thuyết minh thiết kế môn học máy nâng vận chuyển đề bộ máy di chuyển cầu trục

LờI NóI ĐầU
Trong quá trình CNH-HĐH đất nớc hiện nay, GTVT đóng một vai trò đặc
biệt quan trọng nhằm tạo ra một cơ sở hạ tầng cần thiết cho sự phát triển mạnh
mẽ của đất nớc. Để phát huy đợc sức mạnh to lớn đó, sẽ không thể thiếu một bộ
phận hết sức quan trọng đó là một nền công nghiệp cơ khí có đủ sức trang bị
những thiết bị hiện đại cho quá trình sản xuất và thi công. Điều đó có ý nghĩa
quan trọng trong viêc nâng cao năng suất, chất lợng cho sản phẩm. Vì vậy việc
tính toán, thiết kế máy và các bộ phận máy sẽ có ý nghĩa hết sức to lớn.
Để đạt đợc kết quả học tập tốt mà xa hơn là công việc thực tế sau này, mỗi
sinh viên sau khi đã nghiên cứu song phần lý thuyết của một môn học, việc cần
thiết nhất là phải biết vận dụng nó vào thực tế. Môn học Máy Trục- Vận chuyển
cũng không lằm ngoài quy luật đó. Để làm đợc điều này ngoài việc lắm vững
kiến thức lý thuyết, sinh viên còn phải biết cách biến những ý tởng của mình
thành thực tế thông qua các công cụ thiết kế đã có. Thiết kế máy là quá trình
thiết kế ra những chi tiết và bộ phận máy có hình dạng và kích thớc cụ thể. Các
chi tiết máy thiết kế ra phải làm việc đợc, đó là yêu cầu đầu tiên mà nhà thiết
kế nào cũng phải làm đợc. Nhng chỉ có vậy thì cha đủ. Một chi tiết máy sản
xuất ra còn phải đạt đợc yêu cầu về chỉ tiêu kinh tế đó là giá thành hạ, phù hợp
với điều kiện sản xuất của đơn vị mình. Đồng thời phải đạt đợc yêu cầu về tính
kỹ thuật nh độ cứng, độ bền
Nhiệm vụ chính của môn học Máy trục- vận chuyển, trong đó phần chủ
yếu là Máy trục, là nghiên cứu tìm hiểu các phơng tiện cơ giới hoá xếp dỡ,
nâng chuyển vật nặng trong các lĩnh vực công nghiệp, xây dựng, Quốc phòng-
Cơ giới tất cả các quá trình sản xuất, kể cả xếp dỡ, nâng chuyển là một trong
những điều kiện cơ bản để phát triển nền kinh tế quốc dân.
Nhiệm vụ của bản thiết kế này là thiết kế bộ máy di chuyển của một cầu
trục. Cầu trục là một loại máy trục có kết cấu giống chiếc cầu có bánh xe lăn
trên đờng ray chuyên dùng, nên còn gọi là cầu lăn. Với những số liệu đã cho thì
cầu trục cần thiết kế ở đây là loại cầu trục hai dầm.
Do cha có kinh nghiệm thực tế nên khó tránh khỏi sự thiếu sót. Em rất
mong nhận đợc sự góp ý của các thầy để rút kinh nghiệm cho những lần sau.

Em xin trân thành cảm ơn thầy giáo TS: Nguyễn Văn Vịnh và thầy giáo
KS: Bùi Thanh Danh cùng toàn thể các thầy giáo trong bộ môn Máy Xây Dựng
đã tận tình hớng dẫn em trong suốt quá trình tiến hành thiết kế.
Ngày 01 tháng 07 năm 2007
Sinh viên:
Đinh Văn Trờng
Thiết kế môn học máy nâng- vận chuyển Trờng Đại Học GTVT
Bộ môn Máy Xây Dựng

đề THIếT Kế MÔN HọC MáY NÂNG- VậN CHUYểN
Đề tài 5: Thiết kế bộ máy di chuyển cầu trục. Với các số liệu sau:
Tải trọng nâng Q (tấn) : 15
Trọng lợng xe con (tấn) : 2,5
Trong lợng cầu (tấn) : 12
Vận tốc di chuyển cầu trục(m/ph) : 35
Khẩu độ (m) : 18
Chế độ làm việc : Nhẹ
I. Cấu tạo, nguyên lý hoạt động và phạm vi sử dụng của cầu trục.
1. Cấu tạo.
Cầu trục là loại máy trục có kết cấu thép dạng cầu,trên đó có lắp bộ máy
di chuyển bằng bánh sắt lăn trên đờng ray chuyên dùng đặt tờng của nha xởng,
nên còn gọi là cầu lăn. Theo dạng kết cấu thép của cầu trục chia cầu trục ra
Đinh Văn Trờng
Lớp Máy Xây Dựng A-K44
2
Thiết kế môn học máy nâng- vận chuyển Trờng Đại Học GTVT
Bộ môn Máy Xây Dựng

thành hai loại: Cầu trục một dầm và cầu trục hai dầm.Với thông số đầu vào là:
sức nâng tải Q= 25 tấn, khẩu độ l = 15m thì cầu trục cần thiết kế ở đây là cầu

trục hai dầm có cấu tạo nh sau:
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
5
5
11
12
Hình 1. Sơ đồ cấu tạo cầu trục hai dầm
1. Dầm chủ; 2. Xe con mang hàng; 3. Bánh xe; 4. Cột nhà xởng;
5. Đờng ray chuyên dùng; 6. Giảm chấn; 7. Dầm đầu;
8. Bộ máy di chuyển ; 9. Bộ máy di chuyển xe con; 10. Tang tời hàng;
11. Xe con mang hàng; 12. Ca bin.
2. Nguyên lý hoạt động.
Động cơ điện (1) truyền chuyển động qua trục truyền động (2) và khớp nối
(3) tới các hộp giảm tốc (4) ,rồi truyền chuyển động cho bánh xe di chuyển cầu
trục(5) làm di chuyển toàn bộ dầm chính (6) gắn trên các dầm đầu (7) .Xe
con(9) có chứa cơ cấu nâng đợc di chuyển trên ray gắn trên dầm chính (7)
.Phanh (8) làm nhiệm vụ hãm khi cần thiết. Các động cơ điện đợc điều khiển
nhờ hệ thống điều khiển đặt ở cabin (10).Nh vậy diện tích xếp dỡ của cầu trục
điện là hình chữ nhật.
3. Phạm vi sử dụng.
Cầu trục đợc sử dụng rất phổ biến trong hầu hết các nghành kinh tế và

quốc phòng để nâng - chuyển vật nặng trong các phân xởng và nhà kho; cũng
có thể dùng để xếp dỡ hàng.
II. Tổng thể cụm di chuyển cầu trục.
Đinh Văn Trờng
Lớp Máy Xây Dựng A-K44
3
Thiết kế môn học máy nâng- vận chuyển Trờng Đại Học GTVT
Bộ môn Máy Xây Dựng

Bộ máy di chuyển cầu trục có nhiều phơng án kết cấu nhằm đảm bảo cho
cầu trục di chuyển đều ở cả hai bên. Để hạn chế độ xiên lệch, kết cấu thép của
cầu trục, giá cầu và khung xe con phải có độ cứng vững cao ở cả hai phơng, ph-
ơng thẳng đứng và phơng ngang.
Các số liệu ban đầu:
Tải trọng Q : 15 t = 150000 N
Trọng lợng xe con G
xe con
: 2,5 t = 25000 N
Trọng lợng cầu G
xe lớn
: 12 t = 120000 N
Vận tốc di chuyển cầu v
dc:
: 35 m/ph
Chế độ làm việc của cơ cấu - Nhẹ;
Với các số liệu đã cho thì loại cầu trục cần thiết kế ở đây là loại cầu trục
hai dầm.
Sơ đồ cơ cấu di chuyển cầu trục
1. Bánh xe chủ động;
2. Hộp giảm tốc;

3. Khớp nối trục răng;
4. ổ đỡ;
5. Phanh;
6. Động cơ;
7. Bánh xe bị động;
8. Dầm chính (Chỉ thể hiện một dầm).
Đinh Văn Trờng
Lớp Máy Xây Dựng A-K44
4
Thiết kế môn học máy nâng- vận chuyển Trờng Đại Học GTVT
Bộ môn Máy Xây Dựng

Ta sử dụng sơ đồ cơ cấu di chuyển cầu trục với trục truyền động dài ở cấp
quay nhanh: Trục động cơ 1 nối trực tiếp với trục truyền động 2, qua hộp giảm
tốc 3 ở hai bên và khớp nối trục 4 truyền chuyển động tới các bánh xe 5, phanh
6 là phanh hai guốc thờng đóng.Với sơ đồ này nói chung sẽ giảm đợc trọng l-
ợng của cầu và cơ cấu. Nhng đòi hỏi độ chính xác lắp đặt các ổ trục đỡ cao và
phải cân bằng động các tiết máy quay nhanh. Các bớc tính toán cơ cấu di
chuyển cầu nh sau:
1. Tính chọn bánh xe và ray.
Ta chọn loại bánh xe hình trụ có hai thành bên với các kích thớc theo
OCT 3569-60. Tra bảng 9-4 (Giáo trình Tính toán các cơ cấu máy trục), có:
Đờng kính bánh xe : D
bx
= 800 mm
Đờng kính ngõng trục lắp ổ : d = 130 mm
Căn cứ kích thớc bánh xe tơng ứng với D
bx
= 800 mm, có chiều rộng vành
bánh 160 mm, tải trọng cho phép trên bánh xe 65,5 tấn. Chọn ray cần trục

KP120 để làm ray cho cầu lăn.
1.1. Tải trọng lên bánh xe.
Bánh xe bố trí với khoảng cách bánh (Nhịp cầu): L = 15000 mm, khoảng
cách trục B = 4400 mm. Tải trọng tác dụng lên các bánh xe gồm có: Trọng lợng
bản thân cầu G
c
= 180000 N , trọng lợng bản thân xe con G
x
= 30000 N và tải
trọng vật nâng Q = 250000 N
Tải trọng tác dụng lớn nhất tại A (và D) khi xe con có vật nâng lớn nhất tại
một đầu bên trái cầu (Hình 3).
P
max
= P
A
= P
D
=
( )
C
G
L
lL
Q
x
G
4
1
2

1
+

+

P
max
=
( )
180000.
4
1
15
4,115
.25000030000
2
1
+

+
= 171933 N.
Tải trọng nhỏ nhất tác dụng lên bánh xe A (và D) khi xe lăn không có vật
nâng tại đầu bên phải cầu.
Đinh Văn Trờng
Lớp Máy Xây Dựng A-K44
5
Thiết kế môn học máy nâng- vận chuyển Trờng Đại Học GTVT
Bộ môn Máy Xây Dựng

P

min
= P
A
= P
D
=
C
G
L
lL
x
G
4
1
2
1
,
+

P
min
=
180000.
4
1
15
55,115
.30000.
2
1

+

= 58450 N.
Tải trọng tơng đơng lên bánh xe P
bx
:
P
bx
= .k
bx
.P
max

trong đó: k
bx
- Hệ số tính đến chế độ làm việc của cơ cấu; tra bảng 3.12 có
k
bx
= 1,1
- Hệ số tính đến sự thay đổi của tải trọng.
=

+
+
3
0
1
1
1
2
1
G
Q
0
G
Q
=
18000030000
250000

+
= 1,19; tra bảng 3.13 có = 0,80
P
bx
= .k
bx
.P
max
= 0,80. 1,1. 171933 = 151301 N.
Bánh xe đợc chế tạo bằng thép đúc 55 II có độ cứng 350 ữ 450 HB, ứng
suất dập cho phép khi tiếp xúc điểm []
d
= 1700 N/mm
2
.
1.2. Kiểm tra sức bền dập của bánh xe.
Bánh xe làm bằng thép và ứng với trờng hợp tiếp xúc điểm, để kiểm tra về
ứng suất dập ta sử dụng công thức 2.69

d
= 3600.m.
3
2
max

bx
P
[]
d
trong đó:

d
- ứng suất dập, (N/mm
2
).
[]
d
- ứng suất dập cho phép, (N/mm
2
).
P
bx
- Tải trọng tơng đơng lên bánh xe, (N).
m - Hệ số phụ thuộc tỷ số bán kính tơng đơng nhỏ trên bán kính tơng đ-
ơng lớn.
max

- Bán kính tơng đơng lớn nhất, (mm).
Đinh Văn Trờng
Lớp Máy Xây Dựng A-K44
6
Thiết kế môn học máy nâng- vận chuyển Trờng Đại Học GTVT
Bộ môn Máy Xây Dựng

Tỷ số
max
min


=

500
350
= 0,7, chọn m = 0,44

d
= 3600.0,44.
3
2
500
151301
= 1340 N/mm
2
1700 N/mm
2
Vậy
d
[]
d
Bánh xe thoả mãn về điều kiện dập.
2. Chọn động cơ điện.
Lực cản chuyển động do ma sát:
W
1
= (G
o
+ Q)
bx
D
df 2 +
à

=2,3.(210000 + 250000)
800
130.02,02,1.2 +
W
1
= 6083,5 N
trong đó:
W
1
- Lực cản di chuyển do ma sát, (N)
- Hệ số kể đến ma sát mép gờ bánh xe với mép đờng ray, tuỳthuộc
kiểu bánh xe, kiểu ổ trục, khoảng cách giữa hai bánh xe trên hai ray; ở đây
bánh xe hình trụ và dùng ổ lăn nên = 2,3.
G
o
- Trọng lợng cầu trục kể cả bộ phận mang, (N).
Q - Tải trọng vật nâng, (N).
D
bx
- Đờng kính bánh xe, (mm).
d - Đờng kính ngõng trục lắp ổ của bánh xe, (mm).
- Hệ số ma sát lăn, (mm), tra bảng 3.7 có = 1,2.
f - Hệ số ma sát trong ổ trục, tra bảng 3.8 có f = 0,02 với ổ nón.
Lực cản do độ dỗc của đờng ray trong giới hạn cho phép 1.
W
2
= .(G
o
+ Q) = 0,001.(210000 + 250000) = 460 (N).
Tổng lực cản tĩnh của cầu lăn khi chuyển động

W
t
= W
1
W
2
W
3
, (N).
W
2
- Lực cản do độ dốc của đờng ray,(N)
W
3
- Lực cản do gió, (N). ở đây W
3
= 0
Trong công thức trên, lấy dấu + khi độ dốc đờng ray và gió ngợc chiều
chuyển động, lấy dấu khi độ dốc đờng ray và gió xuôi chiều chuyển động
của cầu trục. ở đây lấy dấu +
W
t
= 6083,5 + 460 = 6543,5 (N)
Công suất tĩnh yêu cầu đối với động cơ điện:
Đinh Văn Trờng
Lớp Máy Xây Dựng A-K44
7
Thiết kế môn học máy nâng- vận chuyển Trờng Đại Học GTVT
Bộ môn Máy Xây Dựng

N =

.1000.60
.
ct
VW
=
85,0.1000.60
15.6543,5
= 1,92 (KW).
Tơng ứng với chế độ làm việc của cơ cấu là nhẹ với CĐ% = 15%, sơ bộ
chọn động cơ điện MT-11-6 có các thông số sau:
Công suất danh nghĩa N
đc
= 2,7 (KW)
Số vòng quay danh nghĩa n
đc
= 885 (v/ph)
Hệ số quá tải = M
max
/M
dn
= 1,8
Mô men vô lăng (G
i
.D
i
2
)
rôto

= 1,7 (Nm
2
)
Khối lợng m
đc
= 90 (kg)
3. Tỷ số truyền chung.
Số vòng quay yêu cầu của bánh xe dẫn động cầu trục
n
bx
=
bx
c
D
V
.

=
80,0.
15

= 5,97 (v/ph)
Tỷ số truyền chung cần có đối với bộ truyền di chuyển cầu trục.
i
o
=
bx
dc
n
n

=
97,5
885
149
4. Kiểm tra động cơ điện theo mômen mở máy.
Mô men mở máy động cơ điện cầu lăn.
M
m
= M
t
+ M
đ
+ M
đ
, (Nm)
trong đó:
M
t
- Mô men cản tĩnh khắc phục sức cản cầu lăn;
M
t
=
00
0
2
.

i
DW
bx

W
0
- Tổng lực cản tĩnh cầu lăn khi không mang tải;
W
0
=
QQQ
QQW
co
ct
++
+ )(
0
=
25000018000030000
)18000030000.( 6543,5
++
+
= 2987,25 (N)
Q
0
= G
xe con
= 30000 (N)
M
t
=
85,0.149.2
8,0. 2987,25
= 9,4 (Nm)

M
đ
=

375
.).(
2
0
2
0
m
dcbxc
ti
nDQQ +
t
m
- thời gian mở máy;
Đinh Văn Trờng
Lớp Máy Xây Dựng A-K44
8
Thiết kế môn học máy nâng- vận chuyển Trờng Đại Học GTVT
Bộ môn Máy Xây Dựng

t
m
=
max
.60 a
V
c

V
c
- Vận tốc di chuyển cầu lăn, m/ph
a
max
- Gia tỗc thời kì mở máy cầu lăn, m/s
2
;
a
max
=

















+

+
0
minmin
0

2,1
.
. W
D
dfPP
QQ
g
bxc

a
max
=

+






+
2987,25
800
130.02,0.58450
2,1
2,0.58450
.
18000030000
81,9

a
max
= 0,323 (m/s
2
)
t
m

=
323,0.60
15
= 0,77 (s)
M
đ
=
85,0.77,0.149.375
885.8,0).18000030000(
2
2
+
= 21,8 (Nm)
M
đ
- Mô men cản động do khối lợng quán tính tham gia chuyển động
quay gây ra và đợc hoán vị về trục động cơ, Nm
M
đ
=
( )
m
dcii
t
nDGC
.375

1
2

C = 1,1 ữ 1,15, lấy C = 1,15
(G
i
.D
i
2
)
1
Mô men đà trên trục 1
(G
i
.D
i
2
)
1
= (G
i
.D
i
2
)
r
+ (G
i
.D
i
2
)
kn

(G
i
.D
i
2
)
1
= 1,7 + 2,1 = 3,8 Nm
2
trong đó:
(G
i
.D
i
2
)
r
Mômen đà do rôto động cơ;
(G
i
.D
i
2
)
kn
Mômen đà do khớp nối động cơ;
M
đ
=

77,0.375
885.8,3.15,1
= 13,4 (Nm).
M
m
= M
t
+ M
đ
+ M
đ
= 9,4 + 21,8 +13,4 = 44,6 (Nm)
Mômen danh nghĩa động cơ cầu lăn.
M
dn
=
dc
dc
n
N.9550
=
885
7,2.9550
= 29,1 (Nm)
Đinh Văn Trờng
Lớp Máy Xây Dựng A-K44
9
Thiết kế môn học máy nâng- vận chuyển Trờng Đại Học GTVT
Bộ môn Máy Xây Dựng

Mômen mở máy trung bình động cơ.
M
mđc
=
( )
2
1,15,28,1
dndn
MM +ữ
= 1,8.M
dn
= 1,8.29,1 = 52,4(Nm)
Kiểm tra đông cơ theo mômen dính bám bánh xe dẫn hoán vị về trục động
cơ.
F
db
= (Q
0
+ Q
c
) (W
t
(Q
0
+ Q
c
)f
bx
D
d

+ (Q
0
+ Q
c
)
g
a
)
F
db
= (30000 + 180000).0,2 (6543,5 (30000

+ 180000)0,02
800
130
+ (30000+ 180000)
81,9
323,0
) = 29119,6
Mômen dính bám trên bánh xe dẫn hoán vị về trục động cơ.
M
mdb
=
00
2
.

i
DF
bxdb

=
85,0.149.2
8,0. 29119,6
= 92 (Nm) > M
m
= 52,4 (Nm).
Nh vậy trong điều kiện môi trờng ẩm ớt xấu nhất, cầu lăn vẫn có thể làm
việc bình thờng.
5. Phanh cơ cấu di chuyển bằng cầu lăn.
Quá trình phanh cơ cấu di chuyển cầu lăn xảy ra sau khi đã ngắt điện lới
khỏi động cơ, nhng các mômen quán tính còn làm cho hệ thống tiếp tục chuyển
động. Mômen cản tĩnh đã gây ra sức cản khi di chuyển, mômen đó có lợi cho
quá trình phanh. Do đó có phơng trình xác định mômen phanh.
M
p
= -M
t
+ M
đ
+ M
đ
(Nm)
M
p
= -
( )
( )
0
1
1

2
02
0
01
2
00
0
.375

375
2
.
p
ii
p
bxcxbx
t
nDGC
ti
nDGGQ
i
DW

+
++
+


Trên cơ cấu di chuyển cầu lăn, số bánh xe dẫn động chiếm 50% tổng số
bánh xe cầu lăn với hệ số dính bám giữa bánh xe dẫn và đờng ray = 0,2, gia

tốc phanh a
p
0
= 0,75 m/s
2
. Thời gian phanh ko tải cơ cấu di chuyển cầu lăn.
0
p
t
=
0
.60
p
c
a
V
=
75,0.60
15
= 0,33 (s)
M
p
= -
33,0.375
885.8,3.15,1
33,0.149.375
85,0.885.8,0.460000
85,0.149.2
.0,8 2987,25
2

2
++
= 102 (Nm)
Chọn loại phanh má TKT-200 có mômen phanh lớn nhất M
pmax
= 130 Nm
lớn hơn mômen yêu cầu M
p
= 102 Nm.
Có đờng kính bánh phanh D = 200, mm
Đinh Văn Trờng
Lớp Máy Xây Dựng A-K44
10
Thiết kế môn học máy nâng- vận chuyển Trờng Đại Học GTVT
Bộ môn Máy Xây Dựng

Thời gian phanh cơ cấu di chuyển cầu lăn khi mang tải.
t
p
=
( )
( )
( )

+
++
+

1
2
2
0
0
2

375
ii
bxcx
tp
dc
DGC
i
DGGQ
MM
n

, (s)
t
p
=
( )

+
+
8,3.15,1
149
85,0.8,0.460000
.
4,9130375
885
2
2
= 0,26 (s)
Gia tốc phanh cầu lăn.
a
p
=
p
c
t
V
.60
=
26,0.60
15
= 0,96 m/s

2
.
Kiểm tra quãng đờng phanh cầu lăn, khi phanh 50% số bánh xe di chuyển.
S
p
=
5000
V
2
c
=
5000
15
2
= 0,045 m.
S
p
=
2
.tV
pc
=
2.60
15.0,894
= 0,11 m
6. Chọn khớp nối trục.
Để tránh hiệi tợng va đập trên trục khi sử dụng khớp nối trục ta dùng loại
khớp nối trục răng. Bề mặt răng trong của khớp đợc nhiệt luyện đạt độ cứng 40
HRC, bề mặt răng ngoài (trục) đợc nhiệt luyện đạt độ cứng 35 HRC.
7. Chọn các ổ trục đỡ.

8. Chọn hộp giảm tốc.
Với tỷ số truyền i = 149 là khá lớn.Theo Atlat máy trục tờ 33 ta chọn
hộp giảm tốc loại TH-6-156,92-I có tỷ số truyền i = 156,92; loại hộp giảm
tốc này là loại ba cấp đảm bảo tỷ số truyền lớn. Các kích thớc của hộp giảm tốc
đợc cho trong atlat.
III. Thiết kế một số chi tiết.
1. Thiết kế bánh xe cầu trục.
Kiểm tra ứng suất tiếp xúc giữa mặt bánh xe với mặ đờng ray.
Bánh xe đợc chế tạo bằng thép 55:

tx
= 600.
Rb
CCK
.

0
21max
[
tx
]
trong đó:
K
max
Tải trọng lớn nhất tác dụng nên bánh xe, N;
Đinh Văn Trờng
Lớp Máy Xây Dựng A-K44
11
Thiết kế môn học máy nâng- vận chuyển Trờng Đại Học GTVT
Bộ môn Máy Xây Dựng

K
max
= P
max
= 171933 N.
C
1
Hệ số chú ý đến chế độ làm việc của cơ cấu;
Chế độ làm việc nhẹ C
1
= 1,0
C
2
Hệ số phụ thuộc tốc độ di chuyển ; C
2
= 1 + 0,02.V
V tốc độ di chuyển của bánh xe, m/s;
V= 15 m/ph = 15/60 = 0,25 m/s;
C
2
= 1 + 0,02.0,25 = 1,005
R Bán kính bánh xe, cm
R = 40 cm
b
o
Bề rộng sử dụng của ray, b
o
= 3,8 cm (Atlat máy trục).
[

tx
] ứng suất tiếp xúc cho phép, [
tx
] = 75000 N/cm
2


tx
= 600.
40.8,3
005,1.1.171933
= 20230 N/cm
2
[
tx
] = 75000 N/cm
2
.
Vậy bánh xe thoả mãn về điều kiện tiếp xúc.
Bánh xe có đờng kính D = 800 mm, đợc chế tạo từ thép đúc 55 II có
các thông số đợc cho trong Atlat máy trục đi kèm theo là bản vẽ chế tạo.
Đờng kính bánh xe D = 800 mm;
Bề rộng bánh xe B
1
= 160 mm;
Đờng kính gờ bánh xe D
1
= 850 mm;
Đơng kính ngõng trục bánh xe d = 130 mm;
Trọng lợng cụm bánh xe dẫn 822 kg;

Trọng lợng cụm bánh xe bị dẫn 798 kg;
2.Trục bánh dẫn.
Bánh xe lắp cứng trên trục nhờ then, trục đỡ bởi ổ lăn đặt trong hộp trục,
do đó trong quá trình làm việc trục quay xẽ chịu uốn và xoắn.
ứng suất uốn sẽ thay đổi theo chu kỳ đối xứng, ứng suất xoắn do tính chất
làm việc hai chiều của cơ cấu di chuyển cũng xem nh thay đổi theo chu kỳ đối
xứng.
Tải trọng tác dụng lên bánh xe.
P
t
- tải trọng tĩnh có kể đến ảnh hởng tải trọng động.
P
t
= P
max
.k
đ
k
đ
- hệ số tải trọng động = 1,2.
Đinh Văn Trờng
Lớp Máy Xây Dựng A-K44
12
Thiết kế môn học máy nâng- vận chuyển Trờng Đại Học GTVT
Bộ môn Máy Xây Dựng

p
t
= 171933.1,2 = 206319,6 N.
Mômen lớn nhất tại tiết diện giữa bánh xe.

Nmm
lP
M
t
u
5,9026482
4
175. 206319,6
4
.
===
.
Ngoài lực p
t
, trong mặt phẳng ngang trục còn bị uốn bởi lực di chuyển
bánh xe, song trị số lực này nhỏ nên ta bỏ qua.
Mômen xoắn lớn nhất trong thời kỳ mở máy.
M
max
= 1,8M
dn
= 1,8.29,1 = 52,4 Nm.
Mômen để thắng các lực cản tĩnh chuyển động:
Nm
n
N
M
t
t
7,20

885
92,1
95509550
1
===
Mômen d để thắng quán tính của hệ thống:
M
d
= M
max
- M
t
= 52,4 20,7 = 31,7 Nm.
Mômen để thắng quán tính khối lợng các bộ phận chuyển động thẳng:

=
)(
)(
2
2
*
ii
tdii
dd
DG
DG
MM
Trong đó :

tdii

DG )(
2
Mômen vô lăng tơng đơng của các bộ phận chuyển động
thẳng thu về trục động cơ.
2
2
2
2
2
2
2,13
885
15
)250000210000(1,0)(1,0)( Nm
n
v
QGDG
dc
dc
otdii
=+=+=

)(
2
ii
DG
- tổng mômen vôlăng của cả hệ thống thu về trục động cơ.

)(8,3)(
22

NmDG
q
ii
=


)(
2
ii
DG
=
tdii
DG )(
2
+
q
ii
DG

)(
2
=
2
178,32,13 Nm=+
NmM
d
6,24
17
2,13
7,31

*
==
Vậy tổng mômen lớn nhất trên trục sẽ truyền đến các bánh dẫn:
.3,456,247,20
*
1
NmMMM
dt
=+=+=

Mômen tính toán có kể đến tải trọng động:
Đinh Văn Trờng
Lớp Máy Xây Dựng A-K44
13
Thiết kế môn học máy nâng- vận chuyển Trờng Đại Học GTVT
Bộ môn Máy Xây Dựng

d
kMM .
1
*
1
=
Chế độ làm việc nhẹ k
đ
= 1,1
)(83,491,1.3,45
*
1
NmM ==

Mômen lớn nhất trên các trục bánh xe dẫn:
.4,664685,0.92,156.83,49
*
1
NmiMM
dcbd
===

.2,3323
2
1
. NmMM
bdx
==
Mômen tơng đơng tác dụng lên trục.
22
).(
xutd
MMM

+=
ứng suất xoắn thay đổi đối xứng do đó =1.
.,9026483)2,3323.1(5,9026482
22
NmmM
td
=+=
Để chế tạo trục ta dùng thép 40X, tôi có
2
1

/500 mN=


;
2
1
/300 mN=


ứng suất uốn cho phép với chu kỳ đối xứng.
[ ]
2
1
/86,142
4,1.5,2
500
].[
mmN
kn
===



[n] = 1,4- hệ số an toàn (tra bảng 1- 8- Tính Toán MT).
k = 2,5 - hệ số (tra bảng 1-5- Tính Toán MT).
Vậy đờng kính trục tại tiết diện giữa bánh xe cần có:
3
][1,0

td

M
d
=
3
86,142.1,0
9026483
= 85,8 mm
Đờng kính trục tại hai ổ lăn d
ol
= 130 mm.
Lấy d = 135 mm.
Hệ số an toàn theo uốn & xoắn tính theo công thức:
m
b
a
k
n









1
1
.

+
=
m
b
a
k
n









1
1
.


+
=
Đinh Văn Trờng
Lớp Máy Xây Dựng A-K44
14
Thiết kế môn học máy nâng- vận chuyển Trờng Đại Học GTVT
Bộ môn Máy Xây Dựng

Trong đó:
11
,


- Giới hạn mỏi của mẫu.
ma

,
- biên độ ứng suất và ứng suất trung bình trong chi tiết.
ma

,
- giới hạn bền khi uốn và xoắn.


,,,kk
- các hệ số tập trung ứng suất & hệ số kích thớc tuyệt đối.

- hệ số kể đến độ nhẵn bề mặt gia công chi tiết, với bề mặt mài

= 0,9
W
M
u
a
==
max

o

x
a
W
M
==
max

0& =
mm

( ứng suất thay đỏi theo chu kỳ đối xứng ).
W,W
o
- mômen cản uốn & mômen cản xoắn của tiết diện trục :
Tiết diện nguy hiểm với d = 135 mm có khoét then bxh = 36x20
3
2323
206157
135.2
)20135(20.36
32
135.
.2
)(.
32
mm
d
tdtbd
W =

=

=

3
2323
447581
135.2
)20135(20.36
16
135.
.2
)(.
16
mm
d
tdtbd
W
o
=

=

=

2
max
/78,43
206157
5,9026482

mmN
W
M
u
a
====

2
max
/42,7
447581
3323200
mmN
W
M
o
x
a
====

Tra bảng có 7-4 (TKCTM) có:
74,0=


53,0=


Tra bảng có 7-8 (TKCTM) có:
63,1=

k
5,1=

k
Thay số:
Đinh Văn Trờng
Lớp Máy Xây Dựng A-K44
15
Thiết kế môn học máy nâng- vận chuyển Trờng Đại Học GTVT
Bộ môn Máy Xây Dựng

66,4
78,43.
9,0.74,0
63,1
500
==

n
86,12
42,7.
9,0.53,0
5,1
300
==

n
Hệ số an toàn chung trong trờng hợp chi tiết đồng thời chịu uốn và chịu
xoắn là:
38,4

11
1
22
=
+
=

nn
n
Cơ cấu di chuyển với chế độ làm việc nhẹ n =1,2.
Vậy trục thoả man điều kiện an toàn.
l =160
2l = 320
max
P
max
/2
P
max
M
xmax
M
xmax
M
umax
= 9026482,5Nmm
M
xmax
= 3323200Nmm
Biểu đồ mô men tác dụng lên trục bánh xe

3. Tính then.
Để truyền đợc mô men từ trục đến bánh xe di chuyển, và đảm bảo cầu trục
hoạt động bình thờng thì đờng kính trục tại chỗ lắp bánh xe di chuyển phải có
đờng kính d= 135 mm.
Tra bảng (7.23-tr143-TKCTM) chọn then có :
b =36 mm, h =20 mm, t
1
=10,2; k =12,3
Đinh Văn Trờng
Lớp Máy Xây Dựng A-K44
16
Thiết kế môn học máy nâng- vận chuyển Trờng Đại Học GTVT
Bộ môn Máy Xây Dựng

Chiều dài then bằng l = 0,8.lm
với: lm- Chiều dài moayơ lm = 150 mm.
Vậy chiều dài của then là: l= 0,8.150 =120 mm.
Kiểm nghiệm về sức bền dập và sức bền cắt theo công thức:
[ ]
d
x
d
ltd
M

=

2
N/mm
2

[ ]
c
c
lbd
Mx

=

2
N/mm
2
trong đó:
Mx - Mômen xoắn cần truyền, Nmm.
d - đờng kính trục, mm.
l - Chiều dài then, mm.
b - Chiều rộng then, mm.
[]
d
& []
c
- ứng suất dập và ứng suất cắt cho phép.
Tra bảng(7-20) và (7-21) (tr142-TKCTM) ta có:
[]
d
= 450 N/mm
2
[]
c
= 270 N/mm
2

Thay số vào công thức ta có:
7,417
120.2,10.135
3323200.2
==
d

(N/mm
2
).
4,11
120.36.135
3323200.2
==
c

(N/mm
2
).

d
< []
d

d
< []
d
Nh vậy then thoả mãn điều kiện chịu dập và chịu cắt.
Đinh Văn Trờng
Lớp Máy Xây Dựng A-K44

17