Cần trục tháp

<span class="text_page_counter">Trang 1</span><div class="page_container" data-page="1">

<b>KHOA CƠ – ĐIỆN</b>

<b>BỘ MÔN KĨ THUẬT CƠ KHÍ</b>

<i><b> tài: </b></i> <b>Giới thiệu cần trục tháp</b>

<b>Sinh viên thực hiệnGiảng viên hướng dẫnHọ và tênMã sinh viên</b>

Nguyễn Văn Nhã

Đoàn Minh Hưng^21210606902121060383TS.Đồn Cơng Luận

<b>Hà Nội, 2023</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 2</span><div class="page_container" data-page="2">

<b>1.6 Thông số cơ bản của cần trục tháp...5</b>

<b>1.7 Đặc điểm các cơ cấu của cần trục tháp...5</b>

<b>CHƯƠNG 2:TÍNH TỐN CÁC CƠ CẤU CẦN TRỤC THÁP...8</b>

<b>2.1 Lựa chọn thông số cần trục...8</b>

<b>2.2 Tính chọn các thơng số cơ bản...9</b>

<b>CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN CƠ CẤU NÂNG...16</b>

<b>3.1 Mơ tả cơ cấu nâng...16</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 3</span><div class="page_container" data-page="3">

<b>CHƯƠNG 1.GIỚI THIỆU VỀ CẦN TRỤC THÁP1.1 Khái niệm</b>

- Cần trục tháp là loại cần trục tiêu biểu được sử dụng rộng rãi trong xây dựng nhàcao tầng, xây dựng công nghiệp và lắp ráp các thiết bị trên cao. Chúng có đặc điểmlà cột tháp cao, đỉnh tháp lắp cần dài quay được tồn vịng, các bộ máy thường đượcdẫn động điện độc lập dùng mạng điện cơng nghiệp.

- Cần trục tháp thường có đủ các bộ máy như nâng hạ hàng, thay đổi tầm với, bộmáy quay, bộ máy di chuyển vì vậy chúng có thể vận chuyển hàng hóa trong mộtkhơng gian rộng lớn. Mặt khác kết cấu của cần trục tháp hợp lý nên có thể vậnchuyển hàng hóa trong một khơng gian rộng lớn, tính cơ động cao

7. Đoạn ống để nâng cột

<b>1.3 Phân loại</b>

 Theo phương pháp lắp đặt tại hiện trường có thể chia ra:

- Cần trục tháp di chuyển trên ray: phục vụ trong các kho bãi, trong các nhàmáy, ở những vị trị có khơng gian rộng

- Cần trục tháp cố định : chân tháp gắn liền với nền hoặc tựa trên nền thôngqua bệ đỡ hoặc các gối tựa cố định,thường dùng trên các công trường xây dựng nhàdân dụng và nhà cơng nghiệp

<i><small>Hình 1. 1:Cấu tạo cần trục tháp</small></i>

</div><span class="text_page_counter">Trang 4</span><div class="page_container" data-page="4">

- Cần trục tháp tự nâng: có thể nằm ngồi hoặc trong cơng trình,tháp được tựnối dài để tăng độ cao nâng theo sự phát triển chiều cao của cơng trình. Khi tháp cóđộ cao lớn,nó được neo với cơng trình để tăng độ ổn định của cần trục và tăng khảnăng chịu lực ngang. Trên cơng trình xây dựng, khi làm việc nó tự nâng tồn bộ cầntrục theo chiều cao cơng trình và tồn bộ tải trọng được truyền xuống cơng trình(cần trục neo tường).

 Theo đặc điểm làm việc của cần trục:

- Cần trục loại tháp quay : Toàn bộ tháp và cơ cấu được đặt trên bàn quay.Bàn quay tựa trên các thiết bị tựa quay đặt trên khung di chuyển

quay thì

- Cần trục tháp không quay: Phần quay đặt trên đầu tháp. khi chỉ có cần, đỉnhtháp, đối trọng và các cơ cấu đặt trên đó quay.

 Theo phương pháp thay đổi tầm với

- Cần trục tháp thay đổi tầm với bằng cách thay đổi góc nghiêng của cân- Cần trục tháp thay đổi tầm với bằng cách di chuyển xe con trên ray của cần.Loại này có kết cấu nặng hơn loại cần trục thay đổi tầm với bằng thay đổi gócnghiêng của cần nhưng có độ cao nâng và tốc độ dịch ngang của vật nâng là ổn

</div><span class="text_page_counter">Trang 5</span><div class="page_container" data-page="5">

trí thích hợp. Tồn bộ tải khi nâng được cân bằng và truyền lực xuống dưới đế cẩu.Người lái trong cabin sẽ điều khiển các bộ máy nâng hạ hàng, quay cần và dichuyển xe con một cách độc lập hoặc đồng thời theo một quy trinh cụ thể.

<b>1.5 Phạm vi sử dụng</b>

Thường được sử dụng trong xây lắp các cơng trình xây dựng dân dụng,xây dựngcông nghiệp hoặc dùng để bốc dỡ,vận chuyển hàng hố,cẩu kiện vật liệu trên cáckho bãi do có chiều cao nâng và tầm với lớn ,khoảng không gian phục vụ rộng nhờcác chuyển động nâng hạ vật,thay đổi tầm với,quay tồn vịng và dịch chuyển tồnbộ máy

Tuy nhiên do kết cấu phức tạp,tháp cao và nặng tốn kém trong việc tháo dỡvà lắp dựng,di chuyển,chuẩn bị mặt bằng nên chỉ dùng cần trục tháp ở những nơi cókhối lượng xây lắp tương đối lớn ,thời gian phục vụ cho công việc trong mộtkhoảng thời gian dài hoặc khi sử dụng những loại cần trục tự hành khơng kinh tếhoặc khơng có khả năng đáp ứng u cầu của cơng việc.

Do tính chất ln đổi địa điểm nên chúng được thiết kế sao cho dễ tháo dỡ,lắp dựng và vận chuyển hoặc có khả năng tự dựng bằng các thiết bị cơ khí hay thuỷlực và được di chuyển trên đường dưới dạng tổ hợp toàn máy . Điều này cho phépgiảm chi phí và thời gian lắp dựng cần trục

<b>1.6 Thông số cơ bản của cần trục tháp</b>

-Sức nâng (Q<small>dn</small>): là trọng lượng lớn nhất mà cầnnâng có thể an tồn tại một vị trí nhất định.

-Tầm với: là khoảng cách lớn nhất theo phươngngang từ tâm trục quay đến tâm thiết trị mang vật.

-Chiều cao nâng: là khoảng cách lớn nhất từchân cần trục đến tâm thiết bị mang vật theo phươngdọc. Chiều cao nâng thay đổi theo tầm với của cầntrục.

-Trọng lượng cần trục: là trọng lượng tồn máykhi khơng mang tải.

-Các thơng số động học bao gồm vật tốc quay của cầnvà các cơ cấu:

+ Vận tốc nâng, hạ vật (m/phút)

+ Vận tốc di chuyển của bộ phận mang thiết bị nâng hạ (m/phút)+Thời gian thay đổi tầm với (Vòng/ phút)

<b>1.7 Đặc điểm các cơ cấu của cần trục tháp</b>

a) Cơ cấu nâng: Cơ cấu nâng dùng để nâng, hạ vật theo phương thẳng đứng, nó có thể là một bộ phận của máy hoặc là một máy hoạt động độc lập

<i><small>Hình 1. 3:Thơng số cơ bản của cần trục</small></i>

</div><span class="text_page_counter">Trang 6</span><div class="page_container" data-page="6">

 Các loại cơ cấu nâng thường dùng-Cơ cấu nâng dùng vít đai ốc (hình a)

-Cơ cấu nâng dùng bánh răng- thanh răng(hình b)

-Cơ cấu nâng dùng xi lanh thủy lực hoặc khínén (hình c)

Các loại cơ cấu nâng hình a,b,c cónhược điểm lớn là tốc độ nâng thường khá nhỏ, tải

trọng nâng không lớn, chiều cao nâng bị hạn chế, hiệu suất không cao...Chúngthường được sử dụng trong các máy nâng đơn giản như: kích thanh răng, kích trụcvít, kích thủy lực, kích khí nén...

Cơ cấu nâng dùng tang quấn dây cáp( hoặc xích) khắc phục được hầu hết cácnhược điểm trên nên nó được sử dụng phổ biến trong các máy trục.

 Các bộ phận chủ yếu của cơ cấu nâng.

Cơ cấu nâng thông thường bao gồm các bộ phận chủ yếu sau:- Bộ phận dẫn động

- Bộ phận truyền động- Tang quấn ( cáp hoặc xích)

- Bộ phận mang giữ tải: thiết bị nhận vật nâng (móc, gầu ngoạm...);dây ( cáp hoặc xích); Puly

-Thiết bị giữ vật treo và điều chỉnh vận tốc

-Ngồi ra cịn có thiết bi an tồn, thiết bị điều khiển

<i><small>Hình 1. 4:Các cơ cấu nâng</small></i>

<i><small>Hình 1. 5:Cấu tạo cơ cấu nâng tang quấn dây cáp</small></i>

</div><span class="text_page_counter">Trang 7</span><div class="page_container" data-page="7">

b) Cơ cấu quay: Cơ cấu dùng để thưc hiện chuyển động quay cho phần quay của trục

- Cơ cấu quay có thể đặt trên phần khơng quay hoặc phần quay, dẫn động bằng tay hoặc điện

<i><small>Hình 1. 6: Cơ cấu dẫn động bằng điện đặt trên phần quay</small></i>

- Vận tốc quay của cần trục thường rất bé

- Quán tính khi khởi động thường rất lớn, thời gian chuyển động ổn định ngắn

</div><span class="text_page_counter">Trang 8</span><div class="page_container" data-page="8">

<b>CHƯƠNG 2:TÍNH TỐN CÁC CƠ CẤU CẦN TRỤC THÁP2.1 Lựa chọn thông số cần trục</b>

Việc lựa chọn thông số của cần trục tháp còn phụ thuộc vào điều kiện làmviệc cụ thể. Nhưng để thuận lợi cho q trình tính tốn và vẫn đảm bảo điều kiệnlàm việc tốt ta có thể chọn thêm các thông số sau :

- Sức nâng (Q<small>dn</small>): là trọng lượng lớn nhất mà thiết bị nâng có thể an tồn tại1 vị trí nhất định. Q<small>dn </small>= 5 (Tấn)

- Tầm với: là khoảng cách 2 đường thẳng đứng đi qua tâm móc ( hay tâmxe con) và tâm cơ cấu quay.

Chọn loại cần trục di chuyển trên ray. Với loại cần trục này thì các tải trọngdo gió gây ra và các tải trọng qn tính khi phanh hãm cần trục, phanh hãm xe conlà không lớn.

Hình thức kết cấu của cần trục tháp phải trọn sao cho đơn giản nhẹ nhàng dễchế tạo, đảm bảo độ ổn định và các yêu cầu về năng suất. Chọn cần trục tháp kiểuquay trên, nâng bằng thiết bị thủy lực do những ưu điểm của thiết bị thủy lực là làmviệc an toàn, ổn định, tạo ra lực nâng lớn, kết cấu gọn nhẹ và thao tác trong quátrình lắp dựng đơn giản hơn.

Nhược điểm của loại này là phải có thiết bị an tồn do q tình lắp dựng ở trên cao và chỉ di chuyển trên ray cố định trong một khoảng không gian nhất định.

Từ đây ta có thể chọn các thơng số của cần trục cần thiết kế theo một loại cần trục tháp đã có sẵn của Trung Quốc như sau :

<i>Bảng 2.1: Thông số máy cần trục tháp</i>

</div><span class="text_page_counter">Trang 9</span><div class="page_container" data-page="9">

5 Năm xuất xưởng 20086 Chất lượng mới _{chuẩn xuất khẩu}^{100% đạt tiêu}

9 Hệ thống điều khiển PLC, Biến tần ^{SX tại Nhật}_{Bản, Pháp}

13 Tải trọng tối đa đầu cần với 50M 2.3 tấn14 ^{Tải trọng tại tầm với 44M (4}_{nhánh cáp)} 2.72 tấn15 ^{Tải trọng tối đa ở tầm với từ}_2,5m-17,9m 8 tấn

17 ^{Vận tốc nâng tải ở tải trọng 8}_{tấn( 4 nhánh cáp)} 0~25 m/phút18 ^{Vận tốc nâng tải ở tải trọng 4}_{tấn( 4 nhánh cáp)} 0~50 m/phút19 ^{Vận tốc nâng tải ở tải trọng 4}_{tấn( 2 nhánh cáp)} 0~50 m/phút20 ^{Vận tốc nâng tải ở tải trọng 2}_{tấn( 2 nhánh cáp)} 0~100m/phút

</div><span class="text_page_counter">Trang 10</span><div class="page_container" data-page="10">

<b>a.</b>

<b>Cần</b>

- Kích thước mặt cắt ngang của các kết cấu- Chiều dài cần

- Chiều cao của giá chữ A- Chiều cao của cột

- Chiều dài của cần đối trọng

- Chiều dài của một khoang của cần và của cột- Góc nghiêng của các thanh xiên trong dàn

- Cần, cột chia làm mấy đoạn và chiều dài mỗi đoạn

 Chọn kết cấu của cần:- Đặc điểm :

+ Cần chịu tải trọng di động do xe con mang hàng gây ra+ Cần chủ yếu chịu uốn và xoắn

+ Chiều cao nâng và tầm với lớn

+ Phải có đường ray để di chuyển xe con+ Diện tích chắn gió của cần sao cho nhỏ nhất+ Trọng lượng của cần nhỏ nhất

- Để định kích thước mặt cắt ngang của cần dựa trên hai cơ sở:

+ Dựa theo những cần trục tháp đã được chế tạo và sử dụng ngồi thực tế có tải trọng nâng và tầm với gần sát cần trục thiết kế.

+ Dựa theo công thức kinh nghiệm trong tính tốn mặt cắt ngang cần của cần trục- Từ đó ta chọn dạng mặt cắt :

+ Cần dạng dàn không gian+ Mặt cắt ngang dạng tam giác

+ Xe con di chuyển trên gờ của hai thanh biên ở dưới cần

+ Cần có cấu tạo bởi hai thanh biên dưới là thép ống vuông và thanh biên trên là thép ống tròn và các thanh xiên, thanh ngang và thép ống trịn

+ Góc nghiêng của các thanh xiên với thanh biên bên trong dàn là 45<small>0</small>

</div><span class="text_page_counter">Trang 11</span><div class="page_container" data-page="11">

- Ưu điểm của mặt cắt dạng này là kết cấu và tính tốn đơn giản, có khả năngchế tạo trong nước, trọng lượng của cần nhẹ , kết cấu làm việc ổn định, nhẹ nhàng,gọn nhẹ, việc liên kết các thanh xiên, thanh ngang dễ dàng. Việc bố trí các bộ phậnkhác như cơ cấu nâng, cơ cấu di chuyển xe con và sơ đồ mắc cáp cũng đơn giản.

- Nhược điểm là mặt cắt và công chế tạo lớn

<b> Xác định kích thước mặt cắt ngang của cần</b>

- Chiều rộng b và chiều cao h của mặtcắt ngang tạo nên đặc trưng hình họcvà khả năng chịu lực của kết cấu cần- Dựa vào công thức kinh nghiệm

trong việc tính tốn chiều cao h củamặt cắt của cần trục, cổng trụcthường chọn.

12^÷1

) ∙ 20 = (1,83 ÷ 0,625) ∙ 10<small>3</small>(𝑚𝑚)16

Theo cơng thức kinh nghiệm tính chiều cao h của mặt cắt lớn nhất giữa cần của cần trục thường chọn trong khoảng:

ℎ = ( ¹

<small>20</small>÷ ¹) ∗ 𝐿 (2-2)

Trong đó: L- chiều dài của cần

h- là chiều cao mặt cắt giữa cần của loại cần trục thay đổi tầm với bằng cách nâng hạ cần.

ℎ = (1,1 ÷ 0,73)10<small>3</small>(𝑚𝑚). Chọn h = 0,8(m) = 800(mm)

Theo cơng thức kinh nghiệm để tính toánchiều rộng b của mặt cắt ngang giữa cần củacần trục thay đổi tầm với bằng nâng hạ cầnthường trong khoảng:

b = (11,5) x h = (11,5) x 800 = (0,8 ÷

Để giảm cácbất lợi về mặt kết cấukéo theo những yếutố khác thay đổi theonhư về không gian,trọng lượng của kếtcấu tăng theo và tốnkém vật liệu, đồngthời tham khảo cáccần trục đã được chếtạo và sử dụng ngoàithực tế thì ta chọnh=500mm

<i><small>Hình 2. 1:Thơng số mặt căt ngang</small></i>

</div><span class="text_page_counter">Trang 12</span><div class="page_container" data-page="12">

b =(1÷1,5).500=(0,5÷7,5).10 (mm) ta chọn b =600 mm

<b> Xác định chiều dài một khoang</b>

Toàn bộ chiều dài cần là 22m để đơn giản vàthuận tiện trong việc chế tạo cũng như trong quátrình vận chuyển ta chia cần thành 2 đoạn, mỗi đoạndài 11m. Các đoạn được nối với nhau bằng chốt chẻtạo thành mối ghép

Vì vậy ta có chiều dài một khoang là : a=1m

<b> Hình thức kết cấu của cột</b>

- Ta thấy cột tháp chủ yếu là chịu uốn và chịu nén đồng thời.

- Chiều cao của cột tháp tương đối lớn nên mức độ chịu tải trọng gió làtương đối lớn.

- Cột tháp cần phải có độ ổn định và độ cứng cao để thỏa mãn chế độ làmviệc của cần trục trong mọi trường hợp tải trọng tác dụng.

- Ta chọn cột tháp có diện tích mặt cắt khơng đổi cấu tạo bởi bốn thép góccánh đều chạy suốt chiều dài của tháp và các thanh giằng ngang, giằngxiên cũng là thép góc đều cạnh. Mặt cắt

hình vng. Liên kết giữa các nhánhbằng thanh giằng. Góc nghiêng của cácthanh biên với thanh xiên trong giàn là45<small>0</small>

*Ưu điểm:

- Độ ổn định kết cấu cao

- Việc liên kết với các cấu kiện khác dễ dàng- Có độ cứng theo các phương là như nhau.*Nhược điểm:

- Việc tính tốn kết cấu thép phức tạp- Chế tạo tốn cơng

<i><small>Hình 2. 2:Mặt cắt một khoang</small></i>

<i><small>Hình 2. 3:Kết cấu của cột vàchiều dài một khoang</small></i>

</div><span class="text_page_counter">Trang 13</span><div class="page_container" data-page="13">

Toàn bộ chiều dài của cột tháp là 21m, để thuận tiện trong quá trình chế tạo, vậnchuyển và lắp dựng ta chia như sau:

 Đốt thứ hai liên kế với đốt chân đế có chiềudài 3m

 Cịn lại 9 đốt, mỗi đốt có chiều dài 2m để phùhợp cho quá trình lắp dựng tự nâng độ cao củacần trục tháp. Các đốt nối với nhau bằng 8 chốtchẻ theo dạng chữ thập.

<b> Xác định thông số cơ bản mặt cắt ngang của cột tháp</b>

Định kích thước mặt cắt ngang của cột tháp dựa theo mặt cắt ngang củanhững cần trục đã được tạo ra và sử dụng ngồi thực tế có tầm với và tải trọng nânggần sát cần trục thiết kế

Chọn a=1000mm

- Khi tính tốn kết cấu thép của thân thép, ta coinhư tính cho cột chịu uốn và chịu nén đồng thời- Việc tính tốn kết cấu thép của thân tháp phải

kiểm tra về điều kiện độ cứng, độ ổn định và độbền cho kết cấu trong quá trình làm việc.

- Chọn kết cấu của cột tháp là dạng giàn không gian

<i><small>Hình 2. 4:Cấu tạo chốt nối</small></i>

</div><span class="text_page_counter">Trang 14</span><div class="page_container" data-page="14">

Vai trị của cần cơng son đối trọng là làm giá treo đối trọng, tạo ổn định chokết cấu và trên đó có bố trí các cơ cấu nâng, hộp điện.

Trên cần treo đối trọng có bố trí các bộ phận như cơ cấu nâng, hộp điện và sẽđặt các tấm bê tông đúc sẵn làm đối trọng để giữ ổn định cho cần trục trong quátrình sử dụng. Cần được liên kết với mâm quay bằng chốt bản lề và liên kết với giáchữ A thông qua thanh kéo ở vị trí gần cuối cần.

Hình thức mặt cắt là dầm tổ hợp cấu tạo bởi hai thép chữ C chạy suốt trêntồn bộ chiều dài. Dạng dầm có kết cấu đơn giản, việc tính tốn dễ hơn và bố trí cáccơ cấu trên đó thuận tiện hơn, có khả năng chế tạo trong nước nhưng trọng lượngnặng hơn. Về ổn định khơng cao bằng dạng giàn, việc nối thép hình phức tạp.

Xác định các kích thước của cần treo đối trọng dựa trên cơ sở cần trục thápcó trọng tải gần sát với cần trục thiết kế:

Chiều dài : L<small>1</small>=8,4m

<i><small>Hình 2. 5:Mặt cắt ngang hộp tháp</small></i>

</div><span class="text_page_counter">Trang 15</span><div class="page_container" data-page="15">

Ưu điểm:

+ Kết cấu đơn giản dễ tính tốn

+ Liên kết giữa các thanh không phức tạp+ Mức độ chịu lực của kết cấu lớn và ổn định+ Tạo liên kết với mâm quay thuận lợi Nhược điểm

+ Trọng lượng lớn+ Chế tạo tốn công

<b> Xác định thông số cơ bản của giá chữ A</b>

Chiều dài của giá chữ A : h=3m

Chia ra làm 4 khoang: 3 khoang đầu mỗi khoang dài 0,8m còn khoang cuốidài 0,6m

Giá chữ A có mặt cắt thay đổi: lớn nhất ở vị trí liên kết với mâm quay và nhỏ nhất ở vị trí đinh gá.

<i><small>Hình 2. 6:Giá chữ A lệch và đều</small></i>

</div><span class="text_page_counter">Trang 16</span><div class="page_container" data-page="16">

Mặt cắt ngang đầu giá chữ A Chọn a=0,8m

</div><span class="text_page_counter">Trang 17</span><div class="page_container" data-page="17">

<b>CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN CƠ CẤU NÂNG3.1 Mơ tả cơ cấu nâng</b>

<i><small>Hình 3. 1:Sơ đồ cơ cấu nâng</small></i>

</div><span class="text_page_counter">Trang 18</span><div class="page_container" data-page="18">

<i><small>Hình 3. 2:Sơ đồ hệ pully của cơ cấu nâng</small></i>

- Ưu điểm khi sử dụng cụm puly có puly trợ giúp:

+ Với bội suất bằng 4 do đó đường cáp nhỏ hơn và các cơ cấu khác nhỏ hơn+ Với puly cân bằng nên khó có thể gây ra hiện tượng cuốn cáp

- Nhược điểm:

+ Tăng chiều dài cáp+ Cáp mòn nhanh+ Thời gian nâng tăng

<b>3.2 Nguyên lý hoạt động</b>

Khi động cơ điện làm việc thông qua các khớp nối truyền chuyển động quayđến hộp giảm tốc. Thông qua hộp giảm tốc làm cho tốc độ quay đến tang có tốc độnhỏ hơn tốc độ của động cơ và tăng momen tải lên. Tang được lắp trên trên khungcủa cơ cấu nâng trên 2 ổ bi 8. Phanh 4 được lắp với khớp nối bánh răng 3 để giữ vậtnâng.Cáp được mắc từ tang đến hệ puly. Thông qua hệ puly, lực kéo của cáp và vậntốc nâng được giảm đi bằng bội suất của hệ puly.

<b>3.3 Tính tốn cơ cấu nâng</b>

Xem xét điều kiện làm việc của cơ cấu để xác định chu kỳ làm việc, hệ số tảitrọng, số lần mở máy, để chọn chế độ làm việc của cơ cấu. Ở đây chế độ làm việccủa cơ cấu là trung bình

Biết sức nâng Q = 5 (tấn) xác định bội suất của puly theo công thức kinhnghiệm là: i=4( tang đơn)

<b>3.4 Tính chọn cáp và pa lăng</b>

 Dây thường dùng trong máy trục có 2 loại dây chính là xích và cáp

</div>