MỤC LỤC
MỤC LỤC………………………………………………………………............………..…... 1
LỜI MỞ ĐẦU.............................................................................................................. 2
CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU CHUNG.............................................................................. 3
I. Giới thiệu chung về cổng trục ................................................................................... 3
II. Công dụng, phân loại cổng trục ............................................................................... 3
1. Công dụng của cổng trục......................................................................................... 3
2. Phân loại cổng trục .................................................................................................. 4
CHƯƠNG II : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TỔNG THỂ ...................................................... 7
I. Lựa chọn phương án thiết kế tổng thể....................................................................... 7
1. Lựa chọn phương án kết cấu thép........................................................................... 7
2. Lựa chọn phương án kết cấu thép di chuyển chân ............................................... 12
3. Lựa chọn phương án thiết cơ cấu nâng ................................................................ 14
4. Phân tích lựa chọn phương án di chuyển cổng trục............................................... 21
5. Phương án cấp điện ............................................................................................. 25
II. Tính toán sơ bộ tổng thể cổng trục........................................................................ 26
1. Tính toán sơ bộ cổng trục ..................................................................................... 26
2. Chiều cao tổng thể cổng trục ................................................................................ 33
CHƯƠNG III : TÍNH TOÁN KẾT CẤU THÉP CỔNG TRỤC...................................... 34
I. Sơ lược về vật liệu và cấu tạo của kết cấu cổng trục............................................ 34
1. Giới thiệu chung kết cấu thép .............................................................................. 34
2. Chọn vật liệu chế tạo ........................................................................................... 34
3. Kết cấu thép ......................................................................................................... 35
II. Sơ đồ tính toán và tải trọng tác dụng.................................................................... 35
1. Sơ đồ tính ............................................................................................................ 35
2. Tổ hợp tải trọng .................................................................................................... 37
III. Tính toán thiết kế dầm chính................................................................................ 39
1. Tính toán sơ bộ chọn mặt cắt của dầm chính và xây dựng giản đồ..................... 39
2. Tình hình chịu lực của dầm chính ....................................................................... 39
3. Xác định kích thước và tiết diện của dầm chính.................................................. 48
4. Kiểm tra mặt cắt dầm đã chọn.............................................................................. 69
IV. Tính toán thiết kế bộ chân cổng trục................................................................... 73
CHƯƠNG IV : TÍNH TOÁN LỰA CHỌN CƠ CẤU NÂNG....................................... 85
CHƯƠNG V: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CỤM DI CHUYỂN.......................................... 87
I. Tính chọn bánh xe và ray........................................................................................ 87
II. Tính chọn động cơ điện......................................................................................... 90
III. Tỷ số truyền chung .............................................................................................. 92
IV. Kiểm tra động cơ điện về momen mở máy ………………………………...............92
V. Tính chọn phanh .................................................................................................. 94
VI. Bộ truyền bánh răng hở ...................................................................................... 95
CHƯƠNG VI: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN…………..……..................101
I. Sơ lược về vật liệu và cấu tạo của kết cấu cổng trục........................................... 101
II. Liệt kê các động cơ điện đã chọn........................................................................ 102
III. Xác định cường độ dòng điện.............................................................................. 103
IV.Chọn các linh kiện................................................................................................ 103
1. Chọn cầu chì ........................................................................................................ 104
2. Chọn rơ le nhiệt .................................................................................................... 104
CHƯƠNG VII: LẬP BIỆN PHÁP THI CÔNG LẮP DỰNG…………..…..................….107
I. Đặt vấn đề................................................................................................................. 107
II. Chọn phương án lắp dựng...................................................................................... 108
III. Trình tự các bước lắp dựng................................................................................. 108
IV. Yêu cầu.................................................................................................................. 109
IV. Thử tải.................................................................................................................... 110
VI. Vận hành cổng trục................................................................................................ 111
KẾT LUẬN……………………………………………………………….................……….112
TÀI LIỆU THAM KHẢO.............................................................................................. 113
LỜI NÓI ĐẦU
Đất nước ta có bờ biển trải dài theo chiều dài đất nước, rất thuận tiện cho việc trao đổi hàng hóa thông qua đường biển và thực tế trải dọc từ Bắc vào Nam ở đâu nước ta cũng có bến cảng để phục vụ cho việc thông thương kinh tế nhất là trong thời kì hội nhập.
Trong các thiết bị làm việc tại cảng thì cổng trục là một trong số những thiết bị không thể thiếu và được sử dụng rất rộng rãi. Cổng trục là loại máy trục có kết cấu thép như khung cổng, có các chức năng như: nâng hạ hàng, di chuyển xe con mang hàng, di chuyển cổng trục. Với nhiều tính năng ưu việt của nó là sức nâng từ vài tấn đến hàng trăm tấn. Với tải trọng không thay đổi dọc theo cổng trục và khả năng di chuyển đến hàng trăm mét. Vấn đề bảo dưỡng, sửa chữa và lắp dựng đơn giản, ít chiếm nhiều diện tích. Do dó trong quá trình khai thác tính kinh tế mà nó mang lại là khá cao. Mặt khác cổng trục là thiết bị mà ở nước ta có thể thiết kế chế tạo không phải nhập từ nước ngoài. Cho nên nó phù hợp với tất cả các công ty xây dựng, các nhà máy xí nghiệp theo nhu cầu sử dụng của mình.
Để đáp ứng yêu cầu đó Nhà trường, cùng bộ môn Máy Xây Dựng- Xếp Dỡ Khoa Cơ Khí giao cho em đề tài:“Tính toán, thiết kế cổng trục hai dầm khẩu độ LK=12m, tải trọng Q=10Tấn, chiều cao nâng hàng H=8m di chuyển trong nhà xưởng có sẵn”
Được sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo: TS….……….. và các thầy cô trong bộ môn Máy Xây Dựng-Xếp Dỡ cùng toàn thể các bạn trong lớp đã giúp em hoàn thành đề tài này.
Song do thời gian và khả năng còn hạn chế nên đề tài cũng không tránh khỏi những khiếm khuyết. Em rất mong được sự giúp đỡ, đóng góp của các thầy cô và các bạn.
Hà Nội, ngày … tháng … năm 20…
Sinh viên thực hiện
……………….
CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU CHUNG
I. Giới thiệu chung về cổng trục
- Khái niệm: Cổng trục là một loại thiết bị nâng hạ trọn bộ được sử dụng hoạt động chủ yếu ngoài trời, cổng trục được hoạt động di chuyển bởi các ray trên mặt đất. Cổng trục có hình dáng bên ngoài giống như một chiếc cổng ra vào và có hai chân đứng và xà ngang vắt qua. Cổng trục có khả năng hoạt động linh hoạt trong phạm vi ray di chuyển và khẩu độ cổng. Cổng trục được sử dụng chủ yếu tại các nhà máy sản xuất bê tông, sắt thép, công trường xây dựng, cầu cảng….
- Mục đích của cổng trục được dùng để nâng hạ các vật có trọng lượng lớn, kích thước cồng kềnh, khó vận chuyển, cổng trục có khả năng làm việc trong môi trường khắc nghiệt.
II. Công dụng, phân loại, cấu tạo cổng trục
1. Công dụng của cổng trục
- Cổng trục có vai trò rất quan trọng trong công cuộc xây dựng và phát triển đất nước hiện nay, cổng trục được sử dụng vào các mục đích khác nhau phụ thuộc vào yêu cầu sử dụng.
- Cổng trục phục vụ xây dựng dân dụng, công nghiệp.
2. Phân loại cổng trục
* Phân loại cổng trục theo tải trọng, khẩu độ:
- Cổng trục dầm đơn, cổng trục một dầm:
Cổng trục dầm đơn thường có các giải tải trọng sau:
+ Cổng trục dầm đơn 2 tấn
+Cổng trục dầm đơn 3 tấn
+ Cổng trục dầm đơn 5 tấn
+ Cổng trục dầm đơn 7.5 tấn
- Khẩu độ:
Tùy theo yêu cầu thiết kế mà cổng trục có khẩu độ khác nhau phù hợp với điều kiện làm việc khác nhau:
+ Cổng trục có khẩu độ 5m
+ Cổng trục có khẩu độ 7m
+ Cổng trục có khẩu độ 8m
+ Cổng trục có khẩu độ 10m
+ Cổng trục có khẩu độ 12m
+ Cổng trục có khẩu độ 14m
+ Cổng trục có khẩu độ 16m
+ Cổng trục có khẩu độ 18-20 đến 50m.
CHƯƠNG II : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TỔNG THỂ
I. Lựa chọn phương án thiết kế tổng thể
1. Lựa chọn phương án kết cấu thép
Phương án 1: Kết cấu thép dạng dầm có mặt cắt gồm hai dầm thép chứ I liên kết với nhau bằng thanh giằng thép góc.
* Phân tích:
- Dầm chủ được chia làm 4 đoạn, liên kết với nhau bằng liên kết bu lông và tấm bản giằng. Các thanh giằng là thép chữ C liên kết với dầm chủ bằng liên kết hàn
- Chân cổng có liên kết bu lông với dầm chủ
- Chân cổng được chế tạo bằng thép hình.
- Cổng trục được tháo lắp tại công trường thi công.
Phương án 2: Sử dụng dầm chữ I như phương án 1, nhưng được khoét lỗ để giảm trọng lượng bản thân.
* Phân tích: Dầm chủ được chia làm 4 đoạn, liên kết giữa các đoạn sử dụng liên kết bu lông tinh. Hai dầm chữ I được liên kết với nhau bằng tấm bản giằng.
* Ưu điểm:
- Lắp ráp nhanh, bảo dưỡng, bảo quản duy tu đơn giản, dễ dang phát hiện hư hỏng.
- Giảm trọng lượng bản thân.
- Tải trọng bản thân giảm đáng kể so với phương án 1.
Phương án 3: 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.
Phương án 4: Cổng trục có dầm chủ chế tạo bằng thép tấm, tổ hợp mặt cắt hình chữ nhật.
* Phân tích:
Cổng trục có mặt cắt dầm chủ và mặt cắt chân cổng là tổ hợp hình hộp. Dầm chủ chia làm bốn đoạn được liên kết với nhau bằng bulong tinh, được liên kết tại công trường. Hai dầm liên kết với nhau bằng các thanh giằng là thép góc, có thể là liên kết hàn hay bulong.
* Ưu điểm :
+ Do mặt cắt dầm chủ được tổ hợp từ những thép tấm cho nên dễ dàng chế tạo với kích thước hình dáng tùy ý.
+ Vật liệu chế tạo dễ dàng tìm kiếm.
+ Đơn giản trong việc chế tạo và nối ghép.
+ Đơn giản trong quá trình tính toán và thiết kế.
2. Lựa chọn phương án kết cấu thép di chuyển chân
Kết cấu thép chân cổng trục có hình dạng rất đa dạng phức tạp, có thể là dạng dàn, có thể là dạng hộp kín, có thể là dạng hở…
2.1. Kết cấu là dạng hộp kín(a)
Thực chất của phương pháp này là dùng các thép bản hàn với nhau bằng đường hàn góc tạo thành hộp kín. Dạng hộp kín thường có đặc điểm là mặt cắt thay đổi từ trên xuống dưới.
2.2. Kết cấu là dạng hở (b)
Thực chất của phương pháp này là dùng các thép định hình để liên kết với nhau tạo thành chân cổng trục.
2.3. Kết cấu thép chân dạng dàn (c)
Phương pháp này dùng các thanh thép định hình liên kết với nhau để tạo thành dạng dàn không gian.
3. Lựa chọn phương án thiết cơ cấu nâng.
3.1. Phân tích đặc điểm làm việc của cơ cấu nâng trong điều kiện thi công.
Với cổng trục hai dầm trong nhà xưởng yêu cầu cần phải có 2 cơ cấu nâng làm việc đồng thời với yêu cầu sau:
+ Tải trọng phân đều trên mỗi cơ cấu nâng.
+ Tốc độ nâng phải đều ổn đinh.
3.2. Các phương án thiết kế cơ cấu nâng.
a. Cơ cấu nâng dùng tang đơn xẻ rãnh.
* Phân tích: Cơ cấu nâng bao gồm động cơ, hộp giảm tốc tang đơn, xẻ rãnh. Hộp giảm tốc là dạng 3 cấp có hệ thống phanh hãm điện từ. Cơ cấu nâng được đặt trên hệ thống kết cấu thép với liên kết bu lông và được liên kết với dàn thông qua 2 dầm đỡ có liên kết bu lông với dàn chính.
b. Cơ cấu nâng dùng tang đơn không xẻ rãnh (tang trơn).
* Phân tích: Cơ cấu nâng bao gồm động cơ, hộp giảm tốc tang đơn không xẻ rãnh. Hộp giảm tốc là dạng 3 cấp có hệ thống phanh hãm điện từ. Cơ cấu nâng được đặt trên hệ thống kết cấu thép với liên kết bu lông và được liên kết với dàn thông qua 2 dầm đỡ có liên kết bu lông với dàn chính nhờ liên kết bu lông. Lắp đặt thực hiện tai công trường.
3.3. Tính chọn dây chịu lực
3.3.1. Giới thiệu về dây chịu lực
Dây chịu lực dùng để treo hoặc kéo các vật nặng, người ta thường dùng các loại dây chịu lực sau: cáp thép, chão, xích hàn, xích bản lề… Trong các máy trục hiện nay, xích và cáp được dùng rộng rãi hơn.
3.3.3. Lựa chọn phương án
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).
3.3.4. Tính chọn cáp
Kết cấu của cáp hay cách bện của cáp có ảnh hưởng rất lớn đến độ mềm và độ bền mòn của cáp.
Có các cách bện cáp sạu:
- Cáp bện đơn: là loại có kết cấu đơn giản nhất, trong đó các sợi được bện thành những lớp đồng tâm quanh sợi lõi. Loại cáp này có độ cứng lớn, do đó không dùng được trong các công việc của những máy trục mà cáp phải vòng qua pu ly và quấn quanh tang có đường kính khá nhỏ. Cáp bện đơn được dùng để chằng cột buồm, dùng làm cáp kéo, làm cáp tải của đường gòng treo.
3.3.5. Tính chọn Palăng
Với tải trọng nâng yêu cầu là 10T và chiều cao nâng 8m, căn cứ vào các loại palăng có trên thị trường hiện nay, ta chọn palăng cáp điện với các thông số sau:
- Mã hiệu: KD10-H8.5-MH
- Xuất xứ: KGCRANE – Hàn Quốc
- Khối lượng bản thân: 1200kg
- Tải nâng: 10T
- Chiều cao nâng: 8,5m
- Động cơ nâng hạ: 5,5 kW
- Tốc độ nâng hạ hàng: 3,7m/phút
4. Phân tích lựa chọn phương án di chuyển cổng trục
4.1. Giới thiệu chung về cơ cấu di chuyển cổng trục.
a. Tổng quan về cơ cấu di chuyển trong MXD-XD
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. Theo 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
Chú ý:
Kết cấu của cơ cấu di chuyển của các máy trục dùng cơ cấu di chuyển trên hai ray cấn phải đảm bảo cho hai bên xe được di chuyển đều nhằm giảm sự biến dạng của khung xe, do đó giảm được lực cản truyền động do di chuyển xiên lệch. Sự di chuyển xiên lệch này chủ yếu do có sự sai khác về đường kính và tốc độ quay của các bánh xe chủ động, của cơ cấu di chuyển máy hoặc của cơ cấu thuộc bộ phận máy.
b. Giới thiệu về cơ cấu di chuyển cổng trục
Cơ cấu di chuyển cổng trục là cơ cấu di chuyển trên ray, nó 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 trên bãi làm việc của cổng trục.
Đường ray di chuyển của cổng trục được gia cố nền móng để đảm bảo độ chống lún, chống cong vênh và chống vặn xiên. Chiều dài 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)
4.2. Cơ cấu di chuyển cổng trục:
Ở một số cổng trục nhỏ loại cũ cơ cấu di chuyển cổng trục thường dùng phương án dẫn động chung và cơ cấu đặt trên dầm cầu. Phương án này tuy giảm tải trọng xô lệch cổng song cồng kềnh, khó lắp đặt và đắt nên hiện nay không dùng. Hiện nay cơ cấu di chuyển cổng thường dùng phương án dẫn động riêng. Trên mỗi chân cổng có một cơ cấu di chuyển riêng, số bánh xe chủ động thường không vượt quá 50% tổng số bánh xe.
5. Phương án cấp điện
- Các thiết bị cấp điện phải đảm bảo tuyệt đối kín nước, chống bụi, sạch sẽ, tránh cả các sinh vật xâm hại, đặt biệt là khi để ngoài trời.
- Tủ nguồn điện cần được bố trí hợp lý theo bản thiết kế của nhà cung cấp đã đáp ứng nhu cầu của khách hàng từ trước.
- Pa lăng nâng hạ cần phải có hệ thống cấp điện ngang khi pa lăng di chuyển dọc theo dầm chính.
II. Tính toán sơ bộ tổng thể cổng trục
1. Tính toán sơ bộ cổng trục
1.1. Đối với dầm chính
* Xác định chiều cao của dầm chính.
Ta chọn:
H = 0,85(m) =850 (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 :
Bo = (0,33 ¸ 0,5)H , mm .
H = 850 mm.
=> Bo = (0,33 ¸ 0,5).850 = (280 ¸ 420) , mm.
Ta chọn Bo =400 mm.
* Chọn vật liệu của dầm chính.
Ta chọn vật liệu chế tạo dầm chính là thép CT3.
Vì thanh biên trên của dầm chính có đặt đường ray chịu tải nên ta chọn chiều dày của thanh biên trên lớn hơn chiều dày của thanh biên dưới.
- Thanh biên trên : chọn thép tấm có chiều dày d1 = 8 mm
- Thanh biên dưới: chọn thép tấm có chiều dày d2 = 6 mm
- Thành đứng : chọn thép tấm có chiều dày d3 = 6 mm
1.2. Đối với dầm biên.
* Xác định chiều cao của dầm biên.
Để tiện cho việc lắp ráp dầm chính với dầm biên, ta sơ bộ chọn chiều cao của dầm biên bằng 1/2 chiều cao dầm chính H0 = H = 850 = 425 mm.
* 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.
H0 = 950 (mm)
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 = 6(mm)
Ly = Lx = 425 (mm)
2. Chiều cao tổng thể cổng trục
H = Hc+Hdc+Hpl
Trong đó :
- Hc = 9,15(m) : Chiều cao chân cổng
- Hdc = 0,85(m) : Chiều cao dầm chính
- Hpl =0,7(m) : Chiều cao xe con
CHƯƠNG III : TÍNH TOÁN KẾT CẤU THÉP CỔNG TRỤC
I. Sơ lược về vật liệu và cấu tạo của kết cấu cổng trục
1. Giới thiệu chung kết cấu thép
- Kết cấu thép là các kết cấu chịu lực của công trình làm bằng thép hoặc bằng kim loại khác nói chung. Kết cấu thép ngày càng được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp hiện đại. Chính là nhờ kết cấu thép có những ưu điểm nổi bật như: bền, gọn nhẹ, năng động dễ lắp ráp hoặc vẩn chuyển, tính công nghiệp hóa cao, không thấm nước chất lỏng và không khí.
- Phạm vi sử dụng của kết cấu thép rất rộng rãi: trong xây dựng nhà cửa, cầu đường, trong các kết cấu khung tháp cao, dùng làm bể chứa... và đặc biệt là dùng trong khung sàn, bệ đỡ của các máy nâng chuyển như cầu trục, cổng trục...
2. Chọn vật liệu chế tạo
- Kết cấu kim loại cổng trục phần lớn là dùng thép tấm, có thể liên kết với nhau bằng chế tạo bằng thép cacbon, thép kết cấu hợp kim thấp hay bằng hợp kim nhôm.
- Thép chất lượng thường của Nga được chia làm 3 nhóm: A, B, C. Trong đó thép cacbon nhóm A là thép được bảo đảm về cơ tính, đảm bảo về thành phần hóa học. Ký hiệu của thép cacbon trong nhóm A như sau: CT0, CT1, CT1kn, CT2, CT2kn, CT3, CT3kn.....
- Trong kết cấu kim loại của cổng trục người ta thường sử dụng chủ yếu thép cacbon trung bình (CT3) 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 bền cơ học được đảm bảo.
+ Tính dẻo cao.
+ Tính hàn tốt (dễ hàn).
3. Kết cấu thép
- Chân, dầm ngang cấu tạo từ thép CT3 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…
II. Sơ đồ tính toán và tải trọng tác dụng
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.
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 3: Tải trọng lớn nhất của trạng thái không làm việc của máy đặt ngoài trời bao gồm: Trọng lượng của bản thân, tải trọng gió lớn nhất trong trạng thái không làm việc và tải trọng do độ dốc của đường. Đối với trường hợp này chỉ tính toán cho các chi tiết của bộ phận hãm gió, các thiết bị phanh hãm và của cơ cấu thay đổi tầm với.
Qua 3 trường hợp tải trọng trên ta tính theo tổ hợp tải trọng của trường hợp 2.
III. Tính toán thiết kế dầm chính
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).
2. Tình hình chịu lực của dầm chính.
a. Tải trọng tĩnh(Qt):
- Đó là trọng lượng bản thân của dầm chính(Qdc)
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).
Q = Y1. Qdc , N
b. Tải trọng di động(Qdđ):
- 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 sinh ra do trọng lượng của vật nâng và trọng lượng pa lăng
- Tải trọng này có phương thẳng đứng, chiều từ trên xuống và di chuyển dọc theo dầm chính
Tải trọng này được xác định theo công thức (5.3,[1])
P= Ppl + P , N
=> PQ=100000.1,2=120000N
Vậy ta có: Pdd=12000+120000=132000 (N)
* Xác định phản lực tại các gối dưới tác dụng của tải trọng chính
Ta có:
RA +RB - P’D - P’C - q.12000 = 0
RB = P’D + P’C + q.12000 - RA
RB = 83750 + 36875+3,2.12000 -77862
RB = 81163 N
* Xác định phản lực tại các gối dưới tác dụng của tải trọng quán tính theo phương ngang
Ta có:
RA.12 - P’qt.6 - Pqt.12.6 = 0
RA.12 - 8724.6 - 275.12.6 =0
RA = 6012 N
RA + RB - P’qt - Pqt = 0
6012 + RB - 8724- 275.12 = 0
RB =6012
4. 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.
*Kiểm tra mặt cắt ở tiết diện giữa dầm:
Mmax: Là mô men uốn lớn nhất xác định được từ biểu đồ mô men uốn ở trên.(N.m)
Mmax = 680620 + 55120 = 735740 Nm = 735740000 Nmm
Wx= 13,16 . 10 (mm3) : Là mô men chống uốn của mặt cắt đã tính chọn
Vậy mặt cắt đã chọn thoả mãn về điều kiện cường độ
b. Điều kiện độ cứng.
Vậy mặt cắt đã chọn thoả mãn điều kiện độ cứng
c. Điều kiện ổn định tổng thể.
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.
Vậy mặt cắt dầm đã chọn thoả mãn điều kiện ổn định tổng thể của dầm. Tuy nhiên ta nên hàn thêm các gân tăng cường theo chiều cao của dầm. Khoảng cách giữa các gân tăng cường lấy bằng l = 1200mm.
IV. Tính toán thiết kế bộ chân cổng trục
a. Đặt lực lên mặt phẳng chân
Lực do dầm chính: G1=40000(N).
Vậy tải trọng do toàn bộ dầm chính tác dụng lên mỗi điểm là P= 20000(N).
Tải trọng do lực của xe con và hàng nâng:
Tải trọng do xe con và hàng nâng phải đặt toàn bộ lên một mặt phẳng chân cổng, vì trường hợp bất lợi nhất là trường hợp xe con mang hàng di chuyển tới sát chân cổng. Có nghĩa là lúc này dầm chân sẽ chịu toàn bộ tải trọng của xe và hàng.
b. Xác định phản lực gối tựa trong mặt phẳng chân cổng:
=> Rb=119140 (N).
=> Ra= 496860(N).
åY = YB – 131666 - 200.8,5 = 0
=> YB= 133366 (N).
Vẽ biểu đồ nội lực:
Xác định momen tại các mặt cắt như sau:
MA = MB = 0
MD = 200.8,5.4,25 = 7225 (N.m)
MD1 = 4.RA + 2963.8,5.4 + 2963.4.2 = 2111886 (N.m)
MF = 5.RA - 2963.10.5 – (20000 + 295000).1 – 2963.5.2,5
= 1939112,5 (N.m)
MC1 = 8,5.YB – 200.8,5.4,25 – 2963.8,5.4 – 2963.4.2 +
4.RB =1478500 (N.m)
MC = 8,5.YB – 200.8,5.4,25 = 1126386 (N.m)
c. Tính chọn mặt cắt
Mặt cắt chân cột là mặt cắt dạng hộp thay đổi từ trên xuống dưới ta phải tính chọn mặt cắt chân cột tại các mặt cắt nguy hiểm (ở trên và dưới) để tìm ra quy luật thay đổi mặt cắt của nó.
Tại mặt cắt nhỏ nhất theo sơ đồ tính là dạng khung cứng thì ở đây vừa chịu nén vừa chịu uốn. Ta sẽ tính chọn mặt cắt tại đây theo cả hai điều kiện trên sau đó kiểm tra điều kiện ổn định cục bộ và ổn định tổng thể cho cả chân cổng.
Ta thấy sn£ [sn] =160(N/mm2). Vậy mặt cắt phía dưới chân cột đã đảm bảo điều kiện chịu lực.
Tại mặt cắt phía trên chân cột: ở đây điều kiện phá huỷ chủ yếu do lực uốn theo 2 phương vuông góc với nhau. Ngoài ra ở đây còn chịu thêm lực nén.
Đối với mặt cắt phía trên chân cổng ta có các thông số lực như sau:
+ Mômen uốn theo trục X-X: Mx=232939(N.m).
+ Lực nén dọc chân cổng trục: N=496860 (N).
Ta cần kiểm tra lại các điều kiện chịu lực của mặt cắt phía trên.
Ta thấy ứng suất của mặt cắt phía trên chân cổng nhỏ hơn ứng suất cho phép của vật liệu chế tạo sn£ [sn] =160(N/mm2). Như vậy, mặt cắt phía trên đảm bảo chịu lực.
CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN, LỰA CHỌN CƠ CẤU NÂNG
Với tải trọng nâng yêu cầu là 10T và chiều cao nâng 8m, căn cứ vào các loại palăng có trên thị trường hiện nay, ta chọn palăng cáp điện với các thông số sau:
- Mã hiệu: KD10-H8.5-MH
- Xuất xứ: KGCRANE – Hàn Quốc
- Tải nâng: Q=10T
- Chiều cao nâng: 8,5 m
- Động cơ nâng hạ: 5,5 kW
- Tốc độ nâng hạ hàng: 3,7m/phút
- Tốc độ di chuyển: 12,5m/phút
- Khối lượng bản thân: Qm=1200kg
- Điện áp nguồn: AC-3P-380V-50Hz
CHƯƠNG V: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ CỤM DI CHUYỂN CHO CỔNG TRỤC
Tải trọng tác dụng lên bánh xe gồm có:
- Trọng lượng bản thân cổng trục G0 = 123000 N
- Trọng lượng xe con kể cả bộ phận mang hàng Gxe = 50000 N
- Trọng lượng vật nâng Q = 100000 N
- Tốc độ di chuyển cổng trục Vdc=25 m/ph
I. 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 Pbx=0,81.1,2.52875=51395 N
Trong quá trình di chuyển cổng trục, bánh xe phải chịu lực hướng tâm va bề mặt làm việc phải chịu mài mòn. Do vậy phải để đảm bảo bánh xe có độ bền cao và làm việc ổn định nên bánh xe được chế tạo băng thép dúc 55P được gia công nhiệt luyện đạt độ cứng 300 – 400 HB.
Khi làm việc bánh xe phải chịu các lực gồm:
- Lực hướng tâm do trọng lượng cổng trục và vật nâng tác dụng.
- Lực chèn ngang gây xô lệch bánh xe do lực quán tính ngang khi khởi động và phanh hãm xe con mang hang. Ngoài ra còn có lực gió theo phương ngang.
Loại bánh xe hình trụ có hai thành biên với kích thước theo GOCT 3569-74:
Đường kính bánh xe: D bx = 560mm.
Đường kính ngõng trục: d = 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.
II. 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.
Lực cản di chuyển tĩnh:
Wt= kt.W1+ W2+ W3 (CT 3-39 TL1)
Vậy tổng lực cản tĩnh di chuyển cổng là
Wt = 2,6.1210+273 = 3420 (N)
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:
Nyc = 60%. Nt=60%. 1,87 = 1,122 KW
Tương ứng với chế độ làm việc trung bình ta chọn động cơ điện cho cơ cấu di chuyển cổng trục là động cơ điện dây cuốn để có thể thay đổi được tốc độ di chuyển. Vì khi mang tải thì cần điều chỉnh cổng trục chậm, còn khi không mang tải thì cần điều chỉnh di chuyển nhanh hơn. Sở dĩ không chọn động cơ lồng sóc vì động cơ dây cuốn làm việc êm hơn, có đường đặc tính mềm hơn. Nên khả năng thay đổi tốc độ tốt hơn.
Chọn động cơ điện với công suất danh nghĩa Ndc= 1,5 (KW)
* Đặc tính kỹ thuật của động cơ điện G-1426-6:
- Là loại động cơ liền hộp giảm tốc
- Công suất danh nghĩa N = 1,5 (KW).
- Số vòng quay của động cơ n = 1400 (v/ph)
- Tỷ số truyền i = 50
- Số vòng quay đầu ra n dc = 28 (v/phút).
- Mômen vô lăng của rôto (Gi D2i) rôto = 0,82 (Nm2)
IV. Kiểm tra động cơ điện về momen mở máy
Vậy động cơ điện có momen mở máy nhỏ hơn momen mở máy cho phép và đảm bảo điều kiện về lực bám.
V. 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.
VI. Bộ truyền bánh răng hở
Tỷ số truyền chung của bộ truyền trung gian: i=1,9.
Công suất N=1,122 kW
Số vòng quay n=37 v/phút
Chế độ làm việc trung bình:
Thời gian làm việc:10 năm
a. Chọn vật liệu chế tạo bánh răng:
Đối với bánh răng nhỏ vật liệu chế tạo là thép 45. Bánh răng lớn là thép 35 đều thường hoá
Cơ tính:
- Thép 45: Đường kính tôi rèn:1004500mm
sb=580N/mm2
sch=290N/mm2
HB=190
- Thép 35: Đường kính phôi rèn:3004500mm
sb=480N/mm2
sch=240N/mm2
HB=160
b. Định ứng suất tiếp xúc cho phép và ứng suất uốn cho phép:
- Ứng suất tiếp xúc cho phép:
- Số chu kì làm việc của bánh lớn
N2=T.n.60
Vậy:
N2=24000.19,88.60=28,63.106
N1=i.N2=2,47.32,07.106=54,4.106
CHƯƠNG VI: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN CHO CỔNG TRỤC
I. Khái niệm cơ bản về truyền động điện trong máy xây dựng xếp dỡ
Trong các máy xây dựng và xếp dỡ truyền động điện được áp dụng rất phổ biến. Hệ thống truyền động điện thực chất là các thiết bị được dùng để biến đổi điện năng thành cơ năng cho các bộ phận công tác của máy đồng thời dùng để điều khiển các bộ phận công tác đó.
II. Liệt kê các động cơ điện đã chọn
* Động cơ điện di chuyển palăng
- Model: A0Π 31-4
- Công suất: P1 = 0,16 Kw
- Dòng điện điều khiển: ~ 380 V
- Số lượng: 1 động cơ
- Nguyên tắc làm việc: Có thể đổi chiều quay
* Động cơ nâng hạ hàng
- Model: A 0C 52-4
- Công suất: P2 = 5,5 Kw
- Dòng điều khiển: ~ 380 V
- Số lượng: 1 động cơ
- Nguyên tắc làm việc: Có thể thay đổi chiều quay.
IV. Chọn các linh kiện
Đối với động cơ nâng hạ hàng:
Cường độ dòng điện khi khởi động động cơ (Ikđ):
Ikđ = I2.Kkđ
Bội số dòng điện định mức: Kkđ =2 8, ở đây là động cơ lồng sóc nên ta chọn Kkđ=5
Ikđ = 9,8.5 = 49,25 (A)
CHƯƠNG VII: LẬP BIỆN PHÁP THI CÔNG LẮP DỰNG CỔNG TRỤC
I. Đặt vấn đề
Cổng trục được phân ra thành từng đơn nguyên phù hợp với cấu tạo cũng như để dễ dàng trong việc vận chuyển, cũng như đáp ứng được nhu cầu về giao thông trong vấn đề quá khổ, quá tải. Trọng lượng toàn bộ cổng trục vào khoảng 13 tấn, bộ phận dài nhất là 12m, đó là kích thước của dầm trên.
Các trang thiết bị phụ trợ cho công tác kiểm tra kỹ thuật khi lắp dựng
- Cần trục bánh hơi KPAZ-KC162 có các thông số kỹ thuật sau đây:
+ Sức nâng khi tầm với nhỏ nhất: Rmin= 4m, Hmax= 23m, Qmax= 15T.
+ Sức nâng khi tầm với lớn nhất: Rmax= 14m, Hmin= 8m, Qmin= 1,5T.
- Xe vận chuyển từ nơi chế tạo ra xưởng lắp dựng:
+ 1 xe KAMAZ dài 12m, tải trọng 20T
+ 1 xe tải thông thường như IFA 10 tấn.
- Máy hàn, que hàn: 1 bộ.
- Các thanh thép dùng để hàn gá giữ độ ổn định cho chân cổng.
- Bình, mỏ cắt Ôxy – axetylen: 1 bộ.
- Búa tạ 2 cái, búa con 2 cái.
- Xà beng 2-4 cái.
II. Chọn phương án 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.
III. Trình tự các bước lắp dựng
a. 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.
e. Bước 5:
Cẩu xe con đặt vào 2 ray và cân chỉnh chính xác. Lắp đặt các thiết bị như: lồng đai bảo hiểm, cầu thang lên xuống, thiết bị đường chạy của dây điện, thiết bị điện, thiết bị chiếu sáng.
d. 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.
IV. Yêu cầu
Tất cả công nhân viên tham gia lắp đặt cổng trục phải trang bị phòng hộ lao động cần thiết theo quy định mới được làm việc.
Tất cả công nhân viên trong tổ lắp đặt cổng trục phải đảm bảo tuyệt đối thực hiện đúng các bước công nghệ nói trên.
V. Thử tải
Việc thử nghiệm để nghiệm thu được tiến hành trên nhà xưởng được gọi là thử nghiệm kiểm tra. 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 cổng 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 cổng trục hai dầm khẩu độ LK=12m, tải trọng Q=10Tấn, chiều cao nâng hàng H=8m di chuyển trong nhà xưởng có sẵn” 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). TÍNH TOÁN MÁY TRỤC
Huỳnh Văn Hoàng - Đào Trọng Thường
Nhà xuất bản KH-KT Hà Nội-1975
(2). MÁY TRỤC VẬN CHUYỂN
Nguyễn Văn Hợp (chủ biên) - Phạm Thị Nghĩa - Lê Thị 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
"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"