Thiết kế máy nâng có cơ cấu nâng hạ hàng (thuyết minh + bản vẽ)

Sv : Lê Văn Cờng lớp Cơ giới hoã xdgt k45 Phn I. Tng quan v cu trc. I Giới thiệu chung về cầu trục Cầu trục là một loại máy trục có kết cấu giống chiếc cầu,có bánh xe lăn trên đờng ray chuyên dùng nên gọi là cầu lăn.nó đợc sử dụng phổ biến trong hầu hết các ngành kinh tế quốc dân và quốc phòng để nâng vật trong các phân xởng nhà kho, củng có thể đợc trang bị móc câu,cơ cấu nam châm điện ,hoặc gầu ngoạm tuỳ theo tính chất vật nâng.theo dạng kết cấu thép ngời ta phân thành cầu trục một dầm và câu trục hai dầm. Các bộ máy của cầu trục có thể đợc dẩn động bằng tayhoặc bằng điện dùng mạng điẹn công nghiệp.cầu trục đợc điều khiển do ngời láI chuyên nghiệp trong cabin treo ở một đàu của dầm của cầu lăn.trờng hợp dùng palăng điện làm cơ cấu nâng có thể điều khiển từ mặt đất và ngời láI có thể không chuyên nghiệp 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 Các thông số cơ bản của cầu trục + Sức nâng Q ( T ) + Chiều cao nâng: H ( m ) TKMH máy nâng vận chuyển 1 Sv : Lê Văn Cờng lớp Cơ giới hoã xdgt k45 + Khẩu độ: L ( m ) + Vận tốc làm việc của các bộ máy + Chế độ làm việc : nhe , trung bình , nặng II. Cấu tạo chung 2.1. Kết cấu thép Kết cấu thép của cầu trục gồm hai dạng: Dạng dàn và dạng dầm hộp. 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. 2.2. Cơ cấu nâng đối với các tảI trọng nâng khác nhau ngời ta sử dụng các cơ cấu nâng khác nhau phù hợp với điều kiện sử dụng hiệu quả.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.dùng để nâng hạ vật theo phơng đứng.khi treo palăng trên xe con thì diện tích xếp dỡ của nó đợc mở rộng. 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. 2.3. Cơ cấu di chuyển Cơ cấu di chuyển của cầu trục phảI đãm bảo cho cầu trục di chuyển đều ở cả hai bên.vì khẩu độ của dầm chủ tơng đối lớn nên dễ xãy ra hiện tợng xiên lệch giá cầu khi di chuyển.có 3 phơng án về bố trí kết cấu của bộ máy di chuyển + Cơ cấu dẫn động chung với trục truyền ch + Cơ cấu dẫn động chung với trục truyền quay nhanh + Cơ cấu dẫn động riêng: (dẩn động độc lập) 2.4. 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. TKMH máy nâng vận chuyển 2 Sv : Lê Văn Cờng lớp Cơ giới hoã xdgt k45 Phn II. Tớnh toỏn c cu nõng h hng ca cu trc. 1: S tớnh. 1 3 6 2 4 5 Cấu tạo: 1-Động cơ điện 2-Hộp giảm tốc 3-Khớp nối vòng đàn hồi(Trong đó nửa khớp bên hộp giảm tốc đợc làm bánh phanh ) 4-Tang 5-Khớp răng đặc biệt nối tang với trục ra của hộp giảm tốc 6-Phanh. Palng s dng trong c cu nõng h hng l loi palng gim lc( kt cu nh hỡnh v). tin li cho quỏ trỡnh lm vic (nõng h hng theo chiu thng ng) ta chn palng kộp cú hai nhỏnh dõy chy trờn tang. Theo atlat mỏy trc ta chn c b múc treo hng tng ng vi ti trng 10 tn cú 2 buli lm vic vỏ cú bi sut cỏp i p =2, trng lng =2100 2:Tớnh chn cỏp. Chn h s an ton n=5,5 tng ng vi ch lm vic nh (theo bng 2-2,[1] ). Lc cng ln nht xut hin trờn nhỏnh cỏp cun vo tang khi nõng vt c xỏc nh theo cụng thc sau: S max = ta m Q ).1( )1( 0 Trong ú: Q 0 = Q+Q m (N); Ti trng hng nõng danh ngha. TKMH máy nâng vận chuyển 3 Sv : Lê Văn Cờng lớp Cơ giới hoã xdgt k45 Q=100000 N. Trng lng ca hng nõng. Q m =2100 N. Trng lng ca mang hng (b múc treo hng). Q 0 = 100000+2100=102100 N; Vi a l s puli lm vic ca b múc cõu treo hng, a=2. =0,98 hiu sut ca mt rũng rc(puli). bang 2-5[1]. m=2. S nhỏnh cỏp vo tang ti. T=0. Vỡ cỏp trc tip cun lờn tang m khụng qua cỏc rũng rc i hng. S max = 2 0 102100(1 0,98) 2(1 0,98 ).0,98 =25782,8 N. Hiu sut ca h palng l: p = Smax 0 s = m.n.Smax 0 Q = 102100 2.2.25782,8 =0,99. Lc kộo t cỏp tớnh toỏn l: S tt =n.S max =5,5.25782,2=141802,1N Trong cỏc kiu dõy cỏp thỡ kiu k P theo OCT 2688-55 cú tip xỳc ng gia cỏc si thộp cỏc lp k nhau, lm vic lõu hng v c s dng rng rói. vt liu ch to l cỏc si thộp nh cú gii hn bn t 1200ữ2100 N/mm. T lc kộo t tớnh toỏn ta chn loi dõy cỏp cú gii hn bn ca cỏc si thộp l t 1500ữ1600N/mm 2 , cú ng kớnh ca dõy cỏp l d c =16,5 mm, lc kộo t tiờu chun l S tc =141500 N.xp x vi lc kộo t yêu cầu. 3:Tớnh cỏc kớch thc c bn ca tang ti . - ng kớnh nh nht ca tang ti c xỏc nh theo cụng thc 2-12, [1] : D t d c (e-1) Trong ú: D t : ng kớnh tang ti ỏy rónh ct, mm. d c : ng kớnh ca dõy cỏp mang hng cun vo tang,16,5mm. e : H s thc nghim, vi ch lm vic nh ly e=20 (bng 2-4, [1] ) D t 16,5(25-1)=396 mm. Ta chn ng kớnh tang D t =400 mm. - Chiu di ca tang: TKMH máy nâng vận chuyển 4 Sv : Lê Văn Cờng lớp Cơ giới hoã xdgt k45 Chiu di ca tang phi tho món khi khi h vt xung v trớ thp nht, trờn tang vn cũn li ớt nht 1,5 vũng dõy(vi tang dựng palng n, khi dựng palng kộp gim lc thỡ cũn li ớt nht 3 vũng cỏp trờn tang. chiu di ton b tang: L=L 0 +2L 1 +2L 2 +L 3 ; Chiu di mt nhỏnh cỏp cun len tang khi lm vic vi chiu cao nõng H= 6m v vi bi sut cỏp i p =2 l l=H.i p =6.2=12 m. S vũng cỏp phi cun mt nhỏnh trờn tang l: Z= ' 0 t )(D Z d l c + + 11 (vũng). Trong ú Z o l s vũng cỏp d tr cun trờn tang (1,5). Vy: L o =2.Z.t=2.11.18,5=407mm. Trong ú t l bc cun cỏp, ta s dng tang s rónh t=d c +2 mm. L 1 : chiu di phn tang cp u cỏp. Nu kp cỏp thụng thng thỡ phi s thờm khong 3 vũng rónh trờn tang: L 1 =3.t=3.18,5 =55,5 mm. Vỡ tang x rónh, cỏp c cun mt lp trờn tang nờn khụng cn phi lm thnh bờn, tuy nhờn 2 u tang trc khi vo phn ct rónh ta tr li mt khong L 2 =20 mm. khong cỏch L 3 , ngn cỏch gia hai na ct rónh, tớnh theo [1] . L 3 =L 4 -2h min .tg. L 4 : khong cỏch gia hai puli ngoi cựng treo múc L 4 =300. tg0,07, vi tang s rónh. gúc nghiờng cho phộp khi dõy chy lờn tang b lch so vi hng thng ng. h min 800 khong cỏch nh nht cú th gia trc tang vi trc rũng rc treo múc. h in (phi tho món ln hn tng hai bỏn kớnh ca b phn mang hng v tang ti). L 3 =300-2.800.0,07=188 mm. Vy chiu di ton b tang ti l: L=407+2.55,5+2.20+188=746 mm. -B dy thnh tang: B dy thnh tang c xỏc nh theo cụng thc thc nghim. =0,02.D t +(6ữ10)mm=14ữ18mm. Ta chn =16mm. Kim tra sc bn ca tang theo cụng thc (2-15, [1]): n = .t mac Sk = 1.0,8.25782,8 15.20 =68,8 N/mm 2 . k=1: h s ph thuc vo s lp cỏp cun trờn tang. Tra theo trang 22, [1]. : H s gim ng sut; vi tang chn l gang thỡ =0.8. TKMH máy nâng vận chuyển 5 Sv : Lê Văn Cờng lớp Cơ giới hoã xdgt k45 Tang c ỳc bng gang C 15-32 l loi vt liu thụng thng ph bin nht cú gii hn bn nộn l bn =565 N/mm 2 . ng sut cho phộp xỏc nh theo gii hn bn nộn vi h s an ton k=5. [] n = k bn = 5 565 =113 N/mm 2 . n < [] n Vy tang bn. 4:Chn ng c in. Cụng sut tnh khi nõng hng c xỏc nh theo cụng thc(2-78, [1].): N= 60.1000. . n vQ Kw. Trong ú: Q=100000 N. Ti trng hng nõng. v n =6 m/ph- Tc nâng hng. : Hiu sut ca ton b b mỏy nang hng. = p . t . o. Trong ú: p =0,99-hiu sut ca h palng, t =0,96-hiu sut ca tang ti, 0 -hiu sut ca hp gim tc v cỏc khp ni (hiu sut truyn ng t ng c ti tang ti). tớnh hiu sut ny ta s la chn hp gim tc l hp gim tc bỏnh rng thng hai cp. Xut phỏt t bng 1-9, tớnh toỏn mỏy trc ta tớnh c 0 0,92. Vy ta cú: =0,99.0,96.0,920,87. Vy: N= 100000.6 60.1000.0,87 11,5 kw. Tng ng vi ch lm vic nh v cụng sut tnh ta chn s b ng c in MT 41-8 bảng 24 [2] cú cỏc c tớnh sau õy : Cụng sut danh ngha: N dn =11 kw. S vũng quay danh ngha: n dn =715 v/ph. H s quỏ ti: = dn mac M M 2,9. Momen vụ lng: (G i .D i 2 ) roto =18,6 Nm 2 . khi lng ng c: 300 kg. 5 : T s truyn chung. T s truyn chung t trc ng c n trc tang c xỏc nh theo cụng thc (3-15 [1]): i o = t dc n n S vũng quay ca tang m bo vn tc nõng cho trc v n =6 m/ph. TKMH máy nâng vận chuyển 6 Sv : Lê Văn Cờng lớp Cơ giới hoã xdgt k45 n t =v n .i p /D o =9,17 v/ph. D 0 : ng kớnh tang tớnh n tõm dõy cỏp (m) Do ú t s truyn l: i o =715/9,17=78 6: Kim tra ng c v nhit. Ta dựng s s dng cu ln theo hỡnh v: C cu nõng s lm vic theo cỏc trng lng nõng: Q1=Q; Q 2 =0,75Q; Q 3 =0,2Q. v t l thi gian lm vic vi cỏc ti trng ny tng ng l 2:5:3. ng c in c chn cú cụng sut danh ngha nh hn cụng sut tnh nờn phi c kim tra v nhit. thc hin vic kim tra ny ta cn xỏc nh mt s thụng s tớnh toỏn trong cỏc thi ky lm vic khỏc nhau ca c cu. Cỏc thụng s cn xỏc nh l (tớnh toỏn cho trng hp Q1): th gia ti trung bỡnh - Trng lng vt nõng cựng b phõn mang hng: Q 0 =Q+Q m =100000+2100=102100 N - Lc cng ln nht trờn tang khi nõng vt: S n =S max =25782,8 N - Hiu sut ca c cu khụng tớnh hiu sut palng khi lm vic vi vt nõng trong lng bng ti trng. = t . 0 =0,96.0,92=0,88 Khi làm việc với tảI trọng khâc đợc xác định theo đồ thị hình 2-24 [1] - Mụ men trờn trc ng c khi nõng vt: theo 2-79 [1] M n =s n .D o .m/2.i o .=156,45 N.m Lc cng dõy trờn tang khi h vt theo cụng thc (2-22): S h = 1 2 0 1 2 .(1 ). 102100.(1 0,98).0,98 (1 ) 2.(1 0,98 ) ip t ip Qo m + + = 24761,83 N. - Mụmen trờn trc ng c khi h vt tớnh theo cụng thc (2-80): M h ==S h .D o .m./2.i o 116,36 N.m - Thi gian m mỏy khi nõng vt, tớnh theo cụng thc (3-3): t m n = 2 2 0 2 2 ( . ) . . . 375( ) 375( ). . . ' i i dc o dc m n p o G D i n Q D n M M Mm Mn i i + (G i .D i 2 ) (G i D i 2 ) roto + (G i D i 2 ) khp ni =18,6+20,55=39,15 Nm 2 =1,1; TKMH máy nâng vận chuyển 7 Sv : Lê Văn Cờng lớp Cơ giới hoã xdgt k45 Momen m mỏy ca ng c Mm; i vi ng c ó chn l ng c xoay chiu kiu roto dõy cun, Mm xỏc nh theo cụng thc (2-75): M m = dn dndnmac M MMMM 8,1 2 1,1)5,28,1( 2 min = +ữ = + Momen danh ngha ca ng c M dn : M dn = N dc /n dc =9550.11/715 =146,9 Nm M m =1,8.146,9=264,42 N.m Vy khi Q1=Q: thay số ta đợc t m n = 0,719 s Gia tc khi m mỏy vi ti trng Q1=Q: J=v n /60.t m n =6/60.7,19=0,139 m/s Gia tc ny tho món i vi mỏy trc lp rỏp thit b v mỏy trc lm vic vi kim loi lng ( bng 2-22, [1]). - Thi gian m mỏy khi h vt: =0,22 s Ta lm tng t vi cỏc Q2, Q3. Kt qu tớnh cỏc thụng s cho cỏc trng hp ti trng khỏc nhau ghi trong bng:1 Cỏc thụng s cn tớnh Cụng thc Tớnh Q1=Q Q2=0,75Q Q3=0,2Q Q 0 ,N Q 0 =Q+Q m 102100 77100 22100 S n , N (2-19) 25782,8 19537,6 5580,8 M n , Nm (2-79) 156,45 118,55 33,86 S h , N (2-22) 24761,83 18698,7 5359,8 M h , Nm (2-80) 116,36 87,87 25,19 n m t (3-3) 0,719 0,578 0,359 m t (3-9) 0,22 0,235 0,285 Hỡnh 2-24 0,88 0,85 0,65 - Thi gian chuyn ng vi vn tc n nh: t v = 60. 60.6 46 n H v = =60s. Mụmen trung bỡnh bỡnh phng trờn trc ng c, theo cụng thc ( 2-73, [1]): M tb = t MttM tvmm + 22 . Trong ú: M m =262,42 Nm mụmen m mỏy. TKMH máy nâng vận chuyển 8 Sv : Lê Văn Cờng lớp Cơ giới hoã xdgt k45 M t : Mụmen cn tnh tng ng vi ti trng nht nh trong thi gian chuyn ng n nh vi ti trng ú. t Ton b thi gian ng c lm vic trong mt chu k bao gm thi gian lm vic trong cỏc thi k chuyn dng n nh v khụng n nh. tm - Tng thi gian m mỏy trong cỏc thi k lm vic vi ti trng khỏc nhau. t v - Thi gian lm vic vi vn tc n nh khi lm vic vi tng ti trng. M tb = t MttM tvmm + 22 . =139,79 Nm Cụng sut trung bỡnh bỡnh phng dng c thi phỏt ra, theo cụng thc (2-76, [1]): N tb =139,5.715/9550=10,5 Kw. Kt qu tớnh kim tra v nhit cho thy rng, ng c c chn l MT 41-8 cú cụng sut danh ngha N dc =11 Kw l hon ton tho món yờu cu trong khi lm vic. 7: Phanh. phanh nh gn ta t phanh trc th nht tc l trc ng c. Mụmen phanh c xỏc nh theo cụng thc (3-14): M ph = 0 . . . . 1,75.102100.0,3165.0,87 2. 2.2.78,7 o p o k Q D i i = = 207,5 Nm. Trong ú: K=1,75 - H s an ton phanh i vi ch lm vic trung bỡnh (bng 3-2) Loi phanh cú kớch thc nh gn, lm vic tt v c s dng rng rói hin nay l loi phanh kiu mỏ kiu TK(bảng 33 [2]). Ta chn loi phanh cú ký hiu TKT- 300 cú momen phanh M t =500 Nm m bo mụmen phanh danh ngha. 8: B truyn. Nh ó d kin trờn, b truyn s c thc hin di dng hp gim tc hai cp bỏnh rng tr. Tin li hn c l chn mua sn hp gim tc tiờu chun. Cn c vo yờu cu v cụng sut phi truyn vi C 25%, s vũng quay trc vo, t s truyn v yờu cu lp rỏp, chn hp gim tc ký hiu PM-500, ( bảng 30 [2] ) có cỏc c tớnh sau: Kiu hp: 2 cp bỏnh rng tr. Tng khong cỏch cỏc trc: A=A n +A c =250+400=650mm. T s truyn : i=76,5 (phng ỏn I). [3]. Cụng sut truyn c vúi C25%, s vũng quay trc vo 750 v/ph l N=15,1kw. Sai s t s truyn l: = %92,1 78 785,76 = . Tc l trong phm vi cho phộp chp nhn c. 9: Cỏc b phn khỏc ca c cu. a)Khp ni trc ng c vi hp gim tc. õy s dng khp vũng n hi, l loi khp ni di ng cú th lp v lm vic khi 2 trc khụng ng trc tuyt i; ngoi ra loi khp ni ny cũn gim c chn ng v TKMH máy nâng vận chuyển 9 Sv : Lª V¨n Cêng – líp C¬ giíi ho· xdgt – k45 va đập khi mở máy và khi phanh đột ngột. Phía nửa khớp bên hộp giảm tốc kết hợp làm bánh phanh. Căn cứ vào đường kính bánh phanh D=300mm, mômen lớn nhất khớp có thể truyền đựơc là M max =1100 Nm, mômen vô lăng của khớp là (G i .D i 2 ) khớp =20,55 Nm 2 . Mômen lớn nhất mà khớp phải truỳên có thể xuất hiện trong 2 trường hợp: khi mở máy nâng vất và khi phanh hãm vật đang nâng. Khi mở máy nâng vật, với hệ số qúa tỉa lớn nhất đã quy định ở phần chọn động cơ: M mmax =2,5.M dn =2,5.146,9=367,25 Nm phần dư để thắng quán tính của cả hệ thống: M d = M max -M n =367,25-156,45=210,8.Nm Một phần mômen này tiêu hoa trong việc thắng quán tính các chi tiết máy quay bên phía trục động cơ (roto va nửa khớp), còn lại truyền qua khớp. Mômen vô văng nửa khớp phía động cơ lấy bằng 40% mômen vô lăng của cả khớp: (G i .D i 2 ) k’ =0,4.20,55=8,22 Nm 2 . Mômen vô lăng các chi tiết máy quay trên giá động cơ: (G i .D i 2 ) i’ =(G i .D i 2 ) roto +(G i .D i 2 ) k’ =18,6+8,22=26,82 Nm 2 Mômen tương đương của vật nâng (có vận tốc v==6 m/ph) chuyển về trục động cơ là: (G i .D i 2 ) tđ =0,1.Qo. 2 2 2 2 2 72,0 715 6 .102100.1,0 Nm n v dc n == Tổng mômen của cả hệ là: Σ(G i .D i 2 )=βΣ (G i .D i 2 ) i +(G i .D i 2 ) tđ =1,1.(18,6+20,55)+0,72=43,79 Nm 2 . Tổng mômen vô lăng của phần cơ cấu từ nửa khớp bên phía hộp giảm tốc về sau kể cả vật nâng: Σ(G i .D i 2 )’=Σ(G i .D i 2 )-Σ (G i .D i 2 ) i’ =43,79-26,82=16,97 Nm 2 . Phần mômen dư truyền qua khớp: M d ’=M d . Nm DGi DGi i i 69,81 79,43 97,16 .8,210 ).( )'.( 2 2 == ∑ ∑ Tổng mômen truyền qua khớp: M k ’=M n +M’ d =156,45+81,69=238,14 Nm Khi phanh hãm vật đang nâng, mômen đặt trên phanh là M ph =500 Nm. Tổng mômen để thắng quán tính của cả hệ thống: M qt = M ph +M* t =500+116,36=616,36 Nm. Trong đó: M* t =M h =116,36Nm. Thời gian phanh tính theo công thức (3-6): t ph n = ' ).(375 )(375 .).( 22* 2 0 * 2 η β optph dco t ph dcii iiMM nDQ MM niDG + + + ∑ = s15,0 78.2.36,616.375 715.4165,0.102100 36,616.375 715.79,43.1,1 22 2 =+ TKMH m¸y n©ng vËn chuyÓn 10 . chuyển .có 3 phơng án về bố trí kết cấu của bộ máy di chuyển + Cơ cấu dẫn động chung với trục truyền ch + Cơ cấu dẫn động chung với trục truyền quay nhanh + Cơ. 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. 2.3. Cơ cấu di chuyển Cơ cấu di