TÀI LIỆU cơ sở THIẾT kế và TÍNH TOÁN các THIẾT bị NÂNG CHUYỂN TRONG CÔNG NGHIỆP

UKHOA CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ
Kỹ Thuật Nâng Chuyển
LỜI NÓI ĐẦU
4
Nhiệm vụ chính của môn học Kỹ Thuật Nâng Chuyển là nghiên cứu, tìm hiểu
các phương tiện cơ giới hóa quá trình nâng, vận chuyển những vật đặc biệt trong các
ngành công nghiệp khác nhau. Cơ giới hóa đến mức cao nhất tất cả các quá trình sản xuất
trong đó kể cả xếp dỡ, nâng chuyển là một trong những điều kiện cơ bản để phát triển nền
kinh tế quốc dân. Vì vậy việc tìm hiểu các máy nâng - vận chuyển không thể thiếu đối với
một người kỹ sư. Điều này giải thích tại sao môn Kỹ Thuật Nâng Chuyển được đưa vào
chương trình đào tạo kỹ sư.
Giáo trình Kỹ Thuật Nâng Chuyển cung cấp những kiến thức cơ bản về cấu tạo,
nguyên lý làm việc, cách tính toán cơ bản các cụm máy, chi tiết máy đặc trưng và những
máy nâng – vận chuyển thông dụng.
Giáo trình được biên soạn trên cơ sở chương trình đào tạo kỹ sư cơ khí của
Trường Đại Học Công Nghiệp TPHCM, dùng làm tài liệu giảng dạy và học tập cho
chuyên ngành cơ khí đồng thời cũng là tài liệu tham khảo cho các cán bộ và kỹ sư.
Giáo trình bao gồm những phần như máy trục – máy vận chuyển liên tục với 12
chương. Ở mỗi chương chúng tôi đã cố gắng cô đọng những kiến thức mà chúng tôi xem
là cần thiết.
Mặc dù đã có nhiều cố gắng trong khi thực hiện nhưng chắc chắn không tránh
khỏi những thiếu sót trong quá trình biên soạn. Rất mong nhận được ý kiến đóng góp của
đồng nghiệp và độc giả để cuốn sách này được hoàn thiện hơn.
Chúng tôi xin chân thành cảm ơn Khoa cơ khí – Trường Đại Học Công Nghiệp
TPHCM cũng như các đồng nghiệp đã nhiệt tình giúp đỡ chúng tôi hoàn thành cuốn giáo
trình này.
BỘ MÔN CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY
5
CHƯƠNG I
NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG
1.1. Ý NGHĨA, NỘI DUNG, YÊU CẦU

Môn học kỹ thuật nâng chuyển trang bị những kiến thức cơ bản của các loại máy
thiết bị nâng chuyển bao gồm kết cấu, nguyên lý hoạt động … của chúng. Từ đó, có thể
lựa chọn, sử dụng, quản lý thiết bị nâng chuyển. Và với những kiến thức có được, chúng
ta có thể tiến hành tính toán và thiết kế các cơ cấu và các chi tiết riêng biệt của các máy
nâng chuyển.
Môn học kỹ thuật nâng chuyển gắn liền với các môn học cơ sở như: Cơ kết cấu -
Kết cấu thép, Sức bền vật liệu, Vật liệu học, Nguyên lý máy, Chi tiết máy, Công nghệ chế
tạo máy, …. Vì vậy, để học và nghiên cứu tốt môn học kỹ thuật nâng chuyển chúng ta
cần:
* Nắm vững cấu tạo và nguyên lý làm việc của các chi tiết chuyên ngành, bộ phận
trong các cơ cấu máy nâng chuyển.
* Biết phạm vi ứng dụng của các loại máy nâng chuyển.
* Biết cách tính toán các chi tiết chuyên ngành, bộ phận, kết cấu thép, các thiết bị
an toàn của máy.
1.2. PHÂN LOẠI THIẾT BỊ NÂNG CHUYỂN
Tất cả các thiết bị nâng vận chuyển, tùy theo tính chất làm việc có thể phân ra làm
2 loại: máy trục và máy vận chuyển liên tục.
1.2.1. Máy trục
Máy trục là thiết bị chủ yếu dùng để cơ giới hóa công tác nâng và vận chuyển nội
bô. Người ta dùng các loại máy này để nâng, vận chuyển các loại hàng kiện, hàng rời
trong không gian, lắp ráp nhà ở, nhà công nghiệp theo từng khối lớn, lắp dựng các thiết bị
cho xí nghiệp công nghiệp… Máy trục làm việc theo chu kỳ, có sự luân phiên của các
thời kỳ làm việc và không làm việc. Tùy thuộc vào công dụng, người ta phân chia máy
trục thành các loại:
1. Loại đơn giản
- Kích: kích thanh răng, kích vít, kích thủy lực.
- Palăng tay, palăng điện.
2. Loại phức tạp: là loại có 2, 3 hoặc nhiều cơ cấu làm việc.
- Các loại cầu trục: cầu trục một dầm và hai dầm, cổng trục. Loại máy nâng này
chỉ có cơ cấu nâng và cơ cấu di chuyển.

- Các loại cần trục gồm có: cần trục cột buồm, cần trục tự hành (cần trục ô tô, cần
trục bánh xích), cần trục tháp, cần trục cảng, cần trục nổi Các cần trục này thường có
có đủ 4 cơ cấu cơ bản: cơ cấu nâng, di chuyển, thay đổi tầm với và quay.
6
Hình 1.1. Các loại máy trục
- Các loại thang máy chở người, chở hàng và các loại máy thường dùng trong
ngành xây dựng.
1.2.2. Máy vận chuyển liên tục
Được sử dụng rộng rãi trong dây chuyền sản xuất, nhà ga hàng không, công
trường xây dựng … để vận chuyển vật liệu rời vụn (như cát sỏi, xi măng …), vật liệu
dính ướt (như hổn hợp vữa, bê tông …) và các loại hàng kiện Máy vận chuyển liên tục
đóng vai trò chủ đạo cơ giới hóa, tự động hóa sản xuất trong dây chuyền sản xuất hàng
loạt như chế tạo cơ khí, sản xuất ôtô Các loại máy này có thể làm việc trong mọi điều
kiện, đáp ứng tất cả yêu cầu của vật liệu vận chuyển như độ ẩm, mài mòn, nhiệt độ ….
Từ những đặc điểm trên, ta có các loại máy vận chuyển liên tục:
1- Có bộ phận kéo: băng tải,xích tải, guồng tải…
2- Không có bộ phận kéo: thiết bị tự trượt, vít chuyển, máng lắc quán tính…
3- Vận chuyển bằng khí nén (hút, đẩy, phối hợp) và thủy lực.
1.3. THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA MÁY TRỤC
Khi thiết kế máy trục, người thiết kế phải dựa vào đối tượng phục vụ, để chọn các
thông số phù hợp với tính chất phục vụ. Những thông số cơ bản của máy trục là: tải trọng
nâng, tầm rộng hoặc tầm với, chiều cao nâng, vận tốc các cơ cấu và chế độ làm việc.
1.3.1. Tải trọng Q
Là khối lượng danh nghĩa (lớn nhất) của vật mà máy có thể nâng được theo thiết
kế. Tải trọng Q bao gồm khối lượng của vật nâng và khối lượng của bộ phận mang.
Q = Q
v
+ Q
m
Trong đó:

+ Q
v
: khối lượng vật nâng.
+ Q
m
: khối lượng bộ phận mang.
Tải trọng sẽ không thay đổi trong suốt quá trình làm việc máy trục kiểu cầu. Tuy
nhiên, tải trọng sẽ thay đổi phụ thuộc vào tầm với đối với các cần trục. Tầm với càng lớn
thì tải trọng càng nhỏ và ngược lại. Như vậy tải trọng ở đây là giá trị tương ứng với tầm
với.
Đơn vị tính tải trọng là kilôgram (kG), tấn (T). Tải trọng của máy trục đã được
tiêu chuẩn hóa: 0,05 - 0,1 - 0,2 - 0,25 - 0,32 - 0,4 - 0,5 - 0,63 - 0,8 - 1- 1,25 - 1,6 - 2 - 2,5 -
3,2 - 4 - 5 - 6,3 - 8 - 10 - 12,5 - 16 - 20 - 25 - 32 - 40 - 50 - 63 … đến 1600 T.
1.3.2. Tầm rộng và tầm với L
Đây là thông số biểu thị phạm vi làm việc của máy trục.
7
1. Tầm rộng: khoảng cách giữa hai tâm của bánh xe đặt trên ray của cầu trục.
2. Tầm với: khoảng cách từ đường ray của cầu trục đến đường tâm của móc câu.
1.3.3. Moment tải M
t
Đối với cần trục tự hành và cầu trục tháp, trọng tải thay đổi phụ thuộc vào tầm với
nên cần quan tâm đến một thông số quan trọng là moment tải. Thông số M
t
cần phải đảm
bảo độ ổn định của cần trục, chống lật trong quá trình làm việc và bằng tích số khối lượng
của vật nâng và tầm với của cần trục.
M
t
= QL [T.m]
1.3.4. Chiều cao nâng H

Là khoảng cách cao nhất tính từ mặt đất hoặc bãi làm việc của máy trục đến điểm
cao nhất của tâm móc treo vật nâng.
1.3.5. Vận tốc các cơ cấu
Tùy theo công dụng và tính chất công việc của từng cơ cấu mà vận tốc các cơ cấu
sẽ khác nhau, thường thì:
- Vận tốc nâng không vượt quá (25 ÷ 30) m/ph.
- Vận tốc cơ cấu di chuyển xe lăn (30 ÷ 50) m/ph.
- Vận tốc cơ cấu di chuyển cần trục đạt đến (100 ÷ 120) m/ph.
- Vận tốc quay của cần trục không vượt quá (5 ÷ 6) m/s. Vì vận tốc quay lớn sẽ
tạo ra lực ly tâm của vật nâng lớn làm hỏng cần trục.
- Vận tốc thay đổi tầm với là vận tốc di chuyển vật nâng từ vị trí xa nhất đến vị trí
gần nhất so với tâm quay đứng của máy. Vận tốc này nên lấy giá trị lớn.
1.4. CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA MÁY TRỤC
Chế độ làm việc danh nghĩa của một cơ cấu hay toàn bộ cơ cấu là một thông số
tổng hợp có tính đến điều kiện sử dụng, mức độ chịu tải theo thời gian của một cơ cấu
hay toàn bộ máy. Khi tính toán các chi tiết, bộ phận kết cấu thép của máy trục về độ ổn
định, độ bền, độ mòn, tính an toàn ta cần chú ý tới chế độ làm việc để chọn thông số
tính toán cho thích hợp.
Mỗi cơ cấu có chế độ làm việc khác nhau. Chế độ làm việc chung cho toàn bộ
máy trục lấy theo chế độ làm việc của cơ cấu nâng. Những chỉ tiêu chính để đánh giá chế
độ làm việc của máy:
1. Hệ số sử dụng trong ngày: K
ng
= Số giờ làm việc trong ngày/24
2. Hệ số sử dụng trong năm: K
n
= Số ngày làm việc trong năm/365
3. Hệ số làm việc theo tải trọng: K
Q
= Q

tb
/ Q
+ Q
tb
: trọng lượng trụng bình vật nâng.
+ Q: trọng lượng danh nghĩa vật nâng.
4. Cường độ làm việc của động cơ:
% 100%
v
ck
t
CD
t
=
Trong đó:
+
v m o
t t t= Σ + Σ
: tổng thời gian làm việc của động cơ trong một chu kỳ.
+
0ck m ph d
t t t t t
= Σ +Σ + Σ + Σ
: thời gian của một chu kỳ.
8
+ Σt
m
: tổng thời gian mở máy.
+ Σt
0

: tổng thời gian chuyển động ổn định.
+ Σt
ph
: tổng thời gian phanh.
+ Σt
d
: tổng thời gian dừng máy.
Ngoài ra để đánh giá chế độ làm việc máy trục, người ta còn xét đến thông số sau:
- Số lần mở máy trong 1 giờ, tính trung bình cho 1 ca làm việc.
- Số chu kỳ làm việc trong 1 giờ.
- Nhiệt độ môi trường xunh quanh.
Căn cứ vào điều kiện sử dụng máy trục, người ta phân biệt chế độ làm việc máy
trục dẫn động bằng động cơ như sau:
- Chế độ làm việc nhẹ: làm việc với nhiều quãng thời gian nghỉ, vận tốc làm việc
nhỏ, tải trọng làm việc thấp hơn tải trọng rất nhiều, số lần đóng mở máy trong một giờ
nhỏ (60 lần) CĐ% = 15%. Cơ cấu nâng, di chuyển của các máy trục sửa chữa, cơ cấu di
chuyển của cần trục xây dựng và cần trục cảng thường ở chế độ làm việc này
- Chế độ làm việc trung bình: làm việc với tải trọng trung bình, vận tốc trung
bình, số lần đóng mở trong một giờ trung bình. Ở chế độ này có cơ cấu di chuyển và cơ
cấu nâng của máy trục trong các phân xưởng cơ khí và lắp ráp, các cơ cấu của cần trục
lắp ráp trong xây dựng, palăng điện.
- Chế độ làm việc nặng: thường làm việc với tải trọng gần bằng trọng lượng danh
nghĩa, vận tốc lớn, số lần đóng mở máy trong 1 giờ lớn (đến 240 lần) CĐ% = 40%. Ở chế
độ này gồm các cơ cấu như cơ cấu của máy trục ở phân xưởng công nghệ, ở phân xưởng
đúc và cơ cấu nâng của các cần trục xây dựng
Bảng 1.1. Đặc điểm chế độ làm việc máy trục
STT Các chỉ tiêu
Chế độ làm việc
Nhẹ (Nh) Trung bình (Tb) Nặng (N) Rất nặng (RN)
1 CĐ% 15 25 40 40-60

2 K
ng
0,33 0,67 0,67 1
3 K
n
0,25 0,5 0,75 1
4 K
Q
0,25 0,55 (0,75) 0,75 (1) 1
5 m (lần/giờ) 60 120 240 360
6 a
ck
(ck/giờ) 15 – 20 20 - 25 30 - 35 40
7 Nhiệt độ t
0
c 25 25 25 45
Cách phân loại này phức tạp, dựa trên quá nhiều chỉ tiêu và không phản ánh hết
tính đa dạng về sử dụng máy trục. Tuy nhiên, những nghiên cứu các cơ cấu và kết cấu
thép làm việc theo cách phân loại này khá hoàn chỉnh. Vì vậy, nó dùng để tham khảo khi
cần thiết.
9
Hình 1.3. Các dạng phổ tải điển hình
1.4.1. Phân loại theo tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN 5862-1995)
Tiêu chuẩn này áp dụng cho các thiết bị nâng, quy định việc phân loại thiết bị
nâng và các cơ cấu của chúng theo các chế độ làm việc. Tiêu chuẩn này không áp dụng
với cần trục nổi và thang máy. Các nhóm chế độ làm việc của thiết bị nâng:
a). Phân loại thiết bị theo các nhóm chế độ làm việc phải căn cứ vào hai chỉ tiêu cơ bản là
cấp tải và cấp sử dụng của thiết bị.
+ Cấp sử dụng: được quy định theo bảng 1.2 và kí hiệu từ U
0

đến U
9
tùy thuộc vào
tổng chu trình vận hành của thiết bị. Tổng chu trình vận hành là tổng tất cả các chu trình
vận hành. Một chu trình vận hành được xác định bắt đầu khi tải đã chuẩn bị xong để nâng
và kết thúc khi thiết bị sẵn sàng để nâng tải tiếp theo.
+ Cấp tải được quy định theo bảng 2 và ký hiệu từ Q
1
đến Q
4
tùy thuộc vào hệ số
phụ tải K
p
. Hệ số phổ tải phản ánh tình hình gia tải thiết bị, được tính theo công thức:
3
max
i i
p
t
C P
k
C P
 
 
 
=
 ÷
 
 
 

∑
Trong đó:
+ C
i
= C
1
, C
2
, C
3
… C
m
: số chu kỳ vận hành với từng mức tải khác nhau.
+ C
t
= ∑C
i
: tổng chu kỳ vận hành ở tất cả các mức tải.
+ P
i
: cường độ tải (mức tải) tương ứng số chu trình c
i
.
+ P
max
: tải lớn nhất vận hành với thiết bị nâng. Sơ đồ phổ tải tương ứng 4 cấp tải
trình bày trên (h.1.3).
b). Xác định nhóm chế độ làm việc của chế độ nâng
Thiết bị nâng được phân loại thành 8 nhóm chế độ theo bảng 1.4 và được ký hiệu
từ A

1
đến A
8
, trên cơ sở phối hợp các chi tiết về cấp sử dụng và cấp tải.
Nhóm chế độ làm việc của chế độ nâng vận hành với tải có nhiệt độ trên 300
0
C
hoặc kim loại lỏng, xỉ, chất độc hại, chất nổ và các loại tải nguy hiểm khác lấy không
dưới A
6
. Riêng với cần trục tự hành, trong trường hợp này lấy không dưới A
3
. Trong một
số trường hợp không có số liệu để xác định cấp sử dụng và cấp tải, có thể tham khảo các
chỉ dẫn phân loại nhóm chế độ làm việc ở phụ lục B (đối với máy trục kiểu cầu) và phụ
lục B (đối với máy trục kiểu cần). Mức chế độ làm việc trong phụ lục A và B là tối thiểu.
Bảng 1.2. Cấp sử dụng thiết bị nâng
Cấp sử dụng Tổng chu trình vận hành Đặc điểm
U
0
Đến 1,6.10
4
Sử dụng thất thường
10
U
1
Trên 1,6.10
4
đến 3,2.10
4

U
2
Trên 3,2.10
4
đến 6,3.10
4
U
3
Trên 6,3.10
4
đến 1,25.10
5
U
4
Trên 1,25.10
4
đến 2,5.10
5
Sử dụng ít, đều đặn
U
5
Trên 2,5.10
4
đến 5.10
4
Sử dụng gián đoạn, đều đặn
U
6
Trên 5.10
4

đến 1.10
6
Sử dụng căng, thất thường
U
7
Trên 1.10
6
đến 2.10
6
Sử dụng căngU
8
Trên 2.10
6
đến 4.10
6
U
9
Trên 4.10
6
Bảng 1.3. Cấp tải và thiết bị nâng
Cấp tải Hệ số phổ tải k
p
Đặc điểm
Q
1
- nhẹ Đến 0,125 Ít vận hành với tải tối đa, thông thường tải nhẹ
Q
2
- vừa Trên 0,125 đến 0,25
Nhiều khi vận hành với tải tối đa, thông thường

tải vừa
Q
3
- nặng Trên 0,25 đến 0,5
Vận hành tương đối nhiều, với tải tối đa, thông
thường tải nặng
Q
4
- rất nặng Trên 0,5 đến 1,0 Thường xuyên vận hành với tải tối đa
* Cấp sử dụng của cơ cấu được quy định trong bảng 1.5 và được ký hiệu từ T
0
đến
T
9
, tùy theo tổng thời gian sử dụng.
Bảng 1.4. Nhóm chế độ làm việc của chế độ nâng
Cấp tải Cấp sử dụng
U
o
U
1
U
2
U
3
U
4
U
5
U

6
U
7
U
8
U
9
Q
1
- - A1 A
2
A3 A
4
A5 A6 A7 A8
Q
2
- A1 A2 A3 A
4
A5 A6 A7 A8 A8
Q
3
A1 A2 A3 A
4
A5 A6 A7 A8 - -
Q
4
A2 A3 A
4
A5 A6 A7 A8 - - -
Nhóm chế độ làm việc của các cơ cấu thiết bị nâng: phân loại các cơ cấu thiết bị

nâng theo các chế độ nhóm làm việc phải căn cứ vào hai chỉ tiêu cơ bản là cấp sử dụng và
cấp tải của cơ cấu.
Cấp tải của cơ cấu được quy định trong bảng 1.6 và ký hiệu từ L
1
đến L
4
, tùy
thuộc vào hệ số phụ tải K
m
. Hệ số phụ tải phản ánh tình hình gia tải cơ cấu:
3
ax
i i
m
T m
t P
K
t P
 
 
 
=
 ÷
 
 
 
∑
Trong đó:
11
+ t

i
= t
1
, t
2
, t
3
…: thời gian (số giờ) sử dụng cơ cấu với từng bước tải khác nhau.
+ t
T
= ∑t
i
: tổng thời gian (số giờ) sử dụng cơ cấu ở tất cả các mức tải.
+ P
i
: cường độ tải (mức tải) tương ứng với thời gian sử dụng tải t
i
+ P
max
: tải lớn nhất có thể vận hành đối với cơ cấu.
Bảng 1.5. Cấp sử dụng thiết bị nâng
Cấp sử dụng Tổng chu trình vận hành Đặc điểm
T
0
Đến 200
Sử dụng thất thường
T
1
Trên 200 đến 400
T

2
Trên 400 đến 800
T
3
Trên 800 đến 1000
T
4
Trên 1600 đến 3200 Sử dụng ít, đều đặn
T
5
Trên 3200 đến 6300 Sử dụng gián đoạn, đều đặn
T
6
Trên 6300 đến 12500 Sử dụng căng, thất thường
T
7
Trên 12500 đến 25000
T
8
Trên 25000 đến 50000
Sử dụng căng
T
9
Trên 50000
* Xác định nhóm chế độ làm việc của cơ cấu của thiết bị nâng: các cơ cấu thiết bị
nâng được phân loại theo 8 nhóm thiết bị làm việc theo bảng 1.7 và ký hiệu từ M
1
đến
M
8

, trên cơ sở phối hợp các chỉ tiêu về cấp sử dụng và cấp tải.
Bảng 1.6. Cấp tải của cơ cấu thiết bị nâng
Cấp tải Hệ số phổ tải k
p
Đặc điểm
L
1
- nhẹ Đến 0,125
Ít khi vận hành với tải tối đa,
thông thường tải nhẹ
L
2
– vừa Trên 0,125 đến 0,25
Nhiều khi vận hành với tải tối
đa, thông thường tải vừa
L
3
– nặng Trên 0,25 đến 0,5
Vận hành tương đối nhiều, với
tải tối đa, thông thường tải
nặng
L
4
– rất nặng Trên 0,5 đến 1
Thường xuyên vận hành với
tải tối đa
Nhóm chế độ làm việc của cấp cơ cấu nâng tải và cơ cấu nâng cần ở thiết bị nâng
vận hành với tải có nhiệt độ trên 300
0
C, hoặc chất lỏng, xỉ, chất độc hại, chất nổ và có

loại tải nguy hiểm khác phải lấy không dưới M
7
, riêng đối với các cần trục tự hành trong
trường hợp này lấy không dưới M
5
.
Trong một số trường hợp không có số liệu để xác định cấp sử dụng và cấp tải của
cơ cấu thiết bị nâng, có thể tham khảo các bảng phân loại nhóm chế độ làm việc cho ở
12
phụ lục A (đối với máy trục kiểu cầu) và phụ lục B (đối với máy trục kiểu cần). Mức chế
độ làm việc trong phụ lục B và A là tối thiểu.
Các phụ lục A, B, C xem ở cuối chương 1.
Bảng 1.7. Nhóm chế độ làm việc của các cơ cấu thiết bị nâng
Cấp tải Cấp sử dụng
T
o
T
1
T
2
T
3
T
4
T
5
T
6
T
7

T
8
T
9
L
1
- - M
1
M
2
M
3
M
4
M
5
M
6
M
7
M
8
L
2
- M
1
M
2
M
3

M
4
M
5
M
6
M
7
M
8
M
8
L
3
M
1
M
2
M
3
M
4
M
5
M
6
M
7
M
8

- -
L
4
M
2
M
3
M
4
M
5
M
6
M
7
M
8
- - -
1.5. CƠ SỞ TÍNH TOÁN MÁY TRỤC
1.5.1. Các trường hợp tải trọng tính toán
Trường hợp I: tải trọng bình thường của trạng thái làm việc bao gồm trọng lượng
danh nghĩa của vật nâng và thiết bị mang, trọng lượng bản thân của máy, tải trung bình
của gió, tải trung bình trong quá trình mở máy và hãm điều hòa cơ cấu. Trong trường hợp
này, các chi tiết trong cơ cấu được tính theo sức bền mỏi, theo tuổi thọ, độ bền và phát
nhiệt. Trong cách tính toán độ bền mỏi và độ bền có thể không tính áp lực gió.
Trường hợp II: tải trọng lớn của các trạng thái làm việc, gồm trọng lượng vật
nâng danh nghĩa, tải trọng động lớn nhất khi mở máy và phanh đột ngột, tải trọng gió lớn
nhất, tải trọng động do độ dốc, độ nghiêng của mặt nền máy đứng lớn nhất có thể.
Trường hợp này, các chi tiết trong cơ cấu và kết cấu thép được tính theo sức bền tĩnh.
Trường hợp III: tải trọng lớn nhất của trạng thái không làm việc của máy đặt

ngoài trời, gồm trọng lượng máy, tải trọng gió cực đại ở trạng thái không làm việc, tải
trọng do độ dốc mặt đường hoặc độ nghiêng mặt nền. Trường hợp này cần kiểm tra độ
bền và độ ổn định của toàn bộ
máy và các bộ phận. Đặc biệt là
các thiết bị phanh hãm, thiết bị
kẹp ray, các chi tiết và các thiết
bị của cơ cấu thay đổi tầm với.
Khi tính toán, xe con hoặc cần
của cần trục được đặt vào vị trí
nguy hiểm nhất.
Việc tính toán sức bền
mỏi (trường hợp I) được tiến
hành theo tải trọng tương đương, nghĩa là tải trọng có tác dụng phá hỏng chi tiết trong
thời gian sử dụng như tác dụng chung của các tải trọng thực. Tải trọng tương đương được
tính theo các đồ thị gia tải được xây dựng trên cơ sở quan sát chế độ làm việc của máy.
Trường hợp không có đồ thị gia tải thực, có thể dùng đồ thị trung bình đã được xây dựng
theo kinh nghiệm.
Đối với chế độ rất nặng có thể xem như tải trọng không thay đổi giá trị và bằng tải
trọng khi làm việc với tải trọng danh nghĩa Q.
13
Tải trọng gió: đối với máy làm việc ngoài trời cần phải tính đến tải trọng gió trong
tính toán sức bền, cơ cấu và kết cấu thép, tính toán ổn định máy. Tải trọng gió được xem
như lực tác dụng theo phương ngang:
P
g
= K
g
q(F
0
+ F

v
)
Trong đó:
+ K
g
: hệ số cản khí động học. Dầm dàn kín: K
g
= 1,1. Ccabin, đối trọng: K
g
= 1,2.
+ q: áp lực gió tính toán ,N/m
2
.
+ F
v
: diện tích hứng gió của vật nâng (bảng 1.8), m
2
.
+ F
0
= F.φ: diện tích hứng gió tính toán của kết cấu, m
2
.
+ F: diện tích trong đường viền ngoài của kết cấu.
+ φ: hệ số có tính đến những phần rỗng. Đối với dàn φ = 0,3 – 0,4. Đối với thanh
kín φ = 1. Cơ cấu φ = 0,8 – 1.
Bảng 1.8. Diện tích hứng gió của vật nâng, m
2
Q(T) 1 2 3 5 10 20 30 50 75 100
F

v
(m
2
) 2 3 5 7 10 15 20 25 30 35
Áp lực gió trạng thái làm việc dùng trong thép tính sức bền tĩnh (trường hợp II)
tính ổn định có tải của cần trục và khi kiểm tra thời gian máy di chuyển (ngược gió) và
thời gian phanh (theo chiều gió).
Áp lực gió trạng thái không làm việc dùng trong các phép tính các thiết bị kẹp ray,
hãm cầu trục và phanh, tính ổn định bản thân cần trục và các chi tiết kết cấu chịu áp lực
gió (trường hợp III).Khi tính các thiết bị khóa hãm kẹp ray các cổng trục, cần trục ta lấy
áp lực gió bằng 2500N/m
2
.
1.5.2. Phương pháp tính theo ứng suất cho phép
Ứng suất cho phép tính theo công thức:
[ ]
0
ng
K K
σ
σ σ
≤ =
.
Trong đó:
+ σ: ứng suất lớn nhất tác dụng lên chi tiết (N/mm
2
).
+ [σ]: ứng suất cho phép đối với chi tiết (N/mm
2
).

+ σ
ng
: ứng suất nguy hiểm của vật liệu đối (giới hạn bền, mỏi, chảy …).
+ K
0
: hệ số tính đến ảnh hưởng của khuyết tật của vật liệu đối với sức bền mỏi.
Với thép đúc: K
0
= 1,3. Với thép hàn và cán: K
0
= 1,1. Khi tính sức bền tĩnh: K
0
= 1,0
+ K: hệ số an toàn chung. Với các chi tiết chịu tải trọng va đập, tải trọng đột biến
có thể lấy K = 1,15 khi tính toán giới hạn chảy của vật liệu.
1.5.3. Tính toán hiệu suất
Khi xác định tải trọng tính toán theo động lực học của cơ cấu, ta cần phải tính đến
tổn thất do ma sát trong các khâu thông qua các giá trị hiệu suất các bộ phận của nó. Hiệu
suất này bằng tích các hiệu suất thành phần (bảng 1.9):
η = η
1
η
2
η
3
14
Bảng 1.9. Hiệu suất các bộ phận của các cơ cấu máy trục
Các bộ phận Hiệu suất
Ổ trượt Ổ lăn
Ròng rọc cáp và tang 0,94 - 0,96 0,96 - 0,98

Các trục trung gian 0,95 – 0,97 0,97 - 0,99
Bộ truyền bánh răng cùng trục và ổ
+ Để hở 0,93 – 0,95 0,95 – 0,96
+ Có vỏ che, bôi trơn bằng mỡ 0,93 - 0,95 0,96 - 0,98
+ Trong hộp kín, có bể dầu 0,95 – 0,97 0,97 – 0,98
Bộ truyền bánh răng côn
+ Để hở 0,92 - 0,94 0,93 - 0,95
+ Có vỏ che, bôi trơn bằng mỡ 0,92 – 0,94 0,94 – 0,96
Bộ truyền trục vít -
+ Trục vít một mối ren 0,5 – 0,75
-
+ Trục vít hai mối ren 0,75 - 0,8 -
Khớp răng (có đầy dầu bôi trơn) 0,99
-
Cơ cấu nâng
+ Với bộ truyền bánh răng 0,75 – 0,85
-
+ Với bộ truyền trục vít 0,65 – 0,7 -
Cơ cấu di chuyển
-
+ Với bộ truyền bánh răng 0,75 - 0,9 -
+ Với bộ truyền trục vít 0,65 – 0,75
-
Cơ cấu quay -
+ Với bộ truyền bánh răng 0,7 – 0,85
-
+ Với bộ truyền trục vít 0,5 – 0,7 -
PHỤ LỤC A
Bảng A. Phân loại nhóm chế độ làm việc đối với cầu trục, cổng trục và cơ cấu
TT Loại máy và công dụng Điều kiện sử dụng Nhóm chế

độ làm
Nhóm chế độ làm
việc cơ cấu
15
việc tổng
thể máy
nâng
Di
chuyển
xe
Di
chuyển
máy
1 Máy dẫn động tay A1 M1 M1 M1
2 Máy ở phân xưởng lắp ráp A1 M1 M1 M2
3a Máy phục vụ phân xưởng động lực A1 M1 M1 M3
3b Máy phục vụ kho bảo quản A2 M1 M1 M2
4a Máy ở phân xưởng Sử dụng ít, đều đặn A3 M2 M2 M3
4b Máy ở phân xưởng
Sử dụng gián đoạn,
đều đặn
A4 M3 M3 M4
4c Máy ở phân xưởng Sử dụng căng A3 M3 M3 M5
5a Máy phục vụ sân kho, trang bị móc Sử dụng ít, đều đặn A6 M2 M2 M4
5b
Máy phục vụ sân kho, trang bị gầu
ngoạm, nam châm điện
Sử dụng căng A3 M6 M6 M6
6a Máy phục vụ bãi thải, trang bị móc Sử dụng ít, đều đặn A6 M3 M3 M4
6b

Máy phục vụ bãi thải, trang bị gầu
ngoạm, nam châm điện
Sử dụng căng A7 M6 M5 M6
7 Máy phục vụ xếp dỡ tàu A7 M8 M6 M7
8a Máy xếp dỡ côngtennơ A5 M6 M6 M6
8b Máy ở phân xưởng thép A5 M6 M6 M4
9 Máy phục vụ thay trục cán
A2 M4 M3 M4
9a Máy phục vụ thay trục cán
9b Máy chở kim loại lỏng A7 M8 M6 M7
9c Máy phục vụ lò giếng A7 M6 M7 M7
9d Máy phục vụ dỡ khuôn A8 M8 M8 M8
9e Máy phục vụ xếp kho A8 M8 M8 M8
10 Máy ở phân xưởng đúc A5 M5 M4 M5
PHỤ LỤC B
Bảng B. Phân loại nhóm chế độ làm việc của một số loại cần trục và cơ cấu
TT Loại máy và công Điều kiện sử Nhóm chế Nhóm chế độ làm việc cơ cấu
16
dụng dụng
độ làm việc
tổng thể máy
Nâng Nâng cần
Di
chuyển
xe con
Quay
Di
chuyển
máy
1

Cần trục dẫn động
tay
A1 M1 M1 M1 M1 M1
2
Cần trục ở phân
xưởng lắp ráp
A2 M2 M1 M1 M2 M2
3a
Cần trục trên boong,
trang bị móc
A4 M3 M3 M1 M3 M2
3b
Cần trục trên boong,
trang bị gầu ngoạm,
nam châm điện
A6 M5 M3 M1 M3 M2
4
Cần trục phục vụ
đóng tầu
A4 M5 M4 M4 M4 M5
5a
Cần trục kho bãi,
trang bị móc
A4 M4 M3 M4 M4 M4
5b
Cần trục kho bãi,
trang bị gầu ngoạm,
nam châm điện
Sử dụng gián
đoạn, đều đặn

A6 M6 M6 M6 M6 M5
5c
Cần trục kho bãi,
trang bị gầu ngoạm,
nam châm điện
Sử dụng căng A8 M8 M7 M7 M7 M6
6a
Cần trục cảng, trang
bị móc
Sử dụng gián
đoạn, đều đặn
A6 M5 M4 M7 M5 M3
6b
Cần trục cảng, trang
bị móc
Sử dụng căng A7 M7 M5 M7 M6 M4
6c
Cần trục cảng, trang
bị gầu ngoạm, nam
châm điện
Sử dụng gián
đoạn, đều đặn
A7 M7 M6 M7 M6 M4
6d
Cần trục cảng, trang
bị gầu ngoạm, nam
châm điện
Sử dụng căng A8 M8 M7 M7 M7 M4
17
CHƯƠNG II

CÁC CHI TIẾT CỦA BỘ PHẬN MANG TẢI
2.1. MÓC TREO
Trong máy trục, móc được sử dụng để treo vật nâng thông qua dây cáp hay xích.
Theo hình dạng cấu tạo móc được chia làm hai loại: móc đơn và móc kép. Theo phương
pháp chế tạo, móc được chia thành móc rèn và móc dập. Móc có thể chế tạo bằng phương
pháp đúc nhưng phải được kiểm tra bằng máy do khuyết tật.
Móc thường chế tạo bằng thép 20 là thép ít cacbon bằng phương pháp rèn hay
dập. Đối với cần trục có sức nâng lớn người ta dùng móc ghép từ các tấm kim loại CT3
hoặc thép 20 bằng đinh tán, ưu điểm của nó là dễ chế tạo.
Các thông số và chỉ tiêu an toàn của móc câu đã được tiêu chuẩn hóa theo tải
trọng nâng bởi các tổ chức hoặc nhà sản xuất lớn. Tuy vậy, móc cần phải kiểm tra bền và
cần có chi tiết chặn cáp, không cho cáp tuột ra khi làm việc để đảm bảo an toàn.
2.1.1. Móc treo đơn
a) Móc đơn, móc rèn
Hình 2.1 thể hiện kích thước và hình
dạng của móc đơn. Đường kính trong của móc
là 2a được chọn theo đường kính cáp. Thông
thường
2
c
d
a
=
. Móc đơn sau khi chọn kich
thước phải kiểm tra theo 3 tiết diện I-I, II-
II,III-III (hình 2-1)
Tại vị trí cuống móc, mặt cắt I-I: luôn
bị cắt kéo, ứng suất kéo được tính:
[ ]
2

1
4
k k
Q
d
σ σ
π
= ≤
(2-1)
Chiều cao đai ốc vặn vào cuốn móc được xác định từ điều kiện hạn chế ren khỏi
bị dập theo công thức:
( )
[ ]
2 2
0 1
4 .
[ ]
b
d
Q t
H mm
d d
π σ
=
−
(2-2)
Khi Q > 10T, thông thường dùng ren hình thang và phải kiểm tra uốn:
2
1
1 0

6
[ ]
W
N
u
mm
QcM
d b z
σ
π
= =
(2-3)
Trong đó:
+ z = 0,8z
1
: số vòng ren đai ốc chịu tải.
18
+ z
1
: số vòng ren đai ốc.
+ t
b
: chiều cao bước ren, mm.
+ d
0
: đường kính ngoài thân ren, mm.
+ d
1
: đường kính trong của ren, mm.
+ [σ

d
]: ứng suất dập cho phép, N/mm
2
.
+ c
1
: cánh tay đòn đặt lực, mm.
Đối với tiết diện II - II, III - III thân móc được coi như một hình thang cong có
tâm trùng với tâm của móc. Ứng suất ở một điểm bất kỳ được tính theo công thức:
[ ]
z
Q M M z
F Fr kFr z r
σ σ
= + + ≤
+
(2-4)
Trong đó:
+ Q: lực pháp tuyến của tiết diện, được lấy dấu (+) khi bị kéo hướng ra ngoài mặt
cắt và lấy dấu (-) khi bị nén (hướng vào mặt cắt).
+ M = Qr: moment gây uốn chính tâm, Nmm.
+ r: bán kính cong của móc, mm.
+ F: diện tích mặt cắt, mm
2
.
+ k: hệ số phụ thuộc vào hình dạng mặt cắt, có thể xác định theo công thức:
1
1
1
e

e
z
k dF
F r z
+
−
= −
+
∫
(2-5)
Ứng suất lớn nhất tại hai điểm ngoài cùng của mặt cắt:
* Tại bên chịu kéo:
[ ]
2
2
, ax
2
[ / ]
k m k
eQ
N mm
Fk a
σ σ
= ≤
(2-6)
* Tại bên chịu nén:
[ ]
1
. ax
1 2

2
n m n
eQ
a
Fk
e e
σ σ
= ≤
 
+ +
 ÷
 
(2-7)
Đây là phương trình đường cong hypebôn, ứng suất với mỗi điểm có tọa độ z ta
tính được giá trị ứng suất theo đồ thị trên hình 2.1b.
b) Móc đơn, móc tấm ghép
Được chế tạo từ các tấm thép CT3, thép 20 có hình dạng móc và được ghép với
nhau bằng đinh tán hoặc bulông. Đôi khi móc được chế tạo từ một tấm đơn và làm từ các
cạnh sắc bằng nhiệt. Kết cấu của móc được thể hiện trên hình 2 - 2. Tại mặt cắt I - I, phải
kiểm tra ứng suất kéo:
( )
[ ]
1
k k
Q G
s d
σ σ
+
= ≤
−

(2-8)
19
Tại mặt cắt II - II, ứng suất được tính như phần móc rèn. Nếu gọi p = P/n là lực
tác dụng lên một tấm (trong n tấm ghép tán thành móc) thì moment gây ra trên một tấm
là:
1
2
a h
M p Pr
+
= =
(2-9)
Tại vị trí ngoài cùng cách trọng tâm ± h/2 có ứng suất
kéo:
( )
1
1
0,5
0,5
1
2 2 2
k
k
P M M h
F Fr k Fr r h
p a h a h h
F r k r r h
σ
σ
= − +

−
 
+ +
= − + ≤
 ÷
 ÷
−
 
(2-10)
Trong đó:
+
1
2
1 .ln
2
r r h
k
h r h
+
= − +
−
: hệ số hình dạng của mặt cắt
chữ nhật.
+ F = t.h: diện tích tiết diện II – II.
2.1.2. Móc kép
Móc kép được sử dụng cho lực nâng lớn. Đối với móc kép cũng có 2 loại: móc
rèn (hình 2.3) và móc ghép (hình 2.4). Các mặt cắt nguy hiểm cần được kiểm tra là: I - I,
II - II, III - III.
a) Móc kép, móc rèn
Móc kép dùng treo tải có chiều dài lớn. Móc kép có thể chọn theo tiêu chuẩn. Khi

tính toán thiết kế cũng áp dụng phương pháp kiểm tra an toàn như đối với móc đơn. Phần
ren ở cuống móc (I - I) cũng tính toán theo công thức (2-1), (2-2). Đối với mặt cong ứng
suất được tính theo hai mặt cắt II - II và III - III. Thông thường cáp treo và móc kép
tương đối cân hai bên móc, cáp treo vật tạo thành góc nghiêng γ so với phương thẳng
đứng. Lực căng dây cáp mỗi bên móc được tính (hình 2.3a):
1 2
[ ]
2cos
Q
Q k N
γ
=
Trong đó:
+ Q: tải trọng nâng danh nghĩa, N.
+ k
2
= 1,2: hệ số tính đến sự phân bố lực không đều giữa hai bên móc kép.
Từ Q
1
xác định ứng suất kéo, uốn và cắt tai mặt cắt II – II:
- Xác định lực pháp tuyến Q
2
của móc:
2 1 2
sin
2
Q
Q Q k tg
γ γ
= =

- Xác định lực tiếp tuyến Q
3
của móc:
3 1 2
os
2
Q
Q Q c k
γ
= =
- Ứng suất tại mặt cắt II - II là:
20
2
2 1 2 1
1
1
2
3
2
1
1 1
2
[ / ]
[ / ]
2
Q a k Qa tg
N mm
kFr a F ka
Q k Q
N mm

F F
γ
σ
τ
= =
= =
(2-11)
Trong đó:
+ F
1
: diện tích mặt
cắt tiết diện II - II, mm
2
.
+ a: đường kính
vòng tròn của móc treo,
mm.
Mặt cắt III - III đi
qua tâm vòng tròn trong
một bên móc và qua điểm
giữa của mặt dưới móc
(hình 2.3a). Mặt cắt này
nghiêng một góc α so với
mặt phương thẳng đứng và
chịu lực pháp tuyến Q
4
, lực tiếp tuyến Q
5
:
( ) ( )

4 1 2
sin sin
2cos
Q
Q Q k
α γ α γ
γ
= + = +
( ) ( )
5 1 2
os os
2cos
Q
Q Q c k c
α γ α γ
γ
= + = +
Ứng suất tại mặt cắt III - III là:
( )
( )
2 3
2
3
4
3
2 1
2
2
5
3

2 1
sin
2
[ / ]
os
os
[ / ]
2 os
k Qa
a
Q
N mm
kF a F kac
k Qc
Q
N mm
F F c
α γ
σ
γ
α γ
τ
γ
+
= =
+
= =
(2-12)
Trong đó:
+ F

2
: diện tích tiết diện mặt cắt III - III, mm
2
.
Kiểm tra bền tại mặt cắt II - II và III-III theo công thức:
[ ]
2 2
3 3
3
σ τ σ
+ ≤
(2-13)
Khi tải trọng nâng không lớn, kích thước vật nâng không quá dài, người ta có thể
chỉ treo vật một bên móc (hình 2-3b). Trong trường hợp này. Mặt cắt III - III chịu kéo,
uốn do lực pháp tuyến Q
6
và pháp tuyến Q
7
từ nửa tải trọng 0,5Q gây nên:
6 7
cos , sin
2 2
Q Q
Q Q
β β
= =
Ứng suất uốn do moment uốn gây ra tại mặt cắt này:
21
Hình 2.3
Hình 2.5. Cụm móc treo

2
2
os [N / mm ]
W 0,4
u
u
III II
M
a d
Q c
d
σ β
−
+
= =
Ứng suất do Q
6
gây nên:
2 2
4 2 cos
k
Q Q
d d
β
σ
π π
= =
,N/mm
2
Ứng suất tiếp trên mặt cắt III-III do Q

7
:
7
2 2
4
2 sin
III II
Q
Q
d d
β
τ
π π
−
= =
,N/mm
2
Kiểm tra độ bền kéo III-III theo công thức:
( )
[ ]
2
3
u k III II
σ σ τ σ
−
+ + ≤
(2-14)
b) Móc kép, móc tấm ghép
Đối với móc kép bằng đinh tán có tải
trọng nâng trên 100T, thông thường loại này

được sử dụng trong luyện kim. Chiều dày tối
thiểu của mỗi tấm là 20mm và dùng thép có ứng
suất kéo cho phép trong khoảng 4000 ÷
5000N/cm
2
. Để cho bề mặt vòng tròn nhẵn,
người ta phủ lên bề mặt một tấm thép và định vị
bằng đinh tán (hình 2.4).
Kiểm tra bền các mặt cắt I - I, II - II, III -
III cũng tương tự đối với móc đơn ghép và các công thức tính móc kép, móc rèn.
2.1.3. Cụm móc treo
Cụm móc treo dùng liên kết các móc treo với ròng rọc thành cụm. Kết cấu móc
treo phụ thuộc vào số nhánh cáp treo vật, sơ đồ mắc cáp, số lượng và vị trí tương đối giữa
các ròng rọc. Trong máy nâng, có nhiều cách bố trí móc treo, nhưng phổ biến nhất là cụm
móc treo với nhiều nhánh cáp treo vật và trọng lượng vật nâng lên các nhánh cáp qua các
ròng rọc cáp của cụm móc treo (hình 2.5). Có hai loại cụm móc treo:
22
Với cụm móc treo thường (hình 2.6a), bội suất palăng phụ thuộc vào cách mắc
cáp. Nó gồm thanh ngang 3 có tiết diện tròn ở hai đầu để lắp qua các lỗ tấm treo 2 và cố
định hai đầu tại đó. Ở giữa có tiết diện hình chữ nhật và có lỗ xuyên qua để lắp cán móc
và ổ bi đỡ 4, đồng thời dùng đai ốc 5 để giữ móc treo ổ bi 5, tải trọng trên móc sẽ truyền
lên ổ bi xuống thanh ngang 3. Từ đó, ta có thể tính toán thiết kế thanh 3 như một dầm
ngang có tựa hai đầu và lực uốn gây ra nằm ở giữa. Khi xác định được kích thước thanh
3, cần kiểm tra dập hai đầu và kiểm tra tấm đỡ 2 ở các mặt cắt qua lỗ lắp thanh 3.
Đối với móc treo ngắn, trục ròng rọc trùng với thanh ngang nên chỉ cho phép lắp
được số ròng rọc chẵn. Chọn cụm móc treo ngắn có lợi là tiết kiệm được chiều cao nâng
kết cấu gọn và đỡ tốn vật liệu.

Để đảm bảo an toàn trong quá trình làm việc với móc treo, các dây cáp phải được
tính đúng lực căng với hệ số an toàn cho phép.

2.2. THIẾT KẾ KÌM KẸP VẬT
Với vật nâng hàng kiện hoặc hàng
khối có bề mặt ngoài đạt độ cứng cần thiết và
kích cỡ nhất định, người ta sử dụng các thiết
bị kìm kẹp (hình 2-7) để nâng chuyển. Lực
nâng giữ vật nhờ vào lực ma sát F giữa bề
mặt nâng và bề mặt kẹp của thiết bị. Để có
lực ma sát F đủ lớn để giữ được tải trọng Q,
phải tạo ra được lực nén pháp N:
F
N
f
=
(2-15)
Trong đó:
+ f: hệ số ma sát giữa vật nâng và má
kẹp.
Theo sơ đồ ở hình 2.7, ta có thể tính được các lực cần thiết để giữ tải trọng Q. Tùy
theo khối lượng, kích thước vật nâng, người ta sử dụng một số thiết bị sau:
23
2.2.1. Thiết bị kẹp đối xứng
Thiết bị kẹp nâng kiểu này được thể hiện trên hình 2-7a và các tải trọng tác dụng
lên thiết bị được thể hiện trên sơ đồ hình 2-7b. Để thuận tiện cho việc tính toán, ban đầu
chưa kể đến trọng lượng thiết bị kẹp. Sau khi đã có trọng lượng các thanh, ta có thể xét
đến trọng lượng các tay đòn đến khả năng cặp vật của tai trọng nâng toàn bộ (Q+G).
Theo sơ đồ như hình 2-7b ta có thể tính:
1
0
2 2
Q a

S c Nb
− + − =
Mặt khác, ta có
2
Q
Nf =
. Nên:
os 2
b c a
f c
α
= +
Vậy để thiết bị giữ được tải trọng Q thì giá trị hệ số ma sát phải là:
/ 2 / os
b
f
a c c
α
=
+
(2-16)
Trên cơ sở các kích thước theo công thức, ta chọn được giá trị phù hợp.
2.2.2. Thiết bị kẹp không đối xứng
Thiết bị kẹp không đối xứng về nguyên tắc
có kết cấu cơ bản phần kẹp là giống nhau, chỉ khác
nhau phần thanh kéo phía trên không đối xứng qua
trục thẳng đứng (hình 2-8). Khi tính toán thiết kế
thiết bị này cũng tiến hành như thết bị kẹp đối
xứng. Nguyên tắc tính bền từng thanh cũng tách
từng thanh độc lập và đưa vào các lực tác dụng và

tải trọng tác dụng. Từ đó dùng công thức tính toán
bền cho phép để xác định kích thước của thiết bị
cặp.
2.2.3. Thiết bị kẹp lệch tâm
Khi thi công xây dựng cũng như sản suất công nghiệp thường phải nâng các tấm
mỏng, có bề mặt phẳng và có độ cứng nhất định, người ta thường dùng các thiết bị kẹp
lệch tâm (hình 2-9).
Chi tiết quan trọng nhất
của thiết bị này là bánh lệch tâm
được lắp chốt xoay trên khung
cặp. Bán kính của mặt tiếp xúc của
bánh lệch tâm lớn dần về phía
ngược chiều kim đồng hồ và do
trọng lượng lệch tâm nên bánh này
luôn có xu hướng xoay cùng chiều
kim đồng hồ. Nhờ kết cấu này mà
thay đổi được khe hở mặt kẹp tùy
thuộc vào chiều dày vật nâng. Khi
làm việc, chi tiết lệch tâm tác dụng lên vật nâng một lực ma sát giữ cho vật nâng không bị
rơi khi nâng hạ. Tuy nhiên, do hệ số ma sát ở hai mặt kẹp khác nhau nên hai lực ma sát
F
1
, F
2
sinh ra ở hai mặt tấm vật nâng khác nhau.
24
Hình 2. 9. Thiết bị kẹp vật lệch tâm
Có thể viết biểu thức cân bằng khi tấm vật nâng được treo:
Q ≤ F
1

+ F
2
= N(f
1
+ f
2
) [N] (2-17)
Trong đó:
+ f
1
, f
2
: hệ số ma sát giữa hai tấm lệch tâm với bề mặt vật nâng. Có thể lấy f =
0,12 ÷ 0,15 cho bề mặt nhẵn và f = 0,3 + 0,4 cho bề mặt thô.
Để đảm bảo an toàn, người ta chọn góc α nhỏ hơn góc ma sát ρ
1
.
Nếu biết chiều dày tấm vật nâng δ, bán kính cong tại vị trí tiếp xúc r (hình 2.9b),
viết phương trình moment đối với tâm xoay:
( )
1 2
1 2
.sin .cos os + 0
(1 )
os
Nr Nrf Nf c
tg f f
rc
α α α δ
δ

α
α
− − =
⇒ ≤ + +
(2-18)
Xác định các kích thước của tấm kẹp phải bảo đảm theo công thức này.
2.3. THIẾT BỊ MANG HÀNG RỜI
2.3.1. Gầu ngoạm
Gầu ngoạm dùng để bốc dỡ vật liệu rời như đất, cát, đá, sỏi, … Ngoài ra còn có
thể dùng đào xúc, nạo vét bùn cát ở các sông ngòi, bến cảng và thủy lợi.
Căn cứ vào kết cấu, ta có thể chia gầu ngoạm thành hai loại: gầu ngoạm hai cánh
hay nhiều cánh. Nếu theo sơ đồ làm việc hoặc cách điều kiển có thể chia ra 3 loại: gầu
ngoạm 2 dây (hình 2-10), gầu ngoạm 1 dây (hình 2-13a), gầu ngoạm dẫn động riêng
(hình 2-13b).
2.3.1.1. Gầu ngoạm 2 dây
a) Cấu tạo
Gầu ngoạm 2 dây có kết cấu như hình 2-10. Nó có hai dây riêng biệt, dây cáp
dùng để nâng hay giữ toàn bộ trọng lượng gầu nối trực tiếp với đầu đỡ trên 2. Dây cáp 7
dùng để đóng mở gầu được gắn với đầu đỡ dưới 6. Má gầu 4 gồm hai nửa liên kết với
nhau bằng khớp xoay 5 và thanh giằng 3. Khi đóng lại (ghép 2 nửa lại với nhau) tạo thành
gầu để chứa vật liệu cần bốc dỡ. Các thành giằng 3 được nối với cạnh ngoài của má gầu
bằng khớp bản lề có thể xoay trong quá trình đóng mở. Một chu kỳ làm việc của gầu
ngoạm 2 dây có thể chia làm 4 giai đoạn:
25
Hình 2.11. Biểu đồ diễn biến lực ở hai dây cáp trpng một chu kỳ làm việc
+ Giai đoạn I: thả gầu xuống đống vật liệu, gầu ở trạng thái mở, hai dây cùng nhả cáp.
+ Giai đoạn II: thả chùng cáp nâng và cáp đóng mở gầu, dưới tác dụng của trọng lượng
gầu, gầu sẽ lún sâu vào đống vật liệu.
+ Giai đoạn III: cáp nâng để chùng và cáp đóng mở được kéo lên, gầu từ từ đóng lại cùng
vật liệu bên trong, thực hiện công việc bốc hàng.

+ Giai đoạn IV: hai dây đồng thời được kéo lên cùng vật liệu bên trong và được đưa đến
vị trí dỡ tải. Quá trình dỡ tải là để nguyên trạng thái dây cáp nâng và thả thùng dây cáp
đóng mở gầu, vật liệu rơi ra ngoài do trọng lượng bản thân. Sau khi kết thúc dỡ tải, giữ
nguyên trạng thái mở gầu cùng thả hai dây cáp, đưa gầu về vị trí đóng vật liệu cần bốc
xúc như ở trạng thái I. Chu kỳ tiếp theo được lặp lại.
b) Xác định lực trong dây cáp
Lực lớn nhất xuất hiện trong dây cáp đóng mở gầu khi gầu đã đầy vật liệu và bắt
đầu nâng gầu lên:
maxB
S G Q= +
[N] (2-19)
Trong đó:
+ S
Bmax
: lực lớn nhất trong cáp đóng mở gầu, N.
+ G, Q: trọng lượng của gầu và của vật liệu trong gầu, N.
Khi vật liệu đã đầy gầu, cáp nâng 1 chịu lực kéo:
1
2
Q G
S
+
=
[N] (2-20)
Khi nhả dây cáp mở gầu với vận tốc là v, thời gian là t, trong dây cáp nâng 1 xuất
hiện lực kéo là:
'
1
G v
S G

g t
= +
[N] (2-21)
Diễn biến của lực trong hai dây cáp nâng và đóng mở gầu được thể hiện trên hình
2-11. Dựa vào lực này, chúng ta có thể tính toán bền của các chi tiết ngoạm.
Trong trường hợp lực trong cáp đóng mở lớn, kích thước cáp không đảm bảo bền
và khi cần tăng lực cắt cho lưỡi gầu và đóng mở gầu, ta có thể tạo bội suất palăng (hình
2-12) bằng cách lắp vào trục đầu đỡ trên các ròng rọc cố định và lắp vào trục đầu đỡ dưới
các ròng rọc di động. Dây cáp đóng mở gầu được luồn qua các ròng rọc và đầu dây được
cố định lên gần đầu tang hay cố định lên trục của đầu đỡ trên. Tuy nhiên hiệu suất và
công suất bốc xúc vật liệu sẽ giảm, thời gian 1 chu kỳ làm việc tăng lên khi bội suất
palăng tăng.
26
Gầu ngoạm 2 dây có ưu điểm là dễ thao tác, dỡ tải lại tại bất kỳ vị trí nào theo ý
muốn. Nhược điểm là phải có 2 tang
cuốn cáp (hình 2-12) và như vậy khó tận
dụng các máy trục thông thường có 1
móc cáp để làm việc.
2.3.1.2. Gầu ngoạm 1 dây
Hình 2-13b thể hiện nguyên lý
hoạt động của gầu ngoạm 1 dây. Gầu
được treo trên dây 1 có vòng treo móc để
treo vào móc cần cẩu có sẵn. Cáp 1 liên
kết với khung di động bằng khớp trượt 2.
Cuối cáp 2 liên kết với đầu di động 8, tay
trượt 10 và móc 9. Đầu dỡ dưới có cơ
cấu móc trên đỉnh để ăn khớp với móc 9
ở đầu di động 8. Thanh giằng 3, khớp
xoay 5, má gầu 4 có kết cấu như gầu 2 dây. Gầu 1 dây có 2 giai đoạn làm việc kẹp trong
1 chu kỳ:

+ Giai đoạn I: kéo dây 1 đóng gầu lại, vật liệu được điền đầy trong gầu. Khi nâng
tiếp và di chuyển tới vị trí dỡ tải, lúc này tay gạt 10 chạm vào cữ cố định 7 làm rời liên
kết giữa móc 9 và móc trên đầu đỡ dưới 6, gầu mở
ra do trọng lượng vật liệu và má gầu.
+ Giai đoạn II: sau khi vật liệu rơi hết, gầu
được giữ nguyên trạng thái và được thả xuống
đống vật liệu. Khi miệng gầu đã lún vào đống vật
liệu, dây cáp 1 vẫn tiếp tục đi xuống cho tới khi
móc 9 trên thanh động 8 liên kết với móc trên đầu
đỡ dưới 6 thì dừng lại. Sau khi cáp 1 được nâng
lên và giai đoạn I lại bắt đầu.
Gầu ngoạm 1 dây có ưu điểm là kết cấu
đơn giản, có thể sử dụng các loại máy trục có móc
sẵn kết hợp với nhiều công việc khác nhau, không
cần có dây cáp đóng mở gầu. Tuy vậy loại này có nhược điểm là phải dỡ tải ở một vị trí
27
Hình 2.15. Gầu ngoạm xi lanh
thủy lực
1-Móc treo; 2- Dầm ngang trên;
3- Thanh kéo; 4- Dầm ngang
dưới; 5- Má gầu; 6- Xi lanh
thủy lực; 7,15- Ống dẫn; 8- Van
phân phối; 9,10,12- Ống dẫn;
11- Van an toàn; 13- Bơm; 14-
Bể dầu
nhất định, không tăng được bội suất palăng, độ tin cậy của cơ cấu 9 và 6 không cao, kết
cấu phức tạp, năng suất không cao.
2.3.1.3. Gầu ngoạm có dẫn động riêng
Kết cấu của gầu ngoạm có dẫn động riêng cũng tương tự như hai loại trên, chỉ
khác là đầu dỡ trên có móc treo trực tiếp vào móc cầu đồng thời tại đó có gắn một cơ cấu

dẫn động riêng 11 để đóng mở gầu (hình 2-13b). Cơ cấu này có thể là tời cáp, xi lanh
thủy lực (hình 2-14) hoặc cơ cấu khí nén. Khi sử dụng cơ cấu xilanh thủy lực (hình 2-14)
gầu ngoạm có thể dùng đào hào, đào hố móng trong xây dựng. Thiết kế kiểu này làm việc
rất chủ động, chắc chắn, có độ tin cậy cao, có lực cắt lớn, kể cả nơi có rễ cây. Tuy nhiên
kết cấu này bị giới hạn phạm vi làm việc do chiều dài cần.
Khi thay kết cấu má gầu bằng kết cấu nhiều má có thể bốc xếp vật liệu cứng như
gồ, sắt thép phế thải, đá cục lớn, nhổ rễ cây (hình 2-16)
Gầu ngoạm có dẫn động riêng tổng hợp được ưu điểm của hai loại trên. Tuy nhiên
cần phải có thiết bị
cung cấp năng
lượng cho cơ cấu
dẫn động riêng. Kết
cấu kiểu gầu ngoạm
này phức tạp, gầu
nặng và ổn định
kém do trọng lượng
của gầu cao. Đối
với vùng nước sâu
khó áp dụng do
không thể nhúng bộ
phận dẫn động sâu vào nước. Tốt nhất vẫn phải sử dụng gầu ngoạm 2 dây.
2.3.1.4. Thiết kế gầu ngoạm
Khi tính toán thiết kế gầu ngoạm, trọng lượng tiêu chuẩn của gầu Q
g
phải chọn
không quá lớn (đỡ tiêu hao công suất vô ích của động cơ), không nhỏ quá (trọng lượng
của gầu đủ lớn để có thể lún sâu vào đống vật liệu cần bốc xúc). Trọng lượng tiêu chuẩn
của gầu đối với vật liệu rời dùng trong xây dựng được xác định theo cong thức thực
nghiệm:
Q

g
= k
g
Q
v
≈ 0,8qγ (2-22)
28
Hình 2.16. Gầu ngoạm nhiều ma