Đồ án này sử dụng tang cuốn cáp điện là hệ palăng cáp. Sơ đồ cụm tang rải cáp điện hình 5.1.
Khi cổng trục ở vị trí của hộp cấp điện thì toàn bộ cáp điện đợc quấn vào tang 4, khi cổng trục di chuyển ra xa khỏi vị trí cấp điện nhờ lực kéo của cơ cấu di chuyển cổng cáp điện đợc rải ra còn khi cổng trục di chuyển về gần vị trí cấp điện thì cáp điện đợc quấn vào tang 4 nhờ lực kéo của các quả nặng thông qua hệ palăng 1 và tang cuốn cáp 2.
1
2 3 4Hình 5.1: Hình 5.1:
1.hệ palăng cáp, 2.tang cuốn cáp thép 3.bộ lấy điện, 4.tang cuốn cáp điện 2. Chọn sơ bộ các thiết bị:
- Đờng kính tang cuốn cáp điện : Dtđ = 1000 (mm) - Chiều rộng tang cuốn cáp điện : btđ = 300 (mm) - Đờng kính tang cuốn cáp : Dtc = 300 (mm) - Chiều rộng tang cuốn cáp : dtc = 300 (mm) - Chiều dài làm việc của cổng : L = 100 (m) - Chiều dài cáp điện
Điện lới đợc cấp cho cổng ở giữa do vậy chiều dài tối thiểu cáp điện cần có là: Lc = 12 .L = 12 .100 = 50 (m)
Cáp điện đợc chọn theo điều kiện phát nóng với N = 62 (KW) chọn cáp đồng 4 lõi cách điện PVC do LENS chế tạo loại 4G35 có:
+ Đờng kính cáp: dc = 28,5 (mm) + Tiết diện một sợi cáp: S1 = 7,1 (mm)
+ Trọng lợng riêng của cáp: f = 1730 (kg/km) = 1,73 (kg/m) + Sức kéo của dây
T0 = σ. S ( trang 161- TKCĐ) ở đây
σ : ứng suất cho phép của vật liệu làm dây dẫn. Với đồng ta có σ = 529 (N/mm2) ( trang 160- TKCĐ)
S : tổng tiết diện cáp
S = 3.S1 = 3.7,1 = 21,3 (mm2) Vậy
T0 = σ. F = 529.21,3 = 11267,7 (N) 3. Tính toán hệ tang cuốn cáp
a. Bội suất palăng cáp
Số vòng quay của tang để quấn hết số cáp điện là: n = td c D L . π ở đây
n : số vòng quay của tang (v) Lc: chiều dài cáp điện (m)
Dtđ: đờng kính tang cuốn cáp điện Vậy n = td c D L . π 3,14.1 50 = 15,9 (vòng) Chiều dài cáp thép cuốn trên tang là: l = n.π.Dtc = 15,9.3,14.0,3 = 15 (m) Vậy bộ suất của palăng cáp là
a= 2
- Lực cần thiết để cuốn cáp điện lên tang
+ Để cuốn đợc cáp lên tang thì lực kéo của tang phải lớn hơn lực lớn nhất xuất hiên trên cáp. Cáp điện có lực kéo lớn nhất khi cổng trục ở vị trí xa nhất so với hộp cấp điện, khi này cáp trên tang đợc nhả hết, coi nh cáp đợc treo trên hai gối, lực tác dụng lên cáp chính là trọng lợng bản thân cáp. Lực kéo nhỏ nhất chính bằng phản lực ở các gối là: Tmin = HA = HB = 2 .Lc f = 1,732.50 = 43,25 (kg) = 432,5 (N)
+ Khả năng kéo lớn nhất của cáp điện Tmax = n T0 ở đây n: hệ số an toàn n = 1,5 Vậy Tmax = n T0 = 112671,5 ,7 = 7511,8 (N) - Mômmen xoắn tác dụng lên trục
+ Với lực kéo bé nhất Mmin = H.Rcđ
ở đây
Rcđ: bán kính tang cuốn cáp điện Rcđ = 0,5 (m)
Vậy
M = T.Rcđ = 432,5.0,5 = 216,25 (Nm) + Với lực kéo lớn nhất của cáp
Mmax= T.Rcđ = 7511,8.0,5 = 3755,9(Nm) - Lực tác dụng lên cáp thép Pmin = tc R M = 2160,15,25 = 1441,7 (N)
Pmax =
tc
RM M
= 37550,15,9 = 25039,3 (N) - Lực kéo của quả nặng
Fmin = Pmin.a = 1441,7.2 = 2883,4 (N) Fmax = Pmax.a = 25039.2 = 50078 (N)
Quả nặng của hệ palăng cáp đợc chọn nằm trọng giới hạn Fmax và Fmin, ta chọn khối lợng quả nặng:
m = 320 (kg) 4. Thiết kế cum lấy điện:
Vì tang cuốn cáp quay so với chân cổng nên để lấy điện từ tang đa vào cổng ta phải có cụm lấy điện. Sơ đồ cụm lấy điện nh hình vẽ 5.2.
32 4 5 2 4 5 7 6 11 10 9 8 1
Hình 5.2: Sơ đồ cụm lấy điện
1.tang cuốn cáp điện, 2.ốc đồng, 3.chổi quét 4.phíp cách điện, 5.cổ góp, 6.ống thép, 7.thanh lấy điện
8.trục, 9.ổ bi, 10.bulông, 11.hộp lây điện
Cụm lấy điện gồm 2 phần chính là phần quay và phần không quay. Phần quay là chổi quét 3 đợc gắn vào tang nhờ bulông 2, ngoài nhiệm vụ gắn chặt chổ quét vào tang bulông 2 còn truyền điện từ cáp điện vào chổi quét do vậy bulông 2 đợc làm bằng đồng và có đầu để bắt cáp. Các ống phíp cách điện đợc sử dụng để tránh điện rò rỉ ra ngoài.
Các chổi quét tì lên cổ góp để truyền điện từ phần quay sang phần không quay. Cổ góp đợc cách điện với nhau và với ống thép 6 nhờ các phíp cách điện 4. Các phíp cách điện đợc bắt chặt vào ống thép 6 nhờ bulông 10. Điện từ cổ góp đợc thanh truyền điện 7 đa vào hộp lấy điện để cung cáp cho cổng.
5. Tính trục
- Chọn sơ bộ đờng kính trục: đờng kính trục đợc chọn theo đờng kính của tang cuốn. + Đờng kính trục phía lắp tang cuốn cáp điện: với đờng kính tang cuốn cáp điện Dcđ = 1000 (mm) ta chọn đờng kính của trục là:
d = 100 (mm)
+ Đờng kính trục phía lắp tang cuốn cáp thép: với đờng kính tang cuốn cáp thép Dct
= 300 (mm) ta chọn đờng kính của trục là: d = 60 (mm)
- Tính bền trục:
Trục của cơ cấu tang rải cáp điện chịu tác dụng của mômem xoắn Mx, lực kéo của cáp điện F và lực kéo của quả nặng thông qua hệ palăng cáp P, hình 5.3
Mômem xoắn tác dụng lên trục Mx = 216250 (Nmm)
+ Mômem uốn tác dụng lên trục Mômen theo phơng X
Mux = P.b = 1600. 500 = 800000 (Nmm) Mômen theo phơng Y
Muy = F.a = 480. 400 = 192000 (Nmm) Mômem uốn tác dụng lên trục
Mu = Mx2 +My2 = 8000002 +1920002 = 822717,5 (Nmm) + Mômem tơng đơng
Mtđ = 2 2 2 2 216250 . 75 , 0 5 , 822717 . 75 , 0 = + + x u M M = 843763,6 (Nmm)
PF F 500 400 Mx Muy Mux 192000 800000
Hình 5.3: Biểu đồ nội lực của trục + Đờng kính trục d > 3 [ ] . 1 , 0 tdσ M (CT 7-3 –TKCTM) ở đây
[σ]: ứng suất cho phép của VL làm trục Chọn VL làm trục là thép 45 ta có [σ] = 63 (N/mm) (Bảng 7-2 –TKCTM) Vậy dII > 3 63 . 1 , 0 6 , 843763 = 51,6 (mm) 6. Chọn ổ bi đỡ
ổ bi đỡ trục đợc chon theo hệ số khả năng làm việc C, hệ số C đợc tính theo công thức: C = Q.(nh)0,3 ở đây + Q: lực tác dụng vào ổ Q = 267 (daN) + n: số vòng quay của trục n = 6,4 (v/p)
+ h: số giờ làm việc h = 15000 (h) Vậy
C = 267.(6,4. 15000)0,3 = 8340
- Chọn ổ bi đỡ một dãy cỡ đặc biệt nhẹ ký hiệu 120 có: + Đờng kính lỗ: d = 100 (mm) + Đờng kính lớn nhất của ổ: D = 150 (mm) + Hệ số C = 66000 + Chiều rộng ổ: B = 24 (mm) sơ đồ lắp dựng
Để chuẩn bị cho quá trình lắp dựng cần dọn sạch mặt bằng và lắp đặt trớc các thiế bị cần thiết nh ray di chuyển cổng và trạm biến áp cung cáp điện cho cổng... Do
cổng trục có khẩu độ lớn và trọng lợng lớn nên để lắp dựng cần có hai cầu trục tự hành có sức nâng lớn.
Trớc khi tiến hành lắp dựng cần kiểm tra xem các thiết bị của cổng đã đứng với bản thiết kế cha, nếu toàn bộ đều đạt yêu cầu thì qua trình lắp dựng mới đợc tiến hành.
Quá trình lắp dựng phải đợc cán bộ kỹ thuật giám sát chặt chẽ. Các bớc của quá trình lắp dựng
- Bớc 1: cẩu dầm vào vị trí đặt trên các tấm kê, sao cho dầm nằm ngang so với ray di chuyển cổng. Kiểm tra vị trí tơng đối giữa dầm với ray di chuyển và giữa các dầm với nhau.
1 2
Hình 6.1: Liên kết dầm cầu 1. dầm cuối, 2. dầm cầu
Khi các kiểm tra xong thì liên kết chúng lại với nhau bằng các bulông M16 trên dầm cuối .
- Bớc 2: cẩu chân cổng 3 vào vị trí sao cho đầu chân cổng nằm giữa các tai của dầm sau đó liên kết khớp chân cổng với dầm bằng các chôt 4, đối với hai chân mềm là hai chốt còn hai chân cứng là bốn chốt. Vì chân cổng sẽ quay quanh chốt khi cẩu dầm lên do đó có thể bôi một lớp mỡ để chân có thể quay một cách nhẹ nhàng.
3 4 4 3
3. chân cổng, 4. chốt chân cổng với dầm
- Bớc 3: dùng cẩu tự hành cẩu các cụm bánh xe 5 về phía cuối chân cổng sao cho hánh xe của cơ cấu di chuyển nằm trên ray di chuyển và đầu cuối chân cổng nằm giữa các tai sau đó liên kết các cụm bánh xe với chân cổng bằng chốt 6. Chốt này cũng phảI có một lớp mỡ để tránh bị kẹt.
5 6 5 6
Hình 6.3: liên kết cụm bánh xe với chân cổng 5. chốt chân cổng với cụm bánh xe, 6. cụm bánh xe.
- Bớc 4: Dùng cần cẩu tự hành cẩu toàn bộ cổng lên một cách từ từ, nhờ liên kết khớp giữa chân cổng vàdầm nên các cụm bánh xe di chuyển dọc ray tiến về phía nhau.
Hình 6.4: Cẩu từ từ toàn bộ cổng lên
Khi khoảng cách giữa các cụm bánh xe bằng khoảng cách tính toán thì liên kết chúng lại với nhau bằng thanh giằng 7.
Dùng chốt 8 chốt chặt chân cổng với dầm đảm bảo hệ chân cổng với dầm là hệ tĩnh định.
8 8
7
Hình 6.5: Cố định cổng trục 7. thanh giằng, 8. chốt cố định
- Bớc 5: dùng cần cẩu tự hành lắp đặt xe con, cabin, sàn thao tác, cầu thang, và hệ thống tang rải cáp. 12 9 10 11 Hình 6.6: lắp đặt các thiết bị 9. xe con, 10. cabin 11. cầu thang, 12. tang rải cáp - Bớc 6: lắp đặt hệ thống điều khiển điện.
- Bớc 7: kiểm tra lại toàn bộ các thiết bị và quá trình lắp dựng sau đó cho máy thử tải trớc khi đa vào khai thác.