Thiết kế cầu trục 5 tấn

Mô tả đồ án: Gồm các file như ảnh trên

Giá: 450.000vnđ – Mã số: doantotnghiep.me_TKM000004
Tải đồ án

PHAÀN 1

CAÙC VAÁN ÑEÀ CHUNG

GIÔÙI THIEÄU CHUNG VEÀ THIEÁT BÒ NAÂNG VAØ PHAÂN TÍCH CHOÏN

PHÖÔNG AÙN THIEÁT KEÁ

 

I.GIÔÙI THIEÄU CHUNG VEÀ THIEÁT BÒ NAÂNG – CHUYEÅN .

     Maùy truïc laø moät loaïi maùy naâng &vaän chuyeån ,moät trong nhöõng phöông tieän quan troïng cuûa vieäc cô giöùi hoaù caùc quaù trình saûn xuaát trong caùc nghaønh kinh teá quoác daân .

ÔÛ caùc nöôùc tieân tieán ,ngaønh maùy naâng chuyeån laø moät ngaønh coâng nghieäp phaùt trieån töông öùng ngaøy caøng cao veà thieát bò vaän chuyeån cuûa caùc ngaønh kinh teá quoác daân .Söï phaùt trieån maïnh meû cuûa coâng nghieäp , luoân mong muoán naâng cao naêng suaát lao ñoäng ,do vaäy phaûi phaùt trieån khoâng ngöøng caûi tieán kyû thuaät maùy naâng &vaän chuyeån.

Coâng nghieäp xaây döïng tröôùc kia raát ít caàn truïc ,ngaøy nay thaäm chí khi xaây döïng nhaø nhoû cuûng khoâng theå thieáu caàn truïc ,chöa noùi gì ñeán vieäc xaây döïng toaø nhaø cao taàng vaø kyû thuaät xaây laép töøng khoái lôùn , trong thôøi kyø hoäi nhaäp laïi caøng chuù troïng vaø khoâng ngöøng caûi tieán kyû thuaät ñeå ñaùp öùng döôc yeâu caàu cuûa ngaønh Coâng nghieäp xaây döïng .

Trong ngaønh coâng nghieäp moû thì caàn coù caùc loaïi thang taûi ,xe kíp baêng taûi …vv.

Trong ngaønh luyeän kim coù nhöõng caàn truïc naëng phuïc vuï kho chöùa quaëng vaø nhieân lieäu .v.v……

Maùy naâng vaø vaän chuyeån phuïc vuï nhaø ôû ,nhöõng nhaø coâng coäng ,caùc cöûa hieäu lôùn vaø caùc ga taøu ñieän ngaàm nhö thang maùy ,trong ñoù coù thang ñieän cao toác cho caùc nhaø cao taàng ,buoàng chôû ngöôøi vaø thang ñieän lieân tuïc ,trong caùc sieâu thò ngöôøi ta duøng raát nhieàu caùc caàu thang cuoán . v v…

Trong nhaø maùy hay phaân xöôûng cô khí thì ngöôøi ta trang bò nhieàu maùy naâng chuyeån di ñoäng nhö caàn truïc ,caàu truïc ,coång truïc duøng ñieän hay khí neùn ,

huyû löïc naêng suaát cao ñeå di chuyeån caùc chi tieát maùy hoaëc maùy …vv.

Ngaønh maùy naâng vaø vaän chuyeån hieän ñaïi ñang thöïc hieän roäng raõi vieäc cô giöùi hoaù quaù trình vaän chuyeån trong caùc ngaønh coâng nghieäp vaø kinh teá quoác daân.

Söï phaùt trieån cuûa kyû thuaät naâng –vaän chuyeån phaûi theo caûi tieán caùc maùy moùc,

tinh xaûo hôn ,giaûm nheï troïng löôïng ,giaûm giaù thaønh ,naâng cao chaát löôïng söû duïng ,taêng möùc saûn xuaát ,ñôn giaûn hoaù vaø töï ñoäng hoaù vieäc ñieàu khieån vaø cheá taïo nhöõng maùy môùi nhieàu hieäu quaû ñeå thoaû maõn yeâu caàu ngaøy moät taêng cuûa neàn kinh teá quoác daân.

ÔÛ nöôùc ta ,maùy naâng vaø vaän chuyeån cuõng ñaõ söû duïng roäng raõi trong moät soá ngaønh nhö xeáp dôõ haøng hoaù ôû caùc beán caûng nhaø ga vaø ñöôøng saét.trong coâng nghieäp xaây döïng nhaø ôû ,trong caùc nhaø maùy luyeän kim ,………vaø laâm nghieäp ,xaây döïng coâng nghieäp vaø quoác phoøng .trong tình hình kinh teá phaùt trieån nhö hieän nay ,maùy naâng vaø vaän chuyeån ngaøy caøng trôû thaønh nhu caàu caáp baùch do nhu caàu saûn xuaát ngaøy caøng cao .

Caùc loaïi maùy naâng vaø vaän chuyeån coù theå phaân thaønh hai loaïi :

• Maùy vaän chuyeån lieân tuïc :

Vaät naëng ñöôïc vaän chuyeån thaønh moät doøng lieân tuïc goàm caùc loaïi baêng gaàu ,baêng taûi ,maùy xuùc lieân tuïc ,xích taûi ,vít chuyeån…..vvv

• Maùy vaän chuyeån theo chu kyø :

Bao goàm maùy hoaït ñoäng coù tính chaát chu kyø ,coù taùc duïng di chuyeån naâng haï ,hoaëc keùo taûi ,trong ñoù cô caáu naâng taûi laø cô caáu chính ñöôïc goïi laø maùy truïc .loaïi naøy goàm caùc loaïi nhö kích tôøi ,palaêng ,caàn truïc ,caàu truïc ,coång truïc   ..vv…

Trong ñoù caàn truïc ,caåu truïc ,coång truïc coù theå vaän chuyeån vaät naëng theo caû ba höôùng trong khoâng gian .

Ñeå mang laïi hieäu quaû cao cho phöông aùn thieát keá ,ta caàn phaûi naém vöõng caùc ñaëc ñieåm veà maùy truïc .

• Caùc thoâng soá cô baûn cuûa maùy truïc:

Ñaëc tính cuûa maùy truïc ñöôïc bieåu thò baèng nhöõng thoâng soá cô baûn sau:

+ taûi troïng naâng Q:

-Taûi troïng naâng laø ñaëc tính cô baûn cuûa maùy truïc ,bieåu thò baèng T hay N.

-Taûi troïng naâng goàm troïng löôïng cuûa vaät coäng vôùi troïng löôïng cuûa cô caáu moùc haøng . Taûi troïng naâng coù giôùi haïn raát lôùn töø vaøi chuïc T ñeán haøng chuïc ngaøn N.trong thöïc teá söû duïng ñeå thuaän tieän ngöôøi ta duøng ñôn vò khoái löôïng : Kg ,taán.

+ chieàu cao naâng haøng H (m).

-Chieàu cao naâng laø khoaûng caùch töø maët saøn ,baõi laøm vieäc cuûa maùy truïc      ñeán vò trí cao nhaát cuûa cô caáu moùc .

+Toác ñoä laøm vieäc V(m/ph hay m/s):

-Toác ñoä laøm vieäc xaùc ñònh theo ñieàu kieän laøm vieäc vaø theo töøng loaïi maùy truïc.toác ñoä naâng haøng naèm trong giôùi haïn töø 10-30(m/ph).

+ Khaåu ñoä L(m):

-Ñaây laø thoâng soá bieåu thò phaïm vi hoaït ñoäng cuûa maùy truïc ,khaåu ñoä L cuûa caàn truïc hay coång truïc laø khoaûng caùch töø taâm baùnh xe di chuyeån naøy ñeán taâm baùnh xe di chuyeån kia .

• Cheá ñoä laøm vieäc cuûa maùy truïc :

-Maùy truïc laøm vieäc theo cheá ñoä ngaén haïn ,laëp ñi laëp laïi .boä phaän laøm vieäc boä phaän naâng haï , di chuyeån qua laïi theo chu kyø .ngoaøi thôøi kyø laøm vieäc coù thôøi döøng maùy ,töùc laø ñoäng cô taét .thôøi gian döøng duøng ñeå söû duïng moùc hay thaùo vaät ñeå chuaûn bò cho caùc thôøi kyø tieáp theo .ngoaøi ra ,moãi quaù trình chuyeån ñoäng qua laïi coù theå phaân ra caùc thôøi kyø chuyeån ñoäng khoâng oån ñònh ,nhö trong thôøi kyø môû maùy ,phanh vaø thôøi kyø oån ñònh.

+ Cheá ñoä nheï:

– Ñaëc ñieåm cuûa cheá ñoä nheï laø heä soá söû duïng troïng taûi thaáp ,kq0,5 .cöôøng ñoä laøm vieäc cuûa ñoäng cô nhoû ,trung bình khoaûng 15% ,soá laàn môû maùy trong moät giôø döôùi 60 laàn vaø coù nhieàu quaûng ngaét laâu .trong nhoùm naøy coù cô caáu naâng vaø cô caáu di chuyeån cuûa caàn truïc söûa chöûa ,caàn truïc ñaët trong khoâng gian maùy ,cô caáu di chuyeån caàn caùc caàn truïc xaây döïng vaø caàn truïc caûng v .v…

+ Cheá ñoä trung bình :

-Ñaëc ñieåm cuûa caùc cô caáu cheá ñoä trung bình laø chuùng laøm vieäc vôùi troïng taûi khaùc nhau ,heä soá söû duïng troïng taûi ,vaän toác laøm vieäc trung bình .cöôøng ñoä laøm vieäc khoaûng 25% soá laàn môû maùy trong moät giôø ñeán 120 laàn .trong nhoùm maùy naøy coù caùc cô caáu naâng vaø di chuyeån caàn truïc trong caùc phaân xöôûng cô khí vaø laép raùp,

cô caáu quay cuûa caàn truïc vaø palaêng ñieän.

+ Cheá ñoä naëng :

-Ñaëc ñieåm cuûa cheá ñoä naëng laø heä soá söû duïng taûi cao ,k_Q=1,vaän toác laøm vieäc lôùn cöôøng ñoä laøm vieäc 40% soá laàn môû maùy trong 1 giôø laø 240 laàn .trong nhoùm naøy coù taát caû caùc cô caáu caàn truïc ôû phaân xöôûng coâng ngheä , ôû kho caùc nhaø maùy saûn xuaát haøng loaïi lôùn ,cô caáu naâng cuûa caàn truïc xaây döïng .

+ Cheá ñoä raát naëng :

   -Ñaëc ñieåm laø cô caáu thöôøng xuyeân laøm vieäc taûi troïng danh nghóa k_Q=1,vaän toác cao .cöôøng ñoä laøm vieäc trong khoaûng 40-60%,soá laàn môû maùy trong 1 giôø laø 360 laàn .thuoäc nhoùm maùy naøy laø taát caû caùc cô caáu caàn truïc ôû phaân xöôûng coâng ngheä vaø caùc kho thuoäc ngaønh luyeän kim .

• Khi tính toán các cơ cấu máy trục người ta phân biệt ba trường hợp tải trọng tính toán đối với trạng thái làm việc và trạng thái không làm việc của máy trục như sau:

Trường hợp 1: tải trọng bình thường của trạng thái làm việc bao gồm trọng lượng danh nghĩa của vật nâng và bộ phận mang ,trọng lượng bản than máy ,các tải trọng động trong quá trình mở và hãm cơ cấu

trường hợp 2:tải trọng lớn nhất của trạng thái làm việc bao gồm trọng lượng danh nghĩa của vật nâng và bộ phận mang ,trọng lượng bản thân máy ,tải trọng động lớn xuất hiện khi mở máy ,và phanh đột ngột ,hoặc khi mất điện ,có điện bất ngờ tải trọng gió lớn nhất khi làm việc và tải trọng do độ dốc lớn nhất có thể

Các trị số tải trọng lớn nhất của trạng thái làm việc thường hạn chế bởi những điều kiện bên ngoài như sự trượt trơn của bánh xe trên ray ,trị số momen phanh lớn nhất,momen giứi hạn của khớp nối …v .v..

đối với trường hợp này tất cả các chi tiết trong cơ cấu được tính theo sức bền tĩnh.

trường hợp 3:tải trọng lớn nhất của trạng thái không làm việc của máy đặt ngoài trời ,bao gồm trọng lượng bản thân ,tải trọng gió lớn nhất trọng trạng thái không làm việc và tải trọng do độ dốc của đường . đối trường hợp này chỉ tính toán cho các chi tiết của bộ phận hãm gió các thiết bị phanh hãm và cơ cấu thay đổi tầm với .

tải trọng tương đương xác định theo các đồ thị gia tải cơ cấu theo thời gian .

Hình 1.1 đồ thị tải trọng trung bình các cơ cấu máy trục chế độ nặng

 

 

1. PHAÂN TÍCH VAØ LÖÏA CHOÏN PHÖÔNG AÙN THIEÁT KEÁ:

   1.-Ñeà taøi thieát keá coång truïc laên coù caùc thoâng soá cô baûn sau:

+Troïng taûi : Q=30 Taán.

+Khaåu ñoä : L=25 (meùt).

+ Ñoä cao naâng : H=9(meùt).

         +Vaän toác naâng :V_n= 3,7 (m/phuùt);V_n= 1,9(m/phuùt).

+Vaän toác xe laên :V_x= 15(m/phuùt);V_x= 5(m/phuùt).

+ Vaän toác caàu laên : V_c=18(m/phuùt).

+ Coång truïc:khaùc vôùi caàu truïc ,coång truïc di chuyeån ñöôïc treân ray boá trí ôû maët ñaát nhôø cô caáu di chuyeån coång .theo keát caáu theùp ,coång truïc coù loaïi coâng xoân hoaëc khoâng .tuyø thuoäc khaåu ñoä vaø taûi troïng coù theå coù coång truïc moät daàm hoaëc hai daàm .trong tröôøng hôïp khaåu ñoä nhoû hôn 25 meùt ,coù theå caû hai chaân coång ñeàu lieân keát cöùng vôùi daàm .trong nhieàu tröôøng hôïp, ñeå taïo söï tuyø ñoäng cuûa caùc chaân coång ,traùnh xoâ leäch vaø keït baùnh xe treân ray ,moät trong hai chaân coång ñöôïc laép khôùp vôùi daàm .

Xe con cuûa coång truïc coù theå laø palaêng ñieän treo hoaëc chaïy treân ray boá trí treân hai daàm chính .cô caáu naâng cuûa coång truïc coù theå boá trí ngoaøi xe con ñeå giaûm taûi.Vieäc daãn ñoäng xe con coù theå ñöôïc thöïc hieän baèng cô caáu daãn ñoäng baùnh xe daãn hoaëc tôøi keùo .cô caáu di chuyeån coång thöôøng duøng phöông aùn daãn ñoäng rieâng .Neáu duøng daãn ñoäng chung thì phaûi boá trí treân cao ñeå khoùi vöôùng thieát bò ôû maët ñaát.

+Vôùi coång truïc laên coù caùc thoâng soá ban ñaàu nhö treân ta coù nhieàu phöông aùn thieát keá khaùc nhau .

• phöông aùn 1:công trục hai dầm có kết cấu dạng hộp.

+ Dầm chính: gồm hai dầm có kết cấu dạng hộp và được liên kết với chân cổng trục bằng đinh tán .Trên dầm chính có hai thanh ray để xe lăn chuyển trên đó và thực hiện việc nâng hạ ,di chuyển vật nâng.

+ Bản má gá dầm và giá đỡ dầm .

Loại cổng trục này có kết cấu toàn bộ là dạng hộp nên việc tính toán thiết kế cho toàn bộ cổng trục củng đơn giản,giảm thời gian chế tạo và lắp ghép do có thể sử dụng phương pháp hàn tự động .việc bảo dưỡng cổng trục củng đơn giản .Vì vậy giá thành của loại cổng trục này không cao.

• phöông aùn 2: cổng trục hai dầm kiểu dàn .

+Dầm chính:gồm một hệ khung dàn từ các hệ thanh liên kết cùng với nhau bằng các mối hàn .Trên dầm chính có hai thanh ray để xe lăn chuyển trên đó và thực hiện việc nâng hạ ,di chuyển vật nâng.

+ Bản má gá dầm và giá đỡ dầm .

Kết cấu kim loại cổng trục hai dầm kiểu dàn là một hệ không gian phức tạp .

nhưng trọng lượng của cổng trục loại này nhỏ .tuy nhiên,vì có nhiều thanh xiên và thanh đứng phức tạp trong chế tạo và giá thành cao hơn các loại khác .chất lượng các mối ghép hàn không cao ,phụ thuộc vào tay nghề của công nhân .không áp dụng được phương pháp hàn tự động,việc bảo trì ,kiếm tra không thuận lợi .

• phöông aùn 3 :cổng trục loại một dầm

+Dầm chính: chỉ có một dầm với hai bản má gá dầm và giá đỡ dầm ,Dầm chính có dạng chữ I phía trên dầm chữ I là giàn thép đặt trong mặt phẳng ngang ,palăng điện chạy dọc theo các cánh thép phía dưới của dầm chữ I nhờ cơ cấu di chuyển của palăng để thực hiện việc nâng hạ ,hạ di chuyển vật nâng .

+ Bản má gá dầm và giá đỡ dầm .

Với phương án này ,cổng trục thiết kế đơn giản ,nhỏ gọn ,không gian hoạt động lớn .Tuy nhiên loại cổng trục này chỉ thích hợp với chế độ làm việc nhẹ.

Ngoài ba phưong án trên,trong thực tế còn nhiều phương án nữa nhưng không phổ biến ít sử dụng .

Qua việc phân tích kết cấu cũng như ưu nhược điểm của từng phưong án nhận thấy phương án 1 (cổng trục hai dầm kiểu hộp) là phù hợp với yêu cầu thiết kế hơn cả .bời vì ngoài những ưu nhược điểm nổi bật đã nêu cổng trục hai dầm dạng hộp còn có thể làm việc ở chế độ trung bình và nặng.Nhược điểm chủ yếu của cổng trục dạng này là khối lượng toàn cổng trục nhiều hơn một ít so với các loại cổng trục khác ,nhưng bù lại giá thành của nó không cao ,kiểm tra bảo dương dể dàng .

Sau đây là kết cấu một số loại cổng trục thông dụng .

 

 

	L

 

l

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

	Hình 1.1 kết cấu kim loại cổng trục hai dầm dạng hộp       .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

	Hình 1.2 kết cấu kim loại cổng trục hai dầm kiểu dàn .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Phương án chọn liên kết giữa chân cổng trục với dầm chính.

2.1. phương án 1:        

Cổng trục có khổ độ nhỏ thua hoặc bằng 25(met) có thể chế tạo cả hai chân cổng có liên kết cứng với dầm và như vậy để giảm thời gian chế tạo và lắp dựng cổng trục .với phương án này ,cổng trục thiết kế có kết cấu đơn giản ,không gian hoạt động lớn .giá thành chế tạo củng rẻ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

		Hình 2.1

 

 

 

 

 

 

2.2 phương án 2:        

cổng trục có chân cổng bên trái liên kết cứng với dầm còn chân cổng bên trái liên kết với dầm còn chân cổng bên phải liên kêt với dầm nhờ khớp xoay hình trụ

(nút A ) với trục xoay nằm trong mặt phẳng nằm ngang .với sơ đồ này chân mềm có thể lắc quanh trục thẳng đứng tới 5⁰ về cả hai phía trên .phương án này kết cấu củng hơi phức tạp hơn so với phương án một nhưng củng chưa khắc phục được hết ,trong trường hợp này ,khi cổng trục bị xô lệch do hai bên có tốc độ không đều nhau thì dầm cầu bị uốn trong mặt phẳng ngang .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

	Hình 2.2

 

 

 

 

 

 

 

     2.3 Phương án 3 :

Ở phương án này thì chân cứng bên trái liên kết với dầm bằmg ngối trượt (nútB) cho phép dầm có thể xoay tương đối quanh vấu định thẳng đứng (nút C) chân mềm bên phải liên kết với dầm bằng khớp cầu (nút D) cho phép xoay theo hướng bất kỳ .Do đó khi cổng trục bị xô lệch thì dầm cầu không bị uốn và hoàn toàn tránh được khả năng kẹt .

 

Hình 2.3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Qua việc phân tích kết cấu cũng như ưu nhược điểm của từng phương án nhận thấy phương án 1 (chân cổng trục liên kết cứng với dầm) là phù hợp với yêu cầu thiết kế hơn cả .Bởi vì ngoài những ưu điểm nổi bật đã được nêu ở trên ,làm việc được chế độ trung binh và nặng ,việc bảo dưỡng củng đơn giản ,dễ chế tạo ,giá thành sẻ hơn so với hai phương án trên .nhưng vẩn đảm bảo yêu cầu làm việc.

   CƠ CẤU DI CHUYỂN:

3. DẪN ĐỘNG CÁC CƠ CẤU CỦA MÁY TRỤC :

Cơ cấu di chuyển dùng để di chuyển xe lăn máy trục trên đường ray hoặc không có ray ,như vậy chúng ta chỉ nghiên cứu trên các cơ cấu di chuyển trên ray .

Dựa vào phương thức bố trí của cơ cấu di chuyển ,ta có hai loại :

• cơ cấu bố trí ngay trên bộ phận di chuyển .


• cơ cấu di chuyển đặt ngoài bộ phận di chuyển và dùng cáp hay xích kéo chúng.
  
  • Cơ cấu di chuyển xe lăn :
  
  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. động cơ điện ; 2.phanh ;   3 . hộp giảm tốc; 4.khớp nối ;5.bánh xe.

Sơ đồ cơ cấu di chuyển xe lăn theo hình 3.1 . đây là loại sơ đồ thường dùng nhất đối xe lăn hiện nay ,theo sơ đồ này bánh xe 5 được kẹp chặt trên trục đặt qua các hộp trục ,trục bánh xe được nối trục ra hộp giảm tốc 3 bằng các khớp nối . loại khớp nối thường dùng ở đây là khớp răng , ở động cơ trục ra nối bộ phận phanh 2.

Như vậy , các bộ phận của cơ cấu được chế tạo riêng thành từng cụm ,tiện lợi cho việc chế tạo và lắp ráp .Bộ truyền được thực hiện dưới dạng hộp giảm tốc đặt đứng được che kín để tránh bụi bẩn .

Do những ưu điểm kể trên mà ở đây chọn phương án này cho cơ cấu di chuyển xe.

• Cơ cấu di chuyển cổng trục :

Cơ cấu di chuyển cổng trục được chọn theo phương án dẫn động riêng ,phương án này gồm hai cơ cấu như nhau dẫn động cho các bánh xe chủ động ở mỗi bên ray riêng biệt ,khuyết điểm của loại cơ cấu này là trong quá trình di chuyển của cổng trục có sự lệch trong mặt phẳng ngang so với đường ray ,nguyên nhân sự xô lệch này là có thể do lắp ráp các bánh xe không chính xác , đường kính các bánh xe khác nhau , độ không song song của các đường ray ….song do gọn nhẹ ,dễ lắp đặt ,sữ dụng và bảo dưỡng dễ dàng chính vậy mà ngày được sử dụng rộng rại và phổ biến .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

3.3 Cơ cấu nâng :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

	Hình 3.3 cơ cấu nâng

 

 

 

1 động cơ điện ; 2 phanh ; 3 khớp nối ; 4 hộp giảm tốc ; 5 khớp răng đặc biệt; 6 .tang ; 7dây cáp ;8 Ròng rọc cố định ;9 ròng rọc di động ; 10 móc treo

 

 

PHẦN 2

TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ CƠ CẤU NÂNG

2.1. Phân tích chung :

2.1.1. yêu cầu khi tính toán và thiết kế cơ cấu nâng:

       Cơ cấu nâng dùng để nâng hạ vật theo phương thẳng đứng .Ngoại lực là trọng lưc và lực quán tính tác dụng lên vật nâng .có hai loại cơ cấu nâng :cơ cấu nâng dẫn động bằng tay ,và cơ cấu nâng dẫn động bằng điện .Do cơ cấu dẫn động bằng tay không phù hợp yêu cầu thiết kế nên ở đây không đi vào phân tích .

Còn cơ cấu nâng dẫn động bằng điện ,do tính chất quan trọng và yêu cầu cao nên cơ cấu phải đảm độ an toàn ,độ tin cậy ,độ ổn định cao khi làm việc .Do đó ,cơ cấu nâng phải được chế tạo nghiêm chỉnh với chất lượng tốt của tất cả các khâu ,khác với cơ cấu bằng tay ,ở đây dùng tang kép quấn một lớp cáp ,có cắt rãnh đảm bảo độ bền lâu cho cáp .Bộ truyền phải được chế tạo dưới dạng hộp giảm tốc kín ,ngâm dầu ,bôi trơn tốt ,các ổ trục thường dùng ổ lăn.Thiết bị phanh hãm thường dùng là phanh má thường đóng.

2.2.2.cơ cấu nâng :       Các số liệu ban đầu:

-trọng tải :       Q=30T=300000N

-Trọng lượng bộ phận mang : Q_m=3200N

-Khaåu ñoä : L=25 (meùt).

– Ñoä cao naâng : H=9(meùt).

-Vaän toác naâng :V_n= 3,7 (m/phuùt);V_n= 1,9(m/phuùt).

-Vaän toác xe laên :V_x= 15(m/phuùt);V_x= 5(m/phuùt).

– Vaän toác caàu laên : V_c=18(m/phuùt).

chế độ làm việc của các cơ cấu là chế độ trung bình .

2.2.3 Sơ đồ động học cơ cấu nâng:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Hình 2.2.3 cơ cấu nâng

 

Theo sơ đồ này cơ cấu gồm có 1 động cơ điện ; 2 phanh ; 3 khớp nối ; 4 hộp giảm tốc ; 5 khớp răng đặc biệt; 6 .tang ; 7dây cáp ;8 Ròng rọc cố định ;9 ròng rọc di động ; 10 móc treo .

Dùng sơ đồ này với kiểu nối tang của trục ra hộp giảm tốc bằng khớp răng đặc biệt ,ta sẻ được kích thước chiều dài nhỏ gọn ,đồng thời đảm bảo việc chế tạo từng cụm riêng ,tháo lắp dễ dàng.

2.2.Tính toán cơ cấu nâng:

     2.2.1.Chọn loại dây cáp:

             Vì cơ cấu làm việc với động cơ điện ,vận tốc cao ,ta chọn cáp để làm dây cho cơ cấu là loại dây có nhiều ưu điểm hơn các loại dây khác như xích hàn ,xích tấm và loại dây thông dụng nhất trong nghành máy trục hiện nay.

Ta không chọn dây xích vì xích nặng hơn khoảng 10 lần so với cáp ,xích có thể đứt đột ngột do chất lượng mối hàn kém (nếu là xích hàn) .

Trong các kiểu kết cấu dây cáp thì kết cấu kiểu ЛK -P theo ГOCT 2588-55 có tiếp xúc đường giữa với các sợi thép các lớp kề nhau ,làm việc lâu hỏng và được sử dụng rộng rãi .Vật liệu chế tạo là các sợi thép có dưới hạn bền 1200÷2100(N/mm²).chọn cáp ЛK -P 6×19=114(ГOCT 2588-55 ),với giới hạn bền các sợi thép trong khoảng 1500÷1600N/mm²,để dễ dàng trong việc thay cáp khi bị mòn đứt.

2.2.2. palăng giảm lực:

   Để giảm lực căng và tuổi thọ cho dây cáp của cơ cấu nâng khi nâng với tải trọng lớn ta dùng một palăng.

Trên cầu lăn dây cáp nâng được cuốn trực tiếp lên tang .Do cầu lăn thực hiện việc nâng hạ vật nâng theo chiều thẳng đứng nên để tiện lợi trong khi làm việc ta chọn palăng kép có hai nhánh dây chạy trên tang .tương ứng với trọng tải cầu lăn theo Bảng 2-6( TTMT) chọn bội suất palăng a=4.Palăng gồm bốn ròng rọc di động và một ròng rọc không di chuyển làm nhiệm vụ cân bằng .

		Hình 2.2.2 sơ đồ nguyên lý palăng.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Lực căng lớn nhất xuất hiện ở nhánh dây cáp cuốn lên tang khi nâng vật .

bảng 2.19(TTMT).

Trong đó:Q₀=Q+Q_m=300000+3200=303200(N).

λ=0,98:hiệu suất một ròng rọc với điều kiện ròng rọc đặt trên ổ lăn.

Bôi trơn tốt bằng mỡ.

a=4bội suất của palăng

m=2 số nhánh cáp cuốn lên tang .

t=0 vì số dây cáp trực tiếp cuốn lên tang không qua ròng rọc chuyển hướng.

 

vậy

Hiệu suất của palăng xác định theo công thức (2-21 -TTMT)

 

    2.2.3 Tính kích thước dây cáp :

             Kích thước dây cáp được chọn dựa vào công thức (2-10 –TTMT).

S_d=S_max*k=39056,12*5,5=214808,66

Với :k=5,5 :hệ số an toàn bền của cáp (Bảng 2-2 . TTMT)

xuất phát từ điều kiên theo công thức (2-10) với loại dây đã chọn trên ,với dưới hạn bền của sợi σ_b=16000 N/mm². chọn đường kính dây cáp d_c=21m có lực kéo đứt là S_đ=227000(phụ lục 12 của TCVN 4244-86)

Vậy dây cáp được chọn đạt yêu cầu.

   2.2.4 Tính các kích thước cơ bản của tang và ròng rọc

1.        a) Đường kính tang :

   Đường kính nhỏ nhất cho phép đối với tang và ròng rọc phải thích hợp với cáp để tránh cáp bị uốn nhiều gây ra mỏi và đảm bảo độ bên lâu cho cáp .

Đường kính nhỏ nhất cho phép của tang được xác định theo công thức (2-12 .TTMT).

D_t≥d_c*(e-1).

e=25 hệ số đường kính tang ,theo Bảng 2.4(TTMT-NxBKH-KT)

D_t≥21*(25-1)=504(mm).

Ở đây ta chọn đường kính tang và ròng rọc giống nhau _t=D_r=520(mm)

Ròng rọc cân bằng không phải là rọc làm việc nên có thể chọn đường kính nhỏ hơn 20% so ròng rọc làm việc .

D_c=0,8.D_r=0,8*520=416(mm).

1. chiều dài tang :

     Chiều dài tang phải được tính toán sao cho khi hạ vật xuống vị trí thấp nhất trên vẫn còn ít nhất 1,5 vòng cáp dữ trữ,không kể những vòng cáp nằm trong kẹp (quy định về an toàn )

chiều dài toàn bộ của tang xác định theo công thức 2-14(TTMT) đối với trường hợp Palăng kép.

L’= L₀’+2L₁+2L₂+L₃

Hình 2.2.4 sơ đồ xác định chiều dài.tang

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Chiều dài một nhánh cáp cuốn lên tang khi làm việc với chiều cao nâng H=9mm

Và bội suất Palăng a=4.

l=H.a=9*4=36m.

số vòng cáp phải cuốn ở một nhánh :

 

Trong đó   Z’₀=2 số vòng dữ trử không dùng đến :

vòng

L’₀=2*Z*t

với bước rãnh cáp :t=d_c+(2÷3)=21+2=23 mm

Trong đó d_c đường kính cáp .

L’₀=2*Z*t=2*23,2*23=1067,2(mm).

chiều dài L₁ là phần tang để cặp đầu cáp ,chọn phương pháp chọn thông thường nên ta nên phải cắt thêm 3 vòng rãnh nữa trên tang ,Do đó :

L₁=3*t=3*23=69(mm)

Vì tang được cắt rãnh ,cáp cuôn một lớp ,nên không phải làm thành bên ,tuy nhiên ở hai đầu tang trước khi vào phần cắt rãnh ta để trữ lại một khoảng L₂=20mm .

khoảng cách L₃ :ngăn cách giữa hai nữa cắt rãnh : L­₃=b-2*h_min*tgα

Trong đó :b khoảng cách giữa hai ròng rọc ngoài cùng giữa hai ổ móc treo .

h_min :khoảng cách nhỏ nhất giữa trục tang với trục các ròng rọc treo móc

dựa vào kết cấu đã có ,có thể lấy sơ bộ:

b=300(mm).

h_min=900(mm).

tgα=0,007:góc cho phép dây cáp chạy trên tang bị lệch so với phương thẳng đứng .

L₃=300-2*1000*0,007=286(mm)

Vậy chiều dài toàn bộ của tang sẻ bằng :

L’= L₀’+2L₁+2L₂+L₃=1067,2+2*69+2*20+286=1531,2mm.

Bề dày thành tang xác định theo kinh nghiệp :

σ= 0,02*D_t+(6÷10) theo công thức Trang 22-TTMT.

σ=0,02*520+8,6=19 mm

Tang được đúc bằng vật liệu Gang (CH15-32) loại vật liệu thông dụng phổ biến nhất có:

kiểm tra sức bền của tang theo công thức :

theo công thức (2-15) theo(TTMT-NxbKH-KT)

S_max: lực căng cáp lớn nhất ở nhánh cáp cuốn lên tang

σ chiều dầy thành tang ; t bước rãnh

k :hệ số phụ thuộc số lớp cáp cuốn lên tang .

φ=0,8 :hệ số tính đến sự sắp xếp không đều của dây cáp trên tang .

=(N/mm²).

Tang được đúc bằng gang xám (CH15-32) có giới hạn bền nén là σ_bn=565N/mm². Ưng suất cho phép xác định theo giới hạn bền nén với hệ số an toàn k=5.

Vậy :σ_n<[σ] tang đạt yêu cầu về nén:

2.2.5 chọn động cơ điện :

   Công suất tĩnh khi nâng vật bằng trọng tải đựơc xác định :

[kW] theo công thức 6.10 [KTNC].

Với :η hiệu suất của cơ cấu bao gồm :

η=η_p*η_t*η₀=0,87.

η_p=0,97 hiệu suất pa lăng.

η_t=0,96 hiệu suất tang (bảng1-9)

η₀=0,94 hiệu suất của bộ truyền có kể cả khớp nối ,xuất phát từ bảng số liệu bảng 1-9, với giả thiết bộ truyền được chế tạo thành hộp giảm tốc hai cấp bánh răng trụ .

 

Vậy : (kW).

 

Tương ứng với chế độ trung bình ,sơ bộ chọn động cơ điện MT42-8 có các đặc tính sau đây.

Công suất danh nghĩa         : N_dc=16( kW).

Số vòng quay danh nghĩa:   n_dc =718 (vòng/phút).

hệ số quá tải :

Cosφ=0,69

khối lượng động cơ   : m_dc=365kg.

2.2.6 Tỷ số truyền chung :

tỷ số truyền chung từ trục động cơ đến trục tang theo công thức(3-15)

 

Số vòng quay của tang để đảm bảo vận tốc nâng cho trước .

 

Vậy tỷ số truyền cần có

• kiểm tra động cơ điện về nhiệt :

0,5Q

0,3Q

Q

T

t

0,2t

0,2t

0,6t

Q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

	Hình 2.2.7 sơ đồ gia tải của cơ cấu nâng

 

 

 

 

Sơ đồ thực tế sử dụng cầu lăn theo trọng tải cho trên hình 2.2.7

Q₁=Q; Q₂=0,75Q; Q₃=0,2Q Và tỷ lệ thời gian làm việc với các trọng lượng này la 3:1:1.

động cơ điện đã chọn các công suất danh nghĩa nhỏ hơn công suất tĩnh yêu cầu

khi làm việc ,do đó phải được kiểm tra về nhiệt .

Để kiểm tra đựơc nhiệt động cơ ,ta lần lượt xac định các thông số tính toán trong các thời kỳ làm việc khác nhau của cơ cấu .

Các thông số cần xác định :

1. trọng lượng vật nâng cùng bộ phận mang vật :Q₀=303200N


2. lực căng dây trên tang khi nâng vật ,theo công thức 2-19 [ TTMT].

=39056,14N.

8. hiệu suất của cơ cấu không tính hiệu suất palăng khi làm việc với vật nâng trọng lượng bằng trọng tải :η=η_t*η₀=0,96*0,92=0,88.


9. Momen trục động cơ khi nâng vật ,theo công thức 2-79 [ TTMT].

Nm.

1. lực căng dây trên tang khi hạ vật ,theo công thức 2-22 [ TTMT].

=36759,3Nm.

1. momen trục động cơ khi hạ vật ,theo công thức 2-80 [ TTMT].

 

1. thời gian mở máy khi nâng vật ,theo công thức 3-3 [ TTMT].

 

≈(G_iD_i²)_rôto+G_iD_i²)_khớp=27+20,25=47,25Nm²

với Momen vô lăng :(G_iD_i²)_rôto=27Nm²

( G_iD_i²)_khớp=20,25Nm².

(với d đường kính ngoài cùng của khớp nối và G trọng lượng của khớp nối .

chọn sơ bộ d=300mm,trọng lượng của khớp nối là G=500N.

( G_iD_i²)_khớp=0,45*G*d²=20,25mm²

Ta có :β=1,1.

.

M_m momen mở máy của động cơ ,đối với động cơ đã chọn là động cơ điện xoay chiều kiểu dây cuốn ,M_m xác định theo công thức 2-75[ TTMT].

 

M_dn: momen danh nghĩa động cơ :

 

M_m=1,8*212,8=383,06Nm.

Do đó : khi Q₁=Q

1,1

 

Gia tốc mở máy là:Q₁=Q

 

Gia tốc này trong giới hạn thoả đáng với các loại cổng trục phục vụ trong cơ khí ..vvv.

Thời gian mở máy khi hạ vật :

 

.

Trên đây trình bày cách tính toán các thông số cho trường hợp Q₁=Q.Các trường hợp Q₂;Q₃ củng tương tụ ,kết quả phép tính các thông số cho các trương hợp tải trọng khác nhau được ghi theo bảng dưới đây :

 

Các thông số cần tính	Đơn vị	Q1=Q	Q2=0,5Q	Q3=0,3Q	Ghi chú
Qo	N	303200	151600	90960
Sn	N	39056,14	19528,07	11716,8
η		0,87	0,84	0,75
Mn	Nm	291,3	152,6	102,5
Sh	N	36759,3	18379,7	11027,8
Mh	Nm	212,3	106,2	63,7
S	1,1	0,44	0,36
S	0,17	0,207	0,228

Thời gian chuyển động với vận tốc ổn định :

s.

Momen trung bình bình phương có thể xác định theo công thức gần đúng (Nm)

.      Theo công thức : 2-37[ TTMT].

:tổng thời gian mở máy trong các thời kỳ làm việc với tải trọng khác nhau ,s

M_t :momen cản tỉnh tương ứng với tải trọng nhất định trong thời gian chuyển động ổn định với tải trọng đó ,Nm.

t_v:thời gian chuyển động với vận tốc v   ổn định khi làm việc với từng tải trọng

:toàn bộ thời gian đông cơ làm việc trong một chu kỳ bao gồm thời gian làm việc trong các thời kỳ chuyển động ổn định và không ổn định ,s .

M_m momen mở máy của động cơ điện ,Nm.

M_tb=

 

[Nm].

Công suất trung bình của động cơ phát ra là: theo công thức 2-76 [ TTMT].

,2Kw.

kết quả phép tính kiểm tra về nhiệt cho thấy động cơ điện được chọn là MT42-8

Có công suất danh nghĩa là N_dn=16Kw.hoàn toàn thoả mả yêu cầu khi làm việc .

• tính và chọn phanh :

Phanh dùng để hảm hoặc điều chỉnh tốc độ cơ cấu ,triệt tiêu được động năng của các khối lượng chuyển động tịnh tiến và chuyển động quay .tất cả các cơ cấu máy trục đều phải dùng thiết bị phanh hãm, nhất là các cơ cấu làm việc vận tốc cao . mà trong đó sự an toàn trong quá trình nâng hạ đều phụ thuộc vào hệ thống phanh ,do đó cơ cấu nâng của cổng trục phải trang bị thiết bị phanh hãm để đảm bảo độ an toàn .

Qúa trình phanh được thực hiện bằng cách đưa vào cơ cấu lực cản phụ dưới dạng ma sát nảy sinh ra momen phanh .

Phanh được dùng có thể có nhiều loại : phanh đai ,phanh một má ,phanh hai má ,phanh áp trục ,phanh ly tâm …..v.v.v….có thể phanh thường đóng hoặc thường mở .

ở đây ta chọn phanh hai má loại phanh thường đóng và được bố trí trên trục động cơ .vì những lý do sau :

– loại phanh này có kích thước nhỏ ngọn hơn các loại phanh khác .

– lực phanh tác dụng đối xứng lên trục đặt phanh .

– đảm bảo đóng mở nhịp nhàng giữa các má phanh với bánh phanh nên độ an toàn sẽ cao hơn cho cơ cấu nâng khi làm việc với tải trọng lớn .

– phanh thường đóng làm việc an toàn hơn phanh thường mở .khi có sự cố xảy ra thì phanh vẫn đóng vật nâng ở tư thế treo ,không bị rơi đột ngột .

đặt phanh trên trục đông cơ thì mômen phanh nhỏ hơn ở các vị trí khác ,do đó kích thước ,trọng lượng của phanh sẽ nhỏ hơn và tính an toàn cũng cao hơn .

để chọn phanh làm việc có hiệu quả và an toàn ta dựa vào giá trị momen phanh yêu cầu M_ph .momen phanh của cơ cấu nâng được xác định từ điều kiện giữ vật nâng treo ở trạng thái tĩnh với hệ số an toàn n .

M_ph=n.M_t≤[M_ph] .2.2[KTNC]

Trong đó : n hệ số an toàn của phanh ,phụ thuộc vào chế độ làm việc đối với chế độ làm việc nhẹ : n=1,5 ; trung bình n=1,75 ;nặng n=2 ; rất nặng n=2,5.

Thiết kế cầu trục 5 tấn