ĐAMH:K/THUẬT NÂNG CHUYỂN GVHD : NGUYỄN HỒNG NGÂN
LỜI NÓI ĐẦU
Đồ án môn học Thiết kế cầu trục là bước kết thúc môn học Kỹ
thuật nâng chuyển, là phần kiến thức quan trọng đối với sinh viên
khoa cơ khí nói chung và sinh viên ngành cơ giới hoá xí nghiệp nói
riêng, đó là kiến thức tổng hợp của các môn học : cơ sở thiết kế máy,
vẽ kỹ thuật, cơ học máy, sức bền vật liệu,…
Đề tài của đồ án này là thiết kế cầu trục hai dầm kiểu hộp để
nâng vật có tải trọng 12.5 tấn, dùng để nâng chuyển các vật, các chi
tiết, phôi liệu … trong nhà xưởng . Tập trung của đồ án là tính toán cơ
cấu nâng và cơ cấu di chuyển
Qua đồ án giúp sinh viên nắm vững những vấn đề cơ bản trong
thiết kế máy, tính toán thiết kế chi tiết máy theo chỉ tiêu chủ yếu là
khả năng làm việc, thiết kế chi tiết máy vỏ khung, chọn cấp chính xác
,lắp ghép và phương pháp trình bày bản vẽ, về dung sai lắp ghép và
các số liệu tra cứu .
Do kiến thức về thiết kế máy còn hạn chế nên nội dung và
trình bày còn hạn chế không tránh khỏi thiếu sót .
Chúng em rất chân thànhcảm ơn sự giúp đỡ của các thầy cô
trong bô trong bộ môn, sự nhiệt tình giúp đỡ, chỉ dẫn, giảiù thích của
cô NGUYỄN HỒNG NGÂN

TP.HỒ CHÍ MINH Ngày tháng năm 2004
Nhóm Sinh viên thực hiện đồ án:
Châu ngọc Ân MSSV : 20100112
Phan văn Cường MSSV : 2010352
Nhóm SVTH: Châu ngọc Ân Trang 1
Phan văn Cường 1
ĐAMH:K/THUẬT NÂNG CHUYỂN GVHD : NGUYỄN HỒNG NGÂN
NHIỆM VỤ THIẾT KẾ
Thiết kế cầu trục hai dầm kiểu hộp đảm bảo yêu cầu về thông số hoạt

Phan văn Cường 1
ĐAMH:K/THUẬT NÂNG CHUYỂN GVHD : NGUYỄN HỒNG NGÂN
MỤC LỤC
MỤC LỤC
Nội Dung Trang
CHƯƠNG I
Giới thiệu tổng quan về máy xây dựng .
Đònh nghóa, phân loại và yêu cầu đối với máy xây dựng . 5
Giới thiệu về cầu trục . 8
Yêu cầu đặc tính kỹ thuật và chọn phương án . 10
Nhiệm vụ và yêu cầu thiết kế .
Chọn phương án .
CHƯƠNG II
Tính cơ cấu nâng .
Sơ đồ cơ cấu nâng. 13
Chọn loại dây . //
Chọn palăng . 14
Tính kích thước dây. 16
Tính tang. //
Chọn động cơ diện. 19
Tỷ số truyền. //
Tính phanh. 20
Tính bộ truyền. //
Kiểm tra nhiệt động cơ. //
Tính các cơ cấu khác. 23
Nhóm SVTH: Châu ngọc Ân Trang 3
Phan văn Cường 1
ĐAMH:K/THUẬT NÂNG CHUYỂN GVHD : NGUYỄN HỒNG NGÂN
CHƯƠNG III
Tính cơ cấu di chuyển xe lăn.

Phan văn Cường 1
ĐAMH:K/THUẬT NÂNG CHUYỂN GVHD : NGUYỄN HỒNG NGÂN
Nhóm SVTH: Châu ngọc Ân Trang 6
Phan văn Cường 1
ĐAMH:K/THUẬT NÂNG CHUYỂN GVHD : NGUYỄN HỒNG NGÂN
- Máy làm đất : Gồm các máy phục vụ các khâu thi công đất như
máy đào đất , chuyển đất , xúc đất …
- Máy gia công đá : Phục vụ cho nghiền sàng rửa đá
- Máy làm bêtông : Dùng trong việc trộn , đổ và đầm bêtông
- Máy đóng cọc và nhổ cọc
- Máy gia công gỗ : Phục vụ việc cưa , xẻ , bào gỗ
- Máy gia công sắt thép : Phục vụ cho việc cắt , uốn , hàn thép và cốt
thép
- Máy bơm nước : Phục vụ cho việc cấp thoát nước
- Các máy chuyên dùng
- Ngoài ra tuỳ theo yêu cầu nghiên cứu , thiết kế và sử dụng người ta
còn phân loại theo nguồn động lực ( máy chạy bằng động cơ đốt trong ,
Nhóm SVTH: Châu ngọc Ân Trang 7
Phan văn Cường 1
ĐAMH:K/THUẬT NÂNG CHUYỂN GVHD : NGUYỄN HỒNG NGÂN
bằng điện , khí nén … ) , theo cách di động ( bánh hơi , bánh xích , bánh
sắt … ) , theo phương pháp điều khiển ( cơ khí , thuỷ lực , khí nén … )
3) Yêu cầu chung đối với máy xây dựng :
- Về kết cấu : đơn giản , gọn nhẹ , công suất thích hợp . Các chi tiết
máy đơn giản đủ độ bền , dễ chế tạo .
- Về sử dụng và bảo quản : cần có tính cơ động , điều khiển , tháo
lắp , bảo quản , vận chuyển không quá phức tạp , sử dụng thuận tiện an
toàn , phù hợp với khí hậu .
II. GIỚI THIỆU VỀ CẦU TRỤC
1) Khái niệm :

- Cơ cấu công tác
- Cơ cấu quay
- Cơ cấu di chuyển : Thường sử dụng di chuyển bằng bánh xe và ray
- Hệ thống điều khiển : Sử dụng để tắt mở hoạt động của các cơ
cấu .
- Khung bệ
- Các thiết bò phụ
- Để dễ dàng trong thiết kế người ta chia cầu trục ra làm ba cơ cấu
chính : cơ cấu nâng vật , cơ cấu di chuyển xe con , cơ cấu di chuyển cầu .
Nhóm SVTH: Châu ngọc Ân Trang 10
Phan văn Cường 1
ĐAMH:K/THUẬT NÂNG CHUYỂN GVHD : NGUYỄN HỒNG NGÂN
I, YÊU CẦU ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN
A. NHIỆM VỤ VÀ YÊU CẦU THIẾT KẾ
1) Nhiệm vụ :
- Thiết kế cầu trục hai dầm kiểu hộp .
2) Yêu cầu :
- Kích thước nhỏ gọn phù hợp với không gian làm việc chật hẹp
trong xưỏng cơ khí.
- Đảm bảo tính bền ,an toàn kinh tế ,dễ dàng vận hành ,bảo trì
- Tăng năng suất giảm nhẹ sức lao động của công nhân trong việc
vận chuyển phôi.
- Đăc tính kỹ thuật
+ Tải trọng nâng: Q=12.5 (tấn) .
+ Chế độ làm việc trung bình : CĐ = 25% .
+ Chiều cao nâng H = 8 (m) .
+ Vận tốc nâng
( )
12
n

cao , khi lắp đặt cần thêm bộ chỉnh lưu khá phức tạp . Trên những ưu
khuyết điểm của hai loại động cơ điện xoay chiều và động cơ điện
một chiều ta thấy được động cơ điện xoay chiều tuy tính chất thay đổi
tốc độ không bằng động cơ điện một chiều nhưng vớiä tính thông dụng ,
bền và kinh tế hơn thì những khuyết điểm của loại động cơ này vẫn
chấp nhận được. Vậy khi thiết kế cầu trục hai dầm này ta dùng động
cơ điện xoay chiều ba pha là phù hợp.
- Hộp giảm tốc : Sử dụng bộ truyền bánh răng trụ ,bộ truyền bánh
răng bôi trơn bằng tát dầu .
- Tang được chế tạo bằng gang xám ,có xẻ rãnh .Cáp vào rãnh thì
ứng suất phân bố đều , tránh được ứng suất tập trung trên cáp ,giảm
được giá thành so thép .
- Cáp nâng :lựa chọn dựa trên hệ số an toàn cho phép , và tuổi thọ
của dây cáp . Do đó ta phải chọn cáp cho phù hợp với tải trọng nâng ,
chòu lực căng dây lớn .
- Có hai loại cáp có thể sử dụng :cáp bện xuôi và cáp bện chéo .
Nhóm SVTH: Châu ngọc Ân Trang 12
Phan văn Cường 1
ĐAMH:K/THUẬT NÂNG CHUYỂN GVHD : NGUYỄN HỒNG NGÂN
+ Cáp bện xuôi :có tính mềm ,dễ uốn qua ròng rọc và tang ,khả
năng chống mòn tốt (do tiếp xúc giữa các sợi cáp là tiếp xúc đường có
nhược điểm là dễ bò tở khi cáp bò đứt và dễ bò xoắn lại khi một đầu cáp ở
trạng thái tự do .
+ Cáp bện chéo:có tínhcứng ,dễ mòn khi làm việc (do tiếp xúc giữa
các sợi cáp là tiếp xúc điểm) nhưng lại khó bò tở và không bò xoắn lại khi
một đầu ở trạng thái tự do.
- Dựa trên tính chất của hai loại cáp và cấu tạo của cơ cấu nâng ta
chọn loại cáp bện chéo .
- Những tính chất cơ bản của các loại thép :
+ Các loại thép lá ,tấm dập có sức chòu cao về kéo nén .Nên dùng

5: Phanh
6: Động cơ.
- Do tính chất quan trọng, yêu cầu cao và vò trí đặc biệt của cơ cấu nâng
trong máy trục . Vì vậy nó phải được thiết kế đảm bảo độ tin cậy , độ an
toàn và ổn đònh cao , nó phải được chế tạo nghiêm chỉnh với chất lượng
cao.
Nhóm SVTH: Châu ngọc Ân Trang 14
Phan văn Cường 1
Hình 1: Sơ đồ cơ cấu nâng
ĐAMH:K/THUẬT NÂNG CHUYỂN GVHD : NGUYỄN HỒNG NGÂN
- Sơ đồ cơ cấu nâng được trình bày trên hình 1: bao gồm tang (1) được nối
với hộp giảm tốc (3) qua khớp răng (2), hộp giảm tốc nối với động cơ (6)
qua khớp nối răng, một nửa khớp dùng làm bánh phanh về phía hộp giảm
tốc , phanh (5) là loại phanh lo xo điện 2 má áp trục .
- Với sơ đồ như trên sẽ đảm bảo độ cứng vững, tính bền và giảm thời gian
bảo dưỡng.
Chọn loại dây
- Dây thường dùng trong máy trục có 2 loại dây chính đó là xích và cáp.
- Xích có ưu điểm là dề uốn, có thể làm việc với tang và đóa xích có
đường kính nhỏ nên bộ truyền có kết cấu gọn nhẹ, đơn giản. Tuy nhiên,
nó chỉ làm việc với vận tốc gới hạn không quá 1 m/s. Nếu vận tốc quá
vận tốc gới hạn thì các mắt xích bò mòn nhanh làm 2 tăng khả năng đứt
xích .Vì vậy xích tường ít dược sử dụng hơn cáp.
- Dây cáp thép là loại dây được dùng trong ngành máy trục nhiều nhất vì

đúng vò trí gây ra tải tác động lên ổ đỡ thay đổi.
- Loại palăng kép (B) có2 nhánh dây cuốn lên tang nên nâng hạ vật
đúng vò trí, áp lực lên các ổ trục sẽ được phân đều và ít thay đôỉ. Theo
bảng 2-6[2], với tải trọng 12.5 tấn ta chọn palăng có bội suất a = 2x2. Sơ
đồ palăng được bố trí như hình 3B.
- Lực căng lớn nhất ở nhánh dây cuốn vào tang khi nâng vật .

max
*(1 )
*(1 )*
o
a t
Q
s
m
η
η η
−

31566( )
*(1 )* 2*(1 0.98 )0.98
o
a t
Q
s N
m
η
η η
−
−
= = =
− −
- Hiệu suất của palăng :
max
o
S
S
η
=
, (cth:2-21[2]) .
trong đó :
S
o
: lực căng tên nhánh dây treo vật đầu tiên ,
*
o
o
Q
S

max
* k = 31566 * 5.5 = 173613 (N).
- Theo Atlas máy trục ta chọn được loại cáp
π
k – p 6x19 có
ứng suất giới hạn bền
b
σ

= 1700(N/mm
2
) , đường kính cáp d
c
= 18(mm).
5. Tính tang :
- Tang dùng trong máy trục có hai loại là tang trơn và tang xẻ
rãnh
- Tang trơn dùng để quấn nhiều lớp cáp khi chiều cao nâng lớn
- Tang xẻ rãnh dùng quấn một lớp cáp trong co cấu nâng dẫn
động bằng điện với chiều cao nâng vật không qua lớn .Ở tang
có rãnh thì dây cáp được quấn theo rãnh nên không bò rối cáp
và kẹt cáp, dây cáp ít mòn vì ít cọ xát vào nhau. Tang có
rãnh chia làm hai loại:
Nhóm SVTH: Châu ngọc Ân Trang 19
Phan văn Cường 1
ĐAMH:K/THUẬT NÂNG CHUYỂN GVHD : NGUYỄN HỒNG NGÂN
+ Tang đơn là tang xẻ rãnh theo một chiều, có một nhánh dây
treo vật.
+ Tang kép là loại tang xẻ rãnh ở hai nửa khác nhau và khác
chiều, có hai dây treo vật .


≥
L
3
≥
L
4
-2*h
min
*tg
α
L
4
là khoảng cách giữa hai ròng rọc ngoài cùng trên khung treo móc.
h
min
là khoảng cách nhỏ nhất giữa trục tang và trục ròng rọc.
α
là góc nghiêng cho phép khi dây chạy trên tang bò lệch so với phương
đứng , với tang cắt rãnh tg
α
= 1/10 .
Cụ thể:
+ Chiều dài một nhánh cáp cuốn lên tang khi làm việc với chiều cao nâng
la
H = 8(m).
l = H * a = 8 * 2 = 16(m).
Nhóm SVTH: Châu ngọc Ân Trang 20
Phan văn Cường 1
Hình 4: Kích thước của tang


Trong đó:
Z
o

≥
1.5, ta chọn Z
o
= 2 , là số vòng cáp cố đònh trên tang để giảm bớt lực
kẹp đầu dây cáp , số vòng cáp này không được sử dụng khi làm việc .
D
t
: là đường2 kính tang , D
t
= 430(mm).
D
c
là đường kính cáp d
c
= 18(mm).
Vậy:
'
16
2
( ) (0.43 0.018)
o
t c
l
Z Z
D d

L
4
+ 2*h
min
*tg
α
≥
L
3

≥
L
4
-2*h
min
*tg
α
Chọn L
4
= 230(mm) , h
min
= 800(mm).
Vậy :
Nhóm SVTH: Châu ngọc Ân Trang 21
Phan văn Cường 1
ĐAMH:K/THUẬT NÂNG CHUYỂN GVHD : NGUYỄN HỒNG NGÂN
230 + 2*800 *1/10
≥
L
3

= 0.02 * 430 + 3 = 11.6(mm)
+ Kiểm tra độ bền của tang.
Khi làm việc thành tang bò uốn , nén và xoắn .Với chiều dài của
tang nhỏ hơn 3 lần đường kính của nó thì ứng suất uốn và xoắn không
vượt quá (10
÷
15)% ứng suất nén. Ví vậy tang được kiểm tra sức bền
theo điều kiện nén với ứng suất cho phép là:

[ ]
max
* *
*
n n
k S
t
ϕ
σ σ
δ
= ≤
Trong đó :
ϕ
là hệ số giảm ứng suất , đối với tang kép
ϕ
= 0.8
k là hệ số phụ thuộc lớp cáp quấn lên tang ,ở đây chỉ có một lớp
cáp quấn lên tang nên k = 1.
[ ]
n
σ

δ
= =
= 108.8 (N/mm
2
).
⇒

[ ]
n n
σ σ
≤
vậy tang đủ bền .

6. Chọn động cơ điện:
Nhóm SVTH: Châu ngọc Ân Trang 22
Phan văn Cường 1
ĐAMH:K/THUẬT NÂNG CHUYỂN GVHD : NGUYỄN HỒNG NGÂN
- Công suất tónh khi nâng vật :
*
60*1000*
n
Q v
N
η
=
, (cth: 2-78[2]).
Trong đó:
η
là hiệu suất toàn cơ cấu ,
0

=
.
V
n
là vận tốc nâng, V
n
= 12 (m/s).
Vậy :
0
* *
t p
η η η η
=
= 0.96 * 0.99 * 0.92 = 0.88 .
⇒
ta được :
*
125000*12
28.73
60*1000* 60*1000*0.88
n
Q v
N
η
= = =
(kw).
- Với công suất tónh 28.73(kw) và chế độ làm việc trung bình ta chọn
được loại động cơ MTB412-8 với các thông số sơ bộ :
Công suất danh nghóa: N
đc

, (cth:3-15[2]) .
Trong đó:
t
η
là số vòng quay của tang đảm bảo vận tốc nâng cho trước
*
12* 2
* *0.448
n
t
o
v a
n
D
π π
= =
= 17.05 (vòng/phút).
Vậy:

715
43
17.05
dc
o
t
n
i
n
= = =


o
= 42 ,
η
= 0.88 .
Vậy :
* * *
1.75*125000*0.88*0.448
500( )
2* * 2* 2* 43
o o
ph
o
k Q D
M Nm
a i
η
= = =
- Với M
ph
= 513.3 (Nm) ta chọn loại phanh 2 má thường đóng TKT-300
đảm bảo ù mômmen phanh danh nghóa vừa đúng 500 Nm theo tiêu chuẩn
BHNN Π Γ ΜΛ .
Bộ truyền :
- Bộ truyền trong cơ cấu nâng được chọn dưới dạng hộp giảm tốc sao cho
đảm bảo tỷ số truyền là 43 với sai số trong khoảng 5%. Hộp giảm tốc ở
đây là hộp giảm tốc bánh răng trụ 2 cấp phân đôi , đặt nằm ngang, trục
Nhóm SVTH: Châu ngọc Ân Trang 24
Phan văn Cường 1
ĐAMH:K/THUẬT NÂNG CHUYỂN GVHD : NGUYỄN HỒNG NGÂN
vào và trục ra quay về một phía. Tương ứng với tỷ số truyền là 43 và chế


- Cơ cấu sẽ làm việc với chế độ tải trọng thay đổi tương ứng với
trọng lượng vật nâng Q
1
= Q , Q
2
= 0.5Q , Q
3
= 0.1Q với tỷ lệ thời
gian làm việc tương ứng là1:5:4 .
Nhóm SVTH: Châu ngọc Ân Trang 25
Phan văn Cường 1
Hình 5:Sơ đồ tải trọng