Máy nâng vận chuyển - Thiết kế các cơ cấu của cần trục tháp

TKMH M¸y n©ng vËn chuyÓn GVHD: Lª Quý Thñy §µo Duy H•íng Líp c¬ giíi hãa XDGT – K47 - 1 - TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI khoa c¬ khÝ bé m«n M¸Y X¢y dùng    ThiÕt kÕ m«n häc M¸y n©ng vËn chuyÓn Đề tài 2: Thiết kế các cơ cấu của cần trục tháp Giáo viên HD: Lê Quý Thủy SV thực hiện: Đào Duy Hướng Phạm Quốc Khánh Nguyễn Văn Linh Lớp: Cơ giới hóa XDGT – K47 Hµ Néi - 2010 TKMH M¸y n©ng vËn chuyÓn GVHD: Lª Quý Thñy §µo Duy H•íng Líp c¬ giíi hãa XDGT – K47 - 2 - Môc lôc MỤC LỤC ........................................................................................................ 2 LỜI NÓI ĐẦU .................................................................................................. 4 NHIỆM VỤ THIẾT KẾ ................................................................................... 5 NỘI DUNG THỰC HIỆN ................................................................................ 5 CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ .............................................. 6 MÁY TRỤC ...................................................................................................... 6 1.1. Giới thiệu chung về Máy trục: .............................................................. 6 1.1.1. Định nghĩa: ...................................................................................... 6 1.1.2. Phân loại: ......................................................................................... 6 1.2. Giới thiệu về cần trục tháp: ................................................................ 10 1.2.1. Cấu tạo cần trục tháp: .................................................................... 10 1.2.2. Phân loại: Hình thức kết cấu của cần trục tháp rất đa dạng:............ 11 1.2.3. Phạm vi sử dụng: ........................................................................... 13 1.2.4. Nguyên lý làm việc: ....................................................................... 13 1.2.5. Thông số kĩ thuật phù hợp của cần trục tháp: ................................. 13 1.2.6. Phạm vi sử dụng: ........................................................................... 14 1.2.7. Đặc điểm các cơ cấu của cần trục tháp: .......................................... 14 1.2.8. Lựa chọn các thông số: .................................................................. 18 CHƢƠNG 2: TÍNH TOÁN CƠ CẤU NÂNG ............................................... 28 2.1. Mô tả cơ cấu nâng: ............................................................................. 28 2.2. Nguyên lý hoạt động: .......................................................................... 29 2.3. Các thông số cơ bản của cơ cấu nâng: ............................................... 30 2.4. Tính toán cơ cấu nâng ........................................................................ 30 2.4.1. Tính chọn cáp và pa lăng: .............................................................. 30 2.4.2. Tính tang: ......................................................................................... 33 2.4.3. Tính chọn động cơ: ........................................................................ 35 2.4.4. Chọn khớp nối và phanh: ............................................................... 36 TKMH M¸y n©ng vËn chuyÓn GVHD: Lª Quý Thñy §µo Duy H•íng Líp c¬ giíi hãa XDGT – K47 - 3 - 2.4.5. Kiểm tra thời gian phanh ................................................................ 38 2.4.6. Kiểm tra thời gian khởi động ......................................................... 38 2.4.7. Các bộ phận của tang ..................................................................... 38 TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................. 41 TKMH M¸y n©ng vËn chuyÓn GVHD: Lª Quý Thñy §µo Duy H•íng Líp c¬ giíi hãa XDGT – K47 - 4 - Lêi nãi ®Çu Hiện nay, hầu hết các ngành kinh tế quốc dân đều sử dụng ngày càng nhiều máy xây dựng, đặc biệt là các ngành giao thông vận tải, xây dựng, thuỷ lợi. Máy xây dựng hiện có ở nước ta rất đa dạng về chủng loại, phong phú về mẫu mã của nhiều nước trên thế giới. Trong các loại máy xây dựng hiện nay, máy nâng - vận chuyển chiếm một tỷ lệ lớn và được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực. Một trong những yêu cầu cần thiết của một người sinh viên MXD nói chung và sinh viên ngành Cơ giới hóa nói riêng khi ra trường là phải hiểu rõ được nguyên lý, cấu tạo của các thiết bị máy cũng như các chi tiết cấu tạo nên bộ máy đó. Để nắm vững được lý thuyết và thực hành thì người sinh viên phải hoàn thành tốt các bài thiết kế môn học. Bài thiết kế môn học máy nâng - vận chuyển cũng giúp cho các sinh viên trong nghành MXD hiểu rõ hơn về nguyên tắc hoạt động của các cụm chi tiết cấu tạo nên bộ máy và nguyên lý hoạt động của cụm chi tiết đó. Sinh viên thực hiện Đào Duy Hướng Phạm Quốc Khánh Nguyễn Văn Linh TKMH M¸y n©ng vËn chuyÓn GVHD: Lª Quý Thñy §µo Duy H•íng Líp c¬ giíi hãa XDGT – K47 - 5 - NHIỆM VỤ THIẾT KẾ Đề tài 2: Thiết kế các cơ cấu của cần trục tháp với các đặc tính kĩ thuật cơ bản sau đây: MQ = 60 T.m Q = 5 Tấn. R max = 20 (m) . H = 21 m Chế độ làm việc: Trung bỡnh TT Họ và tên Nhiệm vụ thiết kế 1 Đào Duy Hướng Cơ cấu nâng 2 Phạm Quốc Khánh Cơ cấu quay 3 Nguyễn Văn Linh Cơ cấu di chuyển xe con NỘI DUNG THỰC HIỆN 1. Phần việc chung cả nhóm:  Thuyết minh: - Chọn các thông số kĩ thuật phù hợp - Thuyết minh cấu tạo, nguyên lý hoạt động và phạm vi sử dụng của cần trục tháp.  Bản vẽ: - 01 bản vẽ tổng thể cần trục tháp (A0) 2. Phần việc cho từng cá nhân:  Thuyết minh: - Thuyết minh thiết kế tổng thể cơ cấu - Thuyết minh thiết kế một số chi tiết đặc trưng ( sau khi đã có thuyết minh thiết kế tổng thể cơ cấu)  Bản vẽ: - 01 bản vẽ lắp cơ cấu (A0,1) - Một số bản vẽ chi tiết (sau khi đã có bản vẽ lắp cơ cấu) TKMH M¸y n©ng vËn chuyÓn GVHD: Lª Quý Thñy §µo Duy H•íng Líp c¬ giíi hãa XDGT – K47 - 6 - CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ MÁY TRỤC 1.1. Giới thiệu chung về Máy trục: 1.1.1. Định nghĩa: - Máy trục là loại máy hoạt động theo chu kì dùng để nâng , chuyển vật (tải) trong không gian; giữ tải bằng móc hoặc các bộ phận mang tải khác. - Máy trục có thể là loại đớn giản được kết cấu từ một bộ phận cơ bản để nâng vật theo phương nhất định hoặc có thể là loại có kết cấu phức tạp và chuyển động của vật nâng sẽ là tổng hợp các chuyển động của các bộ phận thành phần. 1.1.2. Phân loại: Máy trục có thể phân loại theo công dụng , theo kết cấu hoặc theo chế độ làm việc . Người ta thường phân loại máy trục theo kết cấu thành các loại : tời , kích , cần trục , máy trục kiểu cần , thang máy … - Kích : là loại máy trục đơn giản ,dùng để nâng, hạ tải( vật ) tại chỗ theo phương thẳng đứng . Có các loại kích : kích cơ khí , kích thủy lực , kích khí nén . Hình 1.1: Kích thủy lực Hình 1.2: kích chân TKMH M¸y n©ng vËn chuyÓn GVHD: Lª Quý Thñy §µo Duy H•íng Líp c¬ giíi hãa XDGT – K47 - 7 - - Tời : là một loại máy trục đơn giản để kéo hoặc nâng tải Tời phân loại theo công dụng : dùng để nâng , để kéo . Tời phân loại theo cách truyền động : truyền động tay , truyền động điện . truyền động cơ khí , tời truyền động thủy lực… Hình 1.3: Tời kéo cáp Hình 1.4: Tời cầm tay - Pa lăng : là loại máy trục đơn giản dùng để nâng tải theo phương thẳng đứng. Pa lăng phân loại theo cách truyền động : pa lăng kéo tay và pa lăng điện. Hình 1.5: Pa lăng điện Hình 1.6: Pa lăng tay TKMH M¸y n©ng vËn chuyÓn GVHD: Lª Quý Thñy §µo Duy H•íng Líp c¬ giíi hãa XDGT – K47 - 8 - - Cần trục: cần trục là loại máy trục có cần để đỡ bộ phận mang tải hoặc để cho xe con di chuyển theo. Theo kết cấu cần trục được phân ra thành cần trục ô tô, cần trục bánh lốp, cần trục bánh xích, cần trục tháp, cần trục cột buồm, cầu trục, cổng trục… Hinh 1.7: Cầu trục hai dầm Hình 1.8: Cần trục tháp Hình 1.9: Cần trục bánh xích TKMH M¸y n©ng vËn chuyÓn GVHD: Lª Quý Thñy §µo Duy H•íng Líp c¬ giíi hãa XDGT – K47 - 9 - Hình 1.10: Cần trục bánh lốp Hình 1.11: Cần trục chân đế TKMH M¸y n©ng vËn chuyÓn GVHD: Lª Quý Thñy §µo Duy H•íng Líp c¬ giíi hãa XDGT – K47 - 10 - 2 1 3 4 5 6 7 1.2. Giới thiệu về cần trục tháp: 1.2.1. CÊu t¹o cÇn trôc th¸p: CÇn trôc th¸p lµ lo¹i cÇn trôc tiªu biÓu ®•îc sö dông réng r·i trong x©y dùng nhµ cao tÇng, x©y dùng c«ng nghiÖp vµ l¾p r¸p c¸c m¸y mãc thiÕt bÞ trªn cao. Chóng cã ®Æc ®iÓm lµ cét th¸p cao, ®Ønh th¸p l¾p cÇn dµi quay ®•îc toµn vßng, c¸c bé m¸y th•êng ®•îc dÉn ®éng ®iÖn ®éc lËp dïng m¹ng ®iÖn c«ng nghiÖp. CÇn trôc th¸p th•êng cã ®ñ c¸c bé m¸y nh• n©ng h¹ hµng, thay ®æi tÇm víi, bé m¸y quay, bé m¸y di chuyÓn v× vËy chóng cã thÓ vËn chuyÓn hµng ho¸ trong mét kh«ng gian réng lín. MÆt kh¾c kÕt cÊu cña chóng hîp lý nªn dÔ dµng th¸o l¾p vËn chuyÓn tõ n¬i nµy ®Õn n¬i kh¸c, tÝnh c¬ ®éng cao. S¬ ®å cÊu t¹o cña cÇn trôc th¸p: Trong đó: 1. Cét th¸p 2. §èi träng 3. Cabin ®iÒu khiÓn 4. CÇn 5. Xe con mang hµng 6. Côm puli mãc c©u 7. §o¹n èng ®Ó n©ng cét Hình 2.1: Cấu tạo chung của cần trục tháp TKMH M¸y n©ng vËn chuyÓn GVHD: Lª Quý Thñy §µo Duy H•íng Líp c¬ giíi hãa XDGT – K47 - 11 - 1.2.2. Phân loại: Hình thức kết cấu của cần trục tháp rất đa dạng:  Theo phương pháp lắp đặt tại hiện trường có thể chia ra: - Cần trục tháp di chuyển trên ray: phục vụ trong các kho bãi,trong các nhà máy, ở những vị trị có không gian rộng - Cần trục tháp cố định : chân tháp gắn liền với nền hoặc tựa trên nền thông qua bệ đỡ hoặc các gối tựa cố định,thường dùng trên các công trường xây dựng nhà dân dụng và nhà công nghiệp - Cần trục tháp tự nâng: có thể nằm ngoài hoặc trong công trình,tháp được tự nối dài để tăng độ cao nâng theo sự phát triển chiều cao của công trình. Khi tháp có độ cao lớn,nó được neo với công trình để tăng độ ổn định của cần trục và tăng khả năng chịu lực ngang. Trên công trình xây dựng, khi làm việc nó tự nâng toàn bộ cần trục theo chiều cao công trình và toàn bộ tải trọng được truyền xuống công trình (cần trục neo tường).  Theo đặc điểm làm việc của cần trục: - Cần trục loại tháp quay : Toàn bộ tháp và cơ cấu được đặt trên bàn quay. Bàn quay tựa trên các thiết bị tựa quay đặt trên khung di chuyển - Cần trục tháp không quay: Phần quay đặt trên đầu tháp. khi quay thì chỉ có cần, đỉnh tháp, đối trọng và các cơ cấu đặt trên đó quay.  Theo phương pháp thay đổi tầm với - Cần trục tháp thay đổi tầm với bằng cách thay đổi góc nghiêng của cần - Cần trục tháp thay đổi tầm với bằng cách di chuyển xe con trên ray của cần. Loại này có kết cấu nặng hơn loại cần trục thay đổi tầm với bằng thay đổi góc nghiêng của cần nhưng có độ cao nâng và tốc độ dịch ngang của vật nâng là ổn định TKMH M¸y n©ng vËn chuyÓn GVHD: Lª Quý Thñy §µo Duy H•íng Líp c¬ giíi hãa XDGT – K47 - 12 - Hình 2.2: Các loại cần trục tháp a. Cần trục xoay. b. Cần trục công xôn c. Cần trục trên cột. d. e. Cần trục tầm với g. h. Cần trục chân đế i. TKMH M¸y n©ng vËn chuyÓn GVHD: Lª Quý Thñy §µo Duy H•íng Líp c¬ giíi hãa XDGT – K47 - 13 - 1.2.3. Phạm vi sử dụng: Thường được sử dụng trong xây lắp các công trình xây dựng dân dụng,xây dựng công nghiệp hoặc dùng để bốc dỡ,vận chuyển hàng hoá ,cấu kiện , vật liệu trên các kho bãi do có chiều cao nâng và tầm với lớn ,khoảng không gian phục vụ rộng nhờ các chuyển động nâng hạ vật,thay đổi tầm với ,quay toàn vòng và dịch chuyển toàn bộ máy Tuy nhiên do kết cấu phức tạp,tháp cao và nặng tốn kém trong việc tháo dỡ và lắp dựng ,di chuyển,chuẩn bị mặt bằng nên chỉ dùng cần trục tháp ở những nơi có khối lượng xây lắp tương đối lớn ,thời gian phục vụ cho công việc trong một khoảng thời gian dài ,hoặc khi sử dụng những loại cần trục tự hành không kinh tế hoặc không có khả năng đáp ứng yêu cầu của công việc. Do tính chất luôn đổi địa điểm nên chúng được thiết kế sao cho dễ tháo dỡ, lắp dựng và vận chuyển hoặc có khả năng tự dựng bằng các thiết bị cơ khí hay thuỷ lực và được di chuyển trên đường dưới dạng tổ hợp toàn máy . Điều này cho phép giảm chi phí và thời gian lắp dựng cần trục 1.2.4. Nguyên lý làm việc: Ng•êi l¸i trong cabin sÏ ®iÒu khiÓn c¸c bé m¸y n©ng h¹ hµng, quay cÇn vµ di chuyÓn xe con ho¹t ®éng mét c¸ch ®éc lËp hoÆc ®ång thêi theo mét quy tr×nh hÕt søc nghiªm ngÆt. 1.2.5. Thông số kĩ thuật phù hợp của cần trục tháp: - Sức nâng (Qdn): là trọng lượng lớn nhất mà thiết bị nâng có thể an toàn tại 1 vị trí nhất định. - Tầm với: là khoảng các 2 đường thẳng đứng đi qua tâm mooc (hay tâm xe con) và tâm cơ cấu quay. Hình 2.3: Tầm với L và chiều cao nâng H TKMH M¸y n©ng vËn chuyÓn GVHD: Lª Quý Thñy §µo Duy H•íng Líp c¬ giíi hãa XDGT – K47 - 14 - - Chiều cao nâng: là khoảng cách từ tâm mooc đến mặt nền - Trọng lượng cần trục: là trọng lượng toàn máy khi không mang tải - Tốc độ làm việc của cần trục tháp: Vận tốc nâng (m/phút) Vận tốc di chuyển xe con (m/phút) Vận tốc quay cần (vòng/phút) 1.2.6. Phạm vi sử dụng: - Cần trục tháp là loại có tháp cao, phần trên của tháp lắp cần, quay toàn vòng, dẫn động điện độc lập. - Cần trục tháp có sức nâng từ 500 kG đến hàng trục tấn. Những loại cần trục tháp sử dụng trong công nghiệp, trong lắp ráp có thể có sức nâng lên tới hơn 100 tấn. - Cần trục tháp giữ vị trí số một trong các thiết bị dùng trong xây dựng . Cần trục tháp là thiết bị nâng chủ yếu dùng để vận chuyển vật liệu và lắp ráp trong công trình xây dựng dân dụng, xây dựng công nghiệp, các công trình thủy điện … Trong xây dựng nhà cao tầng không thể sử dụng các cần trục tháp di chuyển trên ray vì không bảo đảm ổn định cho cần trục tháp. Trong trường hợp này người ta sử dụng loại cần trục tháp cố định có đầu quay, tháp được neo vào công trình và theo chiều cao của công trình, tháp được nối thêm các đoạn chế tạo sẵn để tăng chiều cao theo chiều cao của nhà. Trong giai đoạn khi chiều cao nâng chưa lớn, có thể dùng cầu trục di chuyển trên ray, loại có đầu quay và tháp không quay. 1.2.7. Đặc điểm các cơ cấu của cần trục tháp: a. Cơ cấu nâng: Cơ cấu nâng dung để nâng hạ vật (tải) theo phương thẳng đứng, nó có thể là một bộ phận của máy hoặc là một máy làm việc độc lập. TKMH M¸y n©ng vËn chuyÓn GVHD: Lª Quý Thñy §µo Duy H•íng Líp c¬ giíi hãa XDGT – K47 - 15 -  Các loại cơ cấu nâng thường dùng: - Cơ cấu nâng dùng vít đai ốc (Hình a) - Cơ cấu nâng dùng bánh răng – thanh răng (Hình b) - Cơ cấu nâng dùng xi lanh thủy lực hoặc khí nén (Hình c) - Cơ cấu nâng dùng tang quấn dây cáp hoặc xích. (hình d) Hình 2.4: Các loại cơ cấu nâng Các loại cơ cấu nâng hình a, b, c có nhược điểm lớn là tốc độ nâng thường khá nhỏ, tải trọng nâng không lớn, chiều cao nâng bị hạn chế, hiệu suất không cao…Chúng thường được sử dụng trong các máy nâng đơn giản như: kích thanh răng, kích trục vít, kích thủy lực, kích khí nén… Cơ cấu nâng dùng tang quấn dây cáp (hoặc xích) khắc phục được hầu hết các nhược điểm trên nên nó được sử dụng phổ biến trong máy trục. Hình 2.5: Cấu tạo cơ cấu nâng tang quấn dây cáp  Các bộ phận chủ yếu của cơ cấu nâng: Cơ cấu nâng thông thường bao gồm các bộ phận chủ yếu sau: - Bộ phận dẫn động - Bộ phận truyền động TKMH M¸y n©ng vËn chuyÓn GVHD: Lª Quý Thñy §µo Duy H•íng Líp c¬ giíi hãa XDGT – K47 - 16 - - Tang quấn (cáp hoặc xích) - Bộ phận mang giữ tải: Thiết bị nhận vật nâng ( móc, gầu ngoạm…) Dây (cáp hoặc xích) Puly - Thiết bị giữ vật treo và điều chỉnh vận tốc. - Ngoài ra còn có thiết bị an toàn, thiết bị điều khiển. b. Cơ cấu quay: Cơ cấu quay dùng để thực hiện chuyển động quay cho phần quay của cần trục.  Đặc điểm: - Cơ cấu quay có thể đặt trên phần không quay hoặc phần quay, dẫn động bằng tay hoặc bằng điện. Hình 2.7: Cơ cấu quay dẫn động bằng điện đặt trên phần quay - Vận tốc quay của cần trục thường rất bé - Quán tính khi khởi động thường rất lớn, thời gian chuyển động ổn định ngắn. c. Cơ cấu di chuyển xe con: Là một bộ phận của máy nâng làm nhiệm vụ dịch chuyển trên mặt phẳng ngang, mặt dốc của cả máy hoặc bộ phận máy. TKMH M¸y n©ng vËn chuyÓn GVHD: Lª Quý Thñy §µo Duy H•íng Líp c¬ giíi hãa XDGT – K47 - 17 - Dựa theo kết cấu của đường và bộ phận di chuyển mà người ta phân ra: - Di chuyển bánh kim loại (chủ yếu chạy trên ray đặt trước) - Di chuyển bánh lốp - Di chuyển bánh xích - Di chuyển bằng phao nổi - Di chuyển tự bước Hình 2.8: Sơ đồ dẫn động cơ cấu di chuyển TKMH M¸y n©ng vËn chuyÓn GVHD: Lª Quý Thñy §µo Duy H•íng Líp c¬ giíi hãa XDGT – K47 - 18 - 1.2.8. Lựa chọn các thông số: Việc lựa chọn những thông số của cần trục tháp còn phụ thuộc vào điều kiện làm việc cụ thể . Nhưng để thuận lợi cho quá trình tính toán và vẫn đảm bảo điều kiện làm việc tốt ta có thể chọn thêm các thông số sau ngoài các thông số mà đề bài đã cho: - Sức nâng (Qdn): là trọng lượng lớn nhất mà thiết bị nâng có thể an toàn tại 1 vị trí nhất định. Qdn = 5 (Tấn). - Tầm với: là khoảng các 2 đường thẳng đứng đi qua tâm móc (hay tâm xe con) và tâm cơ cấu quay. Rmax = 20 (m). - Chiều cao nâng: là khoảng cách từ tâm mooc đến mặt nền H = 21 (m) Do đó khi thiết kế ta chọn kiểu cần trục tháp thay đổi tầm với cách di chuyển xe con. Việc tính toán kết cấu đối với cần trục thay đổi tầm với bằng cách di chuyển xe con là dễ dàng hơn so với loại cần trục tháp thay đổi tầm với bằng cách thay đổi góc nghiêng cần. Đồng thời loại cần trục này có độ ổn định cao hơn so với loại thay đổi góc nghiêng cần. Về yêu cầu sử dụng hay bộ di chuyển: Dựa trên những điều kiện mức độ ổn định của cần trục đồng thời có tính đến không gian phục vụ công việc với yêu cầu tầm với và chiều cao nâng, tải trọng nâng không quá lớn nên ta chọn loại di chuyển trên ray. Với loại cần trục này thì các tải trọng do gió gây ra và các tải trọng quán tính khi phanh hãm cần trục, phanh hãm xe con là không lớn. Hình thức kết cấu của cần trục tháp phải chọn sao cho đơn giản nhẹ nhàng dễ chế tạo, đảm bảo độ ổn định và các yêu cầu về năng suất. Chọn cần trục tháp kiểu quay trên, nâng bằng thiết bị thủy lực do những ưu đểm của thiết bị thuỷ lực là làm việc an toàn, ổn định, tạo ra lực nâng lớn, kết cấu gọn nhẹ và thao tác trong quá trình lắp dựng đơn giản hơn. TKMH M¸y n©ng vËn chuyÓn GVHD: Lª Quý Thñy §µo Duy H•íng Líp c¬ giíi hãa XDGT – K47 - 19 - Nhược điểm của loại cần này là phải có thiết bị an toàn do quá trình lắp dựng ở trên cao và chỉ di chuyển trên ray cố định trong một khoảng không gian nhất định. Từ đây ta có thể chọn các thông số của cần trục cần thiết kế theo một loại cần trục tháp đã có sẵn của Trung Quốc như sau: STT Nội dung Thông số chi tiết Ghi chú 1 Tên thiết bị Cẩu tháp 2 Hãng sản xuất Zoomlion 3 Nước sản xuất Trung Quốc 4 Ký hiệu TC5023A 5 Năm xuất xưởng 2008 6 Chất lượng mới 100% đạt tiêu chuẩn xuất khẩu 7 Kết cấu thân cẩu Thép hộp, chống xoắn 8 Chân đế Cố định 9 Hệ thống điều khiển PLC, Biến tần SX tại Nhật Bản, Pháp 10 Tầm với tối đa 50m 11 Chiều cao tự đứng Max 60m 12 Chiều cao Max khi có neo 220m 13 Tải trọng tối đa đầu cần với 50M 2,3 tấn 14 Tải trọng tại tầm với 44M (04 nhánh cáp) 2,72 tấn 15 Tải trọng tối đa ở tầm với từ 2.5m-17.9 m 8 tấn 16 Tiết diện thân cẩu(DxRxC) 2.0x2.0x2.8m 17 Vận tốc nâng tải ở tải trọng 8 tấn(04 nhánh cáp) 0~25 m/phút 18 Vận tốc nâng tải ở tải trọng 4 tấn(04 nhánh cáp) 0~50 m/phút 19 Vận tốc nâng tải ở tải trọng 4 tấn(02 nhánh cáp) 0~50 m/phút TKMH M¸y n©ng vËn chuyÓn GVHD: Lª Quý Thñy §µo Duy H•íng Líp c¬ giíi hãa XDGT – K47 - 20 - 20 Vận tốc nâng tải ở tải trọng 2 tấn(02 nhánh cáp) 0~100 m/phút 21 Vận tốc di chuyển xe con 0~55 m/phút 22 Vận tốc mâm quay 0~0.8 vòng/phút 23 Công suất động cơ tời nâng 37Kw 24 Công suất động cơ xe con 4.0Kw 25 Công suất động cơ mâm quay 2x4.0 26 Nguồn điện cung cấp ~380V/50Hz 27 Tổng chiều dài dây cáp 440m 28 Động cơ thuỷ lực nâng thân 7.5Kw 29 Tốc độ nâng 0.7m/phút 30 Tổng công suất (ko tính động cơ nâng đốt) 49Kw Ghi chú: - Ở độ cao dưới 110m có thể dựng 4 nhánh cáp hoặc 02 nhánh cáp và tải trọng max: 8T - Ở độ cao trên 110m chỉ được dựng 02 nhánh cáp và tải max: 4T TKMH M¸y n©ng vËn chuyÓn GVHD: Lª Quý Thñy §µo Duy H•íng Líp c¬ giíi hãa XDGT – K47 - 21 - 1.2.9. Tính chọn các thông số cơ bản của cần trục tháp. Thông số cơ bản của cần trục tháp bao gồm: - Kích thước mặt cắt ngang của các kết cấu. - Chiều dài cần. - Chiều cao của giá chữ A. - Chiều cao của cột. - Chiều dài của cần công son đối trọng. - Chiều dài của một khoang của cần và của cột. - Góc nghiêng của các thanh xiên trong dàn. - Cần, cột chia làm mấy đoạn và chiều dài của mỗi đoạn. a. Cần:  Chọn kết cấu của cần: - Đặc điểm: + Cần chịu tải trọng di động do xe con mang hàng gây ra. + Cần chủ yếu chịu uốn và xoắn. + Chiều cao nâng và tầm với lớn. + Phải có đường ray để di chuyển xe con. + Diện tích chắn gió của cần sao cho nhỏ nhất. + Trọng lượng cần nhỏ nhất. - Để định kích thước mặt cắt ngang của cần cần dựa trên hai cơ sở: + Dựa theo những cần trục tháp đã được chế tạo và sử dụng ngoài thực tế có tải trọng nâng và tầm với gần sát cần trục thiết kế. + Dựa theo công thức kinh nghiệm trong tính toán mặt cắt ngang cần của cần trục. - Từ đó ta chọn dạng mặt cắt : Cần dạng dàn không gian. Mặt cắt ngang dạng tam giác. Xe con di chuyển trên gờ của hai thanh biên dưới của cần. TKMH M¸y n©ng vËn chuyÓn GVHD: Lª Quý Thñy §µo Duy H•íng Líp c¬ giíi hãa XDGT – K47 - 22 - Cần có cấu tạo bởi hai thanh biên dưới là thép ống vuông và thanhbiên trên là thép ống tròn và các thanh xiên, thanh ngang là thép ống tròn Góc nghiêng của các thanh xiên với thanh biên trong dàn là 450 - Ưu điểm của mặt cắt dạng này là kết cấu và tính toán đơn giản,có khả năng chế tạo trong nước,trọng lượng của cần nhẹ,kết cấu làm việc ổn định, nhẹ nhàng gọn nhẹ , việc liên kết các thanh xiên, thanh ngang dễ dàng. Việc bố trí các bộ phận khác như cơ cấu nâng, cơ cấu di chuyển xe con, xe con và sơ đồ mắc cáp cũng đơn giản. - Nhược điểm là mặt cắt và công chế tạo lớn.  Xác định kích thước mặt cắt ngang của cần. - Chiều rộng b và chiều cao h của mặt cắt tạo nên đặc trưng hình học và khả năng chiụ lực của kết cấu cần. - Dựa theo công thức kinh nghiệm trong việc tính troán chiều cao h của mặt cắt của cầu trục, cổng trục thường chọn. h= ( 16 1 12 1 ) L (1-1) Trong đó: h- chiều cao mặt cắt của cần trục, L- khẩu độ của cần trục, h=( 16 1 12 1 ).20 = (1.83 0.625) .10 3 (mm) TKMH M¸y n©ng vËn chuyÓn GVHD: Lª Quý Thñy §µo Duy H•íng Líp c¬ giíi hãa XDGT – K47 - 23 - Theo công thức kinh nghiệm tính chiều cao h của mặt cắt lớn nhất giữa cần của cần trục thường chọn trong khoảng: h= ( 30 1 20 1 ) L (2-2) Trong đó: L- là chiều dài của cần h- là chiều cao mặt cắt giữa cần của loại cần trục thay đổi tầm với bằng cách nâng hạ cần. h = (1.1 0.73).10 3(mm) . Chọn h = 0,8(m)=800(mm) Theo công thức kinh nghiệm để tính toán chiều rộng b của mặt cắt ngang giữa cần của cần trục thay đổi tầm với băng nâng hạ cần thường trong khoảng: b = (1 1,5) h =(1 1,5) 800 = (0,8 1,2). 10 3 (mm) Tuy nhiên, để giảm các bất lợi về mặt kết cấu kéo theo những yếu tố khác thay đổi theo như về không gian, trọng lượng của kết cấu tăng theo và tốn kém vật liệu, đồng thời tham khảo các cần trục đã được chế tạo và sử dụng ngoài thực tế thì ta chọn các giá trị h và b giảm đi,tăng số hiệu của thép Ta chọn chiều cao h của mặt cắt ngang cần là: h = 500 mm b = (1 1,5 ).500 = (0.5 7,5 ).10 3 mm ta chọn b = 600 (mm)  Xác định chiều dài một khoang. Toàn bộ chiều dài cần là L = 22 m để đơn giản và thuận tiện trong việc chế tạo cũng như trong quá trình vận chuyển ta chia thành cần thành 2 đoạn, mỗi đoạn dài 11m .Các đoạn được nối với nhau bằng chốt chẻ tạo thành mối ghép Vì vậy ta có chiều dài của một khoang là: a = 1.0 m TKMH M¸y n©ng vËn chuyÓn GVHD: Lª Quý Thñy §µo Duy H•íng Líp c¬ giíi hãa XDGT – K47 - 24 - b. Cột thép:  Hình thức kết cấu của cột - Ta thấy cột tháp chủ yếu là chịu uốn và chịu nén đồng thời. - Chiều cao của cột tháp tương đối lớn nên mức độ chịu tải trọng gió là lớn. - Cột tháp cần phải có độ ổn định và độ cứng cao để thoả mãn chế độ làm việc của cần trục trong moị trường hợp tải trọng tác dụng. - Ta chọn cột tháp có diện tích mặt cắt không đổi cấu tạo bởi bốn thép góc cánh đều chạy suốt chiều dài của tháp và các thanh giằng ngang giằng xiên cũng là thép góc đều cạnh. Mặt cắt dạng hình vuông. Liên kết giữa các nhánh bằng thanh giằng. Góc nghiêng của các thanh xiên với thanh biên trong dàn là 450 * Ưu điểm: - Độ ổn định cấu kết cấu cao - Việc liên kết với các cấu kiện khác dễ dàng. - Có độ cứng theo các phương là như nhau. * Nhược điểm: - Việc tính toán kết cấu thép phức tạp - Chế tạo tốn công Toàn bộ chiều dài của cột tháp là 21m, để thuận tiện trong quá trình chế tạo, vận chuyển và lắp dựng ta chia như sau: Đốt thứ hai liên kết với đốt chân đế có chiều dài là 3 m. Còn lại 9 đốt, mỗi đốt có chiều dài là 2 m để phù hợp cho quá trình lắp dựng tự nâng độ cao của cần trục tháp. Các đốt nối với nhau bằng 8 chốt chẻ theo dạng chữ thập 2000 TKMH M¸y n©ng vËn chuyÓn GVHD: Lª Quý Thñy §µo Duy H•íng Líp c¬ giíi hãa XDGT – K47 - 25 -  Xác định thông số cơ bản mặt cắt ngang của cột tháp. - Định kích thước mặt cắt ngang của cột tháp dựa theo kích thước mặt cắt ngang của những cần trục đã được tạo và sử dụng ngoài thực tế có tầm với và tải trọng nâng gần sát cần trục thiết kế. Chọn a = 1000 mm - Khi tính toán kết cấu thép của thân tháp, ta coi như tính cho cột chịu nén và uốn đồng thời. - Việc tính toán kết cấu thép của thân tháp phải kiểm tra điều kiện về độ cứng, độ ổn định và độ bền cho kết cấu trong quá trình làm việc. - Chọn kết cấu của cột tháp là dạng dàn không gian. c. Cần công son đối trọng. Vai trò của cần công son đối trọng là làm giá treo đối trọng, tạo ổn định cho kết cấu và trên đó có bố trí cơ câu nâng, hộp điện. Trên cần treo đối trọng có bố trí các bộ phận như cơ cấu nâng, hộp điện và sẽ đặt các tấm bê tông đúc sẵn làm đối trọng để giữ ổn định cho cần trục trong quá trình sử dụng. Cần được liên kết với mâm quay bằng chốt bản lề và liên kết với giá chữ A thông qua thanh kéo ở vị trí gần cuối cần. Hình thức mặt cắt là dầm tổ hợp cấu tạo bởi hai thép chữ C chạy suốt trên toàn bộ chiều dài. Dạng dầm có kết cấu đơn giản, việc tính toán dễ hơn và bố trí các cơ cấu đặt trên đó thuận lợi hơn, có khả năng chế tạo trong nước nhưng trọng lượng nặng hơn. Về ổn định không cao bằng dạng dàn, việc nối thép hình phức tạp. Xác định các kích thước của cần treo đối trọng dựa trên cơ sở cần trục tháp có tải trọng và tầm với gần sát cần trục thiết kế: Chiều dài L1 = 8.4 m Chiều rộng B = 0.7 m TKMH M¸y n©ng vËn chuyÓn GVHD: Lª Quý Thñy §µo Duy H•íng Líp c¬ giíi hãa XDGT – K47 - 26 - d. Giá chữ A Giá chữ A được lắp ở vị trí đỉnh tháp , có tác dụng đảm bảo độ ổn định cho cần trục tháp, cân bằng trọng lượng giữa cần và cần cong son đối trọng. Yêu cầu: có độ cứng vững cao và diện tích chắn gió nhỏ. Do vậy kết cấu của giá chữ A thường có dạng dàn không gian. Có hai loại: chữ A lệch và chữ A đều  Hình thức mặt cắt của giá chữ A : Mặt cắt giá chữ A có dạng hình vuông có cấu tạo bởi bốn thép góc cánh đều có mặt cắt như nhau chạy suốt trên toàn bộ chiều dài giá chữ A và các thanh giằng xiên và giằng ngang là thép góc. Ưu điểm : + Kết cấu đơn giản dễ tính toán. + Liên kết giữa các thanh không phức tạp. + Mức độ chịu lực của kết cấu lớn và ổn định + Tạo liên kết với mâm quay thuận lợi Nhược điểm: + Trọng lượng lớn + Chế tạo tốn công TKMH M¸y n©ng vËn chuyÓn GVHD: Lª Quý Thñy §µo Duy H•íng Líp c¬ giíi hãa XDGT – K47 - 27 -  Xác định thông số cơ bản của giá chữ A Chiều dài của giá chữ A : h = 3 m Chia ra làm 4 khoang:3 khoang đầu mỗi khoang dài 0.8m còn khoang cuối dài 0,6 m. Giá chữ A có mặt cắt thay đổi: lớn nhất ở vị trí liên kết với mâm quay và nhỏ nhất ở vị trí đỉnh giá. Mặt cắt ngang đầu giá chữ A (hình 1). Chọn a = 0.8 m b = 1.0 m Mặt cắt ngang đỉnh giá chữ A (Hình 2). Chọn c= 0.3 m TKMH M¸y n©ng vËn chuyÓn GVHD: Lª Quý Thñy §µo Duy H•íng Líp c¬ giíi hãa XDGT – K47 - 28 - CHƢƠNG 2: TÍNH TOÁN CƠ CẤU NÂNG 2.1. Mô tả cơ cấu nâng: Hình 2.1: Sơ đồ cơ cấu nâng 1: động cơ 6: khớp nối 2: khớp nối động cơ 7: tang 3: khớp nối bánh phanh 8: ổ đỡ tang 4: phanh 9: cụm ròng rọc cố định 5: hộp giảm tốc 10: cụm móc - Phanh được sử dụng trong cơ cấu nâng là phanh 2 má thường đóng. - Phanh được điều khiển bằng điều khiển thông qua bầu phan điện từ. - Hộp giảm tốc là hộp giảm tốc 2 cấp. TKMH M¸y n©ng vËn chuyÓn GVHD: Lª Quý Thñy §µo Duy H•íng Líp c¬ giíi hãa XDGT – K47 - 29 - - Hệ puly cuốn cáp có một nhánh cáp nối với tang. Hình 2.2: Sơ đồ hệ puly của cơ cấu nâng - Ưu điểm khi sử dụng cụm puly có puly trợ giúp: + Với bội suất bằng 4 do đó đường cáp nhỏ hơn và các cơ cấu khác nhỏ hơn. + Với pu ly cân bằng nên khó có thể gây ra hiện tượng quấn cáp. - Nhược điểm. + Tăng chiều dài cáp. + Cáp mòn nhanh. + Thời gian nâng tăng. 2.2. Nguyên lý hoạt động: Khi động cơ điện làm việc thông qua các khớp nối truyền chuyển động quay đến hộp giảm tốc. Thông qua hộp giảm tốc làm cho tốc độ quay đến tang có tốc độ nhỏ hơn tốc độ của động cơ và tăng mômen tải lên. Tang được lắp trên khung của cơ cấu nâng trên 2 ổ bi 8. Phanh 4 được lắp với khớp nối bánh răng 3 để giữ vật nâng. TKMH M¸y n©ng vËn chuyÓn GVHD: Lª Quý Thñy §µo Duy H•íng Líp c¬ giíi hãa XDGT – K47 - 30 - Cáp được mắc từ tang đến hệ puly. Thông qua hệ puly, lực kéo của cáp và vận tốc nâng được giảm đi ia lần (bội suất của hệ puly) 2.3. Các thông số cơ bản của cơ cấu nâng: - Trọng tải Q0 = 5 (tấn) = 5000 (N). - Trọng lượng vật mang: bỏ qua khi tính. - Chiều cao nâng: H = 21 (m) . - Vận tốc nâng V = 12 (m/phút) - Chế độ làm việc: CĐ% = 25%. 2.4. Tính toán cơ cấu nâng - Xem xét điều kiện làm việc của cơ cấu để xác định chu kỳ làm việc, hệ số tải trọng, số lần mở máy, để chọn chế độ làm việc của cơ cấu. Ở đây chế độ làm việc của cơ cấu là: trung bình - Biết sức nâng Q, xác định bội suất của puly. Thông thường người ta chọn như sau (tang kép): i= 2 cho Q<25 tấn i= 3cho Q<50 tấn i= 4 cho Q<75 tấn i= 5 cho Q<100 tấn i= 6 cho Q>100 tấn Với Q= 5 (tấn) = 5000 (kG) nên ta chọn i = 4 (tang đơn) 2.4.1. Tính chọn cáp và pa lăng:  Dây thường dùng trong máy trục có 2 loại dây chính đó là xích và cáp. - Xích có ưu điểm là dề uốn, có thể làm việc với tang và đĩa xích có đường kính nhỏ nên bộ truyền có kết cấu gọn nhẹ, đơn giản. Tuy nhiên, nó chỉ làm việc với vận tốc gới hạn không quá 1 m/s. Nếu vận tốc quá vận tốc gới hạn thì các mắt xích bị mòn nhanh làm 2 tăng khả năng đứt xích. Vì vậy xích thường ít dược sử dụng hơn cáp. TKMH M¸y n©ng vËn chuyÓn GVHD: Lª Quý Thñy §µo Duy H•íng Líp c¬ giíi hãa XDGT – K47 - 31 - - Dây cáp thép là loại dây được dùng trong ngành máy trục nhiều nhất vì nó có khả năng làm việc với vận tốc cao mà không ồn, uốn được theo mọi phương, chịu được tải trọng khác nhau, trọng lượng bản thân nhỏ và ít đứt đột ngột. Cáp có nhiều loại như: cáp bện đơn, cáp bện kép, cáp bện trái, cáp bện phải, bện hỗn hợp … Trong đó cáp bện kép là loại được dùng chủ yếu trong máy trục. Ta chọn loại cáp 6x19+FC lõi đay theo tiêu chuẩn TOCT 2688-80 làm dây cho cơ cấu nâng. Đây là loại cáp bện kép có lõi đay thấm dầu, các sợi cáp tiếp xúc đường, các sợi cáp có đường kính bằng nhau. Hình 2.3: Cáp bện kiểu 6x19  Chọn palăng: - Có 2 loại palăng thường dùng đó là: palăng đơn và palăng kép - Loại palăng đơn (A) do chỉ có một nhánh dây chạy trên tang nên mỗi khi cuốn và nhả cáp có sự di chuyển của dây dọc trục làm khó hạ vật đúng vị trí gây ra tải tác động lên ổ đỡ thay đổi. - Loại palăng kép (B) có 2 nhánh dây cuốn lên tang nên nâng hạ vật đúng vị trí, áp lực lên các ổ trục sẽ được phân đều và ít thay đôỉ. Theo bảng 2-6[2], với tải trọng 12.5 tấn ta chọn palăng có bội suất a = 2x2. Sơ đồ palăng được bố trí như hình 2.4. TKMH M¸y n©ng vËn chuyÓn GVHD: Lª Quý Thñy §µo Duy H•íng Líp c¬ giíi hãa XDGT – K47 - 32 - Hình 2.4: Palăng đơn và palăng kép - Lực căng lớn nhất ở nhánh dây cuốn vào tang khi nâng vật . max .(1 ) .(1 ). o a t Q s m Trong đó : Qo = Q + Qm : tải danh nghĩa (tấn) với Q là tải trọng nâng, Qm là trọng lượng vật mang. Khi tính toán bỏ qua trọng lượng vật mang. m: số dây cuốn lên tang , với tang sử dụng là tang kép m = 2. t: số ròng rọc đổi hướng, do dây mắc trực tiếp lên tang t = 0. : hiệu suất của ròng rọc, theo bảng 2-5[2] ứng với điều kiện sử dụng ổ lăn được bôi trơn bằng mỡ trong điều kiện bình thường. Vậy : max 2 0 .(1 ) 5000.(1 0.98) 1262,6( ) .(1 ). 2.(1 0.98 )0.98 o a t Q s N m - Hiệu suất của palăng : max o S S , (CT 2-21[2]) Trong đó : So: lực căng trên nhánh dây treo vật đầu tiên, . o o Q S m a a: bội suất của palăng a = 2x2 do là palăng kép. TKMH M¸y n©ng vËn chuyÓn GVHD: Lª Quý Thñy §µo Duy H•íng Líp c¬ giíi hãa XDGT – K47 - 33 - Vậy: max max 5000 0.99 . . 2.2.1262,6 o o S Q S m a S - Dây cáp dùng trong máy trục phải có kích thước phù hợp với tải trọng, dây cáp thường được tính toán và chọn theo lực kéo đứt: Sđ = Smax .k (CT 2-10[2]) . Trong đó: k là hệ số an toàn, được tra theo bảng 3.1, ứng với chế độ làm việc trung bình k = 5,5. Vậy: Sđ = Smax .k = 1262,6 . 5,5 = 6944,3 (N). - Theo Catalouge ta chọn được loại cáp 6x19+FC có đường kính cáp dc = 5 (mm). 2.4.2. Tính tang: a. Chiều dài tang: - Tang dùng trong máy trục có hai loại là tang trơn và tang xẻ rãnh - Tang trơn dùng để quấn nhiều lớp cáp khi chiều cao nâng lớn - Tang xẻ rãnh dùng quấn một lớp cáp trong co cấu nâng dẫn động bằng điện với chiều cao nâng vật không qua lớn .Ở tang có rãnh thì dây cáp được quấn theo rãnh nên không bị rối cáp và kẹt cáp, dây cáp ít mòn vì ít cọ xát vào nhau. Tang có rãnh chia làm hai loại: Tang đơn là tang xẻ rãnh theo một chiều, có một nhánh dây treo vật. Tang kép là loại tang xẻ rãnh ở hai nửa khác nhau và khác chiều, có hai dây treo vật. - Với chiều cao nâng H = 21 (m) ta chọn loại tang xẻ rãnh sâu. + Đường kính tang: Được xác định theo công thức: Dt dc .(e - 1) , (CT 2-12[2] ). TKMH M¸y n©ng vËn chuyÓn GVHD: Lª Quý Thñy §µo Duy H•íng Líp c¬ giíi hãa XDGT – K47 - 34 - Trong đó: e = 25 , là hệ số thực nghiệm được xác định theo bảng tương ứng với chế độ tải trọng trung bình. Vậy: Dt = dc .(e -1) = 5.(25-1) = 120 (mm) + Chiều dài tang: Lt= + L: chiều dài cáp cuốn vào tang: L= H.i= 21.4= 84(m) =8400 (cm) D: đường kính tang d: đường kính cáp m: số lớp cáp cuốn trên tang. Chọn m=2 8400.0,5 (2 3).0,5.(12 0,5) 107,43 107,67 .2.(12 0,5) 2.(12 2.0,5) t L cm Chọn Lt = 112 (cm) Số vòng cáp cuốn trên tang là: t L n t Trong đó: t là bước rãnh trên tang đươc chon theo tiêu chuẩn trong Atlas máy trục. Tương ứng với đường kính cáp dc = 5 (mm) ta chọn t = 8 mm. Vậy: 112 14 8 t L n t vòng + Bề dày thành tang tính theo kinh nghiệm: = 0.02.Dt + {(6 10)(mm)} = 0.02.120 + {(6 10)(mm)} = 8,4 12,4 (mm) Chọn = 10 mm b. Kiểm tra độ bền của tang. Khi làm việc thành tang bị uốn, nén và xoắn. Với chiều dài của tang nhỏ hơn 3 lần đường kính của nó thì ứng suất uốn và xoắn không vượt quá (10 15)% ứng suất nén. Vì vậy tang được kiểm tra sức bền theo điều kiện nén với ứng suất cho phép là: max . . . n n k S t Trong đó : là hệ số giảm ứng suất, đối với tang kép = 0.8 TKMH M¸y n©ng vËn chuyÓn GVHD: Lª Quý Thñy §µo Duy H•íng Líp c¬ giíi hãa XDGT – K47 - 35 - k là hệ số phụ thuộc lớp cáp quấn lên tang , ở đây chỉ có một lớp cáp quấn lên tang nên k = 1. n là ứng suất nén cho phép. Tang được chế tạo là gang CH 15-32 có giới hạn bền nén là bn = 565 (N/mm 2 ). Ta có: 2 565 113( ) 5 5 bn n N mm Vậy: max . . 1.0,8.1262,6 . 10.8 n k S t = 12,626 (N/mm 2 ) < n vậy tang đủ bền. 2.4.3. Tính chọn động cơ: Từ đường kính tang, bội suất hệ puly, tính vận tốc góc của tang như sau: Vận tốc quay của tang là: . 12.4 127( / ) . .0,12 a t t v i n v ph D Chọn vận tốc động cơ có số vòng quay là nđc= 1000, ta nhận được tỷ số truyền của hộp giảm tốc là: 1000 7,87 127 dc h t n i n Công suất động cơ được tính như sau: Công suất ổn định: công suất cần để cho cơ cấu chuyển động ổn định, với giả thiết nâng đủ tải ,tính theo công thức sau: ô ( ). 102.60. O n Q G V N Trong đó: là hiệu suất toàn cơ cấu, 0 . . t p với: 0,96 t là hiệu suất tang , (tra bảng) 0,99 p là hiệu suất của palăng . 0 là hiệu suất của bộ truyền, tra theo bảng 1-9[2] ta được 0 0,97 nhưng do kể cả khớp nối răng ta lấy 0 0,93 . Vn là vận tốc nâng, Vn = 12 (m/ph). TKMH M¸y n©ng vËn chuyÓn GVHD: Lª Quý Thñy §µo Duy H•íng Líp c¬ giíi hãa XDGT – K47 - 36 - Vậy 0 . . t p = 0,96 . 0,99 . 0,93 = 0.88 ô ( ). 5000.12 11,14 102.60. 102.60.0,88 O n Q G V N (kW) Công suất khởi động, phần công suất thêm cần thiết để khởi động cơ cấu, tính theo công thức sau: 2 2 ( ). 5000.12 . 1,2. 0,14 102.3600. . . 102.3600.2.0,88.9,81 n k k Q G V N t g (kW) Trong đó: =1,1 1,2 là hệ số cần thiết để khởi động các bộ phận quay của cơ cấu như khớp nối, bánh răng, trục, tang… tk: thời gian khởi động, đối với cơ cấu nâng chọn tk = 1 2(s) Công suất động cơ :công suất động cơ được chọn theo tổng công suất cần thiết truyền động cho cơ cấu được tính theo công thức: ô k N N N = 11,14 + 0,14 = 11,28 (kW) Do đó theo bảng P1.8: Các thông số kỹ thuật của động cơ cần trục - sách “Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí – Tập 1” ta chọn động cơ MTKF 312-6 có các thông số: N = 12 kW, số vòng quay ndc = 945 (vòng/phút) Khi đó tỉ số truyền thực tế là: 945 7,44 127 dc h t n i n Chọn hộp giảm tốc (theo Atlas máy trục) PU_A có tỉ số truyền i=10,35 trong đó tỉ số truyền chia cho các cấp là: 2 1 69 30 z z 4 3 81 18 z z 2.4.4. Chọn khớp nối và phanh: Để tính chọn khớp nối giữa động cơ với trục của hộp giảm tốc, cần xác định mômen khi cơ cấu làm việc ổn định. Mômen này được tính như sau: TKMH M¸y n©ng vËn chuyÓn GVHD: Lª Quý Thñy §µo Duy H•íng Líp c¬ giíi hãa XDGT – K47 - 37 - M=(Q+ ) = 300 (kG.m) Mômen trên được quy đổi trên trục động cơ sau khi đã xét đến bội suất hệ puly , tỷ số truyền hộp giảm tốc và hiệu suất toàn bộ cơ cấu như sau: = = = 8,52 (kG.m) Giá trị mômen , dùng để chọn khớp nối từ catalog, từ đó xác định được các kích thước của nó. Dựa vào đó ta chọn nối trục đàn hồi có M= 125.(N.m) (TKCTM Tập2 trang 68) có D = 125 (mm) Thông thường đĩa khớp nối hay sử dụng làm bánh phanh, vậy nên cần phải kiểm tra xem đường kính của đĩa khớp nối có phù hợp với mômen phanh tương ứng hay không . Công thức tính mômen phanh cơ cấu nâng được rút ra với giả thiết phảI giữ được vật nặng đứng yên với hệ số an toàn nhất định .Khi hạ vật ,mômen phanh được tính theo công thức : = = .0,86 = 6,45 (kG.m) Trong đó =2- =0,86 Xét đến hệ số an toàn khi phanh z, mômen phanh được tính theo công thức: =z = 6,45.2,5= 16,125(kG.m) = 161,25 (N.m) Với z = 2,5; thời gian phanh là: =1,5 s Chọn phanh TT200 có Mp = 196,1(N.m), Dp = 200 mm Vận tốc tiếp tuyến của bánh phanh được tính theo công thức sau: V= = = 6,18 (m/s) TKMH M¸y n©ng vËn chuyÓn GVHD: Lª Quý Thñy §µo Duy H•íng Líp c¬ giíi hãa XDGT – K47 - 38 - 2.4.5. Kiểm tra thời gian phanh Tính theo công thức sau: = Trong đó (G. + + . = 6,3 + 2,22 + . 0,86 = 8,56 (kGm 2 ) Suy ra tp = = 2,2 (s) 2.4.6. Kiểm tra thời gian khởi động = = ( = + + = 6,3 + 2,22 + = 8,57 (kGm 2 ) Suy ra = = 1,86 (s) 2.4.7. Các bộ phận của tang  Trục tang: Ta có = = = 85,23 (kG.m) = 852300 (N.mm) Đường kính sơ bộ của trục tang là: d Trong đó T: mô men xoắn trên trục (T= M = 852300 Nmm) (chọn khớp nối đàn hồi có mômen 1000Nm có D0 =160) [τ]: ứng suất xoắn cho phép Mpa Chọn vật liệu chế tạo trục là thép 45 có [τ]: = 30(Mpa) d = 52,2 (mm) TKMH M¸y n©ng vËn chuyÓn GVHD: Lª Quý Thñy §µo Duy H•íng Líp c¬ giíi hãa XDGT – K47 - 39 - Chọn sơ bộ d = 55 (mm) Và sơ bộ được chiều dài trục: L11 = 65(mm) , L22 = 25 Khi đó có chiều dài của trục tang là: L= L11 + 2.L22 + Lt = 1235 (mm) Tính toán lực tác dụng trên khớp: Ft = = = 1350 (N) Fr = 0,2.Ft α: góc ăn khớp α = 200 khi đó Fr = 270 (N) Ta có sơ đồ đặc lực lên trục tang S1 + S2 = Smax coi S1 = S2 khi tính toán S1 = S2 = 1262,6/2 = 631,3 kG) = 6313 (N) Tính phản lực gối đỡ: ta tính được RA= 6028 (N), RB = 6328 (N) LLL11 22 t bo A B S 1 S 2 R B R A Fr TKMH M¸y n©ng vËn chuyÓn GVHD: Lª Quý Thñy §µo Duy H•íng Líp c¬ giíi hãa XDGT – K47 - 40 - Biểu đồ nội lực của trục: Tính toán được đường kính trục ở các tiết diện theo công thức: d = [σ] = 48(MPa) (thép 45) (Sách TKCTM1 trang 195) Mj = . Mtd = Khi đó: dA = 51 (mm) chọn dA = 55 (mm) dc = 53 (mm) chọn dC = 55 (mm) dD = 52 (mm) chọn dD = 55 (mm) chọn dB = 45(mm), chọn dđầu bánh răng = 45 Ta chọn kết cấu của trục: A B S 1 S 2 R B R A Fr 17550 175000 158200 T (Nmm) M x (Nmm) 852300 C D Ø55Ø45 Ø45 TKMH M¸y n©ng vËn chuyÓn GVHD: Lª Quý Thñy §µo Duy H•íng Líp c¬ giíi hãa XDGT – K47 - 41 - TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Máy trục vận chuyển. Tác giả: Nguyễn Văn Hợp, Phạm Thị Nghĩa, Lê Thiện Thành - NXB Giao thông vận tải năm 2000. [2]. Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí tập 1+2 Tác giả: Trịnh Chất, Lê Văn Uyển – NXB giáo dục năm 2008. [3]. Atlas máy trục vận chuyển.