Đề án Tính toán thiết kế cầu trục tải trọng 12 tấn

Thuyết minh đề án kỹ thuật

“Tính toán thiết kế cầu trục tải

trọng 12 tấn”

MỤC LỤC

Nội dung

Trang

Đề tài

Mục lục

Lời nói đầu

1

2

3

4

Nhận xét của Giáo viên

PHẦN I:

5÷17

GIỚI THIỆU VỀ CẦU TRỤC VÀ MỤC TIÊU THIẾT KẾ.

5

1.1 TỔNG QUAN VỀ MÁY NÂNG CHUYỂN

1.2 GIỚI THIỆU VỀ CẦU TRỤC

1.3 NHIỆM VỤ VÀ MỤC TIÊU THIẾT KẾ

PHẦN II:

6÷13

14÷17

18÷124

TÍNH TOÁN CÁC CƠ CẤU CHÍNH

18 ÷48

18÷21

21÷48

49÷75

2.1 CHỌN PHƯƠNG ÁN VÀ TÍNH TOÁN CƠ CẤU NÂNG.

2.1.1Chọn phương án cho cơ cấu nâng.

2.1.2Tính cơ cấu nâng.

2.2 TÍNH CƠ CẤU DI CHUYỂN XE CON

2.2.1.

Chọn sơ đồ tính và các thông số cơ bản.

49

50÷54

2.2.2.

2.2.3.

thẳng.

Tính cơ cấu di chuyển.

Thiết kế bộ truyền trong hộp, bánh răng trụ -

54÷67

68÷75

2.2.4.

thẳng

Thiết kế bộ truyền ngoài hộp, bánh răng trụ -

76÷115

76÷78

2.3. TÍNH CƠ CẤU DI CHUYỂN CẦU

2.3.1.

2.3.2.

2.3.3.

2.3.4.

2.3.5.

2.3.6.

Chọn sơ đồ tính và các thông số cơ bản.

78÷83

Tính cơ cấu di chuyển cầu.

Thiết kế bộ truyền bánh răng hở.

Tính chọn khớp nối.

Tính chọn then

83÷106

107÷111

112÷115

122

Tính trục truyền

123÷131

2.4. TÍNH KẾT CẤU THÉP CỦA CẦU TRỤC

2.4.1. Tính dầm chính.

123÷128

129÷131

132

2.4.2. Tính tán dầm cuối

Tài liệu tham khảo

Lời nói đầu

Cùng với sự phát triển của thế giới và xu huớng hội nhập kinh tế quốc tế, đất

nước ta đang dần đổi mới và buớc vào thời kì công nghiệp hoá, hiện đại hoá, vừa xây

dựng cơ sở vật chất – kỹ thuật vừa phát triển nền kinh tế đất nuớc. Hiện nay, nước ta

đang mở rộng việc xây dựng và phát triển các khu công nghiệp, nhà máy, các cơ sở

sản xuất….từ đó, hệ thống máy móc ngày càng trở nên phổ biến và từng bước thay thế

sức lao động của con người … Do đó, ngành Cơ khí chế tạo máy không thể thiếu và

có vai trò rất quan trọng trong quá trình xây dựng và phát triển đất nước.

Trong các trương trình giảng dạy bậc Đại học của các khối ngành kỹ thuật

việc thiết kế đồ án môn học là một nhiệm vụ quan trọng đối với tất cả mọi ngành nghề.

Giúp cho sinh viên hiểu sâu, hiểu kỹ và tổng hợp được những kiến thức cơ bản của

môn học.. Đối với ngành Cơ khí, đây là một công việc thiết thực, không những giúp

cho sinh viên được hòa mình vào thực tế, tích lũy kinh nghiệm, được khẳng định

những kiến thức đã học trên lý thuyết, mà còn hình thành tác phong và khả năng ngề

nghiệp của một kỹ sư cơ khí thực thụ trong tương lai.

Đề án kỹ thuật là học 1 phần nằm trong chương trình đào tạo kỹ sư Cơ khí

trường ĐHKT Công nghiệp Thái Nguyên. Đây là 1 học phần mới nằm trong các học

phần tự chọn trong trương trình đào tạo. Mục đích của học phần là nhằm cho sinh viên

tìm hiểu nghiên cứu về một số các loại dây truyền , kết cấu máy nâng chuyển cơ khí

thông dụng trong thực tế như các trạm dẫn động băng tải, xích tải , gầu tải, cầu trục

.v.v. Qua đó sinh viên được tìm hiểu thực tế, tiến hành tình toán thiết kế các cụm chi

tiết, bộ phận máy nhằm nâng cao hiểu biết cho sinh viên.

Đề tài thiết kế của nhóm em được giao là “Tính toán thiết kế cầu trục tải

trọng 12 tấn”. Sau một quá trình tìm hiểu, nghiên cứu và thiết kế, đặc biệt nhờ có sự

giúp đỡ và chỉ bảo tận tình của các cô giáo Trần Thị Phương Thảo và cô Bùi Thanh

Hiền, cùng các thầy cô trong bộ môn Kỹ thuật Cơ khí, đến nay nhóm chúng em đã

hoàn thành đề tài đồ án của mình với một bản thuyết minh và các bản vẽ theo yêu cầu

đề tài.

Trong quá trình làm đồ án, mặc dù các thành viên trong nhóm đã đoàn kết,

cố gắng để đồ án của nhóm hoàn thiện nhất, nhưng do điều kiện thời gian và kinh

nghiệm hạn chế, nên đồ án không tránh khỏi những thiếu sót. Kính mong thầy cô và

các bạn đóng góp ý kiến để đề án của nhóm được hoàn thiện nhất.

Em xin trân thành cám ơn !

Nhóm sinh viên thực hiện

Nguyễn Văn Thuận

Nông Văn Thức

Dương Văn Tĩnh

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN

..........................................................................................................................

PHẦN I:

GIỚI THIỆU VỀ CẦU TRỤC VÀ MỤC TIÊU THIẾT KẾ.

1.1 TỔNG QUAN VỀ MÁY NÂNG CHUYỂN

1.1.1 Khái niệm: Máy nâng chuyển là các loại máy công tác dùng để thay

đổi vị trí của đối tượng công tác nhờ thiết bị mang vật trực tiếp như móc treo,

gầu ngoạm,… hoặc gián tiếp như băng tải, xích tải, con lăn, đường ống v.v

1.1.2 Phân loại: Theo tính chất làm việc thì máy nâng chuyển được chia

làm 2 loại chính:

- Máy vận chuyển liên tục: Ở các loại máy này vật phẩm được di chuyển

thành dòng ổn định và liên tục. Có thể bốc rỡ ngay trong quá trình vận chuyển.

Máy vận chuyển liên tục được phân thành 2 nhóm:

+ Vận chuyển liên tục có bộ phận kéo, như băng tải, xích…

+ Máy vận chuyển liên tục có bộ phận kéo, như hệ thống đường lăn, ống

dẫn.

- Máy vận chuyển theo chu kỳ: Đặc trưng của loại máy này

hoạt động có

việc và thời gian nghỉ )

tính chất chu kỳ (

l

uôn ph

i

ê

n g

i

ữa

thời

kỳ

làm

của cơ cấu máy. Phần chủ yếu của máy vận chuyển theo chu kỳ là máy

trục. Máy trục được chia ra làm 3 nhóm lớn.

+ Máy trục đơn giản như kích, tời, pa lăng.

+ Máy trục thông dụng, như cầu trục cần cẩu.

+ Máy trục đặc chủng: Đó là loại máy dùng riêng theo yêu cầu nào đó như

thang máy, trục bến cảng.

1.2 GIỚI THIỆU VỀ CẦU TRỤC

1.2.1 Khái niệm: Cầu trục là tên gọi chung của máy trục chuyển động trên

hai đường ray cố định trên kết cấu kim loại hoặc tường cao để vận chuyển các vật

phẩm trong khoảng không (khẩu độ) giữa hai đường ray đó.

Đặc điểm về cầu trục:

Cầu trục là một loại máy trục có phần kết cấu thép (dầm chính) liên kết với

hai dầm ngang (dầm cuối), trên hai dầm ngang này có 4 bánh xe để di chuyển

trên hai đường ray song song đặt trên vai cột nhà xưởng hay trên dàn kết cấu

thép. Cầu trục được sử dụng rất rộng rãi và tiện dụng để nâng hạ vật nâng,

hàng hoá trong các nhà xưởng, phân xưởng cơ khí, nhà kho bến bãi.

Dầm cầu được gọi là dầm chính thường có kết cấu hộp hoặc dàn, có thể có

một hoặc hai dầm, trên đó có xe con và cơ cấu nâng di chuyển qua lại dọc

theo dầm chính. Hai đầu của dầm chính liên kết hàn hoặc đinh tán với hai

dầm cuối, trên mỗi dầm cuối có hai cụm bánh xe, cụm bánh xe chủ động va

cụm bánh xe bị động. Nhờ cơ cấu di chuyển cầu và kết hợp cơ cấu di chuyển

xe con (hoặc palăng) mà cầu trục có thể nâng hạ ở bất cứ vị trí nào trong

không gian phía dưới mà cầu trục bao quát.

Xét về tổng thể cầu trục gồm có phần kết cấu thép (dầm chính, dầm cuối,

sàn công tác, lan can), các cơ cấu cơ khí (cơ cấu nâng, cơ cấu di chuyển cầu

và cơ cấu di chuyển xe con) và các thiết bị điều khiển khác.

Dẫn động cầu trục có thể bằng tay hoặc dẫn động điện. Dẫn động bằng

tay chủ yếu dùng trong các phân xưởng sửa chữa, lắp ráp nhỏ, nâng hạ không

thường xuyên, không đòi hỏi năng suất và tốc độ cao. Dẫn động bằng điện cho

các loại cầu có tải trọng nâng và tốc độ nâng lớn sử dụng trong các phân

xưởng lắp ráp và sửa chữa lớn.

Cầu trục được chế tạo với tải trọng nâng từ 1 đến 500 t; khẩu độ dầm cầu

đến 32m; chiều cao nâng đến 16m; tốc độ nâng vật từ 2 đến 40 m/ph; tốc độ

di chuyển xe con đến 60m/ph và tốc độ di chuyển cầu trục đến 125 m/ph.

Cầu trục có tải trọng nâng thường được trang bị hai hoặc ba cơ cấu nâng vật:

một cơ cấu nâng chính và một hoặc hai cơ cấu nâng phụ.Tải trọng nâng của

loại cầu trục

1.2.2 Phân loại cầu trục:

Cầu trục được phân loại theo các trường hợp sau:

a. Theo công dụng.

Theo công dụng có các loại cầu trục có công dụng chung và cầu trục

chuyên dùng.

- Cầu trục có công dụng chung: có kết cấu tương tự như các cầu trục

khác, điểm khác biệt cơ bản của loại cầu trục này là thiết bị mang vật đa

dạng, có thể nâng được nhiều loại hàng hoá khác nhau. Thiết bị mang vật

chủ yếu của loại cầu trục này là móc treo để xếp dỡ, lắp ráp và sửa chữa máy

móc. Loại cầu trục này có tải trọng nâng không lớn và khi cần có thể dùng

với gầu ngoạm, nam châm điện hoặc thiết bị cặp để xếp dỡ một loại hàng nhất

định.

- Cầu trục chuyên dùng: là loại cầu trục mà thiết bị mang vật của nó

chuyên để nâng một loại hàng nhất định. Cầu trục chuyên dùng được sử

dụng chủ yếu trong công nghiệp luyện kim với các thiết bị mang vật chuyên

dùng và có chế độ làm việc rất nặng.

b. Theo kết cấu dầm.

Theokết cấu dầm cầu có các loại cầu trục một dầm và cầu trục haidầm.

- Cầu trục một dầm: là loại máy trục kiểu cầu thường chỉ có một dầm

chạy chữ I hoặc tổ hợp với các dàn thép tăng cứng cho dầm cầu, xe con cheo

palăng di chuyển trên cánh dưới của dầm chữ I hoăc mang cơ cấu nâng di

chuyển phía trên dầm chữ I, toàn bộ cầu trục có thể di chuyển dọc theo nhà

xưởng trên đường ray chuyên dùng ở trên cao. Tất cả các cầu trục một dầm

đều dùng palăng đã được chế tạo sẵn theo tiêu chuẩn để làm cơ cấu nâng hạ

hàng. Nếu nó được trang bị palăng kéo tay thì gọi là cầu trục một dầm dẫn

động bằng tay, nếu được trang bị palăng điện thì gọi là cầu trục một dầm dẫn

động bằng điện.

Hình1.2. Cầu trục một dầm.

1. Bộ phận cấp điện lưới ba pha.

2. Trục truyền động.

6. Palăng điện.

7. Dầm chính.

3. Cơ cấu di chuyển cầu.

4. Bánh xe di chuyển cầu.

5. Dầm cuối.

8. Khung giànthép.

9. Móc câu.

10.Cabin điều khiển.

Theo phương pháp dẫn động thì cầu trục 1 dầm được chia làm 2 nhóm:

+ Cầu trục một dầm dẫn động bằng tay: có kết cấu đơn giản và rẻ tiền

nhất, chúng được sử dụng trong công việc phục vụ sửa chữa, lắp đặt thiết bị

với khối lượng công việc ít, sức nâng của cầu trục loại này thường ở khoảng

0,5 5tấn, tốc độ làm việc chậm.

+ Cầu trục một dầm dẫn động bằng điện: được trang bị palăng điện, sức

nâng có thể lên tới 10 tấn, khẩu độ đến 30 m, gồm có bộ phận cấp điện lưới ba

pha.

Hình 1.3: Cầu trục 1 dầm truyền động bằng điện.

- Cầu trục 2 dầm: Kết cấu tổng thể của cầu trục hai dầm (Hình 1.3) gồm

có: dầm hoặc dàn chủ 1, hai dầm chủ liên kết với hai dầm đầu 7, trên dầm đầu

lắp các cụm bánh bánh xe di chuyển cầu trục 6, bộ máy dẫn động 3, bộ máy di

chuyển hoạt động sẽ làm cho các bánh xe quay và cầu trục chuyển động theo

đường ray chuyên dùng 5 đặt trên cao dọc nhà xưởng, hướng chuyển động của

cầu trục chiều quay của động cơ điện. Xe con mang hàng 11 di chuyển dọc

theo đường ray lắp trên hai dầm (dàn) chủ; trên xe con đặt các bộ máy của tời

chính 10, tời phụ 9 và bộ máy di chuyển xe con 2, các dây cáp điện 8 có thể

co dãn phù hợp vói vị chí của xe con và cấp điện cho cầu trục nhờ hệ thanh

dẫn điện 12 đặt dọc theo tường nhà xưởng, các quẹt điện 3 pha tỳ sát trên

các thanh này, lồng thép làm công tác kiểm tra 13 treo dưới dầm cầu trục.

Các bộ máy của cầu trục thực hiện 3 chức năng: nâng hạ hàng, di chuyển xe

con và di chuyển cầu trục. Sức nâng của cầu trục 2 dầm thường trong khoảng

5  30 tấn, khi có yêu cầu riêng có thể đến 500 tấn. Ở cầu trục có sức nâng

trên 10 tấn, thường được trang bị hai tời nâng cùng với hai móc câu chính

và phụ, tời phụ có sức nâng thường bằng một phần tư (0,25) sức nâng của tời

chính, nhưng tốc độ nâng thì lớn hơn.

Dầm chính của cầu trục hai dầm (Hình 1.4)được chế tạo dưới dạng

hộp hoặc dàn không gian. Dầm giàn không gian tuy có nhẹ hơn dầm hộp

song khống chế tạo và thường chỉ dùng cho cầu trục có tải trọng nâng và khẩu

độ lớn. Dầm cuối của cầu trục hai dầm thường được làm dưới dạng hộp và

liên kết với các dầm chính bằng bu lông hoặc hàn.

Hình 1.4:Kết cấu cầu trục 2 dầm.

Hình 1.5: Cầu trục 2 dầm.

c. Theo cách tựa của dầm chính.

Theo cách tựa của dầm chính có các loại cầu trục tựa và cầu trục treo.

Cầu trục tựa: là loại cầu trục mà hai đầu của dầm chính tựa lên các

-

dầm cuối, chúng được liên kết với nhau bởi đinh tán hoặc hàn. Loại cầu trục

này có kết cấu đơn giản nhưng vẫn đảm bảo được độ tin cậy cao nên được sử

dung rất phổ biến. Trên hình 1.3 là hình chung của cầu trục tựa loại một

dầm. phần kết cấu thép của gồm dầm cầu 1 có hai đầu tựa lên các dầm cuối

5

với các bánh xe di chuyển dọc theo nhà xưởng. Loại cầu trục này

thường dùng phương án dẫn dẫn động chung. Phía trên dầm chữ I là khung

giàn thép 4 để dảm bảo độ cứng vững theo phương ngang của dầm cầu. Palăng

điện 3 có thể chạy dọc theo cánh thép phía dưới của dầm I nhờ cơ cấu di

chuyển palăng . Ca bin điều khiển 2 được treo vào phần kết cấu chịu lực của

cầu trục.

- Cầu trục treo: là loại cầu trục mà toàn bộ phần kết cấu thép có thể chạy

dọc theo nhà xưởng nhờ hai ray treo hoặc nhờ nhiều ray treo. Do liên kết

treo của các ray phức tạp nên loại cầu trục này thường chỉ được dùng trong

các trường hợp đặc biệt cần thiết. So với cầu trục tựa, cầu trục treo có ưu điểm

là có thể làm dầm cầu dài hơn, do đó nó có thể phục vụ cả phần rìa mép của

nhà xưởng, thậm chí có thể chuyển hàng giữa hai nhà xưởng song song

đồng thời kết cấu thép của cầu trục treo nhẹ hơn so với cầu trục tựa. Tuy

nhiên, cầu trục treo có chiều cao nâng thấp hơn cầu trục tựa.

Hình1.5. Cầu trục treo.

a)Loại hai ray treo; b) Loại ba ray treo.

d. Theocách bố chí cơ cấu di chuyển.

Theo cách bố chí cơ cấu di chuyển cầu trục có các loại cầu trục dẫn động chung

và cầu trục dẫn động riêng.

- Cơ cấu di chuyển cầu trục có thể thực hiện theo hai phương án dẫn

động chung và dẫn động riêng. Trong phương án dẫn động chung, động cơ

dẫn động được đặt ở giữa dầm cầu và truyền chuyển động tới các bánh xe

chủ động ở hai bên ray nhờ các trục truyền. Trục truyền có thể là trục quay

chậm, quay nhanh và quay trung bình (hình 1.5, a, b, c). Ở phương án dẫn

động riêng (hình 1.5, d) mỗi bánh xe hoặc cụm bánh xe chủ động được trang

bị một cơ cấu dẫn động.

Hình 1.6 Các phương pháp bố trí cơ cấu di chuyển cầu trục.

- Cơ cấu dẫn động chung với trục truyền quay chậm (hình 1.6, a) gồm

động cơ điện 1, hộp giảm tốc Hình 1.6.

Các phương ánh dẫn động. 2 và các đoạn trục truyền 3 nối với nhau và

nối với trục ra của hộp giảm tốc bằng các khớp nối 4. Trục truyền tựa trên

các gối đỡ 5 bằng ổ bi. Do phải truyền momen xoắn lớn nên trục truyền,

khớp nối và ổ bi có kích thước rất lớn, đặc biệt khi cầu trục có tải trọng nâng

và khẩu độ dầm lớn. Các đoạn trục truyền có thể là trục đặc hoặc trục rỗng.

So với trục đặc tương đương, trục rỗng có trọng lượng nhỏ hơn 15 – 20%.

Phương án này được sử dụng tương đối phổ biến trong các cầu trục có công

dụng chung có khẩu độ không lớn, đặc biệt là các cầu trục có kết cấu dầm

không gian có thể bố trí dễ dàng các bộ phận của cơ cấu.

-

Cơ cấu dẫn động chung với trục truyền quay trung bình (hình1.6, b) có

trục truyền 3 truyền chuyển động đến bánh xe di chuyển cầu trục qua cặp bánh

răng hở 4. Vì vậy mà mômen xoắn trên trục nhỏ hơn so với trục truyền chậm và

kích thước của chúng cũng nhỏ hơn.

-

Cơ cấu di chuyển dẫn động chung với trục truyền quay nhanh (hinh 1.6, c)

có trục truyền 2 được nối trực tiếp với trục động cơ và vì vậy nó có đường kính

nhỏ hơn 2 – 3 lần và trọng lượng nhỏ hơn 4 ÷ 6 lần so với trục chuyền quay

chậm. Tuy nhiên, do quay nhanh mànó đòi hỏi chế tạo và lắp ráp chính xác.

- Cơ cấu di chuyển dẫn động riêng (hình 1.6, d) gồm hai cơ cấu như

nhau dẫn động cho các bánh xe chủ động ở mỗi bên ray đặc biệt. Công suất

mỗi động cơ thường lấy bằng 60% tổng công suất yêu cầu. Phương án này

tuy có sự xô lệch dầm cầu khi di chuyển do lực cản ở hai bên ray không đều

song do gọn nhẹ, dễ lắp đặt, sử dụng và bảo dưỡng mà ngày càng được sử

dụng phổ biến hơn, đặc biệt

l

à

trong những cầu trục có khẩu độ trên 15m.

e. Theo nguồn dẫn động.

Theo nguồn dẫn động có các loại cầu trục dẫn động tay và cầu trục dẫn động

máy.

- Cầu trục dẫn động bằng tay, (hình 1.7) được dùng chủ yếu trong sửa

chữa, lắp ráp nhỏ và các công việc nâng - chuyển hàng không yêu cầu tốc độ

cao. Cơ cấu nâng của loại cầu trục này thường là palăng xích kéo tay. Cơ cấu

di chuyển palăng xích và cầu trục cũng được dẫn động bằng cách kéo xích từ

dưới lên. Tuy là thiết bị nâng thô sơ song do giá thành rẻ và dễ sử dụng mà

cầu trục dẫn động bằng tay vẫn được sử dụng có hiệu quả trong các phân

xưởng nhỏ.

- Cầu trục dẫn động bằng động cơ, (hình 1.1) đươc dùng chủ trong các

phân xưởng sửa chữ, lắp ráp lớn và công việc nâng - chuyển hàng yêu cầu có

tốc độ và khối lớn. Cơ cấu nâng của loại cầu trục này là palăng điện. Cơ cấu

di chuyển palăng điện, xe con và cầu cũng được dẫn động từ động cơ điện.

Loại cầu trục này được dùng phổ biến nhất do có nhiều ưu điểm nổi bật là khả

năng tự đông hoá, thuận tiện cho người sử dung và có thể sử dụng trong việc

vận chuyển các loại hàng có khối lượng lớn.

Hình1.7. Cầu trục dẫn động bằng tay.

a) Loại một dầm; b) Loại hai dầm.

f.Theo vị trí điều khiển

Theo vị trí điều khiển có các loại cầu trục điều khiển từ cabin gắn trên dầm

cầu (hình 1.4) và cầu trục điều khiển từ dưới nền nhờ hộp nút bấm (hình 1.2).

Điều khiển từ dưới nền bằng hộp nút bấm thường dùng cho các loại cầu trục

một dầm có tải trọng nâng nhỏ.

1.3 NHIỆM VỤ VÀ MỤC TIÊU THIẾT KẾ

1.3.1 Nhiệm vụ:

Thiết kế là một quá trình sáng tạo, trong quá trình này người thiết kế

phải tìm hiểu, đề cập và giải quyết thoả đáng hàng loạt các yêu cầu khác nhau

về phương pháp tính toán, chỉ tiêu khả năng làm việc, công nghệ chế tạo và quy

trình lắp ráp, sử dụng, sửa chữa theo nhiều phương pháp khác nhau. Nhiệm vụ

chính của thiết kế là tìm ra và cụ thể hoá các giải pháp kỹ thuật để từ đó lựa

chọn ra phương pháp tối ưu, phù hợp với nhiệm vụ như thiết kế. Cuối cùng là

đưa ra những thông tin về đối tượng thiết kế và

tạo ra một sản phẩm cụ thể.

từ

những thông tin đó có thể

Việc thiết kế phải đảm bảo khả năng thực hiện được các giải pháp kỹ

thuật, nghĩa là phải có sự phù hợp giữa các đặc tính kỹ thuật của các đối

tượng mới với các giải pháp kỹ thuật và mức độ phát triển của khoa học kỹ

thuật cũng như thực tế sản xuất.

Trong đề tài này, việc thiết kế được giới hạn trong “thiết kế cầu trục phục

vụ cho việc di chuyển vật nặng với tải trọng 12 tấn ” sao cho đảm bảo được

các tính năng kỹ thuật và yêu cầu đặt ra.

1.3.2 Mục tiêu thiết kế:

1.3.2.1 Yêu cầu chung:

Mỗi loại máy nâng được cấu thành từ hai bộ phận cơ bản: kết cấu thép

và bộ phận cơ khí. Ngoài hai bộ phận trên còn có phần trang bị điện, các bộ

phận điều khiển, các cơ cấu bảo vệ an toàn,… Phần kết cấu thép có hình dạng,

kích thước ngoài khác nhau, phù hợp với không gian, tính chất công việc và

đối tượng mà chúng phục vụ cũng như điều kiện kinh tế kỹ thuật khác. Kết

cấu thép là xương sống, là bộ phận chịu tải của cả máy nâng mà trong quá

trình làm việc trọng lượng các cơ cấu cơ khí, tải trọng nâng chuyền đến. Các

cơ cấu cơ khí được lắp đặt trực tiếp trên bộ phận kết cấu thép và thực hiện

chức năng nâng hạ, di chuyển hoặc quay máy nâng, thay đổi tầm với. Người

ta phối hợp các chức năng của các cơ cấu trên để nâng hạ, di chuyển vật trong

không gian mà máy nâng có thể thao tác.

Bộ phận cơ cấu cơ khí là tập hợp các bộ truyền dẫn động từ động cơ

đến bộ công tác. Các bộ phận này có thể là cơ khí, thuỷ lực, khí nén hoặc

hỗn hợp của các loại đó. Đại đa số các máy nâng sử dụng truyền động cơ khí

mà kết cấu của chúng là: động cơ, hộp giảm tốc, trong đó có các trục, khớp

nối, ổ bi, các cặp bánh răng, cáp hoặc xích truyền động, tang cuốn cáp, puli,

phanh,… được xắp xếp theo một thứ tự và quy luật truyền động nhất định.

Tính toán các cơ cấu truyền động là tính toán chức năng của máy (động học,

động lực học như là số vòng, tốc độ, phương chiều chuyển động, lực tác

động…), sức bền các cơ cấu để từ đó định ra kích thước hình học, công suất

động cơ và các thông số khác nhằm làm cho máy nâng đặt được các yêu cầu

kĩ thuật phù hợp với yêu cầu thực tế đòi hỏi đặt ra.

Đối với tính toán sức bền nhằm tìm được kích thước của các cơ cấu đặt

độ cứng vững và bền mòn. Tính toán bền thường trải qua hai giai đoạn:

trước tiên là lựa chọn sơ bộ sau đó là tính chính xác. Lựa chọn sơ bộ là mục

đích xác định nhanh những kích thước chính theo phương pháp đơn giản và

gần đúng. Tính toán chi tiết hay tính chính xác nhằm mục đích kiểm tra và

điều chỉnh lại kích thước cơ cấu đã lựa chọn sơ bộ. Cách tính này thường dựa

vào tính chất mỏi của vật liệu.

Hư hỏng các cơ cấu máy nâng chủ yếu là do gẫy và mòn. Việc tính bền

chi tiết là phải xác định chính xác kích thước để có khả năng cứng vững

chống lại các tải trọng tác dụng lên chúng, bảo đảm tuổi thọ của chúng đồng

thời bảo đảm tính kinh tế không quá lãng phí vật liệu. Mòn của các chi tiết

cơ cấu diễn ra từ từ và lâu dài. Để đảm bảo độ mòn cho phép cần quan tâm

tới chất lượng vật liệu và phương pháp xử lý bề mặt các vật liệu đó phù hợp

điều kiện làm việc theo yêu cầu của từng chi tiết, bộ phận và đặt được tuổi

thọ của cả máy đã xác định trước.

Trong tính toán thiết kế “Cầu trục 12 tấn “ cần thoả mãn các yêu cầu

sau:

- Phải phục vụ tốt cho việc di chuyển trong phân xưởng cơ khí.

- Hình dạng, kích thước của các kết cấu phải phù hợp loại vật mang và

không 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 nó.

- Thiết bị phải dễ chế tạo hoặc nằm trong giới hạn tiêu chuẩn và dễ lắp

đặt trong phân xưởng.

- Sử dụng đơn giản, làm việc phải có độ tin cậy cao, ít hỏng hóc 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 đặt tuổi bền cần thiết.

1.3.3 Phân tích và chọn phương án thiết kế.

Để đáp ứng yêu cầu và mục đích của việc thiết kế mới cầu trục 12 tấn, 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 của phân xưởng sau đó tiến hành chọn

phương án thiết kế cho phù hợp, chính xác và đặt hiệu quả cao nhất.

a. Chọn mô hình thiết kế.

Từ các lọai 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 tôi thấy loại cầu

trục hai dầm dạng chữ I có xe con treo palăng di chuyển trên cạnh trên của

dầm chữ I là loại phù hợp nhất. Loại cầu này có ưu điểm hơn cả vì có kết

cấu vững chắc, thích hợp cho việc di chuyển 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 đặt hiệu quả kinh tế cao. Chính vì vậy

tôi chọn loại cầu này để thiết kế.

Hình1.8. Cầu trục thiết kế.

- Kết cấu thép: Gồm có dầm cầu(dầm chủ) dầm chủ dựa vào hai dầm

ngang(dầm cuối), ở cuối hai dầm ngang có đặt các bánh xe, bánh xe di

chuyển nhờ nguồn động lực dẫn động. Toàn bộ cầu trục di chuyển trên

hai đường ray đặt trên cột tường nhà, xe con(xe lăn) chuyển dọc theo

đường ray đặt trên dầm chủ. Trên xe con có đặt các cơ cấu nâng chính,

cơ cấu nâng phụ, cơ cấu di chuyển xe con. Đường dây lấy điện cấp điện

cho cầu trục.

- Phương án dẫn động: mỗi cơ cấu (cơ cấu nâng, cơ cấu di chuyển xe

con, cơ cấu di chuyển cầu) đều được dẫn động bằng một động cơ điện.

- Cầu trục được trang bị thiết bị mang vật là móc treo.

- Các cơ cấu được điều khiển bằng hộp nút bấm từ dưới nền nhà.

b. Chọn phương án thiết kế

Hiện nay để đi thiết kế một vấn đề nào đó chúng ta có 4 phương pháp

cơ bản, đó là:

-Thiết kế theo mẫu.

-Thiết kế theo Quy Phạm.

-Thiết kế theo số liệu thống kê.

- Thiết kế theo tính toán.

Mỗi phương án thiết kế đều có những đặc điểm và ưu nhược điểm

khác nhau, do đó trong tính toán thiết kế ta phải lựa chọn phương án nào cho

phù hợp nhất theo yêu cầu và mục đích của vấn đề cần giải quyết để đạt hiệu

quả cao nhất. Vậy với yêu cầu và mục đích cụ thể trong tính toán thiết kế cầu

trục ta chọn phương án thiết kế theo tính toán vì đây là phương án cho ta kết

quả chính xác nhất, tính kinh tế và hiệu quả cao nhất.

Cụ thể trong tính toán “Thiết kế cầu trục hai dầm với tải trọng nâng 1

tấn” ta phải tính các cơ cấu chính sau:

Tính cơ cấu nâng.

2

-

- Tính cơ cấu di chuyển: cơ cấu di chuyển cầu và di chuyển palăng

điện.

-Tính kết cấu thép: tính chọn dầm chính va dầm cuối.

- Tính chọn các thiết bị phụ: hệ thống điều khiển, các thiết bị an toàn cơ –

điện.v.v..

c. Các thông số cơ bản.

-Tải trọng nâng: Q = 12T

-Chiều cao nâng: H = 12 m

-Khẩu độ dầm cầu: L = 15 m

-Vận tốc nâng :V_n= 12 m/ph

-Vận tốc di chuyển cầu: :V_c= 60 m/ph

-Vận tốc di chuyển xe con: :V_x= 30 m/ph

-Chế độ làm việc: Trung bình.

Tươngứng với chế độ làm việc trung bình ta có:

Bảng 1-1. Các số liệu về chế độ làm việc các cơ cấu của cầ

u

trục.

Chỉ tiêu

Cường độ làm việc, CĐ%

Chế độ làm việc

-

25

0,33

0,25

0,55

60

-Hệ số sử dụng trong ngày, k_ng

-Hệ số sử dụng trong năm, k_n

-Hệ số sử dụng theo tải trọng, k_Q

-Số lần mở máy trong một giờ, m

-Số chu kỳ làm việc trong một giờ, a_ck

0

–

15

-Nhiệt độ môi trường xung quanh, t₀C

- Thời gian phục vụ, năm

25

6

- Hệ số cản ban đầu, K_bđ

1, 5

PHẦN II:

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CƠ CẤU NÂNG

2.1. Chọn phương án cho cơ cấu nâng

Theo yêu cầu công nghệ, cơ cấu nâng là một bộ phận của cầu trục. Việc

chọn phương án cho cơ cấu nâng để thiết kế cần phải đảm bảo các thông làm

việc như công suất, tốc độ, đặc tính động lực học, phương pháp điều khiển,

môi trường sinh thái, khả năng quá tải, khả năng tiêu chuẩn hóa, khả năng

lắp đặt, vận hành, an toàn. Các chỉ tiêu kinh tế như giá thành, chi phí sản xuất,

khấu hao, chi phí bảo dưỡng sửa chữa v.v..

Các phương án bố trí cho cơ cấu nâng:

Hình 2.1 Sơ đồ bố trí cơ cấu nâng dẫn động bằng tay.

Cơ cấu nâng có thể được truyền động băng tay hoặc bằng điện.

Hình 2.2 : Pa lăng xích.

Hình 2.3: Sơ đồ bố trí cơ cấu nâng dẫn động bằng điện

a, b,c- Cấu tạo chung của tời cáp. d,e,g,h- Cơ cấu nâng nhiều tốc độ. i, f-

tời cáp dùng cho gầu ngoạm

Hình 2.4: Một số cơ cấu nâng truyền động bằng điện.

Đối với cầu trục thiết kế phương án bố trí cho cơ cấu nâng được chọn có

sơ đồ như hình 2.1. Với phương án này cơ cấu có kích thước tương đối gọn

nhẹ cho phép chế tạo từng cụm cơ cấu riêng biệt nên thuận tiện cho việc lắp

đặt và đơn giản trong việc chế tạo.

4

5

1- Động cơ điện.

2- Hộp giảm tốc

3- Khớp Nối.

6

4- Tang

5- Nối tang

6- Phanh

2

3

1

Hình 2.1: Cơ cấu nâng

Đây là loại cơ cấu nâng dây mềm, có một tang, truyền động của cơ cấu

là truyền động riêng, năng lượng sử dụng là năng lượng điện. Kết cấu cơ bản

gồm động cơ điện 1, hộp giảm tốc 2, khớp nối còng đàn hồi 3,trong đó nửa

khớp phía bên hộp giảm tốc được sử dụng làm bánh phanh, tang 4, khớp răng

đặc biệt 5 nối tang với trục ra của hộp giảm tốc, phanh 6. Ngoài ra còn có

các bộ phạn khác như dây cáp, móc treo và ròng rọc đỡ cáp (hình 2.5).

Hình 2.6: Sơ đồ Pa lăng mang vật.

Các thông số cơ bản ban đầu.

- Tải trọng nâng: Q = 12T = 120000N.

- Chiều cao nâng: H = 12 m.

- Tốc độ nâng vật: Vn =12 m/ph.

- Chế độ làm việc của cơ cấu: Trung bình.

- Trọng lượng của bộ phận mang vật bao gồm: Móc treo, pa lăng được

chọn theo tiêu chuẩn của liên xô ( atlat ) có khối lượng.

Q_m= 0,025 .Q = 0,025. 120000 = 3000 ( kg ) = 30000 ( N ).

2.2. Tính cơ cấu nâng.

2.2.1. Chọn loại dây.

Cơ cấu nâng làm việc với động cơ điện, vận tốc cao, nên ta chọn cáp để

làm dây cho cơ cấu, vì cáp là loại dây có nhiều ưu điểm hơn so với các loại

dây khác như xích hàn, xích tấm và là loại dây thông dụng nhất trong ngành

máy trục hiện nay.

Trong các kiểu kết cấu của dây cáp thì kết cấu kiểu K-P theo tiêu chuẩn

của Liên Xô có tiếp xúc đường giữa các sợi thép ở các lớp kề nhau, làm việc

lâu hỏng và được sử dụng rộng rãi.

Vật liệu chế tạo là các sợi thép cacbon cao

2

( thép 69, 65) có giới hạn bền 1200



2100 N/mm

.

Ta chọn loại cáp bện đôi kiểu  K-P kết cấu 6 x 19 (1+9+9) + 110.C

ΓOCT 3077-69 ( bảng 2 )-[ 2- tờ 20], giới hạn bền các sợi thép trong

2

khoảng 1500



1800 N/mm

.

2.2.2. Pa lăng giảm lực.

Để giảm lực căng và tăng 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[I] chọn bội suất palăng a=2. Palăng gồm hai ròng rọc di

động và một ròng rọc không di chuyển làm nhiệm vụ cân bằng, sơ đồ (hình 2.7)

Hình 2.7: Pa lăng.

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

xác định theo công thức 2-19

Q₀(1 )

m.(1 ^a)^t

150000(1 0,98)

2.(1 0,98²)

S_max

=



 37878.78(N)

Trong đó:  =0,98 – hiệu suất của ròng rọc đặt

a = 2 – Bội số pa lăng.

trênổ lăn bôi trơn bình thường.

m

= 2 – số nhánh cáp cuốn lên tang.

t = 0. Vì dây trực tiếp quán lên tang không qua các dòng dọc đổi

hướng.

Q₀= Q + Q_m= 120000 + 30000 = 150000 ( N ).

_p- hiệu suất palăng.

s₀

Q₀

150000

_P



 0.99

s_maxm.a.S_max2.2.37878.78

2.2.3. Tính kích thước dây cáp.

Kích thước dây cáp dược chọn dựa vào công thức (2-10) – [tr.18]

S_đ≥ S

_max.n

S_đ-lực kéo đứt cáp.

Trong đó:

S

_max– Lực căng lớn nhất trong dây.

n = 5,5 - Hệ số an toàn bền của cáp, lấy theo bảng (2- 2)

[tr.19] ứng với chế độ làm việc trung bình.

=>

–

S  37878.785,5  208333.13 N





đ

Xuất phát từ điều kiện bền theo công thức ( 2-10 ), với loại dây đã chọn ở

trên, với giới hạn bền của sợi δ _b= 1600 N/mm². Theo tiêu chuẩn Liên xô , chọn

đường kính dây cáp d_c= 20,5 mm, có sức kéo đứt S_đ= 215 kN, xấp xỉ với lực

đứt cáp theo yêu cầu, khối lượng trên 1000 m cáp đã được bôi trơn là 1551 kg.

Tra bảng 3 [ 2 –trang 20].

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

* Tang:

- Đường kính nhỏ nhất cho phép đối với tang xác định theo công thức

(2-12) – [tr-20].

D  d (e 1)  20,5(18 1)  348,5 mm

t

c

Trong đó:

D

-

Đường kính tang đến đáy rãnh cát, mm.

t

d

 20,5 mm- Đường kính dây cáp quắn lên tang.

c

e = 25 – Hệ số thực nghiệm, phụ thuộc vào loại máy và chế độ làm việc,

tra theo bảng (2-4) –[ 1 –trang 20].

Ở đây ta chọn đường kính tang và dòng dọc giống nhau: D_t= D_r= 492 mm.

Ròng dọc cân bằng không phải là dòng dọc làm việc, có thể chọn đường kính

nhỏ hơn 20% so với dòng dọc làm việc.

D_c= 0,8 . D_r= 0,8 . 492 = 393,6 mm

- Chiều dài tang: Chiều dài tang được tính sao cho khi hạ vật xuống vị trí

thấp nhất trên tang vẫn còn lại ít nhất là 1,5 vòng dây, không kể những

vòng nằm trong cặp ( Quy định an toàn )

Chiều dài toàn bộ của tang khi dùng pa lăng đơn được xác định theo

công thức (2-

13)[tr.21].

'

L'  L₀ 2L  2L₂ L₃

1

L0

L3

L0

L1

L2

L1

L'

Hình 2.8: Kích thước chiều dài tang.

- Chiều dài có ích của cáp khi làm việc với chiều cao nâng danh nghĩa H = 12m

và bội suất Palang a = 2.

l = H . a = 12 . 2 = 24 m

- Số vòng cáp làm việc trên tang.

l

24

Z 

 Z₀^'

 2 17

.(D  d_c)

3.14(0.5 0.0205)

t

Trong đó Z1= 2. Số vòng thừa dự trữ không sử dụng đến.

'

L₀ 2.Z.t  2.17.23  782(mm)

Vậy

Với: t- bước cáp được xác định theo công thức thực nghiệm:

t = d_c( 2÷3 ) = 20,5 + 2,5 = 23 (mm ).

- Chiều dài phần tang để kẹp đầu cáp L₁: Nếu là kẹp thông thường thì phải

bổ xung thêm từ 2 ÷3 vòng cáp.

L₁= 3.t = 3. 23 = 69 (mm ).

- Chiều dài L₂: Vì tang được cắt rãnh, cáp cuốn 1 lớp, tuy nhiên ở hai

đầu tang trước khi vào phần cắt rãnh ta trừ lại một khoảng L₂= 20 ( mm ) để

làm thành bên.

- Khoảng cách L₃ngăn cách giữa hai nửa cắt rãnh tính theo chỉ dẫn ở

trang 21.

L₃ L₄– 2h_min tg

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

L₄= 300 mm, khoảng cách giữa hai dòng dọc ở ổ treo móc

h_min= 800 mm, khoảng cách nhỏ nhất có thể giữa trục tang với trục dòng dọc ổ

treo móc

tg  0.07 ,  là góc cho phép khi dây chạy lên tang bị lệch so với hướng thẳng

đứng

L₃= 300 – 2.800.0,07 = 188 mm

Vậy chiều tổng cộng của tang là:

'

L'  L₀ 2L  2L₂ L₃ 782  2.69  2.20 188 1148(mm)

1

- Tính bề dày tang: Bề dầy thành tang xác định theo các hệ thức kinh

nghiệm, [ 1- trang 21].

  0,02 D  6 10  0,02. 500  6 16 mm









t

- Kiểm tra sức bền của tang theo công thức (2-15) – [tr.22].

k..S_max

б_n≈

≤ [б_n].

.t

Trongđó: S_max=37878,78 N – lực căng lớn nhất.

_=16 mm – bề dầy thành tang.

t = 23 mm – bước cuốn cáp.

φ = 0,8 -hệ số giảm ứng suất đối với tang bằng gang.

k=1 – hệ số phụ thuộc lớp cáp cuốn lên tang.[1-trang 22]

Bảng (2-1). Hệ số an toàn k.

Số lớp

cuốn

1

2

3

 4

K

1,4

1,8

2

- Ứng suất cho phép đối với tang được bằng công được tính theo công

thức:

_bn

k

565

5

[б_n] =

=

= 113 ( N/mm²)

Với tang được đúc bằng Gang GX 15-32 là loại vật liệu thông thường , phổ

biến nhất có giới hạn bền nén là б_bn= 565 N/mm².

1.0,8.37878.78

=>

б_n=

= 82,35 N/mm². < [б_n] = 113 (N/mm²)

16.23

=> Tang đảm bảo bền.

2.2.5. Chọn động cơ điện.

Động cơ điện được chọn cho cơ cấu nâng của máy trục phải thỏa mãn 2 yêu cầu

sau:

- Khi làm việc thời gian dài với chế độ ngắn đoạn lặp đi lặp lại, với

cường độ cho trước, động cơ không được nóng quá giới hạn cho phép để không

làm hỏng vật liệu cách nhiệt động cơ.

- Công suất động cơ phải đủ đảm bảo mở máy với gia tốc cho trước.

Đối với cơ cấu nâng: Xác định công suất tĩnh khi nâng vật bằng tải trọng

được tính theo công thức ( 2-78)- [ 1-trang 48].

Q.V_n

N =

( KW)

60.1000.

Trongđó:

Q = 120000 N – tải trọng nâng của cầu trục.

V_n=12 m/ph – vận tốc nâng.

 -hiệu suất của cơ cấu bao gồm:







_p._t₀

.



=0,99 – hiệu suất palăng đã tính trên (mục 2).

p

 =0,96 – hiệu suất tang, bảng (1-9)- [1- trang 15].

t

 = 0,92 – hiệu suất bộ truyền có kể cả khớp nối, bảng (1-9)- [1-trang

0

15]

=>

η = 0,99. 0,96. 0,92 = 0,87

120000.12

Vậy:

N =

= 27,6 (kW )

60.1000.0,87

Tương ứng với chế độ làm việc trung bình ta

chọn sơ bộ động cơ điện AOC2- 72- 4. Theo AL MNC/ tờ 21.

Công suất danh nghĩa : N_dc= 27,5 ( kW).

Số vòng quay danh nghĩa: n_dc= 700 (vòng/phút).

M_max

Hệ số quá tải:

Cosφ = 0,85

 2,0

M_dn

2.2.6. Tính tỷ số truyền chung.

Tỷ số truyền chung từ trục động cơ đến trục tang được xác định theo

công thức (3-15) – [tr.55].

n_đc

i₀=

n_t

Trongđó: n_đc= 700 v/ph – số vòng quay danh nghĩa của động cơ, (vg/ph)

n – số vòng quay của tang

, ( vg/ph)

t

V_n.a

n_t=

( vòng/ph ).

.D₀

Với: V_n=12m/ph – vận tốc nâng.

a = 2 – bội suất palăng.

D₀–đường kính tang tính đến tâm cáp.

D₀=D_t+dc ≈ 0,51 (m)

12.2

=>

n_t=

= 14,7 ( vòng/ph ).

 0,51

Vậy tỷ số truyền chung : i₀= 700/14,7= 47,6

2.2.7. Kiểm tra động cơ điện về nhiệt.

Q

0,5Q

0,3Q

T

0,6t

0,2t

t

Hình 2.9. Sơ đồ gia tải của cơ cấu nâng

Sơ đồ thực tế sử dụng cầu lăn theo trọng tải cho trên hình 2.9

Q₁= Q; Q₂= 0,5Q; Q₃= 0,3Q Và tỷ lệ thời gian làm việc với các trọng lượng

này là 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 xác định các thông số tính toán trong

các thời kỳ làm việc khác nhau của cơ cấu.

Các thông số cần xác định :

a. 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.

b. Momen trục động cơ khi nâng vật, theo công thức 2-79- [trang 48].

Sn.D₀.m 37878,78.0,51.2

M_n



 461,19 Nm.

2.i₀. '

2.47,6.0,88

c. Lực căng dây trên tang khi hạ vật, theo công thức 2-22 [trang 25].

Q₀.(1 ).^at1150000.(1 0,98).0,98

S_h



= 37121 N

(1 ^a).m

2.(1 0,98²)

Với m=2 là số nhánh cuốn cáp trên tang

d. Momen trục động cơ khi hạ vật, theo công thức 2-80 [trang 48].

S_h.D₀.m. ' 37121.0,51.2.0,88

M_h



 350(Nm)

2.i₀

2.47,6

e. Thời gian mở máy khi nâng vật, theo công thức 3-3 [trang 52].

Q₀.D₀².n₁



(G D²).n



i

1

t_mⁿ



375(M_m M_n) 375(M_m M_n).a².i₀².

G D²≈(G_iD_i²)_rôto+G_iD_i²)_khớp= 9 + 67,5 = 76,5 Nm²



i

Với Momen vô lăng :(G_iD_i²)_rôto=9 Nm²

( G_iD_i²)_khớp= 67,5 Nm².

(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= 67,5 Nm²

Ta có: β=1,1 ÷ 1,2 , hệ số ảnh hưởng quán tính các chi tiết trên các trục sau

trục I



G D²1,1.76,5  84,15(N.m²)

.



i

M_mMomen mở máy của động cơ, đối với động cơ đã chọn là động cơ điện

xoay chiều kiểu dây cuốn, M_mxác định theo công thức 2-75[trang 47].

M_mmax M_mmin(1,8 2,5)M_dn1,1M_dn

M_m



1,8M_dn

2

M_dn: momen danh nghĩa động cơ :

N_dc

n_dc

27,5

700

M_dn 9550.

 9550

 375,18(N.m)

M_m= 1,8.375,18 =675,32( Nm).

Do đó : khi Q₁= Q

84,15.700

375.(675,32  461,19) 375.(675,32  461,19).2².47,6².0,87

150000.0,51².700

t_mⁿ



 0,78(s)

Gia tốc mở máy là:Q₁= Q

v_n

12

j 



 0,26m / s²

60.t_mⁿ60.0,7

Thời gian mở máy khi hạ vật: theo công thức 3-9-[trang 54]

Q₀.D₀².n₁

375(M_m M_h) 375(M_m M_h).a².i₀².



(G D²).n



i

1

t_m^h



84,15.700

375.(675,32  350) 375.(675,32  350).2².49,2².0,87

150000.0,51².700

t_m^h



 0,16 .

Trên đây trình bày cách tính toán các thông số cho trường hợp Q₁=Q.

các trường hợp Q₂; Q₃cũng tương tự, kết quả phép tính các thông số cho các

trường hợp tải trọng khác nhau được ghi theo bảng dưới đây:

Các thông số cần

Ghi

chú

Đơn vị

Q₁=Q

0, 87

Q₂=0,5Q Q₃=0,3Q

0, 84 0, 75

tính

η

Sn

Sh

Qo

Mn

N

37878,78 22727,27 18939,39

37121

150000

461,19

350

22272,7 18560,6

N

90000

276,71

210

75000

230,6

175

Nm

S

Mh

n

m

t

0.78

0,41

0,38

h

m

t

S

0,16

0,18

0,2

Thời gian chuyển động với vận tốc ổn định :

60.H 60.12

t_v



 60s

v_n

12

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

(Nm), theo công thức 2-73-[trang 47] :

M _m²t  M ²t

 

m

t

v

M _tb

.

t



t : tổng thời gian mở máy trong các thời kỳ làm việc với tải trọng khác



m

nhau, s

M_t: momen cản tĩnh tương ứng với tải trọng nhất định trong thời gian

chuyển động ổn định với tải trọng đó, Nm.

t_v:

trọng .

thời gian chuyển động với vận tốc ổn định khi làm việc với từng tải

t

: 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.

675,32²(3.0,78 0,41 0,38 3.0,16  0,18 0,2) 

60(3.461,19² 276² 230,6² 3.350² 201²175²)

M_tb

= 351,03 (Nm).

60.10  3.0,78 0,41 0,38 3.0,16  0,18 0,2

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

M_tb.n_dc351,03.700

N_tb



 25,73Kw

.

9550

Kết quả phép tính kiểm tra về nhiệt cho thấy động cơ điện được chọn là

AOC2- 72- 4 với CĐ 25%, có công suất danh nghĩa là N_dn= 27,5Kw. hoàn toàn

thoả mãn yêu cầu khi làm việc.

2.2.8. Tính chọn phanh.

Phanh dùng để hãm 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 cầu trục phải trang bị thiết bị phanh hãm

để đảm bảo độ an toàn. Quá 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 …. vvv…. 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. omen 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-[2]

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.

Phanh được đặt trên trục động cơ nên: Momen phanh được tính

:

n.Q₀.D₀. 1,75.150000.0,51.0,87

M _ph



 498,4 Nm

2.a.i₀

2.2.47,6

Trong đó:

η hiệu suất cơ cấu nâng

n =1,75 hệ số an toàn, theo bảng 3- 2 -[1].

d₀: Đường kính tang tính đến tâm cáp. D₀=Dt + dc = 512,5mm ~0,51 m

Q = 150000 N

Q₀: Trọng tải và trọng lượng bộ phận.

0

Dựa vào điềư kiện (2.2) ta chọn loại phanh, tuy nhiên không nên chọn loại

phanh có momen phanh danh nghĩa lớn hơn moen phanh yêu cầu nhiều quá vì

như vậy sẽ tải trọng động lên cơ cấu khi phanh.