Đồ án máy nâng BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐH THỦY LỢI KHOA CƠ KHÍ BỘ MƠN MÁY XÂY DỰNG ……… ***……… Ngành kỹ thuật khí CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập- Tự do- Hạnh phúc ……… ***……… NHIỆM VỤ THIẾT KẾ ĐỒ ÁN MƠN HỌC MÁY NÂNG 1- Đầu đề thiết kế: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ CƠ CẤU NÂNG CỦA CẦU TRỤC 7,5 T 2- Thông số liệu ban đầu để làm thiết kế: Họ tên: Lê Văn Huy Sức nâng cầu trục: 7,5 Tấn Vận tốc nâng: 5,5 m/s Chiều cao nâng 12 (m) Chế độ làm việc: M6 3- Nội dung Thuyết minh: 01 thuyết minh (khoảng 30 trang A4) Bản vẽ: - Bản vẽ tổng thể lắp ghép cấu - 01A0 - Các vẽ chế tạo chi tiết cấu- A3 4- Ngày giao nhiệm vụ thiết kế: Ngày 15 tháng 07 năm 2019 5- Ngày hoàn thành nhiệm vụ thiết kế: Ngày 12 tháng 08 năm 2019 GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN TS Bùi Văn Tuyển Lê Văn Huy Lớp 56M3 Đồ án máy nâng LỜI NĨI ĐẦU Ngành kỹ thuật khí Trong q trình Cơng Nghiệp Hóa – Hiện Đại Hóa đất nước nay, GTVT đóng vai trò đặc biệt quan trọng nhằm tạo sở hạ tầng cần thiết cho phát triển mạnh mẽ đất nước Để phát huy sức mạnh to lớn đó, thiếu phận quan trọng cơng nghiệp khí có đủ sức trang bị thiết bị đại cho trình sản xuất thi cơng Điều có ý nghĩa quan trọng việc nâng cao suất, chất lượng cho sản phẩm Vì việc tính tốn, thiết kế máy phận máy có ý nghĩa to lớn Để đạt kết tốt cho công việc thực tế sau này, sinh viên sau nghiên cứu song phần lý thuyết môn học, việc cần thiết phải biết vận dụng vào thực tế Mơn học Máy nâng khơng làm ngồi quy luật Để làm điều việc vững kiến thức lý thuyết, sinh viên biến ý tưởng thành thực tế thông qua cơng cụ thiết kế có Thiết kế máy trình thiết kế chi tiết phận máy có hình dạng kích thước cụ thể Các chi tiết máy thiết kế phải làm việc được, đạt thông số kĩ thuật độ cứng, độ bền… Do chưa có kinh nghiệm thực tế nên khó tránh khỏi thiếu sót Em mong nhận góp ý quý thầy để rút kinh nghiệm cho nghững lần sau Chúng em xin trân thành cảm ơn thầy giáo Bùi Văn Tuyển môn Kỹ thuật hệ thống công nghiệp tận tình hướng dẫn nhóm em suốt q trình thiết kế Hà Nội, ngày 12 tháng 08 năm 2019 Sinh viên thực Lê Văn Huy Lê Văn Huy Lớp 56M3 Đồ án máy nâng Ngành kỹ thuật khí MỤC LỤC CHƯƠNG – GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MÁY NÂNG 1.1.Cơ cấu nâng cổng 1.1.1Khái niệm 1.1.2 Đặc điểm cấu tạo cầu trục 1.1.3 Phân loại 10 1.1.4.Công dụng 12 1.1.5.Cấu tạo nguyên lý hoạt động 13 1.2 Sơ đồ nguyên lí hoạt động cấu nâng 13 1.3 Đặc điểm công nghệ : 14 1.4 Yêu cầu truyền động: 15 1.4.1 : Đặc tính phụ tải 15 1.4.2: Chế độ làm việc động truyền động: 15 Chương 2: TÍNH TỐN CƠ CẤU NÂNG 17 2.1 sơ đố tính tốn 17 2.2 Tính chọn dây cáp 17 2.3 Palang giảm lực 18 2.4 Kích thước dây: 18 2.5 Tính kích thước tang ròng rọc 19 2.6 Chọn động điện 21 2.7 Tỉ số truyền chung 21 2.8 Bộ truyền 22 2.9 Phanh 22 2.11 Khớp nối trục động với hộp giảm tốc 23 2.12 Móc 24 2.13 Bộ phận tang 26 2.13.1 Vít cấy 26 2.13.2 Trục tang: 27 2.14 Ổ trục ổ đỡ 30 2.15 Tính chọn then ròng rọc 31 2.15.1 Chọn then 31 Lê Văn Huy Lớp 56M3 Đồ án máy nâng Ngành kỹ thuật khí 2.15.2 Chọn ròng rọc 32 TÀI LIỆU THAM KHẢO 33 Lê Văn Huy Lớp 56M3 Đồ án máy nâng Ngành kỹ thuật khí DANH MỤC HÌNH Hình 1 Cổng trục Hình Dầm cầu trục có dầm đơn, dầm đơi, dầm hộp Hình Cơ cấu di chuyển cầu trục Hình Hệ thống cấp điện cho Palang 10 Hình Cầu trục dầm đơn (một dầm) 11 Hình Cầu trục hai dầm (dầm đôi) 11 Hình Cầu trục treo 12 Hình Sơ đồ nguyên lý cổng trục 13 Hình Sơ đồ nguyên lý hoạt động máy nâng 14 Hình Sơ đồ tính tốn 17 Hình 2 Kích thước tang 19 Hình Kết cấu móc treo 24 Hình Thơng số móc 25 Hình Sơ đồ tính tốn trục tang 27 Hình Biều đồ momen trục tang 28 Lê Văn Huy Lớp 56M3 Đồ án máy nâng Ngành kỹ thuật khí DANH MỤC BẢNG Bảng Bảng tra đường kính cáp 19 Bảng 2 Bảng tra truyền 22 Bảng Bảng tra phanh thủy lực 23 Bảng Bảng tra khớp nối trục động 24 Bảng Bảng tra móc 25 Bảng Bảng tra ổ lăn 31 Lê Văn Huy Lớp 56M3 Đồ án máy nâng Ngành kỹ thuật khí CHƯƠNG – GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MÁY NÂNG 1.1.Cơ cấu nâng cổng 1.1.1Khái niệm Cầu trục loại thiết bị nâng hạ chuyên dụng dùng để nâng-hạ- di chuyển hàng hóa nhà xưởng, nhà máy Nó hoạt động hệ dầm đỡ, đặt cao nhà xưởng Khác với cổng trục, cầu trục thường hoạt động bên nhà xưởng So với loại thiết bị nâng hạ khác như( xe nâng, xe cẩu, ) cầu trục có nhiều ưu điểm vượt trội Với chi phí lắp đặt thấp, thời gian sử dụng lâu, bảo hành, bảo dưỡng đơn giản, hoạt động không gian hẹp Cầu trục lựa chọn lí tưởng với nhà xưởng, nhà máy Hình 1 cổng trục Lê Văn Huy Lớp 56M3 Đồ án máy nâng Ngành kỹ thuật khí 1.1.2 Đặc điểm cấu tạo cầu trục Thơng thường loại dầm cầu trục có thiết kế dạng hộp, dạng thép hay dạng giàn không gian, điều tùy thuộc vào tải trọng độ cầu trục Dầm thiết bị nâng hạ quan trọng không plang nâng hạ, để có hệ thống cầu trục hồn hảo cho nhà máy, doanh nghiệp bạn cần xem xét ý đến thiết kế dầm cầu trục a Phần kết cấu Dầm chính, dầm biên, ray (ray vng ray P), cột nhà xưởng Hình Dầm cầu trục có dầm đơn, dầm đơi, dầm hộp b Phần nâng hạ Dùng Palang xích Dùng Palang cáp Dùng xe cầu trục xe tời cầu trục: Tùy theo nhu cầu xe có một, hai, ba cấu nâng hạ có cấu nâng Xe di chuyển xe cầu di chuyển dọc theo nhà xưởng Lê Văn Huy Lớp 56M3 Đồ án máy nâng Ngành kỹ thuật khí c Cơ cấu di chuyển Thường dùng cụm bánh xe di chuyển dẫn động động điện Bánh xe di chuyển có bánh xe chủ động bánh xe bị động có đường kính: D160, D200, D250, D280, D320, D400, D500, D630… Hình Cơ cấu di chuyển cầu trục d Tủ điện điều khiển cầu trục Được lắp ráp từ thiết bị điện đóng cắt Contactor, Aptomat.Tủ điều khiển gồm Aptomat, khởi động từ, khởi nhanh, khởi tổng, rơle điều khiển, diode mở phanh, máy biến áp, biến tần, dây tủ, sơ đồ mạch điện Các thiết bị an tồn cầu chì bảo vệ, bảo vệ tải, ngắn mạch, thấp áp, bảo vệ pha, lệch pha Điều khiển cầu trục gồm kiểu như: tay bấm điều khiển từ xa, tay trang, tay bấm gắn liền Palang e.Đường cấp điện cho Palang, xe Đường cấp điện Palang, xe dạng sâu đo gồm dây điện treo cụm lăn dẫn hướng cáp, cụm lăn trượt máng C, hộp đấu nối Các phụ kiện có nguồn gốc Hàn Quốc, Đài Loan, Trung Quốc Lê Văn Huy Lớp 56M3 Đồ án máy nâng Ngành kỹ thuật khí Hệ thống cấp điện dạng sâu đo tránh vặn xoắn trình Palang di chuyển dọc dầm Giá thành rẻ thi cơng lắp đặt nhanh chóng dễ dàng Hình Hệ thống cấp điện cho Palang f Đường cấp điện cầu trục Cấp điện cho cầu trục dùng ray cấp 3P, 4P, 6P chạy dọc nhà xưởng, để lấy điện dùng chổi tiếp điện than chì tỳ ray Ray điện cầu trục có xuất xứ từ Đài Loan, Hàn Quốc, Trung Quốc… Hệ thống cấp điện ray gồm : Ray cấp điện, kẹp ray, treo, chổi lấy điện, kéo căng ray, hộp cẩu đầu dây điện 1.1.3 Phân loại a Phân loại theo công dụng cầu trục: Dùng để nâng hạ tải, di chuyển tải, lắp đặt tải Lê Văn Huy Lớp 56M3 10 Đồ án máy nâng Ngành kỹ thuật khí Bảng Bảng tra đường kính cáp 2.5 Tính kích thước tang ròng rọc Đường kính tang nhỏ cho phép đảm bảo độ bền lâu cáp, xác định theo công thức 2.12[1]: Dt ≥ h1.dc = 14.20 = 280(mm) Ta chọn Dt = 300(mm) Với h1=20 ( hệ số đường kính tang theo bảng tra 3.10[2]) Chiều dài tang: chiều dài tang phải đủ cho hạ vật xuống vị trí thấp nhất, tang 1,5 vòng dây; khơng kể vòng nằm cặp cáp Hình 2 kích thước tang Lê Văn Huy Lớp 56M3 19 Đồ án máy nâng + Chiều dài toàn tang: Lt = 2L0 + 2L1 + 2L2 +L3 Ngành kỹ thuật khí + Chiều dài nhánh cáp lên tang làm việc với chiều cao nâng H=12m bội suất a=2 là: L = H.a = 12 = 24 (m) + Số vòng cáp phải nhánh là: Zo = L 24 + Z'0 = + (2 ÷ 3) = (26,3 ÷ 27,3) π(Dt + dc) π(300 + 14).10−3 Chọn ܼ଴ = 27 (vòng) Do dc = 14(mm), ta chọn bước cáp: t= dc +( ÷ 3)= 16 ÷ 17 mm Lấy t=16 (mm) Vậy chiều dài phần tang làm việc là: 2Lo=2.Zo.t = 2.27.16 = 864(mm) Chiều dài L1 phần tang để cặp đầu cáp L1 = 54(mm) Vì tang cắt rãnh, cáp lớp nên lo phải làm thành bên đầu tang trước vào phần cắt rãnh, ta để trừ lại khoảng: L2=20(mm) L4 khoảng cách ròng rọc ngồi vị trí treo móc với Q=7,5 ta chọn móc số hiệu HSZ10, có L4=300(mm) Phần tang không cắt rãnh: L3 = L4 – 2.hmin.tan α Với: hmin=700÷800, ta chọn hmin=800(mm) Góc lệch cáp (do ta chọn tang cáp rãnh ): tanߙ = 1/10 → L3 = 300-2.800 Vậy chiều dài tang là: ଵ ଵ଴ = 140 (mm) Lt = 2L0 + 2L1 + 2L2 +L3 = 864+2.54+2.20+140 = 1152 (mm) Ta chọn tang có chiều dài 1200(mm) để dễ gia công Bề dày thành tan xác định theo kinh nghiệm: ߜ = 0,02.Dt + (6÷10) = 0,02.280+(6÷10) = 11,6÷15,6 (mm) Chọn ߜ =14(mm) Kiểm tra sức bền tang theo công thức 2.15[1]: Lê Văn Huy Lớp 56M3 20 Đồ án máy nâng σn = Ngành kỹ thuật khí k ϕ S max 1.0,8.19469,7 = = 86,9( N / mm ) δ t 14.16 Tang làm gang xám GX15-32 loại vật liệu thơng thường phổ biến nhất, có giới hạn bền ߪb=565 N/mm2, ứng suất cho phép xác định theo giới hạn bền nén với hệ số án toàn k=5 [σ ] = σ 565 = = 113( N / mm ) k ߪ n σ ∑ (thỏa mãn) Tang lắp trục ổ, đầu trục lắp với khớp nối với trục hộp giảm tốc Ổ sử dụng lắp trục tang ổ bi đỡ lòng cầu hai dãy, trục hộp giảm tốc làm liền khớp (Do kết cấu hộp giảm tốc tương đối lớn đồng thời tang dài muốn thiết kế cho kích thước xe lăn nhỏ lựa chọn phương án chế tạo trục hộp giảm tốc gắn liền khớp ) Cơ cấu nâng sử dụng palăng kép vị trí lực căng dây tang khơng thay đổi Trục tang chi tiết quan trọng cần phải tính tốn kích thước trục hợp lý: Sơ đồ tính trục tang Smax 145 A Phản lực ổ A, D: Smax 1200 B 145 C D Hình Sơ đồ tính tốn trục tang R A = RD = S max = 19469, N Mômen B, C: MC=MD = 19469,7.145 = 2823106,5 Nmm Từ ta có biểu đồ momen trục tang: Lê Văn Huy Lớp 56M3 27 Đồ án máy nâng Ngành kỹ thuật khí Smax Smax 145 1200 145 RD RA 19469,7 N Qy 19469,7 N Mx 2823106,5 N.mm Hình Biều đồ momen trục tang Trục tang không truyền mômen xoắn, chịu uốn, đồng thời trục quay với tang làm việc nên chịu ứng suất uốn theo chu kỳ đối xứng vật liệu trục tang dùng vật liệu thép 45như đối ngang ổ treo móc σb = 610N/mm2 ; σch = 430N/mm2 σ’-1 = 0, 4.610 = 275N/mm2 Ứng suất uốn cho phép với chu kỳ đối xứng phép tính sơ xác định theo cơng thức:(1-12[1]) [σ ] = σ −1 275 = = 78 N / mm [n].k ' 1,6.2 với hệ số [n] k’ lấy theo bảng 1-5[1] 1-8[1] điểm D trục phải có đường kính : d≥ MD = 0,1.[σ ] 2823106 = 71, 27( mm) 0,1.78 Lê Văn Huy Lớp 56M3 28 Đồ án máy nâng Ngành kỹ thuật khí Trục cần kiểm tra tiết diện có khả có ứng suất lớn nhất.do kết cấu trục vị trí D C có lắp mayơ lấy kích thước trục vị trí dD = dC = 75 mm đoạn khác lấy hình Để trục làm việc an tồn ta phải tiến hành kiểm tra trục tiết diện nguy hiểm (có ứng suất tập trung lớn ) Trục cần kiểm tra tiết diện có khả chịu ứng suất lớn nhất: - Ta kiểm tra tiết diện I-I, có đường kính d = 75 mm Ứng suất lớn nhất: σ u = MC 2823106,5 = = 66,9 N/mm 0,1.d 0,1.753 Xuất phát từ tuổi bền tính toán A = năm, với chế độ làm việc trung bình sơ đồ tải trọng hình (2-9) ta tính số chu kỳ làm việc sau: Số làm việc tổng cộng T = 3500 ( h) Số chu kỳ làm việc tổng cộng: Z0 =60.T.nt(CĐ) = 60.3500.28,12.0,15 = 885780 (Chu kỳ) Trong đó: nt = 28,12 vòng/phút.- Số vòng quay trục tang (CĐ)= 0,15- cường độ làm việc cấu với chế độ làm việc trung bình Số chu kì làm việc tương ứng với tải trọng Q1, Q2, Q3 Z1 = 1 Z = 885780 = 88578 10 10 Z2 = 5 Z = 885780 = 442890 10 10 Z3 = Z = 885780 = 354312 10 10 Ztđ=Z1.1+Z2.0,5+Z3.0,1= 885780.1+442890.0,5+354312.0,1=345454 Hệ số chế độ làm việc 107 107 kc = = = 1,523 Z tđ 345454 Giới hạn mỏi tính tốn σ −1 = σ −' 1.kc = 250.1,523 = 380,75 N/mm2 Lê Văn Huy Lớp 56M3 29 Đồ án máy nâng Ngành kỹ thuật khí Hệ số chất lượng bề mặt lấy β = 0,9 – bề mặt gia cơng tinh Hệ số kích thước lấy εσ = 0,7 (bảng tính “chi tiết máy”) Hệ số tập trung ứng suất kб=1 (trục trơn) Hệ số an tồn tính theo công thức nσ = σ −1 kσ σ σ u + −1 σ m ε σ β σb = 380,75 = 1,79 380,75 66,9 + 0,7.0,9 610 Hệ số an toàn cho phép trục điều kiện làm việc bình thường là: Theo bảng (1-8)-[1]: [n] = 1,5 - 2,6 Vậy trục tang đảm bảo an toàn Đối với tiết diện II-II Và III-III IV-IV ta làm phép kiểm tra tương tự 2.14 Ổ trục ổ đỡ Chọn ổ long cầu dãy lăn cho phép độ đồng tâm ổ có hệ số khả làm việc cao Đường kính trục A d=65mm Tải trọng lực lớn tác dụng lên ổ tải trọng hướng tâm phản lực RA = 19469,7 N Tải trọng lớn tác dụng lên ổ trường hợp khơng có lực chiều trục Trong : Rt1 = R.kv kt kn = 19469,7.1.1,2.1 = 23363,64( N ) Hệ số kv , kn tra bảng 11.3[2] Kt=1,2 tra bảng 9-3[1] Cơ cấu làm việc với chế độ tải: Q1 = Q => Rt1 = 23363,64( N ) Q2 = 0,5Q => Rt = 11681,82( N ) Q1 = 0,1 Q => Rt = 2336,36( N ) Tỷ lệ thời gian tác dụng tải theo sơ đồ giá trị 1:5:4 Tải trọng tương đương tác dụng lên ổ: Trong đó: 3,33 Rtd = 3,33 α1β1Rt3,33 + α β Rt3,33 + α β Rt Lê Văn Huy Lớp 56M3 30 Đồ án máy nâng Ngành kỹ thuật khí h1 = = 0,1 h 10 h α2 = = = 0.5 h 10 h α3 = = = 0, h 10 α1 = Số vòng quay tang coi không đổi làm việc với tải trọng khác βi = ⇒ Rtd = 3,33 0,1.23363, 643,33 + 0,5.11681,823,33 + 0, 4.2336,363,33 = 13214,19 N Chế độ làm việc M5 có A=5 năm CĐ% =25% T=3500 Số vòng quay ổ lăn = nt = 11,15 vg/ph Vậy hệ số làm việc yêu cầu ổ: C yc = 0,1.Rtd ( n.T ) 0,3 = 0,1.13214,19.(11,15.3500) 0,3 = 31509,64 N Bảng Bảng tra ổ lăn 2.15 Tính chọn then ròng rọc 2.15.1 Chọn then Chọn loại then: sử dụng then cao Tại vị trí lắp tang: với đường kính trục là: d = 75 mm, tra bảng 9-1a [4], ta có: Chiều rộng rãnh then: b = 22 mm Lê Văn Huy Lớp 56M3 31 Đồ án máy nâng Ngành kỹ thuật khí Chiều cao then: h = 14 mm Chiều sâu rãnh then trục: t = mm Chiều sâu rãnh then lỗ: t2 = 5,4 mm Chọn chiều dài then l = 220 mm 2.15.2 Chọn ròng rọc Theo phương pháp sử dụng chia ra: ròng rọc dẫn hướng dòng dọc cân Ròng rọc cân làm nhiệm vụ cân lực kéo nhánh cáp Ròng rọc cấu nâng với chế dộ nhẹ trung bình thường chế tạo gang xám đúc theo khn mẫu Đường kính ròng rọc tính theo TCVN 5864 – 1995 với cơng thức: Đường kính ròng rọc dẫn hướng: D2 h2.dc Trong : h2 – hệ số dường kính ròng rọc dẫn hướng, tra bảng 3-10[1] ta có: h2 =18 => D2 18.14= chọn D2 = 260 mm D2 252 Đường kính ròng rọc cân bằng: D3 h3.dc Trong : h3 – hệ số dường kính ròng rọc cân bằng, tra bảng 3-10[1] ta có: h3 =14 => D3 14.14 D3 196 chọn D3 = 200 mm Kích thước hình dạng rãnh ròng rọc chọn theo quy chuẩn Tra bảng 3-8[1] với dc = 14 mm ta chọn sơ kích thước ròng rọc cáp: Đường kính cáp Kích thước rãnh ròng rọc d, mm R a b c e R1 R2 R3 14 32 22 5,5 10 2,5 Lê Văn Huy Lớp 56M3 32 Đồ án máy nâng Ngành kỹ thuật khí TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] “Tính tốn máy trục” Huỳnh Văn Hoàng- Đào Trọng Thường- Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội 2003 [2] “Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí” Trịnh Chất- Lê Văn Uyển, Hà Nội 2016 Lê Văn Huy Lớp 56M3 33 ... nghiên cứu song phần lý thuyết môn học, việc cần thiết phải biết vận dụng vào thực tế Mơn học Máy nâng khơng làm ngồi quy luật Để làm điều ngồi việc vững kiến thức lý thuyết, sinh viên biến ý