THIẾT KẾ MÔN HỌC MÁY TRỤC LỜI MỞ ĐẦU - Máy trục là một trong những loại máy nâng chuyển hàng hóa theo một chu kỳ nhất định. Đây là nhóm máy chủ yếu trong các loại máy nâng, máy vận chuyển hàng hóa, chiếm một tỉ trọng khá lớn và được ứng dụng ở nhiều ngành sản xuất hàng hóa. Loại máy này thường để nâng chuyển hàng hóa theo phương thẳng đứng. - Vai trò của máy trục : + Tăng năng suất lao động. + Giảm lao động thủ công. + Góp phần hạ giá thành vận chuyển hàng hóa, đặc biệt ở các bến cảng giúp cho việc quay nhanh các chu kì vận chuyển hàng hóa ở các đội tàu. + Sử dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực sản xuất, giao thông, xây dựng, du lịch, khai khoáng, các xí nghiệp… - Máy và các thiết bị nâng đơn giản chỉ có một chuyển động nâng hạ như: tời, kích, bàn nâng, sàn thao tác… - Loại có hai chuyển động trở nên gọi là cần trục. Ngoài ra còn có máy nâng chuyên dùng khác như: thang máy, giằng tải.Theo cấu tạo và nguyên tắc hoạt động chia cần trục làm các loại sau : + Cầu trục. + Cổng trục. + Cần trục tháp. + Cần trục quay di động ( cần trục ô tô, bánh lốp, bánh xích ). + Cần trục cột buồm và cần trục cột quay. + Cần trục chân đế và cần trục nổi. + Cần trục cáp. Lê Viết Quyền_MXD51ĐH Trang : 1 THIẾT KẾ MÔN HỌC MÁY TRỤC GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CẦN TRỤC CHÂN ĐẾ Cần trục chân đế là loại cần trục có cần quay toàn vòng di chuyển trên đường ray. Loại cần trục này được sử dụng phổ biến ở các cảng sông , cảng biển và trong các nhà máy. Cần trục chân đế thường được sử dụng để xếp dỡ các loại hàng như: hàng rời, hàng bao kiện, hàng cơ khí hàng quặng…Cần trục chân đế sử dụng các công cụ mang hàng như : gầu ngoạm, móc đơn, móc kép và các loại công cụ khác để xếp dỡ hàng hóa. Cần trục chân đế là loại cần trục có phần quay được đặt trên chân đỡ cao gồm 4 chân, di chuyển trên đường ray nhờ các cụm bánh xe chuyển động. Loại cần trục này có sức nâng nhỏ và trung bình, thường là từ 3 đến 40 tấn, đặc biệt một số loại có sức nâng có thể tới 100 tấn . - Tầm với thường từ 8÷32m - Chiều cao nâng hàng từ 18÷25m - Chiều sâu hạ hàng từ 18÷20m Cần trục chân đế sử dụng phổ biến ở tuyến tiền phương của cảng, một số loại cần trục chân đế có sức nâng nhỏ được sử dụng để xếp dỡ hàng hóa ở tuyến hậu phương của cảng. Cần trục chân đế có đặc điểm là tầm với và chiều cao nâng lớn, khi thay đổi tầm với có mang hàng di chuyển trong mặt phẳng ngang rất thích hợp cho việc dỡ hàng hóa từ tàu lên bờ và ngược lại. Cần trục chân đế có năng suất vận chuyển khá lớn, có thể tới hàng ngàn T/h. Trong các nhà máy đóng tàu cần trục chân đế được sử dụng trong công việc sửa chữa, lắp ráp và đóng mới. Cần trục Tukan có nhiều tính năng mới và các thiết bị an toàn, nó sử dụng cột quay làm thiết bị đỡ quay. Lê Viết Quyền_MXD51ĐH Trang : 2 THIẾT KẾ MÔN HỌC MÁY TRỤC CẤU TẠO CHUNG CỦA CẦN TRỤC CHÂN ĐẾ TUKAN 25000 30000 17500 11500 5750 13 9 10 8 6 7 5 43 2 1 • Thông số kĩ thuật + Sức nâng : . Sử dụng gầu ngoạm : Q = 38 T khi R = 8 30 m . Bốc xếp hàng bách hóa : Q = 40 T khi R = 8 30 m + Chiều cao nâng hàng : 25 m ( tấm móc cầu ) 20 m ( gầu ngoạm ) Lê Viết Quyền_MXD51ĐH Trang : 3 THIẾT KẾ MÔN HỌC MÁY TRỤC + Chiều sâu hạ hàng : 12 m ( tấm móc cầu và gầu ngoạm ) + Trọng lượng cần trục : 375 T + Vận tốc nâng hạ : v = 45 ( gầu ngoạm ) v = 25 ( hàng bách hóa ) + Vận tốc thay đổi tầm với : v = 40 + Vận tốc quay : v = 1 • Các bộ phận chính của cần trục Tukan 1. Cơ cấu nâng hạ 2. Cơ cấu quay với vòng quay dạng ổ đũa 3. Cơ cấu thay đổi tầm với 4. Cơ cấu di chuyển 5. Bố trí tang cáp 6. Chân đế, cầu thang và sàn nghỉ 7. Tháp cầu với cầu thang sàn nghỉ 8. Gót cần 9. Thanh giằng 10. Cần 11. Khung chữ A với cầu thang sàn nghỉ 12. Buồng máy và buồng điện 13. Buồng lái 14. Hệ thống puli cáp với khớp nối 15. Tang cáp động cơ 16. Đối trọng • Cấu tạo chung của cần trục chân đế Tukan + Cơ cấu nâng + Cơ cấu thay đổi tầm với + Cơ cấu quay + Cơ cấu nâng hạ cần Cần trục Tukan dẫn động bằng điện và di chuyển trên ray bằng cơ cấu di chuyển. • Cần trục Tukan có một số đặc điểm : Lê Viết Quyền_MXD51ĐH Trang : 4 THIẾT KẾ MÔN HỌC MÁY TRỤC - Trọng tâm bố trí lệch tâm về phía cầu tàu do đó làm tăng khả năng vươn xa của cần trục, hệ thống điều khiển tự động hoàn toàn - Cơ cấu nâng của cần trục có bố trí hai tời nâng hạ do đó cần trục có thể làm việc với các thiết bị mang hàng là móc câu, gầu ngoạm hay khung cẩu container. - Cơ cấu di chuyển sử dụng kiểu truyền động riêng với 4 cụm bánh xe. Trong hệ truyền động của cơ cấu không sử dụng phanh. Việc dừng cần trục sử dụng kiểu hãm động năng điện. - Cơ cấu thay đổi tầm với sử dụng kiểu thanh răng bánh răng ăn khớp để thay đổi tầm với của cần. - Cơ cấu quay sử dụng 2 bộ truyên động như nhau đặt vuông góc với nhau, bộ truyền động hở sử dụng cặp bánh răng hành tinh ăn khớp với vành răng cố định. Thiết bị đỡ quay sử dụng ổ bi đỡ trụ có kết cấu đơn giản và gọn nhẹ với 1 vành răng. CƠ CẤU NÂNG 1. Công dụng và đặc điểm 1.1 . Công dụng Cơ cấu nâng để nâng hạ hàng theo phương thẳng đứng. Cơ cấu nâng có thể là một bộ phận máy hoặc là một máy độc lập. 1.2 . Đặc điểm Cơ cấu nâng được dùng phổ biến là tời cáp và tang cuốn cáp. Cơ cấu nâng của cần trục chân đế Tukan dùng tời cáp và tang cuốn cáp. + Động cơ 3 pha được gắn với hộp số bằng một cấu trúc phụ và nối với trục thứ nhất của hộp số bằng bulông co giãn. Động cơ được trang bị một bộ truyền xung và một công tắc li tâm. Công tắc li tâm có tác dụng ghi và giám sát tốc độ động cơ + Phanh đĩa có chức năng như một phanh thường đóng, hoặc phanh hãm khẩn cấp nhờ một lò xo phanh có thể điều chỉnh được và nâng lên bằng một thiết bị nâng phanh thủy lực. + Công tắc hạn vị để giới hạn độ cao nâng và độ sâu nâng của cần cẩu. + Tang cáp được đỡ bởi hai khối đệm và toàn bộ khối truyền động bao gồm: hộp số, động cơ, phanh. Lê Viết Quyền_MXD51ĐH Trang : 5 THIẾT KẾ MÔN HỌC MÁY TRỤC + Phần đuôi hộp số đè lên cụm lò xo giảm chấn tiếp giáp sàn công tác nhằm tạo điểm tựa an toàn cho khối truyền động. + Tại các puli cáp có các trục từ trên lò xo nhằm đảm bảo cuộn cáp an toàn trong trường hợp cáp trùng. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CƠ CẤU NÂNG CẦN TRỤC CHÂN ĐẾ TUKAN: Q = 40 T, R = 32 m 1. Lựa chọn hệ thống, sơ đồ truyền động của cơ cấu, thiết bị mang hàng và sơ đồ mắc cáp. 1.1 . Lựa chọn hệ thống truyền động Cần trục chân đế nhằm phục vụ cho các quá trình xếp dỡ chủ yếu ở các cảng biển, nó làm nhiệm vụ xếp dỡ hàng phục vụ tuyến tiền phương và hậu phương trong nội bộ các cảng. Cần trục phải được chế tạo với kiểu hệ thống giằng cần kiểu thanh giằng cứng với các khớp nối có khoảng cách với kết cấu tàu và đảm bảo cho khai thác hai làn đường sắt thông qua trong khoảng không gian giữa hai chân cổng và thiết bị chịu tải phải được chế tạo chắc chắn, chịu được lực làm việc nặng (có tính đến tải trọng gió), lực tăng tốc và chịu được điều kiện gió bão. Theo tất cả các điều kiện làm việc, các thao tác chuyển động của cần cẩu phải thực hiện một cách trơn tru, không giật cục hay rung lắc. Để nghiên cứu và đáp ứng quá trình trên ta chọn phương án thiết kế theo mẫu cần trục chân đế Tukan là thích hợp. 1.2 . Thông số tính toán và sơ đồ truyền động của cơ cấu : • Thông số tính toán + Sức nâng định mức : Q max = 40 T = 392400 ( N ) + Vận tốc nâng hạ : V n = 45 + Chiều cao nâng hàng : H = 25 ( m ) + Chiều sâu hạ hàng : h = -12 ( m ) Lê Viết Quyền_MXD51ĐH Trang : 6 THIẾT KẾ MÔN HỌC MÁY TRỤC • Sơ đồ truyền động của cơ cấu + Cơ cấu nâng cần trục chân đến thuộc loại cơ cấu dẫn động bằng điện, nó phải đàm bảo độ an toàn, độ tin cậy, độ ổn định cao khi làm việc, được chế tạo với chất lượng tốt. Các yêu cầu này được phản ánh qua kết cấu cụ thể của các bộ phận trong cơ cấu được chọn như sau : Hình vẽ : 1- Động cơ điện 2- Khớp nối 3- Hộp giảm tốc 4- Phanh 5- Tang trống Các bộ phận chính của cơ cấu nâng như hộp giảm tốc, động cơ điện đã được chế tạo thành các thiết bị hoàn chỉnh. Để đảm bảo an toàn cho cơ cấu khi làm việc ta dùng phanh. An toàn nhất là đặt phanh nơi tang nhưng do vị trí cơ cấu nên ta chọn đặt phanh tại vị trí khớp nối giữa hộp giảm tốc và động cơ điện là loại phanh thường đóng . Trong cơ cấu nâng ta sử dụng loại tang kép có xẻ rãnh, loại này chịu nén tốt hơn tang trơn và có độ mòn cáp nhỏ hơn. Các ổ trục dùng ổ lăn được che kín, bôi trơn đầy đủ Hoạt động của cơ cấu: Khi dòng điện chạy vào động cơ nam châm điện mở phanh cho cơ cấu hoạt động. Động cơ hoạt động làm quay tang nâng hàng, động cơ điện hoạt động nhờ lưới điện công nghiệp, khi hạ hàng chỉ cần đảo pha. 1.3 . Hình vẽ sơ đồ mắc cáp . Lê Viết Quyền_MXD51ĐH Trang : 7 THIT K MễN HC MY TRC Theo sơ đồ này cơ cấu gồm có động cơ điện 1 đợc nối với hộp giảm tốc 3 bằng khớp vòng đàn hồi và phanh 2.tang cuốn cáp 4 đợc nối với trục ra của hộp giảm tốc.Dây cáp đợc quấn qua tang 4 và đợc vòng qua các khối puly 5 và 6. Cần trục có độ cao lớn ,khối lợng phần quay lớn do đó việc bố trí các cơ cấu đòi hỏi tính hợp lí rất cao để ổn định tốt khi quay. Với chiều cao nâng hàng lớn làm lợng cáp quấn vào tang rất lớn, đây là cần trục sử dụng hệ cần cân bằng dùng palăng cáp nên việc đảm bảo cho hàng di chuyển theo phơng nằm ngang đòi hỏi hệ thống cáp quấn vào và nhả ra khỏi tang phải nhịp nhàng, vậy ở đây ta sẽ dùng tang xẻ rãnh kể cả tang của cơ cấu thay đỏi tầm với 2. Tớnh ch lm vic thộp sc nõng - H s s dng theo sc nõng K Q = = = 0,5 - H s s dng trong nm : K n = 0,35 - H s s dng trong ngy : K ng = 0,583 Lờ Vit Quyn_MXD51H Trang : 8 THIẾT KẾ MÔN HỌC MÁY TRỤC - Nhiệt độ môi trường xung quanh : - Cường độ làm việc của cơ cấu : CĐ% = . 100% t - thời gian làm việc của cơ cấu nâng trong một chu kì. - thời gian làm việc của chu kì. Chu kì làm việc của cơ cấu bao gồm: di chuyển đến mã hàng, hàng móc xuống mã hàng, nâng hàng di chuyển đến vị trí dỡ hàng, hạ hàng tháo móc sau đó nâng móc lên vị trí chờ. Vậy thời gian làm việc của cơ cấu nâng trong một chu kì là thời gian hạ móc xuống nâng hàng, hạ hàng nâng móc lên vị trí chờ. CĐ% = 25 %. Tra bảng 1.2 được chế độ làm việc của máy là ở chế độ làm việc trung bình . Số lần mở máy : m = 120 3. Tính chọn thiết bị mang hàng. 3.1 . Tính lực căng cáp và chọn cáp nâng. - Dựa theo sơ đồ mắc cáp đã chọn . Để đảm bảo khả năng chịu tải của cáp khi thiết kế, tính toán chọn theo lực kéo đứt cáp - Điều kiện chọn cáp : S đ ≥ n.S max Trong đó : + S đ : lực đứt cáp theo bảng tiêu chuẩn ( N ) + S max : lực căng tính toán lớn nhất của dây cáp ( N ) + n : hệ số an toàn lấy theo bảng 2.2, phụ thuộc vào các loại máy và chế độ làm việc. Chọn n = 5,5 - Chọn cáp : Lê Viết Quyền_MXD51ĐH Trang : 9 THIẾT KẾ MÔN HỌC MÁY TRỤC Trong trường hợp 2 tang làm việc đồng thời và cơ cấu làm việc với sức nâng tối đa : S max = = Với : Q max = 40 T = 392400 ( N ) a = 2 : bội suất palang : hiệu suất từng puli = 0,98 tra bảng 2.5 t : số ròng rọc đổi hướng không tham gia vào tạo bội suất palang t = 12 m : số nhánh dây quấn lên tang ; m = 4 S max = = 63138 ( N ) S đ = 5,5.631138 = 3471259 ( N ) Dựa vào S đ ta tra bảng , chọn cáp bện kép, loại ПT-P cấu tạo 6x19 ( 1+6 +6 )x6 + 1 lõi theo TOCT 2688-69 ĐK cáp : d c = 28 mm Giới hạn bền của sợi : = 1400 ( ) Lực kéo đứt cho phép : [ S đ ] = 354000 ( N ) 3.2 . Tính chọn puli - Puli dùng để kéo chuyển hướng dây cáp, giảm hoặc tăng tốc độ hạ vật - Trong cơ cấu nâng gồm một số puli dẫn hướng đặt cố định, kết cấu của puil phải đảm bảo cho cáp khi làm việc không bị tuột ra khỏi rãnh của nó, không bị uốn nhiều và mài mòn nhanh. - Cấu tạo : Tròn có rãnh được lắp trên trục với vòng bi được đúc bằng gang. - Puli được tiêu chuẩn hóa kích thước nên chọn nhờ vào đường kính cáp Lê Viết Quyền_MXD51ĐH Trang : 10 [...]... dàn cáp trên tang, do tính chất puli dàn hàng chịu tải không lớn lắm ta có thể chọn lại puli có đường kính D = 250 ( mm ) 3.3 Tính trục và ổ trục puli Hình vẽ : Lê Viết Quyền_MXD51ĐH Trang : 11 THIẾT KẾ MÔN HỌC MÁY TRỤC Lê Viết Quyền_MXD51ĐH Trang : 12 THIẾT KẾ MÔN HỌC MÁY TRỤC Ta có : Ra + Rb – 2 SK = 0 ΣMB = RA.AB – SK ( BC+ BD ) = 0 Vậy : RA = SK () RB = 2SK – RA ⇒ SK = 63138 ( N ) ⇒ RA = RB = 63138... toán trục tang - Dựa vào tải trọng tác dụng lên thành tang của cáp nâng, trường hợp tính toán là trường hợp với tải định mức và hàng ở vị trí thấp nhất Căn cứ vào lực căng trên các nhánh cáp cuối vào tang xác định được lực tác dụng vào trục tang Lê Viết Quyền_MXD51ĐH Trang : 17 THIẾT KẾ MÔN HỌC MÁY TRỤC - Trục tang thiết kế có công son một đầu liên kết với gối đỡ một đầu liên kết với tang qua máy Coi... động Lê Viết Quyền_MXD51ĐH Trang : 28 THIẾT KẾ MÔN HỌC MÁY TRỤC Loại : TKT- 450 ; MPmax = 2650 ( Nm ) ; Mp = 200 ( Nm ) Lê Viết Quyền_MXD51ĐH Trang : 29 THIẾT KẾ MÔN HỌC MÁY TRỤC 7 Tính chọn khớp nối - Chọn khớp nối từ động cơ đến hộp giảm tốc là loại khớp vòng đàn hồi, tức là có khả năng cho phép lệch trục một khoảng cho phép, có thể lắp và làm việc khi hai trục không đồng tâm tuyện đối Ngoài ta... 510 Φ92 Φ 95 j 6 G6 Φ80 h 6 « 16 1220 THIẾT KẾ MÔN HỌC MÁY TRỤC QyA = RA = 55342,9 ( N ) QyB = QyC = RA - SK = 55342,9 – 63138 = - 79795,1 ( N ) QyD = - RA = - 70933,1 ( N ) Ta thấy mặt cắt nguy hiểm làm mặt cắt B-B với : Mxmax = 26785963,6 Nmm Qymax = 63138 N δ = = = 39,05 ( ) Trục làm bằng thép 45 – tôi cải thiệt có [δ] = 67 ( ) ⇒ Kết luận : Trục đủ bền 4.3 Tính ổ trục + Theo khả năng tải động nhằm... t3 = 40 ( s ) Lê Viết Quyền_MXD51ĐH Trang : 27 THIẾT KẾ MÔN HỌC MÁY TRỤC => tchukì = 164 + 80 + 80 + 40 = 364 ( s ) Vậy CDth = 100% = 45,05 % CDch – cười độ tính toán theo katalo, chọn CDch = 60 % Ntđ = 26,53 = 22,99 ( KW ) Vậy động cơ đã chọn thỏa mãn điều kiện phát nhiệt 6 Tính phanh - Phanh là một bộ phận quan trọng của máy trục, sự hoạt động của máy trục cũng như an toàn trong nâng hạ đều phụ thuộc... D với: Nxmax = 3156900 (N) ; Qy = 63138 (N) Mômen uốn gây ướng suất pháp : δ = = D - đường kính trục Trục đủ bền khi : δ [ δ ] Vật liệu làm trục là thép 40 tôi cải thiện có δ = 67 ( ) Lê Viết Quyền_MXD51ĐH Trang : 13 THIẾT KẾ MÔN HỌC MÁY TRỤC Vậy δ = ≤ [ δ ] ⇒ D ≥ 77,8 ( mm ) Chọn D = 80 ( mm ) - Tính ổ trục puli Theo khả năng tải động chống rỗ các bề mặt khi làm việc và khả năng tải tĩnh nhằm trống... N = = 9404,12 ( N ) Vậy lực uốn ở mỗi bulông : T = μ1 N = 0,12 9404,12 = 1128,49 ( N ) 4.5 Thiết bị rải cáp Lê Viết Quyền_MXD51ĐH Trang : 21 THIẾT KẾ MÔN HỌC MÁY TRỤC + Do thiết bị rải cáp chịu lực rất nhỏ, chỉ làm nhiệm vụ dàn đều cáp bằng một puli dàn cáp, ta có thẻ chọn puli đó có đường kính D = 200 mm Trục puli có đường kính d = 40 mm 5.Tính chọn động cơ, hộp giảm tốc 5.1 Tính chọn động cơ - Ta... (GD)2 = 10,25 ( kg/mm2 ) Sử dụng dòng điện 3 pha : f = 50Hz , W = 960 KG ; n = 1745 v/p Lê Viết Quyền_MXD51ĐH Trang : 22 THIẾT KẾ MÔN HỌC MÁY TRỤC 5.2 Tính chọn hộp giảm tốc, xác định vận tốc nâng trục - Tính chọn HGT: dựa vào tỉ số truyền chung của bộ truyền từ trục động cơ đến trục tang : i = nđc/nt Trong đó : nđc = 1745 v/p – số vòng quay danh nghĩa của động cơ nt – số vòng quay của tang ; nt =... ổ bi đỡ : Q = ( X.V.Fr + Y.Fa ) Kt Kđ Fr = 63138 ( N ) Fa – Tải trọng dọc trục ; Fa = 0 V – Hệ số kể đến vòng quay trong X – Hệ số tra bảng 11.4 ; X = 1 Kt = 1 ; Kđ = 1 Lê Viết Quyền_MXD51ĐH Trang : 19 THIẾT KẾ MÔN HỌC MÁY TRỤC Vậy Q = ( 1.1.6318 + 0 ) 1.1 = 63138 ( N ) = 63,138 ( KN ) Cđ = 63,138 = 76,8 ( KN ) Chọn ổ theo máy mẫu : d = 100 ( mm ) D = 215 ( mm ) Cđ = 136 ( KN ) C0 = 133 ( KN ) + Chọn... : GD = 10,25 ( ) n = 1745 v/p – số vòng quay của trục động cơ Md – momen dư của động cơ ; Mđ = Mkđtb – Mt Mkđtb – momen khởi động trung bình của động cơ + Đối với động cơ lồng sóc : Mkđtb = 0,852 Mđm Mđm – momen định mức của động cơ Mđm = 9550 = = 602 ( Nm ) φkđ – hệ số momen mở máy của động cơ Lê Viết Quyền_MXD51ĐH Trang : 24 THIẾT KẾ MÔN HỌC MÁY TRỤC Tra theo số liệu động cơ ta được φkđ = 1,1 φmax . = 250 ( mm ) 3.3 . Tính trục và ổ trục puli Hình vẽ : Lê Viết Quyền_MXD51ĐH Trang : 11 THIẾT KẾ MÔN HỌC MÁY TRỤC Lê Viết Quyền_MXD51ĐH Trang : 12 THIẾT KẾ MÔN HỌC MÁY TRỤC Ta có : R a + R b . trục cột buồm và cần trục cột quay. + Cần trục chân đế và cần trục nổi. + Cần trục cáp. Lê Viết Quyền_MXD51ĐH Trang : 1 THIẾT KẾ MÔN HỌC MÁY TRỤC GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CẦN TRỤC CHÂN ĐẾ Cần trục. lực tác dụng vào trục tang. Lê Viết Quyền_MXD51ĐH Trang : 17 THIẾT KẾ MÔN HỌC MÁY TRỤC - Trục tang thiết kế có công son một đầu liên kết với gối đỡ một đầu liên kết với tang qua máy. Coi tang là