BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM

VIỆN CƠ KHÍ

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

THIẾT KẾ THIẾT BỊ NÂNG VÀ VẬN CHUYỂN BÊ TÔNG
KHỐI, SỨC NÂNG Q = 20T, KHẨU ĐỘ L = 4,5M, TẦM VỚI 2M,
CHIỀU CAO NÂNG H = 6M CHO CÔNG TY CỔ PHẦN BẠCH
ĐẰNG 5 THUỘC TỔNG CÔNG TY XÂY DỰNG BẠCH ĐẰNG.
Chuyên ngành:
Lớp

Máy nâng chuyển

: MXD52-ĐH
Giáo viên hƣớng dẫn

Sinh viên
Khiếu Văn PhƣớcTh.S Phạm Đức

HẢI PHÒNG, NĂM 2015


Nội dung và các yêu cầu cần giải quyết trong nhiệm vụ thiết kế tốt nghiệp (về lý
luận, thực tiễn, tiến trình cần tính toán và các bản vẽ).
………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………...


NHẬN XÉT TÓM TẮT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
1. Tinh thần thái độ, sự cố gắng của sinh viêntrong quá trình làm luận văn:
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
2. Đánh giá chất lượng luận văn tốt nghiệp (so với nội dung yêu cầu đã đề ra trên
các mặt: lý luận, thực tiễn, chất lượng thuyết minh và các bản vẽ):
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................

2. Chấm điểm của giáo viên phản biện.
(Điểm ghi bằngsố và chữ)

Hải Phòng, ngày...... tháng...... năm 2015
Giáo viên phản biện


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
- Q: Sức nâng củacần trục.
- L: Khẩu độ của cần trục.
-H : Là chiều cao nâng.
- CD% : là cường độ làm việc của cơ cấu.
- Kng: Hệsốsửdụngtrongngày.
- Kn: Hệsốsửdụngtrongnăm.
- m : Số lần mở máy.
- []:Ứng suất cho phép đối với chi tiết .
-  : Ứng suất lớn nhất tác dụng lên chi tiết.
- [n]: Hệsốantoàn.
- n1 : Là hệsốantoànphụthuộcvàocôngdụng và mức độ quantrọngcủa chi tiết.
- n2 :là hệsốantoàntính đếnchế độ làmviệccủa cơ cấu.
- :là hiệusuấtcủa cơ cấu.
- i: là sai số tỷ số truyền.
- a: Bội suất pa lăng.
- Dt : đườngkính tang .
- D : đườngkínhpuly .
- dc : đườngkínhcáp.
- e : hệ số phụ thuộc loại máy và chế độ làm việc của cơ cấu.
-  : hệ số giảm ứng suất.
- t :bướccáp.
- t :bềdàythành tang.

- JY : là mômen tĩnh lấy đối với trục Y - Y.


MỞ ĐẦU
Ngày nay khoa học công nghệ trên thế giới rất phát triển, các loại máy nâng
vận chuyển ngày càng được sử dụng rộng rãi trong mọi ngành kinh tế quốc dân
như xây dựng, kiến trúc, công nghiệp quốc phòng, cảng biển, xí nghiệp xếp dỡ
hàng hoá. Trong đó, ngành máy xếp dỡ và vận chuyển hàng hoá, máy móc, thiết bị
nâng đóng góp một vai trò quan trọng trong sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại
hoá đất nước. Đặc biệt, tháng 11/2006 Việt Nam chính thức gia nhập tổ chức
thương mại thế giới WTO, nhu cầu sử dụng máy nâng vận chuyển phục vụ công
tác làm hàng tại các cảng sông, cảng biển, các công trình xây dựng, các nhà máy
cơ khí,…ngày càng trở nên cấp thiết.
1. Lý do chọn đề tài.
Đất nước đang trên đà phát triển mạnh mẽ, song song với nó là sự phát triển
của các xí nghiệp, nhà máy. Trong đó, các công ty xây dựng rất cần thiết cho việc
xây dựng và phát triển cơ sở hạ tầng của đất nước. Tổng Công ty xây dựng Bạch
Đằng là công ty có nhiều trang thiết bị hiện đại và đội ngũ kĩ sư giỏi. Mỗi năm
công ty đều có những dự án xây dựng lớn như nhà ở, cầu cảng, trung tâm thương
mại…
Một yêu cầu thực tế là tạiTổng công ty xây dựng Bạch Đằng đang cần có
một cần trục để phục vụ cho việc nâng và vận chuyển bê tông khối tại các kho bãi
của công ty.
2. Mục đích của đề tài.
Từ nhu cầu thực tế, yêu cầu của Tổng Công ty xây dựng Bạch Đằng và khả
năng của bản thân, em nhận thấy đây là một đề tài phù hợp với khả năng của mình.
Trước hết là củng cố kiến thức sau hơn 4 năm học tập dưới mái trường đại học và
bước đầu làm quen với một đồ án thiết kế lớn sẽ giúp em có thêm kinh nghiệm cho
công việc sau này.
3. Phạm vi nghiên cứu.

1.1. Nơi lắp đặt cần trục.
Thiết bị nâng được lắp đặt tại các kho bãi chứa các khối bê tông được đúc
sẵn.
Lối ra ô tô vận tải

Khu vực sản xuất khác
Vị trí ô tô vận tải
Hƣớng đi ô tô vận chuyển
Vị trí ô tô vận tải

NN

Đƣờng vận chuyển BT khối

Khu vực
sản xuất
khối bê
tông

Nhà xƣởng
cơ khí

Cần trục
Đƣờng vận chuyển BT khối
Đƣờng ray
Cần trục

Khu vực tập kết BT, vật liệu

Hình 1.1 : Sơ đồ vị trí lắp đặt cần trục.


12000

3

10

2
1

14000

12000
14000

31000

6000

3000

1200

11

Hình1.2- Cổng trục có một đầu công son.
1-Ray di chuyển; 2-Cụm bánh xe di chuyển; 3-Kết cấu thép chân cổng; 4-Dầm
chính; 5-Xe con; 6-Dây cáp điện; 7-Cầu thang; 8-Cơ cấu nâng hàng; 9- Cabin
điều khiển; 10-Thiết bị mang hàng; 11-Sàn lát.
Do vị trí đặt cần trục có 1 phần tiếp giáp với nhà xưởng của công ty, chỉ cho phép


600.0000
600.0000

5

7800.1047

6

7
15
8

650.0000

10

9

16

4500.0000
3700.0000
340.0000

560.0000

4500.0000


2m, cần liên kết cứng với hai cụm chân trước – sau bằng các bu lông liên kết tạo
thành hệ khung giá cứng vững, hai nhánh chân trước nằm trong mặt phẳng thẳng
đứng, hai nhánh sau nghiêng góc so với mặt phẳng đứng. Khoảng cách hai ray di
chuyển cần trục là 4,5m. Các nhánh chân cũng được liên kết cứng với dầm chân
của khung hành trình bằng các bu lông. Khung hành trình có hai dầm chân liên kết
với hai dầm ngang bằng bu lông. Trên khung hành trình lắp đặt cơ cấu nâng, đối
trọng cân bằng, hai cơ cấu di chuyển máy nâng lắp ở hai bên chân trên hai dầm
chân.
Khi làm việc, máy nâng di chuyển về vị trí xếp hàng, cơ cấu nâng hoạt đông
nâng hàng lên độ cao cần thiết. Khi hàng đã ở độ cao cần thiết, hai cơ cấu di
chuyển hoạt động đưa máy nâng chạy trên đường ray tới vị trí dỡ hàng. Tại đây
hàng được hạ xuống bãi tập kết và máy nâng lại trở về vị trí ban đầu thực hiện chu
trình tiếp theo.
Kết luận:
So với cổng trục một đầu công son thì cần trục thiết kế cần ít cơ cấu hơn,
thiết kế tiết kiệm vật liệu do đó chi phí chế tạo và bảo dưỡng thấp.Việc chế tạo
dầm đơn giản và dễ dàng do có thể áp dụng phương pháp hàn tự động và bán tự
động, cắt tự động.
Từ những ưu nhược điểm trên và yêu cầu thực tế đặt ra của công ty ta thấy thiết bị
nâng ở phương án 2 có sức nâng tương đối lớn Q=20T, thiết kế đơn giản, dễ dàng
điều khiển, vận hành và bảo dưỡng. Chi phí chế tạo lắp đặt thấp hơn cổng trục,
cùng với điều kiện địa hình làm việc ở kho bãi của công ty xây dựng, ta lựa chọn
thiết kế thiết bị nâng theo phương án 2.


1.2.5. Kết luận.
Vậy ta lựa chọn cần trục theo phương án 2 có thiết kếnhư sau:
- Kết cấu thép: Sử dụng kết cấu thép dầm hộp, tiết diện dầm tổ hợp có kết cấu hình
hộp.
- Cơ cấu nâng dẫn động bằng động cơ điện.

- Hệ số sử dụng trong năm
Kn =

sè ngày lµm viÖc trong n¨m
240
 0, 65
=
365
365


- Hệ số sử dụng trong ngày
Kng =

sè giê lµm viÖc trong ngµy
16
 0, 67
=
24
24

- Cường độ làm việc của cơ cấu
CĐ% = 25%
- Nhiệt độ môi trường
t = (0  40)oC
Từ các chỉ tiêu trên, theo TCVN 4244-2005 máy nâng làm việc ở chế độ A4,
các cơ cấu làm việc ở chế độ M5.
Số liệu về chế độ làm việc của máy nâng (Bảng 1.1-[2]):
Bảng 1.1-Chế độ làm việc.
STT

CHƢƠNG 2: TÍNH TOÁN CƠ CẤU NÂNG.
2.1. Lựa chọn hệ truyền động, sơ đồ truyền động và sơ đồ mắc cáp.
2.1.1.Chọn hệ truyền động.
Cơ cấu nâng sử dụng hệ truyền động riêng dẫn động bằng động cơ điện.
2.1.2. Sơ đồ truyền động.
1
2

4
3

5

6

Hình 2.1: Sơ đồ truyền động cơ cấu nâng.
1- Động cơ điện,2- Phanh, 3- Khớp nối, 4- Hộp giảm tốc,
5- Tang trống, 6- Gối đỡ trục tang.
* Nguyên lý hoạt động:
Động cơ điện (1) được nối với hộp giảm tốc (4) nhờ khớp nối (3) . Hộp giảm
tốc(4) được nối với tang trống quấn cáp (5).Tang này được đặt trên ổ đỡ (6). Khi
động cơ điện quay nó truyền mômen xoắn sang hộp giảm tốc thông qua khớp nối


(3). Hộp giảm tốc sẽ truyền momen xoắn cho tang thông qua khớp răng và tang sẽ
thực hiện việc nâng hạ hàng.
2.1.3. Sơ đồ mắc cáp.
Với cần trụcta sử dụng hệ thống palăng kép vì : Với palăng kép thì hàng
được nâng theo phương thẳng đứng, áp lực lên gối đỡ trục tang đều nhau và giúp
cho lực căng của cáp giảm.

b1
b
H
(mm) (mm) (mm) (mm) (mm)
450

564

342

270

978

Số
puly
4

Đường kính
rãnh cáp
(mm)
18

Khối
lượng
(kg)
325

2.2. Tính chế độ làm việc của cơ cấu.
* Chế độ làm việc của cơ cấu được đặc trưng bằng các thông số sau:

Q

Qtb - Trọng lượng trung bình của vật nâng; Qtb = 16 (T)
Q - Trọng tải của cần trục; Q = 20 (T)

Vậy: kQ 

16
 0,8
20

Từ bốn thông số trên, theo TCVN 4244-1986 ta có chế độ làm việc của cơ cấu là
chế độ trung bình kí hiệu M5.
Khi đó ta có thêm các thông số:
- Số lần mở máy trong 1 giờ: 120 (lần)
- Số chu kỳ làm việc trong 1 giờ: ack  20
- Nhiệt độ môi trường xung quanh: 250 C
2.3.Tính lực căng cáp và chọn cáp nâng, tính chọn puly.
2.3.1. Chọn loại cáp thép.


Cơ cấu nâng dùng động cơ điện có vận tốc cao ta chọn thiết bị mang hàng loại
dây cáp vì dây cáp nhiều ưu điểm hơn so với các loại dây kéo khác như xích hàn,
xích tấm...:
- An toàn trong sử dụng.
- Độ mềm cao, dễ uốn cong, đảm bảo độ nhỏ gọn của cơ cấu .
- Làm việc êm, trọng lượng nhỏ, giá thành thấp. Dễ dàng thay thế, bảo dưỡng.
- Đảm bảo độ bền lâu, độ tin cậy, độ bền.
* Xác định lực căng cáp lớn nhất cuốn lên tang:
Lực căng lớn nhất xuất hiện ở nhánh cáp cuốn lên tang (Công thức 2.18[2]) :


Hiệu suất pa lăng :
p 

S
Smax



Qo
200000

 0,97
m.a.Smax 2.4.25762

2.3.2. Tính toán và chọn cáp.
- Trong cơ cấu nâng máy trục có thể dùng loại cáp bện xuôi hay cáp bện
chéo và cáp bện hỗn hợp. Thường dựng loại cáp bện hỗn hợp không xoắn được bện
từ các sợi thépcó giới hạn bền từ  b =1400  2000 N/ mm2


- Theo quy định an toàn, độ bền củacáp thép được tính theo lực căng tĩnh
lớn nhất khi làm việc và chọn theo lực kéo đứt lớn nhất (Công thức 2.10[2]):
Sđ ≥ Smax.n
Trong đó :
-Sđ : Lực kéo đứt cáp do nhà chế tạo xác định và được cho trong các bảng
cáp tiêu chuẩn.
- n =5,5 : Hệ số an toàn bền của cáp thép chọn theo (Bảng 2-2[2])
- Smax = 25762(N)
Sđ = 25762.5,5 = 141691 ( N )

Đáy rãnh puly có bán kính

r = 0,6dc = 0,6.18 = 10,8 mm

Góc nghiêng của hai thành bên rãnh puly 2α = 50o
Chiều sâu rãnh puly h được chọn h ≥ (2÷2,5).dc . Chọn h = 2,5.18 = 45 mm
Đường kính puly :
Dp ≥ (e-1) . dc
e : hệ số phụ thuộc loại máy, hệ truyền động của cơ cấu và chế độ làm việc.Theo
bảng 2.7 [2] chọn e = 25
Dp ≥ (e-1) . dc = (25-1). 25 = 600 mm


2.4.Tính chọn tang.
2.4.1. Các kích thƣớc cơ bản của tang.
Với chế độ làm việc liên tục và có sức nâng lớn thì tang được đúc bằng
gang.Sử dụng loại tang quấn một lớp có xẻ rãnh. Sử dụng tang kép dùng cho
palăng kép. Loại tang này có nhiều ưu điểm nên được sử dụng rộng rãi và phổ
biến. Rãnh cáp trên tang có tác dụng dãn cáp cuộn đều lên tang, làm cho các vòng
cáp puly không tiếp xúc với nhau, diện tích tiếp xúc giữa cáp và tang lớn làm giảm
ứng suất tiếp xúc.
- Lý do mà ta không sử dụng tang quấn nhiều lớp cáp là: tang quấn nhiều
lớp cáp làm cáp chóng mòn hơn bởi vì các lớp cáp phía dưới chịu lực ép lớn do
các lớp trên đè lên và giữa các vòng cáp cũng có ma sát.
2.4.1.1. Đƣờng kính tang.
Đường kính nhỏ nhất cho phép của tang và ròng rọc phải đảm bảo độ bền
lâu của cáp và được xác định (Công thức 2.12[2]):
Dt  dc (e - 1)
Trong đó : - dc = 18 mm : đường kính cáp quấn trên tang.
- e = 25 : hệ số phụ thuộc vào loại máy và chế độ làm việc (Bảng 2.4[2]):

toàn bộ cáp phải được cuốn đủ vào tang và khi hạ vật xuống vị trí thấp nhất thì trên
tang phải còn lại ít nhất là 1,5 vòng dây dự trữ (quy định an toàn) mục đích làm
giảm tải trọng tác dụng vào đầu kẹp cáp
- Chiều dài toàn bộ tang được xác định ( Công thức 2.14[2]) :
L = Lo + 2L1+2L2+L3
Trong đó:
- Lo: Là chiều dài phần cắt ren.
- L1: Là chiều dài phần tang để kẹp đầu cáp.
- L2: Là chiều dài phần tang để làm thành bên.
- L3: Là chiều dài phần giữa tang không cắt rãnh.
Ta có chiều dài một nhánh cáp cuốn lên tang khi làm việc với chiều cao nâng
làH = 6 m được tính theo công thức sau:
l = H.a = 6.4 = 24 (m)
Số vòng cáp phải cuốn ở một nhánh cáp:
Z

l
 Z,
 ( Dt  dc )

Z’  1.5: là số vòng dự trự không dùng đến, chọn Z’ = 2


Z

24
 2  18,32
 (0, 45  0,018)

Ta chọn Z = 20 vòng.