Cơ cấu nâng hạ hàng lập quy trình lắp dựng hướng dẫn sử dụng và bảo dưỡng cổng trục có sức nâng 20 tấn

Bộ môn Máy Xây Dựng Thiết kế môn học : Máy nâng vận chuyển Lời nói đầu Đất nớc ta đang trong quá trình công nghiệp hoá hiện đại hoá do đó đòi hỏi phải phát triển công tác cơ giới hoá các quá tình sản suất để đạt hiệu quả cao trong sản suất và hội nhập quốc tế. Máy nâng vận chuyển là một trong những phơng tiện quan trọng nhất của việc cơ giới hoá các quá trình sản suất trong tất cả các ngành kinh tế quốc dân.Vì vậy việc tìm hiểu các máy trục vận chuyển là một nhiệm vụ không thể thiếu đợc đối với các kỹ s Máy Xây Dựng.Với mục đích đó bộ môn Máy Xây Dựng của trờng ĐH GTVT đã giao cho những sinh viên MXD K40 làm thiế kế môn học để tìm hiểu kỹ hơn về các loại máy trục và vận dụng các kiến thức đã đợc học để thiết kế một số cơ cấu của máy trục Dới sự hớng dẫn của các thầy cô trong bộ môn Máy Xây Dựng đặc biệt là h- ớng dẫn tận tình của thầy Nguyễn Văn Vịnh và thầy Vũ Văn Trung em đã hoàn thành bài thiết kế môn họccủa mình với đề tài :Thiết kế tời quay tay. Mặc dù đã hết sức cố gắng song do trình độ còn hạn chế nên bài làm của em không thể tránh khỏi những thiếu sót ,em kính mong các thầy cô chỉ bảo thêm để các thiết kế môn học sau em làm tốt hơn . Em xin trân thành cảm ơn các thầy cô trong bộ môn đã giúp đỡ em hoàn thành bài thiết kế môn học này ! Hà Nội tháng 4 năm 2003 SV: Đoàn Văn Khang SVTH : Đoàn Văn Khang MXD-K40 2 Bộ môn Máy Xây Dựng Thiết kế môn học : Máy nâng vận chuyển rong điều kiện hiện nay mặc dù các nguần năng lợng nh điện năng động cơ đốt trong đã rất phổ biến nhng nguần động lực cổ điển là sức ngời vẫn đóng vai trò khá quan trọng đôi khi ở một số nơi lại là phổ biến trong ngành máy nâng vận chuyển.Một trong những loại máy nâng dùng nguần dẫn động sức ngời đợc đùmg khá phổ biến đó là tời quay tay.Tời quay tay là một loại máy trục chỉ có một bộ máy đó là bộ máy nâng dùng dây cáp. Tời tay th- ờng đợc sử dụng tại những nơi không có nguần điện lới hoặc địa bàn trật hẹp hiểm trở các máy trục hiện đại không vào đợc,khối lợng công việc ít,mã hàng đơn lẻ.Trong ngành giao thông vận tải thờng dùng tời tay để lao lắp dầm cầu,làm công việc trục vớt T Tời tay có lợng dự trữ cáp trên tang rất lớn,rất dễ tháo rời thành các bộ phận riêng biệt,tiện cho mang vác cơ động khi cần thiết sức nâng kéo của nó thờng từ 0,5 đến 5 tấn.Khi làm việc tời đợc neo kẹp chặt trên nền hoặc trên t- ờng,phải neo kẹp chắc chắn đảm bảo chịu đợc hai lần lực kéo danh nghĩa.Tời tay phải có phanh tự động hoạc dùng tay quay an toàn để đảm bảo an toàn trong quá trình làm việc;dùng tang trơn có hai thành bênquấn nhiều lớp cáp,dùng bộ truyền bánh răng trục vít hoặc cặp bánh răng để hở.Vỏ và bệ tời thờng để hở,dùng hai bản thép liên kết với nhau bằng các thanh giằng có thể điều chỉnh và tháo ra đợc. Sau đây là tính toán cụ thể để thiết kế bộ tời quay tay thoả mãn yêu cầu 1. Chọn sơ đồ treo tải trọng Với tải trọng Q=2tấn ta chọn bội suất palang a=2 ta có sơ đồ treo tải trọn l 2 l 1 l d 0 d 1 d R 5 R 8 a R 3 R 5 R 6 R 6 R 7 Sơ đồ treo tải trọng Kích thớc móc câu 2. Chọn móc câu treo vật SVTH : Đoàn Văn Khang MXD-K40 3 Bộ môn Máy Xây Dựng Thiết kế môn học : Máy nâng vận chuyển Với tải trọng Q=2tấn ta chọn móc câu với các kích thớc : a=50,b=32,h=50,d=30,d 1 =24,d 0 =24, l=75,l 1 =24,l 2 =32,m=25 R=8,R 1 =35,R 3 =66,R 4 =18,R 5 =55,R 6 =60,R 7 =10,R 8 =2 Trọng lợng móc câu m=2,1Kg 3.Tính toán dây Tổng lực tác dụng lên cáp : G=Q+2%.Q=2000+2000.2%=2040N Trong đó 2%.Q là khối lợng bộ phận mang Ta có lực căng trên các nhánh dây S= Kg a G 1040 98,0.2 2040 . == Chọn hệ số an toàn bền K=4,5 Lực kéo đứt dây cáp S đ =K.S max =4.1040=4160Kg Với lực kéo đứt đó ta chọn ờng kính d c =9,2mm 4. Xác định kích thớc puli Đờng kỉnh ròng rọc : D 0 =(16 ữ 30)d c = 147,2 ữ 276 Ta chọn D 0 =150mm 5.Tính toán tang Đờng kính tang :D t d c (e-1) Ta chọn e=16 D t 15d c =15.9,2=138 Ta lấy Dt=200mm Mô men tĩnh trên tang:M tg = tp a DG .2 . 0 Trong đó : hiệu suất palăng )1.( 1 = a a p = 99,0 )98,01.(2 98,01 2 = hiệh suất tang =0,97ữ0,99 ta chọn t =0.98 Đờng kính tính toán tang: D 0 =D t +(2m-1)d c =200+(2.3-1).9,2=246mm M tg = 98,0.99,0.2.2 6,,24.2040 =12931KG.cm Chiều dài làm việc của tang L 0 = mmd Dmdm dl c tc c 8772,9.2 )2002,9.3(3.14,3 2,9.10.200 )25,1( )(. . 3 =+ + =ữ+ + SVTH : Đoàn Văn Khang MXD-K40 4 Bộ môn Máy Xây Dựng Thiết kế môn học : Máy nâng vận chuyển Kiểm tra sức bền tang tời Trong quá trình làm vịêc tang hình trụ chịu lực nén do dây cáp cuấn quanh tang khi có tải.Ngoài ra tang còn bị xoắn và bị uấn do momen tạo ra bởi lực căng của dây cáp;và trọng lợng của tang và dây cáp cũng làm tăng thêm độ uấn của tang. ứng suất nén suất hiện trên tang n = t S . Trong đó S:Lực căng lớn nhất của dây cáp S=1040Kg :Bề dầy tang tời =0,02D t +(6ữ10)mm=12mm t:Bớc cuốn cáp Để thoả mãn điều kiện ổn định của tang thì 3 2 . . .25,1 tE DS t 42,9 2,9.12 1040 == n KG/mm 2 Ngoài ứng suất nén tang còn chịu ứng suất uốn và xoắn.Mô men uốn đạt tới trị số tối đa khi dây cáp ở vị trí giữa của tang và bằng: 2 0 max .228020 4 877.1040 4 . mmkG LS M u === ứng suất uốn : 2 max /265 860 228020 mmkG W M u u u === Với: W u = 34 2 4 2 860)) 200 188 (1( 32 200.14,3 ))(1( 32 . mm D dD == Mômen xoắn: 2 0 .127920 2 246.1040 2 . mmkG DS M x === ứng suất xoắn : 2 /37,0 344224 127920 mmKG W M x x x === Với: W x = 34 3 4 3 344224)) 200 188 (1( 16 200.14,3 ))(1( 16 . mm D dD == ứng suất tổng hợp trong thành tang là: 222 2 2 /27437,0.4)26542,9( 2 1 2 26542,9 4)( 2 1 2 mmKG xun un =+++ + =+++ + = Với tang vỏ đúc thì []= 6. Xác định momen trên trục dẫn động Định kích thớc tay quay R=250ữ300mm do đó ta chọn R=300mm=30cm Chiều dài tay quay l=450ữ500mm ta chọn l=450mm=45cm Mô men trên trục dẫn :M P =K.m.p.R Trong đó : m:số công nhân cùng làm việc,ta chọn m=2 K:hệ số làm việc không đều K=0,8 R:cánh tay đòn của tay quay R=30cm SVTH : Đoàn Văn Khang MXD-K40 5 Bộ môn Máy Xây Dựng Thiết kế môn học : Máy nâng vận chuyển P:lực quay tay của mỗi công nhân P=10KG M P = 0,8.2.10.30=480KG.cm 7. Tỷ số truyền chung từ trục dẫn đến trục tang i 0 = 32 85,0.480 12931 . 0 == p tg M M Trong đó 0 : hiệu suất trung của bộ truyền 0 =0,8ữ0,85 Tính vận tốc nâng vật: phm Q vPm v t n /6,0 2040 85,0.60.2,1.10.2 . 0 === Công suất của trục đầu vào : N 1 = 97400 .nM p Trong đó n là tốc độ quay của trục đầu vào n= phvg R v /38 3,0.14,3.2 60.2,1 2 60. == N= KW19,0 97400 38.480 = 8. Thiết bộ truyền trung gian Ta chọn sơ đồ bố trí các cặp bánh răng ở trong tời nh sau: Phân phối tỷ số truyền i=i .i = 32 Ta chọn i =6,4;i =5 8.1Thiết kế cặp bánh răng trụ răng nghiêng Chọn vật liệu chế tạo bánh răng Bánh nhỏ: thép 45 thờng hoá.Đờng kính phôi rèn 100ữ300mm Tra bảng ta đợc cơ tính: 1 b =580N/mm 2 1 ch =290N/mm 2 HB 1 =200 Bánh nhỏ: thép 45 thờng hoá.Đờng kính phôi rèn 100ữ300mm Tra bảng ta đợc cơ tính: 2 b =580N/mm 2 2 ch =290N/mm 2 HB 1 =170 SVTH : Đoàn Văn Khang MXD-K40 6 Bộ môn Máy Xây Dựng Thiết kế môn học : Máy nâng vận chuyển ứng suất tiếp xúc của bánh lớn[ tx2 ]=2,6.170=442N/mm 2 ứng suất tiếp xúc của bánh nhỏ [ tx1 ]=2,6.200 =520N/mm 2 Để tính sức bền ta dùng trị số nhỏ [ tx2 ]=442N/mm 2 ứng suất uấn cho phép của bánh nhỏ [ u2 ]=141,7N/mm 2 ứng suất uấn cho phép của bánh lớn [ u1 ]=119,4N/mm 2 Chọn sơ bộ hệ số tải trọng K=K tt .K đ =1,4 Chọn hệ số chiều dài tơng đối của răng m = 25 = m b Chọn số răng bánh dẫn Z 1 =20răng Xác định mô đun, chiều rộng bánh,khoảng cách trục -Mô đun :m n [ ] 44,1 7,141.5,1.25.38.20.392,0 19,0.4,1.10.1,19 . 10.1,19 3 6 3 '' 111 6 == nm nZy NK trong đó y 1 :hệ số dạng răng y 1 =0,329 :hệ số phản ánh sự tăng khả năng tải khi tính theo sức bền uốn của bánh răng nghiêng so với bánh răng thẳng =1,5ữ1,6 Ta lấy m=2mm Chiều rộng bánh răng b=m. m =50mm khoảng cách trục :A= mm miZ n 150 10cos2 )14,6.(2.20 cos2 )1.( 0 11 = + = + Tính chính xác hệ số tải trọng K.Tính vận tốc vòng của bánh răng và chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng Đờng kính vòng lăn bánh nhỏ : d 1 = mm mz i A 41 10cos . 1 .2 0 1 == + 22,1 41 50 1 === d b d Tra bảng ta đợc K ttbảng =1,3K tt = 15,1 2 13,1 2 1 = + = + ttbang K Vận tốc vòng bánh răng v= sm nd /08,0 1000.60 38.41.14,3 1000.60 11 == Tra bảng ta đợc cấp chính xác chế tạo bánh răng là 9 và hệ số K đ =1,2 hệ số tải trọng K=K tt .K đ =1,15.1,2=1,38ta lấy K=1,4 Kiểm nghiệm sức bền uấn của răng [ ] 2 2 6 11 2 6 /7,1413,72 50.38.202.392,0 19,0.4,1.10.1,19 . 10.1,19 11 mmN bnZmy NK uu =<=== [ ] 2 2 1 /4,1196,513,72. 461,0 329,0 . 212 mmN y y uuu =<=== Kiểm nghiệm sức bền bánh răng chịu quá tải đột ngột ỉng suất tiếp xúc cho phép : Bánh nhỏ [] txqt1 =2,5. [] tx1 =2,5.520=1300N/mm 2 Bánh lớn [] txqt2 =2,5. [] tx2 =2,5.442=1105N/mm 2 SVTH : Đoàn Văn Khang MXD-K40 7 Bộ môn Máy Xây Dựng Thiết kế môn học : Máy nâng vận chuyển ứng suất uấn cho phép : Bánh nhỏ [] uqt1 =0,8[] tx1 =0,8.290 =232N/mm 2 Bánh nhỏ [] uqt1 =0,8[] tx1 =0,8.260=208N/mm 2 Kiểm nghiệm sức bền tiếp xúc 2 36 2 3 1 1 6 /537 94,5.50 19,0.4,1.)14,6( 4,6.150 10.05,1 . )1( . 10.05,1 mmN nb NKi iA tx = + = + = K qt =1 txqt = tx . qt K =537 <1300và1105 Kiểm nghiệm sức bền uấn uiqt1 = u1 .K qt =72,3.1,4=101,2N/mm 2 <[] uqt1 =232N/mm 2 uiqt1 = u2 .K qt =51,6.1,4=72,2N/mm 2 <[] uqt2 =208N/mm 2 nh vậy thoả mãn các điều kiện sức bền chịu quá tải Định các thông số hình học của bộ truyền Mô đun m=2 Số răng Z 1 =20 ,Z 2 =i 0 .Z 1 =6,4.20=128 Góc ăn khớp n =20 0 Góc nghiêng của răng =10 0 Bề rộng bánh răng :bánh nhỏ b 1 =55mm bánh lớn b 2 =50mm Khoảng cách trục A=150mm Đờng kính vòng chia d 1 = 41 10cos 20.2 cos . 0 1 == zm n mm d 2 = 259 10cos 128.2 cos . 0 2 == zm n mm Đờng kính vòng đỉnh D e1 =d 1 +2.m n =41+2.2=45mm D e2 =d 2 +2.m n =259+2.2=263mm Đờng kính vòng chân D i1 =d 1 -2.m n =41-2.2=37mm D i2 =d 2 -2.m n =259-2.2=255mm Tính lực tác dụng lên trục Lực vòng P= N nd N d M 5,2387 38.40 19,0.10.55,9.2 . .10.55,9.2.2 6 11 6 1 === Lực hớng tâm P r = N tgtgP 882 10cos 20.5,2387 cos . 0 0 == Lực dọc trục P a =P.tg=2387,5.tg10 0 =421N 8.2 Thiết kế cặp bánh răng trụ răng thẳng Chọn vật liệu chế tạo bánh răng Bánh nhỏ: thép 45 thờng hoá.Đờng kính phôi rèn 100ữ300mm SVTH : Đoàn Văn Khang MXD-K40 8 Bộ môn Máy Xây Dựng Thiết kế môn học : Máy nâng vận chuyển Tra bảng ta đợc cơ tính: 1 b =580N/mm 2 1 ch =290N/mm 2 HB 1 =200 Bánh nhỏ: thép 45 thờng hoá.Đờng kính phôi rèn 100ữ300mm Tra bảng ta đợc cơ tính: 2 b =580N/mm 2 2 ch =290N/mm 2 HB 1 =170 ứng suất tiếp xúc của bánh lớn[ tx2 ]=2,6.170=442N/mm 2 ứng suất tiếp xúc của bánh nhỏ [ tx1 ]=2,6.200 =520N/mm 2 Để tính sức bền ta dùng trị số nhỏ [ tx2 ]=442N/mm 2 ứng suất uấn cho phép của bánh nhỏ [ tx2 ]=141,7N/mm 2 ứng suất uấn cho phép của bánh lớn [ tx1 ]=119,4N/mm 2 Chọn sơ bộ hệ số tải trọng K=K tt .K đ =1,3 Chọn hệ số chiều dài tơng đối của răng m = 25 = m b Chọn số răng bánh dẫn Z 1 =25răng Xác định mô đun, chiều rộng bánh,khoảng cách trục -Mô đun :m n [ ] 3,2 7,141.25.94,5.25.392,0 17,0.19,0.4,1.10.1,19 . 10.1,19 3 6 3 211 2 6 == nm nZy NK trong đó y 1 :hệ số dạng răng y 1 =0,392 Ta lấy m=3mm Chiều rộng bánh răng b=m. m =75mm khoảng cách trục :A= mm miZ 225 2 )15.(3.25 2 )1.( 21 = + = + Tính chính xác hệ số tải trọng K.Tính vận tốc vòng của bánh răng và chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng Đờng kính vòng lăn bánh nhỏ : d 1 = mmmz i A 75. 1 .2 1 2 == + 67,0 75 50 1 === d b d Tra bảng ta đợc K ttbảng =1,25K tt = 125,1 2 125,1 2 1 = + = + ttbang K Vận tốc vòng bánh răng v= sm nd /019,0 1000.60 94,5.60.14,3 1000.60 21 == Tra bảng ta đợc cấp chính xác chế tạo bánh răng là 9 và hệ số K đ =1,1 hệ số tải trọng K=K tt .K đ =1,125.1,1=1,24ta lấy K=1,3 Kiểm nghiệm sức bền uấn của răng [ ] 2 2 6 21 2 2 6 /7,1415,116 75.94,5.253.392,0 97,0.19,0.3,1.10.1,19 . 10.1,19 11 mmN bnZmy NK uu =<=== SVTH : Đoàn Văn Khang MXD-K40 9 Bộ môn Máy Xây Dựng Thiết kế môn học : Máy nâng vận chuyển [ ] 2 2 1 /4,119995,116. 461,0 329,0 . 212 mmN y y uuu =<=== Kiểm nghiệm sức bền bánh răng chịu quá tải đột ngột ỉng suất tiếp xúc cho phép : Bánh nhỏ [] txqt1 =2,5. [] tx1 =2,5.520=1300N/mm 2 Bánh lớn [] txqt2 =2,5. [] tx2 =2,5.442=1105N/mm 2 ứng suất uấn cho phép : Bánh nhỏ [] uqt1 =0,8[] tx1 =0,8.290 =232N/mm 2 Bánh nhỏ [] uqt1 =0,8[] tx1 =0,8.260=208N/mm 2 Kiểm nghiệm sức bền tiếp xúc 2 36 2 3 1 2 6 /870 19,1.50 97,0.19,0.3,1.)15( 5.225 10.05,1 . )1( . 10.05,1 mmN nb NKi iA tx = + = + = K qt =1 txqt = tx . qt K =870 <1300và1105 Kiểm nghiệm sức bền uấn uiqt1 = u1 .K qt =116,5.1,4=163,1N/mm 2 <[] uqt1 =232N/mm 2 uiqt1 = u2 .K qt =99.1,4=138,6N/mm 2 <[] uqt2 =208N/mm 2 nh vậy thoả mãn các điều kiện sức bền chịu quá tải Định các thông số hình học của bộ truyền Mô đun m=3 Số răng Z 1 =25 ,Z 2 =i 0 .Z 1 =5.25=125 Góc ăn khớp n =20 0 Bề rộng bánh răng :bánh nhỏ b 1 =80mm bánh lớn b 2 =75mm Khoảng cách trục A=225mm Đờng kính vòng chia d 1 =m.z 1 =3.25=75mm d 2 =m.z 2 =3.125=375 Đờng kính vòng đỉnh D e1 =d 1 +2.m n =75+2.3=81mm D e2 =d 2 +2.m n =375+2.3=381mm Đờng kính vòng chân D i1 =d 1 -2.m n =75-2.3=69mm D i2 =d 2 -2.m n =375-2.3=369mm Tính lực tác dụng lên trục Lực vòng P= N nd N d M 7902 94,5.75 97,0.19,0.10.55,9.2 . .10.55,9.2.2 6 21 6 1 === Lực hớng tâm P r =P.tg=7902.tg20 0 =2876N 9. Thiết kế trục và chọn ổ 9.1. Thiết kế trục và tính then 9.1.1. Tính sơ bộ đờng kính trục SVTH : Đoàn Văn Khang MXD-K40 10 Bộ môn Máy Xây Dựng Thiết kế môn học : Máy nâng vận chuyển Ta chọn cả 3 trục đợc chế tạo từ thép 45 có b =600N/mm 2 Ta có công thức tính sơ bộ đờng kính trục 3 . n N Cd Trong đó C là hệ số tính toán phụ thuộc vào[ x ] thờng chọn C=120 5,20 38 19,0 .120 3 = I d mm 7,37 94,5 97,0.19,0 .120 3 = II d mm 8,63 19,1 97,0.97,0.19,0 .120 3 = III d mm a chọn sơ bộ đờng kính các trục d=40mm để đợc ổ trợt trung bình có bề rộng B=23mm 9.1.2. Tính gần đúng trục *Trục I Tính phản lực tại các gối trục m A (Y)=P r1 .971-R By .1035-P a1 .d 1 /2=0 R By = N819 1035 2/41.421971.882 = R Ay =P r1 -R By =882-819=63N m A (x)=M P -P 1 .64+R Bx .1035=0 R Bx = N101 1035 4800064.2388 = R Ax =P 2 -R Bx =2388-101=2287N Tính mô men uấn tại những tiết diện nguy hiểm M ux1-1 =R Ax .64=2287.64=146368N.mm M uy1-1 =R Ay .64=63.64=4032N.mm M u1-1 = 22 uyux MM + =146423N.mm M ux2-2 =R Bx .64=101.64=6464N.mm M uy2-2 =R By .64=819.64=52416N.mm M u2-2 = 22 uyux MM + =52813N.mm Tính đờng kính trục tại các tiết diện nguy hiểm Ta có mô men xoắn trên trục M x = mmN n N .47750 38 19,0.10.55,9 .10.55,9 6 6 == Tại tiết diện 1-1thì M tđ = mmNMM xu .15215047750.75,014642375,0 22 22 11 =+=+ d 1-1 [ ] mm M td 2,31 50.1,0 152150 .1,0 33 == Ta lấy d 1-1 =35mm SVTH : Đoàn Văn Khang MXD-K40 11