Đề tài Cần trục tháp CT1,5T

Mục lục Lời nói đầu Xây dựng và phát triển các công trình xây dựng dân dụng, công nghiệp cơ sở hạ tầng đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển kinh tế xã hội, nhất là đối với các nước đang phát triển như nước ta hiện nay. Vì vậy bên cạnh việc tăng cường đâu tư vè tàI chính thi việc áp dụng những công nghệ mới nhằm nâng cao chất lượng, hạ giá thành sản phẩm cũng như đảm bảo tiến độ thi công là việc làm hết sức cần thiết. Với việc ứng dụng các công nghệ mới tiên tiến thì việc sử dụng các máy và thiết bị là điều tất yếu. Khi đó máy và thiết bị xây dựng không những chỉ tăng năng suất lao động, tăng nhịp độ thi công mà còn là yếu tố không thể thiếu được để đảm bảo chất lượng và hạ giá thành công trình, thậm chí trở thành nhân tố quyết định đến sự hình thành một công trình hiện đại. Thực tế xây dựng ở các nước tiên tiến cũng như ở nước ta đã chỉ ra rằng việc xây dựng các nhà cao tầng không thể thiếu được các cần trục có chiều cao nâng tầm với tải trọng nâng lớn các máy bơm bê tông hiện đại cũng như nhiều thiết bị khác. Việc xây dựng các công trình thuỷ điện bến cảng cầu đường không thể hoàn thành và đảm bảo chất lượng nếu không sử dụng các máy làm đất và các thiết bị gia cố nền móng, các thiết bị sản xuất vật liệu và nhiều thiết bị khác có tính năng kỹ thuật phù hợp. Chính vì những lí do trên, máy xây dựng ngày càng có ý nghĩa và vai trò lớn hơn trong công tác xây dựng cơ bản nói riêng và nền kinh tế nói chung. Đối với một sinh viên máy xây dựng, để học và hiểu biết tất cả các loại máy móc thiết bị phục vụ cho quá trình xây dựng là không thể. Do đó, trong quá trình làm đồ án môn học máy nâng chuyển, mỗi sinh viên chỉ có thể đi sâu về một loại máy nhất định như: máy nâng, máy sản xuất, máy khoan cọc nhồi,máy dải asphalt bêtông… Bản thân em được giao đề tài thiết kế là: “Cần trục tháp CT1,5T”. Được sự hướng dẫn chu đáo và tận tình của thầy giáo TRƯƠNG QuốC THàNH, em đã hoàn thành đồ án. Nhưng do quá trình làm em còn có nhiều thiếu sót và kinh nghiêm dang còn non nớt nên không tránh được sự sai sót. Em mong được các thầy chỉ bảo thêm nhiều. Em xin chân thành cảm ơn thầy TRƯƠNG QuốC THàNH và cùng toàn thể các thầy trong bộ môn. Chương I. Giới thiệu chung về cần trục tháp ct1,5t 1.1. Cấu tạo chung và các thông số hình học của máy. Hình 1. Kết cấu thép Trụ cần Cần Bộ móc treo Khung và cơ cấu di chuyển cần trục Bệ quay cơ cấu quay Cơ cấu thay đổi tầm với Cơ cấu nâng vật Đối trọng Bánh xe (4 chiếc) Cáp nâng cần Cáp nâng vật Ca bin 1.1.1.Công dụng. Cần trục tháp có công dụng chung dùng trong xây dựng dân dụng và một phần trong xây dựng công nghiệp. Loại máy này mômen tải từ 4 đến 160tm sức nâng 0,4-8 tấn. Chiều cao nâng 12-100m, tầm với lớn nhất 10-30 m. Để xây dựng nhà bằng phương pháp lắp ghép tấm hoặc khối bêtông, còn có các cần trục tháp có sức nâng đến 12 tấn và mômen tải từ 40-250tm. Cần trục tháp để xây dựng các công trình có độ cao lớn (cần truc tháp tự nâng ). Loại này có mômen tải từ 30-250tm, đôi khi đến 500tm. Sức nâng ở tầm với lớn nhất 2-4t, ở tầm với nhỏ nhất đến 12t có thể đến 20t. Tầm với đạt 20-50 m, đôi khi đến 70m. Chiều cao nâng từ 50-100m, có thể đến 250m. Cần trục tháp chuyên dùng trong xây dựng công nghiệp. Loại này có mômen tải đạt dến 600tm, cá biệt đạt đến 1500tm. Sức nâng 2-75t. Tầm với lớn nhất 20-40 m. Theo phương pháp lắp đặt ở hiện trường có thẻ chia ra: cần trục tháp di chuyển trên ray, cần trục tháp cố định và cần trục thap tự nâng. Cần trục tháp đặt cố định có chân tháp gắn liền với nền hoặc tựa trên nền thông qua bệ đỡ hoặc cac gối từa cố định. Cần trục tháp tự nâng có thể nằm ngoài hoặc trong công trình, tháp được tự nối dài để tăng độ cao nâng theo sự phát triển chiều cao của công trình, khi tháp có độ cao lớn, nó được neo theo công trình để tăng ổn định và tăng khả năng chịu đựng ngang. Với cần trục tháp tự nâng đặt trên công trình xây dựng, khi làm việc sẽ tự nâng toàn bộ chiều cao theo công trình. Toàn bộ tải trọng cần trục được truyền xuống công trình. Cần trục tháp CT1,5T là loại cần trục khi làm việc di chuyển trên ray. Nó là loại tháp quay, toàn bộ tháp và cơ cấu được đặt trên bàn quay. Bàn quay tựa trên thiết bị tựa quay đặt trên khung di chuyển. Khi quay, toàn bộ bàn quay quay cùng với tháp. 1.1.2.Nguyên lý làm viêc. - Cần trục bao gồm khung và cơ cấu di chuyển cần trục (5) tựa trên thiết bị quay và quay xung quanh trục quay của máy nhờ cơ cấu quay (7) bố trí trên bệ quay. Trên bệ quay có bố trí tháp (1). đối trọng (10) cùng cơ cấu nâng vật (9) và cơ cấu thay đổi tầm với (8), và các thiết bị điện. Cần (3) đươc nối một đầu với thân tháp bằng khớp bản lề còn đầu kia được treo bộ móc treo (4), cáp neo vòng qua cụm puly đổi hướng bố trí ở trụ cần, cáp treo được nối với cụm puly cân bằng và nối với tang cuốn cáp. Vật nâng được nâng hạ nhờ cáp nâng vật vong qua puly ở trụ cần và nối với cơ cấu nâng vật. - Phần quay được dẫn động bằng cơ cấu quay, bàn quay tựa trên thiết bị tựa quay quay xung quanh trục quay của máy nhờ cơ cấu quay. Khi bệ quay quay thì cả tháp và cần cùng quay để di chuyển vật từ vị trí này sang vị trí khác. - Để thay đổi tầm với thì cơ cấu nâng hạ cần làm việc, cơ cấu này cho phép nâng vật lên cao hoặc hạ vật xuống thấp và trên cơ cấu này có bố trí thiết bị hạn chế hành trình để hạn chế chiều cao nâng. - Toàn bộ cần trục di chuyển theo phương ngang trên ray nhơ cơ cấu di chuyển đê thay đổi vị trí làm việc. 1.1.3. Đầu đề thiết kế cần trục tháp: Tải trọng nâng (T) Tầm với lớn nhất 0,5 Tầm với nhỏ nhất 1,5 Tầm với (m) Lớn nhất 10 Nhỏ nhất 5 Chiều cao nâng vật (m) Tầm với lớn nhất 11,3 Tầm với nhỏ nhất 16,3 Vận tốc (v/ph) Nâng vật 20 Di chuyển cần trục 15 Vận tốc quay của cần trục (v/ph) 0,7 Thời gian thay đổi tầm với (giây) 83 Chiều rộng đường ray (m) 2,5 Khoảng cách trục hai bánh xe (m) 2,7 Khối lượng (T) Cần trục Không có đối trọng 4.31 Khi vận chuyển 6.76 Đối trọng 2.45 1.1.4. Các kích thước hình học (hình 1) Dựa vào máy cơ sở CT1,5T ta xác định được các kích thước sau: Chiều dài cần : Lc = (Rmax-a)/cosa Với Rmax = 10m: Tầm với lớn nhất a = 1,2m: khoảng cách từ điểm quay cần đén trục quay của tháp. a : góc nghiêng của cần so với phương ngang khi tầm với lớn nhất. a = 150 Lc = (10-1,2)/cos150 = 9 m Chiều dài trụ cần: Ltc = 2 m Chiều cao của tháp và cơ cấu di chuyển: Lt = 14 m Chiều cao kết cấu thép (thân tháp): L = 11m Chiều rộng đường ray : Br = 2,5 m Khoảng cách hai trục bánh xe : Lb = 2,7 m. 1.2.Tải trọng tác dụng lên cần trục tháp: 1.2.1. Tải trọng nâng danh nghĩa Qdn = 1,5t = 15000(N) Khi tầm với lớn nhất thi trọng lượng vật nâng nhỏ nhất: Q = 0,5T = 500daN Khi tầm với nhỏ nhất thì trọng lượng vật nâng lớn nhất: Q = 1,5T = 1500daN Trọng lượng thiết bị mang tải (móc treo) : q = 0,05.Qdn q = 0,05.15000 =750 N Trọng lượng vật nâng tính toán: Qtt = Qdn + q = 15000 + 750 =15750 N 1.2.2.Trọng lượng bản thân máy lấy theo máy cơ sở. Kết cấu khung thép (tháp) : 445 kg Trụ cần : 85 kg Cần : 353 kg Bộ móc treo : 10 kg Khung và cơ cấu di chuyển cần trục : 1060 kg Bệ quay : 520 kg Cơ cấu quay : 245 kg Cơ cấu thay đổi tầm với : 345 kg Cơ cấu nâng vật : 450 kg Đối trọng : 2450 kg Bánh hơi (4 chiếc ) : 800 kg. 1.2.3.Tải trọng gió Cần trục tháp CT1,5T làm việc ngoài trời cần phải tính đến tải trọng gió. Tải trọng gió thay đổi một cách ngẫu nhiên, trị số phụ thuộc vào thời tiết khí hậu của từng vùng . Tải trong gió được tinh thoe công thức sau: Wg = q.n.c.b.A Trong đó: q : áp lực gió, N/m2, được lấy phụ thuộc vào trường hợp tính toán. áp lực gió trung bình ở trạng thái làm việc lấy qgI = 150 N/m2 áp lực gió lớn nhất ở trạng thái làm việc lấy qgII = 250 N/m2 áp lực gió ở trạng thái không làm việc với tốc độ gió 33m/s lấy qgIII = 70 N/m2. n: Hệ số kể đến sự tăng áp lực theo chiều cao, lấy n = 1 c: Hệ số cản đọng lực học, lấy c =1,2 b: Hệ số động lực học kể đặc tính xung động của gió, lấy b = 1,4 A: diện tích hứng gió của kết cấu A = A0.j A0: Diện tích bề mặt được giới hạn bởi đường biên ngoài của kết cấu, m2 j : Hệ số kể đến phần lỗ hổng Với kết cấu dàn lấy j = 0,3 Với kết cấu có thành kín, đối trọng j = 1 Trường hợp gió tác dụng theo phương ngang thì diện tích hứng gió của các cơ cấu là: Tháp: AT = 0,25.11..0,3 = 0,825 m2 Cần: Ac = 0,25.9.0,3 = 0,675 m2 Trụ cần: Atc = 0,25.2.0,3 = 0,15 m2 Đối trọng: Ađt = 1,5 m2 Cabin: Acb = 1,5.1,5 = 2,25 m2 Khung và cơ cấu di chuyển: Ak = 2,7.1,5.0,3 = 1,2m2 Vật nâng: Avn = 4 m2 (Bảng 6 HDĐAMN) Trường hợp gió tác dụng theo phương dọc thì diện tích hứng gió của các cơ cấu là: Tháp: AT = 0,3.11.0,3 = 0,99 m2 Cần: Ac = 0,3.9.0,3 = 0,81 m2 Trụ cần: Atc = 0,3.2.0,3 = 0,18 m2 Đối trọng: Ađt = 1,5 m2 Cabin: Acb = 1,4.1,5 = 2,1 m2 Khung và cơ cấu d/c: Ak =2,5.1,5.0,3 = 1,125m2 Vật nâng: Avn = 4 m2 (Bảng 6 HDĐAMN) Ta có bảng tải trọng gió tác dụng lên máy theo 2 phương ngang và phương dọc cần trục nhu sau: Tải trọng gió theo phương ngang: Tải trọng gió Cơ cấu WgI (N) WgII (N) WgIII (N) Tháp 208 347 97 Cần 170 284 79 Trụ cần 38 63 18 Đối trọng 378 630 176 Cabin 529 945 265 Khung và cơ cấu d/c 302 504 141 Vật nâng 1008 1680 470 SWg 2633 4453 1246 Tải trọng gió theo phương dọc: Tải trọng gió Cơ cấu WgI (N) WgII (N) WgIII (N) Tháp 249 416 116 Cần 204 340 95 Trụ cần 45 76 21 Đối trọng 378 630 176 Cabin 529 882 247 Khung và cơ cấu d/c 284 473 132 Vật nâng 1008 1680 470 SWg 2697 4497 1257 1.2.4.Tải trọng quán tính. Tải trọng do lực quán tính trong các cơ cấu phát sinh trong thời kỳ chuyển động không ổn định như: mở máy, phanh, thay đổi tốc độ. Lực quán tính của khối chuyển động tịnh tiến: Pqt = m.a = Trong đó: G: là trọng lượng phần chuyển động tịnh tiến G = 6,76T = 67600N g: là gia tốc trọng trường g = 9,81 ằ 10 m/s2 V: là vận tốc di chuyển cần trục V = 15m/ph = 0,25m/s t: thời gian chuyển động không ổn định t = 3s Pqt = = 563,3 N Lực quán tính sinh ra khi nâng vật là: Pqtn = = = 333,3 N Lực quán tính li tâm của phần quay: Plt = m.w2.R + Tháp: Plt = 445.0,72.1,6 = 348,9 N + Đối trọng: Plt = 2450.0,72.1,5 = 1800 N + Cabin: Plt = 500.0,72.0,6 = 147 N Lực quán tính li tâm khi cơ cấu quay làm việc: Plt = mc. w2q.(x0 + cosa) Trong đó: mc: là trọng lượng cần mc = 353 kg x0: là khoảng cách từ trục quay cần đến chốt chân cần x0 = 1 m Lc: là chiều dài cần Lc = 9 m a: là góc nghiêng cần a = 150 Plt = 353.0,72.(1 + cos150) = 920,6 N Chương II. Tính toán chung các cơ cấu 2.1. Cơ cấu di chuyển cần trục 2.1.1.Chọn sơ đồ dẫn động cơ cấu di chuyển Hình 2. Sơ đồ dẫn động cơ cấu di chuyển cần trục. Động cơ Khớp nối và phanh Hộp giảm tốc Bánh xe - Bố trí dẫn động một phía, dùng 2 động cơ. 2.1.2-Xác định lực nén bánh Cần trục khi di chuyển tựa trên 4 bánh, ta có: + Lực tác dụng gồm: Trọng lượng phần không quay G1 = 10,6KN Trọng lương phần quay kể ca vật nâng G0 = 72,78KN Tải trọng ngang do gió WgI = 2,697KN + Trục quay của máy O-O + Mômen do gió tác dụng Mg = WgI.h với h = 8 m Mg = 2,697.8 = 21,576 KN = 21576 N + Dời lực G0 về gối tựa O1 sẽ có Mx-x = ( WgI.h + G0.e ).sinj My-y = ( WgI.h + G0.e ).cosj + G0.t j: Góc hợp bởi phương của cần trục và trục dọc máy. j thay đổi theo vị trí quay của phần quay cần trục. NA = (G1 + G0) + Mx-x – My-y ND,B = (G1 + G0) My-y Mx-x NC = (G1 + G0) + My-y – Mx-x Khi cần trục quay ở góc phần tư thứ nhất, ND có giá trị lớn nhất ứng với giá trị tgj* = a/b = 2,7/2,5 ị j* = 470, tức là khi phương của cần vuông góc với đường chéo AC. Từ giá trị lực nén lên bánh xe lớn nhất, tiến hành tính toán cụm bánh xe. + Tải trọng tương đương tác dụng lên bánh xe được xác định theo công thức sau: Ptđ = g.Kbx.Pmax Với Pmax = =125913 N Kbx: Hệ số kể đến chế độ làm việccủa cơ cấu Kbx = 1,2 g: Hệ số tính đến sự thay đổi tải trọng trong quá trinh làm việc g = 0,9 Vậy: Ptđ = 0,9.1,2.125913 = 135986 N Bánh xe cần trục đươc thiết kế là bánh xe kẹp chặt trên trục và không thể quay tương đối với mặt phẳng vuông góc với trục. Bánh xe lăn được kiểm tra theo sức bền dập. Bánh xe được chế tạo từ thép đúc 55P, hai gờ bánh xe đươc nhiệt luyện để đạt độ cứng khoảng HB = 300 á 200. Ưng suất dập: Trong đó: B: là chiều rộng mặt ray R: là bán kính bánh xe Ưng suất dập cho phép = 750 N/mm2. Chọn bánh xe có đường kính D = 400 mm R = 200 mm Chiều rộng bánh xe là: B = 100 mm Đường kính ngõng trục bánh xe d = 130 mm Chọn đường ray có ký hiệu P38 có kích thước: Chiều rộng mặt ray: b = 70 mm Ta có: 2.1.3.Xác định lực cản di chuyển cần trục. G: Trọng lượng cần trục G = 67600 N Q: Trọng lương vật nâng Q = 15750 N f: Hệ số ma sát ổ trục f = 0,015 K: Hệ số kể đén ma sát thành bánh K = 1,2 d: Đường kính ngõng trục bánh xe d = 130 mm : Hệ số cản lăn = 0,5 mm : Độ dốc = 0,005 D: Đường kính bánh xe D = 400 mm WgI: Lực cản của gió WgI = 2697 N Ta có: 2.1.4.Tính công suất động cơ và chọn động cơ. Công suất chung của cơ cấu di chuyển: W0: Lực cản chung W0 = Wd/c + 1,3..a g: Gia tốc trọng trường g = 10 m/s2 a: Gia tốc mở máy a = 0,3 m/s2 nên W0 = 3851,2 + 1,3..0,3 = 7102 N vd/c: Vận tốc di chuyển cần trục vd/c = 15m/ph = 0,25 m/s : Hệ số quá tải trung bình = 1,6 : Hiệu suất cơ cấu di chuyển = 0,9 1,23 KW +Vì cơ cấu dẫn động riêng có 2 động cơ dẫn động nên lấy: = 0,6.1,23 = 0.74 KW Ta chọn công suất có ký hiệu MT-011-5 có công suất động cơ Nđ/c = 1 KW. Số vòng quay của trục động cơ n =885 v/ph. Tỷ số truyền tính toán của hộp giảm tốc: itt = Với nđc = 885 v/ph nbx = = = 12v/ph itt = = 74 Chọn hộp giảm tốc tiêu chuẩn theo công suất truyền đến và tỷ số tryuền hộp giảm tốc, ta chọn hộp giảm tốc kiểu treo bánh răng trụ có tỷ số truyền igt = 84, và công suất truyền đến Ngt = 0,7. 2.2.Cơ cấu nâng 2.2.1.Sơ đồ dẫn động cơ cấu nâng Hình 3. Sơ đồ dẫn động cơ cấu nâng. 2.2.2.Chọn palăng cáp, đường kính tang và puly. Lực căng cáp lớn nhất trong palăng khi nâng vật Smax = Trong đó: Q: Tải trọng nâng lớn nhất Q = 1,5T = 1500N a: bội suất palăng a = 2 : Hiệu suất puly = 0,97 r: Số puly đổi hướng cáp r = 2 : Hiệu suất palăng = = = 0,985 Smax = = 8100 N Chọn cáp theo lực kéo đứt lớn nhất [Sđ] Smax.n Lấy n = 1,5 [Sđ] = 8100.5,5 = 44500 N. Chọn cáp bện đôi kiểu K-P kết cấu 6x9(1+6+616) +7x7(1+6) FOCT14954-69 có dc = 8 mm; b = 200 daN/mm2. - Đường kính puly và tang Dt (e-1).dc = (20-1).8 = 152 mm e: Hệ số phụ thuộc CĐLV e = 1 Chọn Dt = 160 mm. Đường kính puly cân bằng D = 0,7.Dt =110 mm. 2.2.3.Chọn móc treo. Từ tải trọng nâng lớn nhất Q = 1,5T ta chọn cụm móc treo có ký hiệu GOCT-6627-66 (N0-9) Có các kích thước hình học của móc treo: (mm) D = 500; S = 35; b = 30; h = 45; d = 35; d1 = 30; d0 = M27. Kiểu A có L = 145; l = 70; l1 = 40; l2 = 25; R = 7; Ra = 36; Rb = 36; Rc = 67; Rd = 18; Rf = 55; R9 = 8; - Có khối lượng: m = 2,6kg 2.2.4.Chọn động cơ điện. Ta có Trong đó: Q: là tải trọng vật nâng lớn nhất Q = 15000 N Vn: vận tốc nâng Vn = 20m/ph = 1/3 m/s hc: Hiệu suất cơ cấu hc = 0,85 = 5,88 KW Chọn động cơ có Nđc Ntt Ta chọn động cơ có ký hiệu MT-211-6 Có Nđc = 7,5 KW; nđc = 935 v/ph; hđc = 80% 2.3.Cơ cấu quay. 2.3.1. Sơ đồ dẫn động. Hình 4. Sơ đồ dẫn động cơ khí. 2.3.2.Xác định các phản lực tựa và chọn ổ. Phản lực thẳng đứng: V = Q + G Q: Trọng lượng vật nâng Q = 15750N G: Trọng lượng cần trục G = 67600N V = 15750 + 67600 = 83350 N Tải trọng tính toán: Qtt = K.V = 1,4.83350 = 116690 K: là hệ số an toàn K = 1,4. Từ tải trọng tính toán ta tiến hành chọn ổ bi đỡ 1 dãy loại GOCT-8338-57 ký hiệu 301 có Qt =123000N và d1 ==12 mm. Phản lực nằm ngang: ồmB1 = 0 H = (Q.a + G.c)/h H = = 15755 N Ptt = K.H = 1,4.15755 = 22057 N Chọn ổ bi đỡ chặn GOCT-5876-54 có Qt = 26000 N; d2 = 25 mm. 2.3.3.Xác định lực cản quay. Mô men cản tĩnh cơ cấu quay đối với trục quay máy: ồMt = Mg + Md + ồMms Mg: Mô men cản đối với trục quay của máy do tải trọng gió tác dụng lên vật nâng và máy gây ra: Mg = + = 1083.10 + 0,7.3148 = 19034 N.m Md: Mô men cản do độ dốc gây ra: Md = (Q.a + G.c).sina a: Góc dốc a = 1030’ Md = (15750.10 + 67600.0,7).sin1030’ = 5361 N.m ồMms: Tổng mô men của lực ma sát đối với trục quay: ồMms = Mms(d1) + Mms(d2) + Mms(d3) = V.g.d1/2 + H.f.d2/2 + H.f.d3/2 f: Hệ số ma sát tương đương trong ổ f = 0,017 d: Đường kính trung bình của ổ d2 = d3 ồMms = V.g.d1/2 + H.f.d2 = 83350.0,017.0,012 + 15755.0,017.0,025 = 24N ồMt = 19034 + 5361 + 24 = 24419 N.m Mô men của lực quán tính các khối lượng tham gia chuyển động quay khi mở máy được quy về trục quay của máy: Mqt = (N.m) ồJ: Tổng mômen quán tính của các khối lương vật nâng và phần quay của máy quy về trục quay của máy (kg.m2) ồJ = d.(Jx + Jm) = 1,2.(.A2 + .c2) = 1,2.( .102 + .0,72) = 812523 Kg.m2 wq: Tốc độ quay của cần trục. wq = = = 0,0732 v/ph nq: Số vòng quay của máy nq = 0,7 v/ph tm: Thời gian mở máy, thường được chọn đảm bảo sao cho gia tốc của đầu cần không lớn hơn 1m/s2 và được chọn theo bảng tm = 2,5s Mqt = = 23790 N.m 2.3.4.Chọn động cơ cơ cấu quay. Ntt = .nq (KW) nq: Tốc độ vòng quay cần trục nq = 0,7 v/ph : Hệ số quá tải trung bình = 1,7 : Hiệu suất động cơ = 0,8 Ntt = .0,7 = 2,46 KW Chọn động cơ MT-111-6 có Nđc = 3,5 KW và nđc = 905 v/ph 2.4.Cơ cấu thay đổi tầm với Thay đổi tầm với bằng cách nâng hạ cần. 2.4.1.Sơ đồ dẫn động. Hình 5. Sơ đồ dẫn động cơ cấu thay đổi tầm với 2.4.2.Xác định các thông số hình học. Hình 5. Sơ đồ xác định chiều dài palăng nâng cần. 2.4.3.Tính lực căng trong palăng nâng cần Sp và lực căng cần Sc. Spi = (Qi.Lc.cosbi + Qc.Lc.cosbi/2 – SV.Ci + .Lc.sinbi/2 + .Lc.sinbi)/Ci SV = = = 11,1 KN Với Lc = 10 m Kết quả tính toán: Vị trí Thông số I II III IV V VI bi (độ) 0o 10o 20o 30o 40o 50o Dli (m) 22 24 25 26 27 28 Ci (m) 0,8 1,6 2 2,6 3 3,4 SPI (KN) SPII (KN) 113,2 94 71,7 50,4 39,2 30,1 SPIII (KN) 113,2 92,1 67,67 52,4 31,7 20,6 = 113,2 (KN) [Sđ] = 384,32 (KN) Chọn cáp bện kép Kết cấu 6x25(1+6,6+12) +7x7(1+6) TOCT 7667-69; dc = 19,5 mm; S = 200daN/mm2 Tính công suất động cơ: = = 92,3 (KN) Công suất động cơ: Ntt = VP = Vtb. = = 0,014 m/s Ntt = = 1,73 KW Chọn công suất động cơ: Kiểu MT-012-5 có công suất trên trục động cơ Nđc = 1,8 KW, số vòng quay của trục động cơ n = 920, hiệu suất 67% Chương iii. Tính toán riêng cơ cấu di chuyển. 3.1.Chọn sơ đồ dẫn động cơ cấu di chuyển Hình 6. Sơ đồ dẫn động cơ cấu di chuyển cần trục. Động cơ Khớp nối và phanh Hộp giảm tốc Bánh xe - Bố trí dẫn động một phía, dùng 2 động cơ. 3.2-Xác định lực nén bánh Cần trục khi di chuyển tựa trên 4 bánh, ta có: + Lực tác dụng gồm: Trọng lượng phần không quay G1 = 10,6KN Trọng lương phần quay kể ca vật nâng G0 = 72,78KN Tải trọng ngang do gió WgI = 2,697KN + Trục quay của máy O-O + Mômen do gió tác dụng Mg = WgI.h với h = 8 m Mg = 2,697.8 = 21,576 KN = 21576 N + Dời lực G0 về gối tựa O1 sẽ có Mx-x = ( WgI.h + G0.e ).sinj My-y = ( WgI.h + G0.e ).cosj + G0.t j: Góc hợp bởi phương của cần trục và trục dọc máy. j thay đổi theo vị trí quay của phần quay cần trục. NA = (G1 + G0) + Mx-x – My-y ND,B = (G1 + G0) My-y Mx-x NC = (G1 + G0) + My-y – Mx-x Khi cần trục quay ở góc phần tư thứ nhất, ND có giá trị lớn nhất ứng với giá trị tgj* = a/b = 2,7/2,5 ị j* = 470, tức là khi phương của cần vuông góc với đường chéo AC. Từ giá trị lực nén lên bánh xe lớn nhất, tiến hành tính toán cụm bánh xe. + Tải trọng tương đương tác dụng lên bánh xe được xác định theo công thức sau: Ptđ = g.Kbx.Pmax Với Pmax = =125913 N Kbx: Hệ số kể đến chế độ làm việccủa cơ cấu Kbx = 1,2 g: Hệ số tính đến sự thay đổi tải trọng trong quá trinh làm việc g = 0,9 Vậy: Ptđ = 0,9.1,2.125913 = 135986 N Bánh xe cần trục đươc thiết kế là bánh xe kẹp chặt trên trục và không thể quay tương đối với mặt phẳng vuông góc với trục. Bánh xe lăn được kiểm tra theo sức bền dập. Bánh xe được chế tạo từ thép đúc 55L, hai gờ bánh xe được nhiệt luyện để đạt độ cứng khoảng HB = 300 á 400. ứng suất dập: Kích thước bánh xe Trong đó: B: là chiều rộng mặt ray R: là bán kính bánh xe ứng suất dập cho phép = 750 N/mm2. Chọn bánh xe có đường kính D = 400 mm R = 200 mm Chiều rộng bánh xe là: B = 100 mm Đường kính ngõng trục bánh xe d = 130 mm Chọn đường ray có ký hiệu P38 có kích thước: Chiều rộng mặt ray: b = 60 mm Ta có: 3.3.Xác định lực cản di chuyển cần trục và tính công suất động cơ. G: Trọng lượng cần trục G = 67600 N Q: Trọng lương vật nâng Q = 15750 N f: Hệ số ma sát ổ trục f = 0,015 K: Hệ số kể đén ma sát thành bánh K = 1,2 d: Đường kính ngõng trục bánh xe d = 130 mm : Hệ số cản lăn = 0,5 mm : Độ dốc = 0,005 D: Đường kính bánh xe D = 400 mm WgI: Lực cản của gió WgI = 2697 N Ta có: Công suất chung của cơ cấu di chuyển: W0: Lực cản chung W0 = Wd/c + 1,3..a g: Gia tốc trọng trường g = 10 m/s2 a: Gia tốc mở máy a = 0,3 m/s2 nên W0 = 3851,2 + 1,3..0,3 = 7102 N vd/c: Vận tốc di chuyển cần trục vd/c = 15m/ph = 0,25 m/s : Hệ số quá tải trung bình = 1,6 : Hiệu suất cơ cấu di chuyển = 0,9 1,23 KW +Vì cơ cấu dẫn động riêng có 2 động cơ dẫn động nên lấy: = 0,6.1,23 = 0.74 KW Ta chọn công suất có ký hiệu MT-011-5 có công suất động cơ Nđ/c = 1 KW. Số vòng quay của trục động cơ n =885 v/ph. Tỷ số truyền tính toán của hộp giảm tốc: itt = Với nđc = 885 v/ph nbx = = = 12v/ph itt = = 74 Chọn hộp giảm tốc tiêu chuẩn theo công suất truyền đến và tỷ số tryuền hộp giảm tốc, ta chọn hộp giảm tốc kiểu treo bánh răng trụ có tỷ số truyền igt = 84, và công suất truyền đến Ngt = 0,7. Số vòng quay thực tế của bánh xe 3.4. Kiểm tra động cơ và chọn phanh cơ cấu di chuyển. a.Kiểm tra đông cơ. Vì chọn động cơ có công suất động cơ Nđc Ntt nên không cần kiểm tra điều kiện phát nhiệt. Kiểm tra động cơ theo điều kiện bám (không quay trơn): Nđc [N] [N] công suất tính toán cho phép được xác định thoã mãn bám khi mở máy động cơ khi xe không mang tải [N] = [M] Mômen mở máy cho phép trên trục động cơ (N.m) thoã mãn điều kiện không quay trơn của bánh xe dẫn đông khi không mang tải [M] = : Mômen cản tĩnh khi di chuyển với xe khong mang tải đưa về trục động cơ = : Lực cản di chuyển khi xe không tải (Q = 0) : Hiệu suất truyền đọng cơ cấu di chuyển = 0,8 = = 22 N.m GD2: Mômen vô laqng tương đương GD2 = 4.g.J + = 4.9.81.0,005 + = 1,3 N.m2 tb: Thời gian mở máy nhỏ nhất của động cơ khi không mang tải thõa mãn điều kiện quay trơn của các bánh xe tb = amax: Gia tốc cực đại cho phép đảm bảo an toàn bám (Kb = 1,2) khi mở máy dẫn động amax = [].g Gb: Trọng lượng bánh xe, là tải trọng tác dụng lên các bánh chủ động khi không tải Gb = 19147 N amax = [].9,81 = 0,2 m/s2 tb = = 1,25s [M] = 22 + = 24,4 N.m Vậy: [N] = = 1,4 KW Do đó Nđc < [N] thoã mãn điều kiện bám. b. Tính và chọn phanh cơ cấu di chuyển. + Chọn phanh xuất phát từ điều kiện bám khi phanh xe không có vật và gia tốc phanh cực đại phải đảm bảo hệ số an toàn bám của bánh xe với đường ray Kb = 1,2 Ta có: amax = 0,2 m/s2 Thời gian phanh xe không có vật tính theo gia tốc cho phép c = = = 1,25s Thời gian phanh nhỏ nhất cho phép tinh theo quang đường phanh cho phép = Trong đó: Sph = = =0,07m = = 0,56s Thời gian phanh lấy tph = = 1,25s - Phương trình mômen phanh: Mph = Mqt + Với Mqt = = = 144 N.m = : Lực cản tĩnh trên bánh xe khi không mang tải = Gx.( - ) + Wg = 67600() + 2697 = 4505,5 = = = 10 N.m Mph = 144 + 10 = 154 N.m Từ mô men phanh ta tiến hành chọn phanh: Chọn phanh có ký hiệu TT-200 có Mph == 200 N.m và DT = 200. 3.5.Chọn lhớp nối a. Khớp nối giữa động cơ và hộp giảm tốc Từ Mph = 200 N.m = 0,2 KN.m ta tiến hành chọn khớp nối đàn hồi ký hiệu MYBP-4 có Mx = 0,23KN.m b. Khớp nối giữa hộp giảm tốc và bánh xe Tờ mômen cản ta tiên hành chọn khớp nối răng ký hiệu M31 có Mx = 0,55KN.m Chương iv. Tính ổn định cần trục ổn định cần trục được quy dinh tính toán và kiểm tra theo 2 trạng thái của cần trục. Trạng thái làm việc (ổn định có tải) Trạng thái không làm việc (ổn định bản thân) Hệ số ổn định K được xác định bằng tỷ số giữa mô men giữ và mô men lật đối với trục lật của máy. 4.1.Vị trí tính toán. 4.2.Kiểm tra ổn định cho cần trục Kiểm tra ổn định khi có tải. + Kiểm tra ổn định động khi có tải. - Trục lật của máy là trục đi qua A vuông góc với phương di chuyển của cần trục. K = 1,15 Gọi: Q – Trọng lượng vật nâng (N) Q = 15750 N q- Trọng lượng thiết bị mang(N) q = 100N G’- Trọng lượng cần G’ = 3530 N Pqt- Lực quán tính của khối lượng vật nâng phát sinh khi mở máy hoặc phanh cơ cấu nâng, N, Plt- Lực li tâm của vật nâng phát sinh khi quay cần trục,N, Gq- Trọng lượng phần quay cần trục, N, Gq = 62400 N Hình 7. Sơ đồ tính ổn định cần trục khi có tải. W1, W2, W3: Lực gió tác dụng tương ứng lên vật nâng, cần và máy, N, W1 = 1683N; W2 = 85N; W3 = 408 N Gx – Trọng lượng phần không quay cần trục,N, Gx = 5200 N Trong công thức trên MQ: Mô men lật gây ra bởi vật nâng MQ = Q(R – l1) , N.m R- Tầm với, m; R = 10m l1 = l.cosa, vì a nhỏ nên lấy l1 = l MQ = 15750.(10 – 1,35) = 136237,5 N.m - MG: Mô men giữ của cần trục Khi cần trục nằm trên mặt phẳng ngang: MG = Gq.(b’ + l) + Gx.l = 62400(1,35 + 0,7) + 5200.1,35 = 134940 N.m - M’Q: Mô men lật gây ra do trọng lượng cần M’Q = G’.(b-l) = 3530.(6,5 – 1,34) = 18000 N.m - Mq: Mô men lật do trọng lượng thiết bị mang Mq = q.(R-l) = 100.(10-1,35) = 860 N.m Mqt: Mô men lật do lực quán tính của vật và thiết bị mang Mqt = Pqt.(R-l) = Trong đó Vh: Vận tốc hạ vật, khi hạ tự do tốc độ được xác định Vh = 1,5.Vn = 1,5.20 = 30 v/ph = 0,5 m/s t: Thời gian mở máy tm = 0,35 s Mqt = (10- 1,34) = 19586 N.m - : Mô men lật được tạo ra bởi lực li tâm của vật = = 1800.13 = 23400 N.m -: Mô men lật tạo nên bởi lực li tâm của cần có thể kể đến mô men ngược lại do lực li tâm của phần bàn quay cần trục tạo nên: = = (3530.0,72.6,5.13 – 2450.0,72.5,7.5) = 157,8 N.m - Mg: Tổng mô men lật do gió gây ra. Mg = W1.h1 + W2.h2 + W3.h3 = 1683.0,3 + 85.12 + 408.6 = 3973 N.m K = = 1,52 > 1,15 Cần trục ổn định động khi có tải trên mặt phẳng ngang. Khi cần trục nằm trên mặt phẳng nghiêng góc a = 2o thì MG = Gq(l + b’ – H2.sina) + Gx(l – H3.sina) = 58084 N.m K2 = = = 1,28 > 1,15 Kiểm tra ổn định tĩnh khi có tải: K3 = = = 2,56 > 1,4 Vậy cần trục ổn định khi có tải. b) Kiểm tra ổn định khi không tải. Hình 8. Sơ đồ tính ổn định cần trục khi không tải. Cần trục có xu hướng lật quanh trục đi qua điểm B. Vị trí của cần lúc này ở tầm với nhỏ nhất. Cần trục có xu hướng lật về phía sau. Hệ số ổn định: K2 = 1,15 : Lực gió tác dụng lên máy (kể cả cần), khi này áp lực gió qgIII ở trạnh thái không làm việc, thường áp dụng qgIII = 450 N/mm2 = 5670 N G: Trọng lượng gió, kể cả cần G = 67600 N a: Góc nghiêng của nền đường so với phương ngang a = 2o K2 = = 1,288 > 1,15 Vậy cần trục ổn định khi không tải. Kêt luận: Cần trục làm việc luôn ổn định. Tài liệu tham khảo 1.Ts. Trương Quốc Thành, Ts. Phạm Quang Dũng. Máy và thiết bị nâng. Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật 2.Nguyễn Trọng Hiệp, Nguyễn Văn Lẫm Thiết kế chi tiết máy. Nhà xuất bản giáo dục. 3. Huỳnh Văn Đào, Đào Trọng Thường Tính toán máy trục Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật. 4. Trương Quốc Thành Hướng dẫn đồ án môn học máy nâng. 5. Đặng Thế Hiển-Phạm Quang Dũng-Hoa Văn Ngũ Bản vẽ máy nâng-chuyển 6. Ninh Đức Tốn, Đỗ Trọng Hùng Dung sai và lắp ghép. 7. Nguyễn Tiến Thu Sổ tay chọn máy thi công và xây dựng. 8.Lê Ngọc Hồng Sức bền vật liệu 9.Đoàn Định Kiến, Nguyễn Vă Tấn, Phạm Văn Hội, Phạm Văn Tư, Lưu Văn Tường Kết cấu thép