Bài tập lớn môn kỹ thuật nâng chuyển

MỤC LỤC: Phần 1 : Báo cáo bài tập lớn BÀI 1: Lựa chọn các thông số cơ bản của hệ thống tời nâng của cần trục. Mục đích: - Nghiên cứu cấu tạo của bộ tời đảo chiều có dẫn động bằng điện. - Làm quen với các chi tiết máy công dụng chung và cụm lắp ráp phổ biến nhất của các máy nâng. - Nắm vững phương pháp chọn các phần tử chính và các thông số xác định của các máy nâng qua ví dụ về bộ tời nâng (Hình 1). Hình 1: Sơ đồ động của bộ tời. 1- Tang. 2, 5 – Khớp nối. 3 – Hộp giảm tốc. 4 – Phanh. 6 – Động cơ điện. Các thông số ban đầu: Đề số Tải trọng (Q, KN) Tốc độ nâng (Vn, m/ph) Chiều cao nâng (H, m) CĐ% Số sơ đồ theo hình 2 24 30 25 30 10 4 Bảng 1 Hình 2: Sơ đồ palăng. BÀI GIẢI: I. MỤC ĐÍCH: - Nghiên cứu cấu tạo của bộ tời đảo chiều có dẫn động bằng điện. - Làm quen với các chi tiết máy có công dụng chung và cụm lắp ráp phổ biến nhất của các máy nâng. - Nắm vững các phương pháp chọn phần tử chính và các thông số xác định của máy nâng qua ví dụ về bộ tời nâng. Các thông số ban đầu: Hình 1: Sơ đồ động của bộ tời 1- Tang 2, 5 – Khớp nối 3 – Hộp giảm tốc 4 – Phanh 6 – Động cơ điện II. TÍNH TOÁN: 1. Các thông số ban đầu: Đề 24: Tải trọng: Q = 30 kN Tốc độ nâng: Vn = 25 m/ph Chiều cao nâng: H = 30 m CĐ% = 10 Hình: 4 2. Tính toán: Sơ đồ: Sơ đồ Palăng - Vì hệ thống làm việc bằng động cơ nên tốc độ quay nhanh, ta chọn cáp làm dây cho cơ cấu vì dây có nhiều ưu điểm hơn so với xích như dễ uốn, nhẹ … - Xác định lực trong cáp nâng: S = Với: + Q: Tải trọng (kN). + q: Khối lượng bộ phận mang. q = 0.03Q (kN) + a: Bội suất Palang. + m: Hệ số bội suất, ở đây ta dùng tang kép nên m = 2. + ηp: Hiệu suất Palang. ηp = 0.97 Vậy: - Lực đứt lớn nhất cho phép trong cáp: R = S.K Với: K : Hệ số dự trữ bền của cáp dùng cho các bộ tời dẫn động bằng máy. K = 4,5 Chế độ làm việc nhẹ. (Vì CĐ% = 10) - Chọn loại cáp: + Chọn loại cáp bện xuôi 6x19, đường kính 8,3 mm, giới hạn bền 1764Mpa, lực kéo đứt 38.15kN. Sơ đồ và tiết diện ngang của cáp - Xác định kích thước cơ bản của tang và Pulli: (mm) Với: dc: Đường kính cáp. dc = 8,3mm. e: Hệ số phụ thuộc chế độ làm việc của cơ cấu. e = 15 (Vì CĐ% = 10). Vậy: Dt = 8,3(15-1) =116(mm) - Chiều dài cáp quấn lên tang: l = H.a.m (m) l = 30.2.2 = 120 (m) - Số vòng cáp cần được quấn trên tang: Z = = * Người ta thêm vào 5 vòng cáp là xuất phát từ điều kiện sao cho khi cụm móc treo đã cuốn hoàn toàn thì ở trên tang còn lại không ít hơn 1.5 vòng cáp dự trữ, 3 đến 5 vòng cáp còn lại để kẹp chặt cáp. - Chiều dài phần xẻ rãnh của tang: L = Z.t (mm) L = 10*(8,3+3) = 113 (mm) (Vì t = dc + (2-3)mm ) - Tỉ số các kích thước của tang cần được thỏa: 113 = < 1 116 - Ta chọn lại L thông qua việc tăng số vòng quấn trên tang: + Chọn Z = 10.3 vòng + L = Z.t = 10.3(8,3+3) = 116 mm - Khi đó: tỉ số L/Dt = 1. - Tốc độ quấn cáp lên tang: (m/ph) vc = 25.2 = 50 (m/ph) - Số vòng quay cần thiết của tang xác định theo công thức: (Vòng/phút) - Tỉ số truyền tính toán cần thiết của hộp giảm tốc: - Chọn động cơ điện loại 4A160, ndc = 1500 vòng/phút, công suất 15 kw - Chọn hộp giảm tốc: PM350, vòng quay 1500v/ph, công suất 15,7kw trục chỉ động, tỉ số truyền 10,35. - Công suất động cơ điện ở chế độ bình ổn: Ndc = 13,2 kw - Số vòng quay thực tế của tang: - Tốc độ chuyển động thực tế của cáp: - Tốc độ nâng thực tế: - Moment lớn nhất phát sinh trên trục phanh của cơ cấu khi phanh vật đang nâng có thể tính theo công thức: - Moment phanh tính toán: Mt Mβ (Nm) Với: β: Hệ số dự trữ moment phanh phụ thuộc vào chế độ làm việc. β = 1.5 (Vì CĐ% = 15) Mt 72,76.1,25 = 90.95 (Nm) - Ta chọn phanh thủy lực TKT- 200 với moment phanh 160Nm Bài 2.XÁC DỊNH THÔNG SỐ KẾT CẤU VÀ LÀM VIỆC CỦA BĂNG TẢI I.Cơ sở lý thuyết : 1.Sơ đồ băng tải 2.Xác định chiều rộng của băng tải theo năng suất cho trước : Lựa chọn băng : Với vật liệu ở đây là cát mịn nên ta chọn băng tải lòng máng để tránh vật liệu rơi ra ngoài. Tg β=4/30 => β = 7.60 Chọn c =1 Chọn ν = 1m/s γ= 1,9T/m3 Chiều rộng băng tải : B=( Q / 300ν.γ.c)-2 = (300 / 300*1*1.9*1)-2 ~ 0.72 m Chọn băng tải theo tiêu chuẩn B= 80 (cm) 3.Xác định công suất trạm dẫn động: Công suất trên trục tang đc xác định theo công thức : Ntg = 37.Q.H/10000+37 ω Q.L/10000+k.ω.L.υ /10000 Chọn : ω = 0,6 cho loại ổ trượt ngang k= 7000 dựa theo chiều rộng băng 0,8 m Q = 300 T/h H = 4 m L = 40 m Ntg = 8.78 (HP) Với băng tải của chúng ta có L= 40m ,nên chọn ktg =1,05. Tổn thất sau khi tính đến tang đầu và cuối là : Ntg* 1,05 = 9,22 (HP) Công suất cần thiết cho xe dỡ liệu hai tang : Ndl=0,225. Ntg +0, 007Q +0,5 =4,68 HP Công suất tổng cộng trên trục tang : Ntc= Ndl+ Ntg = 13,9 HP 4.Chọn động cơ : Công suất cần thiết của động cơ : Ndc= Ntc/1,36*ɳ = 13,9 / 1.36*0.9= 11,36kW (ɳ= 0,9 : chọn một hộp giảm tốc dẫn động ) BÀI THÍ NGHỆM BÀI 1: XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ KẾT CẤU VÀ LÀM VIỆC CỦA BÁI THÍ NGHIỆM MÁY NÂNG CHUYỂN I.Mục đích: +Hiểu được cơ cấu nâng vật ,cơ cấu thay đổi tầm với . +Tính toán các lực tác dụng lên cần . II.Cơ sở lý thuyết: 1.Cơ cấu nâng vật: -Palăng đơn có nhánh cáp ra khỏi palăng từ puli cố định phía trên. -Palăng đơn có nhánh cáp ra khỏi Palăng từ puli di động phía dưới. -Palăng kép được xem là hai Palăng đơn tạo thành . Trong công thức trên : a-là bội xuất của Palăng được xác định bằng tỉ số giữa số nhánh cáp teo vật và số nhánh cáp quấn qua tang. -hiệu xuất của một puli =0.98 -Chọn cáp :Máy nâng trong xây dựng dùng thông dụng nhất loại cáp bện képcó tiếp xúc đường giữa các sợi thép.Cáp được chọn theo lực kéo phá huỷ cáp [S] do nhà chế tạo xác định: Trong đó : k- hệ số an toàn bền của cáp phụ thuộc vào chế độ làm việc của máy -lực căng cáp lớn nhất -Đối với Palăng đơn : -Đối với Palăng kép: Trong đó : Qt=Q-tải trọng nâng (đối với cần trục) Qt=Q+mn (đối với máy vận thăng) với mn -khối lượng bàn nâng lấy bằng 150Kg ; r-số puli đổi hướng cáp nằm ngoài Palăng. -Tính tang : .Đường kính danh nghĩa :Dt=(e-1)dc Trong đó : dc -đường kính cáp e=18 chế độ làm việc trung bình CD25% e=20chế độ làm việc trung bình CD40% .Chiều dài làm việc của tang :Lt=z.t Trong đó : t-bước cáp trên tang z-số vòng cáp quấn lên tang Tang nhiều lớp : Tang một lớp cáp : Trong đó : m-số cáp quấn lên tang Tang đơn : Tang kép: Số lớp cáp : 2.Cơ cấu nâng hạ cần : Trong đó: Tc- Lực nâng Gc- Trọng lượng cần Wv-Lực gió của vật Wc- Lực gió của cần S-Lực căng cáp nâng vật -Lực căng cáp tại tang : Trong đó : :Hiệu suất Palăng :Hiệu suất Puli đổi hướng -Công suất : Trong đó : y- là hiệu suất của bộ truyền -Vận tốc trung bình của động cơ : Trong đó : a-là bội suất của Palăng -Công suất trung bình : Công suất của hệ thống thay đổi tuỳ theo từng vị trí của cần III.Nội dung và trình tự thí nghiệm : Sử dụng các dụng cụ đo gồm có :thước dây ,thước góc đồng hồ đo 1)Xác định thông số kết cấu của bản thí nghiệm máy nâng :Kích thước dài x rộng x cao :Chiều dài cần ,kích thước tâm cơ cấu đến tâm xoay cần 2)Xác định sơ đồ mắc cáp cơ cấu nâng vật . -Vẽ sơ đồ mắc cáp của phương án được giao. -Xác định các thông số chính của thiết bị gồm :bội suất ,hiệu suất ,loại cáp và các thông số của cáp -Xác định chiều cao nâng H theo phương án góc nghiêng cho trước -Tính tang. 2)Tìm hiểu số đo hình học của cần ,số đo động học của cơ cấu nâng.Lập bảng tính mối quan hệ giữa góc nghiêng cần và tầm với -Xác định lực căng cáp tang nâng cần và tang nâng vật theo tải trọng và góc nghiêng &. -Thành lập bảng kế họach và tính toán . III.Kết quả thí nghiệm : 1)Xác định sơ đồ hiện trạng: *Các thông số cơ bản: -Chiều dài cần:L =5,4m -Chiều cao nâng:H = L.sin& + y -Khoảng cách từ tâm đối trọng tâm lật của máy :l =1,75m -Góc nghiêng nhỏ nhất :α = 250 *Sơ đồ mắc cáp của cơ cấu nâng vật và cần : αH l *Xác định vận tốc nâng hạ vật : -Vận tốc nâng : V1 = (H1-H0 )/ t = (141-17)/5= 0.248m/s V2 = (H3-H2)/ t = (142.5-20.5)/5 = 0.244m/s V3 = ( H5-H4)/ t = (144.5-23)/5 = 0.243m/s Vậy Vntb = (V1+V2+V3)/3 = (0.248+0.244+0.243)/3 = 0.245m/s -Vận tốc hạ: V1 = (H1-H2)/t = (141-20.5)/5 = 0.241m/s V2 = (H3-H4)/t = (142.5-23)/5 = 0.239m/s V3 = (H5-H6)/t = (144.5-28)/5 = 0.233m/s Vậy Vht = (V1+V2+V3)/3 = (0.241+0.239+0.233)/3 = 0.238m/s *Nhận xét :Từ kết quả trên ta thấy Vntb > Vhtb thông thường thì vận tốc nâng phải nhỏ hơn vận tốc hạ do tác dụng của tang lực nhưng ở đây thì vận tốc nâng lại lớn hơn vận tốc hạ . Điều nay là do thao tác đo .  2) Thực hiện phương án được giao: Sơ đồ c S Q -Từ sơ dồ ta có : +Số ròng rọc động :2 +Số ròng rọc cố định:2 +Số ròng rọc đổi hướng :1 +Bội suất:4 -Tải trọng tối đa cho phép theo góc nghiêng cần: +Khối lượng đối trọng :G=9M=9*0.4*0.06*0.8=0.1728m=415Kg +Góc nghiêng cần &=25o +Chiều dài cần:L=5.4m +Khoảng cách từ tâm đối trọng đến tâm lật:l=1.75m Vậy tải trọng tối đa mà cần có thể nâng: Qmax=G.l/L.cos25o=415.1.75/5.5.cos25o=146Kg BÀI 2: XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ KẾT CẤU VÀ LÀM VIỆC CỦA BÁI THÍ NGHIỆM BĂNG TẢI Trình tự thí nghiệm Đo vận tốc của băng tải. Đo vận tốc của cần gạt. Đo các thông số hiện trạng : dài, rộng, đường kính puli, đường kính tang… Thực hiện tính toán. Báo cáo Chiều rộng của băng vận chuyển B = 40 cm Chiều dài vận chuyển L = 290 cm Động cơ kéo dây băng tải 0,2kw và n = 26 vg/phút Vận tốc của băng tải 106cm/4s a ν = 0,27 (m/s) Đường kính tang 28 cm Vân tốc cần gạt 81cm/4s a ν = 0,2 (m/s) Góc nghiêng của cần gạt là 45o Chiều cao để xác định góc nghiêng băng tải a β = 3o17’ tra bảng số liệu ta được hệ số kc = 0,99 để tính đến sự giảm năng suất phụ thuộc vào góc nghiêng băng tải Giả sử băng tải vận chuyển cát, dựa vào bảng đặc tính của vật liệu vận chuyển ta có được các thông số sau : Góc xoãi tự nhiên khi chuyể động là : α = 30o Tỷ trọng tải là : 1400 – 1900 kg/m3 a ta chọn ρ = 1500 kg/m3 Năng suất của băng tải khi vận chuyển vật liệu tơi được xác định theo công thức tổng quát sau : Q = 3600Fvρ Trong đó : F là diện tích mặt cắt ngang của lớp vật liệu (m2) ν là vận tốc di chuyển của băng (m/giây) ρ là tỷ trọng tơi của vật liệu (T/m3) Khi tính đến hình dạng của băng và độ nghiêng băng thì công thức tính năng suất băng tải có dạng : Q = 576×B2×ν×ρ×tg(α)×khd×kc Thay các thông số vào công thức ta được Q = 576×0,42×0,27×1500×tg(30)×1×0,99 = 21,33 (tấn/giờ) Với khd = 1 do băng có dạng phẳng ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~