Thiết kế cầu trục 1 tấn phục vụ cho việc di chuyển tôn tấm, chương 2 pot

Chương 2:
Yêu cầu cụ thể trong tính toán
thiết kế cầu trục
Trong tính toán thiết kế “cầu trục 1T phục vụ cho việc di
chuyển tôn tấm “ cần thoả mãn các yêu cầu sau:
- Phải phục vụ tốt cho việc di chuyển tôn tấm trong phân
xưởng cơ khí.
- Hình dạng, kích thước của các kết cấu phải phù hợp loại vật
mang và không gian nhà xưởng.
- Phải đạt được tính kinh tế cao: nghĩa là thiết bị sau khi chế
tạo và các chi phí vận chuyển của thiết bị phải là tối ưu nhất.
- Kích thước các chi tiết kết cấu của cầu trục phải nhỏ gọn mà
v
ẫn đảm bảo được các tính năng của nó.
- Thiết bị phải dễ chế tạo hoặc nằm trong giới hạn tiêu chuẩn
và dễ lắp đặt trong phân xưởng.
- Sử dụng đơn, làm việc phải có độ tin cậy cao, ít hỏng hóc và
b
ị sự cố ở mỗi chế độ nâng chuyển.
- Phải đảm bảo cho việc bảo dưỡng và sửa chữa trang thiết bị
được dễ d
àng trong những trừơng hợp cần thiết.
- Thiết bị phải đặt tuổi bền cần thiết.
1.3. PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
1.3.1. Đặc điểm, phân lọai cầu trục
1.3.1.1. Một số đặc điểm về cầu trục
Cầu trục là một loại máy trục có phần kết cấu thép (dầm chính)
liên kết với hai dầm ngang (dầm cuối), trên hai dầm ngang này có
4 bánh xe để di chuyển trên hai đường ray song song đặt trên vai
c
ột nhà xưởng hay trên dàn kết cấu thép. Cầu trục được sử dụng rất

rộng rãi và tiện dụng để nâng hạ vật nâng, hàng hoá trong các nhà
xưởng, phân xưởng cơ khí, nhà kho bến bãi. Dầm cầu được gọi là
d
ầm chính thường có kết cấu hộp hoặc dàn, có thể có một hoặc hai
dầm, trên đó có xe con và cơ cấu nâng di chuyển qua lại dọc theo
dầm chính. Hai đầu của dầm chính liên kết hàn hoặc đinh tán với
hai dầm cuối, trên mỗi dầm cuối có hai cụm bánh xe, cụm bánh xe
chủ động va cụm bánh xe bị động. Nhờ cơ cấu di chuyển cầu và
k
ết hợp cơ cấu di chuyển xe con (hoặc palăng) mà cầu trục có thể
nâng hạ ở bất cứ vị trí nào trong không gian phía dưới mà cầu trục
bao quát.
Hình 1.1. Cầu trục dẫn động điện.
Xét về tổng thể cầu trục gồm có phần kết cấu thép (dầm chính,
dầm cuối, sàn công tác, lan can), các cơ cấu cơ khí (cơ cấu nâng,
cơ cấu di chuyển cầu và cơ cấu di chuyển xe con) v
à các thiết bị
điều khiển khác.
Dẫn động cầu trục có thể bằng tay hoặc dẫn động điện. Dẫn
động bằng tay chủ yếu dùng trong các phân xưởng sửa chữa, lắp
ráp nhỏ, nâng hạ không thường xuyên, không đòi hỏi năng suất và
t
ốc độ cao. Dẫn động bằng điện cho các loại cầu có tải trọng nâng
và tốc độ nâng lớn sử dụng trong các phân xưởng lắp ráp và sửa
chữa lớn.
Cầu trục được chế tạo với tải trọng nâng từ 1 đến 500 t; khẩu
độ dầm cầu đến 32m; chiều cao nâng đến 16m; tốc độ nâng vật từ
2 đến 40 m/ph; tốc độ di chuyển xe con đến 60m/ph và tốc độ di
chuyển cầu trục đến 125 m/ph. Cầu trục có tải trọng nâng thường
được trang bị hai hoặc ba cơ cấu nâng vật: một cơ cấu nâng chính

và một hoặc hai cơ cấu nâng phụ.Tải trọng nâng của loại cầu trục
này thường được ký hiệu bằng một phân số với tải trọng nâng
chính và phụ, ví dụ: 15/3 t; 20/5 t; 150/20/5 t; v.v
1.3.1.2. Phân loại cầu trục
Cầu trục được phân loại theo các trường hợp sau:
a. Theo công dụng
Theo công dụng có các loại cầu trục có công dụng chung và
c
ầu trục chuyên dùng.
- C
ầu trục có công dụng chung có kết cấu tương tự như các
cầu trục khác, điểm khác biệt cơ bản của loại cầu trục này là thiết
bị mang vật đa dạng, có thể nâng được nhiều loại hàng hoá khác
nhau. Thi
ết bị mang vật chủ yếu của loại cầu trục này là móc treo
để xếp dỡ, lắp ráp và sửa chữa máy móc. Loại cầu trục này có tải
trọng nâng không lớn và khi cần có thể dùng với gầu ngoạm, nam
châm điện hoặc thiết bị cặp để xếp dỡ một loại h
àng nhất định.
- Cầu trục chuyên dùng là loại cầu trục mà thiết bị mang vật
của nó chuyên để nâng một loại hàng nhất định. Cầu trục chuyên
dùng được sử dụng chủ yếu trong công nghiệp luyện kim với các
thiết bị mang vật chuyên dùng và có chế độ làm việc rất nặng.
b. Theo kế cấu dầm
Theo kết cấu dầm cầu có các loại cầu trục một dầm và cầu trục
hai dầm.
- Cầu trục một dầm là loại máy trục kiểu cầu thường chỉ có
một dầm chạy chữ I hoặc tổ hợp với các dàn thép tăng cứng cho
dầm cầu, xe con cheo palăng di chuyển trên cánh dưới của dầm
chữ I hoăc mang cơ cấu nâng di chuyển phía trên dầm chữ I, toàn

b
ộ cầu trục có thể di chuyển dọc theo nhà xưởng trên đường ray
chuyên dùng ở trên cao. Tất cả các cầu trục một dầm đều dùng
palăng đẵ được chế tạo sẵn theo tiêu chuẩn để làm cơ cấu nâng hạ
hàng. Nếu nó được trang bị palăng kéo tay thì gọi là cầu trục một
dầm dẫn động bằng tay, nếu được trang bị palăng điện thì gọi là
c
ầu trục một dầm dẫn động bằng điện.
Hình 1.2. Cầu trục một dầm.
1. Bộ phận cấp điện lưới ba pha. 6. Palăng
điện.
2. Trục truyền động. 7. Dầm
chính.
3. Cơ cấu di chuyển cầu. 8. Khung
giàn thép.
4. Bánh xe di chuy
ển cầu. 9. Móc câu.
5. Dầm cuối. 10. Cabin
điều khiển.
Cầu trục một dầm dẫn động bằng tay có kết cấu đơn giản và rẻ
tiền nhất, chúng được sử dụng trong công việc phục vụ sửa chữa,
lắp đặt thiết bị với khối lượng công việc ít, sức nâng của cầu trục
loại này thường ở khoảng 0,5

5 tấn, tốc độ làm việc chậm.
Cầu trục một dầm dẫn động bằng điện được trang bị palăng
điện, sức nâng có thể l
ên tới 10 tấn, khẩu độ đến 30 m, gồm có bộ
phận cấp điện lưới ba pha.

Hình 1.3. Cầu trục hai dầm.
- Cầu trục hai dầm, kết cấu tổng thể của cầu trục hai dầm
gồm có: dầm hoặc dàn chủ 1, hai dầm chủ liên kết với hai dầm đầu
7, trên dầm đầu lắp các cụm bánh bánh xe di chuyển cầu trục 6, bộ
máy dẫn động 3, bộ máy di chuyển hoạt động sẽ làm cho các bánh
xe quay và cầu trục chuyển động theo đường ray chuyên dùng 5
đặt trên cao dọc nhà xưởng, hướng chuyển động của cầu trục chiều
quay của động cơ điện.
Xe con mang hàng 11 di chuyển dọc theo đường ray lắp trên
hai d
ầm (dàn) chủ; trên xe con đặt các bộ máy của tời chính 10, tời
phụ 9 và bộ máy di chuyển xe con 2, các dây cáp điện 8 có thể co
dãn phù hợp vói vị chí của xe con và cấp điện cho cầu trục nhờ hệ
thanh dẫn điện 12 đặt dọc theo tường nhà xưởng, các quẹt điện 3
pha tỳ sát trên các thanh này, lồng thép làm công tác kiểm tra 13
treo dưới dầm cầu trục. Các bộ máy của cầu trục thực hiện 3 chức
năng: nâng hạ h
àng, di chuyển xe con và di chuyển cầu trục. Sức
nâng của cầu trục 2 dầm thường trong khoảng 5

30 tấn, khi có yêu
c
ầu riêng có thể đến 500 tấn. Ở cầu trục có sức nâng trên 10 tấn,
thường được trang bị hai tời nâng c
ùng với hai móc câu chính và
ph
ụ, tời phụ có sức nâng thường bằng một phần tư (0,25) sức nâng
của tời chính, nhưng tốc độ nâng thì lớn hơn.
Dầm chính của cầu trục hai dầm được chế tạo dưới dạng hộp
hoặc dàn không gian. Dầm giàn không gian tuy có nhẹ hơn dầm

hộp song khó chế tạo và
thường chỉ dùng cho cầu trục
có tải trọng nâng và khẩu độ
lớn. Dầm cuối của cầu trục
hai dầm thường được làm
dưới dạng hộp và liên kết với các dầm chính bằng bu lông hoặc
hàn.
c
. Theo cách tựa của dầm chính
Theo cách tựa của dầm chính có các loại cầu trục tựa và cầu
trục cheo.
- Cầu trục tựa là loại cầu trục mà hai đầu của dầm chính tựa
lên Hình 1.4. Cầu trục tựa.
các dầm cuối, chúng được liên kết với nhau bởi đinh tán hoặc hàn.
Lo
ại cầu trục này có kết cấu đơn giản nhưng vẫn đảm bảo được độ
tin cậy cao nên được sử dung rất phổ biến. Trên hình 1.3 là hình
chung c
ủa cầu trục tựa loại một dầm. phần kết cấu thép của gồm
dầm cầu 1 có hai đầu tựa lên các dầm cuối 5 với các bánh xe di
chuyển dọc theo nhà xưởng. Loại cầu trục này thường dùng
phương án dẫn dẫn động chung. Phía trên dầm chữ I là khung giàn
thép 4 để dảm bảo độ cứng vững theo phương ngang của dầm cầu.
Palăng điện 3 có thể chạy dọc theo cánh thép phía dưới của dầm I
nhờ cơ cấu di chuyển palăng . Ca bin điều khiển 2 được treo vào
ph
ần kết cấu chịu lực của cầu trục.


Hình 1.5. Cầu trục treo.

a) Loại hai ray treo; b) Loại ba ray treo.
- Cầu trục treo là loại cầu trục mà toàn bộ phần kết cấu thép có
thể chạy dọc theo nhà xưởng nhờ hai ray treo hoặc nhờ nhiều ray
treo. Do liên kết treo của các ray phức tạp nên loại cầu trục này
thường chỉ được dùng trong các trường hợp đặc biệt cần thiết. So
với cầu trục tựa, cầu trục treo có ưu điểm là có thể làm dầm cầu dài
hơn, do đó nó có thể phục vụ cả phần rìa mép của nhà xưởng, thậm
chí có thể chuyển hàng giữa hai nhà xưởng song song đồng thời
kết cấu thép của cầu trục treo nhẹ hơn so với cầu trục tựa. Tuy
nhiên, cầu trục treo có chiều cao nâng thấp hơn cầu trục tựa.
d.Theo cách bố chí cơ cấu di chuyển
Theo cách bố chí cơ cấu di chuyển cầu trục có các loại cầu trục
dẫn động chung và cầu trục dẫn động riêng.
- C
ơ cấu di chuyển cầu trục có thể thực hiện theo hai phương àn
dẫn động chung và dẫn động riêng. Trong phương án dẫn động
chung, động cơ dẫn
động được đặt ở giữa
dầm cầu và truyền
chuyển động tới các
bánh xe chủ động ở
hai bên ray nhờ các
trục truyền. Trục
truyền có thể là trục
quay chậm, quay
nhanh và quay trung
bình (hình 1.5, a, b,
c).
Ở phương án dẫn
động ri

êng (hình 1.5, d) mỗi bánh xe hoặc cụm bánh xe chủ động
được trang bị một cơ cấu dẫn động.
- Cơ cấu dẫn động chung với trục truyền quay chậm (hình 1.6,
a) g
ồm động cơ điện 1, hộp giảm tốc Hình 1.6. Các
phương ánh dẫn động.
2 và các đoạn trục truyền 3 nối với nhau v
à nối với trục ra của hộp
giảm tốc bằng các khớp nối 4. Trục truyền tựa trên các gối đỡ 5
bằng ổ bi. Do phải truyền momen xoắn lớn nên trục truyền, khớp
nối và ổ bi có kích thước rất lớn, đặc biệt khi cầu trục có tải trọng
nâng và khẩu độ dầm lớn. Các đoạn trục truyền có thể là trục đặc
hoặc trục rỗng. So với trục đặc tương đương, trục rỗng có trọng
lượng nhỏ hơn 15
– 20%. Phương án này được sử dụng tương đối
phổ biến trong các cầu trục có công dụng chung có khẩu độ không
lớn, đặc biệt là các cầu trục có kết cấu dầm không gian có thể bố trí
dễ dàng các bộ phận của cơ cấu.
- Cơ cấu dẫn đông chung với trục truyền quay trung bình (hình
1.6, b) có tr
ục truyền 3 truyền chuyển động đến bánh xe di chuyển
cầu trục qua cặp bánh răng hở 4. Vì vậy mà mômen xoắn trên trục
nhỏ hơn so với trục truyền chậm và kích thước của chúng cũng nhỏ
hơn.
- Cơ cấu di chuyển dẫn động chung với trục truyền quay nhanh
(hinh 1.6, c) có trục truyền 2 được nối trực tiếp với trục động cơ và
vì vậy nó có đường kính nhỏ hơn 2 – 3 lần và trọng lượng nhỏ hơn
4 – 6 lần so với trục chuyền quay chậm. Tuy nhiên, do quay nhanh
mà nó đòi hỏi chế tạo và lắp ráp chính xác.
- Cơ cấu di chuyển dẫn động riêng (hình 1.6, d) gồm hai cơ

cấu như nhau dẫn động cho các bánh xe chủ động ở mỗi bên ray
đặc biệt. Công suất mỗi động cơ thường lấy bằng 60% tổng công
suất yêu cầu. Phương án này tuy có sự xô lệch dầm cầu khi di
chuyển do lực cản ở hai bên ray không đều song do gọn nhẹ, dễ lắp
đặt, sử dụng v
à bảo dưỡng mà ngày càng được sử dụng phổ biến
hơn, đặc biệt l
à trong những cầu trục có khẩu độ trên 15m.
e.
Theo nguồn dẫn động
Theo nguồn dẫn động có các loại cầu trục dẫn động tay và cầu
trục dẫn động máy.
- Cầu trục dẫn động bằng tay, (hình 1.7) được dùng chủ yếu
trong sửa chữa, lắp ráp nhỏ và các công việc nâng - chuyển hàng
không yêu c
ầu tốc độ cao. Cơ cấu nâng của loại cầu trục này
thường là palăng xích kéo tay. Cơ cấu di chuyển palăng xích và
c
ầu trục cũng được dẫn động bằng cách kéo xích từ dưới lên. Tuy
là thi
ết bị nâng thô sơ song do giá thành rẻ và dễ sử dụng mà cầu
trục dẫn động bằng tay vẫn được sử dụng có hiệu quả trong các
phân xưởng nhỏ.
- Cầu trục dẫn động bằng động cơ, (hình 1.1) đươc dùng chủ
trong các phân xưởng sửa chữ, lắp ráp lớn v
à công việc nâng -
chuy
ển hàng yêu cầu có tốc độ và khối lớn. Cơ cấu nâng của loại
cầu trục này là palăng điện. Cơ cấu di chuyển palăng điện, xe con
và c

ầu cũng được dẫn động từ động cơ điện. Loại cầu trục này
được dùng phổ biến nhất do có nhiều ưu điểm nổi bật là khả năng
tự đông hoá, thuận tiện cho người sử dung và có thể sử dung trong
việc vận chuyển các loại hàng có khối lương lớn.
Hình1.7. Cầu trục dẫn động bằng tay.
a) Loại một dầm; b) Loại hai dầm.
f. Theo vị trí điều khiển
Theo vị trí điều khiển có các loại cầu trục điều khiển từ cabin
gắn trên dầm cầu (hình 1.4) và cầu trục điều khiển từ dưới nền nhờ
hộp nút bấm (hình 1.2). Điều khiển từ dưới nền bằng hộp nút bấm
thường d
ùng cho các loại cầu trục một dầm có tải trọng nâng nhỏ.