Thiết kế bộ di chuyển cầu trục điện

thiết kế môn học Đề số: 06 Thiết kế bộ di chuyển cầu trục điện Trọng lượng hàng nâng Q(tấn) Trọng lượng xe con (tấn) Trọng lượng cầu (tấn) Vận tốc di chuyển cầu (m/ph) Chế độ làm việc Khẩu độ (m) 25 8 18 120 Nhẹ 18 Yêu cầu: Cấu tạo , nguyên lý làm việc, phạm vi sử dụng cầu trục. Thuyết minh thiết kế tổng thể cụm di chuyển cầu trục. Thuyết minh thiết kế một chi tiết chính của bộ di chuyển. Bản vẽ: Một bản vẽ lắp cụm di chuyển cầu trục. Một bản vẽ chi tiết cụm đó. I, Cấu tạo, nguyên lý làm việc và phạm vi sử dụng: Cấu tạo: Cầu trục là loại máy trục có kết cấu giống chiếc cầu có bánh xe lăn trên đường ray chuyên dùng, nên gọi là cầu lăn. Cấu tạo gồm các bộ phận: + Dầm chủ (có thể là dạng dàn hoặc dầm). + Dầm đầu. + Xe con nâng hàng. + Xe con di chuyển cầu. + Nguồn năng lượng (điện, dầu Diel hoặc xăng). + Nguồn động lực (động cơ điện , động cơ Diezel hoặc động cơ xăng) . + Buồng điều khiển. + Móc câu, cáp nâng hàng. Nguyên lý làm việc: Để nâng một vật nặng có tải trọng Q trước tiên ta phải treo vật đó vào móc câu, cầu trục có thể thực hiện ba chuyển động cùng một lúc, do đó tải Q có thể đặt vào một vị trí bất kỳ trong diện tích cầu di chuyển. Tải trọng Q được nâng lên độ cao h nhờ tang quấn cáp và nó được di chuyển sang ngang nhờ cơ cấu xe con nâng hàng di chuyển trên dầm chủ. Dầm chủ liên kết với dầm đầu do đó để di chuyển tải Q lên phía trước hoặc phía sau nhờ cơ cấu di chuyển cầu. Phạm vi sử dụng: + Để nâng chuyển vật nặng trong các phân xưởng hoặc nhà kho. + Dùng để xếp dỡ hàng. II. Thuyết minh thiết kế tổng thể cụm di chuyển cầu trục: Theo đầu bài với Q=25 tấn, khẩu độ L=18 mét thì kết cấu dầm chủ chọn là hai dầm chủ. Ta chọn loại bánh xe hình trụ có hai thành bên với các kích thước theo tiêu chuẩn rocT 3569-60. Từ Q= 25 tấn tra bảng 9_4 ta có: Chọn bánh xe hình trụ có Dbx= 800 mm. dbx= 120 mm. Căn cứ kích thước bánh xe tương ứng với Dbx = 800 mm có: Chiều rộng vành bánh 145 mm. Chọn ray cần trục KP120 làm ray cho cầu lăn Tải trọng lên bánh xe: Bánh xe bố trí với khoảng cách bánh (nhịp cầu) và khoảng cách trục. L = 18000 mm. B = 4400 mm. Tải trọng tác dụng lên bánh xe gồm có trọng lượng bản thân cầu Gc, trọng lượng bản thân xe lăn Gx và trọng lượng vật nâng Q. Tải trọng lớn nhất tác dụng lên bánh xe A và D khi xe lăn có vật nâng lớn nhất tại một đầu bên trái cầu như hình vẽ sau: Pmax = PA = PD = (Gx + Q) + Gc =(80 000 +250 000) + 180 000 Pmax=199 917 N. Tải trọng nhỏ nhất tác dụng lên bánh xe A và D khi xe lăn không có vật nâng tại đầu bên phải cầu. Pmin = Gx + Gc = 80 000 + 180 000 Pmin = 82 222 N. Tải trọng tương đương lên bánh xe, áp dụng công thức (3_65). Pbx = g.Kbx.Pmax ,N Trong đó: Pmax-tải trọng lớn nhất có thể xuất hiên đối với bánh xe, N kbx-hệ số kể đến chế độ làm việc của cơ cấu: chế độ làm việc nhẹ kbx=1,1 g_hệ số tính đến sự thay đổi của tải trọng. Từ tỷ số : = =0,96 tra bảng ta có: g=0,82 Thay số: Pbx = 180325, N Kiểm tra sức bền dập của bánh: áp dụng công thức: Trong đó: m_hệ số phụ thuộc vào tỷ số bán kính tương đương nhỏ nhất trên bán kính tương đương lớn nhất. ==0,8 Tra bảng có m = 0,42. rmax- bán kính tương đương lớn nhất, mm Thay số: =. Chọn vật liệu bánh xe: Thép 45, HB = 300 á 400, khi tiếp xúc điểm có [s]d = 1800 N/mm2. động cơ điện: Công suất tĩnh yêu cầu đối với động cơ điện: Trong đó: Wt - tổng lực cản tĩnh khi chuyển động ổn định, N. Vc - vận tốc di chuyển cầu , Vc=120 m/ph. hđc- hiệu suất của động cơ, hđc=0,85 Wt =ktW1+W2 W1- lực cản chuyển động do ma sat. Trong đó: f- hệ số ma sát trong ổ:Tra bảng 3-8 ổ lăn (ổ nón) f=0,02 l- hệ số ma sat lăn, mm ( l = 1,0 ). Go- trọng lượng cầu lăn kể cả bộ phận mang vật Go=260000, N Q- trọng lượng vật nâng, N. Q= 250000, N Dbx- đường kính bánh xe Dbx=800, mm Thay số: = kt- hệ số kể đến lực cản ma sát thành bánh & mặt đầu moayơ bánh xe. Với tỷ số khoảng cách trên khoảng cách trục = 4, bánh xe hình côn, ổ lăn . Tra bảng 3-6 ta có kt=1,2 W2- lực cản do độ dốc đường ray. W2= a(Go+Q), N a- độ dốc đường ray, tra bảng 3-9 ta có a=0,002 Thay số: W2= 0,002( 260000 + 250000 ) =1020, N Vậy: Wt = 2805.1,2 + 1020 = 4386, N Thay vào công thức tính công suất: Nt= Tương ứng với chế độ làm việc của cơ cấu là nhẹ, sơ bộ chọn động cơ điện AOC2-52-4 có các đặc tính sau: Công suất danh nghĩa: Ndn=12 KW Số vòng quay danh nghĩa: ndn=1350 v/ph Hệ số quá tải: Công suất lớn nhất cho phép: Nmax=14 KW Mômen vô lăng: J**=0,075 Kgm2 Tỷ số truyền: Số vòng quay yêu cầu của bánh xe: nbx== Tỷ số truyền chung cần có đối với bộ truyền: ic== Kiểm tra động cơ điện về mômen mở may: Gia tốc lớn nhất để đảm bảo an toàn bám: kb= Trong đó: Gd- tổng áp lực lên các bánh dẫn khi không có vật nâng ( trọng lượng bám ) j_ hệ số bám của bánh xe vào ray làm việc trong nhà j = 0,25. _ tổng lực cản tĩnh chuyển động xe lăn khi không có vật nâng, N g_ gia tốc trọng trường, m/s2 _ gia tốc có thể xuất hiện khi mở máy không có vật nâng, m/s2. = v=120 v/ph. _ thời gian mở máy khi không có vật nâng, s =+ =2,0 = Mmm=2Mdn=2.85=170, Nm n1_ số vòng quay trục ra động cơ n1=1350 v/ph Go- trọng lượng cầu lăn kể cả bộ phận mang vật Go=260000, N Dbx- đường kính bánh xe Dbx=800, mm _ tổng mômen vô lăng của các tiết máy quay trên trục I, N/m2 hdc_ hiệu bộ truyền = 0,85 _ mômen tĩnh không khối lượng phần di chuyển tính cho trường hợp không có vật nâng. = _ tổng trở lực cản tĩnh khi không tải. =kt+ = = = Vậy: == b=1,2[+] Chọn phanh :TKT-300 Có đường kính bánh phanh D = 300 mm. =+ = = Thay vào công thức ta có : đVậy thoả mãn điều kiện bám. Mômen mở máy tối đa cho phép: =++ &_mômen tĩnh & mômen động do quán tính khối lượng phần di chuyển tính cho trường hợp có vật nâng. =++ =++ = = Mômen mở máy trung bình của động cơ: Mm(đc) = = 7.Tính phanh: Gia tốc hãm khi không có vật nâng, theo bảng 3-10 tỉ số bánh dẫn so với tổng số bánh xe = 50%, hệ số bám =0,2 ta có: =0,75 m/s2 tương ứng với thời gian phanh: == Với phanh đạt ở trục thứ nhất, mômen phanh tính theo công thức: =-++ =-++ =-++ =-37,18+232,58+34,6 Mph =230 Nm. Chọn phanh TKT-300 phanh này có khả năng tạo ra mômen phanh lớn nhất: Mmax=240 Nm. Xe có khả năng trượt trơn trong quá trình phanh khi xe không mang vật: Hệ số an toàn bám áp dụng công thức: = Vậy thoả mãn khi phanh xe không mang vật không bị trượt. Thời gian phanh khi có vật tính theo công thức: + Với = + = = Ta có: Vậy gia tốc hãm khi nâng vật : Jph=0,5 m/s2. Bộ truyền: 1_động cơ điện. 2_trục truyền động. 3_bánh xe di chuyển. 4_khớp răng. 5_Phanh. Theo sơ đồ cơ cấu di chuyển như hình vẽ ta dùng hộp giảm tốc bánh răng trụ nằm ngang. Hộp giảm tốc phải đảm bảo các yêu cầu sau đây. Chế độ làm việc CĐ = 15%. Số vòng quay trục vào n = 1350 v/ph. Tỷ số truyền i = 28,3. Công suất truyền lớn nhất: Chọn hộp giảm tốc K 2-350 có các đặc tính sau: Kiểu hộp hai cấp bánh răng trụ nằm ngang. tỷ số truyền i = 29. Công suất truyền được với CĐ = 15% là N=12 KW, số vòng quay trục vào n = 150 v/ph. Trục bánh dẫn: Kết cấu bộ phận trục cùng bánh dẫn và hộp trục như hình vẽ. Bánh xe lắp cứng trên trục nhờ then, trục đặt trong ổ lăn trong hộp trục, do đó trong quá trình làm việc trục quay xẽ chịu uốn và xoắn. ứng suất uốn sẽ thay đổi theo chu kỳ đối xứng, ứng suất xoắn do tính chất làm việc hai chiều của cơ cấu di chuyển cũng xem như thay đổi theo chu kỳ đối xứng. Tải tác dụng lên bánh xe: pt_tải trọng tĩnh có kể đến ảnh hưởng tải trọng động pt=pmax.kđ kđ_hệ số tải trọng động = 1,2. Vậy pt=199917.1,2 =399834 N. Mômen lớn nhất tại tiết diện giữa bánh xe: . Ngoài lực pt, trong mặt phẳng ngang trục còn bị uốn bởi lực di chuyển bánh xe, song trị số lực này nhỏ nên ta bỏ qua. Mômen xoắn lớn nhất trong thời kỳ mở máy: Mmax=1,7Mdn =1,7.85 = 144,5 Nm. Mômen để thắng các lực cản tĩnh chuyển động: Mômen dư để thắng quán tính của hệ thống: Md=Mmax - Mt = 144,5 - 73 =71,5 Nm. Mômen để thắng quán tính khối lượng các bộ phận chuyển động thẳng: Trong đó : Mômen vô lăng tương đương của các bộ phận chuyển động thẳng thu về trục động cơ. _ tổng mômen vôlăng của cả hệ thống thu về trục động cơ. Tổng mômen vô lăng các chi tiết máy quay, thu về trục động cơ. =+ = Vậy tổng mômen lớn nhất trên trục sẽ truyền đến các bánh dẫn: Mômen tính toán có kể đến tải trọng đọng: Chế độ làm việc nhẹ kđ = 1,1 Mômen lớn nhất trên các trục bánh xe dẫn: Mômen tương đương tác dụng lên trục: ứng suất xoắn thay đổi đối xứng do đó a=1. Để chế tạo trục ta dùng thép 40X, tôi có ứng suất uốn cho phép với chu kỳ đối xứng: [n]_hệ số an toàn (tra bảng 1-5). k_hệ số (tra bảng 1-8). Vậy đường kính trục tại tiết diện giữa bánh xe cần có: == Lấy d =130 mm. Đường kính trục tại hai ổ lăn dol = 100 mm. Hệ số an toàn theo uốn & xoắn tính theo công thức: Trong đó: _Giới hạn mỏi của mẫu. _ biên độ ứng suất và ứng suất trung bình trong chi tiết. _giới hạn bền khi uốn và xoắn. _ là các hệ số tập trung ứng suất & hệ số kích thước tuyệt đối. _ hệ số kể đến độ nhẵn bề mặt gia công chi tiết, với bề mặt mài =0,9. ( ứng suất thay đỏi theo chu kỳ đối xứng ). W,Wo- mômen cản uốn & mômen cản xoắn của tiết diện trục : Tiết diện nguy hiểm với d=130 mm có khoét then b*h=36*20 Tra bảng có 7-4 (TKCTM) có: Tra bảng có 7-8 (TKCTM) có: Thay số: Hệ số an toàn chung trong trường hợp chi tiết đồng thời chịu uốn và xoắn: Cơ cấu di chuyển, chế độ làm việc nhẹ n=1,2. tính then : Để truyền được mô men từ trục đến bánh xe di chuyển, và đảm bảo cầu trục hoạt động bình thường thì đường kính trục tại chỗ lắp bánh xe di chuyển phải có đường kính là: d = 130 mm. Tra bảng (7-23)(143)(TKCTM) chọn then có : b=36 mm, h=20 mm, t1=10.2, k=12.3 Chiều dài then bằng 0,8lm lm_Chiều dài moayơ Vậy chiều dài của then là: l=200 mm. Kiểm nghiệm về sức bền dập và sưc bền cắt theo công thức: N/mm2 N/mm2 Trong đó: Mx_mômen xoắn cần truyền, Nmm. d- đường kính trục, mm. l_chiều dài then, mm. b_chiều rộng then, mm. k&t_biểu thị phần then lắp trong rãnh của trục và của rãnh moayơ. [s]d & [t]c_ứng suất dập và ứng suất cắt cho phép. Tra bảng(7-20) và (7-21) trang(142)(TKCTM) ta có: [s]d=150 N/mm2 [t]c=120 N/mm2 Thay số vào công thức ta có: [s]d<[s]d [t]d<[t]d Thoả mãn điều kiện chịu dập và chịu cắt.