Đang tải... (xem toàn văn)
đồ án tốt nghiệp
-1- CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1. Giới thiệu chung về máy nâng chuyển: Máy nâng chuyển là thiết bị dùng để thay đổi vị trí của đồi tượng nhờ thiết bị mang vật trực tiếp như móc treo, hoặc thiết bị gián tiếp như gầu ngoạm, nam châm điện, băng tải,… Như vậy máy nâng chuyển đóng vai trò rất quan trọng trong quá trình sản xuất: giảm nhẹ sức lao động cho công nhân và nâng cao năng suất lao động. 1.1.1. Phân loại máy nâng chuyển: a. Căn cứ vào chuyển động chính: Chia làm hai loại - Máy nâng - Máy vận chuyển liên tục b. Căn cứ vào cấu tạo và nguyên tắc làm việc: - 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 nối - Cần trục cáp 1.1.2. Điều kiện an toàn của máy trục: Trong thực tế tần suất xảy ra tai nạn trong sử dụng máy nâng là lớn hơn rất nhiều so với các loại máy khác. Do vậy vấn đề an toàn trong sử dụng máy nâng là vấn đề quan trọng được đặt lên hàng đầu. Với cầu trục lăn do có nhiều bộ phận máy lắp với nhau và được đặt trên cao do vậy cần phải thường xuyên kiểm tra để kịp thời phát hiện những hư hỏng như lỏng các mối ghép, rạn nứt tại các mối hàn do thời gian sử dụng lâu… Đối với các chi tiết máy chuyển động như bánh xe ,trục quay phải có vỏ bọc an toàn nhằm ngăn những mảnh vỡ văng ra nếu có sự cố khi chi tiết máy hoạt động Toàn bộ hệ thống điện trong máy phải được nối đất Với các động cơ đều có phanh hãm tuy nhiên phải kiểm tra phanh thường xuyên không để xảy ra hiện tượng kẹt phanh gây nguy hiểm khi sử dụng. Tất cả những người điều khiển máy làm việc hay phục vụ máy trong phạm vi làm việc của máy đều phải học tập các quy định về an toàn lao động có làm bài kiểm tra và phải đạt kết quả. SVTH: Tạ Công Diêu - Lớp DCL09 -2- Trong khi máy làm việc công nhân không được đứng trên vật nâng hoặc bộ phận mang để di chuyển cùng với vật cùng như không được đứng dưới vật nâng đang di chuyển. Đối với máy không hoạt động thường xuyên (nhiều ngày không sử dụng) khi đưa vào sử dụng phải kiểm tra toàn bộ kết cấu máy. Để kiểm tra tiến hành thử máy với hai bước là thử tĩnh và thử động. Bước thử tĩnh: treo vật nâng có trọng lượng bằng 1,25 lần trọng lượng nâng danh nghĩa của cầu trục thiết kế và để trong thời gian từ 10 đến 20 phút. Theo dõi biến dạng của toàn bộ các cơ cấu máy. Nếu không có sự cố gì xảy ra thì tiếp tục tiến hành thử động . Bước thử động: Treo vật nâng có trọng lượng bằng 1,1 trọng lượng nâng danh nghĩa sau đó tiến hành mở máy nâng, di chuyển, hạ vật, mở máy đột ngột, phanh đột ngột. Nếu không có sự cố xảy ra thì đưa máy vào hoạt động . Trong công tác an toàn sử dụng cầu trục người quản lý có thể cho lắp thêm các thiết bị an toàn nhằm hạn chế tối đa tai nạn xảy ra cho công nhân khi làm việc . Một số thiết bị an toàn có thể sử dụng đó là: Sử dụng các công tắc đặt trên những vị trí cuối hành trình của xe lăn hay cơ cấu di chuyển cổng trục. Các công tắc này được nối với các thiết bị đèn hoặc âm thanh báo hiệu nhằm báo cho người sử dụng biết để dừng máy. Đồng thời củng có thể nối trực tiếp với hệ thống điều khiển để tự động ngắt thiết bị khi có sự cố xảy ra. Như vậy để hạn chế tối đa tai nạn xảy ra đòi hỏi người công nhân sử dụng máy phải có ý thức chấp hành nghiêm túc những yêu cầu đã nêu trên. 1.2 Giới thiệu về cầu trục: 1.2.1. Phân loại cầu trục: a. Theo công dụng: - Cầu trục có công dụng dùng chung - Cầu trục chuyên dụng b. Theo kết cấu dầm cầu: - Cầu trục một dầm - Cầu trục hai dầm c. Theo cách tựa của dầm: - Cầu trục tựa - Cầu trục treo d. Theo cách bố trí cơ cấu cơ cấu di chuyển cầu trục: - Cầu trục dẫn động chung - Cầu trục dẫn động riêng 1.2.2. Tải trọng: SVTH: Tạ Công Diêu - Lớp DCL09 -3- 1.2.2.1. Tải trọng nâng danh nghĩa Q, N: - Là trọng lượng lớn nhất mà máy có thể nâng được. Q = Q m +Q h Qm :Trọng lượng thiết bị mang Qh:trọng lượng danh nghĩa của vật nâng mà máy có thể nâng được 1.2.2.2. Tải trọng do trọng lượng bản thân: - Trong khi tính toán, thiết kế máy mới thường bỏ qua trọng lượng các chi tiết (trừ một số chi tiết có trọng lượng lớn) 1.2.2.3. Tải trọng của gió: - Đối với máy làm việc trong nhà thì áp lực gió không đáng kể có thể bỏ qua 1.2.2.4. Tải trọng phát sinh khi vận chuyển: - Bao gồm các tải trọng do trọng lượng bản thân và các tải trọng động phát sinh khi vận chuyển: +Tải trọng theo phương đứng khi vận chuyển trên ray lấy bằng 60% ÷ 80% tải trọng do trọng lượng bản thân +Tải trọng động theo phương ngang lấy bằng 80% ÷ 90% tải trọng do trọng lượng của bản thân. 1.2.2.5. Tải trọng khi dựng lắp: - Khi này tải trọng do trọng lượng bản thân lấy tăng 15% ÷ 20%. Và phải kể đến tải trọng gió cũng như các lực phát sinh trong quá trình lắp. 1.2.2.6. Tải trọng động: - Để khảo sát động lực học máy cần xây dựng mô hình bài toán về động lực học của máy. Các cơ cấu máy nên tìm cách qui về sơ đồ đơn giản nhất. 1.2.3. Đặc điểm tính toán của cầu trục: 1.2.3.1. Trình tự tính toán của cầu trục: - Xác định các thông số cơ bản. - Xác định các các kích thước hình học của các bộ phận trên cầu trục và tải trọng tính toán - Xác định các vị trí tính toán Thiết kế các cơ cấu: cơ cấu nâng thiết bị mang, cơ cấu di chuyển xe,… - Thiết kế, tính toán kết cấu thép - Thiết kế các hệ thống điều khiển - Thiết kế thiết bị an toàn 1.2.3.2. Xác định khoảng cách giữa các bánh xe di chuyển cầu trục trên dầm cuối: - Khi bị xê lệch thì bị sinh ra lực cản phụ W nên sinh ra mô men xê lệch SVTH: Tạ Công Diêu - Lớp DCL09 -4- M = 2 .LW mô men này sinh ra phản lực N giữa thành bánh xe và cạnh ray : N = E M = E LW 2 . Để đảm bảo cho bánh xe vẫn quay thì: ≥ L E f f : hệ số giữa thành bánh xe và cạnh ray f = 5 1 ÷ 7 1 Hình 1.1- Sơ đồ lực tác dụng giữa bánh xe và ray 1.2.3.3. Đặc điểm tính toán của dầm chính cầu trục: - Độ võng lớn nhất của dưới tác dụng của trọng lượng xe và tải trọng danh nghĩa, cùng thiết bị mang vật đặt ở giữa dầm không được vượt quá : + L 100 1 với cầu trục dẫn động bằng tay + L 500 1 với cầu trục một dầm dẫn động bằng máy + L 700 1 với cầu trục hai dầm dẫn động bằng máy - Đối với có dầm hộp phải kiểm tra thời gian dao động tắt dần của kết cấu thép 1.2.3.4. Tính trục truyền của cơ cấu di chuyển: -Tính trục phải thực hiện đầy đủ các phép tính trục thông thường tính sơ bộ, tính độ bền mỏi, có thể kiểm tra độ cứng xoắn và dao động cơ. CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ CẦU TRỤC SVTH: Tạ Công Diêu - Lớp DCL09 -5- 2.1. Lựa chọn kết cấu dầm: 2.1.1. Phương án 1: Hai dầm kết cấu dạng hộp -Trên dầm chính có hai thanh ray để xe lăn di chuyển Hình 2.1- Kết cấu hai dầm dạng hộp - Kết cấu dầm dạng hộp nên việc tính toán đơn giản,thời gian chế tạo và lắp ghép nhanh, việc bảo dưỡng cũng đơn giản. Do đó giá thành giảm 2.1.2. Phương án 2: Kết cấu hai dầm kiểu giàn - Dầm là một khung giàn gồm các thanh liên kết với nhau bằng hàn và bắt bulông Hình 2.2- Kết cấu hai dầm kiểu giàn Với kết cấu kiểu này thì khối lượng dầm nhỏ, nhưnng phức tạp, khó chế tạo vì nhiều chi tiết , quá trình chế tạo và lắp ráp mất thời gian , việc kiểm tra bảo dưỡng khó khăn .Do đó giá thành chế tạo cầu trục cao 2.1.3. Phưong án 3: Kết cấu loại một dầm - Kết cấu dầm có dạng chữ I SVTH: Tạ Công Diêu - Lớp DCL09 -6- Hình 2.3- Kết cấu dầm chữ I - Dạng kết cấu này đơn giản, dễ tính toán, chế tạo, lắp ghép đơn giản, bảo dưõng kiểm tra dễ dàng, nhưng chịu tải ít. Phù hợp với những cầu trục có tải trọng nhỏ dưới 5 tấn và khẩu độ nhỏ Kết luận: Từ yêu cầu về số liệu ban đầu về cầu trục, như vậy ta chọn phương án 1: hai dầm dạng hộp, thì đủ khả năng chịu tải và kết cấu đơn giản. 2.2. Chọn phương án truyền động cơ cấu nâng: 2.2.1. Phưong án 1: Hình 2.4- Phương án 1 1. Động cơ điện, 2. Khớp nối và phanh, 3. Hộp giảm tốc, 4. Khớp nối - Với kết cấu này động cơ truyền động đến hộp giảm tốc qua khớp nối trục ra của hộp giảm tốc không trùng với trục tang, mà truyền qua bộ truyền bánh răng. Kết cấu này thích hợp khi dùng palăng đơn. Kết cấu này phức tạp nhiều chi tiết, tốn nhiều ổ, còn có bộ truyền ngoài không an toàn 2.2.2. Phương án 2: SVTH: Tạ Công Diêu - Lớp DCL09 -7- Hình 2.5- Phương án 2 1. Động cơ điện, 2. Khớp nối kết hợp phanh, 3. Hộp giảm tốc, 4. Tang - Với phương án này kết cấu nhỏ gọn. Trục tang và hộp giảm tốc là một nên khó chế tạo, lắp rắp và bảo dưỡng lực phân bố trên tang không ổn định làm ảnh hưởng đến hộp giảm tốc. 2.2.3. Phương án 3: Hình 2.6- Phương án 3 1.Động cơ điện, 2. Khớp nối kết hợp với phanh, 3. Hộp giảm tốc, 4. Tang, 5. Khớp nối SVTH: Tạ Công Diêu - Lớp DCL09 -8- Trường hợp này giống phương án 2 nhưng có thêm khớp nối, nên cố thể khắc phục được một số nhược điểm của phương án trên như: Dễ chế tạo, lắp ghép, bảo dưỡng Kết luận: với các ưu điểm trên nên ta chọn phương án 3 là phù hợp 2.3. Phương án truyền động và di chuyển xe lăn: 2.3.1. Phương án 1: Hình 2.7- Phương án 1 1. Động cơ điện, 2. Phanh kết hợp với nối trục, 3. Hộp giảm tốc, 4. Nối trục, 5. Bánh xe - Phương án nhỏ gọn gồm một hộp giảm tốc, một động cơ, bốn khớp nối. Truyền động đơn giản, chiếm ít trên xe lăn thuận tiện cho việc bố trí trên các xe lăn 2.3.2. Phương án 2: Hình 2.8- Phương án 2 1. Động cơ điện, 2. Phanh kết hợp với nối trục, 3. Hộp giảm tốc, 4. Khớp nối 5. Bánh xe SVTH: Tạ Công Diêu - Lớp DCL09 -9- - Phương án này kết cấu gọn nhẹ, đơn giản, truyền động chắc chắn có sự đồng bộ giữa hai bánh xe cao, nhưng khoảng cách giữa hai bánh xe bị hạn chế. 2.3.3. Phương án 3: Hình 2.9- Phương án 3 1. Động cơ điện, 2. Phanh kết hợp với nối trục, 3. Hộp giảm tốc, 4. Khớp nối, 5. Bánh xe - Phương án này dẫn động cho hai động cơ riêng biệt, phương án này tốn nhiều động cơ, phanh,việc giải quyết đồng vận tốc giữa hai bánh xe khó khăn. Kết luận: như phân tích trên ta chọn phương án 1, do nhỏ gọn dễ chế tạo, ít tốn kém, chiếm ít không gian. 2.3.4. Lựa chọn phương án truyền động di chuyển cầu: a. Phương án 1: Hình 2.10- Phương án 1 1. Động cơ điện, 2. Khớp nối kết hợp với phanh, 3. Hộp giảm tốc, 4. Khớp nối, 5. Bánh xe - Phương án này dùng hai hộp giảm tốc, và nhiều khớp nối, nhưng hộp giảm tốc ở gần bánh xe nên quá trình truyền mômen từ động cơ đến hộp giảm tốc nhỏ nên có thể giảm đường kính trục. b. Phương án 2: Dùng hai động cơ. SVTH: Tạ Công Diêu - Lớp DCL09 -10- Hình 2.11- Phương án 2 1. Động cơ điện, 2. Phanh kết hợp với khớp nối, 3. Hộp giảm tốc, 4. Khớp nối, 5. Bánh xe - Phương án này phải dùng nhiều động cơ và hộp giảm tốc, khó giải quyết vấn đề đồng vận tốc ở hai bánh xe, chỉ phù hợp với những cầu trục tải trọng lớn. c. Phương án 3: dùng một động cơ một hộp giảm tốc. Hình 2.12- Phương án 3 1. Động cơ điện, 2. Phanh kết hợp với nối trục, 3. Hộp giảm tốc, 4. Nối trục, 5. Bánh xe - Phương án này dùng hộp giảm tốc gần với động cơ nên khoảng cách từ hộp giảm tốc đến bánh xe lớn nên phải dùng trục lớn Kết luận: Như đã phân tích trên thì ta chọn phương án 1 phù hợp với các số liệu theo yêu cầu. SVTH: Tạ Công Diêu - Lớp DCL09 [...]...-11CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ CƠ CẤU NÂNG 3.1 Phân tích chung: 3.1.1.Yêu cầu khi tính toán và thiết kế cơ cấu nâng: Cơ cấu nâng dùng để nâng hạ vật theo phương thẳng đứng Ngoại lực là trọng lực và lực quán tính tác dụng lên vật nâng Có hai loại cơ cấu nâng: Cơ cấu nâng dẫn động bằng tay, và cơ cấu nâng dẫn động bằng điện Do cơ cấu dẫn động bằng tay không phù hợp yêu cầu thiết kế nên ở đây không... truyền sẽ được thiết kế dưới dạng hộp giảm tốc hai cấp bánh răng trụ, trục ra và trục vào quay về một phía Các thông số cần thiết : Số vòng quay trục vào: n1 = 723 vòng/phút Động cơ dẫn động : N = 22 kW Tỉ số truyền chung của hộp là: i = 32,5 1 Phân phối tỷ số truyền: Trong trường hợp này động cơ nối trực tiếp với trục vào của hộp nên không thông qua bộ truyền ngoài Gọi : icn tỷ số truyền cặp bánh răng cấp... NII = NI.ηbánh răng.ηcặp ổ = 21,01.0,97.0,995 = 19,46 kW NIII = NII.ηbánh răng.ηcặp ổ = 19,46.0,97.0,995 =18,02 kW Tra bảng 2-1-[6] ta có: ηcặp ổ =0,995 ηbánh răng = 0,97 Momen xoắn : M I = 9,55.106 NI 21,01 = 9,55.106 = 277517 ( N.mm) n1 723 M II = 9,55.106 N II 19,46 = 9,55.106 = 1593850 (N.mm) n2 116,6 M III = 9,55.106 N III 18,02 = 9,55.106 = 7682634(N.mm) n3 22,4 2 Thiết kế bộ truyền bánh răng trụ... cách trục : A = 3003 1,7 = 328mm 1,3 chọn A = 330(mm) Xác định modun số răng và chiều rộng bánh răng : Modun m = (0,01÷0,02).330 = 3,3 ÷ 6,6 Theo tiêu chuẩn bảng 3-1[4] lấy m = 4mm Số răng bánh răng nhỏ :theo công thức 3-24[6]: Z1 = 2 A 2.330 = = 22,9mm m(i +1) 4(6,2 +1) lấy Z = 22 răng Số răng bánh lớn : Z2 = icn Z1 = 6,2.22 = 136 mm Chiều rộng bánh răng : b = ψA A = 0,4.330 = 132mm Lấy chiều rộng bánh... chân răng: hf = 1,25m = 1,25.4 = 5mm Tính lực tác dụng lên trục : Lực vòng : P= 2.Mx 2.277517 = = 6307,2 N d 88 Lực hướng tâm : Pr = P tgα = 6307,2 tg200 = 2295,6 N 3 Thiết kế bộ truyền bánh răng trụ cấp chậm: Chọn vật liệu : Vật liệu làm bánh răng nhỏ : thép C45 tôi cải thiện, phôi rèn σb = 800 N/mm2 σ chảy = 450 N/mm2 HB = 240 Vật liệu bánh răng lớn: thép 45 phôi rèn : σb = 700 N/mm2 σ chảy = 350... Tính đường kính trục được tính theo công thức 7-2[6] d > c.3 N n Trong đó : N : công suất trên trục n : số vòng quay của trục C : hệ số tính toán phụ thuộc [τ]x Với (C = 110 - 130) chọn C=110 Trục I: N = 21,01 kW n = 723 v/ph => d1 > 1103 Trục II: 21,01 = 33,8mm 723 Chọn d1=35mm N =19,46 kW n = 116,6 v/ph => Trục III: d 2 >110.3 19,46 = 60,56mm 116,6 Chọn d2=65mm N = 18,02 kW n = 22,4 v/ph => d3 >110.3... các kích thước của hộp giảm tốc SVTH: Tạ Công Diêu - Lớp DCL09 -36Sơ đồ phân tích lực tác dụng dụng trên các cặp bánh răng: Fr4 Fa P4 P3 Fa Fr3 Fr2 P1 P2 Fr1 Hình 3.7- Sơ đồ phân tích lực tác dụng lên trục * Trục I: Các số liệu đã tính: Pr1 = 2295,6 N P1 = 6307,2 N d1 = 35 mm a+b=333,5mm c=133,5 Xác định phản lực tại các gối ( theo sơ đồ 3.7) ∑mAy=RBy(a+b+c)-Prc.c=o R By = Pr1 c 2295,6.133,5 = = 656,2... σu2>[σ]u2 => thỏa mãn điều kiện Kiểm nghiệm sức bền bánh răng khi chịu quá tải đột ngột Ứng suất tiếp xúc cho phép khi quá tải : Bánh 1 :[σ]Txqt = 2,5.[σ]Notx1 = 2,5.624 = 1560 N/mm2 SVTH: Tạ Công Diêu - Lớp DCL09 -28Bánh 2 :[σ]Txqt = 2,5 [σ]Notx2 = 2,5.520 = 1300 N/mm2 Ứng suất uốn cho phép khi quá tải : Bánh 1 :[σ]uq= 0,8.σch = 0,8.450 = 360N/mm2 Bánh 2:[σ]uqt = 0,8.σch = 0,8.270 = 216 N/mm2 Kiểm tra... mm 2 330.6,2 72,2.116,6 Vậy ứng suất tiếp xúc quá tải sinh ra nhỏ thua ứng suất tiếp xúc quá tải cho phép của bánh nhỏ và bánh lớn là: (1300;1560) thoả mãn điều kiện Kiểm nghiệm sức bền uốn: Bánh 1 :[σ]uqt1 = kqt σu = 1,3 40,3 = 52,39N/mm2 Bánh 2:[σ]uqt1 = kqt σu = 1,3 30,6 = 39,78 N/mm2 So sánh thấy : σuqt1 < [σ]uqt1 = 360 N/mm2 σuqt2 < [σ]uqt2 = 216 N/mm2 Thoả mãn điều kiện Các thông số hình học chủ... ổ trục thường dùng ổ lăn .Thiết bị phanh hãm thường dùng là phanh má thường đóng 3.1.2 Cơ cấu nâng: Các số liệu ban đầu: -Trọng tải : Q = 11T = 110000N -Trọng lượng bộ phận mang: Qm = 2100N - Khẩu độ L = 8 (m) - Độ cao nâng H = 6(m) - Vận tốc nâng Vn = 14,7 (m/phút) Chế độ làm việc của các cơ cấu là chế độ trung bình 3.1.3 Sơ đồ động học cơ cấu nâng: Hình 3.1- Cơ cấu nâng 1.Động cơ điện, 2 Khớp nối kết . toán Thiết kế các cơ cấu: cơ cấu nâng thiết bị mang, cơ cấu di chuyển xe,… - Thiết kế, tính toán kết cấu thép - Thiết kế các hệ thống điều khiển - Thiết. - 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