm cm cm 90 10 r cm 3,3 Diện tích mặt cắt ngang cm2 19,3 Khối lượng 1m kg Các đại lượng trục X-X X0-X0 Y0-Y0 Jx lx Jxp ixp JY0 iY0 c cm Max max Max cm m cm4 cm cm4 X1-X1 Jx1 cm4 Z0 mm 10,9 10 2,7 168 5,4 43,8 1, 194 2,5 4.3.3 Tính chọn bánh xe lăn - Trọng lượng toàn máy tải là: 10000 (N) Khi nâng vật tải trọng phân bố không cho bánh xe ta tính lực cho bánh 10000 (N) - Chọn sơ đường kính bánh Db = 300 (mm) Bánh xe đúc gang GX 15-32 có ứng suất dập d ng D cho phép    250 (N/mm ) – (tiếp xúc đường - Bảng 22 19 [14]) Khi chiều rộng bánh xe xác định theo cơng thức 2.67 [14]:   190 Hình - 65 P   b.r  Với r = Db/2 = 150 (mm)  b  57,7 (mm) => chọn b = 60 (mm) Chọn đường kính ngõng trục dng= 50 (mm) 70 Chƣơng SƠ BỘ HOẠCH TOÁN GIÁ THÀNH 5.1 ý nghĩa việc xác định giá thành Việc xác định giá thành có ý nghĩa quan trọng việc đầu tư mua sắm chế tạo thiết bị 5.2 Xác định suất thiết bị N 3600.T  Q t  (m3/ca) Trong đó:  = 0,8 - Hệ số sử dụng thời gian T = (giờ) - Tổng số làm việc ca Q = 46000 (N) - Tải trọng bốc  t  t1  t2  t3  t4  t5  t6 t1 = 10 (s) - Thời gian móc gỗ vào móc t2 = H 5,5   16 (s) - Thời gian nâng tải 0,35 Trong đó: H = 5,5 (m) - Chiều cao tối đa nâng vật = 0,35 (m/s) - Tốc độ nâng tải t3 = t2 = 16 (s) - Thời gian hạ tải t4 = t1 = 10 (s) - Thời gian tháo cáp t5 = 60 (s) - Thời gian quay di chuyển t6 = 20 (s) - Thời gian dự trữ   0,9 (tấn/m ) - Trọng lượng thể tích khúc gỗ   t  182 (s)  N 3600.8.0,8 4000  56,26 (m /ca) 182 9000 So với suất bốc thủ công  m3gỗ/người/ca thiết bị có suất lớn khoảng 10 lần 5.3 Tính tốn giá thành thiết bị Căn vào phận máy tham khảo ý kiến, ta có giá thành phận sau: 71 - Chi phí chế tạo hộp giảm tốc: 000 000 đ - Chi phí chế tạo khung: 000 000 đ - Chi phí chế tạo trống tời: 500 000 đ - Chi phí mua cần: 500 000 đ - Chi phi mua động cơ: 000 000 đ - Chi phí mua cáp: 500 000 đ - Chi phí chế tạo bệ máy: 1000 000 đ - Chi phí chế tạo đối trọng: 000 000 đ - Các chi phí khác: 000 000 đ Tổng giá thành thiết bị: 15 500 000 đ Hướng dẫn sử dụng máy: - Máy cần hai người làm việc: Một người điều khiển máy, phanh đẩy cho máy di chuyển; Một người móc tháo cáp khỏi gỗ - Ta tháo cần, giữ, đối trọng khỏi máy vận chuyển đến nơi làm việc - Tại nơi làm việc ta lắp phận máy vào chuẩn bị mặt làm việc cho máy - Kiểm tra phận máy trước sau lấy điện cho máy - Móc cáp vào gỗ cho động điện hoạt động Khi nâng đến tầng hợp lý tắt máy - Dùng tay đẩy cho máy tới chỗ cần thiết nâng đối trọng phanh lên hạ tải, tháo cáp khỏi gỗ - Khi khơng làm việc tháo đối trọng khỏi máy 5.4 Kết luận - kiến nghị Sau gần tháng làm việc khẩn trương nghiêm túc, kiến thức học, hướng dẫn nhiệt tình thầy cô giáo khoa Công Nghiệp Và Phát Triển Nông Thôn, Bộ Môn Máy Bộ Môn Cơ Sở Kỹ Thuật Trường Dại Học Lâm Nghiệp, tới hồn thành khóa luận tốt nghiệp: “ Thiết kế cần trục di động để bốc, dỡ gỗ trung tâm nghiên cứu, thực nghiệm chuyển giao công nghệ công nghiệp rừng “, với kết sau: 72 Từ kích thước gỗ rừng trồng, chế độ làm việc hợp lý lựa chọn tải trọng Q = 4000 (N), thông số khác để thiết kế thiết bị bốc dỡ Lựa chọn phương án bốc dỡ gỗ cần trục di động, dùng động điện làm nguồn động lực Lựa chọn động với thông số : KH P 4AX90L4Y3 2,2 n 1420 Cosυ 0,83 η% 80 Tmax 2,2 Tdn Tk Tdn 2,0 Thiết kế hoàn chỉnh hệ thống truyền động từ động điện đến tống tời, phanh hạ tải, cần nâng Tính tốn sơ kết cấu khác máy như: Bệ máy, khung đỡ, trống tời, trụ quay… Sơ xác định giá thành suất thiết bị Kiến nghị: Trong trình tính tốn tơi thấy để kích thước chân máy nhỏ gọn mà làm việc địa hình dốc ta phải kết hợp với biện pháp khác để giữ ổn định cho máy cố định chân máy với Có thể sử dụng ly hợp thay cho khớp nối cứng trục I để tắt động mà cần gạt ly hợp 73 Tài liệu tham khảo [1] – Trần Lý Tưởng - Luận văn tốt nghiệp 1998 – 2002 [2] – Tạp chí nơng nghiệp phát triển nơng thôn số 10/2001 [3] – Lê Đức Trọng - Luận văn tốt nghiệp 1999 – 2003 [4] – Tạp chí nông nghiệp phát triển nông thôn số 7/2002 [5] – Tạp chí nơng nghiệp phát triển nơng thơn số 8/2001 [6] – Cơ khí hố khai thác gỗ – ĐHLN [7] – Tiêu chuẩn thiết kế đường ôtô [8] – Sổ tay thiết kế đường ôtô [9] – Trịnh Chất – Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí – Tập [10] – Trịnh Chất – Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí – Tập [11] – Bảng tra cáp bện đôi – Trần Mỹ Thắng – ĐHLN [12] – Bài giảng máy nâng chuyển [13] – Cẩm nang kỹ thuật khí – ĐHBK [14] – Máy trục – ĐHBK [15] – Trịnh Chất – Cơ sở thiết kế chi tiết máy [16] – Khai thác vận chuyển lâm sản [17] – Công cụ máy lâm nghiệp [18] – Sức bền vật liệu – NXBGD [19] – Sức bền vật liệu – ĐHLN [20] – Nguyễn Trọng Hiệp – Chi tiết máy – NXBGD 74 ... cần trục di động để bốc, dỡ gỗ Trung tâm nghiên cứu, thực nghiệm chuyển giao công nghệ Công nghiệp rừng “ 1.4 Mục tiêu nghiên cứu đề tài Mục tiêu đề tài thiết kế cần trục di động để bốc, dỡ gỗ. .. động trung tâm 14 2.1.5 Lựa chọn phƣơng án thiết kế Dựa tình hình hoạt động thực tế trung tâm vào tiêu để lựa chọn phương án thiết kế định chọn phương án dùng cần trục trụ xoay để bốc dỡ gỗ trung. .. cần trục tháp tham khảo số tài liệu loại thiết bị vận xuất loại cần trục Khảo sát mặt trung tâm nghiên cứu, thực nghiệm chuyển giao công nghệ công nghiệp rừng Tôi đề xuất phương án thiết kế sau: