Thiết kế cầu trục sức nâng 9 tấn, khẩu độ 15m

2.5-chän ®éng c¬ ®iÖn §éng c¬ ®iÖn chän cho c¬ cÊu m¸y trôc ph¶i tho¶ m·n hai yªu cÇu: 1. Khi lµm viÖc víi chÕ ®é ng¾t ®o¹n lÆp ®i lÆp l¹i vµ víi thêi gian dµi, víi c­êng ®é cho tr­íc, ®éng c¬ kh«ng ®­îc nãng qu¸ giíi h¹n cho phÐp, ®Ó kh«ng lµm háng vËt liÖu c¸ch ®iÖn trong ®éng c¬. 2. C«ng suÊt ®éng c¬ ®iÖn ph¶i ®ñ ®Ó ®¶m b¶o më m¸y víi gia tèc cho tr­íc, song c«ng suÊt ®éng c¬ còng kh«ng ®­îc chän qu¸ lín, sÏ g©y gia tèc lín ¶nh h­ëng kh«ng tèt ®Õn ho¹t ®éng trong bé m¸y. - Trong m¸y trôc cã thÓ dïng c¸c lo¹i ®éng c¬ ®iÖn xoay chiÒu vµ ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu. + §éng c¬ ®iÖn mét chiÒu cã ­u ®iÓm c¬ b¶n lµ cã kh¶ n¨ng ®iÒu chØnh vËn tèc trong ph¹m vi réng, dÔ t¹o ®­êng ®Æc tÝnh c¬ häc phï hîp víi yªu cÇu lµm viÖc cña m¸y trôc, cã kh¶ n¨ng qu¸ t¶i cao, nh­ng ®ßi hái ph¶i cã nguån ®iÖn mét chiÒu, th­êng lµ ph¶i th«ng qua c¸c bé phËn chØnh l­u ®¾t tiÒn. V× m¹ng ®iÖn c«ng nghiÖp lµ ®iÖn xoay chiÒu ba pha v× nã cã rÊt nhiÒu ­u ®iÓm trong sö dông. + §éng c¬ ®iÖn xoay chiÒu ba pha so víi ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu th× kÝch th­íc vµ träng l­îng nhá h¬n, cÇn dïng Ýt ®ång h¬n, cÊu t¹o ®¬n gi¶n h¬n, lµm viÖc b¶o ®¶m h¬n vµ cã hiÖu suÊt cao h¬n. ChÝnh v× vËy ng­êi ta hay dïng ®éng c¬ ®iÖn xoay chiÒu, bao gåm: §éng c¬ ®iÖn chuyªn dïng cho m¸y trôc vµ c¶ ®éng c¬ ®iÖn c«ng dông chung. Trong ®ã ®éng c¬ ®iÖn chuyªn dïng víi dßng ®iÖn xoay chiÒu ®­îc sö dông phæ biÕn h¬n c¶. Cã hai lo¹i: §éng c¬ m¸y trôc kiÓu d©y cuèn (MT) vµ ®éng c¬ m¸y trôc kiÓu d©y cuèin (MT) vµ ®éng c¬ m¸y trôc kiÓu lång sãc (MTK). ë c¸c ®éng c¬ nµy ®­êng ®Æc tÝnh ë phÇn lµm viÖc rÊt cøng, do ®ã dug t¶i träng, thay ®æi nhiÒu th× vËn tèc chuyÓn ®éng còng sÏ thay ®æi rÊt Ýt vµ trong c¸c phÐp tÝnh thùc tÕ cã thÓ xem nh­ vËn tèc ®éng c¬ ®iÖn xoay chiÒu kh«ng phô thuéc vµo t¶i träng. 2.5.1- C«ng suÊt tÜnh khi n©ng vËt b»ng träng t¶i (c«ng thøc 2.78 - s¸ch TTMT). N = (kW) Víi : Q - träng l­îng vËt n©ng Q = 90000 (N) : vn - vËn tèc n©ng hµng vn = 14,5 (m/phót) : h - hiÖu suÊt cña c¬ cÊu h = hp . ht . ho - HiÖu suÊt pa l¨ng: hp = 0,99 - HiÖu suÊt cña tang: ht = 0,96 (b¶ng 1.9.TTMT) - HiÖu suÊt cña bé truyÒn cã kÓ c¶ khíp nèi. Ta gi¶ thiÕt bé truyÒn ®­îc chÕ t¹o thµnh lËp gi¶m tèc hai cÊp b¸nh r¨ng trô. Tra b¶ng 1.9 Þ ho = 0,992 . 0,972 » 0,92 VËy hiÖu suÊt cña bé truyÒn cã kÓ c¶ khíp nèi: h = 0,99 . 0,96 . 0,92 h » 0,87 VËy c«ng suÊt tÜnh cÇn thiÕt khi n©ng vËt b»ng träng t¶i lµ: N = 2.5.2- Chän ®éng c¬. T­¬ng øng víi chÕ ®é lµm viÖc trung b×nh, s¬ bé chän ®éng c¬ ®iÖn MT 51-8. §Æc tÝnh kü thuËt cña ®éng c¬ MT.51-8. - C«ng suÊt danh nghÜa. N®c = 22 kW - Sè vßng quay danh nghÜa: n®c = 723 v/f - HÖ sè qu¸ t¶i. - M« men v« l¨ng: (G; D) r« to = 44 Nm2 - Khèi l­îng ®éng c¬ m®c = 435 kg. ë ®©y ta chän ®éng c¬ cã c«ng suÊt nhá h¬n c«ng suÊt tÜnh do ®Æc ®iÓm lµm viÖc cña c¬ cÊu vµ kh¶ n¨ng qu¸ t¶i cña ®éng c¬ vµ ph¶i kiÓm tra qu¸ t¶i cho ®éng c¬. 2.5.3. KiÓm nghiÖm ®éng c¬ ®iÖn vÒ nhiÖt. §å thÞ gia t¶i thùc cña cÇu trôc víi träng t¶i nh­ h×nh vÏ. Theo s¬ ®å gia t¶i thùc th× c¬ cÊu n©ng sÏ lµm viÖc víi c¸c träng l­îng vËt n©ng: Q1 = Q; Q2 = 0,5Q; Q3 = 0,3Q. Vµ tû lÖ thêi gian lµm viÖc víi c¸c träng l­îng nµy t­¬ng øng lµ 3:1:1. - ë trªn, ta ®· chän ®éng c¬ ®iÖn cã c«ng suÊt danh nghÜa nhá h¬n c«ng suÊt tÜnh yªu cÇu khi lµm viÖc víi vËt n©ng cã träng l­îng b»ng träng t¶i. Do ®ã ta ph¶i kiÓm nghiÖm ®éng c¬ ®· chän vÒ nhiÖt theo c«ng suÊt trung b×nh b×nh ph­¬ng. Muèn vËy cÇn x¸c ®Þnh. + M« men ®éng c¬ ph¸t ra khi chuyÓn ®éng æn ®Þnh víi nh÷ng vËt träng l­îng kh¸c nhau. - Khi n©ng vËt: Mn = (Nm) - Khi h¹ vËt Mh = (Nm) + M« men më m¸y trung b×nh cña ®éng c¬ ®iÖn. + Thêi gian më m¸y trong c¸c thêi kú lµm viÖc kh¸c nhau cña c¬ cÊu, n©ng h¹ mãc kh«ng, n©ng h¹ mãc cã vËt träng l­îng nhÊt ®Þnh. Thêi gian khë ®éng khi n©ng vËt träng l­îng danh nghÜa sao cho gia tèc trung b×nh kh«ng v­ît qu¸ trÞ sè gia tèc nÒn dïng. + Thêi gian chuyÓn ®éng víi vËn tèc æn ®Þnh: tv = + M« men trung b×nh b×nh ph­¬ng t­¬ng ®­¬ng víi t¶i träng thùc thay ®æi vµ sau ®ã x¸c ®Þnh c«ng suÊt trung b×nh b×nh ph­¬ng. NÕu c«ng suÊt danh nghÜa trong ®éng c¬ ®· chän b»ng hoÆc lín h¬n c«ng suÊt trung b×nh b×nh ph­¬ng tÝnh ®­îc (víi cïng C§%) th× xem nh­ ®· chän xong ®éng c¬. NÕu nhá h¬n th× ph¶i chän l¹i ®éng c¬ kh¸c cã c«ng suÊt danh nghÜa cao h¬n 1 bËc. * C¸c th«ng sè cÇn x¸c ®Þnh lµ: * Tr­êng hîp Q1 = Q. * Träng l­îng vËt n©ng cïng bé phËn mang. Qo = Q + Qm = 92100 (N) * Lùc c¨ng d©y trªn tang khi n©ng vËt. Sn = = 23258 (N) * HiÖu suÊt cña c¬ cÊu kh«ng tÝnh hiÖu suÊt pa l¨ng khi lµm viÖc víi vËt n©ng träng l­îng b»ng träng t¶i. h’ = ht . ho = 0,96 . 0,92 = 0,88 * M« men trªn trôc ®éng c¬ khi n©ng vËt träng l­îng: Q1 = Q. Mn = Víi: Do - ®­êng kÝnh tang tÝnh ®Õn tÇm d©y c¸p (m) Do = Dt + Dc = 0,4 + 0,0165 = 0,4165 (m) m - sè nh¸nh d©y cuèn lªn tang, m = 2 io - tû sè truyÒn chung cña c¬ cÊu, tõ ®éng c¬ ®Õn tang. io = - Sè vßng quay cña tang ®Ó ®¶m b¶o vËn tèc n©ng cho tr­íc. nt = Trong ®ã: vn = 14,5 - vËn tèc n©ng hµng. a = 2 - béi suÊt pa l¨ng Do = 0,4165m - Sè v¨ng quay danh nghÜa cña ®éng c¬. n®c = 723 v/f Do ®ã tû sè truyÒn cÇn cã tõ trôc ®éng c¬ ®Õn trôc tang. io = VËy m« men trªn trôc ®éng c¬ khi n©ng vËt träng l­îng: Q1 = Q Mn = Mn » 339 Nm * M« men trªn trôc ®éng c¬ khi h¹ vËt träng l­îng Q1 = Q Mh = Trong ®ã: Sh - lùc c¨ng d©y trªn tang khi h¹ vËt (CT2.22.TTMT) Sh = Smin = . la + t - 1 Sh = Sh » 22792,4 (N) VËy m« men trªn trôc ®éng c¬ khi h¹ vËt. Mh = Mh = 257 (Nm) * Thêi gian më m¸y khi n©ng vËt. t Trong ®ã: b - hÖ sè kÓ ®Õn ¶nh h­ëng qu¸n tÝnh cña c¸c tiÕt m¸y quay trªn c¸c trôc sau trôc I: b = 1,1 ¸ 1,2. Ta lÊy: b = 1,1 n1: Sè vßng quay cña trôc I (trôc ®éng c¬). n1 = 723 v/f å (GiD)i - tæng m« men v« l¨ng cña c¸c tiÕt m¸y quay trªn trôc I (nm2) å (GiD)I » (GiD)r« to + (GiD)khíp = 44 + 20,55 = 64,55 (Nm2) Mm - m« men më m¸y cña ®éng c¬ ®iÖn. Víi ®éng c¬ ®· chän MT 51-8 lµ ®éng c¬ xoay chiÒu kiÓu d©y cuèn ta cã: Mm = Trong ®ã: Mm max » (1,8 ¸ 2,5) Mdn - m« men më m¸y lín nhÊt (Nm) ta lÊy Mm max = 2,5 Mdn Mm min » 1,1 Mdn - m« men më m¸y nhá nhÊt (Nm) - M« men më m¸y cña ®éng c¬ MT51-8 Mm = Víi Mdn - m« men danh nghÜa cña ®éng c¬: Mdn = 9550. - Do ®ã m« men më m¸y cña ®éng c¬ MT 51-8. Mm = 1,8 . 290 = 522 Nm VËy khi Q1 = Q th× thêi gian më m¸y khi n©ng vËt. t t = 0,75 + 0,05 = 0,8 (s) * Gia tèc trung b×nh më m¸y víi t¶i träng Q1 = Q. j = Gia tèc n¨ng n»m trong giíi h¹n tho¶ ®¸ng ®èi víi c¸c m¸y trôc phôc vô ë c¸c nhµ m¸y c¬ khÝ vµ gi¸ trÞ m« men më m¸y ®· chän ë trªn lµ hîp lý. * Thêi gian më m¸y khi h¹ vËt. t Víi Mh = 257 Nm Do ®ã: t t0,176 + 0,011 = 0,187 (s) * Tr­êng hîp Q2 = 0,5Q + Träng l­îng vËt n©ng cïng bé phËn mang. Q0 = Q2 + Qm = 0,5Q + Qm = 47100 (N0 + Lùc c¨ng c¸p trªn tang khi n©ng vËt Sm = Sn = + HiÖu suÊt cña c¬ cÊu kh«ng tÝnh hiÖu suÊt pa l¨ng: Dùa vµo biÓu ®å quan hÖ gi÷a hiÖu suÊt vµ t¶i träng *h.2.24.TTMT) + Víi Q2 = 47100 th× hiÖu suÊt toµn bé c¬ cÊu n©ng: h = 0,84 + HiÖu suÊt cña pa l¨ng øng víi Q2 lµ: hp = hp = + Do ®ã hiÖu suÊt cña c¬ cÊu kh«ng tÝnh hiÖu suÊt cña pa l¨ng lµ: h’ = * M« men trªn trôc ®éng c¬ khi n©ng vËt. Mn = Mn = 179 Nm * Lùc c¨ng c¸p trªn tang khi h¹ vËt. Sh = .l(a+t-1) víi t = 0 - kh«ng cã rßng räc dÉn h­íng Sh = Sh = 11656 (N) * M« men trªn trôc ®éng c¬ khi h¹ vËt. Mh = Mh = 127 (Nm) * Thêi gian më m¸y khi n©ng vËt. t t t * Thêi gian më m¸y khi h¹ vËt. t t t * Tr­êng hîp Q3 = 0,3Q + Träng l­îng vËt n©ng cïng bé phËn mang: Q0 = 0,3Q + Qm = 29100N + Lùc c¨ng c¸p trªn tang. - Khi n©ng vËt: Sn = Sn = 7348,5 N - Khi h¹ vËt: Sh = . l(a + 0 - 1) (víi t = 0) Sh = Sh = 7201,5 N * M« men trªn trôc ®éng c¬. - HiÖu suÊt cña toµn bé c¬ cÊu n©ng: h = 0,75 - HiÖu suÊt cña pa l¨ng h0 = 0,99 - HiÖu suÊt cña c¬ cÊu kh«ng kÓ hiÖu suÊt pa l¨ng: h’ = + Khi n©ng vËt. Mn = Mn = 124 Nm + Khi h¹ vËt: Mh = Mh = 70Nm * Thêi gian më m¸y. + Khi n©ng vËt. t t t + Khi h¹ vËt: t t t Ta cã b¶ng th«ng sè cho c¸c tr­êng hîp t¶i träng kh¸c nhau: Q1; Q2; Q3. C¸c th«ng sè Q1 = Q Q2 = 0,5Q Q3 = 0,3Q Q0 (N) 92100 47100 29100 h 0,87 0,84 0,75 Sn (N) 23258 11894 7348,5 Mn (Nm) 339 179 124 Sh (N) 22792,4 11656 7201,5 Mh (Nm) 257 127 70 t (S) 0,8 0,413 0,352 t (S) 0,187 0,218 0,236 * Thêi gian chuyÓn ®éng víi vËn tèc æn ®Þnh lµ: tv = * M« men trung b×nh b×nh ph­¬ng trªn trôc ®éng c¬. Mtb = (Nm) Trong ®ã: åtm - tæng thêi gian më m¸y trong c¸c thêi kú lµm viÖc víi t¶i träng kh¸c nhau (s). Mm - m« men më m¸y cña ®éng c¬ ®iÖn MT51 - 8 (kh«ng ®æi) åMt - tæng m« men c¶n tÜnh t­¬ng øng víi t¶i träng nhÊt ®Þnh trong thêi gian chuyÓn ®éng æn ®Þnh víi t¶i träng ®ã. tv - thêi gian chuyÓn ®éng víi vËn tèc v vµ æn ®Þnh khi lµm viÖc víi tõng t¶i träng. VËy: Mtb = Mtb » 251 (Nm) * VËy c«ng suÊt trung b×nh b×nh ph­¬ng ®éng c¬ ph¶i ph¸t ra. (theo CT 2.76 - TTMT) Ntb = Ntb = 19 kW Ta thÊy r»ng ®éng c¬ ®­îc chän MT51-8 øng víi C§ 25% cã c«ng suÊt danh nghÜa Ndn = 22kW > Ntb = 19kW. Do ®ã ®éng c¬ MT51-8 tho¶ m·n yªu cÇu trong khi lµm viÖc. 2.6- Chän vµ tÝnh phanh: - Phanh cã thÓ ®Æt ë bÊt kú trôc nµo trªn c¬ cÊu nh­ng v× m« men phanh cã nh÷ng trÞ sè kh¸c nhau trªn c¸c trôc kh¸c nhau cho nªn ®­¬ng nhiªn ng­¬× ta ­u tiªn ®Æt phanh ë trôc mµ Mph cã trÞ sè nhá nhÊt, tøc lµ trôc dÉn cña c¬ cÊu, tøc lµ trôc ®éng c¬. Nh­ vËy phanh sÏ nhÑ vµ gän nhÊt. - M« men phanh c¬ cÊu (theo CT 3-14. TTMT) Mph = (Nm) Trong ®ã: k- hÖ sè an toµn phanh (tra b¶ng 3.2.TTMT) Theo quy ®Þnh vÒ an toµn víi c¬ cÊu dÉn ®éng b»ng ®éng c¬ víi chÕ ®é trung b×nh: LÊy K = 1,75 Do ®ã: Mph = Mph » 450 Ta thÊy lo¹i phanh cã kÝch th­íc nhá gän, lµm viÖc tèt vµ ®­îc sö dông réng r·i hiÖn nay lµ phanh m¸ kiÓu TK theo kÕt cÊu cña BHUUPTMAM. Dùa vµo m« men phanh yªu cÇu ta chän lo¹i phanh m¸ kiÓu TKT-300 cã nam ch©m ®iÖn hµnh tr×nh ng¾n dïng ®iÖn xoay chiÒu cã m« men phanh gÇn s¸t víi yªu cÇu. §Æc tÝnh kü thuËt cña phanh: - Mph = 500 Nm - ¸p suÊt trªn c¸c m¸: P = 16 (M/cm2) - Kho¶ng dêi cña m¸: - Nam ch©m ®iÖn lo¹i MO-300b Hµnh tr×nh cÇn (mm) * Thêi gian phanh cña c¬ cÊu n©ng: + Khi n©ng vËt b»ng träng t¶i. t t t + Khi h¹ vËt b»ng träng t¶i. t t t 2.7- Bé truyÒn: - ë trªn ta ®· s¬ bé chän bé truyÒn d­íi d¹ng hép gi¶m tèc hai cÊp b¸nh r¨ng trô. TiÖn lîi h¬n c¶ lµ chän mua s½n hép gi¶m tèc hai cÊp b¸nh r¨ng trô tiªu chuÈn. - C¨n cø vµo yªu cÇu vÒ c«ng suÊt ph¶i truyÒn víi C§ 25%, sè vßng quay trôc vµo, tû sè truyÒn vµ yªu cÇu vÒ l¾p r¸p. Ta chän hép gi¶m tèc: PM - 650.III-3M. - Cã c¸c ®Æc tÝnh sau: + KiÓu hép: Hai cÊp b¸nh r¨ng trô r¨ng nghiªng. + Tæng kho¶ng c¸ch trôc A = An + Ac = 250 + 400 = 650 mm + Tû sè truyÒn: i = 31,5 (ph­¬ng ¸n III) + KiÓu l¾p: Theo s¬ ®å 3, trôc ra vµ trôc vµo quay vÒ mét phÝ. + §Çu trôc ra: Lµm liÒn khíp r¨ng. - C«ng suÊt ®­îc truyÒn víi C§ 25% - C«ng suÊt tÝnh to¸n: N = 29 kW - Sè vßng quay trôc vµo: n = 750 v/f * NÕu ta dïng hép gi¶m tèc nµy th× sai sè truyÒn sÏ lµ: di = Sai sè tû sè truyÒn nµy n»m trong ph¹m vi cã thÓ chÊp nhËn ®­îc. 2.8-chän mãc vµ æ treo mãc: 2.8.1. KÕt cÊu æ treo mãc. æ treo mãc cã thÓ thùc hiÖn theo hai ph­¬ng ¸n th­êng dïng trong cÇu trôc c«ng dông chung (h×nh vÏ). S¬ ®å treo mãc. KiÓu æ treo dµi KiÓu æ treo ng¾n. - ë ®©y ta ®· chän pal¨ng cã sè puli di ®éng lµ sè ch½n (2 pu li) sè puli di ®éng nµy nhá h¬n 4. Do ®ã ta sÏ chän ph­¬ng ¸n dïng æ treo ng¾n mµ kh«ng sî chiÒu ngang cña æ treo qu¸ cång kÒnh. - ¦u ®iÓm cña æ treo ng¾n lµ ®Ó gi¶m kÝch th­íc chiÒu dµi cña æ treo t¨ng ®é tiÕp cËn cña mãc víi tang, tËn dông ®­îc chiÒu cao n©ng, v× kh«ng cÇn ph¶i cã c¸c tÊm treo. - KÕt cÊu cña æ treo mãc ng¾n ®· chän (h×nh vÏ) bao gåm: Mãc (6) - chän theo tiªu chuÈn. ë phÇn cuèng mãc c¾t ren cã vÆn ®ai èc (1) æ bi chÆn (2) cho phÐp dÔ dµng xoay vËt n©ng vÒ vÞ trÝ cÇn thiÕt,­ Thanh ngang (4) ®ì mãc ë gi÷a vµ l¾p c¸c rßng räc trªn hai ng«ng trôc hai bªn. §Ó lµm viÖc an toµn vµ tr¸nh cho d©y c¸p kh«ng bÞ r¬i ra, dïng vá (5) bao c¸c rßng räc l¹i. B«i tr¬n æ l¨n c¸c rßng räc b»ng mì qua c¸c vó mì (7) vÆn ë hai ®Çu thanh ngang. C¸c vßng nØ (3) lãt kÝn kh«ng cho mì ch¶y ra ngoµi. 2.8.2. Chän vµ tÝnh mãc. 2.8.2.1. Chän mãc: - Theo t¶i träng n©ng danh nghÜa: Q = 9 (T) = 90000 N ChÕ ®é lµm viÖc cña c¬ cÊu n©ng: Trung b×nh Béi suÊt pa l¨ng a = 2 - Ta chän mãc tiªu chuÈn cã sè liÖu N016 - theo TOCT 6627 - 63 Mãc ®­îc chÕ t¹o b»ng vËt liÖu thÐp 20 cã c¬ tÝnh. - Giíi h¹n mái: d-1 = 210 N/mm2 - Giíi h¹n bÒn: db = 420 N/mm2 - Giíi h¹n ch¶y: dch = 250 N/mm2 - Tra b¶ng mãc tiªu chuÈn theo TOCT6627-63 ta ®­îc c¸c kÝch th­íc c¬ b¶n cña mãc treo (h×nh vÏ trang bªn). 2.8.2.2. KiÓm tra bÒn cho mãc t¹i c¸c mÆt c¾t nguy hiÓm. Ta sÏ kiÓm tra bÒn cho mãc t¹i c¸c tiÕt diÖn A-A; B-C; C-C. * Ta xÐt tiÕt diÖn ngang A-A: TiÕt diÖn ngang chÞu ®ång thêi uèn vµ kÐo. Coi mãc nhu thanh cong, øng suÊt ph¸p lín nhÊt xuÊt hiÖn ë c¸c thÕ phÝa trong (®iÓm 1), ®­îc tÝnh theo c«ng thøc tõ lý thuyÕt thanh cong. d = £ [d] Trong ®ã: Q - t¶i träng cña mãc: Q = 90000 N F - diÖn tÝch tiÕt diÖn tÝnh to¸n, mm2 c1 - kho¶ng c¸ch tõ träng t©m tiÕt diÖn ®Õn thí trong cïng, mm a- ®­êng kÝnh miÖng mãc. TiÕt diÖn A - A cña th©n mãc. + DiÖn tÝch mÆt c¾t A-A. Thay mÆt c¾t ®ang xÐt b»ng mét h×nh thang (h×nh vÏ) F = F = 4460 mm2 + VÞ trÝ träng t©m tiÕt diÖn. e1 = Þ e2 = h - e1 = 92 - 37,6 = 54,4 (mm) + B¸n kÝnh cong th©n mãc, lµ b¸n kÝnh cong ®­êng trôc ®i qua träng t©m cña tiÕt diÖn. r = Trong ®ã: a = 110 - ®­êng kÝnh miÖng mãc. + HÖ sè h×nh häc cña tiÕt diÖn, phô thuéc h×nh d¸ng tiÕt diÖn vµ ®é cong cña mãc. §èi víi tiÕt diÖn h×nh thang (CT.2.4-TTMT) k = - 1 + k = - 1 + k » 0,1 Do ®ã øng suÊt t¹i ®iÓm 1 cña tiÕt diÖn A - A b»ng. d = » 138 N/mm2 + Ta ®i tÝnh øng suÊt cho phÐp: [d]. §èi víi vËt liÖu lµm mãc lµ thÐp 20 (vËt liÖu dÎo) ta lÊy giíi h¹n ch¶y l¸m øng suÊt nguy hiÓm. [d] = Tra b¶ng 2.2-TTMT víi tr­êng hîp dÉn ®éng b»ng m¸y víi chÕ ®é lµm viÖc trung b×nh khi tÝnh th©n mãc víi tiÕt diÖn ngang vµ ®øng gièng nhau. Ta lÊy hÖ sè an toµn cho phÐp: [n] = 1,2. Do ®ã: øng suÊt cho phÐp. [d] = = 208 N/mm2 Ta thÊy øng suÊt ph¸p lín nhÊt cña tiÕt diÖn A-A: d = 138 < [d]. VËy tiÕt diÖn ngan A-A ®ñ bÒn. * KiÓm tra tiÕt diÖn ®øng B-B. TiÕt diÖn ®øng chÞu ®ång thêi uèn vµ c¾t. - C¸c øng suÊt d vµ t ®­îc x¸c ®Þnh víi gi¶ thiÕt lµ t¶i träng ®Æt vµo d©y d­íi gãc 45o so víi h­íng th¼ng ®øng. - Theo TOCT 6627-63 mµ ta chän mãc th× tiÕt diÖn ®øng B-B lµm gièng tiÕt diÖn ngang A-A. + øng suÊt x¸c ®Þnh theo c«ng thøc 2.5-TTMT. d = d = 69 N/mm2 + øng suÊt c¾t, x¸c ®Þnh theo c«ng thøc 2.6-TTMT. t » t » 20,2 N/mm2 + øng suÊt tæng céng trong mÆt c¾t B-B, theo quyÕt bÒn thø ba. dt® = = 77,4 (N/mm2) Ta thÊy dt® = 77,4 < [d] = 208 Þ tiÕt diÖn B-B ®ñ bÒn. * KiÓm tra tiÕt diÖn cuèng mãc C-C: - TiÕt diÖn cuèng mãc chñ yÕu chÞu kÐo, nh­ng còng cã lóc bÞ uèn trong qu¸ tr×nh nhÊc vËt khái mÆt ®Êt vµ khi vËt bÞ chao trªn d©y trong qu¸ tr×nh n©ng. - V× tÝnh chÊt kh«ng æn ®Þnh cña øng suÊt uèn, tiÕt diÖn cuèng mãc chØ kiÓm tra theo kÐo, víi øng suÊt cho phÐp ®· gi¶m thÊp. Theo c«ng thøc 2.8-TTMT: d = £ [d]’ Víi: d1 - ®­êng kÝnh ch©n ren [d] - øng suÊt kÐo cho phÐp, ®· gi¶m thÊp. Víi mãc chän theo tiªu chuÈn TOCT 6627-63: Sè hiÖu N016 ta cã ren ë cuèng mãc lµ M56: + §­êng kÝnh ch©n ren d1 = 48,8mm + §­êng kÝnh ®Ønh ren do = 56mm + B­íc ren t = 5,5mm - Do ®ã: øng suÊt kÐo t¹i tiÕt diÖn cuèng mãc C-C: d = £ [d]’ = 48,12 N/mm2 - Víi vËt liÖu chÕ t¹o mãc lµ thÐp 20 th× øng suÊt kÐo cho phÐpm ®· gi¶m thÊp, ®èi víi cuèng mãc tra b¶ng 2.1.TTMT t­¬ng øng víi tr­êng hîp dÉn ®éng b»ng m¸y, chÕ ®é lµm viÖc trung b×nh. Ta lÊy: [d]’ = 70 N/mm2 Nh­ vËy: d < [d]’ Þ øng suÊt kÐo n»m trong ph¹m vi cho phÐp. * §ai èc cuèng mãc. - Ta chän ®ai èc cã chiÒu cao H = 75mm - chiÒu dµi c¾t ren. - øng suÊt c¾t trªn ch©n ren x¸c ®Þnh tõ c«ng thøc: tc = Trong ®ã: d1 = 48,8mm - ®­êng kÝnh ch©n ren. k1 - hÖ sè ®iÒn ®Çy cña ren, b»ng tû sè chiÒu réng tiÕt diÖn ch©n ren trªn b­íc ren, ®èi víi ren hÖ mÐt: Kinh tÕ = 0,87 k - hÖ sè tÝnh ®Õn sù ph©n bè t¶i träng kh«ng ®ång ®Òu trªn c¸c vßng ren, Víi ren ®· chän Î [9,16] Þ ta lÊy: k = 0,56 - Do ®ã: øng suÊt c¾t trªn ch©n ren. tc = tc = tc » 16 N/mm2 - øng suÊt c¾t cho phÐp. [t0] » 0,6 [d]’ = 0,6 . 70 = 42 N/mm2 Ta thÊy tc < [tc] nªn chiÒu cao ®ai èc ®· chän tho¶ m·n søc bÒn c¾t ch©n ren. 2.8.3. æ l¨n chÆn. - æ l¨n chÆn ®­îc l¾p vµo phÇn cuèng mãng, tú lªn trªn thanh ngang vµ ®ì phÝa d­íi ®ai èc nãc. æ l¨n chÆn cho phÐp dÔ dµng xoay vËt n©ng vÒ vÞ trÝ cÇn thiÕt. - æ l¨n chÆn chän theo TOCT 6874-54 theo ®­êng kÝnh phÇn cuèng mãc kh«ng c¾t ren, chø kh«ng ph¶i theo hÖ sè kh¶ n¨ng lµm viÖc C v× chóng lµm viÖc rÊt Ýt vµ víi vËn tèc thÊp. - XuÊt ph¸t tõ ®­êng kÝnh phÇn cuèng mãc; d2 = 60mm ta chän æ l¨n chÆn h¹ng trung b×nh, ký hiÖu: 8312 ®Ó ®ì d­íi ®ai èc cuèng mãc. - æ l¨n chÆn 8312 cã ®­êng kÝnh ngoµi: D = 110, chiÒu cao H = 35mm. - V× trong khi lµm viÖc æ l¨n chÆn th­êng kh«ng quay nªn chØ kiÓm tra theo t¶i träng tÜnh cho phÐp. + T¶i träng tÝnh lªn æ l¨n lµ: Qt = Q . k® Víi: k® = 1,1¸ 1,5 - hÖ sè t¶i träng ®éng ® lÊy k® = 1,2. Do ®ã: Qt = 90000 . 1,2 = 108.000 (N) - Theo TOCT 6874 - 54 th× t¶i träng tÜnh cho phÐp ®èi víi æ l¨n chÆn 8312 lµ [Qt] = 200.000 (N) > Qt ® tho¶ m·n. 2.8.4. Thanh ngang côm treo mãc: - Thanh ngang chÕ t¹o b»ng vËt liÖu thÐp 45 víi c¬ tÝnh: + Giíi h¹n bÒn: db = 610 N/mm2 + Giíi h¹n ch¶y: dch = 430 N/mm2 + Giíi h¹n mái: d-1 = 250 N/mm2 KÕt cÊu vµ s¬ ®å tÝnh thang ngang khung treo ng¾n (h×nh vÏ). * Gi¶ thiÕt ¶nh h­ëng cña lùc c¾t kh«ng ®¸ng kÓ so víi m« men uèn vµ do vËy thanh ngang ®­îc tÝnh theo uèn. - M« men uèn lín nhÊt t¹i tiÕt diÖn gi÷a cña thanh ngang (tiÕt diÖn D-D) Mu = Mu = 8.100.000 Nmm Trong ®ã: Qt = 108000 - t¶i träng tÝnh cã kÓ ®Õn ¶nh h­ëng t¶i träng ®éng (k® = 1,2). l = 300mm - kho¶ng c¸ch gi÷a hai pu li Ta thÊy øng suÊt uèn trong thanh ngang xuÊt hiÖn theo chu kú m¹ch ®éng víi dmax khi cã t¶i Qt vµ dmin » 0 khi kh«ng t¶i (mãc kh«ng treo vËt). * øng suÊt cho phÐp víi chu kú m¹ch ®éng. [d] = Víi: [n] - hÖ sè an toµn cho phÐp. Tra b¶ng 1.8.TTMT [n] = 1,6 k’ - hÖ sè tÝnh ®Õn tËp trung øng suÊt vµ c¸c nh©n tè kh¸c ¶nh h­ëng ®Õn søc bÒn mái cña chi tiÕt. Tra b¶ng 1.5.TTMT Þ lÊy k’ = 2. Do ®ã: [d] = = 109,4 N/mm2 * M« men c¶n uèn cÇn cã cña tiÕt diÖn gi÷a thanh ngang (D-D). W = W = 74040 mm3 ChiÒu réng cña thanh ngang ph¶i ®ñ ®Ó ®Æt æ l¨n chÆn, do ®ã lÊy b»ng: B = D + (10 ¸ 20) B = 110 + 15 = 125 mm - §­êng kÝnh lç ®Ó ®Æt mãc. d = d1 + (2 ¸ 5) Víi d1 = 60 - ®­êng kÝnh phÇn cuèng mãc l¾p vµo lç. Do ®ã: d = 60 + 4 = 64 mm - VËy chiÒu cao cÇn thiÕt cña thanh ngang ë tiÕt diÖn D - D. H = = H = 86 mm KÝch th­íc chiÒu cao thanh ngang H ta ®· chän lµ H = 100mm lín h¬n chiÒu cao cÇn thiÕt. C¸c kÝch th­íc kh¸c ta chän nh­ trªn h×nh vÏ. * KiÓm tra søc bÒn mái cña thanh ngang. Ta ph¶i ®i kiÓm tra søc bÒn mái cña thanh ngang ë hai tiÕt diÖn D-D vµ E-E (h×nh vÏ). * TiÕt diÖn D-D. XuÊt ph¸t tõ tuæi bÒn tÝnh to¸n A = 15n¨m (b¶ng 1.1.TTMT) víi chÕ ®é lµm viÖc trung b×nh vµ s¬ ®å t¶i träng. Ta sÏ tÝnh sè chu kú lµm viÖc nh­ sau: - Sè giê lµm viÖc tæng céng. T = 24 . 365 . A . kn . kng Trong ®ã: Víi chÕ ®é lµm viÖc trung b×nh ta cã. A = 15 n¨m - tuæi bÒn tÝnh to¸n. kn = 0,5 - hÖ sè sö dông trong n¨m. kng = 0,67 - hÖ sè sö dông trong ngµy. Do ®ã: Sè giê lµm viÖc tæng céng. T = 24 . 365 . 15 . 0,5 . 0,67 T = 44019 (h) - Sè chu kú lµm viÖc tæng céng. Z0 = T . ach . at Trong ®ã: ack = 20 ¸ 25 - sè chu kú lµm viÖc trong 1h ® lÊy ack = 20 at = 1 - sè lÇn gia t¶i (n©ng vËt) trong mét chu kú. Do ®ã: Z0 = 44019 . 20 . 1 Z0 = 880380 » 8,8 . 105. - Tæng sè chu kú lµm viÖc nµy ph©n bè ra sè chu kú lµm viÖc z1; z2; z3 t­¬ng øng víi c¸c t¶i träng. Q1 = Q; Q2 = 0,5Q; Q3 = 0,3Q theo tû lÖ 3:1:1 Do ®ã: Z1 = Z2 = Z3 - Sè chu kú lµm viÖc t­¬ng ®­¬ng tÝnh theo c«ng thøc sau: Zt® = Z1 . Zt® = 5,28 . 105 . 18 + 1,76 . 105 . 0,58 + 1,76 . 105 . 0,38 Zt® » 5,287 . 105 - HÖ sè chÕ ®é lµm viÖc sÏ alf: kc = = kc = 1,47. - Giíi h¹n mái tÝnh to¸n ®èi víi chÕ ®é lµm viÖc cô thÓ cña c¬ cÊu n©ng ®· cho lµ: d-1 = d . kc = 250 . 1,47 d-1 = 365 N/mm2 - Víi c¸c kÝch th­íc ®· chän cã m« men c¶n uèn W = W = 102.000mm3 - øng suÊt uèn lín nhÊt t¹i mÆt c¾t gi÷a thanh ngang (D-D) du = du = 79,4 (N/mm2) - øng suÊt trung b×nh vµ biªn ®é øng suÊt cña chu kú m¹ch ®éng: dm = da = = 39,7 (N/mm2) §èi víi chu kú øng suÊt m¹ch ®éng (r = 0) HÖ sè an toµn ®­îc tÝnh theo ocong thøc 1.8-TTMT. nd = Trong ®ã: kd = 1,3 - hÖ sè tËp trung øng suÊt lÊy t­¬ng tù tr­êng hîp tÊm ed = 0,7 - hÖ sè kÝch th­íc, t­¬ng øng víi kÝch th­íc lín nhÊt B = 110 b = 0,75 - hÖ sè chÊt l­îng bÒ mÆt. Do ®ã ta cã: nd = nd = 2,26 Tra b¶ng 1.8.TTMT ta cã hÖ sè an toµn cho phÐp [n] = 1,6 Ta thÊy nd > [n] ® tiÕt diÖn ®¶m b¶o bÒn mái. + TiÕt diÖn E - E. - MÆt c¾t cã kÝch th­íc ®­êng kÝnh F = 80mm chÞu m« men uèn Mu = 4050000 Nm - Ta tiÕn hµnh kiÓm tra hÖ sè an toµn mái t­¬ng tù trªn. + M« men c¶m uèn cña tiÕt diÖn. W = 0,1 d3 = 51200 (mm3) + øng suÊt uèn lín nhÊt. du = + øng suÊt trung b×nh vµ biªn ®é øng suÊt cña chu kú m¹ch ®éng. dm = da = dm = da = = 39,5 N/mm2 + HÖ sè an toµn mái. nd = Trong ®ã: - HÖ sè tËp trung øng suÊt: kd » 2,3 - HÖ sè kÝch th­íc: ed = 0,7 - HÖ sè chÊt l­îng bÒ mÆt b = 0,75 Do ®ã: HÖ sè an toµn mái. n = n = 1,83 > 1,6 = [n] VËy tiÕt diÖn E-E cña thanh ngang ®¶m b¶o an toµn mái. 2.8.5. æ l¨n ®Æt rßng räc cña côm pu li mãc c©u. Víi kÕt cÊu côm treo mãc ta ®· chän ë trªn ta cã: - T­¬ng øng víi tr­êng hîp t¶i träng Q1 = Q = 90000 N th× T¶i träng tÝnh to¸n lín nhÊt lªn mét æ l¨n lµ: Rr1 = R . kv . kt . kn Trong ®ã: R- t¶i träng tÜnh t¸c dông lªn mét æ l¨n. R = kv - hÖ sè xÐt ®Õn vßng nµo cña æ lµ vßng quay Tra b¶ng 8.5.TKCTM Víi æ bi lßng cÇu - vßng ngoµi quay ® kv = 1,1 kt - hÖ sè t¶i träng ®éng Tra b¶ng 8.3.TKCTM Víi æ ®ì dïng táng mãc cÇn trôc ® lÊy kt = 1,4 kn - hÖ sè nhiÖt ®é Tra b¶ng 8.4.TKXTM Víi nhiÖt ®é lµm viÖc cña æ < 100oC - lÊy kn = 1 VËy Rt1 =22500 . 1,1 . 1,4 . 1 = 34.350 N + Theo s¬ ®å gia t¶i, c¬ cÊu lµm viÖc víi 3 t¶i träng kh¸c nhau: - øng víi Q2 = 0,5Q thØ t¶i träng tÝnh bªn mét æ l¨n lµ: Rt2 = Rt2 = 1732,5 (daN) - øng víi Q3 = 0,3 Q ta cã: Rt3 = . 1,1 . 1,4 = 10395 N Rt3 = 1039,5 (daN) Tû lÖ thêi gian t¸c dông cña ba t¶i träng nµy lµ 3:1:1 Do ®ã t¶i träng t­¬ng ®­¬ng t¸c dông lªn æ. Rt® = Trong ®ã: a1 = a2 = a3 = bi = = 1 v× sè vßng quay cña tang xem nh­ kh«ng thay ®æi khi lµm viÖc víi c¸c t¶i träng kh¸c nhau. Do ®ã: Rt® = Rt® = 3007 (daN) - HÖ sè kh¶ n¨ng lµm viÖc yªu cÇu æ ph¶i cã: C = Rt® . (nh)0,3 Trong ®ã: - Sè vßng quay cña æ n = nt = 22,2 v/f - Thêi gian lµm viÖc cña æ h = 3500 (h) VËy: C = 3007 (22,2 . 3500)0,3 C = 88157,6 Tra b¶ng æ tiªu chuÈn TKCTM Þ chän æ bi ®ì = 316. 2.9-Khíp nèi: 2.9.1. Khíp nèi trôc ®éng c¬ víi hép gi¶m tèc. - Víi c¬ cÊu n©ng cã chÕ ®é lµm viÖc trung b×nh, ta dïng khíi nèi trôc ®éng c¬ víi hép gi¶m tèc lµ lo¹i khíi vßng ®µn håi, lµ lo¹i khíp nèi di ®éng cã thÓ l¾p vµ lµm viÖc khi hai trôc kh«ng ®ång trôc tuyÖt ®èi. Ngoµi ra lo¹i khíi nµy cßn gi¶m ®­îc chÊn ®éng khi më m¸y vµ khi phanh ®ét ngét. - PhÝa nöa khíp bªn hép gi¶m tèc ®­îc kÕt hîp lµm b¸nh phanh. - C¨n cø vµo ®­êng kÝnh b¸nh phanh D = 300mm, tra b¶ng khíp nèi vßng ®µn håi tiªu chuÈn (CTM) ta cã: + M« men lín nhÊt khíp cã thÓ truyÒn ®­îc lµ: Mmax = 1100 Nm + M« men v« l¨ng cña khíp lµ (Gi D) khíp = 20,55 Nm2 - Ta thÊy r»ng: M« men lín nhÊt mµ khíp ph¶i truyÒn cã thÓ xuÊt hiÖn trong hai tr­êng hîp khi më m¸y n©ng vËt vµ khi phanh h·m vËt ®ang n©ng. a. Khi më m¸y n©ng vËt: - M« men danh nghÜa cña ®éng c¬. Mdn = 9550 . Mdn = 290 Nm - Víi hÖ sè qu¸ t¶i lín nhÊt ®· quy ®Þnh, sÏ xuÊt hiÖn m« men më m¸y lín nhÊt b»ng. Mm max = 2,5 . Mdn = 725 Nm - PhÇn d­ ®Ó th¾ng m« men qu¸n tÝnh cña c¶ hÖ thèng. Md = Mm max - Mn = 725 - 339 Md = 386 Nm Trong ®ã: Mn=339 lµ m« men tÜnh khi n©ng vËt b»ng träng t¶i Mét phÇn m« men Md nµy tiªu hao trong viÖc th¾ng qu¸n tÝnh c¸c tiÕt m¸y quay bªn phÝa trôc ®éng c¬ (gåm r« t« ®éng c¬ ®iÖn vµ nöa khíp) cßn l¹i míi lµ phÇn m« men truyÒn qua khíp. - M« men v« l¨ng nöa khíp phÝa ®éng c¬ lÊy b»ng 40% m« men v« l¨ng cña c¶ khíp. (GiD)k’ = 0,4 .20,55 = 8,22 Nm2 - M« men v« l¨ng c¸c tiÕt m¸y quay trªn gi¸ ®éng c¬. å(GiD)I’ = (GiD)r« to + (GiD)k’ = 44 + 8,22 å(GiD)I’ = 52,22 Nm2 - M« men v« l¨ng t­¬ng ®­¬ng cña vËt n©ng (cã vËn tèc vn) chuyÓn vÒ trôc ®éng c¬. (GiD)t® = 0,1 . Q0 . (GiD)t® » 3,7 Nm2 - Do ®ã: Tæng m« men v« l¨ng cña c¶ hÖ thèng. å(GiD) = b . å(GiD)I + (GiD)t® å(GiD) = 1,1 . (44 + 20,55) + 3,7 å(GiD) = 74,71 (Nm2) - Tæng m« men v« l¨ng cña phÇn c¬ cÊu tõ nöa khíp bªn phÝa hép gi¶m tèc vÒ sau kÓ c¶ vËt n©ng. å(GiD) = å(GiD) - å(GiD)I’ = 74,71 - 52,22 å(GiD) » 22,5 Nm2 - PhÇn mo men d­ truyÒn qua khíp. M - Do ®ã tæng m« men truyÒn qua khíp sÏ lµ: M = Mn + M = 339 + 116 = 455 Nm b. Khi phanh h·m vËt ®ang n©ng. - ë phÇn trªn tÝnh phanh ta ®· tÝnh ®­îc m« men ®Æt trªn phanh lµ Mph = 450 Nm. - Tæng m« men ®Ó th¾ng qu¸n tÝnh cña c¶ hÖ thèng. Mqt = Mph + Trong ®ã: = Mh = 257 (Nm) Do ®ã: Mqt = 450 + 257 = 707 (Nm) - Thêi gian phanh khi n©ng vËt (CT3.6-TTMT) = 0,194 + 0,009 = 0,203 (S) - M« men truyÒn qua khíp ®Ó th¾ng qu¸n tÝnh sÏ b»ng: Nh­ vËy, so s¸nh ta thÊy trong hai tr­êng hîp th× khi phanh vËt ®ang n©ng, khíp ph¶i truyÒn m« men lín h¬n so víi khi më m¸y n©ng vËt. Do ®ã ta cÇn kiÓm tra kh¶ n¨ng truyÒn t¶i cña khíp theo m« men truyÒn yªu cÇu lµ: M = 496 Nm. KiÓm tra ®iÒu kiÖn lµm viÖc an toµn cña khíp nèi: M.k1.k2 = 496 . 1,3 . 1,2 = 773, 76 (Nm) < Mmax = 1100 (Nm) Trong ®ã: k1 = 1,3; k2 = 1,2 - lµ c¸c hÖ sè tÝnh ®Õn møc ®é quan träng cña c¬ cÊu vµ ®iÒu kiÖn lµm viÖc cña khíp nèi ® khíp nèi lµm viÖc an toµn.