Thiết kế cầu trục hai dầm kiểu hộp

Đồ n Nâng Chuyển GVHD:Nguyễn Danh Sơn

LỜI NÓI ĐẦU
Đồ án môn học kỹ thuật nâng chuyển là bước kết thúc môn học kỹ thuật nâng
chuyển, là phần kiến thức quan trọng đối với sinh viên khoa cơ khí nói chung và sinh
viên ngành cơ giới hoá xí nghiệp nói riêng, đó là kiến thức tổng hợp của các môn học :
cơ sơ thiết kế máy, vẽ kỹ thuật, cơ học máy, sức bền vật liệu,…
Đề tài của đồ án này là thiết kế cầu trục hai dầm kiểu hộp để nâng vật có tải trọng 3
tấn, dùng để nâng chuyển các vật, các chi tiết, phôi liệu … trong nhà xưởng .
Qua đồ án giúp sinh viên nắm vững những vấn đề cơ bản trong thiết kế máy, tính
toán thiết kế chi tiết máy theo chỉ tiêu chủ yếu là khả năng làm việc, thiết kế chi tiết
máy vỏ khung, chọn cấp chính xác ,lắp ghép và phương pháp trình bày bản vẽ, về dung
sai lắp ghép và các số liệu tra cứu .
Do kiến thức về thiết kế máy còn hạn chế và lần đầu tiên thực hiện một đồ án nên
nội dung và trình bày còn hạn chế không tránh khỏi thiếu sót .
Chúng em rất chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của các thầy cô trong bô trong bộ môn,
sự nhiệt tình giúp đỡ, chỉ dẫn, giảiù thích của Thầy Nguyễn Danh Sơn.

Sinh viên thực hiện:
Dương Đăng Lộc Thònh
SVTH:Dương Đăng Lộc Thònh
1
Đồ n Nâng Chuyển GVHD:Nguyễn Danh Sơn
A) NHIỆM VỤ THIẾT KẾ:
Thiết kế cầu trục đảm bảo yêu cầu về các thông số hoạt động và đặc tính kỹ thuật
cho trước:
- Kích thước nhỏ gọn phù hợp với không gian làm việc chật hẹp trong xưởng cơ
khí.
- Đảm bảo tính bền , an toàn kinh tế ,dễ dàng vận hành ,bảo trì
- Tăng năng suất giảm nhẹ sức lao động của công nhân trong việc vận chuyển
phôi.

- Đăc tính kỹ thuật
Tính toán cơ cấu di chuyển cầu:
Các số liệu:
Tải trọng : Q = 12,5(t) = 125000 ( N)
Chiều cao nâng: H = 8 (m)
Tầm rộng : l = 20 ( m)
Vận tốc nâng V
D
= 12 (m/ph)
Vận tốc di chuyển xe lăn : V
xl
= 30 (m/ph)
Vận tốc di chuyển cầu trục : V
c
= 100 (m/ph)
Chế độ làm việc : CĐ = 25% trung bình
Ta chọn và sử dụng sơ đồ cơ cấu di chuyển cầu với trục truyền động quay nhanh, là sơ
đồ sử dụng rộng rãi hiện nay.
Trục động cơ nối trực tiếp với trục truyền động , qua hộp giảm tốc và khớp răng truyền
chuyển động đến các bánh xe , bánh xe được kẹp chặt trên trục . Với sơ đồ này , trục
truyền động sẽ có kích thước và trọng lượng nhỏ, hộp giảm tốc ở hai bên gần bánh xe
vì vậy giảm được trọng lượng cầu và cơ cấu.
Tuy nhiên có nhược điểm là giá thành cao ( vì có 2 hộp giảm tốc ) , trục truyền động
quay nhanh đòi hỏi phải lắp ráp chính xác.

SVTH:Dương Đăng Lộc Thònh
2
Đồ n Nâng Chuyển GVHD:Nguyễn Danh Sơn
B)CHỌN PHƯƠNG ÁN :
1 . Trục truyền tốc độ chậm :

Do phải truyền momen xoắn lớn nên trục truyền ,khớp nối,và ổ bi có kích thướt
rất lớn ,đặc biệt khi trục truyền có tải trọng nâng và khẩu độ lớn.
2. Trục truyền tốc độ trung bình :
Momen xoắn trên trục truyền nhỏ hơn so với trục truyền chậm và kích thướt của
nó cũng nhỏ hơn, thuận tiện trong lắp ráp và thiết kế.

3. Trục truyền tốc độ nhanh :
SVTH:Dương Đăng Lộc Thònh
3
Đồ n Nâng Chuyển GVHD:Nguyễn Danh Sơn
Do quay nhanh,nên momen xoắn nhỏ.kết cấu nhỏ gọn.Tuy nhiên do quay nhanh
nên yêu cầu lắp ráp và chế tạo chính xácnếu không sẽ xảy ra lệch trục.
4.Dẫn đông riêng :
Cơ cấu di chuyển dẫn động riêng gồm 2 cơ cấu như nhau dẫn độâng cho các bánh
chủ động mỗi bên ray riêng 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
2 bên ray không đều song rất gọn nhẹ,dễ lắùp đặt,sử dụng va øbảodưỡng.Sử dụng trong
những dầm trục có khẩu độ lớn trên 15m,cần lưu ý thêm khả năng đồng tốc.Điều này
dễ dàng khắc phục bằng bánh xe côn.

SVTH:Dương Đăng Lộc Thònh
4
Đồ n Nâng Chuyển GVHD:Nguyễn Danh Sơn
B)Phần Tính toán :
1)Bánh xe và Ray:
Chọn loại bánh xe hình trụ KY700 có 2 thành bên với các kích thước theo
Γ
CT 3569-
74, đường kính bánh xe được tra trong bảng 9-4 trang 192 trong sách tính toán máy trục
Từ Q = 125000( N )

→
D
bx
= 700 ( mm) và đường kính ngỗng trục lắp ổ d =
105(mm)
mặt khác dựa vào hình 8-9 trang 141 trong sách tính toán máy trục từ tải trọng Q
= 12,5 (t) ta có trọng lượng xe lăn kể cả bộ phận mang vật G
x
= 136780 ( N)
chọn chiều rộng vành bánh xe bằng 110 (mm) theo đường kính D
bx
= 700 ( mm),
chọn ray cầu trục KP 80 để làm ray cho cầu lăn.
Vì trọng lượng của cầu ghép có trọng tải Q = 12,5 (t) nên chế độ làm việc trung
bình có thể xác đònh theo đồ thò hình 8-7 trang 140 trong sách tính toán máy trục .
Mặt khác , do chế độ làm việc nhẹ , trọng lượng cho trong đồ thò giảm 10% trọng
lượng phân bố đều theo chiều dài của dàn đứng chính và phụ được xác đònh:
q
ch
= (0,55
÷
0,7)q
Chọn q
ch
= 0,7q = 0,7.3500 = 2450 ( N ) ( chọn q = 3,5 (t) =3500 )

Với dàn phụ :
q
ph
= ( 0,45

÷
0,3 )q
chọn q
ph
= 0,45q = 0,45.3077 = 1385 (N) ( chọn q = 3,077(t) = 3077(N))
q
c
= 2( q
ch
+ q
ph
) = 2( 2450 + 1385 ) = 7670 (N)
⇒
Q
c
= q
c
.L = 7670.20 = 153400 (N)
với L = 20(m) theo giả thiết
Do đó trọng lượng cầu kể cả cơ cấu di chuyển cầu G
c
= 153400 (N)
SVTH:Dương Đăng Lộc Thònh
5
Đồ n Nâng Chuyển GVHD:Nguyễn Danh Sơn
Bánh xe được bố trí với khoảng cách bánh (nhòp cầu ) L = 20000 (mm) và khoảng cách
trục B = 4300 (mm)
Tải trọng lớn nhất tác dụng lên bánh xe khi xe lăn có vật nâng lớn nhất tại một đầu bên
trái cầu cầu.

P
max
=
( )
x
Q G
+

2
L l
L
−
 
 ÷
 
+
4
c
G

N
G
L
lL
QGDAPP
Cx
116312
153400.
4
1

20
1.120
).12500040000.(
2
1
.
4
1
)..(
2
1
),(
max
=
+
−
+=
+
−
+==
Tải trọng nhỏ nhất tác dụng lên bánh xe A ( và D ) khi xe lăn không có vật nâng tại
đầu bên phải cầu :


N
G
l
lL
GDAP
Cx

57100
153400.
4
1
20
25,120
.40000.
2
1
.
4
1'
..
2
1
),(
min
=
+
−
=
+
−
=
Tải trọng tương đương lên bánh xe : theo công thức 3.65 sách TTMT

N
PKP
bxbx
118700

116312.2,1.85,0
..
max
=
=
=
γ

γ
xác đònh theo công thức 3.65a TTMT
với tỷ số
7,0
15340040000
125000
0
=
+
=
G
Q
Chọn
γ
= 0,85
( theo bảng 3-13 sách tính toán máy trục )

chọn k
bx
= 1,2 ( do chế độ làm việc trung bình ) tra trong bảng 3-12 trong sách tính toán
máy trục
Mặt khác : do giữa bánh xe và ray tiếp xúc điểm nên ta có :

SVTH:Dương Đăng Lộc Thònh
6
Đồ n Nâng Chuyển GVHD:Nguyễn Danh Sơn

[ ]
2
3
2
max
d
P E
m
σ σ
ρ
×
= ≤
d

max
ρ
: bán kính lớn nhất được xác đònh trong mặt phẳng tiếp xúc nhiều nhất
m : hệ số phụ thuộc tỉ số bán kính tương đương nhỏ trên bán kính tương đương với

min
max
bx
ray
R
R
ρ

ρ
=
Do bánh xe bằng thép :

[ ]
3
2
max
3600
d
d
P
m
σ σ
ρ
= ≤
P : tải trọng tác dụng lên bánh xe
Chọn m = 0,49
( )
(
)
[ ]
max
3
2
2
375
750
0,5 0,5
116910

3600.0,49. 1045
750
bx
ray
d
d
R
R mm
N
mm
ρ
σ σ
⇒ = = = =
⇒ = = ≤
Tra bảng 2-19 bảng modul đàn hồi tương đương E và ứng suất dập cho phép
[ ]
d
σ
= 750 N/mm
2

Vậy ta chọn vật liệu làm bánh xe là thép 55-Л được đúc làm tốt có độ rắn
HB = 300
÷
400
2)Động cơ điện :
Lực cản chuyển động do ma sát

bx
D

df
QGW
..2
)(
01
+
++=
µ
công thức 3.40 sách TTMT
SVTH:Dương Đăng Lộc Thònh
7
Đồ n Nâng Chuyển GVHD:Nguyễn Danh Sơn
µ
= 0,9 theo bảng 3-7 trang 65 trong sách tính toán máy trục

f
= 0,02 theo bảng 3-8 trang 65 trong sách tính toán máy trục là hệ số ma sát
trong ổ trục
G
0
: trọng lượng cầu trục kể cả bộ phận mang vật nặng
G
0
= G + G
C
= 40000 + 153400 = 193400N
Q = 125000 N
D = 100 mm D
bx
= 710mm

N
W
1287
710
100.02,07,0.2
).125000193400(
1
=
+
+=

Lực cản do độ dốn đường ray: theo công thức 3.41 TTMT
N
QGW
4,318)125000193400.(001,0
).(
02
=+=
+=
α
α
: độ dốc đường ray do đường đặt trên các dầm sắt với nền bê tông cốt sắt nên
α
=
0,001
(theo bảng 3-9 trang 66 trong sách tính toán máy trục )
Tổng lực cản tónh chuyển động :
W
t
= k

t
.W
1
+ W
2
+ W
3
công thức 3.39 TTMT
Trong đó W
3
= 0 lực cản do gió ( động cơ bố trí trong nhà xưởng )
⇒
W
t
= k
t
.W1 + W
2

k
t
hệ số kể đến lực cản do ma sát thành bánh và mặt đầu của ma bánh xe .Theo bảng
3.6 TTMT tỷ số giữa khoảng cách bánh trên khoảng cách trục bánh xe
5
4300
20000
≈=
B
L
Chọn k

t
= 2,4
Vậy W
t
= 2,4.1287 +318,4 = 3407,2 (N)
Công suất tónh yêu cầu đối với động cơ điện :

)(6,6
85,0.1000.60
100.2,3407
1000.60
.
KW
VW
N
dc
Ct
t
==
=
η
trong đó V
C
: vận tốc di chuyển cầu trục V
C
= 100 m/ph
SVTH:Dương Đăng Lộc Thònh
8