Cơ cấu di chuyển xe lăn và cầu lăn
3.1 Cơ cấu di chuyển xe lăn.
Xe lăn di chuyển trên hai dầm, cơ cấu di chuyển xe lăn lắp trực tiếp trên xe
lăn. Kết cấu cơ cấu di chuyển xe lăn gồm 01 bộ truyền động tạo chuyển động cho
bánh xe.
Xe lăn có kích thớc là 3m x 4m, do các dầm thép liên kết thành khung hộp cứng,
mặt trên phủ tôn chống trơn dày 5 mm làm bề mặt lắp đặt các cơ cấu, bụng xe có
gia cờng để bắt gối và bánh xe di chuyển.
Hình 3-1. Sơ đồ cơ cấu xe lăn
3.1.1 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của cơ cấu di chuyển xe lăn.
a. Cấu tạo của cơ cấu di chuyển xe lăn.
Cơ cấu di chuyển xe lăn gồm :
- Động cơ điện.
- Hộp giảm tốc.
- Phanh điện thủy lực.
- bánh xe.
b. Nguyên lý hoạt động của cơ cấu di chuyển xe lăn.
Đóng điện cho động cơ di chuyển hoạt động, phanh điện thủy lực mở ra,
động cơ quay truyền chuyển động sang hộp giảm tốc thông qua bộ khớp nối và
bánh xe lắp cố định trên trục quay kéo theo xe lăn chuyển động.
3.1.2 Sơ đồ động học của cơ cấu di chuyển xe lăn.
1. Động cơ điện.
2. Khớp nối.
3. Phanh.
4. Hộp giảm tốc.
5. Bánh xe.
6. Ray vuông P = 45x45
7. Cỡ đờng S = 2000
mm
Hình 3-2. Sơ đồ cơ cấu xe lăn
3.1.3 Tính toán cơ cấu di chuyển xe lăn.

Hình 3-4.
a. Sơ đồ cơ cấu ray xe lăn
b. Sơ đồ bố trí bánh xe chạy trên ray
c. Kiểm tra ứng suất tiếp xúc giữa bánh xe với mặt đờng ray.
Tải trọng do trọng tải vật nâng và tải trọng do xe lăn đợc phân bố trên bốn
bánh xe A, B, C, D.
40000
4
160000
4
Q
K
0
max
===
N
Với sức nâng 7 tấn, tốc độ di chuyển v
x
= 90 m/ph chọn bánh xe có hai gờ,
đờng kính bánh D
bx
= 300 (mm), đờng kính ngõng trục d = 70(mm), bánh xe chạy
trên hai ray vuông chuyên dùng.
Bánh đợc chế tao bằng thép có :
[ ]
tx
0
21max
tx
Rb

0
= 4 (cm)
[
tx
] - ứng suất tiếp xúc cho phép.
10603
15.4
03,1.4,1.40000
600
tx
==
(N/cm
2
)
Bánh xe chế tạo bằng thép đúc 55, độ cứng HB = 350 ữ 450, bánh xe trụ
có ứng suất tiếp xúc [
tx
] = 75000 (N/cm)

tx
[
tx
]
3.1.3.2 Lực cản chuyển động của xe lăn di chuyển.
Xe lăn di chuyển phải thắng các lực cản do ma sát, do độ dốc của đờng ray
và do sức cản của gió.
W
t
= W
1

853
300
)70.02,01,0.2.(160000
W
ms
=
+
=
N
Khi kể đến ma sát của hai gờ bánh xe với mép đờng ray
W
1
= k. W
ms

k - Hệ số ma sát gờ bánh xe với mép đờng ray k =2
W
1
= 2. 853 = 1706 N
Lực cản do độ dốc của đờng ray W
2

Độ dốc đờng ray cho phép lắp đặt = 0,2 %
W
2
= Q
0
. = 160000. 0,002 = 320 N
Do đặc thù của cổng trục là làm việc ngoài bến cảng áp lực của dó lớn. áp lực gió
bằng hệ số cản gió nhân với khối lợng cản gió.

= 90m/ph

0
- Hiệu suất bộ truyền động
0
= 0,85
4,6
85,0.1000.60
90.3626
.1000.60
Wv
N
0
x
CĐ
==

=
KW
Tần số quay của bánh xe dẫn xe lăn.
bx
x
x
D
v
n

=
(v/ph)
Trong đó :

Mô men đà (G
i
D
i
2
)
roto
= 10,5 Nm
Trọng lợng m = 2180 N
Tỷ số bộ truyền động.
07,10
5,95
962
n
n
i
x
CĐ
0
===

3.1.3.4 Kiểm tra động cơ theo mô men mở máy.
Trong thời kỳ mở máy động cơ phải khắc phục M
t
do ma sát, ngoài ra phải
khắc phục quán tính các khối lợng chuyển động thẳng M
đ

và quán tính khối lợng
chuyển động quay M

- Lực cản do ma sát W
1
= 1706 N
D
bx
- Đờng kính của bánh xe D
bx
= 0,3 m
i
0
- Tỷ số bộ truyền động i
0
= 10,07

0
- Hiệu suất bộ truyền
0
= 0,85
89,29
85,0.07,10.2
.3,0.1706
.i.2
D.W
M
00
bx1
t
==

=

241
85,0.1.)07,10.(375
962)3,0.(90000
.t.i.375
n.D.Q
M
2
2
0m
2
0
dc
2
bx1
,
d
==

=
Nm
Mô men cản động do khối lợng quán tính tham gia chuyển động quay gây ra và đ-
ợc hoán vị về trục động cơ M

đ
.
m
dc1
2
ii
''

i
)
kn
(G
i
D
2
i
)
roto
- Mô men đà do ro to của động cơ (G
i
D
2
i
)
roto
= 10,5 Nm
2
(G
i
D
2
i
)
kn
- Mô men đà do khớp nối của động cơ (G
i
D
2

Mô men mở máy :
M
m
= M
t
+ M

đ
+ M

đ
= 29,89 + 241 +50 = 320,89 Nm
Mô men danh nghĩa của động cơ.
87
962
8,8.9550
n
N.9550
M
dc
dc
dn
===
Nm
Mô men mở máy của động cơ.
2
M1,1M)5,28,1(
M
dndn
mdc

Nm
M
mđcmax
> M
mđcmin
> M
mđcdn
3.1.3.5 Phanh cơ cấu di chuyển xe lăn.
Trong cơ cấu di chuyển xe lăn phanh thờng đợc đặt ở trục thứ nhất (trục
động cơ). khi tắt động cơ lực quán tính tiếp tục làm xe lăn di chuyển, còn lực cản
do ma sát sẽ cản trở chuyển động của nó tức là giúp phanh làm việc. Do đó mô
men phanh sẽ đợc tính.
M
p
= -M
t
+ M

đ
+ M

đ
Tính toán kiểm tra cơ cấu di chuyển xe lăn là xác định mô men phanh trong
trờng hợp xe không mang tải.
Xác định thời gian phanh khi không mang tải và khi có tải sau đó tiến hành
kiểm tra quãng đờng phanh.
Có thể lựa chọn thời gian phanh khi xe không mang tải phụ thuộc vào tỷ số
bánh xe đợc trang bị phanh trên tổng số bánh xe trên cơ cấu lăn và hệ số dính bám
giữa ray với bánh xe dẫn, thì gia tốc phanh a
0


đ
Tức là :
00
bx
'
0
0
P
dc1
2
ii
0
P
2
0
0dc
2
bx1
P
i.2
DW
t.375
n)DG(
t.i.375
.n.D.Q
M




=
N
Mô men phanh :
104
85,0).07,10.(2
3,0.480
2.375
962).28,16.(2,1
2.)07,10.(375
962.85,0.)3,0.(90000
M
2
2
P
=+=
Nm
Chọn phanh có [M
p
] = 300 Nm > [M
p tt
] = 104 Nm
Kiểu phanh điện thủy lực TKG - 200
Mô men phanh 300 mm
Đờng kính bánh phanh 200 mm
Khối lợng phanh 34,2 kg
Kiểm tra thời gian phanh khi xe lăn mang trọng tải vật nâng.
)MM.(375
n)DG(
i).MM.(375
.n.D).QQ(

==

=
Nm
3
)15104.(375
962.28,16.2,1
)07,10).(15104.(375
85,0.962.)3,0).(9000070000(
t
2
2
P
=
+
+
+
+
=
s
Gia tốc phanh xe lăn khi mang tải vật nâng.
5,0
3.60
90
t.60
v
a
P
x
P

x
= 1,5 m/s
t
p
- Thời gian phanh khi xe có tải, t
p
= 3 s
25,2
2
3.5,1
2
t.v
S
Px
P
===
m
Chọn khớp nối :
Hình 3-5. Khớp nối trục
Kiểu : Khớp nối trục đàn hồi ;Mô men xoắn 8700 Ncm.
M
xđh
> M
mđc max
> M
p max
8700 Nm > 157 Nm > 104 Nm
3.1.3.6 Các thông số kỹ thuật của cơ cấu di chuyển xe lăn.
(Bảng 3-1)
Tốc độ di chuyển xe lăn m/ph 90 m/ph

2. Phanh
3. Khớp nối.
4. Hộp giảm tốc.
5. Cặp bánh răng hở
6. Đờng ray.
7. Bánh xe di chuyển
Hình 3-7. Sơ đồ cơ cấu dẫn động cầu lăn
c. Nguyên lý làm việc.
Đóng điện cho cơ cấu di chuyển cầu lăn hoạt động, phanh thủy lực mở ra
động cơ quay, thông qua bộ khớp nối chuyển động quay đợc truyền sang hộp
giảm tốc, trục ra của hộp giảm tốc quay kéo theo bánh răng và vành răng quay.
Cổng trục sẽ di chuyển sang phải và sang trái tùy ngời điều khiển.
3.2.2 Tính toán cơ cấu di chuyển cầu lăn.
Sức nâng Q = 7 tấn = 70000 N
Trọng lợng xe lăn khi không mang tải Q
1
= 9 tấn = 90000N
Trọng lợng cổng trục khi di chuyển Q
2
= 126 tấn = 1260000 N
Tốc độ di chuyển của cổng trục v
c
= 20 m/ph
Khẩu độ ray L = 40 m
Chế độ làm việc CĐ = 40 %
3.2.2.1 Bánh xe và ray cầu lăn.
a. Bánh xe.
Chọn bánh xe hình trụ có ha gờ, vật liệu làm bánh xe là thép đã đợc nhiệt
luyện đạt độ cứng bề mặt HRC = 35 ữ 40
b. Ray.

- Tải trọng lớn nhất tác dụng lên bánh xe, N
C
1
- Hệ số ảnh hởng đến chế độ làm việc của cơ cấu.
Chế độ làm việc nặng C
1
=1,4
C
2
- Hệ số phụ thuộc vào tốc độ di chuyển C
2
= 1 + 0,02 v
c
v
c
vận tốc di chuyển của cầu lăn, m/s C
2
= 1+ 0,02.0,33 = 1,006
R - Bán kính bánh xe, cm
b
0
- Bề rộng sử dụng của đờng ray, cm
[
tx
] - ứng suất tiếp xúc cho phép
Tải trọng lớn nhất tác dụng lên 01 bánh xe.
315000
4
1260000
4

3.2.2.2 Sức cản chuyển động của cơ cấu di chuyển cầu lăn.
Đặc tính của cổng trục là làm việc ở bến cảng, do đó suất hiện những sức cản
chủ yếu. Sức cản tĩnh suất hiện trong suốt thời kỳ chuyển động bao gồm : Thành
phần sức cản do ma sát W
1
, thành phần sức cản do độ dốc của đờng ray W
2
, sức
cản do gió W
3
.
Tổng cản tĩnh.
W
t
= W
1
+ W
2
+ W
3
Thành phần sức cản do ma sát W
1
.
bx
2
ms
D
)fd2(Q
W
+à

Thành phần sức cản do độ dốc của ray W
2
.
W
2
= . Q
2

Với = 0,3 %
W
2
= 0,003. 1260000 = 3780 N
Thành phần sức cản do gió.
W
3
= 100N/tấn = 100. 126 = 12600 N
Tổng cản tĩnh.
W
t
= W
1
+ W
2
+ W
3
= 17741 + 3780 + 12600 = 34121 N
3.2.2.3 Lực chọn động cơ.
Công suất động cơ điện cho cơ cấu di chuyển cầu lăn.

=

đc
= 17,5 KW
Tốc độ động cơ n = 728 v/ph
Mô men đà (G
i
D
i
2
)
roto
= 44 Nm
2
Khối lợng của động cơ. m = 435 kg
Do cơ cấu di chuyển cổng trục cơ 4 cụm chân (2 cụm chủ động, 2 cụm bị
động) với công suất danh nghĩa 17,5 KW, chọn 2 động cơ cho cơ cấu di chuyển
cổng trục, mỗi động cơ có công suất 8,8 KW.
3.2.2.4 Tỷ số bộ truyền động.
Tần số quay bánh xe dẫn cầu lăn.
74,12
5,0.14,3
20
D.
v
n
bx
c
bx
==

=

m
= M
t
+ M

đ
+ M

đ
Nm
Mô men cản tĩnh khắc phục sức cản cầu lăn.
00
bxms
t
.i
D. W
M

=
Nm
Trong đó :
W
ms
Lực cản do ma sát W
ms
= 5544 N
D
bx
- Đờng kính bánh xe D
bx

bx2
'
d
Nm
Thời gian mở máy t
m
thờng lấy t
m
= 1 ữ 5 s
221
85,0.1.)57.(375
728.)5,0.(1260000
.t.i.375
n.D.Q
M
2
2
m
2
0
dc
2
bx2
'
d
==

=
Nm
Gia tốc thời kỳ mở máy cầu lăn.

=

(G
i
D
2
i
)
1
= (G
i
D
2
i
)
kn
+ (G
i
D
2
i
)
roto
(G
i
D
2
i
)
roto

)
1
= 5,78 + 44 = 49,78 Nm
2

= 1,2
116
1.375
728.78,49.2,1
t.375
n.)GD(
M
m
dc1
2
ii
''
d
==

=
Nm
Mô men mở máy .
M
m
= M
t
+ M

đ

dndndn
minmdc
==
+
=
Nm
207
2
M6,3
2
M1,1M5,2
M
dndndn
maxmdc
==
+
=
Nm
3.2.2.6 Phanh cơ cấu di chuyển cầu lăn.
Trong cơ cấu di chuyển cầu lăn số bánh xe dẫn động chiếm 50% tổng số
bánh xe cầu lăn, với hệ số bám dính giữa bánh xe dẫn với mặt đờng ray = 0,2, gia
tốc phanh a
0
p
= 0,75 m/s
Thời gian phanh của cơ cấu di chuyển cầu lăn.
44,0
75,0.60
20
a.60

D.W
t.375
n.)DG(
t.i.375
.n.D.Q
M



+

=
c
2t
'
0
Q
Q.W
W =
N
32325
700001260000
1260000.34121
Q
Q.W
W
c
2t
'
0

)MM.(i.375
.n.D).QQ(
t
'
tp
dc1
2
ii
'
tp
2
0
0dc
2
bx2
p
+

+
+
+
=
29
85,0.57.2
5,0.5544
.i.2
D. W
M
00
bxms

t.60
v
a
p
c
p
===
m/s
2
Kiểm tra quãng đờng phanh cầu lăn khi phanh 50 % số bánh xe di chuyển.
08,0
5000
20
5000
)ph/m.(v
s
2
2
c
p
==
m
mà
2
t.v
s
pc
p
=
v

Hiệu suất HGT
0
= 0,85
Thời gian làm việc tối đa T = 6500 (h)
Tốc độ trục nhanh (cặp bánh răng hở)
1,15
17,48
728
i
n
n
HGT
dc
1
===
(v/ph)
Tốc độ trục chậm (cặp bánh răng hở)
9,12
17,1
1,15
i
n
n
h
1
2
===
(v/ph)
a. Chọn vật liệu
Bánh nhỏ (trục nhanh)

+ øng suÊt tiÕp xóc cho phÐp [σ
H
]
N
HO
= 30.HB
2,4
; [σ
H
] =
H
HL
0
limH
s
K.σ
B¸nh nhá :
[σ
H
]
1
=
H
1HL
0
1limH
s
K.σ
0
1limH

=
Mpa
B¸nh lín :
[σ
H
]
2
=
H
2HL
0
2limH
s
K.
σ
0
2limH
σ
= 2.HB
2
+ 70 = 2.250 + 70 = 570 MPa
N
HO2
= 30.
4,2
2
HB
= 30.250
2,4
= 1,7.10

F
FLFC
0
limF
s
K.K.
N
FO
< N
FE
nên K
HL1
= 1; K
HL2
= 1
Bộ truyền quay một chiều K
FC
= 1;
0
limF

= 1,8.HB
Bánh nhỏ :

0
1limF

= 1,8.HB
1
= 1,8.260 = 468 MPa

] = 2,8.
ch2
= 2,8.550 = 1540 MPa
[
F1max
] = 0,8.
ch1
= 0,8.700 = 560 MPa
[
F2max
] = 0,8.
ch2
= 0,8.550 = 440 Mpa
c. Xác định các thông số ăn khớp
+ Môđun ăn khớp
Do bộ truyền bánh răng để hở nên m đợc xác định
3
Fbd
2
1
FF1
][.z
Y.K.T
.4,1m



(mm)
Trong đó
T

1
= 40; z
2
= u.z
1
= 1,17.40 = 47;
z
v
=

3
cos
z
z
v1
=
40
1
40
cos
z
3
1
==

tra bảng (6-18) Y
F1
= 3,7
z
v2

(mm)
Tiêu chuẩn hóa chọn m = 3
+Xác định khoảng cách trục
a

=
5,130
2
)4740(3
2
)zz.(m
21
=
+
=
+
mm
Chọn a

= 135 mm cần dịch chỉnh để tăng khoảng cách trục a

= 130,5 đến
135 mm
Hệ số dịch

chỉnh tâm
y =
)zz(5,0
m
a

=
Tổng dịch chỉnh
x
t
= y + y = 1,5 + 0,17 = 1,67
Hệ số dịch chỉnh bánh 1
x
1
= 0,5.[x
t
-
]
z
y).zz(
t
12

= 0,77
Hệ số dịch chỉnh bánh 2
x
2
= x
t
x
1
= 1,67 0,77 = 0,9
Góc ăn khớp
cos
t


135.2
1u
a.2
=
+
=
+

(mm)
Chiều rộng của răng
b

= a

2
.
bd
= 135.0,217 = 29,3 mm
d. Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc

H
= z
M
.z
H
.z

.

+