ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ - BỘ MÔN CƠ GIỚI HÓA XÍ NGHIỆP
ĐỒ ÁN MÔN HỌC
KỸ THUẬT NÂNG VẬN CHUYỂN
ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ CƠ CẤU CẦU TRỤC HAI DẦM KIỂU HỘP
SVTH :
TP Hồ Chí Minh -
LỜI NÓI ĐẦU
Đồ án môn học kỹ thuật nâng chuyển là bước kết thúc môn học kỹ thuật nâng chuyển, là phần kiến thức quan trọng đối với sinh viên khoa cơ khí nói chung và sinh viên ngành cơ giới hoá xí nghiệp nói riêng, đó là kiến thức tổng hợp của các môn học : cơ sơ thiết kế máy, vẽ kỹ thuật, cơ học máy, sức bền vật liệu,…
Đề tài của đồ án này là thiết kế cơ cấu cầu trục hai dầm kiểu hộp để nâng vật có tải trọng 5 tấn, dùng để nâng chuyển các vật, các chi tiết, phôi liệu … trong nhà xưởng .
Qua đồ án giúp sinh viên nắm vững những vấn đề cơ bản trong thiết kế máy, tính toán thiết kế chi tiết máy theo chỉ tiêu chủ yếu là khả năng làm việc, thiết kế chi tiết máy vỏ khung, chọn cấp chính xác, lắp ghép và phương pháp trình bày bản vẽ, về dung sai lắp ghép và các số liệu tra cứu .
Do kiến thức về thiết kế máy còn hạn chế và lần đầu tiên thực hiện một đồ án nên nội dung và trình bày còn hạn chế không tránh khỏi thiếu sót .
Chúng em rất chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của các thầy cô trong bộ trong bộ môn, sự nhiệt tình giúp đỡ, chỉ dẫn, giải thích của thầy L Hồng Sơn.
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Duy Khanh
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ CẦU TRỤC
- Khái niệm :
- Cầu trục là loại máy nâng di chuyển trên hai đường ray đặt trên cao. Trên dầm chính có xe con mang tời di chuyển nên vùng làm việc là khoảng không gian hình hộp. Nó được sử dụng chủ yếu để nâng và di chuyển các vật nặng, xếp dỡ hàng hoá … Trong công nghiệp nó được sử dụng ở các nhà xưởng cơ khí lắp ráp, chế tạo, lò luyện kim, nhà kho v.v.v…
Cầu trục hai dầm kiểu hộp làm việc trong nhà
Cầu trục hai dầm kiểu hộp làm việc ngoài trời
2.Phân loại :
- Cầu trục được phân thành hai loại chính : cầu trục một dầm và cầu trục hai dầm.
+ Cầu trục một dầm có hai kiểu : kiểu treo và kiểu tựa.
Kiểu tựa Kiểu treo
+ Cầu trục hai dầm cũng có hai kiểu : kiểu treo và kiểu tựa.
Kiểu treo
Kiểu tựa
- Hình dưới thể hiện kết cấu tổng thể của cầu trục hai dầm
Hai đầu của dầm chính 9 được liên kết cứng với khung di chuyển cầu. Trên dầm chính đặt ray 7 dùng để di chuyển xe con, trên xe đặt cơ cấu nâng 1 móc treo 2 và thiết bị điều khiển cầu trục 3. Khung sàn 5 dùng khi sửa chữa cầu trục. Con chặn hành trình xe lăn 8, khung xe di chuyển cầu 10 bánh xe di chuyển cầu 11 được đặt trên ray di chuyển cầu 14, ray được đặt trên dầm 16. Con chặn hành trình di chuyển cầu 17 dây cáp điện 18 được nối với động cơ của cơ cấu nâng, cơ cấu di chuyển cầu và cơ cấu xe lăn.
3.Cấu tạo chung của cầu trục :
Để dễ dàng trong việc chế tạo người ta chia cầu trục làm ba cơ
cấu chính cơ cấu di chuyển cầu, cơ cấu di chuyển xe lăn và cơ cấu nâng.
- Cơ cấu nâng :
Gồm bộ phận mang, hệ thống palăng-cáp, tang, hệ thống dẫn động và động cơ. Cơ cấu này có nhiệm vụ thực hiện chuyển động nâng vật.
- Cơ cấu di chuyển xe con :
Gồm khung xe, bánh xe, hệ thống dẫn động và động cơ. Cơ cấu này có nhiệm vụ làm giá đỡ cho cơ cấu nâng và thực hiện chuyển động qua lại.
- Cơ cấu di chuyển cầu :
Gồm hai dầm , các bánh xe , hệ thống dẫn động và động cơ.Cơ cấu này có nhiệm vụ làm giá đỡ cho cơ cấu di chuyển xe con và thực hiện chuyển động tới lui.
- Ngoài ra còn có các bộ phận phụ như : phanh, cơ cấu hạn chế hành trình, bộ điều khiển vv…
CHƯƠNG 2 : NHIỆM VỤ VÀ PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
1. Nhiệm vụ và yêu cầu thiết kế.
Thiết kế cơ cấu di chuyển cầu của cầu trục hai dầm kiểu hộp với các thông số như sau :
- Tải trọng nâng : Q = 5 (tấn).
- Tầm rộng : L = 20 (mét).
- Vận tốc di chuyển cầu : Vc = 60 (m/ph).
- Chế độ làm việc : nhẹ
2. Phương án thiết kế.
a. Các phương án có thể sử dụng.
- Trục truyền tốc độ chậm: Do phải truyền momen xoắn lớn nên
trục truyền, khớp nối, và ổ bi có kích thước rất lớn ,đặc biệt khi trục truyền có tải trọng nâng và khẩu độ lớn.
- Trục truyền tốc độ trung bình: Momen xoắn trên trục truyền
nhỏ hơn so với trục truyền chậm và kích thước của nó cũng nhỏ hơn, thuận tiện trong lắp ráp và thiết kế.
- Trục truyền tốc độ nhanh: Do quay nhanh, nên momen xoắn
nhỏ, kết cấu nhỏ gọn. Tuy nhiên do quay nhanh nên yêu cầu lắp ráp và chế tạo chính xác nếu không sẽ xảy ra lệch trục.
- Dẫn động riêng: Cơ cấu di chuyển dẫn động riêng gồm 2 cơ
cấu như nhau, dẫn động cho các bánh chủ động ở mỗi bên ray riêng biệt. Công suất mỗi động cơ thường lấy bằng 60% tổng công suất yêu cầu. Phương án này tuy có sự xô lệch dầm cầu khi di chuyển do lực cản ở 2 bên ray không đều song rất gọn nhẹ, dễ lắp đặt, sử dụng và bảo dưỡng. Sử dụng trong những dầm trục có tầm rộng lớn trên 15m, cần lưu ý thêm khả năng đồng tốc.
Không có bộ truyền phụ
Có bộ truyền phụ
b. Chọn phương án.
Ta chọn và sử dụng sơ đồ cơ cấu di chuyển cầu với trục truyền động quay nhanh là sơ đồ sử dụng rộng rãi hiện nay. Trục động cơ nối trực tiếp với trục truyền động, qua hộp giảm tốc và khớp răng truyền chuyển động đến các bánh xe được kẹp chặt trên các hộp trục. Với sơ đồ này, trục truyền động sẽ có kích thước nhỏ, giảm được trọng lượng cầu, tuy nhiên cơ cấu này có giá thành cao (hai hộp giảm tốc), trục quay truyền nhanh yêu cầu phải lắp ráp chính xác.
Sơ đồ cơ cấu di chuyển cầu
CHƯƠNG 3 : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ
1. Chọn bánh xe và ray
- Tải trọng tác dụng lên bánh xe :
+ Trọng tải : Q = 5 (tấn)
+ Trọng lượng xe lăn kể cả bộ phận mang vật : đối với cầu
trục hai dầm dạng hộp, trong thực tế chế tạo và thiết kế người ta thường tham khảo những số liệu của những cầu trục đã thiết kế và chế tạo trước đó. Do đó căn cứ vào những số liệu về thiết kế cầu trục, đối với tải trọng 5 tấn ta chọn trọng lượng xe lăn kể cả bộ phân mang vật là Gx =2,1 (tấn) – xác định theo sơ đồ hình 8-9 [I].
+ Trọng lượng cầu kể cả cơ cấu di chuyển cầu : Gc = 9 (tấn)
xác định theo đồ thị hình 8-7a [I].
- Từ các thông số trên ta chọn bánh xe hình trụ có 2 thành bên
với các kích thước theo tiêu chuẩn GOST 3569-60 . Đường kính sơ bộ của bánh xe : Dbx = 500 mm, đường kính ngỗng trục : d = 80 mm. Chọn theo bảng 9-4 [I]:
Kích thước bánh xe xe lăn và cầu lăn (mm)
|
Trọng tải my trục (xe lăn), T |
Xe lăn |
Cầu lăn |
||
|
Đường kính bánh xe |
Đường kính ngng trục |
Đường kính bánh xe |
Đường kính ngng trục |
|
|
5 ÷ 10 |
200 ÷ 250 |
60 ÷ 70 |
600 ÷ 800 |
80 ÷ 100 |
|
10 ÷ 20 |
250 ÷ 350 |
70 ÷ 100 |
700 ÷ 900 |
100 ÷ 120 |
|
20 ÷ 50 |
400 ÷ 500 |
90 ÷ 120 |
700 ÷ 900 |
120 ÷ 150 |
|
Ch thích:Đường kính các bánh xe các cầu lăn một dầm lấy trong khoảng 400 ÷ 600mm |
||||
- Căn cứ vào kích thước chiều rộng bánh xe ta chọn ray theo tiêu
chuẩn GOSTy 6368-52, chọn ray KP18, với b = 80 mm
- Bánh xe bố trí với L = 20000 mm, khoảng cách trục B = 3000
mm.
- Tải trọng lớn nhất tác dụng lên bánh xe (A) khi xe có vật nâng di
chuyến sang trái cầu:
Với :
- l = 800 mm – khoảng cch từ phản lực bnh xe di chuyển
cầu tới trọng tm xe con khi đang treo vật [tham khảo V]
- Gc/4 – trọng lượng cầu tác dụng đều lên 4 bánh xe di
chuyển cầu;
- (L-l) / L – hệ số dịch chuyển do trọng tm xe con khi
đang treo vật nặng không đi qua đường thẳng, nối tâm 2 bánh xe di chuyển cầu.
- Tải trọng nhỏ nhất tác dụng lên bánh xe (D) khi xe di chuyển sang
phải cầu khi không có vật nâng: (trọng tm xe con lệch về phía tri)
Với :
- l’ = 1100 mm – khoảng cch từ phản lực bnh xe di
chuyển cầu tới trọng tm xe con khi khơng treo vật [V]
- Gc/4 – trọng lượng cầu tác dụng đều lên 4 bánh xe di
chuyển cầu;
- (L-l’ ) / L – hệ số dịch chuyển do trọng tm xe con khi
khơng treo vật nặng không đi qua đường thẳng, nối tâm 2 bánh xe di chuyển cầu.
- Tải trọng tương đương tác dụng lên bánh xe : Pbx = g.kbx .Pmax
- Pmax = 56580 (N)
- kbx =1,1; hệ số tính đến chế độ làm việc của cơ cấu,
Bảng 3-12[I]:
|
Chế độ làm việc |
Kbx |
|
Máy trục dẫn động bằng tay |
1,0 |
|
Máy trục dẫn động bằng máy: Chế độ nhẹ Chế độ trung bình Chế độ nặng Chế độ rất nặng và rất nặng liên tục |
1,1 1,2 1,4 1,6
|
- G0= Gx+Gc=21000+90000=111000N -Trọng lượng xe lăn và cầu trục;
- - hệ số tính đến sự thay
đổi của tải trọng bảng 3-13 [1]:
|
|
0,05 |
0,3 |
0,4 |
0,5 |
> 1,0 |
|
g |
0,98 |
0,90 |
0,88 |
0,86 |
0,80 |
ð Pbx = 0,87.1,1.56580 = 54147,06 (N)
- Kiểm tra ứng suất dập :Do bánh xe bằng thép v giữa bánh xe
và ray tiếp xúc đường nên ta có : ; Cơng thức 2-67 [I]
Với:
- P = Pbx = 54147,06 N – tải trọng tính tốn ln bnh xe;
- b = 80 mm – chiều rộng mặt lm việc;
- r = 250 mm – bn kính bnh xe;
ð
- Bảng 2-19 trang 44 [I] bánh xe được chế tạo bằng thép 45 và được tôi đạt được độ rắn HB = 200; Khi tiếp xúc đường, ứng suất dập cho phép : [s]d = 450 N/mm2
|
Vật liệu bnh xe |
E,N/mm2 |
Độ cứng HB |
[ĩ]d ,N/mm2 |
|
|
Khi tiếp xúc đường |
Khi tiếp xúc điểm |
|||
|
Thp 45 |
2,1.105 |
≤ 217 300 ≤ 400 |
450 750 |
1100 1800 |
|
Thp lm vnh bnh m hiệu IV |
≤ 241 300 ≤ 400 |
550 850 |
1300 2200 |
|
|
Thp 65 |
≤ 269 300 ≤ 400 |
600 850 |
1400 2200 |
|
|
Thp 40 XH |
≤ 255 300 ≤ 400 |
550 850 |
1300 2200 |
|
|
Thp 55 |
≤ 217 300 ≤ 400 |
450 750 |
1100 1700 |
|
|
Thp 33 XC - |
≤ ÷202 300 ≤ 400 |
500 800 |
1200 2000 |
|
|
Gang C÷ 15 - 32 |
1,25.105 |
163229 |
250 |
600 |
|
Gang C÷ 35 - 56 |
1,6.105 |
217272 |
350 |
800 |
|
Chất dẻo “ vơlơcnit ” |
0,07.105 |
30 |
75 |
75 |
2. Động cơ điện
- Lực cản chuyển động do ma sát
- the bảng 3.7
Bảng 3.7 [I]: Hệ số ma sát lăn của bánh xe ì,mm
|
Loại ray |
Đường kính bánh xe,mm |
||||||||
|
200 |
300 |
400 |
500 |
600 |
700 |
800 |
900 |
1000 |
|
|
Ray bằng |
0,3 0,4 |
0,5 0,6 |
0,6 0,8 |
0,7 0.9 |
0,7 0,9 |
||||
|
Ray đầu vồng kiểu P và KP |
0,4 0,5 |
0,6 0,7 |
0,8 0,9 |
1,0 1,2 |
1,2 1,4 |
||||
|
Ch thích: dùng trị số trên khi bánh răng bằng thép, và trị số dưới khi bánh răng bằng gang |
|||||||||
- theo bảng 3-8 trang 65 trong sách tính toán máy trục;
Bảng 3.8 [I] : Hệ số ma sát trong ổ trục bánh xe f
......................................................
[I] Huỳnh Văn Hoàng – Đào Trọng Thường. Tính toán máy trục. Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật .
[II] Nguyễn Hữu Lộc .Bài tập chi tiết máy. Nhà xuất bản đại học quốc gia TP Hồ Chí Minh –2003.
[III] Nguyễn Hữu Lộc- Cơ sở thiết kế máy- Nhà xuất bản đại học quốc gia TP Hồ Chí Minh
[IV] Trịnh Chất –Lê Văn Uyển . Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí, tập I,II. Nhà xuất bản giáo dục .
[V] Sổ tay Atlat
Mục lục:
Lời nói đầu………………………………………………………..1
Chương I: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ CẦU TRỤC
- Khi niệm…………………………………………………..2
- Phn loại……………………………………………………3
- Cấu tạo chung của cầu trục………………………………...6
Chương II: NHIỆM VỤ VÀ PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
- Nhiệm vụ v yu cầu thiết kế…………………….…..…....8
- Phương án thiết kế……………………………………....…8
- Các phương án có thể sử dụng……………….….…8
- Chọn phương án…………………………………..10
Chương III: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ
- Chọn bnh xe v ray………………………………..…….12
- Động cơ điện……………………………………….….....17
- Tỷ số truyền chung………………………………….……20
- Kiểm tra động cơ điện về momen mở máy……….….…..20
- Phanh……………………………………………………..22
- Bộ truyền…………………………………………...…….23
- Cc bộ phận khc của cơ cấu di chuyển cầu…………..…24
- Trục bnh dẫn………………………………....…,..24
- Khớp nối răng…………………………….…….….31
- Ổ lăn…………………………………………….....32
Phục lục:
- PHANH……………………………………………..34
- ĐỘNG CƠ……………………………………..…....35
- BỘ TRUYỀN……………..………………….…..…36
- KHỚP NỐI TRỤC ĐÀN HỒI…………………...…37
- BNH XE V RAY……………………...…......….38
*TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Nguyễn Hữu Lộc, Cơ sở thiết kế máy, NXB ĐHQGTP Hồ Chí Minh, 2004.
2. Nguyễn Trọng Hiệp, Chi tiết máy tập 1, 2 NXB Giáo dục, 1998.
3. Nguyễn Hữu Lộc, Bài tập chi tiết máy, NXB ĐHQGTP Hồ Chí Minh, 2003.
4. Nguyễn Hữu Lộc, Độ tin cậy trong thiết kế kỹ thuật , NXB ĐHQGTP Hồ Chí Minh, 2002.
