Đồ án môn học Trang 1 Ngành: kỹ thuật cơ khí
LỜI NÓI ĐẦU(làm dở trang 31)
Với mục tiêu để ra của đảng và nhà nước đến năm 2020 đưa nước ta cơ bản trở
thành một nước công nghiệp. Do vậy vấn đề đề ra phải xây dựng cơ sở hạ tầng sao
cho phù hợp tình hình phát triển chung của đất nước. Nên trong những năm qua cùng
với sự phát triển của công trình xây dựng giao thông, dân dụng thì trang thiết bị máy
móc cũng được nhập vào nước ta một cách “ồ ạt “. Nhưng chỉ số ít trong đó là máy
mới, còn đa số là máy cũ hoặc máy đã lỗi thời nên chất lượng sử dụng đem lại hiệu
quả không cao, đồng thời giá thành cũng còn quá đắt so với các máy chế tạo trong
nước có chất lượng không thua kém nhiều với máy nhập ngoại mà giá thành chỉ bằng
một nửa: Máy Xúc, Cần trục tháp, . Do đó việc thiết kế cũng như cải tiến các trang
thiết bị máy móc được rất nhiều chú ý trong thời gian gần đây. Dưới sự hướng dẫn chỉ
bảo của thầy giáo Bùi Văn Tuyển Chúng em đã nghiên cứu chế tạo Cơ cấu nâng của
cần trục tháp nằm ngang có tải trọng nâng là 4 tấn
Đến nay đề tài đã hoàn thành, song do thời gian và kiến thức còn hạn chế nên
không tránh khỏi thiếu xót. Kính mong các thầy cô góp ý, chỉ bảo thêm để chúng em
hoàn thiện hơn kiến thức của mình.
Em xin cảm ơn thầy giáo Bùi Văn Tuyển đã nhiệt tình giúp đỡ chúng em hoàn
thành đồ án đúng thời hạn.
Chúng em xin chân thành cám ơn !
Sinh viên: Trần Đức Mạnh Lớp 51MTBNC
Đồ án môn học Trang 2 Ngành: kỹ thuật cơ khí
MỤC LỤC
CHƯƠNG I:TỔNG QUAN VỀ MÁY TRỤC(làm dở trang 30)
1.1 Giới thiệu chung về máy nâng
Máy nâng là là các loại máy công tác dùng để thay đổi vị trí của đối tượng công
tác nhờ thiết bị mang vật trực tiếp như móc treo hoặc thiết bị mang vật gián tiếp như
gầu ngoạm , nam châm điện, băng, gầu …
Căn cứ vào chuyển động chính máy nâng chuyển được chia thành hai nhóm lớn là
máy nâng và máy vận chuyển liên tục .
Máy nâng chủ yếu phục vụ các quá trình nâng vật thể khối , còn máy vận chuyển

50m và
có thể lớn hơn. Một đầu cần liên kết với tháp bằng chốt, đầu thứ hai mắc với cáp kết
hợp đối trọng để bảo đảm ổn định tổng thể.
Cần trục tháp thường có hai phần: phần quay và phần đứng yên. Phần đứng yên
làm điểm tựa cho phần quay hoạt động. Nhờ các cơ cấu nâng, cơ cấu thay đổi tầm
vươn, cơ cấu di chuyển xe con và toàn bộ máy kết hợp cơ cấu quay toàn vòng mà
khoảng không gian làm việc của cần trục tháp rất rộng.
Thông thường tốc độ nâng hạ nhỏ hơn 5m/ph, tốc độ quay n
q
= 0,3
÷
1vg/ph; tốc
độ di chuyển v
dc
= 12
÷
38m/ph.
1.2.2. Một số lưu ý và yêu cầu với cần trục tháp
Móc tải và tháo dỡ tải nhanh. Có nhiều tốc độ để sử dụng phù hợp: khi nâng tải
Sinh viên: Trần Đức Mạnh Lớp 51MTBNC
Đồ án môn học Trang 4 Ngành: kỹ thuật cơ khí
nặng sử dụng tốc độ chậm, khi cần lắp ráp dùng tốc độ chậm nhất để có thể dễ điều
chỉnh vào đúng vị trí đã định trước, khi thả móc không tải thì dùng tốc độ nhanh để
rút ngắn chu kỳ làm việc.
Cần trục tháp phải có kết cấu hợp lý, phải bố trí tổng thể sao cho trọng tâm ở vị
trí thấp nhất để bảo đảm ổn định.
Khi cần thay đổi nơi làm việc thì có thể di chuyển máy từ điểm làm việc này
qua địa điểm khác dễ dàng, linh hoạt. Chiều dài, chiều rộng và chiều cao toàn máy khi
vận chuyển trên đường phải trong khuôn khổ cho phép. Có khả năng tự lắp dựng mà
không cần dùng đến thiết bị khác, có khả năng tự nâng cao tháp theo chiều cao tiến độ

1840
A-A
B
B
36000
2400
Sinh viên: Trần Đức Mạnh Lớp 51MTBNC
Đồ án môn học Trang 7 Ngành: kỹ thuật cơ khí
Hình 1.3: Một số hình ảnh thực tế của các loại cần trục tháp
1.3.Phân loại cần trục tháp:
1.3.1.Theo tải trọng:
a) Loại nhẹ: có mô men tải đến QL = 32Tm, tải trọng nâng 2T, chiều dài
vươn của cần đến 16m. Loại này thoả mãn cho xây dựng nhà ở có chiều rộng đến
12m và chiều cao đến 5 tầng ( khoảng 20m). Dùng để chuyên chở vữa, gạch xây, sắt
thép và các vật nặng khác phục vụ cho xây dựng trên các tầng cao
b) Loại trung: Loại này có mô men tải từ 40 ÷100tm, tải trọng nâng đến 5T,
chiều dài vươn cần từ 20 ÷ 25m, chiều cao nâng có thể đạt đến 40m.
c) Loại nặng : Thường sử dụng để lắp ráp các cấu kiện công nghiệp. Loại này
có tải nâng đến 50T, chiều vươn của cần đến 50m, có khi lên đến 70m; chiều cao
nâng đến 80m và có thể đến 100m.
d) Cần trục tháp chuyên dùng: Dùng trong xây dựng công nghiệp, thuỷ điện có
mô men tải đến 600Tm, cá biệt đến 1500Tm. Sức nâng đến 75T. Tầm với đến 40m.
Sinh viên: Trần Đức Mạnh Lớp 51MTBNC
Đồ án môn học Trang 8 Ngành: kỹ thuật cơ khí
1.3.2.Theo công dụng :
a) Cần trục tháp có công dụng chung : để thi công các công trình dân dụng và
công nghiệp
b) Cần trục để xây dựng các công trình cao tầng.
c) Cần trục chuyên dụng để xây dựng các công trình công nghiệp.
Nhóm thứ nhất là những cần trục có công dụng chung, di chuyển theo đường ray

b) Cần trục tháp với tháp đứng yên.
Loại này được phát triển lên từ nguyên lý cần trục cột với cột cố định. Khác
với loại trên, ở đây tháp được lắp cố định với thân bệ máy. Bệ máy có thể lắp trên
các bánh xe di chuyển trên ray hoặc đứng cố định tại chỗ trên công trình.
Ngoài ra người ta còn có thể phân chia như sau:
+ Dựa vào khả năng thay đổi độ cao, có các loại sau:
+Cần trục tháp tự nâng, tăng dần độ cao bằng cách nối dài thêm thân
tháp.
+ Cần trục tháp tự leo, cần trục leo dần lên cao theo sự phát triển độ cao
của công trình.
+ Cần trục tháp không thay đổi được độ cao.
1.4. Tìm hiểu về cần trục tháp có cần nằm ngang :
Sinh viên: Trần Đức Mạnh Lớp 51MTBNC
Đồ án môn học Trang 10 Ngành: kỹ thuật cơ khí
Cấu tạo chung:
Hình 1.4: Cần trục tháp có đầu quay
Sinh viên: Trần Đức Mạnh Lớp 51MTBNC
Đồ án môn học Trang 11 Ngành: kỹ thuật cơ khí
Hình vẽ mô tả cần trục tháp lắp đặt cố định có đầu tháp quay, dùng xe con di
chuyển trên cần nằm ngang để thay đổi tầm với.
Thân tháp dạng giàn thép không gian, gồm nhiều đoạn lắp ghép lại với nhau
bằng mối ghép bu lông.
Hình 1.5: Chân đế cố định của cần trục tháp
Đầu tháp có thể chuyển động quay được trên đoạn tháp trên cùng.
Cần và cần đặt đối trọng được lắp khớp với đầu tháp và được neo giữ nằm
ngang, có thể hạ xuống hoặc nâng lên được khi cần thiết.
Xe con mang vật di chuyển được trên ray nhờ cáp kéo để thay đổi tầm với.
Cần trục tháp loại này có các cơ cấu như : cơ cấu nâng hạ vật, cơ cấu di
chuyển xe con để thay đổi tầm với, cơ cấu quay. Với các cơ cấu này, cần trục tháp có
thể vận chuyển hàng trong vùng làm việc của nó là hình trụ xuyến.

Sinh viên: Trần Đức Mạnh Lớp 51MTBNC
Đồ án môn học Trang 13 Ngành: kỹ thuật cơ khí
CHƯƠNG 2-CƠ CẤU NÂNG
Cơ cấu nâng bao gồm bộ phận chính: móc treo, cáp, ròng rọc, tang cuốn cáp, hộp
giảm tốc và động cơ ngoài ra còn có 1 số bộ phạn nhỏ khác đi kèm hỗ trợ cho kết cấu
như ròng rọc dẫn hướng, kẹp cáp,…
2.1. Sơ đồ mắc cáp:
• Phương án 1:
Hình 2.1 : Sơ đồ mắc cáp phương án 1
Trong đó:
1-Tang; 2-Puli; 3-Cáp; 4,5- Puli dẫn hướng cáp; 6-Cụm puli trên móc cẩu; 7-Vị
trí cố định cáp trên đầu cần; 8-Động cơ dẫn dộng; 9-HGT.
Ưu điểm: Bội suất pa lăng a = 4 nên đường kính cáp nhỏ, khó có thể gây rối cáp.
Nhược điểm: Tăng chiều dài cáp
⇒
tăng thời gian nâng hạ và cáp mòn nhanh.
Sinh viên: Trần Đức Mạnh Lớp 51MTBNC
Đồ án môn học Trang 14 Ngành: kỹ thuật cơ khí
• Phương án 2:
Hình 2.2: Sơ đồ mắc cáp phương án 2
Trong đó:
1-Động cơ dẫn động; 2-Cáp; 3,4- Puli dẫn hướng; 5-Cụm puli trên xe con; 6-
Cụm puli trên móc cẩu; 7-Vị trí neo cáp đầu cần.; 8-Tang; 9- HGT
Ưu điểm: Việc bố trí cơ cấu nâng dễ dàng và thuận tiện, cáp có chiều dài ngắn
mức độ mòn cáp ít hơn.
Nhược điểm: đường kính cáp lớn
⇒
kết cấu bộ phận liên quan lớn, cáp dễ bị
xoắn nếu ko có cơ cấu dải cáp.
• So sánh 2 phương án ta thấy khi thiết kế cần trục với tải trọng nâng hàng là 4 tấn

(1 ) . (1 0.98 ).0,98
r
a t
r r
Q Q
S KN
a
η
η η η
− −
= = = =
− −
Q- Trọng lượng nâng vật lớn nhất : Q
max
= 4T = 40 (KN)
η
r
- Hiệu suất từng ròng rọc:
0,98
r
η
=
(Bảng 2-5[2]) áp dụng bôi trơn bình
thường bằng mỡ, ở nhiệt độ bình thường .
a: bội suất palăng a = 4 (Bảng 2-6 [2])
m: Số ròng rọc đổi hướng, không tham gia tạo bội suất palăng a ; m= 2
Sinh viên: Trần Đức Mạnh Lớp 51MTBNC
Đồ án môn học Trang 16 Ngành: kỹ thuật cơ khí
• Hiệu suất của palăng
0 0

/1770 mmN
b
=
σ
Chọn đường kính dây cáp 6x19 IWS d
c
= 22 mm có lực kéo đứt S
d
= 305 KN thoả
mãn điều kiện bền.
2.3. Tính kích thước cơ bản của tang và ròng rọc :
2.3.1.Kích thước cơ bản của tang:
• Trong trường hợp này với những thông số đầu bài đã cho ta chọn tang đơn có
rãnh, khi sử dụng loại tang này ta có thể thay đổi tốc độ nâng cũng như hạ vật
được dễ dàng mà không làm rối cáp, không làm cho cáp bị trượt trên tang.
Đường kính danh nghĩa tối thiểu của tang cuốn cáp đã được tiêu chuẩn hoá theo
TCVN 5864-1995. Đường kính tang nhỏ nhất tính theo công thức:
D
1
≥ h
1.
d
c
= 18.22 = 396 (mm)

(3-56) [1]
h
1
= 18 ; h
2

khác nhau, quy định một giá trị chung cho từng hệ số đường kính không phụ
thuộc nhóm chế độ làm việc của cơ cấu. Đường kính danh nghĩa tối thiểu của
tang và ròng rọc cũng được tính theo các công thức trên và giá trị hệ số đường
kính cho trong bảng
Bảng 3-11 [1]. Hệ số đường kính tang h
1
, ròng rọc dẫn hướng h
2
và ròng rọc
cân bằng h
3
đối với cần trục tháp tự hành.
Tên bộ phận Tang h
1
Ròng rọc dẫn hướng h
2
Ròng rọc cân băng h
3
Cơ cấu nâng tải 16,0 18,0 14,0
Cơ cấu nâng cần 14,0 16,0 12,5
• Chiều dài của phần cắt ren trên tang đơn có rãnh :
L
t
= n.t (3-56a) [1]
Trong đó:
t = 25 mm là bước cáp cuốn lên tang bước cáp theo bảng (3-9 ) [1]
n - số vòng (ren) cáp cuốn lên tang:
Theo công thức (3-57 ) [1]
n =
29700.4

=
0
6cot
2
g
L
t
=
2
.9,5 9,5 ( )
2
m=
( [1] tr 63)
• Chiều dài cáp tối thiểu sẽ là L = ( H + h
min
).4 + 25 +
)1510( ÷
=
160 165
÷
(m)
với L
t
là chiều dài của phần cắt ren đã tính ở trên .
• Bề dày thành tang được xác định theo công thức kinh nghiệm
)106(03,0
1
÷+= D
δ
= 0,03.400+

L = L
t
+ 2.L
2
+ L
1
= 2000 + 30.2+75 = 2135 (mm) = 2,135 (m)
S
Max L/2 L/2
R R
11454 kN.mm
Hình2. 6: Sơ đồ tính toán tang, biểu đồ mômen
• Kiểm tra sức bền nén của tang theo công thức :

2
max
2.0,8.10730
34,34 ( / )
. 20.25
n
k S
N mm
t
φ
σ
δ
= = =

=
(sách tính chất cơ học vật liệu)
• Ứng suất cho phép xác định theo giới hạn bền nén với hệ số an toàn k = 5.
Ứng suất cho phép đối với tang :
[ ]
2
315
63( / )
5 5
bn bn
n
N mm
k
σ σ
σ
= = = =
Vây
[ ]
2 2
34,34 ( / ) 63( / )
n n
N mm N mm
σ σ
= < =
tang đã chọn thoả mãn điều kiện bền
• Kiểm tra sức bền uốn và xoắn của tang(chọn vật liệu)
ax ax
;
W
u m x m

ng
u
−
=
−−
=
−
=
(3-73) [1]
W
x
= 2W
u
= 2. 3,38.10
-3
= 6,76.10
-3
(m
3
) (3-74) [1]
ax
2 2
3
11,45
3388 ( / ) 3,388( / )
3,38.10
u m
u
u
M

1
0,22 0,22.310 62,8 ( / )
u
bu
N mm
σ σ
−
= = =

2
1 1
0,75 0,75.62,8 51,15 ( / )
u
N mm
τ σ
− −
= = =
So sánh ta thấy
1 1
;
u
u x
σ σ τ τ
− −
< <
Sinh viên: Trần Đức Mạnh Lớp 51MTBNC
Đồ án môn học Trang 21 Ngành: kỹ thuật cơ khí
• Vậy tang đã chọn thỏa mãn cả 3 điều kiện bền: Nén , uốn , xoắn.
2.3.2. Trục tang và ổ trục tang:
a.Trục tang:
Chọn sơ bộ sơ đồ tính tang với các thông số như hình bên. Do tang đơn nên
vị trí lực căng sẽ thay đổi theo vị trí của cáp khi quấn :
max
10,73( ) 10730( )R S KN N= = =
c b L a
1
a
2
b
d

A B C D E F G H K
Hình 2.7: Kết cấu của trục tang
• Đoạn AB có đường kính d
1
, chiều dài là c; đoạn BC có đường kính d
2
chiều dài
là b; đoạn CD có đường kính d
3
có chiều dài là 200 (mm); đoạn DE có đường
kính là d
4
; có chiều dài là d; đoạn EF có đường kính là d
3
chiều dài là 200(mm)
đoạn FG có đường kính là d
5

• Tại I đường kính trục sẽ được tính theo công thức (10 -17 [3] )
3
3
4
000
77,7 ( )
0,1.[ ] 0,1.80,62
37 5
5
7
I
M
d mm
σ
= = =
Chọn d
4
= 80 (mm) ; d
3
= 85 (mm) ; d
2
= 80 (mm); d
1
= 75 (mm); d
5
= 90 (mm)
Sinh viên: Trần Đức Mạnh Lớp 51MTBNC
Đồ án môn học Trang 23 Ngành: kỹ thuật cơ khí
* Kiểm tra lại một số điểm nguy hiểm tập trung ứng suất trên trục
So sánh 2 tiết diện tại N và P ta thấy. M

K
ng
=0,67 là hệ số sử dụng trong ngày theo chế độ làm việc trung bình. Bảng 1.1[2]
A- Thời gian sử dụng, ở đây chọn A= 10 năm.
Số chu kì làm việc tổng cộng
Z
0
= 60.T .n
t
.(CĐ) = 60.29346.7,96.0,25 = 3,504.10
6

(chu kì)
Trong đó :
T- Tổng số giờ làm việc
n
t
- Số vòng quay trục tang→
0
.
5.4
7,96 /
. 3,14.0,8
n
t
v a
n vg ph
D
π
= = =

1 1
. . 0,708.11 0 ( )
5 5
0Z Z Z chu kì= = = =
• Số chu kì làm việc tương ứng tính theo công thức sau đây :
8 8 8
6 8 6 8 6 8 6
3
1 2
1 2 3
. . . 2,102.10 .1 0,708.10 .0,5 0,708.10 .0,3 2,105.10 ( )
td
Q
Q Q
Z Z Z Z chu kì
Q Q Q
     
= + + = + + =
 ÷  ÷  ÷
     
Sinh viên: Trần Đức Mạnh Lớp 51MTBNC
Đồ án môn học Trang 24 Ngành: kỹ thuật cơ khí
Q
t
Q
0,5Q
0,3Q
0,6t
0,2t 0,2t
Hình 2.9: Đồ thị phân bố tải của trục tang

a
σ
σ
1
.σ
σ
σ
.σ
.βε
k
σ
−
−
+
≥ [n]
Trong đó :
β là hệ số chất lượng bề mặt (bề mặt gia công tinh β = 0,9)
ε
σ
là hệ số kích thước, ε
σ
=0,7 (Bảng 15-2[3])
k
σ
là hệ số tập trung ứng suất, k
σ
=1 (tại tiết diện xét trục không có rãnh then)
σ
m
= 0- do trục chịu ứng suất biến thiên theo chu kỳ đối xứng

k
σ
σ
σ
σ
σ
σ σ
ε β σ
−
−
= = =
+
+
• Do n
σ
> [n] => Trục đủ bền.
b.Ổ trục:
• + Ổ đỡ bên trái trục tang lắp ổ đũa đỡ lòng cầu hai dãy cho phép độ không
đồng tâm giữa hai ổ có hệ số khả năng làm việc cao, đường kính trục lắp ổ ở
đây ta chọn là d = 80mm, tải trọng lớn nhất tác dụng lên ổ là tải trọng hướng
tâm , bằng phản lực R
1
= 21122 (N); R
2
= 18878 (N) Chọn R
1
để tính toán cho
ổ (Vì R
1
>R

Ứng với Q
2
= 0,5Q ổ chịu tải trọng 12673 (N)
Ứng với Q
3
= 0,3Q ổ chịu tải trọng 7603,8 (N).
Sinh viên: Trần Đức Mạnh Lớp 51MTBNC