Thiết kế cầu trục 1 tấn phục vụ cho việc di chuyển tôn tấm, chương 10 doc

Chương 10:
Các bộ phận khác của cơ cấu nâng
b. Cặp đầu cáp lên tang
Ta sử dụng phương pháp kặp
đầu cáp trên tang thông thường: ở
mỗi đầu cáp dùng 3 tấm cặp, tương
ứng với đường kính dây cáp d
c
=
5,6 mm, bước cắt rãnh t = 8 mm, vít
c
ấy M10.
Lực tính toán đối với cặp cáp xác định theo công thức (2-16) –
(tr.22).
N
e
e
S
S
f
1352
7844
4.14,0
max
0


Hình 2.8. Cặp cáp
trên tang
Trong đó: S
max

=7844 N
f = 0,14 – h
ệ số ma sát giữa tang với mặt cáp.



4

- góc ôm của các vòng cáp dự trữ trên tang.
L
ực kéo các vít cấy
N
f
S
p 4828
14,0.2
1352
2
0

Lực uốn các vít cấy
NfPP 67614,0.4828.
0

d1
l
o
Ứng suất tổng xuất hiện trong thân vít cấy, theo công thức (2-
17) – (tr.23)
3

1
00
2
1
1,0
4
.
.
3,1
dZ
lP
d
Z
P




Trong đó: d
1
= 8 mm – đường kính trong của vít cấy.
l
0
= 8 mm – tay đòn đặt lực P
0
(l
0

l + c).
Z = 3 – s

ố bu lông cặp cáp.
Vậy:
2
32
/84,762,3564,41
8.3.1,0
8.676
4
8.
.3
4828.3,1
mmN



Vậy các vít cấy này có thể làm bằng thép CT3 có ứng suất cho
phép:
[

] = 75

85 N/mm
2
c. Tính trục tang
Sơ đồ tính như hình 2-9.
C
D
R = 7844
RA =4047 RA = 3797
RA

RA
35
30
152
78,5
B
217
A
Hình 2.9. Sơ đồ tính trục tang.
Xét trường hợp vị trí của lực căng dây tr
ên tang sẽ không thay
đổi v
à nằm ở điểm giữa tang.
Trị số của hợp lực này bằng:
R = S
max
= 7844 N
T
ừ sơ đồ tính trục tang trên hình (2-9) ta xác định được tải
trọng tác dụng lên may ơ bên trái (điểm D).
R
D
= 7844
152
5,78
= 4047 N
T
ải trọng tác dụng lên may ơ bên phải (điểm C)
R
C

= R – R
D
= 7844 – 4047 = 3797 N
Ph
ản lực tại ổ A bằng:
R
A
= 3919
217
30.3797)30152(4047



N
Ph
ản lực tại ổ B là:
R
B
= R – R
A
= 7844 – 3919 = 3925 N
Mômen u
ốn tại D
M
D
= 3919.35 = 137165 Nmm
Mômen u
ốn tại C
M
C

= 3925.30 = 117750 Nmm
Tr
ục tang không truyền mômen xoắn, chỉ chịu uốn. Đồng thời
trục quay cùng với tang khi làm việc, nên nó sẽ chịu ứng suất uốn
theo chu kì đối xứng.
Vật liệu trục tang – dùng thép 45 với giới hạn bền
2
/610 mmN
b


, giới hạn chẩy
2
/430 mmN
ch


và giới hạn mỏi
2'
1
/250 mmN


. Khi đó ứng suất uốn cho phép với chu kì đối xứng
trong phép tính sơ bộ có thể xác định theo công thức (1-12) –
(tr.12).
 
 
78
2.6,1

250
.
'
'
1


kn


N/mm
2
Với các hệ số k
’
và


n
tra theo bảng 1-5 và 1-8
V
ậy tại điểm D trục phải có đường kính là:
 
26
78.1,0
137165
.1,0
33


D

M
d
mm
K
ết cấu trục cùng các kích thước cho trên hình 2-12. Trục cần
được kiểm tra tại các tiết diện có khả năng chịu ứng
suất lớn nhất:
các tiết diện cần kiểm tra là I-I, II- II, III-III và IV-IV.
- Ta ki
ểm tra tiết diện I-I, có đường kính d = 30 mm
Ứng suất uốn lớn nhất:
61,65
30.1,0
176610
.1,0
33

d
M
D
u

N/mm
30
152
35
30
28
30
28

IV
III
II
III
IV
II
I
I
Hình 2-10. Kết cấu trục tang.
Xuất phát từ tuổi bền tính toán A =15 năm, với chế độ làm
vi
ệc nhẹ và sơ đồ tải trọng ở hình (2-4) ta sẽ tính số chu kỳ làm
vi
ệc như sau:
Số giờ làm việc tổng cộng
T = 24.365.A.k
n
.k
ng
= 24.365.15.0,25.0,33 = 10573 h
Trong đó: k
n
= 0,25; k
ng
= 0,33 tra theo bảng (1-1).
S
ố chu kỳ làm việc tổng cộng
Z
0
= 60Tn

t
(CĐ) = 60.10573.32.0,15 = 3045024
Trong đó: n
t
= 32 v/ph – số vòng quay trục tang.
(CĐ) = 0,15
– cường độ làm việc của cơ cấu với
chế độ làm việc nhẹ.
Số chu kì làm việc tương ứng với các tải trọng Q
1
, Q
2
, Q
3.
Z
1
=
10
2
Z
0
=
10
2
3045024 = 609005
Z
2
=
10
5

Z
0
=
10
5
3045024 = 1522512
Z
3
=
10
3
Z
0
=
10
3
3045024 = 913057
S
ố chu kỳ làm việc tương đương là:
Z
tđ
= 609005.1
8
+ 1522512.0,75
8
+ 913057.0,2
8
= 761258
H
ệ số chế độ làm việc

4,1
761258
1010
8
7
8
7

tđ
c
Z
k
Giới hạn mỏi tính toán
3253,1.250.
'
11

 c
k

N/mm
2
Hệ số chất lượng bề mặt ở đây lấy

= 0,9 – bề mặt gia công
tinh.
Hệ số kích thước lấy 88,0


(bảng tính “chi tiết máy”).

Hệ số tập trung ứng suất 2

k .
Hệ số an toàn là
96,1
0.
610
325
61,65
9,0.88,0
2
325
.
.
1
1







m
b
u
k
n










Hệ số an toàn cho phép của trục trong điều kiện làm việc bình
thường là: [n] = 1,5

2,6. Vậy trục tang đảm bảo an toàn
Đối với các tiết diện II-II, III-III và IV-IV ta cũng làm phép
ki
ểm tra tương tự.
d. Khớp nối trục động cơ với hộp giảm tốc
Ta sử dụng khớp nối vòng đàn hồi, là loại khớp nối di động có
thể lắp và làm việc khi hai trục không đồng trục tuyệt đối; ngoài ra
lo
ại khớp này còn giảm được chấn động và va đập khi mở máy và
khi phanh đột ngột. Phía nửa khớp bên hộp giảm tốc kết hợp làm
bánh phanh.
Khi đó mômen lớn nhất mà khớp phải truyền có thể xuất hiện
trong hai trường hợp: khi mở máy nâng vật v
à khi phanh hãm vật
đang nâng.
- Khi mở máy nâng vật, với hệ số quá tải lớn nhất đã quy định,
sẽ xuất hiện mômen mở máy lớn nhất bằng
M
m max
= 2,5.M

dn
= 2,5.11,4 = 28,5 Nm
Ph
ần dư để thắng quán tính của cả hệ thống.
M
d
= M
m max
– M
n
= 28,5 – 14,2 = 14,3 Nm
Trong đó: M
n
= 14,2 – mômen tĩnh khi nâng vật (đã tính ở
phần trước).
Một phần mômen M
d
này tiêu hao trong việc thắng quán tính
các tiết máy quay bên phía trục động cơ (rôto của động cơ điện kể
cả nửa khớp), còn lại mới là phần truyền qua khớp.
Mômen vô lăng của nửa khớp phía động cơ lấy bằng 40%,
mômen vô lăng của cả khớp


2
'
2
0864,0216,0.4,0 NmDG
k
ii


Trong đó:


22
216,0 NmDG
k
ii
 (đã tính ở phần trước).
Mômen vô lăng các tiết máy quay trên giá động cơ






2
'
22
'
2
5664,00864,048,0 NmDGDGDG
k
ii
roto
ii
I
ii



Momen vô lăng tương đương của vật nâng (có vận tốc v
n
)
chuy
ền về trục động cơ.
 
2
2
2
2
2
0
2
051,0
1420
10
10250.1,0.1,0 Nm
n
v
QDG
đc
n
td
ii

Tổng mômen vô lăng của cả hệ thống







8166,0051,0)216,048,0(1,1
222



td
ii
I
iiii
DGDGDG

Nm
2
Tổng mômen vô lăng của phần cơ cấu từ nửa khớp bên phía
h
ộp giảm tốc về sau kể cả vật nâng






2502,05664,08166,0
'
22
'
2



I
iiiiii
DGDGDG Nm
2
Phần mômen dư truyền qua khớp


 
38,4
8166,0
2502,0
3,14
2
'
2
'



ii
ii
dd
DG
DG
MM Nm
T
ổng mômen truyền qua khớp
M
’

k
= M
n
+ M
’
d
= 14,2 + 4,38 = 18,58 Nm
- Khi hãm vật đang nâng, mômen đặt trên phanh là M
ph
=
14Nm. T
ổng mômen để thắng quán tính của các hệ thống
M
qt
= M
ph
+ M
*
t
= 14 + 9,3 = 23,3 Nm
Trong đó: M
*
t
= M
h
= 9,3 Nm (đã tính phần trước)
Ta có thể tính được phần mômen truyền qua khớp để thắng
quán tính các tiết máy quay trên phía động cơ bằng cách tương tự
như
trên. Mặt khác cũng có thể tính xuất phát từ thời gian phanh,

theo công thức (3-6) – (tr.52).

2
0
2*
1
2
00
*
1
.).(375

)(375
)(
iaMM
nDQ
MM
nDG
t
tphtph
Iii
n
ph








= 1287,0
34,31.2.3,23.375
807,0.1420.1406,0.10250
3,23.375
1420.686,0.1,1
22
2
 s
Mômen truy
ền qua khớp để thắng quán tính sẽ bằng


663,16
1287,0.375
1420.5664,0
.375
.
1
'
2
'"


n
ph
I
ii
qtk
t
nDG

MM Nm
Như vậy, khi phanh vật đang nâng khớp phải truyền mômen
lớn hơn, do đó cần phải kiểm tra khả năng truyền tải của khớp theo
mômen truyền yêu cầu là M =16,663 Nm. Kiểm tra điều kiện an
toàn của khớp nối:
M.k
1
.k
2
= 16,665.1,3.1,1 = 23,824 Nm < M
max
=
46,62 Nm
Trong đó: k
1
, k
2
– là hệ số tính đến mức độ quan trọng của cơ
cấu và điều kiện
làm việc của cơ cấu, giá trị được tra theo
bảng (2-7).
M
max
= R
n
.P = 46,26 Nm (dựa vào phần tính chọn
phanh).
V
ậy khớp nối đã chọn đã làm việc an toàn.
Bảng (2-7). Hệ số k

1
và k
2
.
k
2
đối với chế độ làm việc
Loại cơ cấu
k
1
Nh TB N RN
Cơ cấu nâng
vật
Cơ cấu nâng
chuyển
kim loại lỏng
Cơ cấu thay
đổi
tầm với
Cơ cấu di
chuyển
và cơ cơ vấu
quay
1,3
1,5
1,4
1,2
1,1 1,2 1,3 1,5