LờI NóI ĐầU
Trong quá trình CNH-HĐH đất nớc hiện nay, GTVT đóng một vai trò đặc
biệt quan trọng nhằm tạo ra một cơ sở hạ tầng cần thiết cho sự phát triển mạnh
mẽ của đất nớc. Để phát huy đợc sức mạnh to lớn đó, sẽ không thể thiếu một bộ
phận hết sức quan trọng đó là một nền công nghiệp cơ khí có đủ sức trang bị
những thiết bị hiện đại cho quá trình sản xuất và thi công. Điều đó có ý nghĩa
quan trọng trong viêc nâng cao năng suất, chất lợng cho sản phẩm. Vì vậy việc
tính toán, thiết kế máy và các bộ phận máy sẽ có ý nghĩa hết sức to lớn.
Để đạt đợc kết quả học tập tốt mà xa hơn là công việc thực tế sau này, mỗi
sinh viên sau khi đã nghiên cứu song phần lý thuyết của một môn học, việc cần
thiết nhất là phải biết vận dụng nó vào thực tế. Môn học Máy Trục- Vận chuyển
cũng không lằm ngoài quy luật đó. Để làm đợc điều này ngoài việc lắm vững
kiến thức lý thuyết, sinh viên còn phải biết cách biến những ý tởng của mình
thành thực tế thông qua các công cụ thiết kế đã có. Thiết kế máy là quá trình
thiết kế ra những chi tiết và bộ phận máy có hình dạng và kích thớc cụ thể. Các
chi tiết máy thiết kế ra phải làm việc đợc, đó là yêu cầu đầu tiên mà nhà thiết
kế nào cũng phải làm đợc. Nhng chỉ có vậy thì cha đủ. Một chi tiết máy sản
xuất ra còn phải đạt đợc yêu cầu về chỉ tiêu kinh tế đó là giá thành hạ, phù hợp
với điều kiện sản xuất của đơn vị mình. Đồng thời phải đạt đợc yêu cầu về tính
kỹ thuật nh độ cứng, độ bền
Nhiệm vụ chính của môn học Máy trục- vận chuyển, trong đó phần chủ
yếu là Máy trục, là nghiên cứu tìm hiểu các phơng tiện cơ giới hoá xếp dỡ,
nâng chuyển vật nặng trong các lĩnh vực công nghiệp, xây dựng, Quốc phòng-
Cơ giới tất cả các quá trình sản xuất, kể cả xếp dỡ, nâng chuyển là một trong
những điều kiện cơ bản để phát triển nền kinh tế quốc dân.
Nhiệm vụ của bản thiết kế này là thiết kế bộ máy di chuyển của một cầu
trục. Cầu trục là một loại máy trục có kết cấu giống chiếc cầu có bánh xe lăn
trên đờng ray chuyên dùng, nên còn gọi là cầu lăn. Với những số liệu đã cho thì
cầu trục cần thiết kế ở đây là loại cầu trục hai dầm.
Do cha có kinh nghiệm thực tế nên khó tránh khỏi sự thiếu sót. Em rất
mong nhận đợc sự góp ý của các thầy để rút kinh nghiệm cho những lần sau.

trục hai dầm có cấu tạo nh sau:
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
5
5
11
12
Hình 1. Sơ đồ cấu tạo cầu trục hai dầm
1. Dầm chủ; 2. Xe con mang hàng; 3. Bánh xe; 4. Cột nhà xởng;
5. Đờng ray chuyên dùng; 6. Giảm chấn; 7. Dầm đầu;
8. Bộ máy di chuyển ; 9. Bộ máy di chuyển xe con; 10. Tang tời hàng;
11. Xe con mang hàng; 12. Ca bin.
2. Nguyên lý hoạt động.
Động cơ điện (1) truyền chuyển động qua trục truyền động (2) và khớp nối
(3) tới các hộp giảm tốc (4) ,rồi truyền chuyển động cho bánh xe di chuyển cầu
trục(5) làm di chuyển toàn bộ dầm chính (6) gắn trên các dầm đầu (7) .Xe
con(9) có chứa cơ cấu nâng đợc di chuyển trên ray gắn trên dầm chính (7)
.Phanh (8) làm nhiệm vụ hãm khi cần thiết. Các động cơ điện đợc điều khiển
nhờ hệ thống điều khiển đặt ở cabin (10).Nh vậy diện tích xếp dỡ của cầu trục
điện là hình chữ nhật.
3. Phạm vi sử dụng.
Cầu trục đợc sử dụng rất phổ biến trong hầu hết các nghành kinh tế và

3. Khớp nối trục răng;
4. ổ đỡ;
5. Phanh;
6. Động cơ;
7. Bánh xe bị động;
8. Dầm chính (Chỉ thể hiện một dầm).
Đinh Văn Trờng
Lớp Máy Xây Dựng A-K44
4
Thiết kế môn học máy nâng- vận chuyển Trờng Đại Học GTVT
Bộ môn Máy Xây Dựng

Ta sử dụng sơ đồ cơ cấu di chuyển cầu trục với trục truyền động dài ở cấp
quay nhanh: Trục động cơ 1 nối trực tiếp với trục truyền động 2, qua hộp giảm
tốc 3 ở hai bên và khớp nối trục 4 truyền chuyển động tới các bánh xe 5, phanh
6 là phanh hai guốc thờng đóng.Với sơ đồ này nói chung sẽ giảm đợc trọng l-
ợng của cầu và cơ cấu. Nhng đòi hỏi độ chính xác lắp đặt các ổ trục đỡ cao và
phải cân bằng động các tiết máy quay nhanh. Các bớc tính toán cơ cấu di
chuyển cầu nh sau:
1. Tính chọn bánh xe và ray.
Ta chọn loại bánh xe hình trụ có hai thành bên với các kích thớc theo
OCT 3569-60. Tra bảng 9-4 (Giáo trình Tính toán các cơ cấu máy trục), có:
Đờng kính bánh xe : D
bx
= 800 mm
Đờng kính ngõng trục lắp ổ : d = 130 mm
Căn cứ kích thớc bánh xe tơng ứng với D
bx
= 800 mm, có chiều rộng vành
bánh 160 mm, tải trọng cho phép trên bánh xe 65,5 tấn. Chọn ray cần trục

1
+

+

P
max
=
( )
180000.
4
1
15
4,115
.25000030000
2
1
+

+
= 171933 N.
Tải trọng nhỏ nhất tác dụng lên bánh xe A (và D) khi xe lăn không có vật
nâng tại đầu bên phải cầu.
Đinh Văn Trờng
Lớp Máy Xây Dựng A-K44
5
Thiết kế môn học máy nâng- vận chuyển Trờng Đại Học GTVT
Bộ môn Máy Xây Dựng

P

+

= 58450 N.
Tải trọng tơng đơng lên bánh xe P
bx
:
P
bx
= .k
bx
.P
max

trong đó: k
bx
- Hệ số tính đến chế độ làm việc của cơ cấu; tra bảng 3.12 có
k
bx
= 1,1
- Hệ số tính đến sự thay đổi của tải trọng.
=










+
= 1,19; tra bảng 3.13 có = 0,80
P
bx
= .k
bx
.P
max
= 0,80. 1,1. 171933 = 151301 N.
Bánh xe đợc chế tạo bằng thép đúc 55 II có độ cứng 350 ữ 450 HB, ứng
suất dập cho phép khi tiếp xúc điểm []
d
= 1700 N/mm
2
.
1.2. Kiểm tra sức bền dập của bánh xe.
Bánh xe làm bằng thép và ứng với trờng hợp tiếp xúc điểm, để kiểm tra về
ứng suất dập ta sử dụng công thức 2.69

d
= 3600.m.
3
2
max

bx
P
[]
d
trong đó:

500
350
= 0,7, chọn m = 0,44

d
= 3600.0,44.
3
2
500
151301
= 1340 N/mm
2
1700 N/mm
2
Vậy
d
[]
d
Bánh xe thoả mãn về điều kiện dập.
2. Chọn động cơ điện.
Lực cản chuyển động do ma sát:
W
1
= (G
o
+ Q)
bx
D
df 2 +
à

W
t
= W
1
W
2
W
3
, (N).
W
2
- Lực cản do độ dốc của đờng ray,(N)
W
3
- Lực cản do gió, (N). ở đây W
3
= 0
Trong công thức trên, lấy dấu + khi độ dốc đờng ray và gió ngợc chiều
chuyển động, lấy dấu khi độ dốc đờng ray và gió xuôi chiều chuyển động
của cầu trục. ở đây lấy dấu +
W
t
= 6083,5 + 460 = 6543,5 (N)
Công suất tĩnh yêu cầu đối với động cơ điện:
Đinh Văn Trờng
Lớp Máy Xây Dựng A-K44
7
Thiết kế môn học máy nâng- vận chuyển Trờng Đại Học GTVT
Bộ môn Máy Xây Dựng


= 1,7 (Nm
2
)
Khối lợng m
đc
= 90 (kg)
3. Tỷ số truyền chung.
Số vòng quay yêu cầu của bánh xe dẫn động cầu trục
n
bx
=
bx
c
D
V
.

=
80,0.
15

= 5,97 (v/ph)
Tỷ số truyền chung cần có đối với bộ truyền di chuyển cầu trục.
i
o
=
bx
dc
n
n

W
0
- Tổng lực cản tĩnh cầu lăn khi không mang tải;
W
0
=
QQQ
QQW
co
ct
++
+ )(
0
=
25000018000030000
)18000030000.( 6543,5
++
+
= 2987,25 (N)
Q
0
= G
xe con
= 30000 (N)
M
t
=
85,0.149.2
8,0. 2987,25
= 9,4 (Nm)


V
c
- Vận tốc di chuyển cầu lăn, m/ph
a
max
- Gia tỗc thời kì mở máy cầu lăn, m/s
2
;
a
max
=

















+







+






+
2987,25
800
130.02,0.58450
2,1
2,0.58450
.
18000030000
81,9

a
max
= 0,323 (m/s
2
)
t
m

C = 1,1 ữ 1,15, lấy C = 1,15
(G
i
.D
i
2
)
1
Mô men đà trên trục 1
(G
i
.D
i
2
)
1
= (G
i
.D
i
2
)
r
+ (G
i
.D
i
2
)
kn

77,0.375
885.8,3.15,1
= 13,4 (Nm).
M
m
= M
t
+ M
đ
+ M
đ
= 9,4 + 21,8 +13,4 = 44,6 (Nm)
Mômen danh nghĩa động cơ cầu lăn.
M
dn
=
dc
dc
n
N.9550
=
885
7,2.9550
= 29,1 (Nm)
Đinh Văn Trờng
Lớp Máy Xây Dựng A-K44
9
Thiết kế môn học máy nâng- vận chuyển Trờng Đại Học GTVT
Bộ môn Máy Xây Dựng


+ (Q
0
+ Q
c
)
g
a
)
F
db
= (30000 + 180000).0,2 (6543,5 (30000

+ 180000)0,02
800
130
+ (30000+ 180000)
81,9
323,0
) = 29119,6
Mômen dính bám trên bánh xe dẫn hoán vị về trục động cơ.
M
mdb
=
00
2
.

i
DF
bxdb

2
02
0
01
2
00
0
.375

375
2
.
p
ii
p
bxcxbx
t
nDGC
ti
nDGGQ
i
DW

+
++
+


Trên cơ cấu di chuyển cầu lăn, số bánh xe dẫn động chiếm 50% tổng số
bánh xe cầu lăn với hệ số dính bám giữa bánh xe dẫn và đờng ray = 0,2, gia

2
++
= 102 (Nm)
Chọn loại phanh má TKT-200 có mômen phanh lớn nhất M
pmax
= 130 Nm
lớn hơn mômen yêu cầu M
p
= 102 Nm.
Có đờng kính bánh phanh D = 200, mm
Đinh Văn Trờng
Lớp Máy Xây Dựng A-K44
10
Thiết kế môn học máy nâng- vận chuyển Trờng Đại Học GTVT
Bộ môn Máy Xây Dựng

Thời gian phanh cơ cấu di chuyển cầu lăn khi mang tải.
t
p
=
( )
( )
( )














+
+
8,3.15,1
149
85,0.8,0.460000
.
4,9130375
885
2
2
= 0,26 (s)
Gia tốc phanh cầu lăn.
a
p
=
p
c
t
V
.60
=
26,0.60
15
= 0,96 m/s

8. Chọn hộp giảm tốc.
Với tỷ số truyền i = 149 là khá lớn.Theo Atlat máy trục tờ 33 ta chọn
hộp giảm tốc loại TH-6-156,92-I có tỷ số truyền i = 156,92; loại hộp giảm
tốc này là loại ba cấp đảm bảo tỷ số truyền lớn. Các kích thớc của hộp giảm tốc
đợc cho trong atlat.
III. Thiết kế một số chi tiết.
1. Thiết kế bánh xe cầu trục.
Kiểm tra ứng suất tiếp xúc giữa mặt bánh xe với mặ đờng ray.
Bánh xe đợc chế tạo bằng thép 55:

tx
= 600.
Rb
CCK
.

0
21max
[
tx
]
trong đó:
K
max
Tải trọng lớn nhất tác dụng nên bánh xe, N;
Đinh Văn Trờng
Lớp Máy Xây Dựng A-K44
11
Thiết kế môn học máy nâng- vận chuyển Trờng Đại Học GTVT
Bộ môn Máy Xây Dựng

tx
] ứng suất tiếp xúc cho phép, [
tx
] = 75000 N/cm
2


tx
= 600.
40.8,3
005,1.1.171933
= 20230 N/cm
2
[
tx
] = 75000 N/cm
2
.
Vậy bánh xe thoả mãn về điều kiện tiếp xúc.
Bánh xe có đờng kính D = 800 mm, đợc chế tạo từ thép đúc 55 II có
các thông số đợc cho trong Atlat máy trục đi kèm theo là bản vẽ chế tạo.
Đờng kính bánh xe D = 800 mm;
Bề rộng bánh xe B
1
= 160 mm;
Đờng kính gờ bánh xe D
1
= 850 mm;
Đơng kính ngõng trục bánh xe d = 130 mm;
Trọng lợng cụm bánh xe dẫn 822 kg;

Nmm
lP
M
t
u
5,9026482
4
175. 206319,6
4
.
===
.
Ngoài lực p
t
, trong mặt phẳng ngang trục còn bị uốn bởi lực di chuyển
bánh xe, song trị số lực này nhỏ nên ta bỏ qua.
Mômen xoắn lớn nhất trong thời kỳ mở máy.
M
max
= 1,8M
dn
= 1,8.29,1 = 52,4 Nm.
Mômen để thắng các lực cản tĩnh chuyển động:
Nm
n
N
M
t
t
7,20

DG )(
2
Mômen vô lăng tơng đơng của các bộ phận chuyển động
thẳng thu về trục động cơ.
2
2
2
2
2
2
2,13
885
15
)250000210000(1,0)(1,0)( Nm
n
v
QGDG
dc
dc
otdii
=+=+=

)(
2
ii
DG
- tổng mômen vôlăng của cả hệ thống thu về trục động cơ.

)(8,3)(
22

*
==
Vậy tổng mômen lớn nhất trên trục sẽ truyền đến các bánh dẫn:
.3,456,247,20
*
1
NmMMM
dt
=+=+=

Mômen tính toán có kể đến tải trọng động:
Đinh Văn Trờng
Lớp Máy Xây Dựng A-K44
13
Thiết kế môn học máy nâng- vận chuyển Trờng Đại Học GTVT
Bộ môn Máy Xây Dựng

d
kMM .
1
*
1
=
Chế độ làm việc nhẹ k
đ
= 1,1
)(83,491,1.3,45
*
1
NmM ==

/500 mN=


;
2
1
/300 mN=


ứng suất uốn cho phép với chu kỳ đối xứng.
[ ]
2
1
/86,142
4,1.5,2
500
].[
mmN
kn
===



[n] = 1,4- hệ số an toàn (tra bảng 1- 8- Tính Toán MT).
k = 2,5 - hệ số (tra bảng 1-5- Tính Toán MT).
Vậy đờng kính trục tại tiết diện giữa bánh xe cần có:
3
][1,0

td


+
=
m
b
a
k
n









1
1
.


+
=
Đinh Văn Trờng
Lớp Máy Xây Dựng A-K44
14
Thiết kế môn học máy nâng- vận chuyển Trờng Đại Học GTVT
Bộ môn Máy Xây Dựng


x
a
W
M
==
max

0& =
mm

( ứng suất thay đỏi theo chu kỳ đối xứng ).
W,W
o
- mômen cản uốn & mômen cản xoắn của tiết diện trục :
Tiết diện nguy hiểm với d = 135 mm có khoét then bxh = 36x20
3
2323
206157
135.2
)20135(20.36
32
135.
.2
)(.
32
mm
d
tdtbd
W =


mmN
W
M
u
a
====

2
max
/42,7
447581
3323200
mmN
W
M
o
x
a
====

Tra bảng có 7-4 (TKCTM) có:
74,0=


53,0=


Tra bảng có 7-8 (TKCTM) có:
63,1=


11
1
22
=
+
=

nn
n
Cơ cấu di chuyển với chế độ làm việc nhẹ n =1,2.
Vậy trục thoả man điều kiện an toàn.
l =160
2l = 320
max
P
max
/2
P
max
M
xmax
M
xmax
M
umax
= 9026482,5Nmm
M
xmax
= 3323200Nmm
Biểu đồ mô men tác dụng lên trục bánh xe

[ ]
c
c
lbd
Mx

=

2
N/mm
2
trong đó:
Mx - Mômen xoắn cần truyền, Nmm.
d - đờng kính trục, mm.
l - Chiều dài then, mm.
b - Chiều rộng then, mm.
[]
d
& []
c
- ứng suất dập và ứng suất cắt cho phép.
Tra bảng(7-20) và (7-21) (tr142-TKCTM) ta có:
[]
d
= 450 N/mm
2
[]
c
= 270 N/mm
2

17