PHẦN 2: THIẾT KẾ KỸ THUẬT CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN CƠ CẤU NÂNG 3.1 Các thông số ban đầu để tính toán cấu nâng: STT Tên thông số Sức nâng Chiều cao nâng Vận tốc nâng Chế độ làm việc Kí hiệu Trò số Đơn vò Q 25 Tf H 22 m v m/ph M5 (trung bình) 3.2 Cấu tạo nguyên lý hoạt động: 3.2.1 Cấu tạo: Hình 3.1 Sơ đồ truyền động; 1- Động cơ; 2- Khớp nối bánh phanh; 3- Phanh; 4- Hộp giảm tốc; 5Khớp răng; 6- Tang cáp; Gối đỡ trục Chọn tang cáp loại tang kép, xẻ rãnh Cáp treo puli di độngvà puli cố đònh 3.2.2 Nguyên lý hoạt động: Động điện nối với hộp giảm tốc thông qua khớp có gắn bánh phanh Hộp giảm tốc nối với tang thông qua khớp Khi động quay truyền momen xoắn sang hộp giảm tốc thông qua khớp nối Hộp giảm tốc truyền momen 19 xoắn cho tang thông qua khớp tang thực công việc nâng hạ hàng 3.3 Tính chọn kiểm nghiệm móc treo: 3.3.1 Tính chọn móc treo: Móc thiết bò treo móc chọn theo sức nâng đònh mức Q h = 25 (T), chế độ làm việc trung bình ta chọn móc có thông số sau : Hình 3.2 Móc treo hàng D (mm) L d d0 d1 Khối lượng 145 525 125 100x12 110 90 (kg) + Nước sản xuất : Nga theo tiêu chuẩn ΓΟCΤ 6628-63 + Vật liệu làm móc : thép 20 + Giới hạn chảy : σch = 250 (N/mm2) 3.3.2 Kiểm nghiệm móc: – Xác đònh kích thước hệ số hình học móc : Tại tiết diện 1-2: + Diện tích tiết điện hình thang : b +b 42 + 85 F = h = 140 = 8890 (mm2) 2 + Vò trí trọng tâm tiết diện (2-1) [5]: b + 2b1 h e1 = b + b1 (3.1) (3.2) 20 Hình 3.3 Tiết diện 1-2 miệng móc ⇒ e1 = 42 + 2.42 140 = 46,3 (mm) 85 + 42 e2 = h – e1 = 140 – 46,3 = 93,7 (mm) – Bán kính cong đường trục qua trọng tâm tiết diện [5]: a r = + e1 (3.3) : + a = 145 (mm): Đường kính miệng móc + e1 = 46,3 (mm): Trọng tâm tiết diện ⇒r= 145 + 46,3 = 118,8 (mm) Chọn r = 120 (mm) Tại tiết diện 3-4: + Chiều dài tiết diện 3-4: cos α = h h 140 ⇒ h' = = ≈ 155(mm) ' cos α cos 25 o h (3.4) + Diện tích tiết điện hình thang : b +b 42 + 85 F = h' = 155 = 9842,5 (mm2) 2 + Khoảng cách từ trọng tâm tiết diện đến thớ (2-1) [5]: b + 2b1 h ' e3 = (3.5) b + b1 21 ⇒ e3 = 42 + 2.42 155 = 51,26 (mm) 85 + 42 e4 = h’ – e3 = 155 – 51,26 = 103,74 (mm) – Lực căng dây cáp treo bên móc, lực pháp tuyến lực tiếp tuyến tiết diện : + Lực căng dây cáp treo bên móc (3-7) [2]: Q Q1 = c cos γ (3.6) : + Q = 25 (T) : Tải trọng nâng danh nghóa móc + c = 1,2: Hệ số tính đến phân bố lực không bên móc kép + γ = 15° : Góc nghiêng cáp so với phương thẳng đứng 25000 ⇒ Q1 = 1,2 = 15529,14 (kgf) 2.cos15 – Tại mặt cắt 1-2 [2]: + Lực pháp tuyến : Q2 = Q1.sin γ = 15529,14.sin15 = 4019,238 (kgf) (3.7) + Lực tiếp tuyến [2]: Q3 = Q1.cos γ = 15529,14.cos15 = 14999,999 (kgf) (3.8) Hình 3.4 Sơ đồ tính móc kép – Tại mặt cắt 3-4 : + Lực pháp tuyến Q4 [2]: 22 Q4 = Q1 sin(α + γ) (3.9) : + α = 25° : Góc nghiêng mặt cắt so với phương thẳng đứng ⇒ Q4 = 15529,14 sin40° = 9981,94 (kgf) + Lực tiếp tuyến [2]: Q5 = Q1 cos(α + γ) (3.10) : α = 25° : Góc nghiêng mặt cắt so với phương thẳng đứng ⇒ Q5 = 62117 cos40° = 11896,011 (kgf) – Tại mặt cắt 5-6 : + Lực pháp tuyến [2]: Q Q6 = cos β (3.11) β = 10° : Góc nghiêng móc so với phương thẳng đứng 25000 ⇒ Q6 = cos10 = 12310,1 (kgf) + Lực tiếp tuyến [2]: Q Q7 = sin β (3.12) β = 10° : Góc nghiêng móc so với phương thẳng đứng 25000 ⇒ Q7 = sin10 = 2170,06 (kgf) – Kiểm tra bền tiết diện móc : – Ứng suất cho phép (1-6) [2]: σ [σ ] = ch [ n] (3.13) : + σch = 25 (kG/mm2): Giới hạn nguy hiểm vật liệu dẻo + [n] = 1,2 ⇒ [σ ] = : Hệ số an toàn, lấy theo bảng (2-1) [5].Ž 25 = 20,83 (kG/mm2) 1,2 Ta có: k- hệ số hình học hình dạng tiết diện; chọn k = 0,1 23 – Mặt cắt 1-2 chòu ứng suất kéo, uốn cắt Tại tiết diện 1-2 : + Ứng suất pháp [2]: Q 2.e σ1 = ⋅ F1.k a (3.14) 4019,238 2.46,3 = 2,89(kG / mm ) 8890.0,1 145 ⇒ σ1 = + Ứng suất tiếp [2]: Q 15000 τ 1−2 = = = 1,69 (kG/mm2) F1 8890 (3.15) + Điều kiện bền (3-8)[2]: σ tđ = σ 12 + 3.τ 12−2 ≤ [σ ] ⇒ σ tđ = (3.16) ( 2,89) + 3.(1,69) = 4,114 (kG/mm2) < [σ] = 20,83 (kG/mm2) Tiết diện 1-2 thỏa điều kiện – Mặt cắt 3-4 mặt cắt qua tâm vòng bên móc qua điểm mặt móc Mặt nghiêng góc α so với phương thẳng đứng.Tại tiết diện 3-4 : + Ứng suất pháp [2]: Q 2.e σ3 = ⋅ F k a 9981,94 2.51,26 ⇒σ3 = = 7,17 (kgf/mm2) 9842,5.0,1 145 + Ứng suất tiếp [2]: Q 11896,011 τ 3−4 = = = 1,21 (kgf/mm2) F2 9842,5 (3.17) (3.18) + Điều kiện bền (3-9) [2]: σ tđ = σ 32 + 3.τ 32−4 ≤ [σ ] ⇒ σ tđ = (3.19) ( 7,17) + 3.(1,21) = 7,47 < [σ ] = 20,83 (kgf/mm2) Tiết diện 3-4 thỏa điều kiện – Mặt cắt 5-6 chòu kéo với lực kéo tính toán tải trọng nâng danh nghóa Q Trong thực tế nâng vật nhẹ, người ta treo bên móc 24 trường hợp nguy hiểm tính toán mặt cắt 5-6 Lực tính toán cho trường hợp Q/2, mặt cắt 5-6 chòu kéo, uốn cắt + Mômen uốn ứng suất pháp lớn mômen uốn [2]: M u = Q6 a+d 145 + 125 = 12340,1 = 1665913,5 (kgf.mm) 2 σu = M u Q.(a + d ) = cos β W5−6 0,4.d σu = 25000.(145 + 125) cos10 = 8,64 (kgf/mm2) 0,4.125 (3.20) (3.21) + Ứng suất pháp lực kéo Q6 mặt cắt 5-6 [2]: σk = 4.Q6 4.12340,1 = = (kgf/mm2) 2 π d π 125 (3.22) + Ứng suất tiếp mặt cắt 5-6 lực tiếp tuyến Q7 [2]: τ 5− = 4.Q7 4.2179 = = 0,178 (kgf/mm2) 2 π d π 125 + Điều kiện bền (3-10) [2]: σ tđ = ⇒ σ tđ = (σ u + σ k ) + 3.τ 52−6 ≤ [σ ] ( 8,64 + 1) + 3.(0,17) (3.23) = 9,65 (kG/mm2) < [σ] = 20,83 (kG/mm2) Vậy với thông số chọn thỏa mãn điều kiện bền cho tiết diện móc trình nâng hàng 3.4 Tính toán chọn cáp nâng: 3.4.1 Giới thiệu cáp thép: Cáp thép chi tiết quan trọng, sử dụng hầu hết máy nâng Ta chọn sử dụng cáp thép cáp thép có số ưu điểm như: – An toàn sử dụng – Độ mềm cao, dễ uốn cong – Làm việc êm dòu, khộng gây ồn – Trọng lượng riêng nhỏ, giá thành thấp – Độ bền cao, thời hạn sử dụng lớn Cáp thép chế tạo từ sợi thép cacbon tốt (ít lưu huỳnh, photpho) Các sợi thép chế tạo công nghệ kéo nguội, có đường kính từ 0,5 đến 3mm, 25 giới hạn bền tính toán theo kéo từ 1400 đến 2000 N/mm Thông thường, cáp bện từ sợi thép có giới hạn bền tính toán theo kéo 1600 đến 1800 N/mm 2, sử dụng sợi thép có độ bền tính toán theo kéo nhỏ để bện cáp dẫn đến cáp có đường kính lớn, dùng sợi thép có độ bền lớn cáp có độ cứng lớn, làm giảm thời hạn sử dụng cáp Trong tính toán sử dụng cáp, độ bền lâu tiêu quan trọng, trình làm việc, cáp không bò đứt đột ngột mà bò mòn nhiều hay đứt sợi thép Người ta lấy số lần uốn giới hạn Z cáp uốn qua puli tang góc 180 sợi thép đứt mỏi làm tiêu để đánh giá độ bền lâu cáp Có hai yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến độ bền độ bền lâu cáp thép lực căng cáp lớn làm việc bán kính uốn cong cáp Lực căng cáp trình làm việc lớn số lần uốn giới hạn nhỏ Bán kính uốn cong cáp lớn số lần uốn giới hạn cáp lớn Ngoài ra, có nhiều yếu tố khác ảnh hưởng đến độ bền mỏi cáp cách bện, vật liệu chế tạo tang puli, góc ôm cáp lên tang hoăc puli, điều kiện sử dụng bảo quản cáp… 3.4.2 Tính chọn cáp nâng: – Sơ đồ mắc cáp: Hình 3.5 Sơ đồ mắc cáp; 1- Tang cáp; 2- Dây cáp 3- Puly cố đònh; 4- Móc treo hàng; 5- Puly di động 26 – Xác đònh bội suất palăng: m a= k (3.24) đó: – a: Bội số palăng lực – m: Số nhánh cáp treo vật – k: Số nhánh cáp lên tang Vậy: a = = – Lực căng cáp lớn (1.14) [2]: Q S max = 2.a.η η r p h (3.25) đó: – S max : Lực căng cáp lớn để chọn cáp – Q : Tải trọng nâng – η p : Hiệu suất palăng cáp r – η h : Hiệu suất palăng đổi hướng cáp – r : Số puly đổi hướng cáp r Trong hệ thống puly đổi hướng nên (2.3) [1]: η h = ηp = 1 − η 1 − 0,922 = a −η r − 0,98 (3.26) Suy ra: η p = 0,975 Vậy: 25000 S max = 2.4.0,975 = 3205,128 (kgf) – Cáp tính chọn theo điều kiện (2.6) [1]: S d ≥ S max k (3.27) 27 đó: – S d : Tải trọng phá hủy cáp nhà chế tạo xác đònh – k : Hệ số an toàn Theo bảng (2.3) [1] với chế độ làm việc trung bình chọn k = 5,5 ⇒ S d ≥ 3205,128 5,5 = 17628,204 (kgf) Theo bảng III.3 [1] chọn cáp thép loại cáp bện kép loại II K.P cấu tạo 19 (1 + + 6).6 + 1, lõi theo ΓOCK 2688 – 69 có thông số: – Đường kính cáp: 18 mm – Khối lượng tính toán 1000m cáp bôi trơn: 1220 kg – σ b = 1800 kgf/mm – Lực đứt tính toán: 18550 kgf Hình 3.6 Cáp thép 3.5 Tính toán thiết kế tang: 3.5.1 Xác đònh kích thước tang: – Đường kính danh nghóa tang puly (1.2) [2]: D p = D ≥ e.d c (3.28) đó: e: Hệ số phụ thuộc vào loại máy, truyền động cấu chế độ làm việc cấu Theo bảng (2.7) [1] chọn e = 25 ⇒ D ≥ 25 18 = 450 (mm) Đường kính tiếp xúc cáp với tang: D t = 700 (mm) – Chiều dài làm việc tay kép tính theo công thức: L t = 2.(L + L ) + L3 + 2.Lo (3.29) 28 Vì ta sử dụng tang kép nên vò trí hợp lực căng dây tang không thay đổi nằm điểm tang Trò số hợp lực : R =2 Smax = 2.3205,128 = 6210,26 (kgf) – Sơ đồ trục Việc xác đònh hai phản lực dựa vào tỉ lệ cánh tay đòn hình vẽ 980 980 RD = R 2000 = 6210,26 2000 = 3043,03 (kgf) ⇒RC = R – RD = 16447,36 – 7832 = 3167,23 (kgf) – Xác đònh phản lực hai gối A B Lấy mômen gối B ta có : ∑mB = ⇔ RA.2400 = RD.(2000 + 150) + RC.150 ⇔ RA = RA = RD 2150 + RC 150 2400 3043,03.2150 + 3167,23.150 = 2924 (kgf) 2400 ⇒RB = R – RA = 6210,26 – 2924 = 3286,26 (kgf) Mômen uốn điểm D MD = RA.250 = 2924 250 = 731000 (kgf.mm) 31 Mômen uốn điểm C MC = RB.150 = 3286,26.150 = 492939 (kgf.mm) Vì trục tang không truyền mômen xoắn, chòu uốn Đồng thời trục quay với tang làm việc, nên chòu ứng suất uốn theo chu kỳ đối xứng Ta chọn vật liệu trục tang loại thép 45 cải thiện có: – ứng suất bền kéo σbk = 650 (N/mm2) = 65 (KG/mm2) – giới hạn mỏi σ-1’=270 (N/mm2) = 27 (KG/mm2) ⇒ Ứng suất uốn với chu kỳ mạch động xác đònh theo công thức (1.12) [5]: [σ] = 1,4.σ −1 ' (N/mm2) [ n].k ' (3.33) : – [n] : Hệ số an toàn ; theo bảng 1-8 [5] ta có [n] = 1,6 – k’ : Hệ số tính đến mức tập trung ứng suất; theo bảng 1-5 [5] ta có k’ = Thay thông số vào ta có : [σ] = 1,4.σ −1 ' 1,4.27 = = 11,8 (KG/mm2) [ n].k ' 1,6.2 Theo công thức 7-3 [4] ta có đường kính trục tiết diện Dø - tiết diện nguy hiểm : d≥ d≥ MD (mm) 0,1.[σ ] 3 (3.34) 731000 = 85,25 (mm) 0,1.11,8 Chọn d = 90 (mm) Để an toàn đơn giản công việc chế tạo ta chọn đường kính trục tiết C đường kính trục tiết diện D Xác đònh đường kính trục nơi khác [4]: d = d’.kσ (3.35) kσ : Hệ số tập trung ứng suất thực tế Đối với thép 45 cải thiện có ứng suất bền kéo σbk = 650 (N/mm2) ta chọn kσ = 1,2 (tra bảng 7-6[4]) 32 90 ⇒ d’= 1,2 = 75 (mm) Chọn d’ = 80 (mm) 3.6 Chọn động điện: Công suất tónh nâng vật xác đònh theo công thức (2.78) [5]: Q.Vn N t = 60.1000.η (3.36) đó: η : Hiệu suất cấu; theo (bảng 1.9) [1] lấy η = 0.85 250000.5 ⇒ Nt = 60.1000.0,85 = 24,5 (kW) Chọn loại động cơ:д 806 có thông số: – Công suất: 28 kW – Số vòng quay: n dc = 510 vòng/phút – Momen đà:40 N/ mm – Khối lượng: 540 kg Hình 3.5 Động điện L (mm) L1 (mm) B (mm) B1 (mm) B2 (mm) H (mm) l1 (mm) 820 335 330 211 440 524 140 3.7 Tỉ số truyền: Số vòng quay yêu cầu tang để đảm bảo tốc độ nâng V n : 33 Vn a 5.4 n t = π D = 3,14.0,682 = 9,33 (vòng/phút) t (3.37) Tỉ số truyền truyền động: n dc 510 i = n = 9,33 = 54,66 t 3.8 Chọn khớp nối: – Chọn khớp nối trục động hộp giảm tốc: Momen đònh mức trục động cơ: N 975.28 M dm = 975 n = 510 = 535,29 (N.m) (3.38) Momen tính toán để chọn khớp nối (1.65) [1]: M k = M dm K K (3.39) M k = 535,29 1,3 1,2 = 835,05 (N.m) K ,K : Hệ số mức độ quan trọng cấu chế độ làm việc cấu (bảng 1.21 [1]) Theo bảng III.34 chọn khớp nối trục chốt đàn hồi có bánh phanh có thông số: – Đường kính bánh phanh: 320mm – Momen đà: 4,13 kgf.m – Momen lớn mà khớp truyền qua: Mmax = 1100 N.m Hình 3.6 Khớp nối trục chốt đàn hồi có bánh phanh 34 D (mm) D1 (mm) D2 (mm) B (mm) L (mm) 320 190 160 145 112 3.9 Kiểm tra động điện: Momen cản tónh trục động khởi động tính cho tang nhánh cáp (1.18) [1]: S t a.Dt M t = 2.i.η c (3.40) đó: – St: lực dây cáp vào tang; St = 32051,28 (N) – a: số nhánh cáp kẹp lên tang; a = – i: tỉ số truyền truyền; i = 54,66 32051,28.2.0,7 Vậy M t = 2.54,66.0,85 = 428,9 (N.m) Momen đà tương đương khối lượng quy đổi trục động (1.28) [1]: 2 (G.D) qd = δ G.D = δ (G.D t + G.D k ) (3.41) với: δ : Hệ số tính tới ảnh hưởng khối lượng truyền Lấy δ =1,1 ⇒ (G.D) 2qd = 1,1.(40 + 41,3) = 89,43 (N.m ) Momen khởi động trung bình (1.75) [1]: M kd = ψ max + ψ M dm (3.42) đó: ψ max : Hệ số momen mở máy max động cơ; ψ max =2,5 ψ : Hệ số momen mở máy động cơ; ψ =1,1 ⇒ M kd = M tbkd = 2,5 + 1,1 535,29 = 963,52 (N.m) Thời gian khởi động nâng hàng (1.41) [1]: δ G.D n 0,975.Q.V t kd = 375(M − M ) + n.( M − M ).η tbkd t tbkd t (3.43) 35 8,943.510 0,975.25000.5 = 375.(96,352 − 42,8) + 60 2.510.(96,352 − 42,8).0,85 = 0,23 (s) Gia tốc khởi động: v n a = t = 60.0,23 = 0,363 (m/s2) kd (3.44) Lực căng cáp hạ hàng (2.1) [1]: S th = Q.η 2.a (3.45) Trong đó: a bội suất pa lăng; a = S th = 250000.0,85 = 26562,5 (N) 2.4 Momen hạ hàng (1.19) [1]: Mt = Mt = S t a.Dt η 2.i (3.46) 26562,5.2.0,7.0,85 = 289,14 (N.m) 2.54,66 Thời gian khởi động hạ hàng (1.42) [1]: 0,975.Q.V δ G.D n t kd = 375(M + M ) + n.( M + M ).η tbkd t tbkd t h 8,943.510 0,975.25000.5 t kd = 375(96,352 + 28,914) + 60 2.(96,352 + 28,914).0,85 = 0,1 (s) [1] Những trò số nhận tkđ a gần thích ứng với dẫn bảng 1.11 1.15 Vì không cho trước đồ thò tải trọng thực cấu nâng, sử dụng đồ thò gia tải trung bình cấu nâng theo sức nâng hình 1.1a xây dựng sở thí nghiệm thực tế cần trục Tương tự tính toán xác đònh mômen phát triển động cơ, thời gian khởi động nâng hạ hàng thời kỳ công việc khác cấu Theo đồ thò đó, thời gian chu kỳ (nâng hạ hàng) cấu làm việc Với tải trọng đònh mức Q = 25000 kG - lần Với hàng 0,5.Q = 12500 kG – lần Với hàng 0,1.Q = 2500 kG – lần 36 Trên ứng với trường hợp tải trọng đònh mức Q = 25000 kG Các kết ứng với trường hợp 0,5.Q 0,1.Q tính tương tự Ta có bảng kết sau: Tên số Kí hiệu Đơn vò đo Q = 25000 Q = 12500 Q = 2500 Lực căng cáp nâng St kgf 3205,128 1602,564 320,13 Mômen nâng hàng Mt kgf.m 42,89 24,145 4,82 Thời gian khởi động nâng tkđ s 0,23 0,17 0,134 Sch kgf 2656,25 1328,13 265,63 Mômen hạ hàng Mch kgf.m 28,914 14,46 2,9 Thời gian khởi động hạ th s 0,4 0,44 0,478 Lực căng cáp hạ Coi chiều cao trung bình nâng hạ hàng 0,5 ÷ 0,8 chiều cao đònh mức H = 22 m, lấy : Htb = 0,6.H = 0,6.22 = 13,2 (m) Khi thời gian chuyển động ổn đònh (2.21) [1]: t0 = H tb 13,2.60 = = 158,4 (s) (3.47) Tổng thời gian khởi động nâng hạ hàng chu kỳ làm việc cấu : ∑tm =0,23 + 5.0,17 + 4.0,134 + 0,1 + 5.0,11 + 4.0,123 = 2,758 (s) Tổng thời gian mở động chu kỳ : ∑t = 2.(1 + + 4).to + tm, = 2.10 158,4 + 2,758 = 3170,758 (s) Mômen bình phương trung bình (2.22) [1]: M tb = M tbkd ∑ t m + ∑ M t2 t o ∑t (3.48) 37 M tb = ( 96,352 2.2,758 + 42,89 + 5.24,145 + 4.4,82 + 28,914 + 5.14,46 + 4.2,9 3170,758 ) Mtb = 10,21 (kgf.m) Công suất trung bình bình phương động : N tb = M tb n 10,21.510 = = 5,34 (kW) < Nđc 975 975 (3.49) Kết phép tính kiểm tra nhiệt cho thấy rằng, động chọn hoàn toàn thoả mãn yêu cầu làm việc 3.10 Chọn hộp giảm tốc: Với: – Tỉ số truyền: i = 54,66 – Công suất động cơ: 28 kW – Số vòng quay động cơ: 510 vòng/ phút – Chế độ làm việc: trung bình Ta chọn loại động л2- 650 có thông số: – Tỉ số truyền: i = 50,94 – Công suất: 34,3 kW – Tốc độ trục quay nhanh: 600 vòng/phút 3.11 Tính toán chọn phanh: Phanh phận quan trọng máy trục, hoạt động bình thường máy an toàn cấu nâng, hạ phụ thuộc vào khả làm việc phanh Mômen cần thiết phanh (2.38) [1]: Mph = Mc kph (3.50) : + kph : Hệ số an toàn phanh làm việc chế độ trung bình Theo bảng 2.9 [1] ta chọn: kph = 1,75 + Mc : Mômen cản tónh trục phanh hãm (mômen phanh) (1.18) [1]: 38 Mc = S t a.D.η (kgf.m) 2.i (3.51) với : + St : Lực căng dây cáp; S = 3205,128 (KG) + a : Số nhánh cáp kẹp vào tang; a = + D : Đường kính tang; D = 700 (mm) = 0,7(m) + η : Hiệu suất từ trục tang đến phanh Tra bảng1.9 [1]; η = 0,85 + i :Tỉ số truyền chung; i = 50,94 Mômen cản tónh trục phanh hãm (mômen phanh): Mc = S t a.D.η 3205,128.2.0,7.0,85 = 37,44 (kG.m) = 2.50,94 2.i Mômen cần thiết phanh: Mph = Mc kph = 37,44 1,75 = 65,5 (kG.m) Khi chọn phanh, ta nên chọn phanh có kích thước nhỏ, gọn, làm việc tốt sử dụng rộng rãi Theo bảng III.29.2 ta chọn phanh có thông số: – Loại phanh: TT320 – Đường kính bánh phanh: 320 mm – Momen phanh lớn nhất: 800 kG.m – Chiều rộng bánh phanh: 105 mm – Khối lượng: 89 kg Thời gian phanh hạ hàng (1.43)[1]: δ G.D n 0,975.Q.V η th= 375(M − M ) + n.( M + M ) h t h t (3.52) 8,943.510 0,975.25000.5 2.0,85 th= 375(65,5 − 37,44) + = 0,44 (s) 60 510.(65,5 − 37,2) Theo bảng 1.11 [1] chế độ làm việc trung bình lấy đoạn đường phanh cấu nâng hàng S = 0,14 m, theo công thức 1.43 [1] thời gian phanh coi tốc độ nâng hàng hạ hàng nhau: th = S 0,14 = = 3,3 (s) 0,5.Vh 0,5.0,084 39 Giảm tốc phanh: a= Vh = = 0,19 (m/s ) t 0,44.60 Như gần tương ứng với giá trò cho bảng 1.11 1.15 3.12 Các phận khác cấu nâng: 3.12.1 Tính chọn puly cáp: Cụm puly cáp cầu trục gồm có: + puly cố đònh cân cáp + puly di động giá treo móc Hình 3.7 Puly cáp Vì chế độ làm việc cấu nâng cần trục trung bình nên ta chọn vật liệu làm puly cáp đúc gang xám để tăng độ bền lâu cáp – Bán kính rãnh puly [2]: r = (0,53 ÷ 0,6) dc (3.53) : dc = 18 (mm) : Đường kính cáp ⇒ r = (0,53 ÷ 0,6).18 ⇒ r = (9,54 ÷ 10,8) (mm) Chọn r = 10 (mm) – Góc nghiêng thành bên rãnh puly : 2α = 40° ÷ 60o Chọn 2α = 45° – Chiều sâu rãnh puly [2]: 40 h = (2 ÷ 2,5) dc : dc = 18 (mm) : Đường kính cáp ⇒ h = (36 ÷ 45) (mm) Chọn h = 40 (mm) – Đường kính puly : Ta chọn tất puly cần trục có đường kính để thuận lợi chế tạo, gia công sửa chữa giảm chi phí chế tạo mang tính công nghệ cao Dựa theo điều kiện (1-2) [2] để đảm bảo độ bền lâu cáp : DP ≥ (e –1 ) dc (3.54) : + dc = 18 (mm) : Đường kính cáp + e = 25 : Hệ số tra theo bảng (1-2) [2] tuỳ theo loại máy chế độ làm việc ⇒ DP ≥ (25 –1 ) × 18 DP ≥ 432 (mm) Chọn DP = 450 (mm) – Góc lệch cho phép cáp (1-6) [2]: tgγ < tgα D 1+ h (3.55) : + D = 450 (mm): Đường kính puly + h = 40 (mm): Chiều sâu rãnh puly + γ = 6°: Góc lệch cho phép cáp + α = 22,5°: Góc nghiêng thành bên rãnh puly ⇒ tg6° = 0,1 < tg 22,5 = 0,118 450 1+ 40 Vậy thỏa mãn điều kiện – Chọn ổ trục puly : 41 Ta chọn ổ bi đỡ lòng cầu dãy có hiệu suất cao dễ bảo dưỡng, có độ tin cậy cao bôi trơn mỡ Theo tiêu chuẩn ΓOCTˆ5720-51 bảng (15P) [8]: + Kí hiệu : 1618 + Hệ số khả làm việc: C = 145000 + Bảng thông số kó thuật ổ: (mm) d D B 90 190 64 r d2 D2 Đường kính bi 115 159 28,58 3.12.2 Đầu kẹp cáp lên tang: Phương pháp cố đònh đầu cáp tang thông dụng dùng đệm bên ép cáp lên bề mặt tang bulông Tấm đệm với rãnh hình thang tốt thông dụng Vì đường kính cáp d =18 mm nên ta chọn kẹp có hai bulông để cố đònh đầu cáp Hình 3.11 Kẹp cáp vào tang – Lực căng dây cáp chỗ kẹp cáp (2.19) [1]: Sk = S max e µα đó: max +S : lực căng cáp lớn S max = 30251,28 (N) + f: hệ số ma sát dây cáp tang (µ = 0,1 ÷ 0,16).ta chọn µ= 0,14 42 + e: hệ số phụ thuộc vào loại máy, truyền động cấu chế độ làm việc cấu; tra bảng (2.7)[1] e = 25 + a: góc ôm tang vòng cáp dự trữ a = 3a a4a ⇒ Sk = 32051,28 = 459,45 N 25 0,14× 3π – Lực kéo bulông theo công thức (2.20) [1]: Sk N = 2( µ µ )(e µ.α + 1) + đó: 1 + a : góc ôm tang băng vong cáp kẹp; a =2л (rad) + µ : hệ số ma sát quy đổi dây cáp kẹp có tiết diện rãnh hình thang µ1 = µ 0,14 = = 0,218 sin β sin 40 Với β :góc nghiêng mặt bên rãnh (β=40°) N= 459,45 = 35,76 (N) 2.(0,218 + 0,14).(25 0,14.2π + 1) – Lực uốn bu lông (2.21) [1]: T = µ1 N (3.56) T = 0,218 35,76 = 7,8 (N) – Ứng suất tổng bulông (2.22) [1]: σt = 1,3.k N k T lo + ≤ [σ ] d π d12 0,1.d1 (3.57) đó: + k: hệ số an toàn kẹp cáp; k ≥ 1,5 43 + lo: khoảng cách từ đầu bulông đến tang; lấy lo = 30 mm + d1: đường kính chân ren bulông; d1= 18 mm + [σ ] d : ứng suất cho phép theo đứt vật liệu làm bulông Chọn vật liệu làm bulông thép CT3 có ứng suất cho phép [σ ] = 75 – 85 N/mm2 ⇒σt = 1,3.1,5.57,56 1,5.7,8.30 + 3,14.18 0,1.18 = 1,43 (N/mm2) Vậy bu lông kẹp cáp làm việc an toàn 3.12.3 Tính chọn ổ lăn : – Hệ số khả làm việc ổ (8.1)[4]: C=Qtđ(n.h)0,3 (3.58) : + h : thời gian phục vụ ổ (giờ); với thời gian phục vụ ổ năm làm việc chế độ trung bình ta có tổng số làm việc T = 14460(giờ) ⇒ số làm việc thực tế ổ : h = T.25% = 3620 (giờ) + n : số vòng quay ổ (v/ph); n = ntang = 9,33 (v/ph) + Qtd : tải trọng tương đương tác dụng lên ổ (daN) Tải trọng tónh tác dụng lên ổ [4]: Qtd = 3,33 α 1.β 1.Qt31 ,33 + α β Qt32,33 + α β Qt33,33 (3.59) Qti=Kv.Kn.Kt.Ri (3.60) đó: với : + Kt : Hệ số tải trọng động; bảng 8-3 TKCTM có Kt=1,2 + Kv : Hệ số xét đến vòng ổ vòng quay; bảng 8-5 TKCTM có K v=1 + Kn : Hệ số nhiệt độ; bảng 8-4 TKCTM có Kn=1 + Ri : Phản lực gối đỡ (N); ta xét gối B RB > RA R1 = 3286,26 (kgf) = 32862,6 (N) ⇒ Qt1 =1.1.1,2.32862,6 =39435,12 (N) 44 Tải trọng tương ứng với trường hợp cấu làm việc với: Q1 = Q = 25000 (KG) Hoàn toàn tương tự cho trường hợp : Q2 = 0,5 Q , Q3 = 0,1 Q Q2 = 0,5 Q ⇒ Qt2 =1.1,2.1.16431,3 = 19717,56 (N) Q3 = 0,1 Q ⇒ Qt3 = 1.1,2.1.3286,26 = 3943,512(N) h n +αi = i α1 = 0,1 = α3 α2 = 0,5 α3 = 0,3; β i = i = h n Các tang quay với sức nâng khác nhau: Qtd = 3,33 0,1.1.(39435,12) 3,33 + 0,5.(19717,56) 3,33 + 0,3.(3943,512) 3,33 Qtđ = 22301,93 (N) C=71622,6.(9,33.3620)0,3 = 500475,6 (N) = 50047,56 (daN) Theo tiêu chuẩn ΓOCT 5270 – 51 chọn loại ổ lòng cầu dãy có thông số: C = 164000 D= 180 mm B= 60 mm B= 60 mm d= 85 mm Khối lượng m= 7,2 Kg 45 [...]... trọng thực của cơ cấu nâng, có thể sử dụng đồ thò gia tải trung bình của cơ cấu nâng theo sức nâng hình 1.1a được xây dựng trên cơ sở thí nghiệm thực tế của cần trục Tương tự như những tính toán trên xác đònh những mômen phát triển của động cơ, thời gian khởi động khi nâng và hạ hàng trong những thời kỳ công việc khác nhau của cơ cấu Theo đồ thò đó, trong thời gian chu kỳ (nâng và hạ hàng) cơ cấu sẽ làm... việc trung bình lấy đoạn đường phanh cơ cấu nâng hàng S = 0,14 m, và theo công thức 1.43 [1] thời gian phanh coi tốc độ nâng hàng và hạ hàng là bằng nhau: th = S 0,14 = = 3,3 (s) 0,5.Vh 0,5.0,084 39 Giảm tốc khi phanh: a= Vh 5 = = 0,19 (m/s 2 ) t 0,44.60 Như vậy gần tương ứng với giá trò cho trong bảng 1.11 và 1.15 3.12 Các bộ phận khác của cơ cấu nâng: 3.12.1 Tính chọn puly cáp: Cụm puly cáp của cầu... bình bình phương của động cơ : N tb = M tb n 10,21.510 = = 5,34 (kW) < Nđc 975 975 (3.49) Kết quả phép tính kiểm tra về nhiệt cho thấy rằng, động cơ được chọn là hoàn toàn thoả mãn yêu cầu trong khi làm việc 3.10 Chọn hộp giảm tốc: Với: – Tỉ số truyền: i = 54,66 – Công suất động cơ: 28 kW – Số vòng quay của động cơ: 510 vòng/ phút – Chế độ làm việc: trung bình Ta chọn loại động cơ л2- 650 có các thông... đònh theo giới hạn bền nén với hệ số an toàn k = 5 [σ ] = σ bn 565 = = 113N / mm 2 5 5 Vậy σ < [ σ ] 3.5.2 Tính toán trục tang: Trục tang có tầm quan trọng trong quá trình làm việc của cơ cấu Nó quyết đònh đến độ làm việc ổn đònh của tang Vì vậy việc tính toán kích thước của trục tang là điều cần thiết 30 Vì ta sử dụng tang kép nên vò trí của hợp lực căng dây trên tang sẽ không thay đổi và nằm ở điểm... (mm) 3.6 Chọn động cơ điện: Công suất tónh khi nâng vật được xác đònh theo công thức (2.78) [5]: Q.Vn N t = 60.1000.η (3.36) trong đó: η : Hiệu suất của cơ cấu; theo (bảng 1.9) [1] lấy η = 0.85 250000.5 ⇒ Nt = 60.1000.0,85 = 24,5 (kW) Chọn loại động cơ: д 806 có các thông số: – Công suất: 28 kW – Số vòng quay: n dc = 510 vòng/phút – Momen đà:40 N/ mm 2 – Khối lượng: 540 kg Hình 3.5 Động cơ điện L (mm) L1... thông số: – Tỉ số truyền: i = 50,94 – Công suất: 34,3 kW – Tốc độ trục quay nhanh: 600 vòng/phút 3.11 Tính toán chọn phanh: Phanh là một bộ phận quan trọng của máy trục, mọi hoạt động bình thường của máy cũng như an toàn trong cơ cấu nâng, hạ đều phụ thuộc vào khả năng làm việc của phanh Mômen cần thiết của phanh (2.38) [1]: Mph = Mc kph (3.50) trong đó : + kph : Hệ số an toàn khi phanh khi làm việc... là ứng với trường hợp tải trọng đònh mức Q = 25000 kG Các kết quả ứng với các trường hợp 0,5.Q và 0,1.Q sẽ được tính tương tự như trên Ta có bảng kết quả sau: Tên chỉ số Kí hiệu Đơn vò đo Q = 25000 Q = 12500 Q = 2500 Lực căng cáp khi nâng St kgf 3205,128 1602,564 320,13 Mômen khi nâng hàng Mt kgf.m 42,89 24,145 4,82 Thời gian khởi động khi nâng tkđ s 0,23 0,17 0,134 Sch kgf 2656,25 1328,13 265,63 Mômen... Số vòng quay yêu cầu của tang để đảm bảo tốc độ nâng V n : 33 Vn a 5.4 n t = π D = 3,14.0,682 = 9,33 (vòng/phút) t (3.37) Tỉ số truyền của bộ truyền động: n dc 510 i = n = 9,33 = 54,66 t 3.8 Chọn khớp nối: – Chọn khớp nối giữa trục động cơ và hộp giảm tốc: Momen đònh mức trên trục động cơ: N 975.28 M dm = 975 n = 510 = 535,29 (N.m) (3.38) Momen tính toán để chọn khớp nối (1.65) [1]: M k = M dm K 1... trọng của cơ cấu và của chế độ làm việc của cơ cấu (bảng 1.21 [1]) Theo bảng III.34 chọn khớp nối trục chốt đàn hồi có bánh phanh có các thông số: – Đường kính bánh phanh: 320mm – Momen đà: 4,13 kgf.m 2 – Momen lớn nhất mà khớp có thể truyền qua: Mmax = 1100 N.m Hình 3.6 Khớp nối trục chốt đàn hồi có bánh phanh 34 D (mm) D1 (mm) D2 (mm) B (mm) L (mm) 320 190 160 145 112 3.9 Kiểm tra động cơ điện: Momen... chiều cao trung bình nâng và hạ hàng bằng 0,5 ÷ 0,8 của chiều cao đònh mức H = 22 m, lấy : Htb = 0,6.H = 0,6.22 = 13,2 (m) Khi đó thời gian chuyển động ổn đònh là (2.21) [1]: t0 = H tb 13,2.60 = = 158,4 (s) vn 5 (3.47) Tổng thời gian khởi động nâng và hạ hàng trong chu kỳ làm việc của cơ cấu là : ∑tm =0,23 + 5.0,17 + 4.0,134 + 0,1 + 5.0,11 + 4.0,123 = 2,758 (s) Tổng thời gian mở động cơ trong một chu kỳ