Thiết kế cầu trục một dầm Q = 5T, L =1 6,5m

CHÖÔNG 3: TÍNH NGHIEÄM PALAÊNG ÑIEÄN 3.1. GIÔÙI THIEÄU. Ñoái vôùi caàu truïc moät daàm ñeå naâng haï vaø vaän chuyeån maõ haøng töø nôi naøy ñeán nôi khaùc trong nhaø xöôûng, ngöôøi ta thöôøng duøng palaêng ñieän. Palaêng ñieän töông ñoái nhoû goïn, laøm vieäc an toaøn vaø coù ñoä tin caäy cao. Palaêng ñieän di chuyeån ôû caùnh döôùi cuûa daàm hoäp, duøng ñeå naâng haï vaät theo phöông thaúng ñöùng chuû yeáu laø caùc motor ñieän, caùc boä phaän thieát bò ñieän … duøng phuïc vuï cho coâng vieäc laép raùp caùc thieát bò ñieän ôû kho baûo tri ñieän. Keát caáu cuûa palaêng ñieän goàm 2 phaàn chính: phaàn cô caáu naâng haï vaø cô caáu di chuyeån palaêng. Tham khaûo maùy maãu, palaêng ñieän ñöôïc choïn laø S-5T cuûa haõng MITSUBISHI (Nhaät) coù caùc thoâng soá sau: + Taûi troïng naâng : Q = 5 (T) = 5000 (kG) + Chieàu cao naâng : Hmax = 8 (m) + Toác ñoä naâng haï : Vn = 6.7 (m/ph) + Coâng suaát moâtô naâng : Pn = 6.2 (kW) + Toác ñoä di chuyeån ngang : Vdcn = 21 (m/ph) + Coâng suaát moâtô ngang : Pdcn = 0.85 (kW) Hình: 3.1 1- Ñoäng cô cuûa cô caáu naâng haøng. 2- Ñoäng cô cuûa cô caáu di chuyeån palaêng. 3- Cuïm puli. 4- Moùc treo haøng. 5- Haïn cheá haønh trình naâng. 6- Hoäp giaûm toác. 7- Truïc lieân keát cô caáu naâng haï haøng vôùi cô caáu di chuyeån palaêng. 8- Baùnh xe di chuyeån. 9- Nuùt baám ñieàu khieån palaêng. 10- Hoäp ñieän ñieàu khieån palaêng. 3.2. TÍNH NGHIEÄM CÔ CAÁU NAÂNG PALAÊNG ÑIEÄN. Cô caáu naâng cuûa palaêng ñieän coù nhieäm vuï naâng haï vaät theo phöông thaúng ñöùng. Keát caáu cuûa noù bao goàm: 3.2.1. Sô ñoà truyeàn ñoäng. Sô ñoà truyeàn ñoäng cuûa palaêng coù daïng nhö sau: Hình: 3.2 1- Ñoäng cô ñieän. 2- Tang cuoán caùp. 3- Hoäp giaûm toác. 4- Voû che tang cuoán caùp. 3.2.2 Sô ñoà maéc caùp. Vì troïng löôïng cuûa haøng naâng khoâng quaù lôùn (Q = 5T) neân heä palaêng naâng haøng ñöôïc söû duïng coù boäi suaát baèng 4 vaø moùc treo ñöôïc söû duïng laø loaïi moùc ñôn. Sô ñoà maéc caùp coù daïng nhö sau: Hình: 3.3 Trong ñoù: 1- Tang cuoán caùp. 2- Keïp caùp. 3- Daây caùp. 4- Moùc treo. 5- Cuïm puly naâng haøng. 6- Puly ñoåi höôùng caùp. 3.2.3 Tính nghieäm caùp naâng. Caùp theùp ñöôïc choïn vaø kieåm tra theo ñieàu kieän sau: Trong ñoù: + Sñ: Taûi troïng phaù hoûng caùp do nhaø cheá taïo xaùc ñònh vaø cho trong baûng caùp tieâu chuaån tuøy thuoäc vaøo loaïi caùp, ñöôøng kính caùp vaø giôùi haïn beàn cuûa vaät lieäu sôïi theùp. + Smax: Löïc caêng caùp lôùn nhaát trong quaù trình laøm vieäc khoâng keå ñeán caùc taûi troïng ñoäng. + n: Heä soá an toaøn beàn cuûa cuûa caùp ñöôïc tra theo tieâu coù cheá ñoä laøm vieäc trung bình, ta choïn n = 5.5. Löïc caêng daây caùp lôùn nhaát trong quaù trình naâng haøng ñöôïc tính toaùn theo coâng thöùc (2.18)-[01]. Trong ñoù: + Q = 5000 (kG): Troïng löôïng haøng naâng ñònh möùc. +: Hieäu suaát cuûa roøng roïc, tra baûng (2.5)-[01] ta coù = 0.98. + a = 4: Boäi suaát cuûa palaêng naâng vaät. + t = 0: Soá roøng roïc ñoåi höôùng khoâng tham gia taïo boäi suaát. +: Hieäu suaát chung cuûa palaêng. (kG) Töø giaù trò löïc caêng caùp lôùn nhaát Smax ta suy ra ñöôïc löïc keùo ñöùt caàn thieát cuûa caùp laø: (kG) Trong caùc kieåu keát caáu daây caùp thì kieåu theo 2688-69 coù tieáp xuùc ñöôøng giöõa caùc sôïi theùp ôû caùc lôùp keà nhau, laøm vieäc laâu hoûng vaø ñöôïc söû duïng roäng raõi. Vaät lieäu cheá taïo chuùng laø caùc sôïi theùp coù giôùi haïn beàn töø 120÷200 (kG/mm2). Ta choïn loaïi caùp 6x19(1+6+6).6+1 ( 2688-69) coù ñöôøng kính daây caùp dc = 11 (mm), coù giôùi haïn beàn cuûa nhöõng daây theùp (kG/mm2), löïc keùo ñöùt cho pheùp Sñ = 7665 (kG). Kieåm tra laïi ñoä beàn döï tröõ thöïc teá cuûa caùp. (thoûa) 3.2.4 Tính toaùn vaø kieåm nghieäm caùc thoâng soá cuûa tang naâng. 3.2.4.1 Kieåm tra ñöôøng kính tang. Vôùi ñöôøng kính caùp dc = 11 (mm) ñaõ choïn ta tieán haønh kieåm tra kích thöôùc nhoû nhaát cuûa tang trong giôùi haïn cho pheùp ñeå ñaûm baûo ñieàu kieän beàn laâu cho caùp theùp. Ñöôøng kính cuûa tang ñöôïc tính theo coâng thöùc (2.12)-[01]. Trong ñoù: + Dt: Ñöôøng kính tang tính ñeán raõnh caét (mm). + dc = : Ñöôøng kính daây caùp quaán leân tang (mm). + e: Heä soá phuï thuoäc vaøo loaïi maùy, truyeàn ñoäng cuûa cô caáu vaø cheá ñoä laøm vieäc cuûa cô caáu. Vôùi cheá ñoä laøm vieäc trung bình, theo baûng (2.4)-[01] ta choïn e = 25. (mm) Ta choïn ñöôøng kính tang Dt = 270 (mm) tính tôùi meùp ngoaøi caùc ñænh cuûa caùc raõnh daãn höôùng caùp ñeå thoûa maõn yeâu caàu veà ñaûm baûo ñoä beàn laâu cuûa caùp theùp. 3.2.4.2 Caùc thoâng soá khaùc cuûa tang. - Sô ñoà tính kích thöôùc hình hoïc cuûa tang keùp. Hình: 3.4 - Chieàu daøi laøm vieäc cuûa tang keùp cuoán moät lôùp caùp ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc (1.17)-[04]. Trong ñoù: + L1 = 4*t duøng ñeå keïp ñaàu caùp treân tang. + , vôùi 1.5 voøng caùp ñeå giaûm taûi troïng treân ñaàu keïp caùp. + L3: Phaàn tang khoâng tieän raõnh ñaûm baûo cho goùc leäch caùp vôùi puly trong palaêng döôùi giaù trò cho pheùp khi moùc treo ôû vò trí cao nhaát (caùch truïc tang moät khoaûng hmin). (mm) Vôùi: + Hmin = 650 (mm): Khoaûng caùch nhoû nhaát giöõa truïc tang vôùi truïc cuûa puly ôû oå treo moùc. + b = 200 (mm): khoaûng caùch giöõa taâm hai puly. + γ: laø goùc nghieâng cho pheùp khi daây chaïy leân tang bò leäch so vôùi höôùng thaúng ñöùng, laáy ñoái vôùi tang trôn tgγ = 1/10. + t = 12.5 (mm): Böôùc caùp laø khoaûng caùch tính töø taâm 2 sôïi daây caùp keà nhau baûng (2.8)-[02]. + Z: Soá voøng daây caùp cuoán leân tang. + Dt = 270 (mm) = 0.27 (m): Ñöôøng kính cuûa tang. + a = 4: Boäi suaát cuûa palaêng. + H = 8 (m): Chieàu cao naâng haøng cuûa palaêng. + a*H: Dung löôïng caùp cuûa palaêng caùp cuoán leân tang. - Vaäy chieàu daøi laøm vieäc cuûa tang keùp cuoán moät lôùp caùp ñöôïc xaùc ñònh nhö sau: (mm) So saùnh vôùi chieàu daøi toaøn boä tang duøng trong palaêng naâng Lt = 1100 (mm), coù keå ñeán caùc kích thöôùc duøng cho keát caáu tang (beà daøy tang, vò trí laép caùc oå ñôõ truïc tang, …). Nhö vaäy kích thöôùc tang ñöôïc choïn vaø thieát keá cuûa palaêng naâng laøhôïp lyù. - Chieàu daày nhoû nhaát cuûa thaønh tang baèng gang ñuùc ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc (2.18)-[02]. (cm) Laáy (mm). 3.2.4.3 Keïp caùp treân tang: Phöông phaùp coá ñònh ñaàu caùp treân tang thoâng duïng nhaát laø duøng taán ñeäm beân ngoaøi eùp caùp leân beà maët tang baèng buloâng. Taám ñeäm vôùi raõnh hình thang laø toát nhaát vaø thoâng duïng nhaát. Vì ñöôøng kính caùp d = 11 (mm) neân ta choïn moät taám keïp coù hai buloâng ñeå coá ñònh ñaàu caùp. - Löïc caêng daây caùp taïi choã keïp caùp ñöôïc tính theo coâng thöùc (2.19)-[02]: Trong ñoù: + Smax: löïc caêng caùp lôùn nhaát Smax = 1288.1 (kG). + m: heä soá ma saùt giöõa daây caùp vaø tang (m = 0,1÷0,16), ta choïn m= 0,14. Hình: 3.5 (kG) - Löïc keùo moät buloâng (2.20)-[02]: Trong ñoù: + Z: Soá buloâng ôû taám keïp. + a1: Goùc oâm tang baèng voøng caùp keïp a1 = 2p (rad). + : Heä soá ma saùt qui ñoåi giöõa daây caùp vaø taám keïp coù tieát dieän raõnh hình thang. + : Goùc nghieâng maët beân cuûa raõnh. (kG) - Löïc uoán buloâng (2.21) [1]: T = m1*N = 0,22´61.78 = 1361 (kG) - ÖÙng suaát uoán toång ôû moãi buloâng (2.22) [1]: Trong ñoù: + l = 25 (mm) khoaûng caùch töø ñaàu buloâng ñeán tang. + d1 = 16 (mm) ñöôøng kính chaân ren buloâng. + k = 1.5: Heä soá an toaøn keïp caùp. + [s]ñ: öùng suaát cho pheùp keùo ñöùt buloâng. Tra baûng PL – 7 [9] choïn buloâng tinh ñaàu 6 caïnh theo TCVN 1892 – 76 choïn buloâng coù chieàu daøi lbl = 45mm, ñöôøng kính chaân ren buloâng d1 = 30mm. l = lbl – d + khoaûng caùch töø chaân ren buloâng ñeán thaønh trong cuûa tang. Choïn vaät lieäu laøm buloâng baèng theùp CT4 coù öùng suaát ñöùt cho pheùp [s]ñ = 904100 N/mm2 . 3.2.5 Choïn moùc treo vaät. Caùc loaïi moùc treo ñaõ ñöôïc tieâu chuaån hoùa, vì vaäy chæ caàn döïa vaøo söùc naâng yeâu caàu Q = 5 (T) vaø cheá ñoä laøm vieäc trung bình cuûa maùy truïc ta tra baûng (III.16)-[02] ta choïn moùc ñôn coù soá hieäu 12 laø loaïi moùc treo ñaùp öùng ñöôïc yeâu caàu laøm vieäc cuûa maùy truïc. 3.2.6 Tính toaùn kieåm nghieäm ñoäng cô ñieän. Coâng suaát tónh cuûa ñoäng cô ñöôïc tính theo coâng thöùc (2.31)-[02]. Trong ñoù: + Q = 5 (T) = 5000 (kG): Söùc naâng ñònh möùc. + Vn = 6.7 (m/ph) = 0.11 (m/s): Toác ñoä naâng haï haøng. + : Hieäu suaát cuûa palaêng naâng, tra baûng (1.9)-[02]. (kW) So saùnh vôùi coâng suaát thöïc teá cuûa ñoäng cô ñieän söû duïng trong palaêng naâng P = 6.7 (kW), ta thaáy ñoäng cô söû duïng ñaït yeâu caàu laøm vieäc. 3.2.7 Tính nghieäm hoäp giaûm toác. - Toác ñoä quay cuûa tang coâng thöùc (2.35)-[02]. (voøng/phuùt) Trong ñoù: + Vn = 6.7 (m/ph): Vaän toác naâng haï haøng. + a = 4: Boäi suaát cuûa palaêng ñieän. + Dt = 0.27 (m): Ñöôøng kính cuûa tang. - Tyû soá truyeàn cuûa boä truyeàn ñoäng: - Sô ñoà truyeàn ñoäng cuûa hoäp giaûm toác. Hình: 3.6 Trong ñoù: 1- Ñoäng cô ñieän. 2- Tang cuoán caùp. 3- Voû hoäp giaûm toác cuûa palaêng. 4- Voû che tang cuoán caùp. Z1- Soá raêng cuûa baùnh raêng 1. Z2- Soá raêng cuûa baùnh raêng 2. Z3- Soá raêng cuûa baùnh raêng 3. Z4- Soá raêng cuûa baùnh raêng 4. Hoäp giaûm toác duøng trong cô caáu naâng cuûa palaêng ñieän laø loaïi hoäp giaûm toác baùnh raêng truï raêng thaúng hai caáp (m = 4), vôùi vieäc boá trí caùc caëp baùnh raêng aên khôùp nhau nhö sau: - Caëp thöù I: + Baùnh raêng 1 (baùnh raêng chuû ñoäng): Z1 = 15 + Baùnh raêng 2 (baùnh raêng chuû ñoäng): Z2 = 75 Tæ soá truyeàn cuûa caëp baùnh raêng thöù I: - Caëp thöù II: + Baùnh raêng 3 (baùnh raêng chuû ñoäng): Z3 = 15 + Baùnh raêng 4 (baùnh raêng chuû ñoäng): Z4 = 75 Tæ soá truyeàn cuûa caëp baùnh raêng thöù II: Tæ soá truyeàn cuûa caû hoäp giaûm toác: i = i1*i2 = 5*5 = 25 23.74 Trò soá naøy gaàn ñuùng vôùi tyû soá truyeàn chung yeâu caàu, do vaäy hoäp giaûm toác vôùi keát caáu nhö treân vaãn ñaûm baûo caùc yeâu caàu laøm vieäc thöïc teá. 3.3 TÍNH NGHIEÄM CÔ CAÁU DI CHUYEÅN PALAÊNG ÑIEÄN. Cô caáu di chuyeån coù nhieäm vuï di chuyeån palaêng coù hoaëc khoâng mang haøng theo phöông ngang cuûa nhaø xöôûng. Keát caáu cuûa cô caáu di chuyeån palaêng goàm: ñoäng cô ñieän (coù coâng suaát laø 0.85 (kW)), caùc caëp baùnh raêng aên khôùp daãn ñoäng cho baùnh xe, baùnh xe chuû ñoäng, baùnh xe bi ñoäng, con laên tì. Caùc caëp baùnh xe ñöôïc boá trí veà hai phía vaø laên treân baûn caùnh döôùi cuûa daàm hoäp. 3.3.1 Sô ñoà truyeàn ñoäng. Hình: 3.7 1- Ñoäng cô cuûa cô caáu di chuyeån. 2- Baùnh raêng chuû ñoäng. 3- Baùnh raêng trung gian. 4- Baùnh raêng trung gian. 5- Baùnh raêng bò ñoäng laép treân truïc baùnh xe. 6- Baùnh raêng bò ñoäng laép treân truïc baùnh xe. 7- Baùnh xe. 8- OÅ bi. 3.3.2. Xaùc ñònh löïc caûn chuyeån ñoäng cuûa cô caáu di chuyeån palaêng. Toaøn boä löïc caûn tónh taùc duïng leân cô caáu di chuyeån palaêng ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc (3.43)-[01]. Wt = W1 + W2 + W3 + W5 + W6 + W7 Trong ñoù: + W1: Löïc caûn do ma saùt laên vaø ma saùt oå truïc. + W2: Löïc caûn do ñoä doác cuûa ñöôøng ray. + W3: Löïc caûn do gioù. + W5: Löïc caûn do ma saùt thaønh baùnh vaøo ray. + W6: Löïc caûn do tröôït ngang khi xe bò leäch so vôùi ray. + W7: Löïc caûn do tröôït hình hoïc cuûa baùnh xe hình coân. 3.3.2.1. Löïc caûn do ma saùt laên vaø ma saùt oå truïc. (3.40)-[01] Trong ñoù: + G0 = 570 (kG): Troïng löôïng palaêng ñieän keå caû moùc treo vaät. + Q = 5000 (kG): Troïng löôïng cuûa vaät naâng. + Dbx = 125 (mm): Ñöôøng kính baùnh xe di chuyeån palaêng. + d = 70 (mm): Ñöôøng kính ngoõng truïc laép oå cuûa baùnh xe. + : Heä soá ma saùt laên. + f = 0.015: heä soá ma saùt cuûa oå. (kG) 3.3.2.2 Löïc caûn do ñoä doác cuûa ñöôøng ray. (3.41)-[01] Trong ñoù: + : Ñoä doác ñöôøng ray. (kG) 3.3.2.3 Löïc caûn do gioù. Do caàu truïc laøm vieäc trong nhaø xöôûng coù keát caáu kín neân noù khoâng chòu aûnh höôûng cuûa gioù, vì vaäy thaønh phaàn löïc caûn do gioù W3 = 0. 3.3.2.4 Löïc caûn do ma saùt thaønh baùnh xe vaøo ray. (3.45)-[01] Trong ñoù: + : Heä soá ma saùt khi baùnh xe tröôït treân ray. + D’ = 25 (mm): Ñöôøng kính con laên. + d’ = 10 (mm): Ñöôøng kính ngoõng truïc laép oå con laên. + f’ = 0.03: Heä soá ma saùt trong oå truïc con laên. + : Heä soá ma saùt laên cuûa con laên. (kG) 3.3.2.5 Löïc caûn do tröôït ngang khi xe bi xieân leäch so vôùi ñöôøng ray. (3.46)-[01] Trong ñoù: + : Heä soá ma saùt khi baùnh xe tröôït treân ray. + (mm): Toång khe hôû hai beân thaønh baùnh vaø ñöôøng ray. + B = 220 (mm): Khoaûng caùch giöõa 2 truïc baùnh xe. + r = 5 (mm): Baùn kính trung bình cuûa baùnh xe. (kG) 3.3.2.6 Löïc caûn do tröôït hình hoïc cuûa baùnh xe hình coân ñöôïc tính theo coâng thöùc (3.48)-[01]: Trong ñoù: + : Heä soá ma saùt khi baùnh xe tröôït treân ray. + r1 = 125 (mm): Baùn kính lôùn cuûa baùnh xe hình coân. + r1 = 112 (mm): Baùn kính nhoû cuûa baùnh xe hình coân. (kG) Vaäy toång löïc caûn tónh taùc duïng leân cô caáu di chuyeån cuûa palaêng ñieän: Wt = 73.524 + 11.14 + 0 + 34.1 + 21.4 + 25.97 = 166.134 (kG) 3.3.3 Tính toaùn kieåm nghieäm ñoäng cô ñieän. Coâng suaát tónh yeâu caàu cuûa ñoäng cô ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc sau (3.60)-[01]. Trong ñoù: + Vdcn = 21 (m/ph): Vaän toác di chuyeån cuûa palaêng ñieän. + : Coâng suaát cuûa ñoäng cô ñieän. + Wt = 166.134 (kG) = 1661.34 (N): Toång löïc caûn tónh taùc duïng leân cô caáu di chuyeån cuûa palaêng ñieän. (kG) So saùnh vôùi vôùi ñoäng cô cuûa cô caáu di chuyeån P = 0.85 (kW), ta thaáy coâng suaát cuûa ñoäng cô thoûa maõn yeâu caàu laøm vieäc. 3.3.4 Kieåm tra tæ soá truyeàn chung cuûa cô caáu di chuyeån palaêng ñieän. Tæ soá truyeàn chung cuûa cô caáu di chuyeån palaêng ñieän ñöôïc tính nhö sau: Trong ñoù: + nñc = 750 (vg/ph): Toác ñoä voøng quay cuûa truïc ñoäng cô. + nbx : Toác ñoä quay cuûa truïc baùnh xe di chuyeån ñöôïc xaùc ñònh nhö sau: (vg/ph) Hoäp giaûm toác duøng trong cô caáu di chuyeån cuûa palaêng ñieän laø loaïi hoäp giaûm toác baùnh raêng truï raêng thaúng hai caáp, vôùi vieäc boá trí caùc caëp baùnh raêng aên khôùp nhau nhö sau: - Caëp thöù I: + Baùnh raêng 2 (baùnh raêng chuû ñoäng): Z2 = 10 + Baùnh raêng 3 (baùnh raêng chuû ñoäng): Z3 = 80 Tæ soá truyeàn cuûa caëp baùnh raêng thöù I: - Caëp thöù II: + Baùnh raêng 4 (baùnh raêng chuû ñoäng): Z4 = 20 + Baùnh raêng 5 (baùnh raêng chuû ñoäng): Z5 = 35 Tæ soá truyeàn cuûa caëp baùnh raêng thöù II: Tæ soá truyeàn cuûa caû hoäp giaûm toác: i = i1*i2 = 8*1.75 = 14 Trò soá naøy ñuùng vôùi tyû soá truyeàn chung yeâu caàu, do vaäy hoäp giaûm toác vôùi keát caáu nhö treân vaãn ñaûm baûo caùc yeâu caàu laøm vieäc thöïc teá.