MỤC LỤC

MỤC LỤC…-1-

LỜI NÓI ĐẦU.. - 5 -

CHƯƠNG 1. Tổng quan về cầu trục. - 6 -

1.1. Giới thiệu chung về cầu trục. - 6 -

1.2. Cấu tạo chung về cầu trục. - 7 -

1.3. Tình hình sử dụng cầu trục ở Việt Nam.. - 8 -

1.4. Tình hình thiết kế chế tạo cầu trục tại Việt Nam.. - 9 -

1.4.1. Các dạng cầu trục đang được sử dụng ở việt nam hiện nay. - 10 -

1.5. Giới thiệu về cầu trục hai dầm.. - 15 -

CHƯƠNG 2. Lựa chọn phương án thiết kế. - 17 -

2.1. Xây dựng và lựa chọn phương án thiết kế cầu trục hai dầm.. - 17 -

2.1.1. Phương án thiết kế dầm chủ. - 17 -

2.1.2. Phương án thiết kế dầm đầu. - 19 -

2.1.3. Phương án thiết kế cơ cấu di chuyển cầu trục. - 22 -

2.1.4. Phương án tổng thể cầu trục hai dầm.. - 25 -

CHƯƠNG 3. Tính toán thiết kế kết cấu thép. - 29 -

3.1. Tính toán thiết kế dầm chính. - 29 -

3.1.1. Tính toán sơ bộ chọn mặt cắt của dầm chính. - 29 -

3.1.2. Tình hình chịu lực của dầm chính. - 30 -

3.1.3. Xác định phản lực tại các gối - 33 -

3.1.4. Xác định kích thước và tiết diện của dầm chính. - 37 -

3.1.5. Kiểm tra mặt cắt dầm đã chọn. - 47 -

3.1.6. Xác định tiết diện gối tựa của dầm chính. - 50 -

3.2. Tính toán thiết kế dầm đầu. - 53 -

3.2.1. Tính toán sơ bộ chọn mặt cắt của dầm đầu. - 53 -

3.2.2. Tình hình chịu lực của dầm đầu. - 54 -

3.2.3. Xác định phản lực tại các gối - 55 -

3.2.4. Xác định kích thước và tiết diện của dầm đầu. - 61 -

3.2.5. Kiểm tra mặt cắt dầm đã chọn. - 68 -

3.3. Tính toán các mối nối ghép. - 69 -

3.3.1. Tính mối ghép hàn. - 70 -

CHƯƠNG 4. Tính toán bộ máy di chuyển cầu trục. - 75 -

4.1. Tính chọn bánh xe và ray. - 75 -

4.2. Lựa chọn động cơ điện. - 78 -

4.2.1. Xác định tổng trở lực cản di chuyển. - 78 -

4.2.2. Công suất tĩnh yêu cầu đối với động cơ điện. - 79 -

4.3. Tỷ số truyền chung. - 80 -

4.3.1. Số vòng quay yêu cầu của bánh xe. - 80 -

4.3.2. Tỷ số truyền chung cần có đối với bộ truyền. - 80 -

4.4. Kiểm tra động cơ điện về mô men mở máy. - 80 -

4.5. Tính chọn phanh. - 82 -

4.6. Bộ truyền. - 84 -

4.7. Các bộ phận khác nhau của cơ cấu di chuyển. - 85 -

4.7.1. Tính toán trục bánh dẫn. - 85 -

4.7.2. Ổ đỡ trục bánh xe. - 92 -

CHƯƠNG 5. Tính toán hệ thống điện cầu trục. - 95 -

5.1. Thống kê các động cơ điện trên cầu trục. - 95 -

5.2. Tính chọn khí cụ điện. - 95 -

5.2.1. Tính chọn khởi động từ. - 96 -

5.2.2. Tính chọn aptomat - 96 -

5.2.3. Tính chọn rơ le nhiệt - 97 -

5.3. Sơ đồ hệ thống điện cầu trục dầm.. - 97 -

CHƯƠNG 6. Quy trình lắp dựng cầu trục. - 99 -

6.1. Quá trình vận chuyển. - 99 -

6.2. Lắp ráp. - 99 -

6.3. Kiểm tra trước khi lắp ráp. - 99 -

6.4. Quá trình lắp ráp. - 100 -

6.4.1. Lắp ráp từng chi tiết thành cụm chi tiết trước khi vận chuyển. - 100 -

6.4.2. Lắp đặt ray. - 100 -

6.4.3. Lắp ráp cầu trục. - 102 -

6.4.4. Chọn cẩu cần thiết cho quá trình lắp dựng. - 107 -

6.5. Kiểm tra sau lắp ráp. - 108 -

6.6. Thử tải - 108 -

6.6.1. Thử tải tĩnh. - 109 -

6.6.2. Thử tải động. - 109 -

6.6.3. Thử nghiệm định kỳ. - 109 -

KẾT LUẬN.. - 110 -

TÀI LIỆU THAM KHẢO.. - 111 -

LỜI NÓI ĐẦU

Máy nâng vận chuyển là một trong những phương tiện quan trọng trong việc cơ giới hóa các quá trình sản xuất trong các ngành kinh tế quốc dân. Trong khi các nước tiên tiến ngày càng phát triển mạnh mẽ về ngành máy vận chuyển, ngành máy nâng vận chuyển đã trở thành một ngành lớn về chế tạo máy, có tính độc lập.

Đứng đầu về nhu cầu tăng nhanh trong máy nâng vận chuyển phải kể đến cầu trục và cầu trục tháp. Trong đó cầu trục cũng được sử dụng rộng rãi trong các nhà kho của bến bãi, nhà máy, phân xưởng để di chuyển, nâng hạ hàng hóa, máy móc và những công việc nặng nhọc. Nó còn có ý nghĩa quan trọng về phương tiện giảm nhẹ lao động nặng nhọc cho công nhân và tiếp tục nâng cao năng suất, đáp ứng nhu cầu kỹ thuật hiện đại trong các ngành kinh tế quốc dân.

Hiện nay, nước ta cũng có nhiều trung tâm nghiên cứu cũng như các nhà máy đã và đang nghiên cứu, chế tạo các loại cầu trục và các kích thước, tải trọng và chế độ làm việc khác nhau để đáp ứng nhu cầu đa dạng và phong phú của ngành công nghiệp. Vì vậy chế tạo và thiết kế cầu trục cũng phát triển không ngừng.

Em rất vinh dự được bộ môn giao cho đề tài tốt nghiệp với nội dung: “Tính toán, thiết kế cầu trục hai dầm Q = 20 Tấn, khẩu độ L = 22 m, chiều cao nâng H = 6 m”. Trong đó nhiệm vụ cụ thể của em là:

+ Tổng quan về cầu trục

+ Đề xuất và lựa chọn phương án thiết kế

+ Tính toán kết cấu thép của cầu trục

+ Tính toán bộ máy di chuyển cầu trục

+ Tính toán hệ thống điện của cầu trục

+ Quy trình lắp dựng, vận hành cầu trục

Do thời gian và trình độ còn có hạn nên đề tài này không tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong thầy cô cùng các bạn đóng góp ý kiến, phê bình để đề tài được hoàn chỉnh.

Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo : PSG -TS………….. và các thầy cô giáo trong bộ môn Máy Xây Dựng - Xếp Dỡ đã giúp em hoàn thành đề tài này!

                                                                                             Hà nội, ngày … tháng … năm 20…

                                                                                                 Sinh viên thực hiện

                                                                                                  ……………..

CHƯƠNG 1  

TỔNG QUAN VỀ CẦU TRỤC

1.1. Giới thiệu chung về cầu trục

Cầu trục là loại máy trục có kết cấu giống chiếc cầu có bánh xe lăn trên đường ray chuyên dùng, nên còn gọi là cầu lăn. Nó được sử dụng rất phổ biến trong hầu hết các ngành kinh tế và quốc phòng để nâng - chuyển các vật nặng trong các nhà xưởng và kho, cũng có thể dùng để xếp dỡ hàng. Ngoài ra, cầu trục còn dùng để lắp ráp thiết bị công nghiêp, thiết bị thuỷ điện lớn. Cầu trục có thể được trang bị móc câu, cơ cấu nam châm điện, hoặc gầu ngoạm tuỳ theo dạng và tính chất của vật nặng. 

Cầu trục là một kết cấu dầm hộp hoặc dàn, trên đó đặt palang với cơ cấu nâng. Dầm cầu có thể chạy trên các đường ray đặt trên cao dọc theo nhà xưởng palang có thể chạy dọc theo các dầm cầu.

Cầu trục được dùng chủ yếu trong các phân xưởng, nhà kho để nâng hạ và vận chuyển hàng hóa với lưu lượng lớn. Cầu trục có thể nâng hạ và vận chuyển hàng theo yêu cầu tại bất kỳ điểm nào trong không gian nhà xưởng.

Cầu trục được sử dụng trong tất cả các lĩnh vực của nền kinh tế quốc dân  với các thiết bị mang vật đa dạng như móc treo, thiết bị cạp, nam châm điện, gầu ngoạm… Đặc biệt, cầu trục được sử dụng phổ biến trong ngành công nghiệp chế tạo máy và luyện kim với các thiết bị mang vật chuyên dùng.

1.2. Cấu tạo chung về cầu trục

Về cơ bản, cầu trục gồm có dầm chính, dầm đầu, pa lăng nâng hạ, hệ thống điện động lực, điện điều khiển và các thiết bị phụ trợ khác.

+ Dầm chính cầu trục: Chế tạo từ thép tấm, thép cuộn hoặc tổ hợp thép hình.

+ Dầm đầu  cầu trục: Chế tạo từ thép và tổ hợp với bánh xe, động cơ di chuyển.

+ Pa lăng nâng hạ: Là thiết bị đồng bô và nhập khẩu nguyên chiếc từ nước ngoài về. Ở Việt nam thường chỉ dùng các tổ hợp pa lăng khi có tải trọng lớn, yêu cầu đặc biệt.

+ Hệ thống cấp điện: Đảm bảo cấp điện cho pa lăng và cầu trục. Hệ thống cấp điện điều khiển đấu nối song song với hệ điện động lực và tách rời khỏi hệ thống động lực.

+ Thiết bị an toàn: Là những thiết bị có yêu cầu cơ bản trong tiêu chuẩn an toàn thiết bị nâng hạ.

1.3. Tình hình sử dụng cầu trục ở Việt Nam

Sự phát triển không ngừng của các lĩnh vực xây dựng, bốc xếp, vận chuyển … tại các công trình cầu đường, xây dựng dân dụng, bến bãi công trình, kho xưởng,.. mà theo đấy kéo theo sự phát triển của ngành. Chúng ta cũng đã luôn tìm tòi, vận dụng nghiên cứu chuyển giao công nghệ những loại máy tiên tiến trên thế giới vào áp dụng tại Việt Nam.

1.4. Tình hình thiết kế chế tạo cầu trục tại Việt Nam

Trong những năm của thập kỉ 90 về trước, nước ta sử dụng chủ yếu cầu trục của Liên xô và các nhà nước XHCN với số lượng không nhiều, theo nhu cầu và kế hoạch của nhà nước. Tham gia vào lĩnh vực thiết kế, chế tạo cầu trục thường chỉ là các công ty nhà nước như Hồng Nam, Formach…, chủ yếu là khai thác vật tư thiết bị trong nước, thiết kế cải tạo, thiết kế theo kinh nghiệm.

Về công nghệ, cùng với sự đầu tư trang thiết bị máy móc ở các công ty, sự chuyển giao công nghệ chế tạo của các hãng và tích luỹ kinh nghiệm, nâng cao trình độ của các cán bộ kĩ thuật, chúng ta đã đủ khả năng chế tạo dầm cầu trục dạng hộp đạt chất lượng cao, đẹp, hợp chuẩn quốc tế (ví dụ hãng ABUS chuyển giao công nghệ chế tạo dầm hộp cho CEC Hà Nội LTD và sau này là công ty cổ phần AVC). Tuy nhiên việc tính toán thiết kế kết cấu thép cầu trục nói riêng và cầu trục nói chung vẫn còn nhiều vấn đề đáng nói:

+ Các công ty thường thiết kế, chế tạo đơn chiếc theo đơn đạt hàng và chủ yếu là tính tay nên không chủ động đáp ứng được yêu cầu đề ra, độ chính xác chưa cao lãng  phí và đặc biệt là khi đấu thầu, báo giá gấp (thường lấy tương đối theo kinh nghiệm) dẫn tới tính cạnh tranh không cao.

+ Về phương pháp tính hiện nay chưa có sự thống nhất chung, các công ty với độ ngũ thường yếu và thiếu tài liệu hạn chế, thường tự tính theo kinh nghiệm và phương pháp riêng của mình có tham khảo các mẫu. Do vậy tính chính xác và hiệu quả kinh tế chưa được cao.

1.4.1. Các dạng cầu trục đang được sử dụng ở việt nam hiện nay

Hiện nay ở việt nam đang sử dụng và chế tạo rất nhiều loại cầu trục với các kích thước, tải trọng và chế độ làm việc khác nhau để phục vụ cho ngành công nghiệp của đất nước. Ta có thể chia cầu trục thành các loại sau.

1.4.1.1. Theo cách tựa của cầu trục lên đường ray di chuyển cầu trục

- Cầu trục tựa: Loại này có ưu điểm là có chiều cao nâng lớn nhất nhưng chiều dài của đường ray chỉ bằng chiều dài của nhà xưởng, được dùng phổ biến.

- Cầu trục treo: Loại cầu trục treo có ưu điểm là có thể làm dầm cầu dài hơn, do đó có thể phục vụ ở cả ngoài phần nhà xưởng, thậm chí có thể chuyển hàng giữa hai nhà xưởng song song. Tuy nhiên, cầu trục treo có chiều cao nâng thấp hơn so với cầu trục tựa. Dầm của cầu trục treo thường là dầm thép chữ  I và palăng điện chạy dọc theo dầm cầu dể nâng hạ vật. Tuỳ theo khẩu độ của nhà xưởng mà cầu trục treo có thể chạy dọc theo nhà xưởng nhờ hai ray treo hoặc nhiều ray treo.

1.3.1.3. Theo nguồn dẫn động cầu trục

- Cầu trục dẫn động tay: Dùng chủ yễu trong sửa chữa, lắp ráp nhỏ và các công việc nâng, vận chuyển hàng hoá không yêu cầu tốc độ, và sức nâng lớn.

- Cầu trục dẫn động bằng máy: Đuợc dùng chủ yếu vì nó dễ sử dụng, cho hiệu quả cao và tin cậy.

1.4.1.5. Theo công dụng của các loại cầu trục

- Cầu trục có công dụng chung: Loại này dùng chủ yếu với móc treo dể xếp dỡ, lắp ráp và sửa chữa máy móc.

- Cầu trục chuyên dùng: Loại này được sử dụng chủ yếu trong công nghiệp luyện kim với các thiết bị mang vật chuyên dùng và có chế độ làm việc rất nặng, trong nhà máy thủy điện, các xí nghiệp đóng tàu...

1.4.1.8. Dựa vào dạng kết cấu thép, chia cầu trục thành: cầu trục một dầm và cầu trục hai dầm

1.4.1.8.1. Cầu trục một dầm

- Cấu tạo:

- Nguyên lý làm việc:

+ Cầu trục dầm đơn di chuyển được nhờ hệ thống dầm biên đặt dưới dầm chính, dầm biên được cấu tạo gồm hệ thống hộp thép có gắn bánh xe, răng xích giúp nó vận hành dọc nhà xưởng.

+ Pa lăng được treo trên dầm chính có tác dụng nâng hạ, di chuyển hàng hóa có trọng lượng lớn mà sức người không thể di chuyển được. Tùy vào điều kiện sử dụng mà người ta lắp đặt pa lăng phù hợp với mức nâng hạ thường xuyên của nhà xưởng.

1.4.1.8.2. Cầu trục hai dầm

- Cấu tạo:

- Nguyên lý làm việc:

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

+ Palăng chạy dọc theo đường ray trên dầm chính, chúng di chuyển nhờ cơ cấu nâng. Tùy vào công dụng của cầu trục mà đặt một hay hai cơ cấu nâng trên palăng. Nếu có 2 cơ cấu nâng thì cơ cấu nâng chính cần có tải trọng lớn, cơ cấu nâng phụ có tải trọng tương đối thấp hơn.

1.5. Giới thiệu về cầu trục hai dầm

Cầu trục hai dầm là loại máy trục kiểu cầu nó có hai dầm chủ hoặc hai dàn chủ liên kết với hai dầm đầu bằng phương pháp hàn hoặc bằng bu lông, trên dầm đầu lắp các cụm bánh xe di chuyển cầu để cho cầu di chuyển dọc theo đường ray chuyên dùng đặt trên cao dọc nhà xưởng hoặc ở ngoài trời.

- Xe con mang hàng của cầu trục được di chuyển dọc theo đường ray ghép trên hai dầm chủ hoặc dàn chủ, trên xe con có đặt bộ máy nâng - hạ hàng và bộ máy di chuyển xe con.

- Cấu tạo: như hình vẽ.

CHƯƠNG 2 

LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

2.1. Xây dựng và lựa chọn phương án thiết kế cầu trục hai dầm

- Dựa vào yêu cầu của đề tài là tính toán thiết kế cầu trục hai dầm có:

- Tải trọng nâng Q:             20 tấn

- Khẩu độ L:                       22 m

- Chiều cao nâng H:            6 m

- Tốc độ di chuyển cầu V_c:  45 m/ph

- Chế độ làm việc CĐ%:     25 %

Qua tham khảo thực tế em đưa ra một số phương án thiết kế cầu trục như sau:

2.1.1. Phương án thiết kế dầm chủ

2.1.1.1. Phương án 1: Dầm chủ là dầm dạng dàn

- Ưu - nhược điểm:

+ Ưu điểm:

· Trọng lượng kết cấu thép nhẹ.

· Độ cứng ngang tốt.

+ Nhược điểm:

· Độ bền mỏi thấp.

· Chế tạo phức tạp, tốn kém.

· Không có khả năng hàn tự động.

2.1.1.3. Phương án 3: Dầm chủ là dầm tổ hợp khoét lỗ

- Ưu - nhược điểm:

+ Ưu điểm:

· Độ cứng vững theo hai phương lớn đối với dầm hộp.

· Tiết kiệm được thêm vật liệu.

· Giảm bớt trọng lượng của dầm.

+ Nhược điểm:

· Phải thêm gia công khoét lỗ.

· Đòi hỏi độ chính xác cao.

· Phức tạp trong quá trình tính toán.

* Kết luận: Từ những phân tích ưu nhược điểm của các phương án đã nêu trên ta thấy rằng phương án 2: “Dầm chủ là dầm tổ hợp” là phù hợp với phương án thiết kế cầu trục của đề bài được giao nhất. Em chọn phương án này để thiết kế.

2.1.2. Phương án thiết kế dầm đầu

2.1.2.1. Phương án 1: Kết cấu dầm đầu có dạng sau

- Ưu - nhược điểm:

+ Ưu điểm:

· Đảm bảo độ cứng vững theo các phương.

· Tải nâng lớn.

+ Nhược điểm:

· Trong thực tế ít sử dụng.

· Trọng lượng kết cấu thép lớn.

2.1.2.3. Phương án 3: Kết cấu dầm đầu có dạng sau

- Ưu - nhược điểm:

+ Ưu điểm:

· Chịu lực tương đối tốt theo các phương.

· Kết cấu nhẹ.

· Chế tạo đơn giản.

· Giá thành rẻ.

· Có thể chế tạo hàng loạt.

· Sử dụng rộng rãi.

+ Nhược điểm:

· Kết cấu tương đối lớn.

· Gia công đòi hỏi kỹ thuật cao.

2.1.2.4. Phương án 4: Kết cấu dầm đầu có dạng sau

- Ưu - nhược điểm:

+ Ưu điểm:

· Chịu lực tương đối tốt theo các phương.

· Kết cấu nhẹ.

· Chế tạo đơn giản.

· Có thể chế tạo han loạt.

+ Nhược điểm:

· Gia công lắp ráp phải chính xác.

· Chỉ han cho cầu trục khẩu độ ngắn.

· Khó  han trong việc lắp ráp, bôi trơn bánh xe di chuyển.

* Kết luận: Qua việc phân tích ưu nhược điểm của các phương án đã nêu trên, để phù hợp với yêu cầu của đề tài thiết kế cầu trục hai dầm lắp móc câu, em lựa chọn phương án 3.

2.1.3. Phương án thiết kế cơ cấu di chuyển cầu trục

2.1.3.1. Phương án dẫn động chung

* Phương án 1: Cơ cấu di chuyển dẫn động chung với trục truyền dài quay chậm

- Ưu - nhược điểm:

+ Ưu điểm:

· Trục truyền động dài ở trường hợp này là ở cấp quay chậm nên giá trị momen truyền là lớn nhất trong cơ cấu.

+ Nhược điểm:

· Khi thiết kế trục, ổ, khớp nối đều có kích thước và trọng lượng lớn, nên khi thiết kế kết cấu phải dựng trục rỗng hàn từ thép ống.

· Loại này thường dùng khi cầu trục có khẩu độ nhỏ, với tốc độ di chuyển chậm.

* Phương án 2: Cơ cấu di chuyển dẫn động chung với trục truyền dài quay nhanh

- Ưu - nhược điểm:

+ Ưu điểm:

· Với cùng công suất truyền trục quay nhanh có trọng lượng nhỏ hơn 4-6 lần so với trục quay chậm, mặc dù phải dùng hai hộp giảm tốc, trọng lượng chung của cơ cấu cũng không tăng.

+ Nhược điểm:

· Đối với phương án này độ chính xác lắp đặt các ổ trục đỡ yêu cầu cao và phải cân bằng động các chi tiết máy quay nhanh.

· Bộ di chuyển này thường lắp với khẩu độ cầu.

2.1.3.1. Phương án dẫn động riêng

Mỗi bánh xe hoặc cụm bánh xe chủ động được đặt trong một cơ cấu dẫn động riêng với hai động cơ riêng biệt và hai hộp giảm tốc riêng biệt nhưng có cùng một thông số kỹ thuật.

* Kết luận: Vậy căn cứ những ưu nhược điểm và phạm vi áp dụng của các loại cơ cấu di chuyển, em chọn loại cơ cấu di chuyển dẫn động riêng.

=> Kết luận: Qua việc phân tích ưu nhược điểm của các phương án đã nêu trên, để phù hợp với yêu cầu của đề tài thiết kế cầu trục hai dầm lắp móc câu, em lựa chọn phương án 2 với các thông số sau:

- Tải trọng nâng Q:                  20 tấn

- Khẩu độ L:                            22 m

- Chiều cao nâng H:                 6 m

- Tốc độ di chuyển cầu V_c:      45 m/ph

- Chế độ làm việc CĐ%:           25 %

CHƯƠNG 3 

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KẾT CẤU THÉP

Kết cấu thép của cầu trục là phần chiếm nhiều kim loại nhất trong toàn bộ cầu trục, vì thế để có khối lượng hợp lý cần phải thiết kế và tính đúng phần kết cấu kim loại của nó.

3.1. Tính toán thiết kế dầm chính

3.1.1. Tính toán sơ bộ chọn mặt cắt của dầm chính

Xây dựng giản đồ tính toán:

- Dầm chính đã lựa chọn có kết cấu như hình vẽ.

Do hai  đầu của dầm chính được hàn cứng với dầm đầu, nên để tiện cho việc tính toán ta coi dầm chính như một dầm giản đơn có hai gối tựa, có khoảng cách tâm hai gối tựa là L (khẩu độ của cầu trục). Dầm chịu lực chủ yếu là của xe con và tải trọng (Q ) của hàng nâng.

3.1.2. Tình hình chịu lực của dầm chính

a) Tải trọng tĩnh Q_t

Đó là trọng lượng bản thân của dầm chính. Tải trọng này có phương là phương thẳng đứng, chiều từ trên hướng xuống dưới và ta coi như nó phân bố đều trên suốt chiều dài dầm chính.

Tải trọng tĩnh tính toán của kết cấu thép được xác định theo công thức (tài liệu [3], trang 122):

Q_t^tt = ψ₁.Q_dc,  (N)

=> Q_t^tt = 1.100000 = 100000 (N)

b) Tải trọng di động Q_dđ

Tải trọng di động bao gồm: Do áp lực thẳng đứng của các bánh xe của xe lăn khi di chuyển dọc theo kết cấu của kim loại. Tải trọng này sinh ra do trọng lượng của vật nâng và trọng lượng xe lăn.

Tải trọng này có phương thẳng đứng, chiều từ trên xuống và di chuyển dọc theo dầm chính.

Tải trọng này được xác định theo công thức (5.3, [1]):

P = P_x + P_Q,  (N)

* Xác định tải trọng tác dụng lên các bánh xe:

Sơ bộ chọn sơ đồ để xác định tải trọng lên các bánh xe:

Tải trọng do trọng lượng xe lăn kể cả bộ phận mang và vật nâng tác dụng lên các bánh xe A và B, C, D khi có kể đến hệ số điều chỉnh:

P_A’ = P_D’  = 80000 (N)

P_C’ = P_B’  = 80000 (N)

Tải trọng do trọng lượng xe con kể cả bộ phận mang và vật nâng tác dụng lên  các bánh xe A và B, C, D khi không kể đến hệ số điều chỉnh:

P_A’’ = P_D’’  = 70000 (N)

P_C’’ = P_B’’ = 70000 (N)

c) Tải trọng quán tính P_qt

Lực quán tính sinh ra khi khởi động hoặc phanh hãm các cơ cấu di chuyển xe con nâng - hạ hàng và giá cầu. Để xác định được lực quán tính lớn nhất ta tính cho trường hợp phanh gấp.

q = 6 N/mm = 6000 N/m =>p_qt =  = 300 (N/m)

3.1.3. Xác định phản lực tại các gối

3.1.3.1. Xác định phản lực tại các gối dưới tác dụng của tải trọng chính

Ta có: S M_B = 0

S Y = 0

R_A +R_B - P^’_D - P^’_C - q.22000 = 0

R_B = P^’_D + P^’_C + q.22000 - R_A

R_B = 80000 + 80000 +6.22000 - 146000

=> R_B = 146000 (N)

* Xác định các giá trị trên biểu đồ nội lực:

+ Giá trị lực cắt:

Qy_(A) = R_A = 146000 (N)

Qy^T_(C) = Qy_(A) – AC.q = 146000 – 10000.6 = 86000 (N)

Qy^P_(C) = Qy^T_(C) – P_D’ = 86000 – 80000 = 6000 (N)

Qy^T_(E) = Qy^P_(C) – CE.q = 6000 – 2000.6 = -6000 (N)

Qy^P_(E) = Qy^T_(E) – P_C’ = -6000 – 80000 = -86000 (N)

Qy_(B) = Qy^P_(E) – EB.q = -86000 – 10000.6 = -146000 (N)

3.1.3.2. Xác định phản lực tại các gối dư­ới tác dụng của tải trọng quán tính

Ta có:         S M_B = 0

R_A + R_B – P’_qt – p_qt.L = 0

6800 + R_B – 7000 – 0,3.22000  = 0

=> R_B = 6800 (N)

* Xác định các giá trị trên biểu đồ nội lực:

+ Giá trị lực cắt:

Qy_(A) = R_A = 6800 (N)

Qy^T_(C) = Qy_(A) – AC.p_qt = 6800 – 11000.0,3 = 3500 (N)

Qy^P_(C) = Qy^T_(C) – P_qt’ = 3500 – 7000 = -3500 (N)

Qy_(B) = Qy^P_(C) – CB. p_qt = -3500 – 11000.0,3 = -6800 (N)

3.1.4. Xác định kích th­ước và tiết diện của dầm chính

- Kết cấu của dầm chính:

Trong đó:

H -  Chiều cao của dầm chính ở tiết diện giữa dầm

H₀ -  Chiều cao của dầm chính ở tiết diện gối tựa

C -  Chiều dài đoạn nghiêng của dầm chính

L - Khẩu độ của cầu trục

B₀ - Chiều rộng thanh biên trên và thanh biên dư­ới của dầm chính

B - Khoảng cách giữa hai thành đứng của dầm chính

* Xác định chiều cao của dầm chính ở tiết diện giữa dầm, (H):

Ta chọn:     H = 1,4 (m) = 1400 (mm)

* Xác định chiều cao (H₀) của dầm ở tiết diện gối tựa:

Để giảm nhẹ trọng l­ượng của cầu trục và để dễ áp dầm chính vào dầm đầu, chiều cao của hai đầu dầm chính có thể xác định theo công thức (tài liệu [1], trang 144):

H₀ = (0,4 ¸ 0,6).H

Ta chọn: H₀ = 0,5.H = 0,5.1400 = 700 (mm)

* Xác định chiều dài đoạn nghiêng của dầm chính, (C):

Chiều dài đoạn nghiêng của dầm chính có thể xác định theo công thức (tài liệu [1], trang 144):

C = (0,1¸0,2).L

L = 22000 mm

=> C = (0,1¸0,2).22000 = (2200 ¸ 4400) mm

Ta chọn: C = 3000 (mm)

* Chọn vật liệu của dầm chính:

Ta chọn vật liệu chế tạo dầm chính là thép CT3.

Vì thanh biên trên của dầm chính có đặt đ­ường ray chịu tải nên ta chọn chiều dày của thanh biên trên lớn hơn chiều dày của thanh biên dư­ới.

- Thanh biên trên : chọn thép tấm có chiều dày d₁ = 20 mm

- Thanh biên dưới: chọn thép tấm có chiều dày d₂ = 16 mm

- Thành đứng : chọn thép tấm có chiều dày d₃ = 16 mm

a) Đặc tính cơ bản của tiết diện giữa dầm:

* Diện tích tiết diện

Thanh biên trên: F₁ = B_o.d₁ = 600.20 = 12000 (mm²)

Thanh biên dưới: F₂ = B_o.d₂ = 600.16 = 9600 (mm²)

Thanh đứng: F₃ = 2.h₁.d₃ = 2.1364.16 = 43648 (mm²)

Tổng diện tích của tiết diện: F = F₁ + F₂ + F₃ = 12000 + 9600 + 43648 = 65248       (mm²)

* Momen quán tính của tiết diện giữa dầm đối với trục x - x tính theo công thức (6-9,[2]):

J_x = J_xc + b’².F

Tổng momen quán tính của tiết diện giữa dầm đối với trục x – x:

J_x = J_x1 + J_x2 + J_x3= 5323072000 + 4921702400 + 6796750165 = 17041524565 (mm⁴)

b) Đặc tính cơ bản của tiết diện cuối dầm:

* Diện tích tiết diện:

Thanh biên trên: F₁ = B_o.  = 600.20 = 12000 (mm²)

Thanh biên dưới: F₂ = B_o.  = 600.16 = 9600 (mm²)

Thanh đứng: F₃ = 2.h₁.  = 2.664.16 = 21248 (mm²)

Tổng diện tích của tiết diện:

F = F₁ + F₂ + F₃ = 12000 + 9600 + 21248 = 42848       (mm²)

* Momen tĩnh của tiết diện giữa dầm đối với trục x₁ - x₁ tính theo công thức (6-2,[2]):

S_x = y_c.F

Tổng momen tĩnh của tiết diện giữa dầm đối với trục x₁ - x₁:

S_x = S_x1+S_x2+S_x3 = 8280000 + 76800 + 7394304 = 15751104 (mm³)

* Momen quán tính của tiết diện giữa dầm đối với trục x - x tính theo công thức (6-9,[2]):

J_x = J_xc + b².F

Tổng momen quán tính của tiết diện giữa dầm đối với trục x – x:

J_x = J_x1 + J_x2 + J_x3

= 1244608000 + 1244364800 + 789179050,7

= 3278151851 (mm⁴)

* Momen quán tính của tiết diện giữa dầm đối với trục y - y:

J_y = J_yc + a².F

Tổng momen quán tính của tiết diện giữa dầm đối với trục y – y:

J_y = J_y1 + J_y2 + J_y3

= 360000000 + 288000000 + 1414805163

= 2062805163 (mm⁴)

3.1.6. Xác định tiết diện gối tựa của dầm chính

Khi xe con ở sát gối tựa nhất thì khoảng từ tâm bánh xe sát gối tựa đến gối tựa là 1100 mm (khoảng cách này bao gồm cả khoảng cách an toàn và khoảng cách của bộ phận lấy điện).

Xác định phản lực gối:

Ta có: S M_B = 0

R_A.22000 - P^’_D(22000 - 1100) - P^’_C(22000 - 1100 - 2000) - q.22000.11000 = 0

R_A.22000-80000.(22000 - 1100) - 80000.(22000-1100-2000) - 6.22000.11000=0

=> R_A = 210727,27 N

SY = 0

R_A +R_B - P^’_D - P^’_C - q.22000 = 0

R_B = P^’_D + P^’_C + q.22000 - R_A

R_B = 80000 + 80000 +6.22000 – 210727,27

=> R_B = 81272,73 N

Ta thấy khi xe lăn ở  sát gối tựa thì lực cắt lớn nhất sẽ ở gối A và có giá trị là: R_A = 210727,27 N

* Xác định các giá trị trên biểu đồ nội lực:

+ Giá trị lực cắt:

Qy_(A) = R_A = 210727,27 (N)

Qy^T_(C) = Qy_(A) – AC.q = 210727,27 – 1100.6 = 204127,27 (N)

Qy^P_(C) = Qy^T_(C) – P’_D = 204127,27 – 80000 = 124127,27 (N)

Qy^T_(E) = Qy^P_(C) – CE.q = 124127,27 – 2000.6 = 112127,27 (N)

Qy^P_(E) = Qy^T_(E) – P’_C = 112127,27 – 80000 = 32127,27 (N)

Qy_(B) = Qy^P_(E) – EB.q = 32127,27 – 18900.6 = -81272,73 (N)

Tổng ứng suất cắt: t = t_c + t^’’ = 10,9 + 0,71 = 11,61 (N/mm²)

t < [t_c] à vậy tiết diện cuối dầm đảm bảo điều kiện cắt.

3.2. Tính toán thiết kế dầm đầu

3.2.1. Tính toán sơ bộ chọn mặt cắt của dầm đầu

Khi xe con mang hàng di chuyển dọc suốt chiều dài của dầm chủ thì lực truyền từ dầm chủ lên dầm đầu có độ thay đổi tuỳ thuộc vào vị trí của xe con. Ta thấy khi xe con gần dầm đầu nhất thì lúc này lực tác dụng lên dầm đầu là lớn nhất cho nên ta lấy trường hợp này để tính toán thiết kế dầm đầu.

3.2.2. Tình hình chịu lực của dầm đầu

a) Tải trọng tĩnh

Đó là trọng lượng bản thân của dầm đầu.

Tải trọng này có phương là phương thẳng đứng, chiều từ trên hướng xuống dưới và ta coi như nó phân bố đều trên suốt chiều dài dầm.

Để xét đến ảnh hưởng của lực động trong quá trình làm việc, tải trọng tĩnh trong tính toán được nhân với hệ số động lực học (Y₁).

Q_tt = Y₁. Q_db , N

=> Q = 1.18900 = 18900 N

b) Tải trọng di động

Tải trọng di động: Do dầm chủ tác dụng lên khi xe con mang hàng di chuyển trên dầm chủ.

Tải trọng này có phương thẳng đứng, chiều từ trên xuống và có độ lớn là.: P₁ = P₂ = R_A = 210727,27 N

3.2.3. Xác định phản lực tại các gối

3.2.3.1. Xác định phản lực tại các gối dưới tác dụng của tải trọng chính

R_C = 218427,27 (N)

SY = 0

R_C + R_D – P₁ – P₂ – q^’.4400 = 0

218427,27 + R_B – 210727,27 – 210727,27 – 3,5.4400 = 0

=> R_D = 218427,27 (N)

* Xác định các giá trị trên biểu đồ nội lực:

+ Giá trị lực cắt:

Qy_(D) = R_D = 218427,27 (N)

Qy^T_(E) = Qy_(D) – DE.q’ = 218427,27 – 950.3,5 = 215102,27 (N)

Qy^P_(E) = Qy^T_(E) – P₂ = 215102,27 – 210727,27 = 4375 (N)

Qy^T_(G) = Qy^P_(E) – EG.q’ = 4375 – 2500.3,5 = -4375 (N)

Qy^P_(G) = Qy^T_(G) – P₁ = -4375 – 210727,27 = -215102,27 (N)

Qy_(C) = Qy^P_(G) – GC.q’ = -215102,27 – 950.3,5 = -218427,27 (N)

3.2.3.2.  Xác định lực quán tính ở bánh xe dẫn của cầu khi phanh xe lăn ở sát gối tựa bên trái nhất

Lực quán tính ở bánh xe dẫn bên phải cầu là:

P^’’’_qt  = 7936,363 (N)

Lực quán tính ở bánh xe dẫn bên phải cầu nó sẽ gây ra một tải trọng phụ trên dầm đầu ở bên trái và làm cho dầm đầu bị uốn do đó khi tinh dầm đầu ta cần phải xác định tải trọng phụ do lực quán tính này gây ra.

R’_C : Tải trọng phụ do lực quán tính gây ra, N

P’’’_qt : Lực quán tính, P’’’_qt = 7936,363 N

A: Khoảng cách tâm hai trục bánh xe di chuyển cầu, A = 4400 mm

Ta có: S M_D = 0

P’’’_qt.22000 – R’_C.4400 = 0

7936,363.22000 – R’_C.4400 = 0

=> R’_C = 39681,815 (N)

3.2.4. Xác định kích th­ước và tiết diện của dầm đầu

Để thuận tiện cho việc lắp ráp dầm chính với dầm biên, ta chọn sơ bộ chiều cao của dầm đầu bằng chiều cao của hai đầu của dầm chính.

Ta chọn: A = 4,4 (m) = 4400 (mm)

Ta chọn vật liệu chế tạo dầm biên là thép CT3

Thanh biên trên    : chọn thép tấm có chiều dày d₁ = 20 mm

Thanh biên dưới   : chọn thép tấm có chiều dày d₂ = 20 mm

Thanh đứng : chọn thép tấm có chiều dày d₃ = 16 mm

Từ các kích thước trên ta có thể xác định các đặc tính cơ bản của tiết diện giữa và cuối dầm biên

a) Đặc tính cơ bản của tiết diện giữa dầm:

* Diện tích tiết diện:

Thanh biên trên: F₁ = B_o.  = 600.20 = 12000 (mm²)

Thanh biên dưới: F₂ = B_o.  = 600.20 = 12000 (mm²)

Thanh đứng: F₃ = 2.h₁.  = 2.660.16 = 21120 (mm²)

Tổng diện tích của tiết diện:

F = F₁ + F₂ + F₃ = 12000 + 12000 + 21120 = 45120 (mm²)

* Momen tĩnh của tiết diện giữa dầm đối với trục x₁ - x₁ tính theo công thức (6-2,[2]):

S_x = y_c.F

Tổng momen tĩnh của tiết diện giữa dầm đối với trục x₁ - x₁:

S_x = S_x1+S_x2+S_x3 = 8280000 + 120000 + 7392000 = 15792000 (mm³)

* Momen quán tính của tiết diện giữa dầm đối với trục x - x tính theo công thức (6-9,[2]):

J_x = J_xc + b’².F

Tổng momen quán tính của tiết diện giữa dầm đối với trục x – x:

J_x = J_x1 + J_x2 + J_x3

= 1387600000 + 1387600000 + 766993920

= 3542193920 (mm⁴)

b) Đặc tính cơ bản của tiết diện cuối dầm:

* Diện tích tiết diện:

Thanh biên trên: F₁ = B_o.  = 600.20 = 12000 (mm²)

Thanh biên dưới: F₂ = 2.b^’.  = 2.100.20 = 4000 (mm²)

Thanh đứng: F₃ = 2.h₂.  = 2.300.16 = 9600 (mm²)

Tổng diện tích của tiết diện:

F = F₁ + F₂ + F₃ = 12000 + 4000 + 9600 = 25600 (mm²)

* Momen tĩnh của tiết diện giữa dầm đối với trục x₁ - x₁ tính theo công thức (6-2,[2]):

S_x = y_c.F

Tổng momen tĩnh của tiết diện giữa dầm đối với trục x₁ - x₁:

S_x = S_x1+S_x2+S_x3 = 3960000 + 40000 + 1632000 = 5632000 (mm³)

* Momen quán tính của tiết diện giữa dầm đối với trục x - x tính theo công thức (6-9,[2]):

J_x = J_xc + b’².F

Tổng momen quán tính của tiết diện giữa dầm đối với trục x – x:

J_x = J_x1 + J_x2 + J_x3

= 145600000 + 176533333,3 + 96000000

= 418133333,3 (mm⁴)

3.3. Tính toán các mối nối ghép

Trong kết cấu cầu trục,chủ yếu người ta dùng các đường hàn để làm mối nối ghép chủ yếu để kết nối các bộ phận lại với nhau. Ở đây, tính toán các mối nối ghép là ta đi tính toán, kiểm tra xem các mối nối hàn đã đủ điều kiện chịu lực hay không. Mối hàn trong kết cấu chủ yếu bị cắt. Vì thế trong tính toán kiểm tra, ta kiểm tra mối hàn theo điều kiện cắt.

3.3.1. Tính mối ghép hàn

Do những ưu điểm của mối ghép hàn nên ngày nay trong các kết cấu thép nó được sử dụng rộng rãi.

Dùng các kết cấu hàn tiết kiệm được khoảng 15-20% kim loại so với kết cấu dùng đinh tán hoặc bu lông và khoảng 30-50% so với  kết cấu đúc.

Kết cấu ghép bằng hàn có khối lượng nhỏ so với ghép bằng đinh tán vì không có mũ đinh, không phải ghép chồng hoặc dùng tấm đệm, kim lọai được tận dụng vì  không bị lỗ đinh làm yếu, sử dụng mối ghép hàn tiết kiệm được công sức, giảm được giá thành vì không phải làm lỗ và tán đinh, không cần những thiết bị lớn khoan lỗ và tán đinh, công nghệ hàn dễ tự động hóa, có năng suất cao, nên dùng hàn dẽ đảm bảo điều kiện độ bền, nguyên vật liệu được sử dụng hợp lí.

Các phương pháp tính toán mối hàn thường có hai trường hợp tính toán sau:

- Trường hợp 1: Căn cứ theo tải trọng ngoài để tìm ra chiều dài hàn cần thiết, từ đó thiết kế kết cấu hàn. Khi thiết kế phải xuất phát từ điều kiện độ bền đều giữa mối hàn và các thành phần được ghép .

- Trường hợp 2: Căn cứ theo kết cấu để định kích thước mối hàn rồi kiểm nghiệm độ bền.

Trong thực tế những dầm tổ hợp có tính chất đồi xứng và dài nên người ta thường hàn với đường hàn liền, liên tục, sử dụng máy hàn tự động. Khi đó hộp dầm đảm bảo khít và không bị gỉ do tác dụng của môi trường bên ngoài xâm thực. Có thể lấy chiều cao đường hàn bằng 8 mm, chiều dài mối hàn là 50 mm, khoảng cách giữa các mối hàn là 60 mm.

Mối hàn thanh đứng của dầm đặt cách gối tựa là 6000 mm. Các thanh biên của dầm được nối ngoài mối nối đó để tránh các mối nối chồng lên nhau.

CHƯƠNG 4  

TÍNH TOÁN BỘ MÁY DI CHUYỂN CẦU TRỤC

Căn cứ vào ưu nhược điểm và phạm vi áp dụng của các loại cơ cấu di chuyển ta chọn loại cơ cấu di chuyển dẫn động độc lập.

4.1. Tính chọn bánh xe và ray

Căn cứ vào tải trọng Q = 20 T theo bảng 9-4 Tài liệu [1] ta chọn bánh xe hình trụ có hai thành bên đường kính bánh xe như bảng.

Đường kính bánh xe D_bx = 800 mm, đường kính ngõng trục lắp ổ d=100mm.

Đường kính ngoài D₁ = 880 mm, chiều rộng vành bánh xe B₁ = 170 mm.

Tải trọng tác dụng lên bánh xe có: Trọng lượng bản thân cầu G_c, trọng lượng xe con và móc câu G_x và trọng lượng vật nâng Q.

Khoảng cách trục các bánh xe A = 4400 mm.

Căn cứ vào đường kính bánh xe D_bx = 800 mm, chiều rộng vành bánh xe B₁ = 170 mm, ta chọn được ray KP80 làm ray cho cầu trục.

* Tải trọng tác dụng lên bánh xe gồm có:

+ Tải trọng bản thân lên cầu:

G_c = 2.(G_dc + G_db + G₂)

= 2.(100000 + 18900 + 32000) = 301800 (N)

Với:

G_dc: Trọng lượng dầm chính, G_dc = 100000 N

G_db: Trọng lượng dầm biên, G_db = 18900 N

G₂: Trọng lượng cơ cấu di chuyển, G₂ = 32000 N

Ngoài ra còn có trọng lượng của hệ thống điện, trọng lượng của bộ di chuyển cầu trục. Do đó, sơ bộ xác định: G_c = 320000 N

+ Trọng lượng xe lăn kể cả bộ phận mang vật G_x = 80000 N

+ Trọng lượng vật nâng Q = 200000 N

Để tính bánh xe về ứng suất tiếp xúc cần xác định tải trọng tương đương P_tđ lên bánh xe vì trong quá trình làm việc bánh xe tính theo công thức (3-65, [1]):

P_bx = .k_bx.P_max, N

Trong đó:

P_max: Tải trọng lớn nhất có thế xuất hiện đối với bánh xe có thể xác định cho trường hợp bất lợi nhất đối với bánh xe

P_max = 206636,36 N

k_bx: Hệ số tính đến chế độ làm việc của cơ cấu, k_bx = 1,2 (theo bảng 3-12, [1])

Vậy P_bx = 0,86.1,2.206636,36 = 213248,7 (N)

Trong quá trình làm việc của cầu trục do phải chịu tải trọng tổng cộng của hàng nâng và cả cầu trục nên bánh xe và ray sẽ bị mài mòn rất lớn. Để hạn chế sự mài mòn này bánh xe được chế tạo bằng thép đúc 55Õ làm tốt có độ rắn HB = 300 ÷ 320.

=> Vậy kích thước bánh xe đã chọn hợp lý.

4.2. Lựa chọn động cơ điện

4.2.1. Xác định tổng trở lực cản di chuyển

Áp dụng công thức tổng quát (3-39, [1]):

W_t = k_t.W₁ + W₂

Trong đó:

W_t: Lực cản tĩnh, N

W₁: Lực cản do ma sát lăn và ma sát ổ trục, N

W₂: Lực cản do độ dốc của đường ray, N

* Lực cản do ma sát xác định theo công thức (3-40, [1]):

Thay số ta được W1 = 3000 (N)

* Lực cản độ dốc đường ray đặt trên cầu xác định theo công thức (3-41, [1]):

W₂ = α.(G_o + Q)

Trong đó:

α: Độ dốc của đường ray, α = 0,001

=> W₂ = 0,001.(400000 + 200000) = 600 (N)

* Tổng lực cản tĩnh chuyển động:

W_t = 2,4.3000 + 600 = 7800 (N)

4.2.2. Công suất tĩnh yêu cầu đối với động cơ điện

Do bố trí phương án di chuyển cầu trục là hai động cơ điện dẫn động độc lập, vì vậy, để đề phòng trường hợp phân bố tải trọng không đều giữa hai động cơ thì công suất cần thiết của mỗi động cơ phải bằng 60% công suất tĩnh cần thiết N_t.

N₁ = N₂ = 60%.N_t = 60%.6,88 = 4,13 (kW)

Tương ứng với chế độ làm việc của cơ cấu là trung bình ta chọn động cơ điện cho cơ cấu di chuyển là động cơ giảm tốc có thể thay đổi được tốc độ di chuyển, vì khi mang tải cần điều chỉnh cầu di chuyển chậm, còn khi không mang tải thì cần điều chỉnh cầu di chuyển nhanh. 

Sơ bộ ta chọn động cơ liền hộp giảm tốc MX4SB4 làm động cơ dùng cho di chuyển cầu trục.

Động cơ MX4SB4 có các thông số sau:

+ Công suất danh nghĩa N_dc = 5,5 kW

+ Số vòng quay n_dc = 1440 v/ph

+ Momen vô lăng (G_iD_i²)_roto = 1,28 Nm²

4.3. Tỷ số truyền chung

4.3.1. Số vòng quay yêu cầu của bánh xe

Thay số được: n_bx = 18 (vòng/phút)

4.3.1. Tỷ số truyền chung cần có đối với bộ truyền

Thay số được: ic = 80

4.4. Kiểm tra động cơ điện về mô men mở máy

Chọn động cơ phải thỏa mãn những yêu cầu sau:

+ Công suất của động cơ phải có gia tốc đủ lớn để khởi động cần trục mà vẫn đảm bảo hệ số an toàn bám nằm trong khoảng cho phép.

+ Làm việc trong thời gian dài với chế độ ngắt liên tục, lắp đi lặp lại nhiều lần trong khi làm việc mà khong bị nóng, không hư hại những vật cách điện bên trong.

Ta chọn động cơ có công suất lớn nên có thể bỏ qua việc kiểm tra về nhiệt động cơ đó, chỉ cần kiểm tra xem động cơ khi mở máy thì độ bám thực tế và độ bám dự trữ là bao nhiêu, có đảm bảo hay không.

*Kiểm tra động cơ về mô men mở máy:

Gia tốc lớn nhất cho phép để đảm bảo hệ số an toàn bám K_b = 1,2. Tính cho trường hợp lực bám ít nhất khi không có vật nâng theo công thức (3-51, [1]):

Vậy: M_m = 1,7.M_dn = 62 (N.m) < M_m^o

Vậy động cơ đã dùng có momen mở máy nhỏ hơn momen mở máy cho phép.

4.5. Tính chọn phanh

Gia tốc hãm khi không có vật nâng, theo bảng (3-10, [1]), tương ứng với tỷ lệ số bánh dẫn với tổng số bánh xe là 50% và hệ số bám φ = 0,2, ta chọn J_ph^o = 0,75 m/s²

M_ph= 124,7 (Nm)

Chọn phanh đĩa điện từ model FD56, phanh này có khả năng tạo ra momen phanh lớn nhất M_b = 75 Nm. Phanh được bố trí tích hợp với động cơ giảm tốc, do cầu trục dẫn động độc lập lên có 2 động cơ giảm tốc tích hợp phanh, vì vậy, tổng momen phanh do phanh này tạo ra là 150 Nm.

Giá trị j_ph nằm trong thường sử dụng (0,3  0,6 m/s²) đối với các máy trục thông thường như vậy phanh chọn là hợp lý.

4.6. Bộ truyền

Ta dùng hộp giảm tốc bánh răng trụ đứng. Hộp giảm tốc phải đảm bảo các yêu cầu sau:

+ Với CĐ 25% số vòng quay trục vào n_v = 1440 v/ph truyền được công suất N = 5,5 kW và tỷ số truyền i = 80

Trong các hộp giảm tốc tiêu chuẩn của ngành máy nâng vận chuyển không có loại nào phù hợp với các yếu cầu trên. Hộp giảm tốc phù hợp hơn cả là hộp giảm tốc F603-84.0H70.

+ Tổng khoảng cách trục: A = 267 mm

+ Tỷ số truyền : i = 84

+ Công suất truyền được với CĐ 25%, số vòng quay trục vào 1400 vòng/phút: N = 5,5 kW

Như vậy, muốn đảm bảo yêu cầu động học ta phải thiết kế hộp giảm tốc theo yêu cầu đã đề ra ở trên. Ta có thể dựa hoàn toàn vào hộp giảm tốc F603-84.0H70 và ta chỉ thay đổi số răng của bánh răng sao cho phù hợp với tỷ số truyền yêu cầu.

4.7. Các bộ phận khác nhau của cơ cấu di chuyển

4.7.1. Tính toán trục bánh dẫn

Kết cấu bộ phận trục cùng bánh dẫn được trình bày trên hình bánh xe lắp cứng trên trục bằng then, trục được đặt trên ổ lăn gắn trên dầm đầu, do đó trong quá trình làm việc trục quay chịu uốn và xoắn, ứng suất 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 trọng lớn nhất tác dụng lên bánh xe: P_max = 206636,36 (N)

Tải trọng tĩnh có kể đến ảnh hưởng đến tải trọng động:

P_t = k_d.P_max = 1,2.206636,36 = 247963,63 (N)

Ngoại lực P_t trong mặt phẳng ngang trục còn bị uốn bởi lực di chuyển bánh xe (1/2 lực cản chuyển động cầu lăn), song trị số lực này nhỏ, nên ta bỏ qua.

Momen xoắn lớn nhất truyền từ trục ra của hộp giảm tốc sang bánh lớn nhất trong thời kỳ mở máy. Với hệ số quá tải lớn nhất khi mở máy đã quy định, momen mở máy lớn nhất trên trục I ( trục động cơ) là:

M_mmax =1,8.M_dn = 1,8.36,47 = 65,646 (Nm)

Vậy tổng momen lớn nhất trên trục I sẽ truyền đến các bánh dẫn:

M₁ =M_t + M’_d = 45,62 + 19,5 = 65,12 (Nm)

Momen tính toán kể đến tải trọng động:

M’₁ = M₁.k_d  = 65,12.1,2 = 78,144 (Nm)

Momen xoắn lớn nhất trên các trục cơ cấu bánh dẫn:

M_bd = M₁’.i.η_dc = 78,144.80.0,85 = 5313,792 (Nm)

Với cơ cấu dẫn động riêng có hai hộp giảm tốc, ở trục ra của mỗi hộp giảm tốc momen này truyền sang một bên, phân bố tỉ lệ với tải trọng lên các bánh dẫn B và C. Bánh B và C chịu tải nặng nhất và ngang bằng nhau, trục của nó sẽ chịu momen xoắn lớn nhất:

M_x = M_bd = 5313,792 (Nm)

Số giờ làm việc tổng cộng:

T = 24.365.A.k_n.k_ng = 24.365.15.0,5.0,67 = 44000 (giờ)

Trong đó:

A: Tuổi bền tính toán, A = 15 năm (theo bảng 1-1, [1])

k_n: Hệ số sử dụng trong năm, k_n = 0,5 (theo bảng 1-1, [1])

k_ng: Hệ số sử dụng trong ngày, k_ng = 0,67 (theo bảng 1-1, [1])

Số chu kỳ làm việc tổng cộng của ứng suất uốn:

Z₀ = 60.T.n_bx.(CĐ%) =60.44000.18.0,25 = 11880000

4.7.2. Ổ đỡ trục bánh xe

Tải trọng chiều dọc trục khi cầu trục (hệ thống di chuyển cầu trục) bị lệch, tải trọng này quy ước bằng 10% tải trọng lớn nhất tác dụng lên bánh xe.

F_a = 0,1.P_max = 0,1.206636,36 = 20663,636 (N)

Tải trọng chiều dọc trục do tải trọng hướng kính và góc nghiêng b của ổ, nhưng lực này xuất hiện đều ở hai ổ đối nhau và triệt tiêu lẫn nhau.

Tải trọng tính lớn nhất tác dụng lên ổ xác định theo công thức (11-3, [5]):

Q_{t max} = (X.F_r.V + Y.F_a).k_t.k_d

Trong đó:

k_d: Hệ số tải trọng, k_d = 1,5 (theo bảng 9-3, [1])

V: Hệ số kể đến vòng nào quay, khi vòng trong quay, V = 1 (theo tài liệu [5], trang 214)

k_t: Hệ số kể đến ảnh hưởng của nhiệt độ, khi nhiệt độ q = 105^oC, k_t=1 (theo tài liệu [5], trang 214)

X: Hệ số tải trọng hướng tâm

Y: Hệ số tải trọng dọc trục

Từ bảng 11-4, [5] có thể thấy:

Vậy X = 1, Y = 0

=>  Q_{t max} = (1.103318,18.1 + 0.20663,636).1.1,5 = 154977,27 (N)

Cụ thể ta có:

- Khi nâng vật Q₁ = Q    : Q_t1 = 154977,27  (N)

- Khi nâng vật Q₂ = 0,75Q: Q_t2 = 0,9.Q_t1 = 139479,54 (N)

- Khi nâng vật Q₃ = 0,2Q        : Q_t3 = 0,65.Q_t1 = 100735,22 (N)

- Khi nâng vật Q₄ = 0     : Q_t4 = 0,56.Q_t1 = 86787,27 (N)

Vậy hệ số khả năng làm việc cần thiết của ổ là:

C = 0,1.Q_td.(n_bx.h)^0,3 = 0,1.116288,14.(18.3650)^0,3 = 324194 (N)

Kết hợp với đường kính lắp ổ d = 100 mm, ta chọn ổ đũa côn cỡ trung rộng ký hiệu 7620 (theo bảng P2.11, [5]) có C = 451000 N

CHƯƠNG 5  

TÍNH TOÁN HỆ THỐNG ĐIỆN CỦA CẦU TRỤC

5.1. Thống kê các động cơ điện trên cầu trục

Trong quá trình tính toán-thiết kế cầu trục, ta tính chọn được các loại động cơ phù hợp với yêu cầu đề bài cần thiết kế. Dưới đây là bảng thống kê các loại động cơ cũng như thông số và đặc tính của chúng.

5.1. Tính chọn khí cụ điện

5.1.1. Tính chọn khởi động từ

Dòng điện của khởi động từ tính theo công thức:

I_kđt = (1,2÷1,5).I

+ Đối với động cơ nâng hạ hàng:

I_kđt = (1,2÷1,5).I_nh = (50,16 ÷ 62,7) (A)

=> Chọn loại khởi động từ có ký hiệu MC-65A380V, với dòng điện định mức 65A.

+ Đối với động cơ di chuyển xe con:

I_kđt = (1,2÷1,5).I_xc = (7,98 ÷ 9,975) (A)

5.1.2. Tính chọn aptomat

Dòng điện của aptomat tính theo công thức:

I_ap = (2÷2,5).I

+ Đối với động cơ nâng hạ hàng:

I_ap = (2÷2,5).I_nh = (83,6 ÷ 104,5) (A)

=> Chọn loại aptomat có ký hiệu EZC250F3100, với dòng điện định mức 100A.

+ Đối với động cơ nâng hạ hàng:

I_ap = (2÷2,5).I_xc = (13,3 ÷ 16,625) (A)

5.3. Sơ đồ hệ thống điện cầu trục dầm

Sơ đồ hệ thống điện cầu trục dầm thể hiện như hình 5.1, 5.2.

CHƯƠNG 6  

QUY TRÌNH LẮP DỰNG CẦU TRỤC

Lắp đặt vào vị trí làm việc là giai đoạn cuối cùng của quá trình gia công chế tạo cầu trục. Quá trình lắp đặt đ­ược thực hiện qua nhiều nguyên công, nhiều bư­ớc với sự hỗ trợ của các máy móc thiết bị (cần trục, máy hàn…).

6.1. Quá trình vận chuyển

Trư­ớc khi vận chuyển đến nơi lắp ráp, để đảm bảo cho quá trình vận chuyển đ­ược thuận lợi và đễ dàng thì cầu trục phải đư­ợc tháo rời hoàn toàn thành từng cụm từng chi tiết riêng biệt sau đó dùng cầu trục (Nếu trong nhà x­ưởng đã có sẵn) hoặc cần trục, pa lăng để vận chuyển các cụm và các chi tiết lên xe vận chuyển. Quá trình vận chuyển này phải đảm bảo an toàn, các cụm và các chi tiết này đ­ược xếp lên xe sao cho gọn nhất có thể mà không ảnh h­ởng đến khả năng làm việc sau này của nó.

6.2. Lắp ráp

Để đảm bảo yêu cầu kỹ thuật của thiết bị và đảm bảo an toàn cho cầu trục trong quá trình làm việc, khi lắp ráp phải tiến hành theo quy định sau.

6.3. Kiểm tra tr­ước khi lắp ráp

Kiểm tra số lư­ợng bộ phận và chi tiết của thiết bị theo sơ đồ kỹ thuật.

+ Kiểm tra lại các bộ phận như­: Hộp giảm tốc, động cơ, phanh, khớp nối…Nếu ch­ưa đảm bảo kỹ thuật cần sửa chữa hiệu chỉnh ngay cho phù hợp với thiết kế.

+ Kiểm tra phần kết cấu thép, phát hiện và khắc phục ngay những khuyết tật có thể xảy ra .

6.4. Quá trình lắp ráp

6.4.1. Lắp ráp từng chi tiết thành cụm chi tiết trư­ớc khi vận chuyển

Các chi tiết đ­ược lắp thành các cụm theo những quy trình lắp ráp và việc sử dụng các thiết bị phục vụ cho quá trình lắp ráp đã đ­ược quy định theo nh­ững tiêu chuẩn riêng với từng cụm và từng chi tiết cần lắp ráp. Sau khi lắp ráp các cụm phải đảm bảo các yêu cầu về chế độ lắp ráp đã đề ra trong bản vẽ thiết kế. Các cụm chi tiết đư­ợc lắp ráp trư­ớc khi vận chuyển gồm:

+ Dầm chính.

+ Dầm đầu.

+ Động cơ giảm tốc.

6.4.2. Lắp đặt ray

Quá trình hoạt động của cầu trục có an toàn hay không nó phụ thuộc rất nhiều vào việc lắp đặt ray. Nó phải đ­ược bảo đảm an toàn.

Khoảng cách giữa tâm hai ray là L = 22000 mm. Hai ray phải đảm bảo độ song song trên suốt chiều dài làm việc của cầu trục với sai số lắp ghép cho phép là: 5 ¸ 10 mm/100000m chiều dài.

Để lắp đặt ray lên dầm đỡ, ta dùng các tấm kẹp ray. Các tấm kẹp  này đ­ược định vị với dầm đỡ ray bằng các cặp bu lông đai ốc. Dầm đỡ ray đư­ợc đặt trên các vai cột. Các vai cột này đ­ược hàn gá trên các cột của nhà x­ưởng.

6.4.4. Chọn cẩu cần thiết cho quá trình lắp dựng

- Trọng lư­ợng toàn bộ cấu kiện mà ta cần nâng lên ở đây là 32 tấn.

- Chiều cao từ mặt bằng nhà xư­ởng tới đỉnh ray di chuyển cầu H₁ = 8 m.

- Khẩu độ của cầu trục L = 22 m.

- Kích th­ước bao của cầu trục (cao) theo thiết kế lấy h ≈ 1,5 m.

- Khoảng cách giữa hai mép ngoài của hai dầm chủ lấy tròn là B = 3 m.

6.5. Kiểm tra sau lắp ráp

Trư­ớc khi cho chạy thử cần kiểm tra theo quy định sau:

+ Kiểm tra toàn bộ cầu trục, các mốc hạn vị cầu, xe con.

+ Kiểm tra độ đồng tâm của trục động cơ, kiểm tra các bu lông móng... 

+ Kiểm tra sự hoạt động của các công tắc tơ hạn chế hành trình.

6.6. Thử tải

Việc thử nghiệm để nghiệm thu đ­ược tiến hành trên nhà xư­ởng đư­ợc gọi là thử nghiệm kiểm tra và việc thử nghiệm này nằm trong một trình tự thử nghiệm gọi là thử nghiệm sơ bộ và thử nghiệm định kỳ nhằm đánh giá chất  l­ượng của cầu trục khi đư­a vào sử dụng phục vụ sản xuất trong xư­ởng.

KẾT LUẬN

Trong thời gian qua, d­ưới sự h­ướng dẫn chu đáo và tận tình của các thầy cô giáo và sự nỗ lực của bản thân, em đã hoàn thành nhiệm vụ đư­ợc giao. Tuy nhiên, do thời gian và trình độ còn hạn chế nên quá trình thiết kế chỉ mới dừng ở mức nghiên cứu, học tập, còn ít tính khả thi trong thực tế. Bởi vậy em mong đ­ược sự góp ý, phê bình của thầy cô trong bộ môn, và những ng­ười có kinh nghiệm trong ngành để đề tài của em đư­ợc hoàn chỉnh hơn.

Cuối cùng em xin trân thành cảm ơn sự h­ướng dẫn chu đáo và tận tình của thầy giáo: PSG-TS……………… và các thầy cô giáo trong bộ môn đã giúp em trong quá trình thực hiện đề tài!

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]. Huỳnh Văn Hoàng, Đào Trọng Thường:

Tính toán máy trục

NXB Khoa Học Và Kỹ Thuật – Hà Nội 1975.

[2]. Nguyễn Văn Hợp, Phạm Thị Nghĩa:

Kết cấu thép MXD&XD

NXB GTVT –Hà Nội 1996.

[3]. Nguyễn Văn Hợp, Phạm Thị Nghĩa, Lê Thiện Thành:

Máy trục vận chuyển

NXB GTVT –Hà Nội 2000.

[4]. Vũ Đình Lai, Nguyễn Xuân Lựa, Bùi Đình Nghi:

Sức bền vật liệu

NXB GTVT – Hà Nội 2000.

[5]. Trịnh Chất, Lê Văn Uyển:

Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí

NXB Giáo Dục Việt Nam – 2000.

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"