Tính toán kĩ thuật

PHAÀN 2 TÍNH TOAÙN KÓ THUAÄT CHƯƠNG 1 : TÍNH TOAÙN CƠ CAÁU NAÂNG 1.1 Caùc thoâng số kĩ thuật. Chieàu cao naâng: H = 20000 mm. Chieàu saâu hạ H’ =12000 mm. Söùc naâng: Q = 30000 KG. Vaän toác naâng: Ñeán 10 t vn = 20m/phuùt. Ñeán 20t vn = 12m/phuùt. Ñeán 30 t vn = 10 m/phuùt. Taàm vôùi: Rmax= 30m. Rmin = 8m. 1.2 Sô ñoà truyeàn ñoäng. Hình 1.1: Sô ñoà truyeàn ñoäng cô caáu naâng. 1 – ñoäng cô; 2 – phanh; 3 – khôùp noái; 4 – hoäp giaûm toác; 5 – tang quaán caùp. Chöùc naêng cuûa cô caáu naøy laø taûi haøng vaø ñaûm baûo cho haøng ñöôïc vaän chuyeån theo phöông thaúng ñöùng. Caáu taïo cuûa cô caáu naøy bao goàm boä tôøi, heä thoáng caùp vaø puly caùp. Ôû cô caáu naâng naøy caàn truïc coù theå laøm vieäc vôùi thieát bò naâng haøng nhö gaàu ngoaïm, ngaùng container. Cô caáu naâng ñöôïc ñaët ôû buoàng maùy treân khung quay. Vaø ñaëc bieät hoäp giaûm toác cuûa cô caáu naøy coù theå ñaët loàng trong tang neân keát caáu raát nhoû goïn. 1.3 Choïn moùc vaø thieát bò treo. Moùc vaø thieát bò treo ñöôïc choïn döïa vaøo söùc naâng cuûa moùc vaø cheá ñoä laøm vieäc cuûa cô caáu ,ñöôøng kính caùp ta choïn moùc caåu xoay vôùi moùc caåu keùp C32 DIN 82091 söùc naâng 30t. 1.4 Sô ñoà maéc caùp 1.5 Tính choïn caùp naâng. (KG) (2.1)[1] Trong ñoù - Q : Söùc naâng ñònh möùc, Q = 30 T - a : soá palaêng ñôn trong heä thoáng, a = 2 - ip : Boäi suaát cuûa palaêng, ip = 1 - ho : Hieäu suaát chung cuûa palaêng vaø cuûa caùc puly chuyeån höôùng ho = hp.hh ( 2.2 ) [1] Vôùi : . hp : Hieäu suaát cuûa palaêng. hp = ( 2.3 ) [1] hr : Hieäu suaát cuûa moät puly; hr = 0,96 (Tra baûng 2.2 ) [1] Thay caùc thoâng soâ treân vaøo coâng thöùc (2.3) ta coù: hp = = = 1 . hh :Hieäu suaát cuûa puly chuyeån höôùng hh = hpn = 1 n : soá puly chuyeån höôùng; n = 6 Vaäy hieäu suaát cuûa palaêng ho = hp.hh = 1 Löïc trong daây caùp ñi vaøo tang khi naâng haøng =(KG) Tính toaùn daây caùp theo ñoä beàn tieán haønh theo kyõ thuaät nhaø nöôùc. Löïc ñöùt caùp tính toaùn laø : P ³ S.k ( 2.6 ) [1] Trong ñoù : S : Löïc caêng lôùn nhaát trong daây caùp (khoâng tính ñeán taûi troïng ñoäng) S = 15000 (KG) k : Heä soá an toaøn. Tra baûng 2.3 [1] vôùi coâng duïng naâng haøng vaø cheá ñoä laøm vieäc trung bình ta coù k = 5,5 Thay vaøo coâng thöùc 2.6 ta coù : P ³ S.k = 15000 . 5,5 = 82500 (KG) Döïa vaøo löïc ñöùt caùp tính toaùn ta choïn caùp beän keùp loaïi pK-O (baûng III.3) [1] coù caáu taïo 6x19(1+6+6).6+1 loûi theo GOCK 2688-69 coù caùc thoâng soá cô baûn nhö sau: +Ñöôøng kính caùp : d = 39.5mm +Löïc ñöùt caùp tính toaùn cuûa caùp : P = 87350 (KG) +Khoái löôïng tính toaùn 1000m caùp ñaõ boâi trôn mc = 5740 (KG) +Giôùi haïn beàn cuûa daây caùp :sb = 180 (KG/mm2). 1.6 Tính toaùn kích thöôùc cô baûn tang vaø puly. 1.6.1 Tính choïn tang Ñoái vôùi loaïi caàn truïc naøy ta choïn loaïi tang keùp coù xeû raõnh ôû hai ñaàu. Raõnh caùp treân tang coù taùc duïng daãn caùp cuoán leân tang, caùc voøng caùp khoâng tieáp xuùc nhau neân sôïi caùp ít bò maøi moøn trong quaù trình hoaït ñoäng. Maëc khaùc caùc voøng caùp khoâng tieáp xuùc nhau vaø dieän tích tieáp xuùc giöõa caùp vaø tang lôùn laøm giaûm öùng suaát tieáp xuùc Xaùc ñònh ñöôøng kính tang: Ta xaùc ñònh ñöôøng kính caàn thieát cuûa tang döïa theo ñöôøng kính trung bình cuûa daây caùp theùp cuoän vaøo D ³ d.e ( 2.9 ) [1] Vôùi D : ñöôøng kính tang (mm). d : laø ñöôøng kính cuûa caùp theùp; d = 39,5 (mm) e : laø heä soá phuï thuoäc vaøo loaïi maùy, truyeàn ñoäng cuûa cô caáu vaø cheá ñoä laøm vieäc cuûa cô caáu. Döïa vaøo baûng 2.7 [1] ta choïn e = 18 D ³ d.e = 39,5.18 =711 (mm) Ta choïn D = 750 mm. Xaùc ñònh chieàu daøi cuûa tang : - Chieàu daøi cuûa daây caùp, cuoän vaøo tang töø moät palaêng : Lc = H.ip +p.D.(Z1 + Z2) (mm) ( 2.10 ) [1] Trong ñoù : + H : Chieàu cao naâng haøng (mm); H = 20000mm + ip : Boäi suaát palaêng; ip = 1 + Z1 : Soá voøng daây caùp döï tröõ treân tang ñeán choå keïp caùp. Z1 = (1,5 ¸ 2), ta choïn Z1 = 2. + Z2 : Soá voøng daây caùp naèm döôùi taám keïp treân tang. Z2 = (3 ¸ 4), ta choïn Z2 = 4. Thay vaøo coâng thöùc treân ta ñöôïc : Lc = H.ip +p.D.(Z1 + Z2) = 20000.2 + p.750.(2 + 4) = 54130 (mm) - Chieàu daøi laøm vieäc cuûa tang ñoái vôùi daây caùp, ñöôïc cuoän vaøo töø moät palaêng : (mm) ( 2.11 ) [1] Trong ñoù : + Lc : Chieàu daøi caùp cuoän vaøo tang; Lc = 54130 (mm) + t : Böôùc cuûa voøng caùp cuoän. Tra baûng 2.8 [1] ñoái vôùi caùp coù ñöôøng kính 39,5mm ta ñöôïc t = 44 (mm) + m : Soá lôùp caùp cuoän; m = 1 + d : Ñöôøng kính daây caùp; d = 39,5 (mm). + D : Ñöôøng kính tang tính ñeán taâm cuûa daây caùp cuoän vaøo; D = 750 (mm). + j : Heä soá cuoän khoâng chaët. Ñoái vôùi tang coù raõnh j = 1 Thay caùc thoâng soá treân vaøo coâng thöùc 2.11 = (mm) Goïi l : phaàn giöõa cuûa tang khoâng xeû raõnh B: khoaûng caùch giöõa maët troïng taâm cuûa caùc puly treân khung treo moùc (m) ( 2.14 ) [1] (m) ( 2.15 ) [1] Ta choïn l = 200 (mm) - Chieàu daøi thöïc cuûa tang : L = 2.Lt + l (mm) Trong ñoù : + Lt : chieàu daøi laøm vieäc cuûa tang ñoái vôùi daây caùp ñöôïc cuoän vaøo moät palaêng; Lt = 960 (mm) Vaäy chieàu daøi thöïc cuûa tang : L = 2.Lt + l = 2.960 + 200 = 2120 (mm) Chieàu daøy thaønh tang : Chieàu daøy thaønh tang ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc kinh nghieäm nhö sau : dmin = 0,02.Dt + (0,6 ¸ 1,0) (mm) ( 2.18 ) [1] dmin = 0,02.750 + (0,6 ¸ 1,0) = 2,1 ÷ 2,5 (cm) Choïn d = 2,3 cm = 23 mm Kieåm tra beàn tang : Ta choïn vaät lieäu laøm tang laø gang soá hieäu CY15-32 , coù öùng suaát neùn cho pheùp laø [s]n = 65 vaø öùng suaát cho pheùp khi neùn (KG/mm2) - Kieåm tra beàn : Khi tang laøm vieäc beà maët tang chòu uoán, neùn, xoaén nhöng do chieàu daøi thaønh tang lôùn hôn nhieàu so vôùi ñöôøng kính cuûa tang neân ta chæ tính beàn tang theo öùng suaát neùn. Coâng thöùc tính söùc beàn tang theo neùn (saùch Maùy Vaø Thieát Bò Naâng trang 45) (KG/mm2) Trong ñoù : + t : Böôùc cuûa voøng caùp treân tang (mm); t = 44 + d : Beà daøy thaønh tang (mm); d = 23 (mm) + Smax : Löïc caêng lôùn nhaát cuûa daây caùp (KG) ; Smax = 15000 (KG) Thay vaøo coâng thöùc treân ta coù : (KG/mm2) < [sn] =15,3 (KG/mm2) Vaäy tang thieát keá thoûa ñieàu kieän beàn. 1.6.2 Caëp ñaàu caùp treân tang. Phöông phaùp caëp ñaàu caùp treân tang ñôn giaûn vaø phoå bieán nhaát hieän nay laø duøng taám caëp vaø vít chaët leân treân soá taám caëp. Do treân tang luoân coù soá voøng döï tröõ khoâng söû duïng ñeán, löïc taùc duïng tröïc tieáp leân caëp seõ khoâng phaûi laø löïc lôùn nhaát Smax maø laø löïc S0 nhoû hôn. Do coù ma saùt treân maët tang vôùi caùc voøng caùp an toaøn ñoù neân: Löïc tính toaùn ñoái vôùi caëp caùp ñöôïc xaùc ñònh: ( 2.19 ) [1] m = 0,1 ÷ 0,16 : heä soá ma saùt giöõa maët tang vaø caùp. a = 3P ÷ 4P : goùc oâm caùc voøng caùp döï tröï treân tang . Löïc keùo cuûa buloâng caëp. N = KG ( 2.20 ) [1] Löïc uoán buoâng: T = m1.N =0,22.530=116,6 KG ( 2.21) [1] ÖÙng suaát toång ôû moåi buloâng : ≤ [s]d ( 2.22) [1] Trong ñoù : Z=4:soá bulloâng keïp caùp. =10(mm):ñöôøng kính chaân ren cuûa bulloâng. l =32:khoaûng caùch töø ñaàu buloâng ñeán tang m1 = : Heä soá ma saùt qui ñoåi b = 40o : Goùc nghieâng maët beân cuûa raõnh s1 = 2p : Goùc oâm tang baèng voøng caùp keïp K ³1,5 : Heä soá an toaøn keïp caùp [s]d : ÖÙng suaát cho pheùp theo ñöùt cuûa vaät lieäu laøm buloâng = 17,13 ≤ [s]d :öùng suaát cho pheùp vaät lieäu laøm bulloâng (theùp CT3). Nhö vaäy bulloâng ñuû beàn. 1.6.3 Tính toaùn puly. Puly duøng ñeå laøm giaûm aùp löïc keùo chuyeån höôùng daây caùp ,laøm giaûm hoaëc taêng toác ñoä naâng haï.Trong cô caáu ta boá trí moät soá puly daãn höôùng ñaët coá ñònh vaø soá puly di ñoäng ñaët ôû moùc treo . Keát caáu puly phaûi ñaûm baûo cho caùp khi laøm vieäc khoâng bò tröôït ra khoûi raõnh cuûa noù ,khoâng bò uoán nhieàu vaø khoâng bò maøi moøn nhanh. Puly ñöôïc choïn theo ñieàu kieän ñaûm baûo ñoä beàn laâu cuûa caùp . (1.2) [3] :ñöôøng kính puly =39,5(mm) :ñöôøng kính caùp e =18 :heä soá ñöôøng kính puly =39,5.(18-1) = 671,5 (mm). Vaäy ñöôøng kính raõnh laø: r = (0,53 ÷ 0,6)dc = 20 ÷ 23.7 (mm). Choïn r = 20 (mm). 1.7 Choïn ñoäng cô ñieän Coâng suaát cuûa ñoäng cô khi naâng : N== . ( 2.31) [1] Vôùi ; Q = 30000 KG : Troïng luôïng vaät naâng h = 0,85 : Hieäu suaát cuûa cô caáu (Baûng 1.9 ) [1] Vn = 10m/phuùt: Vaän toác naâng. Coâng suaát ñònh möùc cuûa ñoäng cô laáy baèng hoaëc nhoû hôn coâng suaát tính toaùn moät ít do ñoù döïa vaøo kataloge ñoäng cô ñieän cuûa nhaø saûn xuaát Siemens, ta choïn loaïi ñoäng cô coù soá hieäu 1LG4 253 4AA coù caùc thoâng soá sau ñaây : +Coâng suaát ñònh möùc Nñm = 55 kw +Soá voøng quay n = 1480 v/p +Hieäu suaát = 93,5% +Momen ñaø GD2 = 0.688 KGm +Khoái löôïng ñoäng cô m = 390 kg 1.8 Choïn hoäp giaûm toác Soá voøng quay cuûa tang : nt = =4,3 v/p trong ñoù : ip =1 : boäi suaát palaêng Dt = 0,75 m : ñöôøng kính tang. Tæ soá truyeàn chung töø truïc ñoäng cô ñeán truïc tang : ih= ,2 Döïa vaøo tæ soá truyeàn tính toaùn treân, ta tieán haønh choïn hoäp giaûm toác. Do tæ soá truyeàn tính toaùn khaù lôùn, ñeå keát caáu cuûa cô caáu naâng ñöôïc nhoû goïn, ta choïn loaïi hoäp giaûm toác baùnh raêng haønh tinh loaïi ZHP 4.31 cuûa haõng Zollern coù caùc ñaëc ñieåm sau: Keát caáu nhoû goïn neân coù theå boá trí ñaët ngay trong loøng tang cuoán caùp Tæ soá truyeàn lôùn i= 344 1.9 Kieåm tra ñoäng cô ñieän 1.9.1 kieåm tra theo thôøi gian khôûi ñoäng : Momen caûn tónh treân truïc ñoäng cô khi khôûi ñoäng tính cho tang cuoän 2 nhaùnh caùp Mt = KGm (1.18) [1] Trong ñoù St : löïc trong daây caùp ñi vaøo tang a : soá nhaùnh caùp ñi vaøo tang D : ñöôøng kính tang i : tæ soá truyeàn chung : hieäu suaát boä truyeàn Momen ñònh möùc : Mñm = 975 KGm Momen khôûi ñoäng trung bình : Mkñtb = ymax = 1,8 ÷ 2,25 : heä soá momen môû maùy lôùn nhaát cuûa ñoäng cô. ymin = 1,1 : heä soá momen môû maùy nhoû nhaát cuûa ñoäng cô. Thôøi gian khôûi ñoäng: tkñ = (1.41) [1] = = 1,05 (s) Gia toác khi khôûi ñoäng : a = (m/s2) nhö vaäy gia toác khôûi ñoäng tính toaùn khoâng khaùc maáy so vôùi gia toác cho trong baûng 1.15 [1] 1.9.2 kieåm tra theo ñieàu kieän ñoát noùng : Vì khoâng cho tröôùc ñoà thò taûi troïng thöïc cuûa cô caáu naâng, coù theå söû duïng ñoà thò gia taûi trung bình cuûa cô caáu theo söùc naâng (hình 1.1a [1]) ñöôïc xaây döïng treân cô sôû thöïc teá cuûa caàn truïc. Töông töï nhö nhöõng tính toaùn treân xaùc ñònh nhöõng momen phaùt trieån cuûa ñoäng cô, thôøi gian khôûi ñoäng khi naâng vaø haï haøng trong nhöõng thôøi kì coâng vieäc khaùc nhau cuûa cô caáu. Theo ñoà thò ñoù, trong thôøi gian chu kì (naâng vaø haï haøng) cô caáu seõ laøm vieäc vôùi taûi troïng ñònh möùc Q = 30000 KG – 1 laàn, vôùi haøng 0,5Q = 15000 KG – 5 laàn, vôùi haøng 0,1Q = 3000 KG – 4 laàn. Momen dö khi haï haøng laø toång momen khôûi ñoäng trung bình cuûa ñoäng cô vaø momen caûn tónh cuûa cô caáu khi haï haøng . Keát quaû tính toaùn ñöôïc ghi trong baûng 1.1. Baûng 1.1 Baûng keát quaû tính toaùn Teân chæ soá Kí hieäu Ñôn vò ño Keát quaû tính toaùn khi troïng löôïng haøng ñònh möùc. KG. 30000 15000 3000 Löïc caêng caùp vaøo tang khi naâng haøng St KG 15000 7500 1500 Momen khi naâng haøng Mt KGm 45 24 6,98 Thôøi gian khôûi ñoäng khi naâng haøng tkñ S 1 0,9 0,88 Löïc caêng caùp khi haï haøng Sth KG 15000 7500 1500 Momen khi haï haøng Mh KGm 32,6 15,36 2,11 Thôøi gian khôûi ñoäng khi haï haøng th S 0,14 0,15 0,17 Hieäu suaát 0,85 0,8 0,55 Coi chieàu cao trung bình naâng vaø haï haøng baèng 0,5-0,8 chieàu cao ñònh möùc H = 20 m, laáy : Htb = 0,5H = 0,5.20 = 10 m Khi ñoù thôøi gian chuyeån ñoäng oån ñònh: t0 = = (phuùt) = 60 (s) Toång thôøi gian naâng vaø haï haøng trong chu kì laøm vieäc cuûa cô caáu: =1+5.0,9+4.,088+0,14+5.0,15+4.0,17=10,59 (s) Toång thôøi gian môû ñoäng cô trong moät chu kì : = 2.(1+5+4)t0 + = 1010,59 (s) Momen bình phöông trung bình: Mtb = (1.63) [1] Mtb = Mtb = 22 KGm Coâng suaát bình phöông trung bình cuûa ñoäng cô : Ntb = KW (1.62) [1] Ntb =33,4 KW < Nñm = 55 KW Vaäy ñieàu kieän veà quaù noùng cuûa ñoäng cô ñöôïc thoaû maõn : 1.10 choïn phanh Ñeå phanh ñöôïc nhoû goïn ,ta seõ ñaët truïc phanh ôû truïc thöù nhaát töùc laø truïc ñoäng cô . Moâmen caûn tónh cuûa phanh xaùc ñònh theo coâng thöùc : ( 2.37) [1] Trong ñoù: i : tæ soá truyeàn chung töø truïc ñoäng cô ñeán truïc tang, i= 344 S : löïc caêng caùp cuoán vaøo tang, S = 15000 KG a : soá nhaùnh caùp ñi vaøo tang, a = 2 Moâmen caàn thieát cuûa phanh : Mh = Mc.kh = 30,17.1,75 = 53 (KGm) = 530 Nm ( 2.38 ) [1] k: heä soá an toaøn ñoái vôùi cheá ñoä trung bình, k=1,75 (baûng 2.9 ) [1] Vôùi moâmen phanh tính ñöôïc ta choïn loaïi phanh ñóa kieåu RST 1 – 450 x 30 – 80/6. cuûa haõng SHB, moâmen phanh danh nghóa 800 (Nm), giaù trò masaùt 0,4. 1.11 Tính choïn khôùp noái Khôùp noái truïc ñöôïc choïn döïa vaøo momen tính toaùn truyeàn qua khôùp : 36,23.1,3.1,2=56,52 KG.m ( 1.65) [1] Trong ñoù k1 : heä soá tính ñeán möùc ñoä quan troïng cuûa cô caáu k2 : heä soá tính ñeán cheá ñoä laøm vieäc cuûa cô caáu Heä soá tra baûng (1.21) [1] Theo baûng (9.11) [2] choïn khôùp noái coù truïc voøng ñaøn hoài coù: . Mx = 1100 KGm Caùc thoâng soá cô baûn cuûa khôùp noái : d1(mm) D(mm) c Soá choát Z Nmax (v/p) 65 220 14 10 2650 lv lc d c l dc do 1.12 Tính choïn oå ñôõ cho tang Sô boä choïn oå ñôõ cho tang laø oå ñuõa truï ñôõ loøng caàu 2 daõy * Heä soá khaû naêng laøm vieäc cuûa oå: C=Qtñ(n.h)0,3 (8-1) [2] Trong ñoù : h : thôøi gian phuïc vuï cuûa oå (giôø); vôùi thôøi gian phuïc vuï cuûa oå laø 5 naêm laøm vieäc ôû cheá ñoä trung bình ta coù toång soá giôø laøm vieäc T = 14460(giôø) Þ soá giôø laøm vieäc thöïc teá cuûa oå : h = T.25% = 3620 (giôø) - n : soá voøng quay cuûa oå (v/ph); n = ntang = 4,3 (v/ph) - Qtd : taûi troïng töông ñöông taùc duïng leân oå (daN) + Qtñ=Kv.Kn.Kt.RA Vôùi : . Kt : Heä soá taûi troïng ñoäng, Kt=1,2 baûng (8-3) [2] . Kv : Heä soá xeùt ñeán voøng naøo cuûa oå laø voøng quay, Kv=1 baûng (8-5) [2]ù . Kn : Heä soá nhieät ñoä, Kn=1 baûng (8-4) [2] . RA : Phaûn löïc taïi goái ñôõ (A) R = =15566 KG Þ Qtd =1.1.1,2.15566 =2053,92 (N) C=2053,92.(114,65.3620)0,3 = 99542 (daN) Vaäy ta choïn oå ñuõa ñôõ 2 daõy coù caùc thoâng soá sau: C = 170000 (daN) d = 150 mm D= 320 mm l=205 mm Khoái löôïng m= 2,8 Kg