MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU.. 3

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN, PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ  4

1.1. Tổng quan. 4

1.1.1. Công dụng. 5

1.1.2. Phạm vi sử dụng. 5

1.1.3. Phân loại và đặc điểm cấu tạo của các loại cầu trục. 5

1.2. Phân tích và chọn phương án thiết kế. 9

1.2.1. Lựa chọn kết cấu thép dầm chủ. 9

1.2.1.1. Phương án 1: Cầu trục 1 dầm, dầm chủ có kết cấu là dầm định hình, dầm chủ dựa trên 2 dầm đầu với dàn ngang phụ gia cường ở 2 phía của dầm.. 9

1.2.1.2. Phương án 2: Cầu trục 1 dầm, dầm chủ có kết cấu dạng định hình. 10

1.2.1.3. Phương án 3: Cầu trục 1 dầm, thanh giằng 1 phía. 11

1.2.1.4. Phương án 4: Cầu trục 1 dầm, thanh giằng 2 phía. 11

1.2.1.5. Kết luận. 12

1.2.2. Lựa chọn phương án dẫn động. 12

1.2.2.1. Phương án 1: Dẫn động chung. 12

1.2.2.2. Phương án 2: Dẫn động chung động cơ cho 2 hộp giảm tốc. 13

1.2.2.3. Phương án 3: Dẫn động riêng. 14

1.2.2.4. Kết luận. 15

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ TỔNG THỂ. 16

2.1. Các kích thước đã biết 16

2.2. Xác định kích thước bao của máy. 16

2.3. Xác định các thông số của các bộ máy. 16

CHƯƠNG 3: TÍNH CHỌN PA LĂNG NÂNG HÀNG.. 18

3.1. Một số phương án chọn pa lăng phù hợp với yêu cầu thiết kế: 18

3.1.1. Phương án 1. 18

3.1.2. Phương án 2. 20

3.2. Kết luận. 21

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN KẾT CẤU THÉP CẦU TRỤC.. 23

4.1. Tính toán, thiết kế kết cấu thép dầm chủ. 23

4.1.1. Xây dựng sơ đồ tính. 23

4.1.2. Xác định các loại tải trọng và tổ hợp tải trọng. 23

4.1.3. Xác định các giá trị nội lực và vẽ biểu đồ nội lực. 28

4.1.4. Tính chọn mặt cắt và kiểm tra khả năng chịu lực của kết cấu. 34

4.1.4.1. Tính chọn sơ bộ mặt cắt dầm.. 34

4.1.4.2. Kiểm tra mặt cắt đã chọn. 35

4.1.4.3. Tính đường Hàn. 39

3.2. Tính toán, thiết kế kết cấu thép dầm đầu. 49

3.2.1. Xây dựng sơ đồ tính. 51

3.2.2. Xác định các loại tải trọng và tổ hợp tải trọng. 52

3.2.3. Xác định các giá trị nội lực và vẽ biểu đồ nội lực. 57

3.2.4. Tính chọn mặt cắt và kiểm tra khả năng chịu lực của kết cấu. 61

3.2.4.1. Tính chọn sơ bộ mặt cắt dầm.. 61

3.2.4.2. Kiểm tra mặt cắt đã chọn. 62

Tính toán mối hàn. 66

CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ BỘ MÁY DI CHUYỂN.. 70

5.1. Tính chọn bánh xe và ray. 70

5.2. Động cơ điện. 72

5.3. Xác định tỷ số truyền và chọn hộp giảm tốc. 74

5.4. Kiểm tra động cơ điện về mô men mở máy. 77

5.5. Tính chọn phanh. 79

5.6. Các bộ phận khác của cơ cấu di chuyển. 81

CHƯƠNG 6: TÍNH TOÁN HỆ THỐNG ĐIỆN.. 99

6.1. Thống kê các loại động cơ của cầu trục. 99

6.2. Thiết kế mạch điện điều khiển các động cơ. 99

6.3. Tính chọn khí cụ điện. 100

6.3.1. Tính chọn khởi động từ. 100

6.3.3. Tính chọn rơ le nhiệt 100

6.3.4. Tính chọn dây dẫn. 101

CHƯƠNG 7: QUY TRÌNH LẮP DỰNG.. 102

7.1. Lắp ráp cầu trục. 102

Bước 1: Chuẩn bị phương tiện. 102

Bước 2: Lắp dầm đầu lên giá chữ A.. 103

Bước 3: Lắp dầm chủ lên dầm đầu. 103

Bước 4: Kiểm tra. 104

Bước 5: Lắp đặt dộng cơ di chuyển cầu trục, pa lăng nâng hạ, dây cáp điện. 104

Bước 6: Chuẩn bị đưa cầu trục về nhà xưởng. 104

7.2. Chọn cẩu cần thiết cho quá trình lắp dựng. 107

KẾT LUẬN.. 110

TÀI LIỆU THAM KHẢO.. 111

LỜI NÓI ĐẦU

 Trong thời kỳ công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước, hàng loạt những nhà máy, công xưởng được xây dựng và lắp ráp cùng với các dây chuyền công nghệ máy móc hiện đại được lắp đặt với khối lượng rất lớn. Mặt khác công tác sửa chữa khắc phục những máy móc cũ sau một thời gian dài do sự trì trệ của chế độ bao cấp nay được phát huy trở lại.

 Tất cả các công việc xây dựng, lắp ráp và sửa chữa đó không thể vắng máy nâng chuyển. Do nhu cầu lắp ráp, xây dựng và sửa chữa hiện nay tăng nhanh kéo theo nhu cầu về máy nâng chuyển thời gian qua và tới đây cũng tăng rất mạnh. Đứng về nhu cầu tăng nhanh trong số máy nâng chuyển phải kể đến cầu trục, cần cẩu thép. Cầu trục được sử dụng rộng rãi để xếp dỡ hàng hóa trong các nhà kho trong các nhà máy sửa chữa lắp ráp và chế tạo

 Ở nước ta hiện nay có nhiều trung tâm nghiên cứu cũng như các nhà máy, xí nghiệp đã và đang nghiên cứu thiết kế. chế tạo các loại cầu trục với đủ mọi kích thước, tải trọng và chế độ làm việc để đáp ứng nhu cầu đa dạng, phong phú của thị trường đang tăng nhanh

 Trong đợt tốt nghiệp này, dưới sự hướng dẫn của Thầy giáo: TS………….. làm đề tài:”Tính toán thiết kế cầu trục một dầm có tải trọng nâng 5 tấn-khẩu độ 10m-chiều cao nâng 6m”

 Trước tiên em xin chân thành cảm ơn Thầy giáo: TS………….. đã trực tiếp hướng dẫn tận tình, giúp đỡ và chỉ bảo em trong suốt thời gian vừa qua để có thể hoàn thành được đề tài này

 Em xin gửi lời cảm ơn tới tập thể giáo viên Trường Đại học giao thông vận tải-Khoa Cơ khí-Bộ môn Máy xây dựng-xếp dỡ đã giảng dạy, bảo ban, giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập tại trường.

 Mặc dù đã có nhiều cố gắng nhưng do còn hạn chế về kinh nghiệm bản thân chưa có nhiều nên đồ án không tránh khỏi những thiếu sót. Em mong các thầy cô giáo và các bạn đồng nghiệp chân thành góp ý, đóng góp cho đồ án này được hoàn thiện hơn

 Kết thúc đề tài em xin gửi tới Thầy giáo: TS………….. lời cảm ơn chân thành nhất!

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN, PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

1.1. Tổng quan  

1.1.1. Công dụng

Cầu trục là thiết bị dùng để nâng hạ-di chuyển hàng hóa trong các nhà xưởng hoặc kho bãi.

1.1.2. Phạm vi sử dụng

- Lắp ráp, ghá ghép sản phẩm: Dùng để di chuyển các bộ phận, bán thành phẩm trong dây chuyền sản xuất.

- Vận chuyển: Nâng hạ thành phẩm từ dây chuyền sản xuất lên phương tiện vận tải.

- Nâng giữ chi tiết: dùng để nâng giữ chi tiết đang sản xuất.

1.1.3. Phân loại và đặc điểm cấu tạo của các loại cầu trục

a. Theo công dụng:

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

 - Cầu trục có công dụng chung có kết cấu tương tự như các cầu trụckhác, điểm khác biệt cơ bản của loại cầu trục này là thiết bị mang vật đa dạng, có thể nâng được nhiều loại hàng hoá khác nhau. 

- Cầu trục chuyên dùng là loại cầu trục mà thiết bị mang vật của nó chuyên để nâng một loại hàng nhất định. 

b. Theo dạng kết cấu thép:

 - Cầu trục một dầm: kết cấu có thể là dạng hộp hoặc Chữ I (cán nóng, tổ hợp), dạng dàn. Cầu trục một dầm 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 hoăc mang cơ cấu nâng di chuyển phía trên dầm chữ I, toàn bộ cầu trục có thể di chuyển dọc theo nhà xưởng trên đường ray chuyên dùng ở trên cao. 

- Cầu trục dầm đôi: Cầu trục hai dầm có kết cấu tổng thể gồm có: dầm hoặc dàn chủ, hai dầm chủ liên kết với hai dầm đầu, trên dầm đầu lắp các cụm bánh bánh xe di chuyển cầu trục, bộ máy dẫn động, bộ máy di chuyển hoạt động sẽ làm cho các bánh
xe quay và cầu trục chuyển động theo đường ray chuyên dùng đặt trên cao dọc nhà xưởng, hướng chuyển động của cầu trục chiều quay của động cơ điện.

d. Theo cách bố trí cơ cấu di chuyển:

Theo cách bố trí cơ cấu di chuyển cầu trục có các 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 đông chung với trục truyền quay trung bình có trục truyền truyền chuyển động đến bánh xe di chuyển cầu trục qua cặp bánh răng hở. Vì vậy mà mômen xoắn trên trục nhỏ hơn so với trục truyền chậm và kích thước của chúng cũng nhỏ hơn.

e. Theo vị trí điều khiển:

Theo vị trí điều khiển có các loại cầu trục điều khiển từ cabin gắn trên dầm cầu và cầu trục điều khiển từ dưới nền nhờ hộp nút bấm. Điều khiển từ dưới nền bằng hộp nút bấm thường dùng cho các loại cầu trục một dầm có tải trọng nâng nhỏ.

1.2. Phân tích và chọn phương án thiết kế

1.2.1. Lựa chọn kết cấu thép dầm chủ

1.2.1.1. Phương án 1: Cầu trục 1 dầm, dầm chủ có kết cấu là dầm định hình, dầm chủ dựa trên 2 dầm đầu với dàn ngang phụ gia cường ở 2 phía của dầm

Dạng này thường được áp dụng cho cầu trục có khẩu độ L>15m và cơ cấu di chuyển cầu nhận được nguồn động lực từ 2 động cơ đặt 2 bên.

1.2.1.3. Phương án 3: Cầu trục 1 dầm, thanh giằng 1 phía

- Phương án này gia cường cầu trục dầm đơn dạng 1 phía

- Dầm chỉ là dầm đơn cùng với dầm ngang phụ đặt một bên

- Đối với phương án này sức nâng có thể 10 tấn khẩu độ đến 30m. Cơ cấu di chuyển nhận nguồn động lực từ một động cơ qua hộp giảm tốc.

1.2.1.4. Phương án 4: Cầu trục 1 dầm, thanh giằng 2 phía

Dầm đơn dựa trên 2 dầm đầu với các thanh gia cường chéo dầm đầu

Kết cấu này thường áp dụng cho cầu trục có khẩu độ <7m. Nếu dùng cho cầu trục có khẩu độ lớn hơn thì ta gia cường các bản thép tấm vuông góc với trục dầm và chạy dọc theo bụng dầm

Phương án này có ưu điểm là đơn giản, gọn nhẹ nhưng độ ổn định lại kém

1.2.1.5. Kết luận

Theo như yêu cầu cần thiết kế, e chọn phương án 2: “Cầu trục 1 dầm, dầm chủ có kết cấu là tổ hợp”. Vì nó dễ chết tạo và đạt hiệu quả kinh tế cao, đảm bảo độ an toàn cho người sử dụng.

1.2.2. Lựa chọn phương án dẫn động

1.2.2.1. Phương án 1: Dẫn động chung

- Ở đây động cơ 1 là nguồn dẫn động chung, nối với hộp giảm tốc 2, truyền mô men xoắn tới các bánh xe 5 nhờ trục truyền động 3. Trục này được chế tạo thành nhiều đoạn, nối với nhau bằng khớp nối 4, và được đỡ bởi các ổ trục trung gian 7, phanh 6 là phanh hai guốc thường đóng.

- Trục truyền động dài ở trường hợp này cùng cấp quay chậm nên giá trị mô men là lớn nhất trong cơ cấu, do đó bản thân trục, ổ, khớp nối đều có kích thước và trọng lượng lớn.

 1.2.2.3. Phương án 3: Dẫn động riêng

- Bộ máy di chuyển cầu trục dẫn động độc lập

- Mỗi cụm bánh xe chủ động có một động cơ riêng, phanh và hộp giảm tốc riêng. Giữa 2 cụm bánh xe chủ động ở 2 bên không có liên kết cơ khí. Mỗi cụm riêng biệt ở đây được tính toán với tải trọng bằng 60% tải trọng chung để đề phòng phân bố tải không đều giữa 2 bên.

 1.2.2.4. Kết luận

Từ 3 phương án đưa ra ở trên ta lựa chọn phương án 3: Dẫn động riêng để tính toán thiết kế cơ cấu di chuyển cầu vì ta nhận thấy phương án này phù hợp với đề tài được giao.

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ TỔNG THỂ

Trên cơ sở thiết kế đã chọn, tiến hành thiết kế tổng thể:

2.1. Các kích thước đã biết

- Tải trọng nâng: 5 tấn

- Khẩu độ: 10 mét

- Chiều cao nâng: 6 mét

2.2. Xác định kích thước bao của máy

- Chiều dài thực tế của dầm chủ: L_dc=l-b_dđ=10-1=9m

- Chiều dài thực tế của dầm đầu: L_dđ=2,2m

- Khoảng cách 2 bánh xe:

+ Khoảng cách 2 bánh xe trước: B=2m

+ Khoảng cách 2 bánh xe sau: B=2m

- Dạng kết cấu dầm chủ: thép tổ hợp có mặt cắt dạng hộp, trong hộp có gân tăng cứng.

2.3. Xác định các thông số của các bộ máy

* Bộ máy nâng hạ hàng:

- Vận tốc: khoảng 10-30m/ph

- Chế độ làm việc: trung bình

* Bộ máy di chuyển pa lăng:

- Vận tốc: khoảng 10-30m/ph

- Chế độ làm việc: trung bình

* Bộ máy di chuyển cầu trục:

- Vận tốc: 0-20m/ph

- Chế độ làm việc: trung bình

CHƯƠNG 3: TÍNH CHỌN PA LĂNG NÂNG HÀNG

Palăng là thiết bị nâng được treo ở trên cao gồm một cơ cấu nâng trong nhiều trường hợp được trang bị thêm cơ cấu di chuyển. Palăng là bộ phận để nâng hạ tải trọng và di chuyển tải trọng theo phương ngang của nhà xưởng đến vị trí cần thiết. Tuỳ theo mục đích sử dụng và yêu cầu cụ thể của công việc mà cầu trục được lắp loại palăng thích hợp. Ngày nay hầu hết các loại palăng được chế tạo theo quy chuẩn. Đặc điểm của nó là kích thước nhỏ gọn kết cấu không phức tạp trong lượng nhẹ. Palăng thường được treo vào các dầm giá chuyên dùng hoặc treo vào xe con di chuyển trên đường treo một tay

3.1. Một số phương án chọn pa lăng phù hợp với yêu cầu thiết kế:

3.1.1. Phương án 1

Pa lăng điện có ký hiệu: T1061

Đặc tính kỹ thuật của palăng:

Ký hiệu : T1061

Tải trọng nâng: 5 (T)

Vận tốc nâng: 8 (m/ph)

Chiều cao nâng: 6 (m)

Vận tốc di chuyển palăng: 20 (m/ph)

Chạy trên dầm thép chữ I N⁰₃₀¸N⁰₄₅

Động cơ điện cơ cấu nâng

Công suất: 8,0 KW

Số lần mở máy trong một giờ CĐ=25 là 120 lần

Động cơ điện cơ cấu di chuyển palăng:

VớiCĐ=25 thì công suất động cơ là 0,37Kw

Với CĐ=40 thì công suất động cơ là 0,6Kw

Trọng lượng palăng: 496 kg

3.1.2. Phương án 2

Pa lăng cáp điện dầm đơn 5 tấn-Kgcranes.

3.2. Kết luận

Do yêu cầu thiết kế và mục đích phục vụ của cầu trục ta chọn cơ cấu nâng là palăng điện. Vì loại palăng này đáp ứng được yêu cầu đặt ra khi thiết kế và có đặc tính kỹ thuật thoả mãn với kết cấu chung của cầu trục.

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN KẾT CẤU THÉP CẦU TRỤC

4.1. Tính toán, thiết kế kết cấu thép dầm chủ

4.1.1. Xây dựng sơ đồ tính

Từ kết cấu thực của giá cầu một dầm đã định hình trước với dầm chủ được nối với dầm đầu bằng liên kết hàn. Trên dầm đầu đặt các bánh xe di chuyển để di chuyển cầu dọc nhà xưởng. PaLăng di chuyển trên gờ của thép định hình I hàn với bản bụng dưới của dầm chủ ta coi dầm chủ là cả dầm tổ hợp và thép chữ I.

4.1.2. Xác định các loại tải trọng và tổ hợp tải trọng

a. Các loại tải trọng

a.1. Tải trọng tĩnh

Trọng lượng của dầm chính

Theo một số giá cầu có sẵn và một số kết cấu tương tự ta có trọng lượng của dầm chủ là: Gc=1080kg=10800(N)

Tải trọng này coi như phân bố đều trên suốt chiều dài và được xác định theo:

q_t=K₁.q

Trong đó:

q=G_c/L=10800/9=120(N/m)

K₁=1,0:Hệ số điều chỉnh kể đến va đập.

a.2. Tải trọng tập trung di động

Bao gồm trọng lượng vật nâng (kể cả trọng lượng ụ móc cầu ) và trọng lượng bản thân của PaLăng xác định theo công thức ;

P=P_x +P_Q

P_q = 1,2 .51200 = 61440

4.1.3. Xác định các giá trị nội lực và vẽ biểu đồ nội lực

4.1.3.1. Các giá trị nội lực

Để xác định mặt cắt cần thiết của dầm chủ cần xác định nội lực lớn nhất phát sinh trên dầm do tải trọng di động và tải trọng bản thân của kết cấu gây ra trong mặt phẳng đứng

Để xác định được diện tích mặt cách cần thiết của dầm cần xác điịnh được mặt cắt nguy hiểm nhất của dầm dưới tác dụng của các tải trọng trên

Dưới tác dụng của các tải trọng di động p gây ra và các phản lực tại các gối A và B

Dưới tác dụng của các tải trọng tĩnh gây ra các phản lực tựa tại các gối Avà B

Tải trọng tĩnh này là q=1200(N/m)

Mô men uốn này chính là mô men uốn lớn nhất do tải trọng tĩnh gây ra tại giữa dầm theo phương thăngr đứng

Vậy ta có biển đồ lục cách và biển đồ lục mô men uốn do các tải trọng gây ra như sau (hình vẽ 4.3)

Mô men uốn tổng cộng do tải trọng tĩnh và tải trọng di động gây ra Mumax = Mud + Mut

Mx = Mumax = 141505,9 + 12150 = 153655,9 (N.m)

M_y=M_umax=M^t_uqt +M_uqt=11712,6+1215=12927,6 (N.m).

4.1.4. Tính chọn mặt cắt và kiểm tra khả năng chịu lực của kết cấu

4.1.4.1. Tính chọn sơ bộ mặt cắt dầm

Chọn thép I N₀³⁰ có h = 300

Ta có các thông số của thép I ta chọn như sau:

+ Trọng lượng 1m dài là q = 36,5kg/m

4.1.4.2. Kiểm tra mặt cắt đã chọn

Tổng trọng lượng của dầm là:

9.36,5 + [(0,3.0,01.9).2 + (0,35.0,008.9).2].7,85 tấn = 1148,5 kg

- Trọng lượng dầm mà ta chọn sơ bộ là 1080 kg

Do độ sai lệch không lớn ta có thể chấp nhận được ta tiến hành xác định trục trung hoà của tiết diện.

- Do tiết diện đối trùng nhau qua trục oy nên trọng tâm của tiết diện phải thuộc oy.

Trọng tâm C của tiết diện phải cách trục ox một khoảng yc

4.1.4.3. Tính đường hàn

* Tính đường hàn tại chỗ nối dầm chữ I với dầm hộp:

- Khi chịu uốn đường hàn có xu hướng tương đương đối với nhau, đường hàn sẽ chịu cách theo chiều dọc dầm.

 t_max < [t]= 96 (N/mm²) -> Đạt yêu cầu.

- Đường hàn tại vị trí (3) ở trên cùng không lớn phải kiểm tra vì lực trượt nhỏ hơn, xa trục trung hòa hơn chọn h_h = 8mm

- Kiểm tra mạch cách tại chỗ dầm chính gác lên dầm đầu.

Mà [t]= 0,6 [d] = 0,6.1600 = 960 (kg/cm²)

Vậy t < [t] Mặt cắch đảm đảo

* Kiểm tra ổn định của dầm.

Ta có nhận xét: Với những dầm chủ của giá cầu 1 dầm do các bánh xe palăng (tải di động) sẽ làm cho cành dưới của dầm võng xuống. Khi palăng di chuyển tới vị trí nào đó thì tại đáy bản cánh dầm sẽ bị uốn cục bộ sự ổn định cục bộ này có thể phát sinh trước khi dầm bị mất ổn định tổng thể. Vì vậy cần phải kiểm tra ổn định cục bộ của dầm.

Tuỳ theo vị trí của lực P trên giờ, ứng suốt uốn lớn nhất có thể xuất hiện hoặc ở thớ trên tại điểm bách đầu của bán kính nối gờ với thành đứng hoặc ở thớ dưới ở bên tự do của gờ.

* Uốn cục bộ bản cánh phía dưới của dầm hình hộp.

Dưới tác dụng của lực tập trung P thông qua bánh xe palăng bản thép cánh dầm có khả năng bị uốn cục bộ, để tránh hiện tượng uốn cục bộ này người ta thường đặt thêm các bản ngân gia cường trên bản cánh và đặt thẳng góc với hướng của đường ray

- Chiều cao bản ngăn lấy bằng 2/3 chiều cao tầm bụng bằng 2/3.350 = 233,3 ta chọn là 240mm

- Cự ly giữa các bản ngăn được xác định bởi điều kiện tải trọng tập trung di động coi như hoàn toàn do thanh ray chịu bỏ qua tác dụng của bảng nhân và sự biến dạng của bản ngăn coi Ray như một dầm liên tục nhiều nhịp tựa trên gối cứng để tính

Chọn a = 180 cm cả dầm có 5 bản ngăm

Chiều dày bản ngăn lấy bằng chiều dày tấm bụng.

3.2. Tính toán, thiết kế kết cấu thép dầm đầu

3.2.1. Định hình thức kết cầu dầm đầu:

Với tải trọng và khẩu độ như vậy ta chọn kết cấu như sau:

Để cho kết cấu dầm đầu đơn giản, dễ tính toán ta chọn một cách có dạng 2 chư [ quay lưng vào nhau, 2 đầu dầm đặt các bánh xe di chuyển cầu

3.2.2. Xác định khoảng cách giữa các bánh xe di chuyển cầu trục trên dầm cuối

Xét cầu trục tựa trên 4 bánh xe di chuyển A, B, C, D có khẩu độ L = 9m ta cần xác định khoảng cách E giữa các bánh xe trên dầm cuối. Do khẩu độ lớn hơn rất nhiều so với khoảng cách E và lực cản không đều giữa 2 bên ray cùng các nguyên nhân do chế tạo lắp đặt và dẫn động mà có thể xảy ra hiện tượng cần trục đang chạy thì một bên bị xô lêch.

3.2.1. Xây dựng sơ đồ tính

Từ kết cấu dầm đầu đã định như trên ta coi dầm đầu như một dầm giản đơn đặt trên 2 gối tựa. Dầm chịu các tải trọng tập trung do trọng lượng dầm chủ và trọng lượng hàng nâng cùng trọng lượng palăng tác dụng và giữa dầm và tải trọng phân bố đều do trọng lượng của chúng gây ra hay trọng lượng bản thân gây ra. Vây ta có giản đồ tính toán của dầm

3.2.2. Xác định các loại tải trọng và tổ hợp tải trọng

a. Các loại tải trọng

a.1. Tải trọng tĩnh (trọng lượng bản thân của các cấu kiện):  

+ Điểm đặt: Phân bố hoặc tập trung tại trọng tâm dầm đầu

+ Phương: Cùng phương lực trọng trường

+ Chiều: Cùng chiều lực trọng trường

a.2. Phản lực của dầm chủ tác dụng lên dầm đầu:

+ Giá trị: R_X và R_Y được xác định trên sơ đồ tính toán dầm chủ ứng với vị trí tải trọng tập trung di chuyển sát về phía dầm đầu đang tính (VD sát phía gối B trên sơ đồ tính toán dầm chủ)

+ Điểm đặt: Tại vị trí liên kết dầm chủ - dầm đầu

+ Phương: Phụ thuộc vào phương của các phản lực từ dầm chủ xuống dầm đầu

+ Chiều: Theo chiều của phản lực tại gối B (hoặc A)

b. Tổ hợp tải trọng bất lợi tác dụng lên kết cấu thép dầm đầu

b.1. Tổ hợp "Phanh hãm hoặc khởi động bộ máy di chuyển xe con (pa lăng)":

- Các giá trị tải trọng chủ yếu:

+ Tĩnh tải: G_tt^dc (thông qua R_X, R_Y); G_tt^dđ

+ Tải trọng tập trung di động: P_tt (thông qua R_X, R_Y)

- Tải trọng phụ:

+ Lực quán tính: (thông qua R_X, R_Y)

b.2. Tổ hợp "Phanh hãm hoặc khởi động bộ máy di chuyển cầu trục":

- Các giá trị tải trọng chủ yếu:

+ Tĩnh tải: G_tt^dc (thông qua R_X, R_Y); G_tt^dđ

+ Tải trọng tập trung di động: P_tt (thông qua R_X, R_Y)

3.2.3. Xác định các giá trị nội lực và vẽ biểu đồ nội lực

Tải trọng di động p=66400 (N)

Tải trọng này tác dụng lên dầm đầu khi palăng di chuyển cách dầm đầu một khoảng l = 800 (mm)

Khi tải trọng p cách gối tựa C một khoảng l = 800 (mm) tương tự xác định được: R_C = R_D = 60497,7(N)

Giả định trọng lượng dầm đầu là 200kg. Tải trọng của kết cấu dầm được phấn bố trên toàn bộ chiều dài dầm. Căn cứ vào những tải xác định trên ta có giản đồ tính toán cho dầm đầu

w_x ³ 144,78 (cm³)

3.2.4. Tính chọn mặt cắt và kiểm tra khả năng chịu lực của kết cấu

3.2.4.1. Tính chọn sơ bộ mặt cắt dầm

Căn cứ vào tình hình tác dụng của tải trọng, dựa theo điều kiện cường độ ta có thể chọn được mạch cắt của dầm.

Căn cứ vào w_x tra bảng thép hình chọn thép ] w⁰₃₀ có các thông số sau:

w_x = 387 (cm³)               J_x = 5810 (cm⁴)

w_y = 43,6 (cm³)              J_y = 327 (cm⁴)

h = 300 (mm)                 F = 40,5 (cm²)

q = 31,8 (kg/m)

s_n = 80,8 + 42,6 = 123,2 (N/mm²)

Vậy s_n < [s_n] = 160 (N/mm²)

3.2.4.2. Kiểm tra mặt cắt đã chọn

Do tiết diện đối xứng:

x_c = 0

y_c = 0

J_x = J_x1 + J_x2 = 2. J_x1 = 2. 5810 = 11620 (cm²)

J_y = J_y1 + J_y2 = 2J_y1 = 2. 327 = 654 (cm²)

Vậy f < [f] do đó thoả mãn điều kiện độ võng

- Kiểm tra mặt cắt của dầm đặt tại gối chõ cắt bánh xe.

Do lắp bánh xe vào dầm đầu phải cắt vát đi một phần để lắp bánh xe rời vào đó.

* Tính toán mối hàn:

a. Mối ghép hàn trong dầm:

Các thép bản và thép chữ [ được ghép lại với nhau bằng mối hàn góc. Chiều cao miệng hàn lấy bằng chiều dày của thép bản k = 8 (mm)

Lực tác dụng lên mối hàn la mô men do tải trọng quán tính của pa lăng di chuyển trên dầm chính gây ra lực quan tính này đã được tính ở trên.

Sơ đồ tính toán mối hàn của dầm đầu: P_qt = 3925,7 (N)

Mômen của lực quan toán tác dụng lên mối hàn phía tên

M_t = P_qt (350 + 8) = 3925,7.358 = 1405400,6 (N. mm)

Mô men của lực quán tính tác dụng lên mối hàn phía dưới

M_d = P_qt (35078 + 350) = 2917951,2 (N. mm)

b. Tính mối hàn giữa dầm đầu và dầm chính

Dầm đầu và dàm chính liên kết với nhau bằng mối hàn chống. Chiều cao miệng hàn lấy bằng 8 (mm)

Tải trọng tác dụng lên mối hàn gồm có: Lực quán tính khi phanh hàn palăng đột ngột. P_qt = 3925,7 (N)

CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ BỘ MÁY DI CHUYỂN

5.1. Tính chọn bánh xe và ray

Căn cứ vào trọng tải máy trục (theo bảng 9-4-TL...), ta chọn loại bánh xe hình trục có 2 thành bên, có đường kính báh xe D_bt= 400mm đường kính ngõng trục lắp ô d = 900mm

- Tải trọng tác dụng lên bánh xe.

Bánh xe bố trí với khoảng cách "nhịp cầu" L = 9000mm và khoảng cách trục các bánh xe B = 2000mm, tải trọng tác dụng lên bánh xe gồm có: trọng lượng bản thân G­_c và trọng lượng palăng G_PL cùng với tải trọng vật nâng Q.

Căn cứ vào đường kính bánh xe D_bt = 400 (mm), ta chọn đường ray KP 70 có br = 70 (mm)

Xác định trọng lượng bản thân cần G_C sơ bộ như sau

+ Khối lượng dầm chính và bản ngăn là:

G_dc = 1150 (kg) = 11500 (N)

+ Khối lượng dầm đầu:

G_dđ = 200 (kg) = 2000 (N)

+ Khối lượng cơ cấu di chuyển cần:

G­_ccdc = 11700 (N)

Vậy trọng lượng cần kẻ cả cơ cấu di chuyển là:

G_cần = G_dc + G­_dd + G_ccdc = 11500 + 2000 + 11700 = 25200 (N)

vậy ta có

G_C = 25200 (N)

5.2. Động cơ điện

Lực cản tĩnh chuyển động của cần trục gồm có lực cản do ma sát và lực cản do độ dốc và đường ray, thành phần lực cản do gió ở đây không có vì cần trục làm việc trong nhà xưởng.

Do bố trí cơ cấu di chuyển cầu là độc lập nên để đề phòng phân bố tải trọng không đều giữ 2 bên thì công suất cần thiết của mỗi động cơ mỗi bên lấy bằng 60% N_t  yêu cầu chung.

Vây N = 60%. w_t = 60%.1,59= 0,96 (Kw)

Tương tứng với chế độ làm việc trung bình có CĐ = 25% sơ bộ ta chọn động cơ rôto lồng sóc MT – 011 – 6. Theo bảng 2 – 27 các loại động cơ điện dùng cho cần trục.

Động cơ MT – 011 – 6 có các thông số sau

Công suất: N = 1,4 (Kw)

Số vòng quay: n = 885 (v/ph)

Mômen vô năng (G_i. D_i²)_rôto = 0,85 (N. m²)

Khối lượng động cơ: m_đc = 51 (kg)

5.4. Kiểm tra động cơ điện 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).

 (G_i. F_i²)_I = (G_iD_i²)_roto + (G_i D_i²)_khớp

(G_iD_i²)_roto = 0,85 (w. m²)

(G_i D_i²)_khớp = 0,255 (w. m²)

(G_i. F_i²)_I = 0,85 + 0,255 = 1,1 (N. m²)

Ở đây ta chọn khớp vòng đàn hồi có bánh phanh đường kính D = 100mm cho phanh TKT 100

Vậy: M⁰_m = 6,817 + 32,20 + 7,195 = 46,21 (N. m)

=> K_b = 2,12

Ta thấy: K_b = 2,11 > 1,2

Vậy động cơ đã chọn là đảm bảo

5.5. Tính chọn phanh

Gia tốc hãm khi không có vật nâng (bảng 3.10 - TL 2) tương ứng với tỉ lệ nén bán dẫn so với tổng số bánh xe là 50% với hệ số bám j (j = 0,2)

Ta có J⁰_ph = 0,75 (m/s²)

Căn cứ vào mômen phanh ở trên ta chọn phanh má TKT - 100 có M_ph = 20 (N. m)

Kiểm tra tình hình làm việc của phanh đã chọn kiểm tra hệ số an toàn bám.

Tải trọng lớn nhất tác dụng lên bánh xe (bánh D) đã xác định trong bước tính toàn bánh xe, có trị số: P_max = 32558,5 (N).

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

P_t = P_max. K_đ = 32558,5. 1,2 = 39070,2 (N)

Với hệ số quá tải lớn nhất khi mở máy đã quy định thì mômen mở máy lớn nhất trên trục I (trục động cơ) sẽ là:

M_mmax = 1,8. M_dn = 1,8. 15,1 = 27,18 (N. m)

Như vậy tổng mômen lớn nhấ trên trục I sẽ truyền đến bánh dẫn:

M₁ = M_t + M'_d = 19,41 + 7,5 = 26,91 (N. m)

Mômen tính toán có kể đến tải trọng động:

M'₁ = M₁. K_đ = 26,91 . 1,2 = 32,29 (N. m)

Mômen xoắn lớn nhất trên các trục bánh xe dẫn:

M_bd = M'₁. i. h_dc = 32,29. 18,5 = 507,76 (N. m)

Chọn then cho trục bánh xe

Ta chọn then theo đường kính trục

Then tại chỗ lắp trục với bánh xe với d = 95 (mm)

Chiều dài then l = 08 chiều moayơ

l = 0,8. 92 = 73,6 (mm)

Chọn chiều dai then theo tiêu chuẩn lấy l = 80 mm

Chọn tiết diện then: b x h = 28 x 16 lắp vào lỗ sâu 8mm trên trục

* Khớp nối hộp giảm tốc với bánh xe chủ động:

Căn cứ vào đường kính của đầu trục ra hộp giảm tốc và đu trục vào của bánh xe. Ta lấy cả hai đường kính trục này f = 55 (mm) coi hiệu suất khớp h = 1.

Ta chọn loại khớp răng có đường kính trục vào bằng đường kính trục ra = 55mm.

CHƯƠNG 6: TÍNH TOÁN HỆ THỐNG ĐIỆN

6.1. Thống kê các loại động cơ của 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.

6.3. Tính chọn khí cụ điện

6.3.1. Tính chọn khởi động từ

- Đối với động cơ nâng hạ hàng: Chọn KĐT có ký hiệu: P111 cỡ I, với dòng điện định mức 15A

- Đối với động cơ di chuyển pa lăng: Chọn KĐT có ký hiệu: P211M cỡ II, với dòng điện định mức 22,5A

6.3.3. Tính chọn rơ le nhiệt

- Đối với động cơ nâng hạ hàng: Chọn rơ le nhiệt có ký hiệu: LR1 D09307 A65

- Đối với động cơ di chuyển pa lăng: Chọn rơ le nhiệt có ký hiệu: LR1 D32353 A65

- Đối với động cơ di chuyển cầu: Chọn rơ le nhiệt có ký hiệu: LR1 D09312 A65

6.3.4. Tính chọn dây dẫn

- Chọn tiết diện dây dẫn là vật liệu Cu có Spha=50mm², có tiết diện 25mm².

CHƯƠNG 7: QUY TRÌNH LẮP DỰNG

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…)

7.1. Lắp ráp cầu trục

a. Bước 1: Chuẩn bị phương tiện

- Chuẩn bị mặt bằng vững chắc, bằng phẳng, đủ rộng cho các phương tiện làm việc trong quá trình lắp dựng.

- Chuẩn bị hai giá chữ A, một giá cố định, một giá di động.

- Chuẩn bị điện năng phục vụ cho máy hàn và các thiết bị có liên quan.

- Chuẩn bị máy hàn, que hàn, kính hàn.

b. Bước 2: Lắp dầm đầu lên giá chữ A

- Đặt hai dầm đầu lên giá chữ A bằng cầu trục hoặc bằng pa lăng, cần trục ô tô sau đó căn chỉnh dầm đầu. Quá trình cần ít nhất hai người để điều chỉnh vị trí dầm đầu.

- Căn chỉnh dầm đầu: Quá trình căn chỉnh cần ít nhất hai người để điều chỉnh vị trí dầm đầu và hai người dùng các thiết bị đo.

d. Bước 4: Kiểm tra

- Kiểm tra kích thước: Khoảng cách giữa tâm các bánh xe di chuyển cầu, ray di chuyển pa lăng, độ thăng bằng...

- Kiểm tra mối hàn: Chiều cao đường hàn và chất lượng mối hàn.

7.2. Chọn cẩu cần thiết cho quá trình lắp dựng

+ Trọng lượng toàn bộ cấu kiện mà ta cần nâng lên ở đây là 2,5 tấn.

+ Chiều cao từ mặt bằng nhà xưởng tới đỉnh ray di chuyển cầu H = 8m (Theo số liệu thực tế một số nhà xưởng hiện nay).

Với cẩu KATO NK-150E thì ở tầm với 4,5 m thì có thể nâng được tải trọng 9 tấn với chiều dài cần 18,3 m. Như vậy loại cẩu này hoàn toàn có thể đảm bảo yêu cầu cho việc lắp dựng cầu trục. Ta có thể sử dụng loại cẩu có tính năng tương đương.

KẾT LUẬN

Sau khi hoàn thành đồ án tốt nghiệp với đề tài “Tính toán thiết kế cầu trục một dầm Q = 5 tấn, L=10m” đã giúp em hiểu thêm về chuyên ngành máy xây dựng của mình đang theo học và trang bị cho mình những kiến thức về chuyên ngành. Trong quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp em có thêm điều kiện tiếp xúc với những tài liệu mới. Từ đó em cũng học được rất nhiều những kỹ năng, kinh nghiệm sống rất bổ ích cho bản thân từ thầy hướng dẫn. Trong quá trình làm đồ án do kiến thức còn hạn chế lên trong quá trình thực hiện đồ án, em không thể tránh khỏi những thiếu sót. Em kính mong nhận được sự đóng góp của quý thầy cô để đồ án tốt nghiệp của em được hoàn thiện hơn.

Em xin chân thành cảm ơn! 

                                                                 Hà nội, ngày ... tháng ... năm 20...

                                                       sinh viên thực hiện

                                                     ...................

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]. Nguyễn Văn Hợp, Phạm Thị Nghĩa

Kết cấu thép. Trường đại học giao thông vận tải Hà Nội 1996

[2]. Huỳnh Văn Hoàng, Đào Trọng Thường

Thiết kế và tính toán máy trục. NXB KHKT - Hà Nội 1975.

[3]. Phạm Văn Dịch, Vũ Đình Lai, Đào Văn Lưu, Bùi Đình Nghi                       

Sức bền vật liệu. Trường đại học Giao Thông Vận Tải Hà Nội 1995

[4]. Trịnh Chất, Lê Văn Uyển

Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí (Tập 1+2). Nhà xuất bản giáo dục 2006

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

Máy trục vận chuyển. Nhà xuất bản Giao Thông Vận Tải Hà Nội -2000

[6]. Hồ Sĩ Cửu, Phạm Thị Hạnh

Vẽ kĩ thuật. Trường đại học Giao Thông Vận Tải Hà Nội - 2000

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"