Đồ án môn học: Thiết Kế Máy GVHD: Nguyễn Đắc Lực
LỜI NÓI ĐẦU
Nuớc ta đang trong giai đoạn tiến hành công nghiệp hoá, hiện đại hóa nền kinh tế,
đến năm 2020 về cơ bản nước ta là một nước công nghiệp để thực hiện quá trình đó ngành
cơ khí đóng một vai trò rất quan trọng. Có thể nói đây là ngành then chốt của nền kinh tế
quốc dân và là ngành mũi nhọn trong quá trình phát triển đất nước.
Là sinh viên nghành cơ điện tử trong quá trình học tập và thực tế em nhận thấy hiện
nay việc chế tạo các loại máy phục vụ cho công nghiệp nói riêng và các ngành khác nói
chung là rất cần thiết nhằm: tăng năng suất lao động, chất lượng sản phẩm, giảm giá thành
sản phẩm. Cơ giới hóa các công đoạn nặng nhọc giảm nhẹ sức lao động cho con người.
Với đề tài thiết kế hệ thống nâng hạ tải của Palăng để nâng chuyển hàng hóa trong các
kho và nhà xưởng…. Em đã tìm hiểu thực tế và đọc các tài liệu có liên quan để có thể thiết
kế cơ cấu có kết cấu đơn giản, máy hoạt động an toàn và tin cậy, việc chế tạo và lắp đặt
phù hợp với điều kiện hiện có tại các nhà máy cơ khí hiện nay. Đồng thời giá thành máy
không cao.
Với sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo Nguyễn Đắc Lực em đã hoàn thành nhiệm vụ
được giao. Tuy nhiên thời gian thiết kế tương đối ngắn và kiến thức còn hạn chế nên trong
quá trình làm không tránh khỏi những sai sót, em rất mong nhận được sự góp ý của quí
thầy cô để đề tài của em được hoàn chỉnh hơn.
Em xin chân thành cảm ơn !
Đà Nẵng, Tháng 3 năm 2011
Sinh viên thực hiện
Đỗ Hồng
Chương 1: TÌM HIỂU QUÁ TRÌNH NÂNG CHUYỂN HÀNG HÓA
SVTH: Đỗ Hồng – Lớp 10CDTLT Trang 1
Đồ án môn học: Thiết Kế Máy GVHD: Nguyễn Đắc Lực
1. Khái niệm
Nâng chuyển hàng hóa là quá trình thay đổi vị trí các vật nặng dạng khối hoặc các vật
phẩm rời vụn với khối lượng lớn nhờ các thiết bị nâng chuyển như Palăng, cầu trục, băng
tải, xích tải, con lăn, đường ống…
2. Phân loại máy nâng chuyển

- Sức nâng kí hiệu là [Q] có đơn vị đo là TẤN, KG, N là trọng lượng lớn nhất mà
máy có thể nâng được ở trạng thái làm việc nhất định nào đó của máy.
- Tầm với R, m là khoảng cách theo phương ngang từ tâm thiết bị mang vật đến trục
quay của máy. Tầm với chỉ có ở các cần trục có tay cần.
- Mômen tải M
Q
, tm, kNm là tích số giữa sức nâng và tầm với. Mômen tải có thể là
không đổi hay không đổi theo tầm với.
- Chiều cao nâng H, m là khoảng cách từ mặt bằng máy đứng đến tâm thiết bị mang
vật ở vị trí cao nhất. Với các cần trục có tay cần thì chiều cao nâng thay đổi phụ
thuộc vào tầm với.
- Khẩu lộ L, m là khoảng cách theo phương ngang giữa đường trục của hai đường ray
mà trên đó máy di chuyển.
- Đường đặc tính tải trọng là đồ thị mô tả mối quan hệ giữa sức nâng, tầm với và
chiều cao nâng.
- Các thông số động học bao gồm tốc độ của các chuyển động riêng rẽ trên máy.
- Tốc độ chuyển động tịnh tiến lên xuống của vật v
n
(nâng vật), v
h
(hạ vật), m/s.
- Tốc độ di chuyển của máy trên mặt phẳng ngang v
dc
, m/s.
- Tốc độ quay của phần quay quanh trục thẳng đứng của máy, n
q
, vg/ph.
- Thời gian thay đổi tầm với T(s) là khoảng thời gian để thay đổi tầm với từ tầm với
nhỏ nhất R
min

- Cầu trục treo.
d. Theo cách bố trí cơ cấu cơ cấu di chuyển cầu trục
- Cầu trục dẫn động chung.
- Cầu trục dẫn động riêng.
- Ngoài ra theo nguồn dẫn động có các loại dẫn động tay và cầu trục dẫn động máy.
e. Theo cách mang tải
- Cầu trục móc.
- Cầu trục gầu ngoạm.
- Cầu trục nam châm điện(cầu trục điện từ).
f. Theo phương thức dẫn động của cơ cấu năng
- Cầu trục dẫn động bằng tay.
- Cầu trục dẫn động bằng động cơ điện.
3. Tải trọng
a. Tải trọng nâng danh nghĩa Q
Là trọng lượng lớn nhất của vật nâng mà máy có thể nâng được
Q = Q
m
+Q
h
Qm: Trọng lượng thiết bị mang.
Q
h
: Trọng lượng danh nghĩa của vật nâng, tức là trọng lượng lớn nhất của vật mà
máy có thể nâng được.
b. Tải trọng do trọng lượng bản thân
Trọng lượng bản thân máy gồm trọng lượng của các chi tiết, cụm máy và kết cấu
kim loại. Trong khi tính toán, thiết kế máy mới thường bỏ qua trọng lượng bản thân của nó
(trừ một số chi tiết có trọng lượng lớn).
c. Tải trọng của gió
Đối với máy làm việc trong nhà thì áp lực gió không đáng kể có thể bỏ qua, còn các

cao dọc theo nhà xưởng còn xe con có thể chạy dọc theo dầm cầu. Vì vậy cầu trục có thể
nâng hạ và di chuyển hàng theo yêu cầu tại bất kỳ điểm nào trong không gian nhà xưởng.
Chương 3: PHƯƠNG ÁN ĐỘNG HỌC CHO PALĂNG
1. Hệ ròng rọc – Palăng
a. Khái niệm
Hệ ròng rọc (hay còn gọi là palăng): Là hệ gồm có các puli và dây quấn dùng trong
cơ cấu nâng nhằm giảm bớt lực căng dây và mômen tác dụng lên tang.
a b c
Hình 3: Sơ đồ cấu tạo palăng
a- bội suất 2 b-bội suất 4 không có puli dẩn hướng c-bội suất 4 có puli dẩn hướng
b. Phân loại
SVTH: Đỗ Hồng – Lớp 10CDTLT Trang 7
Đồ án môn học: Thiết Kế Máy GVHD: Nguyễn Đắc Lực
• Palăng lực và Palăng vận tốc.
• Palăng đơn (hình 3 và hình 4) chỉ có một đầu dây quấn lên tang.
• Palăng kép (hình 5 ) có hai đầu dây quấn lên tang.

Hình 4: Palăng đơn
Hình 5: Pa lăng kép
Puli được sử dụng trong máy trục được chia ra làm các loại:
• Puli cố định và puli động.
• Puli dẩn hướng và puli cân bằng, puli giảm tải.
• Puli cáp và puli xích.
• Puli đúc và puli hàn.
• Puli dùng ổ trượt và puli dùng ổ lăn.
c. Bội suất palăng
• Palăng được đặc trưng bằng bội suất a.
Đó là tỉ số giữa vận tốc đầu dây quấn lên tang và vận tốc nâng vật.
+ V
tg

Qua nghiên cứu lực cản này sinh ra từ hai thành phần:
W= W
1
+W2.N
Trong đó:
W
1
: Lực cản do độ cứng của dây (lực cản tĩnh), N.
W
2
: Lực cản do ma sát giữa dây và puli gây ra (lực cản động), N.
 Hiệu suất của puli
Là tỉ số giữa lực căng ở nhánh vào (cũng là lực căng ở trạng thái tĩnh) và lực căng ở nhánh
ra (là lực căng có cản của puli).

e. Hiệu suất của palăng.

SVTH: Đỗ Hồng – Lớp 10CDTLT Trang 9
Đồ án môn học: Thiết Kế Máy GVHD: Nguyễn Đắc Lực
S
max
– lực căng dây lớn nhất tác dụng lên tang.
a - Bội suất của palăng.
n - Số đầu dây chịu tải.
m - Số đầu dây cuốn lên tang.
t - Số puli đổi hướng.
- Hiệu suất của palăng.
- Hiệu suất của puli.
2. Chọn phương án động học của palăng
Thông qua việc phân tích quá trình làm việc của cơ cấu và đặc tính của palăng ta chọn

3
d. Sơ đồ 4:
SVTH: Đỗ Hồng – Lớp 10CDTLT Trang 12
Đồ án môn học: Thiết Kế Máy GVHD: Nguyễn Đắc Lực
• Ưu điểm của sơ đồ này là: Tỷ sồ truyền lớn, làm việc êm, có khả năng tự
hãm, dễ bôi trơn, tháo lắp dễ dàng, chi phí chế tạo thấp…
• Bộ truyền này có các ưu điểm trên nên ta chọn sơ đồ 4 trên để thiết kế.
3. Tính chọn động cơ và hệ dẫn động palăng
Các thông số ban đầu
- Tải trục nâng : Q = 15 Tấn
- Vận tốc nâng, hạ tải : V = 0.2m/s
- Chọn độ cao nâng : H = 8 m
- Cường độ làm việc – Trung bình.
a. Palăng giảm lực
- Trên các cầu lăn dây cáp nâng được cuốn trực tiếp lên tang.
- Tương ứng với tải trọng cầu lăn:
Ta chọn a = 2 bảng 2-6 [I]
SVTH: Đỗ Hồng – Lớp 10CDTLT Trang 13
Đồ án môn học: Thiết Kế Máy GVHD: Nguyễn Đắc Lực

t
o
m
Q
S
λ).λ-1.(
)λ-1.(
a
max
=

oo
p
==
CT 2-21 [I]

157500
0.99
2.2.39773
= =
b. Kích thước dây
- Kích thước dây cáp
max
.
đ
S S n=
CT 2-10[I]
n: Hệ số an toàn, được chọn theo chế độ làm việc.
chọn n = 5.5 bảng 2-2 [I]

-Cáp thép được chọn theo điều kiện:
SVTH: Đỗ Hồng – Lớp 10CDTLT Trang 14
Đồ án môn học: Thiết Kế Máy GVHD: Nguyễn Đắc Lực
S
đ
≥ S
max
.n=218752N
(1.1) [máy và thiết bị nâng, Trương Quốc Thành , NXB Khoa học kĩ thuật]
- Chọn cáp thép loại TK 6x37+1 ПOCT 3071-55, với
2

-Chiều dài toàn bộ của tang :
1 2 3
2( )
t
L L L L= + +
CT 2-14 [I]
Trong đó: - L
1
=4.t =4.(d
c
+2) =4.24=96(mm) dùng để kẹp đầu cáp trên tang.
-
Với 1,5 vòng cáp để giảm tải trọng trên đầu kẹp cáp.
SVTH: Đỗ Hồng – Lớp 10CDTLT Trang 15
Đồ án môn học: Thiết Kế Máy GVHD: Nguyễn Đắc Lực
-L
3
: Phần tang không tiện rãnh đảm bảo cho phép góc lệch cáp với puly
trong palăng dưới giá trị cho phép khi móc treo ở vị trí cao nhất.
Ta chọn L
3
=200mm
- Chiều dài một nhánh cáp cuốn lên tang khi làm việc với chiều cao nâng H = 8m và
bội suất palăng a=2.
l = H . a =8.2=16m
Vậy chiều dài tang kép một lớp cáp là:
1 2 3
2( )
t
L L L L= + +

2
/ 565 mmNσ
bn
=

ứng suất cho phép xác định theo giới hạn bền nén với hệ số an toàn
k=5

2
bn
N/mm 113
5
565
k
][ ===
σ
σ
; Vậy
].[ σσ
n
<
d. Chọn động cơ điện
- Công suất tĩnh khi nâng vật bằng trọng tải xác định theo công thức:
η.1000.60
.
n
VQ
N
=
CT 2-78 [I]

η
hiệu suất bộ truyền có kể cả khớp nối với giả thiết bộ truyền
được chế tạo thành hộp giảm tốc 2 cấp bánh răng trụ :
92.0η
0
=87,092,0.96,0.99,0η→
==SVTH: Đỗ Hồng – Lớp 10CDTLT Trang 17
Đồ án môn học: Thiết Kế Máy GVHD: Nguyễn Đắc Lực
- Tương ứng với chế độ làm việc trung bình sơ bộ chọn động cơ điện MTB 311-8
có các đặc tính sau :
- Công suất danh nghĩa :
- Số vòng quay danh nghĩa :
730
đc
n
=
vòng /phút
- Hệ số quá tải :
1,7=
max
dn
M
M
- Mômen danh nghĩa của động cơ:

c
=a.V
n
= 2.12=24m/s

-Tỷ số truyền cần có là :
SVTH: Đỗ Hồng – Lớp 10CDTLT Trang 18
Đồ án môn học: Thiết Kế Máy GVHD: Nguyễn Đắc Lực

f. Kiểm tra động cơ điện về nhiệt
- Sơ đồ thực tế sử dụng cầu lăn theo trọng tải như trên hình:
0.3Q
Q
0.5Q
0.6t
0.2t
0.2t
t
Q
t
- Công suất thực tế quy đổi về CĐ% của động cơ như sau :

C
C
x
CD
Đ
N N
Đ
=

SVTH: Đỗ Hồng – Lớp 10CDTLT Trang 19
Đồ án môn học: Thiết Kế Máy GVHD: Nguyễn Đắc Lực
- Vậy qua kiểm tra về nhiệt cho thấy động cơ được chọn là AO2-72-8 với CĐ 25%
có công suất danh nghĩa là là hoàn toàn thõa mãn yâu cầu trong khi
làm việc.
Chương 4: THIẾT KẾ ĐỘNG LỰC HỌC, KẾT CẤU CHO
HỘP GIẢM TỐC
1. Tỷ Số Truyền
Tỷ số truyền chung : i= 22,12
Tỷ số truyền là đặc trưng, là chỉ tiêu kĩ thuật có ảnh hưởng đến kích thước, chất lượng
của bộ truyền cơ khí. Việc phân phối tỷ số truyền cho các bộ truyền trong hộp tốc độ theo
nguyên tắc:
− Trọng lượng và kích thước của hộp tốc độ là nhỏ nhất.
− Điều kiện bôi trơn tốt nhất.
2. Thiết Kế Bộ Truyền Trục Vít
a. Chọn vật liệu
 Bánh vít
giả sử vận tốc trượt của bánh vít là v
t
=2÷ 5 m/s nên dùng đồng thanh nhôm sắt БpAЖ
9-4 đúc trong khuôn kim loại để chế tạo bánh vít. Tra bảng 4-4 sách TKCTM
ta có σ
bk
= 550 N/mm
2
, σ
b
=200 N/mm
2
.

8,0
1055,5
1010
8
7
7
8
7
'
=
×
==
td
N
N
k

6,0
1055,5
1010
8
7
6
8
6
''
=
×
==
td

= 44
• Ta tính lại tỷ số truyền thực tế là :
22
2
44
1
2
===
Z
Z
i
• Số vòng quay thực của bánh vít :
)/(3318,33
22
730
1
2
phútvòng
i
n
n ≈===

Sai số về số vòng quay của bánh vít so với yêu cầu nằm trong phạm vi cho phép.
• Chọn sơ bộ trị số hiệu suất, hệ số tải trọng và tính công suất bánh vít
SVTH: Đỗ Hồng – Lớp 10CDTLT Trang 21
Đồ án môn học: Thiết Kế Máy GVHD: Nguyễn Đắc Lực
Với Z
1
= 2 chọn sơ bộ η = 0,82.
• Công suất ra trên trục động cơ là N

6
3
)
][
1045,1
(
n
NK
Z
q
tx
×
×
×
×
≥
σ
(TKCTM 73-4.9)
m
3
q
3
2
6
33
52,13.1,1
44.200
10.45,1
×


qz
nm
v
t
(m/s)
Phù hợp với dự đoán khi chọn vật liệu bánh vít
Hiệu suất bộ truyền trục vít
η = (0,96÷0,98)×
)(
ρλ
λ
+
tg
tg

Trong đó
λ
- góc vít của trục vít

ρ
- góc ma sát tương đương
• Tra bảng (TKCTM - B4.7) ứng với Z
1
= 2 q =8 ta tìm được giá trị góc vít
λ = 14
0
02
’
10
’’

• Hệ số tải trọng K được tính theo công thức
K= K
tt
×K
d
(4-25)
K
tt
- hệ số tập trung tải trọng vì tải trọng không thay đổi nên K
tt
=1
K
đ
- hệ số tải trọng động
• Vận tốc vòng của bánh vít :
)/(9,0
100060
33.44.12.14,3
)/(
1000.60
...
1000.60
..
2
2222
2
smv
sm
nZmnd
v

≤=
22
3
2
6
....
..10.15
(CT4.16 - TKCTM)
Trong đó y - hệ số dạng răng tra trong bảng 3.18 theo số răng tương đương của
bánh vít.
• Số răng tương đương của bánh vít:
SVTH: Đỗ Hồng – Lớp 10CDTLT Trang 23
Đồ án môn học: Thiết Kế Máy GVHD: Nguyễn Đắc Lực
19,48
04,14cos
44
cos
033
2
≈==
λ
Z
Z
tâ
Lấy Z
tđ
= 49 răng
Tra bảng (TKCTM - B3.18) cho hệ số dạng răng y = 0,49
[ ]
uu

qZ
tx












+
=
σ
A = 0,5.m.(q+Z
2
+2
ξ
)=0,5.12.(8+44+0)=312(mm)
)/(92,187
33
52,131,1
312
1
8
44
8

Vì vật liệu làm bánh vít là đồng thanh nhôm sắt nên:
[σ]
txqt
= 2.σ
ch
= 2.200= 400(N/mm
2
)
• Ứng suất uốn cho phép khi quá tải đột ngột
[σ]
uqt
= 0,8.σ
ch
= 0,8.200 =160(N/mm
2
)
Ta có : σ
txqt
= σ
tx
.
qt
K

= 187,92 ×
3,1

= 214,26 (N/mm
2
) ≤ [σ]

2
= 44
• Bước ren của trục vít t =
m
×
π
= 3,14 × 12 = 37,68 (mm)
• Góc prôfin trong mặt cắt dọc
0
20
=
α
• Góc vít λ trên hình trụ chia của trục vít tg λ =
0
1
04,14
8
2
=⇒=
λ
q
Z
• Hệ số chiều cao răng f
0
= 1
• Hệ số khe hở hướng tâm C
0
= 0,3
• Tỷ số truyền i
v

0
.m = 96– 2.1.12 – 2.0,3.12= 64,8 mm
• Đường kính vòng chia (vòng lăn) bánh vít :
d
c2
= d
2
= Z
2
×m = 44×12=528 mm
• Đường kính vòng đỉnh bánh vít D
e2
= (Z
2
+2.f
0
).m = (44+2.1).12 =552 mm
• Đường kính vòng ngoài của bánh vít
D
n
= D
e2
+ 1,5.m = 552+ 1,5.12= 570 mm
• Chiều dài phần có ren của trục vít
L > (11+0,06.Z
2
).m = (11 + 0,06.44).12=163,68 mm
SVTH: Đỗ Hồng – Lớp 10CDTLT Trang 25