MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU

MỤC LỤC

Chương 1: Tổng quan máy nâng chuyển

1.1. Giới thiệu về máy nâng chuyển

1.1.1. Khái niệm máy nâng 

1.1.2. Công dụng máy nâng 

1.2. Phân loại máy nâng

1.3. Giới thiệu cầu trục

1.3.1. Khái niệm

1.3.2. Cấu tạo chung cầu trục

1.3.3. Nguyên lí hoạt động cầu trục

1.3.4. Phân loại cầu trục

1.4. Cơ cấu di chuyển cầu trục

1.4.1. Giới thiệu chung

1.4.2. Cấu tạo cơ cấu di chuyển cầu trục

Chương 2: Tính toán thiết kế

2.1. Các thông số cơ bản cầu trục thiết kế

2.2. Chọn hệ dẫn động

2.3. Tính toán cơ cấu di chuyển cầu trục

2.3.1. Bánh xe và ray

2.3.2. Tính toán tải trọng bản thân của cầu

2.3.3. Xe con

2.3.4. Tải trọng lớn nhất tác dụng lên bánh xe

2.3.5. Tải trọng tương đương tác dụng lên bánh xe

2.3.6. Động cơ điện

2.3.7. Tính toán bộ truyền bánh răng

2.3.8. Kiểm tra động cơ điện và mở máy

2.3.9. Trục bánh dẫn

2.3.10. Ổ đỡ trục bánh xe

TÀI LIỆU THAM KHẢO

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN MÁY NÂNG CHUYỂN

1.1. Giới thiệu về máy nâng chuyển

1.1.1. Khái niệm máy nâng

Máy nâng chuyển là các loại máy công tác dùng để thay đổi vị trí của đối tượng công tác nhờ thiết bị mang vật trực tiếp như móc treo, gầu ngoạm… hoặc gián tiếp như băng tải, xích tải, con lăn, đường ống…

Máy nâng chuyển là khoa học nghiên cứu việc cơ giới hóa quá trình nâng chuyển các vật nặng nhằm nâng cao năng suất lao động,giảm nhẹ sức lao động cho con người.

1.1.2. Công dụng của máy nâng

Máy nâng dùng để vận chuyển vật liệu xây dựng và các cấu kiện lên cao, lắp ráp các cấu kiện trong xây dựng, xếp dỡ, vận chuyển hàng hoá tại các kho bãi sản xuất, trong các nhà xưởng, nhà ga, bến cảng… 

1.2. Phân loại máy nâng

Trong xây dựng trọng lượng vật cần nâng có thể từ vài chục kg đến vài trăm tấn, độ cao nâng từ vài centimet đến vài trăm mét. Để có thể đáp ứng được các thông số như vậy máy nâng có rất nhiều loại. Dựa vào kết cấu chung của máy có thể chia máy nâng làm bốn nhóm như sau:

- Máy nâng đơn giản

- Máy nângkiểu cần

- Máy nâng kiểu cầu

* Máy nângkiểu cầncòn được gọi là cần trục, đặc điểm chung của nhóm máy này là bộ cần. Vị trí của các vật được xác định với R, góc quay trong mặt phẳng ngang và độ cao Z. 

* Máy nâng kiểu cầu là loại máy nâng có kết cấu như một nhịp cầu. Với vị trí của vật được xác định theo hệ toạ độ đề các. Nhóm này có các loại như cầu trục, cổng trục, bán cổng trục…

1.3. Giới thiệu về cầu trục

1.3.1. Khái niệm

Cầu trục là một loại máy trục có phần kết cấu thép (dầm chính dọc) liên kết (bắc qua) hai dầm ngang mà trên hai dầm ngang này có 4 bánh xe để di chuyển trên 2 đường ray song song đặt trên vai cột nhà xưởng hay trên dàn kết cấu thép.

1.3.2. Cấu tạo chung của cầu trục

Cầu trục là một trong những thiết bị quan trọng, đóng vai trò then chốt trong dây chuyền sản xuất sản phẩm. Cầu trục cấu tạo gồm 5 bộ phận chính đó là palăng nâng hạ, dầm chính cầu trục và cơ cấu di chuyển cầu trục, hệ thống cấp điện, tủ điện điều khiển và các thiết bị an toàn khác.

1.3.2.1. Pa lăng nâng hạ

Là bộ phận quan trọng nhất trong cấu tạo cầu trục đóng vai trò trung tâm với chức năng nâng và hạ. Sức nâng của pa lăng quyết định sức nâng của cầu trục. Khi thiết kế cầu trục, người ta luôn phải xem xét đến các tham số kỹ thuật của pa lăng như: tốc độ nâng hạ, tốc độ di chuyển pa lăng, chiều cao nâng hạ, tự trọng của pa lăng... Ngoài ra, kích thước hình học của pa lăng cũng là một yếu tố quan trọng cần phải xem xét khi thiết kế cầu trục.

* Pa lăng cáp điện: là loại pa lăng chủ yếu được dùng với các loại cầu trục có tải trọng từ 5 tấn trở lên. Dựa vào cách phân chia cầu trục, người ta lại chia ra thành pa lăng cáp điện dầm đơn và pa lăng cáp điện dầm đôi. Mỗi loại có sức nâng (tải trọng) và ứng dụng khác nhau.

* Pa lăng kéo tay: thường có tải trọng thấp và chiều cao nâng ngắn, chuyên phục vụ các công việc nâng hạ không thường xuyên. Pa lăng xích kéo tay chủ yếu được ứng dụng trong công tác thi công, lắp dựng và một số loại thiết bị như cổng trục đẩy tay hay cầu trục monorail.

1.3.2.2. Dầm chính cầu trục

Có thiết kế dạng hộp, dạng thép hình hay dạng giàn không gian, tùy vào tải trọng và khẩu độ của cầu trục cũng như tính sẵn có của nguyên vật liệu. Dầm chính cầu trục là bộ phận quan trọng không kém so với pa lăng nâng hạ. Vì vây việc chế tạo dầm chính cầu trục thường được kiểm soát rất chặt chẽ ở tất cả các công đoạn từ cắt tạo phôi, ghép đến hàn hoàn thiện. 

1.3.2.3. Cơ cấu di chuyển cầu trục

Cấu tạo gồm có khung dầm biên, bánh xe di chuyển và động cơ giảm tốc giúp di chuyển cầu trục trên ray chạy. Dầm biên liên kết với dầm chính bằng mối nối bu lông. Dầm biên cầu trục khi chế tạo cần phải đảm bảo độ đồng phẳng, độ thẳng của bánh xe di chuyển.

1.3.3. Nguyên lí hoạt động của cầu trục

Hai đầu của dầm chính liên kết cứng với các dầm cuối theo phương thẳng đứng và nằm ngang. Tại dầm cuối có lắp bánh xe di chuyển chạy trên hai thanh ray đặt dọc theo sàn nhà xưởng trên các vai cột. Theo phương nằm ngang thì khoảng cách tại tâm các ray là khẩu độ cầu trục.

Palang chạy dọc theo các đường ray trên dầm chính, chúng di chuyển nhờ cơ cấu nâng tùy vào công dụng của cầu trục mà đặt 1 hoặc 2 cơ cấu nâng trên palang. Nếu có 2 cơ cấu nâng thì cơ cấu nâng chính có tải trọng lớn, cơ cấu nâng phụ tương ứng có tải trọng tâm nhỏ hơn.

1.3.4. Phân loại cầu trục

Cầu trục được phân loại theo các trường hợp sau:

1.3.4.1. Theo công dụng

Theo công dụng có các loại cầu trục có công dụng chung và cầu trục chuyên dùng.

* Cầu trục có công dụng chung: có kết cấu tương tự như các cầu trục khác, điểm khác biệt cơ bản nhất của loại cầu trục này là thiết bị mang vật đa dạng, có thể nâng được nhiều loại hàng hóa khác nhau. Thiết bị mang vật chủ yếu của loại cầu trục này là móc treo để xếp dỡ, lắp ráp và sửa chữa máy móc. Loại cầu trục này có tải trọng nâng không lớn và khi cần có thể dùng với gầu ngoạm, nam châm điện hoặc thiết bị cặp để xếp dỡ 1 loại hàng nhất định.

1.3.4.2. Theo kết cấu dầm

Theo kết cấu dầm cầu có các loại cầu trục một dầm và cầu trục hai dầm.

* Cầu trục một dầm là: là loại máy trục kiểu cầu thường chỉ có một dầm chạy chữ I hoặc tổ hợp với các dàn thép tăng cứng cho dầm cầu, xe con cheo palăng di chuyển trên cánh dưới của dầm chữ I .

* Cầu trục 1 dầm được dẫn động bằng điện: được trang bị palăng điện, sức nâng có thể tới 10 tấn, khẩu độ 30m, gồm có bộ phân cấp điện lưới ba pha.

Dầm chính của cầu trục 2 dầm (Hình 1.16) được chế tạo dưới dạng hộp hoặc dàn không gian. Dầm dàn không gian tuy có nhẹ hơn dầm hộp song không chế tạo và chỉ dùng cho cầu trục có tải trong nâng và khẩu độ lớn. Dầm cuối của cầu trục 2 dầm thường được làm ở dưới dạng hộp và liên kết với các dầm chính bằng bu lông hoặc hàn.

1.3.4.4. Theo cách bố trí cơ cấu di chuyển

Theo cách bố trí cơ cấu di chuyển cầu trục có loại cầu trục dẫn động chung và cầu trục dẫn động riêng.

Cơ cấu di chuyển cầu trục có thể thực hiện theo hai phương án dẫn động chung và dẫn động riêng. Trong phương án dẫn động chung động cơ dẫn động được đặt ở giữa dầm cầu và truyền chuyển động tới các bánh xe chủ động ở hai bên ray nhờ các trục truyền.

* Cơ cấu dẫn động chung với trục truyền quay chậm (hình 1.18, a) gồm động cơ điện 1 và hộp giảm tốc.

Các phương án dẫn động 2 và các đoạn trục truyền 3 nói với nhau và nối với các trụ ra của hộp giảm tốc bằng cách chọn khớp nối 4. Trục truyền tựa trên gối đỡ 5 bằng ổ bi. Do phải truyền momen xoắn lớn nên trục truyền, khớp nối và ổ bi có kích thước rất lớn, đặc biệt khi cầu trục có tải trong nâng và khâu độ dầm lớn. Các đoạn trục truyền có thể là trục đặc hoặc trục rỗng.

1.3.4.5.Theo nguồn dẫn động

Theo nguồn dẫn động có các loại cầu trục dẫn động tay và cầu trục dẫn động máy:

* Cầu trục dẫn động bằng tay được dùng chủ yếu trong sửa chữa lắp ráp nhỏ và các công việc nâng chuyển hàng không yêu cầu tốc độ cao. Cơ cấu nâng của loại cầu trục này thường là palăng xích kéo tay. Cơ cấu di chuyển palăng xích và cầu trục cũng được dẫn động bằng cách kéo xích từ dưới lên. Tuy là thiết bị nâng thô sơ nhưng do giá thành rẻ và dễ sử dụng mà cầu trục dẫn động bằng tay vẫn được sử dụng có hiệu quả trong các phân xưởng nhỏ.

* Cầu trục dẫn động bằng động cơ được dùng chủ yếu trong các phân xưởng sửa chữa, lắp ráp lớn và công việc nâng chuyển hàng yêu cầu có tốc độ và khối lượng lớn. Cơ cấu nâng của loại cầu trục này là cơ cấu palăng điện. Cơ cấu di chuyển palăng điện, xe con và cầu cũng được dẫn động từ động cơ điện.

1.4. Cơ cấu di chuyển của cầu trục

1.4.1. Giới thiệu chung

Cớ cấu di chuyển của cầu trục có tác dụng dịch chuyển dầm chính dọc theo đường ray trên dầm dọc.

1.4.2. Cấu tạo của cơ cấu di chuyển cầu trục

Cơ cấu di chuyển gồm một cụm bánh xe, được dẫn động bởi động cơ thông qua hệ thống truyền động cơ khí là hộp giảm tốc và khớp nối được lắp trên dầm biên .

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ

2.1. Các thông số cơ bản cầu trục thiết kế

- Tải trọng nâng cầu trục:  15 tấn

- Tốc độ di chuyển:  20 m/ph

- Tổng số bánh xe: 4 bánh

- Số bánh xe chủ động: 2 bánh

2.2. Chọn hệ dẫn động

Do cầu trục có khẩu độ và tải trọng lớn nên ta chọn cơ cấu di chuyển dẫn động riêng.

* Ưu điểm:

- Sử dụng khi tầm rộng lớn.

- Đảm bảo độ cứng vững của máy.

- Kết cấu nhỏ gọn.

- Tăng hiệu suất truyền động do không qua nhiều khớp và gối đỡ.

* Nhược điểm:

- Mômen xoắn nhỏ.

- Dễ bị lệch khỏi mặt phẳng ngang.

- Yêu cầu lắp ráp phải chính xác.

2.3. Tính toán cơ cấu di chuyển cầu trục

2.3.1. Bánh xe và ray

a. Chọn bánh xe

Với tải trọng nâng cầu trục là 15 tấn nên ta chọn loại bánh xe hình trụ có hai thành bên với các kích thước theo tiêu chuẩn bánh xe cầu trục của Hàn Quốc. Đường kính bánh xe chọn  đường kính ngõng trục lắp ổ .

Bảng kích thước bánh xe cầu trục của Hàn Quốc như bảng dưới.

b. Chọn ray cầu trụ:

Bảng thông số các loại ray.

 Căn cứ vào kích thước bánh xe ta chọn ray P43 theo GOST 6368-82 để làm ray cho cầu lăn.

2.3.3. Xe con

Trọng lượng cầu kể cả cơ cấu di chuyển cầu .

Ta có: tải trọng nâng của cầu trục là .

Dựa vào tải trọng nâng của cầu trục là 15 tấn

Ta dựa vào catalog xe con sungdo ta chọn được trọng lượng xe lăn kể cả bộ phận mang vật

2.3.4. Tải trọng lớn nhất tác dụng lên bánh xe

Các tải trọng tác dụng lên bánh xe gồm có Gxc, Q, Gc

- Áp lực lớn nhất trên bánh xe khi xe con mang vật ở vị trí ngoài gần dầm đầu nhất.

Ta có:

R_{A   =}1/18*[ 17,03.10⁴.(18 – 1.17) + 10,4. 10⁴.9]

R_A=107230,5 N

Áp lực lớn nhất tác dụng lên một bánh xe khi đầy tải :

P_max= 53615,25 (N)

2.3.5 Tải trọng tương đương tác dụng kên bánh xe

k₁ : Hệ số kể đến chế độ làm việc của cơ cấu: k₁=1,2   Tra bảng 2.15

P_bx  : Tải trọng lớn nhất tác dụng lên bánh xe (áp lực lớn nhất từ bánh xuống ray): P_bx  =P_max= = 53615,25 N

Ta có: P_tt=1,2.0,8.53615,25 = 242479,6 (N)

Suy ra chọn bánh xe co đường kính D= 500(mm)

2.3.6  Động cơ điện

Tương ứng với chế độ làm việc của cơ cấu là trung bình, sơ bộ chọn động cơ điện  Z48-LA90ZLB4E                  

2.3.8  Kiểm tra động cơ điện và mômen mở máy

Như vậy: M_mmax =2,3.6,54=15,04 Nm thì động cơ vẫn cố mômen mở máy nhỏ hơn trị số cho phép.

2.3.9 Trục bánh dẫn

Bánh xe lắp cứng trên trục nhờ then, trục đỡ bởi ổ lăn đặt trong hộp trục, do đó trong quá trình làm việc, trục quay sẽ chịu uốn và xoắn. Ứng suất uốn sẽ thay đổi theo chu kì đối xứng, ứng suất xoắn do tính chất làm việc hai chiều của cơ cấu di chuyển cũng xem như thay đổi theo chu kì đối xứng.

Chọn đường kính trục lắp bánh xe d = 100 mm.

Đường kính trục lắp ổ lăn d = 100 mm.

Đường kính nối trục d = 80 mm.

Với d = 100 mm, chọn then có b= 28mm ,h= 16mm.

Sau khi xác định đường kính trục chưa xét tới một số yếu tố ảnh hưởng đến độ bền mỏi của trục như đặc tính thay đổi của chu kì ứng suất, sự tập trung ứng suất, yếu tố kích thước, chất lượng bề mặt…Vì vậy cần tiến hành kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi có kể đến các yếu tố vừa nêu.

2.3.10 Ổ đỡ trục bánh xe

Vậy theo bảng P2.11[1], chọn ổ đũa côn cỡ nhẹ rộng mã 7520có d = 100 mm, D = 180 mm, T = 49 mm

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]. Tính toán máy trục (Huỳnh Văn Hoàng - Đào Trọng Trường).

[2]. Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí tập 1 (Trịnh Chất - Lê Văn Uyển).

[3]. Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí tập 2 (Trịnh Chất - Lê Văn Uyển).

[4]. Máy nâng chuyển và thiết bị cửa van (Nguyễn Đăng Cường - Lê Công Thành - Bùi Văn Xuyên - Trần Đình Hoà).

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"