Lời nói đầu
Khoa học kỹ thuật ngày càng phát triển thì máy móc sử dụng ngày càng nhiều với trình độ
cơ khí hóa và tự động hóa càng cao. Song từ một chiếc máy đơn giản đến một cỗ máy phức tạp,
hiện đại, bất kỳ chiếc máy nào cũng bao gồm nhiều bao gồm giải quyết rất nhiều vấn đề phức
tạp.Máy nâng chuyển và thiết bị cửa van là một môn học không thể thiếu đợc đối với các sinh
viên ngành máy xây dựng Cơ sở thiết kế máy nâng chuyển và thiết bị cửa van là môn khoa học về
thiết kế hợp lý các chi tiết máy, nhóm tiết máy và bộ phận có công dụng chung. Nó trang bị cơ
sở lý thuyết và phơng pháp tính toán thiết kế các chi tiết máy và bộ phận máy có mặt hầu hết
các máy hiện đại, cung cấp các kiến thức cơ bản về nguyên lý làm việc và kết cấu máy, bồi dỡng
khả năng độc lập giải quyết các vấn đề về tính toán thiết kế chi tiết máy và các kết cấu khác của
máy nâng, những nội dung hết sức quan trọng trong thiết kế chi tiết máy nói chung. Do đó thiết
kế môn học thiết kế máy nâng chuyển và thiết bị cửa van là học phần quan trọng đối với sinh viên
ngành cơ khí.
Đề tài Thiết kế cơ cấu thay đổi tầm vơn đã giúp em vận dụng đợc nhiều kiến thức đã đợc học
qua đó càng giúp em củng cố đợc kiến thức đã học.Đề tài này đợc hoàn thành cũng đợc sự giúp
đỡ nhiệt tình của các thầy cô trong khoa Máy xây dựng , đặc biệt là thầy giáo Nguyễn Đăng C-
ờng.1
PHầNI.tính chọn dây cáp
1.Chọn loại dây cáp
Vì đây là cơ cấu nâng cần nên khi chọn dây cáp ta chọn loại dây cáp có lõi day ở
trong .Đây là loại dây cáp có u điểm mềm dẻo chịu uốn tốt tuổi thọ của dây cáp cao và
nó có thể tự bôi trơn.
Lực lớn nhất trong dây cáp đợc tính theo công thức:
( )
t
.
a
1

=


=
Hiệu suất của palăng nâng vật tính theo công thức :

877,0
78,228800.4
80000
.
maxmax
0
====
Sa
Q
S
S
n
p

Lực kéo đứt dây cáp đợc tính theo công thức
S
d
= S
max
.n = 228800,78ì 5,5 = 125404,29 (N)
n = 5,5 hệ số an toàn
Chọn dây cáp - 6ì36 có các thông số sau
S
d

c 12
1
.. +
=
Q-Trọng lợng vật nâng với bộ phận mang (N)
G
c
-trọng lợng của cần (N)
Với a
2
= a r = 23- 1 = 22 (m)
Suy ra a
1
= 22/2 = 11 (m)
Thay số vào ta có :

r
a1
a
h
q
q
C
ò
trục quay can
3

( )
NS 391600
5

.q
1
.F
0

Trong đó:
k
1
- hệ số cờng độ tải trọng gió,chọn k
1
= 1,15 bảng 2-3,sách Máy nâng chuyển và thiết
bị cửa van
q
1
=250(N/m
2
)-giá trị cờng độ tải trọng gió,tra theo bảng 2-2, Máy nâng chuyển và thiết
bị cửa van
F
0
-Diện tích bề mặt đợc giới hạn đờng biên ngoài của kết cấu (m
2
).Theo hình vẻ tính đ-
ợc .
F
0
=(F+0,5F).k
F-diện tích trong đờng viền mặt chịu gió của cần (m
2
)







ữ=
c
lh
(m)
chọn h = 1 (m)
b = (1 ữ 1,5).h = 1ữ 1,5 (m)
chọn b = 1,2 (m)

4
Ta có:
b
1
= 0,5.b = 0,5.1,2 = 0,6 (m)
h
1
= 0,5.h = 0,5.1 = 0,5 (m)
l
1
= (0,1 ữ 0,2).l
c
= (0,1 ữ 0,2).23 =2 ữ 4,6 (m)
chọn l
1
= 4 (m)

0
= 1,15.250.12,84 = 3691,5 (N)
Khi nghiêng một góc
1
=15
0
tải trọng giớ lên cần bằng
W
1
=W
1
.sin
1
= 3691,5.sin(15
0
) = 955,43 (N)
Tải trọng gió lên vật nâng truyền đến đầu cần xác định từ công thức
W
2
=k
2
.q
2
.F
vn
= 1,15.250.8,84 = 2541,5 (N)
Trong đó:
F
vn
= 8,84 (m


h
HWHW
S
..
211
2
+
=
Vậy
( )
NS 87,3592
5
95,5.5,2541975,2.43,955
2
=
+
=

S
3
-Lực sinh ra trong palăng cần do lực ly tâm khi phối hợp quay và nâng cần.Lực ly
tâm này tác dụng lên khối lợng bản thân cần (P
1
) và khối lợng vật nâng cùng bộ phận
mang tải (P
2
)
đợc xác định theo công thức sau:


q
.900
..
2
2
2

=
-Lực ly tâm của vật với bộ phận mang tải (N)
q
n
-vận tốc quay của cần trục (vg/ph)
R=a+a
1
-Khỏng cách từ vật đến trục quay (m)
Vì theo đầu đề thiết kế vận tốc quay trục rất nhỏ (n
q
=0,5 vg/ph) nên có thể bỏ qua lực
này S
4
=0 .
Vậy lực lớn nhất sẻ xuất hiện trong palăng nâng cần khi cần vơn ra vị trí xa nhất là:
S
cmax
=S
1
+S
2
+S
3

0,9816
5
.0,98
6
0,981
p
=








=
khi đó lực lớn nhất trong dây cáp đợc tính lại nh sau

( )
N76587,76
6.0,86
395192,87
p
a.
cmax
S
max
S ===

S

Chiều dầy làm việc của dây cáp (l
lv
) tính theo công thức.
L
lv
=(l
10
-l
1
).a = (23,24 19,13).6 = 24,7 (m)
Với l
1
,l
10
là chiều dài của palăng tơng ứng với tầm xa nhất (góc
1
) và tầm với gần nhất
tơng ứng với (góc
10
). Đợc xác định từ sơ đồ hình học của cần
Chiều dài của dây cáp trên trên một bớc quấn một lớp.
L=(D
t
+d
c
)=3,14.(0,477 + 0,0265) = 1,58 (m)
Số bớc quấn cáp;

lối vào tang
8

31.25
43,76187.8,0.4,1
.
..
mmN
t
Sk
n
===



Trong đó:
S
max
- Lực căng lớn nhất trong cáp (N)
-Bề dầy thành tang (mm)
t Bớc cáp với d
c
= 26,5 (mm) tra bảng 3-10 Máy nâng chuyển và thiết bị cửa van),
chọn t = 31
-Hệ số giảm ứng suất ,đối với tang bằng gang = 0,8.
K -Hệ sốphụ thuộc vào số lớp cáp cuốn trên tang ,hai lớp k=1,4.
Với ứng suất nén cho phép đối với tang gang GX15-32 là : [
n
] =113(N/mm
2
)
Vậy ta có :
n

= 0,27 (m/ph)
Thời gian thay đổi tầm với t = 45(s)

9
Vận tốc trung bình thay đổi tầm với

)/(091,0
45
13,1924,23
1
sm
t
ll
v
n
p
=

=

=
Thời gian thay đổi tầm vớitừ vị trí (
1
=15
0
) đến vị trí (
2
=25
0
) là:

Q
1
= 0; q = 100 (N/m
2
)
Q
2
= 0,733Q =58640 N; q = 100 (N/m
2
)
Q
2
= 0; q = 100 (N/m
2
)Q
3
= 0,467Q = 37360 N; q = 100 (N/m
2
)
Q
3
= 0; q = 100 (N/m
2
)
Q
4
= 0,2Q = 16000N; q = 100 (N/m
2
)
Q

Tầm với t,s
Lực trong palăng
nâng cần s
c
, Nvới
tải trọng
Q= 80000 N,và 399056.68 377537 344922.39 319357.67 292356 262805.36
q=250 N/m
2
Q = 0,và 43583.34 43981.39 43409.08 44179.15 45600.5 48321.46
q = 250 N/m
2
Q= 80000 N,và 399056.68 377537 344922.39 319357.66 292356 262805
q=100 N/m
2
Q=58640 N,và 304145.3 288477.68 264418.3 245884.99 226472.36 205538.2
q=100 N/m
2
Q=37360N,và 209589.39 199751.87 184215.8 172687.5 160835.36 148485.44
q=100 N/m
2
Q=16000N,và 114678 110692.5 103711.7 99214.8 94951.6 91218.24
q=100 N/m
2
lực trung bình S
tb
,
N , với tải trọng
Q= 80000 N,và 361229.7 332140 305856.9 277580.7 131402.7
q=250 N/m

2
1tb
tb
Pi/Pmax
Q
0,733Q
0,467Q
0,2Q
0,5
0,167
0,1660,16745.2
78,9.43782,3667,9.43695,23
34,9.43794,1168,8.44889,8253,7.46960,9853,7.131402,7
68,8.277580,734,9.305856,967,9.332140,978,9.7,361229
22
2222
2222
+
++++
++++
=213560(N)

Hiệu suất chung của cơ cấu nâng cần:

==
bloctcpc
...

.1000
.
===

thời gian một chu kỳ đối với số chu kỳ trung bình trong một giờ a
ck
=8

( )
s450
8
3600
t
ck
==
Cờng độ thực tế tối đa của động cơ điện khi cần trục làm việcvới các tầm vơn từ lớn
nhất đến nhỏ nhất là:
%20100.
450
45.2
100. ===
ck
lv
th
t
t
CD
t
lv
=2.45 -thời gian thay đổi tầm với từ nhỏ nhất đến lớn nhất và ngợc lại.


Tỷ số truyền của bộ truyền trung gian:
28
24
675
===
tg
dc
c
n
n
i
Kiểm tra khả năng quá tải tức thời của động cơ đã chọn.Mômen do lực tổng lớn nhất
tác dụng trong palăng nâng cần với áp lực gió q=250 (N/m
2
)

146,29
72.6.28.0,6
,4376587,76.0
c
.
c
.i
c
2.a
c
.D
cmax
S

.M
dn
= 3.367,85 = 1103,56 (Nm).
M
dcmax
>M
ttmax
do đó động cơ thoả mãn khả năng quá tải tức thời.
Kiểm tra thời gian mở máy với lực S
cmax
mômen mở máy trung bình của động cơ.
( )
( )
mN
MM
M
mm
m
.13,662
2
85,367.1,15,2
2
minmax
=
+
=
+
=
Mômen vô năng trên trục động cơ là:
( )

c
.i
2
c
.a
1
M
m
M375.
1
.n
2
c
.D
2
L
2
1
L
.
c
GQ
1
M
m
M375.
1
.n
1
)


Vậy thời gian mở máy với tổng lực lớn nhất năm trong khoảng thời gian cho phép.Vậy
động cơ điện đã chọn hợp lý.
Phần III.Tính chọn phanh.
Để kích thớc phanh và cơ cấu nâng đợc nhỏ gọn thì đặt phanh ở trục thứ nhất tức
là trục động cơ.Mômen phanh tính theo công thức
M
ph
=k.M
max
Trong đó
M
max
:mômen lớn nhất trên trục phanh khi hạ cần.
K=1,75 :hệ số an toàn.

14

cc
ccmaxc
*
nax
i.a.2
.D.S
M

=
hay
==
c

ccc
t
63,65
28.6.2
67,0..43,0.76,76587
..2
..
max
*
===

Kiểm tra thời gian phanh theo công thức
( ) ( )
.i.a.MM.375
.n.D.
L
L
.GQ
MM.375
n.)DG(.
t
2
c
2
c
*
tph
c1
2
c

s672,0033,0639,0
67,0.28.6.63,6543,171375
675.43,0.
4
1
1800080000
63,6543,171375
675.4,31.2,1
22
=+=







+
+

Thời gian phanh với tổng lực lớn nhất ở vị trí nguy hiểm nhất nằm trong giới hạn cho
phép.
Kiểm tra khả năng giữ của cần dới tác dụng của gió ở trạng thái không làm việc và cần
ở trạng thái làm việc tơng ứng với góc nghiêng lớn nhất.
Lực trong palăng nâng cần ở trong trờng hợp này gồm 2 thành phần:
Lực S
1
0
do trọng lợng bộ phận mang vật và trọng lợng bản thân cần đợc tính theo công
thức sau;

S
11
0
2
.
=
Với:W
1
= 1,15.F.q.sin(65
0
)
áp lực gió q = 1000 N/m
2
tra bảng 3-1 sách máy trục
Vậy W
1
=1,15.12,84.1000.sin(65
0
) = 13382,54(N)

( )
N
b
HW
S 38378
63,3
41,10.54,13382
.
11
0

M
===
c

hệ số an toàn phanh:
25,12,3
57,53
43,171
>===
t
ph
M
M
k
Hệ số an toàn phanh cho phép là 1,25
Vậy mô men phanh tính nh trên là hợp lý
Đờng kính bánh phanh là D = 200 (mm)
Chọn phanh điện từ TKT200/100 có mô men phanh M
ph
=200 (Nm)
độ rời cực đại của má phanh
max
= 1,25 (mm)
Con đẩy điện thuỷ lực TM-25 có lực đẩy T=250 (N) hành trình h
c
=50mm, trọng lợng
phanh là 25 (kg)
Ta có thể mua sẵn phanh và chỉ cần điều chỉnh lò xo đúng với mô men phanh theo yêu
cầu .Ta cần tính toán một số lực sau đây:
áp lực má phanh lên bánh phanh

2
, l
3
,l
4
-các kích thớc của phanh (mm)
l
1
= H-50 = 160 50 = 110 (mm)
l
2
=H +H
1
-50 = 110 + 190 = 300 (mm)
l
3
= l
0
= 14 (mm)
l
4
= 42,5 (mm)
Thaysố vào ta có:

( )
NP 7,370
9,0.5,42.300
1.14.110
.86,2742 ==
Với hành trình cần đẩy h

PT 53,115
150
5,42
.77,407.
5
4
max
===

nh vậy loại cần đẩy TTM-25 thoã mãn yêu cầu mở
phần IV.Tính toán bộ truyền cơ khí.
Bộ truyền ở đây đợc thực hiện dới dạng hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp .
Các thông số cần đảm bảo là:
Tỷ số truyền i
c
= 28
Số vào quay của trục vào n
1
= 675
Chế độ làm việc trung bình, nhng với CD
th
. Công suắt truyền tính theo tải trọng tơng đ-
ơng, bởi vì trong một chu kỳ làm việc của một cơ cấu thay đổi tầm vơn có tải trọng từ

17
tầm với xa nhất đến tầm với nhỏ nhất và hạ cần từ tầm vơí nhỏ nhất đến tầm với xa nhất
tải trộng thay đổi liên tục. Ngoài cơ cấu đợc sử dụng với chế độ trung bình, tức là theo
các điều kiện nh số liệu trong bảng 1-1 và theo đồ thị gia tải nh ở hình .
Để chọn hộp gảim tốc thích hợp đủ khả năng làm việc trong thời hạn làm phục vụ quy
định ( đối vời bánh răng làm việc chế độ trung bình là 10 năm-bảng 1-1 )ta sẽ xuất phát

2
)
Tải trọng tơng trong palăng nâng cần sẽ là S
1
tđ
= 158267,9 (N)
-Khi nâng hạ cần với tải trong Q
2
=0,733Q= 58640 (N) và áp lực gió tính toán tác
dụng lên cần là q= 100 (N/mm
2
)
Tải trọng tơng trong palăng nâng cần sẽ là S
2
tđ
= 121549,1 (N)
-Khi nâng hạ cần với tải trong Q
3
=0,467.Q= 37360 (N) và áp lực gió tính toán tác
dụng lên cần là q= 100 (N/mm
2
)
Tải trọng tơng trong palăng nâng cần sẽ là S
3
tđ
= 85111,09 (N)
-Khi nâng hạ cần với tải trong Q
4
=0,2.Q=16000 (N) và áp lực gió tính toán tác dụng
lên cần là q= 100 (N/mm

t
S
=104088,5 (N)
Vậy công suất tơng đơng hộp giảm tốc phải truyền với cờng độ 100%là:

( )
KW
vS
N
ptd
td
14,14
67,0.1000
091,0.5,104088
.1000
.
===

Căn cứ vào yêu cầu đã nêu đối với bộ truyền và công suất tơng đơng vừa tính ra ta đi
thiết kế hộp hộp giảm tốc cho phù hợp với yêu cầu của cơ cấu nâng đặt ra :
1.Phân tỉ số truyền của hệ dẫn động (u
i
) cho các bộ truyền:
Để đảm bảo cho cac bộ truyền trong hộp giảm tốc đợc bôi trơn tốt các bánh răng đều có
dâù bôi trơn , theo sách thiết kế Chi tiết máy ta phân tỉ số truyền của hộp giảm tốc nh
sau:
u
1
= 3,5
u

2
= P
1
.
br
.
ol
= 24,97.0,97.0,99 = 23,98 (KW)

19