Thiết kế cầu trục hai dầm kiểu hộp để nâng vật có tải trọng 12.5 tấn, dùng để nâng chuyển các vật, các chi tiết, phôi liệu… trong nhà xưởng

: cơ sở thiết kế máy, vẽ kỹ thuật, cơ học máy, sức bền vật liệu,… Đề tài của đồ án này là thiết kế cầu trục hai dầm kiểu hộp để nâng vật có tải trọng 12.5 tấn, dùng để nâng chuyển các vật, các chi tiết, phôi liệu … trong nhà xưởng . Tập trung của đồ án là tính toán cơ cấu nâng và cơ cấu di chuyển Qua đồ án giúp sinh viên nắm vững những vấn đề cơ bản trong thiết kế máy, tính toán thiết kế chi tiết máy theo chỉ tiêu chủ yếu là khả năng làm việc, thiết kế chi tiết máy vỏ khung, chọn cấp chính xác ,lắp ghép và phương pháp trình bày bản vẽ, về dung sai lắp ghép và các số liệu tra cứu . Do kiến thức về thiết kế máy còn hạn chế nên nội dung và trình bày còn hạn chế không tránh khỏi thiếu sót . NHIỆM VỤ THIẾT KẾ Thiết kế cầu trục hai dầm kiểu hộp đảm bảo yêu cầu về thông số hoạt động và đặc tính kỹ thuật cho trước: - Kích thước nhỏ gọn phù hợp với không gian làm việc chật hẹp trong xưỏng cơ khí. - Đảm bảo tính bền ,an toàn kinh tế ,dễ dàng vận hành ,bảo trì - Tăng năng suất giảm nhẹ sức lao động của công nhân trong việc vận chuyển phôi. - Đăc tính kỹ thuật + Tải trọng nâng: Q=12.5 (tấn) . + Chế độ làm việc trung bình : CĐ = 25% . + Chiều cao nâng H = 8 (m) . + Vận tốc nâng . + Vận tốc di chuyển xe lăn . + Tầm rộng L = 20 (m). Chương I GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ MÁY XÂY DỰNG ĐỊNH NGHĨA , PHÂN LOẠI VÀ YÊU CẦU ĐỐI VỚI MÁY XÂY DỰNG Định nghĩa về máy xây dựng : - Máy xây dựng là danh từ chung chỉ các loại máy và thiết bị phục vụ cho công tác xây dựng cơ bản , công nghiệp , cảng , thuỷ lợi , giao thông vận tải v.v.. Do vậy chủng loại rất nhiều . Phân loại máy : - Để thuận tiện cho nghiên cứu và thiết kế chế tạo người ta phân loại máy xây dựng theo tính chất công việc hay công dụng như sau : - Máy phát lực : Dùng để cung cấp động lực cho các máy khác làm việc , thường là những tổ máy điêzen phát điện , tổ máy nén khí v.v.. - Máy vận chuyển : Sử dụng để vận chuyển hàng hoá , vật liệu . Nó được phân ra làm nhiều loại khác nhau như máy vận chuyển ngang , máy vận chuyển đứng , máy vận chuyển liên tục , máy xếp dỡ … - Máy làm đất : Gồm các máy phục vụ các khâu thi công đất như máy đào đất , chuyển đất , xúc đất … - Máy gia công đá : Phục vụ cho nghiền sàng rửa đá - Máy làm bêtông : Dùng trong việc trộn , đổ và đầm bêtông - Máy đóng cọc và nhổ cọc - Máy gia công gỗ : Phục vụ việc cưa , xẻ , bào gỗ - Máy gia công sắt thép : Phục vụ cho việc cắt , uốn , hàn thép và cốt thép - Máy bơm nước : Phục vụ cho việc cấp thoát nước - Các máy chuyên dùng - Ngoài ra tuỳ theo yêu cầu nghiên cứu , thiết kế và sử dụng người ta còn phân loại theo nguồn động lực ( máy chạy bằng động cơ đốt trong , bằng điện , khí nén … ) , theo cách di động ( bánh hơi , bánh xích , bánh sắt … ) , theo phương pháp điều khiển ( cơ khí , thuỷ lực , khí nén … ) Yêu cầu chung đối với máy xây dựng : - Về kết cấu : đơn giản , gọn nhẹ , công suất thích hợp . Các chi tiết máy đơn giản đủ độ bền , dễ chế tạo . - Về sử dụng và bảo quản : cần có tính cơ động , điều khiển , tháo lắp , bảo quản , vận chuyển không quá phức tạp , sử dụng thuận tiện an toàn , phù hợp với khí hậu . GIỚI THIỆU VỀ CẦU TRỤC 1) Khái niệm : - Cầu trục là loại máy nâng được sử dụng chủ yếu để nâng và di chuyển các vật nặng , xếp dỡ hàng hoá … Trong công nghiệp nó được sử dụng ở các nhà xưởng lắp ráp chế tạo , trong các lò luyện kim . 2) Phân loại : - Cầu trục được phân làm hai loại chính : cầu trục một dầm và cầu trục hai dầm + Cầu trục một dầm bao gồm có kiểu treo và kiểu tựa + Cầu trục hai dầm cũng có hai kiểu : kiều tựa và kiểu treo 3) Cấu tạo chung của cầu trục - Cầu trục có nhiều dạng khác nhau nhưng nhìn chung có các bộ phận sau : - Động cơ : Trong máy trục sử dụng 3 loại động cơ như động cơ đốt trong , động cơ khí nén , động cơ điện . Động cơ đốt trong thích hợp với những máy di động nhiều , hoạt động độc lập , không theo quỹ đạo nhất định và xa nguồn điện . Động cơ khí nén thường được sử dụng trong những máy cố định hay máy công cụ như máy đóng cọc , máy khoan , máy phun vôi … Động cơ điện là loại động cơ được sử dụng rộng rãi nhất trong cầu trục vì phù hợp với tính chất làm việc của cầu trục ( cố định , di chuyển ngắn theo quỹ đạo nhất định ) và có công suất cao , gọn nhẹ , chịu tải tốt , thay đổi tốc độ và chiều quay nhanh , dễ tự động hoá … - Hệ thống truyền động : Có rất nhiều kiểu truyền động như truyền động dầu ép khí nén , truyền động điện , truyền động hỗn hơp , truyền động cơ khí . Tuy nhiên trong cầu trục dùng phổ biến là truyền động cơ khí vì dễ chế tạo , an toàn . - Cơ cấu công tác - Cơ cấu quay - Cơ cấu di chuyển : Thường sử dụng di chuyển bằng bánh xe và ray - Hệ thống điều khiển : Sử dụng để tắt mở hoạt động của các cơ cấu . - Khung bệ - Các thiết bị phụ - Để dễ dàng trong thiết kế người ta chia cầu trục ra làm ba cơ cấu chính : cơ cấu nâng vật , cơ cấu di chuyển xe con , cơ cấu di chuyển cầu . I, YÊU CẦU ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN NHIỆM VỤ VÀ YÊU CẦU THIẾT KẾ 1) Nhiệm vụ : Thiết kế cầu trục hai dầm kiểu hộp . 2) Yêu cầu : - Kích thước nhỏ gọn phù hợp với không gian làm việc chật hẹp trong xưỏng cơ khí. - Đảm bảo tính bền ,an toàn kinh tế ,dễ dàng vận hành ,bảo trì - Tăng năng suất giảm nhẹ sức lao động của công nhân trong việc vận chuyển phôi. - Đăc tính kỹ thuật + Tải trọng nâng: Q=12.5 (tấn) . + Chế độ làm việc trung bình : CĐ = 25% . + Chiều cao nâng H = 8 (m) . + Vận tốc nâng . + Vận tốc di chuyển xe lăn . + Tầm rộng L = 20 (m). + Vận tốc di chuyênỷ cầu Vc = 100 (m/phút ) CHỌN PHƯƠNG ÁN - Cơ cấu nâng được thiết kế dùng tời nâng và móc . - Tời nâng gồm có động cơ điện , hộp giảm tốc ,tang và cáp nâng . + Động cơ điện có hai loại động cơ điện một chiều và động cơ điện xoay chiều . Động cơ điện xoay chiều 3 pha được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp với công suất , tính bền cao,momen khởi động lớn ,dễ đảo chiều.Bên cạnh đó ta có động cơ điện một chiều : là loại động cơ điện có khả năng điều chỉnh tốc độ trong phạm vi rộng , khi làm việc bảo đảm khởi động êm, hãm và đảo chiều dễ dàng ,giá thành cao , khi lắp đặt cần thêm bộ chỉnh lưu khá phức tạp . Trên những ưu khuyết điểm của hai loại động cơ điện xoay chiều và động cơ điện một chiều ta thấy được động cơ điện xoay chiều tuy tính chất thay đổi tốc độ không bằng động cơ điện một chiều nhưng vớiä tính thông dụng , bền và kinh tế hơn thì những khuyết điểm của loại động cơ này vẫn chấp nhận được. Vậy khi thiết kế cầu trục hai dầm này ta dùng động cơ điện xoay chiều ba pha là phù hợp. - Hộp giảm tốc : Sử dụng bộ truyền bánh răng trụ ,bộ truyền bánh răng bôi trơn bằng tát dầu . - Tang được chế tạo bằng gang xám ,có xẻ rãnh .Cáp vào rãnh thì ứng suất phân bố đều , tránh được ứng suất tập trung trên cáp ,giảm được giá thành so thép . - Cáp nâng :lựa chọn dựa trên hệ số an toàn cho phép , và tuổi thọ của dây cáp . Do đó ta phải chọn cáp cho phù hợp với tải trọng nâng , chịu lực căng dây lớn . - Có hai loại cáp có thể sử dụng :cáp bện xuôi và cáp bện chéo . + Cáp bện xuôi :có tính mềm ,dễ uốn qua ròng rọc và tang ,khả năng chống mòn tốt (do tiếp xúc giữa các sợi cáp là tiếp xúc đường có nhược điểm là dễ bị tở khi cáp bị đứt và dễ bị xoắn lại khi một đầu cáp ở trạng thái tự do . + Cáp bện chéo:có tínhcứng ,dễ mòn khi làm việc (do tiếp xúc giữa các sợi cáp là tiếp xúc điểm) nhưng lại khó bị tở và không bị xoắn lại khi một đầu ở trạng thái tự do. - Dựa trên tính chất của hai loại cáp và cấu tạo của cơ cấu nâng ta chọn loại cáp bện chéo . - Những tính chất cơ bản của các loại thép : + Các loại thép lá ,tấm dập có sức chịu cao về kéo nén .Nên dùng cho các phần tử tiếp nhận tải trọng kéo, nén . Ta sử dụng loại thép này làm các tấm kê . + Các loại thép CT3 , thường là thép hình có độ bền cơ tính , tính công nghệ cao , tính bền dẻo do chịu va đập và tính hàn cao. Nên dùng cho các phần tử tiếp nhận ứng suất uốn . Ta sử dụng loại thép này làm kết cấu dầm chịu lực và làm khung xe con . + Phanh sử dụng trong cầu trục có nhiều loại như phanh má , phanh đĩa , phanh đai , phanh nón , phanh áp trục , phanh ly tâm . Để đảm bảo an toàn và thích hợp với hệ thống dẫn động điện độc lập ta sử dụng loai phanh thường đóng Chương: II TÍNH TOÁN CƠ CẤU NÂNG Số liệu ban đầu : Trọng tải Q0 = 12.5 (tấn) = 125000 (N). Trọng lượng vật mang: bỏ qua khi tính. Hình 1: Sơ đồ cơ cấu nâng Chiều cao nâng:H = 8 (m) . Vận tốc nâng V = 12 (m/ phút) Chế độ làm việc: CĐ% = 25%. Sơ đồ cơ cấu nâng : 1: Tang. 2: Khớp răng. 3: Hộp giảm tốc. 4: Khớp răng. 5: Phanh 6: Động cơ. - Do tính chất quan trọng, yêu cầu cao và vị trí đặc biệt của cơ cấu nâng trong máy trục . Vì vậy nó phải được thiết kế đảm bảo độ tin cậy , độ an toàn và ổn định cao , nó phải được chế tạo nghiêm chỉnh với chất lượng cao. - Sơ đồ cơ cấu nâng được trình bày trên hình 1: bao gồm tang (1) được nối với hộp giảm tốc (3) qua khớp răng (2), hộp giảm tốc nối với động cơ (6) qua khớp nối răng, một nửa khớp dùng làm bánh phanh về phía hộp giảm tốc , phanh (5) là loại phanh lo xo điện 2 má áp trục . - Với sơ đồ như trên sẽ đảm bảo độ cứng vững, tính bền và giảm thời gian bảo dưỡng. Chọn loại dây - Dây thường dùng trong máy trục có 2 loại dây chính đó là xích và cáp. - Xích có ưu điểm là dề uốn, có thể làm việc với tang và đĩa xích có đường kính nhỏ nên bộ truyền có kết cấu gọn nhẹ, đơn giản. Tuy nhiên, nó chỉ làm việc với vận tốc gới hạn không quá 1 m/s. Nếu vận tốc quá vận tốc gới hạn thì các mắt xích bị mòn nhanh làm 2 tăng khả năng đứt xích .Vì vậy xích tường ít dược sử dụng hơn cáp. - Dây cáp thép là loại dây được dùng trong ngành máy trục nhiều nhất vì nó có khả năng làm việc với vận tốc cao mà không ồn, uốn được theo mọi phương, chịu được tải trọng khác nhau, trọng lượng bản thân nhỏ và ít đứt đột ngột. Cáp có nhiều loại như: cáp bện đơn, cáp bện kép, cáp bện trái, cáp bện phải, bện hỗn hợp … Trong đó cáp bện kép là loại được dùng chủ yếu trong máy trục. Ta chọn loại cáp k-p 6x19 lõi đay theo tiêu chuẩn TOCT 2688-80 làm dây cho cơ cấu nâng.Đây là loại cáp bện kép có lõi đay thấm dầu, các sợi cáp tiếp xúc đường, các sợi cáp có đường kính bằng nhau. Hình 2: Kết cấu của cáp 3. Chọn palăng. - Có 2 loại palăng thường dùng đó là: palăng đơn và palăng kép - Loại palăng đơn (A) do chỉ có một nhánh dây chạy trên tang nên mỗi khi cuốn và nhả cáp có sự di chuyển của dây dọc trục làm khó hạ vật đúng vị trí gây ra tải tác động lên ổ đỡ thay đổi.  - Loại palăng kép (B) có2 nhánh dây cuốn lên tang nên nâng hạ vật đúng vị trí, áp lực lên các ổ trục sẽ được phân đều và ít thay đôỉ. Theo bảng 2-6[2], với tải trọng 12.5 tấn ta chọn palăng có bội suất a = 2x2. Sơ đồ palăng được bố trí như hình 3B. Hình 3: Palăng đơn và palăng kép - Lực căng lớn nhất ở nhánh dây cuốn vào tang khi nâng vật .  Trong đó : Qo = Q + Qm :tải danh nghĩa (tấn) với Q là tải trọng nâng ,Qm là trọng lượng vật mang . Khi tính toan bỏ qua trọng lượng vật mang m : số dây cuốn lên tang , với tang sử dụng là tang kép m = 2. t : số ròng rọc đổi hướng , do dây mắc trực tiếp lên tang t = 0. :hiệu suất của ròng rọc , theo bảng 2-5[2] ứng với điều kiện sử dụng ổ lăn được bôi trơn bằng mỡ trong điều kiện bình thường . vậy : - Hiệu suất của palăng : , (cth:2-21[2]) . trong đó : So : lực căng tên nhánh dây treo vật đầu tiên , a : bội suất của palăng a = 2x2 do là palăng kép . vậy: 4.      Kích thước dây : - Dây cáp dùng trong máy trục phải có kích thước phù hợp với tải trọng, dây cáp thường được tính toán và chọn theo lực kéo đứt . Sđ = Smax * k , (cth: 2-10[2]) . Trong đó: k là hệ số an toàn, được tra theo bảng 2-2[2] ,ứng với chế độ làm việc trung bình k = 5.5 .vậy: Sđ = Smax * k = 31566 * 5.5 = 173613 (N). - Theo Atlas máy trục ta chọn được loại cáp k – p 6x19 có ứng suất giới hạn bền = 1700(N/mm2) , đường kính cáp dc = 18(mm). 5.      Tính tang : - Tang dùng trong máy trục có hai loại là tang trơn và tang xẻ rãnh - Tang trơn dùng để quấn nhiều lớp cáp khi chiều cao nâng lớn - Tang xẻ rãnh dùng quấn một lớp cáp trong co cấu nâng dẫn động bằng điện với chiều cao nâng vật không qua lớn .Ở tang có rãnh thì dây cáp được quấn theo rãnh nên không bị rối cáp và kẹt cáp, dây cáp ít mòn vì ít cọ xát vào nhau. Tang có rãnh chia làm hai loại: + Tang đơn là tang xẻ rãnh theo một chiều, có một nhánh dây treo vật. Hình 4: Kích thước của tang + Tang kép là loại tang xẻ rãnh ở hai nửa khác nhau và khác chiều, có hai dây treo vật . - Với chiều cao nâng H = 8 (m) ta chọn loại tang xẻ rãnh sâu. - Các kích thước của tang : Chiều dài của tang: L = Lo + 2 * L1 + 2*L2 + L3 , (cth: 2-14[2]) Trong đó L1 là chiều dài phần tang kẹp đầu cáp. L2 là chiều dài phần tang làm thành bên. L3 là chiều dài phần tang không cắt rãnh. L4 + 2*hmin*tg L3L4 -2*hmin*tg L4 là khoảng cách giữa hai ròng rọc ngoài cùng trên khung treo móc. hmin là khoảng cách nhỏ nhất giữa trục tang và trục ròng rọc. là góc nghiêng cho phép khi dây chạy trên tang bị lệch so với phương đứng , với tang cắt rãnh tg = 1/10 . Cụ thể: + Chiều dài một nhánh cáp cuốn lên tang khi làm việc với chiều cao nâng la H = 8(m). l = H * a = 8 * 2 = 16(m). + Đường kính tang: Được xác định theo công thức Dt dc * (e-1) , (cth: 2-12[2] ). Trong đó: e = 25 , là hệ số thực nghiệm được xác định theo bảng 2-4[2] tương ứng với chế độ tải trọng trung bình. Vậy: Dt = dc * (e-1) = 18 * (25-1) = 432(mm) , lấy Dt = 430(mm) + Số vòng cáp cuốn lên 1 nhánh. Trong đó: Zo 1.5, ta chọn Zo = 2 , là số vòng cáp cố định trên tang để giảm bớt lực kẹp đầu dây cáp , số vòng cáp này không được sử dụng khi làm việc . Dt: là đường2 kính tang , Dt = 430(mm). Dc là đường kính cáp dc = 18(mm). Vậy: = 13 (vòng) + Chiều dài phần tang cắt rãnh L0 = 2 * Z * t Trong đó:t là bước rãnh trên tang đươc chon theo tiêu chuẩn trong Atlas máy trục . Tương ứng với đường kính cáp dc = 18(mm) ta chọn theo tiêu chuẩn MH 5365-64 được t = 20. Vậy: L0 = 2 * 13 * 20 = 520(mm). + Chiều dài phần tang kẹp cáp: Với phương pháp kẹp cáp thông thường ta cần thêm 3 vòng rãnh cáp để đảm bảo cho đầu cáp cặp. L1 = 3 * t = 3 * 20 = 60(mm) + Chiều dài phần tang làm thành bên: L2 = 2 * dc = 2 * 18 = 36(mm). + Chiều dài phần tang không cắt rãnh: L4 + 2*hmin*tgL3 L4 -2*hmin*tg Chọn L4 = 230(mm) , hmin = 800(mm). Vậy : 230 + 2*800 *1/10 L3 230 -2*800*1/10 390L370, chọn L3 = 290 (mm). Vậy chiều dài tang là: L = Lo + 2 * L1 + 2*L2 + L3 = 520 + 2 * 60 + 2 * 36 + 290 L = 1002(mm) , chọn L = 1000(mm). + Bề dày thành tang tính theo kinh nghiệm: = 0.02 * Dt + {(610)(mm)}. = 0.02 * 430 + 3 = 11.6(mm) + Kiểm tra độ bền của tang. Khi làm việc thành tang bị uốn , nén và xoắn .Với chiều dài của tang nhỏ hơn 3 lần đường kính của nó thì ứng suất uốn và xoắn không vượt quá (1015)% ứng suất nén. Ví vậy tang được kiểm tra sức bền theo điều kiện nén với ứng suất cho phép là: Trong đó : là hệ số giảm ứng suất , đối với tang kép = 0.8 k là hệ số phụ thuộc lớp cáp quấn lên tang ,ở đây chỉ có một lớp cáp quấn lên tang nên k = 1. là ứng suất nén cho phép .tang được chế tạo là gang CH 15-32 có giới hạn bền nén là = 565 (N/mm2), ta có Vậy: = 108.8 (N/mm2). vậy tang đủ bền . 6.      Chọn động cơ điện: - Công suất tĩnh khi nâng vật : , (cth: 2-78[2]). Trong đó: là hiệu suất toàn cơ cấu , . với: là hiệu suất tang , được tra theo bảng 1-9[2]. là hiệu suất của palăng . là hiệu suất của bộ truyền , tra theo bảng 1-9[2] ta được nhưng do kể cả khớp nối răng ta lấy . Vn là vận tốc nâng, Vn = 12 (m/s). Vậy : = 0.96 * 0.99 * 0.92 = 0.88 . ta được : (kw).        - Với công suất tĩnh 28.73(kw) và chế độ làm việc trung bình ta chọn được loại động cơ MTB412-8 với các thông số sơ bộ : Công suất danh nghĩa: Nđc = 22 (kw). Số vòng quay : nđc = 715 (vòng/phút). Mômen vô lăng: (GiDi)2roto = 30 Nm2 . Khối lượng động cơ: mđc =345 (kg). Đương kính trục ra: d = 65(mm). 7.      Tính tỷ số truyền . - Tỷ số truyền chung từ trục động cơ đến trục tang: , (cth:3-15[2]) . Trong đó: là số vòng quay của tang đảm bảo vận tốc nâng cho trước = 17.05 (vòng/phút). Vậy: Tính phanh : - Trong máy trục phanh được chia làm hai nhóm. - Nhóm I gồm : các loại khoá dừng bánh cóc , khoá dừng ma sát dùng để giữ vật ở trạng thái treo . - Nhóm II gồm các loại phanh: phanh dừng, phanh thả , phanh má , phanh đai… . - Trong cơ cấu nâng để an toàn người ta thương dùng phanh má thường đóng , để chọn phanh ta dựa vào mômen phanh (cth:3-14[2]) Trong đó : K là hệ số an toàn. Với chế độ làm việc trung bình theo bảng 3-2[2] ta được k = 1.7. Do = Dt + dc = 0.43 + 0.018 = 0.448 (m). io = 42 , = 0.88 . Vậy : - Với Mph = 513.3 (Nm) ta chọn loại phanh 2 má thường đóng TKT-300 đảm bảo ù mômmen phanh danh nghĩa vừa đúng 500 Nm theo tiêu chuẩn BHNN P G ML . Bộ truyền : - Bộ truyền trong cơ cấu nâng được chọn dưới dạng hộp giảm tốc sao cho đảm bảo tỷ số truyền là 43 với sai số trong khoảng 5%. Hộp giảm tốc ở đây là hộp giảm tốc bánh răng trụ 2 cấp phân đôi , đặt nằm ngang, trục vào và trục ra quay về một phía. Tương ứng với tỷ số truyền là 43 và chế độ làm việc trung bình, số vòng quay trên trục vào ,và yêu cầu về lắp ráp ta chọn hộp giảm tốc U2-500 , có các đặc tính sau : + Kiểu hộp : 2 cấp bánh răng trụ răng nghiêng + Tổng khoảng cách trục : A = An +Ac =300 + 200 = 500 ( mm ) + Tỷ số truyền i= 41.34 + Kiểu lắp :Theo sơ đồ IV – trục ra và trục vào quay về một phía ; đầu trục ra : Làm liền khớp răng -Vậy sai số tỷ số truyền là. 10.  Kiểm tra nhiệt động cơ : - Sơ đồ tải trọng chế độ làm việc trung bình. Hình 5:Sơ đồ tải trọng - Cơ cấu sẽ làm việc với chế độ tải trọng thay đổi tương ứng với trọng lượng vật nâng Q1 = Q , Q2 = 0.5Q , Q3 = 0.1Q với tỷ lệ thời gian làm việc tương ứng là1:5:4 . - Cơ cấu sẽ làm việc với chế độ tải trọng thay đổi tương ứng với trọng lượng vật nâng Q1 = Q , Q2 = 0.5Q , Q3 = 0.1Q với tỷ lệ thời gian làm việc tương ứng là1:5:4 . - Các máy trục làm việc theo chế độ ngắn hạn lặp đi lặp lại , đặc trưng bơỉ sự đóng mở liên tục , có thời gian nghỉ giữa các khoảng thời gian làm việc nên động cơ chưa kịp nóng đến nhiệt độ ổn định . Ngoài ra các cơ cấu làm việc với cường độ thực tế không trùng với cường độ chuẩn mà tuỳ thuộc vào tải trọng. Mặt khác khi tính công suất động cơ ta tính với toàn tải nên cần phải kiểm tra nhiệt động cơ bằng thông số mô đun trung bình bình phương. - Các thông số cần tính toán: Trọng lượng vật nâng không kể trong lượng vật mang Qo = Q = 125000 (N). Lực căng khi treo vật: Hiệu suất cơ cấu không tính hiệu suất palăng: Mô men trên trục động cơ khi nâng vật: , (cth:2-79[2]). Trong đó : Do = Dt + dc = 0.43 + 0.018 = 0.448(m). Vậy : Lực căng khi hạ vật : Mômen trên trục động cơ khi hạ vật : = (Nm) Thời gian mở máy khi nâng hạ vật : , (cth:3-3[2]) , “+” :nâng vật , “-“ : hạ vật . Trong đó: å(GiDi2)I = å(GiDi2)roto + (GiDi2)khớp å(GiDi2)roto = 30 (Nm) , (GiDi2)khơp = 34.2 (Nm) , b = 1.1 . Vậy :b(GiDi2)I = 70.06 (Nm) . Mômen mở máy : . Þ h là hiệu suất cơ cấu tra theo đồ thị hình 2-24[2] . Bảng kết quả tính toán với các trường hợp tải trọng khác nhau: Các thông số Q1 = Q Q2 = 0.5Q Q3 = 0.1Q Qo (N) 125000 62500 12500 Sn (N) 31566 15783 3156.6 h 0.88 0.82 0.6 Mn (Nm) 383.3 203.3 56.2 Sh (N) 30934 15467 3093 Mm (Nm) 290 137 20 Tmn (s) 0.7 0.28 0.2 Tmh (s) 0.112 0.14 0.17 Thời gian chuyển động với vận tốc ổn định : . Mô men trung bình bình phương : , thay các số liệu vào ta có: Mtb = 238 (Nm). Công suất trung bình bình phương của động cơ phát ra: , (cth:2-76[2]) . Trong đó : nđc = 715 (vòng/phút) là số vòng quay của động cơ . Vậy : . Như vậy động cơ MTB 412-8 với chế độ tải trọng trung bình, có công suất danh nghĩa là 12 (kw) hoàn toàn thoả mãn điều kiện làm việc. Các cơ cấu khác : Móc . Hình 6: Móc đơn và móc hai nghạnh C C a b - Móc dùng trong máy trục có hai loại chủ yếu là móc đơn và móc hai nghạnh. A A B B - Móc đơn (hình a ) là loại móc thường dùng được chế tạo bằng các phương pháp rèn , dập hay ghép từ các tấm kim loại được chế tạo bằng thép 20 hoặc thép CT3 . - Móc hai nghạnh ( hình b) là móc dùng để treo tải có hình dạng dài như cột điện , ống dẫn , gỗ … - Với tải trọng 12.5 tấn theo tiêu chuẩn TOCT 6627-74 ta chọn móc có số hiệu No 17 chế tạo bằng thép 20 có các ứng suất giới hạn s-1 = 210(N/mm2) , sch = 250 (N/mm2) , sb = 420 (N/mm2) , các thông số của móc : do = M64 , D = 90 (mm) , mmóc = 36 (kg) . - Kiểm tra bền móc tại các tiết diện + Tại tiết diện A-A Hình 7: Tiết diện A-A 1 e1 + Ứng suất lớn nhất xuất hiện ở thớ phía trong tại điểm 1 + Diện tích thiết diện hình thang thân móc: . Trong đó : b1 =20 (mm) , b = 75(mm) , h = 115(mm). + Vị trí trọng tâm thiết diện: . + Bán kính cong thân móc: . Trong đó: a là đường kính miệng móc . + Hệ số hình học của tiết diện : . Trong đó : e2 = h – e1 = 115 – 46.4 = 68.6(mm) . k = 0.09 + Ứng suất tại A-A : Ứng suất cho phép : . (cth:1-6[2]) + Tại tiết diện B-B : . Ứng suất cắt xác định theo công thức 2-7[2] . . Ứng suất tổng cộng : . Vậy . + Tại tiết diện C-C : phát sinh ứng suất kéo tại cuống móc . . + Ứng suất cho phép: theo bảng 2-1[2] . Trong đó : d1 = 56.639(mm) là đường kính chân ren, theo tiêu chuẩn TCVN2248-77 với đường kính cuống móc d = 64 (mm) . + Chiều cao đai ốc: . Trong đó; [sd] = 20(N/mm2) tra theo bảng 2-9[1] . + Ứng suất cắt chân ren: . + Ứng suất cắt cho phép: . Vậy . Trục tang : Sơ đồ trục tang : Hình 9: sơ đồ chịu lực của trục tang Bộ phận tang được lắp trên trục và ổ như hình 8. Vì sử dụng tang kép nên vị trí hợp lực căng dây sẽ không đổi và nằm giữa tang. Trị số hợp lực này là : Tải trọng tác dụng lên mayơ bên trái ( tại điểm D ) là : Tải trọng tác dụng lên mayơ bên phải ( tại điểm C ) là : Phản lực tại ổ A là : Phản lực tại ổ B là : Mômen uốn tại D là : Momen uốn tại C là ; Vậy tại điểm D chịu momen lớn nhất . Hình 10 : Biểu đồ mô men của trục Trục tang không truyền mômen xoắn mà chỉ chịu uốn , đồng thời trục quay với tang khi làm việc nên nó chịu ứng suất theo chu kỳ đối xứng Vật liệu dùng chế tạo trục tang là thép 45 có giới han bền là , giơí hạn chảy là và giới hạn mỏi là Ưùng suất uốn cho phép với chu kỳ đối xứng là ; Trong đó : [n] là hệ số an toàn cho phép ( lấy theo bảng 1-8[2]) , [n]=1.6 K’ là hệ số tập trung ứng suất ( lấy theo bảng 1-5[2]) , k’ = 2 Đường kính tại điểm D là : (cth7-3[3]) Ta chọn d = 90 (mm) Kiểm tra tại tiết diện nguy hiểm Hình 11 : Tiết diện nguy hiểm của trục - Tại tiết diện I-I có d = 90 (mm) + Ứng suất uốn lớn nhất + Số giờ làm việc : T = 44000 (h) theo phần trên + Số chu kỳ làm việc : Trong đó ntg là số vòng quay của tang (theo phần trên) + Số chu kỳ làm việc ứng với các tải trọng khác nhau : + Số chu kỳ tương đương là : + Hệ số chế độ làm việc : + Giới hạn mỏi tính toán : + Hệ số chất lượng bế mặt (lấy theo đồ thị hình 1-8 [3]) , ứng với gia công tinh . + Hệ số ảnh hưởng kích thước (lấy theo đồ thị hình 1-7[3]) , ứng với thép cacbon và đường kính d = 90 (mm). + Hệ số tập trung ứng suất ( lấy theo bảng 7-4[3]) , ứng với rãnh then. + Hệ số an toàn : + Hệ số an toàn cho phép [n] = 1.6 (theo bảng1-8[2]) , vậy nI > [n] + Tương tự tại tiết diện II-II và III-III ta có Mô men uốn là : Ứng suất uốn lớn nhất : - Hệ số an toàn là : Vậy nII , nIII > [n] Kích thước đã chọn đảm bảo độ bền c, Tính bulông kẹp cáp trên tang . Ta có lực tác dụng lên bộ phận kẹp cáp là . Trong đó a = 4p do quấn 2 vòng cáp dự trữ trên tang . Smax = 31566N f = 0,12 Þ (N) . Chọn S’ = 6988 (N) . Lực ép tổng cộng của bulông tác dụng tấm kẹp . . Trong đó : c = 1.25 là hệ số an toàn kẹp . w = 0.4 là hệ số cản dịch chuyển của cáp . Ta có (cth3-46[1]) . Theo phụ lục 1.4[3] , ta có sch của thép Ct3 dùng làm bulông là 240 Mpa . Ta có sk’ = = = 60(Mpa) . Trong đó k = 4 hệ số an toàn . Vậy (mm) . Hình 12 : Sơ đồ bulông Với Z = 2 số bulông . Ta chọn bulông M16 . d, Tính bulông lắp mặt bích của tang Công suất truyền của hộp giảm N = 37 (kw) Sơ đồ tính bulông ulông lắp trên mặt bích của tang được lắp không có khe hở nên lực tác dụng nên bulông là : Với là mômen tác dụng nên bulông Z = 6 là số bulông cùng bán kính tác dụng D = 470/2 = 235 (mm) là bán kính tác dụng Vậy lực tác dụng nên bulông là Đường kính bulông Với i = 1 là số mặt tiếp xúc là ứng suất cắt Vậy ta chọn bulông M 20 theo phụ lục 14.2[2] MỤC LỤC Nội Dung Trang CHƯƠNG I Giới thiệu tổng quan về máy xây dựng . Định nghĩa, phân loại và yêu cầu đối với máy xây dựng . 5 Giới thiệu về cầu trục . 8 Yêu cầu đặc tính kỹ thuật và chọn phương án . 10 Nhiệm vụ và yêu cầu thiết kế . Chọn phương án . CHƯƠNG II Tính cơ cấu nâng . Sơ đồ cơ cấu nâng. 13 Chọn loại dây . // Chọn palăng . 14 Tính kích thước dây. 16 Tính tang. // Chọn động cơ diện. 19 Tỷ số truyền. // Tính phanh. 20 Tính bộ truyền. // Kiểm tra nhiệt động cơ. // Tính các cơ cấu khác.