Tài liệu Tính toán cần cẩu Derrick tải trọng nâng 3T dùng cho tàu thủy - chương 5: Chọn phương án và tính toán cơ cấu nâng pdf

Chương 5: CHỌN PHƯƠNG ÁN VÀ TÍNH TOÁN CƠ CẤU
NÂNG
đây việc tính toán thiết kế cơ cấu nâng là loại cơ cấu
nâng dẫn động bằng máy.
Đối với có cấu nâng dẫn động bằng máy thường gặp là dẫn
động riêng, do tính chất đặc biệt quan trong và yêu cầu cao đối
với máy dẫn động bằng điện. Do vò trí đặc biệt của cơ cấu nâng
trong bất kỳ loại máy trục nào, nó phải đảm bảo độ an toàn, độ
tin cậy, độ ổn đònh cao khi làm việc đều phải được chế tạo
nghiêm chỉnh với chất lượng tốt của các khâu.
2.2.1. Chọn Phương n Cho Cơ Cấu Nâng
Việc chọn phương án cho cơ cấu nâng phải đảm bảo một số
yêu cầu sau:
- Lắp ráp sửa chữa dễ dàng
- Đảm bảo độ bền và có khả năng thay thế dễ dàng khi bò
hỏng hóc.
- Chắc chắn vững vàng khi làm việc
- Kích thước gọn, trọng lượng nhẹ
Chọn sơ đồ cho cơ cấu nâng như hình vẽ (2-1) lắp cho cơ
cấu trục quay.
2.2.2. Tính Toán Cơ Cấu Nâng
2.2.2.1. Chọn cáp
Điều trước tiên của việc tính toán cơ cấu nâng là chọn
phần tử mềm dễ uốn dùng để nâng hạ vật. Việc lựa chọn các
phần tử mềm này phụ thuộc vào các thông số cơ bản, điều kiện
sử dụng chế độ làm việc cũng như các yêu cầu đặc biệt về cấu
tạo mà lựa chọn. Vì cơ cấu làm việc với động cơ điện, dẫn động
vận tốc cao nên chọn cáp làm phần tử mềm để liên kết các chi
tiết lại với nhau trong cơ cấu nâng.
Trong cơ cấu nâng cáp là loại dây có nhiều ưu điểm hơn so
với loại dây khác như xích tấm, xích hàn và là loại dây được sử

dụng phổ biến nhất trong nghành máy trục hiện nay.
Trong các kiểu kết cấu dây cáp thì kết cấu kiểu
K-P theo
OCT 2688-55 có tiếp xúc đường giữa các sợi thép ở các lớp bề
mặt kề nhau, làm việc lâu hỏng được sử dụng rộng rãi. Vật liệu
chế tạo là sợi thép có giới hạn bền 1200
 2100N/mm
2
. Vậy ta
chọn loại cáp
K-P6 x 19 = 114 (OCT 2688-55) với giới hạn
bền sợi thép trong khoảng 1400
 2000 N/mm
2
để dễ dàng thay
thế sau này khi bò hỏng đứt.
2.2.2.2. Palăng giảm lực
Trong quá trình làm việc của cơ cấu nâng thì dây cáp được
quấn lên tang qua ròng rọc đổi hướng. Để tiện lợi trong khi làm
việc, giảm lực căng dây cáp và giảm đường kính kích thước bộ
truyền động ta chọn sơ đồ palăng đơn với tải trọng nâng 3 tấn,
bội suất palăng a=2 để nâng hạ vật.
+ Lực căng đònh mức xuất hiện ở nhánh dây cuốn lên tang
qua ròng rọc dẫn hướng khi nâng vật.
Được xác đònh theo công thức:
pg
dm
a
Q
S


.
max

Trong đó: Q
max
= k.Q
dn

= 1,2.3000 = 3600 (kg)
Q
dn
: Trọng lượng danh nghóa vật nâng.
Q
max
: Trọng lượng vật nâng có tính đến thiết bò mang vật.

R
: Hiệu suất ròng rọc đặt trên ổ lăn và bôi trơn bằng mỡ.
> chọn

R
= 0.98
a: Bội suất của palăng a=2

p:
Hiệu suất của palăng, 
p
=
a

r

= 0,96
Thế số vào:
)(3.1913
98,0.96,0.2
3600
.
max
KG
a
Q
S
RP
dm


2.2.2.3. Kích thước dây cáp
Kích thước dây cáp được chọn dựa vào công thức:
S
đ
= S
max
.n
Trong đó: S
đ
– lực kéo đứt cáp, N
n- hệ số an toàn của cáp khi nó làm việc trung bình, n=5,5
S
max

= S
dm
.k = 1913,3 .1,5 = 2870 KG
Với: k là hệ số tải trọng động, k= 1,5
 S
đ
= 2870 . 5,5 = 15785 KG
Thông qua S
đ
đã tính ta chọn cáp theo tiêu chuẩn OCT
3077-55 có lực đứt dây cáp theo tiêu chuẩn S
đ
 S
max
. n, ta chọn
được cáp có thông số sau:
Giới hạn bền của sợi:

b
= 1500N/mm
2
Đường kính cáp: d
c
= 15mm
Lực kéo đứt: S
đ
= 11800 Kg/mm
2
Tiết diện của cáp: F
c

= 86,91mm
2
Trọng lượng cáp trên 100m: 80,02kg
2.2.2.4. Các kích thước cơ bản của tang và ròng rọc
2.2.2.4.1. Đường kính cơ bản của tang và ròng rọc
Đường kính nhỏ nhất của tang và ròng rọc được xác đònh từ
điều kiện bền lâu của dây cáp theo công thức sau:
D
tg
= d
c
(e-1)
Trong đó: d
c
– đường kính cáp, d
c
= 15mm
e- hệ số đường kính tang, ở chế độ làm việc trung bình dẫn
động bằng máy, e=18
D
tg
= d
c
(e-1) = 15 (18-1) = 255mm
Chọn đường kính tang D
tg
= 260 và đường kính ròng rọc
bằng đường kính tang để đảm bảo độ bền lâu cho cáp D
R
=

260mm.
Vật liệu chế tạo tang và gang và ròng rọc là thép CT3,
tang xẻ rãnh
2.2.2.4.2. Chiều dài tang
Tang phải đảm bảo sao cho khi hạ vật xuống vò trí thấp
nhất trên tang vẫn còn lại ít nhất 1,5 vòng dây, không kể những
vòng nằm trong cặp (quy đònh về an toàn).
- Chiều dài có ích của cáp:
1 = H.a
H: chiều cao nâng danh nghóa, H=
13,5m
a: bội suất palăng, a=2
Vậy 1 = 13,5 . 2 = 27m
- Số vòng cáp làm việc trên tang:
vong
dD
Z
ct
o
5,31
)15260(14,3
27000
)(
1







- Số vòng cáp toàn bộ
trên tang:
Z = Z
0
+ Z
1
Trong đó: Z
1
số vòng thừa dự trữ không sử dụng đến ( 1,5)
Z = Z
0
+ Z
1
= 31,5 + 3,5 = 34 (vòng)
- Chiều dài phần cắt ren trên tang
L
0
= Z.t
Trong đó: t- là bước quấn cáp trên tang có xẻ rãnh xoắn ốc và
kết cấu rãnh tang được lấy theo đường kính cáp quấn trên tang.
t = d
c
+ (23) (mm)
= 15 + 2 = 17
L
0
= 34 . 17 = 578 (mm)
- Chiều dài toàn bộ của tang là:
L (m)
L = L

0
+ L
k
+ 2L
tb
Với: L
k
- phần tang kẹp đầu cáp
L
tb
- phần tang để làm thành bên
Chiều dài L
k
là phần tang để kẹp đầu cáp, thường dùng
phương pháp thông thường nên phải cắt thêm khoảng 4 vòng
rãnh tang nữa ta chọn phương án là kẹp cáp ở bên ngoài thành
tang, do đó:
L
k
= 4.15 = 60 (mm)
Vì tang đã được cắt rãnh, cáp nguồn một lớp nên không
cần phải làm thành bên, tuy nhiên ở hai đầu tang trước khi vào
phần cắt rãnh ta để lại một khoảng bằng L
tb
= 22mm.
Vậy chiều dài toàn bộ của tang
L = 578 + 60 + 22 = 600 (mm)
- Bề dày của tang xác đònh theo công thức kinh nghiệm.
 = 0,02.D
t

+ (6  10) = 0,02 . 260 + (6  10) = 12 (mm)
Kiểm tra sức bền của tang theo công thức:
t
Sk
d
n
.





Với: - hệ số giảm ứng suất với tang bằng gang  = 0,8
k- hệ số phụ thuộc số lớp cáp cuốn trên tang
Số lớp
cuốn
1 2 3
 4
k 1 1,4 1,8 2
2
/90,61
17
.
12
57851.8,0.1
.

mmN
t
Sk

d
n




Tang được đúc bằng gang CЧ 15 – 32 là vật liệu phổ biến
nhất có giới hạn bền nén là:

bn
= 565N/mm
2
.
 
2
/133
5
565
5
mmN
bn



Vaọy tang laứm vieọc ủuỷ ben