Nguyên lý hoạt động của cơ cấu di chuyển xe con

Hình 4 .1 Cơ cấu hoạt động của cơ cấu di chuyển xe con 3D

Hình 4.2 Nguyên lý hoạt động của cơ cấu di chuyển xe con

1. Động cơ điện.

2. Hộp số 3. Bánh xe

- Phương án này kết cấu gọn nhẹ, đơn giản, truyền động chắc chắn.Giá thành rẻ.

Ưu điểm:

+ Mô men xoắn lớn

+ Yêu cầu chế tạo, lắp ráp trục truyền động khơng cần độ chính xác cao

1.2. Các số liệu ban đầu

Trọng tải Q =5 tấn =50000 N ;

Trọng lượng xe lăn kể cả bộ phận mang vật G0=4500 N ; Vận tốc di chuyển xe con: m/ph ;

Chế độ làm việc của cơ cấu – trung bình ; Thời gian phục vụ: 5 năm.

1.3. Chọn loại bánh xe

Ta chọn loại bánh xe hình trụ có 2 thành bên với các kích thước theo TOCT 3569-60. Đường kính bánh xe sơ bộ chọn Dbx=120mm, đường kính ngỗng trục d=15mm. Hình 4.3: Bánh xe chủ động và bị động của xe lăn Trọng tải máy trục (xe lăn) tấn Xe lăn Đường kính bánh xe lăn Đường kính ngõng trục 5÷10 100÷250 10÷70 10÷20 250÷350 70÷100

1.4. Tải trọng lên bánh xe

Tải trọng lên bánh xe. tải trọng lên bánh xe gồm trọng lượng bản thân xe lăn G0 = 4500N và trọng lượng vật nâng Q = 50000N. trọng lượng xe xem như phân bố đều cho các bánh. Khi khơng có vật nâng các bánh xe chịu tải trọng ít nhất Pmin bằng.

Pmin= G0

4  4500  1125N .

4

Khi nâng vật nâng tải trọng lên bánh xe sẽ không đều .

Tổng tải trọng do trọng lượng vật nâng tác dụng lên bánh dẫn.

P  Q 200  50000. 200  25000N

d 400 400

Tải trọng do trọng lượng vật nâng tác dụng lên bánh D

P  P 300  25000. 300  15000N .

D d 500 500

Vậy tải trọng lớn nhất tác dụng lên bánh xe (bánh D) Pmax = 10000 + 15000 = 25000 N.

Tải trọng tương đương lên bánh xe tính theo cơng thức 3-65[1] Pbx = γ. kbx. Pmax = 25000.0,8.1,2 = 24000 N.

trong đó : γ = 0,8 hệ số tính tốn đến sự thay đổi tải trọng -bảng 3- 13[1]

kbx = 1,2 hệ số tính tốn đến chế độ làm việc của cơ cấu- bảng 3-12[1].

Tải trọng do trọng lượng vật nâng tác dụng lên bánh xe A.

PA  Pd L 3 L3  L4  25000 200  10000N . 500

Tổng tải trọng do trọng lượng vật nâng tác dụng lên hai bánh xe B và C. Pbd = 50000 -10000 -15000 =25000 N. Tải trọng tác dụng lên bánh xe C. PC Tải trọng tác dụng B  Pbd L3 L3  L4  25000. 200  10000N . 500 PB = Pbd - PC = 25000-10000= 15000N

Sức bền dập bánh xe được kiểm tra theo sơ đồ, Hình 3.2 bánh xe chế tạo bằng thép đúc 55л ; để đảm bảo lâu mịn vành bánh được tơi đạt độ rắn

HB=300÷320

Ứng suất dập theo cơng thức 2-67[1]

 d  190 

190

 734N / mm 2

trong đó:

Pbx Là tải trọng tương đương tác dụng lên bánh xe.

b: Là khoảng tiếp xúc của bánh xe xúc với bánh xe

r: Là bán kính xe

Ứng suất dập cho phép theo bảng 2-19[1] có [σd]=750N/mm2.

Vậy kích thước bánh xe đã chọn đãm bảo hoạt động an tồn.

1.5. Động cơ điện

Lực cản tính chuyển động của xe lăn gồm có lực cản do ma sát và lực cản do độ dốc đường ray. Lực cản do ma sát tính theo cơng thức :3-40[1]. trong đó : W1  (Q  G0) 2. m  f . d Dbx  (50000 4500). 2.0,3  0,02.15  408N . 120 μ=0,3 ;f=0,02 hệ số ma sát lăn và trượt. bảng 3-7,3-8[1] d =15 đường kính ngỗng trục.

Lực cản do độ dốc đường ray đặt trên cầu theo công thức 3-41[1] W2 = α(Q+G0)

trong đó:

α = 0,002 độ dốc đường ray, tra bảng3-9[1] W2 = 0,002(50000+4500) = 109 N.

Lực cản gió bỏ qua do cầu trục làm việc trong nhà thì vận tốc gió khơng đáng kể Tổng lực cản tĩnh: P b x b r 2 4 0 0 0 2 7. 6 0

i i rôto

t d

kt = 2,05 : hệ số tính đến ma sát thành bánh , theo bảng 3-6[1]. Công suất tĩnh yêu cầu đối với động cơ theo công thức 3-60[1].

Nt  Wt .vx 60000.

dc

 60000* 0,65945.25  0,6N .

Tương ứng với chế độ làm việc của cơ cấu là trung bình CĐ25%, sơ bộ chọn động cơ điện.

Cơng suất danh nghĩa : Ndn = 0,6 Kw. Số vòng quay danh nghĩa : ndc = 885 v/ph

Hệ số quá tải : M max  2,3 .

M min

Mô men vô lăng :(G D 2) = 0,85N/mm2. Khối lượng vô lăng : mdc = 50kg.

1.6. Tỷ số truyền chung

Số vòng quay của bánh xe:

nbx  vx

 .Db

x

3,14.0,1225  66,4v / ph

Tỷ số truyền chung cần có đối với bộ truyền.

ndc

x bx

 885  14

66,4

1.7. Kiểm tra động cơ điện về mô men mở máy

Gia tốc lớn nhất cho phép đảm bảo hệ số an tồn bám Kb = 1,2; tính cho trường hợp lực bám ít nhất (khi khơng có vật).

trong đó j0 max  g (Gd .  G . f G0 1,2 d Dbx  W 0 ) vật. -φ = 0,2 : hệ số bám

-Gd = 2Pmin = 2.10000 = 20000 N: Tổng áp lực lên bánh dẫn khi khơng có -W0t: tổng lực cản tỉnh khi khơng có vật.

W 0  W G0  1840.4500



 Q

i i rôto i i khơp  m ph Vậy : j0 max  9,81 ( 20000.0,2  20000.0,02 60  0,08)  6,5m / s 2 8000 1, 2 200

Thời gian mở máy tối đa cho phép để không xảy ra trượt; theo 3-54[1]

W 0 .D G .D 2 .n b (Gi Di M m0  2.i t . bx  0375.i  dx  1 2 .t 0 . 375.t 0 x dc x m dc m Với : ∑(GiDi2)=( G D 2) +(G D 2) = 0,85 Nm2

Ở đây ta chọn khớp nơi vịng đàn hồi có dường kính D=90mm cho phanh TKT-150.

Thời gian mở máy tương ứng gia tốc cho phép trên là 0 vx 60. jo max  60.0,6525  0,64s 0 818.0,2 40000.0,22.885 1,2.0,85.885 Vậy Mm  2.22.0,85  375.222.0,64.0,85  375.0,64  22,5Nm . Đối với động cơ điện đã chọn có mơmen danh nghĩa :

M dn

 9550 1,4

885 15,1Nm .

Mơmen mở máy trung bình của động cơ xác định theo công thức :

M m  1,2. Mdn = 1,2.15,1 = 18,12Nm

=>Mm<M 0.

Như vậy động cơ đã chọn thoả mãn điều kiện về lực bám, động cơ hoạt động an toàn.

1.8. Phanh

Gia tốc khi khơng có vật nâng tương đương với tỷ lệ bánh dẫn so với so với tổng số bánh xe là 50%. Hệ số bám φ = 0,2 . Ta chọn j 0 = 0,75m/s2. Tỷ lệ số bánh dẫn so với tổng số bánh xe Với hệ số bám φ 0,12 0,20 100% 0,9 1,50 50% 0,45 0,75 tm



0 dx 1

t bx

t

Thời gian khi khơng có vật :

n vx

60. jo max

 60.0,7525  0,5s

Với phanh đặt ở trục thứ nhất, mômen phanh được xác định, theo 3-58[1]   W 0.D  G .D2 .n  b (Gi Di ).n1 . ph 2.i . 375.i 2 .t 0 . 375.t 0 x dc x m dc m Với W 0  G 2.m  D f .d  4500. 2.0,3  0,02.60 120  68N . 68.0,12 4500.0,122.885 1,1.0,85.885 M ph   2.14.0,85  375.142.0,5.0,85  375.0,5  7Nm .

căn cứ vào mômen phanh trên, ta chọn phanh điện từ có Mph = 10 Nm.

tm

M

Chương V. TÍNH TỐN CƠ CẤU DI CHUYỂN CẦU

Sức nâng Q = 5 tấn; khẩu độ dầm cầu L = 14 m; Chiều cao nâng: H = 8m;

Trọng lượng xe con kể cả bộ phận mang vật nâng :Gx = 4500N. Trọng lượng cầu kể cả cơ cấu di chuyển cầu:Gc = 41200N. Vận tốc di chuyển cầu: Vcmax = 50 m/ph;

Chế độ làm việc: trung bình; Thời gian phục vụ: 5 năm. Sơ đồ cơ cấu di chuyển cầu trục

Hình 5. 1 Sơ đồ di chuyển cầu 3D

1.1. Bánh xe và ray

Chọn loại bánh xe hình trụ có hai thành bên với các kích thước Dbx=300mm. Đường kính ngỗng trục lắp ổ d=70mm. Tra theo bảng 9-4[1] chiều rộng bánh xe là 105mm, chọn ray có chiều rộng mặt tiếp xúc là KP-80mm làm ray cho cầu lăn

Bánh xe được chế tạo bằng thép đúc 55Л và bề mặt được tơi đạt độ cứng HB = 300÷320

Kiểm tra bánh xe theo sức bền dập.

1

Tải trọng tác dụng lên bánh xe gồm có: Trọng lượng bản thân cầu Gc, tải trọng lớn nhất tác dụng lên bánh xe A khi xe lăn có vật nâng tại một bên cầu.

Hình 5. 2: Sơ đồ tính tải trọng 1 L  l  1 G Pmax= PA = PD = 2 (Gx+Q). L 4 = 1 (4500 50000) 2  0,2  1 41200  34825N 2 2 4

Tải trọng nhỏ nhất tác dụng lên bánh xe A(và D) khi khơng có vật nâng tại đầu cầu bên phải

1 G L  l  1 G Pmin(A,D) = 2 x L 4 x = 1 .4500. 2  0,2  41200  12325N 2 2 4

Tải trọng tương đương lên bánh xe theo cơng thức 3-65[1]. Pbx =  .Kbx.Pmax

Trong đó: Kbx =1,2 hệ số tính đến chế độ làm việc của cơ cấu, bảng 3-12[1]  = hệ số tính đến sự thay đổi tải trọng, theo công thức 3-65a[1]

    1  2   (1      0,57 Q )3  Qo    Pbx  0,57.1,2.35280 24132

Như vậy bánh xe được làm bằng thép đúc có HB=300 ÷ 320 Kiểm tra ứng suất dập xác định theo công thức 2-67[1].

 d  190. P

c

.

trong đó:

Pbx:tải trọng tương đương tác dụng lên

bánh xe.

b: là chiều rộng mặt ray tiếp xúc với bánh xe. r : là bán kính bánh xe. vậy :  d  190. Pbx b. r  190. 24132  446N / mm2 35.125 Hình 5. 3: Bánh xe di chuyển cầu

Ứng suất dập cho phép theo

bảng 2-19[1] có [δd] = 750N/mm2

Vậy kích thước bánh xe đã chọn đảm bảo hoạt động an tồn.

Hình 5.4: Sơ đồ động học của cơ cấu di chuyển cầu

1.2. Chọn động cơ điện

-Xác định lực cản chuyển động Wt=kt.W1+W2+W3.

Trong đó : kt là hệ cản do ma sát thành bánh vào ray theo bảng 3-6[1] kt = 2, 2. -Lực cản do ma sát tính theo cơng thức 3-40[1].

W1  (G0

 Q). 2 m   f . d

480N

3 0 0

Trong đó: μ=0,8 là hệ số ma sát lăn bảng 3-7[1] và f=0,015 là hệ số ma sát trượt bảng 3-8[1]

-Lực cản do độ dốc đường ray xác định theo công thức 3-41[1]. W2 = α(G0+Q) = 0,001(4500+50000) = 54,5 N

Trong đó :α = 0,001 là độ dốc đường ray xác định theo bảng 3-9[1]. -Tổng lực cản tỉnh chuyển động theo công thức 3-39[1]

Wt = kt.W1+W2+W3 = 2,2.480+54,5 = 1110N.

Công suất tĩnh yêu cầu đối với động cơ theo công thức 3-60[1].

Nt  W

t .vx 60000.

dc

 60000.1,231110.50  0,75KW .

Tương ứng với chế độ làm việc của cơ cấu là trung bình CĐ25%, sơ bộ chọn động cơ điện.

Ký hiệu WANSHSIN

Công suất danh nghĩa: Ndn = 0,75Kw.

Tỷ số truyền: 14 Hệ số quá tải: M max  2,5 . M min Khối lượng: mdc=40Kg.

Hình 5.5: Động cơ điện Wanshsin

1.3. Tỷ số truyền chung

Số vòng quay của bánh xe:

nbx  vx

 .Db

x

3,14.0,350  53v / ph

Tỷ số truyền chung cần có đối với bộ truyền.

ndc bx

t d

G

i i rôto i i khơp



1.4. Kiểm tra động cơ điện về moomen mở máy

-Gia tốc lớn nhất cho phép đảm bảo hệ số an toàn bám Kb=1,2; tính cho trường hợp lực bám ít nhất (khi khơng có vật). theo cơng thức 3-51[1]

Trong đó j0 max  g (Gd .  G . f G0 1,2 d Dbx  W 0 ) . φ = 0,2 : hệ số bám. F = 0,02: hệ số ma sát trượt

Gd = 4500N: Tổng áp lực lên bánh dẫn khi khơng có vật. W0t: tổng lực cản tỉnh khi khơng có vật. W 0  W G0  1110. 41200  502N . t t  Q 41200 50000 Vậy: j  9,81 ( 4500.0,2  4500.0,02 70  502)  0,1m / s 2 0 max 41200 1, 2 300

-Thời gian mở máy tối đa cho phép để không xảy ra trượt :

W 0 .D G .D 2 .n b (Gi Di ) M m0  2.i . t bx  0375.i  dx  1 2 .t 0 . 375.t 0 x dc x m dc m Với :∑(GiDi2) = ( G D 2) + (G D 2) = 2,7+0,1 = 2,8Nm2 -Thời gian mở máy tương ứng gia tốc cho phép trên là

n vx 60. jo max 60.0,150  8,3s 0 502.0,3 41200.0,32.854 2,8.854 Vậy M m  2.18.1,23  375.182.8,3.1,23  375.8,3  40,5Nm .

Đối với động cơ điện đã chọn có mơmen danh nghĩa :

M dn

 9550 1,8

854 20Nm .

Mơmen mở máy trung bình của động cơ xác định theo công thức :

M m  1,8.Mdn=1,8.20 = 36Nm

=> Mm < Mm0.

Như vậy động cơ đã chọn thoả mãn điều kiện về lực bám, động cơ hoạt động an tồn.

0

1.5. Phanh

Sử dụng phanh điện từ thơng dụng hiện nay :

Thắng từ là thiết bị điện dùng để giảm và dừng tốc độ quay của động cơ một cách nhanh chóng.Haui trường hợp phổ biến yêu cầu dừng động cơ:

- Khi có sự cố hay yêu cầu dừng máy nhưng vẫn đảm bảo động cơ ở trạng thái hoạt động.

KẾT LUẬN

Đề tài này giúp ta hiểu về cấu tạo, chức năng quan trọng của cầu trục trong việc nâng chuyển hàng hóa trong các khu công nghiệp, nhà xưởng.

Giúp ta hiểu được cách thức tính tốn của từng bộ phận của cầu trục, hộp giảm tốc cũng như đưa ra các phương án hợp lí nhằm tiết kiệm chi phí cũng như đáp ứng đủ yêu cầu của doanh nghiệp.

Với những yêu cầu nghiêm ngặt đảm bảo an tồn thì việc tính tốn phải thật sự chính xác, lựa chọn hợp lí để nâng cao năng suất giảm sức lao động tốt nhất cho công nhân.

Cầu trục 1 dầm sức nâng 5 tấn là cầu trục được dùng phổ biến nhất, tiết kiệm chi phí đem lại năng suất cao. Đồng thời tiết kiệm không gian trong nhà xưởng, bảo hành bảo dưỡng dễ dàng, thời gian chế tạo nhanh.

Biết được các cơ cấu không thể thiếu trong cầu trục : + Cơ cấu nâng:

Gồm bộ phận mang, hệ thống pa lăng- cáp, tang, hệ thống dẫn động và động cơ. Cơ cấu này có nhiệm vụ thực hiện chuyển động nâng vật.

+ Cơ cấu di chuyển xe con:

Gồm khung xe, bánh xe, hệ thống dẫn động và động cơ. Cơ cấu này có nhiệm vụ làm giá đỡ cho cơ cấu nâng và thực hiện chuyển động qua lại.

+ Cơ cấu di chuyển cầu:

Gồm hai dầm, các bánh xe, hệ thống dẫn động và động cơ. Cơ cấu này có nhiệm vụ làm giá đỡ cho cơ cấu di chuyển xe con và thực hiện chuyển động tới lui.

Ngồi ra cịn có các bộ phận như: phanh, cơ cấu hạn chế hành trình, bộ điều khiển..v.v..

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Huỳnh Văn Hồng (1975). Tính tốn máy trục, NXB Khoa học kỹ thuật

[2] Pts.Trương Quốc Thành (2000). Máy và Thiết bị nâng chuyển, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội

[3] Phạm Phú Lý (1991). Máy nâng chuyển, NXB Đà Nẵng

[4] GS.TS Nguyễn Trọng Hiệp (1999). Chi Tiết Máy T1,2, NXBGD [5] GS.TS Nguyễn Trọng Hiệp (1998).Thiết Kế Chi Tiết Máy, NXBGD [6] Bùi Trọng Lưu (2001). Sức Bền Vật Liệu, NXBGD