Đề tài thiết kế tốt nghiệp Thiết kếcầu trục 4 tấn 2013

Đề án kỹ thuật Trường ĐHKTCN-Thái Nguyên
Mục Lục
Bộ môn: Kỹ thuật cơ khí 1
Đề án kỹ thuật Trường ĐHKTCN-Thái Nguyên
LỜI NÓI ĐẦU
Trong công cuộc xây dựng đất nước ngành cơ khí nói chung và ngành cơ
khí chế tạo máy nói riêng là một ngành then chốt trong nên kinh tế quốc dân.
Trong chương trình đào tạo kỹ sư thì Đề án kỹ thuật có vai trò rất quan trọng
trong việc mở rộng tầm hiểu biết cũng như rèn luyện khả năng tư duy của người
nghiên cứu.
Để tổng kết toàn bộ kiến thức đã học và giúp cho sinh viên ý thức được công
việc của người cán bộ kỹ thuật thì Đề án kỹ thuật là một công việc quan trọng
trong quá tình đào tạo mà mỗi sinh viên phải thực hiện.
Với đề tài thiết kế tốt nghiệp “Thiết kếcầu trục 4 tấn" mà nhóm em được
giao đã mang lại cho chúng em nhiều điều bổ ích, giúp nhóm em phần nào củng
cố thêm được kiến thức đã tích luỹ trong mấy năm học vừa qua.
Trong thời gian làm đồ án, được sự chỉ bảo tận tình của cô giáo hướng
dẫn:Trần Thị Phương Thảocùng các thầy cô giáo trong bộ môn, cùng với sự nỗ
lực cố gắng của bản thân mỗi thành viên trong nhóm đến nay Đề án kỹ thuật của
nhóm em đã được hoàn thành. Tuy nhiên vì kiến thức còn hạn chế, tài liệu tham
khảo còn hạn chế cho nên không tránh khỏi những thiếu sót. Vậy nhóm em rất
mong có sự đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo và các bạn đồng nghiệp, để
Đề án kỹ thuật được hoàn thiện hơn.
Cuối cùng chúng em xin chân thành cảm ơn, các thầy giáo cô giáo đã tận
tình giúp đỡ chỉ bảo hướng dẫn nhóm em hoàn thành tốt Đề án kỹ thuật này.
Thái Nguyên Tháng 01 Năm 2013
Sinh Viên
Lê Văn Lực
Lê Hùng Phong
Trần Đình Nhàn.
Bộ môn: Kỹ thuật cơ khí 2

Đề án kỹ thuật Trường ĐHKTCN-Thái Nguyên
NHÓM SINH VIÊN THỰC HIỆN
STT Họ và tên MSSV
1 Lê Văn Lực DTK0851010034
2 Lê Hùng Phong DTK0851010042
2 Trần Đình Nhàn DTK0851010041
Bộ môn: Kỹ thuật cơ khí 3
Đề án kỹ thuật Trường ĐHKTCN-Thái Nguyên
Nhận xét của giáo viên hướng dẫn

Bộ môn: Kỹ thuật cơ khí 4
Đề án kỹ thuật Trường ĐHKTCN-Thái Nguyên







Bộ môn: Kỹ thuật cơ khí 5
Đề án kỹ thuật Trường ĐHKTCN-Thái Nguyên
PHẦN I
NHIỆM VỤ - YÊU CẦU – PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
1.1. TỔNG QUAN
Máy nâng chuyển là thiết bị mang vật trực tiếp, dùng để di chuyển đối tượng
từ vị trí này tởi vị trí khác nhằm giảm tối đa sức lao động của con người mà hiệu
quả kinh tế cao nhất.
Đặc điểm làm việc của các cơ cấu 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 một số các 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. Bằng sự phối hợp giữa các chuyển động, máy có thể
dịch chuyển vật đến bất cứ vị trí nào trong không gian làm việc của nó.
Để đáp ứng yêu cầu và đòi hỏi của các ngành công nghiệp khác nhau, kĩ

thuật nâng vận chuyển cũng xuất hiện nhiều loại máy nâng vận chuyển mới. Tùy
theo kết cấu và công dụng, máy nâng chuyển được chia thành các loại: kích, tời,
palăng, cần trục, cầu trục, cổng trục, thang nâng.v.v
Cầu trục là loại máy trục kiểu cầu. Loại này di chuyển trên đường ray đặt
trên cao dọc theo nhà xưởng, xe con mang hàng di chuyển trên kết cấu thép kiểu
cầu, cầu trục có thể nâng hạ và vận chuyển hàng theo yêu cầu tại bất kì điểm nào
trong không gian của nhà xưởng. Cầu trục được tất cả các lĩnh vực của nền kinh
tế quốc dân với các thiết bị nang vật rất đa dạng như máy treo, thiết bị cặp, nam
châm điện…
1.2. NHIỆM VỤ - YÊU CẦU THIẾT KẾ.
1.2.1. Nhiệm vụ thiết kế.
Thiết kế là một quá trình sáng tạo, trong quá trình này người thiết kế phải
tìm hiểu, đề cập và giải quyết thỏa đáng hàng loạt các yêu cầu khác nhau về
phương pháp tính toán, chỉ tiêu khả năng làm việc, công nghệ chế tạo và quy
trình lắp ráp, sử dụng, sửa chữa theo nhiều phương pháp khác nhau. Nhiệm vụ
chính của thiết kế là tìm ra và cụ thể hóa các giải pháp kỹ thuật để từ đó lựa
chọn ra phương pháp tối ưu, phù hợp với nhiệm vụ thư thiết kế. Cuối cùng là
Bộ môn: Kỹ thuật cơ khí 6
Đề án kỹ thuật Trường ĐHKTCN-Thái Nguyên
đưa ra những thông tin về đối tượng thiết kế và từ những thông tin đó có thể tạo
ra một sản phẩm cụ thể.
Việc thiết kế phải đảm bảo khả năng thực hiện được các giải pháp kỹ thuật,
nghĩa là phải có sự phù hợp giữa các đặc tính kỹ thuật của các đối tượng mới với
các giải pháp kỹ thuật và mức độ phát triển của khoa học kỹ thuật cũng như thực
tế sản xuất. Trong đề tài này, việc thiết kế được giới hạn trong “ thiết kế cầu trục
4 tấn ” sao cho đảm bảo được các tính năng kỹ thuật và yêu cầu đặt ra.
1.2.2. Yêu cầu thiết kế.
1.2.2.1 Yêu cầu chung.
Mỗi loại máy nâng được 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 hình dạng, kích thước ngoài khác nhau, phù hợp với
không gian, tính chất công việc và đối tượng mà chúng phục vụ cũng như điều
kiện kinh tế kỹ thuật khác.Kết cấu thép là xương sống, là bộ phận chịu tải của cả
máy nâng mà trong quá trình làm việc trọng lượng các cơ cấu cơ khí, tải trọng
nâng chuyển đến.Các cơ cấu cơ khí được lắp đặt trực tiếp trên bộ phận kết cấu
thép và thực hiện chức năng nâng hạ, di chuyển hoặc quay máy nâng, thay đổi
tầm với.Người ta phối hợp với các chức năng của các cơ cấu trên để nâng hạ, di
chuyển vật trong không gian mà máy nâng có thể thao tác.
Bộ phận cơ cấu cơ khí là tập hợp các bộ truyền dẫn động từ động cơ đến bộ
công tác.Các bộ phận này có thể là cơ khí, thủy 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 của
chúng là: động cơ, hộp giảm tốc, trong đó có các trục, khớp nối, ổ bi, các cặp
bánh răng, cáp hoặc xích truyền động, tang cuốn cáp, puli, phanh,… được 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 như là số
vòng, tốc độ, phương chiều chuyển động, lực tác động…), sức bền các cơ cấu để
từ đó định ta kích thước hình học, công suất động cơ và các thông số khác nhằm
làm cho máy nâng đạt được các yêu cầu kỹ thuật phù hợp với yêu cầu thực tế
đòi hỏi đặt ra.
Bộ môn: Kỹ thuật cơ khí 7
Đề án kỹ thuật Trường ĐHKTCN-Thái Nguyên
Đối với tính toán sức bền nhằm tìm được kích thước của các cơ cấu đặt độ
cứng và bền mòn. Tính toán bền thường trải qua hai giai đoạn: trước tiên là lựa
chọn sơ bộ sau đó là tính chính xác. Lựa chọn sơ bộ là mục đích xác định nhanh
những kích thước chính theo phương pháp đơn giản và gần đúng. Tính toán chi
tiết hay tính chính xác nhằm mục đích kiểm tra và điều chỉnh lại kích thước cơ
cấu đã lựa chọn sơ bộ.Cách tính này thường dựa vào tính chất mới của vật liệu.
Hư hỏng các cơ cấu máy nâng chủ yếu là do gãy và mòn. Việc tính bền chi
tiết là phải xác định chính các kích thước 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 bảo đảm độ mòn cho phép cần quan tâm tới chất lượng vật liệu và
phương 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 đặt được tuổi thọ của cả máy đã xác định trước.
1.2.2.2 YÊU CẦU CỤ THỂ TRONG TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CẦU
TRỤC.
Trong tính toán thiết kế cầu trục cần thỏa mãn các yêu cầu sau:
- Phải phục vụ tốt cho việc di chuyển vật phẩm trong phân xưởng cơ khí.
- Hình dạng, kích thước của các kết cấu phải phù hợp loại vật mang và
không gian nhà xưởng.
- Phải đạt được tính kinh tế cao: nghĩa là thiết bị sau khi chế tạo và các chi
phí vận chuyển cảu thiết bị phải là tối ưu nhất.
- Kích thước các chi tiết kết cấu của cần trục phải nhỏ gọn mà vẫn đảm
bảo được các tính năng của nó.
- Thiết kế phải dễ chế tạo hoặc nằm trong giới hạn tiêu chuẩn là dễ lắp đặt
trong phân xưởng.
- Sử dụng đơn, làm việc phải có độ tin cậy cao, ít hỏng hóc và bị sự cố ở mỗi
chế độ nâng chuyển.
- Phải đảm bảo cho việc bảo dưỡng và sửa chữa thiết bị được dễ dàng trong
những trường hợp cần thiết.
- Thiết bị phải đạt tuổi bền cần thiết.
Bộ môn: Kỹ thuật cơ khí 8
Đề án kỹ thuật Trường ĐHKTCN-Thái Nguyên
1.3 Đặc điểm, phân loại cầu trục
1.3.1 Một số đặc điểm về cầu trục.
Cầu trục là một loại máy trục có phần kết cấu thép(dầm chính) liên kết với
hai dầm ngang(dầm cuối), trên hai dầm ngang này có 4 bánh xe di chuyển trên
hai đường ray song song đặt trên vai cột nhà xưởng hay trên dàn kết cấu thép.
Cầu trục được sử dụng rất rộng rãi và tiện dụng để nâng hạ vật nâng, hàng hóa

trong các xưởng, phân xưởng cơ khí, nhà kho bến bãi. Dầm cầu được gọi là dầm
chính thường có kết cấu hộp và dàn, có thể có một hoặc hai dầm, trên đó có xe
con và cơ cấu nâng di chuyển qua lại dọc theo dầm chính. Hai đầu của dầm
chính liên kết hàn hoặc đinh tán với hai dầm cuối, trên mỗi dầm cuối có hai cụm
bánh xe, cụm bánh xe chủ động và cụm bánh xe bị động. Nhờ cơ cấu di chuyển
cầu và kết hợp cơ cấu di chuyển xe con (hoặc palăng) mà cầu trục có thể nâng
hạ ở bất cứ vị trí nào trong không gian phía dưới mà cầu trục bao quát.
Hình 1:.Cầu trục dẫn động điện.
Xét về tổng thể cầu trục gồm có phần kết cấu thép(dầm chính, dầm cuối, sàn
công tác, lan can), các cơ cấu cơ khí(cơ cấu nâng, cơ cấu di chuyển cầu và cơ
cấu di chuyển xe con) và cá thiết bị điều khiển khác.
Dẫn động cầu trục có thể bằng tay hoặc dẫn động điện. Dẫn động bằng tay
chủ yếu dùng trong các phân xưởng sửa chữa, lắp ráp nhỏ, nâng hạ không
thường xuyên, không đòi hỏi năng suất và tốc độ cao. Dẫn động bằng điện cho
các loại cầu có tải trọng nâng và tốc độ nâng lớn sử dụng trong các phân xưởng
lắp ráp và sửa chữa lớn.
Bộ môn: Kỹ thuật cơ khí 9
Đề án kỹ thuật Trường ĐHKTCN-Thái Nguyên
Cầu trục được chế tạo với tải trọng tâng từ 1 đến 500 t; khẩu độ dầm cầu đến
32m; chiều cao nâng đến 16m; tốc độ nâng vật từ độ vật từ 2 đến 40m/ph; tốc độ
di chuyển xe con đến 60m/ph và tốc độ di chuyển cầu trục đến 125m/ph. Cầu
trục có tải trọng nâng thường được trang bị hai hoặc ba cơ cấu nâng vật: một cơ
cấu nâng chính và một hoặc hai cơ cấu nâng phụ. Tải trọng nâng của loại cầu
trục này thường được kí hiệu bằng một phân số với tải trọng nâng chính và phụ,
ví dụ: 15/3 t; 20/5 t; 150/20/5 t; v.v…
1.3.2. Phân loại cầu trục.
Cầu trục được phân loại theo các trường hợp sau:
a. Theo công dụng.
Theo công dụng có các loại cầu trục có công dụng chung và cầu trục chuyên
dùng.

- Cầu trục có công dụng chung có kết cấu tương tự như các cầu trục khác,
điểm khác biệt cơ bản của loai cầu trục này là thiết kế bị mang vật đa dạng, có
thể nâng được nhiều loại hàng hóa khác nhau. Thiết bị mang vật chủ yếu của
loại cầu trục này là móc treo để xếp dỡ, lắp ráp và sửa chữa máy móc.Loại cầu
trục này có tải trọng nâng không lớn và khi cần có thể dùng với gầu ngoạm, nam
châm điện hoặc thiết bị cặp để xếp dỡ một loại hàng nhất định.
- Cầu trục chuyên dùng là loại cầu trục mà thiết bị mang vật của nó chuyên
để nâng một loại hàng nhất định. Cầu trục chuyên dùng được sử dụng chủ yếu
trong công nghiệp luyện kim với các thiết bị mang vật chuyên dùng và có chế độ
làm việc rất nặng.
b. Theo kết cấu dầm
Theo kết cấu dầm có các loại cầu trục một dầm và cầu trục hai dầm.
- Cầu trục một dầm là loại máy trục kiểu cầu thường chỉ có một dầm chạy
chữ I hoặc tổ hợp với các giàn thép tăng cứng cho dầm cầu, xe con cheo pa lăng
di chuyển phía trên dầm chữ I, toàn bộ cầu trục có thể di chuyển dọc theo nhà
xưởng trên đường ray chuyên dùng ở trên cao. Tất cả các cầu trục một dầm đều
dùng palăng đã được chế tạo sẵn theo tiêu chuẩn để làm cơ cấu nâng hạ hàng.
Nếu nó được trang bị palăng kéo tay thì gọi là cầu trục một dầm dẫn động bằng
Bộ môn: Kỹ thuật cơ khí 10
Đề án kỹ thuật Trường ĐHKTCN-Thái Nguyên
tay, nếu được trang bị palăng điện thì gọi là cầu trục một dầm dẫn động bằng
điện.
Hình 2:Cầu trục một dầm.
1. Bộ phận cấp điện lưới ba pha. 6. Palăng điện.
2. trục truyền động. 7. Dầm chính.
3. Cơ cấu di chuyển cầu. 8. Khung giàn thép.
4. Bánh xe di chuyển cầu. 9. Móc câu.
5. Dầm cuối. 10. Cabin điều khiển.
Cầu trục một dầm dẫn động bằng tay có kết cấu đơn giản và rẻ tiền nhất,
chúng được sử dụng trong công việc phục vị sửa chữa, lắp đặt thiết bị với khối

lượng công việc ít, sức nâng của cầu trục loại này thường ở khoảng 0,5÷ 5 tấn,
tốc độ làm việc chậm.
Cầu trục một dầm dẫn động bằng điện được trang bị palăng điện, sức nâng
có thể lên tới 10 tấn, khẩu độ đến 30m, gồm có bộ phận cấp điện lưới ba pha.
Bộ môn: Kỹ thuật cơ khí 11
Đề án kỹ thuật Trường ĐHKTCN-Thái Nguyên
Hình 3:Cầu trục hai dầm.
- Cầu trục hai dầm, kết cấu tổng thể của cầu trục hai dầm gồm có : dầm hoặc
dàn chủ 1, hai dầm chủ liên kết với hai dầm đầu 7, trên dầm đầu lắp các cụm
bánh bánh xe di chuyển cầu trục 6, bộ máy dẫn động 3, bộ máu di chuyển hoạt
động sẽ làm cho các bánh xe quay và cầu trục chuyển động theo đường ray
chuyên dùng 5 đặt trên cao dọc nhà xưởng, hướng chuyển động của cầu trục
chiều quay của động cơ điện.
Xe con mang hàng 11 di chuyển dọc theo đường ray lắp trên hai dầm (dàn)
chủ ; trên xe con đặt các bộ máy của tời chính 10, tời phụ 9 và bộ máy di chuyển
xe con 2, các dây cáp điện 8 có thể co giãn phù hợp với vị trí của xe con và cấp
điện cho cầu trục nhờ hệ thanh dẫn điện 12 đặt dọc theo tường nhà xưởng, các
quẹt điện 3 pha tỳ sát trên các thanh này, lồng thép làm công tác kiểm tra 13 treo
dưới dầm cầu trục. Các bộ máy của cầu trục thực hiện 3 chức năng : nâng hạ
hàng, di chuyển xe con và di chuyển cầu trục. Sức nâng của cầu trục 2 dầm
thường trong khoảng 5÷30 tấn, khi có yêu cầu riêng có thể đến 500 tấn. Ở cầu
trục có sức nâng trên 10 tấn, thường được trang bị hai tời nâng cùng với hai móc
câu chính và phụ, tời phụ có sức nâng thường bằng một phần tư (0,25) sức nâng
của tời chính, nhưng tốc độ nâng thì lớn hơn.
Dầm chính của cầu trục hai dầm được chế tạo dưới dạng hộp hoặc dàn
không gian.Dầm giàn không gian tuy có nhẹ hơn dầm hộp song khó chế tạo và
thường chỉ dùng cho cầu trục có tải trọng nâng và khẩu độ lớn.Dầm cuối của cầu
trục hai dầm thường được làm dưới dạng hộp và liên kết với các dầm chính bằng
bu lông hoặc hàn.
Bộ môn: Kỹ thuật cơ khí 12

Đề án kỹ thuật Trường ĐHKTCN-Thái Nguyên
c. Theo cách tựa của dầm chính.
Theo cách tựa của dầm chính có các loại cầu trục tựa và cầu trục treo.
- Cầu trục tựa là loại cầu trục mà hai đầu dầm của dầm chính tựa lên các
dầm cuối, chúng được liên kết với nhau bởi đinh tán hoặc hàn.
Hình 4:Cầu trục tựa.
Loại cầu trục này có kết cấu đơn giản nhưng vẫn đảm bảo được độ tin cậy
cao nên được sử dụng phổ biến. Trên hình 4 là hình chung của cầu trục tựa loại
một dầm, phần kết cấu thép của gồm dầm cầu 1 có hai đầu tựa lên các dầm cuối
5 với các bánh xe di chuyển dọc theo nhà xưởng. Loại cầu trục này thường dùng
phương ná dẫn dẫn động chung. Phía trên dầm chữ I là khung giàn thép 4 để
đảm bảo độ cứng vững theo phương ngang của dầm cầu. Pa lăng điện 3 có thể
chạy dọc theo cánh thép phía dưới của dầm I nhờ cơ cấu di chuyển pa lăng. Ca
bin điều khiển 2 được treo vào phần kết cấu chịu lực của cầu trục.
Hình 5:Cầu trục treo.
Bộ môn: Kỹ thuật cơ khí 13
Đề án kỹ thuật Trường ĐHKTCN-Thái Nguyên
a) Loại hai ray treo; b) Loại ba ray treo.
- Cầu trục treo là loại cầu trục mà toàn bộ phần kết cấu thép có thể chạy dọc
theo nhà xưởng nhờ hai ray treo hoặc nhờ nhiều ray treo. Do liên kết treo của
các ray phức tạp nên loại cầu trục này thường chỉ dùng trong các trường hợp đặc
biệt cần thiết. So với cầu trục tựa, cầu trục treo có ưu điểm là có thể làm dầm
cầu dài hơn do đó nó có thể phục vụ cả phần rìa mép cảu nhà xưởng, thậm chí
có thể chuyển hàng giữa hai nhà xưởng song song đồng thời kết cấu thép của
cầu trục treo nhẹ hơn so với cầu trục tựa. Tuy nhiên, cầu trục treo có chiều cao
nâng thấp hơn cầu trục tựa.
d. Theo cách bố trí cơ cấu di chuyển.(trình bày trong phần chọn phương án
bố trí).
c. Theo nguồn dẫn động.
Theo nguồn dẫn động có các loại cầu trục dẫn động tay và cầu trục dẫn động

máy.
- Cầu trục dẫn động bằng tay, (hình 7) được dùng chủ yếu trong sửa chữa,
lắp ráp nhỏ và các công việc nâng – chuyển hàng không yêu cầu tốc độ cao. Cơ
cấu nâng của loại cầu trục này thường là palăng xích kéo tay. Cơ cấu di chuyển
palăng xích và cầu trục cũng được dẫn động bằng cách kéo xích từ dưới lên. Tuy
là thiết bị nâng thô sơ song do giá thành rẻ và dễ sử dụng mà cầu trục dẫn động
bằng tay vẫn được sử dụng có hiệu quả trong các phân xưởng nhỏ.
- Cầu trục dẫn động bằng động cơ (hình 1) được dùng chủ yếu trong các
xưởng sửa chữa, lắp ráp lớn và công việc nâng – chuyển hàng theo yêu cầu có
tốc độ và khối lớn. Cơ cấu nâng của loại cầu trục này là palăng điện.Cơ cấu di
chuyển palăng điện. Cơ cấu di chuyển pa lăng điện, xe con và cầu trục được dẫn
động từ động cơ điện. Loại cầu trục này được dùng phổ biến nhất do có nhiều
ưu điểm nổi bật là khả năng tự động hóa, thuận tiện cho người sử dụng và có thể
sử dụng trong việc vận chuyển các loại hàng có khối lượng lớn.
Bộ môn: Kỹ thuật cơ khí 14
Đề án kỹ thuật Trường ĐHKTCN-Thái Nguyên
Hình 6:Cầu trục dẫn động bằng tay.
a) Loại một dầm; b) Loại hai dầm
f. Theo vị trí điều khiển.
Theo vị trí điều khiển có các loại cầu trục điều khiển từ cabin gắn trên dầm
cầu (hình 4) và cầu trục điều khiển từ dưới nền nhờ hộp nút bấm ( hình 2). Điều
khiển từ dưới nền bằng hộp nút bấm thường dùng cho các loại cầu trục một dầm
có tải trọng nâng nhỏ.
1.4.Chọn phương án thiết kế
1.4.1. Phân tích, chọn phương án thiết kế.
Để đáp ứng yêu cầu và mục đích của việc thiết kế mới cầu trục 4 tấnphục
vụ cho việc di chuyển vật phẩm, trước tiên ta phải phân tích chọn sơ đồ kết cấu
cầu trục sao cho phù hợp với mục đích và đặc điểm sản xuất của phân xưởng sau
đó tiến hành chọn phương án thiết kế cho phù hợp, chính xác và đạt hiệu quả
cao nhất.

a. Chọn mô hình thiết kế.
Từ các loại cầu trục trên, qua tìm hiểu thực tế về đặc điểm kết cấu và tính
năng kỹ thuật của cầu trục phục vụ trong các phân xưởng tôi thấy loại cầu trục
một dầm dạng chữ I có xe con treo pa lăng di chuyển trên cạnh dưới của dầm
chữ I là loại phù hợp nhất. Loại cầu này có ưu điểm hơn cả vì có kết cấu đơn
giản và nhỏ gọn, thích hợp cho việc di chuyển tôn tấm trong các phân xưởng
cũng như yêu cầu về tải trọng, làm việc tin cậy, sử dụng đơn giản, thuận lợi cho
việc bảo dưỡng thiết bị nếu xảy ra sự cố và đặt hiệu quả kinh tế cao. Chính vì
vậy tôi chọn loại cầu này để thiết kế.
Bộ môn: Kỹ thuật cơ khí 15
Đề án kỹ thuật Trường ĐHKTCN-Thái Nguyên
Hình7.Cầu trục thiết kế.
“ Thiết kế cầu trục một dầm với tải trọng nâng 4 tấn” có kết cấu như sau:
- Kết cấu thép: dầm chính 1 chữ I có hai đầu tựa trên hai dầm cuối 5, kết cấu
dầm cuối gồm hai thanh thép chữ I ghép song song. Phía trên dầm chữ I là
khung giàn thép 6 có tác dụng làm giá đỡ cho cơ cấu di chuyển cầu đồng thời
đảm bảo độ cứng cần thiết theo phương ngang.
- Xe con 3 mang pa lăng điện 4 di chuyển trên cạnh dưới của dầm chữ I, cầu
trục di chuyển dọc theo nhà xưởng nhờ cơ cấu di chuyển 2.
- Phương án dẫn động: mỗi cơ cấu ( cơ cấu di chuyển xe con, cơ cấu di
chuyển cầu) đều được dẫn động bằng một động cơ điện.
- Cầu trục được trang bị thiết bị mang vật là cặp lệch tâm.
- Các cơ cấu được điều khiển bằng hộp nút bấm từ dưới nền nhà.
b. Chọn phương án thiết kế.
Để thiết kế bất cứ một vấn đề gì việc đầu tiên chúng ta phải xác định ta đi
thiết kế cái gì, nó phục vụ mục đích gì và cái ta thiết kế ra có những tính ưu việt
hơn so với cái hiện đang có hay không. Một vấn đề vô cùng quan trọng đó là ta
thiết kế theo phương pháp nào, vấn đề này cần phải được xác định ngay từ đầu
trước khi đi thiết kế bất cứ một vấn đề gì. Vì nếu không xác định được thiết kế
theo phương pháp nào thì có thể thiết kế đó không có tính khả thi và đôi khi là

không thể thực hiện.
Bộ môn: Kỹ thuật cơ khí 16
Đề án kỹ thuật Trường ĐHKTCN-Thái Nguyên
Hiện nay để đi thiết kế một vấn đề nào đó chúng ta có 4 phương pháp cơ
bản, đó là:
- Thiết kế theo mẫu.
- Thiết kế theo quy phạm.
- Thiết kế theo số liệu thống kê.
- Thiết kế theo tính toán.
Đặc điểm của mỗi phương án thiết kế:
Thiết kế theo mẫu: ưu điểm của phương pháp này là cho phép ta đi thiết kế
một cách nhanh chóng, chúng ta chỉ cần dựa vào mẫu cầu trục có sẵn hoặc thiết
kế mẫu để đi thiết kế cái gần giống với cái ta cần thiết kế. Tuy nhiên nó cũng có
những nhược điểm của nó đó là chúng ta khó có thể tìm ra được mẫu cầu trục
thích hợp hay thiết kế mẫu gần nhất với cái ta cần thiết kế. Mặt khác khi đi thiết
kế một vấn đề hoàn toàn mới thì không thể áp dụng phương pháp này được.
Thiết kế theo quy phạm: Đây là một trong những phương pháp thiết kế cho
ta đi thiết kế nhanh nhất đảm bảo dư bền vì các quy phạm đặt ra được dựa vào
các kinh nghiêm và cách tính dư bền. Tuy nhiên phương pháp này không thể áp
dụng cho các trường hợp đặc biệt được và các chi tiết thiết kế ra cho ta dư bền.
Thiết kế theo số liệu thống kế: Chúng ta thống kê các chi tiết sản phẩm
phân tích lựa chọn xem chi tiết nào hoạt động hiệu quả và gần với thiết kế mình
nhất. Từ đó cho ta thiết kế chi tiết dựa vào kết quả mới thông kê được.
Thiết kế theo tính toán: Đây là một trong những phương pháp cho ta kết quả
chính xác nhất và có tính kinh tế cao, tuy nhiên nó có nhược điểm là khó khăn
trong các phương pháp tính toán và đi thiết lập các công thức tính toán.
Kết luận: Mỗi phương án thiết kế đều có những ưu điểm và nhược điểm
khác nhau, do đó trong tính toán thiết kế ta phải lựa chọn phương án nào cho
phù hợp nhất theo yêu cầu và mục đích của vấn đề cần giải quyết để đạt hiệu
quả cao nhất. Vậy với yêu cầu và mục đích cụ thể trong tính toán thiết kế cầu

trục tôi chọn phương án thiết kế tính toán.Vì đây là phương án cho ta kết quả
chính xác nhất, kinh tế nhất và hiệu quả cao nhất.
Bộ môn: Kỹ thuật cơ khí 17
Đề án kỹ thuật Trường ĐHKTCN-Thái Nguyên
Cụ thể trong tính toán “thiếtkế cầu trục một dầm với tải trọng nâng4 tấn” ta
phải tính các cơ cấu chính sau:
- Tính cơ cấu nâng.
- Tính cơ cấu di chuyển: cơ cấu di chuyển cầu và di chuyển palăng điện.
- Tính kết cấu thép: tính chọn dầm chính va dầm cuối.
- Tính chọn các thiết bị phụ: hệ thống điều khiển, các thiết bị an toàn cơ –
điện.v.v
Bộ môn: Kỹ thuật cơ khí 18
Đề án kỹ thuật Trường ĐHKTCN-Thái Nguyên
PHẦN II
CHỌ CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN VÀ TÍNH TOÁN THÔNG SỐ NÂNG
2.1.Chọn thông số cơ bản.
Việc lựa chọn các kích thước cơ bản của cầu trục phải căn cứ vào điều kiện
làm việc, loại hàng cần bốc dỡ và địa hình của nhà xưởng.v.v… Qua khảo sát
thực tế các loại cầu trục phụ vụ việc vận chuyển tại các phân xưởng ta xác định
được các thông số cơ bản như sau :
Tải trọng nâng: Q= 4 T
Chiều cao nâng: H= 5m
Khẩu độ dầm cầu: L= 6 m
Vận tốc nâng: v = 15 m/ph
Vận tốc di chuyển cầu: v = 70m/ph
Vận tốc di chuyển xe con: v = 22m/ph
Chế độ làm việc : Trung bình
Thời gian phục vụ : 5 năm
Hệ số cản ban đầu. k = 1,3
Tương ứng với chế độ làm việc trung bình ta có:

Bộ môn: Kỹ thuật cơ khí 19
Đề án kỹ thuật Trường ĐHKTCN-Thái Nguyên
Bảng 1.1 Các số liệu về chế độ làm việc các cơ cấu của cầu trục[I].
Chỉ tiêu Chế độ làm việc
Cường độ làm việc, CĐ%
Hệ số sử dụng trong ngày, K
ng
Hệ số sử dụng trong năm, K
Hệ số sử dụng trong năm,K
Số lần mở máy trong một giờ, m
Số chu kỳ làm việc trong một giờ,a
Nhiệt độ môi trương xung quanh,T C
25
0,67
0,5
0,55
120
20-25
25
Thời gian phục
vu, năm
Ổ lăn
Bánh răng
Trục và các chi
tiết khác
5
10
15
Thời gian làm
việc trong thời hạn

trên, h
Ổ lăn
Bánh răng
Trục và các chi
tiết khác
3500
7000
10000
2.2. Chọn phương án và tính toán cơ cấu nâng.
2.2.1. Chọn phương án cho cơ cấu nâng.
Theo yêu cầu công nghệ, cơ cấu nâng là một bộ phận của cầu trục. Việc
chọn phương án cho cơ cấu nâng để thiết kế cần phải đảm bảo các thông số làm
việc như công suất, tốc độ đặc tính động lực học, phương pháp điều khiển môi
trường sinh thái, khả năng quá tải, khả năng tiêu chuẩn hóa, khả năng lắp đặt,
vận hành, an toàn. Các chỉ tiêu kinh tế như giá thành, chi phí sản xuất, khấu hao,
chi phí bảo dưỡng, sửa chữa.v.v…. Các phương án bố trí cho cơ cấu nâng:
Hình8 : Sơ đồ bố trí cơ cấu nâng dẫn động bằng tay.
Bộ môn: Kỹ thuật cơ khí 20
Đề án kỹ thuật Trường ĐHKTCN-Thái Nguyên
Cơ cấu nâng có thể được truyền động băng tay hoặc bằng điện.
Hình9: Pa lăng xích.
Hình10: Sơ đồ bố trí cơ cấu nâng dẫn động bằng điện
a, b,c- Cấu tạo chung của tời cáp. d,e,g,h- Cơ cấu nâng nhiều tốc độ. i, f- tời
cáp dùng cho gầu ngoạm
Bộ môn: Kỹ thuật cơ khí 21
Đề án kỹ thuật Trường ĐHKTCN-Thái Nguyên
Hình 11 :Một số cơ cấu nâng truyền động bằng điện.
Đối với cầu trục thiết kế phương án bố trí cho cơ cấu nâng được chọn sơ đồ
như hình 12. Với phương án này cơ cấu có kích thước tương đối gọn nhẹ cho
phép chế tạo từng cụm cơ cấu riêng biệt nên thuận tiện cho việc lắp đặt và đơn

giản trong việc chế tạo.
Hình 12: Sơ đồ cơ cấu nâng
Các thông số ban đầu:
Tải trọng nâng: Q= 4 T
Chiều cao nâng: H= 5m
Vận tốc nâng: v = 15 m/ph
Chế độ làm việc của cơ cấu: trung bình
Trọng lượng bộ phận mang vật: cặp lệch tâm và palang thuận, cặp lệch tâm
và palang thuận được chọn theo tiêu chuẩn của liên xô, (atlat) có khối lượng:
Bộ môn: Kỹ thuật cơ khí 22
Đề án kỹ thuật Trường ĐHKTCN-Thái Nguyên
Q = 0,25%Q = 1000kg = 10000 N
2.2.2. Tính toán cho cơ cấu nâng.
2.2.2.1. Chọn loại dây
Cơ cấu làm việc với động cơ điện, vận tốc cao, nên ta chọn cáp để làm dây
cho cơ cấu, vì cáp là loại dây có nhiều ưu điểm hơn so với các loại dây khác như
xích hàn, xích tấm và các loại dây thông dụng nhất trong ngành máy trục hiện
nay.
Dây cáp được chế tạo từ các sợi thép có thành phần các bon cao gia công
bằng phương pháp kéo nguội lèn đi lèn lại nhiều lần do đó giớ hạn bền của các
sợi dây thép có thể đạt được 2500N/mm
2
.
Theo cách bện thép được chia làm:
- Cáp bện đơn:là cáp được bện trực tiếp từ những sợi thép nhỏ đồng tâm theo
sợi lõi,nó có ưu điểm là nhỏ nhẹ dùng làm cáp tải cho dường cáp vận chuyển
trên không,cần treo và làm dây leo các cột trụ đứng.
+ Nhưng nó có nhược điểm rất cứng khó uốn qua ròng rọc,khi bị đớt các sợi
nhỏ thì cáp nhanh bị rối…
Hình13a: Cáp bện đơn

- Cáp bện kép: là loại cáp có các sợi thép đầu tiên được bện thành những
tao,sau đó từ những tao này lại bện thành dây cáp.
+Cáp bện kép mềm hơn cáp bện đơn,rễ uốn độ dẻo dai cao trọng lượng bản
thân tuy lớn hơn cáp bện đơn nhưng nó được sử dụng rộng rãi trong máy nâng
chuyển và còn được dùng để chằng néo buộc bè trong vận tải thủy
+ Nhược điểm:cáp bện đôi có tiết diện lớn hơn cáp bện đơn trọng lương bản
thân tương đối lớn.
Hình13b: Cáp bện kép
Bộ môn: Kỹ thuật cơ khí 23
Đề án kỹ thuật Trường ĐHKTCN-Thái Nguyên
-Cáp bện ba:là cáp gồm các sợi thép bện thành tao,từ các tao này bện thành
cáp đường kính nhỏ,sau đó từ những dây cáp này bện vào nhau quanh sợi lõi
mềm thành cáp có đường kính lớn hơn ,do đó nó có ưu điểm là rất thích hợp khi
nâng tải trọng lớn .Nhưng bên cạnh đó nó có nhược điểm về khả năng uốn
không tốt bằng cáp bện đôi do kích thước lớn
Hình13c: Cáp bện ba
-Ngoài ra người ta còn phân biệt theo chiều bện thì co cáp bện xuôi,cáp bện
chéo mặc dù hai loại cáp này cũng mềm nhưng nó rễ bị tở khi cáp bi đứt và bị
xoắn lại khi để cáp tự do.
-Bên cạnh đó cáp còn được phân loại theo cách ghép các sợi thép có đường
kính khác nhau để tạo nen diện tích tiếp xúc khác nhau giữa các sợi thép như:
cáp có sợi tiếp súc điểm,cá có sợi tiếp súc đường,cáp có sợi tiếp súc điểm và
đường,cáp có tao ba cạnh…
Trong các kiểu kết cấu của dây cáp thì kết cấu kiểu ∏ k-P theo tiêu chuẩn
của Liên Xô có tiếp xúc đường giữa các sợi thép của 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 . Vậy ta chọn cáp ∏ k-P kết cấu .
6x
19 ( 1+ 9+ 9)+7x7(1+6) – Gost 3081-69 lõi, để dễ dàng trong việc thay
cáp sau này bị mòn, đứt.

Bộ môn: Kỹ thuật cơ khí 24
Đề án kỹ thuật Trường ĐHKTCN-Thái Nguyên
2.2.2.2. Palang giảm lực.
Trên các cầu lăn dây cáp được cuốn trực tiếp lên tang, cầu lăn phục vụ trong
phân xưởng khi cần nâng hạ hạ vật theo chiều thẳng đứng, để tiện lợi trong khi
làm việc, do đó ta chon palang đơn có một nhánh dây chạy lên tang. Tương ứng
với tải trọng cầu trục, theo bảng 2-6, ( 2- tr.25)[I]
Chọn bội suất palang a =2. palang gồm một ròng rọc di chuyển.Lực căng
lớn nhất xuất hiện ở nhánh dây cáp cuốn lên tang khi nâng vật được xác định
theo công thức (2-tr.24)[I]
S =
Trong đó:
a=2 bội suất palang
m=1 : Số nhánh cáp cuốn lên tang
Q = Q + Q = 40000 + 10000 = 50000 N
η : Hiệu suất palang.
η = = =0,98
Với :
t : số ròng rọc đổi hướng, t=0
η=0,98 : Hiệu suất của ròng rọc đặt trên ổ lăn bôi trơn bình thường.
Hình 14 : Sơ đồ palang.
⇒ S =
50000
1.2.0,98
=25510,2 (N)
Bộ môn: Kỹ thuật cơ khí 25