MỤC LỤC

MỤC LỤC......................................................................................................................................................................................1

LỜI NÓI ĐẦU............................................................................................................................................................................... 9

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG CỔNG TRỤC....................................................................................................................... 11

1.1. Khái niệm chung................................................................................................................................................................... 11

1.2. Công dụng, đặc điểm, phân loại cổng trục........................................................................................................................... 11

1.2.1. Công dụng của cổng trục.................................................................................................................................................. 11

1.2.2. Đặc điểm chung của cổng trục......................................................................................................................................... 12

1.2.2.1. Kết cấu........................................................................................................................................................................... 12

1.2.2.2. Hệ thống nâng hạ.......................................................................................................................................................... 12

1.2.2.3. Động cơ và hệ thống di chuyển..................................................................................................................................... 12

1.2.2.4. Hệ thống điều khiển....................................................................................................................................................... 12

1.2.3. Phân loại cổng trục........................................................................................................................................................... 12

1.2.3.1. Theo hình dạng kết cấu................................................................................................................................................. 12

a. Cổng trục tổ hợp (Full Gantry Crane)..................................................................................................................................... 12

b. Cổng trục bán giàn (Semi Gantry Crane)................................................................................................................................ 13

c. Cổng trục điều chỉnh (Adjustable Gantry Crane)..................................................................................................................... 13

d. Cổng trục giàn (Truss Gantry Crane)...................................................................................................................................... 14

e. Cổng trục hộp (Box Gantry Crane).......................................................................................................................................... 14

1.2.3.2. Theo tải trọng................................................................................................................................................................. 15

a. Một tấn và hai tấn (1T – 2T).................................................................................................................................................... 15

b. Năm tấn (5T)........................................................................................................................................................................... 15

c. Mười và mười năm tấn (10T – 15T)........................................................................................................................................ 15

d. Hai mươi tấn (20T).................................................................................................................................................................. 15

e. Ba mươi tấn (30T)................................................................................................................................................................... 16

f. Năm mươi tấn hoặc cao hơn (50T).......................................................................................................................................... 16

1.3. Vai trò của cổng trục trong một số nghành phổ biến............................................................................................................ 16

1.3.1. Sản xuất lắp ráp................................................................................................................................................................ 16

1.3.2. Thủy điện, nhiệt điện.......................................................................................................................................................... 16

1.3.3. Khai thác khoáng sản........................................................................................................................................................ 16

1.3.4. Cơ khí luyện kim................................................................................................................................................................ 16

1.3.5. Sản xuất cấu kiện bê tông.................................................................................................................................................. 17

1.4. Các thông số cơ bản để tính toán thiết kế cổng trục............................................................................................................ 17

CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN CƠ CẤU NÂNG CHO CỔNG TRỤC................................................................................................. 18

2.1. Lựa chọn phương án cơ cấu nâng....................................................................................................................................... 18

2.1.1. Lựa chọn tang.................................................................................................................................................................... 18

2.1.1.1. Cơ cấu nâng dùng tang đơn xẻ rãnh.............................................................................................................................. 18

2.1.1.2. Cơ cấu nâng dùng tang đơn không xẻ rãnh (tang trơn)................................................................................................. 18

2.1.1.3. Cơ cấu nâng dùng tang kép........................................................................................................................................... 19

2.1.2. Phương án lựa chọn dây kéo............................................................................................................................................ 20

2.1.2.1. Giới thiệu về dây kéo...................................................................................................................................................... 20

2.1.2.2 So sánh cáp và xích......................................................................................................................................................... 20

2.1.3. Phương án chọn Palăng.................................................................................................................................................... 21

2.1.4. Phương án chọn ròng rọc cáp........................................................................................................................................... 22

2.1.5. Phương án chọn móc treo vật thay thế............................................................................................................................. 23

2.2. Tính nghiệm cơ cấu nâng..................................................................................................................................................... 24

2.2.1. Sơ đồ truyền động............................................................................................................................................................. 24

2.2.2. Sơ đồ mắc cáp................................................................................................................................................................... 25

2.2.3. Dây cáp nâng..................................................................................................................................................................... 25

2.2.3.1. Tính nghiệm cáp nâng..................................................................................................................................................... 25

2.2.3.2. Sử dụng và bảo quản dây cáp........................................................................................................................................ 26

2.2.3.3. Các chú ý khi sử dụng cáp.............................................................................................................................................. 27

2.2.4. Tính toán thông số hình học của ròng rọc cáp................................................................................................................... 27

2.2.5. Tính toán và kiểm nghiệm các thông số của tang nâng..................................................................................................... 29

2.2.5.1. Palăng được chọn sử dụng loại tang kép có kích thước như hình vẽ............................................................................ 29

2.2.5.2. Kích thước....................................................................................................................................................................... 29

2.2.5.3. Kiểm tra bền tang............................................................................................................................................................ 30

2.2.6. Tính kẹp đầu cáp trên tang................................................................................................................................................. 32

2.2.7. Tính toán kiểm nghiệm động cơ điện................................................................................................................................. 33

2.2.8. Tính nghiệm hộp giảm tốc.................................................................................................................................................. 34

2.2.9. Tính toán phanh................................................................................................................................................................. 35

CHƯƠNG 3 : TÍNH TOÁN CƠ CẤU DI CHUYỂN CỦA CƠ CẤU NÂNG................................................................................... 38

3.1. Giới thiệu............................................................................................................................................................................... 38

3.2. Các phương án thiết kế sơ đồ động học cơ cấu di chuyển của cơ cấu nâng....................................................................... 38

3.3. Số liệu thiết kế ban đầu......................................................................................................................................................... 40

3.4. Sơ đồ truyền động................................................................................................................................................................. 40

3.5. Chọn bánh xe và ray cho xe con........................................................................................................................................... 40

3.6. Tải trọng lên bánh xe con...................................................................................................................................................... 41

3.7. Kiểm tra ứng suất bánh xe con............................................................................................................................................. 42

3.8. Xác định lực cản chuyển động của cơ cấu di chuyển xe con............................................................................................... 42

3.8.1. Lực cản do ma sát lăn và ma sát ổ trục............................................................................................................................. 42

3.8.2. Lực cản do độ dốc của đường ray..................................................................................................................................... 43

3.8.3. Lực cản do gió................................................................................................................................................................... 43

3.9. Tính toán chọn động cơ điện................................................................................................................................................ 43

3.9.1. Tính toán tỉ số truyền chung:.............................................................................................................................................. 44

3.9.2. Kiểm tra động cơ điện về mômen mở máy........................................................................................................................ 44

3.10. Tính chọn phanh................................................................................................................................................................. 46

3.11. Tính chọn hộp giảm tốc....................................................................................................................................................... 47

CHƯƠNG IV : TÍNH TOÁN KẾT CẤU THÉP CỔNG TRỤC....................................................................................................... 48

4.1. Các phương án thiết kế tổng thể hình dạng cổng trục.......................................................................................................... 48

4.1.1. Lựa chọn phương án kết cấu thép cho dầm...................................................................................................................... 48

Phương án 1: Kết cấu thép dạng dầm có mặt cắt gồm hai dầm thép chứ I liên kết với nhau bằng thanh nối thép góc............. 48

Phương án 2: Sử dụng dầm chữ I giống phương án 1 nhưng có lỗ để giảm trọng lượng của chính nó......................................49

Phương án 3: Cổng trục có dầm chính làm bằng thép tấm có tiết diện hình chữ nhật ................................................................50

Phương án 4: Cổng trục có mặt cắt dầm chủ là dạng dàn tổ hợp từ các thép góc...................................................................... 51

4.2. Tính toán sơ bộ tổng thể cổng trục....................................................................................................................................... 52

4.2.1. Đối với dầm chính.............................................................................................................................................................. 52

4.2.2 Đối với dầm biên................................................................................................................................................................. 53

4.2.3. Đối với chân cổng.............................................................................................................................................................. 55

4.2.3.1 Sơ bộ kích thước chân cổng........................................................................................................................................... 55

4.2.3.2. Thanh giằng chân cổng.................................................................................................................................................. 56

4.2.4. Chiều cao tổng thể cổng trục............................................................................................................................................ 58

4.3. Sơ lược về vật liệu và cấu tạo của kết cấu cổng trục.......................................................................................................... 59

4.3.1. Giới thiệu chung kết cấu thép........................................................................................................................................... 59

4.3.2. Chọn vật liệu chế tạo........................................................................................................................................................ 59

4.3.3. Kết cấu thép...................................................................................................................................................................... 60

4.4. Sơ đồ tính toán và tải trọng tác dụng................................................................................................................................... 60

4.4.1. Sơ đồ tính......................................................................................................................................................................... 60

4.4.2. Tổ hợp tải trọng................................................................................................................................................................ 61

4.5. Tính toán thiết kế dầm chính............................................................................................................................................... 62

4.5.1. Tính toán sơ bộ chọn mặt cắt của dầm chính và xây dựng giản đồ tính toán................................................................. 62

4.5.2. Tình hình chịu lực của dầm chính.................................................................................................................................... 63

4.5.2.1. Tải trọng tĩnh................................................................................................................................................................. 63

4.5.2.2. Tải trọng di động........................................................................................................................................................... 63

4.5.2.3. Tải trọng quán tính........................................................................................................................................................ 65

4.5.3. Xác định kích thước và tiết diện của dầm chính.............................................................................................................. 68

4.5.3.1 Đặc tính cơ bản của tiết diện giữa dầm......................................................................................................................... 69

4.5.3.2 Đặc tính cơ bản của tiết diện cuối của dầm chính......................................................................................................... 75

4.6. Kiểm tra mặt cắt dầm đã chọn:........................................................................................................................................... 82

4.6.1. Kiểm tra mặt cắt ở tiết diện giữa dầm:............................................................................................................................. 82

4.6.1.1. Điều kiện cường độ....................................................................................................................................................... 82

4.6.1.2. Điều kiện độ cứng......................................................................................................................................................... 82

4.6.1.3. Điều kiện ổn định tổng thể............................................................................................................................................ 83

CHƯƠNG V: TÍNH TOÁN CƠ CẤU DI CHUYỂN CHÂN CỔNG TRỤC................................................................................... 86

5.1. Số liệu thiết kế ban đầu...................................................................................................................................................... 86

5.2. Giới thiệu chung................................................................................................................................................................. 86

5.2.1. Tổng quan về cơ cấu di chuyển trong Máy Nâng Chuyển.............................................................................................. 86

5.2.2. Tổng quan về cơ cấu di chuyển cổng trục...................................................................................................................... 88

5.3. Phương án thiết kế cơ cấu di chuyển cổng trục................................................................................................................ 89

5.4. Tính chọn bánh xe và ray................................................................................................................................................... 90

5.5. Tính chọn động cơ điện...................................................................................................................................................... 91

5.6. Tỷ số truyền chung............................................................................................................................................................. 93

5.7. Chọn hộp giảm tốc............................................................................................................................................................. 93

5.8. Kiểm tra động cơ điện về momen mở máy........................................................................................................................ 94

5.9. Tính chọn phanh................................................................................................................................................................ 95

5.9.1. Tính mômen phanh......................................................................................................................................................... 96

5.9.2. Kiểm tra phanh đã chọn.................................................................................................................................................. 96

CHƯƠNG VI: CÁCH THỨC LẮP DỰNG CỔNG TRỤC.......................................................................................................... 98

6.1. Đặt vấn đề......................................................................................................................................................................... 98

6.2. Công tác chuẩn bị.............................................................................................................................................................. 98

6.3. Các thiết bị thiết yếu hỗ trợ quá trình lắp dựng................................................................................................................. 98

6.4. Trình tự các bước lắp dựng............................................................................................................................................... 99

CHƯƠNG VII : QUY CHUẨN AN TOÀN QUỐC GIA ĐỐI VỚI CỔNG TRỤC........................................................................ 101

7.1. Phạm vi quy chuẩn........................................................................................................................................................... 101

7.2. Quy định về kỹ thuật......................................................................................................................................................... 101

7.2.1 .Thiết kế và sơ đồ bố trí chung....................................................................................................................................... 101

7.2.2. Kiếm soát tải trọng......................................................................................................................................................... 101

7.2.3. Đối với cấu di chuyển và xe con.................................................................................................................................... 102

7.2.3.1. Bánh xe và hộp đỡ bánh xe........................................................................................................................................ 102

7.2.3.2. Di chuyển dầm cầu và di chuyển xe con.................................................................................................................... 102

7.2.4. Đối với thiết bị neo giữ cầu trục, cổng trục trong điều kiện không làm việc...................................................................103

7.2.5. Kết cấu cabin................................................................................................................................................................. 103

7.3. Quy định quản lý cầu trục, cổng trục................................................................................................................................ 103

7.3.1. Hồ sơ kỹ thuật của cầu trục, cổng trục.......................................................................................................................... 103

7.3.2. Cầu trục, cổng trục sản xuất trong nước....................................................................................................................... 104

7.3.3. Cầu trục, cổng trục nhập khẩu...................................................................................................................................... 104

7.3.4. Cầu trục, cổng trục cung cấp ra thị trường................................................................................................................... 104

7.3.5. Quản lý sử dụng an toàn cầu trục, cổng trục................................................................................................................ 104

7.4. Những yêu cầu an toàn khi sử dụng cầu trục, cổng trục................................................................................................. 105

7.5. Quy định về kiểm định kỹ thuật an toàn........................................................................................................................... 107

KẾT LUẬN.............................................................................................................................................................................. 108

TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................................................................................................... 109

LỜI NÓI ĐẦU

Trong quá trình công nghiệp hóa đất nước,  không thể thiếu 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 và công tác sửa chữa khắc phục với khối lượng rất lớn. Tất cả các công việc xây dựng, lắp ráp và sửa chữa đó không thể thiếu các máy nâng chuyển.

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.

Thiết bị nâng đã góp phần giải phóng sức lao động, tăng nhanh năng suất lao động. Cầu trục được sử dụng rộng rãi để xếp dỡ hàng hoá trong các nhà kho trong các nhà máy xí nghiệp sữa chữa lắp ráp và chế tạo, do nó có nhiều ưu điểm và có kết cấu nhỏ gọn phù hợp với nhà xưởng.

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.

Nước ta cũng đã có một số nhà máy xí nghiệp đã và đang nghiên cứu thiết kế chế tạo các loại cổng trục với đủ mọi kích thước và tải trọng để đáp ứng nhu cầu đa dạng phong phú của thị trường về thiết bị nâng hạ đang tăng nhanh.

Trong khoảng thời gian được đi thực tập tại doanh nghiệp tại Xí Nghiệp Xây Lắp. Khảo Sát và Sửa Chữa Các Công Trình Khai Thác Dầu Khí Vietsovpetro và quá trình

tích lũy kiến thức 4 năm học ở trường em đã đề xuất bộ môn làm đề tài tốt nghiệp về  “Tính toán thiết kế cổng trục hai dầm phục vụ trong nhà xưởng cơ khí ’’ .

Em xin cảm ơn các thầy cô trong bộ môn Máy và Thiết Bị Công Nghiệp đã cho phép em được thực hiện đề tài về cổng trục. Đề tài lần này chính là cơ hội để em tổng hợp các kiến thức mình học và bước đầu cho em được tiếp xúc với môi trường thực tế.

Đồ án gồm các phần chính sau:

Chương 1 : Tổng quan về cổng trục

Chương 2 : Tính toán cơ cấu nâng

Chương 3 : Tính toán cơ cấu di chuyển của cơ cấu nâng

Chương 4:  Tính toán kết cấu thép

Chương 5 : Tính toán cơ cấu di chuyển chân cổng trục

Chương 6 : Quy trình lắp dựng và vận hành

Chương 7 : Quy chuẩn an toàn đối với cổng trục

Được sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo : TS……………… và các thầy cô trong bộ môn Máy và Thiết Bị Công Nghiệp sau khoảng thời gian 3 tháng sau khi thực tập doanh nghiệp kết thúc em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp được giao. 

Do thời gian và kiến thức chuyên môn còn hạn chế, đề tài phạm vi còn rộng. Nên mặc dù đã cố gắng hết sức nhưng đề tài của em không thể tránh khỏi nhưng sai sót và hạn chế. Em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các quý thầy cô và các bạn để để tài của em hoàn thiện tốt hơn.

Em xin chân thành cảm ơn!

                                                                                                                                Hà Nộ,  ngày… tháng…năm 20…

                                                                                                                            Sinh viện thực hiện

                                                                                                                             ……………………

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG CỔNG TRỤC

1.1. Khái niệm chung

Khái niệm: Cổng trục là loại thiết bị nâng hạ hoàn chỉnh chủ yếu được sử dụng chủ yếu ở ngoài trời, di chuyển trên hệ thống đường ray mặt đất. Cổng trục có hình dáng giống như một cổng vào, có hai chân thẳng đứng và một xà ngang phía trên. Cổng trục có thể được sử dụng linh hoạt ở trong các cảng biển, kho bãi, các khu công nghiệp, nhà máy, xưởng sản xuất, và các cơ sở hạ tầng khác …

Mục đích của cổng trục là để nâng hạ những máy móc, thiết bị, các loại hàng nặng, cồng kềnh, khó vận chuyển. Cổng trục được thiết kế với độ bền cao, phù hợp để sử dụng trong đa dạng các môi trường của sản xuất và dịch vụ, vận chuyển lưu thông hàng hóa.

1.2. Công dụng, đặc điểm, phân loại cổng trục

1.2.1. Công dụng của cổng trục

Công dụng chính của cổng trục là dùng để cơ giới hóa công tác xếp dỡ hàng hóa, lắp ráp cấu kiện và thiết bị trong các công trình. Cổng trục sẽ có các kết cấu đặc biệt khác nhau, phụ thuộc vào mục đích, yêu cầu và vị trí sử dụng, bao gồm:

- Cổng trục phục vụ xây dựng dân dụng, công nghiệp.

- Cổng trục phục vụ các ngành công nghiệp nặng, như cơ khí, luyện kim, đóng tàu

- Cổng trục sử dụng trong bốc xếp, vận chuyển hàng hóa tại các kho bãi, cầu cảng …

1.2.2. Đặc điểm chung của cổng trục

1.2.2.1. Kết cấu

Cổng trục có cấu trúc khung chịu tải, bao gồm hai chân đứng ở hai bên và một kết cấu dầm - khung ngang ở trên, hình 1.1, thường được chế tạo từ thép hoặc các vật liệu cứng khác. Cấu trúc này cung cấp sự ổn định và chắc chắn cho kết cấu khi nâng hạ và di chuyển hàng hóa.

1.2.2.3. Động cơ và hệ thống di chuyển

Cổng trục có thể được thiết kế để có thể linh hoạt di chuyển trên mặt bằng làm việc, thường sử dụng hệ thống bánh xe di chuyển dẫn động bằng động cơ điện.

1.2.2.4. Hệ thống điều khiển

Quá trình nâng hạ và di chuyển của cổng trục thường được điều khiển bằng hệ thống điều khiển tại chỗ, kết hợp sử dụng điều khiển từ xa, có giám sát bằng hệ thống phần mềm chuyên dụng để nâng cao năng suất làm việc cũng như an toàn vận hành.

1.2.3. Phân loại cổng trục

Cổng trục có thể được phân loại theo hình dạng kết cấu, thiết kế và khả năng tải trọng của chúng. Ở nhiều cách, những yếu tố này tương tác với nhau để xác định loại cổng trục.

1.3. Vai trò của cổng trục trong một số nghành phổ biến

1.3.1. Sản xuất lắp ráp

Đối với ngành sản xuất lắp ráp, cổng trục là một thiết bị được sử dụng vô cùng phổ biến trong mỗi nhà xưởng, nhà máy sản xuất chuyên dùng để nâng hạ phôi và vận chuyển thiết bị trước và sau gia công. Nó có tác dụng vô cùng lớn góp phần di chuyển các linh phụ kiện cồng kềnh trong quá trình lắp ráp ô tô. Kết quả là, thời gian làm việc và công sức lao động của người lao động được tiết kiệm đáng kể.

1.3.3. Khai thác khoáng sản

Trong ngành khai thác khoáng sản, thiết bị cổng trục được sử dụng phổ biến nhất hiện nay là các thiết bị Palăng khai thác hay Palăng khí nén. Chúng được thiết kế đặc biệt để hoạt động trong các môi trường có yêu cầu cao về an toàn cháy nổ, sử dụng để nâng hạ máy móc thiết bị, nguyên, nhiên vật liệu phục vụ công tác khai thác, bóc tách khoáng sản, chống giữ.

1.3.4. Cơ khí luyện kim

Trong các nhà máy cơ khí, cổng trục được sử dụng để vận chuyển thiết bị, các chi tiết gia công trong dây chuyền sản xuất, sửa chữa, lắp ráp. Trong luyện kim, cổng trục vận chuyển kim loại nóng chảy tới vị trí của các khuôn rót, vận chuyển thép cuộn, phôi thép, kim loại thành phẩm, bán thành phẩm. Tùy theo yêu cầu kỹ thuật của loại hàng vận chuyển, chiều cao nâng hạ, khoảng cách vận chuyển theo trong nhà xưởng mà có thể linh hoạt sử dụng các loại cổng trục từ nhỏ tới lớn, dầm đơn hay dầm đôi, di chuyển bánh lốp hoặc di chuyển trên đường ray.

1.4. Các thông số cơ bản để tính toán thiết kế cổng trục

Để đảm bảo được yêu cầu công việc, cổng trục được thiết kế phải có các thông số cơ bản sau:

+ Sức nâng: Q = 10 (T)

+ Khẩu độ: L = 15 (m)

+ Chiều cao nâng hàng: H_n = 12 (m)

+ Chiều cao móc tải: H_m = 0,735 (m)

+ Chiều cao giới hạn an toàn: H_at = 1,95 (m)

+ Vận tốc nâng hạ: V_n = 3,7 (m/ph)

+ Vận tốc xe con di chuyển cơ cấu nâng: V_xe = 30 (m/ph)

+ Vận tốc di chuyển cổng trục: V_c = 25 (m/ph)

+ Chế độ làm việc: Chế độ trung bình các cơ cấu (CĐ=25%)

CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN CƠ CẤU NÂNG CHO CỔNG TRỤC

2.1. Lựa chọn phương án cơ cấu nâng

2.1.1. Lựa chọn tang

2.1.1.1. Cơ cấu nâng dùng tang đơn xẻ rãnh.

* Ưu điểm:

+ Tốc độ ổn định và đều.

+ Không cần dùng cơ cấu rải cáp.

* Nhược điểm:

+ Không quấn được nhiều lớp cáp.

+ Ứng suất tập trung tác dụng lên tang rất lớn.

+ Chế tạo tang khó khăn và yêu cầu cao về chế tạo

2.1.1.3. Cơ cấu nâng dùng tang kép.

* Ưu điểm:

+ Giảm tải trọng nâng tác dụng lên tang, do có 2 nhánh cáp cuốn lên tang

+ Không cần dùng cơ cấu rải cáp

+ Kết cấu gọn nhẹ

* Nhược điểm:

+ Chế tạo khó khăn, giá thành đắt

+ Khả năng ổn định trong quá trình nâng rất lớn

+ Tải trọng nâng nhỏ thường từ 5-10T

=> Từ những phân tích ta lựa chọn cơ cấu nâng dùng tang kép

2.1.2. Phương án lựa chọn dây kéo

2.1.2.1. Giới thiệu về dây kéo

Dây kéo dùng để treo hoặc kéo các vật nặng, người ta thường dùng các loại dây chịu lực sau: cáp thép, xích hàn, xích bản lề… Trong các máy trục hiện nay, xích và cáp được dùng rộng rãi hơn.

2.1.2.2 So sánh cáp và xích

a. Cáp:

* Ưu điểm :

+ Cáp có trọng lượng trên đơn vị chiều dài nhỏ nhất

+ Cáp có thể uốn được trên tất cả các phương, điều này dẫn tới chi tiết quấn cáp tương đối đơn giản

+ Cáp có độ bền lâu khá cao, dễ kiểm tra để tránh đứt đột ngột

+ Cáp làm việc êm, không ồn ở mọi vận tốc

* Nhược điểm :

+ Tuy nhiên cáp có nhược điểm là phải uốn với bán kính cong lớn. Điều này dẫn tới kích thước cơ cấu cồng kềnh

b. Xích :

* Ưu điểm :

+ Xích hàn có ưu điểm là dễ gập theo tất cả các phương, có thể uốn ở bán kính cong khá nhỏ, dẫn tới chi tiết quấn xích và toàn bộ cơ cấu nhỏ gọn

+ Chế tạo xích hàn đơn giản, giá thành rẻ (đặc biệt là với cơ cấu chịu tải nhỏ, vận tốc thấp, thao tác bằng tay

* Nhược điểm :

+  Nhược điểm cơ bản của xích hàn là trọng lượng bản thân lớn;

+ Kết cấu từng mắt xích xen kẽ vuông góc với nhau dẫn tới chi tiết quấn phức tạp

+ Làm việc ồn, không thể làm việc ở vận tốc cao

 + Khó kiểm tra độ bền, dễ đứt đột ngột, độ tin cậy thấp.

=> Từ các đặc điểm của cáp và xích đã so sánh ở trên, ta chọn cáp để treo các thiết bị cần sửa chữa (động cơ, hộp giảm tốc, bộ truyền lực, bộ công tác).

2.1.4. Phương án chọn ròng rọc cáp

Ròng rọc trong máy trục dùng để chuyển hướng của dây cáp hoặc là một khâu trong palăng cáp để giảm lực kéo, tang hoặc giảm tốc độ nâng hạ vật. Trục của ròng rọc trên palăng được đặt cố định, còn trục các ròng rọc ở dưới di động khi nâng hạ vật. Vì vậy trong palăng người ta chia ròng rọc thành hai loại : ròng rọc cố định và ròng rọc di động

Về mặt chế tạo, ròng rọc chia ra hai loại: ròng rọc đúc và ròng rọc hàn

=> Ròng rọc được sử dụng trong cơ cấu nâng bao gồm ròng rọc cố định, di động và cân bằng

2.2. Tính nghiệm cơ cấu nâng

Cơ cấu nâng của palăng điện có nhiệm vụ nâng hạ vật theo phương thẳng đứng. Kết cấu của nó bao gồm:

2.2.1. Sơ đồ truyền động.

Sơ đồ truyền động của palăng như hình vẽ.

2.2.2. Sơ đồ mắc cáp.

 Vì trọng lượng của hàng nâng khá lớn (Q = 10T) nên hệ palăng nâng hàng được sử dụng có bội suất a bằng 2 và móc treo được sử dụng là loại móc đơn điện tử. Sơ đồ mắc cáp có dạng như hình vẽ dưới.

2.2.3. Dây cáp nâng

2.2.3.1. Tính nghiệm cáp nâng

* Cáp thép được chọn và kiểm tra theo điều kiện sau: ( Kết cấu cáp có sẵn 6x37)

S_đ: Tải trọng phá hỏng cáp do nhà chế tạo xác định và cho trong bảng cáp tiêu chuẩn tùy thuộc vào loại cáp, đường kính cáp và giới hạn bền của vật liệu sợi thép.

S_max: Lực căng cáp lớn nhất trong quá trình làm việc không kể đến các tải trọng động.

n: Hệ số an toàn bền của của cáp được tra theo tiêu có chế độ làm việc trung bình, ta chọn n = 5.5. ( Tra bảng 2-2 ) [1]

* Từ giá trị lực căng cáp lớn nhất S_max ta suy ra lực kéo đứt cần thiết của cáp:

Trong các kiểu kết cấu dây cáp (6x37) thì kiểu cáp theo tiêu chuẩn JIS ( Cáp thép tiêu chuẩn công nghê Nhật Bản ) có tiếp xúc đường giữa các sợi thép ở các lớp kề nhau, làm việc lâu hỏng và được sử dụng rộng rãi. Vật liệu chế tạo chúng là các sợi thép có giới hạn bền từ 120÷200 (kG/mm²).

Ta chọn loại cáp bện kép 6x37 + FC (Grade G: mạ kẽm) có đường kính dây cáp d_c = 24 (mm), có giới hạn bền của những dây thép  (kG/mm²), lực kéo đứt cho phép [e_k] =284 (kN) = 284000 (N)

2.2.3.2. Sử dụng và bảo quản dây cáp

Cáp bị gập rất nhanh hỏng nên khi dỡ và khi cuộn cần phải chú ý để cuộn cáp sao cho đường kính cáp thẳng góc với mặt đất.

Dây cáp đang dùng hoặc chưa dùng đều phải bôi trơn và đặt ở chỗ khô ráo, sạch sẽ; cáp nâng thì hai tháng bôi dầu một lần còn cáp treo thì nửa tháng bôi dầu một lần;

Khi cắt dây cáp, các đầu thép sẽ bị tở ra nên chỗ cắt phải quấn một sợi dây thép đã ủ; khoảng cách giữa hai đoạn quấn dây từ (3,0 ÷ 3,5).d_c và chiều dài đoạn quấn dây khoảng (4 ÷ 5).d_c.

2.2.4. Tính toán thông số hình học của ròng rọc cáp

* Cụm ròng rọc cáp của palăng điện gồm có :

+ 1 puly cố định cân bằng cáp

+ 2 puly di động

* Đường kính của ròng rọc cáp :

Ta chọn tất cả puly của palăng điện có cùng đường kính để thuận lợi về chế tạo, gia công và sửa chữa để giảm được chi phí chế tạo mang tính công nghệ cao. Công thức tính đường kính ròng rọc.

2.2.5. Tính toán và kiểm nghiệm các thông số của tang nâng.

2.2.5.1. Palăng được chọn sử dụng loại tang kép có kích thước như hình vẽ

Sơ đồ kích thước hình học của tang kép như hình dưới.

2.2.5.3. Kiểm tra bền tang

Với: S_max = S  = 50505 (N)

Kiểm tra bền tang theo ứng suất nén, uốn và xoắn (Theo TL[3])

Tang thường được chế tạo bằng thép CT3 có: s_ch=220N/mm²; Hệ số an toàn bền k=1,5 

2.2.6. Tính kẹp đầu cáp trên tang

Phương pháp cố định đầu cáp trên tang thông dụng nhất là dùng tấn đệm bên ngoài ép cáp lên bề mặt tang bằng bulông. Tấm đệm với rãnh hình thang là tốt nhất và thông dụng nhất. Vì đường kính cáp d = 24mm nên ta chọn một tấm kẹp có hai bulông để cố định đầu cáp.

Ta có:

S_o: Lực căng nhánh cáp tác dụng lên kẹp cáp

 e =2,72 (cơ số ln)

 f : Hệ số ma sát giữa cáp và tang f = 0,1 ¸ 0,16 => Chọn f = 0,15

a : Góc cuốn của cáp tương ứng với số vòng giảm tải

a = 3p - 4p .Chọn a  = 4p

S_max: Lực căng cáp max S_max= 50505 (N)

b : Gúc nghiêng rãnh kẹp 2. b = 80⁰ Þb = 40⁰

* Xuất phát từ điều kiện lực ma sát do lực ép của các bulông kẹp cáp phải cân bằng với lực căng của dây cáp từ hình 2.15 ta có công thức: (Theo TL[12])

P : Lực ép tổng cộng của các bulông kẹp cáp

w = 0,35 : Hệ số cản dịch chuyển của cáp trong kẹp cáp

T = S_o = 7659 (N) : Lực căng nhánh cáp

2.2.7. Tính toán kiểm nghiệm động cơ điện.

Thay số được N_t = 7,5 (kW)

So sánh với công suất thực tế của động cơ điện sử dụng trong palăng nâng P = 9 (kW), ta thấy động cơ sử dụng đạt yêu cầu làm việc.

2.2.9. Tính toán phanh

- Hệ thống phanh là một bộ phận quan trọng cổng trục. Do cổng trục thường xuyên phải khởi động palăng điện để làm việc. Nên cần có một thiết bị là phanh để đảm bảo cổng trục có thể hoạt động một cách an toàn. Hệ thống phanh hỗ trợ, điều chỉnh tốc độ hoặc giới hạn tốc độ của cấu nâng hạ.

Phanh cổng trục thường được lắp đặt trên trục của động cơ và có nhiệm vụ dừng hoạt động của động cơ hoặc cơ cấu cổng trục một cách chính xác. Đây là một thiết bị không thể thiếu trong bất kỳ thiết bị nâng hạ nào.

Các loại phanh phổ biến gồm: phanh đai, phanh một má, phanh hai má, phanh áp trục, và phanh ly tâm, phanh điện từ. Trong số đó, phanh điện từ  được chọn để tính toán và bố trí trên trục động cơ vì:

- Phản ứng nhanh: Phanh điện từ có khả năng kích hoạt và dừng chuyển động gần như ngay lập tức khi nhận được tín hiệu, đảm bảo độ chính xác và an toàn cao.

- Hoạt động an toàn: Trong trường hợp mất điện hoặc khẩn cấp, phanh điện từ tự động kích hoạt để giữ tải trọng, ngăn ngừa các sự cố hoặc tai nạn.

- Độ chính xác cao: Phanh điện từ giúp dừng và giữ tải ở vị trí chính xác, rất quan trọng trong các ứng dụng yêu cầu độ chính xác cao như máy móc tự động hóa hoặc thiết bị nâng hạ.

Dựa vào điều kiện (&) ta chọn loại phanh ,tuy nhiên không nên chọn loại phanh có momen phanh danh nghĩa lớn hơn mômen phanh yêu cầu nhiều quá vì như vậy sẽ tải trọng động lên cơ cấu khi phanh .

Qua Việc phân tích tính toán ở trên ,ta chọn loại phanh má điện xoay chiều ,ký hiệu TKT-200 đảm bảo mômen phanh danh nghĩa vừa đúng  M_ph=160 (Nm)

CHƯƠNG III : TÍNH TOÁN CƠ CẤU DI CHUYỂN CỦA CƠ CẤU NÂNG

3.1. Giới thiệu

Xe con cổng trục là thiết bị nâng dùng cho cổng trục dầm đôi & được chế tạo cho môi trường làm việc đặc thù.

Xe con là phần chuyển động theo dọc dầm ngang của cổng trục. Nó mang theo palăng, thiết bị được sử dụng để nâng hoặc hạ vật liệu. Xe con có thể di chuyển qua lại tên dầm ngang để định vị vật cần nâng một cách chính xác

Nói một cách đơn giản, xe con cổng trục là bộ phận di động của cổng trục giúp điều khiển palăng nâng hạ vật liệu theo hướng ngang

3.2. Các phương án thiết kế sơ đồ động học cơ cấu di chuyển của cơ cấu nâng

* Phương án 1: Dùng một động cơ và một hộp giảm tốc, hai bánh xe cùng phía so với hộp giảm tốc.

Phương án này gọn nhẹ, đơn giản, truyền động chắc chắn có sự đồng bộ giữa hai bánh xe cao, nhưng khoảng cách giữa hai bánh xe bị hạn chế.

* Phương án 2: Dùng một động cơ và một hộp giảm tốc, hai bánh xe ở khác phía so với hộp giảm tốc.

* Phương án 3: : Dùng một động cơ và hai hộp giảm tốc kiểu đối xứng.

Kết luận : Như đã phân tích, ta chọn phương án 2 là phù hợp nhất

3.3. Số liệu thiết kế ban đầu

Trọng tải: Q = 100000 N

Trọng lượng xe lăn kể cả bộ phận mang vật

Vận tốc di chuyển xe: = 30 m/ph

Chế độ làm việc trung bình (CĐ 25%)

3.5. Chọn bánh xe và ray cho xe con

Với tải trọng nâng 10T, chọn loại bánh xe hình trụ có hai thành bên với các kích thước đường kính bánh xe sơ bộ chọn D_xc = 300 mm; đường kính ngỗng trục d_xc = 70mm. Bánh xe có hai gờ chạy trên ray vuông chuyên dùng 45x45 (Chọn theo [13]/ Trang 146)

3.7. Kiểm tra ứng suất bánh xe con

Bánh xe lăn được kiểm tra theo sức bền dập. Bánh xe được chế tạo từ thép đúc л, để đảm bảo lâu mòn vành bánh được tôi đạt độ rắn HB = 300÷320

P_bxn : Tải trọng tương đương tác dụng lên bánh xe.

b: Chiều rộng chiều rộng mặt ray tiếp xúc với bánh xe.

r: Bán kính bánh xe.

Ứng suất dập cho phép :

Vậy kích thước bánh xe đã chọn đảm bảo điều kiện hoạt động

3.8. Xác định lực cản chuyển động của cơ cấu di chuyển xe con

Trong quá trình chuyển động cơ cấu di chuyển palăng theo hai ray xuất hiện những sức cản chủ yếu. Lực cản tĩnh xuất hiện trong suốt thời kỳ chuyển động bao gồm : W_1, W_2, W₃

3.8.1. Lực cản do ma sát lăn và ma sát ổ trục.

G₀ = 60000 (N) : Trọng lượng xe lăn kể cả bộ phận mang vật

G = 10000 (kG) = 100000 (N) : Trọng lượng của vật nâng.

Hệ số ma sát mép giờ bánh xe với mép đường ray,tùy thuộc kiểu bánh xe, kiểu ổ trục ( Chọn theo [13] )

D_x = 300 (mm): Đường kính bánh xe di chuyển cơ cấu nâng

d_x = 70 (mm): Đường kính ngõng trục lắp ổ của bánh xe

f = 0.015: hệ số ma sát của ổ.

Thay số được: W1 = 3253,33 (N)

3.8.3. Lực cản do gió

Do cầu trục làm việc trong nhà xưởng có kết cấu kín nên nó không chịu ảnh hưởng của gió, vì vậy thành phần lực cản do gió W₃ = 0

Vậy : W_t2 = W₁ + W₂ + W₃ =3253,33 + 320 = 3573,33 (N)

3.10. Tính chọn phanh

Tính toán kiểm tra cơ cấu di chuyển xe lăn là xác định mômen phanh trong trường hợp xe không nâng tải. Xác định thời gian phanh khi không tải và khi có mang tải. Sau đó tiến hành kiểm tra quãng đường phanh

Có thể lựa chọn thời gian phanh khi xe không tải  phụ thuộc tỉ số bánh xe được trang bị phanh trên tổng số bánh xe cơ cấu lăn và hệ số dính bám giữa ray với bánh xe dẫn, thì gia tốc phanh  (Theo TL[1]; Bảng 3-10)

3.11. Tính chọn hộp giảm tốc

* Theo yêu cầu cơ cấu di chuyển xe ta dùng HGT động cơ phải đảm bảo yêu cầu sau:

- Với CĐ = 25%

- n = 920 vòng / phút

- Công suất: N= 2,6 KW

- Tỷ số truyền: i_x = 28,9

* Hộp giảm tốc phù hợp với điều kiện trên là hộp giảm tốc ký hiệu 2-200 có các đặc tính kỹ thuật sau:

- Tỷ số truyền:

- Tốc độ quay cho phép của trục nhanh:

- Công suất mà hộp giảm tốc có thể truyền được:

- Khối lượng hộp giảm tốc:

CHƯƠNG IV : TÍNH TOÁN KẾT CẤU THÉP CỔNG TRỤC

4.1. Các phương án thiết kế tổng thể hình dạng cổng trục

4.1.1. Lựa chọn phương án kết cấu thép cho dầm

* Phương án 1: Kết cấu thép dạng dầm có mặt cắt gồm hai dầm thép chứ I liên kết với nhau bằng thanh nối thép góc.

* Phân tích:

- Dầm chính được chia thành 4 đoạn và được nối với nhau bằng liên kết bu lông và tấm nối. Thanh kết nối là thép chữ C liên kết với dầm chính chủ bằng phương pháp hàn.

- Chân cổng được liên kết với dầm chính

- Chân cổng được làm bằng thép định hình

- Cổng trục được tháo dỡ và lắp đặt tại công trường

* Phương án 2: Sử dụng dầm chữ I giống phương án 1 nhưng có lỗ để giảm trọng lượng của chính nó.

* Phân tích:

Dầm chính được chia thành 4 đoạn, liên kết giữa các đoạn sử dụng liên kết bu lông tinh. Hai dầm chữ I được nối với nhau bằng tấm bản giằng.

* Phương án 4: Cổng trục có mặt cắt dầm chủ là dạng dàn tổ hợp từ các thép góc.

* Phân tích:

Cổng trục chế tạo gồm dàn chủ và các thanh giằng xiên, liên kết các thanh trong giàn chế tạo bằng các thép góc, chúng được liên kết bằng liên kết hàn. Dàn chủ được chia làm 4 đoạn hoặc nhiều hơn, tùy khẩu độ của cổng trục. Các đoạn liên kết với nhau bằng mối ghép bulông nhờ các bản nối phụ là thép tấm.

Chân cổng cũng có kết cấu dàn, liên kết với dàn chủ bằng bu lông tinh. Mỗi chân cổng có hai cụm bánh xe di chuyển, một cụm chủ động và một cụm bị động, cụm bánh xe liên kết với chân cổng còn tùy thuộc vào kết cấu của cụm bánh xe.

* Phân tích lựa chọn phương án kết cấu thép phù hợp với yêu cầu thiết kế:

=> Dựa vào đặc điểm làm việc, tải trọng nâng và ưu điểm ta lựa chọn phương án cổng trục có dầm chủ chế tạo bằng thép tấm tổ hợp mặt cắt hình chữ nhật/

4.2. Tính toán sơ bộ tổng thể cổng trục

4.2.1. Đối với dầm chính

H : Chiều cao dầm chính (m)

L :  Khẩu  độ của cầu trục (m), L = 15 (m) = 15000 (mm)

Thay giá trị vào công thức (1)

Ta chọn : H = 1050 (mm)

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

Theo tài liệu TL[1] (trang 144)  Þ  Chiều rộng của thanh biên trên và thanh biên dưới của dầm chính là :

B_o = (0,33 - 0,5).H

H  = 1050 (m)

=> B_o = (0,33-0,5).1050 = (346 - 525)

Ta chọn B_o = 500 (mm)

 * Chọn vật liệu của dầm chính.

Ta chọn vật liệu chế tạo dầm chính là thép Q235.

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 = 12 mm

-  Thanh biên dưới: chọn thép tấm có chiều dày d₂ = 10 mm

- Thành đứng      : chọn thép tấm có chiều dày d₃ = 10 mm

4.2.2 Đối với dầm biên.                       

* Xác định chiều rộng của dầm biên.

Chiều rộng dầm biên phụ thuộc vào khoảng cách hai mép trong của dầm chính. Do khoảng cách hai ray được bố trí sát hai mép trong của dầm chính nên ta coi khoảng cách hai ray bằng khoảng cách hai mép trong dầm chính và bằng Lr.

* Sơ bộ mặt cắt dầm

Xét mặt cắt (P) bất kỳ nằm trong mặt phẳng xOy cắt ngang của dầm biên.

Để thuận lợi cho quá trình chế tạo và lắp ráp ta chọn thép tấm chế tạo dầm biên có kích thước như sau: 

dt y = dt x = 10 (mm)

Ly = Lx = 525 (mm)

4.2.3. Đối với chân cổng

4.2.3.1 Sơ bộ kích thước chân cổng

* Chiều cao của chân cổng : H_c

Chiều cao thực tế của chân cổng là chiều cao tính từ mặt đất đến mặt bích liên kết giữa chân cổng và dầm chính. Chiều cao thực tế phụ thuộc vào chiều cao nâng, chiều cao an toàn và khoảng bố trí cơ cấu nâng hàng. 

H_n : Chiều cao nâng hàng. H_n = 12 (m)

H_m : Chiều cao móc, H_m = 0,735 (m)

H_at : Chiều cao an toàn của palang, H_at =1,95 (m)

=> Vậy ta có : H_c  = 14,685 (m)

* Bề rộng chân cổng (B,B’)

Góc nghiêng của chân cổng : α = 80^o

Khoảng cách từ tâm móc tới dầm chạy : H=7600 (mm)

Khoảng cách giữa hai bánh xe con: R= 950 (mm)

4.2.3.2. Thanh giằng chân cổng

Thanh giằng chân cổng có chiều dài phụ thuộc vào chiều cao của cổng, khoảng cách hai chân phía dưới của cổng. Chiều dài thanh giằng chân càng lớn thì độ vững chắc của cổng càng cao, song kết cấu lại cồng kềnh thừa phí vật liệu, tự tải bản thân cổng lớn.

 Mặt cắt B_B: (tại hai đầu mút) khung chịu ảnh hưởng nhiều bởi các yếu tố lực tác dụng, mà chỉ có tác dụng là vị trí để bố trí cơ cấu di chuyển cổng và đặt thiết bị Rulo quấn dây điện, chính vì vậy mặt cắt ở đây được lựa chọn với tiết diện nhỏ hẹp vừa đủ yêu cầu. Tấm bản cánh phía dưới được lược bỏ để quá trình bảo dưỡng cụm truyền động của bộ di chuyển cổng được thực hiện dễ dàng. Do lực tác dụng lên hai đầu mút là nhỏ nên các gân chịu lực chỉ có tác dụng cố định hai tấm bản bụng, vì vậy gân chịu lực có chiều cao vừa phải.

Mặt cắt A_A: (tại giữa thanh giằng) tại đây chỉ chịu lực kéo do độ nghiêng của hai chân cổng gây ra. Vì vậy các tấm gân chịu lực có thể được bố trí thưa tại khoảng giữa thanh giằng.

* Khoảng cách giữa 2 bánh xe: L_bx

Để đảm bảo cho kết cấu được vững chắc thì hai tâm bánh xe không được trùng với đường tâm của môi chân cổng và khoảng cách này phảI lớn hơn khoảng cách giữa hai vị trí liên kết dưới của chân cổng. Vậy ta chọn L_bx =4000 (mm).

* Độ dài thanh giằng chân cổng:

Khoảng thừa hai bên thanh giằng chân để đảm bảo đủ khoảng trống để tháo lắp hay bảo dưỡng bộ di chuyển cổng. Vậy ta chọn L_t = 5000 (mm)

4.3. Sơ lược về vật liệu và cấu tạo của kết cấu cổng trục

4.3.1. Giới thiệu chung kết cấu thép

Kết cấu thép là một kết cấu kim loại được làm từ các bộ phận kết cấu thép kết nối với nhau để chịu tải và cung cấp độ cứng hoàn toàn. Do loại thép cường độ cao nên kết cấu này đáng tin cậy và cần ít nguyên liệu thô hơn các loại kết cấu khác như kết cấu bê tông và kết cấu gỗ. Trong xây dựng hiện đại, kết cấu thép được sử dụng cho hầu hết các loại công trình bao gồm nhà công nghiệp nặng, nhà cao tầng, hệ thống hỗ trợ thiết bị, cơ sở hạ tầng, cầu, tháp, nhà ga sân bay, nhà máy công nghiệp nặng, giá đỡ ống, v.v.

4.3.2. Chọn vật liệu chế tạo

Thép kết cấu cacbon Q235 là vật liệu được sử dụng phổ biến nhất để chế tạo kết cấu kim loại cổng trục

Trong kết cấu kim loại của cổng trục người ta thường sử dụng chủ yếu thép cacbon trung bình (Q235) có cơ tính như sau:

+ Môđun đàn hồi: E= 2.1.10⁶ KG/cm²

+ Môđun đàn hồi trượt: G=0.81. 10⁶ KG/cm²

+ Độ dai va đập: a_k=70 J/cm²

+ Độ bền cơ học được đảm bảo.

+ Tính dẻo cao.

+ Tính hàn tốt (dễ hàn).

4.3.3. Kết cấu thép

Chân, dầm ngang cấu tạo từ thép Q235 được liên kết với thân bằng mối hàn hoặc liên kết bulong

Đối với các thanh phụ không chịu tải, dàn bảo vệ, tay vịn, sàn lát.. có thể dùng thép CT3,SS400,C45…

4.4. Sơ đồ tính toán và tải trọng tác dụng

4.4.1. Sơ đồ tính

Hiện nay đối với các loại cổng trục nói chung có rất nhiều sơ đồ tính khác nhau, mỗi kiểu lại có những ưu, nhược điểm khác nhau. Tùy theo yêu cầu cụ thể mà người ta chọn sơ đồ tính để đạt được hiệu quả trong từng trường hợp. Thông thường có hai cách tính đối với cổng trục dạng hộp như sau:

- Kiểu tính khung :

- Kiểu tính tách dầm trên theo sơ đồ dầm đơn giản tĩnh định. Tùy từng cách liên kết giữa chân và dầm trên là liên kết “cứng” (hàn, bulong) thì chọn phương án theo kiểu tính khung. Trường hợp này chỉ áp dụng đối với loại cổng trục có khẩu độ < 30m vì bỏ qua tác dụng của nhiệt độ.

4.4.2. Tổ hợp tải trọng

Khi tính toán các cơ cấu máy trục người ta phân biệt 3 trường hợp tải trọng tính toán với trạng thái làm việc và trạng thái không làm việc.

- Trường hợp 1: Tải trọng bình thường của trạng thái làm việc bao gồm: Trọng lượng danh nghĩa của vật nâng và bộ phận mang, trọng lượng bản thân mái, tải trọng gió ở trạng thái làm việc của máy, các tải trọng động trong quá trình mở và hãm cơ cấu.

+ Đối với trường hợp này các chi tiết trong cơ cấu máy được tính theo độ bền tĩnh (theo giới hạn chảy hoặc giới hạn bền) và theo sức bền mỏi (theo giới hạn mỏi). Các chi tiết không quay cũng như không chịu ứng suất thay đổi khi quay thì chỉ tính theo sức bền tĩnh.

- Trường hợp 2: Tải trọng lớn nhất của trạng thái làm việc bao gồm; Trọng lượng danh nghĩa của vật nâng và bộ phận mang, trọng lượng bản thân máy, tải trọng động lớn nhất xuất hiện khi mở máy và phanh đột ngột hoặc khi mất điện có điện bất ngờ, tải trọng gió lớn nhất ở trạng thái làm việc và tải trọng do độ dốc lớn nhất có thể. Các trị số tải trọng lớn nhất của trạng thái làm việc thường bị hạn chế bởi những điều kiện bên ngoài như sự trơn trượt của bánh xe trên ray, trị số mômen phanh lớn nhất, mômen giới hạn của khớp nối.....

4.5. Tính toán thiết kế dầm chính

4.5.1. Tính toán sơ bộ chọn mặt cắt của dầm chính và xây dựng giản đồ tính toán

* Dầm chính đã lựa chọn có kết cấu như sau :

Do hai đầu của dầm chính được liên kết 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 cổng trục). Dầm chịu lực chủ yếu là của xe con và tải trọng (Q) của hàng nâng.

4.5.2. Tình hình chịu lực của dầm chính.

4.5.2.1. Tải trọng tĩnh

Y₁: Hệ số lực động (Y₁=1), ( Bảng 6.1,[3] )

Q_dc : Trọng lượng dầm chính, Q_dc= 50000 (N)

Thay số ta được: Q_tt= 50000 (N)

4.5.2.2. Tải trọng di động

- Tải trọng di động: 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 tạo ra do trọng lượng của vật nâng và trọng lượng pa lăng

- Q_dđ  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

G₀: Trọng lượng Xe con kể cả bộ phận mang (đồ thị trang 141, sách Tính toán máy trục)

4.5.2.3. Tải trọng quán tính

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

q : Tải trọng phân bố đều trên suốt chiều dài dầm chính

G_dc : Trọng lượng dầm chính,  G_dc =50000 (N)

L : Khẩu độ cổng trục,  L = 15000 (mm)   

k₁ : Hệ số điều chỉnh, k₁ =1 (tài liệu[1])     

Thay số ta được: q_qt = 275 (N)

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

R_A = 86084 (N)

R_A +R_B - P^’_D - P^’_C - q.15000 = 0

R_B = P^’_D + P^’_C + q.15000 - R_A

R_B = 86250 + 39375+ 3,3.15000 – 86084

R_B = 89041 (N)

* Xác định phản lực tại các gối dưới tác dụng của tải trọng quán tính theo phương ngang

R_A.15 - P^’_qt.7,5 - P_qt.15.7,5 = 0

R_A.15 - 9140.7,5 - 275.15.7,5 = 0

R_A = 6632,5 (N)

R_A + R_B - P^’_qt - P_qt = 0

6632 + R_B – 9140 - 275.15 = 0

R_B = 6632,5 (N)

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

* Ở chương II ta đã xác định được các thông số như sau:

- Chiều cao của dầm chính: H = 1,05 (m) = 1050 (mm)

- Chiều rộng của thanh biên trên và thanh biên dưới của dầm chính: B₀ = 500 (mm)

- Khoảng cách giữa hai thành đứng của dầm chính: B = 350 (mm)   

Ta chọn vật liệu chế tạo dầm chính là thép Q235

* 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 = 12 (mm)

- Thanh biên dưới: chọn thép tấm có chiều dày d₂ = 10 (mm)

- Thành đứng       : chọn thép tấm có chiều dày d₃ = 10 (mm)

Từ các kích thước xác định được ở trên Þ ta có thể xác định được đặc tính cơ bản của tiết diện giữa dầm.

4.5.3.1 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 = 500.12 = 6000  (mm)_­²

- Diện tích của thanh biên dưới, (F₂) : F₂ = B₀.d₂ = 500.10 = 5000  (mm)²

- Diện tích của thành đứng, (F₃)        : F₃ = 2.h.d₃ = 2.1028.10 = 20560 (mm)_­²

* Mômen quán tính của tiết diện diện giữa dầm đối vối trục (x - x):

Mômen quán tính của thanh biên trên đối với trục (x - x) (Theo công thức 5.9,[2]))

J_x1 = J_xc1 + b₁²_.F₁  ,  (mm)⁴  

Thay các giá trị vào biểu thức (4.1) ta được: J_x1 = 72000 + 504². 6000 = 1524168000 (mm)⁴

- Mômen quán tính của thanh biên dưới đối với trục (x - x): (Theo công thức 5.9,[2])

J_x2 = J_xc2 + b₂²_.F₂  ,  ( mm)⁴

Thay các giá tri vào biểu thức (4.2) ta được:

J_x2 = 41666 + 503².5000 = 1265086666 (mm)⁴

- Mômen quán tính của thành đứng đối với trục (x - x): Theo công thức (5.9,[2]):

J_x3 = 2J_xc3 + b₃²_.F₃  ,  (mm)⁴   (4.3)

Thay các giá tri vào biểu thức (4.3) ta được:

J_x3 = 2. 926612213 + 16².20560 = 1858487786 (mm)⁴

=> Tổng mômen quán tính của tiết diện giữa dầm đối với trục (x-x):

J_x = J_x1 + J_x2 +J_x3 = 1524168000 + 1265086666  + 1858487786 = 4647742452 (mm)⁴    

* Mômen chống uốn của tiết diện giữa dầm đối vối trục (y - y):

- Mômen chống uốn của lớp kim loại ngoài cùng của thanh biên trên và dưới đối với trục (y - y): W_y = 0

4.5.3.2 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 = 500.12 = 6000 (mm)_­²

Diện tích của thanh biên dưới, (F₂^’): F₂^’ = B₀. d₂ = 500.10 = 5000 (mm)²

Diện tích của thành đứng, (F₃^’)       : F₃^’ = 2.h₁.d₃ = 10060 (mm)²

Tổng diện tích của tiết diện là:

F^’ = F₁^’ + F₂^’ + F₃^’ = 6000 +5000 + 10060 = 21532 (mm)²

* Mômen tĩnh của tiết diện cuối dầm đối với trục (x₁-x₁):

- Mômen tĩnh của thanh biên trên đối với trục (x₁-x₁):

=> S^’_x1 = 519.6000 = 3114000 (mm)³

- Mômen tĩnh của thanh biên dưới đối với trục(x₁- x₁):

Theo công thức (5.2,[2])

S^‘_x2 = y^‘_c2.F₂^’  , (mm)³

=> S^‘_x2 = 5.5000 = 25000 (mm)

- Mômen tĩnh của thành đứng đối với trục(x₁-x₁):

Theo công thức (5.2,[2])

S^‘_x3 = y^‘_c3.F₃^’ , (mm)³

F₃^’ :  Diện tích của thanh biên dưới,  F₃^’= 10060 (mm)²

=> S^‘_x3 = 257,5. 10060 = 2590450 (mm)³

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

S^‘_x = S^’_x1+ S^‘_x2 + S^‘_x3 = 3114000 + 25000 + 2590450 = 5729450 (mm)³

=> Toạ độ trọng tâm của tiết diện đối với trục (x₁-x₁) :

* Mômen quán tính của tiết diện diện đối vối trục (x - x):

- Mômen quán tính của thanh biên trên đối với trục (x - x):

Theo công thức (5.9,[2])

J^‘_x1 = J^‘_xc1 + c₁²_.F₁^’ ,  (mm)⁴   (4.1)

Thay các giá trị vào biểu thức (4.1) ta được:

J^‘_x1 = 72000 + 253² . 6000  = 384126000 (mm)⁴

- Mômen quán tính của thanh biên dưới đối với trục (x - x)

Theo công thức (5.9,[2]):

J^‘_x2 = J^‘_xc2 + c₂²_.F₂^’   ,  (mm)⁴   (4.2)

Thay các giá tri vào biểu thức (4.2) ta được:

J^‘_x2 = 41666 + 261².5000  = 340646666 (mm)⁴

- Mômen quán tính của thành đứng đối với trục (x - x):

Theo công thức (5.9,[2]):

J^‘_x3 = 2J^‘_xc3 + c₃²_.F₃ ^‘   ,  (mm)⁴   (4.3)

Thay các giá tri vào biểu thức (4.3) ta được:

J^‘_x3 = 2.106052939 + 4,5².10060 = 212309593  (mm)⁴

=> Tổng momen quán tính của tiết diện đối với trục (x - x):

J^‘_x = J^‘_x1 + J^‘_x2 +J^‘_x3 = 384126000 + 340646666 + 212309593 = 937082259 mm⁴

- Mômen quán tính của thành đứng đối với trục (y - y):

Theo công thức (5.9,[2]):

J^‘_y3 = 2J^‘_yc3 + a^‘2_.F₃    ,  (mm)⁴

Thay các giá tri vào biểu thức ta được:

J^‘_y3 = 2.41916,66  + 180².10060  = 326,02 .10  (mm)⁴

=> Tổng mô men quán tính của tiết diện giữa dầm đối với trục (y-y):

J^‘_y = J^‘_y1 + J^‘_y2 +J^‘_y3 =  125.10  + 104.10  + 326,02.10   = 555,02.10  (mm)⁴

4.6. Kiểm tra mặt cắt dầm đã chọn:

Mặt cắt dầm chính phải thoả mãn điều kiện cường độ, độ cứng và điều kiện ổn định tổng thể.

4.6.1. Kiểm tra mặt cắt ở tiết diện giữa dầm:

4.6.1.1. Điều kiện cường độ.

M_max: Mômen uốn lớn nhất xác định được từ biểu đồ mômen uốn ở trên(N.m)

M_max = 532712 + 42009 = 574721 (Nm) = 574721000 (Nmm)

W_x= 49,1.  (mm³) : Mômen chống uốn của mặt cắt đã tính chọn

Vậy e_u = 11,70 (Nmm²)

4.6.1.2. Điều kiện độ cứng.

L: Khẩu độ của cổng trục: L = 15000 (mm)

E: Mômen đàn hồi của vật liệu: E= 2,1.10⁵ (N/mm²)

J_x= 4647742452 (mm⁴): Mômen quán tính của tiết diện dầm đối với trục ngang

Thay số được: f = 9,04 (mm)

Vậy mặt cắt đã chọn thoả mãn điều kiện độ cứng

4.6.1.3. Điều kiện ổn định tổng thể.

* Ta kiểm tra theo điều kiện: (Theo TL[3] / Trang 57)

=> Vậy ta phải kiểm tra điều kiện ổn định tổng thể của dầm

Kết cấu không gian của cổng trục hai dầm dầm chọn phụ thuộc tầm rộng của nó.

* Độ ổn định toàn phần của dầm được tính theo công thức (TL[1] / 8.2)

M_max: Mô men uốn cực đại.

M_max  = 574721000 (N/mm)

W_x: Mô men chống uốn của tiết diện

Với tầm rộng L =15000 (mm) Tra bảng( 8.1,[1])

Thay số ta được: e_u = 26 (N/mm²)

Vì vậy, mặt cắt dầm được chọn thỏa mãn điều kiện ổn định chung của dầm. Tuy nhiên, tùy theo độ cao của dầm mà sẽ cần phải hàn thêm các gân cốt thép. Khoảng cách giữa các gân cốt thép là l=1200mm .Để giảm ứng suất trong ray và trong thanh biên trên của dầm chính ta hàn thêm các tấm thép phụ, chiều cao các tầm thép phụ (H₁) lấy bằng:

Khoảng cách giữa các tấm thép và gân tăng cường là, a = 600 (mm)

Ta có sơ đồ bố chí gân tăng cường trên dầm chính như hình dưới.

CHƯƠNG V: TÍNH TOÁN CƠ CẤU DI CHUYỂN CHÂN CỔNG TRỤC

5.1. Số liệu thiết kế ban đầu

- Trọng lượng cầu lăn cổng trục G₀ = 153000 (N)

- Trọng lượng xe con kể cả bộ phận mang hàng G_xe = 60000 (N)

- Trọng lượng vật nâng Q = 100000 (N)

- Tốc độ di chuyển cổng trục V_s = 60 (m/phút)

Sơ đồ tải trọng cơ cấu di chuyển cổng trục như hình 5.1.

5.2. Giới thiệu chung

5.2.1. Tổng quan về cơ cấu di chuyển trong Máy Nâng Chuyển

Cơ cấu di chuyển dùng để di chuyển máy hoặc bộ phận của máy trong mặt phẳng ngang hoặc mặt phẳng nghiêng hoặc theo phương nghiêng. Tùy thuộc vào đặc điểm của đường và bộ phận di chuyển, ta phân cơ cấu di chuyển ra làm các dạng sau: Cơ cấu di chuyển bánh xích, cơ cấu di chuyển bánh lốp, cơ cấu di chuyển trên ray.

Đối với cổng trục hai dầm trong nhà xưởng thì bộ di chuyển được dùng là cơ cấu di chuyển trên ray. Đây là kiểu di chuyển trên ray theo phương ngang, do áp lực tác dụng lên các bánh xe di chuyển là rất lớn. Bộ phận dẫn động cơ cấu thường dùng là cơ cấu dẫn động điện.

Sự khác biệt về cấu tạo của cơ cấu di chuyển phụ thuộc vào đường ray di chuyển:

- Di chuyển kiểu treo trên ray (thường là trên 2 cánh dưới của dầm chữ I)

- Di chuyển cố định trên ray (thường là trên ray định hình chữ I hoặc ray vuông)

5.2.2. Tổng quan về cơ cấu di chuyển cổng trục

Cơ cấu di chuyển cổng trục là cơ cấu di chuyển trên đường ray. Điều này giúp cho toàn bộ kết cấu thép và các cấu kiện khác gắn trên cổng trục có thể dịch chuyển dọc theo ray đặt cố định trong khu vực làm việc của cổng trục.

Đường ray di chuyển của cổng trục được gia cố nền móng đảm bảo độ chống lún, chống cong vênh và chống vặn xiên. Đường ray cổng trục có khi chỉ vài mét (trong các công xưởng gia công nhỏ), có khi lên đến vài km (trong các xưởng đóng tàu biển, phục vụ quá trình hạ thủy)

Cổng trục hiện đại thường dùng cơ cấu di chuyển có hộp giảm tốc đặt đứng hoặc hộp giảm tốc trục vít - bánh vít và động cơ lắp mặt bích với hộp giảm tốc. Kết cấu này vừa gọn nhẹ vừa dễ tháo lắp. Cổng trục cỡ lớn thường có chân cổng tựa trên các bánh xe, số bánh xe trên mỗi cụm là hai đến bốn bánh để giảm tải cho bánh. Các cụm bánh xe thường lắp trên các cầu cân bằng để đảm bảo lực nén đều trên các bánh xe. Ray di chuyển cổng có thể là một hoặc hai ray.

5.3. Phương án thiết kế cơ cấu di chuyển cổng trục

Mỗi cụm bánh xe chủ động có một động cơ riêng 1; phanh 2 và hộp giảm tốc 3. Giữa 2 cụm bánh xe chủ động ở 2 bên không có liên kết cơ khí . Trong hệ thống này có hiện tượng tự động phân tải giữa các động cơ điện. Cơ cấu dẫn động độc lập ngày càng được sử dụng rộng rãi trong các cầu trục 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.

5.4. Tính chọn bánh xe và ray

Trọng lượng bản thân cổng trục xem như phân bố đều cho các bánh xe. Khi không có vật nâng, các bánh xe chịu tải trọng ít nhất. Tải trọng lớn nhất tác dụng lên các bánh xe của cổng trục khi xe con mang hàng nâng lớn nhất tại một đầu chân cổng. 

Từ đó: P_bx = 0,84.1,2.59125 = 59598 (N)

Trong quá trình di chuyển của cổng trục, bánh xe phải chịu được lực hướng tâm và bề mặt làm việc phải chịu được mài mòn. Vì vậy, để đảm bảo  độ bền cao và hoạt động ổn định của bánh xe được làm bằng thép đúc 55P và được gia công nhiệt để đạt độ cứng 300-400 HB.

 Trong quá trình làm việc, bánh xe phải chịu được các lực sau:

- Lực hướng tâm tác dụng bởi trọng lượng của cổng trục và vật được nâng lên.

- Khi khởi động và phanh hãm của xe con mang hàng , lực chèn ngang làm bánh xe bị cong do lực quán tính nằm ngang. Ngoài ra còn có lực gió ngang.

Dựa vào tải trọng vật nâng và điều kiện làm việc ta chọn được bánh xe cổng trục theo quy chuẩn như sau:

Loại bánh xe hình trụ có hai thành biên với kích thước theo GOCT 3569-74:

Đường kính bánh xe: D_s = 560mm.

Đường kính ngõng trục: d_s = 90mm

Chiều rộng bánh xe: B = 130 mm

Chiều rộng bề mặt làm việc: B₁= 90 mm

Trên cơ sở kích thước bánh xe trên ta chọn loại ray đường sắt 24kg/m theo tiêu chuẩn GOCT 7174-54 làm ray cho cổng trục.

5.5. Tính chọn động cơ điện

Để tính chọn động cơ điện dẫn động cho cổng trục di chuyển ta tính các lực cản tĩnh tác dụng lên cổng trục.

Q = 100000 (N) : Trọng lượng vật nâng.

D_s = 560 (mm) : Đường kính bánh xe

d_s =  90 (mm) : Đường kính ngõng trục

m = 0,9 : Hệ số ma sát lăn  (Tra bảng 3.7-TL[1]).  

f = 0,015 : Hệ số ma sát trong ổ trục  (Tra bảng 3.8-TL[1]).

* Thay số vào công thức tính W₁

Với: W₂: Lực cản do độ dốc của đường ray (N)

a: Độ dốc đường cổng trục, tra bảng 3.9 TL(1) a=0,001

- W₃: Lực cản gió (N), W₃ = 0 (vì cổng trục làm việc trong nhà xưởng)

Vậy tổng lực cản tĩnh di chuyển cổng là: W_t3 = 3833 (N)

* Công suất tĩnh yêu cầu đối với động cơ điện được xác định theo công thức theo (TL[1] / 3.60)

Do bố trí cơ cấu dẫn động riêng để đề phòng phân bố tải trọng không đều giữa hai bên cổng trục. Vì vậy công suất cần thiết của mỗi bên động cơ lấy:                      N_y=60%, N_t=60%. 4,5 = 2,77 (KW)

Theo chế độ làm việc trung bình, chúng tôi chọn động cơ điện cho cơ cấu chuyển động của cổng trục là động cơ điện quấn dây để có thể thay đổi tốc độ di chuyển. Bởi vì khi vận chuyển tải trọng cần phải điều chỉnh từ từ, còn khi tải trọng không được vận chuyển thì cần điều chỉnh để di chuyển nhanh hơn. Sở dĩ không nên chọn động cơ lồng sóc là vì động cơ dây quấn chạy êm hơn và có đặc tính mượt mà hơn. Vì thế khả năng thay đổi tốc độ tốt hơn. Chọn động cơ điện với công suất danh nghĩa N_dc3 = 3,5 (KW)

 * Thông số kỹ thuật của động cơ điện MTK-12-6: (Theo TL[13] / Trang 91)

- Là loại động cơ đi liền với hộp giảm tốc

- Công suất danh nghĩa N_dc3 = 3,5 (KW).

- Số vòng quay của động cơ n_dc3 = 875 (vòng/phút)

- Mômen vôlăng của rôto (G_i D²_i) rôto = 2,5 (Nm²) , (G_i D²_i) khớp = 0,25 (Nm²)

- Trọng lượng động cơ điện : m_dc3 = 1000 (N)

5.7. Chọn hộp giảm tốc

Hộp giảm tốc động cơ có thể có tỉ số truyền lớn hơn so với động cơ của cơ cấu di chuyển cổng trục, tùy thuộc vào yêu cầu cụ thể của ứng dụng. Trong các hệ thống cơ khí như cổng trục, hộp giảm tốc được sử dụng để điều chỉnh tốc độ và tăng mô-men xoắn cho động cơ, giúp điều khiển chính xác chuyển động của cổng trục, đặc biệt khi cần di chuyển với tốc độ thấp và lực kéo lớn.

Ta căn cứ theo tỷ số truyền và công suất của động cơ dẫn động. Chọn hộp giảm tốc loại U-200 theo tập bản vẽ máy nâng có các thông số kỹ thuật sau :

Tỷ số truyền: i_gt=41,34

Tốc độ cho phép quay của trục nhanh:  n_gt=1000 v/ph

Công suất hộp giảm tốc có thể truyền được: N_gt=4,1 kW

5.9. Tính chọn phanh

Mômen phanh được xác định xuất phát từ yêu cầu sao cho bánh xe di chuyển trên đường ray trong mọi trường hợp sẽ không xảy ra hiện tượng trơn trượt trong thời kì phanh.

5.9.1. Tính mômen phanh 

Căn cứ vào mômen phanh yêu cầu trên ta chọn phanh má TKT-200 theo tiêu chuẩn phanh này có khả năng tạo ra mômen phanh lớn nhất M_ph3max = 160 (Nm)

5.9.2. Kiểm tra phanh đã chọn

* Kiểm tra hệ số an toàn bám khi cổng trục không có vật nâng: (Theo TL[1] / 3-49a)

Kiểm tra quãng đường phanh cầu lăn, khi phanh 50% số bánh xe di chuyển:

S_c = 0,72 (m)

S_p = 1,48 (m)

CHƯƠNG VI: CÁCH THỨC LẮP DỰNG CỔNG TRỤC

6.1. Đặt vấn đề

Lắp đặt cổng trục để xếp dỡ container là một công việc phức tạp đòi hỏi phải lập kế hoạch cẩn thận, thực hiện theo quy chuẩn và tuân thủ các quy trình an toàn. Cổng trục là thiết bị thiết yếu trong các bến container, cung cấp phương tiện để bốc, dỡ và xếp chồng container một cách hiệu quả. Việc lắp đặt đúng cách sẽ đảm bảo hiệu suất tối ưu và vận hành an toàn của cổng trục. Quá trình này bao gồm một số bước chính cần được thực hiện một cách chính xác.

6.2. Công tác chuẩn bị

Trước khi lắp đặt cần trục, cần thực hiện một số bước chuẩn bị quan trọng gồm:

Đánh giá địa điểm: Việc kiểm tra kỹ lưỡng địa điểm lắp đặt là cần thiết để đảm bảo tính phù hợp của nó đối với cần trục. Các yếu tố như độ ổn định của mặt đất, không gian sẵn có và các vật cản tiềm ẩn phải được xem xét.

Lựa chọn c trục: Dựa trên đánh giá địa điểm, cần lựa chọn cần trục thích hợp, có tính đến các yếu tố như khả năng chịu tải, chiều dài nhịp và chiều cao nâng.

6.3. Các thiết bị thiết yếu hỗ trợ quá trình lắp dựng

 Xe cần trục bánh hơi KPAZ-KC162

 Xe vận chuyển từ nơi chế tạo ra xưởng lắp dựng

+ 1 xe KAMAZ dài 12m, tải trọng 20T

+ 1 xe tải thông thường 10 tấn

Máy hàn, que hàn: 1 bộ

Các thanh thép dùng để hàn gá giữ ổn định cho chân cổng

Bình, mỏ cắt Ôxy – axetyle: 1 bộ

Búa tạ 2 cái, búa con 2 cái

Xà beng 2-4 cái       

Một bộ dàn giáo chiều cao 9m

Kích 10 tấn: 4 chiếc

6.4. Trình tự các bước lắp dựng

Hiện nay có rất nhiều loại cổng trục với các kích thước và hình dạng khác nhau, mỗi loại sẽ có cách lắp dựng tương ứng. Ta chọn phương án lắp dựng là tự dựng.

* Bước 1:

- Dọn dẹp xưởng sạch sẽ để cho xe vào dễ dàng và không có vật gì gây cản trở cho quá trình lắp dựng.

- Lắp đặt ray để chạy cổng trục.

* Bước 3:

Móc cáp vào dầm đầu chân và lần lượt cẩu 2 chân đặt vào ray, căn chỉnh độ thẳng đứng của chân bằng máy kinh vĩ hoặc dây rọi, đivô. Sau đó cố định bằng các dây cáp thép 1 đầu neo vào chân cổng, 1 đầu buộc chặt vào móc của khối bêtông được chôn chặt xuống đất.

* Bước 4:

Cẩu dầm chính lên đặt vào 2 chân cổng đã cố định sẵn. Để điều chỉnh dầm trên khi cẩu phải dùng dây trão để đảm bảo độ ổn định của dầm. Sau khi đặt gá vào chân rồi thì để nguyên cẩu, dùng dàn giáo hay thang để leo lên lắp bulông vào mối ghép và ghép tạm. Sau khi cân chỉnh chính xác như khẩu độ, độ cao ray… ta mới bắt chặt bulông.

* Bước 6:

Vận hành thử tại hai chế độ có tải và không tải. Hướng dẫn sử dụng, bảo quản, vận hành và bàn giao máy.

CHƯƠNG VII : QUY CHUẨN AN TOÀN QUỐC GIA ĐỐI VỚI CỔNG TRỤC

Quy chuẩn này quy định những yêu cầu về an toàn lao động đối với các loại cầu trục, cổng trục và bán cổng trục được định nghĩa trong TCVN 8242-1:2009.

Đối với những cầu trục, cổng trục: Làm việc trong các điều kiện nghiêm ngặt, có phạm vi hoạt động đặc biệt (như sử dụng để di chuyển hóa chất, vật liệu nổ công nghiệp...) và hoạt động trong môi trường có tính chất khác thường, ngoài việc tuân thủ các quy định của Quy chuẩn này còn phải tuân theo các yêu cầu khác mà pháp luật chuyên ngành quy định.

7.1. Phạm vi quy chuẩn

Cầu trục, cổng trục được lắp đặt sử dụng trên phương tiện giao thông vận tải: tàu biển, phương tiện thủy nội địa, đường bộ, đường sắt, hàng không.

Cầu trục, cổng trục lắp đặt, sử dụng trên các công trình biển phục vụ thăm dò, khai thác dầu khí.

Cầu trục, cổng trục chuyên dùng trong cảng hàng không, cảng thủy, cơ sở đóng mới tàu thủy, phương tiện đường sắt.

Cầu trục, cổng trục chuyên sử dụng cho mục đích quốc phòng, đặc thù quân sự.

7.2. Quy định về kỹ thuật

7.2.1 .Thiết kế và sơ đồ bố trí chung

Thiết kế và sơ đồ bố trí chung của cơ cấu phải đáp ứng các yêu cầu quy định trong TCVN 5208-1:2008

7.2.2. Kiếm soát tải trọng

Các yêu cầu liên quan đến các thiết bị giới hạn và chỉ báo quy định trong TCVN 7761-5:2007

Cơ cấu nâng

Phanh vận hành

 Đối với chuyển động nâng/hạ, chỉ được sử dụng phanh nhả bằng năng lượng dẫn động.

Cơ cấu phải bảo đảm rằng mỗi phanh được kiểm tra riêng.

Bộ truyền thay đổi tốc độ

Hộp giảm tốc có bộ truyền thay đổi tốc độ hoặc bộ truyền thay đổi tốc độ được lắp với bộ truyền chính đều có thể được sử dụng.

Trong cả hai trường hợp, phải lắp đặt ít nhất một trong hai thiết bị khóa cơ, phanh nằm giữa bộ truyền thay đổi tốc độ và cáp nâng, thiết bị này phải có khả năng giữ ở trạng thái treo khối lượng của những phụ kiện nâng hoặc thay vào đó là khối lượng của những phụ kiện nâng cộng với tải trọng danh nghĩa khi hệ truyền động được truyền từ tốc độ này sang tốc độ khác.

7.2.4. Đối với thiết bị neo giữ cầu trục, cổng trục trong điều kiện không làm việc.

 Việc neo giữ cầu trục, cổng trục trong điều kiện không làm việc được thực hiện nhờ thiết bị kẹp ray, thiết bị khóa như chốt khóa, dây neo/thanh rằng.

Thiết bị kẹp ray hoặc chốt khóa không được lắp trên dầm di chuyển theo cách mà có thể có nguy cơ thiết bị neo giữ bị tháo ra do một đầu dầm di chuyển bị nâng lên.

Dây neo/thanh giằng có thể được sử dụng để tránh cho cầu trục, cổng trục bị lật đổ trong trạng thái không làm việc.

7.2.5. Kết cấu cabin

Phải đảm bảo các yêu cầu chung đối với kết cấu cabin được quy định trong TCVN 5205-1:2013

Ngoài ra kết cấu cabin của cầu trục, cổng trục phải đảm bảo các yêu cầu được nêu trong TCVN 5205-5:2008

7.3. Quy định quản lý cầu trục, cổng trục

7.3.1. Hồ sơ kỹ thuật của cầu trục, cổng trục

Bản thuyết minh chung phải thể hiện được: Tên và địa chỉ của tổ chức, cá nhân sản xuất, kiểu mẫu, mã hiệu, năm sản xuất, tải trọng nâng cho phép, công suất làm việc của động cơ.

Nguyên lý hoạt động và các đặc trưng kỹ thuật chính của hệ thống (thiết bị điều khiển, thiết bị an toàn, cơ cấu hạn chế quá tải, cơ cấu nâng), các quy chuẩn, tiêu chuẩn áp dụng đối với cầu trục, cổng trục.

Bản vẽ sơ đồ nguyên lý hoạt động.

Bản vẽ lắp các cụm cơ cấu của cầu trục, cổng trục.

Bản vẽ tổng thể của cầu trục, cổng trục có ghi các kích thước và thông số chính.

7.3.3. Cầu trục, cổng trục nhập khẩu

Tổ chức, cá nhân nhập khẩu cầu trục, cổng trục phải bảo đảm các yêu cầu về quản lý chất lượng sau:

Có đầy đủ hồ sơ kỹ thuật theo quy định.

Phải được chứng nhận hợp quy theo quy định.

7.3.5. Quản lý sử dụng an toàn cầu trục, cổng trục.

Cầu trục, cổng trục khi đưa vào sử dụng phải có nguồn gốc, xuất xứ rõ ràng và đầy đủ hồ sơ theo quy định.

Khi đưa vào sử dụng hoặc không còn sử dụng, thải bỏ cầu trục, cổng trục thì tổ chức, cá nhân phải khai báo với Sở Lao động - Thương binh và Xã hội địa phương nơi sử dụng cầu trục, cổng trục.

Cầu trục, cổng trục phải được sử dụng, bảo trì và bảo dưỡng theo hướng dẫn của tổ chức, cá nhân sản xuất.

7.4. Những yêu cầu an toàn khi sử dụng cầu trục, cổng trục.

Chỉ sử dụng cầu trục, cổng trục có tình trạng kỹ thuật tốt và chưa hết hạn kiểm định kỹ thuật an toàn.

Trong quá trình sử dụng nếu phát hiện cầu trục, cổng trục không đảm bảo an toàn, đơn vị sử dụng có thể đưa ra yêu cầu kiểm định trước thời hạn.

Chỉ được phép sử dụng cầu trục, cổng trục theo đúng tính năng, công dụng và đặc tính kỹ thuật của thiết bị do nhà sản xuất quy định. Không cho phép nâng tải có khối lượng vượt quá tải trọng của cầu trục, cổng trục.

* Phải ngừng hoạt động của cầu trục, cổng trục khi:

Phát hiện các vết nứt ở những chỗ quan trọng của kết cấu kim loại.

Phát hiện biến dạng dư của kết cấu kim loại.

Phát hiện phanh của bất kỳ một cơ cấu nào bị hỏng.

Phát hiện móc, cáp, ròng rọc, tang bị mòn quá giá trị cho phép, bị rạn nứt hoặc hư hỏng khác.

- Khi bốc, xếp tải lên các phương tiện vận tải phải đảm bảo độ ổn định của phương tiện vận tải.

- Người buộc móc tải chỉ được phép đến gần tải khi đã hạ đến độ cao không lớn hơn 1m tính từ mặt sàn chỗ người móc tải đứng.

- Cầu trục, cổng trục phải được bảo dưỡng định kỳ. Phải sửa chữa, thay thế các chi tiết, bộ phận đã bị hư hỏng, mòn quá quy định cho phép.

* Yêu cầu đối với những người làm việc với cầu trục, cổng trục.

 Người làm việc trực tiếp với cầu trục, cổng trục phải được trang bị phương tiện bảo vệ cá nhân, giầy, mũ bảo hộ, găng tay và các loại phương tiện bảo vệ khác theo quy định.

Người chịu trách nhiệm quản lý trực tiếp, người vận hành cầu trục, cổng trục và những người làm việc với cầu trục, cổng trục phải được đào tạo về chuyên môn phù hợp với quy định của Luật Giáo dục nghề nghiệp và được huấn luyện an toàn, vệ sinh lao động theo quy định của Luật An toàn vệ sinh lao động và văn bản hướng dẫn.

7.5. Quy định về kiểm định kỹ thuật an toàn

Cầu trục, cổng trục trước khi đưa vào sử dụng phải được kiểm định lần đầu, kiểm định định kỳ trong quá trình sử dụng, hoặc kiểm định bất thường theo quy trình kiểm định do Bộ Lao động - Thương binh và Xã hội ban hành và được gắn tem kiểm định theo quy định.

Việc kiểm định kỹ thuật an toàn cầu trục, cổng trục phải do tổ chức kiểm định kỹ thuật an toàn lao động được Bộ Lao động - Thương binh và Xã hội cấp giấy chứng nhận đủ điều kiện hoạt động kiểm định.

Tổ chức kiểm định kỹ thuật an toàn lao động có thể rút ngắn thời hạn kiểm định nhưng phải nêu rõ lý do trong biên bản kiểm định về các vấn đề kỹ thuật đảm bảo an toàn của cầu trục, cổng trục trong quá trình sử dụng.

KẾT LUẬN

Thời gian vừa qua với sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tình của giáo viên hướng dẫn cùng với việc tìm hiểu, tham khảo những tài liệu chuyên ngành máy xây dựng, kinh nghiệm của những người đi trước và đề tài liên quan em đã hoàn thành cơ bản về nôi dụng đề tài tốt nghiệp “Tính toán thiết kế cầu trục hai phục vụ trong nhà xưởng cơ khí”. Trong hơn 3 tháng thực hiện đề tài, có những khó khăn và thuận lợi nhất định. Khó khăn là phải đi phải tìm hiểu, tiếp thu những kiến thức tương đối mới và hạn chế trong việc tìm kiếm tài liệu về cổng trục .Thuận lợi là sự quan tâm, chỉ bảo của giáo viên hướng dẫn thầy: TS……………….. Trong đề tài này em đi sau tìm hiểu về kết cấu thép, cơ cấu di chuyển, cơ cấu nâng hạ, quy trình lắp dựng, quy chuẩn an toàn.

Qua đề tài “ Tính toán thiết kế cổng trục hai dầm phục vụ trong nhà xưởng cơ khí” . Tuy rất cố gắng trong việc tìm hiểu cũng như tính toán kiểm nghiệm, việc thực hiện đề tài chắn chắn không tránh được những sai sót, hạn chế nhất định. Trong đề tài có một vài phần còn thực hiện rập khuôn theo sách, có vài thông số trong khi em vẫn còn chưa hiểu sau về bản chất cũng như thiếu sót về kiến thức chuyên ngành máy xây dựng. Kính mong sự thông cảm và chỉ bảo thêm của quý thầy cô cùng các bạn nhằm giúp em ngày càng hoạn thiện kiến thức cũng như kỹ năng phục vụ cho ngành nghề sau này. Qua đề tài này đã bổ sung cho em thêm nhiều kiến thức chuyên ngành về sức bền vật liệu và đặc biệt là tính kết cấu thép. Qua thời gian làm đồ án tốt nghiệp em cũng nâng cao được những kiến thức về công nghệ thông tin: Word, Excel, AutoCAD phục vụ cho công tác sau này. Đồng thời quá đó bản thân em cần phải cố gắng học hỏi tìm tòi hơn nữa để đáp ứng yêu cầu của người cán bộ kỹ thuật ngành cơ khí nói chung.

 Em xin chân thành cảm ơn!  

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]. TÍNH TOÁN MÁY TRỤC

Huỳnh Văn Hoàng - Đào Trọng Thường

Nhà xuất bản Khoa học kỹ thuật Hà Nội-1975

[2]. MÁY TRỤC VẬN CHUYỂN

Nguyễn Văn Hợp (chủ biên) - Phạm Thị Nghĩa - Lê Thịện Thành

Nhà xuất bản Đại học Giao Thông Vận Tải Hà Nội - 2000

[3]. SỨC BỀN VẬT LIỆU

Võ Đình Lai - Nguyễn Xuân Lựu - Bùi Đình Nghi

Nhà xuất bản Đại học Giao Thông Vận Tải Hà Nội - 2000

[4]. KẾT CẤU THÉP MXD-XD

Nguyễn Văn Hợp - Phạm Thị Nghĩa

Nhà xuất bản Đại học Giao Thông Vận Tải Hà Nội - 2000

[5]. CHI TIẾT MÁY

Nguyễn Trọng Hiệp - Nhà xuất bản Giáo Dục

[6]. MÁY VÀ THIẾT BỊ NÂNG

Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ Thuật – Hà Nội – 2000

Trương Quốc Thành , Phạm Quang Dũng

Nguyễn Trọng Hiệp - Nhà xuất bản Giáo Dục

[7]. ATLÁT MÁY TRỤC (Bản tiếng nga)

[8]. TRUYỀN ĐỘNG MÁY XÂY DỰNG

Vũ Thanh Bình - Nguyễn Đăng Diệm

Nhà xuất bản Đại học Giao Thông Vận Tải Hà Nội – 1999

[9]. TÍNH TOÁN MÁY NÂNG CHUYỂN

PHẠM ĐỨC

Trường Đại Học Hàng Hải – Bộ Môn Cơ Giới Hóa Xếp Dỡ

 [10]. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY NÂNG CHUYỂN

TS Văn Hữu Thịnh

Nhà xuất bản Đại học Quốc Gia Thành Phố Hồ Chí Minh

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"