Thiết kế máy nâng container kiểu cần q = 41,5 t theo kiểu máy của hãng konecranes

  • 99 trang
  • file .doc
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN.................................................................................................................6
LỜI CAM ĐOAN............................................................................................................7
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ........................................................................................8
MỞ ĐẦU.......................................................................................................................10
1. Lí do chọn đề tài...................................................................................................10
2. Mục đích của đề tài thiết kế................................................................................10
3. Phương pháp và phạm vi nghiên cứu................................................................10
4. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài................................................................................11
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN.........................................................................................12
1.1. Giới thiệu chung về máy nâng tự hành...........................................................12
1.1.1. Giới thiệu chung...........................................................................................12
1.1.2. Giới thiệu về máy nâng container kiểu cần.................................................12
1.2. Phân tích lựa chọn phương án thiết kế...........................................................13
1.2.1. Các phương án thiết kế................................................................................13
1.2.1.1. Phương án 1: Dùng xi lanh thủy lực một chiều....................................13
1.2.1.2. Phương án 2: Dùng xi lanh thủy lực hai chiều.....................................14
1.2.1.3. Phương án 3: Dùng một xi lanh thủy lực nâng....................................14
1.2.1.4. Phương án 4: Dùng hai xi lanh thủy lực nâng......................................15
1.2.2. Lựa chọn phương án thiết kế.......................................................................15
1.3. Lựa chọn sơ bộ thông số và kích thước cơ bản của máy nâng.....................16
CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN CHUNG...........................................................................18
2.1. Tính toán sơ bộ năng suất................................................................................18
2.1.1. Quy trình làm hàng......................................................................................18
2.1.2. Xác định chu kỳ làm việc của máy nâng....................................................19
2.1.3. Tính năng suất..............................................................................................20
2.1.3.1. Năng suất lý thuyết................................................................................20
2.1.3.2. Năng suất kỹ thuật.................................................................................20
2.1.3.3. Năng suất khai thác...............................................................................20
2.2. Chế độ làm việc của máy nâng........................................................................21
2.2.1. Hệ số sử dụng sức nâng...............................................................................21
2.2.2. Hệ số sử dụng máy trong năm.....................................................................21
2.2.3. Hệ số sử dụng trong ngày............................................................................21
2.2.4. Cường độ làm việc của cơ cấu:....................................................................22
2.2.5 Nhiệt độ môi trường xung quanh và số lần mở máy:...................................22
2.3. Lựa chọn hệ thống truyền động thuỷ lực.......................................................22
2.3.1. Giới thiệu về truyền động thuỷ lực..............................................................22
2.3.1.1. Khái niệm..............................................................................................22
2.3.1.2. Ưu nhược điểm của truyền động thuỷ lực.............................................22
2.3.2. Thiết kế sơ đồ truyền động thuỷ lực:...........................................................23
3
2.3.2.1. Sơ đồ thuỷ lực.......................................................................................23
2.3.2.2. Giải thích kí hiệu và chức năng của các phần tử trong sơ đồ thuỷ lực..23
2.3.2.3 Nguyên lý hoạt động của hệ thống thuỷ lực...........................................24
CHƯƠNG 3: TÍNH KẾT CẤU THÉP CẦN..............................................................25
3.1. Tính toán kết cấu thép cần...............................................................................25
3.1.1. Giới thiệu kết cấu thép cần..........................................................................25
3.1.2. Xác định các kích thước động học...............................................................25
3.1.2.1. Biểu đồ sức nâng...................................................................................25
3.1.2.2. Kích thước động học.............................................................................26
3.1.3. Yêu cầu, lựa chọn vật liệu chế tạo cần.........................................................27
3.1.4. Phương pháp tính kết cấu thép.....................................................................27
3.1.5. Nguyên tắc tính............................................................................................28
3.1.6. Tổ hợp tính toán...........................................................................................29
3.1.7. Sơ đồ tính cần:.............................................................................................33
3.1.8. Xác định nội lực kết cấu..............................................................................34
3.1.8.1. Tổ hợp tải trọng IIa: Máy nâng đứng yên (không di chuyển) bắt đầu
nâng hạ container với toàn bộ tốc độ khởi động hoặc phanh hãm đột ngột.......34
3.1.8.2. Tổ hợp tải trọng IIb: Máy nâng container di chuyển với tốc độ tối đa,
thực hiện phanh hãm đột ngột............................................................................53
3.1.9. Đặc trưng hình học của mặt cắt cần và nghiệm bền cần..............................68
3.1.9.1. Cần phụ.................................................................................................68
3.1.9.2. Cần chính...............................................................................................70
3.1.10. Nghiệm lại trọng lượng cần.......................................................................73
3.2. Tính chọn mối hàn............................................................................................73
3.2.1. Một số loại loại mối hàn..............................................................................73
3.2.1.1. Mối hàn góc...........................................................................................73
3.2.1.2. Mối hàn đối đầu.....................................................................................74
3.2.2. Tính toán chiều dài đường hàn cho các mối hàn đắc trưng.........................74
3.2.2.1. Mối hàn tấm thành và tấm biên cần phụ...............................................75
3.2.2.2. Mối hàn tấm thành và tấm biên cần chính............................................75
CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN CÁC CƠ CẤU.................................................................76
4.1. Tính toán cơ cấu nâng cần...............................................................................76
4.1.1. Xác định hành trình của XLTL....................................................................76
4.1.2. Xác định lực đẩy của XLTL........................................................................76
4.1.3. Tính chọn XLTL..........................................................................................77
4.1.3.1. Đường kính XLTL................................................................................77
4.1.3.2. Tính cần (cán) piston.............................................................................78
4.1.4. Kiểm tra XLTL............................................................................................79
4.1.4.1. Kiểm tra ổn định của cần piston............................................................79
4.1.4.2. Kiểm tra lực chuyển động ....................................................................79
4.1.5. Xác định lưu lượng cần thiết để xi lanh nâng làm việc...............................80
4.1.6. Xác định lưu lượng riêng của bơm..............................................................80
4.2. Tính toán cơ cấu co dãn cần............................................................................80
4.2.1. Xác định hành trình của XLTL....................................................................80
4
4.2.2. Xác định lực đẩy của XLTL........................................................................81
4.2.3. Tính chọn XLTL..........................................................................................81
4.2.3.1. Đường kính XLTL................................................................................81
4.2.3.2. Tính cần (cán) piston.............................................................................83
4.2.4. Kiểm tra XLTL............................................................................................84
4.2.4.1. Kiểm tra ổn định của cần piston............................................................84
4.2.4.2. Kiểm tra lực chuyển động ....................................................................85
4.2.5. Xác định lưu lượng cần thiết để xi lanh co dãn làm việc.............................85
4.2.6. Xác định lưu lượng riêng của bơm..............................................................85
4.3. Tính các thiết bị khác trong hệ thống TĐTL.................................................86
4.3.1. Tính chọn bơm thủy lực...............................................................................86
4.3.1.1. Phân tích lựa chọn loại bơm..................................................................86
4.3.1.2. Tính chọn bơm......................................................................................87
4.3.2. Tính chọn thùng dầu....................................................................................88
4.3.3. Lựa chọn dầu thủy lực.................................................................................89
4.3.3.1. Vai trò của dầu thủy lực........................................................................89
4.3.3.2. Yêu cầu đối với dầu thủy lực................................................................89
4.3.3.3. Lựa chọn thủy lực..................................................................................89
4.3.4. Chọn van thủy lực........................................................................................90
4.3.4.1 Van an toàn.............................................................................................90
4.3.4.2. Van phân phối.......................................................................................91
4.3.4.3. Van một chiều.......................................................................................92
4.3.5. Tính chọn đường ống...................................................................................92
4.3.5.1. Tính đường kính trong của hệ thống thủy lực.......................................92
4.3.5.2. Tính chiều dày thành ống......................................................................93
4.3.6. Cút nối..........................................................................................................94
4.3.7. Bầu lọc.........................................................................................................95
CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ................................................................96
5.1. Kết quả thu được..............................................................................................96
5.2. Kết luận và kiến nghị........................................................................................96
TÀI LIỆU THAM KHẢO.............................................................................................97
5
LỜI CẢM ƠN
Trong suốt quá trình học tập, rèn luyện, và nghiên cứu tại trường em đã được các
thầy cô giáo tận tình chỉ dạy. Xuất phát điểm từ một học sinh phổ thông khi vào
trường, giờ đây em đã có thể tự thiết kế cho mình một phần của máy móc hiện đại, tiếp
xúc các công nghệ mới, soi sáng những kiến thức mà phổ thông chưa hiểu được.
Trong quãng thời gian thực tập và làm thiết kế tốt nghiệp, tuy bước đầu còn nhiều
khó khăn song nhờ thực hiện nghiêm túc tiến độ thiết kế tốt nghiệp theo sự hướng dẫn
chỉ bảo tận tình của thầy giáo Ths. Bùi Thức Đức em đã hoàn thành đề tài đúng tiến
độ đề ra.
Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các thầy cô giáo của trường Đại học Hàng
Hải Việt Nam, đặc biệt các thầy cô của tổ môn máy xếp dỡ và thầy giáo Ths. Bùi
Thức Đức đã giúp em hoàn thành đề tài tốt nghiệp của mình. Em xin chúc các thầy cô
dồi dào sức khỏe, thành công trong công việc và cuộc sống.
Hải Phòng, tháng 12/2015
6
LỜI CAM ĐOAN
Em xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân dưới sự hướng dẫn
của thầy giáo Ths. Bùi Thức Đức. Các số liệu trong đề tài có nguồn gốc rõ ràng, phổ
cập, dựa trên các thông số trung thực chính xác. Một số khái niệm, công thức dựa trên
các tài liệu phát hành chính thống của bộ môn máy xếp dỡ, và của các nhà xuất bản rõ
ràng. Công trình chưa từng được công bố dưới bất kì hình thức nào khác.
Hải Phòng, tháng 12/2015
Sinh viên thực hiện
Trần Trọng Hiếu
7
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
STT Hình vẽ Trang
1 Hình 1.1. Sơ đồ phân loại máy nâng. 11
2 Hình 1.2. Xi lanh thủy lực một chiều. 13
3 Hình 1.3. Xi lanh thủy lực hai chiều 14
4 Hình 1.4. Máy nâng một xi lanh thủy lực nâng cần. 14
5 Hình 1.5. Máy nâng hai xi lanh thủy lực nâng cần. 15
6 Hình 1.6. Cấu tạo máy nâng container kiểu cần. 16
7 Hình 1.7. Máy mẫu của hãng Konecranes 16
8 Hình 2.1. Quy trình làm hàng 18
9 Hình2.2. Sơ đồ nguyên lý của hệ thống thủy lực máy nâng container 23
kiểu cần.
10 Hình 3.1. Biểu đồ sức nâng 25
11 Hình 3.2. Kết cấu mặt cắt ngang cần chính. 26
12 Hình 3.3. Kết cấu mặt cắt ngang cần phụ. 26
13 Hình 3.4. Sơ đồ tính cần 33
14 Hình 3.5. Sơ đồ tính cần phụ tổ hợp IIa, mặt phẳng nâng 34
15 Hình 3.6. Sơ đồ tính cần phụ tổ hợp IIa, mặt phẳng ngang 35
16 Hình 3.7. Sơ đồ tính của cần chính tổ hợp IIa, mặt phẳng nâng 36
17 Hình 3.8. Sơ đồ tính của cần chính tổ hợp IIa, mặt phẳng ngang. 37
18 Hình 3.9. Biểu đồ chạy Sap2000 tổ hợp IIa, cần phụ, mặt phẳng nâng, rmin 39
19 Hình 3.10. Biểu đồ chạy Sap2000 tổ hợp IIa, cần phụ, mặt phẳng nâng, rtb 41
20 Hình 3.11. Biểu đồ chạy Sap2000 tổ hợp IIa, cần phụ, mặt phẳng nâng, rmin 43
21 45
Hình 3.12. Biểu đồ chạy Sap2000 tổ hợp IIa, cần phụ, mặt phẳng ngang
22 Hình 3.13. Biểu đồ chạy Sap2000 tổ hợp IIa, cần chính, mặt phẳng ngang. 47
23 Hình 3.14. Biểu đồ chạy Sap2000 tổ hợp IIa, cần chính, mặt phẳng nâng, rmin 49
24 Hình 3.15. Biểu đồ chạy Sap2000 tổ hợp IIa, cần chính, mặt phẳng nâng, rtb 51
25 Hình 3.16. Biểu đồ chạy Sap2000 tổ hợp IIa, cần chính, mặt phẳng nâng, rmax 53
26 Hình 3.17. Sơ đồ tính cần phụ tổ hợp IIb, mặt phẳng nâng. 54
8
27 Hình 3.18. Sơ đồ tính của cần chính tổ hợp IIb, mặt phẳng nâng 56
28 Hình 3.19. Biểu đồ chạy Sap2000 tổ hợp IIb, cần phụ, mặt phẳng nâng, rmin 58
29 Hình 3.20. Biểu đồ chạy Sap2000 tổ hợp IIb, cần phụ, mặt phẳng nâng, rtb 60
30 Hình 3.21. Biểu đồ chạy Sap2000 tổ hợp IIb, cần phụ, mặt phẳng nâng, rmax 62
31 Hình 3.22. Biểu đồ chạy Sap2000 tổ hợp IIb, cần chính, mặt phẳng nâng, rmin 64
32 Hình 3.23. Biểu đồ chạy Sap2000 tổ hợp IIb, cần chính, mặt phẳng nâng, rtb 66
33 Hình 3.24. Biểu đồ chạy Sap2000 tổ hợp IIb, cần chính, mặt phẳng nâng, rmax 68
34 Hình 3.25. Kết cấu mặt cắt ngang cần phụ. 70
35 Hình 3.26. Kết cấu mặt cắt ngang cần chính. 74
36 Hình 3.27. Kết cấu mặt cắt ngang mối hàn góc. 74
37 Hình 3.28. Kết cấu mặt cắt ngang mối hàn góc. 75
38 Hình 3.29. Kết cấu mối hàn tấm thành và tấm biên cần phụ. 75
39 Hình 3.30. Kết cấu mối hàn tấm thành và tấm biên cần chính. 76
40 Hình 4.1. Họa đồ chuyển vị XLTL nâng cần. 77
41 Hình 4.2. Cấu tạo XLTL nâng cần. 79
42 Hình 4.3. Cấu tạo XLTL co dãn cần. 84
43 Hình 4.4. Thông số kích thước bơm M3X600 của hãng Kawasaki 88
44 Hình 4.5. Kích thước bao ngoài của thùng dầu 89
45 Hình 4.6. Van an toàn SUNFAB PRV 32-3/4 92
46 Hình 4.7. Van phân phối YUKEN DSLHG 04 - 4 92
47 Hình 4.8. Van một chiều SharkBite U2016-0000LF 93
48 Hình 4.9. Đường ống thủy lực ALFAGOMMA. 95
49 Hình 4.10. Cút nối thủy lực ALFAGOMMA. 96
50 Hình 4.11. Bầu lọc NorTrac #778647. 96
9
MỞ ĐẦU
1. Lí do chọn đề tài.
Thế giới đã đưa máy móc vào sản xuất hàng trăm năm nay, hàng hóa được sản
xuất ra ngày càng tăng cả về số lượng, chất lượng, nhu cầu trao đổi hàng hóa tăng
mạnh kéo theo yêu cầu ngày càng cao về các phương tiện vận chuyển, các loại máy
nâng vận chuyển. Do đó vai trò của xếp dỡ và vận chuyển hàng hoá ngày càng được đề
cao.
Hàng hóa đa dạng về chủng loại, kích thước, phương thức bảo quản…mỗi loại lại
có những yêu cầu riêng. Tuy nhiên, thùng container có thể đáp ứng được hầu hết các
loại hàng hóa phổ thông, cho nên ngày nay hàng hóa được vận chuyển qua các
container chiếm đa phần. Ngoài ra, vận chuyển hàng hóa bằng container còn có các ưu
điểm khác đối với cả chủ hàng, người vận chuyển, người giao nhận và với xã hội.
Để đáp ứng yêu cầu ngày càng cao của nền kinh tế thị trường, các loại thiết bị
xếp dỡ container ngày càng trở nên phổ biến và hiện đại với nhiều chủng loại chuyên
dùng để xếp dỡ container, trong đó nổi lên với nhiều ưu thế vượt trội là máy nâng
container kiểu cần (Reach stacker). Do đó, em lựa chọn đề tài tốt nghiệp của mình là
thiết kế máy nâng container kiểu cần Q = 41,5 T theo kiểu máy của hãng
KONECRANES.
2. Mục đích của đề tài thiết kế.
Thiết kế loại máy nâng container chuyên dụng với năng suất làm hàng cao, làm
việc ổn định, hiệu quả, an toàn nhằm đáp ứng được các yêu cầu xếp dỡ hàng hoá ngày
càng hiện đại.
3. Phương pháp và phạm vi nghiên cứu.
* Phương pháp:
Dựa trên nền tảng là các học phần được đào tạo tại trường như: sức bền vật liệu,
cơ lý thuyết, cơ kết cấu, nguyên lý – chi tiết máy, vật kiệu kĩ thuật, dung sai và lắp
ghép, kết cấu thép máy nâng chuyển, máy trục, máy nâng tự hành, công nghệ chế tạo,
… và các tài liệu tham khảo của hãng Konecranes, số liệu thực tế thu được khi thực
10
tập tại cảng Hải Phòng. Kết hợp với sử dụng các phần mềm tin học chuyên ngành như
Sap2000 v7.42, AutoCAD 2007 để nâng cao hiệu quả thiết kế.
* Phạm vi nghiên cứu:
Trong thiết kế này chủ yếu đi sâu vào tính toán kết cấu thép cần, các cơ cấu:
nâng, co dãn cần.
4. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài.
Đề tài có thể dùng như một tài liệu tham khảo cho việc học tập và nghiên cứu của
sinh viên, kỹ sư, cán bộ kỹ thuật. Áp dụng trong quá trình thiết kế, chế tạo, khai thác,
bảo dưỡng, sửa chữa máy.
11
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. Giới thiệu chung về máy nâng tự hành.
1.1.1. Giới thiệu chung.
Máy nâng tự hành (máy nâng) là danh từ chung để gọi các loại máy nâng vận
chuyển dùng để mang, nâng hạ, di chuyển các loại hàng như hàng khối, hàng rời… từ
kho bãi, đống vật liệu lên phương tiện vận tải (chủ yếu là xe đầu kéo, xe tải, tàu hỏa)
hoặc ngược lại.
Máy nâng có tính linh hoạt, cơ động cao nên thường dùng phổ biến trong công
tác nâng hạ, xếp dỡ và vận chuyển hàng hoá ở các kho bãi, tuyến tiền phương, hậu
phương ở các cảng sông, cảng biển hoặc trong nội bộ phân xưởng, nhà máy, cơ sở sản
xuất.
Khác với cần trục không di chuyển khi mang hàng, máy nâng có thể hoạt động,
làm việc, di chuyển khi có mang hàng.
Máy nâng đa dạng về chủng loại, kết cấu, phương thức hoạt động nên khi phân
loại máy nâng có thể phân loại như sau:
Hình 1.1. Sơ đồ phân loại máy nâng.
1.1.2. Giới thiệu về máy nâng container kiểu cần.
Máy nâng container kiểu cần (Reach stacker) là loại máy nâng chuyên dùng để
làm hàng container hiện đại nhất. Loại máy nâng này hiện nay được nhiều quốc qua,
nhiều hãng xe trên thế giới chế tạo thành công, hoàn thiện. Một số thương hiệu lớn
12
với chất lượng chế tạo máy nâng đã được khẳng định như Kalmar, Linde, Terex,
Hyster, Konecranes…,có thể hình dáng, kết cấu của các hãng khác nhau tuy nhiên
nhìn chung về mặt cấu tạo lớn đều có cùng các loại cơ cấu.
Các cơ cấu của máy được thiết kế vững vàng, chắc chắn phục vụ cho công nghiệp
nặng, chuyên dùng để nâng hạ, vận chuyển container. Các thiết bị của máy đặt trên
một khung xe bánh lốp cơ sở, cầu chủ động là cầu sau, trọng tâm xe rất gần mặt đất,
cho nên máy có tính ổn định chống lật cao khi làm việc. Người điều khiển máy ngồi
trong cabin làm việc, ca bin này được bố trí chống rung, cách âm và có tầm nhìn bao
quát toàn bộ quá trình làm hàng. Ở 1 số máy nâng còn được bố trí điều hòa nhiệt độ
trong cabin.
Máy có các cơ cấu: nâng hạ cần (Lift and lower), co dãn cần (Protruding), dịch
ngang khung – dịch chuyển trọng tâm khung (Sideshift), co dãn khung (Positioning),
quay khung quanh trục thẳng đứng (Rotation), quay khung quanh trục nằm ngang
(Tilt), làm phẳng khung theo phương ngang (Levelling), xoay chốt, di chuyển máy…
Các cơ cấu của máy đa phần dẫn động bằng hệ truyền động thủy lực.
Với tính ổn định, linh động cao, khả năng xoay trở, tốc độ làm hàng nhanh gọn,
an toàn nên loại máy này có xu hướng ngày càng được ưa chuộng, được sử dụng phổ
biến ở các kho bãi, bến cảng, cơ sở làm hàng container ở Việt Nam và trên toàn thế
giới.
1.2. Phân tích lựa chọn phương án thiết kế.
1.2.1. Các phương án thiết kế.
Về mặt cấu tạo chung, các cơ cấu nâng cần, co dãn cần đều truyền động thủy lực.
Các phương án thiết kế đặt ra là:
1.2.1.1. Phương án 1: Dùng xi lanh thủy lực một chiều.
Hình 1.2. Xi lanh thủy lực một chiều.
13
Với xi lanh thủy lực một chiều, khi nâng cần hoặc khi giãn cần, dầu thủy lực
được bơm vào khoang dưới, cần piston dịch chuyển lên trên. Khi hạ cần hoặc co cần,
tự trọng bản thân của cần và hàng, hoặc cần đẩy cần piston dịch chuyển xuống dưới.
*Ưu điểm: Hệ thống thủy lực đơn giản hơn, giảm được chi phí của máy.
*Nhược điểm: Cần dao động trong mặt phẳng thẳng đứng kể cả khi mang hàng hay
không mang hàng.
1.2.1.2. Phương án 2: Dùng xi lanh thủy lực hai chiều.
Hình 1.3. Xi lanh thủy lực hai chiều.
Với xi lanh thủy lực hai chiều, khi nâng cần hoặc giãn cần, dầu thủy lực được
bơm vào khoang dưới, cần piston dịch chuyển lên trên. Khi hạ cần hoặc co cần, dầu
thủy lực được bơm vào khoang trên, cần piston dịch chuyển xuống dưới.
*Ưu điểm: Cần không bị dao động trong mặt phẳng thẳng đứng kể cả khi mang hàng
hay không mang hàng.
*Nhược điểm: Hệ thống thủy lực phức tạp hơn, tăng chi phí của máy.
1.2.1.3. Phương án 3: Dùng một xi lanh thủy lực nâng.
Hình 1.4. Máy nâng một xi lanh thủy lực nâng cần.
Với một xi lanh thủy lực nâng, xi lanh được lắp ngay bên dưới cần.
14
*Ưu điểm: Dùng ít xi lanh thủy lực, lắp đặt ít các gối đỡ.
*Nhược điểm: Kích thước xi lanh thủy lực lớn, kích thước các gối đỡ lớn, tải tập trung
lớn.
1.2.1.4. Phương án 4: Dùng hai xi lanh thủy lực nâng.
Hình 1.5. Máy nâng hai xi lanh thủy lực nâng cần.
Với hai xi lanh thủy lực nâng, xi lanh được lắp hai bên cần.
*Ưu điểm: Kích thước xi lanh thủy lực nhỏ, kích thước gối đỡ nhỏ, tải dàn đều cho hai
xi lanh.
*Nhược điểm: Dùng nhiều xi lanh thủy lực, lắp đặt nhiều gối đỡ, nếu lắp không cân
đối gây ra lệch tải trên mỗi xi lanh.
1.2.2. Lựa chọn phương án thiết kế.
Máy nâng container kiểu cần ưu việt trong làm hàng container bởi tính ổn định,
cơ động cao, làm hàng nhanh gọn, hiệu quả an toàn cho nên cần phải loại bỏ các dao
động không cần thiết. Vậy lựa chọn xi lanh thủy lực hai chiều cho cơ cấu nâng và cơ
cấu co dãn cần, lắp đặt hai xi lanh thủy lực nâng hai bên cần.
15
1.3. Lựa chọn sơ bộ thông số và kích thước cơ bản của máy nâng.
9
8
7
6 10
4
5
3 2 1
Hình 1.6. Cấu tạo máy nâng container kiểu cần.
1.Xe cơ sở 2.Buồng lái 3.Xi lanh thủy lực nâng cần 4.Khung chụp 5.Chốt xoay 6.Bánh
răng quay khung chụp 7.Mô tơ thủy lực quay khung chụp 8. Mô tơ thủy lực cân bằng
khung chụp 9.Cần động (cần phụ) 10.Cần tĩnh (cần chính)
Hình 1.7. Máy mẫu của hãng Konecranes
16
* Thông số cơ bản của máy nâng container kiểu cần:
- Sức nâng lớn nhất: Q = 41,5 Tấn
- Chiều cao nâng tối đa: Hmax = 14,2 m
- Tầm với tối đa: Rmax = 15 m
- Vận tốc di chuyển khi mang container: Vdch = 18 km/h
- Vận tốc di chuyển không mang container: Vdck = 25 km/h
- Vận tốc nâng khi mang container: Vnc = 0,3 m/s
- Vận tốc nâng không mang container: Vnk = 0,5 m/s
- Vận tốc hạ khi mang container: Vhc = 0,35 m/s
- Vận tốc hạ không mang container: Vhk = 0,5 m/s
- Vận tốc dịch ngang khung chụp: 0,2 m/s
- Vận tốc co giãn khung chụp: 0,2 m/s
- Vận tốc co giãn cần: 0,2 m/s
- Tự trọng của máy: G = 68,5 tấn
17
CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN CHUNG
2.1. Tính toán sơ bộ năng suất.
2.1.1. Quy trình làm hàng.
* Khi máy chưa mang container:
- Tiến máy tới gần đến container.
- Bắt đầu hạ khung chụp xuống gần sát mặt container.
- Làm phẳng khung chụp song song với mặt container.
- Hạ tiếp khung chụp sao cho 4 chốt trên khung vừa vặn trong 4 lỗ trên container,
khóa chốt.
- Nâng một cách từ từ container lên vị trí cách mặt đất khoảng 0,3 – 0,4 (m).
- Điều khiển máy nâng tới vị trí dỡ container (lên xe đầu kéo, tàu hỏa hoặc nền…).
* Khi máy mang container tới vị trí dỡ container:
- Nâng container tới độ cao cần thiết để đặt lên (xe đầu kéo, tàu hỏa, …)
- Hạ một cách từ từ sao cho container vừa vặn lên vị trí yêu cầu, khéo léo lựa cho
chốt trên phương tiện vận tải ăn khớp với lỗ trên container.
- Mở khóa chốt, lùi máy lại kết thúc quá trình dỡ container.
Hình 2.1. Quy trình làm hàng
18
2.1.2. Xác định chu kỳ làm việc của máy nâng.
Chu kỳ làm việc của máy nâng là khoảng thời gian thao tác của máy để thực hiện
xếp dỡ và vận chuyển một container.
Chu kỳ làm hàng của máy nâng được tính theo công thức sau: Tck =
Với:
- t1 : Khoảng thời gian nâng cần lên độ cao cần thiết, đưa chốt của khung chụp vào
lỗ của container và nâng lên độ cao cơ sở, t1 = 20 s.
- t2 : Khoảng thời gian quay đầu máy nâng để đến vị trí dỡ container, t2 = 30 s
- t3 : Khoảng thời gian di chuyển máy nâng khi mang container: t3 =
L: Quãng đường từ vị trí lấy container đến vị trí dỡ container, L = 50 m
Vhdc - Vận tốc di chuyển máy nâng khi mang container, Vhdc = 5 m/s
t3 = 50 : 5 = 10 s
- t4 : Khoảng thời gian dãn cần đến tầm với phù hợp cho việc dỡ container, t4 = 10 s
- t5 : Khoảng thời gian nâng tới độ cao cần thiết để dỡ container: t5 =
H : Chiều cao nâng container, H = 15,6 m
Vnh : Vận tốc nâng khi mang container , Vnh = 0,25 m/s
t5 = 15,6 : 0,3 = 52 s
- t6 : Khoảng thời gian hạ container xuống nền hay xe đầu kéo: t6 =
Vhh : Vận tốc hạ hàng, Vhh = 0,35 m/s
t6 = 16,6 : 0,35 = 44,57 s
- t7 : Khoảng thời gian chờ container ổn định trên xe đầu kéo hoặc nền, t7 = 10s
- t8 : Khoảng thời gian xoay chốt, nâng khung chụp khỏi container, t8 = 15 s
- t9 : Khoảng thời gian quay đầu máy nâng đến vị trí lấy container, t9 = 30 s
- t 10 : Khoảng thời gian đưa máy nâng không mang container về vị trí lấy container
tiếp: t10 =
V0dc - Tốc độ di chuyển không hàng, V0dc = 6,94 m/s
19
t10 = = 7,2 s
- t11 : Khoảng thời gian làm kín các khe hở trong hệ tay đòn điều khiển, t11= 10 s
Vậy chu kỳ làm hàng của máy nâng là: Tck = 228,77 s
2.1.3. Tính năng suất.
2.1.3.1. Năng suất lý thuyết.
Năng suất lý thuyết là khối lượng container mà máy xếp được theo lý thuyết
trong một đơn vị thời gian.
Plt =
Với :
Q: Sức nâng tối đa, Q = 41,5 (T)
T: Khoảng thời gian thực hiện một chu kỳ nâng hạ container, T = 228,77 s
Plt = = 653,06 T/h
2.1.3.2. Năng suất kỹ thuật.
Năng suất kỹ thuật là năng suất tương ứng với điều kiện làm việc cụ thể của máy
trong điều kiện làm việc cụ thể.
Pkt= Plt . kQ
Với:
Qtb: Trọng lượng trung bình của một container, Qtb = 30 T
kQ: Hệ số sử dụng sức nâng , kQ = Qtb : Q = 30 : 41,5 = 0,72
Pkt = 653,06 . 0,72 = 470,20 T/h
2.1.3.3. Năng suất khai thác.
Năng suất khai thác là năng suất thực tế trong một ca làm việc, trong đó đã tính
đến tất cả những sự gián đoạn do tổ chức sản suất và hư hỏng bất thường xảy ra khi
máy làm việc.
Psd= Z . ksd . Pkt
Với:
20
Z: Khoảng thời gian làm việc trong một ca đã tính đến thời gian bảo dưỡng giữa các ca
làm việc, Z = 8,05 h
ksd: Hệ số sử dụng máy trong một ca, chọn ksd = 0,7
Psd = 8,05 . 0,7 . 470,20 =2649,58 T/h
2.2. Chế độ làm việc của máy nâng.
Chế độ làm việc của máy nâng là một thông số cơ bản rất quan trọng của máy, để
xét xem cường độ làm việc của máy là nặng, trung bình hay nhẹ. Ở mỗi quốc gia, khu
vực lại phải có tiêu chuẩn riêng. Máy nâng làm việc tại nước ta tuân theo TCVN 4244
– 2005, là tiêu chuẩn mới nhất và thay thế cho các tiêu chuẩn cũ. Theo tiêu chuẩn này,
chế độ làm việc của máy nâng lấy theo chế độ làm việc của cơ cấu nâng là cơ cấu làm
việc nặng nhọc nhất. Các thông số để xác định chế độ làm việc bao gồm:
2.2.1. Hệ số sử dụng sức nâng.
Công thức tính hệ số sử dụng sức nâng: kQ = Qtb : Qdm
Với:
Qtb: Sức nâng trung bình của máy, Qtb = 30 T
Qdm: Sức nâng tối đa (định mức) của máy, Qdm = 41,5 T
kQ = 30 : 41,5 = 0,72
2.2.2. Hệ số sử dụng máy trong năm.
Công thức tính hệ số sử dụng máy trong năm: Kn = nlv : 365
Với:
nlv : Số ngày máy làm việc trong năm.
2.2.3. Hệ số sử dụng trong ngày
Công thức tính hệ số sử dụng máy trong ngày: Kng = hlv : 24
Với:
hlv : số giờ làm việc trong ngày.
Kn = 8 : 24 = 0,33
21
2.2.4. Cường độ làm việc của cơ cấu:
Công thức tính cường độ làm việc của cơ cấu: CĐ% = .100%
Với:
: Khoảng thời gian làm việc của cơ cấu trong một chu kỳ, = 56 s
T : Khoảng thời gian của một chu kỳ xếp dỡ container, T =230,95 s
CĐ% = .100% = 24,48 %
2.2.5 Nhiệt độ môi trường xung quanh và số lần mở máy:.
Nhiệt độ môi trường xung quanh: t = 30 C
Số lần mở máy: n = 100 lần
Tra bảng 0.9 [3], máy làm việc ở chế độ trung bình ứng với TCVN 4244 – 2005:
máy nâng làm việc chế độ A5. Cơ cấu nâng làm việc chế độ M5.
2.3. Lựa chọn hệ thống truyền động thuỷ lực.
2.3.1. Giới thiệu về truyền động thuỷ lực.
2.3.1.1. Khái niệm.
Truyền động thuỷ lực là truyền động mà cơ năng từ mô tơ thủy lực tới thiết bị
công tác nhờ các cơ cấu thủy lực, có thể biến đổi vận tốc, lực, mômen và biến đổi dạng
hay quy luật chuyển động.
Phân loại theo nguyên lý làm việc, truyền động thuỷ lực chia thành hai loại là
truyền động thuỷ tĩnh và truyền động thuỷ động. Trên máy nâng container kiểu cần sử
dụng truyền động thuỷ tĩnh: việc truyền cơ năng giữa các bộ phận làm việc của máy
chủ yếu thông qua áp năng của dầu thủy lực.
2.3.1.2. Ưu nhược điểm của truyền động thuỷ lực.
* Ưu điểm
- Kết cấu gọn nhẹ, truyền được công suất cao, truyền động êm ái gần như không gây ra
ồn, giảm tải trọng động gây ra khi làm việc.
- Thực hiện đảo chiều dễ dàng.
22