MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU………………………………………………………….……1

MỤC LỤC……………………………………………………………….…..2

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CẦU TRỤC...................................... . 6

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

1.2. Các dạng cầu trục đang sử dụng tại Việt Nam.................... . 6

1.3. Giới thiệu về cầu trục hai dầm………………………………....10

1.4 Xây dựng và lựa chọn phư­ơng án thiết kế cầu trục hai dầm…...12

1.4.1. Phư­ơng án dầm chủ.  ………………………………………...12

1.4.1.1. Ph­ương án I .................................................................. .13

1.4.1.2. Phư­ơng án II................................................................. .14

1.4.1.3. Phư­ơng án III................................................................ .15

1.4.2. Phư­ơng án dầm đầu. ....................................................... .17

1.4.2.1. Ph­ương án I   ................................................................ .17

1.4.2.2. Phư­ơng án II.................................................................. .18

1.4.2.3.Ph­ương án  III................................................................ .19

1.4.2.4.Phư­ơng án IV................................................................. .21

1.4.3. Phư­ơng án cơ cấu di chuyển xe con  ............................... .22

1.4.3.1. Ph­ương án I .................................................................. .22

1.4.3.2. Phư­ơng án II................................................................. .23

1.4.4. Phương án cơ cấu di chuyển cầu trục. ............................. .24

1.4.4.1. Phương án dẫn động chung   ........................................ .24

1.4.4.1.1. Phương án I................................................................ .24

1.4.4.1.2. Phương án II............................................................... .26

1.4.4.1.3. Phương án III   .......................................................... .27

1.4.4.2. Phương án dẫn động riêng............................................. .28

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ TỔNG THỂ………………………………………..29

2.1 Thiết kế dầm đầu…………………………………………………29

2.2 Chọn xe con……………………………………………………….31

2.3 Chọn dầm đầu…………………………………………………….31

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN CƠ CẤU NÂNG 25 TẤN……………………….32

3.1 Tính toán bộ tời chính cơ cấu nâng…………………………….....32

3.2 Tính chọn động cơ………………………………………………...37

3.3 Bộ truyền………………………………………………………….43

3.4 Tính chọn phanh…………………………………………………...43

3.5 Các bộ phận khác của cơ cấu nâng………………………………...44

CHƯƠNG 4: KẾT CẤU THÉP……………………………………………….51

3.1. Tính toán thiết kế dầm chính.............................................. 51

3.1.1.Tính toán sơ bộ chọn mặt cắt của dầm chính.................... 51

3.1.1.1.Xây dựng giản đồ tính toán............................................ 51

3.1.1.2. Tình hình chịu lực của dầm chính. ............................... 51

3.1.1.3. Xác định phản lực tại các gối. ...................................... 56

 3.1.1.4. Xác định kích th­ớc và tiết diện của dầm chính. ............ 61

3.1.1.5.Kiểm tra mặt cắt dầm đã chọn: ..................................... 79

3.1.1.6.Xác định tiết diện gối tự của dầm chính: ....................... 80

3.2. Tính toán thiết kế dầm đầu. ............................................... 85

3.2.1.Tính toán sơ bộ chọn mặt cắt của dầm đầu. .................... 86

3.2.1.1.Xây dựng giản đồ tính toán.   ........................................ 87

3.2.1.2.Tình hình chịu lực của dầm đầu. ................................... 87

3.2.1.3.Xác định phản lực tai các gối. ....................................... 88

3.2.1.4.Xác định lực quán  ở bánh xe dẫn của cầu..................... 90

3.2.1.5.Xác định kích th­ước tiết diện dầm đầu. ......................... 92

3.2.1.6.Kiểm tra mặt cắt dầm đã chọn: ..................................... 103

CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN BỘ MÁY DI CHUYỂN CẦU TRỤC         107

5.1. Tính chọn bánh xe và ray .................................................. 107

5.2. Lựa chọn động cơ điện…………………………………………109

5.2.1. Xác định tổng trở lực cản di chuyển ……………………….109

5.2.2 Công suất tĩnh yêu cầu đối với động cơ ……………………..110

5.3. Tỷ số truyền chung............................................................. 111

5.3.1. Số vòng quay yêu cầu của bánh xe.................................. 111

5.3.2. Tỷ số truyền chung cần có .............................................. 111

5.4. Kiểm tra động cơ điện về mô men mở máy ........................ 111

5.5. Tính chọn phanh................................................................. 112

5.6. Bộ truyền............................................................................ 113

5.7. Các bộ phận khác nhau của cơ cấu di chuyển..................... 114

5.7.1. Tính toán trục dẫn bánh dẫn............................................ 114

5.7.2.Ổ đỡ trục bánh xe............................................................. 120

CHƯƠNG 6: QUY TRÌNH GIA CÔNG DẦM CHỦ……………………….125

6.1. Chuẩn bị thép gia công………………………………………….125

6.2. Trình tự nguyên công gia công dầm…………………………….126

CHƯƠNG 7: QUY TRÌNH LẮP DỰNG CẦU TRỤC......................... 127

7.1. Quá trình vận chuyển. ....................................................... 127

7.2. Lắp ráp .............................................................................. 127

7.2.1. Kiểm tra tr­ớc khi lắp ráp. ............................................... 127

7.2.2. Quá trình lắp ráp............................................................. 127

7.2.2.1. Lắp ráp từng chi tiết thành cụm chi tiết tr­ớc khi vận chuyển…128

7.2.2.2. Lắp đặt tại nơi khách hàng ........................................... 128

7.2.2.2.1. Lắp đặt ray  .............................................................. 128

7.2.2.2.2. Lắp ráp cầu trục ........................................................ 128

7.3. Kiểm tra sau lắp ráp .......................................................... 139

7.4. Thử tải : ............................................................................. 139

7.4.1. Thử tải tĩnh: .................................................................... 139

7.4.2. Thử tải động: ................................................................... 139

7.4.3. Thử nghiệm định kỳ. ....................................................... 139

KẾT LUẬN........................................................................................ 140

TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................. 141

LỜI NÓI ĐẦU

Máy nâng vận chuyển là một trong những phương tiện quan trọng của việc cơ giới hoá 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 cần 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 hoá, 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 kĩ 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 với 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 tải nâng 25/5T, khẩu độ 14m”. Trong đó nhiệm vụ cụ thể của em là:

- Tổng quan, đề xuất lựa chọn phương án thiết kế

- Thiết kế tổng thể

- Thiết kế tính toán cơ cấu nâng 25 tấn

- Tính toán kết cấu thép dầm chủ và dầm đầu

- Tính toán thiết kế bộ máy di chuyển cầu trục

- Quy trình công nghệ chế tạo dầm chủ

- Quy trình lắp dựng và thử tải

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: TS…………… và các thầy cô giáo trong bộ môn MXD 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. 

Các thông số cơ bản của cầ trục là: sức nâng tải Q(T), khẩu độ L(m), chiều cao nâng H(m), vận tốc làm việc của các bộ máy và chế độ làm việc của các bộ máy của cầu trục.

1.2. 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 nghành công nghiệp của đất nước .Ta có thể chia cầu trục ra làm các loại sau.

 * Dựa vào tải trọng nâng: Cầu trục được chia ra làm các loại sau :

- Loại nhẹ: có tải nâng từ 1¸5 tấn

- Loại trung bình: có tải nâng từ 5¸16 tấn

 * Dựa vào chế độ làm việc: Cầu trục chia làm các loại sau.

- Chế độ làm việc nhẹ: Đặc điểm của chế độ này là hệ số sử dụng tải trọng thấp (k­_Q­­=0,5) ,cường độ làm việc nhỏ , trung bình CĐ = 15%, số lần mở máy trong một giờ ít (dưới 60 lần)

- Chế độ làm việc trung bình: Đặc điểm của chế độ này là hệ số sử dụng tải trọng (k­_Q­) đạt khoảng 0,75; vận tốc làm việc trung bình; cường độ làm việc CĐ=25%; số lần mở máy trong một giờ đến 120 lần

+ 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.

* Dựa vào công dụng: Cầu trục được chia ra làm các loại sau:

- Cầu trục công dụng chung

- Cầu trục chuyên môn hoá phục vụ xếp dỡ.

1.3. 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.

1.4. 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 lắp móc câu có:

+ Tải trọng nâng: Q =25/5 tấn

+ Khẩu độ          : L =14 m

+ chiều cao nâng: h =8 m

+ Vận tốc nâng   : V= 114m/ph

+ Tốc độ di chuyển cầu: V = 50 m/ph

+ Chế độ làm việc: 25% 

 Trong đó nhiệm vụ cụ thể của em là:

- Tổng quan về cầu trục có tải trọng nâng lớn hơn 20(T)

- Lựa chọn phương án thiết kế

- Tính toán thiết kế kết cấu thép dầm chính, dầm đầu của cầu trục

- Tính toán hệ thống điện của cầu trục

- Tính toán bộ máy di chuyển cầu trục

- Quy trình lắp dựng và vận hành cầu trục

ÞTa đưa ra một số phương án thiết kế cầu trục như sau:

1.5. Phương án dầm chủ. 

1.5.1. Phương án I: Cầu trục hai dầm chủ dạng dàn

a. Cấu tạo:

b. Ưu nhược điểm:     

* Ưu điểm:

+ Trọng lượng kết cấu thép nhẹ

+ Độ cứng ngang tốt

* Nhược điểm:

+ Chế tạo phức tạp

+ Tốn kém

+ Độ bền mỏi thấp

+ Không có khả năng hàn tự động.

1.5.3. Phương án III: Cầu trục hai dầm chủ tổ hợp chữ I

a. Cấu tạo:

b. Ưu, nhược điểm    

* Ưu điểm:

+ Kết cấu đơn giản, tiết kiệm công chế tạo

+ Giá thành chế tạo hạ

* Nhược điểm:

+ Tính toán kết cấu thép phức tạp

+ Về mặt công nghệ khung, giàn để tăng độ cứng vững không thuận tiện

+ Tải trọng bị hạn chế vì dầm chính là dầm tổ hợp chữ I

* 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 là Thiết kế cầu trục hai dầm lắp móc câu với các  thông số sau:

- Tải trọng nâng Q =20(T)

­_­­_­­­­- Khẩu độ L = 22(m)

­_­­_­­­­- Chiều cao nâng h = 6(m)

­_­­_­­­­- Tốc độ nâng V_n = 10 (m/ph)

­_­­_­­­­- Tốc độ di chuyển cầu V_dc =40 (m/ph)

­_­­_­­­­- Chế độ làm việc CĐ = 25%

=> Ta chọn phương án 2 làm phương án thiết (Hình vẽ 2.2)

1.5.5. Chọn phương án cơ cấu di chuyển xe con

1.5.5.1. Phương án I : Hộp giảm tốc đặt giữa hai bánh xe

* Nhược điểm: Phương án này được dùng khi khoảng cách 2 trục bánh xe lớn.

1.5.5.2. Phương án II: Hộp giảm tốc đặt ngoài 2 bánh xe.

* Ưu - nhược điểm:

+ Ưu điểm : Kết cấu xe con nhỏ gọn.

+ Nhược điểm: Do kết cấu xe con nhỏ gọn nên chỉ dùng trong trường hợp khoảng cách 2 trục bánh xe nhỏ.

* Kết luận: Căn cứ vào đề tài với nhiệm vụ thiết kế cầu trục 20T, khẩu độ 22m. Ta chọn phương án bố trí cơ cấu di chuyển xe con là phương án 1.

1.5.6. Chọn phương án cơ cấu di chuyển cầu trục.

Cơ cấu di chuyển cầu trục có thể thực hiện theo 2 phương án đó là:

- Dẫn động chung.

- Dẫn động riêng.

1.5.6.1. Phương án dẫn động chung:

Trong phương án dẫn động chung động cơ dẫn động được đặt ở khoảng giữa dầm cầu và truyền chuyển động tới các chủ động ở hai bên ray nhờ trục truyền. Trục truyền có thể là trục quay chậm, quay nhanh và quay trung bình.

1.5.6.1.3. Phương án 3: Cơ cấu di chuyển dẫn động chung với trục truyền dài ở cấp quay nhanh.

* 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.

1.5.6.2. 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.

CHƯƠNG II 

THIẾT KẾ TỔNG THỂ

2.1. 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

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

Ta chọn:  H = 0,8 (m) =800 (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 sau.

H₀ =(0,4 ¸ 0,6).H,   (Tài liệu[1] )

Ta chọn : H₀ = 0,5H = 0,5.800 = 400 mm

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

Chiều dài đoạn nghiêng của dầm chính có thể lấy trong khoảng:

C = (0,1¸0,2)L   ,  mm

L = 14000 mm

=> C = (0,1¸0,2).14000 = (1400 ¸2800)  ,  mm

Ta chọn : C = 2000 mm

* Xác định chiều rộng của thanh biên trên và thanh biên dư­ới của dầm chính, (B₀).

Theo tài liệu [1]Þ  Chiều rộng của thanh biên trên và thanh biên d­ưới của dầm chính là.

B_o = (0,33 ¸ 0,5)H ,  mm

H  = 800  mm

=>  B_o = (0,33 ¸ 0,5).800 = (0,246¸0,4) ,  mm

Ta chọn:  B₀ = 300 mm

2.2. Chọn sơ bộ xe con

Chọn sơ bộ xe con có kích thước như cầu trục 25/5 Tấn có sẵn.

Xe con mang hàng cầu trục 25/5 Tấn.

2.3. Chọn kích thước dầm đầu

Từ số liệu dầm chủ và xe con ta chọn sơ bộ kích thước dầm đầu theo cầu trục có sẵn vơi chiều dài là 4000m

CHƯƠNG III

TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ BỘ MÁY NÂNG HẠ HÀNG CỦA CẦU TRỤC

3.1. Tính toán kết cấu nâng tời chính.

3.1.1.Tính toán bộ tời chính của cơ cấu nâng.

Các thông số ban đầu.

+ Tải trọng nâng : Q = 25 tấn = 250 000 (N)

+ Chiều cao nâng : H = 8(m)

+ Vận tốc làm việc : V = 14 (m/p)

3.1.1.1. Sơ đồ cơ cấu nâng.

* Nguyên lý hoạt động:

Động cơ điện 1 là nguồn dẫn của cơ cấu,làm quay tang cáp 4 thông qua khớp nối 3,hộp giảm tốc 2 và khớp răng 5.Khi tang 6 quay thì cáp sẽ được cuốn vào hoặc nhả ra tương ứng với hành trình nâng hạ móc câu.

3.1.1.2. Chọn loại dây.

Vì cơ cấu làm việc với động cơ điện,vận tốc cao ta chọn cáp để làm dây có nhiều ưu điểm hơn so với loại dây khác như xích và các loại dây thông dụng nhất trong các ngành máy trục hiện nay.

3.1.1.3. Chọn Palăng cáp.

Trên các cầu lăn dây cáp nâng được quấn trực tiếp trên tang,cầu lăn phục vụ trong các xưởng cơ khí cần nâng hạ vật theo chiều thẳng đứng để tiện lợi trong khi làm việc.Do đó ta chọn palăng kép có hai nhánh dây chạy trên tang.

Tương ứng với tải trọng nâng Q = 25T và theo bảng (2-6) TL[1] chọn bội suất palăng a = 4.

3.1.1.4. Kích thước dây cáp

Kích thước dây cáp được chọn dựa vào công thức (2-10) TL[1]

S_đ  ≥ S_Max.k = 33008 . 5,5 = 181544 (N)

Với : k = 5,5 (bảng (2-2) TL[1])

Xuất phát từ điều kiện công thức (2-10) với loại dây cáp đã chọn với giới hạn bền ϭ_b=1600 N/mm².Chọn đường kính dây cáp d_c=20 (mm) có lực kéo đứt S_đ = 159500 (N) thảo mãn yêu cầu lực kéo đứt.

3.2. Chọn động cơ điện

Tương ứng với chế độ làm việc trung bình ,sơ bộ chọn động cơ điện MTB 612-10,có các thông số như sau :

+ Công suất danh nghĩa : N_dc = 60 (kW)

+ Số vòng quay danh nghĩa : n_dc = 578 (v/ph)

+ Hiệu số quá tải : 3

+ Moomen vô lăng : (G_iD_i²)_roto = 210 (N.m²)

+ Khối lượng động cơ : m_dc = 1020 (kg)

Ta phải kiểm tra động cơ điện vì động cơ điện đã chọn có công suất danh nghĩa nhỏ hơn công suất tĩnh yêu cầu khi làm việc với vật nâng có trọng lượng bằng với trọng tải (N_dc = 60kW < N = 67,83 kW).Với cách tính này,ta phải lần lượt xác định các thông số tính toán trong các thời kỳ làm việc khác nhau của cơ cấu.

+ Trọng lượng vật nâng cùng bộ phận mang :

Q₀ = Q + Q_m = 256250 (N)

+ Lực căng dây trên tang kh nâng vật đã xác định ở trên :

S_n = 33008 (N)

3.3. Bộ truyền

Ta dùng hộp giảm tốc bánh răng trụ đặt nằm ngang.Hộp giảm tốc phải đảm bảo các yêu cầu sau : với CD = 25% số vòng quay trục vào n_v = n_dc = 578 (v/ph), truyền được công suất N = 24,5 (kW), tỉ số truyền i = 15,75 và khoảng cách trục phải đảm bảo lắp được động cơ vào tang (do động cơ và tang lắp cùng 1 phía của hộp giảm tốc)

Yêu cầu trên ta chọn hộp giảm tốc P-500 có đặc tính sau :

+ Là hộp giảm tốc 2 cấp bánh răng nghiêng đặt nằm ngang

+ Tổng khoảng cách giữa các trục :

A = A_t + A_b = 250 + 150 = 400 (mm)

+ Tỉ số truyền i = 15,75

+ Công suất N = 24,5 (kW)

+ Tốc độ định mức : n = 600 (v/ph)

3.3.1. Chọn và tính phanh

Dựa vào mômen phanh ta chọn phanhmas điện xoay chiều,ký hiệu TKT-500 có các thông số sau :

+ Mômen phanh danh nghĩa : M_dn = 1500 (N.m)

+ Khoảng dời của má phanh : 0.7 (mm)

+ Nam châm điện loại : MO-300B

+ Hành trình cần 3/4,4 (mm)

CHƯƠNG IV

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.

4.1. Tính toán thiết kế dầm chính

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

4.1.1.1. Xây dựng giản đồ tính toán

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.

4.1.1.2. Tình hình chịu lực của dầm chính

a. Tải trọng tĩnh (Q_t):

 - Đó là trong lượng bản thân của dầm chính(Q_dc)

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

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

Qtt = Y₁. Q_dc  ,  N = 1.80000 = 80000 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

* 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 lên bánh xe:

+ Khi không có vật nâng: Trọng lượng xe xem như phân bố đều lên các bánh xe, các bánh xe chịu tải trọng ít nhất P_min

4.1.1.3. Xác định phản lực tại các gối

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

R_A +R_B - P^’_D - P^’_C - q.14000 = 0

R_B = P^’_D + P^’_C + q.14000 - R_A

R_B = 100000 + 100000 +5,71.14000 - 139970

R_B = 139970 N

Mx = 139970.7000 – 5,71. = 839895000 N.mm

4.1.1.4. 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 = 0,8 (m) =800 (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 sau.

H₀ =(0,4 ¸ 0,6).H,   (Tài liệu[1])

Ta chọn : H₀ = 0,5H = 0,5.800 = 400 mm

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

Chiều dài đoạn nghiêng của dầm chính có thể lấy trong khoảng:

C = (0,1¸0,2)L ,  mm

L = 14000 mm

=> C = (0,1¸0,2).14000 = (1400 ¸2800) ,  mm

Ta chọn : C = 2000  mm

a. Đặc tính cơ bản của tiết diện giữa dầm.

* Diện tích của tiết diện giữa dầm, (F).

- Diện tích của thanh biên trên, (F₁):  F₁ = B₀. d₁ = 300.8 = 2400 mm_­²

- Diện tích của thanh biên dư­ới, (F₂): F₂ = B₀. d₂ = 300.8 = 2400 mm²

- Diện tích của thành đứng, (F₃)       : F₃ = 2.h.d₃

b. Đặc tính cơ bản của tiết diện cuối của dầm chính.

* Diện tích của tiết diện cuối dầm, (F).

- Diện tích của thanh biên trên, (F₁):  F₁ = B₀. d₁ = 300.8 = 2400 mm_­²

- Diện tích của thanh biên dư­ới, (F₂): F₂ = B₀. d₂ = 300.6 = 2400 mm²

- Diện tích của thành đứng, (F₃)       : F₃  = 2.h₁.d₃

h₁: là chiều cao thành đứng

h₁ = H₀ - (d₁ + d₂) = 400 - (8+6) = 386  mm

F₃= 2.386.8 = 4632  mm²

Tổng diện tích của tiết diện là:   

F = F₁ + F₂ + F₃ = 2400 +2400 +4632 = 8832  mm²

4.1.1.6. Xác định tiết diện gối tự 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 đinh phản lực gối:

Ta có:

R_A.14000 - P^’_D(14000 - 1100) - P^’_C(14000- 1100- 2500) - q.14000.  = 0

R_A.14000 -100000.(14000 - 1100) -100000.[14000- 1100- 2500] - 5,71.  

= 0

R_A = 182949,1 N

R_A +R_B - P^’_D - P^’_C - q.14000 = 0

R_B = P^’_D + P^’_C + q.14000 - R_A

R_B = 100000 + 100000 +5,71.14000 – 182949,1

R_B = 57130,91 N

Ta thấy khi xe lăn ở  sát gối tựa thì lực cắt lớn nhất sẽ ờ gối A và có giá trị là, R_A = 182949,1 N

4.2. 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.

* Diện tích của tiết diện (F).

- Diện tích của thanh biên trên, (F₁):  F₁ = 400.20 = 8000 mm_­²

- Diện tích của thanh biên dư­ới, (F₂): F₂ = 2.100.16 = 3200 mm²

- Diện tích của thành đứng, (F₃)      : F₃ = 2.230.6 = 7360 mm²

Tổng diện tích của tiết diện là:   

F = F₁ + F₂ + F₃ = 8000 +3200 + 7360 = 18560  mm²

=> Tổng mô men tĩnh của tiết diện giữa dầm đối với trục (x₁-x₁) :

S_x = S_x1 + S_x2 + S_x3

= 2,08.10⁶ + 25600 + 905280

= 3,01.10⁶  mm³                                   

4.2.1.6. Kiểm tra mặt cắt dầm đã chọn.

      Từ biểu đồ mô men trên (hình 3.17) thì ta thấy mô men uốn lớn nhất là ở giữa dầm và lực cắt lớn nhất ở gối tựa Þ Ta phải kiểm tra điều kiện cường độ ở mặt cắt giữa dầm và điều kiện cắt ở gối tựa.

Chương V

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.

5.1. Tính chọn bánh xe và ray

     Căn cứ vào tải trọng Q = 25T theo bảng 9-4 Tài liệu [1] ta chọn bánh xe hình trụ cú hai thành bên đường kính bánh xe.

Đường kính bánh xe D_bx = 800mm, đường kính ngừng trục lắp ổ d = 110 mm

Đường kính ngoài D₁ = 850 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_p và trọng lượng vật nâng Q.

Khoảng cách trục các bánh xe B = 4400 mm.

Căn cứ vào đường kính bánh xe D_bx = 800 mm, chiều rộng vành bánh xe B₁ = 170 mm. Theo bảng 40 tài liệu [4] ta chọn được ray KP80.

Tải trọng tác dụng lên bánh xe gồm có:

- Tải trọng bản thân lên cầu G_c = 240000 N

- Trọng lượng xe con và móc câu G_p = 110000 N

- Trọng lượng vật nâng Q = 25000 N

P_max = (G_p + Q). .G_c = (110000 +25000). .240000 = 196800 N

5.2. Lựa chọn động cơ điện

5.2.1. Xác định tổng trở lực cản di chuyển

Áp dụng công thức tổng quát 3-39 Tài liệu [1]

W_t = K₁ + W₂ + W₃

Trong đó:

- W_t : Lực cản do ma sát/

- W₂ : Lực cản do độ dốc đường ray (lấy dấu dương khi cầu lăn ngược dốc, dấu âm khi cầu trục lăn xuôi dốc).

- W₃ : Lực cản xuôi gió (lấy dấu dương khi cầu lăn ngược chiều gió; dấu âm khi cầu trục lăn xuôi chiều gió).

Ở đây G₀ =G_p + G_c =110000 + 240000 =350000 N

-  Tổng lực cản tĩnh chuyển động:

W_t = 2,4.3036 + 528 =7814,4 N

5.2.2. Công suất tĩnh yêu cầu đối với động cơ

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%.7,7 = 4,6 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 dây quấn 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. Mặt khác không chọn động cơ lồng sóc, vì động cơ dây cuốn làm việc êm hơn và có đường đặc tính mềm hơn, khả năng thay đổi tốc độ tốt hơn. Vì vậy, tương ứng với chế độ làm việc của cơ cấu là trung bình  có CĐ 25%.

Sơ bộ ta chọn động cơ điện roto dây cuốn MT 21-6 các loại động cơ dùng cho cầu trục.

Động cơ MT 21-6 có các thông số sau:

- Công suất danh nghĩa N_dn =5 kW

- Số vòng quay n =940 vòng/phút.

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

* Kiểm tra:

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.

5.5. Tính chọn phanh

  Gia tốc hãm khi không có vật nâng, theo bảng 3-10 (tính toán máy trục -Huỳnh Văn Hoàng-Đào Trọng Thường ), tương ứng với tỷ lẹ số bánh dẫn với tổng số bánh xe là 50%.

Căn cứ vào mô men phanh trên tải trọng chọn loại phanh má TKT-300/200 theo tiêu chuẩn của BHNN TMAIII phanh này có khả năng tạo ra mô men phanh lớn nhất M_max = 240 N.m

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.

5.6. 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 là 940 v/ph truyền được công suất 4,6 kW và tỷ dố truyền là 47 (tra bảng 48 Tài liệu [2]).

 - Tổng khoảng cách trục:

A = A₁ + A₂ + A₃

A = 130 + 130 + 90 = 350

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

5.7.1. 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.

Mô men 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 qui định, mô men mở máy lớn nhất trên trục I ( trục động cơ) là:

M_max =1,8.M_dn =1,8.50,8 = 91,44 N.m

Với M_dn =50,8 mô men danh nghĩa của động cơ.

Mô men đủ để thắng quán tính của hệ thống:

M_d = M_{m max} –M_t = 91,44 -46,73 = 44,71  N.m

Số giờ làm việc tổng cộng:

T = 24.365.A. = 24.365.15.0,5.0,33 = 21680 giờ

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

Z₀ = 60.T.n_bx.(CD%) =60.21680.12.0,25 =3902400

5.7.2. Ổ đỡ trục bánh xe

Ở các trục bánh xe dùng ổ đỡ con lăn nó (TOCT-333-59), ta tính toán chọn ổ lăn cho bánh dẫn chịu tải lớn nhất.

Tải trọng tĩnh lớn nhất tác dụng lên ổ là:

Q_{t max} =(R₁.k_v + m.A₁).k_t.k_n =(98400.1+1,5.19680).1,4.1= 179088 N

Thời gian phục vụ của ổ là: A=5 năm tương ứng với tổng số giờ T=14460 giờ và thời gian làm việc thực tế của ổ là h= 3620 giờ.

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

C= 0,1.Q_tđ  = 0,1.140613,6.  =346523,6 N

Kết hợp với đường kính lắp ổ d=110 mm, ta chọn ổ lăn nén cỡ nhẹ ký hiệu 7524 có C =351000.

CHƯƠNG VI

QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG DẦM CHÍNH

6.1. Công  tác chuẩn bị thép trước khi gia công

6.1.1. Các số liệu cơ bản.

Vì dầm chính có kết cấu dạng hộp , được liên kết từ các thành đứng , thanh biên trên, thanh biên dưới lại với nhau và ngoài ra còn các gân tăng cứng để tăng cứng cho dầm chính.

Chính vì thế khi thi công chế tạo dầm chính ta cần phải có các kích thước sau:

- Thành cứng

- Thanh biên trên

- Thanh biên dưới

6.1.2. Yêu cầu kỹ thật .

Khi tiếp nhận tole cần kiểm tra kỹ lưỡng về số hiệu , dâu hiệu kiểm tra của nhà máy chế tạo . Trong giấy chứng minh tole phải có thành phần hóa học và các hiệu thí nghiệm cơ học.

Trước khi gia công , tole phải được vệ sinh , mục đích là để rễ lấy dấu , đảm bảo đọ chính xác . Nếu tole có hiện tượng cong vênh thì cần cóbiện pháp nắm thẳng để khắc phục biến dạng của thép sau khi cán hoặc do va chạm nếu có trg quá trinhg nâng cẩu vận chuyển.

6.2. Trình tự các nguyên công gia công dầm

Như đã trình bày ở trên . dầm chính của cổng trục này được lựa chọn chế tạo theo phương án ghép từ hai đoạn ngắn. Vì dầm có các vị trí chịu lực khác nhau nên trên dầm biên trên và dầm biên dưới có bề dày khác nhau.

CHƯƠNG VII

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…).

7.1. 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 . 

7.2.  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:

7.2.1. 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.

7.2.2. Quá trình lắp ráp

7.2.2.1. 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. 

7.2.2.2. Lắp đặt tại nơi khách hàng

7.2.2.2.1. 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=14000 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.

7.2.2.2.2. Lắp ráp cầu trục

* 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.

* Bư­ớc 5: Lắp đặt lan can và cơ cấu di chuyển cầu trục

Lắp các chi tiết và các thiết bị còn lại.

* Bư­ớc 6: Chuẩn bị đ­a cầu trục lên ray nhà xư­ởng.

Cầu trục đ­ược đặt lên ray nhà xư­ởng có thể trong giai đoạn nhà xư­ởng đã thi công hoàn thành (Đã lợp mái) hoặc khi ch­ưa thi công xong (Chư­a lợp mái). Ở đây ta xét trong tr­ờng hợp khó khăn nhất về không gian lắp dựng đó là nhà xư­ởng đã thi công xong và phần mái đã hoàn thiện.

7.3. 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.

- Kiểm tra tất cả các thiết bị điện.

- Hiệu chỉnh rơle nhiệt không v­ợt quá 29% dòng điên.

7.4. 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

Sau khi hoàn thành đồ án tốt nghiệp với đề tài: “Tính toán thiết kế cầu trục tải nâng 25/5T, khẩu độ 14m” 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!  

TÀI LIỆU THAM KHẢO

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

Tính toán máy trục

NXB KHKHT - Hà Nội 1975.

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

Sức bền vật liệu

NXB GTVT - Hà Nội 2000.

 [3]. Nguyễn Văn Hợp, Phạm Thị Nghĩa:

Kết cấu thép MXD&XD

NXB GTVT - Hà Nội 1996.

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

Máy trục vận chuyển

NXB GTVT - Hà Nội 2000.

[5]. Atlas Máy Trục (Bản Tiếng Việt):

NXB Đại Học Xây Dựng.

[6]. Atlas Máy Trục (Bản Tiếng Nga):

NXB Moc - 1970.

[7]. Nguyễn Trọng Hiệp, Nguyễn Văn Lẫm:

Thiết kế chi tiết máy

NXBGD 1998.

[8]. Các Tài Liệu Tham Khảo Khác.

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"