ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP LỜI NÓI ĐẦU Là một sinh viên điều kiện tiếp xúc với thực tế còn rất hạn chế, bởi vậy có những môn học vừa có lý thuyết, vừa có tính ứng dụng là điều rất cần thiết Đồ án tốt nghiệp thực sự đã giúp cho em tiếp cận được gần với thực tế, giúp em tổng hợp và ứng dụng tất kiến thức đã học được suốt trình học tập, không chỉ là về lý thuyết, thực tế mà còn về kĩ làm việc Trên tinh thần đó, em đã tiến hành thực hiện đồ án tốt nghiệp với đề tài “THIẾT KẾ CẦU TRỤC 10 TẤN” dưới sự hướng dẫn thầy giáo Th.S Châu Mạnh Lực, với mong muốn học hỏi thật nhiều những kiến thức kinh nghiệm thiết kế để tạo nền tảng hỗ trợ công việc sau này Một điều quan trọng không mà em nhận thực hiện đồ án tốt nghiệp đó là tạo cho sinh viên có một tầm nhìn từ bao quát đến chi tiết, và giúp sinh viên có hội thể hiện khả tiếp cận, nhận xét và giải quyết vấn đề, vốn là tiêu chí tối quan trọng một người kỹ sư Tập thuyết minh này trình bày bước tính toán thiết kế cần thiết để đưa phương án thiết kế cuối đáp ứng yêu cầu bài toán và yêu cầu kỹ thuật Em xin chân thành cám ơn ba mẹ đã động viên và giúp đỡ em những khó khăn Em xin chân thành cảm ơn Thầy giáo Th.S Châu Mạnh Lực đã tận tình hướng dẫn cung cấp cho em những kinh nghiệm quý báu trình thực hiện đồ án này Em xin chân thành cảm ơn Quý Thầy cô Khoa Cơ Khí đã giảng dạy em suốt trình học tập tại trường Em xin chân thành cảm ơn tập thể cán bộ công nhân viên tại công ty TNHH MTV Đóng và sửa chữa tàu Hải Sơn đã giúp đỡ em suốt trình làm đồ án Đà Nẵng, ngày tháng Sinh viên thực hiện Trần Hữu Quyền Trang năm 2014 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MỤC LỤC Lời nói đầu Chương I : Tổng quan 1.1 Mục đích sử dụng cầu trục 1.2 Phân loại cầu trục .3 1.3 An toàn sử dụng máy nâng chuyển Chương II : Cơ sở lý thuyết để thiết kế máy .6 2.1 Phân tích chuyển động cần thiết 2.2 Cơ cấu nâng hạ vật .6 2.3 Cơ cấu di chuyển vật Chương III : Tính toán thiết kế máy 10 3.1 Phân tích và lựa chọn phương án thiết kế 10 3.2 Tính toán động học .18 3.3 Tính toán động lực học 24 3.4 Tính toán thiết kế một số cấu chính máy .55 Chương IV : Thiết kế hệ thống điều khiển 82 4.1 Khái niệm chung 82 4.2 Hệ thống cấp điện và thiết bị bảo vệ 82 4.3 Thiết kế mạch điều khiển 83 Chương V : Thử máy, bảo dưỡng, vận hành an toàn 86 5.1 Thử máy 86 5.2 Bảo dưỡng cầu trục 87 5.3 An toàn sử dụng máy 88 Tài liệu tham khảo 89 Trang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG I : TỔNG QUAN 1.1 Mục đích sử dụng Cầu trục Cầu trục là loại máy trục có kết cấu giống chiếc cầu có bánh xe lăn đường ray chuyên dùng Nó được sử dụng rất phổ biến hầu hết ngành kinh tế và quốc phòng để nâng – chuyển vật nặng nhà xưởng, kho ; có thể được dùng để xếp, dỡ hàng ; ngoài cầu trục còn dùng để lắp ráp thiết bị công nghiệp, thiết bị thủy điện lớn Cầu trục có thể được trang bị móc câu, cấu nam châm điện, gầu ngoạm tùy theo tính chất công việc và chi tiết nâng Theo dạng kết cấu thép cầu trục, người ta phân loại thành : cầu trục dầm và cầu trục dầm Các bộ máy cầu trục có thể được dẫn động tay động điện dùng mạng điện công nghiệp Cầu trục có thể được điều khiển bởi người lái cabin treo ở đầu cầu lăn Trường hợp dùng palăng điện làm cấu nâng có thể được điều khiển từ mặt nền nhà xưởng thông qua hộp điều khiển Như vậy máy nâng chuyển nói chung và cầu trục nói riêng đóng vai trò rất quan trọng trình sản xuất, giúp giảm nhẹ sức lao động, tăng suất và đảm bảo an toàn 1.2 Phân loại Cầu trục Dựa vào yêu cầu về những công việc trên, người ta phân loại cầu trục thành loại sau : 1.2.1 Dựa vào tải trọng nâng : Loại nhẹ : tải nâng từ 1÷5 tấn Loại trung bình : có tải nâng từ ÷ 16 tấn Loại nặng : có tải nâng từ 16 ÷ 80 tấn Loại rất nặng : có tải nâng lớn 80 tấn 1.2.2.Căn vào chế độ làm việc : Chế độ làm việc nhẹ Chế độ làm việc trung bình Chế độ làm việc nặng Chế độ làm việc rất nặng Trang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 1.2.3 Dựa vào kết cấu thép Cầu trục dầm Cầu trục dầm 1.2.4 Dựa vào công dụng : Cầu trục công dụng chung Cầu trục chuyên môn hóa phục vụ xếp đỡ 1.2.5 Theo cách tựa dầm: Cầu trục tựa Cầu trục treo 1.2.6 Theo cách bố trí cấu cấu di chuyển cầu trục: Cầu trục dẫn động chung Cầu trục dẫn động riêng 1.3 An toàn sử dụng máy nâng chuyển : Trong thực tế tần suất xảy tay nạn sử dụng máy nâng là lớn rất nhiều so với loại máy khác Do vậy vấn đề an toàn sử dụng máy nâng là vấn đề quan trọng được đặt lên hàng đầu Với cầu trục lăn có nhiều bộ phận máy lắp với và được đặt cao vậy cần phải thường xuyên kiểm tra để kịp thời phát hiện những hư hỏng lỏng mối ghép, rạn nứt tại mối hàn thời gian sử dụng lâu … Đối với chi tiết máy chuyển động bánh xe, trục quay phải có vỏ bọc an toàn nhằm ngăn những mảnh vỡ văng nếu có sự cố chi tiết máy hoạt động Toàn bộ hệ thống điện máy phải được nối đất, vấn đề này rất quan trọng nên đòi hỏi phải tuyệt đối để đảm bảo cho người lao động Với động đều có phanh hãm nhiên phải kiểm tra phanh thường xuyên không để xảy hiện tượng kẹt phanh gây nguy hiểm sử dụng Tất những người điều khiển máy làm việc hay phục vụ máy phạm vi làm việc máy đều phải học tập quy định về an toàn lao động có làm bài kiểm tra và phải đạt kết Trang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trong máy làm việc công nhân không được đứng vật nâng bộ phận mang để di chuyển với vật không được dùng dưới vật nâng di chuyển Đối với máy không không hoạt động thường xuyên (nhiều ngày không sử dụng) 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 1,25 lần trọng lượng nâng danh nghĩa cầu trục thiết kế và để thời gian từ 10 đến 20 phút Theo dõi biến dạng toàn bộ cấu máy Nếu không có sự cố xảy tiếp tục tiến hành thử động + Bước thử động: Treo vật nâng có trọng lượng 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 đưa máy vào hoạt động Trong công tác an toàn sử dụng cầu trục người quản lý có thể cho lắp thêm thiết bị an toàn nhằm hạn chế tối đa tai nạn xảy cho công nhân làm việc Một số thiết bị an toàn có thể sử dụng đó là: Sử dụng công tắc đặt những vị trí cuối hành trình xe lăn hay cấu di chuyển cầu trục Các công tắc này được nối với thiết bị đèn âm 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 có sự cố xảy Như vậy để hạn chế tối đa tai nạn xảy đòi hỏi người công nhân sử dụng máy phải có ý thức chấp hành nghiêm túc những yêu cầu đã nêu Trang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG II : CƠ SỞ LÝ THUYẾT ĐỂ THIẾT KẾ MÁY 2.1 Phân tích chuyển động cần thiết Nhiệm vụ chính cầu trục là di chuyển vật không gian hình học đã thiết kế : B x H x L – Trong đó : + B : độ + H : Chiều cao nâng + L : Chiều dài di chuyển Để thực hiện nhiệm vụ nâng vật từ mặt đất ( từ phương tiện khác ) lên độ cao nhất định ( nâng hạ theo H ), ta cần hệ thống bao gồm móc treo ( gầu ngoạm ), dây cáp, ròng rọc, palăng, tang để biến chuyển động quay tang cáp thành chuyển động thẳng móc treo mang vật → nâng hạ vật Để thực hiện di chuyển vật theo phương ngang và dọc ( di chuyển theo B và L ), ta cần cấu để biến chuyển động quay thành chuyển động thẳng, cụ thể ở ta sử dụng cấu bánh – răng, bánh ma sát – ray Trên thực tế thiết kế cầu trục người ta thường sử dụng cấu bánh ma sát – ray, cấu này dễ chế tạo, sử dụng rộng rãi và giá thành thấp Ở ta nghiên cứu nguyên lý làm việc cấu bánh ma sát – ray 2.2 Cơ cấu nâng hạ vật Ở cầu trục, ta sử dụng cáp thép để nâng hạ vật theo chiều cao H Cáp thép kết hợp với tang để biến chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến Cáp thép được sử dụng hầu hết loại máy nâng Yêu cầu chung đối với cáp thép : an toàn sử dụng, độ mềm cao, dễ uốn cong, trọng lượng riêng nhỏ, giá thành thấp, độ bền cao, thời gian sử dụng lâu Cáp thép được phân thành loại sau : 2.2.1 Theo số lớp bện : Cáp bện đơn: Nhiều sợi thép bện quanh một lõi Được dùng phổ thông, có bề mặt trơn, chịu tải trọng xô ngang Cáp bện kép (Cáp bện hai lớp) : là dánh là cáp cáp bện đơn và dánh được bện quanh một lõi Thông dụng thường dùng loại dánh cáp Trang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Cáp bện lớp : gồm cáp bện kép được gọi là dánh, bên quanh một lõi một lần nữa Do nhiều lỏi nên cáp lớp mềm cáp kép song chế tạo phức tạp hơn, giá thành cao nên hay dùng việc lắp dụng cần trục 2.2.2 Theo cách bện cáp : Cáp bện xuôi : là sợi thép dánh bện chiều với chiều bện dánh quanh lõi.Tương đối mềm, tuổi thọ cao, dễ bung và có xu hướng xoắn nên thường dùng nâng vật dẫn hướng : thang nâng, tời kéo,… Cáp bện chéo :Có chiều bện sợi thép dánh ngược với chiều bện dánh quanh lỏi Có độ cứng lớn, tuổi thọ không cao khó bung ra, không xoắn lại nên sử dụng an toàn.Và thường được dùng nhiều Cáp bện hổn hợp : Một số sợi thép một số dánh được bện xuôi còn dánh khác bện chéo Loại này khó chế tạo có ưu điểm bện xuôi và bện chéo Cáp có tiếp xúc điểm : là loại có đường kính sợi thép dánh nhau, hai lớp sợi thép dánh có bước bện khác nên giữa sợi théo có tiếp xúc điểm với Khi cáp bị uốn cong, sợi thép đè lên nhau, tạo áp lực và có ma sát nên nhanh mòn và dễ bị đứt Cáp có tiếp xúc đường : có những sợi thép có đường kính khác bện thành dánh với lớp bện có bước bện làm sợi kề tiếp xúc với suốt chiều dài Sợi thép nhỏ và lớn dánh nên đảm bảo độ bền và mềm 2.3 Cơ cấu di chuyển vật Để di chuyển vật theo hướng : độ B và chiều dài L, ta sử dụng cấu để biến chuyển động quay động thành chuyển động tịnh tiến cầu trục Ở cầu trục thường sử dụng cấu bánh ma sát- ray 2.3.1 Vật liệu chế tạo bánh xe - ray Nguyên lý làm việc chính là dựa việc lợi dụng ma sát trượt và ma sát lăn giữa bánh xe và ray Ma sát nghỉ xuất hiện lúc mới khởi động cầu trục, ma sát lăn xuất hiện lúc cầu trục di chuyển Để thực hiện được điều này, lực ma sát lăn cần phải nhỏ lực ma sát trượt để tránh trường hợp bánh xe trượt ray Lực ma sát lăn tỉ lệ với áp lực tại vị trí tiếp xúc và hệ số ma sát, tùy vào cặp vật liệu mà ta có hệ số ma sát khác nhau, để tăng hệ số Trang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ma sát ta sử dụng cặp vật liệu điển hình có hệ số ma sát sau ( chỉ xét ở trường hợp ma sát khô ) : Vật liệu Gang Thép ( cứng ) Gang Hệ số ma sát Trạng thái tĩnh Trạng thái trượt Gang 1.1 1.05 Thép ( cứng ) 0.78 0.42 Thép 0.4 Bảng 2.1 Hệ số ma sát số cặp vật liệu Vật liệu Với đặc điểm cầu trục là bánh xe làm việc dưới áp lực lớn, thường xuyên di chuyển nên kết cấu dầm, bánh xe đòi hỏi phải chịu được ứng suất uốn, nén, độ bền mòn, bền mỏi cao Do đó vật liệu chế tạo phải là vật liệu dẻo, có độ cứng cao Tuy nhiên vật liệu làm bánh xe có độ cứng độ chịu mài mòn phải thấp ray, để thuận lợi cho việc thay thế, giảm giá thành sửa chữa bảo trì Đối với bánh xe, để dễ gia công cắt gọt ta chọn thép thấm carbon, độ cứng bề mặt > 60HRC, độ cứng lõi khoảng 30 ~ 40 HRC tính chống mài mòn cao, δb = 90 ÷ 130 KG/cm2 số mác thép thường được sử dụng : 12CrNi3, 20CrNi4, 20Cr2Ni4 Đối với ray, chọn vật liệu là thép hóa tốt với tính tổng hợp cao, độ thấm lớn Hàm lượng carbon 0.3 ÷ 0.5 % với ray là chi tiết lớn, tải trọng làm việc lớn, ta chọn mác thép : 40CrNi, 45CrNi, 50CrNi, 2.3.2 Kết cấu bánh xe – ray a Bánh xe : Tùy theo loại máy và tải trọng mà số lượng bánh xe gối tựa có thể là 1, 2, bánh Thông thường người ta thường không phân bố gối tựa lớn bánh tính phức tạp nó Tùy vào đặc điểm, công dụng mà hình dạng bề mặt bánh xe chạy ray có hình dạng khác nhau: hình lăng trụ, hình côn, một thành bên, hai thành bên, không có thành bên, Một số chú ý chế tạo: + Đối với bánh có thành: để di chuyển bình thường ray chế tạo chiều rộng bánh lớn ray 30mm, hình trục : 40mm, hình côn 15mm – 20 mm + Bánh hình côn với thành bên chiều rộng mặt lăn lớn ray ít nhất 30 mm Trang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP + Bánh hình trụ không có mặt bên phải dùng lăn đỡ một bên ray + Bánh có mặt lăn hình côn thường dùng cho xe chạy ray treo chữ I b Ray : Trong cầu trục có thể dùng nhiều loại ray khác : Ray đường sắt, ray chuyên dùng, thép cán hình vuông, hình chữ nhật với bề mặt đã được nhiệt luyện Nếu cầu trục dạng treo có thể ray là dầm I Thực tế ray đường sắt được dùng phổ biến mặt đế rộng, vững Việc chọn ray phù hợp phụ thuộc vào chế độ làm việc cầu trục, loại bánh xe, và áp lực bánh xe lên ray Với bánh xe côn ray thường có bề mặt làm việc cong, bánh xe hình trụ có ray đường sắt và ray chuyên dụng Trang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG III : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY 3.1 Phân tích lựa chọn phương án thiết kế Các số liệu ban đầu : Trọng tải Q = 10T = 100000N Khẩu độ B = 16m Chiều cao nâng H = 9m Chiều dài L = 100m Vận tốc nâng Vn = 12 m/ph (10~30m/ph) Vận tốc di chuyển xe Vx = 25 m/ph (20~30m/ph) Vận tốc di chuyển cầu Vc = 40 m/ph ( 40~200m/ph) Nguồn điện sử dụng pha Chế độ làm việc Trung bình 3.1.1 Phân tích lựa chọn phương án dầm a Phương án : Cầu trục dầm dạng hộp : ► Hình 3.1 : Cầu trục dầm dạng hộp Ưu – Nhược điểm : * Ưu điểm : + Do có mặt cắt ngang dạng hộp nên độ cứng ngang tốt + Do có mặt cắt thay đổi theo chiều dài nên tiết kiệm được vật liệu, giảm trọng lượng dầm + Dễ chế tạo + Sử dụng rộng rãi và thuận tiện cho khai thác + Sử dụng được cụm bánh xe tiêu chuẩn * Nhược điểm : + Trọng lượng thân lớn * Kết luận : dầm có kết cấu dạng hộp nên việc tính toán đơn giản,thời gian chế tạo và lăp ghép nhanh,việc bảo dưỡng đơn giản → giá thành giảm Trang 10 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP b R h d t r Hình 3.36 kết cấu mặt cắt ngang ray 3.4.4 Tính chọn phanh cho cấu nâng Phanh dùng để hãm điều chỉnh tốc độ cấu, triệt tiêu được động khối lượng chuyển động tịnh tiến và chuyển động quay Tất cấu máy trục đều phải dùng thiết bị phanh hãm, nhất là cấu làm việc vận tốc cao Mà đó sự an toàn trình nâng hạ đều phụ thuộc vào hệ thống phanh, đó cấu nâng cầu trục phải trang bị thiết bị phanh hãm để đảm bảo độ an toàn Quá trình phanh được thực hiện cách đưa vào cấu lực cản phụ dưới dạng ma sát nảy sinh momen phanh Phanh được dùng có thể có nhiều loại: phanh đai, phanh một má, phanh hai má, phanh áp trục, phanh ly tâm v.v có thể phanh thường đóng thường mở, ở ta chọn phanh hai má loại phanh thường đóng và được bố trí trục động những lý sau : + Loại phanh này có kích thước nhỏ ngọn loại phanh khác + Lực phanh tác dụng đối xứng lên trục đặt phanh + Đảm bảo đóng mở nhịp nhàng giữa má phanh với bánh phanh nên độ an toàn cao cho cấu nâng làm việc với tải trọng lớn + Phanh thường đóng làm việc an toàn phanh thường mở, có sự cố xảy phanh đóng vật nâng ở tư thế treo, không bị rơi đột ngột + Đặt phanh trục đông mômen phanh nhỏ ở vị trí khác, đó kích thước, trọng lượng phanh nhỏ và tính an toàn cao để chọn phanh làm việc có hiệu và an toàn ta dựa vào giá trị momen phanh yêu cầu Mph Momen phanh cấu nâng được xác định từ điều kiện giữ vật nâng treo ở trạng thái tĩnh với hệ số an toàn n Mph = n× Mt ≤ [Mph] [3.53] Trang 81 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trong đó : n hệ số an toàn phanh, phụ thuộc vào chế độ làm việc đối với chế độ làm việc nhẹ : n = 1,5 ; trung bình n = 1,75; nặng n = ; rất nặng n = 2,5 Phanh được đặt trục động nên: + Momen phanh được tính M ph = n × Q0 × D0 ×η × a × i0 : [3.54] - Trong đó η hiệu suất cấu nâng , η = 0,87 n =1,75 hệ số an toàn, tra bảng 3- 2[1] D0: đường kính tang tính đến tâm cáp, D0 = 0,41m Q0 : trọng tải và trọng lượng bộ phận, Q = 100000+ 5000 = 105000N a : bội suất palăng, a = i : tỉ số truyền chung trục động đến trục tang, i = 40,2 Thay vào [3.54] ta có Mph = 407,6 N.m Dựa vào điều kiện (2.2) ta chọn loại phanh, nhiên không nên chọn loại phanh có momen phanh danh nghĩa lớn momen phanh yêu cầu nhiều vậy tải trọng động lên cấu phanh Qua Việc phân tích tính toán ở trên,ta chọn loại phanh má điện xoay chiều, ký hiệu TKT-300 đảm bảo mômen phanh danh nghĩa vừa đúng Mph=500Nm Trang 82 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 10 a 11 l 12 l1 13 Hình 3.37 Sơ đồ nguyên lý phanh má điện từ 1,3 : Má phanh; : Bánh phanh; : Đai ốc điều chỉnh hành trình; : lò xo phụ; : lò xo phanh; : Ống bao; : Đai ốc nén lò xo; : Đai ốc dùng bảo dưỡng thay mới má phanh; 10 : Thanh đẩy; 11: Tay đòn cấu tạo lực mở phanh; 12 : Nam châm điện; 13 : Tay đòn phanh Lực đóng phanh được xác định theo công thức : P = M ph × l1 D0 × f ×η × l [3.55] đó : D: đường kính bánh phanh D = 300mm Trang 83 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP f : hệ số ma sát giữa vật kiệu bánh phanh thép bon C45 và vật liệu lót phanh ; theo bảng 2-8[T1] ta có f = 0,35 η = 0,9: hiệu suất hệ thống lề l1 = 200mm l = 420mm → P = 2054 N Khi mở phanh lò xo chính bị ép thêm một khoảng dẫn đến lực tăng lên Giả thiết tăng 10% so với ban đầu, nghĩa cần có lực đẩy : P = 1,1×P = 2054×1, = 2259,4 N Để đạt được lấy W = 2259,4 N phải xác định momen nam châm hút M n và khoảng tay đòn đặt lực a P = Mn a [3.56] Chọn khoảng cách tay đòn a = 60 mm → Mn = P×a = 2259,4×0,06 = 125,56 N.m vậy có thể chọn nam châm điện có thông số đây: Momen nam châm hút: Mn = 125,56 N.m Tay đòn đặt lực: a = 60mm Momen trọng lượng ngàm nam châm: Mng = 4,2N.m Lực lò xo chính đóng phanh : Pc = P + PP + M ng a Trong đó : Pp = 2÷8 Lấy Pp = 5kg Trang 84 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Pc = P + PP + M ng a = 2259,4 + 50 + 4200 = 2379,4 N 60 Lực lò xo chính lớn nhất mở phanh có thể giả thiết lớn 10% so với thường tức là Pcmax = 1,1×2379,4 = 2617,34 N Lấy bước dịch chuyển lớn nhất lõi ngang với phanh là Δx = 4mm Định luật húc cho biến dạng lò xo : F = k×Δx với k : là độ cứng lò xo Δx : độ biến dạng lò xo 2617,34 = 654335 0,004 → k= N/m Áp lực má phanh lên bánh phanh N = M ph D× f = 407,6 = 3882 N 0,3 × 0,35 Áp lực trung bình : P= N × 360 π × D × B × β0 [3.57] Trong đó: B Chiều rộng bánh phanh, lấy B=80mm β0 Góc ôm má phanh lên bánh phanh lấy :β0=700 Vậy: P = 0,26 N/mm2 Theo bảng: 2-11[I] ta có áp suất cho phép [p] = 0,4 N/mm2 → áp suất phanh đạt yêu cầu Khe hở lớn nhất giữa má phanh và bánh phanh xác định theo công thức : ε= h1 × l1 2×l [3.58] Trang 85 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP với h1 và h2 là khe hở lớn nhất và bình thường lõi ngang phanh h1= 4mm; h2 =2,5mm ε Max = Khe hở lớn nhất : ε= Khe hở bình thường : h1 × l1 × 200 = = 0,96 × l × 420 mm h2 × l1 2,5 × 200 = = 0,6 2×l × 420 mm Tra bảng 2-10[1] ta có khoảng hở lớn nhất nên dùng là εmax = 1,3mm, khoảng hở nhỏ nhất εmin =1,3/2 = 0,65 → vậy phanh đã chọn là phù hợp Trang 86 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG IV : THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 4.1 Khái niệm chung : Thiết kế hệ thống điều khiển cho cấu công tác có nghĩa là thiết kế hệ thống điện điều khiển cho cấu Mỗi hệ thống điều khiển một cấu bao gồm động điên và thiết bị điện tạo thành một khối thống nhất Mục đích chính hệ thống là điều khiển sự hoạt động đồng thời đảm bảo sự an toàn và tin cậy cho cấu trình làm việc Những yêu cầu chung đối với hệ thống điện điều khiển: - Đảm bảo an toàn trình làm việc và suất cho cầu trục - Chịu sự va đập, rung động, lắc, sự thay đổi nhiệt độ và tải cao - Cho phép làm việc theo chế độ ngắn hạn lặp lại và số lần khởi động lớn - Đảm báo độ tin cậy cao, cho phép sửa chữa và phục hồi nhanh chóng - Giảm nhẹ điều kiện lao động, đặc biệt là tự động điều khiển Căn cứ vào yêu cầu đặt ta thiết kế hệ thống điều khiển cho cấu 4.2 Hệ thống cấp điện thiết bị bảo vệ 4.2.1 Hệ thống cấp điện a Cấp điện cho cầu trục Cầu trục được đặt phân xưởng, nên hệ thống dây dẫn cung cấp điện cho cấu cầu trục đều phải là cáp điện có vỏ bọc cách điện tốt và được sử dụng rộng rãi ngành máy trục Do cầu trục di chuyển ray đặt cao phân xưởng để thực hiện chức hệ thống điện được chọn phải gọn nhẹ, an toàn sử dụng Chọn hệ thống cung cấp điện cầu trục được sử dụng loại quẹt pha an toàn 200A * Kết cấu và nguyên lý làm việc hệ thống cấp điện: Ray điện pha được lắp đặt dọc theo nhà xưởng phía dưới dầm biên và nằm song song với ray cấu di chuyển cầu đặt vai nhà xưởng hệ thống cung cấp điện cho cầu trục là quẹt pha 200A một đầu được lắp vớii dầm biên giá đỡ có cáp điện cấp nguồn cho tủ điện cầu trục được lắp cố định dầm biên, từ tủ điện hệ thống điện được Trang 87 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP cấp cho cấu cầu trục đầu còn lại tì vào ray điện pha, cầu trục di chuyển đầu này tì vào ray điện và di chuyển đồng thời nên điện được cấp liên tục b cấp điện cho xe : Xe cầu trục được đặt dầm chính, nên hệ thống dây dẫn cung cấp điện cho xe cầu trục đều phải là cáp điện có vỏ bọc cách điện tốt và được sử dụng rộng rãi ngành máy trục và được đặt xích cáp Khi xe cầu trục di chuyển hệ thống cáp điện di chuyển theo hế xích cáp được đặt máng xích được hàn cố định dầm chính 4.2.2 Các thiết bị bảo vệ : Để cho cấu cầu trục làm việc an toàn, tin cậy, không bị hỏng hóc về điện gây ra, cần phải có thiết bị bảo vệ động điện không cho làm việc bị tải và mất điện đột xuất Các thiết bị bảo vệ phát ánh sáng và âm có sự cố về điện xảy trình hoạt động, Các thiết bị bảo vệ bao gồm: cầu chì, cầu dao, công tắc tơ, rơ le nhiệt.v.v Ngoài ra, ở cấu còn được trang bị công tắc hành trình Công tắc hành trình có tác dụng giới hạn quãng đường di chuyển cấu nâng, cấu di chuyển xe con, cấu di chuyển cầu trục để tránh trường hợp cấu di chuyển vượt giới hạn theo tính toán thiết kế đã đưa 4.3 Thiết kế mạch điều khiển : 4.3.1 Xây dựng mạch động lực : Trong đó : + K1 , K3 , K5 : công tắc tơ ứng với trường hợp động quay thuận + K2 , K4 , K6 : công tắc tơ ứng với trường hợp động quay nghịch + T1 , T2 , T3 : động tương ứng nâng hạ, xe con, di chuyển cầu + P1 , P2 , P3 : phanh hãm động tương ứng với từng động + A : áp-tô-mát dùng bảo vệ ngắn mạch Trang 88 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP A 1cc đến mạch điều khiển K2 K1 K3 K4 K5 Rn Rn Rn T1 K6 P1 T2 P2 Hình 4.1 Mạch động lực 4.3.2 Xây dựng mạch điều khiển : Trong đó : + 1cc, 2cc : cầu chì + A1, A2, A3, A4, A5, A6 : nút bấm + B1, B2, B4, B5, B6 : công tắc hành trình + B3 : công tắc khống chế tải trọng nâng + Rn : rơ le nhiệt Trang 89 T3 P3 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 2cc 2cc STOP K2 B1 K1 K1 B2 K2 A3 K B3 K3 A4 B4 K4 A1 Rn K1 A2 K2 STOP Rn K3 K3 K4 STOP A5 K6 B5 K5 B6 K5 K5 A6 K6 Trang 90 K6 Rn ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 4.2 sơ đồ mạch điện CHƯƠNG V : THỬ MÁY – BẢO DƯỠNG – VẬN HÀNH VÀ AN TOÀN 5.1 Thử máy Việc thử nghiệm để nghiệm thu được tiến hành nhà xưởng được gọi là thử nghiệm kiểm tra và việc thử nghiệm này nằm một trình thử nghiệm gọi là thử nghiệm sơ bộ và thử nghiệm định kỳ nhằm đánh giá chất lượng cầu trục đưa vào sử dụng phục vụ sản xuất xưởng 5.1.1 Thử tải tĩnh Đối với loại cầu trục giống đối với máy xếp dỡ cảng biển, việc tiến hành thử nghiệm tĩnh với tải trọng lớn tải trọng định mức 25% ( thử tải ở chế độ tải trọng 125% so với tải thiết kế ) Việc thử nghiệm được tiến hành tại vị trí bất lợi nhất cầu trục, thực hiện sau : nâng hàng có tải trọng lớn tải trọng thiết kế 25 % ( 125% ) lên độ cao 100 – 200 mm, giữ nguyên thời gian 10 phút, sau 10 phút tiến hành kiểm tra độ cao tải trọng, nếu độ cao này không đổi và sau đã xem xét kỹ chi tiết và cụm chi tiết, đặc biệt là phần kết cầu thép không phát hiện biến dạng hay xuất hiện vết nứt là đạt yêu cầu kỹ thuật Mục đích việc thử nghiệm tĩnh là độ bền chung máy trục, độ bền từng chi tiết chính và đặc biệt đối với cầu trục là độ ổn định cấu nâng làm việc 5.1.2 Thử tải động Thử nghiệm ở độ vượt tải 10% ( 110% so với tải trọng thiết kế ), thực hiện nâng hạ hàng lúc làm việc cầu trục Quá trình này thực hiện sau : + đặt vật nâng có tải trọng 110% tải trọng thiết kế ban đầu lên móc treo, tiến hành nâng hạ lần theo chiều lên xuống, nếu tải không trôi đạt yêu cầu + Cũng mang tải trên, cho xe di chuyển dọc dầm chính và cầu trục di chuyển dọc nhà xưởng, nếu hệ thống làm việc ổn định, êm, nhẹ nhàng là đạt yêu cầu Sau tiến hành thử nghiệm xong đảm bảo an toàn mới đưa cầu trục vào làm việc 5.1.3 Thử nghiệm định kỳ Trang 91 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thử nghiệm định kỳ được tiến hành sau chu kỳ làm việc cầu trục Thời gian thực hiện là sau hết hạn kiểm định trình kiểm định lần trước đó, bao gồm : kiểm tra, xem xét bên ngoài bên ; thử tải tĩnh và thử tải động 5.2 Bảo dưỡng cầu trục : 5.2.1 Bôi trơn : Đối với dây cáp tra mỡ phải vệ sinh sạch chất bẩn bám dây cáp dùng dầu hỏa rửa sạch hết mỡ cũ dùng khí nén với áp lực 1-2bar thổi sạch hết dầu hỏa dính bám dây cáp Sau đó cho tang cáp quấn hết cáp lên đến vị trí cực hạn trên, quét phủ đều mỡ lên dây cáp theo chu vi tang quấn cáp để bôi trơn mặt ngoài dây cáp, tiếp theo cho tang cáp quay ngược lại nhả cho cáp xuống cực hạn dưới quét phủ đều mỡ theo chi vi tang quấn để bôi trơn cho mặt dây cáp Đối với hộp giảm tốc : Khi thay dầu phải thoát hết dầu cũ hộp sau đó dùng khí nén với áp lực khoảng 1-2bar thỏi vào bên hộp vệ sinh sạch hết cặn bẩn, mạ sắt dính bám hộp, sau đó đổ dầu vào hộp theo mức báo dầu 5.2.2 Bảo trì : Loại bỏ những bụi bẩn có cầu trục khí nén giẻ sạch Làm sạch động điện khí nén áp suất vừa phải ( 1,5 ~ 2bar) Kiểm tra việc siết chặt đai ốc và bu lông, chân phanh, chân động cơ, chân hộp giảm tốc đặc biệt là khớp nối và những phần chuyển động, phải vặn chặt momen lực siết vừa đủ Các cấu an toàn hộp, nắp bảo vệ chỉ được tháo máy đã dừng hẳn và phải lắp lại trước khởi động lại máy Trang 92 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Kiểm tra tiếng ồn khớp nối : nếu có tiếng ồn, kiểm tra độ hở giữa bánh ăn khớp và kiểm tra xem mỡ có được tra đủ khớp hay không Sự rò rỉ mỡ từ vòng giăng kín cho biết sự không đồng tâm giữa trục Kiểm tra và chỉnh lại độ đồng tâm, thay giăng đệm nếu cần Khi kiểm tra và siết chặt bu lông khớp nối nên dùng cờ lê lực để kiểm soát lực siết, cần siết chặt bu lông theo thứ tự kiểu hình chữ thập 5.3 An toàn sử dụng máy Trong thực tế tần suất xảy tai nạn sử dụng máy nâng là lớn rất nhiều so với loại máy khác Do vậy vấn đề an toàn sử dụng máy nâng là vấn đề quan trọng và được đặt lên hàng đầu.Với cầu trục có nhiều bộ phận máy lắp với và được đặt cao vậy cần phải thường xuyên kiểm tra để kịp thời phát hiện những hư hỏng lỏng mối ghép, rạn nứt tại mối hàn thời gian sử dụng lâu Đối với tiết máy di chuyển bánh xe, trục quay phải có vỏ bọc an toàn nhằm ngăn cản mãnh vỡ văng nếu có sự cố chi tiết máy hoạt động Toàn bộ hệ thống điện máy phải được nối đất Với động đều có phanh hãm nhiên phải kiểm tra phanh thường xuyên không để xảy hiện tượng kẹt phanh gây nguy hiểm sử dụng Trong phân xưởng sản xuất cólắp cầu trục phải được chiếu sáng đầy đủ Khái niệm chiếu sáng đầy đủ ở có nghĩa là toàn bộ diện tích làm việc đều được chiếu sáng đồng thời phải đủ cường độ sáng Tất những người điều khiển máy làm việc hay phục vụ máy phạm vi làm việc máy đều phải học tập quy định về an toàn lao động có làm bài kiểm tra và đạt kết Trong máy làm việc công nhân không được đứng vật nâng bộ phận mang để di chuyển với vật không đựơc đứng dưới vật nâng di chuyển Đối với máy hoạt động không thường xuyên (nhiều ngày không sử dụng) đưa vào sử dụng phải kiểm tra toàn bộ kết cấu máy Trang 93 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 94 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] - Huỳnh Văn Hoàng, Đào Trọng Thường - Tính toán máy trục - Nhà xuất khoa học và kỹ thuật, Hà Nội 1975 [2] - Pts Trương Quốc Thành, Pts Phạm Quang Dũng - Máy và thiết bị nâng -Nhà xuất khoa học và kỹ thuật, Hà Nội 1999 [3] - Nguyễn Trọng Hiệp, Nguyễn Văn Lẫm - Thiết kế chi tiết máy 1-2 - Nhà xuất giáo dục 2002 [4] - Sức bền vật liệu 1-2 - Nhà xuất Đà Nẵng TĐHBKĐN [5] – Hà Văn Vui, Nguyễn Chí Sáng - Sổ tay thiết kế khí tập 1-2-3- Nhà xuất khoa học và kỹ thuật , Hà Nội 2006 [6] – Trịnh Chất – Cơ sở thiết kế máy và chi tiết máy – Nhà xuất khoa học và kỹ thuật, Hà Nội 1994 [7] - Ninh Đức Tốn – Dung sai và lắp ghép – Nhà xuất giáo dục, 2000 [8] – Võ Quang Phiên, Cao Trọng Khuông, Đặng Trần Việt, Đinh Văn Chiến – Át Lát kết cấu máy nâng chuyển – Trường đại học mỏ địa chất Hà Nội, 2002 Trang 95 [...]... Tổng số giờ làm việc nII = 105 (v/ph) T = 10 310 2×4×1/4 = 6200 giờ (số giờ làm việc với giả thiết thời gian làm việc của cơ cấu là 10 năm, mỗi ngày làm việc 2 ca mỗi ca 4 giờ ) 3 →  M  M ∑  M  =  M I  mvx   II   =  (13+0, 109 3) = 1, 0013 → Ntđ2 = 4,35 107 →Ntđ2 > N0 = 107 Vậy số chu kỳ tương đương của bánh nhỏ : Ntđ1 = Ntđ2× icn = 26,97 107 Ntđ1 > N0 Hệ số chu kỳ ứng... uốn (thép chế tạo là thép thường hoá và tôi cải thiện ) U=1 nII = 105 v/ph (n của bánh dẫn ) T = 10 310 2× 4× ¼ = 6200 6 →  M  ∑  M  = (16 + 0 ,109 6 )  mvx  =1 Trang 28 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP →Ntđ2 = 60×1×6200×116,6 = 4,34× 107 Ntđ2>N0 = 107 Vậy số chu kỳ tương đương của bánh nhỏ : Ntđ1 = Ntđ2×icn = 26,9 107 Nmm2 Ntđ1 > N0 = 107 Vậy hệ số chu kỳ ứng suất uốn Kn của hai bánh đều bằng 1 Giới... 18(v/ph) T = 10 310 2×4×1/4 = 6200 (số giờ làm việc với giả thiết thời gian làm việc của cơ cấu là 10 năm, mỗi ngày làm việc 2 ca mỗi ca 4 giờ.) 3 (13+0, 109 3) = 1, 0013  M  M  ∑  M  =  M I  =  mvx   II  Ntđ2 = 0,84 107 KN xác định theo công thức : [3.20] KN = 6 N0 1 =6 = 1,2 N td 0,32 Vậy số chu kỳ tương đương của bánh nhỏ : Ntđ1 = Ntđ2× icc = 5,2× 0,84 107 = 4,35 107 → Ntđ1... D×n 100 0 [3.13] D : đường kính bánh xe, mm n : số vòng quay bánh xe, vg/ph v : vận tốc di chuyển xe, m/ph Thay các số liệu đã có → n = 31,8 vg/ph 3.2.3 Động học cơ cấu di chuyển cầu Trang 23 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Sơ đồ dẫn động : 3 1 2 4 5 B Hình 3.18 Sơ đồ cơ cấu di chuyển cầu 1 Động cơ – 2 Khớp nối – 3 Hộp giảm tốc – 4.Trục truyền – 5.Bánh xe Số liệu ban đầu : Trọng tải Q = 10T = 100 000N... thức : 2 3 A ≥ (icn+1)×  1,05 10 6  k×N   ×  [σ ] tx × i  ψ A × n2 [3.20] Thay các số liệu đã có ta được A = 285mm Trang 29 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP → Chọn khoảng cách sơ bộ : A = 300mm Tính vận tốc vòng bánh răng và chọn cấp chính xác chế tạo : V= π × d1 × n1 2 × π × A × n1 2 × 3,14 × 300 × 723 = = = 3,15( m / s ) 60 100 0 60 100 0 × (icn + 1) 60 100 0 × (6,2 + 1) Theo bảng 3-11-[6]... kính trục lớn, chiều dài đoạn trục C ≤ 10m, tối đa 12m Phương án này thích hợp cho các xe có kích thước lớn → Kết luận: như phân tích trên để phù hợp với các số liệu thiết kế ban đầu, ta chọn phương án 2 là phương án thiết kế 3.1.5 Lựa chọn phương án truyền động di chuyển cầu: a Phương án 1: 3 1 2 4 5 B Trang 15 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 3 .10 Phương án 1 di chuyển cầu 1 Động cơ điện... trục : theo công thức [3.23] : 2 3 A ≥ (icn-1)  1,05 × 106  k×N   ×  [σ ] tx × i  ψ A × θ × n3 Chọn: θ = 1,25 2 3 A ≥ (5,2-1)  1,05 × 106  1,3 × 18,02   × =  520 × 5,2  0,4 × 1,25 × 22,4 386 mm Chọn A = 400(mm) Tính vận tốc vòng của bánh răng và chọn cấp chính xác chế tạo : v= π × d1 × n1 2 × π × A × n1 = = 60 100 0 60 × 100 0 × (i + 1) 0,59 (m/s) Theo bảng 3-11[6] chọn cấp... 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 chung : Qua việc phân tích như trên, để phù hợp với yêu cầu thiết kế của đề tài, ta chọn phương án thiết kế là phương án 1 : cầu trục 2 dầm dạng hộp 3.1.2 Phân tích và lựa chọn phương án dầm biên a Phương án 1 : Hình 3.4 Phương án 1 : dầm biên ►Ưu – Nhược... giảm tốc 4 4 Tang 5 Móc treo vật 6 Ròng rọc di động 7 Ròng rọc cố định 8 Dây cáp 8 7 6 5 Hình 3.15 Sơ đồ cơ cấu nâng hạ Các số liệu ban đầu : Trọng tải : Q = 10T = 100 000N Chiều cao nâng : H = 9m Vận tốc nâng : Vn = 12 m/ph (10~ 30m/ph) Chế độ làm việc : Trung bình a Chọn dây : Vì cơ cấu làm việc với động cơ điện nên vận tốc cao do vậy ta chọn dây cáp để làm dây cho cơ cấu,... 2×hmin×tgα (mm) [3 .10] Trong đó : hmin : khoảng cách nhỏ nhất giữa trục tang với trục các ròng rọc,mm α : góc nghiêng cho phép khi dây chạy trên tang bị lệch so với hướng thẳng đứng L4 : khoảng cách giữa 2 ròng rọc ngoài cùng ở ổ treo móc, mm Ta có : [tgα] = 1 /10 ( đối với tang cắt rãnh – trang 21[1]), dựa vào kết cấu lấy sơ bộ : L4 = 300mm, hmin = 800mm → thay vào [3 .10] ta có