CHƯƠNG 1: NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG VỀ MÁY NÂNG CHUYỂN pdf

a)
b)
c)
d)
e)
g)
l)
h)
j)
k)
m)
n)
p)
TS NguyÔn
§¨ng cêng ( Chñ biªn)
TS Lª C«ng Thµnh, Bïi V¨n Xuyªn, TrÇn §×nh Hoµ
1

M¸y n©ng chuyÓn
vµ
thiÕt bÞ cöa van
Nhµ xuÊt b¶n
Hµ néi 2001
2
Lời nói đầu
Máy nâng chuyển và thiết bị cửa van là một trong những môn học chính cấu thành
chuyên ngành máy xây dựng. Đây là nhóm máy chuyên dùng để thay đổi vị trí của đối tợng
công tác nhờ các thiết bị mang tải trực tiếp hay gián tiếp. Theo tính chất của chuyển động
chính hay tính chất của vật liệu vận chuyển, máy nâng chuyển và thiết bị cửa van đợc chia
thành hai nhóm: máy nâng (trong đó có máy đóng mở cửa van) và máy vận chuyển liên tục.
Máy nâng chuyển đóng vai trò quan trọng trong việc cơ giới hoá, tự động hoá các dây

chuyền sản xuất nhằm nâng cao năng suât lao động, chất lợng sản phẩm và hạ giá thành sản
3
phẩm. Máy nâng chuyển cũng có thể thực hiện cơ giới hoá một công đoạn nặng nhọc; giảm
nhẹ sức lao động cho con ngời.
Cuốn máy nâng chuyển và thiết bị cửa van nhằm cung cấp những kiến thức cơ bản về
cấu tạo, nguyên lý làm việc, các nguyên tắc tính toán chính một số các bộ phận và cơ cấu
công tác của một số loại máy nâng vận chuyển thông dụng, có phạm vi ứng dụng lớn.
Sách dùng làm tài liệu học tập cho sinh viên ngành Máy xây dựng và Thiết bị thuỷ lợi
và là tài liệu tham khảo cho sinh viên các ngành khác. Sách cũng có thể góp phần làm
phong phú thêm tài liệu tham khảo cho cán bộ kỹ thuật để tra cứu, tính toán khi thiết kế, chế
tạo và sử dụng các máy nâng vận chuyển và thiết bị nâng hạ cửa van.
Phân công biên soạn:
TS. Nguyễn Đăng Cờng (chủ biên) phần mở đầu và các chơng 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 9, 10,
11, 12, 13, 14, 15 và 16. TS. Lê Công Thành: chơng 8. KS. Bùi Văn Xuyên: tham gia chơng
4. KS Trần Đình Hoà tham gia chơng 11.
Nhóm tác giả xin chân thành cảm ơn TS. Bùi Quốc Tuấn, TS. Trần Trung Tâm và các
đồng nghiệp trong khoa Máy xây dựng và Thiết bị thuỷ lợi đã góp nhiều ý kiến trong quá
trình biên soạn tài liệu này. Nhóm tác giả cũng xin chân thành cảm ơn các độc giả, các bạn
đồng nghiệp tiếp tục góp ý kiến để tài liệu ngày một hoàn chỉnh hơn, đáp ứng đợc yêu cầu
học tập, tìm hiểu của bạn đọc.
Nhóm tác giả
4



Chơng 1
những vấn đề chung về máy nâng chuyển

1.1. Một vài nét về sự phát triển máy nâng
Trong buổi đầu phát triển cộng đồng của xã hội loài ngời, thì việc vận chuyển vật

nặng chủ yếu là dùng sức ngời trực tiếp. Dần dần con ngời biết dùng các phơng tiện và thiết
bị thô sơ để vận chuyển (chủ yếu là những tảng đá nặng), nhằm giảm nhẹ lực tác động, rút
ngắn thời gian thực hiện vận chuyển. Bằng các thiết bị và công cụ này, con ngời đã biết
dùng sức của súc vật và phần lớn vẫn dùng sức ngời và về sau đã biết lợi dụng sức gió, sức
nớc để chạy các máy thô sơ nh cối xay gió
5
Thiết bị dùng để vận chuyển vật liệu nặng trên mặt phẳng ngang hoặc có độ dốc nhỏ
từ thời cổ đại đến cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ nhất vẫn không có gì biến đổi. Để
nâng đợc vật nặng theo chiều thẳng đứng, đòi hỏi ngày càng phải chế tạo đợc các thiết bị có
công suất lớn hơn, và vật nâng có tải trọng nặng hơn. Yêu cầu cấp bách nhất lúc bấy giờ là
thiết bị nâng ở các bến cảng, nó có ý nghĩa phát triển và mở rộng giao lu thơng mại không
ngừng (ví dụ các thiết bị nâng từ thế kỉ 14 còn đợc giữ lại, làm việc trên nguyên lý tời kéo
do sức ngời). Thiết bị này truyền động có xu hớng chỉ dùng lực cơ bắp của ngời hay súc vật,
tất nhiên không thể nâng đợc vật nặng thờng xuyên, chỉ trừ những trờng hợp đặc biệt mới
nâng vật nặng.
Năng lợng cơ học đợc dùng để nâng vật lần đầu tiên trong ngành mỏ, đó là các loại tời
bằng sức nớc. Chiều cao nâng tơng đối cao, hàng chục mét, tải trọng nâng tơng đối nhẹ,
bằng cách dùng các bình nhỏ đựng vật liệu rời để có thể chia ra khối lợng nhỏ.
Máy nâng hơi nớc đầu tiên đợc nhắc đến vào năm 1820. Nó mở ra một loại thiết bị
nâng mới đáp ứng đợc yêu cầu chính, máy nâng có công suất lớn và nâng đợc tải trọng lớn.
Đồng thời với việc nâng đợc tải trọng lớn còn có tốc độ nâng vật lớn.
Máy nâng chạy điện đầu tiên đợc sử dụng vào năm 1887. Loại máy này mang lại
nhiều u điểm hơn, đặc biệt về kinh tế, đơn giản trong kết cấu và vận hành. Sử dụng truyền
động điện, các thiết bị nâng vận chuyển phát triển nhanh chóng. Nó đã đáp ứng đầy đủ các
đòi hỏi về kinh tế kỹ thuật của công nghiệp phát triển. Ngày nay nhiều máy cẩu đã có sức
nâng trên 400 T và không có trở ngại nào trong việc chế tạo thiết bị nâng có tải trọng lớn
hơn khi cần thiết. Sự phát triển của máy nâng cha dừng lại. Để đáp ứng yêu cầu phát triển và
đòi hỏi của các ngành công nghiệp khác, kỹ thuật nâng vận chuyển còn tiếp tục xuất hiện
nhiều loại máy nâng vận chuyển mới, luôn cải tiến và hợp lý hoá phơng pháp phục vụ, nâng
cao hơn độ tin cậy làm việc, tự động hoá các khâu điều khiển, tiện nghi và thoả mãn mọi

yêu cầu của ngời sử dụng, kết hợp cùng các thiết bị nâng vận chuyển và thiết bị công tác
khác nhau tạo nên dây chuyền công nghệ sản xuất đáp ứng ngày một cao của đời sống và kỹ
thuật.
1.2. Phân loại nâng vận chuyển và vật liệu vận chuyển
1.2.1. Phân loại nâng vận chuyển
Trong hầu hết các ngành sản xuất kỹ thuật thì vật liệu đầu vào và thành phẩm, bán
thành phẩm đầu ra trong quá trình sản xuất, chế tạo, lắp ráp đều phải dịch chuyển vị trí
trong một không gian hẹp hoặc rộng. Khối lợng và khoảng cách vận chuyển vô cùng đa
dạng: khối lợng có thể từ vài kilôgam đến hàng trăm tấn và có thể vận chuyển trong một
khoảng cách dài và cũng có thể chỉ dịch chuyển trong một phạm vi vài centimet.
Từ khái niệm về khoảng cách dịch chuyển ta có thể chia ra hai loại: Vận chuyển đờng
dài và vận chuyển nội bộ.
Chúng ta đặc biệt chú ý tới vận chuyển nội bộ: đó là vận chuyển trong phạm vi nhà
máy, phân xởng, bến cảng, hầm lò khai thác, dây chuyền sản xuất, lắp ráp. Trong vận
chuyển nội bộ có thể chia ra vận chuyển kỹ thuật công nghệ và phi kỹ thuật công nghệ.
Trong vận chuyển kỹ thuật công nghệ thì vật liệu vận chuyển bị biến đổi về tính chất ở đầu
ra so với đầu vào (ví dụ: sấy, phân loại vật liệu, bao gói ), hoặc biến đổi hình dạng, kích th-
ớc ví dụ có sự tác động nh rèn, dập và quá trình biến đổi khác. Vận chuyển phi kỹ thuật
công nghệ là chỉ vận chuyển đơn thuần tức là thay đổi vị trí vật liệu vận chuyển một cách
đơn thuần. Các loại máy nâng vận chuyển có thể tham gia vào các quá trình đó.
Đờng vận chuyển, trên đó vật liệu vận chuyển đi qua, có thể có độ dốc hoặc bằng
phẳng, có độ nghiêng hoặc thẳng đứng. Trong trờng hợp vật liệu vận chuyển thẳng đứng ta
gọi là nâng hoặc hạ vật.
Từ những khái niệm vận chuyển vật liệu có thể phân ra:
6
a) Vận chuyển hàng rời, vụn (dòng vật liệu chuyển động liên tục theo thiết bị vận
chuyển): Loại này thờng dùng cho vật liệu rời hạt nhỏ, không bao gói nh cát sỏi, xi măng
b) Vận chuyển hàng khối: Hàng vận chuyển loại này thờng là vật liệu vụn rời đã đợc
bao gói thành khối hay hàng cục lớn, nguyên khối.
Đặc điểm của vận chuyển liên tục là sự cung cấp vật liệu đầu vào liên tục, không đứt

quãng. Nh vậy, khối lợng vật liệu phù hợp với năng suất của máy vận chuyển và không thay
đổi trên toàn tuyến vận chuyển từ vị trí cấp liệu đến vị trí dỡ liệu. Đờng vận chuyển của vật
liệu chảy qua đợc xác định chính xác và liên tục không thay đổi kể cả khi kéo dài hay rút
ngắn khoảng cách vận chuyển.
Cần phân biệt rằng: Vận chuyển liên tục là dòng vật liệu chuyển động một cách đều
đặn và khối lợng vận chuyển đợc tính theo đơn vị thời gian. Tuy nhiên trên các thiết bị vận
chuyển liên tục cũng chuyên chở các vật liệu đã bao gói hoặc dòng vật liệu cách quãng.
Từ đó phân biệt vận chuyển dòng vật liệu liên tục và dòng vật liệu đứt quãng:
- Dòng vật liệu liên tục là vật liệu đợc chia đều đặn trên cả quãng đờng vận chuyển.
- Dòng vật liệu đứt quãng là vật liệu đợc bố trí cách quãng đều trên thiết bị vận
chuyển liên tục và năng suất máy vẫn tính khối lợng trên một đơn vị thời gian.
Vận chuyển hàng khối là đặc trng chuyển động của các thành phần riêng lẻ không
phụ thuộc lẫn nhau, với thời gian và đờng vận chuyển khác nhau.
Bảng 1-1 Khối lợng riêng và góc nội ma sát của một số vật liệu rời

Vật liệu
Khối lợng
riêng [t/m
3
]
Góc nội
ma sát
tĩnh , độ
Vật liệu Khối lợng
riêng [T/m
3
]
Góc nội
ma sát
tĩnh, độ

Atracit
Than quả bàng
Than đá
Khoai tây
Xi măng
Đờng hạt to
Lúa đại mạch
Than cốc
Ngô
Lúa kiều mạch
Vôi nung
0,8
ữ
0,95
1,0
1,1
0,7
1,1
ữ
1,3
0,7
ữ
1,1
0,8
0,36
ữ
0,53
0,7
ữ
0,75

0,4
ữ
0,55
1,2
ữ
1,3
45
40
35-70
35
50
35
35
Mùn ca
Cát khô
Cát ớt
Lúa mạch trắng
Than bùn khô
Quặng sắt
Củ cải đờng
Đá dăm
Than
Than cám
Đá vôi
0,2
ữ
0,5
1,3
ữ
1,5

1,5
ữ
2
0,7
ữ
0,8
0,3
ữ
0,5
1,4
ữ
3,5
0,55
ữ
0,65
1,5
0,75
ữ
0,85
0,5
ữ
1,0
1,6
ữ
2
27
47
35
45
ữ

50
50
39
45
30
40
1.2.2. Phân loại vật liệu vận chuyển
Vật liệu vận chuyển (gọi tên vật liệu mà ta sử dụng đối với một thành phần thống
nhất cho bất kỳ vật chất vận chuyển nào) có thể phù hợp với thiết bị sử dụng vận chuyển,
cũng nh quy luật chuyển động đợc chia ra vật liệu hàng loạt và đơn chiếc. Vật liệu hàng loạt
tiếp tục đợc chia ra vật liệu thể khối và vật liệu rời vụn.
Vật liệu rời vụn là các loại vật liệu có thể bốc đổ thành đống. Các loại này có hạt
nhỏ vụn, ví dụ đá dăm, xi măng rời, các loại ngũ cốc, cát, sỏi, than đá, khoai tây, củ cải đ-
ờng
7
Vật liệu cục hàng loạt là những loại vật liệu rời đã đợc bao gói thành từng khối, bao
riêng biệt, chúng có khối lợng, kích thớc và hình dạng giống nhau.
Ví dụ: bao xi măng, công te nơ hàng cơ khí rời, bó thép
Vật liệu vận chuyển riêng lẻ là bất cứ một loại vật thể vận chuyển đơn lẻ nào. Chúng
có thể không cùng một khối lợng, không giống nhau về hình dáng cũng nh kích thớc.
Tính chất của vật liệu vận chuyển đóng vai trò quan trọng trong việc lựa chọn thiết bị
nâng vận chuyển. Thiết bị nâng vận chuyển phải bảo đảm tính kinh tế, kỹ thuật, công nghệ
của vật liệu vận chuyển. Khi chọn máy nâng vận chuyển phải biết đợc đặc điểm cụ thể của
các loại vật liệu nh :
Đối với vật liệu hàng cục, khối lớn:
Kích thớc hình học của khối vật nâng và hình dáng của chúng.
Khối lợng nhỏ nhất và lớn nhất của một vật nâng.
Khối lợng riêng của vật nâng.
Độ cứng, chất lợng bề mặt, nhiệt độ.
Tính chất công nghệ trong quá trình nâng chuyển.

Đối với vật liệu rời, vụn:
Độ lớn của hạt, phần trăm tồn tại các loại hạt có kích thớc khác.
Khối lợng riêng.
Độ dính.
Độ mài mòn.
Độ ẩm, nhiệt độ.
Góc nội ma sát.
Tính chất công nghệ trong quá trình vận chuyển.
1.2.3. Phân loại thiết bị nâng
Theo phơng pháp công tác, khoảng cách vận chuyển và hình dạng kết cấu thép mà
thiết bị nâng đợc chia thành ba nhóm:
1. Máy nâng đơn giản: Vật chỉ nâng lên hạ xuống theo một phơng thẳng đứng. Nhóm
này chỉ có một cơ cấu nâng.
2. Máy trục: Vật nâng vừa đợc 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.
3. Thang máy, vận thăng. Loại này chủ yếu là nâng hạ theo một chiều và đặt cố định
tại một vị trí và có những yêu cầu riêng.
Trong tài liệu này chủ yếu trình bày về các loại kích nâng và máy trục mà ta thờng
gặp trong các ngành kỹ thuật nói chung và trong thuỷ lợi nông nghiệp nói riêng. Mỗi một
loại thiết bị nâng đều có kết cấu riêng, mục đích sử dụng và không gian công tác khác nhau,
tải trọng nâng, điều kiện sử dụng cũng khác nhau và rất đa dạng. Một số thiết bị nâng trong
thuỷ lợi có đặc thù riêng, đợc trình bày tách ra một phần mà không nhập vào các loại máy
nâng có công dụng chung. Trong sự đa dạng của kết cấu máy nâng, có một số bộ phận
giống nhau mà máy nào cũng có nh: các bộ phận mang tải, các cơ cấu dựa trên nguyên lý
chung nh cơ cấu nâng, cơ cấu di chuyển, cơ cấu quay, đợc trình bày có tính chất chung và
8
có thể áp dụng cho bất cứ máy nâng nào có cơ cấu đó. Chúng ta cần phân biệt để tìm ra ph-
ơng pháp tính toán thiết kế thích hợp và đồng thời sử dụng, khai thác có hiệu quả, kinh tế và
an toàn nhất.
1.2.4. Phân loại thiết bị vận chuyển liên tục

Máy vận chuyển liên tục dùng để vận chuyển vật liệu rời vụn nh cát sỏi, xi măng,
lúa , ngô hoặc các loại vật liệu rời vụn đã đợc bao gói nh bao xi măng, hòm các chi tiết cơ
khí Máy vận chuyển liên tục thực hiện ở công đoạn trung gian nhằm chuyển tải các sản
phẩm theo một quy trình công nghệ sản xuất nhất định đã đợc chọn trớc. Máy có thể làm
việc riêng lẻ, độc lập ở một công đoạn nh chuyển cát sỏi cho máy trộn, chuyển than khai
thác trong hầm lò Máy vận chuyển liên tục đóng vai trò chủ đạo cơ giới hoá và tự động
hoá trong các dây chuyền sản xuất hàng loạt nh sản xuất xe máy, chế tạo cơ khí, nhà máy
thực phẩm, đồ hộp đông lạnh, bao gói Nh vậy các loại máy này có thể lắp đặt ở các địa
hình khác nhau, điều kiện luôn dịch chuyển, vị trí dỡ tải và quãng đờng vận chuyển luôn
thay đổi, có thể làm việc ở địa thế chật hẹp, tuyến vận chuyển có thể có độ cong khác nhau,
độ dốc luôn thay đổi, có thể chất tải và dỡ tải bất cứ vị trí nào, đáp ứng mọi tính chất của vật
liệu vận chuyển nh độ ẩm, mài mòn, áp suất, nhiệt độ, a xít
Từ những đặc điểm của quá trình vận chuyển ta có các loại máy vận chuyển liên tục nh:
-Băng tải cao su; - Băng chuyền lắc, băng chuyền rung; - Băng con lăn;
-Băng bản; - Vận chuyển thuỷ lực; - Cáp treo;
-Máng cào; - Vận chuyển khí nén; - Xích treo không gian.
-Vít tải; - Guồng tải;
1.3. Các yêu cầu chính của máy nâng
1.3.1. Các yêu cầu về kỹ thuật
Ngày nay các thiết bị nâng có những đòi hỏi chủ yếu sau đây:
1. Có năng suất làm việc lớn và khối lợng riêng nhỏ. Năng suất làm việc phụ thuộc
loại máy nâng, ví dụ nh chu kỳ làm việc, khối lợng công việc, năng suất một chu kỳ, tổng
chu kỳ thực tế trong một đơn vị thời gian. Năng suất vận hành phụ thuộc vào tải trọng nâng
và tổng thời gian có thể vận hành hay tuổi thọ của máy.
Các loại máy nâng dùng gầu ngoạm ( để khai thác mỏ hay xếp dỡ hàng rời) thờng
làm việc 20
ữ
30 chu kỳ trong một giờ, trong đó khối lợng trong mỗi chu kỳ thờng xuyên
khoảng 2
ữ

5 tấn. Những thông số này là rất quan trọng, nó liên quan tới việc xác định khối
lợng các chi tiết chuyển động trong máy nâng nh cơ cấu nâng, cơ cấu di chuyển, cơ cấu
quay hay cơ cấu thay đổi tầm vơn. Vấn đề này sẽ đợc trình bày trong những chơng sau.
Ta có thể rút ngắn chu kỳ làm việc bằng cách chọn tốc độ làm việc của máy nâng lớn.
Tuy nhiên tốc độ lớn nhất cũng chỉ đến một giới hạn nhất định. Chẳng hạn tốc độ di chuyển
của máy nâng không thể quá lớn vì ảnh hởng tới thời gian mở máy và thời gian phanh, mặt
khác còn phụ thuộc chiều dài đờng vận chuyển trong một chu kỳ, vật nâng không đợc chao
đảo, dao động lắc quá lớn do chuyển động không đều của máy. Góc lắc của vật nâng không
quá 6
0
vì lúc đó gia tốc khoảng 1m/s
2
. Việc nâng cao tải trọng nâng cũng có một giới hạn
nhất định vì kích thớc gầu ngoạm đã có sãn.
2. An toàn trong vận hành và có độ tin cậy cao. An toàn và độ tin cậy trong vận hành
phụ thuộc vào các thiết bị kiểm tra an toàn, các thiết bị khống chế không cho bất trắc có thể
xẩy ra do ngời điều khiển hay do nguyên
nhân khách quan nào khác.
9
3. Kết cấu đơn giản và có thể tự động hoá điều khiển. Để đạt đợc độ tin cậy cao và
an toàn, ngời ta không ngừng tự động hoá quá trình vận hành và điều khiển máy nâng. Các
loại náy nâng hiện đại có thể nhớ và xác định chính xác đợc chiều dài vận chuyển của một
hay nhiều vị trí, điều này có ý nghĩa trong việc đặt tải trọng vào đúng vị trí theo yêu cầu mà
ngời điều khiển không nhìn thấy một cách chính xác.
4. Sự tơng thích của thiết bị trong tổ hợp cơ giới hoá của quá trình vận chuyển
tổng thể. Một yêu cầu quan trọng của một máy nâng là làm sao tơng thích đợc khi lắp đặt
vào dây chuyền vận chuyển tổng thể. Vấn đề là ở chỗ khi đặt thiết bị nâng vào giữa hai
thiết bị khác, thì dây chuyền hoạt động thông suốt không bị gián đoạn, nó trở thành một bộ
phận trong dây chuyền cơ giới hoá hoàn chỉnh, đôi khi nó lại là khâu điều khiển của các bộ
phận tự động hoá.

5. Tiêu chuẩn hoá và chủng loại hoá thiết bị, đối với máy nâng chuyển thì tăng năng
suất và hạ giá thành sản phẩm là một yếu tố kỹ thuật - kinh tế hết sức quan trọng. Tiêu
chuẩn hoá và chủng loại hoá thiết bị nâng còn thuận lợi trong việc bảo dỡng thay thế phụ
tùng, nâng cao hệ số sử dụng, rút ngắn thời gian bảo dỡng.
1.3.2. Năng suất máy nâng
Năng suất của máy nâng phụ thuộc vào dây chuyền công nghệ hoặc yêu cầu cần nâng
chuyển. Năng suất của máy có thể tính theo thể tích, theo trọng lợng và số lợng vật nâng.
1. Năng suất lý thuyết:
a) Tính năng suất máy nâng theo thể tích V (m
3
/h):
V = V
0
. n (1-1)
b) Năng suất theo trọng lợng Q (T/h):
Q = V = V
0
n (1-2)
Hay Q = Q
tb
n
c) Năng suất theo số lợng vật nâng N (c/h):
N = n z , (1-3)
trong đó: V
0
- thể tích vật đợc nâng trong một chu kỳ, m
3
.
n - số chu kỳ làm việc trong một giờ;
Q

tb
- trọng lợng trung bình của vật nâng, T;
- trọng lợng riêng của vật nâng, T/m
3
;
z - số lợng vật đợc nâng trong một chu kỳ làm việc.
Trong những công thức trên, số chu kỳ n trong một giờ có thể xác định nh sau:

T
3600
tt
v
H
t
v
H
t
3600
n
0
32
2
2
1
1
1
0
0

=

+++++

=
; (1-4)
trong đó:
0
- hệ số sử dụng máy theo thời gian;
H
1
- chiều cao nâng vật, m;
H
2
- chiều cao hạ vật, m;
v
1
- vận tốc nâng, m/s
10
v
2
- vận tốc hạ vật, m/s;
t
0
- thời gian móc tải, s;
t
1
- thời gian di chuyển vật nâng từ nơi nâng đến nơi hạ, s;
t
2
- thời gian dỡ tải, s;
t

3
- thời gian di chuyển móc không tải, s;
T - thời gian của một chu kì làm việc, s.
Đối với cần trục có trọng tải thay đổi theo tầm với của cần, thì trọng lợng trung bình
vật nâng có thể xác định theo công thức:
Q
tb
= Q (ln L
1
- ln L
0
);
trong đó: Q - trọng tải của cần trục ở tầm với L
1
, N;
L
0
- tầm với nhỏ nhất của cần trục, m;
ln - lôgrit tự nhiên.
2. Năng suất kỹ thuật : Năng suất kỹ thuật của máy nâng là khối lợng công việc lớn
nhất mà máy có thể thực hiện đợc trong một giờ ở hiện trờng. Khác với năng suất lý
thuyết , năng suất kỹ thuật có những khác biệt sau:
a) Yếu tố con ngời: Khả năng hay kinh nghiệm của ngời điều khiển máy. Yếu tố này đ-
ợc tính đến bằng hệ số k
n
.
b) Thời gian không làm việc của máy nh nghỉ giải lao, thời gian bảo dỡng sửa chữa, hay
tổ chức lại sản xuất đợc thể hiện bằng hệ số k
sd
.

Vậy năng suất kỹ thuật đợc tính theo công thức:
Q
kt
= Qk
n
k
sd

Các hệ số k
n
, k
sd
phụ thuộc từng loại máy, địa điểm thực hiện công việc và các đặc
điểm kỹ thuật khác.
3.Năng suất thực tế là khối lợng công việc thực tế của máy đạt đợc sau một đơn vị thời
gian nhất định do có ảnh hởng của các yếu tố nh thời tiết, nhiệt độ
Chơng 2
Cơ sở thiết kế máy nâng

2.1. Những thông số cơ bản của máy nâng
2.1.1. Tải trọng nâng và tải trọng tính toán
1. Tải trọng nâng danh nghĩa:
Tải trọng nâng của máy nâng là trọng lợng danh nghĩa của vật nâng mà máy có thể
nâng, hạ đợc theo tính toán thiết kế. Tải trọng nâng của máy Q bao gồm trọng lợng vật
nâng và trọng lợng của bộ phận mang tải:
Q = Q
v
+ Q
mt
;

(2-1)
trong đó: Q
v
- trọng lợng vật nâng, N;
Q
mt
- trọng lợng bộ phận mang tải N.
11
Đối với các máy nâng dùng móc hay quang treo để nâng hàng, do trọng lợng các chi
tiết này nhỏ so với trọng lợng vật nâng nên có thể coi Q
mt
= 0 và tải trọng nâng bằng trọng l-
ợng vật nâng.
Để thuận tiện cho việc sử dụng và thiết kế, nhiều nớc trên thế giới đã tiêu chuẩn hoá
tải trọng nâng của các thiết bị nâng ghi trong bảng 2-1.
Bảng 2.1. Dãy tải trọng nâng danh nghĩa của máy nâng
Tải trọng nâng Q, N
1.000
1.250
1.600
2.000
2.500
3.200
4.000
5.000
6.300
8.000
10.000
12.500

16.000
20.000
25.000
32.000
40.000
50.000
63.000
80.000
100.000
125.000
160.000
200.000
250.000
320.000
400.000
500.000
630.000
800.000
1.000.000
1.250.000
1.400.000
1.600.000
1.800.000
2.000.000
2.250.000
2.500.000
2.800.000
3.200.000
3.600.000
4.000.000

4.500.000
5.000.000
5.600.000
6.300.000
7.100.000
8.000.000
9.000.000
10.000.000
Tải trọng nâng của máy nâng bắt buộc phải ghi rõ trên một tấm biển và gắn vào máy
nâng hoặc móc cẩu ở chỗ dễ nhìn thấy nhất. Đối với máy nâng có hai móc cẩu thì nhất thiết
phải ghi rõ tải trọng nâng của mỗi móc, không đợc ghi tổng tải trọng nâng của hai móc vào
một, trừ trờng hợp máy cẩu có hai móc làm việc đồng thời.
Đối với cần cẩu, tải trọng nâng bắt buộc phải thay đổi theo chiều vơn của cần: cần
càng vơn xa, tải trọng nâng càng nhỏ và ngợc lại tầm vơn cần càng gần thì tải trọng nâng
càng lớn. Mối quan hệ này đợc thể hiện bằng công thức:
M
Q
= Q
x
L
x
= a (hằng số); (2-2)
Q
x
- tải trọng nâng ở tầm vơn L
x
;
M
Q
- mô men tải.

Mô men này cũng có thể thay đổi theo tầm vơn, nhng để bảo đảm an toàn rất ít máy
nâng sử dụng.
2. Tải trọng từ trọng lợng bản thân máy
Trọng lợng bản thân máy bao gồm trọng lợng các cơ cấu, trọng lợng phần kết cấu
thép và trọng lợng các chi tiết phụ trợ. Khi tính toán các cơ cấu hay toàn bộ máy thờng
không biết trớc các trọng lợng này, do đó khi tính sơ bộ có thể bỏ qua hoặc có thể chọn trớc
dựa vào các máy tơng tự, hoặc dựa vào công thức kinh nghiệm hoặc kinh nghiệm của ngời
thiết kế. Sau khi đã có kích thớc sơ bộ thì tính kiểm tra bền và xác định chính xác trọng l-
ợng bản thân máy. Ngày nay nhờ các chơng trình tính của máy tính nên việc xác định trọng
lợng bản thân máy trở nên dễ dàng và nhanh chóng.
3.Tải trọng gió.
Máy nâng có chiều cao lớn làm việc ngoài trời nh cần trục cảng, cần trục xây dựng,
phải tính tải trọng do gió gây nên. Tải trọng gió cũng có tác động tới độ bền của các bộ
12
phận và chi tiết máy nâng, độ ổn định của máy khi làm việc. Cờng độ tải trọng gió thay đổi
theo chiều cao, theo cấp gió, theo thời tiết khí hậu của từng vùng và phụ thuộc vào diện tích
chắn gió của các bộ phận máy nâng.
Khi tính kết cấu thép máy nâng, tải trọng gió đợc xem xét trong hai trờng hợp:
*Máy nâng đang vận hành: Xác định áp lực gió lớn nhất mà máy nâng có thể làm việc
đợc.
*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 nâng trên đờng ray.
a) Tải trọng gió tác dụng lên máy nâng khi đang vận hành:
Tổng tải trọng gió đợc xác định theo công thức:
W
1
= q
1
k
1

F ; (2-3)
q
1
- cờng độ tải trọng gió đơn vị theo bảng 2-2;
k
1
- hệ số kể đến hình dạng chịu gió của máy nâng theo bảng 2-3;
F - tổng diện tích chịu gió, m
2
. Phơng pháp tính diện tích F là diện tích có hớng gió
vuông góc với bề mặt đó. Diện tích hứng gió đợc xác định theo công thc:
F = F
o
k
2
(2-4)
trong đó :
F
o
- diện tích bề mặt đợc giới hạn bởi đờng biên ngoài của kết cấu, m
2
;
k
2
-hệ số kể đến phần hổng của kết cấu: k
2
= 0,2 ữ 0,4 đối với kết cấu dàn;
k
2
= 0,8 ữ 0,1 đối với các cơ cấu máy; k

2
=1 đối với các kết cấu thành kín .
Bảng 2-2. Giá trị cờng độ tải trọng gió q
1
Loại máy nâng Tải trọng gió q
1
, N/mm
2
để tính kết cấu thép, các
cơ cấu và ổn định máy
-Tất cả các loại máy nâng trừ cần cẩu
cảng và cần cẩu nổi
-Cần cẩu cảng và cần cẩu nổi
250
400
Bảng 2-3. Giá trị cờng độ tải trọng gió k
1
Các bộ phận của máy nâng Hệ số k
1
Dầm liền
Kết cấu thép kiểu giàn thép hình ( I, [, L, T )
Kết cấu thép kiểu dàn thép ống
Ca bin, bệ máy, đối trọng
Kết cấu dạng trụ
1,00
1,15
1,00
0,85
0,80
Việc tính diện tích F

o
của dầm theo quy định nh sau:
13
-Chỉ tính diện tích của dầm chắn gió đầu tiên nếu khoảng cách giữa các dầm a
i
(m)
nhỏ hơn chiều cao h của dầm
(hình 2-1).
-F
o
là tổng diện tích của
dầm chắn gió đầu tiên và 50%
của các dầm tiếp theo nếu h a


2h (hình 2-2).
-F
o
là tổng diện tích của
dầm Hình 2-1. Sơ đồ tính
diện tích chắn gió khi a
i
< h
hắn gió đầu tiên và 75% diện tích của mỗi dầm tiếp theo nếu khoảng cách giữa các dầm là
2h a
i
5h (hình 2-3).
Hình 2-2. Tính diện tích chắn gió khi h

a

i


2h
Hình 2-3. Tính diện tích chắn gió khi 2h

a
i


5h
-F
o
là tổng diện tích của tất cả các dầm chắn gió nếu khoảng cách giữa các dầm sẽ là
a
i
5h (hình 2-4)
a. Tải trọng gió tác dụng lên máy nâng khi không vận hành:
Tải trọng gió tác dụng lên máy nâng khi máy đứng yên đợc tính để xác định độ bền
của bộ phận chịu gió, bộ phận kẹp ray, ổn định của máy.
Hình 2-4. Tính diện tích chắn gió khi a
i
> 5h
14
q
a <h
1
a <h
2
3

a <h
h
h

a

2h
h

a

2h
1
2
q
h
h

a

2h
3
2
2h

a

5h
2h

a

5h
1
q
h
2h

a

5h
3
q
1
h
2
3
a

5h
a

5h
a

5h
Giá trị tải trọng gió đợc tính theo công thức :
W
2
= q

2
(k
1
F); (2-5)
q
2
- giá trị cờng độ gió phụ thuộc vào chiều cao của bộ phận chịu gió cho trong bảng
2-4.
k
1
- hệ số hình dạng của các bộ phận chịu gió của máy nâng theo bảng 2-3.
F- tổng diện tích của máy nâng và vật nâng chịu gió, m
2
.
Bảng 2-4. Giá trị cờng độ tải trọng gió q
2
Độ cao từ
mặt đất, m
5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 75 100 200 300
q
2
, daN/m
2
60 80 90 100 110 120 125 130 135 140 150 155 170 181
Thông thờng đối với các loại máy nâng có chiều cao đến 20m thì q
2
lấy theo từng
khoảng theo chiều cao 5m/khoảng. Đối với máy nâng có chiều cao trên 20m thì các khoảng
từ 20m trở lên đợc chia ra 10 m/khoảng và lấy giá trị lớn nhất trong bảng 2-4. Bảng 2-5
Dùng để tra diện tích hứng gió của vật nâng.

Bảng 2-5. Diện tích hứng gió của vật nâng
Q, KN 10 20 32 50 100 200 320 630
F
vn
, m
2
2,8 4 5,6 7,1 10 16 20 28
Đối với những kết cấu có độ nghiêng tạo với chiều gió một góc (hình 2-5) thì áp lực
gió đợc tính:
W= q F sin; (2-6)
trong đó q đợc lấy nh q
1
theo bảng 2-3 hoặc q
2
theo bảng 2-4.
4. Tải trọng động.
Là tải trọng xuất hiện khi máy hoạt động
thực. Để tính đợc tải trọng động, cần phải xây
dựng mô hình bài toán động lực học máy nâng và
giải phơng trình chuyển động của cơ hệ đã lập
Hình 2-5. Diện tích mặt nghiêng
đợc trên cơ sở quy về sơ đồ một, hai, ba hoặc nhiều khối lợng. Các khối lợng liên kết với
nhau bằng các liên kết đàn hồi và quy dẫn về một điểm nhất định. Bài toán càng nhiều khối
lợng càng phức tạp, tuy nhiên kết quả tìm đợc sẽ mô tả chính xác hơn quá trình làm việc của
máy.
Ngoài các tải trọng nêu ở trên, trong quá trình vận chuyển và lắp dựng cũng phát sinh
các tải trọng từ trọng lợng bản thân và tải trọng do gió. Vì vậy cần xem xét và nghiên cứu để
xác định các tải trọng này cho phù hợp.
2.1.2. Các thông số hình học
Các thông số hình học là những kích thớc cơ bản của một máy nâng. Dựa vào kích th-

ớc đó ta có thể xác định đợc không gian làm việc của máy. Nhiều nớc công nghiệp phát
triển đã tiêu chuẩn hoá kích thớc một số loại máy nâng nh cầu trục, cần trục cột
Sau đây là một số kích thớc hình học cơ bản của máy nâng:
15

F [m ]
2
1. Khẩu độ máy nâng là khoảng cách tâm giữa hai đờng ray của bánh xe di chuyển
máy, đợc kí hiệu là L (m).
2. Khoảng cách hai cầu là khoảng cách tâm trục bánh trớc và bánh sau của máy
nâng. Đối với máy cẩu có nhiều hơn 2 bánh xe chạy trên cùng một ray thì khoảng cách này
tính cho hai bánh ngoài cùng về hai phía, ký hiệu là a, m.
3. Tầm vơn của máy nâng là khoảng cách nằm ngang từ tâm quay của máy đến tâm
vật nâng, ký hiệu L
1
,m. Tầm vơn chỉ ở các máy cẩu có tay cần.
4 . Chiều cao nâng là khoảng cách thẳng đứng từ vị trí thấp nhất đến vị trí cao nhất
của móc cẩu khi làm việc, ký hiệu là H (m).
Ngoài ra còn quy định các kích thớc, khoảng cách tối thiểu từ vị trí ngoài cùng của
máy cẩu đến tờng, trần nhà xởng để lắp ráp máy nâng vào công trình xây dựng.
2.1.3. Các thông số động học
Các thông số động học là vận tốc và gia tốc làm việc của máy nâng. Các vận tốc này
chủ yếu đợc áp dụng cho cơ cấu nâng, cơ cấu di chuyển và cơ cấu quay của máy nâng.
1. Vận tốc nâng là tốc độ nâng tải danh nghĩa của máy nâng, kí 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.
2. Vận tốc di chuyển là tốc độ di chuyển danh nghĩa của máy nâng hoặc di chuyển xe
con trên máy nâng, kí hiệu V

d
, m/s hoặc m/ph. Vận tốc di chuyển phụ thuộc trọng lợng
máy, tải trọng nâng, tính chất công việc và nhiều yếu tố khác.
Vận tốc danh nghĩa cũng đợc quy chuẩn để dễ lựa chọn khi sử dụng và thiết kế. Dãy
thông số vận tốc để tham khảo cho trong bảng 2-6.
Bảng 2-6 . Vận tốc nâng và vận tốc di chuyển danh nghĩa của máy nâng
V
n
và V
d
, m/ph]
0,20
0,25
0,32
0,40
0,50
0,63
0,80
1,00
1,25
1,60
2,0
2,5
3,2
4,0
5,0
6,3
8,0
10,0
12,5

16,0
20
25
32
40
50
63
80
100
125
160
3. Tốc độ quay : Đối với một số máy nâng nh cần trục xây dựng, ô tô cẩu, cần trục
nổi có bộ phận quay theo trục thẳng đứng của máy nhằm di chuyển vật nâng đến các vị trí
khác nhau xung quanh mình nó. Tốc độ quay nq, vg/ph thờng chỉ lấy từ 1
ữ
3,5vòng/phút để
tránh tải trọng quán tính lớn.
4. Tốc độ thay đổi tầm vơn trung bình v
tb
, là tốc độ di chuyển vật nâng từ vị trí xa
nhất đến vị trí gần nhất so với tâm quay đứng của máy.
2.1.4. Chế độ làm việc của máy nâng
16
Khi chọn máy nâng, cần quan tâm tới tải trọng nâng và thời gian làm việc của máy.
Nhng trong thực tế sử dụng không phải lúc nào cũng nâng 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 chất kỹ thuật, kinh tế ng-
ời 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.

Lựa chọn máy nâng theo chế độ làm việc sẽ đáp ứng đầy đủ mọi tính chất và yêu cầu
công việc, bảo đảm tính kinh tế kỹ thuật và thuận lợi cho sửa chữa, bảo dỡng. Các nhà chế
tạo cũng tính toán thiết kế dựa vào các chế độ làm việc để dễ tiêu chuẩn hoá, tiết kiệm và hạ
giá thành sản phẩm.
Theo TCVN 5862-1995 nhóm máy nâng đợc phân theo hai chỉ tiêu cơ bản là cấp sử
dụng và cấp tải của thiết bị:
1. Cấp sử dụng đợc quy định ghi trong bảng 2-7 và ký hiệu từ U
0
đến U
9
tuỳ thuộc
chu trình vận hành của thiết bị. Một chu trình đợc xác định bắt đầu khi tải đã đợc chuẩn bị
xong để nâng và kết thúc khi thiết bị đã sẵn sàng để nâng tải tiếp theo. Tổng chu trình vận
hành là tổng tất cả các chu trình thao tác trong suốt thời hạn sử dụng của thiết bị.
Bảng 2-7. Cấp sử dụng thiết bị nâng
Cấp sử dụng Tổng chu trình vận hành Đặc điểm
U
0
Đến 1,6.10
4
U
1
Trên 1,6.10
4
đến 3,2. 10
4
Sử dụng thất thờng
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
5
đến 2,5. 10
5
Sử dụng ít, đều đặn
U
5
Trên 2,5.10
5
đến 5,0. 10
5
Sử dụng gián đoạn, đều đặn
U
6
Trên 5,0.10
5
đến 1,0. 10
6
Sử dụng căng, thất thờng

U
7
Trên 1,0.10
6
đến 2. 10
6
U
8
Trên 2,0.10
6
đến 4,0. 10
6
Sử dụng căng
U
9
Trên 4,0.10
6
Có thể tính tổng chu kỳ vận hành của máy trong một năm theo công thức:
U
n
= ntkT; (2-7)
trong đó: n - tổng số ngày làm việc trong một năm,
t - tổng thời gian làm việc trong một ngày,
k - hệ số sử dụng thời gian của máy,
t/tk
th
=
;
t
th

- tổng thời gian thực sự làm việc của máy, h;
T - tổng chu kỳ làm việc trong một giờ, h.
2. Cấp tải đợc quy định theo bảng 2-8 và ký hiệu từ Q1 đến Q4 tuỳ thuộc hệ số phổ tải
Kp. Hệ số phổ tải phản ánh tình hình gia tải của thiết bị, đợc tính theo công thức:


=
















=
n
1i
3
max
i
T

i
p
P
P
C
C
k
(2-8)
17
trong đó:
C
i
= C
1
, C
2
, C
3
, , C
m
- số chu trình vận hành với từng mức tải khác nhau.
C
T
= C
i
- tổng chu trình vận hành với từng mức tải khác nhau.
P
i
- cờng độ tải (mức tải) tơng ứng số chu trình C
i

.
P
max
- tải lớn nhất đợc phép vận hành đối với thiết bị nâng. Sơ đồ phổ tải tơng
ứng 4 cấp tải trình bày trên hình 2-6.
Hình 2-6. Biểu đồ gia tải chuẩn
3. Xác định nhóm chế độ làm việc của máy nâng
Thiết bị máy nâng đợc phân loại thành tám nhóm chế độ làm việc theo bảng 2-9 và đ-
ợc kí hiệu từ A1 đến A8, trên cơ sở phối hợp chỉ tiêu về cấp sử dụng và cấp tải. Nhóm chế
độ làm việc của thiết bị nâng vận hành với tải có nhiệt độ trên 300
0
C, hoặc kim loại lỏng, xỉ,
chất độc hại, chất nổ và các tải nguy hiểm khác phải lấy không dới A6; riêng với các cần
trục tự hành trong trờng hợp này lấy không dới A3.
Bảng 2-8. Cấp tải thiết bị nâng
Cấp tải Hệ số phổ tải k
p
Đặc điểm
Q1 Nhẹ Đến 0,125
ít khi vận hành với tải tối đa, thông th-
ờng tải nhẹ
Q2 Vừa Trên 0,125 đến 0,25 Nhiều khi vận hành với tải tối đa,
thông thờng tải vừa
Q3 Nặng Trên 0,25 đến 0,5 Vận hành tơng đối nhiều với tải tối đa,
thông thờng tải nặng
Q4 - Rất nặng Trên 0,5 đến 1 Thờng xuyên vận hành với tải tối đa.
Trong một số trờng 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 bảng 2-13 (đối với máy cẩu kiểu
cầu) và bảng 2-14 (đối với máy cẩu kiểu cần). Mức chế độ làm việc trong bảng 2-13 và
bảng 2-14 là tối thiểu.

Bảng 2-9. Chế độ làm việc của thiết bị nâng
Cấp
tải
Cấp sử dụng
18
P
P
1,0
0,4
0,1
0
0,1
0,5
1,0
Ci
Ct
0
0,167
0,333
1,0
0,5
1,0
1,0
1,0
0,733
0,4
0,461
0,2
0
0,5

1,0
0
0,9
1,0
0,8
k = 0,125
P
k = 0,25
P P
k = 0,5 k = 1
P
ma x
i
U
0
U
1
U
2
U
3
U
4
U
5
U
6
U
7
U

8
U
9
Q1 - - A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8
Q2 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A8
Q3 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A8 -
Q4 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A8 - -
Bảng 2-10. Cấp sử dụng cơ cấu thiết bị nâng
Cấp sử dụng Tổng thời gian sử dụng [h] Đặc điểm
T
0
Đến 200
T
1
Trên 200 đến 400
T
2
Trên 400 đến 800 Sử dụng thất thờng
T
3
Trên 800 đến 1600
T
4
Trên1600 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 thờng

T
7
Trên 12500 đến 25000
T
8
Trên 25000 đến 50000 Sử dụng căng
T
9
Trên 50 000
4. Nhóm chế độ làm việc của các cơ cấu máy nâng
Phân loại các cơ cấu thiết bị nâng theo các nhóm chế độ làm việc phải căn cứ vào hai
chỉ tiêu cơ bản là cấp sử dụng và cấp tải của cơ cấu.
Cấp sử dụng của cơ cấu đợc quy định trong bảng 2-10 và kí hiệu từ T
0
đến T
9
, tuỳ
thuộc tổng thời gian sử dụng.
Chỉ tính thời gian sử dụng đối với cơ cấu khi nó ở trạng thái chuyển động ( vận
hành). Tổng thời gian sử dụng cơ cấu ( tính bằng giờ) có thể suy từ thời gian sử dụng trung
bình hàng ngày, số ngày làm việc trong năm và số năm phục vụ.
Cấp tải của cơ cấu đợc quy định trong bảng 2-11 và kí hiệu từ L1 đến L4; tuỳ thuộc
hệ số phổ tải k
m
.
Bảng 2-11. Cấp tải của cơ cấu thiết bị
Cấp tải Hệ số phổ tải K
m
Đặc điểm
L1 - Nhẹ đến 0,125 Cơ cấu ít khi chịu tải tối đa, thông thờng

chịu tải nhẹ
L2 - Vừa Trên 0,125 đến 0,25 Cơ cấu nhiều khi chịu tải tối đa, thông th-
ờng chịu tải vừa
L3 - Nặng Trên 0,25 đến 0,5 Cơ cấu chịu tải tối đa tơng đối nhiều, thông
thờng chịu tải nặng
L4 - Rất nặng Trên 0,5 đến 1 Cơ cấu thờng xuyên chịu tải tối đa
Bảng 2-12. Nhóm chế độ làm việc của cơ cấu thiết bị nâng
Cấp
tải
Cấp Sử dụng
19
T
0
T
1
T
2
T
3
T
4
T
5
T
6
T
7
T
8
T

9
L1 - - M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 M8
L2 M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 M8 M8
L3 M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 M8 M8 -
L4 M2 M3 M4 M5 M6 M7 M8 M8 - -
Hệ số phổ tải phản ánh tình hình gia tải cơ cấu, đợc tính theo công thức:


=
















=
n
1i
3
max

i
T
i
m
P
P
t
t
k
; (2-9)
t
i
= t
1
, t
2
, t
3
, , t
n
- thời gian (số giờ) sử dụng cơ cấu với từng mức tải khác nhau;
t
T
= t
i
- tổng thời gian (số giờ) sử dụng cơ cấu với từng mức tải khác nhau;
P
i
- cờng độ tải (mức tải) tơng ứng số chu trình t
i

;
P
max
- tải lớn nhất đợc phép vận hành đối với cơ cấu. Sơ đồ phổ tải tơng ứng 4 cấp tải
trình bày trên hình 2-6.
Bảng 2-13. Hớng dẫn phân loại nhóm chế độ làm việc cho cần trục, cổng trục,các cơ cấu của chúng
T
TT
Loại máy và công dụng Điều kiện sử
dụng
Nhóm
chế độ
làm việc
tổng thể
Nhóm chế độ làm việc cơ cấu
Nâng Di
chuyển
xe con
Di chuyển
máy
1 Máy dẫn động tay A1 M1 M1 M1
2 Máy ở phân xởng lắp ráp A1 M2 M1 M2
3a
3b
Máy ở phân xởng động lực
Máy phục vụ kho bảo quản
A1
A1
M2
M3

M1
M1
M3
M2
4a
4b
4c
Máy ở phân xởng
Máy ở phân xởng
Máy ở phân xởng
Sử dụng ít, đều
Sử dụng gián
đoạn, đều đặn
Sử dụng căng
A2
A3

A4
M3
M4
M5
M2
M3
M3
M3
M4
M5
5a
5b
Máy phục vụ sân kho, trang bị

móc
Máy phục vụ sân kho, trang bị
gầu ngoạm, nam châm điện
Sử dụng ít, đều
đặn
Sử dụng căng
A3
A6
M3
M6
M2
M6
M4
M6
6a
6b
Máy phục vụ bãi thải, trang bị
móc
Máy phục vụ bãi thải, trang bị
gầu ngoạm, nam châm điện
Sử dụng ít, đều
đặn
Sử dụng gián
đoạn, đều đặn
A3
A6
M4
M6
M3
M5

M4
M6
7 Máy phục vụ xếp dỡ tàu A7 M8 M6 M7
8a
8b
Máy bốc dỡ công te nơ
Máy bốc xếp công tenơ lên bờ
A5
A5
M6
M6
M6
M6
M6
M4
20
9
9a
9b
9c
9d
9e
Máy ở phân xởng thép
Máy phục vụ thay trục cán
Máy chở kim loại lỏng
Máy phục vụ lò giếng
Máy phục vụ dỡ khuôn
Máy phục vụ xếp kho
A2
A7

A7
A8
A8
M4
M8
M8
M8
M8
M3
M6
M7
M8
M8
M4
M7
M7
M8
M8
10 Máy phục vụ phân xởng đúc A1 M5 M4 M5
5. Xác định nhóm chế độ làm việc của cơ cấu máy nâng
Các cơ cấu thiết bị nâng đợc phân loại thành tám nhóm chế độ làm việc theo bảng 2-12
và kí hiệu từ M1 đến M8, trên cơ sở phối hợp cấp sử dụng và cấp tải.
Bảng 2-14. Hớng dẫn phân loại nhóm chế độ làm việc của một số loại cần trục và cơ cấu của chúng
TT Loại máy và công
dụng
Điều kiện
sử dụng
Nhóm
chế độ
làm việc

tổng thể
Nhóm chế độ làm việc cơ cấu
Nâng Nâng
cần
Di
chuyển
máy
Quay Di
chuyển
xe con
1 Cần trục dẫn động tay A1 M1 M1 M1 M1 M1
2 Cần trục ở phân xởng
lắp ráp
A2 M2 M1 M2 M2 M1
3a
3b
Cần trục trên boong,
trang bị móc
Cần trục trên boong,
trang bị gầu ngoạm,
nam châm điện
A4
A6
M3
M5
M3
M3
M3
M3
4 Cần trục phục vụ đóng

tàu
A4 M5 M4 M5 M4 M4
5a
5b
5c
Cần trục kho bãi, trang
bị móc
Cần trục kho bãi, trang
bị gầu ngoạm, nam
châm điện
Cần trục kho bãi, trang
bị gầu ngoạm, nam
châm điện
Sử dụng
gián đoạn,
đều đặn
Sử dụng
căng
A4
A6
A8
M4
M6
M8
M3
M6
M7
M4
M5
M6

M4
M6
M7
M4
M6
M7
6a
6b
6c
Cần trục cảng, trang bị
móc
Sử dụng
gián đoạn,
đều đặn
A6 M5 M4 M3 M5
Cần trục cảng, trang bị
móc
Sử dụng
căng
A7 M7 M5 M4 M6
Cần trục cảng, tràng bị
gầu ngoạm, nam châm
điện
Sử dụng
gián đoạn,
đều đặn
A7 M7 M6 M4 M6
21
6d
Cần trục cảng, trang bị

gầu ngoạm, nam châm
điện
Sử dụng
căng
A8 M8 M7 M4 M7
Nhóm chế độ làm việc của 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 kim loại lỏng, xỉ, chất độc hại, chất nổ và các loại tải
nguy hiểm khác phải lấy không dới M7; riêng đối với cần trục tự hành trong trờng hợp này
lấy không dới M5.
Trong một số trờng hợp không có số liệu để xác định cấp sử dụng và cấp tải của cơ cấu,
có thể tham khảo các chỉ dẫn phân loại nhóm chế độ làm việc ở bảng 2-13 (đối với máy
nâng kiểu cầu) và bảng 8 (đối với máy nâng kiểu cần). Mức chế độ làm việc trong
bảng 2-13 và bảng 2-14 là tối thiểu.
2.2. Phân loại máy trục
Phân loại các loại máy trục (máy cẩu) theo hình dạng tổng thể hay hình dạng đặc
trng của một bộ phận, loại truyền động, loại chuyển động, loại công việc và vị trí sử dụng:
1. Từ hình dạng của phần kết cấu thép mà máy trục đợc chia ra:
- Cầu trục,
- Cần trục cột,
- Cổng trục và bán cổng trục,
- Cần trục cảng, cần trục tháp,
- Cần trục nổi,
- Máy trục cáp.
2. Theo động lực:
- Máy trục chạy điện,
- Máy trục động cơ đốt trong,
- Máy trục thuỷ lực,
- Máy trục khí nén,

- Máy trục quay tay.
3. Theo loại công việc và vị trí sử dụng:
Theo phơng pháp này ta có thể chia ra: máy trục lắp ráp, máy trục phân xởng, máy
trục luyện kim, máy trục xây dựng, máy trục cảng, máy trục đờng sắt.
2.3. Phơng pháp tính toán các cơ cấu máy nâng
2.3.1. Những yêu cầu chung khi tính toán
Mỗi loại máy nâng đợc cấu thành từ hai bộ phận cơ bản: kết cấu thép và bộ phận cơ
khí. Ngoài hai bộ phận trên còn có phần trang bị điện, các bộ phận điều khiển, các cơ cấu
bảo vệ an toàn Phần kết cấu thép có kích thớc, hình dạng ngoài khác nhau, phù hợp với
không gian, tính chất công việc và đối tợng mà chúng phục vụ cũng nh điều kiện kinh tế kỹ
thuật khác. Kết cấu thép là xơng sống, là bộ phận chịu tải của cả máy nâng mà trong quá
trình làm việc trọng lợng các cơ cấu cơ khí, tải trọng nâng truyền đến. Các cơ cấu cơ khí đ-
ợc lắp trực tiếp trên bộ phận kết cấu thép và thực hiện chức năng nâng hạ, di chuyển hoặc
quay máy nâng, thay đổi tầm vơn. Ngời ta phối hợp các chức năng của các cơ cấu trên để
nâng hạ, di chuyển vật trong không gian mà máy nâng có thể thao tác. Ví dụ: kết hợp cơ cấu
22
nâng với hai cơ cấu di chuyển ở cầu trục, cổng trục làm việc trong nhà xởng cơ khí; cơ cấu
nâng với cơ cấu di chuyển, cơ cấu quay và thay đổi tầm với ở cần trục tháp để nâng hạ vật
liệu, thiết bị xây dựng nhà và công trình v v.
Bộ phận cơ cấu cơ khí là tập hợp các bộ truyền dẫn động từ động cơ đến bộ công tác.
Các bộ truyền động này có thể là cơ khí, thuỷ lực, khí nén hoặc hỗn hợp của các loại đó.
Đại đa số các máy nâng sử dụng truyền động cơ khí mà kết cấu chủ yếu của chúng là: động
cơ, hộp giảm tốc, trong đó có các trục, khớp nối, ổ bi, các cặp bánh răng, cáp hoặc xích
truyềnđộng, tang cuốn cáp, puli, phanh v v. đợc sắp xếp theo một thứ tự và quy luật truyền
động nhất định. Tính toán các cơ cấu truyền động là tính toán chức năng của máy (động
học, động lực học nh là số vòng quay, tốc độ, phơng chiều chuyển động, lực tác động ),
sức bền các cơ cấu để từ đó định ra kích thớc hình học, công suất động cơ và các thông số
khác nhằm làm cho máy nâng đạt đợc các yêu cầu kỹ thuật phù hợp yêu cầu thực tế đòi hỏi
đặt ra.
Đối với tính toán sức bền nhằm tìm đợc kích thớc của các cơ cấu đạt độ cứng vững

và bền mòn. Tính toán bền thờng trải qua hai giai đoạn: trớc tiên là lựa chọn sơ bộ và sau đó
tính chính xác. Lựa chọn sơ bộ là mục đích xác định nhanh những kích thớc chính theo ph-
ơng pháp đơn giản và gần đúng. Tính toán chi tiết hay tính chính xác nhằm mục đích kiểm
tra và điều chỉnh lại kích thớc cơ cấu đã lựa chọn sơ bộ. Cách tính này thờng dựa vào tính
chất mỏi của vật liệu.
H hỏng các cơ cấu máy nâng chủ yếu là do gẫy và mòn. Việc tính bền chi tiết là phải
xác định chính xác kích thớc để có khả năng cứng vững chống lại các tải trọng tác dụng lên
chúng, bảo đảm tuổi thọ của chúng đồng thời bảo đảm tính kinh tế không quá lãng phí vật
liệu. Mòn của các chi tiết cơ cấu diễn ra từ từ và lâu dài. Để đảm bảo độ mòn cho phép cần
quan tâm tới chất lợng vật liệu, chủng loại vật liệu và phơng pháp xử lý bề mặt các vật liệu
đó phù hợp điều kiện làm việc theo yêu cầu của từng chi tiết, bộ phận và đạt đợc tuổi thọ
của cả máy đã xác định trớc.
2.3.2. Các trờng hợp tải trọng tính toán máy nâng
Khi tính toán máy nâng, ngời ta phân biệt ba trờng hợp tải trọng đối với trạng thái tải
khi làm việc và không làm việc:
Trờng hợp A:
Tải trọng bình thờng của trạng thái làm việc bao gồm trọng lợng danh nghĩa của vật
nâng cùng 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 hãm cơ cấu.
Đối với trờng hợp này, các chi tiết trong cơ cấu đợc tính theo sức bền mỏi, theo tuổi
thọ, độ mòn phát nhiệt. Trong tính toán mỏi và mòn có thể không tính áp lực gió.
Trờng hợp B
Tải trọng lớn nhất của trạng thái làm việc bao gồm trọng lợng danh nghĩa lớn nhất của
vật nâng cùng bộ phận mang tải, tải trọng lớn nhất của gió trạng thái làm việc, tải trọng
động lớn nhất trong quá trình mở và phanh hãm đột ngột và tải trọng do độ dốc, độ nghiêng
mặt nền lớn nhất có thể. Các giá trị tải trọng lớn nhất của trạng thái tải thờng bị hạn chế bởi
những điều kiện bên ngoài nh sự trợt trơn của ray, mô men phanh lớn nhất, mô men giới hạn
của khớp nối v.v
Trờng hợp này các chi tiết trong cơ cấu và kết cấu kim loại đợc tính theo sức bền tĩnh.
Trờng hợp C

Tải trọng lớn nhất của trạng thái không làm việc đặt ngoài trời, bao gồm trọng lợng
bản thân máy, tải trọng gió lớn nhất trạng thái không làm việc, tải trọng do độ dốc mặt đờng
hoặc độ nghiêng mặt nền.
23
Đối với trờng hợp này cần tiến hành kiểm tra độ bền, độ ổn định toàn bộ cần trục và
các bộ phận của nó, đặc biệt kiểm tra chi tiết bộ phận kẹp ray, các chi tiết phanh hãm và các
chi tiết của cơ cấu thay đổi tầm với. Khi tính toán xe con trên cần trục, cần trục đặt ở vị trí
nguy hiểm nhất.
Tính toán bền mỏi theo trờng hợp A đợc tiến hành theo tải trọng tơng đơng, tức là tải
trọng có tác dụng phá hỏng chi tiết trong thời gian phục vụ nh tác dụng chung của tải trọng
thực. Tải trọng tơng đơng đợc xác định theo đồ thị gia tải lập trên cơ sở làm việc thực của
máy. Trong trờng hợp không xây dựng đợc thì có thể áp dụng theo đồ thị tiêu chuẩn trên
hình 2-6.
2.3.3. Hệ số an toàn
Hệ số an toàn tổng hợp k là tích số của các hệ số an toàn các bộ phận:
k = k
1
.k
2
.k
3
,

(2-10)
k
1
- hệ số nói lên mục đích của bộ phận tính toán; lựa chọn theo bảng 2-15.
Bảng 2-15 . Giá trị hệ số điều kiện làm việc
Loại truyền động k
1

Cơ cấu nâng:
Dẫn động bằng tay
Máy nâng có móc
Máy nâng có mâm nam châm điện
Máy nâng có gầu ngoạm
Máy nâng trong phân xởng đúc, vận chuyển thép lỏng
Cơ cấu di chuyển cho tất cả các loại máy nâng
Cơ cấu quay cho tất cả các loại máy nâng
Cơ cấu thay đổi tầm vơn cần
Tất cả các cơ cấu dẫn động bằng tay (trừ cơ cấu nâng).
1,2
1,3
1,2
1,2
1,5
1,2
1,2
1,4
1,0
k
2
- Hệ số an toàn cho từng loại truyền động theo bảng 2-16.
Bảng 2-16 . Giá trị hệ số cho từng loại truyền động
Loại truyền động k
2
Nhẹ
Trung bình
Nặng
Rất nặng
1,0

1,1
1,2
1,3
k
3
- hệ số về độ tin cậy của vật liệu chế tạo:
k
3
=1,3 cho thép các bon
k
3
=1,5 cho thép hợp kim và xử lý bề mặt bằng nhiệt.
Khi tính toán các cơ cấu theo sức bền mỏi ở trờng hợp A, thì chọn các hệ số an toàn ở
trân. Trong trờng hợp đặc biệt, ví dụ: cơ cấu di chuyển của máy nâng trong luyện kim, cần
thiết phải có hệ số dự trữ an tàon trong vận hành nên lấy hệ số an toàn k 3.
Khi tính theo trờng hợp B, C thì hệ số an toàn lấy k =1,5.
24
2.4. Yêu cầu an toàn trong lắp đặt và sử dụng.
Máy nâng đòi hỏi phải an toàn tuyệt đối trong sử dụng và trong lắp đặt. Tiêu chuẩn
Việt Nam TCVN 5863-1995 đã quy định về yêu cầu an toàn và sử dụng thiết bị nâng.
2.4.1. Yêu cầu an toàn trong lắp đặt thiết bị:
1. Khi tiến hành lắp đặt thiết bị nâng cần tuân thủ quy phạm kỹ thuật an toàn xây
dựng, an toàn điện, an toàn về hàn điện, cháy nổ.
2. Các công việc lắp đặt, tháo dỡ phải tiến hành theo quy trình công nghệ lắp ráp
và tháo dỡ thiết bị nâng.
3. Phải kiểm tra tình trạng ray trớc khi lắp ráp, khi phát hiện sai lệch quá chỉ tiêu
cho phép phải dừng ngay công việc lắp ráp để xử lý.
4. Phải có biển báo cấm ngời qua lại khi lắp ráp.
5. Khi có gió bão từ cấp 5 trở lên không đợc tiến hành lắp ráp thiết bị nâng trên
cao và ngoài trời.

6. Khi lắp ráp ở độ cao trên 2m phải có dây an toàn và ngời lắp ráp phải có giấy
chứng nhận sức khoẻ.
7. Quá trình tháo lắp thiết bị nâng không cho phép:
- Dùng máy trục để nâng ngời;
- Ngời ở phía dới tải đang nâng;
- Để tải treo trên móc khi máy trục ngừng hoạt động;
- Gia cố tạm các thành phần kết cấu riêng biệt không có đủ bu lông;
- Nới lỏng giữa các kết cấu trớc khi cố định hoàn toàn kết cấu;
- Tiến hành nâng tải khi cáp đang kẹt hoặc cáp bật khỏi ròng rọc;
- Thả bất kỳ vật gì từ trên cao xuống;
- Sử dụng lan can hoặc thiết bị phòng ngừa khác để làm điểm tựa cho kích hoặc
palăng.
8. Khi đặt thiết bị nâng phải khảo sát, tính toán khả năng chịu lực của địa điểm
đặt, địa hình hoạt động xung quanh để bố trí thiết bị làm việc an toàn.
9. Vị trí đặt thiết bị nâng phải đảm bảo thử đợc tải trọng tĩnh, khi nâng tải không
đợc kéo lê tải và tải phải cao hơn chớng ngại vật trên đờng di chuyển ít nhất là 500 mm.
10. Trờng hợp đặc biệt do mặt bằng thi công quá chật hẹp mà trong quá trình hoạt
động các bộ phận của thiết bị nâng nh cần, đối trọng và tải phải di chuyển phía trên các đ-
ờng giao thông thì lập phơng án lắp đặt và thi công an toàn và phải đợc phép của cơ quan
chức năng về kỹ thuật an toàn.
11. Đặt thiết bị nâng di chuyển theo ray ở trên cao và trên mặt đất phải bảo đảm
khoảng cách theo TCVN 4244-86.
12. Đặt đờng thiết bị nâng hoạt động trong vùng bảo vệ của đờng dây tải điện trên
không, phải đợc cơ quan quản lý đờng dây cho phép.
13. Vị trí đặt cần trục ôtô, cần trục bánh hơi, cần trục bánh xích phải đảm bảo khi
làm việc khoảng cách phần quay của chúng ở bất kỳ vị trí nào đến các kết cấu công trình,
thiết bị, vật t xung quanh không nhỏ hơn 700mm.
25