Đang tải... (xem toàn văn)
Tài liệu tham khảo kỹ thuật công nghệ cơ khí Cần trục chân đế dạng cổng kiểu mâm quay với sức nâng Q=30Tf - P3
2316754MCHƯƠNG 3 : TÍNH TOÁN CƠ CẤU DI CHUYỂN3.1 SƠ ĐỒ TRUYỀN ĐỘNG CƠ CẤU DI CHUYỂN:1) Động cơ điện2) Khớp nối 3) Hộp giảm tốc trục vít bánh vít.4) ổ đỡ5) Bánh răng lớn chủ động 6) Bánh răng nhỏ bò động 7) Bánh xe 3.2. CHỌN BÁNH XE VÀ RAY: 3.2.1 Chọn kích thước bánh xe Bánh xe có dạng hình trụ có gờ, kích thước của nó chọn theo tiêu chuẩn ΓOCT – 3569 – 60.Chọn đường kính bánh xe Db =500 mm Đường kính ngõng trục db =(0,2 ÷ 0,25)Db = 100 mm.Theo các tải trọng nâng của cần trục. Vật liệu làm bánh xe là 35XΓ3.2.2 Tải trọng tác dụng lên bánh xe: Bánh xe được bố trí với khẩu độ L =11,5m và cơ sở B =10,5m. Bánh xe chòu tác dụng của tải trọng gồm trọng lượng của cần trục Gc =370 T và trọng lượng của hàng Q =30 T. Số lượng bánh xe của cần trục gồm 24 bánh trong đó có 12 bánh dẫn động và 12 bánh bò động.Trang 53 Tải trọng nhỏ nhất tác dụng lên bánh xe khi di chuyển không hàng15416724370000024min===cGP (N)Gc = 3700000 (N) trọng lượng cần trục Tải trọng lớn nhất xuất hiện tại D khi cần trục mang hàng đònh mức ở vò trí xa nhất. 057,15257,15257,1523 =×+×−+×=∑DcAPGQm 57,15785,73700000785,3030000057,15785,7785,30×+×−=×−×−=⇒cDGQP = 1256840 (N).Lực tác dụng lên một bánh xe khi có hàng (ở mỗi cụm chân có 6 bánh xe) :( )NP 20947361256840==Vậy lực tác dụng lớn nhất :Pmax = P = 209473 (N).Tải trọng tương đương tác dụng lên bánh xe :Pbx = γ.kbx.Pmax = 0,98.1,2.209473 = 246340 (N).Với : γ = 0,98 và kBX =1,2Bánh xe được chế tạo bằng vật liệu là thép đúc 35XT được tôi để đạt độ cứng HB=300÷350 Bánh xe được kiểm tra bền theo công thức [ ]dbxdrbPσσ≤××= 190 (2-67) [3] Với : b =130mm: chiều rộng bề mặt làm việc của bánh xe r =250mm : bánh kính bánh xe [σ] =750 N/mm2 : ứng xuất cho phép ( )2/523250130246340190 mmN=××=⇒σVậy bánh xe thoả mãn điều kiện bền.3.2.3 Chọn ray Căn cứ vào lực tác dụng lên bánh xe và các kích thước cơ bản của bánh xe thì ta chọn ray theo tiêu chuẩn GOST 4121 – 96 loại ray KP 70.Trang 54 3.3 TÍNH CHỌN CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ ĐIỆN :Tổng lực cản di chuyển của cần trục do tải trọng tónh: Wd = Wms +Wng +Wg (2.39) [1]Trong đó :+ Wms : lực cản do ma sát.+ Wng : lực cản do độ nghiêng của đường.+ Wg : lực cản do tải trọng gió. Lực cản chuyển động do ma sátbCmsmsDfdQGkW2) (++=µ (2.40) [1] 54005006,0.210.015,0).30000370000.(5,2 =++=⇒msW KgVới : Gc =370000 KG trọng lượng bản thân cần trục Db = 50 cm đường kính bánh xe d = 10 cm đường kính ngõng trục µ = 0,015 hệ số ma sát trong ổ lăn f = 0,06 hệ số ma sát của bánh xe trên ray đầu lồi Lực cản do độ nghiêng của đường ray :Wng = sinα.(Gc +Q)= 0,003 × 400000 = 1200 (KG) (2.41) [1]Với: sinα= 0,003 tra bảng (3-9) [4] Lực cản gió Wg = q0. n. c. β. (Fh + Fv) (2.41) [1] ⇒ Wg = 15. 1,8. 1,2. 0,6. (18+60) = 1516,32 (KG)Với : qo =15 KG/m2 : p suất động của gió ở độ cao 10m so với mặt đất n = 1,8 : Hệ số hiệu chỉnh tăng áp lực phụ thuộc vào độ cao so với mặt đất. Tra bảng (1-6) [1] c = 1,2 :Hệ số khí động học (bảng 1-7) [I] β = 0,6 : Hệ số động lực Fh =60 m2 : Diện tích chòu gió tính toán của các bộ phận của máy trục Fv =18 m2 : Diện tích chòu gió của vật nângTổng hợp lực cản tónh trên cần trục chân đế : Wd = Wms +Wng +Wg = 5400 + 1200 + 1516,32 = 8116,32 (KG)Xác đònh công xuất tónh trên động cơ điện : [ (3-60),II] η.102.cdtVWN =Trang 55 ( )KWNt2,3185,0.60.10220.32,8116==⇒Với :η = 0,85 hiệu suất của cơ cấu di chuyển. Vc = 20 (m/p) vận tốc di chuyển cần trục.Cơ cấu di chuyển có 6 cụm động cơ điện ở 4 cụm bánh xe Vậy công suất của 1 động cơ điện :( )KWNNNdctdc2,562,316==⇒=Động cơ được chọn phải có công suất đònh mức bằng hoặc lớn hơn công suất tính toán một ítVậy chọn động cơ điện MTKF rôto lồng sóc số hiệu 211-6 với các thông số sau :Nđc =5,5 KWn = 840 vòng/phútHiệu suất : 72,5 %Moment lớn nhất: 22 KGmMoment đà :( GD )2 =0,44 KGmKhối lượng : 110 kgĐiện áp : 220v/380v, 50 Hz3.4 TÍNH CHỌN HỘP GIẢM TỐC.Số vòng quay của trục bánh xe:( )phutvongnDVnbxbxCbx/74,125,0.14,320.==⇒=πTỉ số truyền động chung: 6674,12840===bxdcnniTa có : i = ihgt . ibrh Với : ihgt - tỉ số truyền hộp giảm tốc ibrh - tỉ số truyền của bánh răng hởchọn : ibrh = 1,5 445,1662===iihgtTheo đó ta sẽ chọn hộp giảm tốc trục vít bánh vít có tỉ số truyền i = 44+ công suất truyền động N = 7 KWTrang 56 + cường độ n = 700vòng/phút. Kiểm tra khả năng tải :Khả năng moment dẫn đến trục vào :( )NmMnNMVvV757005,5.9550.9550==⇒=Khả năng truyền moment ở trục ra :( )NmiMMvra330044.75. ===Yêu cầu moment truyền ở trục vào :( )( )( )NmMnNMvaoycycycvaoyc5,628405,5.9550.9550==⇒=Yêu cầu moment truyền ở trục ra:Myc (ra) = Myc (vao) . iyc =62,5.44= 2750 (Nm)Vậy hộp giảm tốc đã chọn đủ khả năng tải và đảm bảo yêu cầu động học3.5 CHỌN KHỚP NỐIKhớp nối trục được chọn dựa vào momen tính toán truyền qua khớp:Mk = Mđm .K1.K2 (1.65) [1]K1 = 1,2 hệ số tính đến chế độ quan trọng của cơ cấu.K1 = 1,2 hệ số tính đến chế độ làm việc của cơ cấu.Mđm : momen đònh mức truyền qua khớp. 30 nMMNđmđmdcπω== )(58,33840.14,31000.30.5,5.1000.30.NmnNMdcđm===>−πVậy momen tính toán truyền qua khớp : Mk = 1,2.1,2.33,58 = 48,36 (Nm)Dựa vào momen tính toán truyền qua khớp, ta chọn loại khớp kiểu nối trục vòng đàn hồi được chon theo bảng 9 – 11 [2] có các thông số sau :Trang 57 Các thông số kích thước của khớp nối trục vòng đàn hồi:Mômen xoắn (Nm)d (mm) D (mm) d0 (mm) l (mm)c dc130 25÷28 120 28 ≤62 1 ÷ 5 14lcĐường kính ngoài Chiều dài toàn bộ nmax(vg/ph )Số chốt Z33 27 28 4750 43.6 KIỂM TRA ĐỘNG CƠ ĐIỆNDo động cơ được chọn có công xuất đònh mức lớn hơn công suất tính toánNđm = 5,5 (Kw) > Ntt = 5,2 (Kw)Nên không cần kiểm tra động cơ về điều kiện quá nóng. Ta tiến hành kiểm tra động cơ về thời gian khởi động.Momen đònh mức của động cơ :Mđm = 38,68405,5975975 ==nNdm (KGm)Momen khởi động trung bình của động cơ :Mkđtb = 2338,6.21,125,1.2minmax=+=+dmMψψ (Kgm)Momen cản tónh trên trục động cơ đối với cơ cấu di chuển :Mt = η 2.iDWTrong đó: W = 8116,32 (KG) – tổng lực cản di chuyển của cần trục. D = 0,5 (m) – đường kính bánh xe i = 66 – tỉ số truyền chung của cơ cấu. η = 0,85 – hiệu suất bộ truyền.⇒ Mt = 85,0.66.25,0.32,8116 = 19,43 (KGm)Momen dư :Md = Mkđtb – Mt = 23 – 19,43 = 3,57 (KGm).Trang 58 Thời gian khởi động cơ cấu di chuyển :tkđ = η ) (975,0 375.)(22ddqdMnVQGMnGD++ (1.41) [1]Trong đó :+G = 370000 (KG) – trọng lượng cần trục.+Q = 30000 (KG) – trọng lượng hàng nâng đònh mức.+V = 20 m/p = 0,33 m/s – tốc độ di chuyển của cần trục.(GD2)qđ = δ.GD2 = δ.(GDr2 + GDk2 ) = 1,1.(0,44+0,018) = 0,11 (KGm2) GDr2 = 0,44 (KGm2) – momen đà roto động cơ. GDk2 = 0,018 (KGm2) – momen đà khớp nối. δ =1,1÷1,25 – hệ số tính tới ảnh hưởng những khối lượng bộ truyền. Ta tính được : ⇒ tkđ = 85,0.57,3.84033,0).30000370000.(975,057,3.375840.11,02++ tkđ = 7,52 (s)Vậy thời gian khởi động tính toán được phù hợp với giá trò được cho trong bảng (1-11) [1] . Thời gian khởi động cơ cấu di chuyển: 5 ÷ 8 (s).Kiểm tra theo trò số gia tốc khởi động :a = 04,052,733,0==kdtV ≤ [a]max =0,2 (m/s2).Trong đó V = 0,33 m/s : vận tốc di chuyển cần trục. tkđ = 7,52 (s) : thời gian khởi động cơ cấu di chuyển. [a]max : gia tốc cho phép lớn nhất. ( bảng 1.15)[1]Vậy động cơ được chọn thỏa mãn về điều kiện trò số thời gian và gia tốc khởi động.3.7 KIỂM TRA ĐỘ DỰ TRỮ BÁM.3.7.1 Trường hợp cần trục làm việc không mang hàng.Tổng áp lực lên những bánh xe truyền động:Gtr = k. 2370000.1,12=G= 203500 (KG).Trong đó k = 1,1 hệ số tính đến việc phân phối không đều khối lượng của cần trục giữa những bánh xe truyền động và không truyền động.Lực cản di chuyển cần trục khi không có hàng:Wd = Kms.G. 5006,0.210.015,0.370000.5,2.2. +=+Dfdµ=4995 (KG).Theo công thức (2.44)[1], kiểm tra độ dự trữ bám thực tế :Trang 59 kb = )5010015,0.241281,904,0(370000499512,0.203500)( −+=−+DdnngaGWGtrdtrµϕ=4,1 > 1,2Như vậy là thoả mãn.3.7.2 Trường hợp nguy hiểm là khi chỉ có một bộ truyền làm việc.Tổng áp lực lên những bánh xe truyền động ở phía bộ truyền không làm việc:Gtr = k. 4370000.1,14=G= 101750 (KG).Độ dự trữ bám thực tế :kb = 5010015,0.2412.370000499512,0.101750 −=−DdnnGWGtrdtrµϕ= 2,75 > 1,1.Vậy điều kiện về độ dự trữ bám thực tế được thảo mãn.3.8 CHỌN PHANH :Tổng áp lực trên những bánh xe hãm:Gh = k.G. 2412.370000.1,1=nntr= 203500 KGMoment phanh cho phép lớn nhất xác đònh theo công thức (2-48) [1] xuất phát từ điều kiện đảm bảo khi phanh bánh xe mà không bò trượt trên ray: ( )KGmMDdfiDGMhbxhgtbxhh4,4485,05006,0210015,012,08,12225,0.20350022maxmax=××+×−××=⇒××+×−×××=ηµϕ⇒ Có 6 phanh nên mỗi phanh có M = 17,5(KGm)Theo bảng chọn phanh má thủy lực đóng phanh dùng hệ thống thủy lực kiểu TΓ 38548 có moment phanh M = 20 (KGm), đường kính bánh phanh D = 200 mm, chiều rộng má phanh B =140 mm, hành trình ma phanh F = 0, ,khối lượng m = 15 kg.Trang 60 3.9 TÍNH TRỤC BÁNH XE :Trục bánh xe được đặt trên ổ lăn lắp cứng với bánh xe bằng then trong quá trình làm việc trục quay chòu ứng suất uốn và ứng suất xoắn.Ứng suất uốn thay đổi theo chu kì đối xứng còn ứng suất xoắn do tính chất làm việc hai chiều của cơ cấu di chuyển cũng được xem như thay đổi theo chu kì đối xứng.Ra178351917,85MxI PtL = 50IRbMuTải trọng lớn nhất tác dụng lên bánh xe:Pmax = 246340 (N)Tính toán có kể đến ảnh hưởng của tải trọng động :Kđ = 1,2 ÷ 1,5Tải trọng tính có kể đến ảnh hưởng của tải trọng động :Pt =Pmax × Kt = 246340 × 1,2 = 253071,3 (N)Moment uốn tại tiết diện của trục bánh xe :( )NmLPMtu9,3163345,03,2530714=×=×=Lực nén lên hai đầu trục :( )NmPRRtBA65,12653523,2530712====Moment xoắn lớn nhất truyền từ trục ra của hộp giảm tốc sang các bánh xe dẫn sẽ xuất hiện khi động cơ điện phát ra moment lớn nhất I’ trong thời kì mở máy.Trang 61 Moment để thắng các lực cản tónh chuyển động :( )NmnNMtdn1348405,595509550=×=×=Hệ số tải trọng lớn nhất khi mở máy, moment mở máy lớn nhất trên trục động cơ sẽ là :Mmmax= 1,8 × Mdm =1,8 × 134 =241,2 (Nm)Moment dư để thắng quán tính của hệ thống :Md = Mmmax – Mdm = 241,2 – 134 = 107,23 (Nm)Moment để thắng quán tính cả hệ thống :( )( )( )NmGDGDMMtddd45,8635,39575,38123,10722'=×=×=∑Với+ tổng moment đà của các khối lượng chuyển động tònh tiến :( )( )22222275,3818403323000001,01,0 NmnVGGDcctd=××=××=+tổng moment đà của các phần tử quay trên trục động cơ:∑(GD)2p = 1,2 × 1,13 = 1,36 (KGm2) = 13,6 (Nm2)Tổng moment đà của cả hệ thống thu về trục động cơ :∑(GD)2 = 381,75 + 13,6 = 395,35 (Nm2)Vậy tổng moment lớnnhất trên trục động cơ sẽ truyền đến các bánh dẫn:M1 = Mdm + Md’ = 134+ 86,45 = 220,4 (Nm)Moment tính toán có kể đến ảnh hưởng của tải trọng động :M1’ = M1 × kđ =220,45 × 1,2 = 264,55 (Nm)Moment xoắn lớn nhất trên các trục dẫn :Mbd = M1’× i × ηdc = 264,55 × 66 × 0,85 = 5246,17 (Nm) trục ra của hộp giảm tốc moment này chỉ truyền cho trục bánh dẫn vì là truyền động riêng va bánh dẫn chòu tải trọng nặng nhất và bằng MbdTrục chòu tải trọng xoắn lớn nhất :( )NmMMbdX2623217,52462===Moment tương đương tác dụng lên trục Trang 62 [...]... Giới hạn mỏi uốn và xoắn với chu kì đối xứng -1 = (0,4÷0,5)σb; lấy -1 = 0,45 ; -1 = 0,45 × 1000 = 450 (N/mm2) T-1 = (0,2÷0,3)Tb; lấy T-1 = 0,25 ; T-1 = 0,25 × 1000 = 250 (N/mm2) Hệ số xoắn ảnh hưởng của trò số ứng suất trung bình đến sức bền mỏi ψσ va øψT chọn theo vật liệu Đối với thép 45 thường hóa chọn ψσ = 0,1 ; ψT = 0,05 Tính hệ số kσ, kT, εσ, εT: Chọn theo bảng ( 7-4 ), [2] được εσ = 0,65, εT... 19,29 n= = 1,7〉 > [n] 2 2 1,62 + 19,29 Lấy [n] = 1,5 ÷ 2,5 Vậy trục đủ bền Tính trục bánh xe bò động : để thuận tiện cho việc chế tạo trục ta láy kích thước và hình dáng tương tự như tại trục dẫn tuy nhiên trục bánh xe bò động sẽ ngắn hơn và không có đoạn nối trục 3.10 CHỌN Ổ ĐỢ: các trục bánh xe ta dùng ổ lăn nón theo tiêu chuẩn ΓOCT –33 3-5 9 với các góc nghiêng của ổ β = 120 Ta tính toán chọn ổ lăn cho... chế tạo trục ta dùng thép 40 X thường hóa có giới hạn mỏi -1 = 0,43× σb = 0,43 × 1000 = 430 (N/mm2) và T-1 =220 (N/mm2) Ứng suất uốn cho phép với chu kì đối xứng xác đònh : [σ u ] = σ −1 2,5 × 1,5 430 = = 172,67 ( Nm ) 2,5 × 1,5 Hệ số n và k lấy theo bảng ( 1-5 ) và ( 1-8 ) Vậy đường kính trục : d ≥3 =3 M td 0,1 × [σ u ] 532443,3 = 98,2 ( mm ) 0,1 × 172,67 Vậy lấy d = 100 mm Tại tiết diện giữa trục ta... bánh dẫn chòu tải trọng lớn nhất Mỗi ổ có thể chòu tác dụng của các tải trọng sau: Tải trọng thẳng đứng do trọng lượng cần trục và hàng : P 210892,75 R1 = max = = 105446,37 ( N ) 2 2 Tải trọng chiều trục khi cần trục di chuyển lệch: A1 = 0,1 × Pmax = 10544,63 ( N ) Tải trọng chiều trục do trọng lương hướng kính và góc nghiêng β của ổ S = 1,3 × R1 × tgβ = 40662,35 ( N ) Lực S này xuất hiện đều ở cả... công thức: ∏ ×d 3 b × t × ( d t ) Wu = 32 2×d 2 3 3,14 × 100 36 × 10 × (100 10 ) = = 269003 mm 3 32 2 × 100 2 ( ) 3.9.1 Kiểm tra trục tại tiết diện I – I Để kiểm tra trục ta dùng công thức: n= nσ × nt 2 nσ + nt2 Trang 63 ) Trong đó : nσ = σ -1 kσ × σa + ψσ × σm εσ × β nT = T-1 kT × Ta + ψ T × Tm εT × β Ứng suất pháp (uốn) biến đổi theo chu kì đối xứng M σ a = σ max = −σ min = u ; σ m = 0 W Các ứng suất... Tính hệ số kσ, kT, εσ, εT: Chọn theo bảng ( 7-4 ), [2] được εσ = 0,65, εT = 0,53, tập trung ứng suất do rãnh then ( bảng 7-8 ) kσ = 2, kT = 2,1 kσ kT 2 2,1 = =3 ; = = 3,96 Tỷ số ε σ 0,65 ε T 0,53 Tập trung ứng suất do lắp căng, với kiểu lắp T3, áp suất trên bề mặt lấy = 30 N/mm2, tra bảng ( 7-1 0) [2] ta có Trang 64 kσ = 3,7 εσ k kT = 1 + 0,6 × σ − 1 ε εT σ = 1 + 0,6 × 2,7 = 2,62 nσ = 450 = 1,62... (105446,37 × 1 + 10544,637 × 1,5) × 1,4 = 169768,65 ( N ) kn = 1 hệ số nhiệt kv = 1 hệ số động học của ổ tra theo (ctm) kt = 1,4 hệ số tải trọng động m = 1,5 hệ số chuyển đổi tải trọng chứa trục về tải trọng hướng tâm có kể đến ảnh hưởng không đồng nhất của chúng ( tra [2]) Thới gian phục vụ của ổ là : 5 năm Tổng thời gian phục vụ : T = 14460 (h) Thời gian làm việc thực tế : h = T × (CĐ) = 14460 × 0,25 = . mỏi uốn và xoắn với chu kì đối xứng. -1 = (0,4÷0,5)σb; lấy -1 = 0,45 ; -1 = 0,45 × 1000 = 450 (N/mm2)T-1 = (0,2÷0,3)Tb; lấy T-1 = 0,25 ; T-1 = 0,25 × 1000. toán của các bộ phận của máy trục Fv =18 m2 : Diện tích chòu gió của vật nângTổng hợp lực cản tónh trên cần trục chân đế : Wd = Wms +Wng