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.
- Đảm bảo tính bền ,an tồn kinh tế ,dễ dàng vận hành ,bảo trì
- Tăng năng suất giảm nhẹ s
ức 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
m
v
p
hùt
=
.
+ Vận tốc di chuyển xe lăn
L
L
Ụ
Ụ
C
CNội Dung Trang
CHƯƠNG I
Giới thiệu tổng quan về máy xây dựng .
Định nghĩa, 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. //

Chương I
ĐAMH:K/THUẬT NÂNG CHUYỂN

GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ MÁY XÂY DỰNG

I. ĐỊNH NGHĨA , PHÂN LOẠI VÀ YÊU CẦU ĐỐI VỚI MÁY XÂY
DỰNG
1) Định nghĩa về máy xây dựng
:
- Máy xây dựng là danh từ chung chỉ các loại máy và thiết bị phục vụ
cho công tác xây dựng cơ bản , công nghiệp , cảng , thuỷ lợi , giao thông
vận tải v.v Do vậy chủng loại rất nhiều .

2) Phân loại máy
:
- Để thuận tiện cho nghiên cứu và thiết kế chế tạo người ta phân loại
máy xây dựng theo tính chất công việc hay công dụng như sau :
- Máy phát lực : Dùng để cung cấp động lực cho các máy khác làm
việc , thường là những tổ máy điêzen phát điện , tổ máy nén khí v.v
- Máy vận chuyển : Sử dụng để vận chuyển hàng hố , vật liệu . Nó được
phân ra làm nhiều loại khác nhau như máy vận chuyển ngang , máy vận
chuyển đứng , máy v
ận chuyển liên tục , máy xếp dỡ …


ĐAMH:K/THUẬT NÂNG CHUYỂN
- Máy làm đất : Gồm các máy phục vụ các khâu thi công đất như máy
đào đất , chuyển đất , xúc đất …

- 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


- Hệ thống truyền động : Có rất nhiều kiểu truyền động như truyền
động dầu ép khí nén , truyền động điện , truyền động hỗn hơp , truyền động
cơ khí . Tuy nhiên trong cầu trục dùng phổ biến là truyền động cơ khí vì dễ
chế tạo , an tồn .
- Cơ cấu công tác
- Cơ cấu quay
ĐAMH:K/THUẬT NÂNG CHUYỂN

- 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 bị 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 .
I, YÊU C
ẦU 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

=
.
+ 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 .
+ Động cơ điện có hai loại động cơ điện một chiều và động cơ điện xoay
chiều . Động cơ điện xoay chiều 3 pha được ứng dụng rộng rãi trong
công nghiệp với công suất , tính bền cao,momen khởi động lớn ,dễ
đảo
chiều.Bên cạnh đó ta có động cơ điện một chiều : là loại động cơ điện có
khả năng điều chỉnh tốc độ trong phạm vi rộng , khi làm việc bảo đảm
khởi động êm, hãm và đảo chiều dễ dàng ,giá thành cao , khi lắp đặt cần
thêm bộ chỉnh lưu khá phức tạp . Trên những ưu khuyết điểm của hai loại
động c
ơ 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
c
ầu 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 .

thường đóng Chương
: II
TÍNH TỐN CƠ CẤU NÂNG
Số liệu ban đầu
:
Trọng tải Q
0
= 12.5 (tấn) = 125000 (N).
Trọng lượng vật mang: bỏ qua khi tính.
ĐAMH:K/THUẬT NÂNG CHUYỂN

Chiều cao nâng:H = 8 (m) .
Vận tốc nâng V = 12 (m/ phút)
Chế độ làm việc: CĐ% = 25%.

Sơ đồ cơ cấu nâng
: 1: Tang.
2: Khớp răng.
3: Hộp giảm tốc.
4: Khớp răng.
5: Phanh

đột ngột. Cáp có nhiều loại như: cáp bện đơn, cáp bện kép, cáp bện trái, cáp
Hình 1: Sơ đồ cơ cấu nâng
ĐAMH:K/THUẬT NÂNG CHUYỂN

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 vị 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 vị
trí, áp lực lên các ổ trục sẽ được phân đều và ít thay đôỉ. Theo bảng 2-6[2],
- Lực căng lớn nhất ở nhánh dây cuốn vào tang khi nâng vật .

max
*(1 )
*(1 )*
o
at
Q
s
m
η
η
η
−
=
−
ĐAMH:K/THUẬT NÂNG CHUYỂN

Trong đó :
Q
o
= Q + Q
m
:tải danh nghĩa (tấn) với Q là tải trọng
nâng ,Q

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
ma
=

a : bội suất của palăng a = 2x2 do là palăng kép . vậy:
max max
125000
0.99
* * 2*2*31566
oo
SQ
SmaS
η
== = =
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 bị rối cáp và kẹt
cáp, dây cáp ít mòn vì ít cọ xát vào nhau. Tang có rãnh chia làm
hai loại:
+ 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 vậ
t .
- Với chiều cao nâng H = 8 (m) ta chọn loại tang xẻ rãnh sâu.
ĐAMH:K/THUẬT NÂNG CHUYỂN

- Các kích thước của tang :
Chiều dài của tang: L = L
o
+ 2 * L
1
+ 2*L

là khoảng cách giữa hai ròng rọc ngồi 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 bị 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).
+ Đường kính tang: Được xác định theo công thức
D
t
d
c *
(e-1) , (cth: 2-12[2] ).
Trong đó: e = 25 , là hệ số thực nghiệm được xác định theo bảng
2-4[2] tương ứng với chế độ tải trọng trung bình.
Vậy:
D
t
= d
c *
(e-1) = 18 * (25-1) = 432(mm) , lấy D
t
= 430(mm)
+ Số vòng cáp cuốn lên 1 nhánh.

Vậy:
≥≥
≥
≥
ĐAMH:K/THUẬT NÂNG CHUYỂN '
16
2
( ) (0.43 0.018)
o
tc
l
ZZ
Dd
ππ
=+= +
++
= 13 (vòng)
+ Chiều dài phần tang cắt rãnh
L
0
= 2 * Z * t
Trong đó:t là bước rãnh trên tang đươc chon theo tiêu chuẩn trong Atlas máy
trục . Tương ứng với đường kính cáp d
c
= 18(mm) ta chọn theo tiêu chuẩn
MH 5365-64 được t = 20.
Vậy:


Chọn L
4
= 230(mm) , h
min
= 800(mm).
Vậy :
230 + 2*800 *1/10 L
3
230 -2*800*1/10
390 L
3
70, chọn L
3
= 290 (mm).
Vậy chiều dài tang là:
L = L
o
+ 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:
= 0.02 * D
t
+ {(6 10)(mm)}.

≥≥
δ
÷
δ
÷
ĐAMH:K/THUẬT NÂNG CHUYỂN

[
]
n
σ
là ứng suất nén cho phép .tang được chế tạo là gang CH 15-32 có
giới hạn bền nén là
bn
σ
= 565 (N/mm
2
), ta có

[]
[
]
2
565
113( )
55
bn
n
N
mm

N
η
=
, (cth: 2-78[2]).
Trong đó:
η
là hiệu suất tồn cơ cấu ,
0
**
tp
η
ηη η
=
.
với:
0.96
t
η
=
là hiệu suất tang , được tra theo bảng 1-9[2].
0.99
p
η
=
là hiệu suất của palăng .

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

n
Qv
N
η
== =
(kw).
- Với công suất tĩnh 28.73(kw) và chế độ làm việc trung bình ta chọn
được loại động cơ MTB412-8 với các thông số sơ bộ :
⇒
[
]
nn
σ
σ
≤
⇒
ĐAMH:K/THUẬT NÂNG CHUYỂN

Công suất danh nghĩa: N
đc
= 22 (kw).
Số vòng quay : n
đc
= 715 (vòng/phút).
Mômen vô lăng: (G
i
D
i
)
2

* *0.448
n
t
o
va
n
D
ππ
==
= 17.05 (vòng/phút).
Vậy:

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

Tính phanh
:
- Trong máy trục phanh được chia làm hai nhóm.
- Nhóm I gồm : các loại khố dừng bánh cóc , khố dừng ma sát dùng để giữ
vật ở trạng thái treo .
- Nhóm II gồm các loại phanh: phanh dừng, phanh thả , phanh má , phanh
đai… .

1.75*125000*0.88*0.448
500( )
2* * 2*2*43
oo
ph
o
kQ D
M
Nm
ai
η
== =

ĐAMH:K/THUẬT NÂNG CHUYỂN

- Với M
ph
= 513.3 (Nm) ta chọn loại phanh 2 má thường đóng TKT-300 đảm
bảo ù mômmen phanh danh nghĩa 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 vào và
trục ra quay về một phía. Tương ứng với tỷ số truyền là 43 và chế độ làm
việc trung bình, số vòng quay trên trục vào ,và yêu c
ầu về lắp ráp ta chọn
hộp giảm tốc U2-500 , có các đặc tính sau :
+ Kiểu hộp : 2 cấp bánh răng trụ răng nghiêng

Hình 5:Sơ đồ tải trọng
ĐAMH:K/THUẬT NÂNG CHUYỂN

- 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 kịp nóng đến nhiệt
độ ổn định . Ngồi ra các cơ cấu làm việc với cường độ thực tế
không trùng với cường độ chuẩn mà tuỳ thuộc vào tải trọng.
Mặt khác khi tính công suất động cơ ta tính với tồn tải nên cần
phải kiểm tra nhiệt động cơ bằng thông số mô đun trung bình
bình phương.
- Các thông số cần tính tốn:

n
o
SDm
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
no
n
o
SDm
M
Nm
i


Mômen trên trục động cơ khi hạ vật :

'
***
2*
ho
h
o
SDm
M
i
η
=
=
30935*0.448*2*0.8928
288
2*43
=
(Nm)
Thời gian mở máy khi nâng hạ vật :
'
* 0.96*0.93 0.8929
to
ηηη
== =
ĐAMH:K/THUẬT NÂNG CHUYỂN 22

2
)
roto
+ (G
i
D
i
2
)
khớp

∑(G
i
D
i
2
)
roto
= 30 (Nm) , (G
i
D
i
2
)
khơp
= 34.2 (Nm) , β = 1.1 .
Vậ
y
Mômen mở máy :


MNm== =

η là hiệu suất cơ cấu tra theo đồ thị hình 2-24[2] .
Bảng kết quả tính tốn với các trường hợp tải trọng khác nhau:

Các thông số Q
1
= Q Q
2
= 0.5Q
Q
3
= 0.1Q
Q
o
(N) 125000 62500 12500
S
n
(N) 31566 15783 3156.6
η
0.88 0.82 0.6
M
n
(Nm) 383.3 203.3 56.2
S
h
(N) 30934 15467 3093
M
m
(Nm) 290 137 20

tMt
M
t
∑+∑
=
∑
, thay các số liệu vào ta có:
M
tb
= 238 (Nm).
ĐAMH:K/THUẬT NÂNG CHUYỂN

Công suất trung bình bình phương của động cơ phát ra:

*
9550
tb dc
tb
M
n
N =
, (cth:2-76[2]) .
Trong đó : n
đc
= 715 (vòng/phút) là số vòng quay của động cơ .
Vậy :
*
238*715
18( )
9550 9550

o
17 chế tạo bằng thép 20 có các ứng suất giới
hạn
σ
-1
= 210(N/mm
2
) , σ
ch
= 250 (N/mm
2
) , σ
b
= 420 (N/mm
2
) , các
thông số của móc : d
o
= M64 , D = 90 (mm) , m
móc
= 36 (kg) .
- Kiểm tra bền móc tại các tiết diện
A A
B
B
Hình 6: Móc đơn và móc hai nghạnh
C C
a b
ĐAMH:K/THUẬT NÂNG CHUYỂN


=20 (mm) , b = 75(mm) , h = 115(mm).
+ Vị trí trọng tâm thiết diện:

1
1
1
2
2*20 75 115
**46.4()
37520 3
bb
h
emm
bb
+
+
== =
++
.
+ Bán kính cong thân móc:

1
120
46.4 106.4( )
22
a
re mm=+= + =
.
Trong đó:
a là đường kính miệng móc .

= 115 – 46.4 = 68.6(mm) .
Hình 7: Tiết diện A-A
1
e
1