thiết kế cầu trục 5 tấn

Đề án kỹ thuật

Trường ĐHKTCN Thái Nguyên
PHẦN I :TỔNG QUAN VỀ CẦU TRỤC
I:Giới thiệu về máy nâng chuyển
+Máy nâng chuyển là các loại máy công tác dùng để thay đổi vị trí của đối
tượng công tác nhờ thiết bị mang vật trực tiếp, sự ra đời và phát triển của nó gắn
liền với yêu cầu kinh tế kỹ thuật của ngành công nghiệp nhằm giảm tối đa sức
người trong lao động.
+Đặc điểm làm việc của các cơ cấu 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 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, kỹ
thuật nâng vận chuyển cũng xuất hiện nhiều loại máy nâng vận chuyển mới, luôn
cải tiến và hợp lý hóa phương pháp phục vụ, nâng cao độ tin cậy làm việc, tự động
hóa các khâu điểu khiển, tiện nghi và thỏa mãn yêu cầu của người sử dụng. Tùy
theo kết cấu và công dụng, máy nâng chuyển được chia thành các loại: kích, bàn
tời, palăng, cần trục, cầu trục, cổng trục, thang nâng. V.v…
+Cầu trục là loại máy 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 kỳ điểm nào trong
không gian của nhà xưởng. Cầu trục được sử dụng trong tất cả các lĩnh vực của nền
kinh tế quốc dân với các thiết bị mang vât rất đa dạng như móc treo, thiết bị cặp,
nam châm điện.v.v…Đặc biệt cầu trục được sử dụng phổ biến trong ngành công
nghiệp chế tạo máy và luyện kim với các thiết bị mang vật chuyên dùng.
II:Giới thiệu về các loại cầu trục
1.Giới thiệu chung
Cầu trục được dùng chủ yếu trong các phân xưởng, nhà kho để nâng hạ và
vận chuyển hàng hóa với lưu lượng lớn. Cầu trục có thể có kết cấu dầm hộp hoặc

dàm, trên đó đặt xe con có cơ câu nâng. Dầm cầu có thể chạy trên các đường ray
đặt trên cao dọc theo nhà xưởng còn xe con có thể chạy dọc theo dầm cầu. Vì vậy
2 Khoa Cơ Khí
Đề án kỹ thuật

Trường ĐHKTCN Thái Nguyên
mà cầu trục có thể nâng hạ và vận chuyển hàng theo yêu cầu tại bất kỳ điểm nào
trong tất cả các lĩnh vực của nền kinh tế quốc dân với các thiết bị mang vật rất đa
dạng như móc treo, thiết bị cặp, nam châm điện, gầu ngoạm .v.v…Đặc biệt cầu trục
được sử dụng phổ biến trong ngành công nghiệp chế tạo máy và luyện kim với các
thiết bị mang vật chuyên dùng.
Cầu trục được chế tạo với tải trọng nâng từ 1 dến 500 tấn, khẩu độ dầm cầu
đến 32m, chiều cao nâng đến 16m, tốc độ nâng vật từ 2 đến 40m/ph, tốc độ di
chuyển xe con đến 60 m/ph và tốc độ di chuyển cầu trục đến 125m/ph. Cầu trục có
tải trọng nâng trên 10 tấn thường được trang bị 2 hoặc 3 cơ cấu nâng vật:một cơ
cấu nâng chính và một hoặc hai cơ cấu nâng phụ. Tải trọng nâng của loại cầu trục
thường được ký hiệu bằng một phân số với các tải trọng nâng chính và nâng phụ, ví
dụ:15/3 t ; 20/5; 150/20/5t …
2.Phân loại:
Theo công dụng có các loại cầu trục có công dụng chung và cầu trục
chuyên dùng. Cầu trục có công dụng chung chủ yếu dùng với móc treo để xếp dỡ,
lắp ráp và sửa chữa máy móc. Loại cầu trục này có tải trọng nâng không lớn hơn và
khi cần có thể dùng với đầu ngoạn, nam châm điện hoặc thiết bị cặp để xếp dỡ một
loạt 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.
Theo kết cấu dầm cầu có các loại cầu trục một dầm và cầu trục hai dầm.Dầm
cầu của trục một dầm thường là chữ I hoặc dầm tổ hợp với các dàn thép tăng cứng
cho dầm. Cầu trục một dầm thường dùng palăng điện chạy dọc theo dầm chữ I nhờ
cơ cấu di chuyển palăng. Cầu trục hai dầm có các loại dầm hộp và dầm không gian.

Theo cách tựa của dầm lên đường ray di chuyển cầu trục có các loại cầu trục
tựa và cầu trục treo. Loại cầu trục tựa được sử dụng phổ biến hơn.
Theo cách bố trí cơ cấu di chuyển cầu trục có các loại cầu trục dẫn động
chung và cầu trục dẫn động riêng.
Ngoài ra theo nguồn dẫn động có các loại cầu trục dẫn động tay và cầu trục
dẫn động máy. Theo vị trí điều khiển có các loại cầu trục điều khiển từ cabin gắn
3 Khoa Cơ Khí
Đề án kỹ thuật

Trường ĐHKTCN Thái Nguyên
trên dầm cầu và cầu trục điều khiển từ dưới nền bằng hộp nút bấm thường dùng
cho loại cầu trục một dầm có tải trọng nhỏ.
3. Các cơ cấu của cầu trục hai dầm:
Cơ cấu di chuyển:
Cơ cấu di chuyển cầu trục có thể thực hiện theo hai phương án: dẫn động
chung và dẫn động riêng. Trong phương án dẫn động chung, động cơ dẫn động
được đặt ở khoảng giữa dầm cầu và truyền chuyển động tới các bánh xe chủ động ở
hai bên ray nhờ các trục truyền. Trục truyền có thể là trục quay chậm, quay nhanh
và quay trung bình .Ở phương án dẫn động riêng ,mỗi bánh xe hoặc cụm bánh xe
chủ động được trang bị một cơ cấu dẫn động.
Cơ cấu nâng hạ :
Cơ cấu nâng của cầu trục thường dùng tang kép có xẻ rãnh với Pa lăng
kép. Cơ cấu di chuyển xe con thường dùng hộp giảm tốc đứng và dẫn động chung
cho cả hai bên ray đặt trên các dầm cầu.
III:Lựa chọn các phương án thiết kế
1. Lựa chọn hình thức truyền động cơ cấu di chuyển xe con:
Ở đây ta dùng hình thức truyền động chung, truyền động trục quay
chậm. Cơ cấu di chuyển dẫn động chung với trục truyền quay chậm ( hình trên)
gồm động cơ điện 1, hộp giảm tốc 5 và các đoạn trục truyền nối với nhau và nối
với trục ra hộp giảm tốc bằng các khớp nối 7. Trục truyền tựa trên các gối đỡ 8, 9,

10, 11 bằng ổ bi. Do phải truyền mômen xoắn lớn nên trục truyền, khớp nối và ổ bi
có kích thước rất lớn, đặc biệt khi cầu trục có tải trọng nâng và khẩu độ dầm lớn.
Các đoạn trục truyền có thể là trục đặc hoặc trục rỗng.So với trục đặc tương đương,
trục rỗng có trọng lượng nhỏ hơn 10-20%. Phương án này được sử dụng tương đối
phổ biến trong các cầu trục có công dụng chung có khẩu độ không lớn, đặc biệt là
các cầu trục có kết cấu dàn không gian có thể bố trí dễ dàng các bộ phận của cơ
cấu.
Bố trí chung cơ cấu di chuyển xe con.
4 Khoa Cơ Khí
Đề án kỹ thuật

Trường ĐHKTCN Thái Nguyên
1:Động cơ điện
2:Khớp nối giữa động cơ và hộp giảm tốc bao gồm cả phanh trên đó
3:Phanh
4:Sàn xe
5:Hộp giảm tốc
6:Bánh xe di chuyển
7: Khớp nối giữa trục ra của hộp giảm tốc với trục bánh xe
8,9,10,11:Gối đỡ giữa trục chuyển động bánh xe(có thể là ổ lăn)
2. Lựa chọn hình thức truyền động cơ cấu di chuyển cầu trục:
Ở đây ta dùng hình thức truyền động riêng,cơ cấu di chuyển dẫn động riêng
gồm hai cơ cấu như nhau dẫn động cho các bánh xe chủ động ở mỗi bên ray riêng
biệt. Công suất mỗi động cơ thường lấy bằng 60% tổng công suất yêu cầu. Phương
án này tuy có sự xô lệch dầm cầu khi di chuyển do lực cản ở hai bên ray không đều
song do gọn nhẹ, dễ lắp đặt, sử dụng và bảo dưỡng mà ngày càng được sử dụng
phổ biến hơn.
5 Khoa Cơ Khí
Đề án kỹ thuật


Trường ĐHKTCN Thái Nguyên
3. Lựa chọn hình thức truyền động cơ cấu nâng hạ hàng:
1:Động cơ
2:Khớp nối
3:Phanh
4:Hộp giảm tốc
5:Tang quấn cáp
6:Thép tấm đỡ cơ cấu nâng
11:Vành răng ăn khớp
Cơ cấu nâng được dẫn động bằng động cơ điện 1, truyền chuyển động tới
hộp giảm tốc 4 qua khớp nối 2, sau đó truyền momen đến tang quấn cáp 5 làm tang
quay và nâng, hạ vật lên xuống.
Cơ cấu nâng của cầu trục thường dùng tang kép có xẻ rãnh với Pa lăng kép.
Cơ cấu di chuyển xe con thường dùng hộp giảm tốc đứng và dẫn động chung cho
cả hai bên ray đặt trên các dầm cầu.
Để đảm bảo cho xe con có thể di chuyển tốt trên dầm cầu, các cơ cấu nâng
hạ và cơ cấu di chuyển xe con đặt trên nó phải được sắp đặt sao cho lực nén các
bánh xe của nó tương đối đều nhau cả khi có tải và không tải. Độ chênh lệch lực
nên bánh xe di chuyển xe con thường không được vượt quá 20%.
6 Khoa Cơ Khí
Đề án kỹ thuật

Trường ĐHKTCN Thái Nguyên
4. Lựa chọn các thông số cơ bản của cầu trục:
Qua việc xác định các thông số kích thước, hình dạng nhà xưởng, kết hợp
với tham khảo các thông số mẫu của các loại cầu trục do Nga chế tạo, ta tiến hành
tính toán thiết kế cầu trục hai dầm dạng hộp, có các thông số kỹ thuật cơ bản sau:
+ Sức nâng : Q=5 Tấn
+ Tốc độ nâng hàng : Vn=10 m/ph
+ Tốc độ hạ hàng :Vh=3m/ph

+Số lần mở máy/giờ m=20
+ Tốc độ di chuyển xe con : Vxc=20 m/ph
+ Tốc độ di chuyển cầu trục : Vc=12 m/ph
+ Khẩu độ :L=12 m
+ Chiều cao nâng :H= 8 m
+ Hệ số sử dụng tải K
Q
=1/2
+Thời gian phục vụ : 5 năm
Nguồn điện sử dụng : 220/380 V , 50 Hz
5. Kết cấu tổng thể cầu trục:
Cầu trục 2 dầm: Kết cấu tổng thể của cầu trục hai
dầm (Hình 1.1)
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 máy 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 dãn phù hợp
với vị chí 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

đến

30
tấn, khi có yêu cầu riêng
7 Khoa Cơ Khí
Đề án kỹ thuật

Trường ĐHKTCN Thái Nguyên
có thể lên 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 cú sức nâng thường
bằng một phần tư (0,25) sức nâg của tời chính, nhưng tốc độ nâng thì lớn hơn.
Dầm chính của cầu trục hai dầm (Hình 1.1)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 bulông hoặc hàn
1: Dầm chính
2: Cơ cấu di chuyển xe con
3: Cơ cấu di chuyển cầu trục
4: Cabin điều khiển
5: Ray dọc
6: Bánh xe di chuyển
7: Dầm cuối
8: Cáp điện

9: Cơ cấu nâng phụ
10: Cơ cấu nâng phụ
11: Xe con
12: Dây điện nguồn
Hình1.1:
Kết cấu cầu
trục 2 dầm
8 Khoa Cơ Khí
Đề án kỹ thuật

Trường ĐHKTCN Thái Nguyên
1.2:Cầu trục 2 dầm
6: Ưu điểm và phạm vi sử dụng của cầu trục 2 dầm
Cầu trục lăn dầm đôi được ứng dụng khi tần suất sử dụng cao, tải trọng
nâng lớn và có yêu cầu cao về tốc độ. Loại cầu trục này phù hợp cho tất cả mọi
chuyên ngành công nghiệp.
Ưu điển:
-Chu trình làm việc nhanh
-Nâng được tải trọng lớn
-Hoạt động ổn định và dễ bảo dưỡng
-Tiết kiệm được không gian dưới vỏ móc
Phạm vi:Tải trọng lớn nhất: 500 tấn
Khẩu độ lớn nhất là 50m
IV:Các phần tính toán thiết kế cầu trục hai dầm:
Đặc điểm tính toán
Cầu trục được tính toán, thiết kế theo các bước tính toán chung sau:
a) Xác định các thông số cơ bản của cầu trục như tải trọng nâng, chiều cao
nâng, khẩu độ dầm cầu, các tốc độ nâng hạ vật, di chuyển cầu trục, di chuyển xe
con, chế độ làm việc và các điều kiện làm việc cụ thể của cầu trục (môi trường làm
việc, loại hàng cần bốc dỡ, ). Từ các thông số cơ bản và điều kiện làm việc cụ thể

của cầu trục, ta có thể phân tích và chọn phương án thiết kế.
b) Xác định các kích thước hình học của các bộ phận trên cầu trục và tải
trọng tính toán.
- Các kích thước hình học và trọng lượng bản thân các bộ phận của cầu trục
có thể xác định sơ bộ theo các công thức kinh nghiệm hoặc từ các loại cầu trục đã
có tương đương. Các thông số này được kiểm tra chính xác lại sau khi thiết kế cầu
trục.
9 Khoa Cơ Khí
Đề án kỹ thuật

Trường ĐHKTCN Thái Nguyên
- Ngoài trọng lượng bản thân, các tải trọng tác dụng lên cầu trục được xác
định là: trọng lượng vật nâng cùng thiết bị mang vật, các tải trọng do dốc, quán tính
và các tải trọng đặc biệt khác như tải trọng lắp dựng, động đất, Tải trọng gió cần
được tính toán theo các phương khác nhau và với áp lực gió trong điều kiện làm
việc bình thường, áp lực gió lớn nhất trong điều kiện làm việc và với áp lực gió
trong trạng thái không làm việc nếu cầu trục hoạt động ngoài trời.
- Xác định lực nén bánh của các bánh xe di chuyển cầu trục và di chuyển xe
con.
c) Xác định các vị trí tính toán và tổ hợp tải trọng. Các vị trí tính toán và tổ
hợp tải trọng phải được xây dựng phù hợp với quá trình làm việc của bộ phận hay
chi tiết được tính.
d) Thiết kế các cơ cấu công tác của cầu trục như cơ cấu nâng cùng thiết bị
mang vật, cơ cấu di chuyển xe con và cầu trục.
e) Tính toán kết cấu thép của cầu trục và các chi tiết liên kết giữa các bộ
phận của cầu trục.
f) Thiết kế hệ thống điện điều khiển cho các cơ cấu công tác, hệ thống điện
chiếu sáng và thiết kế cabin điều khiển (nếu có).
g) Thiết kế các thiết bị an toàn cơ - điện của cầu trục như thiết bị hạn chế tải
trọng nâng, thiết bị hạn chế chiều cao nâng, các công tắc hạn chế hành trình di

chuyển của cầu trục và xe con, các giảm chấn và thiết bị kẹp ray nếu cầu trục làm
việc ngoài trời.
Các phần tính toán thiết kế :
Việc thiết kế cầu trục hai dầm dạng dàn, gồm có năm nội dung cơ bản sau:
+ Tính chọn thiết kế cơ cấu nâng hạ hàng
+ Tính chọn thiết kế cơ cấu di chuyển xe con
+ Tính chọn thiết kế cơ cấu di chuyển cầu trục
+ Tính toán thiết kế kết cấu thép cầu trục
10 Khoa Cơ Khí
Đề án kỹ thuật

Trường ĐHKTCN Thái Nguyên
PHẦN II:TÍNH TOÁN CƠ CẤU NÂNG HẠ
HÀNG
I:Bố trí cơ cấu nâng
Sơ đồ bố trí cơ cấu nâng hạ được bố trí như hình vẽ
11 Khoa Cơ Khí
Đề án kỹ thuật

Trường ĐHKTCN Thái Nguyên
1:Động cơ
2:Khớp nối
3:Phanh
4:Hộp giảm tốc
5:Tang quấn cáp
6:Thép đỡ, cơ cấu nâng
Bố trí sơ đồ cơ cấu nâng (hạ) hàng như hình trên có nhiều ưu điểm: kích
thước bộ truyền nhỏ, gọn, còn thừa nhiều diện tích để bố trí cơ cấu di chuyển xe
con, đồng thời bảo đảm việc chế tạo từng cụm riêng, tháo lắp dễ dàng.
Toàn bộ cơ cấu nâng đều được đặt trên bệ đỡ 6 của xe con như hình vẽ.

Khớp nối giữa động cơ và hộp giảm tốc được bố trí bánh phanh ngay trên đó đây là
khớp nối đàn hồi trong đó nửa khớp phía bên hộp giảm tốc được sử dụng làm bánh
phanh.
II:Sơ đồ mắc cáp cơ câu nâng
1. Tang quấn cáp
2. Cáp treo hàng
3. Cụm Puli di động
4. Puli cố định
5. Móc treo
12 Khoa Cơ Khí
Đề án kỹ thuật

Trường ĐHKTCN Thái Nguyên
III:Chon bội suất palăng nâng (hạ)
Palăng là hệ thống gồm những puli động và puli cố định nối tiếp với nhau bằng
cáp. Các puli của palăng được lắp ở trục trong hai má kẹp:puliđộng4 vàtĩnh 5.
1:Chọn bội suất của palăng:
Pa lăng được đặc trưng bằng bội suất a.Đó là tỷ số giữa vận tốc đầu dây cuốn lên
tang và vận tốc nâng vật:Theo [1]
(2.1)
tg
n
v
a
v
=
Trong thực tế bỏ qua, để đơn giản (bỏ qua hiện tượng trượt giữa dây và puli,
bỏ qua hiện tượng biến dạng không đều của cáp) người ta thường xác định bội suất
của pa lăng lực bằng tỷ số giữa đầu dây treo vật (n) và số đầu dây cuốn lên tang (m)
(2.2)

n
a
m
=
Do vậy theo palăng ta chọn thì bội suất ta chọn là a=2
2:Chọn cáp nâng
Việc chọn cáp thép dựa vào hai yếu tố chủ yếu sau đây:
+ Lực căng cáp lớn nhất khi cáp làm việc, yếu tố này ảnh hưởng trực tiếp
đến độ bền của cáp.
+ Bán kính uốn cong cáp, yếu tố này ảnh hưởng đến độ bền lâu của cáp.
Lực trong dây cáp quấn vào tang được xác định theo công thức:Theo [2]
0
( ) (2.3)
.
t
Q q
S KG
n
η
+
=
Q:Trọng tải :Q=5000kg
q:Trọng lượng của hệ thống treo. Ở đây trọng lượng rất nhỏ so với tải trọng
nên ta bỏ qua
n:số nhánh cáp
13 Khoa Cơ Khí
Đề án kỹ thuật

Trường ĐHKTCN Thái Nguyên
ηlà tổng hiệu suất của Pa lăng và Puli dẫn hướng, vì không có Puli dẫn

hướng nên η
0
được xác định theo công thức:
0
1 1
.
1
a
Puli
Palang
Puli
a
η
η η
η
−
= =
−
Trong đó:
η
Puli
là hiệu suất của mỗi Puli trong Pa lăng nâng. Tra bảng 2.1[ 1] lấy η
Puli
=
0,98
thay vào công thức ta có:
2
1 1 0,98
. 0,99
2 1 0,98

Palang
η η
−
= = =
−
5000
1262,62 ( )
4.0,99
t
S KG
= =
Theo quy phạm về an toàn, cáp nâng được chọn theo công thức: [2]
S
đ
≥S
t
.k
ở đây:
S
đ
là lực gây ra đứt cáp
k là hệ số an toàn với chế độ làm việc nhẹ lấy k=5 (bảng 3.4[1] trang 56)
Như vậy:
S
đ
≥ 1262,62 . 5
S
đ
≥6313.13(KG)
Tra bảng 3.1 [1]

Ta chọn: cáp bện loại kết cấu 6x37 +1 lõi theo ΓΟCT 3071-55 có các thông
số kỹ thuật sau:
+ Đường kính cáp: 13 mm
+ Khối lượng tính toán của 100m cáp đã bôi trơn: 58,7kg
+ Lực đứt cáp tính toán: 7200 KG
+ Giới hạn bền kéo cáp: 140kG/mm
2
Trong các kiểu kết cấu dây cáp thì kết cấu có kiểu tiếp xúc đường giữa các
sợi thép ở các lớp kề nhau, làm việc lâu hỏng và được sử dụng rộng rãi.
14 Khoa Cơ Khí
6
4
3
1
2
5
7
6
0
0
1
6
0
2
0
0
Đề án kỹ thuật

Trường ĐHKTCN Thái Nguyên
3:Chọn giá móc, móc treo

a:Chọn giá treo móc
Giá treo móc được chọn theo sức nâng và chế độ làm việc. Với sức nâng 5
tấn và chế độ làm việc nhẹ, tra bảng 1.12[2]
Ta chọn loại giá treo móc I có các thông số sau:
+ Sức nâng: 5 tấn
+ Chế độ làm việc: nhẹ
+ Loại: I
+ Đường kính cáp: 13 mm
Có
(16 30). (16 30).13 208 390
k
D d
≥ ÷ = ÷ = ÷
Chon D=300
+ Thông số kích thước:
H B D E L
1030 400 300 200
+ Khối lượng giá treo móc: 26 KG
1:Móc treo
2:Chốt trụ ngang
3:Ổ chặn gắn với móc treo
4:Tấm nối đỡ
5:Trục ngang treo móc
15 Khoa Cơ Khí
Đề án kỹ thuật

Trường ĐHKTCN Thái Nguyên
Móc treo và giá treo móc
bTính toán kiểm tra móc treo
Ở đây ta chọn móc treo theo tiêu chuẩn ΓΟCT 6627 – 63

Với sức nâng 5 tấn, chế độ làm việc nhẹ ta chọn móc treo N
0
16.
Vật liệu chế tạo móc: thép 20
Phương pháp chế tạo:Rèn tự do hoặc rèn khuôn
có các thông số sau:
+ Giới hạn bền mỏi: σ
-1
= 21,5 KG/mm
2
+ Giới hạn bền: σ
b
= 13,5 KG/mm
2
+ Giới hạn chảy: σ
ch
= 26 KG/mm
2
Ở đây ta kiểm tra bền móc tại 3 tiết diện của móc, tại mặt cắt A-A, B-B, C-C
như hình vẽ trên.
+ ở tiết diện A-A, móc chủ yếu chịu uốn
+ ở tiết diện B-B, móc chịu ứng suất phức tạp, ứng suất uốn và ứng suất cắt
+ ở tiết diện C-C, móc chủ yếu chịu kéo
Kiểm tra bền móc tại tiết diện A-A:
16 Khoa Cơ Khí
Đề án kỹ thuật

Trường ĐHKTCN Thái Nguyên
Xem tiết diện tại mặt cắt A-A là hình thang, có các cạnh là: h=92mm,
b1=22mm, b= 75mm

+ Diện tích tiết diện thân móc tại mặt cắt A-A:
1
F .
2
b b
h
+
=
2
22 75
.92 4462
2
mm
+
= =
+ Toạ độ trọng tâm C của tiết diện:
1
1
1
2. 75 2.22 92
. . 37,6
3 75 22 3
b b h
e mm
b b
+ +
= = =
+ +
e
2

= h-e
1
= 92-37,6 = 54,4mm
+ Bán kính cong thân móc:
1
110
37,6 92,6
2 2
a
r e mm
= + = + =
với a=110mm là đường kính miệng móc
+ Hệ số hình học của tiết diện A-A: Theo [1] trang 40
( )
1 2
2 1
1 1
2
1 ( ) .ln
( ).
r b b r e
k b r e b b
b b h h r e
 
− +
 
= − + + + − −
 
 
+ −

 
 
( )
2.92,6 75 22 92,6 54,4
1 22 (92,6 54,4) .ln 75 22
(75 22).92 92 92,6 37,6
k
 − + 
 
= − + + + − −
 
 
+ −
 
 
0,1k
=
+ ứng suất uốn móc tại tiết diện A-A:Theo [3] trang 16
17 Khoa Cơ Khí
Đề án kỹ thuật

Trường ĐHKTCN Thái Nguyên
1
.
. .
2
A A
u
Q e
a

F k
σ
−
=
2
5000.37,6
7,7 ( / )
110
4462.0,1.
2
KG mm
= =
trong đó:
Q =5000KG là sức nâng của cầu trục
k=0,1 là hệ số hình học của tiết diện mặt cắt
a=110mm là đường kính miệng móc
+ Giá trị ứng suất cho phép:
[ ]
ch
u
n
σ
σ
=
n: hệ số an toàn,tra bảng 2-1 [ 3 ] lấy n=1,2
Vậy:
2
26
[ ] 21,667 /
1,2

u
KG mm
σ
= =
Ta thấy
2
[ ] 21,667 /
A A
u u
KG mm
σ σ
−
< =
Vậy, móc câu đủ bền tại tiết diện A-A
Kiểm tra bền tại tiết diện B-B:
Diện tích tiết diện và hình dáng ở mặt cắt B-B giống với mặt cắt A-A.
Ta giả sử vật được treo trên hai dây nghiêng với phương thẳng đứng góc
0
45
α
=
+ ứng suất uốn tại tiết diện này:
1
. .t
2. . .
2
B B
u
Q e g
a

F k
α
σ
−
=
0
2
5000.37,6. 45
3,83 ( / )
110
2.4462.0,1.
2
tg
KG mm
= =
+ ứng suất cắt tại tiết diện này:
18 Khoa Cơ Khí
Đề án kỹ thuật

Trường ĐHKTCN Thái Nguyên
2
5000
1,12 /
4462
B B
Q
KG mm
F
τ
−

= = =
+ ứng suất tương đương lớn nhất
2 2
2 2
3. 3,83 3.1,12 4,29
B B B B B B
td u
σ σ τ
− − −
= + = + =
ta thấy:
2
[ ] 17,33 /
B B
td u
G mm
σ σ
−
< = Κ
Vậy, móc treo đủ bền tại tiết diện B-B.
Kiểm tra bền tại tiết diện C-C:
Kích thước hình học tại tiết diện này:
+ Đường kính ngoài, d
0
=56mm
+ Đường kính chân ren, d
1
=48,8mm
+ Bước ren t=5,5mm
ở đây ta kiểm tra độ bền kéo của cả tiết diện và độ bền cắt cả chân ren:

+ ứng suất kéo tại tiết diện C-C:
2
2 2
1
5000
2,67 /
. .48,8
4 4
C C
k
Q
KG mm
d
σ
π π
−
= = =
ta thấy:
[ ]
C C
k u
σ σ
−
<
+ ứng suất cắt chân ren:
1 1
. . . .
C
Q
d k k l

τ
π
=
2
5000
0,89 /
3,14.48,8.0,87.0,56.75
C
KG mm
τ
= =
ở đây: l=75mm là chiều dài phần ren cắt.
k
1
là hệ số điền đầy của ren, với ren hệ mét, lấy k
1
=0,87( [3] trang 17)
k là hệ số tính đến sự phân bố tải trọng không đều trên các vòng ren,
k=0,56([3] trang 17)
(vì d
0
/t
0
=56/5,5 =10,18 <16)
+ ứng suất cắt đai ốc tính theo thuyết bền 3 ( Sức bền vật liệu ):
[ ] [ ]
2
3. 3.21,5 37,2 /KG mm
τ σ
= = =

19 Khoa Cơ Khí
Đề án kỹ thuật

Trường ĐHKTCN Thái Nguyên
ta thấy:
[ ]
c
τ τ
<
Kết luận: Móc câu làm việc an toàn.
4. Tính chọn 1 số thiết bị phụ ở móc treo:
a:Tính chọn ổ lăn gắn với cuống móc treo:
Từ đường kính cuốn móc d
2
=60mm tra bảng P2.13 [5] ta chặn ổ chặn 1 dãy
cỡ trung có các thông số sau:
+ Số hiệu ổ chặn: 8312
+ Cỡ :trung
+ Các thông số hình học:
d(mm) d
1
(mm) D(mm) H(mm) r(mm) C(kN) C
0
(kN)
60 60,2 110 35 2,0 92,1 217,0
Kiểm tra ổ lăn:
Tải trọng tĩnh tác dụng lên ổ lăn:
Q
t
= Q.kđ

Với Q=5000 KG là sức nâng của cầu trục
k
đ
là hệ số kể đến tác dụng của tải trọng động, lấy k
đ
= 1,25
Ta có:
Q
t
= 5000.1,25 = 6250 KG
Theo thông số ở bảng trên, khả năng tải tĩnh của ổ lăn này là:
C
0
= 217 KN = 21700 KG
Ta thấy: Q<C
0
Vậy ổ lăn làm việc đủ bền.
ở đây ta chỉ kiểm tra ổ lăn này theo tải tĩnh, bởi vì:
+ ổ lăn này làm việc ở chế độ nhẹ
+ trong quá trình làm việc, ổ lăn đỡ cuống móc câu hầu như ít quay.
20 Khoa Cơ Khí
Đề án kỹ thuật

Trường ĐHKTCN Thái Nguyên
b:Tính toán thông số của Puli treo móc:
Bây giờ ta đi xác định các thông số hình học
của Puli treo móc:
+ góc mở đẳng cáp 2.α= 40
0
÷ 60

0
lấy 2.α= 50
0
+ chiều sâu rãnh cáp h:
+chiều sâu rãnh cáp được tính chọn theo đường
kính cáp d
c
, ở đây d
c
=13mm
h =(2÷2,5).d
c
=(2÷2,5).13
= 26÷32.5mm
lấy: h=32mm
+ đường kính ngoài Puli:
đường kính ngoài Puli D
P
=300mm
+ đường kính trong Puli D
tr
=150mm
c: Tính chọn ổ bi đỡ chặn Puli treo móc:
Ở đây mỗi Puli treo móc được đỡ bởi hai ổ đỡ chặn kề liền nhau, có hai Puli
treo móc đặt ở hai bên, vì vậy cần có 4 ổ lăn giống nhau. Căn cứ vào đường kính
trong lỗ Puli D
tr
=150mm ta chọn ổ bi đỡ chặn 1 dãy cỡ trung hẹp ( theo GHOST
831 – 75 ) bảng P.2.12[ 4 ] có các thông số sau:
+ Thông số hình học: Kí hiệu ổ 46314

d (mm) D(mm) b(mm) r(mm) r
1
(mm)
70 125 24 2,5 1,2
+ Thông số kỹ thuật:
- Khả năng chịu tải động C=93,30 KN
- Khả năng chịu tải tĩnh C
0
=78,30 KN
Khác với ổ lăn đỡ cuống móc treo, ổ lăn đỡ Puli treo móc làm việc nặng nề
hơn, bởi vì ổ lăn này luôn luôn quay mỗi khi móc treo được nâng lên hoặc hạ
xuống. Vì vậy với loại ổ lăn này, ta nghiệm theo khả năng tải động của nó:
21 Khoa Cơ Khí
Đề án kỹ thuật

Trường ĐHKTCN Thái Nguyên
+ Tải trọng tác dụng lên 1 ổ lăn:
5000
1250
4 4
r
Q
F KG
= = =
Tải trọng động tác dụng lên 1 ổ lăn:
F
đ
= (X.V.F
r
+Y.F

a
).k
t
.k
đ
k
t
là hệ số kể đến ảnh hưởng của nhiệt độ
, khi nhiệt độ làm việc của ổ lăn nhỏ hơn 105
0
C
thì lấy k
t
=1.
V=1,2 khi vòng ngoài quay
X: tải trọng hướng tâm tra bảng 11.4 [5]
chọn X=1
Coi F
a
=0 khi tải trọng dọc nhỏ nên ta bỏ qua
k
đ
là hệ số kể đến đặc tính tải, tra bảng 11.3 [ 4] ta lấy k
đ
= 1,4
vậy: F
đ
= F
r
.V.k

t
.k
đ
= 1250.1,2.1.1,4 = 2100 KG
tốc độ quay của ổ lăn cũng chính là tốc độ quay của Puli treo móc:
.
( / )
.
n
ol
P
v a
n vg ph
D
π
=
Với v
n
=10 m/p là tốc độ nâng (hạ) hàng
a
=
2 là bội suất của Pa lăng.
D
P
= 0,3m là đường kính ngoài của Puli treo hàng.
Lúc này:
10.2
21,23 ( / )
.0,3
ol

n vg ph
π
= =
- Tuổi thọ của ổ lăn tính bằng giờ L
h
L
h
lấy bằng số giờ làm việc của cơ cấu nâng
L
h
=K
ng
.K
n
.t.d.h
t:năm d:ngày :h giờ
1 1
. .5.265.24 3650
3 4
h
L h
= =
+ Tuổi thọ của ổ lăn tính bằng triệu vòng quay:
22 Khoa Cơ Khí
Đề án kỹ thuật

Trường ĐHKTCN Thái Nguyên
6
.60.
( )

10
h ol
L n
L trieuvong quay
=
6
3650.60.21,23
4,6
10
= =
( triệu vòng quay )
+ Khả năng tải động của ổ lăn:
3
3
C F L 2100. 4,6 3492,52
d d
KG
= = =
theo phần tra ổ lăn ở trên, khả năng tải động cho phép của ổ lăn:
C= 93,30 KN = 9330 KG, nghĩa là: C
đ
<C
Vậy, ổ lăn mà ta chọn là hợp lý.
d: Chọn trục ngang treo móc
Vật liệu chế tạo trục là thép 45 có các thông số sau:
- Giới hạn bền mỏi: σ
-1
= 25 KG/mm
2
- Giới hạn bền: σ

b
= 61 KG/mm
2
- Giới hạn chảy: σ
ch
= 43 KG/mm
2
Đặc điểm của thanh ngang treo móc là có 2 phần tiết diện khác nhau, ở giữa
thanh ngang có lỗ để treo móc câu có đường kính d=68 mm.Thanh có chiều dài
l=200 mm.Đường kính 2 đầu trục ta lấy bằng đường kính thanh ngang lắp puli.
Mômen uốn lớn nhất tại chính giữa thanh
Do trục được gối ở hai đầu nên lực tập trung tại điểm chính giữa của trục .
Tải trọng động đặt giữa trục là:
.
d d
Q Q k
=
k
d
là hệ số kể đến tác dụng của tải trọng động, lấy k
d
=1,25
Q
d
=5000.1,25=6250 KG
Ứng suất uốn trong thanh ngang suất hiện theo chu kỳ mach động, với
axm
σ

khi có tải Q

d
và
min
0
σ
≈
khi không tải. Ứng suất uốn cho phép với chu kỳ mạch
động có thể xác định theo công thức:
[ ]
[ ]
2
1
1,4. 1,4.25
10,9 /
. 1,6.2
KG mm
n k
σ
σ
∂−
= = =
k:hệ số tính đến tập trung ứng suất và các nhân tố ảnh hưởng đến sức bền
mỏi của chi tiết bảng 1-5 [3]
23 Khoa Cơ Khí
Đề án kỹ thuật

Trường ĐHKTCN Thái Nguyên
n: hệ số an toàn phụ thuộc vào mức độ an toàn của chi tiết và cơ cấu bảng 1-
6 [3]
Mô men cản uốn của tiết diện này là:

[ ]
3
625000
57339
10,9
M
W mm
σ
= = =
Chiều rộng của thanh ngang phải đủ rộng để đặt ổ chặn . Do đó lấy bằng
chiều rộng của ổ chặn là 120 mm
Đường kính lỗ để đặt móc có đường kính:
d= d
m
+(2÷5)=68+2 =70 mm
Vậy chiều cao cần thiết là
6.W 6.57339
82,9
120 70
H mm
B d
= = =
− −
Với các kích thước đã chọn ta có Mô men cảm uốn là
2 2
3
( ). (120 70).83
57408,33
6 6
B d H

W mm
− −
= = =
Ứng suất uốn lớn nhất là
2
625000
10,8 /
W 57408,33
u
M
KG mm
σ
= = =
Ứng suất trung bình và biên đọ ứng suất của chu kỳ mạch động là
2
10,8
5,4 /
2 2
u
m
N mm
σ
σ
= = =
Vậy thanh ngang đã chọn thỏa mãn yêu cầu
24 Khoa Cơ Khí
Đề án kỹ thuật

Trường ĐHKTCN Thái Nguyên
e:Chọn trục ngang treo puli:

Vật liệu chế tạo trục là thép 45 có các thông số sau:
- Giới hạn bền mỏi: σ
-1
= 25 KG/mm
2
- Giới hạn bền: σ
b
= 61 KG/mm
2
- Giới hạn chảy: σ
ch
= 43 KG/mm
2
Trục ngang treo puli là một thanh thép thẳng có chiều dài l=200 mm. Đường
kính d=70 mm
25 Khoa Cơ Khí
Ø
1
2
0
Ø

8
3
200
70
Đề án kỹ thuật

Trường ĐHKTCN Thái Nguyên
Ø70

200
Ta đi kiểm tra độ bền uốn tại điểm chính giữa của trục
-Mômen chống uốn tại tiết diện
3 3
3
. 3,14.70
W 33656,875
32 32
d
mm
π
= = =
-Mômen tại đoạn giữa trục
200
. 6250. 625000 /
2 2
d
l
M Q KG mm
= = =
-Ứng suất uốn tại giữa trục
2
625000
18,57 /
W 33656,875
M
KG mm
σ
= = =
-Giá trị ứng suất cho phép

[ ]
ch
n
σ
σ
=
n: hệ số an toàn tra bảng 2.2[1] ta chọn n=1,5
[ ]
2
43
28,7 /
1,5
ch
KG mm
n
σ
σ
= = =
Vậy
[ ]
σ σ
<
trục đủ bền
III:Chọn tang quấn cáp
Tang là chi tiết dùng trong co cấu nâng biến chuyển động quay thành chuyển
động tịnh tiến nâng hạ vật. Tang được đúc từ gang xám GX15-32 hay thép đúc 15,
20, CT38, CT51, hoặc có thể hàn từ thép tấm.
a: Đặc điểm của loại tang quấn cáp được chọn
- Sử dụng loại tang quấn một lớp cáp có xẻ rãnh
- Sử dụng tang kép dùng cho palăng kép. Rãnh cáp trên tang có hình xoắn ốc ở phía

phải hoặc phía trái ( một đoạn xoắn ở phía phải còn đoạn kia xoắn ở phía trái).
- Loại tang này có nhiều ưu điểm nên được sử dụng rộng rãi và phổ biến.
Rãnh cáp trên tang có tác dụng dãn cáp cuộn đều lên tang , làm cho các vòng cáp
26 Khoa Cơ Khí