Thuyết minh đề án kỹ thuật “Tính toán thiết kế cầu trục tải trọng 12 tấn”

Chia sẻ: Duong Tu | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:133

Thêm vào BST

Báo xấu

774
lượt xem 176
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

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 …...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Thuyết minh đề án kỹ thuật “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 1 M ục lục 2 Lời nói đầu 3 Nh ận xét của Giáo viên 4 P HẦN I: 5÷17 G I ỚI THIỆU VỀ CẦU TRỤC V À M ỤC TI ÊU THI ẾT KẾ. 1.1 TỔNG QUAN VỀ MÁY NÂNG CHUYỂN 5 1.2 GIỚI THIỆU VỀ CẦU TRỤC 6÷13 1.3 NHIỆM VỤ VÀ MỤC TIÊU THIẾT KẾ 14÷17 PHẦN II: 18÷124 TÍNH TOÁN CÁC CƠ C ẤU CHÍNH 2.1 CH ỌN PHƯƠNG ÁN V À TÍNH TOÁN CƠ CẤU NÂNG. 18 ÷ 48 2.1.1 Chọn phương án cho cơ cấu nâng. 18÷21 2.1.2 Tính cơ cấu nâng. 21÷48 2.2 TÍNH CƠ CẤU DI CHUYỂN XE CON 49÷75 Chọn sơ đồ tính v à các thông số cơ bản. 2.2.1. 49 50÷54 Tính cơ cấu di chuyển. 2.2.2. Thiết kế b ộ truyền trong hộp, b ánh răng trụ - 2.2.3. 54÷67 thẳng. Thiết kế bộ truyền ngoài hộp, b ánh răng trụ - 2.2.4. 68÷75 thẳng 2.3. TÍNH CƠ CẤU DI CHUYỂN CẦU 76÷115 Chọn sơ đồ tính v à các thông số cơ bản. 2.3.1. 76÷78 Tính cơ cấu di chuyển cầu. 2.3.2. 78÷83 Thiết kế bộ truyền bánh răng hở. 2.3.3. 83÷106 Tính chọn khớp nối. 2.3.4. 107÷111 Tính chọn then 2.3.5. 112÷115 Tính trục truyền 2.3.6. 122 2.4. TÍNH K ẾT CẤU THÉP CỦA CẦU TRỤC 123÷131 2.4.1. Tính dầm chính. 123÷ 12 8 Tính tán dầm cuối 2.4.2. 129÷131 Tài liệu tham khảo 132
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 thu ật vừa phát triển nền kinh tế đất nuớc. Hiện nay, n ước 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 b ước 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 k ỹ thuật việc thiết kế đồ án môn học là một nhiệm vụ quan trọng đối với tất cả mọi ngành ngh ề. 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 m ột công việc thiết thực, không những giúp cho sinh viên được hòa mình vào thực tế, tích lũy kinh n ghiệm, 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 th ực thụ trong tương lai. Đề án kỹ thuật là học 1 phần nằm trong chương trình đ ào tạo kỹ sư Cơ khí trường ĐHKT Công nghiệp Thái Nguyên. Đây là 1 h ọc phần mới nằm trong các học phần tự chọn trong trương trình đào tạo. Mục đích của học phần là nh ằm 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 ch ỉ bảo tận tình của các cô giáo Trần Thị Phương Thảo và cô Bùi Thanh Hiền, cùng các th ầy cô trong bộ môn Kỹ thuật Cơ khí, đến nay n hóm chúng em đ ã hoàn thành đ ề 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 đ ã 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 đ ề án của nhóm được ho àn thiện nhất. Em xin trân thành cám ơn ! Nhóm sinh viên thực hiện Nguyễn Văn Thuận Nông Văn Thức Dương Văn Tĩnh
NH ẬN XÉT CỦA GIÁO VI ÊN .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. ..............................................................................................................................
PHẦN I: GIỚ I 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 b ị 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 đ ược chia làm 2 loại chính: - Máy vận chuyển liên tục: Ở các loại máy này vật phẩm đ ược 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 tính chất chu kỳ (luôn phi ên giữa thời kỳ làm việc và th ời gian nghỉ ) c ủa cơ cấu máy. Phần chủ yếu của máy vận chuyển theo chu kỳ l à máy trục. Máy trục đ ược 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: C ầu trục là tên gọi chung của máy trục chuyển động tr ên 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 đ ư ờng ray đó. Đặc điểm về cầu trục: Cầu trục là m ột loạ i máy trục có phần kết cấu thép (d ầm chính) liên kết với hai d ầm ngang (d ầm cuối), trên hai dầm ngang này có 4 bánh xe để d i chuyển trên hai đường ray song song đặt trên vai cột nhà xưởng hay trên dàn kết cấu thép . Cầu trục được sử d ụng rất rộng rãi và tiện d ụng để nâng hạ vật nâng, hàng hoá trong các nhà xưởng, phân xưởng cơ khí, nhà kho bến b ãi. Dầm cầu được gọi là dầm chính thường có kết cấu hộp hoặc d àn, có thể có một hoặc hai dầm, trên đó có x e con và cơ cấu nâng di chuyển qua lại dọc theo d ầm chính. Hai đầu của dầm chính liên kết hàn ho ặc đinh tán với hai dầm cuối, trên mỗi dầm cuối có hai cụm bánh x e, cụm bánh xe chủ động va cụm bánh x e bị động. Nhờ cơ cấu d i 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 gồ m 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 x e con) và các thiết bị điều khiển khác. Dẫn động cầu trục có thể bằng tay hoặc dẫn động điện. D ẫn 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 b ằng điện cho các loại cầu có tải trọng nâng và tốc độ nâng lớn sử d ụng trong các phân xưởng lắp ráp v à sửa chữa lớn. Cầu trục đ ược chế tạo với tải trọng nâng từ 1 đến 500 t; khẩu độ d ầm 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 1 25 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 p hụ.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 d ụng. Theo công dụng có các loại cầu trục có công d ụng chung và cầu trục chuyên dùng. - Cầu trục có công dụng chung: có kết cấu tương tự như các cầu trục khác, đ iểm 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 lo ại cầu trục n ày là móc treo để xếp d ỡ, lắp ráp và sửa chữa máy móc. Loại cầu trục n ày 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 h àng nhất định.
- Cầu trục chuyên dùng: là loại cầu trục mà thiết bị mang vật của nó chuyên để nâng một loại hàng nh ất định. Cầu trục chuyên d ùng được sử dụng chủ yếu trong công nghiệp luyện kim với các thiết bị mang vật chuy ên dùng và có chế độ làm việc rất nặng. b. Theo kết cấu dầm. Theo kết cấu dầm cầu có các loại cầu trục m ột dầm v à cầu trục hai dầm. - Cầu trục một dầm: là loại máy trục kiểu cầu thường chỉ có một d ầm chạy chữ I hoặc tổ hợp với các dàn thép tăng cứng cho d ầm cầu, xe con cheo palăng di chuyển trên cánh dưới của dầm chữ I hoăc mang cơ cấu nâng di chuyển p hía 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 d ầm đều dùng palăng đ ã 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 d ẫn động b ằng tay, nếu được trang b ị p alăng điện th ì gọi là cầu trục một dầm d ẫn động bằng điện. Hình 1.2. Cầu trục một d ầm. 1 . Bộ phận cấp đ iện lưới ba p ha. 6. Palăng điện. 2. Trục truyền động. 7. D ầm chính. 3. Cơ cấu di chuyển cầu. 8. Khung giàn thép. 4. Bánh xe d i chuyển cầu. 9. Móc câu. 5. D ầm cuối. 10.Cab in điều khiển. Theo phương pháp dẫn động thì cầu trục 1 dầm đ ược chia làm 2 nhóm: + Cầu trục m ột dầm dẫn động b ằng tay: có kết cấu đơn giản v à 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 lo ại này thường ở kho ảng 0,5  5 tấn, tốc độ làm việc chậm. + Cầu trục một dầm dẫn động bằng điện: được trang bị palăng đ iện, sức
nâng có thể lên tới 10 tấn, khẩu độ đ ến 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 d ầm (Hình 1.3) gồm có: dầm h oặc d àn chủ 1, hai dầ m chủ liên kết với hai dầ m đ ầu 7, trên d ầm đ ầu lắ p các cụ m b ánh bánh xe d i chuyển cầu trục 6, bộ máy dẫn đ ộng 3 , bộ máy d i chuyển hoạt đ ộng sẽ làm cho các bánh xe quay và cầu trục chuyển động theo đường ray chuyên dùng 5 đ ặt trên cao dọc nh à xưởng, hướng ch uyển độ ng của cầu trục chiều quay của động cơ điện . Xe con mang hàng 11 d i chuyển dọc theo đường ray lắp trên hai d ầm (d àn) chủ; trên xe con đ ặt cá c bộ máy của tời c hính 10, tời p hụ 9 và bộ máy d i chuyển xe con 2 , các dây cáp đ iện 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 x ưởng, các quẹt đ iện 3 pha tỳ sát trên các thanh này, lồng thép làm công tác kiểm tra 13 treo dưới d ầm cầu trục. Các bộ máy của cầu trục thực hiện 3 chức năng: nâng hạ hàng, di chuyển xe con và d i 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 p hụ có sức nâng thường bằng một phần tư (0 ,25) sức nâng của tời chính, nhưng tốc độ nâng thì lớn hơn. D ầm chính của cầu trục hai dầm ( Hình 1. 4 ) được chế tạo dưới dạng hộp ho ặc dàn không gian. Dầm giàn không gian tuy có nhẹ hơn dầm hộp song khống chế t ạo và thường chỉ dùng cho cầu trục có tải trọng nâng và khẩu độ lớn. D ầm cuối của cầu trục hai dầm thường đ ược làm dưới dạng hộp và liên kết với các dầm chính bằng bu lông ho ặc 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 d ầm 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 đ ơn giản nhưng vẫn đảm b ảo được đ ộ 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 d ầm cầu 1 có hai đầu tựa lên các dầm cuối
5 với các bánh xe di chuyển dọc theo nhà xưởng. Lo ại cầu trục này thường dùng phương án dẫn d ẫn động chung. Phía trên dầm chữ I là khung giàn thép 4 để d ảm bảo độ cứng vững theo phương n gang của dầm cầu. Palăng điện 3 có thể chạy dọc theo cánh thép phía dưới của dầm I nhờ cơ cấu di chuyển p alăng . Ca bin điều khiển 2 đ ược treo vào phần kết cấu chịu lực của cầu trục. - Cầu trục treo: là lo ại 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 p hức tạp nên loại cầu trục này thường chỉ đ ược dùng trong các trường hợp đ ặc b iệt cần thiết. So với cầu trục tựa, cầu trục treo có ưu điểm là có thể làm dầm cầu d ài hơn, do đó nó có thể p hục vụ cả p hần rìa mép c ủa 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 trụ c tựa. Hình 1.5. Cầu trục treo. a) Loại hai ray treo ; b) Loại ba ray treo . d. Theo cách bố chí cơ cấu di chuyển. Theo cách b ố 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 p hương án d ẫn động chung và dẫn động riêng. Trong p hương 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 nh ờ 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 d ẫn
động riêng (hình 1.5, d) mỗi bánh xe ho ặc cụm bánh xe chủ động được trang bị một cơ cấu dẫn động. H ình 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 d ẫn động. 2 và các đoạn trục truyền 3 nối với nhau và n ối với trục ra của hộp giảm tốc bằng các khớp nối 4. Trục truyền tựa trên các gối đỡ 5 b ằng 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 truy ền có thể là trục đặc ho ặc trục rỗng. So với trục đ ặc 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 cấ u d ầm không gian có thể bố trí dễ dàng các bộ p hận của cơ cấu. - Cơ cấu d ẫn độ ng chung với trục truyền quay trung b ình (hình1.6, b) có trục truyền 3 truyền chuyển động đến bánh xe di chuyển cầu trục qua cặp bánh răng hở 4. V ì vậy mà mômen xo ắn trên trục nhỏ hơn so với trục truyền chậm và kích thước của chúng cũ ng nhỏ hơn. - Cơ cấu d i chuyển d ẫn động chung với trục truyền q uay nhanh (hinh 1.6, c) có trục truyền 2 đ ược n ối trực tiếp với trục động cơ và vì vậy nó có đ ường kính n hỏ h ơn 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 d i chuyển d ẫn động riêng (hình 1.6, d) gồm hai cơ cấu như nhau dẫn động cho các bánh xe chủ động ở mỗi b ên ray đ ặc biệt. Công suất m ỗi 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 b ên ray không đ ều
song do gọn nhẹ, dễ lắp đ ặt, 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 ngu ồn d ẫn động có các loại cầu trục dẫn độn g tay và c ầu trục dẫn động máy. - Cầu trục dẫn động bằng tay, (hình 1.7) được dùng chủ yếu trong sửa chữa, lắp ráp nhỏ v à 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 b ị nâng thô sơ song do giá thành rẻ và dễ sử dụng mà cầu trục dẫn động bằng tay vẫn đ ược 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 p alăng điện. Cơ cấu di chuyển palăng đ iện, xe con và cầu cũng đ ược 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 h àng có khối lượng lớn. Hình1.7. Cầu trục dẫn độn g bằng tay. a) Loại một dầm; b) Lo ại hai dầm. f. Theo vị trí đ iều khiển Theo vị trí điều khiển có các loại cầu trục điều khiển từ cabin gắn trên d ầm cầu (h ình 1 .4) v à cầu trục điều k hiển từ dưới nền nhờ hộp nút bấm (hình 1.2). Điều khiển từ dưới nền bằng hộp nút bấm thường d ùng cho các lo ại cầu trục một dầ m có tải trọng nâng nhỏ.
1 .3 NHIỆM VỤ VÀ MỤC TIÊU THIẾT KẾ 1.3.1 Nhiệm vụ: Thiết kế là một q uá trình sáng tạo, trong quá trình này người th iết k ế p hải tìm hi ểu, đề cập và giải q uyết thoả đáng hàng loạt các yêu cầu khác nhau về p hương pháp tính toán, chỉ tiêu khả năng làm việc, công n ghệ chế tạo và quy trình lắp ráp, sử dụng, sửa chữa theo n hiều phương pháp khác n hau. 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 v à từ những thông tin đó có thể tạo ra một sản phẩm cụ thể. V iệc thiết kế phải đảm bảo khả năng thực hiện được các giải pháp kỹ thuật, nghĩa là p hải có sự p hù 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 đ ư ợc giới hạ n trong “ thiết kế cầu trục phục vụ cho việc di chuyển vật nặng với tải trọng 12 tấn ” sao cho đảm bảo đ ược 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 p hận cơ bản: kết cấu thép và bộ phận cơ khí. Ngoài hai bộ p hận trên còn có phần trang bị đ iện, các bộ phận đ iều khiển, các cơ cấu b ảo vệ an toàn,… Phần kết cấu thép có hình dạng, kích thước ngo ài khác nhau, phù hợp với không gian, tính chất công việc và đối tượng m à chúng phục vụ cũng như điều kiện kinh tế kỹ thuật khác. K ết cấu thép là xương sống, là bộ phận chịu tải của cả máy nâng mà trong q uá trình làm việc trọng lượng các cơ cấu cơ khí, tải trọng nâng chuyền đến. Các cơ cấu cơ khí đ ược 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. N gười ta p hối hợp các chức năng của các cơ cấu trên đ ể 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 ho ặc hỗn hợp của các lo ại đ ó. Đại đa số các máy n âng sử dụng truyền động cơ khí mà kết cấu của chúng là: độn g cơ, hộp giảm tốc, trong đó có các trục, khớp nối, ổ b i, các cặp bánh răng, cáp ho ặc x ích truyền động, tang cuốn cáp, puli, phanh,… đ ược xắp xếp theo một thứ tự và q uy luật truyền động nhất đ ịnh. 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 đ ược các yêu cầu kĩ thuật p hù 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 v à bền mòn. Tính toán bền thường trải q ua hai giai đo ạn: 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 p hương 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 đ ã lựa chọn sơ bộ. Cách tính này thường dựa vào tính chất mỏi của vật liệu. H ư hỏng các cơ cấu máy nâng chủ yếu là d o gẫy và mòn. Việc tính b ền 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 đ ảm tính kinh tế không quá lãng phí vật liệu. Mòn của các chi tiết cơ cấu d iễn ra từ từ v à lâu dài. Để đảm b ảo độ mòn cho phép cần quan tâm tới chất lượng vật liệu và p hương p háp xử lý bề mặt các vật liệu đ ó p hù hợp điều kiện làm việc theo yêu cầu của từng chi tiết, bộ phận và đặt được tuổi thọ của cả máy đ ã x ác định trước. Trong tính toán thiết kế “Cầu trục 12 tấn “ cần thoả mãn các yêu c ầu sau: - Phải phục vụ tốt cho việc d i chuyển trong phân xưởng cơ khí. - H ình dạng, kích thước của các kết cấu phải phù hợp loại vật mang và không gian nhà x ưởng. - 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 p hải 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 v à dễ lắp đặt trong p hân xưởng. - Sử d ụng đơn giản, làm việc phải có độ tin cậy cao, ít hỏng hóc và b ị 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 đ ặt 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 th iết kế m ới cầu trục 12 tấn, trước tiên ta phải p hân tích chọn sơ đồ kết cấu cầu trục sao cho phù hợp với m ục đích và đặc điểm sản xuất của của phân xưởng sau đó tiến hành chọn phương án thiết kế cho ph ù hợp, chính xác và đ ặt 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 d i chuyển trên cạnh trên của dầm chữ I là lo ại 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 d ưỡng thiết bị nếu xảy ra sự cố và đặt hiệu q uả kinh tế cao. Chính vì vậy tôi chọn loại cầu này để thiết kế.
Hình 1 .8. Cầu trục thiết kế. - Kết cấu thép: G ồm có dầm c ầu(dầm chủ) dầm chủ dựa v ào hai d ầm n gang(d ầm cuối), ở cuối hai dầm ngang có đặt các bánh xe, bánh xe di c huy ển nhờ nguồn động lực dẫn động. To àn b ộ cầu trục di chuyển tr ên h ai đư ờng ray đặt t rên c ột t ư ờng nh à, xe con(xe lăn) chuy ển dọc theo đ ư ờng ray đặt tr ên d ầm chủ. Tr ên xe con có đ ặt các c ơ c ấu nâng chính, c ơ c ấu nâng phụ, c ơ c ấu di chuyển xe con. Đ ường dây lấy điện cấp điện c ho c ầu trục. - Phương án dẫn đ ộng: mỗi cơ cấu (cơ cấu nâng, cơ cấu di chuyển xe con, cơ cấu di chuyển cầu) đều được d ẫn động b ằng một động cơ điện. - Cầu trục được tran g bị thiết b ị 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 m ột vấn đề nào đó chú ng ta có 4 phương pháp cơ bản, đó là: - Thiết kế theo mẫu. - Thiết kế theo Qu y Phạm. - Thiết kế theo số liệu thống kê. - Thiết kế theo tính to án. Mỗi phương án thiết kế đều có những đ ặ c đ iể m v à ưu nhược đ iểm khác nhau, do đó trong tính toán thiết kế ta phải lựa chọn phương án nào cho p hù hợp nhất theo yêu cầu và m ục đích của vấn đ ề cần giải q uyết đ ể đạt h iệu quả cao nhất. Vậy với yêu cầu và m ục đ ích cụ thể trong tính toán thiết kế cầu trục ta chọn phương án th iết 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 trọ ng nâng 12 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 d ầm 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 = 12 T - Chiều cao nâng: H = 12 m - Khẩu độ dầm cầu: L = 15 m - Vận tốc nâng :V n= 1 2 m/ph - Vận tốc di chuyển cầu: :Vc= 60 m/ph - Vận tốc di chuyển x e con: :V x= 3 0 m/ph - Chế độ làm việc: Trung bình. Tương ứng với chế đ ộ làm việc trung bình ta có: Bảng 1 -1. Các số liệu về chế độ làm việc các cơ cấu của cầu trục. Chỉ tiêu C hế độ làm việc - Cường đ ộ làm việc, CĐ% 25 0,33 - Hệ số sử dụng trong ngày, kng - 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 chu kỳ làm việc trong một giờ, a ck 0 – 15 - Nhiệt độ môi trường x ung quanh, t0C 25 - Thời gian phục vụ, năm 6 - Hệ số cản ban đầu, K bđ 1, 5
PHẦN II: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CƠ CẤU NÂN G 2.1. Chọn phương á n 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 b ảo 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 p hí sản x uất, khấu hao, chi phí b ảo 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.
H ình 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 ngo ạm
Hình 2.4 : Một số cơ cấu nâng truyền động bằng điện. Đối với cầu trục thiết kế p hương án bố trí cho cơ cấu nâng được chọn có sơ đồ như hình 2.1. V ới p hương án này cơ cấu có kích thước tương đ ối 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 Động cơ điện. 1- Hộp giảm tốc 2- K hớp Nối. 3- 6 4- Tang Nối tang 5- 6- Phanh 2 3 1 H ình 2.1: Cơ cấu nâng Đ ây là lo ại cơ cấu nâng dây m ềm, có một tang, truyền đ ộng của cơ cấu là truyền đ ộng riêng, năng lượng sử d ụng là năng lượng điện. Kết cấu cơ b ản gồ m động cơ điện 1, hộp g iảm 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 , kh ớp răng
đ ặc biệt 5 nối tang với trục ra của hộp giảm t ốc, phanh 6. Ngo ài ra còn có các bộ phạn khác như d ây cáp, móc treo v à 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 = 12000 0N. - 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 đ ược chọn theo tiêu chuẩn của liên xô ( atlat ) có khối lượng. Qm = 0,025 .Q = 0,025. 120000 = 3000 ( kg ) = 30000 ( N ).