Đang tải... (xem toàn văn)
Tài liệu tham khảo kỹ thuật công nghệ cơ khí Quy trình chế tạo-lắp ráp-vận hành và bảo dưỡng cổng trục tại Cảng IDC Phước Long sức nâng 45T
PHẦN II: THIẾT KẾ KĨ THUẬTChương 1: TÍNH TOÁN CƠ CẤU NÂNG CHÍNH1.1. Giới thiệu về cơ cấu nâng Trong ngành máy trục người ta đònh nghóa,cơ cấu nâng là một phận máy dùng để nâng hạ vật heo phương thẳng đứng .mà ngoại lực tác dụng vào cơ cấu là trọng lực và lực quán tínhĐối với cổng trục consol bánh ray sức nâng 42,5 tấn cơ cấu nâng là một bộ phận của máy trục,sử dụng tang cuốn cáp thông qua hệ palăng để nâng hạ vật nó được bố trí trên xe con di chuyển 1.2 .Sơ đồ cơ cấu:1.2.1.Cấu tạo: 1 2 3 4 5 7 6HìnhIII. 1.1 Sơ đồ truyền động cơ cấu nâng cổng trụcSơ đồ truyền động của cơ cấu nâng cổng trục bao gồm: Động cơ – khớp nối – Phanh – hộp giảm tốc - Khớp nối – tang.1.Động cơ điện.2.Khớp nối 3. Phanh4.Hộp giảm tốc5.Khớp nối 6.Tang7.Ổ đỡ15 Động cơ điện (1) được nối với hộp giảm tốc (4) qua khớp nối vòng đàn hồi (2), trong đó nửa khớp phía bên hộp giảm tốc được sử dụng làm bánh phanh, khớp răng đặc biệt (5) nối tang (6) với trục ra của hộp giảm tốc.1.2.3. Nguyên tắc hoạt động của cơ cấu nâng:Khi khởi động cơ cấu bằng điện, động cơ điện hoạt động sẽ truyền sang hộp giảm tốc qua khớp nối. Trục ra của động điện nối với trục vào của hộp giảm tốc qua khớp nối ra phanh, vận tốc ở trục ra của hộp giảm tốc phải bằng với vận tốc quay của tang để nâng hạ hàng theo thiết kế. Phanh sử dụng trong cơ cấu này là loại phanh thường đóng bằng điện. Phanh được hoạt động khi muốn cần trục ngưng hoạt động hoặc làm giảm tốc độ nâng hàng để đảm bảo an toàn.1.3. Các thông số ban đầu.STT Tên thông số Kí hiệu Trò số Đơn vò1 Sức nâng Q 42,5 Tf2 Chiều cao nâng H 14,65 m3 Vận tốc nâng Vn16 m/ph4 Chế độ làm việc Trung bình1.4.Sơ đồ mắc cáp của cơ cấu nâng:Hình II.1.2 Sơ đồ mắc cáp16 1. Tang cuốn cáp3. Puli chuyển hướng2. Puli di độngMáy trục đang thiết kế sử dụng thiết bò mang hàng là khung chụp containerDùng sơ đồ cơ cấu nâng có palăng kép có bội suất palăng ip = 2.1.5.Tính toán chọn cáp:Lực trong dây cáp đi vào tang khi nâng hàng ( 2.1)[2]Trong đó: Q = 42,5(T) : sức nâng đònh mứca = 4 : số palăng đơn trong hệ thốngip = 2 : bội suất palăng.η0: Hiệu suất chung của palăng và puli chuyển hướng. hPOηηη.= ( 2.2)[2]η0 : Hiệu suất chung của palăng và puli chuyển hướngVới:ηp: hiệu suất của palăng ηh: hiệu suất của puli chuyển hướng (2.3)[2]ηr : Hiệu suất của một puliηr = 0,98 (tra bảng 2.2[2])Ta có 9 puli dẫn hướng nên ηh = 0,989=0,92⇒η0=0,99.0,92=0,91 Kích thước dây cáp được chọn dựa theo lực kéo đứt.Lực tính toán đứt cáp: P ≥ St. k (2.6 )[2]Trong đó: St : - Lực căng lớn nhất trong dây cáp. k = 5,5: hệ số an toàn (tra bảng 2.3 [2]).⇒ P ≥ 5824,17. 5,5 = 32032,93(kG)17riprpiPnηη−−⋅=11199,098,0198,01212=−−⋅=pn)(17,582491,0.2.442500kGSt==0 ηptiaSQ= Theo tính toán trên và theo chỉ dẫn bảng 2.5[2], tra bảng III.5[2] ta chọn cáp bện loại ΠK –Po cấu tạo 6x36(1+7+7)x7+14)+1 lõi theo ΓOCT 7668 –69 co:ù đường kính dc = 23,5 (mm) có giới hạn bền của dây cáp bện Tb = 200 (kG/mm2) lực đứt cho phép là P = 33250 (kG) ,khối lượng tính toán 1000m cáp đã bôi trơn 2120 kg Hình: II.1.3 Cáp thépĐộ bền dự trữ thực tế của cáp: 1.6.Tính toán tang1.6.1.Xác đònh kích thước tangĐừơng kính cần thiết của tang theo đường trung bình của dây cáp thép cuộn vào D ≥ dc. e (2.9)[2]Trong đó: - dc = 23,5 (mm) : đường kính cáp chọn - e = 25: hệ số đường kính tang (tra bảng 2.7[2]) ⇒ D ≥ 23,5.25 = 587,5 (mm)Chọn đường kính của tang : D = 800 (mm)Chiều dài của cáp nâng:Chiều dài cáp từ 1 palăng cuộn vào tang :Lc = H.ip + π.D (z1 + z2 ) (2.10)[2]Trong đó: + H = 14,65 (m) : chiều cao nâng+ ip = 2 : bội suất palăng+ D = 800 (mm) = 0,8 (m) : đường kính tang.+ z1 = 2 : số vòng dự trữ trên tang+ z2 = 3 : Số vòng kẹp cáp.⇒ Lc = 14,65.2 + 3,14. 0,8 (1,5 +3) = 40,604 (m)Chiều dài của tang phải sao cho khi hạ vật xuống vò trí thấp nhất trên tang vẫn còn lại ít nhất là 1,5 vòng dây (theo qui đònh về an toàn). Ta lựa chọn tang kép cuộn một lớp cáp, có xẻ rãnhTa có tang cuốn cáp từ 4 palăng .Chiều dài toàn bộ của tang:185,571,517,582433250=>=== kSPktt Lt = 4.(L1+L2) +2.L3 +L4Trong đó: - L1 =4t=4.28=112(mm) :dùng để kẹp đầu cáp trên tangL2 =Z.t=(mmtDHa5,368028,0).5,18,0.65,14.2()5,1 =+=+ππ, với 1,5 vòng cáp để giảm tải trọng trên đầu kẹp cáp - L4 phần tang không tiện rãnh đảm bảo cho góc lệch cáp với puly trong palăng dưới giá trò cho phép trong điều kiện khi móc treo ở vò trí cao nhất( cách trục tang một khoảng bằng hmin. theo tài liệu: tính toán máy nâng chuyển thì góc lệch lớn nhất của dây cáp đi vào tang so với mặt phẳng đi qua puly mà cáp đi ra lấy bằng: 06=γđối với tang có rãnh.L4 lấy bằng khoảng cách giữa rãnh puly trong khung treo móc khi chọn ứng với sức nâng là 42,5(T) là b=640mm (theo máy mẫu)Chọn L4=225mm- L3 phần tang không tiện đảm bảo cho góc lệch cáp với puly trong palăng. đây khi tang cuốn cáp từ 4 palăng ta chọn L3 theo kinh nghiệm chọn: L3=421L=0,5.225=112,5mm- Chọn L3=110mm- Chiều dài làm việc của tang:Lt=4(112+368,5) +2.110+225=2367(mm). chọn Lt=2500(mm)- Chiều dày của tang được lấy:δ = 0,02Dt+10 = 0,02.776,5+10= 25,53(mm)- Chọn chiều dày của tang: δ = 26(mm))(5,7765,23800 mmdDDct=−=−=Theo kết quả tính toán ở trên ta có thông số kỹ thuật của tang như sau:+ Chiều dài tang: LT = 2500 (mm)+ Đường kính tang: D = 800 (mm)+ Bề dày của tang: δ = 26 (mm)+ Chiều dài toàn bộ cáp: Lc = 60(m) 1.6.2.Kiểm tra độ bền tang:Ta thấy ttDL=219,37765,05,2=>3, vì vậy phải tính thành tang chòu ứng suất phức tạp: nén, uốn, xoắn. Trước tiên ta kiểm tra sơ bộ thành tang theo ứng suất nén, sau đó có thể dùng thưyết bền Mo để kiểm tra. σn = (1.23)[1]Trong đó:19][.)1(maxnttDSσδδ≤− +Smax: lực căng cáp lớn nhất Smax=5824,17(kG)+Dt=0,7765 : đường kính tang+δ = 26 (mm) : bề dày thành tang.+Mà: ứng suất cho phép của tang chế tạo bằng gang đúc[σn ] =n = 5 : hệ số an toànσbn = 6500 (kG/cm2): giới hạn bền nén của tang đúc bằng gang CЧ.15 -32⇒ [σn] = (kG/cm2)và: σn = 74,8278,2.6,2).825,786,21(17,5824=−(kG/cm2)⇒ σn ≤ [σn ]thỏa điều kiện bền . Vậy tang đủ bền Tách một phân tố trên thành tang, phân tố này có những ứng suất như sau: các ứng suất pháp uσ và nσ trong đó ứng suất uốn uσ hướng theo phương trục tang, ứng suất nén nσ hướng theo phương vuông góc với bán kính tang đi qua phân tố đã tách và vuông góc uσ, ứng suất tiếp xτ do momen xoắn Mx. như vậy đây là trạng thái ứng suất phẳng và để kiểm tra theo thuyết bền Mo ta đưa phân tố đã tách về trạng thái căng chính. Các ứng suất của trạng thái căng chính được tính theo công thức:]4)([21221 xnunuτσσσσσ+++−=]4)([21223 xnunuτσσσσσ++−−=Ta có uσ: ứng suất uốn trong tang uuuWM=σ Kết cấu tang như hình vẽ. Ta có: Mu=max3214max)2(2)2(SLLLLLS+=−−=(2.0,368+0,11)5824,17=4927,24(kG.m)Wu=0,124142DDD −=0,1808,748044−=12069,4(cm3)Với D2=80 cm: đường kính tangD1= D2-2.d=80-2.2,6=74,8(cm))/(65,3985,124254927242cmkGu==⇒σSơ đồ tính tang:20130056500=nbnσ Hình II.1.4 Sơ đồ tính tang+xτ :ứng suất xoắn trong tang :xxxWM=τ Mx:momen xoắn lớn nhất trên tang Mx=2D.Smax=2.0,8.5824,17=931867,2(kG/cm2) Wx=2.Wu=2.12425,85=24851,7(cm3) (kG/cm2)49,377,248512,931867==⇒xτVậy ( )2221/27,4121]49,37.489,82665,3989,82665,39[ cmkG=+++−=σ2223/51,82821]49,37.4)89,82665,39(89,82665,39[ cmkG−=++−−=σng suất tương đương kiểm tra theo thuyết bền Moσtd=σ1-ασ3 (1-25[2])Vậy σtd=σ1-ασ3=(41,27+828,51)=869,78N/mm2<[σ]=1300 kG/cm2 1.7. Tính chọn cặp đầu cáp trên tang:Phương pháp cặp đầu cáp trên tang đơn giản và phổ biến nhất hiện nay là dùng tấm cặp và vít vít chặt lên trên số tấm cặp phải dùng ít nhất là 2 tấm kẹp do ở trên tang luôn có số vòng dự trữ không sử dụng đến, lực tác dụng trực tiếp lên cặp sẽ không phải là lực căng cáp St = Smax mà lực tác dụng là S0 nhỏ hơn. Do đó có ma sát giữa mặt tang với vòng cáp an toàn.Pl0d1P/2 P/2Hình II.1.5 Kẹp cáp vào tang2500SmaxSmaxSmaxSmaxSmaxSmax21 +lực tính toán với cặp cáp được tính:S0 = (2.19)[2]Trong đó:+µ = 0,12 ÷ 0,16 hệ số ma sát giữa mặt tang với cáp ta chọn µ = 0,15+α: góc ôm của các vòng dự trữ trên tang ππα43 ÷=Chọn α = 5π.⇒ S0 = Ta chọn cách kẹp cáp trên tang bằng 2 tấm kẹp có 2 một bulong.⇒ Lực kéo một bulong: N = (2.20)[2]Trong đó: +Z: số bu lông ở tấm kẹp (Z = 4)+µ1: Hệ số ma sát qui đổi giữa dây cáp và tấm kẹp có tiết diện rãnh hình thang:µ1 = β = 400: góc nghiêng mặt bên của rãnh.+1α: góc ôm tang bằng vòng kẹp cáp 1α=2π⇒ N =)1).(23.015,0.(432,884.2.15,0++πe =163,13(kG)+ Lực uốn bulong:T = µ1. N (2.21)[2] ⇒ T = 0,23. 163,13 = 37,52 (N)Ứng suất uốn tổng ở mỗi bulong: σt = ≤ [σ]d (2.22)[2])/(96,812.1,052,37.2412.13,163.2.3,12321mmkG=+=πσTrong đó: d1 = 12(mm): đường kính chân ren.l = 6(mm): tay đòn đặt lực T vào bulongk:hệ số an toàn kẹp cáp k=2Ứùng suất cho phép [σ]d = 7,5 ÷ 8,5 (kG/mm2) đối với bulong chế tạo từ thép CT3. ta chọn bulong đầu tinh 6 cạnh theo TCVN 95-63 (Tra bảng 6.39 sổ tay thiết kế cơ khí)22)(32,88417,58244.15,0kGe=πµαeSmax)1)((10++µαµµeZS23,040sin15,0sin0==βµ3121.1,0 4 .3,1dlTkdNk+π ⇒ σt ≤ [σ] thỏa mãn điều kiện uốn: như vậy bulong kẹp cáp đủ điều kiện làm việc bulong có ký hiệu: bulong II M12 x 40 TCVN 95.63 (tra bảng 6.38 sách sổ tay thiết kế cơ khí).1.8. Chọn động cơ điện:- Hộp giảm tốc:1.8.1.Chọn động cơ điện+Công suất tónh khi nâng với tải đầy được xác đònh:cCTvGGPη.102).(10+= (kW) [4]Trong đó:+v1 = 16 (m/p)=0,267(m/s): vận tốc nâng hàng+ηc: hiệu suất truyền của máy tời khi nâng với tải đầy cη=0,9+G: sức nâng tải G= 30( T)+G0:trọng lượng củaspearder G0=12,5(T)Vậy )(36,12985,0.102267,0).1250030000(kWPCT=+=Dựa vào catalogs của hăng SIEMENT ta chọn Động cơ lồng sóc YZB-355M-6Dòng sản phẩm động cơ điện 3 phaKiểu loại chân đế mặt bíchXuất xứ Wuxi-Trung Quốc;Siemens ,Flender,Vem- Đức.Công suất 132KwTốc độ vòng quay 980v/ph Số cặp cực 6PNguồn điện 3 Pha -380V- 50HzĐường kính trục 80 mmMômen đà 38,8 kG.m2bbdL1LhB1BHlHình II.1.6Động cơ điệnCác thông số hình học như sau:+Tốc độ quay của tang:L(mm) L1(mm)l(mm) d(mm) B(mm) B1(mm) b(mm) H(mm) h(mm)610 400560 110 740 610 360 840 35523 (2.35)[2]Trong đó:+vn = 16 (m/p): tốc độ nâng hàng+ip = 2: bội suất palăng+D = 0,7 (m): đường kính tang⇒ nt = 74,128.0.2.16=π (vòng/phút)•Tỉ số truyền chung của bộ truyền động: Theo tỉ số truyền và công suất của động cơ điện, từ catalogs của hãng SUMITOMO ta chọn hộp giảm tốc bánh răng trụ 3 cấp đặt ngang loại PHD 9090P3RLT có tỉ số truyền i = 77,19 và công suất truyền là 138(kW), có đường kính trục vào d1=65mm, đường kính trục ra d4=180mmHình II.1.7.Hộp giảm tốcA B C D E E1 F G H J1060 410 837 345 750 421 430 60 50 42Kiểm nghiệm vận tốc cơ cấu nâng: (vòng/phút) Ta có:2492,7674,12980===tnni69,1219,77980===innt94,1528,0.14,3.69,12===iDnVtnπ%625,99%100.1694,15==ndnnttVV [...]... dẫn động chung với trục truyền quay nhanh: có trục truyền được gắn trực tiếp với trục động cơ Vì vậy nó có đường kính nhỏ hơn 2-3 lần và trọng lượng nhỏ hơn 4-6 lần so với trục truyền quay chậm Tuy nhiên, do quay nhanh mà nó đòi hỏi chế tạo và lắp ráp chính xác Nhận xét:Dùng phương án truyền động chung với trục quay trung bình là có nhiều ưu điểm nhất với cầu trục ta thiết kế vì cầu trục co khẩu độ không... dụng phương án này chi phí chế tạo thấp ,thuận tiện cho việc bảo dưỡng sửa chữa thấp 2.1.3 Các thông số cơ bản 34 - Sức nâng cầu trục : 42,5 T - Tốc độ di chuyển : 35 m/ph - Tổng số bánh xe di chuyển : 4 bánh - Số bánh xe dẫn động : 2 bánh - Chế độ làm việc nhẹ 2.2 Sơ đồ truyền động 2.2.1 Cấu tạo Cấu tạo của cơ cấu di chuyển cầu trục như hình vẽ: d 2.3 Tính chọn bánh xe và ray 2.3.1 Chọn bánh xe D... biến trong các cầu trục có công dụng chung có khẩu độ không lớn, đặc biệt là các cầu trục có kết cấu dàn không gian có thể bố trí dễ dàng các bộ phận của cơ cấu Cơ cấu di chuyển dẫn động chung với trục truyền quay trung bình: cơ cấu này mômen xoắn được truyền từ động cơ đến bánh xe qua trục truyền và cặp bánh răng hở Vì vậy mà mômen xoắn trên trục truyền nhỏ hơn so với trục truyền chậm và kích thước của... Moment đà của roto – động cơ và khớp nối (GD2)qđ = 1,1 (38,8+1,8) = 44,66(kG.m 2 ) 1.9.2.Chọn phanh: Phanh được đặt tại khớp nối của trục ra thứ nhất động cơ và trục vào hộp giảm tốc Moment cản tónh trên trục phanh khi hãm a.S k Dt η c (2.37)[2] M th 2i ⇒ Mht = 4.5824,17.0,8.0,85 =102,61 (kG.m) 2.77,19 Trong đó : a: số nhánh cáp kẹp trên tang a=4 ηc = 0,85 hiệu suất cơ cấu nâng Tra bảng 1.9 [2] Moment... m và trò số trung bình của ứng suất pháp, là thành phần không đổi trong chu kì ứng suất ng suất thay đổi theo chu kì đối xứng nên: σm = 0 W và là momen cản uốn của tiết diện trục W= π d 3 π 113 = 130,67(cm3 ) = 32 32 ψ σ và : hệ số xét đến ảnh hưởng của trò số ứng suất trung bình đến sức bền mỏi, có thể lấy: ψ σ = 0,15 thép hợp kim) ε σ và :hệ số kích thước, xét ảnh hưởng của kích thước tiết diện trục. .. điện Do kết cấu gọn nhẹ, dễ lắp đặt, sử dụng và bảo dưỡng nên ngày càng được sử dụng phổ biến hơn, đặc biệt là trong các cầu trục có khẩu độ lớn 2.1.2 Phương án dẫn động chung Phương án dẫn động chung thì động cơ dẫn động được đặt ở khoảng giữa dầm cầu và truyền động tới các bánh xe chủ động ở hai bên ray nhờ các trục truyền Cơ cấu di chuyển dẫn động chung với trục truyền quay chậm: phương án này được... với trục của những máy móc không quan trọng, không yêu cầu hạn chế kích thước có thể dùng thép CT5, không cần nhiệt luyện Đối với trục làm việc dùng trong những máy móc quan trọng, chòu tải lớn có thể dùng thép 45 hoặc 40X có nhiệt luyện Vì vậy ở đây ta sẽ chọn vật liệu chế tạo trục là 40X +Tính sức bền của trục Ta có lực tác dụng lên trục tang: S 0 S max +Với: S = 0 µα (2.19)[2] e Trong đó: + µ =... Đường kính bánh xe, Dbx=560mm − d : Đường kính ngõng trục bánh xe, d=140mm − g : Gia tốc trọng trường, g=9,81m/s2 − G0 : Trọng lượng sơ bộ của cầu trục, G0 = 53,4T=534000N 0 − Wt : Tổng lực cản tónh khi không có vật nâng, theo công thức (tr195)[3] ta có: Wt0= Wt + Wt + Q G0 G0 + Q (3.13) Với: : Lực cản tónh khi có vật nâng, Wt=9030N : Sức nâng của cầu trục, Q=42,5Tf=425000N Do đó: Wt0= 9030 534000 = 5028,17... thiếu đối với phần lớn các máy trục, nó giúp cho máy trục có thể linh hoạt hơn trong quá trình làm việc góp phần làm tăng năng suất của máy trục Cơ cấu di chuyển dùng để dòch chuyển máy hoặc một bộ phận của máy trong mặt phẳng ngang hay nghiêng Theo đặc điểm 33 của đường và bộ phận di chuyển ta phân ra các loại như sau: cơ cấu di chuyển trên ray, cơ cấu di chuyển bánh lốp và cơ cấu di chuyển bánh xích... khả năng cho phép phần lệch trục vậy tức là không đồng trục tuyệt đối, ngoài ra loại khớp này còn giảm được chấn động và va đập khi mở máy và phanh đột ngột Phía nửa khớp bên hộp giảm tốc kết hợp làm bánh phanh Moment đònh mức trên trục động cơ: Mđm = 975 N đm 132 = 975 = 131,33(kG.m) n 980 Nđm = 132 (kw) : công suất đònh mức của động cơ n = 980 (v/p): số vòng quay của trục ra động cơ Moment truyền . lực tác dụng vào cơ cấu là trọng lực và lực quán tínhĐối với cổng trục consol bánh ray sức nâng 42,5 tấn cơ cấu nâng là một bộ phận của máy trục, sử dụng. 7 6HìnhIII. 1.1 Sơ đồ truyền động cơ cấu nâng cổng trụcSơ đồ truyền động của cơ cấu nâng cổng trục bao gồm: Động cơ – khớp nối – Phanh – hộp giảm
![−η dc: Hiệu suất của cơ cấu di chuyển (hiệu suất của bộ truyền), theo bảng (1-9) [2] ta có ηdc=0,85. - Quy trình chế tạo-lắp ráp-vận hành và bảo dưỡng cổng trục tại Cảng IDC Phước Long sức nâng 45T](https://media.store123doc.com/figures/000/080/hieu-suat-cau-chuyen-hieu-suat-truyen-bang-80778.png)
![+ µ :Hệ số cản lăn theo bảng (10-1).[1]) ta có µ =0,6mm - Quy trình chế tạo-lắp ráp-vận hành và bảo dưỡng cổng trục tại Cảng IDC Phước Long sức nâng 45T](https://media.store123doc.com/figures/000/080/he-so-can-lan-theo-bang-co-80780.png)
![Theo bảng(3-11)[9] chọn cấp chính xác là cấp 9. - Quy trình chế tạo-lắp ráp-vận hành và bảo dưỡng cổng trục tại Cảng IDC Phước Long sức nâng 45T](https://media.store123doc.com/figures/000/080/bang-chon-cap-xac-cap-80781.png)
![− εσ :Hệ số xét đến ảnh hưởng của kích thước tuyệt đối đến giới hạn mỏi, tra bảng (10-3) [8] ta có εσ= 0,68. - Quy trình chế tạo-lắp ráp-vận hành và bảo dưỡng cổng trục tại Cảng IDC Phước Long sức nâng 45T](https://media.store123doc.com/figures/000/080/he-anh-huong-thuoc-tuyet-doi-gioi-bang-80784.png)
![− ετ :Hệ số xét đến ảnh hưởng của kích thước tuyệt đối đến giới hạn mỏi, tra bảng (10-3) [8] ta có ετ= 0,73. - Quy trình chế tạo-lắp ráp-vận hành và bảo dưỡng cổng trục tại Cảng IDC Phước Long sức nâng 45T](https://media.store123doc.com/figures/000/080/he-anh-huong-thuoc-tuyet-doi-gioi-bang-80787.png)
