Thiết kế cơ cấu di chuyển cầu trục 5 tấn (kèm bản vẽ)

Thiết kế môn học Máy Trục Vận chuyển Lê Văn Lân MXD K42 Lời nói đầu Hiện nay, hầu hết các nghành kinh tế quốc dân đều sử dụng ngày càng nhiều máy xây dựng, đặc biệt là các nghành giao thông vận tải, xây dựng, thuỷ lợi. Máy xây dựng hiện có ở nớc ta rất đa dạng về chủng loại, phong phú về mấu mã của nhiều nớc trên thế giới.Trong các loại máy xây dựng hiện nay, máy nâng_vận chuyển chiếm một tỷ lệ lớn và đợc ứng dụng trong nhiều lĩnh vực. Một trong những yêu cầu cần thiết của một ngời sinh viên học Máy xây dựng và xếp dỡ khi ra trờng là phải hiểu rõ đợc nguyên lý, cấu tạo của các thiết bị máy cũng nh các chi tiết cấu tạo nên bộ máy đó. Để nắm vững đợc lý thuyết và thực hành thì ngời sinh viên phải hoàn thành tốt các bài thiết kế môn học. Bài thiết kế môn học máy nâng_vận chuyển cũng giúp cho các sinh viên trong ngành Máy xây dựng và xếp dỡ hiểu rõ hơn về nguyên tắc hoạt động của các cụm chi tiết cấu tạo nên bộ máy và nguyên lý hoạt động của cụm chi tiết đó. Em chân thành cảm ơn các thầy cô đặc biệt là thầy Nguyễn Văn Vịnh và thầy Bùi Thanh Danh đã tận tình chỉ bảo, hớng dẫn và giúp đỡ em hoàn thành bản thiết kế môn học này. Sinh viên Lê Văn Lân 1 Thiết kế môn học Máy Trục Vận chuyển Lê Văn Lân MXD K42 A. Cầu Trục I. Công dụng Phân loại 1. Công dụng Cầu trục đợc dùng chủ yếu trong công xởng , dùng chủ yếu để lắp ráp máy móc, vận chuyển hàng hoá trong các nhà kho, bến bãi hoặc để sử dụng phục vụ các dây truyền sản xuất 2. Phân loại - Theo kết cấu của dầm chính + Cầu trục dạng dàn + Cầu trục dạng dầm hộp - Theo số lợng dầm chính + Dạng một dầm + Dạng hai dầm - Theo công dụng : Có dạng chung và dạng riêng - Theo cách tựa của dầm cầu lên đờng ray di chuyển : + Cầu trục tựa + Cầu trục treo - Theo cách bố trí của cơ cấu dẫn động: + Dẫn động chung + Dẫn động riêng II. Cấu tạo chung Gồm có phần kết cấu thép, cơ cấu nâng hạ, cơ cấu di chuyển, điện 1. Kết cấu thép Kết cấu thép của cầu trục gồm hai dạng: Dạng dàn và dạng dầm hộp. 2 Thiết kế môn học Máy Trục Vận chuyển Lê Văn Lân MXD K42 Kết cấu dạng dàn có khối lợng nhỏ hơn khối lợng dạng hộp, thờng dùng với cầu trục có khẩu độ lớn. Dạng dàn có nhợc điểm là khó chế tạo, tính toán phức tạp hơn dạng dầm hộp. Dạng dầm hộp thờng đợc chế tạo từ các thép bản sau đó đợc ghép lại. Ưu điểm của loại này là có cấu tạo đơn giản, quá trình gia công lắp ráp đơn giản. Nhợc điểm của loại này là có trọng lợng lớn hơn của dạng dàn. Thờng dùng với cầu trục có khẩu độ nhỏ, trung bình. 2. Cơ cấu nâng Thờng sử dụng palăng, xe con, tời. Đối với cầu trục một dầm thờng sử dụng palăng, có thể là pălăng cáp điện, palăng xích điện hoặc xích kéo tay. Đối với cầu trục hai dầm thì xe con đợc dùng trong cơ cấu nâng. Trong đó xe con có thể có hai tang và có móc câu ở dới, có thể thay thế bằng gầu ngoạm, hoặc mâm từ. 3. Cơ cấu di chuyển Cơ cấu di chuyển gồm 3 phần: + Cơ cấu dẫn động chung với trục truyền chậm + Cơ cấu dẫn động chung với trục truyền quay nhanh + Cơ cấu dẫn động riêng: Loại này thờng chọn công suất bằng 60 ữ 70% tổng công suất cần thiết. 4. Điện Để cung cấp điện thờng dùng hệ thống cấp điện dọc để cấp cho nguồn động lực cho toàn bộ cầu trục. Để cấp điện cho palăng và hệ thốn điều khiển thì sử dụng hệ thống cấp điện ngang. 3 Thiết kế môn học Máy Trục Vận chuyển Lê Văn Lân MXD K42 B. Tính toán bộ máy di chuyển cầu trục Tải trọng Q =5 T = 50000 N Xe con G x = 1,2 T = 12000 N Xe lớn G c = 4 T = 40000 N Vận tốc di chuyển v = 30 m/ph Chế độ làm việc trung bình Khẩu độ 8(m) *) Sơ đồ tính toán : I. Bánh xe và ray Ta chọn loại bánh xe hình trụ có hai thành bên với các kích thớc theo OCT 3569- 60. Đờng kính bánh xe chọn D bx = 700 mm đờng kính ngõng trục lắp ổ d = 90 mm (theo bảng 9-4 tính toán máy trục). Căn cứ kích thớc bánh xe t- 4 B. xe K. nối h ộp giảm tốc Động cơ Thiết kế môn học Máy Trục Vận chuyển Lê Văn Lân MXD K42 ơng ứng với D bx = 700 mm, chiều rộng vành bánh 120 mm, chọn ray cầu trục KP 80 để làm ray cho cầu lăn. Bố trí mỗi bên hai bánh xe, tải trọng tác dụng lên các bánh xe gồm có trọng lợng xe con, xe lớn và trọng lợng hàng nâng. Do trọng tâm nằm ở giữa xe nên tải trọng khi không có vật nâng đợc phân bố đều trên 4 bánh xe. Chọn khoảng cách trục bánh xe con là 2,4 m khi đó ta có sơ đồ tải trọng tác dụng lên xe con: n1 n2 h.3-sơ đồ tải trọng dưới tác dụng của các bx xe lăn g q Tải trọng lớn nhất tác dụng lên bánh xe A ( và D) khi xe lăn có vật nâng lớn nhất tại một đầu bên trái cầu ( coi nh xe con di chuyển hẳn về phía trái cầu ). l=8000 h.4-sơ đồ xác định tải trọng lên bx cầu lăn p a g c p d P max = P A = P D = 2 1 ( G x + Q ) L lL + 4 1 G c = 2 1 (12000 + 50000 ) 8 2,18 + 4 1 40000=36350 N 5 Thiết kế môn học Máy Trục Vận chuyển Lê Văn Lân MXD K42 Tải trọng nhỏ nhất tác dụng lên bánh xe A ( và D) khi xe lăn không có vật nâng tại đầu bên trái cầu P min = 2 1 G x . L lL + 4 1 G c = 2 1 .12000 8 2,18 + 4 1 40000 = 15100 N Tải trọng tơng đơng tác dụng lên bánh xe: P bx = . K bx . P max = 0,7525. 1,2. 36350 = 32824,05 N Trong đó: = 0,7525 xác định từ công thức = ) )1( 1 1( 2 1 3 Go Q + + với 0 g Q = 1200040000 50000 + = 0,96 k bx = 1,2 ( tra theo bảng ) Kiểm tra sức bền dập theo sơ đồ Bánh xe chế tạo bằng thép đúc 55; để bảo đảm lâu mòn, vành bánh đợc tôi đạt độ rắn HB = 300 ữ 320 6 Thiết kế môn học Máy Trục Vận chuyển Lê Văn Lân MXD K42 ứng suất dập tính theo công thức(2-67): = =235,7 N/mm 2 b, r: chiều rộng mặt làm việc và bán kính bánh xe( mm). E: môđun đàn hồi tơng đơng( N/mm 2 ) bánh xe làm bằng thép nên E = 2,1.10 5 (N/mm 2 ) d = 235,7 N/mm 2 < [] d = 750 N/mm 2 Vậy kích thớc bánh xe đã chọn là an toàn. 2. Chọn động cơ Lực cản tĩnh chuyển động của bánh xe gồm có lực cản so ma sát và lực cản do độ dốc đờng ray. Thành phần lực cản do gío ở đây là không có, vì cầu lăn làm việc trong nhà. Lực cản do ma sát W 1 = ( G 0 + Q) bx D df .2 + à = (52000 + 50000) 600 90.02,06,0.2 + = 510 N. à, f : hệ số ma sát lăn và hệ số ma sát trợt tra theo bảng 3-7 và 3-8:. Lực cản do độ dốc đờng ray đặt lên cầu công thức(3-11): W 2 = ( G 0 + Q) = 0,001.(52000+ 50000) = 102 N : độ dốc đờng ray tra theo bảng(3-9), = 0,001 Tổng lực cản tĩnh theo công thức (3-39): W t = k t .W 1 + W 2 + W 3 = 2,3. 510 +102 = 1275 N 7 [ ] d d rb EP ì ì = max 418,0 rb EP d ì ì = max 418,0 30080 10.1,236350 418,0 5 ì ì Thiết kế môn học Máy Trục Vận chuyển Lê Văn Lân MXD K42 t K : hệ số kể đến lực cản do ma sát thành bánh và đầu mayơ bánh xe. Theo bảng (3-6), chọn t K = 2,3. Ta có: L = 8000 mm ; B = 2400 mm 3,2 B L Công suất tĩnh yêu cầu đối với động cơ điện, công thức (3-60): N t = dc ct VW .1000.60 . = 85,0.1000.60 30.1275 = 0,75 KW Với: V c : vận tốc di chuyển , V c = 30(m/ph). dc : hiệu suất truyền động của động cơ. Theo bảng 1.9_tính toán máy trục, với cơ cấu di chuyển xe, bộ truyền bánh răng dc = 0,85. Tơng ứng với chế độ làm việc của cơ cấu là trung bình, sơ bộ chọn động cơ điện: MTk011-6(bảng 2-27 sách Truyền động) có các đặc tính sau: Công suất danh nghĩa N đc = 1,4 KW Số vòng quay danh nghĩa n đc = 885 v/ ph Hệ số quá tải dn M M max = 3,5 Mômen vô lăng (G i D i 2 ) roto = 0,085 Khối lợng 51 Kg 3. Tỷ số truyền chung Số vòng quay yêu cầu của bánh xe: n bx = bx c D v . = 7,0. 30 = 13,64 v/ ph Tỷ số truyền chung cần có đối với bộ truyền i c = bx dc n n = 64,13 885 = 64,8 v/ ph 8 Thiết kế môn học Máy Trục Vận chuyển Lê Văn Lân MXD K42 4. Kiểm tra động cơ điện về mômen mở máy Gia tốc lớn nhất cho phép để bảo đảm hệ số an toàn bám k b = 1,2 theo công thức(3-51), tính cho trờng hợp lực bám ít nhất ( khi không có vật nâng ) : j omax = + 0 d . g t bx W D d fg 1,2 g g 0 d = + 650 700 90 02,0.26000 9,81 1,2 26000.0,2 52000 j omax = 0,7075 m /s 2 Trong đó: = 0,2- hệ số bám với xe lăn làm việc trong nhà G d = 26000 N Tổng áp lực lên bánh dẫn khi không có vật W t 0 = W t Q + 0 0 G G = 650 N Tổng lực cản tĩnh khi không có vật nâng Thời gian mở máy tơng ứng với gia tốc cho phép ở trên t m 0 = max0 .60 j v = 7075,0.60 30 0,7 s Mômen mở máy tối đa cho phép để không xảy ra trợt trơn theo công thức(3-54): M m 0 = 0 1 2 i 2 1 2 0 0 .375 ) G( .375 G 2 . m i dc o mc bx dcc bxt t nD ti nD i DW ++ M m 0 = 7,0.375 885.265,0.2,1 85,0.7,0.8,64.375 885.7,0.52000 85,0.8,64.2 7,0.650 2 2 ++ = 29,27 Nm Trong đó: (G i .D i 2 ) = (G i .D i 2 ) rôto + (G i .D i 2 ) khớp = 0,085 + 0,18 = 0,265 (G i .D i 2 ) khớp : Tra trong bảng (16-4) sách tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí tập 2 Đối với động cơ điện đã chọn có mômen danh nghĩa: M dn = 9550 dc n N dc = 9550 885 4,1 = 15,1 Nm Mômen mở máy trung bình của động cơ 9 Thiết kế môn học Máy Trục Vận chuyển Lê Văn Lân MXD K42 M m(đc) = 2 1,1)5,28,1( dndn MM +ữ = 1,6 M dn = 24,16 Nm < 29,27 Nm Nh vậy tuy đã dùng M mmax = 2,1M dn động cơ vẫn có mô men mở máy nhỏ hơn so với trị số cho phép. 5. Phanh Gia tốc hãm khi không có vật nâng, tra bảng tơng ứng với tỷ lệ bánh dẫn so với tổng số bánh xe là 50% và hệ số bám = 0,2. Ta có J p 0 = 0,75 m/s 2 . Thời gian mở máy khi không có vật sẽ là: t ph 0 = o p c J v .60 = 75,0.60 30 = 0,67 s Với phanh đặt ở trục thứ nhất, mômen phanh xác định theo công thức: M ph = - 0 1 2 i 2 1 2 0 * .375 ) G( 375 .G 2 . p i o pc dcbx dcc bxt t nD ti nD i DW ++ M ph = - 67,0.375 885.265,0.2,1 67,0.8,64.375 85,0.885.7,0.52000 85,0.8,64.2 7,0.86,222 2 2 ++ = 17,87 Nm Trong đó: W t * = G 0 bx D df .2 + à = 52000 700 90.02,06,0.2 + = 222,86 N Căn cứ vào M ph =17,87(N.m), ta chọn phanh má TKT-100(phanh điện từ dòng điện xoay chiều) có mômen phanh M ph = 20(N.m), theo bản vẽ máy nâng_vận chuyển(trờng ĐH xây dựng). Kiểm tra tình hình làm việc của phanh đã chọn Hệ số an toàn bám: k b = * 0 g . . t p W J g g 0 2 1 = 86,222 9,81 75,0.52000 2,0. 52000 2 1 1,39 > 1,2 Thời gian phanh khi có vật theo công thức: 10 . phần kết cấu thép, cơ cấu nâng hạ, cơ cấu di chuyển, điện 1. Kết cấu thép Kết cấu thép của cầu trục gồm hai dạng: Dạng dàn và dạng dầm hộp. 2 Thiết kế môn. 3. Cơ cấu di chuyển Cơ cấu di chuyển gồm 3 phần: + Cơ cấu dẫn động chung với trục truyền chậm + Cơ cấu dẫn động chung với trục truyền quay nhanh + Cơ cấu