Để đáp ứng yêu cầu và mục đích của việc thiết kế mới “cầu trục phục vụ cho xưởng cơ khí của trường đại học Nha Trang” trước tiên ta phải phân tích chọn sơ đồ kết cấu cầu trục sao cho phù hợp với mục đích và đặc điểm sản xuất của phân xưởng sau đĩ tiến hành chọn phương án thiết kế cho phù hợp, chính xác và đạt hiệu quả cao nhất.
a.Chọn mơ hình thiết kế
Từ các loại cầu trục trên qua tìm hiểu thực tế về đặc điểm kết cấu và tính năng kỹ thuật của cầu trục phục vụ trong các phân xưởng tơi thấy loại cầu trục một dầm dạng chữ I cĩ xe con treo palăng di chuyển trên cạnh dưới của dầm chữ I là loại phù hợp nhất. Loại cầu này cĩ ưu điểm hơn cả vì cĩ kết cấu đơn giản và nhỏ gọn, thích hợp cho việc di chuyển tơn tấm trong các phân xưởng cũng như yêu cầu về tải trọng, làm việc tin cậy, sử dụng đơn giản, thuận tiện cho việc bảo dưỡng thiết bị nếu xảy ra sự cố và đạt hiệu quả kinh tế cao. Chính vì vậy tơi chọn loại cầu này để thiết kế.
Loại cầu trục này trang bị palăng điện, cầu trục một dầm dẫn động bằng điện. Cầu trục một dầm dẫn động bằng điện được trang bị palăng điện, sức nâng cĩ thể lên tới 10 tấn, khẩu độ đến 30 m, gồm cĩ bộ phận cấp điện lưới ba pha.
Hình 2.8: Mơ hình cầu trục thiết kế
Kết cấu loại cầu trục: Cĩ một dầm số (1) chữ I là dầm chính cĩ hai đầu tựa vào dầm cuối (5). Dầm cuối (5) cĩ hai thanh thép chữ I ghép song song với nhau. Phía trên dầm chữ I là một khung dàn thép 6 làm giá đỡ cho cơ cấu duy chuyển và đơng thời đảm bảo độ bề theo phương ngang.
Xe con (3) mang balăng điện (4) duy chuyển trên cạnh (4) của dầm chữ I Cầu trục duy chuyển dọc theo nhà xưởng nhờ vào cơ cấu duy chuyển (2) nhận lực từ động cơ điện (3).
Phương án dẫn động: dùng động cơ điện cho mỗi cơ cấu dẫn động. Cầu trục mang vật bằng trang thiết bị là mĩc cẩu 1 puli và cáp
b.Chọn phương án thiết kế
Trước khi ta chọn một phương án thiết kế việc đầu tiên chúng ta phải xác định ta đi thiết kế cái gì? Nĩ phục vụ mục đích gì và cái ta thiết kế ra cĩ những tính ưu việt hơn so với cái hiện đang cĩ hay khơng ?. Một vấn đề vơ cùng quan trọng đĩ là ta thiết kế theo phương pháp nào? Vấn đề này cần phải được xác định ngay từ đầu trước khi đi thiết kế bất cứ một vấn đề gì. Vì nếu khơng xác định được thiết kế theo phương pháp nào thì cĩ thể thiết kế đĩ khơng cĩ tính khả thi và đơi khi là khơng thể thực hiện được. Khi thiết kế ra thì phải đạt yêu cầu sau:
- Phải phục vụ tốt cho việc di chuyển máy mĩc, phơi…. xưởng cơ khí.
- Hình dạng, kích thước của các kết cấu phải phù hợp loại vật mang và khơng gian nhà xưởng.
- Phải đạt được tính kinh tế cao: nghĩa là thiết bị sau khi chế tạo và các chi phí vận chuyển của thiết bị phải là tối ưu nhất.
- Kích thước các chi tiết kết cấu của cầu trục phải nhỏ gọn mà vẫn đảm bảo được các tính năng của nĩ.
- Thiết bị phải dễ chế tạo hoặc nằm trong giới hạn tiêu chuẩn và dễ lắp đặt trong phân xưởng.
- Sử dụng làm việc phải cĩ độ tin cậy cao, ít hỏng hĩc và bị sự cố ở mỗi chế độ nâng chuyển.
- Phải đảm bảo cho việc bảo dưỡng và sửa chữa trang thiết bị được dễ dàng trong những trừơng hợp cần thiết.
- Thiết bị phải đạt tuổi thọ cần thiết.
Để đạt được mục đích và yêu cầu đặt ra thì ta phải đi lựa chọn phương án thiết kế phù hợp nhất. Hiện nay cĩ những phương án thiết kế sau:
- Thiết kế theo mẫu. - Thiết kế theo Quy Phạm. - Thiết kế theo số liệu thống kê. - Thiết kế theo tính tốn
- Thiết kế bằng phần mềm
Đặt điểm của các phương án thiết kế:
Thiết kế theo mẫu: Phương án thiết kế này ưu điểm của nĩ giúp ta thiết kế nhanh chĩng theo mẫu đã cĩ sẵn hoặc đi thiết kế cái mới gần giống với mẫu đã cĩ sẵn. Nhưng nhược điểm là khi đi thiết kế chúng ta khĩ tìm được mẫu gần giống với cái mà ta đi thiết kế. Khi đi thiết kế hồn tồn mới một cầu trục nào đĩ thì khơng áp dụng được phương pháp này.
Thiết kế theo Quy Phạm: đây là phương pháp mà quy phạm đã cĩ săn nhưng tiêu chuẩn ta đi thiết kế nhanh bằng cách chọn theo phương pháp dư bền. Tuy nhiên
phương pháp này khơng thể áp dụng được đối với những trường hợp đặc biệt và các chi tiết thiết kế ra cho ta dư bền.
Thiết kế theo số liệu thống kê: Chúng ta thống kê các chi tiết sản phẩm phân tích lựa chọn xem chi tiết nào hoạt động hiệu quả và gần với thiết kế mình nhất. Từ đĩ cho ta thiết kế chi tiết dựa vào kết quả vừa mới thống kê được.
Thiết kế theo tính tốn: Đây là một trong bốn phương pháp cho ta kết quả chính xác nhất và cĩ tính kinh tế cao, tuy nhiên nĩ cĩ nhược điểm là khĩ khăn trong các phương pháp tính tốn và đi thiết lập các cơng thức tính tốn.
Thiết kế tối ưu bằng phần mềm: Đây là phương pháp thiết kế mới thiết kế một cách nhanh chĩng nhờ vào phần mềm của máy tính. Đây là phương pháp tính hiệu quả nhanh chĩng cái mà ta cần thiết kế.
Kết luận: Mỗi phương án thiết kế đều cĩ những ưu, nhược điểm khác nhau,
do đĩ trong tính tốn thiết kế ta phải lựa chọn phù hợp để đạt hiệu quả cao nhất. Vậy với yêu cầu và mục đích cụ thể trong tính tốn thiết kế cầu trục tơi chọn phương án thiết kế theo tính tốn vì đây là phương án cho ta kết quả chính xác nhất, tính kinh tế và hiệu quả cao nhất. Cụ thể trong tính tốn “Thiết kế cầu trục một dầm với tải trọng nâng 1 tấn” ta phải tính các cơ cấu chính sau:
- Tính cơ cấu nâng.
- Tính cơ cấu di chuyển: cơ cấu di chuyển cầu và di chuyển palăng điện. - Tính kết cấu thép: tính chọn dầm chính và dầm cuối.
- Tính chọn các thiết bị phụ: hệ thống điều khiển, các thiết bị an tồn cơ- điện.v.v..