MỤC LỤC

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

LỜI NÓI ĐẦU…………………………………………….4

PHẦN I  : GIỚI THIỆU CHUNG, PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN................ 5

Chương 1: Giới thiêuh chung, lựa chọn phương án............................... 5

1.1.Nhu cầu xây dựng nhà dân dụng, nhà công nghiệp hiện nay... 5

1.2. Lập phương án và lựa chọn phương án phù hợp với quy mô xây dựng.    5

Chương 2: Giới thiệu chung về máy vận thăng...................................... 9

2.1. Giới thiệu chung về máy vận thăng :...................................... 9

2.1.1. Giới thiệu: ........................................................................... 9

2.1.2. Phân loại:.......................................................................... 10

2.2. Giới thiệu về máy vận thăng nâng hàng tải trọng 300 kG chiều cao nâng 20 m. 10

PHẦN II : THIẾT KẾ KỸ THUẬT.......................................................... 11

Chương 1:  Tính toán thiết kế cơ cấu nâng........................................... 11

1.1. Thông số cơ bản:.................................................................. 11

1.2  Sơ đồ cơ cấu nâng................................................................ 11

1.3. Nguyên tắc hoạt động của cơ cấu nâng................................. 11

1.4. Sơ đồ mắc cáp...................................................................... 12

1.5 Tính toán chọn cáp................................................................ 12

1.6. Chọn động cơ điện và hộp giảm tốc..................................... 14

1.7. Tính toán thiết kế tang và puly............................................ 15

1.7.1  Kiểm tra độ bền của tang................................................... 18

1.7.2.  Tính toán chọn cặp đầu cáp trên tang.............................. 19

1.8. Chọn khớp nối và phanh...................................................... 21

1.9. Kiểm tra động cơ điện.......................................................... 23

1.10. Kiểm tra phanh.................................................................. 26

1.11. Tính toán trục tang............................................................. 27

Chương 2 :  Tính kết cấu thép máy vận thăng..................................... 34

2.1.  Giới thiệu chung:................................................................ 34

2.2.  Đặc điểm kết cấu thép:....................................................... 34

2.2.1. Ưu điểm:........................................................................... 34

2.2.2. Nhược điểm:..................................................................... 35

2.2.3. Phương hướng phát triển kết cấu thép.............................. 35

2.2.4. Các phương pháp tính toán kết cấu thép:......................... 35

2.3. Các giai đoạn tính kết cấu thép:........................................... 35

2.4. Thép dùng trong kết cấu kim loại máy vận thăng................ 36

2.5. Hình dáng chung.................................................................. 36

2.6.  Các thông số cơ bản của máy vận thăng:............................ 36

2.7. Kích thước kết cấu:.............................................................. 38

2.8.  Các trường hợp tải trọng:................................................... 39

2.8.1. Trường hợp tải trọng I:..................................................... 39

2.8.2. Trường hợp tải trọng II..................................................... 39

2.8.3. Trường hợp tải trọng III.................................................... 39

2.9. Bảng tổ hợp tải trọng:......................................................... 40

2.10.  Tính toán các tải trọng:..................................................... 40

2.10.1. Trọng lượng bản thân kết cấu thép: G............................ 40

2.10.2. Trọng lượng hàng nâng kể cả bàn nâng.......................... 41

2.10.3. Tải trọng quán tính khi nâng hoặc hạ hàng:................... 41

2.10.4. Tải trọng gió:.................................................................. 41

2.10.5. Tải trọng do lắp ráp và vận chuyển:............................... 43

2.11.  Phương pháp tính và sơ đồ tính  cột tháp:....................... 43

2.11.1.  Phương pháp tính.......................................................... 43

2.11.2. Lực căng cáp tác dụng lên cột máy vận thăng:................ 44

2.11.3. Sơ đồ tính cột:................................................................ 44

2.12. Tính chọn tiết diện các thanh:............................................ 48

2.12.1. Tính chọn và kiểm tra thanh biên của cột:...................... 48

2.12.2. Tính chọn và kiểm tra các thanh giằng:.......................... 50

2.13. Ổn định tổng thể của cột tháp........................................... 52

2.13.1. Tính toán cột chịu nén lệch tâm theo điều kiện bền:....... 52

2.13.2. Tính toán cột chịu nén lệch tâm theo điều kiện ổn định:. 53

2.14. Kiểm tra ổn định cục bộ của cột :...................................... 55

2.15. Tính toán các mối nối :...................................................... 57

2.15.1. Tính toán mối nối giữa các đoạn cột............................... 57

2.15.2. Tính toán các liên kết hàn .............................................. 59

2.16. Tính toán thiết kế kết cấu thép bàn nâng :......................... 60

Chương 3 :  Hệ thống điện vận thăng................................................... 63

3.1. Sơ đồ điện:........................................................................... 63

3.2. Giải thích mạch điện :.......................................................... 64

3.3. Tính chọn các thiết bị điện :................................................. 66

PHẦN III : QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO VẬN THĂNG........... 77

Chương 1 :  Quy trình chế tạo kết cấu thân tháp................................. 77

1.1. Các thiết bị dụng cụ chế tạo và vật liệu được sử dụng trong quá trình chế tạo ......77

1.2. Quy trình chế tạo dưỡng chuẩn  chế tạo.............................. 77

1.3. Quy trình chế tạo dưỡng mặt bích....................................... 81

1.4. Quy trình chế tạo mặt bích.................................................. 82

1.5. Quy trình chế tạo kết cấu thép thân tháp............................ 85

Chương 2:   Quy trình công nghệ chế tạo đế tháp và giá puli đỉnh tháp .............................88

3.1. Quy trình chế tạo đế tháp :................................................. 88

3.2. Quy trình chế tạo giá puli :................................................. 89

Chương 3 :  Quy trình chế tạo bàn nâng.............................................. 93

3.1. Chế tạo phần kết cấu thép bàn nâng:.................................. 93

PHẦN IV:  QUY TRÌNH LẮP DỰNG, THỬ NGHIỆM, SỬ DỤNG MÁY VẬN THĂNG............99

Chương 1:  Quy trình lắp dựng............................................................. 99

1.1. Chuẩn bị............................................................................. 99

1.2. Quy trình lắp dựng............................................................. 99

Ch­ương 2: Thử nghiệm và sử dụng...................................................... 101

2.1 . Thử nghiệm  :................................................................... 101

2.2.  Huấn luyện và đào tạo..................................................... 102

TÀI LIỆU THAM KHẢO……………………………………………………16

LỜI NÓI ĐẦU

Trải qua gần năm năm học nhìn lại cũng thật ngắn, qua quá trình học tập đó chúng em đã tích lũy được một vốn kiến thức nhất định, để phục vụ cho quá trình đi làm sau này, để có được điều đó không chỉ nhờ vào công học tập mà nhờ rất nhiều vào công ơn của các thầy dậy dỗ và kèm cặp.

Kết thúc khóa học của chúng em là một bài luận văn cuối khóa, để hoàn thành được khối lượng lớn kiến thức trong bài luận văn, chúng em nhờ rất nhiều vào sự hướng dẫn tận tình của các thầy cô. Khi làm luận văn cuối khóa chúng thu được rất nhiều điều bổ ích, giúp chúng em ôn và hệ thống lại kiến thức đã được học, nó giúp rất nhiều cho chúng em cho quá trình đi làm sau này.

Trong suốt quá trình thực tập, em đã đi sâu vào nghiên cứu Máy Vân thăng, qua sự tìm hiểu và mức độ tiếp thu những kiến thức đã học, em đã trình bày các hiểu biết cũng như kết quả thực tập vào cuốn luận văn này. Việc thiết kế nầy nếu đạt yêu cầu xem như công lao của quí Thầy cô đã truyền dạy cho những kiến thức trong suốt thời gian qua.

Công việc thiết kế đòi hỏi bản thân cần có nhiều kinh nghiệm thực tế vì vậy không thể tranh khỏi những hạn chế và thiếu sót trong luận văn này. Nhưng nhờ sự chỉ bảo tận tình của : TS ………………. cùng các thầy cô khác, em đã hoàn thành với tất cả khả năng của mình.

Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của quí Thầy Cô và rất mong muốn được sự góp ý chỉ bảo của quý thầy cô giúp tôi nhận ra được những hạn chế và thiếu sót trong luận văn này để tôi có biện pháp khắc phục khi gặp phải trong thực tế sau này.

Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn các quý thầy cô!

                                                                                                     TP.Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 20…

                                                                                                  Sinh viên thực hiện

                                                                                                 …………………

PHẦN I : GIỚI THIỆU CHUNG, PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN

Chương 1:  GIỚI THIỆU CHUNG, LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN

1.1. Nhu cầu xây dựng nhà dân, nhà công nghiệp hiện nay:

Đất nước ta đang trong quá trình phát triển thành một nước công nghiệp, mục tiêu của Đảng và Nhà nước đến năm 2025 nước ta căn bản trở thành một nước công nghiệp, để trở thành một nước công nghiệp thì nước ta phải có một cơ sở hạ tầng đáp ứng nhu cầu đó. Do nhu cầu đô thị hóa ngày càng phát triển mạnh mẽ tốc độ xây dựng nhà dân dụng phát triển chóng mặt trong những năm vừa qua và chắc chắn sẽ phát triển mạnh hơn nữa trong những năm tới. Trong đó những công trình vừa và nhỏ chiếm một số lượng rất lớn. 

1.2. Lập phương án và lựa chọn phương án phù hợp với quy mô xây dựng.

Để vận chuyển vật liệu và thiết bị lên trên các công trình xây dựng, chúng ta có nhiều thiết bị để thực hiện công việc này, nhưng hai thiết bị được sử dụng phổ biến hiện nay là Máy vận thăng có nhiều loại vận thăng khác nhau nên ta có các lựa chọn sau.

1.2.1. Phương án 1: Dùng vận thăng lồng:

Vận thăng lồng được sử dụng nâng hàng và nâng người rất tiện dụng, có tải trọng nâng lớn. Nhưng có cấu tạo phức tạp hơn

* Ưu điểm:

Có chiều cao nâng cao, tải trọng nâng lớn và vận chuyển được người sức nâng thường từ 1T ÷ 2T

* Nhược điểm:

Có kết cấu phức tạp, có nhiều cơ cấu, tháp cao và nặng, nên tốn kém trong quá trình đầu tư.

1.2.2. Phương án 2: Máy vận thăng dựa tường:

Vận thăng xây dựng là thiết bị chuyên dùng có bàn nâng hoặc gầu. Chuyển động có dẫn hướng theo phương đứng hoặc gần thẳng đứng, dùng để vận chuyển người và vật liệu hoặc chỉ vật liệu phục vụ cho công tác xây dựng và sửa chữa các công trình dân dụng và công nghiệp.

* Ưu điểm :

Kết cấu đơn giản chỉ có một cơ cấu nâng, phần kết cấu thép gồm một tháp, bàn nâng hoặc lồng, ngoài ra còn giá đỡ. Do vậy công việc vận chuyển và lắp đặt nhanh gọn, chế tạo đơn giản.

* Nhược điểm:

Chiều cao nâng của máy vận thăng nâng hàng từ 9 - 100m, sức nâng thường là 300 - 500kg, chỉ nâng hàng theo một phương thẳng đứng, nên không gian phục vụ hẹp. Loại vận thăng có cần thì cũng rất ngắn, thường thì không có cần.

1.2.3. Phương án 3: Máy vận thăng đứng tự do:

* Ưu điểm :

Cấu tạo đơn giản, vận chuyển dễ dàng

* Nhược điểm:

Chiều cao nâng không lớn, trọng lượng nâng ít, độ ổn định không cao.

1.2.4. Lựa chọn phương án:

Do quy mô xây dựng các công trình dân dụng và công nghiệp ở nước ta thường thuộc loại vừa và nhỏ có độ cao dưới 100m. Để phục vụ cho việc xây dựng các công trình dạng này người ta thường chọn  Máy vận thăng vì những yêu điểm của nó và chức năng của máy cũng phù hợp với yêu cầu vận chuyển vật liệu trong xây dựng các công trình vừa và nhỏ.

Chương 2:  GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MÁY VẬN THĂNG

2.1. Giới thiệu chung về máy vận thăng :

2.1.1. Giới thiệu:

Trong lĩnh vực xây dựng dân dụng và công nghiệp thì máy vận thăng là một thiết bị chuyên dùng để nâng vật liệu và người lên các công trình trên cao.

Cấu tạo chung của vận thăng gồm một tháp cao dưới 100m đối với vận thăng lồng chở người chiều cao nâng có thể lên tới 150m, bàn nâng để đặt vật liệu hoặc lồng chở người và vật liệu. Vận thăng thường chỉ có một cơ cấu nâng, dùng cáp kéo hoặc tự nâng. Đối với vận thăng lồng chở người có các cơ cấu an toàn phức tạp hơn, hệ số an toàn của nó cũng cao hơn rất nhiều. Loại này thường phục vụ chở người lên các công trình nhà cao tầng. Cơ cấu điều kiển thường đặt dưới đất đối với máy vần thăng nâng hàng, và đặt trong lồng đối với máy vận thăng lồng chở người.

2.1.2. Phân loại:

Theo phương pháp truyền động:

+ Dùng cáp kéo.

+ Tự leo.

Theo công dụng:

+ Máy vận thăng nâng hàng.

+ Máy vận thăng lồng chở người và vật liệu.

2.2. Giới thiệu về máy vận thăng nâng hàng tải trọng 300 kG chiều cao nâng 20 m.

+ Công dụng :  chuyên dùng để chở vật liệu phục vụ các công trình xây dựng dân dụng và công nghiệp có chiều cao nâng bé hơn hoặc bằng 20m và có tải trọng dưới 300 kG.

+ Cấu tạo : Gồm các phần chính sau.

Kết cấu thép : Một tháp có kết cấu dạng dàn gồm bốn thanh biên và các thanh giằng. Tháp được kết cấu gồm nhiều đoạn có chiều dài 2 m được nối với nhau bằng các buloong.

PHẦN II : THIẾT KẾ KỸ THUẬT

Chương 1: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CƠ CẤU NÂNG

1.1.  Thông số cơ bản:

Sức nâng :  Q = 300kG

Chiều cao nâng : H = 20 m

Chiều cao tháp : L = 22m

Tốc độ nâng : v_n = 21m/ph

Khối lượng máy : m = 1,41Tf.

Chế độ làm việc: Trung bình

1.2. Sơ đồ cơ cấu nâng.       

Động cơ điện (1) được nối với hộp giảm tốc (4) qua khớp nối đàn hồi (2), nửa khớp bên phía hộp giảm tốc được sử dụng làm bánh phanh(3), trục gia hộp giảm tốc được nối với tang.

1.3.  Nguyên tắc hoạt động của cơ cấu nâng.

Khi khởi động cơ cấu bằng điện, động cơ điện (1)hoạt động sẽ truyền mômen xoắn hộp giảm tốc (4) nhờ khớp nối đàn hồi (2) mômen xoắn truyền từ hộp giảm tốc qua tang cũng nhờ khớp nối, vận tốc ra của hộp giảm tốc phải bằng vận tốc quay của tang để nâng hạ hàng theo thiết kế. Phanh sử dụng trong cơ cấu này là loại phanh thường đóng bằng điện.

1.5. Tính toán chọn cáp.

Vậy: S_max = 3156,56 N

n: Hệ số an toàn cho phép của cáp thép (n phụ thuộc vào loại máy và chế độ làm việc, vì chế độ làm việc trung bình tra bảng 2.3 [2] Þ n = 5,5).

S_đ / 3156,56×5,5 = 17361 N

Theo tính toán trên và theo chỉ dẫn bảng 2.5 [2]. Tra bảng III.3 [2] chọn cáp bện kép loại ÕK-P lõi theo OCT 2688_69 có ký hiệu là 9,1- - I- H -200 OCT2688 – 69, có các thông số sau:

S_đ = 50650 KG =  506500 N.

s_b = 200 kG/mm².

d_c = 9,1 mm

Khối lượng tính toán 1000m cáp đã bôi trơn là 305 Kg.

1.6. Chọn động cơ điện và hộp giảm tốc.

Theo tỉ số truyền và công suất của động cơ điện, từ bảng III.22.2 [1] ta chọn  hộp giảm tốc bánh răng trục 2 cấp đặt ngang loại PƯ2 – 350 có tỉ số truyền  i = 25 và công suất cho phép trên trục quay nhanh ở chế độ làm việc trung bình là N_đm = 6,9 (kw)

1.7.  Tính toán thiết kế tang và puly:

Bề mặt của rãnh puli phải được gia công cơ khí, kích thước rãnh puli phải  đảm bảo cho cáp vòng qua dễ dàng, không bị kẹt và bề mặt tiếp xúc giữa cáp và đáy rãnh lớn để giảm ứng suất tiếp xúc, cáp đỡ mòn. Đáy rãnh puli là 1 cung tròn có bán kính theo[1].

r = (0,53-0,6) d_c  = 0,6x9,1  = 5,46 (mm)

Góc nghiêng của 2 thành bên rãnh puli: 2a = 40 -:-60⁰

Ở puli dùng ổ bi có hiệu suất h=0.98, bảo dưởng dể dàng, có độ tin

cậy cao. Với tốc độ puli nhỏ thì ổ bi phải theo tải trọng tĩnh, còn nếu tốc độ nhanh phải chọn ổ theo hệ số khả năng làm việc.

Đường kính tang được tính theo (2.9)[2]:

D_t  ³ D_p = 227,5(mm)

Chọn D_t = 200(mm)

Chiều dài tang:

Chiều dài tang phải sao cho khi hạ vật xuống vị trí thấp nhất, trên tang phải còn ít nhất 1,5 vòng dây, không kể những vòng nằm trong cặp (qui định về an toàn).

Chiều dài dây cáp, cuộn vào tang từ 1 palăng (2.10)[2]:

L_c = H i_p + pD(Z₁+Z₂)

+ Đối với tang nhẵn: j_n=2

Bề dày tang được xác định từ tính toán theo nén :

d = 0,02D_t+(6 ÷10) =0,02´200+(6 ÷10) =(10÷14)mm.

Do yêu cầu công nghệ chế tạo tang đúc mà chiều dày tang d không được nhỏ hơn 12 (mm) nên ta chọn : d = 14 (mm).

Chiều cao của thành tang so với mặt tang phải ứng với số lớp cáp quấn trên tang.

h = (m+2)xd_c = (2+2)x9,1 = 36,4 (mm)

Đường kính thành tang :

D_t’ = D_t + 2 h = 200 + 2x 36,4 = 273 (mm)

Các thông số cơ bản của tang :

- Chiều dài tang : L_t = 380 (mm)

- Đường kính tang : D_t = 200 (mm)

- Đường kính thành tang : D_t’ = 280 (mm)

- Chiều dày tang : d = 14  (mm)

- Chiều dày thành tang : L_th = 10 (mm)

- Chiều cao thành tang : h = 40 (mm)

1.8. Chọn khớp nối và phanh.

1.8.1. Chọn khớp nối:

 Chọn khớp nối là khớp đàn hồi có khả năng cho phép  phần lệch trục vậy tức là không đồng trục tuyệt đối, ngoài ra loại khớp này còn giảm được chấn động và va đập khi mở máy và phanh đột ngột. Phía nửa khớp bên hộp giảm tốc kết hợp làm bánh  phanh .

Tra bảng III.36 [1] chọn khớp nối trục đòn hồi - chốt - ống lót có bánh phanh số hiệu N⁰1, moment  đà GD² = 0,5 (KG.m²) đường kính bánh phanh D = 200 (mm) và đường kính lỗ d = 50(mm)

1.8.2.Chọn phanh:

Theo bảng III.38[1] ta chọn loại phanh có ký hiệu TKT-200 có chiều rộng má phanh B = 90 mm moment phanh khi chế độ cơ cấu 25% là M = 4 (KG.m) hành

trình má phanh E = 0,4 (mm) hành trình cần đẩy nam châm điện d = 2 (mm)

1.9. Kiểm tra động cơ điện.

Khi chọn động cơ điện cho cần trục  phải thỏa mãn 2 yêu cầu:

Khi làm việc với thời gian dài với chế độ ngắt đoạn lặp đi lặp lại với cường độ cho trước, động cơ không được nóng quá giới hạn cho phép để không làm hỏng vật liệu cách điện trong động cơ.

n = 870 (v/ph) : Tốc độ quay của trục động cơ.

V_n =0,35(m/s) : Tốc độ nâng của cơ cấu

M_kdTB = 7,69 (kG.m) : Mômen khởi động trung bình của động cơ

M_c = 2,96(kG.m) : Mômen cản tĩnh trên trục động cơ 

M_h = 3,296 (kG.m) : Mômen hãm 

Ta coi chiều cao nâng hạ hàng trung bình bằng 0,5 ¸0,8 của chiều cao nâng định mức H = 20 (m)

Lấy: H_TB = 0,8.20 = 16 (m)

Tổng thời gian nâng và hạ hàng trong chu kỳ làm việc của cơ cấu:

St_m  =  1. (0,357  +0,16) + 5 (0,29 +0,19)  + 4 (0,24  + 0,22)

=> St_m  =  4,775 (s)

Tổng thời gian mở động cơ trong một chu kỳ làm việc:

St  =  2 (1 +5 +4). T₀ + t_m =  2.10. 45,72  + 4,775

=> St  =  919 (s)

Như vậy: N_TB < N_đc = 4,1 (kW) Þ điều kiện hoạt động cơ của không bị quá nóng vì nhiệt.

1.10. Kiểm tra phanh.

Việc kiểm tra này có mục đích giới hạn độ nóng những mặt ma sát không vượt quá trị số cho phép chủ yếu dựa trên quá trình cân bằng nhiệt của phanh.

Xác định mometn uốn tại E và F:

M_uE   =  S_E .100 = 95354 (N)

M_uF  =  S_F. 100  = 62474 (N)

Mô men xoắn tại E :

M_xF  =  M_xE – M_xh  =  559357 – 157828  =  401529 (N.mm)

Xác định đường kính ngõng trục tại 2 tiết diện E- E và F –F

Tại tiết diện E –E

Vì trên trục có làm rãnh then nên đường kính trục được chọn phải thỏa mãn các điều kiện  tập hợp ứng suất. Vậy để tiện chế tạo và lắp ráp ta chọn chung đường kính trục khi đã làm rãnh then tại 2 tiết diện E và F là d = 40 (mm).

Chương 2 : TÍNH KẾT CẤU THÉP MÁY VẬN THĂNG

2.1.  Giới thiệu chung:

Kết cấu thép hiện vẫn là loại kết cấu chủ yếu dùng trong xây dựng hiện đại: dân dụng công nghiệp, cầu, công trình thuỷ công, đóng tàu,...

2.2.  Đặc điểm kết cấu thép:

2.2.1. Ưu điểm:

- Khả năng chịu lực lớn, độ tin cậy cao: Kết cấu thép có khả năng chịu lực lớn do vật liệu thép có cường độ lớn. Độ tin cậy cao do cấu trúc thuần nhất của vật liệu, sự làm việc đàn hồi và dẻo của vật liệu gần sát với các giả thiết tính toán. Sự làm việc thực tế của kết cấu thép phù hợp với lí thuyết tính toán.

- Tính cơ động trong vận chuyển lắp ráp: Do trọng lượng nhẹ nên việc vận chuyển và lắp ráp kết cấu thép dễ dàng và nhanh chóng.

- Tính kín: Vật liệu và liên kết kết cấu thép có tính kín khong thấm nước, không thấm dầu, không thấm khí nên thích hợp nhất trong các công trình bể chứa chất lỏng, chất khí.

- Tính dễ liên kết: Kết cấu thép dễ dàng liên kết bằng các mối liên kết như: liên kết hàn, khi cần tháo rời thì dùng liên kết bu lông, thuận tiện chế tạo, vận chuyển láp ráp.

2.2.2. Nhược điểm:

- Dễ bị gỉ: trong môi trường không khí ẩm, nhất là trong các môi trường xâm thực, kết cấu thép bị ăn mòn hoá học và điện hoá nhanh chóng. Do vậy tránh dùng thép ở nơi ẩm ướt, luôn có lớp bảo vệ cho thép.

- Chịu lửa kém: ở nhiệt độ 500⁰C đến 600⁰C thép chuyển sang dẻo, mất khả năng chịu lực.

- Giá thành thép cao hơn các vật liệu khác.

2.2.3. Phương hướng phát triển kết cấu thép:

- Tìm ra và hoàn thiện phương pháp tính toán mới.

2.2.4. Các phương pháp tính toán kết cấu thép:

Mục đích của việc tính toán kết cấu thép là đảm bảo cho kết cấu không bị vượt quá trạng thái giới hạn khiến cho không thể sử dụng được nữa, trong khi vẫn đảm bảo ít tốn kém nhất về vật liệu cũng như công chế tạo, dựng lắp. Các phương pháp tính toán kết cấu thép thường dùng:

- Tính kết cấu thép theo phương pháp ứng suất cho phép.

- Tính kết cấu thép theo phương pháp trạng thái giới hạn.

- Tính kết cấu thép theo độ bền mỏi.

2.3. Các giai đoạn tính kết cấu thép:

2.3.1. Bước 1: Căn cứ vào nhiệm vụ thư đề ra tức là căn cứ vào nhu cầu của sản xuất.

2.3.2. Bước 2:  Căn cứ vào nhiệm vụ thư, khảo sát địa điểm làm việc của thiết bị cần thiết kế để xác định các thông số cần thiết phục vụ cho việc thiết kế, đó cũng chính là những thông số của thiết bị để thoả mãn các yêu cầu làm việc đề ra.

2.3.3. Bước 3: Căn cứ vào các thiết bị nâng chuyển đã có sẵn, căn cứ vào bước 2 đã khảo sát, lập các phương án khả thi. Phân tích và tính toán các phương án để tìm ra phương án tối ưu nhất.

2.3.6. Bước 6: Khi đã có tải trọng cũng như kết cấu, ta hoàn toàn có thể lập được sơ đồ tính của cấu kiện bằng cách: đặt các tải trọng lên máy trục theo từng tổ hợp tải tính toán rồi tách riêng rẽ từng cấu kiện ra khỏi cần trục, xây dựng sơ đồ tính cho cấu kiện đó, sau đó kiểm tra kết cấu theo các phương pháp tính. Nếu kết quả không thõa mãn ta cần quay lại giả thiết lại kết cấu hoặc lựa chọn lại chủng loại thiết bị.

2.4. Thép dùng trong kết cấu kim loại máy vận thăng:

Do hoàn cảnh lịch sử và sự phát triển, nước ta đã quen dùng tiêu chuẩn của Nga (GOST). Máy vận thăng sức nâng 0,3 tấn, chiều cao nâng 20m được làm từ thép cácbon trung bình, loại thép CT3 có các đặc trưng cơ tính như sau:

+ Modun đàn hồi khi kéo: E  =  2,1.10⁶ kG/cm²

+ Modun đàn hồi trượt: G  =  0,81.10⁶ kG/cm²

+ Độ bền cơ học đảm bảo

+ Tính dẻo cao

+ Tính hàn tốt

2.5. Hình dáng chung:

Trong quá trình tính toán thiết kế máy vận thăng, kết cấu cột tháp của máy vận thăng là phần quan trọng nhất và là thành phần chịu lực nhiều nhất nên khi thiết kế cần phải đảm bảo các điều kiện sau:

+ Kết cấu đủ bền và ổn định.

+ Hình dáng, tiết diện phân bố hợp lí, đảm bảo tính kinh tế và khối lượng của toàn bộ kết cấu máy.

2.6.  Các thông số cơ bản của máy vận thăng:

- Trọng lượng vật nâng  :                  Q = 0,3 Tf

- Vận tốc nâng               :                  V_n= 21 m/ph

- Chiều cao nâng            :                  H = 20 m

- Chiều cao của máy vận thăng:        L = 22 m

- Khối lượng máy vận thăng :           Q_b = 1.41 Tf        

2.8. Các trường hợp tải trọng:

Khi máy trục làm việc nó chịu nhiều loại tải trọng khác nhau tác dụng lên kết cấu: tải trọng cố định, tải trọng không di động, tải trọng quán tính theo phương thẳng đứng hay nằm ngang, tải trọng gió, tải trọng do lắc động hàng trên cáp,…. Khi tính thiết kế kết cấu kim loại máy trục của cần trục người ta tính toán theo 3 trường hợp sau:

2.8.1. Trường hợp tải trọng I:

Các tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên máy trục ở trạng thái làm việc bình thường. Dùng để tính toán kết cấu kim loại theo độ bền lâu. Các tải trọng thay đổi được tính quy đổi thành tải trọng tương đương.

2.8.3. Trường hợp tải trọng III:

Máy trục không làm việc nhưng chịu tác dụng của các tải trọng phát sinh lớn nhất ví dụ: trọng lượng bản thân, trọng lượng gió (bão), trường hợp này dùng để kiểm tra kết cấu theo độ, bền độ ổn định.

2.9.  Bảng tổ hợp tải trọng:

Do máy vận thăng thường làm việc ở chế độ nhẹ và trung bình nên ta không cần kiểm tra kết cấu theo độ bền mỏi mà chỉ cần kiểm tra về bền và ổn định.

2.11. Phương pháp tính và sơ đồ tính  cột tháp:

2.11.1. Phương pháp tính:

Tính toán và thiết kế kết cấu thép cột của máy vận thăng cũng giống như tính toán và thiết kế kết cấu thép của cần trục tháp, tiến hành theo phương pháp trạng thái giới hạn, hiện nay người ta ít dùng phương pháp trạng thái ứng suất cho phép

Theo phương pháp tính này kết cấu kim loại không đặt trong trạng thái làm việc mà đặt trong trạng thái giới hạn, tức là trong trạng thái kết cấu mất khả năng chịu tải, không thể làm việc bình thường được nữa, hoặc có biến dạng quá mức, hoặc do phát sinh ra các vết nứt. Chính vì thế nên kết quả tính theo phương pháp này tiết kiệm hơn phương pháp ứng suất cho phép.

=> R = 2500.0,9.0,9.0,9.0,9 = 1640(kG/cm²)

2.11.2. Lực căng cáp tác dụng lên cột máy vận thăng:

Vậy ta có lực căng cáp lớn nhất là:

S_max = S₁ = S₂ = 420kG

Vậy lực tác dụng lên cột tháp của máy vận thăng:

P = S_max + S₂ = 840kG

Khi cơ cấu nâng đang hạ hàng và hãm hàng đột ngột sẽ sinh ra lực quán tính, khi đó thì lực tác dụng lên cột tháp sẽ là: P = Q + P_­qt = 420 + 360 = 780(kG)

2.12. Tính chọn tiết diện các thanh:

2.12.1. Tính chọn và kiểm tra thanh biên của cột:

Dựa vào các nội lực đã tính ở phần trên, ta có lực nén lớn nhất trong thanh biên là R = 4408,45kG. Chọn tiết diện của thanh biên ta dựa vào các phương pháp gần đúng sau:

* Phương pháp 1:

- Bước 1:  Chọn trước giá trị nào đó của , dùng công thức (7.1)[6] để tìm tiết diện yêu cầu, tìm được F_ng. Sau đó xác định bán kính quán tính r và độ mảnh 

- Bước 2: Căn cứ vào bán kính quán tính r và độ mảnh.

* Phương pháp 3:

Có thể chọn trước độ mảnh rồi xác định bán kính quán tínhcủa tiết diện yêu cầu.

Tra bảng phụ lục III sách Sức bền vật liệu, chọn thép góc đều cạnh sốhiệu N₀ 5 có diện tích tiết diện F  =  4,8cm², và có các trị số:

J_x = 11,2cm⁴ ;  r_x = 1,53cm

Tra bảng phụ lục IV sách Sức bền vật liệu, chọn thép góc không đều cạnh 63x40x5 (mm)có diện tích tiết diện F = 4,98cm², và có các trị số:

J_x = 19,9cm⁴  ; r_x = 2 cm

2.12.2. Tính chọn và kiểm tra các thanh giằng:

a. Chọn thanh giằng:

Khi tính các thanh giằng thì các thanh giằng được tính dưới tác dụng của lực ngang qui ước ( lực giả định Q). Đối với kết cấu làm bằng thép Cácbon thấp thì Q được tính như sau:

Q = 20F                                   (7.19)[6]

Tra bảng phụ lục III sách Sức bền vật liệu, chọn thép góc đều cạnh số hiệu N₀3,2 có diện tích tiết diện F = 1,62cm², và có các trị số: J_x = 1,16cm⁴ ; r_x = 0,85cm.

2.14. Kiểm tra ổn định cục bộ của cột :

Mất ổn định cục bộ của cột do tải trọng của bánh xe khi di chuyển trên ray tạo ra, khi đó thanh biên của dàn sẽ chịu uốn cục bộ.

Ap lực do bánh xe gây ra tác dụng lên thanh biên, khi bàn nâng mang hàng di chuyển. Sơ đồ tính được đưa về như hình vẽ:

2.15.  Tính toán các mối nối :

2.15.1. Tính toán mối nối giữa các đoạn cột:

Mối nối giữa các đoạn cột được thực hiện bằng các bulông có độ bền cao, liên kết hai đoạn cột thông qua các mặt bích lắp ráp. Thông thường dùng bu lông chế tạo từ thép 40 lắp với lỗ có khe hở vài mm. Để đảm bảo độ chính xác lắp ghép, các lỗ bulông thường được tạo bằng cách khoan lỗ.

2.15.2. Tính toán các liên kết hàn :

Trong thực tế đối với kết cấu dàn người ta có thể dùng nhiều kiểu mối ghép khác nhau(bằng bulông, bằng hàn, đinh tán. . .). Nhưng loại kết cấu mối hàn rất được dùng phổ biến vì các ưu điểm của nó về tính thẩm mỹ, tính kinh tế, đồng thời cũng chịu lực không kém so với bulông và các loại mối ghép khác.

2.16. Tính toán thiết kế kết cấu thép bàn nâng :

- Sơ đồ tính :

Bàn nâng có cấu tạo gồm hai thanh chụi lực cơ bản : thanh số 1 và 2,thanh số 1 chịu kéo thanh số 2 chịu nén.

Tra bảng 2 phụ lục sách sức bền vật liệu và căn cứ thực tế ta chọn thép chữ U có kí hiệu N^o 12.

Thanh số 2 chịu uốn, ta có mômen uốn lớn nhất sinh ra trong thanh được tính như sau:

M_max =  Qx120 = 36000 (kG.cm)

Chọn thép làm thanh 2 là thép chữ U có số hiệu N^o20 có tiết diện  F  = 23,4 (cm²)

Tính toán mối hàn giữa thanh 1 và 2, mối hàn này chỉ chịu mômen uốn và lực kéo :

Với :  M_u  = 36000(kG.m)

Lực kéo : F  = Q = 300(kG)

Chọn chiều cao mối hàn S = 6(mm)

Chương 3 : HỆ THỐNG ĐIỆN VẬN THĂNG

3.1. Sơ đồ điện:

Sơ đồ khối hệ thống điện: Như hình 3.1; 3.2.

3.2.  Giải thích mạch điện :

3.2.1. Bảo vệ ngắn mạch :

Để bảo vệ hiện tượng ngắn mạch khi vận hành vận thăng sử dụng các cầu chì đặt trên các pha nguồn đến mạch động lực và mạch khống chế cơ cấu.

Dùng cầu chì cho vận thăng vì đơn giản, hiệu quả và phù hợp chế độ làm việc máy trục, còn sử dụng aptomat đắt tiền, hệ mạch phức tạp. Chế độ làm việc vận thăng không phải chịu tải liên tục nên ta chọn sử dụng cầu chì để bảo vệ hiện tượng ngắn mạch.

3.2.3. Cụm tuyến động và đảo chiều :

Cơ cấu nâng, phải làm việc hai chiều thuận và nghịch. Do đó phải dùng cách khởi động là sử dụng nguồn điều khiển có công suất nhỏ để điều khiển mạch có công suất lớn, bảo đảm an toàn, động tác nhanh.

3.2.4. Hạn chế hành trình :

Để cần trục tuyệt đối không cung cấp điện tiếp tục cho chuyển động trước khi chạy hết hành trình, ta bố trí mạch khống chế theo nguyên tắc hạn chế sự chuyển động về hai phía của các cơ cấu theo hình thức tự động ngắt.

3.3. Tính toán lựa chon trang thiết bị điện trong hệ thống:

3.3.1. Các thông số cơ bản:

Sức nâng : 0,3T

Độ cao nâng mốc: 20m

Tốc độ nâng: 0.35 m/s

Trọng lượng mốc câu: 0.05T

Tỉ số làm việc: TS%

Dựa vào chế độ làm việc của máy trục: vận thăng làm việc ở chế độ trung bình

Tra bảng ta được TS% = (15-25)%

3.3.2. Lựa chọn động cơ điện:

TS% = 15-25 .Tra bảng 6[8] ta chọn  động cơ loại MTK 111 – 6

Có    

N_đm  =  3,5 kw

N_đm= 870 v/ph     

Tra katalo choïn:  Ñoäng cô khoâng ñoäng boä 3 pha roâto loàng soùc loaïi MTK 111-6. C¸c th«ng sè ban ®Çu :

- Kí hiệu động cơ                 : MTK 111-6

- Công suất động cơ             : P_đm = 3,5 (KW)

- Số vòng quay của động cơ : n_đc  =  870 (v/ph)

- I_1đm                = 6,4(A)

- cosj_đm           = 0,78

- cosj_{không tảI}        = 0,36

- I_2đm                          = 4,2(A)

- M_th/M_đm              = 2,6

- Mômen đà: (G.D²) = J.4g  = 4.0,212 = 0,848  (kGm²)

- Khối lượng động cơ : Q = (kg)

- r₁               = 5,98(W)

- x₁              = 3,93 (W)

- r₂               = 8,41 (W)

- x₂              = 3,08 (W)

- K_e             = 1,84

3.3.4. Tính toán các điện trở khởi động và dựng các đường đặc tính cơ nhân tạo:

+  Tính toán các điện trở khởi động.

Để khởi động động cơ không đồng bộ ,ta dùng các cấp điện trở nối tiếp với mạch rôto.

Ta sử dụng cách nối điện trở theo sơ đồ mắc đối xứng.

- Chọn Rơle nhiệt :

I_tđ = (110 - 120)%.I_đm  = (1,1 - 1,2).62 = 68,274,4 (A)

Choùn rụle nhieọt TP -150 coự caực naỏc khụỷi ủoọng

Chọn Rơle thời gian :

- Phạm vi tác động : ( 0 - 3 giây)

- Chọn loại :  $B -215  

(có điện áp định mức V_dm =100,127,220,380)

PHẦN III : QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO VẬN THĂNG

Chương 1 :  QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO KẾT CẤU THÉP THÁP

1.1. Các thiết bị dụng cụ chế tạo và vật liệu được sử dụng trong quá trình chế tạo.

Để phục vụ cho quá trình chế tạo được thuận lợi và rễ dàng thì phải chuẩn bị đầy đủ dụng cụ và các loại vật liệu cần thiết.

Các dụng cụ thường hay sử dụng là:

+ Máy hàn tay .

+ Máy cắt kim loại bằng khí.

+ Máy khoan tay.

1.2. Quy trình chế tạo dưỡng chuẩn :

Dưỡng chuẩn được chế tạo sao cho phù hợp với kích thước tiêu chuẩn khung có độ chính xác cao, thao tác rễ dàng.

Căn cứ vào kích thước khung 380x380x2000 ta chế tạo dưỡng chuẩn như sau :

1.2.1. Bước 1 :

Dùng máy cắt kim loại có lưỡi cắt bằng đă cắt thanh thép góc 50x50x5 thành các đoạn có độ dài và số lượng như sau.

+ Thanh có độ dài 2,2m, số lượng : 2 thanh

Dùng máy khoan bàn khoan 2 lỗ có đường kính 18mm trên mỗi thanh có kích thước vị trí như trên hình vẽ.

1.2.2. Bước 2 :

Sau đó hàn các thanh theo thứ tự và vị trí như sau.

Hàn theo thứ tự thanh số 1 và số 6 trước, rồi lần lượt hàn các thanh tiếp theo từ 2 đến 5, dùng kìm bấm để cố định giữa các thanh với hai thanh V, hàn chấm rồi dùng búa và thước góc vuông để cân chỉnh cho thật chính xác rồi hàn cố định.

1.2.5. Bước 5 :

Dùng máy cắt kim loại cắt 6 thanh thép có kích thước như hình vẽ theo đúng dung sai  cho phép. Khoan một lỗ đường kính 12 dùng bắt bu loong có vị trí như hình vẽ.hai đầu thanh được mài phẳng .

Lấy 3 thanh bắt buloong với ba lỗ khoan sẵn trên thanh thép góc ở trên giá. Hàn chặt ba thanh ở một bên bất kỳ với thanh thép góc.

1.3. Quy trình chế tạo dưỡng của mặt bích :

1.3.1. Bước 1 :

Dùng máy cắt kim loại bằng khí cắt một tấm thép dầy 8mm có kích thước 500x500 .

Cắt hai đoạn thép góc 50x50 và 63x50 đều có chiều dài 50 mm mài phẳng hai mặt.

Cắt 4 đoạn thép 16 mài phẳng 2 mặt.

1.3.3. Bước 3

Kiểm tra dưỡng. Dùng thước góc, thước dài  kiểm tra kích thước góc giữa các thanh.

1.4. Quy trình chế tạo mặt bích :

Chúng ta chế tạo hai mặt bích trước.

1.4.1. Bước 1 :

Cắt các thanh thép góc có số hiệu No2,8 thành các đoạn có chiều dài 300mm số lượng 8 thanh.

Dùng máy cắt kim loại bằng khí để cắt các bản mẵ có kích thước như theo hình vẽ có chiều dày 5mm, sau dùng búa nắn thẳng nếu bi biến dạng cong vênh và được làm sạch, phẳng. Số lượng mỗi loại 4 tấm.

1.4.3. Bước 3 :

Sau đó đặt các thanh giằng theo đúng khoảng cách như bản vẽ, hàn chấm cố định các thanh giằng để căn chỉnh.

Khi đã căn chỉnh chính xác ta tiến hành hàn suốt mối hàn như bản vẽ thể hiện theo đúng tiêu chuẩn và tính toán.

1.4.5. Bước 5:

Kiểm tra sản phẩm. Chọn một sản phẩm bất kỳ trong loạt sản phẩm, dùng thước góc và thước dài kiểm tra kích thước, kiểm tra mối hàn xem có đạt tiêu chuẩn theo tính toán. Các sản phẩm đạt tiêu chuẩn được đem đi gia công làm sạch.

1.5.3. Bước 3:

Kiểm tra sản phẩm. Dùng thước góc, thước dài kiểm tra kích thước và độ song song giữa hai thanh biên, đặt lên mặt phẳng chuẩn kiểm tra mặt phẳng mặt trước của tháp. Kiểm tra mối hàn. Các sản sản phẩm đạt tiêu chuẩn được gia công sạch và đem đi sơn chống gỉ, sơn phủ xong đem lưu kho.

Chương 2 :  QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO ĐẾ THÁP VÀ GIÁ PULI ĐỈNH THÁP

2.1. Quy trình chế tạo đế tháp :

Đế tháp được chế tạo như sau.

2.1.1. Bước 1:

Dùng máy cắt kim loại cắt các thanh thép chữ U theo tiêu chuẩn ¥OCT 8240 - 56 có số hiệu N^o10 . các thanh này được kiểm tra thẳng không khuyết tật, dùng máy cắt kim loại bằng khí cắt thành các đoạn như sau:

+ Hai thanh có độ dài 2 m

+ Ba thanh có độ dài 0,9 m

+ Hai thanh có độ dài 1.48m

2.1.3. Bước 3 :

Hàn gắn các thanh thép chữ U. đặt hai thanh dài 2m song song cách nhau 0,9 m trên mặt phẳng chuẩn, đặt 2 thanh 0,9m ở hai đầu sát mép như hình vẽ.

2.2. Quy trình chế tạo giá puli :

Các bước chế tạo giá.

2.2.1. Bước 1:

Dùng máy cắt kim loại cắt hai thanh thép ống vuông kích thước 50x50x5 có chiều dài 380mm, cắt hai thanh thép góc kích thước 50x50x5 có chiều dài 423mm, cắt hai thanh góc kích thước 28x28x3 có chiều dài 370mm,

2.2.3. Bước 3:

Tiếp theo ta hàn hai thanh thép góc 50x50x5 vuông góc với hai thanh thép ống với vị trí như hình vẽ.

2.2.5. Bước 5 :

Hàn hai thanh thép góc nhỏ lên trên hai tấm thép như hình vẽ.

Chương 3 :  QUY TRÌNH CHẾ TẠO BÀN NÂNG

3.1. Chế tạo phần kết cấu thép bàn nâng:

Quy trình chế tạo kết cấu thép bàn nâng được chia làm các bước sau:

3.1.1. Bước 1 :

Dùng máy cắt kim loại căt một thanh thép chữ U 200x73 có số hiệu N_o20 theo tiêu chuẩn ¥OCT 8240 – 56, chiều dài 1,4m. hai thanh thép U 140x58 số hiệu No14, có chiều dài 1,45 m và 730 mm thanh ngắn được cắt vát theo hình vẽ.

3.1.2. Bước 2:

Ta tiến hàn gắn các tấm thép với nhau theo thứ tự như sau:

+ Đặt thanh thép dài trên mặt phẳng chuẩn hàn hai thanh thép chữ U lại.

+ Hàn một đoạn 130mm vào thanh trên, còn thanh đối xứng còn lại ta khoan lỗ bắt buloong như bản vẽ.

3.1.3. Bước 3 :

Ta tiến hành quy trình chế tạo đế bàn nâng .

Dùng máy cắt kim loại bằng khí cắt một thanh thép chữ U 200x76 có chiều dài 1400mm, cắt một số đoạn thép U 100x50 có số lượng và kích thước như sau.

+ Hai đoạn có chiều dài 1450mm.

+ Hai đoạn có chiều dài 550mm

+ Một đoạn có chiều dài 1300mm

3.1.4. Bước 4 :

Ghép thân với đế bàn sao cho thật vuông góc.để đảm bảo độ bền và chiều dài mối hàn cần thiết ta hàn thêm tấm tăng cứng.

PHẦN IV : QUY TRÌNH LẮP DỰNG, THỬ NGHIỆM VÀ SỬ DỤNG MÁY VẬN THĂNG

Chương 1:  QUY TRÌNH LẮP DỰNG

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"