ĐAMH:K/THUẬT NÂNG CHUYỂN
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:

ĐAMH:K/THUẬT NÂNG CHUYỂN
NHIỆM VỤ THIẾT KẾ
Thiết kế cầu trục hai dầm kiểu hộp đảm bảo yêu cầu về thông số hoạt
động và đặc tính kỹ thuật cho trước:
- Kích thước nhỏ gọn phù hợp với không gian làm việc chật hẹp
trong xưỏng cơ khí.

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
CHƯƠNG III
Tính cơ cấu di chuyển xe lăn.
Tính chọn bánh xe và ray. 33
Chọn động cơ. 35
Tỷ số truyền. 36
ĐAMH:K/THUẬT NÂNG CHUYỂN
CHƯƠNG IV
Tính cơ cấu di chuyển cầu.
Tính chọn bánh xe và ray. 37
Chọn động cơ. 38

- 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 ,
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 … )
ĐAMH:K/THUẬT NÂNG CHUYỂN
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 :
- Cầu trục là loại máy nâng được sử dụng chủ yếu để nâng và di
chuyển các vật nặng , xếp dỡ hàng hoá … Trong công nghiệp nó được sử
dụng ở các nhà xưởng lắp ráp chế tạo , trong các lò luyện kim .
2) Phân loại :
- Cầu trục được phân làm hai loại chính : cầu trục một dầm và cầu
trục hai dầm
+ Cầu trục một dầm bao gồm có kiểu treo và kiểu tựa
ĐAMH:K/THUẬT NÂNG CHUYỂN
+ Cầu trục hai dầm cũng có hai kiểu : kiều tựa và kiểu treo
3) Cấu tạo chung của cầu trục
- Cầu trục có nhiều dạng khác nhau nhưng nhìn chung có các bộ
phận sau :
ĐAMH:K/THUẬT NÂNG CHUYỂN
- Động cơ : Trong máy trục sử dụng 3 loại động cơ như động cơ đốt
trong , động cơ khí nén , động cơ điện . Động cơ đốt trong thích hợp với

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
m
v
phùt
=
.
+ Vận tốc di chuyển xe lăn
( )
30
xe
m
v
phùt
=
.
+ Tầm rộng L = 20 (m).
+ Vận tốc di chuyênỷ cầu V
c
= 100 (m/phút )
B. CHỌN PHƯƠNG ÁN
- Cơ cấu nâng được thiết kế dùng tời nâng và móc .
- Tời nâng gồm có động cơ điện , hộp giảm tốc ,tang và cáp nâng .

- 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 :
ĐAMH:K/THUẬT NÂNG CHUYỂN
+ Các loại thép lá ,tấm dập có sức chòu cao về kéo nén .Nên dùng
cho các phần tử tiếp nhận tải trọng kéo, nén . Ta sử dụng loại thép này
làm các tấm kê .
+ Các loại thép CT3 , thường là thép hình có độ bền cơ tính , tính
công nghệ cao , tính bền dẻo do chòu va đập và tính hàn cao. Nên dùng
cho các phần tử tiếp nhận ứng suất uốn . Ta sử dụng loại thép này làm
kết cấu dầm chòu lực và làm khung xe con .
+ Phanh sử dụng trong cầu trục có nhiều loại như phanh má , phanh
đóa , phanh đai , phanh nón , phanh áp trục , phanh ly tâm . Để đảm bảo
an toàn và thích hợp với hệ thống dẫn động điện độc lập ta sử dụng loai
phanh thường đóng
Chương: II
TÍNH TOÁN CƠ CẤU NÂNG
Số liệu ban đầu :
Trọng tải Q
0
= 12.5 (tấn) = 125000 (N).
Trọng lượng vật mang: bỏ qua khi tính.
Chiều cao nâng:H = 8 (m) .
Vận tốc nâng V = 12 (m/ phút)
Chế độ làm việc: CĐ% = 25%.
Hình 1: Sơ đồ cơ cấu nâng
ĐAMH:K/THUẬT NÂNG CHUYỂN
Sơ đồ cơ cấu nâng :
nó có khả năng làm việc với vận tốc cao mà không ồn, uốn được theo
ĐAMH:K/THUẬT NÂNG CHUYỂN
mọi phương, chòu được tải trọng khác nhau, trọng lượng bản thân nhỏ và
ít đứt đột ngột. Cáp có nhiều loại như: cáp bện đơn, cáp bện kép, cáp bện
trái, cáp bện phải, bện hỗn hợp … Trong đó cáp bện kép là loại được dùng
chủ yếu trong máy trục. Ta chọn loại cáp
π
k-p 6x19 lõi đay theo tiêu
chuẩn TOCT 2688-80 làm dây cho cơ cấu nâng.Đây là loại cáp bện kép
có lõi đay thấm dầu, các sợi cáp tiếp xúc đường, các sợi cáp có đường
kính bằng nhau.
3. Chọn palăng.
- Có 2 loại palăng thường dùng đó là: palăng đơn và palăng kép
- Loại palăng đơn (A) do chỉ có một nhánh dây chạy trên tang nên mỗi
khi cuốn và nhả cáp có sự di chuyển của dây dọc trục làm khó hạ vật
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

=
−
ĐAMH:K/THUẬT NÂNG CHUYỂN
Trong đó :
Q
o
= Q + Q
m
:tải danh nghóa (tấn) với Q là tải trọng
nâng ,Q
m
là trọng lượng vật mang . Khi tính toan bỏ
qua trọng lượng vật mang
m : số dây cuốn lên tang , với tang sử dụng là tang kép m = 2.
t : số ròng rọc đổi hướng , do dây mắc trực tiếp lên tang t = 0.

η
:hiệu suất của ròng rọc , theo bảng 2-5[2] ứng với điều kiện
sử dụng ổ lăn được bôi trơn bằng mỡ trong điều kiện bình thường .
vậy :
max
2 0
*(1 )
125000*(1 0.98)
31566( )
*(1 )* 2*(1 0.98 )0.98
o
a t
Q
s N

* * 2*2*31566
o o
S Q
S m a S
η
= = = =

ĐAMH:K/THUẬT NÂNG CHUYỂN
4. Kích thước dây :
- Dây cáp dùng trong máy trục phải có kích thước phù hợp với
tải trọng, dây cáp thường được tính toán và chọn theo lực kéo
đứt .
S
đ
= S
max
* k , (cth: 2-10[2]) .
Trong đó: k là hệ số an toàn, được tra theo bảng 2-2[2] ,ứng với
chế độ làm việc trung bình k = 5.5 .vậy:
S
đ
= 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

+ 2*L
2
+ L
3
, (cth: 2-14[2])
Trong đó L
1
là chiều dài phần tang kẹp đầu cáp.
L
2
là chiều dài phần tang làm thành bên.
L
3
là chiều dài phần tang không cắt rãnh.
L
4
+ 2*h
min
*tg
α

≥
L
3
≥
L
4
-2*h
min
*tg

D
t
= d
c *
(e-1) = 18 * (25-1) = 432(mm) , lấy D
t
= 430(mm)
+ Số vòng cáp cuốn lên 1 nhánh.
'
( )
o
t c
l
Z Z
D d
π
= +
+

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

chuẩn MH 5365-64 được t = 20.
Vậy:
L
0
= 2 * 13 * 20 = 520(mm).
+ Chiều dài phần tang kẹp cáp:
Với phương pháp kẹp cáp thông thường ta cần thêm 3 vòng rãnh cáp để
đảm bảo cho đầu cáp cặp.
L
1
= 3 * t = 3 * 20 = 60(mm)
+ Chiều dài phần tang làm thành bên:
L
2
= 2 * d
c
= 2 * 18 = 36(mm).
+ Chiều dài phần tang không cắt rãnh:
L
4
+ 2*h
min
*tg
α
≥
L
3

≥
L

+ 2 * L
1
+ 2*L
2
+ L
3
= 520 + 2 * 60 + 2 * 36 + 290
L = 1002(mm) , chọn L = 1000(mm).
+ Bề dày thành tang tính theo kinh nghiệm:
δ
= 0.02 * D
t
+ {(6
÷
10)(mm)}.
δ
= 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

n
N
mm
σ
σ
= = =
Vậy:
max
* *
1*0.8*31566
* 11.6* 20
n
k S
t
ϕ
σ
δ
= =
= 108.8 (N/mm
2
).
⇒

[ ]
n n
σ σ
≤
vậy tang đủ bền .

6. Chọn động cơ điện:


0
η
là hiệu suất của bộ truyền , tra theo bảng 1-9[2] ta
được

0
0.97
η
=
nhưng do kể cả khớp nối răng ta lấy
0
0.93
η
=
.
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 :

=345 (kg).
Đương kính trục ra: d = 65(mm).
7. Tính tỷ số truyền .
- Tỷ số truyền chung từ trục động cơ đến trục tang:
dc
o
t
n
i
n
=
, (cth:3-15[2]) .
Trong đó:
t
η
là số vòng quay của tang đảm bảo vận tốc nâng cho trước
ĐAMH:K/THUẬT NÂNG CHUYỂN
*
12*2
* *0.448
n
t
o
v a
n
D
π π
= =
= 17.05 (vòng/phút).
Vậy:

(cth:3-14[2])
Trong đó :
K là hệ số an toàn. Với chế độ làm việc trung bình theo bảng
3-2[2] ta được k = 1.7.
D
o
= D
t
+ d
c
= 0.43 + 0.018 = 0.448 (m).
i
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

- Sơ đồ tải trọng chế độ làm việc trung bình.
- 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 .

- 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 .
- Các máy trục làm việc theo chế độ ngắn hạn lặp đi lặp lại ,
đặc trưng bơỉ sự đóng mở liên tục , có thời gian nghỉ giữa các
khoảng thời gian làm việc nên động cơ chưa kòp nóng đến
nhiệt độ ổn đònh . Ngoài ra các cơ cấu làm việc với cường độ

η η η
= = =
Mô men trên trục động cơ khi nâng vật:
'
* *
2* *
n o
n
o
S D m
M
i
η
=
, (cth:2-79[2]).
Trong đó :
D
o
= D
t
+ d
c
= 0.43 + 0.018 = 0.448(m).
Vậy :
'
* *
31566*0.448*2
368( )
2* * 2* 43* 0.8928
n o

− −
Mômen trên trục động cơ khi hạ vật :
'
* * *
2*
h o
h
o
S D m
M
i
η
=
=
30935*0.448* 2*0.8928
288
2* 43
=
(Nm)
Thời gian mở máy khi nâng hạ vật :
2 2
1 1
2
* ( ) * * *
375*( ) 375*( )* * *
n
i i I o o
m
m n m n o
G D n Q D n

khớp

∑(G
i
D
i
2
)
roto
= 30 (Nm) , (G
i
D
i
2
)
khơp
= 34.2 (Nm) , β = 1.1 .