Tính Toán Thiết Kế Cơ Cấu Nâng Hạ Lắp Trên Máy Kéo Shibaura Để Nâng Chuyển Gỗ Thành Phẩm Cho Xưởng Chế Biến Gỗ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP VIỆT NAM

KHOA CƠ ĐIỆN VÀ CÔNG TRÌNH

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CƠ CẤU NÂNG HẠ LẮP TRÊN MÁY KÉO

SHIBAURA ĐỂ NÂNG CHUYỂN GỖ THÀNH PHẨM CHO XƯỞNG

CHẾ BIỄN GỖ

NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ

MÃ SỐ : 7520103

Giảng viên hướng dẫn : Đặng Thị Hà

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Ngọc Mạnh

MSV : 1651060335

Lớp : K61_KTCK

Khoá học : 2016 – 2020

Hà Nội - năm 2020

i

LỜI CẢM ƠN

Đề tài khóa luận được hoàn thành là kết quả của sự giúp đỡ tận tình của các

thầy cô bộ môn kỹ thuật cơ khí, khoa Cơ Điện & Công trình và sự hỗ trợ từ các

bạn học. Để hoàn thành được đề tài khóa luận tốt nghiệp này, đặc biệt tôi xin gửi

lời cảm ơn sâu sắc tới cô Đặng Thị Hà đã hướng dẫn và chỉ bảo để tôi hoàn thành

đề tài một cách tốt nhất.

Qua đây tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trường Đại học Lâm

Nghiệp đã giúp đỡ tôi trong suốt thời gian học tập tại trường, một lần nữa tôi

cũng đặc biệt cảm ơn cô Đặng Thị Hà đã dành nhiều thời gian của mình để chỉ

bảo, hướng dẫn tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài khóa luận tốt nghiệp.

Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn tới gia đình và bạn bè đã động viên, chia sẻ,

giúp đỡ tôi cả về tinh thần và vật chất để tôi yên tâm hoàn thành khóa luận.

Xin trân trọng cảm ơn thầy cô quản lý xưởng chế biến lâm sản trường đại

học Lâm Nghiệp đã hỗ trợ trong quá trình điều tra, nghiên cứu hoàn thành khóa

luận.

Bản thân tôi cảm thấy đề tài khóa luận tốt nghiệp còn nhiều thiếu sót và

hạn chế nhất định. Vì vậy, tôi mong nhận được nhiều sự đóng góp ý kiến cũng

như những định hướng để tôi có thể hoàn thiện đề tài một cách tốt nhất.

Một lần nữa tôi xin chân thành cảm ơn và xin đón nhận tất cả sự giúp đỡ

này.

Hà Nội, ngày tháng năm 2020

Sinh viên

Nguyễn Ngọc Mạnh

ii

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................i

MỤC LỤC.............................................................................................................ii

DANH MỤC BẢNG............................................................................................iv

DANH MỤC HÌNH .............................................................................................. v

ĐẶT VẤN ĐỀ....................................................................................................... 1

Chương 1. TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU..................................... 2

1.1. Giới thiệu về xưởng chế biến gỗ trường Đại học Lâm Nghiệp Việt Nam..... 2

1.2. Quy trình sản xuất gỗ thành phẩm tại xưởng chế biến gỗ trường Đại học

Lâm Nghiệp........................................................................................................... 5

1.3. Tình hình áp dụng cơ giới vào việc nâng chuyển gỗ thành phẩm và bán

thành phẩm tại xưởng.......................................................................................... 14

1.4. Yêu cầu về an toàn đối với các loại máy nâng............................................. 16

1.5. Ý nghĩa của đề tài......................................................................................... 17

1.6. Mục tiêu, nội dung, phương pháp, đối tượng và phạm vi nghiên cứu......... 18

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:...................................................................... 18

Chương 2. ĐỀ XUẤT LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ........................ 19

2.1. Giới thiệu về máy kéo Shibaura SD-3000A ................................................ 19

2.2. Đề xuất và lựa chọn phương án thiết kế....................................................... 21

2.2.1. Phương án 1: Hệ thống nâng hạ gỗ bằng hệ thống thủy lực lắp sau máy

kéo ....................................................................................................................... 21

2.2.2. Phương án 2: Hệ thống nâng hạ gỗ bằng hệ thống thủy lực lắp trước máy

kéo ....................................................................................................................... 23

2.2.3. Phương án 3: Hệ thống nâng hạ gỗ bằng bộ truyền trục vít-bánh vít lắp

trước máy kéo...................................................................................................... 25

2.2.4. Phân tích ưu, nhược điểm của phương án................................................. 26

Chương 3. TÍNH TOÁN KỸ THUẬT................................................................ 28

3.1. Kết cấu và chức năng của các phần tử trong sơ đồ thủy lực....................... 28

iii

3.2. Tính toán hệ thống thủy lực ......................................................................... 30

3.2.1. Xác định tải trọng lớn nhất khi nâng hàng................................................ 30

3.2.2. Tính toán chọn xilanh thủy lực ................................................................. 31

3.2.3. Tính toán chọn bơm .................................................................................. 35

3.2.4. Tính toán chọn van phân phối................................................................... 39

3.2.5. Tính toán chọn van tiết lưu ....................................................................... 41

3.2.6. Tính toán van cản ...................................................................................... 42

3.2.7. Tính toán toán đường ống thủy lực ........................................................... 44

3.2.8. Van an toàn................................................................................................ 46

3.2.9. Tính toán và thiết kế xích tải..................................................................... 46

3.2.10. Các dạng hư hỏng của xích tải ................................................................ 46

3.2.11. Kiểm tra áp suất trong bản lề xích .......................................................... 47

3.2.12. Kiểm nghiệm xích về bền kéo................................................................. 48

3.2.13. Tính bền cho càng nâng .......................................................................... 48

3.3. Tính toán thiết kế khung chữ U.................................................................... 53

3.3.1. Xác định nội lực trong trường hợp khung chịu lực nguy hiểm nhất......... 53

3.4. Tính toán ổn định cho máy nâng.................................................................. 58

3.4.1. Xác định tọa độ trọng tâm máy nâng ........................................................ 58

3.4.2. Xác định khả năng làm việc của máy theo điều kiện ổn định dọc............ 60

3.4.3. Xác định khả năng làm việc của máy theo điều kiện ổn định ngang........ 62

3.4.4. Tính toán năng suất và hiệu quả kinh tế.................................................... 63

Chương 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ........................................................... 66

4.1. Kết luận ........................................................................................................ 66

4.2. Kiến nghị...................................................................................................... 66

TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................... 67

iv

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1. Đặc tính kỹ thuật của máy kéo Shibaura-3000A................................ 20

Bảng 2.2. Tỉ số truyền của hệ thống truyền lực máy kéo Shibaura-3000A........ 21

Bảng 3.1: Bảng tiêu chuẩn kích thước pallet gỗ chuẩn được ISO công nhận .... 30

Bảng 3.2: Bảng lựa chọn vật liệu và tính toán khối lượng cho các thanh .......... 31

cơ cấu nâng hạ theo phương án thiết kế.............................................................. 31

v

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1: Gỗ thành phẩm...................................................................................... 3

Hình 1.2: Gỗ phơi ngoài bãi.................................................................................. 4

Hình 1.3: Thiết bị chế biến gỗ (cưa vòng nằm xẻ gỗ) ......................................... 4

Hình 1.4: Kho chứa gỗ thành phẩm ...................................................................... 5

Hình 1.5: Lò sấy hơi quá nhiệt............................................................................. 8

Hình 1.6: Sơ đồ lò sấy ngưng tụ ẩm...................................................................... 9

Hình 1.7: Sơ đồ nguyên lý của phương pháp sấy cao tần..................................... 9

Hình 1.8: Bản đồ xẻ và thứ tự xẻ của phương pháp xẻ 4 mặt............................. 10

Hình 1.9: Bản đồ xẻ và thứ tự xẻ của phương pháp xẻ 3 mặt............................. 11

Hình 1.10: Bản đồ xẻ và thứ tự xẻ của phương pháp xẻ 2 mặt........................... 12

(phương pháp xẻ ván chưa rọc cạnh).................................................................. 12

Hình 1.11: Ván có khuyết tật .............................................................................. 12

Hình 1.12: Ván đạt chất lượng được cất và bảo quản trong kho ........................ 13

Hình 1.13: Bốc gỗ lên thiết bị vận chuyển bằng sức người................................ 13

Hình 1.14: Xe kéo tự chế dùng trong xưởng....................................................... 14

Hình 1.15: Xe điện tự chế dùng trong xưởng ..................................................... 14

Hình 1.16: Một số hình ảnh bốc dỡ và chuyển gỗvào xưởng bằng sức người ... 15

Hình 1.17: Xe nâng ............................................................................................. 15

Hình 2.1: Hình ảnh máy kéo Shibaura-3000A.................................................... 19

Hình 2.2: Sơ đồ bộ phận nâng hạ lắp sau máy kéo............................................. 22

Hình 2.3: Sơ đồ bộ phận nâng chuyển lắp trước máy kéo.................................. 24

Hình 2.4: Sơ đồ cấu tạo hệ thống nâng hạ bằng trục vít-bánh vít....................... 25

Hình 3.1: Sơ đồ thủy lực cơ cấu nâng hàng ........................................................ 28

Hình 3.2: Sơ đồ tính toán xilanh ........................................................................ 31

Hình 3.3: Kết cấu bơm bánh răng ....................................................................... 35

Hình 3.4: Kết cấu bơm cánh gạt.......................................................................... 36

Hình 3.5: Kết cấu bơm piston tác động đơn ....................................................... 37

vi

Hình 3.6: Kết cấu bơm thủy lực trục vít ............................................................. 38

Hình 3.7: Sơ đồ kết cấu bơm bánh răng.............................................................. 39

Hình 3.8: Sơ đồ tính toán van tiết lưu ................................................................. 41

Hình 3.9: Sơ đồ tính toán van cản....................................................................... 42

Hình 3.10: Biểu đồ đặt lực tác dụng lên càng nâng ............................................ 48

Hình 3.11: Biểu đồ đặt lực và xác định mô mem uốn tác dụng lên càng nâng .. 49

Hình 3.12: Biểu đồ đặt lực .................................................................................. 49

Hình 3.13: Biểu đồ lực cắt Qy và moomen uốn Mx tác dụng lên càng nâng ...... 50

Tính chọn tiết diện cho càng nâng ...................................................................... 50

Hình 3.14: Mặt cắt ngang tiết diện càng nâng là hình chữ nhật ......................... 51

Hình 3.15: Sơ đồ chịu lực của khung.................................................................. 53

Hình 3.16: Sơ đồ chọn hệ cơ bản ........................................................................ 54

Hình 3.17: Biểu đồ mômen đơn vị...................................................................... 55

Hình 3.18: Biểu đồ mômen uốn .......................................................................... 56

Hình 3.19: Tiết diện của khung gồm 4 tấm thép hàn lại với nhau...................... 57

Hình 3.20: Sơ đồ tác dụng lên máy nâng khi nâng hàng trên độ dốc dọc .......... 60

Hình 3.21: Sơ đồ tác dụng lên khi máy khi nâng hàng trên độ dốc ngang ......... 62