Nhiệm vụ thiết kế: MC-Cần trục tháp KB 160.2

TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG BỘ MÔN CƠ GIỚI HÓA XÂY DỰNG ĐỒ ÁN MÔN HỌC MÁY NÂNG VÀ CGH CÔNG TÁC LẮP GHÉP NHIỆM VỤ THIẾT KẾ: MC-CẦN TRỤC THÁP KB 160.2 Họ và Tên: TRƯƠNG THẾ NAM MSSV: 9153.54 Lớp : 54KG2 Năm: thứ 4 Ngành Cơ Giới Hóa Xây Dựng. Hà nội: 2012 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG BỘ MÔN CƠ GIỚI HÓA XÂY DỰNG BẢN THUYẾT MINH ĐỒ ÁN MÔN HỌC MÁY NÂNG VÀ CGH CÔNG TÁC LẮP GHÉP Họ và Tên: TRƯƠNG THẾ NAM MSSV: 9153.54 Lớp :54KG2 Năm: thứ 4 Ngành Cơ Giới Hóa Xây Dựng Giảng viên hướng dẫn: Pgs.TS.TRƯƠNG QUỐC THÀNH PHẦN I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CẦN TRỤC THÁP LOẠI THÂN QUAY DI CHUYỂN TRÊN RAY KB-160.2 A. Thuyết minh I.1 Các thông số cho trước: Đầu đề thiết kế: PHƯƠNG ÁN: MC_ CẦN TRỤC THÁP Các số liệu ban đầu để làm thiết kế: PHƯƠNG ÁN 2_Quay MC4 CÁC THÔNG SỐ KĨ THUẬT KB 160.2 Mômen tải (kNm) 1250 Tầm với (m) - Lớn nhất Khi nâng tải cực đại Nhỏ nhất  25 15 13 Sức nâng (tấn) - Lớn nhất Khi tầm với lớn nhất 8 5 Chiều cao nâng (m) - Khi tầm với lớn nhất Khi tầm với nhỏ nhất 41 55 Tốc độ: - Nâng (m/ph) Di chuyển cần trục (m/ph) Quay (vòng/ph) Thời gian thay đổi tầm với (s) 20 20 0,6 72 Kích thước khung di chuyển (vết bánh xe) AxB (m) 6x6 Khối lượng cần trục (tấn) - Kết cấu thép Đối trọng khối lượng chung chế độ làm việc 49,24 30 79,2 TB 1.1 Khái niệm Là loại cần trục tháp thay đổi tầm với bằng cách nầng hạ cần. 1.2 Đặc điểm cấu tạo Gồm hai phần chính: Phần bệ di chuyển và phần khung quay. Bàn quay có tháp, cần, các cơ cấu công tác và đối trọng. Khi làm việc tháp quay cùng với bàn quay. Liên kết giữa phần quay và phần không quay bằng thiết bị tựa quay. 1.3 Công dụng Cần trục tháp hay còn gọi là cần cẩu tháp (gọi tắt là cần cẩu) giữ vị trí số một trong các thiết bị nâng dùng trong xây dựng. Cần trục tháp là thiết bị nâng chủ yếu dùng để vận chuyển vật liệu và láp ráp trong các công trình xây dựng dân dụng, xây dựng công nghiệp, các công trình thủy điện…. Cần trục tháp có vị trí rất quan trọng trong các thiết bị nâng dùng trong xây dựng. Nó được sử dụng rộng rãi trong xây dựng nhà cao tầng, xây dựng công nghiệp, lắp ráp thiết bị trên cao… Cần trục tháp có đủ các cơ cấu nâng hạ vật, thay đổi tầm quay với, quay và di chuyển.Cần trục tháp là loại máy trục có cột tháp cao, đỉnh tháp lắp cần dài, quay được toàn vòng, dẫn động điện độc lập, nguồn điện sử dụng từ mạng điện công nghiệp. Cần trục tháp có thể vận chuyển hàng trong khoảng không gian phục vụ lớn, kết cầu hợp lí, dễ tháo lắp, tính cơ động cao. 1.4 Cấu tạo Hình 1:Cấu tạo cần trục tháp loại tháp quay 1- Đường ray 9- Đoạn dâng tháp 2- Bánh xe di chuyển 10- Cột tháp 3- Khung đỡ dưới 11- Ca bin 4- Khung đỡ trên 12- Cần 5- Cụm tang nâng vật 13- Móc treo vật 6- Cụm tang nâng cần 14- Puly đầu cần 7- Đối trọng 15- Puly đầu cột 8- Mâm xoay 16- Cụm puly di động Sơ đồ mắc cáp của các cơ cấu làm việc: Cơ cấu nâng hạ cần: (Hình 2). Cơ cấu nâng vật: (Hình 3). Cơ cấu dựng tháp: (Hình 4). Đồ thị đặc tuyến tải trọng: (Hình 5). 5 6 7 8 0 13 15 17 19 21 23 25 Q ( tấn ) R (m) R (m) 25 21 18 15 13 Q (tấn) 5 6 7 8 8 1.5 Nguyên lý làm việc: - Phần trên của cần trục tháp có thể quay đi mọi hướng nhờ được đặt trên mâm quay (15) và được dẫn động bằng động cơ riêng và được đặt trên bộ di chuyển bánh thép cũng được dẫn động bởi động cơ riêng biệt. - Thay đổi tầm với bằng thay góc nghiêng của cần và nâng hạ cần nhờ cụm tời nâng hạ cần (5).- Cụm tời (4) được nối với puly đầu cần và puly móc câu (12) để nâng hạ hàng. - Phần trên của cần trục tháp được giữ cân bằng nhờ đối trọng (6). 1.6 Thông số làm việc cơ bản của cần trục tháp là: Sức nâng Q=(5-8) tấn, phụ thuộc vào tầm với. Momen tải M=1250 kNm Tầm với L= (13-25) m, phụ thuộc vào tải trọng Chiều cao nâng H=(41-55) m, phụ thuộc vào tầm với. Tốc độ quay n=0.6 vòng/ph. Tốc độ nâng hạ v=20 m/ph. Tốc độ di chuyển cần trục v=20 m/ph. Thời gian thay đổi tầm với t=72 s Chế độ làm việc của các cơ cấu: chế độ TB => CĐ= 25% I.2 Tính toán chung 1.1 Các thành phần tải trọng chính a, Tải trọng nâng Q (N ). Tải trọng nâng danh nghĩa máy trục là trọng lượng lớn nhất của vật nâng mà máy có thể nâng được.Trong các loại máy trục kiểu cần, phần lớn tản trọng nâng sẽ thay đổi theo tầm với, song tải trọng nâng danh nghĩa vẫn lấy theo trị số nâng lớn nhất tương ứng tầm với nhỏ nhất Rmin. Q = 8 (tấn)= 8x104 (N) Rmin = 13 (m) Đồ thị đặc tuyến tải trọng R (m) 25 21 18 15 13 Q (tấn) 5 6 7 8 8 b, Tải trọng do bản thân máy: Trọng lượng bản thân máy trục bao gồm trọng lượng của các chi tiết, cụm chi tiết, các cụm máy và kết cấu thép của máy. Thương tính toán sơ bộ dựa vào công thức kinh nghiệm và theo đề bài. Ta có bảng thống kê: Các tham số khối lượng (kg = 10 N) Trọng lượng chung của máy 79200 Kết cấu thép 49240 Các cơ cấu thiết bị điện 19800 Đối trọng tĩnh và động 30000 Cần 2800 Tháp 10300 Bàn quay 7900 Bệ không quay 11500 Tời nâng vật 3200 Tời nâng cơ cấu thay đổi tầm với 3200 Cơ cấu quay 2400 Cơ cấu di chuyển 3200 Palang nâng và cụm móc treo 400 Cụm bánh xe di chuyển (cả 4) 5500 Cabin điều khiển 1600 Palang nâng cần 400 c, Tải trọng gió: Cần trục thiết kế làm việc ngoài trời nên khi thiết kế phải tính đến tải trọng gió. Tải trọng gió thay đổi một cách ngẫu nhiên, trị số phụ thuộc vào thời tiết, khí hậu của từng vùng va theo chiều cao tháp. Tải trọng gió được xem là tác dụng theo phương ngang và được xác định theo công thức: Wg = q.n.c. .A (N) Trong đó : - q: áp lực gió (N/m2). + áp lực trung bình ở trạng thái làm việc được lấy để chon tính toán chọn động cơ, tính toán chi tiết theo độ bền lâu. qg1 = 150 (N/m2). + áp lực gió lớn nhất ở trạng thái làm việc. qg2 = 250 (N/m2) . dùng để tính toán kết cấu kim loại. + áp lực gió ở trạng thái không làm việc. qgIII = 450 (N/m2). - c : Hệ số cản khí động. + c = 0,8–1,2 cho tháp và cần. + c = 1,2 cho cabin, đối trọng, cáp, vật nâng. - n: Hệ số kể đến sự tăng áp lực theo chiều cao. - : Hệ số động lực kể đến đặc tính xung động của tải trọng gió. + Với vật nâng = 1,25. + Với cần trục tháp, nó phụ thuộc vào chiều cao và chu kỳ dao động riêng của cần trục T T = Với Q =8 (tấn) và L = 24(m) tra bảng 4 = 1,9. Chiều cao tháp tính đến chốt chân cần: Hth= 43 (m). Chiều dài cần: Lc= 24 (m). T = 1,9 = 2,5 (s) tra bảng 5, nội suy = 1,725. - A: Diện tích chắn gió: A= A0.φ (m2).. Với A0: Diện tích bề mặt được giới hạn bởi đường biên ngoài của kết cấu. : Hệ số kể đến phần lỗ hổng. Với kết cấu dàn lấy: = 0,2–0,4=> = 0,3. Với kết cấu có thành kín, đối trọng: = 1. Với các cơ cấu: = 1. c.1 Khi gió tác dụng theo phương vuông góc. - Đối trọng: + n = 1 + A0 = 1,3.2,6 = 3,38(m2) A = 1. 3,38 =3,38 (m2) + WIg = 150.1.1,2.1,25. 3,38 = 760,5 (N). + WIIg = 250.1.1,2.1,25. 3,38 = 1521 (N). + WgIII = 450.1.1,2.1,25. 3,38 = 4563 (N). -Thân tháp: + Hệ số n = 1 cho 10(m) đầu: n = 1,32 cho 10(m) tiếp . n = 1,52 cho 10(m) tiếp. n=1,7 cho 10 (m) tiếp. + Diện tích chắn gió: A1 = 1,7.10 = 17 (m2) = A2 A3 A4 + WIg = 150.0,4. 1,725.17.(1+1,32+1,52+1,7)= 7438(N). + WIIg = 250.0,4. 1,725.17.(1+1,32+1,52+1,7)= 12387 (N). + WIIIg = 450.0,4. 1,725.17.(1+1,32+1,52+1,7)= 22286 (N). - Cần: + n = 1,8. + Ac =0,7.24 = 16,8 (m2). + WIg = 150. 0,4 .1,8.1,5.1,725.16,8 =3572(N). + WIIg = 250. 0,4 .1,8.1,5.1,725.16,8 = 5954(N). + WIIIg = 450. 0,4 .1,8.1,5.1,725.16,8 = 10716(N). -CaBin: + n = 1,7 + Acb = 2.2,4 = 4,8(m2). + WIg = 150.1,7.1,2.1,25.4,8.1 = 1836 (N). + WIIg = 250.1,7.1,2.1,25.4,8.1 = 3060 (N). + WIIIg = 450.1,7.1,2.1,25.4,8.1 = 5508 (N). - Vật nâng : + n = 1,9. + A = 10(m2). + WIg = 150.1,9.1,2.1,25.10 = 4275 (N). + WIIg = 250.1,9.1,2.1,25.10 =7125 (N). c.2 Khi gió tác dụng theo phương song song. - Đối trọng: + n = 1. + A0 = 1,3.2,6 = 3,38(m2) A = 1. 3,38 =3,38 (m2). + WIg = 150.1.1,2.1,25. 3,38 = 760,5 (N). + WIIg = 250.1.1,2.1,25. 3,38 = 1521 (N). + WgIII = 450.1.1,2.1,25. 3,38 = 4563(N). -Thân tháp: + Hệ số n = 1 cho 10(m) đầu. n = 1,32 cho 10(m) tiếp. n = 1,52 cho 10(m) tiếp. n=1,7 cho 10 (m) tiếp. + Diện tích chắn gió: A1 = 1,7.10 = 17 (m2) = A2 A3. + WIg = 150.0,4. 1,725.17.(1+1,32+1,52+1,7)= 7438 (N). + WIIg = 250.0,4. 1,725.17.(1+1,32+1,52+1,7)= 12397 (N). + WIIIg = 450.0,4. 1,725.17.(1+1,32+1,52+1,7)=16715(N). - Cần: + n = 1,8. + Ac =0,8.24.sin(650)=17,4 (m2). + WIg = 150. 0,4 .1,8.1,5.1,725.17,4 = 3647(N). + WIIg = 250. 0,4 .1,8.1,5.1,725.17,4= 6078 (N). + WIIIg = 450. 0,4 .1,8.1,5.1,725.17,4 = 8206 (N). -CaBin: + n = 1,7. + Acb = 2.2,4 = 4,8(m2). + WIg = 150.1,7.1,2.1,25.4,8.1 = 1836(N). + WIIg = 250.1,7.1,2.1,25.4,8.1 = 3060(N). + WIIIg = 450.1,7.1,2.1,25.4,8.1 = 5508 (N). - Vật nâng: + n = 1,9. + A = 10(m2). + WIg = 150.1,9.1,2.1,25.10 = 4275 (N). + WIIg = 250.1,9.1,2.1,25.10 =7125 (N). Bảng thống kê tải trọng tác dụng của gió vào các cơ cấu máy. Các bộ phận gió I gió II gió III v.góc s.song v.góc s.song v.góc s.song Đối trọng 760,5 760,6 1521 1521 4563 4563 Thân tháp 7438 7438 12397 12397 22286 16715 Cần 3572 3647 5954 6078 10716 8206 Cabin 1836 1836 3060 3060 8568 8568 vật nâng 4275 4275 7125 7125 d, Tải trọng quán tính. -Lực quán tính khối lượng chuyển động tịnh tiến: Pqt = m.a = . m, G= 79,2.104 (N) khối lượng vật nâng và phần chuyển động tịnh tiến. V=20 (m/ph)=2060 (m/s): Vận tốc chuyển động tịnh tiến. t = 6 (s) thời gian mở máy. + Cho cả cần trục di chuyển: Pqt = = 4400 (N). +Cho vật nâng và móc: Nâng Pqtv = = 300 (N). Hạ Pqtv = = 450 (N). –Momen lực quán tính khối quay cơ cấu: Mqt = J. Với = 2. .n = 2.3,14. = 0,28 (vòng.s-1). J = = + + + + = 2159.104 (kg.m2) Mqt = 100,8.104 (N.m). –Lực quán tính li tâm nằm ngang của phần quay cần: Pqtlt = mqR = 2,8.0,62.13,8.104=139104 (N). – Lực quán tính tiếp tuyến khi phần quay cần trục chuyển động không ổn định. Pqttt = mq..R = = 34365 (N). 0 Hình 8: Sơ đồ tải trọng tác dụng trên máy. 1.2 Cơ cấu nâng vật. a, Chọn sơ đồ dẫn động (Hình 9). Động cơ. Khớp nối. Phanh. Hộp giảm tốc. Tang cuốn cáp. b, Sơ đồ mắc cáp c, Tính lực căng cáp lớn nhất Ta sử dụng palang đơn có bội suất a=2 Lực căng cáp lớn nhất trong palang khi nâng vật: Smax = Q= 8.104 (N) Tải trọng nâng lớn nhất bỏ qua móc treo. : Hiếu suất palăng. = : Hiệu suất puly chọn = 0,97 cho ổ lăn. = = 0,985. r: số puly đổi hướng cáp. Smax = = 44495 (N). Chọn cáp theo lực kéo tĩnh lớn nhất: Smax.n ≤ [Sd] [Sd]: lực kéo đứt cho phép cáp. n: Hệ số an toàn bền cho phép. Cáp nâng máy trục, chế độ làm việc trung bình tra bảng 9 ( HDĐA) n = 5,5 Smax.n = 44495.5,5 = 244721 (N)=244,721 (kN) Tra bảng chọn cáp (tập bản vẽ máy nâng) Chọn cáp bện kép kiểu πK- P kết cấu 6x19(1+6+616)+1.o.c + Thông số cáp Đường kính cáp: dc =21(mm) Diện tích tính toán của tất cả các sợi cáp: Acắt = 167,03 (mm2). Khối lượng của 1000m cáp đã bôi trơn: M1000m = 1635 (kg) Độ bền giới hạn thép: 180 (daN/mm2). Lực kéo đứt không nhỏ hơn: Sd= 248,5 (kN) > 244,721 (kN)=Smax.n. d, Tính công suất và chọn động cơ Công suất động cơ được tính tải trọng nâng danh nghĩa: Nt = (kw). : Hiệu suất truyền động cơ cấu = 0,8. Q= 8 (tấn) = 8.104 (N). V= 20 (m/ph) = 0,33 (m/s) Nt = = 33 (kw). Tra bảng chọn động cơ: MTB511–8 Tên động cơ Công suất N (KW) Số vòng quay n ( vòng/ph) Mmax (daNm) J (Kg.m2) MTB 511–8 30 720 115 1,1  1.3 Cơ cấu di chuyển cần trục. a, Chọn sơ đồ dẫn động. (Hình 10). 1. Động cơ. 4. Hộp giảm tốc. 2. khớp nối. 5. Bánh răng. 3. Phanh. 6. Bánh xe di chuyển. . b, Xác định lực nén bánh –Khi cần trục di chuyển trên 4 điểm tựa. + Lực tác dụng gồm: Trọng lượng không quay: G1 = Gccdc + Gbe = 3,2.104 + 11,5.104 = 14,7.104(N). Trọng lượng phần quay kể cả vật nâng: Go=64,5.104 (N) Tải trọng ngang do gió Wg. + Dời tất cả các lực về tâm đế tựa O1 Mx-x = (Wg.h + G0.e).sin My-y = (Wg.h + Go.e).cos : Góc hợp bởi phương của cần trục và trục dọc máy. Khi cần trục quay ở góc phần tư thứ nhất ND có giá trị lớn nhất ứng tg = 1 tức là khi phương của cần vuông góc đường chéo AC ó =450. Hình 11: Sơ đồ lực tác dụng lên bánh xe di chuyển Wg.h = 456.2,5+5950.22+2858.40+1102.34,7+2565.41=389748 (N.m) G0.e0 = -300000.3,2+103000.1,2+28000.14,5+16000.1,2+50000.26.2 = 898800 (N.m) Mx-x = My-y = (389748 + 898800).sin45o = 911141 (N.m). NA = + – = .104 = 19,8.104 (N). ND = + + = 19,8.104 + 911141 6 = 35.104 (N). NB = – – = 19,8.104 – 9111416 = 4,6.104 (N). NC = 19,8.104 (N). => NDmax = 35.104 (N) – Lực nén bánh trên cần trục khi cần trục tựa trên 3 điểm. NA = - = 39,6.104 – 9111416 = 24,4.104 (N)= Nc ND = + =2. 3594306 =30,4.104 (N) =>NDmax= 30,4.104 (N) Chọn bánh xe di chuyển với đường ray KP70 có: Đường kính bánh xe: D=630 (mm). Bề rộng phía trong tiếp xúc với ray: B=100 (mm) Lực nén max mà bánh xe chịu được: Fmax=35.104 (N) c, Tính lực cản di chuyển. Wdc = (Q + G)[ ] + Wg f: Hệ số ma sát cổ trục bánh xe f = 0,08 ổ trượt có dầu. k: hệ số kể đến ma sát thành bánh xe hình trụ có gờ k =1,5 (theo bảng 25). : Hệ số cản lăn với ray bằng = 0,05 D: Đường kính bánh xe D = 630 (mm). d: Đường kính ngõng trục d = 160 (mm). : Độ dốc đường cần trục =0,005 đối cần trục tháp xây dựng. Wg: Lực cản di chuyển gió Wg = Wgc + Wgn Wg= 456+5950+2858+1101+2565 = 12931 (N) Wdc = (8.104 + 79,2.104).[ +0,005]+12931=44115(N). d, Tính công suất động cơ và chọn động cơ. Công suất động cơ: Ntt = (kW). Lực cản chung.W0 = Wdc + 1,1.a = 44115+1,1. =58500 (N). (với a: gia tốc của cơ cấu di chuyển a = 0,15( m/s2) (bảng 27)). : hệ số quá tải trung bình của động cơ. = 1,7 động cơ xoay chiều roto dây cuốn. Vdc= 13 (m/s). : hiệu suất truyền động của cơ cấu di chuyển =0,8. Ntt = = 14,34 (kw). Tra bảng chọn động cơ: MTB 411–8. Tên động cơ Công suất N (KW) Số vòng quay n ( vòng/ph) Mmax (daNm) J (Kgm2) MTB 411–8 16 710 62 0,54 1.4 Cơ cấu quay. a, Chọn sơ đồ dẫn động. (Hình 12). 1. Động cơ 4. Hộp giảm tốc 2. Khớp nối 5. Thiết bị tựa quay 3. Phanh b, Tải trọng tác dụng lên thiết bị tựa quay – Mômen tác dụng lên thiết bị tựa quay (mômen nằm trong mặt phẳng chứa cần và trục quay của máy). M = (Q + Pgt)(rQ.cos + hQ.sin)–G(rGcos + hG.cos) + Wg.hw (N.m). Hình 13: Tải trọng tác dụng lên thiết bi tự quay. Tính chọn thiết bị tựa quay: Q = 8.104(N). Tính cho trạng thái 0,6(gió I): 0,6.150 = 90 (N/m2). -Khi cần ở trạng thái tầm với xa nhất: Wg.hw = Wi.hi= Wđt.3,4+ Wth.17,8+ Wc.40+ Wcb.36,7+ Wv.41(N) =456. 3,4+5950.17,8+2858.40+1102. 36,7+2565.41 =367371 (N.m) => Tính cần ở trạng thái tải trọng nâng lớn nhất: Wg.hw=367371 (N.m) Tải trọng động: Pgt = 15%.Q= 1,2 (tấn). góc ngiêng đường cần trục. = 20o. hQ= 41(m), rQ= 25 (m). Xác định rG và hG: rG= xG = = = 1,034 (m) = 1034 (mm) hG = 3,4.30+17,8.10,3+40.2,8+41.5+36,7.1,679,2 = 5,771(m) = 5771 (mm). => M= (5+1,2)104(25cos200+41sin200)–(79,2-11,5-3,2)104 (1,034cos200+5,771sin200)+ 367371 = 793500 (N.m) – Lực thẳng đứng tác dụng lên thiết bị tựa quay: V = Q + G=(79,2-11,5-3,2+5).104 = 69,5.104(N). Chọn sơ bộ vòng quay theo: Momen lật M=793500 (N.m) Tải trọng thẳng đứng V= 69,5.104(N). => Chọn sơ bộ đường kính thiết bị tựa quay: D= 2,45 (mm) – Lực hướng tâm tác dụng lên thiết bị: R= V.tgγ +Wg=69,5.104+12931=265890 (N) c, Chọn thiết bị tựa quay. – Phụ thuộc vào Momen lật, Lực thẳng đứng, Lực tác dụng ngang ta chọn thiết bị tự quay kiểu bi hai dẫy. Số lượng tựa quay Lực làm việc theo phương đứng (kN) Momen lật (kN.m) Lực tác dụng theo phương ngang(kN) Số lượng Bi 1dãy n Đường kính trung bình D (mm) 6 800 830 260 126 2065 Thỏa mãn, đều lớn hơn các lực tính toán ở trên. - Lực lớn nhất tác dụng lên một viên bi : P = == 26869 (N) với α=450 góc nghiêng mặt côn. m v n n d Hình 15: Sơ đồ lực tác dụng lên dãy bi d, Xác định momen cản quay.( thiết bị quay kiểu bi) - Mômen cản masát: Mms = (4,5M + V.D + 2,5R.D.tg) (N.m) = 0,004 hệ số masat tương đương. Mms = = 10192 (N.m). -Tổng mômen cản quay cần trục đối với trục quay của máy: M = Mms + Md + Mqt + Mg (N.m). + Md mômen cản quay do dốc. Mdmax = (Q’.R + G’.c) – Gq.b) .sin G’=2,8.104 (N) trọng lượng cần. c=13,8 (m) khoảng cách từ trọng tâm cần đến trục quay của máy. Q’ = Q + qmt trọng lượng thiết bị nâng qmt=0 và vật nâng Q=5.104 tập trung tại điểm đầu cần. R=25 (m) Tầm với của cần. Gq =61,7.104 (N) Trọng lượng phần quay của cần trục không kể cần. b =1,2 (m) khoảng cách từ trọng tâm phần quay tới trục quay của máy. góc dốc = 00. Mmaxd = 0 (N). => Md= Mmaxd.cosβ=0 + Mômen cản quay do gió Mgmax = Wg .eg = -456.3,2+5950.1,2+2859.13,8+1102.1,2+2565.25 = 110565 (N.m). Mg = Mgmax.cos = 110565.cos450 = 78181 (N.m). Với = 450 góc quay của phần quay cần trục ở trạng thái nguy hiểm nhất. + Mômen cản quay cần trục từ lực quán tính khối lượng vật nâng và phần quay cần trục. Mqt = = .(2,8.104.13,82+5. 104.252+61,7.1,22) = 38290 (N.m). M = 10192+ 78181 + 38290= 126663 (N.m). e, Tính chọn động cơ. -Công suất tính toán động cơ: Ntt = = = 5,9 (kW). Với = 1,7 động cơ xoay chiều rôto dây cuốn Tra bảng chọn động cơ: MT 211–6. Tên động cơ Công suất N (KW) Số vòng quay n ( vòng/ph) Mmax (daNm) J (Kgm2) MT 211–6 7,5 935 19,5 0,115 1.5 Cơ cấu thay đổi tầm với. a, Chọn sơ đồ dẫn động. (Hình 16). Động cơ. Khớp nối. Phanh. Hộp giảm tốc. Tang cuốn cáp. b, Sơ đồ mắc cáp nâng. Hình 17: Sơ đồ lực cáp tác dụng lên cần S1: Lực căng palăng nâng cần. S2: Lực căng cáp nâng vật. C: Khoảng cách từ chốt chân cần đến phương palăng nâng cần r: Koảng cáh từ chốt chân cần đến trục quay của máy. a: Khoảng cách từ chốt chân cần đến trọng tâm cần. + Xác định các thông số hình học. Trong tính toán thay đổi tầm với bằng nâng hạ cần, lực tác dụng nên palăng nâng cần là luôn luôn thay đổi theo các vị trị của cần. Ta xét cho 6 vị trí tương ứng một hành trình nâng hạ cần. (Hình 18). VI V IV III II I 9° C i c, Tính lực căng cáp lớn nhất trong palang nâng cần Sp và nâng vật Sv và chọn cáp. SPi = SVi = a = 2. = 0,985; = 0,97. Lc = 24000 (mm). = 200; = 90; Tính toán cho gió. + Gió I : Wgc = 9082(N). Wvg = 4275 (N). + Gió II: Wgc = 15167 (N) Wvg =7125 (N). BẢNG THỐNG KÊ: Các đặc trưng Giá trị ứng suất với các vị trí I II III IV V VI βi(0) 20 29 38 47 56 57,85 L(m) 23,9 22,7 21,6 20,5 19,5 18,5 Ci(m) 7,2 7,3 7,1 6,8 6,3 5,4 Qi(N) 5.104 5,3.104 5,8.104 78.104 8.104 8.104 Svi(N) 26166 27736 30352 40818 41865 41865 SPI(N) 88145 110603 136602 178950 184136 179778 SPII(N) 91486 116386 145487 191512 201058 202607 SP(N) 82457 100758 121477 157563 155326 140913 c, Chọn bội suất palang nâng cần, xác định lực căng cáp cuốn lên tang nâng cần. Bội suất palăng nâng cần ac = 6. Lực căng cáp cuốn lên tang nâng cần (Wg = 0); Scmax = = = 28480 (N). Scmax. n= 28480.5,5=156638 (N) Chọn cáp 6x19(1+6+12) + 10c kiểu TK. Có dc = 17,5 (mm). d, Tính công suất và chọn động cơ. Tính công suất động cơ theo tải trọng trung bình, bình phương Ta có SPtb = = 134320 (N). Công suất động cơ : Ntt = Với VP tốc độ co lại palăng nâng cần: VP = = - = 23,9 – 18,5= 5,4 (m). = Amax – Amin = 25 – 13 = 12 (m). Vtb vận tốc thay đổi tầm với vật nâng trong mặt phẳng ngang Vtb = = =0,167(m/s). Vp = = =0,075 (m/s). Ntt = = 12,6 (KW). Tra bảng chọn động cơ: MTB 312–6. Tên động cơ Công suất N (KW) Số vòng quay n ( vòng/ph) Mmax (daNm) J (Kgm2) MT 312–6 16 960 46 0,31 1.5 Tính ổn định cho cần trục. a, Vị trí tính toán. (Hình 19). b, Kiểm tra ổn định cho cần trục khi di chuyển. – Kiểm tra ổn định khi có tải: Hình 20: Sơ đồ khi kiểm tra ổn định khi có tải. - Trục lật của máy đi qua A K = + MQ: Mômen lật gây ra bởi vật nâng MQ = Q(R - l1) (N.m). l1 = l.cos = l ( vì góc lật rất nhỏ) MQ = 5.104(25 -3) = 110.104 (N.m). + MG: mômen giữ của cần trục Cần trục nằm trong mặt phẳng nằm ngang α=0 MG = Gq(l + b’ – H2sin) + Gx(l – H3sin) = 64,5.104.(3+1,034) + 14,7.104.3 = 3042930 (N.m). Gq = 64,5.104 (N) trọng lượng phần quay cần trục. Gx = 14,7.104 (N) trọng lượng phần không quay cần trục (gồm khung di chuyển và bàn tựa quay). + MG’: Mômen lật được tạo nên do trọng lượng cần. MG’ = Gc.(b-l)=2,8104.(13,8-3)=304537 (N.m) + Mq: mômen lật gây ra do trọng lượng thiết bị quay. Mq = q.(R-l)=4000.(25-3)=88000 (N.m) + Mqt: Mômen lật gây ra do lực quan tính cảu vật nâng và thiết bị nâng Mqt = Pqt(R – l) = = =9900 (N.m) + Mltv Mômen lật được tạo ra bởi lực li tâm của vật Mltv = Pvlt.H = .H=.46=24865 (N.m). + Mltc Mômen lật gây ra do lực ly tâm cần Mltc = = =7040(N.m). + Mg: Tổng momen lật do tải trọng gió gây ra. Mg = 1021335 (N.m). => K = 3042930-304537-88000-9900-24865-70401100000 = 1,44 ≥ 1,15 Vậy đảm bảo điều kiện ổn định. –Kiểm tra ổn định tĩnh khi có tải: góc dốc =00 K1 = =3042930-304537-880001100000 =2,4 ≥ 1,4 thoả mãn. Vậy đảm bảo điều kiện ổn định tính khi có tải. – Kiểm tra ổn định cần trục khi không có tải. Khi không có tải cần trục có xu hướng lật quanh điểm B. Hình 21: Sơ đồ kiểm tra cần trục khi không tải. Vị trí của cần lúc này ở tầm với nhỏ nhất cần trục có xu hướng lật về phía sau. Hệ số ổn định: K2 = ≥ 1,15 G =79,2.104 (N) Trọng lượng máy kể cả cần. Cần trục tháp = 20 Khi làm việc không có chân tựa. WgIII.h = 7098.3,4+46280.17,8+22693.49+8568.36,7=1462063(N.m) K2 = = 1,21 ≥ 1,15 Vậy máy đảm bảo điều kiện cả khi có tải và không tải. I.3 Tính toán riêng. Sơ đồ dẫn động. (Hình 22). 1. Động cơ 4. Hộp giảm tốc 2. Khớp nối 5. Thiết bị tựa quay 3. Phanh 1. Tải trọng tác dụng lên thiết bị tựa quay – Mômen tác dụng lên thiết bị tựa quay (mômen nằm trong mặt phẳng chứa cần và trục quay của máy). M = (Q + Pgt)(rQ.cos + hQ.sin)–G(rGcos + hG.cos) + Wg.hw (N.m). Hình 23: Sơ đồ tải trọng tác dụng lên thiết bị tự quay. Tính chọn thiết bị tựa quay: Q = 8.104(N). Tính cho trạng thái 0,6(gió I)=0,6.150=90 (N/m2) – Khi cần ở trạng thái tầm với xa nhất: Wg.hw = Wi.hi= Wđt.3,4+ Wth.17,8+ Wc.40+ Wcb.36,7+ Wv.41(N). =456. 3,4+5950.17,8+2858.40+1102. 36,7+2565.41= 367371 (N.m). => Tính cần ở trạng thái tải trọng nâng lớn nhất: Wg.hw= 367371 (N.m). Tải trọng động: Pgt = 15%.Q= 1,2 (tấn). góc ngiêng đường cần trục. = 20o. hQ= 41(m), rQ= 25 (m). Xác định rG và hG: rG= xG = = = 1,034 (m) = 1034 (mm). hG = 3,4.30+17,8.10,3+40.2,8+41.5+36,7.1,679,2 = 5,771(m) = 5771 (mm). => M= (5+1,2)104(25cos200+41sin200)–(79,2-11,5-3,2)104 (1,034cos200+5,771sin200)+ 367371 = 793500 (N.m). – Lực thẳng đứng tác dụng lên thiết bị tựa quay: V = Q + G=(79,2-11,5-3,2+5).104 = 69,5.104(N). Chọn sơ bộ vòng quay theo: Momen lật M=793500 (N.m). Tải trọng thẳng đứng V= 69,5.104(N). => Chọn sơ bộ đường kính thiết bị tựa quay: D= 2,45 (mm). – Lực hướng tâm tác dụng lên thiết bị: R= V.tgγ +Wg=69,5.104+12931=265890 (N). 2. Chọn thiết bị tựa quay và xác định ứng suất tác dụng lên viên bi. – Phụ thuộc vào Momen lật, Lực thẳng đứng, Lực tác dụng ngang ta chọn thiết bị tự quay kiểu bi hai dẫy. Số lượng tựa quay Lực làm việc theo phương đứng (kN) Momen lật (kN.m) Lực tác dụng theo phương ngang(kN) Số lượng Bi 1dãy n Đường kính trung bình D (mm) Đường kính bi (mm) 6 800 830 260 126 2065 44,45 Thỏa mãn, đều lớn hơn các lực tính toán ở trên. - Lực lớn nhất tác dụng lên một viên bi : P = == 26869 (N) với α=450 góc nghiêng mặt côn. -Trị số ứng suất tác xúc trong vòng quay kiểu bi: σ = 4100μ.r .3p.4d-1r1 = 41001,404 326869.44,445-12,36 = 41647 (N/cm2) Trong đó r1=(0,52–0,54)d=0,53.44,45= 23,6 (mm) μ.r tra bảng phụ thuộc vào giá trị cosφ= 1r14d-1r1 = 0,8928 => μ.r= 1,404. Hình 24: Sơ đồ lực tác dụng lên vòng tựa quay của kiểu bi 3. Xác định momen cản quay.( thiết bị quay kiểu bi). - Mômen cản masát: Mms = (4,5M + V.D + 2,5R.D.tg) (N.m) = 0,004 hệ số masat tương đương. Mms = =10192 (N.m). -Tổng mômen cản quay cần trục đối với trục quay của máy: M = Mms + Md + Mqt + Mg (N.m). + Md mômen cản quay do dốc. Mdmax = (Q’.R + G’.c) – Gq.b) .sin G’=2,8.104 (N) trọng lượng cần. c=13,8 (m) khoảng cách từ trọng tâm cần đến trục quay của máy. Q’ = Q + qmt trọng lượng thiết bị nâng qmt=0 và vật nâng Q=5.104 tập trung tại điểm đầu cần. R=25 (m) Tầm với của cần. Gq =61,7.104 (N) Trọng lượng phần quay của cần trục không kể cần. b =1,2 (m) khoảng cách từ trọng tâm phần quay tới trục quay của máy. góc dốc = 00. Mmaxd = 0 (N). => Md= Mmaxd.cosβ=0 + Mômen cản quay do gió Mgmax = Wg .eg = -456.3,2+5950.1,2+2859.13,8+1102.1,2+2565.25 = 110565 (N.m) Mg = Mgmax.cos = 110565.cos450 = 78181 (N.m) Với = 450 góc quay của phần quay cần trục ở trạng thái nguy hiểm nhất + Mômen cản quay cần trục từ lực quán tính khối lượng vật nâng và phần quay cần trục. Mqt = = .(2,8.104.13,82+5. 104.252+61,7.1,22) = 38290 (N.m). M = 10192+ 78181 + 38290= 126663 (N.m). 4. Tính chọn động cơ và chọn hộp giảm tốc. -Công suất tính toán động cơ: Ntt = = = 5,9 (kW). Với = 1,7 động cơ xoay chiều rôto dây cuốn. Tra bảng chọn động cơ và hộp giảm tốc: SK 73-132 S/4 Tên động cơ Công suất N (KW) Số vòng quay n2 của đầu ra hộp giảm tốc (vòng/ph) Tỷ số truyền hộp giảm tốc i Số vòng quay n của động cơ (vòng/ph) fb SK 73-132 S/4 5,50 10 166,03 1660,3 1,0 5. Tính chọn bộ truyền ngoài. Tỉ số truyền chung của cơ cấu: io= 1660,30,6 = 2767,7. Tỉ số chuyền của bộ truyền ngoài: ing = = 2767,7166,03 = 10. Ta có cơ cấu quay kiểu bi hai dãy có các thông số sau: Vành răng trụ răng thẳng ăn khớp trong (bánh răng lớn): Modun m (mm) Số răng Z2 Đường kính trung bình dw(mm) 20 90 1800 Chọn bánh răng nhỏ: modun: m = 36 (mm). Số răng: Z1= 9010-1 = 10 => Chọn Z1=10. Không thỏa mãn khả năng cắt chân răng. Ta phải tiến hành dịch chỉnh bánh răng. 6. Tính chọn khớp nối. Chọn khớp nối theo mô men giới hạn trên trục động cơ: Dạng khớp Mô men xoắn (kN.m) Tốc độ quay. max(vòng/phút) Ăn khớp răng Momem quán tính (khớp kép) KG/cm2 m(mm) Z M38 21 3000 4 62 2,25.10-4 7. Kiểm tra động cơ. -Kiểm tra phát nhiệt cho động cơ: Momen tương đương được xác định theo: Tæng thêi gian chuyÓn ®éng æn ®Þnh: quay 900 tương ứng với thời gian là: Sto®=0,5.0,6-1.60=50 (s) Thêi gian chuyÓn ®éng kh«ng æn ®Þnh: Stm= 8+6 =14(s). Thêi gian lµm viÖc: tlv=Sto®+Stm=14+50=64 (s). Thêi gian dõng trong mét chu kú: Thêi gian mét chu kú: tck =tlv+to=64+192=256(s). Sè lÇn më m¸y trong mét giê: . b =0,8 [20- HDĐAMN] β0=0,8. Momen t­¬ng ®­¬ng: =29,3 (N.m). Công suất động cơ tương đương là: Thỏa mãn điều kiện về phát nhiệt. -Kiểm tra động cơ theo momen mở máy: ψ= = + ≤ [ ψ] [ ψ]=1,9 Hệ số quá tải đã chọn. Mqt – Momen quán tính của khối lượng chuyển động quay của các cơ cấu và cần trục đối với trục quay của máy quy về trục động cơ. Mqt = Mqt1 + Mqt2 =4+0,006 =4,006 (N.m) Mqt1 = . = 382902767,72.0,8 = 0,006 (N.m). Mqt2 = 1,2+. =1,2+.ᴨ.n.30= 1,2.0,000225+0,115.ᴨ.1660,38.30 = 2 (N.m). Momen danh nghĩa: . Momen cản tĩnh khi quay đối với trục động cơ: M’t = i. =1266632767,7.0,8 = 57 (N.m). => ψ =2,006+5731,6 = 1,87 < 1,9. Vậy thỏa mãn điều kiện. 9. Xác định momen phanh và chọn phanh. Chọn thời gian phanh (bảng 37) => tph= 6 (s) Momen phanh: Mph= ++- Trong đó: = (N.m) = == 22,6 (N.m). iph= i= 2767,7. ==0,8 hiệu suất truyền động từ trục quay máy đến trục đặt phanh (đặt phanh trên trục động cơ) - mômen quán tính khi phanh: = [1,2(Jor+Jk)+]. =[1,2.(0,000225+0,115)+3658241.0,8]. π.1660,36.30= 15 (N.m) Với tổng momen quán tính: =10-1(2,8.104.13,82+5. 104.252+61,7.1,22)= 3658241 (kg.m2) => Momen phanh: Mph= 2,9+15–22,6= - 4,7 (N.m) Chọn phanh theo động cơ và hộp giảm tốc.