Đồ án môn học
Thiết Kế Máy
Đồ án môn học: Thiết Kế Máy GVHD: Nguyễn Đắc Lực

Contents
SVTH: Đỗ Hồng – Lớp 10CDTLT Trang 2
Đồ án môn học: Thiết Kế Máy GVHD: Nguyễn Đắc Lực
LỜI NÓI ĐẦU
Nuớc ta đang trong giai đoạn tiến hành công nghiệp hoá, hiện đại hóa nền kinh tế,
đến năm 2020 về cơ bản nước ta là một nước công nghiệp để thực hiện quá trình đó
ngành cơ khí đóng một vai trò rất quan trọng. Có thể nói đây là ngành then chốt của nền
kinh tế quốc dân và là ngành mũi nhọn trong quá trình phát triển đất nước.
Là sinh viên nghành cơ điện tử trong quá trình học tập và thực tế em nhận thấy hiện
nay việc chế tạo các loại máy phục vụ cho công nghiệp nói riêng và các ngành khác nói
chung là rất cần thiết nhằm: tăng năng suất lao động, chất lượng sản phẩm, giảm giá
thành sản phẩm. Cơ giới hóa các công đoạn nặng nhọc giảm nhẹ sức lao động cho con
người.
Với đề tài thiết kế hệ thống nâng hạ tải của Palăng để nâng chuyển hàng hóa trong
các kho và nhà xưởng…. Em đã tìm hiểu thực tế và đọc các tài liệu có liên quan để có thể
thiết kế cơ cấu có kết cấu đơn giản, máy hoạt động an toàn và tin cậy, việc chế tạo và lắp
đặt phù hợp với điều kiện hiện có tại các nhà máy cơ khí hiện nay. Đồng thời giá thành
máy không cao.
Với sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo Nguyễn Đắc Lực em đã hoàn thành nhiệm
vụ được giao. Tuy nhiên thời gian thiết kế tương đối ngắn và kiến thức còn hạn chế nên
trong quá trình làm không tránh khỏi những sai sót, em rất mong nhận được sự góp ý của
quí thầy cô để đề tài của em được hoàn chỉnh hơn.
Em xin chân thành cảm ơn !
Đà Nẵng, Tháng 3 năm 2011
Sinh viên thực hiện
SVTH: Đỗ Hồng – Lớp 10CDTLT Trang 3
Đồ án môn học: Thiết Kế Máy GVHD: Nguyễn Đắc Lực

 Phân loại
SVTH: Đỗ Hồng – Lớp 10CDTLT Trang 4
Đồ án môn học: Thiết Kế Máy GVHD: Nguyễn Đắc Lực
- Máy vận chuyển liên tục có bộ phận kéo: Băng tải, xích…
- Máy vận chuyển liên tục không có bộ phận kéo: Vít tải, hệ thống đường lăn, ống
dẫn…
3. Các thông số cơ bản của máy nâng
- Sức nâng kí hiệu là [Q] có đơn vị đo là TẤN, KG, N là trọng lượng lớn nhất mà
máy có thể nâng được ở trạng thái làm việc nhất định nào đó của máy.
- Tầm với R, m là khoảng cách theo phương ngang từ tâm thiết bị mang vật đến trục
quay của máy. Tầm với chỉ có ở các cần trục có tay cần.
- Mômen tải M
Q
, tm, kNm là tích số giữa sức nâng và tầm với. Mômen tải có thể là
không đổi hay không đổi theo tầm với.
- Chiều cao nâng H, m là khoảng cách từ mặt bằng máy đứng đến tâm thiết bị mang
vật ở vị trí cao nhất. Với các cần trục có tay cần thì chiều cao nâng thay đổi phụ
thuộc vào tầm với.
- Khẩu lộ L, m là khoảng cách theo phương ngang giữa đường trục của hai đường
ray mà trên đó máy di chuyển.
- Đường đặc tính tải trọng là đồ thị mô tả mối quan hệ giữa sức nâng, tầm với và
chiều cao nâng.
- Các thông số động học bao gồm tốc độ của các chuyển động riêng rẽ trên máy.
- Tốc độ chuyển động tịnh tiến lên xuống của vật v
n
(nâng vật), v
h
(hạ vật), m/s.
- Tốc độ di chuyển của máy trên mặt phẳng ngang v
dc

. Đôi khi người ta cho tốc độ thay đổi tầm
với trung bình m/s.
Chương 2: NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA CẦU TRỤC
1. Công dụng của cầu trục
Cầu trục được dùng trong các phân xưởng, nhà kho để nâng hạ và vận chuyển hàng
hóa với lượng lớn. Nó đóng vai trò quan trọng trong quá trình cơ khí hóa tự động hóa quá
trình sản xuất nhằm nâng cao năng suất lao động, chất lượng sản phẩm, cơ giới hóa một
số công đoạn nặng nhọc giảm nhẹ sức lao động của con người.
Hình 1: Kết cấu một cầu trục điển hình.
SVTH: Đỗ Hồng – Lớp 10CDTLT Trang 6
Đồ án môn học: Thiết Kế Máy GVHD: Nguyễn Đắc Lực
2. Phân loại cầu trục
a. Theo công dụng
- Cầu trục có công dụng chung: Chủ yếu dùng với móc treo để xếp dỡ, lắp ráp và
sữa chữa máy móc.
- Cầu trục chuyên dùng: Được sử dụng chủ yếu trong công nghiệp luyện kim với
các thiết bị mang vật chuyên dùng và có chế độ làm việc rất nặng.
b. Theo kết cấu dầm cầu
- Cầu dầm đơn: Dầm cầu của cầu trục một dầm thường là dầm chữ I hoặc dầm tổ
hợp với các dầm thép tăng cứng cho dầm, cầu trục một dầm thường dùng palăng
điện chạy dọc theo dầm chữ I nhờ cơ cấu di chuyển palăng.
- Cầu dầm kép: Có các loại dầm hộp và dầm giàn không gian.
- Cầu trục dầm hộp.
- Cầu trục dầm dàn.
c. Theo cách tựa của dầm cầu lên đường ray di chuyển cầu trục có các loại
- Cầu trục tựa.
- Cầu trục treo.
d. Theo cách bố trí cơ cấu cơ cấu di chuyển cầu trục
- Cầu trục dẫn động chung.
- Cầu trục dẫn động riêng.

Bao gồm các tải trọng do trọng lượng bản thân và các tải trọng động phát sinh khi
vận chuyển
• Tải trọng theo phương đứng khi vận chuyển trên ray lấy bằng 60% ÷ 80% tải
trọng do trọng lượng bản thân.
• Tải trọng động theo phương ngang lấy bằng 80% ÷ 90% tải trọng do trọng lượng
của bản thân.
e. Tải trọng khi dựng lắp
Khi này tải trọng do trọng lượng bản thân lấy tăng 15% ÷ 20%. Và phải kể đến tải
trọng gió cũng như các lực phát sinh trong quá trình lắp. Áp lực gió lấy bằng 500N/m
2
.
f. Tải trọng động
Để khảo sát động lực học máy cần xây dựng mô hình bài toán về động lực học của
máy. Các cơ cấu máy nên tìm cách qui về sơ đồ đơn giản nhất .
4. Nguyên lý làm việc của cầu trục
Giới thiệu nguyên lý làm việc của một loại cầu trục điển hình (cầu trục 2 dầm kiểu
hộp).
SVTH: Đỗ Hồng – Lớp 10CDTLT Trang 8
Đồ án môn học: Thiết Kế Máy GVHD: Nguyễn Đắc Lực
Hình 2: Kết cấu cầu trục hai dầm kiểu hộp.
Hình trên thể hiện kết cấu tổng thể của cầu trục 2 dầm, hai đầu của dầm chính 4
được liên kết cứng với dầm cuối 10.Trên dầm cuối có lắp các bánh xe di chuyển 11
chạy trên hai thanh ray đặt dọc theo nhà xưởng trên các vai cột. Chạy dọc theo dầm
chính có các xe con 8 di chuyển được nhờ cơ cấu12. Trên các xe con có cơ cấu nâng 1.
Cơ cấu di chuyển cầu trục 13 được đặt trên kết cấu dầm cầu, cáp điện 5 được treo trên
dây 9 để cấp điện cho các động cơ đặt trên xe con. Dầm cầu có thểchạy trên các đường
ray đặt trên cao dọc theo nhà xưởng còn xe con có thể chạy dọc theo dầm cầu. Vì vậy
cầu trục có thể nâng hạ và di chuyển hàng theo yêu cầu tại bất kỳ điểm nào trong không
gian nhà xưởng.
Chương 3: PHƯƠNG ÁN ĐỘNG HỌC CHO PALĂNG

+ n : Số đầu dây treo vật.
+ m : Số đầu dây quấn lên tang.
• Là thông số biểu thị khả năng giảm tải tác dụng lên tang.
d. Lực cản và hiệu suất của palăng
 Lực cản
• Trạng thái tĩnh thì lực căng S
1
=S
2
.

• Trạng thái động thì lực căng S
1
S
2
.

Gọi lực cản của puli là W thì
W= S
1
-S
2
.

N
Hình 6: Lưc tác dụng lên Puly
Qua nghiên cứu lực cản này sinh ra từ hai thành phần:
W= W
1
+W2.N

Hình 7: Phương án động học cho palăng
a. Sơ đồ 1:
4
3
2
5
1
1. Động cơ 3. Khớp nối vòng đàn hồi 5. Phanh
2. Hộp giảm tốc 4. Tang
b. Sơ đồ 2:
1 6
2
5
4
3
1. Động cơ 4. Tang
2. Hộp giảm tốc 5. Khớp răng đặt biệt
3. Khớp nối vòng đàn hồi 6. Phanh
Dùng sơ đồ này ta có kích thước chiều dài lớn
c. Sơ đồ 3:
SVTH: Đỗ Hồng – Lớp 10CDTLT Trang 13
Đồ án môn học: Thiết Kế Máy GVHD: Nguyễn Đắc Lực
1
5
4
2
6
3
d. Sơ đồ 4:
SVTH: Đỗ Hồng – Lớp 10CDTLT Trang 14


150000 7500 157500
o m
Q Q Q= + = + =
N
Với
m = 2 vì số nhánh dây quấn lên tang là 2.
SVTH: Đỗ Hồng – Lớp 10CDTLT Trang 15
Đồ án môn học: Thiết Kế Máy GVHD: Nguyễn Đắc Lực

max
2 0
157500.(1-0,98)
39773
2.(1-0,98 ).0,98
S = =
N.
Hiệu suất palăng:

maxmax

η
Sam
Q
S
S
oo
p
==
CT 2-21 [I]

c
=22mm,
S
đ
=243500N.
c. Tính các kích thước cơ bản của tang và ròng rọc
- Đường kính nhỏ nhất cho phép đối với tang và ròng rọc:
SVTH: Đỗ Hồng – Lớp 10CDTLT Trang 16
Đồ án môn học: Thiết Kế Máy GVHD: Nguyễn Đắc Lực

.≥ edD
ct22
c
d mm=
e = 20 Bảng 4.2 [II]

- Ta chọn đường kính tang và ròng rọc giống nhau:
-Ròng rọc cân bằng không phải là ròng rọc làm việc có thể chọn đường kính nhỏ
hơn 20% so với ròng rọc làm việc.

Chọn D
c
=360(mm).
-Chiều dài toàn bộ của tang :
1 2 3
2( )
t

Kiểm tra sức bền của tang:

t
Sk
n
δ.
φ
σ
max
=
CT 2- 15 [I]
k : hệ số phụ thuộc lớp cáp cuốn lên tang , k=1 vì lớp cáp cuốn 1 lớp.

φ
: hệ số giảm ứng suất, tang bằng gang
φ
= 0.8

max
S
=39773N t=24mm

Tang được đúc bằng gang C H 15-32 là loại vật liệu thông thường, có giới hạn bền
nén
2
/ 565 mmNσ
bn
=

ứng suất cho phép xác định theo giới hạn bền nén với hệ số an


0
η.η.ηη
tp
=

:
p
η
hiệu suất palăng
99.0=
p
η

:
t
η
hiệu suất tang
96.0=
t
η
bảng 1-9 [I]

:
o
η
hiệu suất bộ truyền có kể cả khớp nối với giả thiết bộ truyền
được chế tạo thành hộp giảm tốc 2 cấp bánh răng trụ :
92.0η
0

M Nm
n
= = =

- khối lượng :
230
đc
m Kg=
.
e. Tỷ số truyền chung
Tỷ số truyền chung từ trục động cơ đến trục tang .

tg
đc
n
n
i =
0
CT 3-15 [I]
- Số vòng quay của tang để đảm bảo vận tốc nâng cho trước .

a = 2 V
c
=a.V
n
= 2.12=24m/s

-Tỷ số truyền cần có là :

f. Kiểm tra động cơ điện về nhiệt

C
25
18,3 16,7
C 30
x
CD
Đ
N N kw
Đ
= = =

đc
-N
16,7 17
.100% .100% 1.76% 10%
17
tb
đc
N
N
−
= = <
- Vậy qua kiểm tra về nhiệt cho thấy động cơ được chọn là AO2-72-8 với CĐ 25%
có công suất danh nghĩa là là hoàn toàn thõa mãn yâu cầu trong khi làm việc.
SVTH: Đỗ Hồng – Lớp 10CDTLT Trang 21
Đồ án môn học: Thiết Kế Máy GVHD: Nguyễn Đắc Lực
Chương 4: THIẾT KẾ ĐỘNG LỰC HỌC, KẾT CẤU CHO HỘP GIẢM TỐC
1. Tỷ Số Truyền
Tỷ số truyền chung : i= 22,12
Tỷ số truyền là đặc trưng, là chỉ tiêu kĩ thuật có ảnh hưởng đến kích thước, chất lượng


- Ứng suất uốn cho phép (tra bảng 4.4-TKCTM):
[σ]
-lu
= 88+0,25.88 =110 N/mm
2
(Trường hợp này bánh vít làm việc với trục vít tôi có HRC = (45÷50) và được mài,
ứng suất uốn cho phép có thể tăng lên khoảng 25%)
• Do tải trọng không thay đổi nên số chu kỳ làm việc của bánh vít:
SVTH: Đỗ Hồng – Lớp 10CDTLT Trang 22
Đồ án môn học: Thiết Kế Máy GVHD: Nguyễn Đắc Lực
N
td
=N= 60×n
tg
×T = 60×33×5×330×17 = 5.55×10
7
(chu kỳ)
(T – tổng số giờ làm việc của bộ truyền. Giả sử bộ truyền có thời gian phục vụ là 5
năm, bộ truyền làm việc 330 ngày/năm mỗi ngày làm việc 17 giờ).
8,0
1055,5
1010
8
7
7
8
7
'
=

ở trên cho tương ứng ta có :
[σ]
tx
= 250 . 0,8 = 200 N/mm
2
[σ]
-lu
= 110 . 0,6 = 66 N/mm
2
• Tính chọn số mối ren trục vít và số răng bánh vít
Chọn số mối ren của trục vít : Z
1
= 2
Số răng của bánh vít: Z
2
= i×Z
1
= 22,12×2 = 44,24
Lấy Z
2
= 44
• Ta tính lại tỷ số truyền thực tế là :
22
2
44
1
2
===
Z
Z

Đồ án môn học: Thiết Kế Máy GVHD: Nguyễn Đắc Lực
• Công suất trên bánh vít
N
2
= N
1
. η
bv
.η
ol
= 16,66.0,82.0,99 = 13,52 kW
• Định sơ bộ hệ số tải trọng K = 1,1
• Định môđun m và hệ số đường kính q tính theo điều kiện sức bền tiếp xúc
m
3
2
2
2
3
2
6
3
)
][
1045,1
(
n
NK
Z
q

ta chọn q = 8 m =12 với m
3
q
=24
• Kiểm nghiệm vận tốc trượt, hiệu suất và hệ số tải trọng
Vận tốc trượt v
t
có phương theo đường tiếp tuyến của ren trục vít
78,382
19100
73012
19100
2222
1
1
=+
×
=+
×
= qz
nm
v
t
(m/s)
Phù hợp với dự đoán khi chọn vật liệu bánh vít
Hiệu suất bộ truyền trục vít
η = (0,96÷0,98)×
)(
ρλ
λ

=arctg f = arctg 0,035 = 1,72
0
• Do đó hiệu suất bộ truyền :
0,85
)72,104,14(
04,14
0,96 =
00
0
=
+
×
tg
tg
η
Trị số hiệu suất tìm được không chênh lệch nhiều so với dự đoán nên không cần
tính lại công suất N
2
• Hệ số tải trọng K được tính theo công thức
K= K
tt
×K
d
(4-25)
K
tt
- hệ số tập trung tải trọng vì tải trọng không thay đổi nên K
tt
=1
K

.K
đ
= 1.1,1 = 1,1
Vì v
2
< 2 m/s nên có thể chế tạo bộ truyền với cấp chính xác 9
Từ các kết quả tính toán về K, η, v
t
so với dự đoán ban đầu chênh lệch không lớn
lắm cho nên ta giữ nguyên kết quả để tiếp tục tính toán.
• Kiểm tra sức bền uốn của răng bánh vít
Tiến hành kiểm nghiệm ứng suất uốn sinh ra tại chân răng bánh vít theo công thức:
[ ]
u
u
nqyZm
NK
σσ
≤=
22
3
2
6

10.15
(CT4.16 - TKCTM)
SVTH: Đỗ Hồng – Lớp 10CDTLT Trang 25