PHẦN I : GIỚI THIỆU CHUNG, PHÂN TÍCH LỰA CHỌN
PHƯƠNG ÁN
Chương 1: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN.
1.1.Nhu cầu xây dựng nhà dân, nhà công nghiệp hiện nay:
Đất nước ta đang trong quá trình phát triển thành một nước công nghiệp,
mục tiêu của Đảng và Nhà nước đến năm 2020 nước ta căn bản trở thành một
nước công nghiệp, để trở thành một nước công nghiệp thì nước ta phải có một
cơ sở hạ tầng đáp ứng nhu cầu đó. Do nhu cầu đô thò hóa ngày càng phát triển
mạnh mẽ tốc độ xây dựng nhà dân dụng phát triển chóng mặt trong những năm
vừa qua và chắc chắn sẽ phát triển mạnh hơn nữa trong những năm tới. Trong
đó những công trình vừa và nhỏ chiếm một số lượng rất lớn. Để phục vụ cho
nhu cầu xây dựng đó thì trang thiết bò máy móc phục vụ cho xây dựng cũng
phát triển rất sôi nổi, rất nhiều loại máy móc được bày bán quảng cáo trên thò
trường nhưng đa số trong đó là các thiết bò nhập từ nước ngoài về, với đa số
máy móc đã qua sử dụng hoặc đã lỗi thời, nên chất lượng của chúng trong quá
trình khai thác đạt hiệu quả không cao. Trong khi đó giá thành của nó lại quá
đắt so với chất lượng của chúng, mà trong đó có nhiều loại máy có thể chế tạo
trong nước hoàn toàn hoặc một phần với giá thành rẻ và chất lượng không thua
kém máy nhập ngoại như: Cầu trục, Cổng trục, Trạm trộn bê tông nhựa nóng,
Máy lu, máy ép cọc, Máy gim bấc thấm …..Nói riêng máy chuyên phục vụ cho
việc nâng vật liệu phục vụ cho việc xây dựng, sửa chữa các công trình xây
dựng dân dụng và công nghiệp hiện nay ở nước ta thường dùng chủ yếu là: Cần
truc tháp và Máy vận thăng, ngoài ra còn loại máy xếp dỡ nữa cũng có thể làm
công việc này nhưng không chuyên như: Cần trục bánh lốp, Cần trục to, Cần
trục bánh xích….Hai loại Cần trục tháp và Máy vận thăng thì chúng ta đã có thể
chế tạo và đã chế tạo rồi.
1.2. Lập phương án và lựa chọn phương án phù hợp với quy mô xây dựng.
Để vận chuyển vật liệu và thiết bò lên trên các công trình xây dựng,
chúng ta có nhiều thiết bò để thực hiện công việc này, nhưng hai thiết bò được
sử dụng phổ biến hiện nay là Máy vận thăng có nhiều loại vận thăng khác nhau
nên ta có các lựa chọn sau.

Ưu điểm :
Cấu tạo đơn giản, vận chuyển dễ dàng
Nhược điểm:
Chiều cao nâng không lớn, trọng lượng nâng ít, độ ổn đònh không cao.
LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN:
Do quy mô xây dựng các công trình dân dụng và công nghiệp ở nước ta
thường thuộc loại vừa và nhỏ có độ cao dưới 100m. Để phục vụ cho việc xây
dựng các công trình dạng này người ta thường chọn Máy vận thăng vì những
yêu điểm của nó và chức năng của máy cũng phù hợp với yêu cầu vận chuyển
vật liệu trong xây dựng các công trình vừa và nhỏ.
Còn cần trục tháp chủ yếu phục vụ ở những công trình có khối lượng xây
lắp lớn không gian cần phục vụ rộng.
Thường trong các công trình lớn người ta kết hợp sử dụng cả vận thăng và
cần trục tháp cùng hoạt động
8
Chương 2: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MÁY VẬN THĂNG
2.1. Giới thiệu chung về máy vận thăng :
2.1.1. Giới thiệu:
Trong lónh vực xây dựng dân dụng và công nghiệp thì máy vận thăng là
một thiết bò chuyên dùng để nâng vật liệu và người lên các công trình trên cao.
Cấu tạo chung của vận thăng gồm một tháp cao dưới 100m đối với vận
thăng lồng chở người chiều cao nâng có thể lên tới 150m, bàn nâng để đặt vật
liệu hoặc lồng chở người và vật liệu. Vận thăng thường chỉ có một cơ cấu nâng,
dùng cáp kéo hoặc tự nâng. Đối với vận thăng lồng chở người có các cơ cấu an
toàn phức tạp hơn, hệ số an toàn của nó cũng cao hơn rất nhiều. Loại này
thường phục vụ chở người lên các công trình nhà cao tầng. Cơ cấu điều kiển
thường đặt dưới đất đối với máy vần thăng nâng hàng, và đặt trong lồng đối với
máy vận thăng lồng chở người.
Tải trọng nâng đối với máy vận thăng nâng hàng thường là :300 –
500(kG) tốc độ nâng : 0.3 – 3 (m/s). Đối với máy vận thăng lồng chở người tải

20 m.
+ Công dụng : chuyên dùng để chở vật liệu phục vụ các công trình xây
dựng dân dụng và công nghiệp có chiều cao nâng bé hơn hoặc bằng 20m và có
tải trọng dưới 300 kG.
+ Cấu tạo : Gồm các phần chính sau.
Kết cấu thép : Một tháp có kết cấu dạng dàn gồm bốn thanh biên và các thanh
giằng. Tháp được kết cấu gồm nhiều đoạn có chiều dài 2 m được nối với nhau
bằng các buloong.
Cơ cấu nâng : Gồm một động cơ truyền đông qua một hộp giảm tốc thông qua
các khớp nối đến tang quấn cáp.
Ngoài ra còn một số thiết bò khác như : Tủ điện, Giá đỡ, Bàn nâng….
+ Thông số cơ bản của máy vận thăng thiết kế:
Sức nâng : Q 300kG
Chiều cao nâng : H 20 m
Chiều cao tháp : L 22m
Tốc độ nâng : v
n
21m/ph
Khối lượng máy : m 1,41Tf
10
PHẦN II : THIẾT KẾ KỸ THUẬT
Chương 1: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CƠ CẤU NÂNG
1.1. Thông số cơ bản:
Sức nâng : Q = 300kG
Chiều cao nâng : H = 20 m
Chiều cao tháp : L = 22m
Tốc độ nâng : v
n
= 21m/ph
Khối lượng máy : m = 1,41Tf.

3 ; 4 – Puli đổi hướng
5 – Đầu cáp gắn vào bàn nâng
1.5. Tính toán chọn cáp.
Cáp được chọn theo điều kiện (1.1).[1]:
nSS
×≥
maxđ
Trong đó:
S
đ
: lực kéo đứt dây cáp tra trong bảng tiêu chuẩn.
12
S
max
: lực căng cáp lớn nhất tại chỗ cuốn lên tang trong quá trình nâng vật được
xác đònh theo công thức (2.18) [5]:
o
am
Q
S
η
××
=
max
+ Q: Trọng lượng nâng vật. (Q = 0.3T = 3000 (N)
+ a: Bội suất của palăng a = 1
+ m: Số pa lăng đơn trong hệ thống m = 1
+ η
0
: Hiệu suất chung của palăng và puli chuyển hướng (2.1)[2].

1
11
η
r
: Hiệu suất của một puli
η
r
= 0,98 (tra bảng 2.2 [2])
⇒
99,0
98,01
98,01
1
1
2
=
−
−
×=
p
η
Vậy:
NS 56,3156
96,099,011
3000
max
=
×××
=
n: hệ số an toàn cho phép của cáp thép (n phụ thuộc vào loại máy và chế

max
đ
S
Vậy thõa mãn điều kiện độ bền dự trữ của cáp lớn hơn hệ số an toàn cho phép.
1.6. Chọn động cơ điện và hộp giảm tốc.
Công suất tónh khi nâng vật bằng tải trọng được xác đònh (2.78)[3]:

Trong đó:
Q : trọng lượng của vật nâng và bộ phận mang hàng
V
n
= 21 (m/ph): vận tốc nâng hàng
η: hiệu suất của động cơ.
η = η
p
. η
t
. η
b
= 0,99 . 0,96. 0,92 = 0,87
η
p
= 0,99: hiệu suất của palăng.
η
t
= 0,96: hiệu suất của tang (tra bảng 1.9 sách tính toán máy nâng chuyển)
η
b
= 0,92: hiệu suất bộ truyền hai cấp bánh răng trụ (tra bảng 1.9 [1])
Tra bảng III.20.1 [1] ta chọn loại động cơ cần trục MTF có rô to dây quấn MTF

t
==
Tốc độ quay của tang(2.35)[1]:
n
t
=
Trong đó:
v
n
= 21

(m/p): tốc độ nâng hàng
i
p
= 1: bội suất palăng
D = 0,2 (m): đường kính tang
⇒ n
t
= 33,42 (vòng/phút)
Tỉ số truyền chung của bộ truyền động:
Theo tỉ số truyền và công suất của động cơ điện, từ bảng III.22.2 [1] ta
chọn hộp giảm tốc bánh răng trục 2 cấp đặt ngang loại PЦД2 – 350 có tỉ số
truyền i = 25 và công suất cho phép trên trục quay nhanh ở chế độ làm việc
trung bình là N
đm
= 6,9 (kw)
1.7. Tính toán thiết kế tang và puly.
Dây cáp nâng được đến tang qua 2 puli dẩn hướng theo tài liệu [1] ta
chọn puli được đúc bằng gang xám và thường được đúc kín. Mặt cắt rãnh puli
có dạng như hình vẽ:

= 0,6x9,1 = 5,46 (mm)
Góc nghiêng của 2 thành bên rãnh puli: 2α = 40 -:-60
0
Chiều sâu rãnh puli h được chọn tùy theo công dụng và nơi đặt puli.
Trong mọi trường hợp phải đãm bảo h = (2-2,5)d
c
= (18,2÷22,75)mm. Một số
trường hợp puli có rãnh rất sâu như puli đặt ở đầu cần có h=5d
c
để cáp khỏi tuột
khi vật nâng lên.
Đường kính puli tính đến tâm cáp D phải thỏa mãn điều kiện(1.2)
D
p
≥
e.d
c
e = 25: hệ số phụ thuộc vào loại máy, truyền động của cơ cấu và chế độ làm
việc của cơ cấu(bảng 2.7)[2]
D
p
≥
25.9,1 = 227,5 (mm)
Cáp vòng qua puli phải đảm bảo nằm dọc theo rãnh puli, độ lệch cho
phép phải đảm bảo sao cho cáp không đè lên thành bên của rãnh cáp túc thỏa
mãn điều kiện sau:
tgγ<
h
D
1

nhanh phải chọn ổ theo hệ số khả năng làm việc.
Đường kính tang được tính theo (2.9)[2]:
D
t
≥ D
p
= 227,5(mm)
16
Chọn D
t
= 200(mm)
Chiều dài tang:
Chiều dài tang phải sao cho khi hạ vật xuống vò trí thấp nhất, trên tang
phải còn ít nhất 1,5 vòng dây, không kể những vòng nằm trong cặp (qui đònh về
an toàn).
Chiều dài dây cáp, cuộn vào tang từ 1 palăng (2.10)[2]:
L
c
= H i
p
+ πD(Z
1
+Z
2
)
Trong đó:
H = 20m : Chiều cao nâng
i
p
= a = 1 : bội suất palăng

+t = 11mm = 0,011m: bước của vòng cuộn (bảng 2.8) [2]
+m = 2: số lớp cáp cuộn
+d = 9,1mm = 0,0091m : đường kính cáp
+D
i
= 0.2 +
2
0091,0
= 0,20455m : đường kính tang tính đến tâm của dây cáp
cuộn vào.
+ϕ: hệ số cuộn không chặt, chọn ϕ=0,95
L
v
=
95,0)20455,00091,02(214,3
011,014,43
×+×××
×
= 0,36 (m)
=360 (mm)
Chiều dày hai thành bên tang chọn theo kinh nghiệm L
th
= 10 (mm)
Chiều dài toàn bộ tang :
L
t
= L
v
+ 2 L
th

Đường kính tang : D
t
= 200 (mm)
Đường kính thành tang : D
t’
= 280 (mm)
Chiều dày tang : δ = 14 (mm)
Chiều dày thành tang : L
th
= 10 (mm)
Chiều cao thành tang : h = 40 (mm)
Lv
Lt
Dt Dt'
Hình: 1.5: Bố trí chung tang
1.7.1. Kiểm tra độ bền của tang.
Trong quá trình làm việc tang chòu các ứng suất nén uốn, xoắn trên thân
ống tang.
Vì chiều dài tang Lt = 380 < 3Dt = 600(mm). Do vậy ứng suất uốn và ứng suất
xoắn trong tang không vượt quá 10 ÷ 15 % ứng nén. Vì vậy sức bền tang chỉ cần
kiểm tra theo ứng suất nén, còn ứng suất uốn và xoắn được tính đến bằng cách
tăng hệ số an toàn bền khi tính ứng suất nén cho phép (1.22).[2].
18
σ
n
=
t.
S..k
max
δ

=
1114
28,15788,04,1
×
××
=11,48 (N/mm
2
)
⇒ σ
n
≤ [σ
n
]thỏa điều kiện bền . Vậy tang đủ bền
1.7.2. Tính toán chọn cặp đầu cáp trên tang.
Có rất nhiều phương pháp kẹp đầu cáp trên tang, nhưng đơn giản và phổ
biến nhất hiện nay là dùng vít chặt lên trên. số tấm cặp phải dùng ít nhất là 2
tấm kẹp do ở trên tang luôn có số vòng dự trữ không sử dụng đến, lực tác dụng
trực tiếp lên cặp sẽ không phải là lực căng cáp S
t
= S
max
mà lực tác dụng là S
0
nhỏ hơn. do đó có ma sát giữa mặt tang với vòng cáp an toàn.
lực tính toán với cặp cáp được tính(2.19)[2]:
µα
e
S
S
t

⇒ lực kéo một bulong:

Trong đó:
Z: số bu lông ở tấm kẹp (Z = 2)
μ
1
: Hệ số ma sát qui đổi giữa dây cáp và tấm kẹp có tiết diện rãnh hình thang:
μ
1
=
β = 40
0
: góc nghiêng mặt bên của rãnh.

( )
( )
64,141
1123,015,02
9,383
215,0
=
+×+×
=⇒
×
π
e
N
(N)
+ Lực uốn bulong (2.21)[2]:
T = f

S
N
23,0
40sin
15,0
sin
0
==
β
f
[ ]
dt
dZ
lT
d
Z
N
σ
π
σ
≤−=
3
1
0
2
1
.1,0.
.
4
.

M
đm
=4,51 (KG.m): moment đònh mức do khớp truyền
k
1
= 1,3: hệ số tính đến mức độ quan trọng của cơ cấu
k
2
= 1,2: hệ số tính đến chế độ làm việc của cơ cấu (Tra bảng 1.21[1] )
⇒ M
k
= 4,51.1,3.1,2 = 7,02 (KG.m)
Tra bảng III.36 [1] chọn khớp nối trục đòn hồi – chốt – ống lót có bánh phanh
số hiệu N
0
1, moment đà GD
2
= 0,5 (KG.m
2
) đường kính bánh phanh D = 200
(mm) và đường kính lỗ d = 50(mm)
Moment đà tương đương của hệ thống (1.28)[1].
(GD
2
)
qđ
= δ. GD
2
= δ ( GD
2

Phanh được đặt tại khớp nối của trục ra thứ nhất động cơ và trục vào hộp giảm
tốc.
Moment cản tónh trên trục phanh khi hãm (2.37)[2].
Trong đó :
h
η
: Hiệu suất của cơ cấu từ tang tới trục phanh
86,089,096,0
=+=+=
hgtth
ηηη
i
h
= 26 : Tỉ số truyền chung giữa trục phanh và trục tang
⇒ M
h
t
= 22,64 (N.m) = 2,264 (KG.m)
Moment phanh cần thiết khi hãm(2.38)[1]:
M
h
= M
h
t
. K
h
(CT – 2.38 sách tính toán máy nâng chuyển)
K
h
= 1,75 : hệ số an toàn phanh (tra bảng 2.9 [1])

c
=
Trong đó:
S = 1578,28 (N) : lực trong dây cáp vào tang
a = 1: số nhánh kẹp, cáp trên tang
D
t
= 0,2 (m): đường kính tính toán của tang
i = 26: tỉ số truyền chung
23
c
tt
i
DaS
η
..2
..
η
c
= 0,86 : hiệu suất chung cho bộ truyền cơ cấu
⇒ M
c
=
hay M
c
= 2,96 (KG.m)
Moment đònh mức của động cơ:
M
đc
= 975.

=
Với:
ϕ
max
= 1,8 ÷ 2,25 : hiệu số moment mở máy lớn nhất của động cơ đối với loại
động cơ rôto dây quấn chọn hệ số ϕ
max
= 2,25.
ϕ
min
= 1,1 : hiệu số moment mở máy nhỏ nhất của động cơ
M
đm
: moment đònh mức của động cơ
M
c
: moment cản tónh của cơ cấu trên trục động cơ
⇒ M
kđ. TB
=
⇒ Moment dư của động cơ:
M
d
= 7,69 – 2,69 = 4,73 (kG.m).
Thời gian khởi động cơ cấu nâng:
Khi nâng hàng (1.41).[1]:
24
).(6,29
86,0.26.2
2,0.1.56,3156

.
2
.
2
cTBkddc
n
cTBkd
dc
n
m
MMn
VQ
MM
nGD
t
−
+
−
=
δ
Trong đó :
δ
= 1,1 : Hệ số tính tới ảnh hưởng của bộ truyền.
GD
2
= 0,6765(KG.m
2
) : Mô men đà của roto – khớp nối
η
= 0,86 : Hiệu suất của cơ cấu

Thời gian hãm cơ cấu khi hạ hàng (1.43)[1]:
)(17,0 st
hh
=⇒
Ta coi chiều cao nâng hạ hàng trung bình bằng 0,5 ÷0,8 của chiều cao nâng
đònh mức H = 20 (m)
Lấy: H
TB
= 0,8.20 = 16 (m)
Khi đó thời gian chuyển động ổn đònh là:
t
0
=
Hay t
0
= 45,72 (s)
Bảng kết quả tính toán
25
)(762,0
21
16
ph
V
H
n
TB
==
)(
..975,0
)(375

cTBkd
dc
hh
MMn
VQ
MM
nGD
t
−
+
+
=
δ
Các thông số cần tính Q
1
= Q
0
Q
1
= 0,5 Q
0
Q
1
= 0,1 Q
0
Ký hiệu Đơn vò đo Q
1
= 0,35 (T) Q
1
=0, 175 (T) Q

= 1. (0,357 +0,16) + 5 (0,29 +0,19) + 4 (0,24 + 0,22)
⇒ Σt
m
= 4,775 (s)
Tổng thời gian mở động cơ trong một chu kỳù làm việc:
Σt = 2 (1 +5 +4). T
0
+ t
m
= 2.10. 45,72 + 4,775
⇒ Σt = 919 (s)
Moment bình phương trung bình (1.43).[1]
M
TB
=
⇒ M
TB
=
⇒ M
TB
= 1,88 (KG.m)
Công suất bình phương trung bình của động cơ (1.62)[1].
N
TB
=
⇒ N
TB
=
Như vậy: N
TB

)69,7(
++++++
975
n.M
TB
)(5,1
975
870.88,1
kW
=
Việc kiểm tra này có mục đích giới hạn độ nóng những mặt ma sát không
vượt quá trò số cho phép chủ yếu dựa trên quá trình cân bằng nhiệt của phanh.
Theo bảng 1.12 [1] đối với chế độ làm việc trung bình lấy đoạn
đường phanh cơ cấu nâng hàng.
S =
Ta xem như tốc độ nâng hạ hàng là như nhau thì thời gian phanh (1.36)[1]:
t
h
=
⇒ t
h
=
Gia tốc khi phanh:
a =
)/29,0
2,1.60
21
sm
t
v

⇒
Theo bảng 1.23 [1] áp lực cho phép [P] = 6 KG/cm
2
Vậy P
p
< [P] phanh thỏa mãn điều kiện làm việc
1.11. Tính toán trục tang.
27
)(21,0
100
m
V
n
=
n
V.5,0
S
)(2,1
21.5,0
60.21,0
s
=
F.D.M
M
P
n
h
p
=
)(01099,0

2
56,3156
2
N
S
k
==
Mặt khác:
Σ F
y
= 0 ⇔ R
A
+ R
B
+ S
E
+ S
F
= 0
S
E
+ S
F
= 1578,28 (N)(1)
Phương trình moment lấy tại điểm A.
ΣM
A
= 0 ⇔ 580.R
B
– 480. S

= S
E
.100 = 95354 (N)
28
M
uF
= S
F
. 100 = 62474 (N)
Xác đònh moment xoắn(3.53).[5]:
M
XE
= 9,55.10
6
.

= 9,55.10
6
.
Mô men xoắn do hàng gây ra :
).(157828
2
200
56,3156
2
mmN
D
SM
mãxh
=×=×=

-1
= 250 (N/mm
2
)
[σ] =

[n] = 1,6: hệ số an toàn (tra bảng 18 sách tính toán máy nâng chuyển)
k’ = 2: hộ số tập trung ứng suất
⇒ d
E-F
≥
29
đc
đc
n
N
).(559357
870
1,274
mmN
=
22
.75,0
XEUE
MM
+
3
].[1,0
σ
EE