ĐATN:Thiết Kế Cổng Trục 30/10 Tấn GVHD:Ts: Lưu Đức Bình
MỤC LỤC
PHẦN 1: TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ NÂNG CHUYỂN 5
1.1. GIỚI THIỆU VỀ MÁY NÂNG CHUYỂN 5
1.1.1 Khái niệm 5
1.1.2 Phân loại 5
1.1.3 Đặc tính của một số máy điển hình: 8
1.1.4 Ứng dụng 10
1.2. TỔNG QUAN VỀ CỔNG TRỤC 11
1.2.1 Khái niệm 11
1.2.2 Phân loại 12
1.2.3 Các bộ phận chính và nguyên lí làm việc cổng trục 30/10 tấn 13
1.2.4 Ứng dụng 14
PHẦN 2: PHÂN TÍCH VÀ THIẾT LẬP SƠ ĐỒ ĐỘNG HỌC TOÀN MÁY 16
2.1 PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 16
2.1.1 Các thông số cơ bản của cổng trục thiết kế 16
2.1.2 Các phương án (PA) lựa chọn thiết kế dầm chính và dầm cuối 17
2.1.3 Các phương án chọn liên kết giữa chân cổng trục và dầm chính 20
2.1.4 Chọn sơ đồ động học cho cơ cấu di chuyển cổng lăn 21
2.1.5 Phương án truyền động và di chuyển xe lăn 23
2.1.6 Phương án lựa chọn sơ đồ động học cơ cấu nâng 25
2.2 CHỌN SƠ ĐỒ ĐỘNG HỌC CHO CỔNG TRỤC 28
PHẦN 3: TÍNH ĐỘNG LỰC HỌC 29
MÁY VÀ THIẾT KẾ CÁC CƠ CẤU MÁY 29
3.1 CƠ CẤU NÂNG 30 TẤN 29
3.1.1 Sơ đồ động học cơ cấu nâng 29
3.1.2 Palăng giảm lực 29
3.1.3 Chọn loại dây cáp 30
3.1.4 Tính các kích thước cơ bản của tang và ròng rọc 31
3.1.5 Chọn động cơ điện 33
3.1.6 Tỷ số truyền chung 34

3.4.4 Tỷ số truyền chung 107
PHẦN 4:THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN KHÁC 109
4.1 TÍNH DẦM CHÍNH 109
4.1.1 Xác định kích thước tiết diện của dầm 109
4.1.3 Ứng suất ở tiết diện giữa của dầm. 114
4.2 TÍNH ĐỘ BỀN CỦA RAY DƯỚI XE LĂN 116
4.3 TÍNH MỐI GHÉP HÀN 117
4.4 TÍNH TOÁN ĐỘ BỀN CHÂN CỔNG 117
4.5 KIỂM TRA THỜI GIAN TẮT DẦN DAO ĐỘNG 118
SVTH: Hoàng Minh Đức Lớp: 09C1A
2
ĐATN:Thiết Kế Cổng Trục 30/10 Tấn GVHD:Ts: Lưu Đức Bình
PHẦN 5: ỨNG DỤNG TIN HỌC TRONG TÍNH TOÁN KẾT CẤU KIM LOẠI.
119
PHẦN 6: LẮP ĐẶT, BẢO DƯỠNG, VẬN HÀNH 127
6.1 LẬP QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ LẮP DỰNG CỔNG TRỤC 127
6.1.1 Tính toán các thông số cần thiết cho quy trình lắp dựng 127
6.1.2 Chuẩn bị cho quá trình lắp dựng 128
6.1.3 Các nguyên công. 131
6.2 AN TOÀN TRONG SỬ DỤNG MÁY 132
6.3 HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG MÁY 134
TÀI LIỆU THAM KHẢO 137
SVTH: Hoàng Minh Đức Lớp: 09C1A
3
ĐATN:Thiết Kế Cổng Trục 30/10 Tấn GVHD:Ts: Lưu Đức Bình
LỜI NÓI ĐẦU
Trong giai đoạn hiện nay, đất nước đang bước vào thời kỳ công nghiệp hóa,
hiện đại hóa nền kinh tế. Vai trò của ngành cơ khí ngày càng trở nên quan trọng hơn
đối với sự phát triển của nền kính tế đất nước, có thể nói đây là ngành then chốt của
một nền công nghiệp hiện đại.

Xuất phát từ nhu cầu thực tế trong đời sống sản xuất, đó là nhu cầu về vận
chuyển đối tượng từ vị trí này đến vị trí khác nhằm một mục đích nhất định. Máy
nâng chuyển đã ra đời. Máy nâng chuyển là các loại máy công tác dùng để thay đổi
vị trí của đối tượng công tác. Máy có thể nâng chuyển 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….
1.1.2 Phân loại.
a/ Phân loại chung:
Máy nâng chuyển được phân thành 2 loại chính:
* Máy vận chuyển liên tục: Vật nặng được vận chuyển thành một dòng liên
tục gồm các loại băng gầu, băng tải, máy xúc liên tục, xích tải, vít chuyển…vv
* Máy vận chuyển theo chu kỳ: Bao gồm máy hoạt động có tính chất chu
kỳ, có tác dụng di chuyển nâng hạ, hoặc kéo tải, trong đó cơ cấu nâng tải là cơ cấu
chính được gọi là máy trục. loại này gồm các loại như kích tời, palăng, cần trục, cầu
trục, cổng trục …vv.
Trong đó cần trục, cầu trục, cổng trục có thể vận chuyển vật nặng theo cả ba
hướng trong không gian.
b/ Phân loại chi tiết:
Các máy nâng vận chuyển có kết cấu hình dáng, kích thước rất đa dạng tuỳ
thuộc vào tính chất đặc điểm của hàng hoá cần vận chuyển, kích thước, số lượng và
phương vận chuyển của hàng hoá. Vì vậy việc phân loại các máy nâng - vận chuyển
có thể dựa trên các đặc điểm chính để phân thành các nhóm máy sau: (hình 7-1)
* Theo phương vận chuyển hàng hoá.
- Theo phương thẳng đứng (thang máy, máy nâng).
- Theo phương nằm ngang (băng tải, băng chuyền).
- Theo mặt phẳng nghiêng (xe kíp, thang chuyền, băng tải).
SVTH: Hoàng Minh Đức Lớp: 09C1A
5
ĐATN:Thiết Kế Cổng Trục 30/10 Tấn GVHD:Ts: Lưu Đức Bình
- Theo các phương kết hợp (cầu trục, cầu trục cảng, cầu trục chân dê).

SVTH: Hoàng Minh Đức Lớp: 09C1A
6
ĐATN:Thiết Kế Cổng Trục 30/10 Tấn GVHD:Ts: Lưu Đức Bình
Hình 1.1 Một số máy nâng chuyển điển hình.
a) Cầu trục b) Cổng trục chuyển tải c) Cầu trục chân dê d) Cần cẩu cảng
e) Cần cẩu tháp f) Thang máy g) Máy xúc gầu thuận h) Cầu trục luyện thép
i) máy xúc gầu treo k) Băng tải
SVTH: Hoàng Minh Đức Lớp: 09C1A
7
ĐATN:Thiết Kế Cổng Trục 30/10 Tấn GVHD:Ts: Lưu Đức Bình
1.1.3 Đặc tính của một số máy điển hình:
a/ Băng tải: dùng để vận chuyển các loại vật liệu dạng viên, bột, bao,thùng…
(thường ở dạng vụn rời). Theo cơ chế vận chuyển theo dòng, nguyên tắc truyền
động thực hiện nhờ ma sát. Bộ phận kéo là bộ truyền ma sát giữa các tang và băng
đai. Tấm băng đồng thời cũng đóng vai trò của bộ phận mang vật liệu. Các bộ phận
chính gồm: tấm băng,trạm dẫn động, trạm kéo căng, hệ thống con lăn đỡ.
Hình 1.2 Băng tải.
b/ Thang máy: dùng để vận chuyển người và hàng hóa trong các nhà cao tầng. Dẫn
động thang máy bằng tời với tang cuốn cáp hoặc tời với puly ma sát. Các bộ phận
chính của thang máy gồm: bộ phận dẫn động, truyền động và cáp nâng, cabin dùng
hệ thống treo, cơ cấu đóng mở cabin, đối trọng, hệ thống dẫn hướng cabin, các bộ
phận an toàn như phanh, cơ cấu hãm tốc độ, hệ thống giảm chấn, hệ thống điều
khiển dùng các trang bị điện.
Hình 1.3 Thang máy.
c/ Cầu trục: được sử dụng trong nhà xưởng phục vụ cho việc chế tạo, sửa chữa, lắp
ráp. Được bố trí trên cao nên không chiếm diện tích bề mặt phân xưởng. Cầu trục
SVTH: Hoàng Minh Đức Lớp: 09C1A
8
ĐATN:Thiết Kế Cổng Trục 30/10 Tấn GVHD:Ts: Lưu Đức Bình
được trang bị các cơ cấu nâng, cơ cấu di chuyển xe và cơ cấu di chuyển cầu nên có

tầng, trong các toà thị chính, siêu thị, trong các nhà ga của tàu điện ngầm để vận
chuyển hàng hoá và hành khách.
c/ Trong ngành khai thác mỏ: trên các công trình thuỷ lợi, trên các công trình xây
dựng nhà máy thuỷ điện, xây dựng công nghiệp, xây dựng dândụng v.v phần lớn
các công việc nặng nề như bốc, xúc, đào, khai thác quặng và đất đá đều do các máy
nâng chuyển thực hiện.
Việc sử dụng các máy nâng chuyển trong các hạng mục công trình lớn đã làm
giảm đáng kể thời gian thi công, giảm bớt đáng kể số lượng công nhân khoảng 10
lần. Ví dụ nếu dùng một cần cẩu tháp trên các công trường xây dựng công nghiệp
hoặc xây dựng dân dụng có thể thay thế cho 500 công nhân, còn nếu dùng một máy
xúc cỡ lớn để đào hào hoặc kênh mương khi xây dựng các công trình thuỷ lợi hoặc
trong công việc cải tạo điền địa có thể thay thế cho 10.000 công nhân.
d/ Trong nông nghiệp: các máy nâng chuyển trong công nghiệp cũng như trong
nông nghiệp như một phương tiện để cơ giới hóa và tự động hoá các quá trình sản
xuất là một yếu tố quan trọng nhằm làm tăng năng suất và chất lượng sản phẩm
cũng như giảm nhẹ sức lao động của con người.
SVTH: Hoàng Minh Đức Lớp: 09C1A
10
ĐATN:Thiết Kế Cổng Trục 30/10 Tấn GVHD:Ts: Lưu Đức Bình
1.2. TỔNG QUAN VỀ CỔNG TRỤC.
1.2.1 Khái niệm.
Cổng trục thuộc nhóm máy nâng chuyển làm việc theo chu kì. Có thể vận
chuyển vật theo cả 3 hướng trong không gian.
Với sự linh động về lắp ráp và khả năng chịu tải lớn. Cổng trục được sử dụng
cho các hạng mục đòi hỏi tính chắc chắn, an toàn và linh động.
Được vận hành chủ yếu bằng động cơ điện nên được sử dụng rộng rãi trong
các nhà máy công nghiệp, nhà máy thép, thủy điện cũng như dân dụng….
Hình 1.6 Cổng trục có thể di chuyển vật theo ba hướng trong không gian.
SVTH: Hoàng Minh Đức Lớp: 09C1A
11

13
ĐATN:Thiết Kế Cổng Trục 30/10 Tấn GVHD:Ts: Lưu Đức Bình
Hình 1.10 Các bộ phận chính của cổng trục.
*Nguyên lí làm việc: Cổng trục có thể di chuyển vật theo 3 hướng trong không
gian.
Phương thẳng đứng: nhờ bộ phận nâng gồm: móc treo, dây cáp, tang cuộn,
phanh, hộp giảm tốc và động cơ. Chúng được đặt trên xe con.
Phương dọc theo ray dẫn hướng xe con: Cụm xe con được đặt trên 2 thanh
ray dẫn hướng, hai ray bố trí trên 2 dầm chính,có động cơ để truyền động. Và 2 đầu
có thể bố trí công tắc hành trình để giới hạn vùng làm việc an toàn.
Phương dọc theo ray dẫn hướng cổng trục: Được bố trí 2 động cơ mỗi bên để
truyền động. Ray được bố trí trên mặt đất.
Đối với cổng trục 30/10 tấn có ưu điểm là phân loại tải trọng, để tiết kiệm
năng lượng và thời gian. Nếu vật cần nâng có khối lượng nhỏ hơn 10 tấn thì ta dùng
cơ cấu nâng nhỏ. Nếu lớn hơn 10 đến 30 tấn ta dùng cơ cấu lớn.
1.2.4 Ứng dụng.
Với những ưu điểm về tính chắc chắn, linh động. Cổng trục được dung rộng
rãi trong việc nâng chuyển, từ các hạng mục nhỏ lẻ đến các công trình lớn.
SVTH: Hoàng Minh Đức Lớp: 09C1A
14
Dầm
chính
Xe con(cơ
cấu nâng)
Ray dẫn hướng
xe con
Ray dẫn hướng
cổng trục
Chân
cổng trục

tb
: trọng lượng trung bình của vật nâng,N.
Q: trọng tải.
+ Cường độ làm việc của động cơ: CĐ%
CĐ%=
T
T
o
x100 =25%
Trong đó:
T
0
=
t
∑
m
+
t
∑
lv
T=
t
∑
m
+
t
∑
lv
+
t

Vận tốc di chuyển xe: V
xe
=20 m/ph
Vận tốc di chuyển cổng: V
cổng
= 18m/ph
2.1.2 Các phương án (PA) lựa chọn thiết kế dầm chính và dầm cuối.
* Cổng trục: khác với cầu trục, cổng trục di chuyển được trên ray bố trí ở
mặt đất nhờ cơ cấu di chuyển cổng. Theo kết cấu thép, cổng trục có loại công xôn
hoặc không. Tuỳ thuộc khẩu độ và tải trọng có thể có cổng trục một dầm hoặc hai
dầm. Trong nhiều trường hợp, để tạo sự tuỳ động của các chân cổng, tránh xô lệch
và kẹt bánh xe trên ray, một trong hai chân cổng được lắp khớp với dầm .
Xe con của cổng trục có thể là palăng điện treo hoặc chạy trên ray bố trí trên
hai dầm chính. Cơ cấu nâng của cổng trục có thể bố trí ngoài xe con để giảm tải.
Việc dẫn động xe con có thể được thực hiện bằng cơ cấu dẫn động bánh xe dẫn
hoặc tời kéo. Cơ cấu di chuyển cổng thường dùng phương án dẫn động riêng. Nếu
dùng dẫn động chung thì phải bố trí trên cao để khỏi vướng thiết bị ở mặt đất.
* Với cổng trục lăn có các thông số ban đầu như trên ta có nhiều phương án
thiết kế khác nhau.
Phương án 1: Cổng trục hai dầm có kết cấu dạng hộp (hình 2.1).
+ Dầm chính: gồm hai dầm có kết cấu dạng hộp và được liên kết với chân cổng
trục bằng đinh tán. Trên dầm chính có hai thanh ray để xe lăn chuyển trên đó và
thực hiện việc nâng hạ, di chuyển vật nâng.
+ Bản má gá dầm và giá đỡ dầm: loại cổng trục này có kết cấu toàn bộ là dạng
hộp nên việc tính toán thiết kế cho toàn bộ cổng trục cũng đơn giản, giảm thời gian
SVTH: Hoàng Minh Đức Lớp: 09C1A
17
ĐATN:Thiết Kế Cổng Trục 30/10 Tấn GVHD:Ts: Lưu Đức Bình
chế tạo và lắp ghép do có thể sử dụng phương pháp hàn tự động. Việc bảo dưỡng
cổng trục cũng đơn giản. Vì vậy giá thành của loại cổng trục này không cao.

Hình 2.1: Kết cấu kim loại cổng trục hai dầm dạng hộp.
Hình 2.2: Kết cấu kim loại cổng trục hai dầm dạng giàn.
Hình 2.3: Kết cấu kim loại cổng trục một dầm.
SVTH: Hoàng Minh Đức Lớp: 09C1A
19
ĐATN:Thiết Kế Cổng Trục 30/10 Tấn GVHD:Ts: Lưu Đức Bình
2.1.3 Các phương án chọn liên kết giữa chân cổng trục và dầm chính.
a/ Phương án 1:
Cổng trục có khẩu độ nhỏ thua hoặc bằng 30m có thể chế tạo cả hai chân cổng
có liên kết cứng với dầm và như vậy để giảm thời gian chế tạo và lắp dựng cổng
trục. Với phương án này, cổng trục thiết kế có kết cấu đơn giản, không gian hoạt
động lớn, giá thành chế tạo cũng rẻ.

Hình 2.4: Chân cổng liên kết cứng với dầm.
b/ Phương án 2:
Cổng trục có chân cổng bên trái liên kết cứng với dầm còn chân cổng bên
phải liên kêt với dầm nhờ khớp xoay hình trụ (nút A ) với trục xoay nằm trong mặt
phẳng nằm ngang. Với sơ đồ này chân mềm có thể lắc quanh trục thẳng đứng tới 5
0
về cả hai phía trên. Phương án này kết cấu cũng hơi phức tạp hơn so với phương án
1 nhưng cũng chưa khắc phục được hết, trong trường hợp này, khi cổng trục bị xô
lệch do hai bên có tốc độ không đều nhau thì dầm cầu bị uốn trong mặt phẳng
ngang.
A

Hình 2.5: Chân cổng một bên liên kết dầm cứng.
SVTH: Hoàng Minh Đức Lớp: 09C1A
20
ĐATN:Thiết Kế Cổng Trục 30/10 Tấn GVHD:Ts: Lưu Đức Bình
c/ Phương án 3:

1. Động cơ điện 5. Nối trục.
2,3. Nối trục kết hợp phanh 6. Bánh xe
4. Hộp giảm tốc
Phương án này chắc chắn, an toàn, khoảng cách hai bánh xe có thể hơn 5 m.
Tuy nhiên, phương án này có số khớp nối và đoạn trục truyền nhiều, cơ cấu phức
tạp. Trục truyền làm việc với số vòng quay lớn, mô men xoắn bé nên kích thước
trục lớn.
c/ Phương án 3:
Hình 2.9 Phương án 3.
SVTH: Hoàng Minh Đức Lớp: 09C1A
22
ĐATN:Thiết Kế Cổng Trục 30/10 Tấn GVHD:Ts: Lưu Đức Bình
1. Động cơ điện 5. Nối trục.
2,3. Nối trục kết hợp phanh 6. Bánh xe
4. Hộp giảm tốc
Phương án này đơn giản, làm việc chắc chắn. Tuy nhiên hai bánh xe lắp cùng
trên một trục, khoảng cách không lớn lắm. Hai bánh xe quay với vận tốc bé, mô
men xoắn trên trục khá cao nên kích thước của trục lớn.
Qua việc phân tích những ưu nhược điểm của các phương án, cùng với yêu
cầu của cầu trục cần thiết kế, ta chọn phương án 1 làm phương án thiết kế cơ cấu di
chuyển cổng lăn
2.1.5 Phương án truyền động và di chuyển xe lăn.
a/ Phương án 1:
Hình 2.10: Phương án 1.
1. Động cơ điện 5. Nối trục.
2,3. Nối trục kết hợp 6. Bánh xe
4. Hộp giảm tốc
Phương án này gồm một hai giảm tốc, hai động cơ, bốn khớp nối. Truyền
động phức tạp, chiếm nhiều diện tích trên xe lăn, khó đảm bảo di chuyển đồng
thời.

24
ĐATN:Thiết Kế Cổng Trục 30/10 Tấn GVHD:Ts: Lưu Đức Bình
2.1.6 Phương án lựa chọn sơ đồ động học cơ cấu nâng.
Cơ cấu nâng dùng để nâng hạ vật theo phương thẳng đứng. Ngoại lực là trọng
lực và lực quán tính tác dụng lên vật nâng. Có hai loại cơ cấu nâng: cơ cấu nâng dẫn
động bằng tay và cơ cấu nâng dẫn động bằng điện. Trong trường hợp này sử dụng
cơ cấu nâng dẫn động bằng điện.
Cơ cấu nâng phải đảm bảo độ an toàn, độ tin cậy và độ ổn định cao khi làm
việc. Do vậy, cơ cấu nâng phải được chế tạo nghiêm chỉnh với chất lượng tốt của tất
cả các khâu. Bộ phận tang ở đây dùng tang kép, quấn một lớp cáp, có rãnh cắt, đảm
bảo độ bền lâu cho cáp. Bộ truyền được chế tạo dưới dạng hộp giảm tốc kín, ngâm
dầu, bôi trơn tốt. Các ổ trục thường dùng ổ lăn, thiết bị phanh hãm thường dùng là
phanh má thường đóng.
a/ Phương án 1:
1 2
4
5
6
7
3
H
G
T
Hình2.13 Phương án 1.
1. Động cơ điện 5. Nối trục.
2,3. Nối trục kết hợp phanh 6. Bánh răng
4. Hộp giảm tốc 7. Tang cuộn
Với phương án này, chuyển động được truyền từ động cơ đến hộp giảm tốc
qua khớp nối. Trục ra của khớp nối không trùng với trục tang mà thông qua một bộ
truyền bánh răng ngoài. Cơ cấu này dễ tháo lắp thành các bộ phận riêng biệt, thích