Thiết kế cổng trục sức nâng 20 tấn

Với việc cơ giới hoá trong xây dựng sẽ làm tăngnăng suất lao động, tăng nhịp độ thi công cũng như đảm bảo chất lượng côngtrình và hạ giá thành sản phẩm, thậm chí trở thành nhân tố quyết

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

KHOA CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐẠI HỌC NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ KHÍ CHUYÊN NGÀNH: CƠ KHÍ CHẾ TẠO

ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ CỔNG TRỤC SỨC NÂNG

20 TẤN

Người hướng dẫn: Th.S Nguyễn Thái Dương

Sinh viên thực hiện: Trần Quang Thại MSV: 1711504110131

Trần Phước Thuần MSV: 1711504110137

Lớp: 17CTM1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

KHOA CƠ KHÍ

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHẬN XÉT PHẢN BIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

(Dành cho người phản biện)

I Thông tin chung:

1 Họ và tên sinh viên: Trần Quang Thại-Trần Phước Thuần

2 Lớp: 17CTM1 Mã SV: 1711504110137 - 1711504110131

3 Tên đề tài: THIẾT KẾ CỔNG TRỤC SỨC NÂNG 20 TẤN

4 Người phản biện: Ngô Tấn Thống Học hàm/ học vị: Thạc sĩ, Giảng viên chính

II Nhận xét, đánh giá đồ án tốt nghiệp:

1 Về tính cấp thiết, tính mới, mục tiêu của đề tài:

Sinh viên đã thực hiện được nội dung đã đề ra, tính mới ở đề tài này chưa thể hiện rõ (0,5đ)

2 Về kết quả giải quyết các nội dung nhiệm vụ yêu cầu của đồ án:

Sinh viên đã giải quyết tốt nội dung nhiệm vụ thiết kế máy, tính toán thuyết minh, thiết kế máy

chấp nhận được, bản vẽ chưa thể hiện đầy đủ kết cấu tổng quan của cầu trục do thiếu chi tiết được thể hiển trong bản vẽ tổng quát (3,5đ)

3 Về hình thức, cấu trúc, bố cục của đồ án tốt nghiệp:

Hình thức, cấu trúc và bố cục được trình trong đồ án tốt nghiệp của sinh viên được thể hiện theo đúng trình tự, tuy nhiên cần thực hiện công tác canh lề thuyết minh cho phù hợp, còn nhiều trang canh chưa đúng, bị lệch lề, sai dòng (1,5 đ)

4 Kết quả đạt được, giá trị khoa học, khả năng ứng dụng của đề tài:

Đề tài đảm bảo, có giá trị khoa học và khả năng áp dụng trong việc chế tạo máy thực tế để áp dụng vào sản xuất (0,5đ)

5 Các tồn tại, thiếu sót cần bổ sung, chỉnh sửa:

Tinh thần và thái độ làm việc của sinh viên là tốt, sinh viên nộp đồ án đúng thời gian quy định (2đ) Câu hỏi đề nghị sinh viên trả lời trong buổi bảo vệ:

- Cơ sở chọn móc cẩu cho phù hợp với cổng trục với sức nâng 20 tấn?

- Cơ chế đảm bảo chuyền động đều cho hai bộ bánh xe di chuyển cổng trục?

Điểm đánh giá: 8/10 cho mỗi sinh viên (lấy đến 1 số lẻ thập phân)

Đề nghị: ☒ Được bảo vệ đồ án ☐ Bổ sung để bảo vệ ☐ Không được bảo vệ

Đà Nẵng, ngày 23 tháng 8 năm 2021

Người phản biện

TÓM TẮT

Tên đề tài: Thiết kế cổng trục sức nâng 20 tấn

Trần Phước Thuần Mã SV: 1711504110137 Lớp: 17CTM1

Nội dung của đồ án:

- Giới thiệu tổng quan về cầu trục

- Tính toán thiết kế:

+ Cơ cấu nâng vật

+ Cơ cấu di chuyển xe con

+ Cơ cấu di chuyển cầu

+ Kết cấu thép cổng trục

Kết luận

Tài liệu tham khảo. 

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ

Giảng viên hướng dẫn: ThS Nguyễn Thái Dương

Sinh viên thực hiện: Trần Quang Thại Mã SV: 1711504110131

Trần Phước Thuần Mã SV: 1711404110137

1 Tên đề tài: Thiết kế cổng trục sức nâng 20 tấn

2 Các số liệu, tài liệu ban đầu:

- Sức nâng Q = 20 tấn; khẩu độ dầm cầu L = 28 m;

- Chiều cao nâng: H = 14 m;

- Vận tốc nâng vật: Vn = 12 m/ph;

- Vận tốc di chuyển xe con: Vxmax = 25 m/ph;

- Vận tốc di chuyển cầu: Vcmax = 50 m/ph;

- Chế độ làm việc: trung bình;

- Thời gian phục vụ: 5 năm

3 Nội dung chính của đồ án:

- Giới thiệu tổng quan về cầu trục

- Tính toán thiết kế:

+ Cơ cấu nâng vật+ Cơ cấu di chuyển xe con+ Cơ cấu di chuyển cầu +Kết cấu thép cổng trục

4 Các sản phẩm dự kiến:

- Thuyết minh hoàn chỉnh

- Bản vẽ tổng thể A0

- Bản vẽ các phương án A0

- Bản vẽ cơ cấu nâng A0

- Bản vẽ cơ cấu di chuyển xe A0

- Bản vẽ cơ cấu di chuyển cầu A0

-Bản vẽ kết cấu đầm cổng A0

-Bản vẽ sơ đồ mạch diện A0

5 Ngày giao đồ án: 22/2/2021

LỜI NÓI ĐẦU

– Trong những năm trở lại đây nước ta đã và đang bước vào công cuộc công

nghiệp hoá, hiện đại hoá Do đó với sự đầu tư mạnh của nhà nước vào nghành

xây dựng cơ bản, nghành xây dựng cơ bản đã và đang có những bước phát

triển nhảy vọt tạo đà cho sự phát triển kinh tế và xã hội ở nước ta Trong sự

phát triển chung đó để có thể đáp ứng được những yêu cầu về cơ giới hoá

trong xây dựng dân dụng và công nghiệp, xây dựng cầu và các công trình

thuỷ lợi cũng như các nghành khai thác chế biến dầu khí ngành cơ khí chế

tạo máy đã và đang có những tiến bộ vượt bậc về công nghệ tiên tiến, cũng

như chủng loại sử dụng Trong điều kiện nước ta hiện nay cùng với sự phát

triển của khoa học công nghệ xây dựng và sản suất vật liệu xây dựng, máy

xây dựng ngày càng được hoàn thiện đã có thể tiến tới tự thiết kế, chế tạo các

máy và các thiết bị hiện đại Với việc cơ giới hoá trong xây dựng sẽ làm tăng

năng suất lao động, tăng nhịp độ thi công cũng như đảm bảo chất lượng công

trình và hạ giá thành sản phẩm, thậm chí trở thành nhân tố quyết định đến sự

hình thành một công trình hiện đạiChính vì những lý do trên, máy xây

dựng ngày càng có ý nghĩa và vai trò lớn hơn trong công tác xây dựng cơ bản

nói riêng và nền kinh tế nói chung

– Sau một thời gian dài học tập và rèn luyện trong khoa cơ khí chế tạo tại Trường đạihọc Sư Phạm Kỹ Thuật Đà Nẵng, được sự chỉ dạy tận tình nhiệt huyết của các thầy các

cô và với sự cố gắng của bản thân, đã trang bị tốt cho sinh viên chúng em trong côngviệc sau này Đề tài tôt nghiệp chính là sự hệ thống lại toàn bộ kiến thức đã học và là cơ

sở để đánh giá tốt qúa trình họctập của mỗi sinh viên.Với đề thi tốt nghiệp “Thiết kếcổng trục sức nâng 20(tấn)” Được sự chỉ bảo tận tình của các thầy trong khoa, đặc biệt

là sự hướng dẫn chỉ bảo tận tình của thầy giáo Nguyễn Thái Dương đã giúp em hoànthành đồ án tốt nghiệp được giao đú ng thời gian và khối lượng công việc mà Bộ môn

và các thầy đã giao

– Với sự nỗ lực của nhóm để hoàn thiện cho đồ án tốt nhất Tuy nhiên với khả

CAM ĐOAN

Em xin cam đoan đề tài “ Thiết kế cổng trục sức nâng 20 tấn” là một nghiên cứu trung

thực và không có bất kỳ sự sao chép hay mua lại của một ai Tất cả những sự giúp đỡ

cho việc thiết kế đồ án này đều được trích dẫn đầy đủ và ghi rõ nguồn gốc rõ ràng và

được phép công bố

Đà Nẵng, ngày 10 tháng 8 năm 2021

Sinh viên thự hiệnTrần Quang ThạiTrần Phước Thuần

MỤC LỤC

NHẬN XÉT CỦA NGƯỜI HƯỚNG DẪN

NHẬN XÉT CỦA NGƯỜI BIỆN LUẬN

TÓM TẮT 5

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 6

LỜI NÓI ĐẦU 7

CAM ĐOAN 8

MỤC LỤC 9

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG 13

1 Giới thiệu chung về thiết bị nâng – chuyển 13

2 Giới thiệu chung về cổng trục 17

CHƯƠNG II: CÁC PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 19

1 Các phương án chọn cổng trục: 19

1.1 Phương án 1: Cỏng trục hai dầm có kết cấu dạng hộp 19

1.2 Phương án 2: Công trục hai dầm kiểu dàn 19

1.3 Phương án 3: Cổng trục loại 1 dầm 19

2 Phương án chọn liên kết giữa chân cổng trục với dầm chính 21

2.1 Phương án 1: 21

2.2 Phương án 2: 21

2.3 Phương án 3: 22

3 Chọn các phương án thiết kế cơ cấu xe con 23

3.1 Phương án 1: Dẫn dộng chung 1 đầu vào 2 dầu ra của hộp giảm tốc .23 3.2 Phương án 2: Dẫn dộng chung 1 đầu vào 1 đầu ra của hộp giảm tốc .23 3.3 Phương án 3: Dẫn động riêng với 2 động cơ và 2 hộp giảm tốc 24

4.2 Phương án 2: Dùng hai động cơ 26

4.3 Phương án 3: Dùng một động cơ một hộp giảm tốc 26

5 Các phương án cơ cấu nâng 27

5.1 Phương án 1 27

5.2 Phương án 2 28

5.3 Phương án 3: 29

CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN CƠ CẤU NÂNG 31

1 Lựa chọn pa lăng cáp , đường kính tang và pu ly 31

1.1 Sơ đồ cụm dẫn động cơ cấu nâng : 31

1.2 Chọn và tính toán kiểm tra bền cụm móc treo : 32

1.3 Tính toán móc treo 33

1.4 Tại mặt cắt A-A và A’-A’ xét ứng suất pháp 35

2 Tính toán cụm tang và ròng rọc : 36

3 Chọn động cơ điện 37

4 Tỷ số truyền chung 38

5 Kiểm tra động cơ điện về nhiệt 38

6 Phanh 40

7 Bộ truyền 40

CHƯƠNG IV: TÍNH CƠ CẤU DI CHUYỂN XE CON 41

1 Bánh xe và ray 41

2 Động cơ điện 42

3 Tỷ số truyền chung 43

4 Kiểm tra động cơ điện về mômen mở máy 43

5 Phanh 44

6 Bộ truyền 45

2 Tỷ số truyền chung 50

3 Kiểm tra động cơ về điện và moomen mở máy 50

4 Phanh và bánh xe 51

5 Trục truyền 53

5.1 Trục I ( trục dẫn động) 53

5.2 Trục II (trục bánh xe) 55

5.3 Trục III ( trục trung gian) 57

CHƯƠNG VI: TÍNH TOÁN SỨC BỀN KẾT CẤU THÉP 58

1 Tính toán dầm 58

1.1 Sơ đồ tính toán và tải trọng tác dụng 58

1.2 Tổ hợp tải trọng 61

2 Momen quán tính và momen chống uốn, xoắn của tiết diện chọn sơ đồ:.62 3 Nội lực trong dầm 66

3.1 Ứng suất trên chân cổng 72

CHƯƠNG VII: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN 74

1 Hệ thống điều khiển cơ cấu nâng chính 74

2 Hệ thống điều khiển cơ cấu di chuyển xe con 76

3 Hệ thống điều khiển cơ cáu di chuyển cổng 77

CHƯƠNG VIII: SƠ ĐỒ LẮP DỰNG 79

KẾT LUẬN 83

TÀI LIỆU THAM KHẢO 84

DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ, BẢNG

Hình 2.2:Cổng trục 2 dầm dạng hộp 20

Hình 2.2: Cổng trục 2 dầm dạng dàn 20

Hình 2.3: Cổng trục 1 dầm 21

Hình 2.4: Phương án 1 liên kế cổng trục và dầm chính 21

Hình 2 5: Phương án 2 liên kế cổng trục và dầm chính 22

Hình 2.6: Phương án 3 liên kế cổng trục và dầm chính 22

Hình 2.7: Phương án 1 cơ cấu xe con 23

Hình 2.8: Phương án 2 cơ cấu xe con 24

Hình 2.9: Phương án 3 cơ cấu xe con 25

Hình 2.10: Phương án 1 di chuyển cầu 26

Hình 2.11: Phương án 2 di chuyển cầu 26

Hình 2.12: Phương án 3 di chuyển cầu 27

Hình 2.13: Phương án 1 cơ cấu nâng 28

Hình 2.14: Phương án 2 cơ cấu nâng 29

Hình 2.15: Phương án 3 cơ cấu nâng 30

Hình 3.1 : Sơ đồ cụm dẫn động cơ cấu nâng 32

Hình 3.2 : Kết cấu móc treo 33

Hình 3.3 : Mặt cắt móc treo 34

Bảng 3.4: Tính toán đối với Q 2Q 3 39

Hình 5.1: Sơ đồ dẫn động cơ cấu di chuyển cổng 48

Hình 5.2: Biểu đồ moomen trục I 54

Hình 5.3 : Biểu đồ moomen trục II 56

Hình: 5.4: Biểu moomen trục III 57

Hình 6.1: Tải trọng tác dụng dầm 58

Hình 6.5: Tiết diện dầm nối 65

Hình 6.6: Tiết diện thanh giằng 66

Hình 6.7: Biểu đồ nội lực d tải trọng phân bố dầm gây nên 67

Hính 6.8: Nội lực do xe con và vật nâng gây nên 68

Hính 6.9: Nội lực do quán tính khi nâng vật 69

Hình 6.10: Nội lực do lực quán tính khi di chuyển xe con 70

Hình 6.11: Nội lực do gió ngang gây nên 71

Hình 6.12: Nội lực do gió gây nên 72

Hình 7.1: Hệ thống điều kiển cơ cấu nâng chính 75

Hình 7.2: Hệ thống điều khiển cơ cấu di chuyển xe con 76

Hình 7.3: Hệ thống điều khiển cơ cấu di chuyển cổng 78

Hình 8.1: Liên kết dầm cầu 80

Hình 8.1: Liên kết chân cổng với dầm Error! Bookmark not defined Hình 8.3: Liên kết cụm bánh xe với chân cổng 80

Hình 8.4: Cẩu từ từ toàn bộ cổng lên 81

Hình 8.5: Cố định cổng trục 81

Hình 8.6: Lắp đặt các thiết bị 82

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU

1 Giới thiệu chung về thiết bị nâng – chuyển

– Máy trục là một loại máy nâng chuyển và vận chuyển một trong nhữngphương

tiện quan trọng của việc cơ giới hóa các quá trình sản xuất trong các

ngành kinh tế quốc dân

Ở nước ta hiện nay , ngành máy nâng chuyển là một ngành công nghiệp phát triển

tương ứng ngày càng cao về thiết bị vậng chuyển của các ngành kinh tế quốc dân

Sự phát triển mạnh mẽ của công nghiệp , luôn mong muốn nâng cao năng suất lao

động , do vậy phải phỏt triển ko ngừng cải tiến kỷ thuật máy nâng va vận chuyển

Công nghiệp xây dựng trước kia rất ít cần trục ,ngày nay thậm chớ khi xây dưng

nhỏ củng khụng thể thiếu cần trục chưa nói gì đến xây dựng toà nhà cao tầng và kỷ

thuật xây lập từng khối lớn , trong thời kì hội nhập lại càng chú trọng và không

ngừng cải tiến kỷ thuật để đạp ứng được yêu cầu của ngành công nghiệp xây dựng

Trong ngành cụng nghiệp mỏ thì cần các loại thang tải, xe kíp bang tải…vv Trong

ngành luyện kim có những cần trục nặng phục vụ kho chứa quặng và nhiên liệu…

vv.Máy nâng và vận chuyển phục vụ nhà ở , những nhà cụng cộng ,các cửa

hiệu lớn và các ga tàu điện ngầm như thang máy , trong đó có thang điện cao tốc

cho cỏc nhà cao tầng buồng chở người và thang điện liên tục , trong các siêu thị

người ta dựng rất nhiều các thang cuống vv

Trong nhà máy hay phân xưởng cơ khí thì người ta trang bị nhiều máy nâng

chuyển di động như cần trục , cầu trục , cỗng trục dùng điện hay khí nén,thuỷ lưc

đạt năng suất cao để di chuyển các chi tiết máy…vv

Ngành máy nâng và vận chuyển hiện đại đang thực hiện rộng rãi việc cơ giới

hóa quá trình vận chuyển trong các ngành cụng nghiệp và kinh tế quốc dân Sự

phát triển của kỉ thuật nâng – vậng chuyển phải theo cải tiến các máy múc , tinh

sảo hơn , giảm nhẹ trọng lượng , giảm nhẹ giỏ thành , nõng cao chất lượng sử

dụng , tăng mức sản xuất , đơn giản hoỏ tự động hóa việc điều khiển và chế tạo

những máy mới nhiều hiệu quả để thoả món yêu cầu ngày càng tăng của nền kinh

tờ quốc dân

Ở nước ta , máy nâng và vận chuyển cũng đã sử dụng rộng rải trong một số

ngành như xếp dở hàng hóa ở các bến cảng nhà ga va đường sắt Trong cụng

do nhu cầu sản suất ngày càng cao.

Các loại máy nâng và vậng chuyển cụ thể phân ra thành hai loai :

+ Máy vận chuyển theo chu kỳ

Vật nặng được vận chuyển thành một dòng liên tục gồm các loại băng gầu , băng

tải , máy xúc liên tục xích tải vận chuyển vv

+Máy vận chuyển theo chu kỳ

Bao gồm máy hoạt động có tính chất chu kỳ , có tác dụng di chuyển nâng

hạ , hoặc kéo tải , trong đó cơ cấu nâng tải là là cơ cấu chính được gọi là máy

trục Loại này gồm cỏc loại như kích tời , palăng , cần trục , cầu trục , cỗng

trục vv

Trong đó cần trục , cẩu trục, cẩu trục, cỗng trục co thể vận chuyển vật nặng theo

cả ba hướng trong không gian Để mang lại hiệu quả cao cho phương án thiết kế ,

ta cần phải nắm vững các đặc điểm về máy trục

+ Các thông số cơ bản của máy trục:

Đặc tính của máy trục được biểu thị bằng những thông số cơ bản sau :

– Tải trọng nâng Q :

Tải trọng nâng là đặt tính cơ bản của mỏy trục biểu thị bằng T hay N

Tải trọng nâng gồm trọng lượng của vật cộng với trọng lượng của cơ cấu móc

hàng Tải trọng náng có giới hạn rất lớn từ vài chục T đến hàng chục nghàn N

Trong thực tế sử dụng để thuận tiện người ta thường dựng đơn vị đo là khối

lượng :Kg , tấn

– Chiều cao nâng hàng H (m)

Chiều cao nâng là khoảng cách từ mặt sàn, bải làm việc của máy trục đến vị trí

cao nhất của cơ cấu múc

– Tốc độ làm việc V ( m/ph hay m/s )

Tốc độ làm việc xác định theo điều kiện làm việc và theo từng loại máy trục , tốc

độ nâng thường nằm trong giới hạn từ 10-30 (m/ph)

– Khẩu độ L ( m )

Đây là thông số biểu thị phạm vi hoạt động của máy trục , khẩu độ L của cần trục

hay cỗng trục là khoang cách từ tâm bánh xe di chuyển này đến tâm bánh xe di

Máy trục làm việc theo chế độ ngắn hạn , lặp đi lặp lại Bộ phận làmviệc bộ phận

nâng hạ , di chuyển qua lại theo chu kì , ngoài thời gian làm việc có thời gian dừng

máy , tức là động cơ tắt , thời gian dưng dựng để sử dụng múc hay tháo múc để

chuẩn bị cho chu kì tiếp theo Ngoài ra , mỗi quá trình chuyển động qua lại có thể

phân ra các thời kì chuyển động không ổn định , như trong thời kì mở máy , phanh

và thời kì ổn định

+ Chế độ nhẹ :

Đặc điểm của chế độ nhẹ là hệ số sử dụng tải trọng thấp kq = 0,5 , cường độ làm

việc của động cơ nhỏ , trung bình khoảng 15% , số lần mở máy trong một giờ dưới

60 lần và có nhiều quảng ngắt lâu Trong nhóm này có cơ cấu nâng và cơ cấu di

chuyển của cần trục sửa chửa , cần trục đặt trong không gian máy,cơ cấu di

chuyển cần các cần trục xõy dựng và cần trục cảng vv

+ Chế độ trung bình :

Đặc điểm của cỏc cơ cấu chế độ trung bình là chúng lam việc với những tải trọng

khác nhau , hệ số sử dụng tải trọng ,vận tốc làm việc trung bình ,cường độ làm

việc khoảng 25% số lần mở máy trong một giờ đến 120 lần Trong nhóm máy này

là tất cả các cơ cấu cần trục ở phân xưởng cơ khí và lằp ráp , cơ cấu

quay của cần trục và palăng điện

+ Chế độ nặng :

Đặc điểm của chế độ nặng là hệ số sử dụng tải cao , kq = 1 , vận tốc làm việc lớn ,

cường độ làm việc 40% số lần mở mỏy trong 1 giờ là 240 lần Trong nhóm này có

tất cả các cơ cấu cần trục ở phân xưởng công nghệ , ở kho các nhà máy sản xuất

hàng loạt lớn , cơ cấu nâng của cần trục xây dựng

+ Chế độ rất nặng :

Đặc điểm là tải trọng thường xuyên làm việc tải trọng danh nghỉa kq =1 , vận tốc

cao , cường độ làm việc trong khoảng 40-60% số lần mở máy trong một giờ là 360

lần , tức nhóm máy này là tất cả các cơ cấu cần trục ở phân xưởng công nghệ và

các kho thuộc ngành luyện kim

+ Khi tính toán cỏc cơ cấu mỏy trục người ta phõn biệt ba trường hợp tải trọng

tínhh toán đối với trạng thái làm việc và trạng thái không làm việc của máy

như sau :

– Trường hợp 1 : tải trọng binh thường của trạng thái làm việc bao gồm trọng

lượng danh nghĩa của vật nâng và bộ phận mang , trọng lượng bản thân máy ,

tải trọng động lớn suất hiện khi mở máy ,và phanh đột ngột , hoăc khi mất

điện , có điện bất ngờ tải trọng gió lớn nhất khi làm việc và tải trọng do độ

dốc lớn nhất cú thể Các trị số tải trọng lớn nhất của trạng thái làm việc thường

hạng chế bởi những điều kiện bên ngoài như sự trược trơn của bánh

xe trờn ray trị số mụ men phanh lớn nhất , momen giới hạng của khớp

nối…vv

– Trường hợp 3 : tải trọng lớn nhất của trạng thái không làm việc của máy

đặt ngoài trời , bao gồm trọng lượng bản thân ,tải trọng gió lớn nhất ,trạng

thái không làm việc và tải trọng do độ dốc của đường , đối với trường hợp

này chỉ tính toán cho các chi tiết của bộ phận hảm gió các thiết bị phanh hãm và cơ

cấu thay đổi tầm với

2 Giới thiệu chung về cổng trục

Cổng trục là một loại cần trục kiểu cầu có dầm cầu đặt trên các chân cổng với

các bánh xe di chuyển trên ray đặt dới đất

Theo công dụng có thể phân thành cổng trục có công dụng chung còn gọi là

cổng trục dùng để xếp dỡ, cổng trục dùng để lắp ráp trong xây dựng và cổng trục

chuyên dùng

Cổng trục có công dụng chung có tải trọng nâng từ 3,2 - 30T, khẩu độ dầm cầu

10- 40m, chiều cao nâng 7 - 16m Cổng trục dùng để lắp ráp trong Xây dựng có tải

trọng nâng 50 - 400t, khẩu độ đến 80m và chiều cao nâng đến 30m Cổng trục

dùng để lắp ráp có tốc độ nâng, di chuyển xe con và di chuyển cổng nhỏ hơn so

với cổng trục có công dụng chung Đặc biệt nó có tốc độ chậm khi dùng lắp ghép,

nâng hạ vật 0,05- 0,1 m/ph và di chuyển xe con di chuyển cổng 0,1 m/ph

Cổng trục có công dụng chung dùng để bốc dỡ, vận chuyển hàng thể khối, vật

liệu rời trong các kho bãi bến cảng nhà ga, đờng sắt Cổng trục dùng để lắp ráp

dùng trong lắp ráp thiết bị trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt trong các công trình năng

lợng và lắp ghép các công trình giao thông Thiết bị mang vật của cổng trục thờng

là móc treo, gàu ngoạm hoặc là nam châm điện Cổng trục chuyên dùng thờng đợc

đầu côngxôn và hai đầu côngxôn (hình 1.2) Kết cấu dầm cầu và kết cấu chân cổng

cũng rất da dạng Dầm cầu có thể đợc chế tạo dới dạng dầm hộp hàn, dạng ống,

dầm dàn không gian và có thể một hoặc hai dầm Kết cấu chân cổng có thể là dàn

hoặc hộp

Ray di chuyển xe con trên dầm cầu có thể đặt phía trên hoặc treo ở phía

dới dầm cầu Chân cổng thờng có một chân cứng (có kết cấu hộp hoặc dàn

không gian liên kết cứng với dầm cầu) và một chân mềm (có kết cấu ống

hoặc giàn phẳng và liên kết khớp với dầm cầu) Chân mềm có liên kết khớp

với dầm cầu để đảm bảo cho kết cấu là hệ tĩnh định, nó có thể lắc quanh trục

thẳng đứng đến 50để bù trừ sai lệch của kết cấu và đờng ray do chế tạo, lắp

đặt và ảnh hởng của biến dạng do nhiệu độ Nh vậy chân mềm của cổng trục

có tác dụng giảm ma sát thành bánh xe với ray, giảm tải trọng xô lệch và

tránh kẹt ray khi di chuyển Cổng trục có khẩu độ dới 25m có thể chế tạo

haichân cứng Đối với cổng trục hạng nặng có sức nâng trên 100T thờng là

hai ray di chuyển cho mỗi bên và cụm bánh xe di chuyển gồm nhiều bánh xe

đặt trên cầu cân bằng để đảm bảo cho chúng có lực nén bánh đều nhau Các

cổng trục có sức nâng lớn thờng đợc bố trí thêm một đến hai tời nâng phụ

Xe con của cổng trục có thể là palăng điện hoặc tời treo chạy trên ray

treo và có thể là xe con giống nh cầu trục Cơ cấu nâng và cơ cấu di chuyển

xe con có thể bố trí trên kết cấu thép của cổng truc, dẫn động xe con bằng

cáp kéo

CHƯƠNG II: CÁC PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

1 Các phương án chọn cổng trục:

1.1 Phương án 1: Cỏng trục hai dầm có kết cấu dạng hộp.

+Dầm chính: gồn hai dầm có kết cấu dạng hộp và được liên kết với chấn cổng trục

bằng đinh tán Trên dầm chính có thanh ray để xe lăn di chuyển trên đó và thực

hiện việc nâng hạ, di chuyển vật nâng

+Bản má gá dầm và giá đỡ dầm

Loại cổng này có kết cấu toàn bộ là dạng hộp nên việc tính toán thiết kế cho toàn

bộ cổng trục cũng đơn giản, giảm thời gian chế tạo và lắp ghép do có thể sử dụng

phương pháp hàn tự động, việc bão dưỡng cổng trục cũng đơn giản Vì vậy giá

thành của loại cổng trục này không cao

1.2 Phương án 2: Công trục hai dầm kiểu dàn.

+Dầm chính gồm 1 hệ khung dàn từ các hệ thanh lien kết cùng với nhau bằng các

mối hàn Trên dầm chính có hai thanh ray để xe lăn chuyển trên đó và thực hiệc

việc nâng hạ, di chuyển vật nâng

+Bản má gá dầm và giá đỡ dầm

Kết cấu kim loại cổng trục 2 dầm kiểu dàn là 1 hệ không gian phức tạp Nhưng

trọng lượng cảu cổng trục loại này nhỏ, tuy nhiên vì có nhiều thanh xiên và thanh

đứng phức tạp trong chế tạo và giá thành cao hơn các loại khác chất lượng các mối

ghép hàn không cao phụ thuộc vào tay nghề của công nhân, không áp dụng

phương pháp hàn tự động việc bảo trì kiểm tra không thuận lợi

1.3 Phương án 3: Cổng trục loại 1 dầm.

+Dầm chính: chỉ có 1 dầm với hai bản má gá dầm và giá đỡ dầm Dầm chính có

dạng chữ I phái trên dầm chữ I là giàn thép đặt trong mặt phẳng ngang, palang

điện chạy được theo các cánh thép phía dưới của dầm chữ I nhờ cơ cấu di chuyển

của palang để thực hiện việc nâng hạ, hạ di chuyển vật nâng

+Bản má gá dầm và giá đỡ dầm

Với phương pháp này cổng trục thiết kế đơn giản, nhỏ gọn, không gian hoạt động

Ngoài ba phương pháp trên trong thực tế có nhiều phương pháp nữa nhưng không

phổ biến sử dụng

Qua việc phân tích kết cấu cũng như ưu nhược điểm của từng phương án nhận

thấy phương án 1 ( cổng trục hai dầm kiểu hộp) là phù hợp với yêu cầu thiết kế

hơn cả bởi vì ngoài ưu nhược điểm nổi bật đã nêu cổng trục hai dầm dạng hộp còn

có thể làm việc ở chế dộ trung bình và nặng Nhược điểm chủ yếu của công trục

dạng này là khối lượng toàn cổng trục nhiều hơn 1 ít so với các loại cổng trục

khác, nhưng bù lại giá thành của nó không cao, kiểm tra bảo dưỡng dễ dàng

Sau đây là các cổng trục thông dụng:

Hình 2.2:Cổng trục 2 dầm dạng hộp

Cổng trục có chân cổng trái lien kết cứng với dầm còn chân cổng bên phải liên kết với

dầm nhờ khớp xoay hình trụ nút A với trục xoay nằm trong mặt phẳng nằm ngang với

sơ đồ này chân mềm có thể lắc quanh trục thẳng đứng tới 5 về cả hia phía trên phương

án này kết cấu cũng phức tạp hơn so với phương án 1 nhưng cũng chưa khắc phục đượchết trong trường hợp này khi cổng trục bị xô lệch do hai bên có tốc độ không đều nhau thì dầm cầu bị uốn trong mặt phẳng ngang

Hình 2 5: Phương án 2 liên kế cổng trục và dầm chính

2.3 Phương án 3:

Ở phương án này thì chân cứng trên trái lien kết với dầm bằng ngối trượt nút B cho

phép dầm có thể xoay tương đối quanh vấu định thẳng đứng nút C chân mềm bên phải liên kết với dầm bằng khớp cầu nút D cho phép xoay theo hướng bất kỳ Do đó cổng

trục bị xô lệch thì dầm cầu không bị uốn và hoàn toàn tránh được khả nằng kẹt

Hình 2.6: Phương án 3 liên kế cổng trục và dầm chính Qua việc phân tích kết cấu cũng như ưu nhược điểm của từng phương án nhận thấy

phương án I chân cổng trục liên kết cứng với dầm là phù hợp với yêu cầu thiết kế hơn

cả Bởi vì ngoài những ưu điểm nổi bật đã nêu ở trên, làm việc được chế dộ trung bình việc bảo dưỡng cũng đơn giản dễ chế tạo giá thành rẽ hơn so với hai phương án trên

nhưng vẫn đảm bảo yêu cầu làm việc

3 Chọn các phương án thiết kế cơ cấu xe con

3.1 Phương án 1: Dẫn dộng chung 1 đầu vào 2 dầu ra của hộp giảm tốc

Hình 2.7: Phương án 1 cơ cấu xe con

1 Động cơ điện 2 Khớp nối kết hợp với phanh

3 Hộp giảm tốc 4 Khớp nối 5 Bánh xe

-Ưu điểm: phưng án 1 nhỏ gọn gồm 1 hộp giảm tốc , 1 động cơ, bốn khớp nối truyền

động đơn giản, chiếm ít trên xe lăn thuận tiện cho việc bố trí trên xe lăn

-Nhược điểm: phương án 1 trục truyền quay với tốc độ bé, momen xoắn lớn nên kích

thước trục to

3.2 Phương án 2: Dẫn dộng chung 1 đầu vào 1 đầu ra của hộp giảm tốc

Hình 2.8: Phương án 2 cơ cấu xe con

1 Động cơ điện 2 Khớp nối kết hợp với phanh

3 Hộp giảm tốc 4 Khớp nối 5 Bánh xe

-Ưu điểm: Phương án này kết cấu nhỏ gọn nhẹ, đơn giản, truyền động chắc chắn có sự đông bộ giữa hai bánh xe cao

-Nhực điểm: do 2 bánh xe lắp cùng trên 1 trục nên khoảng cách không được lớn, 2 bánh

xe quay với vạn tốc bé nên momen xoắn trên trục khác cao Do dố kích thước của trực

lớn

3.3 Phương án 3: Dẫn động riêng với 2 động cơ và 2 hộp giảm tốc.

1 Động cơ điện 2 Khớp nối kết hợp với phanh

3 Hộp giảm tốc 4 Khớp nối 5 Bánh xe

Hình 2.9: Phương án 3 cơ cấu xe con

-Ưu điểm : phương án này cho phép dẫn động ở khoảng cách lớn, trục truyền quay với vận tốc cao nên memen xoắn không lớn lắm

-Nhược điểm: hai bánh xe thường quay không đồng bộ, vì vậy cần phải thực hiện đồng

bộ chuyển động quay bằng điện, cơ khí hay điện tử, phương án này tốn nhieeufddoongj

cơ, phanh

KẾT LUẬN: như phân tích ở trên ta chọn phương án 1 do nhỏ gọn dễ chế tạo, ít tốn

kém chiếm ít không gian

4 Lựa chọn phương án truyền động di chuyển cầu.

4.1 Phương án 1: Dùng 2 hộp giảm tốc 1 động cơ

Hình 2.10: Phương án 1 di chuyển cầu

1 Động cơ điện 2 Khớp nối kết hợp với phanh

3 Hộp giảm tốc 4 Khớp nối 5 Bánh xe

-Phương án này dùng hai hộp giảm tốc, và nhiều khớp nối, nhưng hộp giảm tốc ở gần

bánh xe nên quá trình truyền mômen từ động cơ đến hộp giảm tốc nhỏ nên có thể giảm đường kính trục

4.2 Phương án 2: Dùng hai động cơ

Hình 2.11: Phương án 2 di chuyển cầu

1 Động cơ điện 2 Phanh kết hợp với khớp nối

3 Hộp giảm tốc 4 Khớp nối 5 Bánh xe

-Phương án này phải dùng nhiều động cơ và hộp giảm tốc, khó giải quyết vấn đề đồng

vận tốc ở hai bánh xe, chỉ phù hợp với những cầu trục tải trọng lớn

4.3 Phương án 3: Dùng một động cơ một hộp giảm tốc

Hình 2.12: Phương án 3 di chuyển cầu

1 Động cơ điện 2 Phanh kết hợp với nối trục

-Đặc điểm cấu tạo:

-Là kiểu bộ truyền mà momen được truyền từ động cơ tới hộp giảm tốc và qua khớp nốimomen được truyền đến trục tang

Ưu điểm

+ Kết cấu đơn giản momen được truyền trực tiếp từ hộp giảm tốc đến tang

+Dễ chế tạo, kích thức nhỏ gọn

Hình 2.13: Phương án 1 cơ cấu nâng

5.2 Phương án 2

Đặc điểm cấu tạo : là kiểu bộ truyền mà momen được truyền từ động cơ tới hpoj giảm

tốc và qua khớp nối tới bộ truyền bánh răng và qua bộ truyền bánh răng momen được

truyền đến trục tang

Ưu điểm : dễ sữa chửa thay thế, kích thước nhỏ gọn

Nhược điểm: khó điều chỉnh tỉ số truyền, chế tạo phức tạp hơn do phải thiết kế them bộ truyền bánh răng

Hình 2.14: Phương án 2 cơ cấu nâng

5.3 Phương án 3:

Đặc điểm cấu tạo: là kiểu bộn truyền mà momen được truyền từ động cơ tới hộp giảm

tốc và qua khớp nối tới bộ truyền bánh răng và qua bộ truyền bánh răng momen được

Hình 2.15: Phương án 3 cơ cấu nâng

KẾT LUẬN: chọn phương án 2 là phù hợp với thiết kế đó nhất.

CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN

CƠ CẤU NÂNG

1 Lựa chọn pa lăng cáp , đường kính tang và pu ly

( Bảng 2,6 – HDĐAMN )=> bội suất palăng a = 3

Lực căng max trong pa lăng khi nâng vật

S max=ma Q❑p (N)

Trong đó : Q : Tải trọng nâng max

Q = Q n+ Q móctreo= 200 + 3,2 = 203,2 (KN)= 203200 N

a : Bội suất pa lăng a = 3

 : Hiệu suất của pu ly Chọn  = 0,97 ( = 0,97  0,98)

+ Kích thớc dây : Kích thớc dây cáp đợc chọn dựa vào công thức (2.10)

Từ lực nâng S max ta đi lựa chọn cáp kéo theo lực kéo tĩnh

1 : Động cơ 2 : Khớp nối 3 : Phanh điện thuỷ lực 4 : Hộp giảm tốc

5 : Tang cuốn cáp ; 6 : ổ đỡ ; 7 : Cụm móc treo

Hình 3.1 : Sơ đồ cụm dẫn động cơ cấu nâng

1.2 Chọn và tính toán kiểm tra bền cụm móc treo :

Hình 3.2 : Kết cấu móc treo-Từ tải trọng nâng Q= 20(tấn) ta chọn móc treo có kích thước (như hình vẽ )

{}: ứng suất bền cho phép {} = 50006000 (N/cm2)

D: đường kính chân ren d = 60(mm) =6 cm

❑k= 4.2000003,14.72 = 5199,5 (N/cm2)

Mặt cắt I-I thỏa mãn điều kiện bền kéo

– Tại mặt cắt A-A :Tiết diện ngang chịu đồng thời uốn và kéo Ta coi móc như

thanh cong ứng suất max kéo thớ trong mặt cắt

Tại mặt cắt A’-A’ : tiết diện đứng chịu đồng thời uốn và cắt Điểm làm việc là vật treo 2nhánh cáp làm với phương đứng 1 góc 45

❑A− A và❑A '

−A '{}=❑ch

n ch=250001.2 =20833 N /c m2

❑ch : giới hạn chảy Với vật liệu chế tạo là thép 20 ta có ❑ch = 25000 (N/cm2¿

Vậyứng suất max tại mặt cắt A-A và A’-A’ thỏa mãn điều kiện bền

- Vì móc treo chịu tác động chủ yếu của lực dọc trục vì vậy ta chọn ổ tựa móc treo

là ổ bi chặn 1 dãy có đường kính trong d= 80 mm, bằng đường kính ổ móc d2= 80 mm

Kí hiệu ổ là 8316 cỡ trung có tải trọng tĩnh ổ chịu được là 346( Kn) Đường kính ngoài

-Xét Q1=243840 (N)  C0 Vậy ổ được chọn thỏa mãn vì C0=346 (KN)

-Thanh ngang: thanh ngang được chế tạo bằng vật liệu thép 45 với giới hạn bền ❑b=

610 N/mm giới hạn chảy ❑ch= 430 N/mm2 và giới hạn mỏi ❑−1= 250N/mm2. Momen

uốn lớn nhất tại tiết diện giữa:

e : Hệ số phụ thuộc chế độ làm việc và loại máy trục e =25

Ta chọn đường kính tang và ròng rọc giống nhau D t =D r= 400 mm

Ròng rọc cân bằng không phải là ròng rọc làm việc, có thể chọn đường kính nhỏ hơn

20% so với ròng rọc làm việc

D C=0,8 Dr= 0.8.400= 320 mm

Đường kính tang kể từ tâm lớp cáp thứ nhất

Chiều dài cáp tương ứng Z dài=3,14.400.33,1= 41,5 m

Chiều dài phần tang tiện rãnh

L2: Phần chiều dài gờ tang L2=t=18mm

L3:Khoảng cách ở giữ tang ( phần không tiện rãnh ) đảm bão góc lệnh cáp

L3=L4+2.h min tag

L4:Khoảng cách giữa 2 puly ngoài của cụm móc treo L4=200 mm

h min: Khoảng cách giữa trục tang và trục pujly của cụm móc treo khi cụm móc treo ở vị trí trên cùng h min=2200 mm

: Góc nghiêng của cáp khi cuốn vào puly = 4+6= 10

L3= 200+ 2.22000.tg10=0.98 m

Tổng chiều dài toàn bộ tang

Vậy chon tang có tổng chiều dài là L t= 1,7m =1700mm

Bề dày thành tang xác định theo kinh nghiệm

 = 0,02.D t+ (6  8)= 0,02.400+ 6= 14mm

Kiểm tra sức bền cảu tang theo công thức

❑n=k S max

= 1.0.8 3492014.18 =110.9 N/mm2

Tang được đúc bằng gang CH 15-32 là loại vật liệu thong thường phổ biến nhất, có giớihạn bền nén là ❑bn=565 N/mm2, Ứng suất cho phép xác định theo giới hạn bền nén với

Do đó tỷ số truyền cần có sẽ là

i0=73027,7=¿26,35

Động cơ đã chọn có công suất danh nghĩa nhỏ hơn công suất tĩnh yêu cầu khi làm việc với vật nâng có trọng lượng bằng trọng tải, do đó phải được kiểm tra về nhiệt.

Gia tốc này nằm trong giới hạn thỏa đáng đối với các máy phục vụ ở các nhà máy cơ

khí và giá trị momen mở máy đã chọn trên là hợp lý

Thời gian mở máy khi hạ vật theo công thức 3-9

103200177260,83316168532330,1090,058

61920106350,82189101121390,0870,06Thời gian chuyển động với vận tốc ổn định

Kết quả cho phép tính kiểm tra về nhiệt cho thấy rằng động cơ MTB 515-8 với CĐ 25%

có công suất danh nghĩa N đc=40kW là hoàn toàn thỏa mãn yêu cầu trong khi làm việc