Đồ án cơ khí thiết kế cổng trục lăn trọng tải 25t

Thiết kế cổng trục lăn trọng tải 25T
LỜI MỞ ĐẦU
Trước hết em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất tới các Thầy Cô giáo trường
Đại học bách khoa Đà Nẵng đã học bách khoa Đà Nẵng đã nhắc nhở, giúp đỡ, tạo
mọi điều kiện thuận lợi cho em chỉ dạy em tận tình trong 5 năm học qua. Em xin
chân thành cảm ơn các Thầy Cô trong khoa Cơ Khí, ngành chế tạo máy trường Đại
trong suốt quá trình học tập và làm đề tài tốt nghiệp.
Ngành công nghiệp cổng trục được sử dụng tương đối nhiều giúp con người giảm
được sức lao động và nâng cao năng suất, do vậy việc đầu tư náy móc, trang thiết bị
sản xuất là điều hết sức cần thiết.
Sau thời gian thực tập, làm quen và tìm hiểu máy cổng trục ở công ty . Và
được sự hướng dẫn giúp đở tận tình của thầy Nguyễn Đắc Lực, cùng các thầy cô
trong khoa, trên xưởng đã tạo điều kiện thuận lợi giúp chúng em hoàn thành đồ án
tốt nghiệp này.
Do khả năng và kinh nghiệm còn hạn chế nên trong quá trình làm đồ án
không thể tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong sự đóng ý kiến của các thầy cô và
các bạn.
Chúng em xin chân thành cảm ơn!.
.
Đà Nẵng, ngày… tháng… năm 2014
Sinh viên thực hiện
Trang 1
Thiết kế cổng trục lăn trọng tải 25T
PHẦN 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ NÂNG
CHUYỂN, CỔNG TRỤC LĂN.
1.1. Giới thiệu chung về thiết bị nâng - chuyển.
1.1.1. Giới thiệu chung.
Máy nâng chuyển là các loại máy công tác dùng để thay đổi vị trí của đối
tượng công tác với thiết bị mang vật như móc treo, gầu ngoạm, nam châm điện,
băng, gầu…
Máy trục là một loại máy nâng và vận chuyển, một trong những phương tiện

quan trọng của việc cơ giới hoá các quá trình sản xuất trong các ngành công nghiệp
– và xây dựng.
Ở các nước tiên tiến, ngành máy nâng chuyển là một ngành công nghiệp phát
triển cao, về thiết bị nâng chuyển của các máy trục. Sự phát triển mạnh mẽ của công
nghiệp, luôn mong muốn nâng cao năng suất lao động, do vậy phải phát triển không
ngừng cải tiến kỹ thuật máy nâng và vận chuyển.
Trong ngành công nghiệp mỏ thì cần có các loại thang tải, xe kíp băng tải ….
Trong ngành luyện kim có những cần trục nặng phục vụ kho chứa quặng và
nhiên liệu…
Máy nâng và vận chuyển phục vụ nhà ở, những nhà công cộng, các cửa hiệu
lớn và các ga tàu điện ngầm như thang máy, trong đó có thang điện cao tốc cho các
nhà cao tầng, buồng chở người và thang điện liên tục.Trong các siêu thị người ta
dùng rất nhiều các cầu thang cuốn …
Trong nhà máy hay phân xưởng cơ khí thì người ta trang bị nhiều máy nâng
chuyển di động như cần trục, cầu trục, cổng trục dùng điện hay khí nén, thuỷ lực
năng suất cao để di chuyển các chi tiết máy hoặc máy …
Ngành máy nâng và vận chuyển hiện đại đang thực hiện rộng rãi việc cơ giới
hoá quá trình vận chuyển trong các ngành công nghiệp và kinh tế quốc dân. Sự phát
triển của kỹ thuật nâng – vận chuyển phải theo cải tiến các máy móc, tinh xảo hơn,
giảm nhẹ trọng lượng, giảm giá thành, nâng cao chất lượng sử dụng, tăng mức sản
xuất, đơn giản hoá và tự động hoá việc điều khiển và chế tạo những máy mới nhiều
hiệu quả để thoả mãn yêu cầu ngày một tăng của nền kinh tế quốc dân.
Ở nước ta, máy nâng và vận chuyển cũng đã sử dụng rộng rãi trong một số
ngành như xếp dỡ hàng hoá ở các bến cảng nhà ga và đường sắt. Trong công nghiệp
xây dựng nhà ở, trong các nhà máy luyện kim và lâm nghiệp, xây dựng công nghiệp
và quốc phòng. Trong tình hình kinh tế phát triển như hiện nay, máy nâng và vận
chuyển ngày càng trở thành nhu cầu cấp bách do nhu cầu sản xuất ngày càng cao.
Trang 2
Thiết kế cổng trục lăn trọng tải 25T
1.1.2. Phân loại máy nâng chuyển.

Theo đặc điểm làm việc các loại máy nâng và vận chuyển có thể phân thành
hai loại :
 Máy vận chuyển liên tục :
Vật nặng được vận chuyển thành một dòng liên tục, theo tuyến nhất định. Khi
làm việc, quá trình vận chuyển, chất và dỡ tải được tiến hành một cách đồng thời.
Máy vận chuyển liên tục phục vụ các quá trình chuyển vật liệu vụn, rời trong một
phạm vi không lớn. Gồm các loại băng gầu, băng tải, máy xúc liên tục, xích tải, vít
chuyển…
 Máy nâng :
Máy nâng chủ yếu phục vụ các quá trình nâng vật thể khối. Đặc điểm làm việc
các cơ cấu của máy nâng là ngắn hạn, lặp đi lặp lại và có thời gian dừng. Chuyển
động chính của máy là nâng hạ vật theo phương thẳng đứng, ngoài ra còn có một số
chuyển động khác để dịch chuyển vật trong mặt phẳng ngang như chuyển động
quay quanh trục máy, di chuyển máy, chuyển động lắc quanh trục ngang (nâng hạ
cần). Bằng sự phối hợp các chuyển động, máy có thể dịch chuyển vật đến bất cứ vị
trí nào trong không gian làm việc của nó.
Theo phương pháp công tác, khoảng cách vận chuyển và hình dạng kết cấu
thép mà thiết bị nâng được chia thành ba nhóm:
- Máy nâng đơn giản: Vật chỉ nâng lên hạ xuống theo một phương thẳng đứng.
Nhóm này chỉ có một cơ cấu nâng
- Máy trục: Vật nâng vừa được nâng hạ và vận chuyển ngang trong một không
gian nhất định. Loại này có ít nhất hai cơ cấu cùng phối hợp công tác.
- Thang máy, vận thăng: Loại này chủ yếu là nâng hạ theo một chiều , đặt cố
định tại một vị trí và có những yêu cầu riêng.
Để mang lại hiệu quả cao cho phương án thiết kế, ta cần phải nắm vững các
đặc điểm về máy trục.
1.2. Các thông số cơ bản của máy nâng.
1.2.1. Tải trọng nâng và tải trọng tính toán.
Các tải trọng dùng trong cơ sở thiết kế máy nâng gồm có:
 Tải trọng nâng danh nghĩa.

Tải trọng nâng của máy nâng là trọng lượng danh nghĩa của vật nâng mà
máy có thể nâng hạ được theo tính toán thiết kế.
Q = Q
v
+ Q
mt

Trong đó: Q
v
– trọng lượng vật nâng, N;
Q
mt
– trọng lượng bộ phận mang tải, N.
Trang 3
Thiết kế cổng trục lăn trọng tải 25T
 Tải trọng từ trọng lượng bản thân máy.
Trọng lượng bản thân máy bao gồm trọng lượng các cơ cấu, trọng lượng
phần kết cấu thép và trọng lượng các chi tiết phụ trợ.
 Tải trọng gió.
Máy nâng có chiều cao lớn làm việc ngoài trời như cần trục cảng, cần trục
xây dựng, phải tính tải trọng do gió gây nên. Tải trọng gió cũng có tác động đến độ
bền của các bộ phận và chi tiết máy nâng, độ ổn định của máy khi làm việc. Cường
độ tải trọng gió thay đổi theo chiều cao, theo cấp gió, theo thời tiết khí hậu của từng
vùng và diện tích chắn gió của các bộ phận máy nâng.
Khi tính toán kết cấu thép máy nâng, tải trọng gió được xét trong hai trường
hợp:
+ Máy nâng đang vận hành: Xác định áp lực gió lớn nhất mà máy nâng có
thể làm việc được.
+ Máy nâng không làm việc: Xác định áp lực gió lớn nhất tác dụng lên máy
nâng để tính toán thiết kế bộ phận khoá hãm của máy trên đường ray.

 Tải trọng động.
Là tải trọng xuất hiện khi máy hoạt động thực. Để tính được tải trọng động,
cần phải xây dựng mô hình bài toán động lực học máy nâng và giải phương trình
chuyển động của cơ hệ đã lập được trên cơ sở quy về sơ đồ một, hai, ba hay nhiều
khối lượng.
1.2.2. Các thông số hình học.
 Khẩu độ máy nâng: là khoảng cách tâm giữa hai đường ray của bánh xe di
chuyển máy, được ký hiệu là L, m.
 Khoảng cách hai cầu: là khoảng cách tâm trục bánh trước và bánh sau của
máy, ký hiệu là a, m.
 Tầm vươn: là khoảng cách nằm ngang từ tâm quay của máy đến tâm vật
nâng, ký hiệu là L
1
, m. Tầm vươn chỉ có ở các máy cẩu có tay cần.
 Chiều cao nâng: là khoảng cách thẳng đứng từ vị trí thấp nhất đến vị trí cao
nhất của cơ cấu mang vật khi làm việc, ký hiệu là H, m.
1.2.3. Các thông số động học.
 Vận tốc nâng: là tốc độ nâng danh nghĩa của máy nâng, ký hiệu V
n
( m/s ) hay ( m/ph ). Vận tốc nâng phụ thuộc tải trọng nâng, tính chất công việc mà
máy nâng phục vụ và nhiều yếu tố khác nữa.
 Vận tốc di chuyển: là tốc độ di chuyển danh nghĩa của máy nâng hoặc
di chuyển xe con trên máy nâng, ký hiệu V
d
( m/s ) hoặc ( m/ph ). Vận tốc di chuyển
Trang 4
Thiết kế cổng trục lăn trọng tải 25T
phụ thuộc trọng lượng máy, tải trọng nâng, tính chất công việc và nhiều yếu tố
khác.
 Tốc độ quay: Đối với một số máy nâng như cần trục xây dựng, ôtô

cẩu, cần trục nổi… có bộ phận quay theo trục thẳng đứng nhằm di chuyển vật nâng
đến các vị trí khác nhau xung quanh mình nó. Tốc độ quay n
q
( vg/ph ) thường chỉ
lấy từ 1 ÷ 3,5 vg/ph để tránh tải trọng quán tính lớn.
1.3. Chế độ làm việc của máy trục :
Khi chọn máy nâng, ta cần quan tâm đến tải trọng nâng và thời gian làm việc
của máy. Nhưng trong thực tế sử dụng không phải lúc nào cũng sử dụng với tải tối
đa và làm việc liên tục, mà tải trọng nâng có thể thay đổi theo từng thời gian làm
việc trong ca, trong ngày, trong tháng, trong năm tuỳ theo yêu cầu của công việc.
Để bảo đảm tính kỹ thuật, kinh tế người ta lựa chọn, thiết kế máy nâng theo chế độ
làm việc. Vậy chế độ làm việc danh nghĩa của một cơ cấu hoặc toàn bộ máy nâng là
một thông số tổng hợp tính đến điều kiện sử dụng, mức độ chịu tải theo thời gian
của một cơ cấu hay toàn bộ máy.
Theo TCVN 5862 – 1995 nhóm máy nâng được phân theo hai chỉ tiêu cơ bản
là cấp sử dụng và cấp tải của thiết bị.
Theo TCVN 4244 – 1986 nhóm máy nâng được phân chia dựa theo các chỉ
tiêu cơ bản sau:
+ Hệ số sử dụng cơ cấu theo tải trọng:
K
Q
=
Q
Qtb
Trong đó: Q
tb
- trọng lượng trung bình của vật nâng.
Q - tải trọng danh nghĩa của cơ cấu.
+ Hệ số sử dụng cơ cấu trong ngày.
Kng =

+ Hệ số sử dụng cơ cấu trong năm.
Kn

=
+ Cường độ làm việc của động cơ.
CĐ% =
100×
T
To

Trong đó: T
o
- thời gian làm việc của động cơ trong một chu kì hoạt động của
máy: T
o
= ∑t
m
+ ∑t
v
T – toàn bộ thời gian hoạt động của cơ cấu trong một chu kì:
T = ∑t
m
+ ∑t
v
+ ∑t
p
+ ∑t
d
∑t
m

: tổng thời gian mở máy.
Trang 5
Số giờ làm việc trong ngày
24h
Số ngày làm việc trong năm
365 ngày
Thiết kế cổng trục lăn trọng tải 25T
∑t
v
: tổng thời gian chuyển động với tốc độ ổn định.
∑t
p
: tổng thời gian phanh.
∑t
d
: tổng thời gian dừng máy.
 Khi tính toán các cơ cấu máy trục người ta phân biệt ba trường hợp tải trọng
tính toán đối với trạng thái làm việc và trạng thái không làm việc của máy trục như
sau:
Trường hợp A: tải trọng bình thường của trạng thái làm việc bao gồm trọng
lượng danh nghĩa của vật nâng và bộ phận mang tải, tải trọng trung bình của gió ở
trạng thái làm việc, tải trọng động trung bình trong quá trình mở và phanh cơ cấu.
Trường hợp B: tải trọng lớn nhất của trạng thái làm việc bao gồm trọng lượng
danh nghĩa của vật nâng và bộ phận mang tải, tải trọng lớn nhất của gió ở trạng thái
làm việc, tải trọng động lớn nhất xuất hiện khi mở máy và phanh hãm đột ngột và
tải trọng do độ dốc, độ nghiêng mặt nền lớn nhất có thể.
Các trị số tải trọng lớn nhất của trạng thái làm việc thường hạn chế bởi những
điều kiện bên ngoài như sự trượt trơn của bánh xe trên ray, trị số momen phanh lớn
nhất, momen giới hạn của khớp nối …
Đối với trường hợp này tất cả các chi tiết trong cơ cấu và kết cấu kim loại

được tính theo sức bền tĩnh.
Trường hợp C: tải trọng lớn nhất của trạng thái không làm việc của máy đặt
ngoài trời, bao gồm trọng lượng bản thân, tải trọng gió lớn nhất trọng trạng thái
không làm việc và tải trọng do độ dốc của đường.
Đối trường hợp này cần tiến hành kiểm tra độ bền, độ ổn định toàn bộ máy và
các bộ phận công tác, đặc biệt kiểm tra chi tiết bộ phận kẹp ray, các chi tiết của bộ
phận phanh hãm và cơ cấu thay đổi tầm với.
1.4 . Tìm hiểu chung về cổng trục lăn.
Cổng trục là một loại cần trục kiểu cầu, có dầm cầu đặt trên các chân cổng với
các bánh xe di chuyển trên ray đặt ở dưới đất.
Theo công dụng người ta phân cổng trục ra: cổng trục có công dụng chung,
cổng trục xây dựng và cổng trục chuyên dùng.
Kết cấu chung của cổng trục gồm có phần kết cấu thép, cơ cấu nâng, cơ cấu di
chuyển xe con cơ cấu di chuyển cầu, cơ cấu điều khiển và cơ cấu an toàn.
Cổng trục có công dụng chung thường có tải trọng nâng Q = 3,2 ÷ 12,5 T, có
khẩu độ L = 6,3 ÷ 40m; chiều cao nâng H = 3 ÷ 16m. Loại cổng trục có xe con di
chuyển trên cầu dùng để lắp ráp trong xây lắp có khẩu độ đến 80m, tải trong nâng Q
= 50 ÷ 400 T, chiều cao nâng đến 30m. Đối với cổng trục dùng trong lắp ráp (như
Trang 6
Thiết kế cổng trục lăn trọng tải 25T
lắp ráp các thiết bị trong nhà máy thuỷ điện, nhiệt điện…) phải có nhiều tốc độ nâng
khác nhau và trong đó thường có tốc độ chậm V
n
= 0,05 ÷ 0,1 m/ph, tốc độ di
chuyển chỉ 0,1 m/ph.
Cổng trục có công dụng chung dùng để bốc dỡ, vận chuyển hàng khối, vật liệu
rời trong các kho bãi, bến cảng hoặc nhà ga đường sắt. Cổng trục chuyên dùng
thường được sử dụng để phục vụ lắp ráp trong nhà máy thuỷ điện, nhiệt điện….
Theo kết cấu của dầm chính thì có cổng trục không có công xôn và công trục
có công xôn. Dầm cầu có thể được chế tạo dưới dạng dầm hộp hàn, dầm ống, dầm

dàn không gian và có thể là một dầm hoặc hai dầm. Ray di chuyển xe con trên dầm
cầu có thể đặt ở phía trên hoặc treo phía dưới dầm.
Sau đây là một số hình ảnh về cổng trục lăn ở các phân xưởng.
Trang 7
Thiết kế cổng trục lăn trọng tải 25T
PHẦN 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CƠ CẤU NÂNG.
2.1. Giới thiệu chung về cơ cấu nâng.
Phương pháp cơ bản để xây dựng một kết cấu truyền động của máy nâng là
phải xác định được mục đích chính và những ảnh hưởng chính của cơ cấu đó. Trước
tiên cần quyết định về loại truyền động cho cơ cấu nâng, năng lượng sử dụng là gì,
tiếp theo là lựa chọn phương pháp công tác, loại truyền động, phương pháp điều
khiển và mục tiêu kinh tế đạt được.
Trong một cơ cấu bao giờ cũng có ba phần chính:
 Bộ phận công tác: là chi tiết hay bộ phận máy nhận năng lượng hoặc cơ năng
của các bộ phận trước đó để thực hiện mục đích chính, nhiệm vụ chính của cơ cấu,
ví dụ như hệ thống ròng rọc cáp và móc treo trong cơ cấu nâng hạ vật.
 Bộ phận truyền động: là phần trung gian nhận, biến đổi, phân phối và truyền
năng lượng từ bộ phận dẫn động đến bộ phận công tác.
 Bộ phận dẫn động: là phần phát ra lực ban đầu, sản sinh ra năng lượng đủ để
cung cấp cho bộ phận công tác thực hiện được chức năng công việc. Bộ phận dẫn
động gồm các loại động cơ điện, thuỷ lực, đốt trong, khí nén…
Cơ cấu nâng dùng để nâng hạ vật theo phương thẳng đứng. Theo yêu cầu công
nghệ cơ cấu nâng có thể là một máy nâng độc lập như tời, palăng cố định hay là một
bộ phận của máy nâng như ở cầu trục, cổng trục, cần trục…
Cơ cấu nâng của cổng trục thường có ba loại chính:
+ Cơ cấu nâng kiểu treo: thường dùng cho loại cổng trục một dầm, cơ cấu
công tác là palăng điện hoặc là palăng tay. Palăng điện hoặc palăng tay đều có khả
năng di chuyển dọc theo dầm chính để nâng hạ vật. Các loại palăng này là bộ phận
máy được chế tạo hoàn chỉnh theo tải trọng, tốc độ nâng và chế độ làm việc. Cơ cấu
nâng kiểu này được di chuyển trên hai cánh dưới của dầm chữ I nhờ bánh xe, cơ cấu

này được sử dụng với tải trọng nâng nhỏ.
+ Cơ cấu nâng kiểu đặt: thường dùng cho loại cổng trục hai dầm, cơ cấu nâng
được chế tạo và đặt trên xe con để có thể di chuyển dọc theo dầm chính. Cơ cấu
nâng di chuyển trên ray đặt trên dầm nhờ các cụm bánh xe chủ động và bị động.
Trên xe con có thể có từ một đến ba cơ cấu nâng trong đó có một cơ cấu nâng
chính, cơ cấu nâng kiểu này có thể sử dụng tải trọng nâng lớn.
+ Cơ cấu nâng bố trí ngoài xe con: nhằm mục đích giảm tải trọng cho dầm
chính, lúc này cơ cấu nâng được bố trí trên chân cổng, nhờ hệ thống ròng rọc và cáp
Trang 8
Thiết kế cổng trục lăn trọng tải 25T
mà vật nâng di chuyển được. Nhược điểm của cơ cấu nâng kiểu này là hệ thống cáp
chằng chịt, kết cấu phức tạp.
2.2. Chọn phương án thiết kế cho cơ cấu nâng.
2.2.1. Số liệu ban đầu.
+ Trọng tải : Q = 25T = 250000 (N)
+ Trọng lượng bộ phận mang: Q
m
= 0,05 × Q = 0,05 × 250000 = 12500 (N)
(theo trang 14 [3]).
+ Độ cao nâng: H = 9 (métt). Vận tốc nâng
+ Vận tốc nâng:V
n
= 3, 7 ( m/ph ).
Chế độ làm việc của cơ cấu nâng: Theo TCVN 5862 – 1995 dựa vào cấp tải và
cấp sử dụng ( theo bảng 2.13 [7] ) ta chọn chế độ làm việc của cơ cấu là M4 tức là
máy sử dụng ở phân xưởng và sử dụng gián đoạn, đều đặn.
2.2.2. Phân tích chung.
Cơ cấu nâng được thiết kế dùng
+ Động cơ điện có hai loại động cơ điện một chiều và động cơ điện xoay
chiều. Động cơ điện xoay chiều 3 pha được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp

với công suất, tính bền cao, momen khởi động lớn, dễ đảo chiều. Bên cạnh đó ta có
động cơ điện một chiều: là loại động cơ điện có khả năng điều chỉnh tốc độ trong
phạm vi rộng, khi làm việc bảo đảm khởi động êm, hãm và đảo chiều dễ dàng, giá
thành cao, khi lắp đặt cần thêm bộ chỉnh lưu khá phức tạp. Trên những ưu khuyết
điểm của hai loại động cơ điện xoay chiều và động cơ điện một chiều ta thấy được
động cơ điện xoay chiều tuy tính chất thay đổi tốc độ không bằng động cơ điện một
chiều nhưng với tính thông dụng, bền và kinh tế hơn thì những khuyết điểm của loại
động cơ này vẫn chấp nhận được. Vậy khi thiết kế cơ cấu nâng của cổng trục hai
dầm này ta dùng động cơ điện xoay chiều ba pha là phù hợp.
+ Hộp giảm tốc : Sử dụng bộ truyền bánh răng trụ, bộ truyền bánh răng bôi
trơn bằng ngâm dầu.
+ Tang được chế tạo bằng gang xám, có xẻ rãnh.Cáp vào rãnh thì ứng suất
phân bố đều, tránh được ứng suất tập trung trên cáp, giảm được giá thành so với
thép .
+ Cáp nâng: lựa chọn dựa trên hệ số an toàn cho phép, và tuổi thọ của dây cáp.
Do đó ta phải chọn cáp cho phù hợp với tải trọng nâng, chịu lực căng dây lớn .Có
hai loại cáp có thể sử dụng :cáp bện xuôi và cáp bện chéo .
Trang 9
Thiết kế cổng trục lăn trọng tải 25T
- Cáp bện xuôi: có tính mềm, dễ uốn qua ròng rọc và tang, khả năng chống
mòn tốt (do tiếp xúc giữa các sợi cáp là tiếp xúc đường có nhược điểm là dễ bị tở
khi cáp bị đứt và dễ bị xoắn lại khi một đầu cáp ở trạng thái tự do).
- Cáp bện chéo: có tính cứng, dễ mòn khi làm việc (do tiếp xúc giữa các sợi
cáp là tiếp xúc điểm) nhưng lại khó bị tở và không bị xoắn lại khi một đầu ở trạng
thái tự do. Dựa trên tính chất của hai loại cáp và cấu tạo của cơ cấu nâng ta chọn
loại cáp bện chéo.
+ Phanh sử dụng trong cơ cấu nâng có nhiều loại như phanh má, phanh đĩa,
phanh đai, phanh nón, phanh áp trục, phanh ly tâm. Để đảm bảo an toàn và thích
hợp với hệ thống dẫn động điện độc lập ta sử dụng loại phanh thường đóng.
2.2.3. Chọn loại dây cáp

Vì cơ cấu làm việc với động cơ điện, vận tốc cao, ta chọn cáp để làm dây cho
cơ cấu. Cáp là loại dây có nhiều ưu điểm hơn các loại dây khác như xích hàn, xích
tấm và là loại dây thông dụng nhất trong ngành máy trục hiện nay.
Ta không chọn dây xích vì xích nặng hơn khoảng 10 lần so với cáp, xích có
thể đứt đột ngột do chất lượng mối hàn kém (nếu là xích hàn).
Trong các kiểu kết cấu dây cáp thì kết cấu kiểu ЛK -P theo ГOCT 2588-55 có
tiếp xúc đường giữa với các sợi thép các lớp kề nhau, làm việc lâu hỏng và được sử
dụng rộng rãi. Vật liệu chế tạo là các sợi thép có giới hạn bền 1400 ÷ 2000 (N/mm
2
)
Chọn cáp ЛK - P6x19 = 114 ( ГOCT 2588-55), với giới hạn bền các sợi thép trong
khoảng 1500÷1600N/mm
2
, để dễ dàng trong việc thay cáp khi bị mòn đứt.

2.2.4. Chọn palăng giảm lực.
Để giảm lực căng và tăng tuổi thọ cho dây cáp của cơ cấu nâng khi nâng với
tải trọng lớn ta dùng palăng giảm lực.
Có 2 loại palăng thường dùng đó là: palăng đơn và palăng kép
Loại palăng đơn (A) do chỉ có một nhánh dây chạy trên tang nên mỗi khi cuốn
và nhả cáp có sự di chuyển của dây dọc trục làm khó hạ vật đúng vị trí gây ra tải tác
động lên ổ đỡ thay đổi.
Trang 10
Hình 2.1. Kết cấu của cáp.
Thiết kế cổng trục lăn trọng tải 25T
Loại palăng kép (B) có 2 nhánh dây cuốn lên tang nên nâng hạ vật đúng vị trí,
áp lực lên các ổ trục sẽ được phân đều và ít thay đổi.

Trên cầu lăn dây cáp nâng được cuốn trực tiếp lên tang. Do cầu lăn thực hiện
việc nâng hạ vật nâng theo chiều thẳng đứng nên để tiện lợi trong khi làm việc ta
chọn palăng kép có hai nhánh dây chạy trên tang, tương ứng với trọng tải của cổng
trục lăn. Theo Bảng 2-6[1] chọn bội suất palăng a = 4. Palăng gồm bốn ròng rọc di
động và một ròng rọc không di chuyển làm nhiệm vụ cân bằng. Sơ đồ nguyên lý
palăng như hình 2.3.
Lực căng lớn nhất xuất hiện ở nhánh dây cáp cuốn lên tang khi nâng vật.

ta
m
Q
S
λλ
λ
).1(
)1(
0
max
−
−
=
Công thức 2- 19[1].
Trong đó: Q
0
= Q + Q
m
= 250000 + 12500 = 262500 (N).

Trang 11
Q
Hình 2.3. Sơ đồ nguyên lý palăng.
Hình 2.2. Palăng đơn và palăng kép.
A
Q
Q
B
Thiết kế cổng trục lăn trọng tải 25T
λ = 0,98: hiệu suất một ròng rọc với điều kiện ròng rọc đặt trên ổ lăn bôi
trơn tốt bằng mỡ. ( bảng 2.5 [1] )
A = 4 : Bội suất của palăng
m = 2 : Số nhánh cáp cuốn lên tang.
T = 0 : Vì số dây cáp trực tiếp cuốn lên tang không qua ròng rọc chuyển
hướng.
Vậy :
)(45,33813
98,0).98,01(2
)98,01(262500
).1(
)1(
04
0
max
N
m
Q
S
ta
=

−
−
=
−
−
=
λλ
λ
Hiệu suất của palăng xác định theo công thức 2-21[1].

97,0
25,33813.2.4
262500

max
0
max
0
====
Sma
Q
S
S
p
η

2.2.5. Chọn phương án thiết kế.
Qua những phân tích ở trên ta chọn cơ cấu nâng có sơ đồ động như sau:
Trang 12
Q

56
7
1
3
2
8
9
4
Hình 2.4. Sơ đồ động của cơ cấu nâng.
1. Động cơ điện; 2. Khớp nối; 3. Phanh; 4. Hộp giảm tốc; 5. Khớp nối
mềm; 6. Tang; 7. Dây cáp; 8. Ròng rọc cố định; 9. Ròng rọc di động;
10. móc treo.
10
Thiết kế cổng trục lăn trọng tải 25T
Với sơ đồ động như trên ta thấy cơ cấu nâng có kết cấu nhỏ gọn, đảm bảo yêu
cầu thiết kế, đồng thời đảm bảo chế tạo từng cụm riêng và tháo lắp dễ dàng.
2.3. Tính toán cơ cấu nâng.
2.3.1. Tính kích thước dây cáp.
Kích thước dây cáp được chọn phải đạt được tải trọng kéo đứt tối thiểu F
0
,
dựa vào công thức 3-14[7].
F
0
= S
max
* n
p
= 33813,45 * 4 = 135253,8 ( N ).
Với: n

p
= 4: hệ số an toàn bền của cáp Bảng 3.1[7]
Xuất phát từ điều kiện theo công thức (3-14) với loại dây đã chọn trên, với
giới hạn bền của sợi cáp σ
b
=1700 N/mm
2
. Chọn đường kính dây cáp d
c
= 15 mm có
lực kéo đứt là S
đ
= 155000 (N) (phụ lục 12 của TCVN 4244-86)
Vậy dây cáp được chọn đạt yêu cầu.
2.3.2. Tính các kích thước cơ bản của tang và ròng rọc.
Tang cuốn cáp có dạng hình trụ rỗng (được sử dụng phổ biến trong các loại
máy trục), có trục đỡ, dùng để cuốn cáp. Nhờ sự truyền mômen và vận tốc từ động
cơ qua hộp giảm tốc, tang biến chuyển động quay của động cơ thành chuyển động
tịnh tiến của vật nâng.
Thông thường tang trụ có hai loại: tang trơn và tang có rãnh.
Tang trơn là trên mặt tang nhẵn, hai đầu có thành tang để cuốn nhiều lớp cáp.
Tang này sử dụng khi có dung lượng cáp lớn, chưa xác định được chiều cao nâng
chính xác. Tang này có nhược điểm là nhanh mòn do cọ xát nhiều, lớp cáp trong
cùng chịu lực ép lớn.
Tang có rãnh là trên bề mặt tang được tiện rãnh dạng đáy tròn theo kích thước
dây cáp theo chiều xoắn ốc. Tang được chọn ở đây là tang kép có rãnh, rãnh có
dạng xoắn ốc từ hai đầu vào giữa. Tang có rãnh được cuốn một lớp cáp và dùng cho
máy nâng có chiều cao nâng cố định. Tang này có nhiều ưu điểm: rãnh trên tang có
tác dụng dẫn cáp cuốn theo rãnh, giữa các vòng cáp kề nhau có khe hở và như vậy
cáp không bị chà xát vào nhau, diện tích tiếp xúc giữa cáp và tang lớn nên giảm ứng

suất tiếp xúc.
2.3.2.1. Đường kính tang.
Đường kính nhỏ nhất cho phép đối với tang và ròng rọc phải thích hợp với
cáp để tránh cáp bị uốn nhiều gây ra mỏi và đảm bảo độ bên lâu cho cáp.
Đường kính nhỏ nhất cho phép của tang được xác định theo công thức 3-56 [7].
D
t
≥ h
1
d
c
.
H
1
= 16 hệ số đường kính tang, theo Bảng 3-10[7].
D
t
≥ 16 * 15 = 240 (mm).
Trang 13
Thiết kế cổng trục lăn trọng tải 25T
Chọn đường kính tang: D
t
= 500 (mm)
Đường kính nhỏ nhất cho phép của ròng rọc dẫn hướng được xác định theo
công thức 3-56 [7].
D
h
≥ h
2
d

c
.
H
2
= 18 hệ số đường kính ròng rọc dẫn hướng, theo Bảng 3-10[7].
D
h
≥ 18 * 15 = 270 (mm).
Chọn đường kính ròng rọc dẫn hướng: D
t
= 300 (mm).
Đường kính nhỏ nhất cho phép của ròng rọc cân bằng được xác định theo
công thức 3-56 [7].
D
c
≥ h
3
d
c
.
H
3
= 14 hệ số đường kính ròng rọc cân bằng, theo Bảng 3-10[7].
D
c
≥ 14 * 15 = 210 (mm).
Chọn đường kính ròng rọc cân bằng: D
c
= 300 (mm).
2.3.2.2. Chiều dài tang.

Chiều dài tang phải được tính toán sao cho khi hạ vật xuống vị trí thấp nhất
trên vẫn còn ít nhất 1,5 vòng cáp dữ trữ, không kể những vòng cáp nằm trong kẹp
(quy định về an toàn ).
Chiều dài toàn bộ của tang xác định theo công thức 3-56b [7] đối với trường
hợp palăng kép.
L
t
= 2(L
0
+ L
1
+ L
2
) + L
3
Trong đó: + L
1
= 4t dùng để kẹp đầu cáp trên tang.
T = d
c
+ ( 2 ÷ 3 ) = 18 mm : bước cáp.
=> L
1
= 4 * 18 = 72mm.
Trang 14
Hình 2.5. sơ đồ xác định chiều dài tang.
L
L2
L1
Lo

L3
Lo
L2L1
L
t
Thiết kế cổng trục lăn trọng tải 25T
+ Vì tang được cắt rãnh, cáp cuộn một lớp, nên không phải làm thành bên,
tuy nhiên ở hai đầu tang trước khi vào phần cắt rãnh ta để trữ lại một khoảng L
2
=
20mm.
+ L
3
phần tang không tiện rãnh để bảo đảm cho góc lệch cáp với ròng rọc ở
dưới tang khi móc treo ở vị trí cao nhất và cách trục tang một khoảng bằng h
min
.
L
3min
= b – 2 * h
min
* tgγ
Trong đó: b khoảng cách giữa hai ròng rọc ngoài cùng giữa hai ổ móc treo.
Hmin :khoảng cách nhỏ nhất giữa trục tang với trục các ròng rọc treo móc
Dựa vào kết cấu đã có, có thể lấy sơ bộ:
B = 300 (mm).
Hmin

= 600 (mm).
Tg gγ = tg6

0
= 0,1051: góc cho phép dây cáp chạy trên tang bị lệch so với
phương thẳng đứng.
L
3min
=300 – 2 *600 * 0,1051 = 173,88 (mm)
Chọn L
3
= 180 (mm)
+ L
0
– chiều dài mỗi phần rãnh của tang cuốn cáp: theo công thức 3-58 [7]

)(45018.32
50014.3
49000
.32
.
0
mmt
D
Ha
L
t
=







÷+
×
×
=






÷+=
π
Vậy chiều dài tang là: L
t
= 2 * (450 + 72 + 20) +180 = 1264 (mm).
Chọn L
t
= 1280 (mm)
Tang được đúc bằng vật liệu Gang (GX15-32) loại vật liệu thông dụng phổ
biến nhất có:
+ Bề dày thành tang xác định theo công thức trang 65-[7].
δ = 0,03 * D
t
+(6÷10)
δ = 0,03 * 500 + 7 = 22 (mm)
+ Kiểm tra sức bền của tang theo công thức 3-68[7].

[ ]
n

ng
ngtr
t
D
S
σ
δ
δ
σσ
≤








−
==
1
max
max
σ
tr
: ứng suất điểm trong cùng của tang.
σ
ngmax
: ứng suất điểm ngoài cùng lớn nhất của tang.
[σ]

n
: ứng suất nén cho phép.
S
max
= 33813,45 N

)/(3,89
2218.
500
22
1
45,33813
2
max
mmN
ngtr
=
×






−
==
σσ
Trang 15
Thiết kế cổng trục lăn trọng tải 25T
Tang được đúc bằng gang xám (GX15-32) có giới hạn bền nén là σ

bn
= 565
N/mm
2
. Ứng suất cho phép xác định theo giới hạn bền nén với hệ số an toàn k = 4.
[ ]
2
/25,141
4
565
mmN
k
bn
n
===
σ
σ
Vậy :σ
tr
< [σ]
n
tang đạt yêu cầu về nén.
2.3.3. Chọn động cơ điện :
Công suất tĩnh khi nâng vật bằng trọng tải đựơc xác định :

η
××
×
=
102060

0 n
VQ
N
[kW] theo công thức 5 - 13 [7].
với :η hiệu suất của cơ cấu bao gồm :
η = η
p
* η
t
* η
0
= 0,875.
η
p
= 0,97 hiệu suất pa lăng đã tính ở trên.
η
t
= 0,96 hiệu suất tang (bảng1-9 [1] )
η
0
= 0,94 hiệu suất của bộ truyền có kể cả khớp nối, xuất phát từ bảng 1-9
[1] với giả thiết bộ truyền được chế tạo thành hộp giảm tốc hai cấp bánh răng trụ.
Vậy :
14,18
875,0102060
7,3262500
100060
0
=
××

×
=
××
×
=
η
n
vQ
N
(kW).
Tương ứng với chế độ làm việc là M4 (trung bình), sơ bộ chọn động cơ điện
không đồng bộ có mômen mở máy hơi cao, được che kín, quạt gió, loại AOΠ2 – 81
– 10 có các đặc tính sau đây: ( theo bảng 3P [4] ).
Công suất danh nghĩa : N
dc
= 17 ( kW).
Số vòng quay danh nghĩa: n
dc
= 600 (vòng/phút).
Hệ số quá tải :
2,2
max
=
M
M
dn

Mômen vôlăng của rôto: ( G
i
D

i
2
)
rôto
= 37 (Nm
2
)
Khối lượng động cơ : m
dc
= 325 (kg).
2.3.4. Tỷ số truyền chung.
Tỷ số truyền chung từ trục động cơ đến trục tang theo công thức 3-15[1].

t
dc
n
n
i
=
0
Số vòng quay của tang để đảm bảo vận tốc nâng cho trước.

)/(15,9
)015,05,0(14,3
47,3
0
phvg
D
av
n

n
t
=
+×
×
=
×
×
=
π
n
dc
: Số vòng quay của động cơ
Vậy tỷ số truyền cần có :
57,65
15,9
600
0
===
t
dc
n
n
i
.
Trang 16
Thiết kế cổng trục lăn trọng tải 25T
2.3.5. Kiểm tra động cơ điện về nhiệt.
Ta có chế độ làm việc của cơ cấu là M4, theo trang 19 [7] thi ta có biểu đồ cấp
tải chuẩn của cơ cấu như hình 2.6 với k

p
= 0,25.
Theo sơ đồ hình 2.6 thì cơ cấu nâng sẽ làm việc với các trọng lượng vật nâng
như sau: Q
1
= Q; Q
2
= 0,733Q; Q
3
= 0,461Q; Q
4
= 0,2Q và thời gian làm việc với
các trọng lượng này tương ứng là: 0,167 : 0,166 : 0,167 : 0.5 ≈ 1 : 1 : 1 : 3.
Động cơ điện đã chọn có công suất danh nghĩa nhỏ hơn công suất tĩnh yêu cầu
Khi làm việc với vật nâng có trọng lượng bằng trọng tải, do đó phải được kiểm tra
về nhiệt ( về momen mở máy ).

Để kiểm tra được động cơ về nhiệt, ta lần lượt xác định các thông số tính toán
trong các thời kỳ làm việc khác nhau của cơ cấu.
Các thông số cần xác định:
a) Trọng lượng vật nâng cùng bộ phận mang vật :Q
0
= 262500 (N)
b) Lực căng dây trên tang khi nâng vật, theo công thức 2-19 [1].

04
98,0)98,01(2
)98,01(262500
)1(
)1(

×−×
−×
=
×−×
−×
=
ta
n
m
Q
S
λλ
λ
= 33813,45 (N).
c) Hiệu suất của cơ cấu không tính hiệu suất palăng khi làm việc với vật
nâng trọng lượng bằng trọng tải :η = η
t
× η
0
= 0,96 ×0,94 = 0,9.
Trang 17
Hình 2.6. sơ đồ gia tải của cơ cấu nâng.
Thiết kế cổng trục lăn trọng tải 25T
d) Momen trục động cơ khi nâng vật, theo công thức 2-79 [1].

5,286
9,057,652
25,045,33813
2
0

0
=
××
××
=
××
××
=
η
i
mDS
M
n
n
Nm.
e) Lực căng dây trên tang khi hạ vật, theo công thức 2-22 [1].

)98,01(2
98,0)98,01(262500
)1(
)1(
4
141
−×
×−×
=
×−
×−×
=
−−+

m
Q
S
a
ta
h
λ
λλ
= 31824,94 (N).
F) Momen trục động cơ khi hạ vật, theo công thức 2-80 [1].

)(4,218
5,762
9,025,031825
2
0
0
Nm
i
mDS
M
h
h
=
×
×××
=
×
×××
=

η
g) Thời gian mở máy khi nâng vật, theo công thức 3-3 [1].

η
β
×××−
××
+
−
×
=
∑
2
0
2
1
2
00
1
2
)(375
)(375
)(
iaMM
nDQ
MM
nDG
t
nm
nm

ii
n
m

2
i
i
DG
∑
≈ (G
i
D
i
2
)
rôto
+ G
i
D
i
2
)
khớp
= 37 + 16,2 = 53,2 (Nm
2
)
Với Momen vô lăng :(G
i
D
i

2
)
rôto
= 37 Nm
2
( G
i
D
i
2
)
khớp
= 16,2 Nm
2
.
Theo bảng 5 – 2 [7] ta tính được mômen vôlăng của khớp nối:
( G
i
D
i
2
)
khớp
= 0,45.G. D
2
= 0,45.400.0,3
2
= 16,2 (Nm
2
)

(Với d đường kính ngoài cùng của khớp nối và G trọng lượng của khớp nối.
Chọn sơ bộ d = 300mm, trọng lượng của khớp nối là G = 400 N).
Ta có :β=1,1.

2
2
)(52,582,531,1 NmDG
i
i
=×=
∑
β
.
M
m
Momen mở máy của động cơ, đối với động cơ đã chọn là động cơ điện
xoay chiều kiểu dây cuốn, M
m
xác định theo công thức 2-75[1].

dn
dndnmmma
m
M
MMMM
M 8,1
2
1,1)5,28,1(
2
min

=
+÷
=
+
=
M
dn
: momen danh nghĩa động cơ :

)(58,270
600
17
95509550 Nm
n
N
M
dc
dc
dn
=×=×=
M
m
= 1,8.270,58 = 487 (Nm).
Do đó : khi Q
1
= Q

476,0
875,057,654)5,286487(375
6005,0262500

)5,286487(375
60052,58
22
2
=
×××−
××
+
−×
×
=
n
m
t
( S)
Gia tốc mở máy là:Q
1
= Q
Trang 18
Thiết kế cổng trục lăn trọng tải 25T

2
/13,0
498,060
7,3
60
sm
t
v
j

n
m
n
=
×
=
×
=
Gia tốc này nằm trong giới hạn cho phép với các loại cổng trục phục vụ trong
các phân xưởng cơ khí ( theo bảng 2 – 22 [1] ).
Thời gian mở máy khi hạ vật :

η
β
×××+
××
+
+
=
∑
2
0
2
1
2
00
1
2
)(375
)(375

*)(
iaMM
nDQ
MM
nDG
t
hm
hm
ii
h
m

)(135,0
875,057,654)4,218487(375
6005,0262500
)4,218487(375
60052,58
22
2
st
h
m
=
×××+
××
+
+×
×
=
.

Trên đây trình bày cách tính toán các thông số cho trường hợp Q
1
= Q. Các
trường hợp Q
2
; Q
3
; Q
4
cũng tương tự, kết quả phép tính các thông số cho các trường
hợp tải trọng khác nhau được ghi theo bảng dưới đây :
Thông số Đơn vị Q
1
= Q Q
2
= 0,773Q Q
3
= 0,461Q Q
4
= 0,2Q
η 0, 875 0,82 0,75 0,7
Sn N 33813,45 26137,8 15588 6763
Sh N 31824,94 24600 14671,3 6365
Qo N 262500 202912,5 121012,5 52500
Mn Nm 286,5 221,5 132 57,3
Mh Nm 218,4 168,8 101 43,7
n
m
t
s 0,476 0,358 0,266 0,219

h
m
t
s 0,135 0,144 0,16 0,177
Thời gian chuyển động với vận tốc ổn định :

)(95,145
7,3
96060
s
v
H
t
n
v
=
×
=
×
=
Momen trung bình bình phương có thể xác định theo công thức gần đúng
(Nm)

∑
∑ ∑
+
=
t
tMtM
M

vtmm
tb
22
. Theo công thức : 2-37[1].
∑
m
t
:tổng thời gian mở máy trong các thời kỳ làm việc với tải trọng khác
nhau, s
M
t
: momen cản tỉnh tương ứng với tải trọng nhất định trong thời gian chuyển
động ổn định với tải trọng đó, Nm.
t
v
:thời gian chuyển động với vận tốc ổn định khi làm việc với từng tải trọng .
Trang 19
Thiết kế cổng trục lăn trọng tải 25T
∑
t
:toàn bộ thời gian đông cơ làm việc trong một chu kỳ bao gồm thời gian
làm việc trong các thời kỳ chuyển động ổn định và không ổn định, s.
M
m
momen mở máy của động cơ điện, Nm.

)(8,251
177,0.316,0144,0135,0219,0.3266,0358,0476,010.95,145
)7,43.31018,1684,2183,57.3132221,5286,5.(95,145
)177,0.316,0144,0135,0219,0.3266,0358,0476,0(487

22222222
2
NmM
tb
=
++++++++
++++++++
++++++++
=

Công suất trung bình của động cơ phát ra là: theo công thức 2-76 [1].

Kw
nM
N
dctb
tb
8,15
9550
600.8,251
9550
.
===
.
Kết quả phép tính kiểm tra về nhiệt cho thấy động cơ điện được chọn là loại
AOΠ2 – 81 – 10. Có công suất danh nghĩa là N
dn
=17Kw hoàn toàn thoả mãn yêu
cầu khi làm việc.
2.3.6. Tính và chọn phanh .

Phanh dùng để hãm hoặc điều chỉnh tốc độ cơ cấu, triệt tiêu được động năng
của các khối lượng chuyển động tịnh tiến và chuyển động quay. tất cả các cơ cấu
máy trục đều phải dùng thiết bị phanh hãm,nhất là các cơ cấu làm việc vận tốc cao.
Mà trong đó sự an toàn trong quá trình nâng hạ đều phụ thuộc vào hệ thống phanh,
do đó cơ cấu nâng của cổng trục phải trang bị thiết bị phanh hãm để đảm bảo độ an
toàn. Quá trình phanh được thực hiện bằng cách đưa vào cơ cấu lực cản phụ dưới
dạng ma sát nảy sinh ra momen phanh.
Phanh được dùng có thể có nhiều loại : phanh đai, phanh một má, phanh hai
má, phanh áp trục, phanh ly tâm … có thể phanh thường đóng hoặc thường mở,ở
đây ta chọn phanh hai má loại phanh thường đóng và được bố trí trên trục động cơ.
vì những lý do sau :
+ Loại phanh này có kích thước nhỏ ngọn hơn các loại phanh khác.
+ Lực phanh tác dụng đối xứng lên trục đặt phanh.
+ Đảm bảo đóng mở nhịp nhàng giữa các má phanh với bánh phanh nên độ an
toàn sẽ cao hơn cho cơ cấu nâng khi làm việc với tải trọng lớn.
+ Phanh thường đóng làm việc an toàn hơn phanh thường mở. khi có sự cố xảy
ra thì phanh vẫn đóng vật nâng ở tư thế treo, không bị rơi đột ngột.
+ Đặt phanh trên trục đông cơ thì mômen phanh nhỏ hơn ở các vị trí khác, do
đó kích thước, trọng lượng của phanh sẽ nhỏ hơn và tính an toàn cũng cao hơn. để
chọn phanh làm việc có hiệu quả và an toàn ta dựa vào giá trị momen phanh yêu
Trang 20
Thiết kế cổng trục lăn trọng tải 25T
cầu M
ph
. momen phanh của cơ cấu nâng được xác định từ điều kiện giữ vật nâng
treo ở trạng thái tĩnh với hệ số an toàn n.
M
ph
= n.M
t

≤ [M
ph
] . công thức 3-13[1]
trong đó : n hệ số an toàn của phanh
Phanh được đặt trên trục động cơ nên:
Momen phanh được tính : công thức 3-14[1]

57,6542
875,05,026250075,1
2
0
00
××
×××
=
××
×××
=
ia
DQn
M
ph
η
= 383,13 (Nm)
trong đó η hiệu suất cơ cấu nâng
n =1,75 hệ số an toàn, theo bảng 3. 2 [1].
D
0
đường kính tang tính đến tâm cáp.
Q

0
trọng tải và trọng lượng bộ phận.
Dựa vào điềư kiện (2.2) ta chọn loại phanh, tuy nhiên không nên chọn loại
phanh có momen phanh danh nghĩa lớn hơn momen phanh yêu cầu nhiều quá vì
như vậy sẽ tải trọng động lên cơ cấu khi phanh.
Qua Việc phân tích tính toán ở trên, ta chọn loại phanh má điện xoay chiều, ký
hiệu TKT-300 đảm bảo mômen phanh danh nghĩa vừa đúng M
ph
= 500Nm.
Trang 21
L
2
15
3
4
6
7
11
14
108912
13
1
5
D
r
l
l
1
D
r

Hình 2.7. Sơ đồ nguyên lý phanh má điện.
1. bánh phanh; 2, 4. má phanh; 3, 5. Tay đòn phanh; 6. Nam điện; 7. Tay đòn
của cơ cấu tạo lực mở phanh; 8. lò xo tạo phanh; 9 Lò xo phụ; 10. Đai ốc nén
lò xo; 11. Đai ốc dùng khi bảo dưỡng hoặc thay mới má phanh; 12. Đai ốc
điều chỉnh hành trình phanh; 13. Ống bao;14. thanh đẩy;15.Vít hạn chế hành
trình phanh từ.
Thiết kế cổng trục lăn trọng tải 25T
Lực đóng phanh được xác định theo công thức 2-34[1].

lfD
lM
P
ph
×××
×
=
η
0
1
trong đó :
D : đường kính bánh phanh D = 300mm.
f : hệ số ma sát giữa vật kiệu bánh phanh thép các bon C45 và vật liệu
lót phanh ; theo bảng 2-8[1].
η = 0,9: hiệu suất hệ thống bản lề
l
1
= 200mm
l = 420mm.

)(2027

4209,035,03,0
20013,383
1
N
lfD
lM
P
o
ph
=
×××
×
=
×××
×
=
η
Khi mở phanh lò xo chính bị ép thêm một khoảng dẫn đến lực sẽ tăng lên.
Giả thiết tăng 10% so với ban đầu, nghĩa cần có lực đẩy ≈1,1.P = 2027.1,1 =
2229,7 (N)
Để đạt lực đẩy P = 2229,7 (N) phải xác định momen nam châm hút M
n
và
khoảng tay đòn đặt lực a.

7,2229==
a
M
P
n

(N)
Chọn khoảng cách tay đòn a = 60 mm.
M
n
= P × a = 2229,7 × 0,06 = 133,8 ( Nm ).
Vậy có thể chọn nam châm điện có các thông số đây:
Momen nam châm hút M
n
= 130 (Nm)
Tay đòn đặt lực : a = 60mm.
Momen trọng lượng ngàm nam châm: M
ng
= 4,2 Nm.
Lực lò xo chính khi đóng phanh:

a
M
PPP
ng
Pc
++=
.
trong đó : P
p
= 20 ÷ 80 (N). Lấy P
p
=50 (N) theo trang 31-[1]

)(7,2349
60

4200
507,2229 N
a
M
PPP
ng
Pc
=++=++=
.
Lực lò xo chính lớn nhất khi mở phanh có thể giả thiết lớn hơn 10% so với
thường tức là P
cmax
=1,1 × 2349,7 = 2584,67 (N). Lấy bước dịch chuyển lớn nhất
của thanh lõi ngang với phanh là Δx = 4mm.
Định luật húc cho biến dạng lò xo : F = k × Δx
với k : là độ cứng của lò xo
Trang 22
Thiết kế cổng trục lăn trọng tải 25T
Δx : độ biến dạng lò xo. 2584,67 = k × 0,004
=> k =
646167
004,0
67,2584
=
(N/m).
Áp lực má phanh lên bánh phanh.

)(8,3648
35,0*3,0
13,383

N
fD
M
N
ph
==
×
=
.
Áp suất trung bình :

0
360
βπ
×××
×
=
BD
N
P
trong đó : B Chiều rộng bánh phanh, lấy B = 80 mm.
β
0
Góc ôm của má phanh lên bánh phanh
lấy :β
0
=70
0
.
Vậy:

25,0
708030014,3
3608,3684360
0
=
×××
×
=
×××
×
=
βπ
BD
N
P
(N/mm
2
)
theo bảng : 2-10[1].Áp suất cho phép [p] = 0,4 N/mm
2
=> phù hợp.
Khe hở lớn nhất giữa má phanh và bánh phanh xác định theo công thức 2-
35[1].Với h
1
và h
2
là khe hở lớn nhất và bình thường của thanh lõi ngang phanh h
1
=
4mm; h

2
= 2,5mm.
Khe hở lớn nhất :
96,0
4202
2004
2
11
=
×
×
=
×
×
=
l
lh
Max
ε
(mm)
Khe hở bình thường :
6,0
4202
2005,2
2
12
=
×
×
=

×
×
=
l
lh
ε
(mm)
2.4. Thiết kế hộp giảm tốc.
Hộp giảm tốc cần thiết kế là bánh răng trụ 3 cấp khai triển, trục ra và trục vào
quay về một phía.
Các thông số cần thiết :
Số vòng quay trục vào: n
1
= 600 vòng/phút.
Động cơ dẫn động : N = 17 Kw.
Tỉ số truyền chung của hộp là i
c
= 65,57
2.4.1. Phân phối tỷ số truyền.
Trong trường hợp này động cơ nối trực tiếp với trục vào của hộp nên không
thông qua bộ truyền ngoài.
Ta tiến hành thiết kế hộp giảm tốc khai triển 3 cấp bánh răng trụ.
Gọi: i
cn
là tỷ số truyền cặp bánh răng cấp nhanh.
i
tg
là tỷ số truyền cặp bánh răng trung gian.
i
cc

là tỷ số truyền cặp bánh răng cấp chậm.
Trang 23
Thiết kế cổng trục lăn trọng tải 25T
Với hộp giảm tốc cỡ lớn, việc phân phối tỷ số truyền xuất phát từ điều kiện
tổng trọng lượng của các bánh răng là nhỏ nhất hoặc tổng khoảng cách trục là nhỏ
nhất. Lúc này thường lấy i
n
< i
c
.
Từ cơ sở như trên ta tiến hành phân phối tỷ số truyền như sau:
i
cn
= 3,5
i
tg
= 4,2
i
cc
= 4,46
Lúc này i
0
= i
cn
.i
tg
.i
cc
= 3,5.4,2.4,46 = 65,56 => sai số rất nhỏ so với thực tế nên
ta chấp nhân phương án phân phối tỷ số truyền này.

Xác định số vòng quay, công suất và momen xoắn trên các trục I; II; III; IV
của hộp giảm tốc.
Số vòng quay : n
1
= 600 (v/ph).
n
2
=
5,3
600
1
=
cn
i
n
= 171,43 (v/ph).
n
3
=
82,40
2,4
43,171
2
==
tg
i
n
(v/ph).
n
4

=
15,9
46,4
82,40
3
==
cc
i
n
(v/ph).
Công suất : N
I
= N × η
cặp ổ
= 17 × 0,99 = 16,83 Kw.
N
II
= N
I
× η
bánh răng
× η
cặp ổ
= 16,83 × 0,97 × 0,99 = 16,16 Kw.
N
III
= N
II
× η
bánh răng

× η
cặp ổ
= 16,16 × 0,97 × 0,99 = 15,52 Kw.
N
IV
= N
III
× η
bánh răng
× η
cặp ổ
= 15,52 × 0,97 × 0,99 = 14,9 Kw.
Các giá trị của η
cặp ổ
, η
bánh răng
tra theo bảng 2 – 1 [4]
Momen xoắn :

5,267877
600
83,16
.10.55,910.55,9
6
1
6
===
n
N
M

I
I
( Nmm)

(Nmm) 900239
43,171
16,16
.10.55,910.55,9
6
2
6
===
n
N
M
II
II

(Nmm) 3630965
82,40
52,15
.10.55,910.55,9
6
3
6
===
n
N
M
III

III


(Nmm) 15551366
15,9
9,14
.10.55,910.55,9
6
4
6
===
n
N
M
IV
IV
2.4.2. Thiết kế bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng cấp nhanh.
2.4.2.1. Chọn vật liệu. ( theo bảng 3 – 8 [4] ).
Vật liệu làm bánh răng nhỏ : thép 50 thường hoá phôi rèn như vậy có các số
liệu sau :
Trang 24
Thiết kế cổng trục lăn trọng tải 25T
σ
b
= 600 N/mm
2
.
σ
ch
= 300 N/mm

2
.
HB = 220.
Vật liệu bánh răng lớn: thép 40 thường hoá, phôi rèn. các số liệu sau :
σ
b
= 560 N/mm
2
.
σ
ch
= 280 N/mm
2

HB = 200
2.4.2.2. Định ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn cho phép.
a) Ứng suất tiếp xúc cho phép:
Số chu kỳ tương đương của bánh lớn xác định theo công thức 3- 4[4]

iitd
Tn
M
M
uN 60
3
max
∑







=

trong đó : u =1
n
2
= 171,43 (v/ph).
T = 10.310.2.4.1/4 = 6200
(số giờ làm việc với giả thiết thời gian làm việc của cơ cấu là 10 năm, mỗi ngày làm
việc 2 ca mỗi ca 4 giờ).

=






∑
3
max
M
M
(1
3
+0, 109
3
) = 1, 0013

N
tđ2
= 60.1.171,43.1,003.6200 = 6,4.10
7
=> N
tđ2
> N
0
= 10
7
Vậy số chu kỳ tương đương của bánh nhỏ :
N
tđ1
= N
tđ2
. i
cn
= 6,4.10
7
.3,5 = 22,4.10
7
.
N
tđ1
> N
0
= 10
7

Ứng suất tiếp xúc cho phép của bánh lớn và bánh nhỏ ( theo bảng 3 – 9 [4] ).

[σ]
tx2
=2,6.200 = 520 N/mm
2
[σ]
tx1
=2,6.220 = 572 N/mm
2
để tính sức bền sử dụng trị số nhỏ [σ]
tx2
= 520 N/mm
2
b) Ứng suất uốn cho phép :
Số chu kỳ tương đương của bánh lớn ( công thức 3 – 8 [4] ).

ii
m
td
Tn
M
M
uN 60
max
2
∑







=

trong đó :lấy m = 6 (thép chế tạo là thép thường hoá và tôi cải thiện ).
u = 1
n
II
= 171,43 v/ph (n của bánh bị dẫn )
Trang 25