Thiết kế kết cấu trục 1 tần phục vụ cho việc di chuyển tôn tấm - Chương 1

Chia sẻ: Nguyen Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:20

Thêm vào BST

Báo xấu

103
lượt xem 11
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tham khảo tài liệu 'thiết kế kết cấu trục 1 tần phục vụ cho việc di chuyển tôn tấm - chương 1', kỹ thuật - công nghệ, cơ khí - chế tạo máy phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Thiết kế kết cấu trục 1 tần phục vụ cho việc di chuyển tôn tấm - Chương 1

i MỤC LỤC Trang LỜI NÓI ĐẦU ........................................................... Error! Bookmark not defined. CHƯƠNG I NHIỆM VỤ -YÊU CẦU -PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 1.1. TỔNG QUAN.................................................................................................. 4 1.2. NHIỆM VỤ - YÊU CẦU THIẾT KẾ. .............................................................. 5 1.2.1. Nhiệm vụ thiết kế. ..................................................................................... 5 1.2.2. Yêu cầu thiết kế ......................................................................................... 5 1.2.2.1. Yêu cầu chung .................................................................................... 5 1.2.2.2. Yêu cầu cụ thể trong tính toán thiết kế cầu trục ................................... 7 1.3. PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ ............................................................................... 7 1.3.1. Đặc điểm, phân lọai cầu trục ..................................................................... 7 1.3.1.1. Một số đặc điểm về cầu trục ................................................................ 7 1.3.1.2. Phân loại cầu trục................................................................................ 8 1.3.2. Chọn phương án thiết kế .......................................................................... 16 1.3.2.1. Phân tích,chọn phương án thiết kế..................................................... 16 1.3.2.2. Chọn các thông số cơ bản ................................................................. 19 CHƯƠNG II TÍNH CÁC CƠ CẤU CHÍNH 2.1. CHỌN PHƯƠNG ÁN VÀ TÍNH TOÁN CƠ CẤU NÂNGError! Bookmark not defined. 2.1.1. Chọn phương án cho cơ cấu nâng .............. Error! Bookmark not defined. 2.1.2. Tính cơ cấu nâng ....................................... Error! Bookmark not defined. 2.1.2.1. Chọn loại dây ...................................... Error! Bookmark not defined. 2.1.2.2. palăng giảm lực ................................... Error! Bookmark not defined. 2.1.2.3. Kích thước dây.................................... Error! Bookmark not defined. 2.1.2.4. Tính các kích thước cơ bản của tang và ròng rọcError! Bookmark not defined. 2.1.2.5. Tính chọn động cơ điện....................... Error! Bookmark not defined. 2.1.2.6. Tỷ số truyền chung ............................. Error! Bookmark not defined. 2.1.2.7. Kiểm tra động cơ điện về nhiệt. .......... Error! Bookmark not defined. 2.1.2.8 .Tính chọn phanh ................................. Error! Bookmark not defined. 2.1.2.9.Thiết kế bộ truyền ................................ Error! Bookmark not defined.
ii 2.1.2.10. Tính cặp lệch tâm .............................. Error! Bookmark not defined. 2.1.2.11. Các bộ phận khác của cơ cấu nâng .... Error! Bookmark not defined. 2.2. TÍNH CƠ CẤU DI CHUYỂN XE CON .......... Error! Bookmark not defined. 2.2.1. Chọn sơ đồ tính và các thông số cơ bản ..... Error! Bookmark not defined. 2.2.2. Tính cơ cấu di chuyển ............................... Error! Bookmark not defined. 2.2.2.1. Tính bánh xe ....................................... Error! Bookmark not defined. 2.2.2.2. Chọn động cơ điện .............................. Error! Bookmark not defined. 2.2.2.3. Xác định tỷ số truyền bộ truyền hở...... Error! Bookmark not defined. 2.2.2.4. Thiết kế bộ truyền hớ, bánh răng trụ - thẳngError! Bookmark not defined. 2.3. TÍNH CƠ CẤU DI CHUYỂN CẦU ................ Error! Bookmark not defined. 2.3.1. Chọn sơ đồ tính và các thông số cơ bản ..... Error! Bookmark not defined. 2.3.2. Tính cơ cấu di chuyển cầu ......................... Error! Bookmark not defined. 2.3.2.1. Tính bánh xe và ray............................. Error! Bookmark not defined. 2.3.2.2. Chọn động cơ điện .............................. Error! Bookmark not defined. 2.3.2.3. Tỷ số truyền chung ............................. Error! Bookmark not defined. 2.3.2.4. Kiểm tra động cơ điện về mômen mở máyError! Bookmark not defined. 2.3.2.5. Tính chọn phanh ................................. Error! Bookmark not defined. 2.3.2.6. Thiết kế bộ truyền ............................... Error! Bookmark not defined. 2.3.2.7. Tính bánh xe và ray............................. Error! Bookmark not defined. 2.3.2.8. Tính trục truyền .................................. Error! Bookmark not defined. CHƯƠNG III TÍNH KẾT CẤU THÉP CỦA CẦU TRỤC 3.1. TÍNH DẦM CHÍNH ........................................ Error! Bookmark not defined. 3.1.1. Chọn vật liệu ............................................. Error! Bookmark not defined. 3.1.2. Xác định các tải trọng tác dụng lên dầm chínhError! Bookmark not defined. 3.1.3. Chọn kết cấu dầm chính và kiểm tra bền ... Error! Bookmark not defined. 3.1.3.1. Chọn kích thước tiết diện dầm chính ... Error! Bookmark not defined. 3.1.3.2. Kiểm tra bền tiết diện đã chọn............. Error! Bookmark not defined. 3.2. TÍNH DẦM CUỐI ........................................... Error! Bookmark not defined. 3.2.1. Chọn vật liệu cho dầm cuối: ...................... Error! Bookmark not defined. 3.2.2. Xác định các tải trọng tác dụng lên dầm cuốiError! Bookmark not defined. 3.2.3. Chọn kết cấu dầm cuối và kiểm tra bền ..... Error! Bookmark not defined.
iii CHƯƠNG IV TÍNH CÁC THIẾT BỊ PHỤ VÀ SƠ BỘ TÍNH GIÁ THÀNH 4.1. THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CHO CÁC CƠ CẤU CÔNG TÁCError! Bookma 4.1.1. Khái niêm chung ....................................... Error! Bookmark not defined. 4.1.2. Hệ thống dây dẫn và các thiết bị bảo vệ ..... Error! Bookmark not defined. 4.1.2.1. Hệ thống dây dẫn cung cấp điện cho cầu trụcError! Bookmark not defined. 4.1.2.2. Các thiết bị báo vệ .............................. Error! Bookmark not defined. 4.1.3. Thiết kế mạch điều khiển cho các cơ cấu công tácError! Bookmark not defined. 4.2.3.1. Mạch điều khiển cơ cấu nâng: ............. Error! Bookmark not defined. 4.2.3.2. Mạch điều khiển cơ cấu di chuyển xe con và cơ cấu di chuyển cầuError! Bookma 4.2. THIẾT KẾ CÁC THIẾT BỊ AN TOÀN CƠ - ĐIỆN CHO CẦU TRỤCError! Bookmark 4.2.1. Thiết bị hạn chế chiều cao nâng ................. Error! Bookmark not defined. 4.2.2. Thiết bị hạn chế tải trọng nâng .................. Error! Bookmark not defined. 4.2.3. Thiết bị giới hạn hành trình di chuyển và giảm chấnError! Bookmark not defined. 4.3. SƠ BỘ TÍNH GIÁ THÀNH SẢN PHẨM ........ Error! Bookmark not defined. CHƯƠNG V KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN KẾT LUẬN ............................................................ Error! Bookmark not defined. ĐỀ XUẤT Ý KIẾN ................................................ Error! Bookmark not defined. TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................... Error! Bookmark not defined.
4 CHƯƠNG I NHIỆM VỤ -YÊU CẦU -PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 1.1. TỔNG QUAN 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, sự ra đời và phát triển của nó gắn liền với yêu cầu về kinh tế kĩ thuật của ngành công nghiệp nhằm giảm tối đa sức người trong lao động. Đặc điểm làm việc của các cơ cấu máy nâng là ngắn hạn, lặp đi lặp lại và có thời gian dừng. Chuyển động chính của máy là nâng hạ vật theo phương thẳng đứng, ngoài ra còn một số các chuyển động khác để dịch chuyển vật trong mặt phẳng ngang như chuyển động quay quanh trục máy, di chuyển máy, chuyển động lắc quanh trục ngang. Bằng sự phối hợp giữa các chuyển động, máy có thể dịch chuyển vật đến bất cứ vị trí nào trong không gian làm việc của nó. Để đáp ứng yêu cầu và đòi hỏi của các ngành công nghiệp khác nhau, kĩ thuật nâng vận chuyển cũng xuất hiện nhiều loại máy nâng vận chuyển mới, luôn cải tiến và hợp lí hóa phương pháp phục vụ, nâng cao hơn độ tin cậy làm việc, tự động hóa các khâu điều khiển, tiện nghi và thỏa mãn yêu cầu của người sử dụng. Tùy theo kết cấu và công dụng, máy nâng chuyển được chia thành các loại: kích, bàn tời, palăng, cần trục, cầu trục, cổng trục, thang nâng.v.v..
5 Cầu trục là loại máy trục kiểu cầu. Loại này di chuyển trên đường ray đạt trên cao dọc theo nhà xưởng, xe con mang hàng di chuyển trên kết cấu thép kiểu cầu, cầu trục có thể nâng hạ và vận chuyển hàng theo yêu cầu tại bất kì điểm nào trong không gian của nhà xưởng. Cầu trục được sử dụng trong tất cả các lĩnh vực của nền kinh tế quốc dân với các thiết bị mang vật rất đa dạng nh ư móc treo, thiết bị cặp, nam châm điện v.v.. Đặc biệt cầu trục được sử dụng phổ biến trong ngành công nghiệp chế tạo máy và luyện kim với các thiết bị mang vật chuyên dùng. 1.2. NHIỆM VỤ - YÊU CẦU THIẾT KẾ. 1.2.1. Nhiệm vụ thiết kế. 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 dung, 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 thư thiết kế. Cuôi cùng là đưa ra những thông tin về đối tượng thiết kế và từ những thông tin đó có thể tạo ra một sản phẩm cụ 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 1 tấn phục vụ cho việc di chuyển tôn tấm” sao cho đảm bảo được các tính năng kỹ thuật và yêu cầu đặt ra. 1.2.2. Yêu cầu thiết kế 1.2.2.1. 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
6 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 vớ. 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.
7 1.2.2.2. Yêu cầu cụ thể trong tính toán thiết kế cầu trục Trong tính toán thiết kế “cầu trục 1T phục vụ cho việc di chuyển tôn tấm “ cần thoả mãn các yêu cầu sau: - Phải phục vụ tốt cho việc di chuyển tôn tấm 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, 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. PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 1.3.1. Đặc điểm, phân lọai cầu trục 1.3.1.1. Một số 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
8 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. Hình 1.1. Cầu trục dẫn động điện. 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 này thường được ký hiệu bằng một phân số với tải trọng nâng chính và phụ, ví dụ: 15/3 t; 20/5 t; 150/20/5 t; v.v.. 1.3.1.2. Phân loại cầu trục
9 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 kế cấu dầm Theo kết cấu dầm cầu có các loại cầu trục một dầm và cầu trục hai dầm. - 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 đẵ 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.
10 Hình 1.2. Cầu trục một dầm. 1. Bộ phận cấp điện lưới ba pha. 6. Palăng điện. 2. Trục truyền động. 7. Dầm chính. 3. Cơ cấu di chuyển cầu. 8. Khung giàn thép. 4. Bánh xe di chuyển cầu. 9. Móc câu. 5. Dầm cuối. 10. Cabin điều khiển. 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  5 tấn, tốc độ làm việc chậm. Cầu trục một dầm dẫn động bằng điện đ ược trang bị palăng điện, sức nâng có thể lên tới 10 tấn, khẩu độ đến 30 m, gồm có bộ phận cấp điện l ưới ba pha.
11 Hình 1.3. Cầu trục hai dầm. - Cầu trục hai dầm, kết cấu tổng thể của cầu trục hai dầm 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.
12 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 được chế tạo dưới dạng hộp hoặc dàn không gian. Dầm giàn không gian tuy có nhẹ hơn dầm hộp song khó 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. c. Theo cách tựa của dầm chính Theo cách tựa của dầm chính có các loại cầu trục tựa và cầu trục cheo. - Cầu trục tựa là loại cầu trục mà hai đầu của dầm chính tựa lên Hình 1.4. Cầu trục tựa. 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
13 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. Hình 1.5. Cầu trục treo. a) Loại hai ray treo; b) Loại ba ray treo. - 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
14 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. d.Theo cách 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 àn 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. - 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
15 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 đông chung với trục truyền quay trung bình (hình 1.6, 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 mà nó 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 là 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.
16 - 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 dung trong việc vận chuyển các loại hàng có khối lương 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. 1.3.2. Chọn phương án thiết kế 1.3.2.1. Phân tích,chọn phương án thiết kế Để đáp ứng yêu cầu và mục đích của việc thiết kế mới cầu trục 1 tấn phục vụ cho việc di chuyển tôn tấm, 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
17 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 một dầm dạng chữ I có xe con treo palăng di chuyển trên cạnh dưới của dầm chữ I là loại phù hợp nhất. Loại cầu này có ưu điểm hơn cả vì có kết cấu đơn giản và nhỏ gọn, thích hợp cho việc di chuyển tôn tấm trong các phân x ưởng 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. 6 1 2 5 3 4 Hình 1.8. Cầu trục thiết kế. “Thiết kế cầu trục một dầm với tải trọng nâng 1 tấn” có kết cấu như sau: - Kết cấu thép: dầm chính 1 chữ I có hai đầu tựa trên hai dầm cuối 5, kết cấu dầm cuối gồm hai thanh thép chữ I ghép song song. Phía trên dầm chữ I là khung giàn thép 6 có tác dụng làm giá đỡ cho cơ cấu di chuyển cầu đồng thời đảm bảo độ cứng cần thiết theo phương ngang.
18 - Xe con 3 mang palăng điện 4 di chuyển trên cạnh dưới của dầm chữ I, cầu trục di chuyển dọc theo nhà xưởng nhờ cơ cấu di chuyển 2. - 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 cặp lệch tâm. - Các cơ cấu được điều khiển bằng hộp nút bấm từ dưới nền nhà. b. Chọn phương án thiết kế Để thiết kế bất cứ một vấn đề gì việc đầu tiên chúng ta phải xác định ta đi thiết kế cái gì, nó phục vụ mục đích gì và cái ta thiết kế ra có những tính ưu việt hơn so với cái hiện đang có hay không. Một vấn đề vô cùng quan trọng đó là ta thiết kế theo phương pháp nào, vấn đề này cần phải được xác định ngay từ đầu trước khi đi thiết kế bất cứ một vấn đề gì. Vì nếu không xác định được thiết kế theo phương pháp nào thì có thể thiết kế đó không có tính khả thi và đôi khi là không thể thực hiện được. 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. Đặc điểm của mỗi phương án thiết kế: Thiết kế theo mẫu: Ưu điểm của phương pháp này đó là cho phép ta đi thiết kế một cách nhanh chóng, chúng ta chỉ cần dựa vào mẫu cầu trục có sẵn hoặc thiết kế mẫu để đi thiết kế cái gần giống với cái ta cần thiết kế. Tuy nhiên nó cũng có những nhược điểm của nó đó là chúng ta khó có thể tìm được mẫu cầu trục thích hợp hay thiết kế mẫu gần nhất với cái ta cần thiết kế. Mặt khác khi đi thiết kế một vấn đề hoàn toàn mới thì không thể áp dụng phương pháp này được. Thiết kế theo Quy Phạm: Đây là một trong những phương pháp thiết kế cho ta đi thiết kế nhanh nhất đảm bảo dư bền vì các Quy Phạm đặt ra được dựa vào các
19 kinh nghiệm và cách tính dư bền. Tuy nhiên phương pháp này không thể áp dụng cho các trường hợp đặc biệt được và các chi tiết thiết kế ra cho ta dư bền. Thiết kế theo số liệu thống kê: Chúng ta thống kê các chi tiết sản phẩm phân tích lựa chọn xem chi tiết nào hoạt động hiệu quả và gần với thiết kế mình nhất. Từ đó cho ta thiết kế chi tiết dựa vào kết quả vừa mới thống kê được. Thiết kế theo tính toán: Đây là một trong bốn phương pháp cho ta kết quả chính xác nhất và có tính kinh tế cao, tuy nhiên nó có nhược điểm là khó khăn trong các phương pháp tính toán và đi thiết lập các công thức tính toán. Kết luận: mỗi phương án thiết kế đều có những 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 tôi chọn ph ương 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 một dầm với tải trọng nâng 1 tấn” ta phải tính các cơ cấu chính sau: - Tính cơ cấu nâng. - Tính cơ cấu di chuyển: cơ cấu di chuyển cầu và di chuyển palăng điện. - Tính kết cấu thép: tính chọn dầm chính va dầm cuối. - Tính chọn các thiết bị phụ: hệ thống điều khiển, các thiết bị an to àn cơ – điện.v.v.. 1.3.2.2. Chọn các thông số cơ bản Việc lựa chọn các kích thước cơ bản của cầu trục phải căn cứ vào điều kiện làm việc, loại hàng cần bốc dỡ và địa hình của nhà xưởng.v.v.. Qua khảo sát thực tế các loại cầu trục phục vụ việc vận chuyển tôn tại các phân xưởng ta xác định được các thông số cơ bản như sau: - Tải trọng nâng: Q = 1T - Chiều cao nâng: H = 5 m - Khẩu độ dầm cầu: L = 8 m
20 - Vận tốc nâng :Vn= 10 m/ph - Vận tốc di chuyển cầu: :Vc= 20 m/ph - Vận tốc di chuyển xe con: :Vx= 35 m/ph - Dòng điện xoay chiều 3 pha  /   220/380 v, tần số 50 Hz - Chế độ làm việc: Nhẹ. Tương ứng với chế độ làm việc nhẹ ta có: Bảng 1-1. Các số liệu về chế độ làm việc các cơ cấu của cầu trục. Chỉ tiêu Chế độ làm việc (T) - Cường độ làm việc, CĐ% 15 - Hệ số sử dụng trong ngày, kng 0,33 - Hệ số sử dụng trong năm, kn 0,25 - Hệ số sử dụng theo tải trọng, kQ 0,55 - Số lần mở máy trong một giờ, m 60 - Số cho kỳ làm việc trong một giờ, ack 10 – 15 - Nhiệt độ môi trường xung quanh, t0C 25 - Ổ lăn 10 Thời gian phục vụ, năm - Bánh răng 15 - Trục và các chi tiết khác 25 - Ổ lăn 1000 Thời gian làm việc trong - Bánh răng 1500 thời hạn trên, h - Trục và các chi tiết khác 2500