Tính toán thiết kế cơ cấu di chuyển cổng trục sức nâng

Tớnh toỏn thit k c cu di chuyn cng trc sc nõng
1. Đầu đế thiết kế :
Tớnh toỏn thit k c cu di chuyn cng trc sc nõng
2. Các số liệu ban đầu:
- Sức nâng Q = 20T; khẩu độ L = 30m; chiều cao nâng H = 12m.
- Sức nâng tời phụ Q = 5T; chế độ làm việc: trung bình (A5).
- Tốc độ nâng tời chính: 9,82m/s; tốc độ nâng tời phụ: 19,9 m/s.
- Tốc độ di chuyển cổng: 20m/s; tốc độ di chuyển xe con: 38,4m/s.
- Sử dụng xe con tiểu chuẩn đã có sẵn.
3. Nội dung các phần thuyết minh tính toán:
- Giới thiệu chung về cổng trục.
- Tính toán thiết kế kết cấu thép.
- Tính toán thiết kế cơ cấu di chuyển cổng.
- Tính toán thiết kế mạch điện điều khiển.
- Tính toán thiết kế cụm tang rải cáp.
- Xây dựng quy trình lắp đặt.
4. Các bản vẽ và đồ thị:
- Bản vẽ hình chung máy thiết kế A0
- Bản vẽ chân cổng trục A1
- Bản vẽ cơ cấu di chuyển cổng A1
- Bản vẽ dầm cổng trục A1
- Bản vẽ sơ đồ nguyên lý điện A1
- Bản vẽ thanh giằng chân cổng A1
- Bản vẽ chế tạo chi tiết A1
1
Tớnh toỏn thit k c cu di chuyn cng trc sc nõng
- Bản vẽ cụm tang rải cáp điện A1
- Bản vẽ quy trình lắp dựng A1
5. Cán bộ hớng dẫn chính :
TS. Trơng Quốc Thành
6. Ngày giao nhiệm vụ thiết kế: Ngày 14 tháng 10 năm 2003

7. Ngày hoàn thành : Ngày 9 tháng 2 năm 2004
Cán bộ hớng dẫn tốt nghiệp
(Ký tên và ghi rõ họ tên)
Nhiệm vụ thiết kế tốt nghiệp đã đợc
Bộ môn thông qua ngày tháng năm 2004
Trởng bộ môn
(Ký tên và ghi rõ họ tên)
Sinh viên đã hoàn thành và nộp đồ án cho
Bộ môn ngày 11 tháng 2 năm 2004
Sinh viên làm thiết kế tốt nghiệp
(Ký tên và ghi rõ họ tên)
2
Tớnh toỏn thit k c cu di chuyn cng trc sc nõng
Mục lục
Lời nói đầu
Trang
5
Chơng I: Giới thiệu chung 7
I. Giới thiệu chung về cổng trục 7
1. Giới thiệu chung 7
2. Kết cấu thép cổng trục 9
3. Xe con 11
4. Cơ cấu di chuyển cổng
5. Một số dạng kết cấu đặc biệt
13
14
II. Giới thiệu cổng trục thiết kế 15
1. Giới thiệu chung 15
2. Kết cấu thép 16
3. Xe con 17

4. Các thông số hình học 20
Chơng II: Tính sức bền kết cấu thép 21
I. Tính toán dầm 21
1. Sơ đồ tính toán và tải trọng tác dụng 21
2. Tổ hợp tải trọng 23
3. Mômem quán tính chọn sơ bộ 24
4. Nội lực trong dầm 28
5. ứng suất trên dầm 33
6. Tính toán độ ổn định cục bộ 35
7. Tính chuyển vị 36
II. Tính bền chân cổng 38
1. Sơ đồ tính toán và tải trọng tác dụng 38
3
Tớnh toỏn thit k c cu di chuyn cng trc sc nõng
2. Tổ hợp tải trọng 39
3. Nội lực trong chân cổng
4. ứng suất trong chân
40
47
III. Tính toán chốt liên kết 48
Chơng III: cơ cấu di chuyển cổng 50
1. Chọn sơ đồ dẫn động 50
2. Xác định lực nén bánh lớn nhất 50
3. Xác định lực cản di chuyển 51
4. Tính công suất động cơ 52
5. Tính bộ truyền ngoài 53
6. Kiểm tra động cơ 53
7. Tính bánh xe di chuyển 56
8. Tính trục 57
9. Chọn ổ bi 61

Chơng IV: Thiết kế hệ thống điều khiển điện
I. Giới thiệu chung
II. Tính chọn các thiết bị điện
III. Thiết kế hệ thống điều khiển
64
64
64
68
Chơng V: Tính toán tang rải cáp điện
1. Sơ đồ cụm tang
2. Chọn sơ bộ các thiết bị
3. Tính toán hệ tang cuốn cáp
4. Thiết kế cụm lấy điện
5. Tính trục đỡ
6. Chọn ổ đỡ
Sơ đồ lắp dựng
Tài liệu tham khảo
74
74
74
75
77
78
79
81
83
Lời nói đầu
4
Tớnh toỏn thit k c cu di chuyn cng trc sc nõng
Đất nớc ta đang trong thời kỳ công nghiệp hoá, hiện đại hoá. Nên nhu cầu về

xây dựng là rất lớn. Để xây dựng các công trình lớn, hiện đại đòi hỏi tiến độ thi
công và chất lợng công trình ngày càng cao. Cùng với sự phát triển của ngành Xây
dựng thì ngành Máy Xây dựng cần đáp ứng nhu cầu về tiến độ thi công và hiệu quả
kinh tế của công trình xây dựng. Vì vậy bên cạnh việc tăng cờng đầu t về tài chính
thì việc áp dụng những công nghệ mới nhằm nâng cao chất lợng, hạ giá thành sản
phẩm cũng nh đảm bảo tiến độ thi công là việc làm hết sức cần thiết. Với việc ứng
dụng các công nghệ mới tiên tiến thì sử dụng các máy và thiết bị là điều tất yếu.
Khi đó máy và thiết bị xây dựng không những chỉ tăng năng suất lao động, tăng
nhịp độ thi công mà còn là yếu tố không thể thiếu đợc để đảm bảo chất lợng và hạ
giá thành công trình, thậm chí trở thành nhân tố quyết định đến sự hình thành một
công trình hiện đại. Thực tế xây dựng ở các nớc tiên tiến cũng nh ở nớc ta đã chỉ ra
rằng việc xây dựng các nhà cao tầng không thể thiếu đợc các cần trục có chiều cao
nâng, tầm với, tải trọng nâng lớn, các máy bơm bêtông hiện đại cũng nh nhiều thiết
bị khác. Việc xây dựng các công trình thuỷ điện bến cảng cầu đờng không thể hoàn
thành và đảm bảo chất lợng nếu không sử dụng các máy làm đất và các thiết bị gia
cố nền móng, các thiết bị sản xuất vật liệu và nhiều thiết bị khác có tính năng kỹ
thuật phù hợp. Chính vì những lí do trên, máy xây dựng ngày càng có ý nghĩa và
vai trò lớn hơn trong công tác xây dựng cơ bản nói riêng và nền kinh tế nói chung.
Sau khoảng thời gian học tập và nghiên cứu ở trờng thì đồ án tốt nghiệp là sự hệ
thống lại toàn bộ những kiến thức đã học trớc đó, chuẩn bị cho quá trình ra trờng đi
làm sau này. Cụ thể trong đồ án này là thiết kế Cổng trục có sức nâng 20/5T.
Trong quá trình làm ĐATN đợc sự hớng dẫn và giúp đỡ tận tình của thầy giáo TS.
Trơng Quốc Thành em đã hoàn thành đồ án đúng thời hạn và đầy đủ khối lợng mà
bộ môn và thầy đã giao.
5
Tớnh toỏn thit k c cu di chuyn cng trc sc nõng
Do quá trình tìm hiểu thực tế cha kỹ càng và tài liệu tham khảo cha đầy đủ nên
đồ án còn nhiều sai sót mong các thầy cô bỏ qua.
Nhân đây em muốn gửi lời cảm ơn đến thầy Trơng Quốc Thành và các thầy cô
trong bộ môn đã giúp đỡ em trong quá trình học tập và làm đồ án.

Hà Nội, Tháng 2 năm 2004
Sinh viên thực hiện
Lê Ngọc Sơn
6
Tớnh toỏn thit k c cu di chuyn cng trc sc nõng
Chơng I: giới thiệu chung
I. Giới thiệu chung về cổng trục
1. giớ thiệu chung.
Cổng trục là một loại cần trục kiểu cầu có dầm cầu đặt trên các chân cổng với
các bánh xe di chuyển trên ray đặt dới đất.
Theo công dụng có thể phân thành cổng trục có công dụng chung còn gọi là
cổng trục dùng để xếp dỡ, cổng trục dùng để lắp ráp trong xây dựng và cổng trục
chuyên dùng.
Cổng trục có công dụng chung có tải trọng nâng từ 3,2 - 10T, khẩu độ dầm cầu
10- 40m, chiều cao nâng 7 - 16m. Cổng trục dùng để lắp ráp trong Xây dựng có tải
trọng nâng 50 - 400t, khẩu độ đến 80m và chiều cao nâng đến 30m. Cổng trục
dùng để lắp ráp có tốc độ nâng, di chuyển xe con và di chuyển cổng nhỏ hơn so với
cổng trục có công dụng chung. Đặc biệt nó có tốc độ chậm khi dùng lắp ghép,
nâng hạ vật 0,05- 0,1 m/ph và di chuyển xe con di chuyển cổng 0,1 m/ph.
Hình 1.1: cổng trục một dầm
Cổng trục có công dụng chung dùng để bốc dỡ, vận chuyển hàng thể khối, vật
liệu rời trong các kho bãi bến cảng nhà ga, đờng sắt. Cổng trục dùng để lắp ráp
dùng trong lắp ráp thiết bị trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt trong các công trình năng
lợng và lắp ghép các công trình giao thông. Thiết bị mang vật của cổng trục thờng
7
Tớnh toỏn thit k c cu di chuyn cng trc sc nõng
là móc treo, gàu ngoạm hoặc là nam châm điện. Cổng trục chuyên dùng thờng đợc
sử dụng trong các nhà máy thuỷ điện.
Theo kết cấu thép có cổng trục không có côngxôn (hình 1.1), cổng trục có một

đầu côngxôn và hai đầu côngxôn (hình 1.2). Kết cấu dầm cầu và kết cấu chân cổng
cũng rất da dạng. Dầm cầu có thể đợc chế tạo dới dạng dầm hộp hàn, dạng ống,
dầm dàn không gian và có thể một hoặc hai dầm. Kết cấu chân cổng có thể là dàn
hoặc hộp.
Hình1.2: cổng trục một dầm có côngxôn
Ray di chuyển xe con trên dầm cầu có thể đặt phía trên hoặc treo ở phía
dới dầm cầu. Chân cổng thờng có một chân cứng (có kết cấu hộp hoặc dàn
không gian liên kết cứng với dầm cầu) và một chân mềm (có kết cấu ống
hoặc giàn phẳng và liên kết khớp với dầm cầu). Chân mềm có liên kết khớp
với dầm cầu để đảm bảo cho kết cấu là hệ tĩnh định, nó có thể lắc quanh trục
thẳng đứng đến 5
0
để bù trừ sai lệch của kết cấu và đờng ray do chế tạo, lắp
đặt và ảnh hởng của biến dạng do nhiệu độ. Nh vậy chân mềm của cổng trục
có tác dụng giảm ma sát thành bánh xe với ray, giảm tải trọng xô lệch và
tránh kẹt ray khi di chuyển. Cổng trục có khẩu độ dới 25m có thể chế tạo
haichân cứng. Đối với cổng trục hạng nặng có sức nâng trên 100T thờng là
hai ray di chuyển cho mỗi bên và cụm bánh xe di chuyển gồm nhiều bánh xe
8
Tớnh toỏn thit k c cu di chuyn cng trc sc nõng
đặt trên cầu cân bằng để đảm bảo cho chúng có lực nén bánh đều nhau. Các
cổng trục có sức nâng lớn thờng đợc bố trí thêm một đến hai tời nâng phụ.
Xe con của cổng trục có thể là palăng điện hoặc tời treo chạy trên ray
treo và có thể là xe con giống nh cầu trục. Cơ cấu nâng và cơ cấu di chuyển
xe con có thể bố trí trên kết cấu thép của cổng truc, dẫn động xe con bằng
cáp kéo.
2. Kết cấu thép cổng trục
Kết cấu thép của cổng trục bao gồm dầm cầu và các chân cổng.
a. Kết cấu thép của dầm cầu
Cổng trục một dầm có kết cấu dầm là tổ hợp đợc sử dụng rất phổ biến với

sức nâng từ 5 - 10 t. Các cổng trục một dầm thờng sử dụng palăng điện chạy
trên ray treo dới dầm (hình 1.1,1.2). Một số trờng hợp dùng xe con chạy trên
hai ray đặt dới dầm (hình 1.3g,h,i). Dầm cầu dạng dàn không gian thờng có
thêm các thanh xiên ở bên trong để tăng cứng.
c
d
e
f
g
h i
a
b
Hình 1.3: kết cấu dầm loại một dầm
9
Tớnh toỏn thit k c cu di chuyn cng trc sc nõng
a b
Hình 1.4: kết cấu dầm loại hai dầm
Cổng trục có sứ nâng lớn thờng là loại hai dầm hộp có ray di chuyển xe con
đặt phía trên dầm cầu. Loại này thờng dùng xe con chạy trên hai dầm, trên hình 1.4
là mặt cắt dầm cầu của cổng trục hai dầm có sức nâng lớn. Ngoài ra với tải trọng
nâng lớn dầm cầu có thể là giàn không gian.
b. kết cấu thép của chân cổng
Chân cổng có kết cấu hộp hoặc dàn, với kết cấu dàn thì chân có khả năng chịu
tải trọng lớn tuy nhiên chúng có nhợc điểm là thờng chiếm nhiều diện tích, chân
cổng kiểu hộp khắc phục đợc nhợc điểm này của chân dàn. Trên hình 1.5a,b là
chân cứng của cổng trục có dạng hộp và mặt cắt dầm cầu nh trên hình 1.4, với kết
cấu này cổng trục có thể có một hoặc hai đầu côngxôn.
a b c
10
Tớnh toỏn thit k c cu di chuyn cng trc sc nõng

Hình 1.5: chân cổng
Chân cổng có kết cấu giàn cùng dầm cầu loại giàn không gian (một dầm),
trong trờng hợp này thờng xe con di chuyển trên ray bên dới dầm cầu, vật nâng đợc
treo trên các palăng cáp (hình 1.5c).
Cabin của cổng trục có thể đợc đặt cố định tại chân cứng hoặc treo trên xe con
và di chuyển cùng xe con.
Cổng trục hai dầm có xe con chạy trên ray đặt trên hai dầm thờng có thêm sàn
thao tác để bảo dỡng và sửa chữa.
Cổng trục có khẩu độ dới 25m có thể chế tạo với hai chân cứng (hình 1.6a),
cổng trục có khẩu độ lớn thờng một chân liên kết cứng với dầm còn chân kia liên
kết khớp với dầm. Trên sơ đồ 1.6b,c có chân cổng liên kết khớp với dầm. Sơ đồ
1.6b có chân cổng bên trái liên kết cứng với dầm còn chân cổng bên phải liên kết
khớp với dầm nhờ khớp quay hình trụ với trục xoay nằm trong mặt phẳng ngang.
Với sơ đồ này chân cổng có thể lắc quanh trục thẳng đứng tới 5
0
về cả hai phía và
góc lắc đợc khống chế bởi khe hở giữa vỏ khớp phía dới và phía trên. Trong trờng
hợp này cổng trục bị xô lệch do tốc độ hai bên không đồng đều nhau thì dầm cầu
bị uốn trong mặt phẳng ngang.
l< 25000
c
b
d
a
b
c
Hình 1.6
Nhợc điểm này đợc khắc phục trong sơ đồ 1.6c, chân cứng bên trái đợc liên kết
với dầm bằng nút trợt (nút B) cho phép dầm có thể xoay tơng đối quanh vấu định vị
11

Tớnh toỏn thit k c cu di chuyn cng trc sc nõng
thẳng đứng (nút C). Chân mềm bên phải liên kết với dầm bằng khớp cầu cho phép
xoay theo hớng bất kỳ. Khi cổng trục bị xô lệch thì dầm cầu không bị uốn và hoàn
toàn tránh đợc khả năng bị kẹt.
3. Xe con của cổng trục
Kết cấu xe con của cổng trục rất đa dạng tuỳ thuộc vào kết cấu của dầm cầu và
tải trọng nâng của cổng trục.
Cổng trục một dầm có tải trọng nâng nhỏ thờng dùng palăng điện chạy dọc ray
treo ở dới dầm. Loại cổng trục này thờng đợc điều khiển từ cabin hoặc hộp nút bấm
từ dới nền.
Cổng trục hai dầm có tải trọng nâng lớn thờng dùng xe con chạy trên các ray
đặt trên hai dầm. Một số cổng trục có xe con tựa hoặc treo trên hai ray đặt dới dầm
(thờng là dầm dàn không gian). Theo cách dẫn động có loại xe con tự hành và xe
con di chuyển nhờ cáp kéo.
a
b
1
2
3
4
5
6
6
Hình 1.7: sơ đồ mắc cáp trên xe con di chuyển bằng cáp kéo
a. cơ câu nâng vật, b. cơ cấu di chuyển xe con
1,2. các thiết bị điều chỉnh lực căng cáp kéo
3. xe con, 4. cabin, 5. tang của cơ cấu di chuyển
6. các puly đổi hớng cáp
12
Tớnh toỏn thit k c cu di chuyn cng trc sc nõng

Cơ cấu di chuyển xe con bằng cáp kéo thờng đặt ngoài xe con (trên kết cấu
thép của cổng trục). Sơ đồ mắc cáp của cơ cấu di chuyển xe con nh hình 1.7b, hai
đầu của cáp đợc quấn vào tang theo chiều ngợc nhau do đó khi tang quay thì một
đầu cuốn còn một đầu nhả đảm bảo cho xe con di chuyển đợc. Tang của cơ cấu này
có thể là tang thờng hoặc tang ma sát. Cabin điều khiển có thể đợc gắn trên xe con
và di chuyển cùng nó.
Cơ cấu nâng của cổng trục cũng có thể đợc đặt trên xe con hoặc ngoài xe
con (trên kết cấu thép của cổng trục). Khi đặt ngoài xe con (hình 1.7a), để đảm bảo
chiều cao nâng không đổi khi xe con di chuyển thì cáp nâng vắt qua các puly trên
xe con và trên cụm móc treo sau đó đi ra khỏi xe con về phía cuối dầm cầu và cáp
đợc cố định vào dầm cuối. Phơng án này cho phép giảm đáng kể kích thớc và trọng
lợng của xe con do đó trọng lợng của dầm cầu cũng giảm đáng kể khoảng 20%.
Nhợc điểm của phơng án này là cáp nâng có thể có độ võng rất lớn khi xe con di
chuyển không tải trọng nâng. Để khắc phục nhợng điểm này, ngời ta làm các con
lăn đỡ cáp nâng và tăng trọng lợng của cụm móc treo.
4. Cơ cấu di chuyển cổng trục
ở một số cổng trục nhỏ loại cũ cơ cấu di chuyển cổng trục thờng dùng phơng
án dẫn động chung và cơ cấu đặt trên dầm cầu. Phơng án này tuy giảm tải trọng xô
lệch cổng song cồng kềnh, khó lắp đặt và đắt nên hiện nay không dùng. Hiện nay
cơ cấu di chuyển cổng thờng dùng phơng án dẫn động riêng. Trên mỗi chân cổng
có một cơ cấu di chuyển riêng, số bánh xe chủ động thờng không vợt quá 50%
tổng số bánh xe .
13
Tớnh toỏn thit k c cu di chuyn cng trc sc nõng
Hình 1.8: các sơ đồ dẫn động cơ cấu di chuyển cổng trục
Cổng trục hiện đại thờng dùng cơ cấu di chuyển có hộp giảm tốc đặt đứng hoặc
hộp giảm tốc trục vít - bánh vít và động cơ lắp mặt bích với hộp giảm tốc. Kết cấu
này vừa gọn nhẹ vừa dễ tháo lắp. Cổng trục cỡ lớn thờng có chân cổng tựa trên các
bánh xe, số bánh xe trên mỗi cụm là hai đến bốn bánh để giảm tải cho bánh. Các
cụm bánh xe thờng lắp trên các cầu cân bằng để đảm bảo lực nén đều trên các bánh

xe. Ray di chuyển cổng có thể là một hoặc hai ray. Trên hình 1.8 là các sơ đồ dẫn
động của cơ cấu di chuyển cổng.
Cổng trục chủ yếu làm việc ngoài trời do đó cần phải có cơ cấu kẹp ray để đảm
bảo an toàn trong trờng hợp gió lớn khi không làm việc. Thiết bị kẹp ray dẫn động
bằng tay làm việc tơng đối tin cậy song mất nhiều thời gian và nặng nhọc, hiện nay
phổ biến loại kẹp ray dẫn động bằng máy. Loại này hoạt động tự động nhờ tác
động của thiết bị đo gió khi áp lực gió vợt quá giá trị cho phép. Tuy nhiên cổng
trục vẫn phải có thiết bị kẹp ray dẫn động bằng tay đề phòng thiết bị kẹp ray bằng
máy hỏng.
5. Một số dạng kết cấu đặc biệt của cổng trục
a. Cổng trục tự lắp dựng
14
Tớnh toỏn thit k c cu di chuyn cng trc sc nõng
Hình 1.9: sơ đồ lắp dựng cổng trục tự lắp dựng
Lắp dựng cổng trục là một công việc nặng nhọc và tốn thời gian. Kết cấu cổng
trục tự lắp dựng cho phép giảm nhẹ mức độ nặng nhọc và rút ngắn thời gian lắp
dựng. Loại cổng trục này ngày càng đợc sử dụng rộng rãi. Sơ đồ lắp dựng nh hình
1.9, tải trọng nâng của cổng trục tự lắp dựng thờng không vợt quá 20t.
b. Cổng trục xếp dỡ côngtơnơ
Loại cổng trục này chuyên dùng để xếp dỡ côngtơnơ trong các nhà ga bến cảng,
kho bãi. Đặc điểm chính là dùng các thiết bị mang chuyên dùng rút ngắn thời gian
xếp dỡ và giảm nhẹ sức lao động. Cổng trục xếp dỡ côngtơnơ thờng có hai đầu
côngxôn. Một đầu côngxôn thờng đặt trong nhà kho chứa côngtơnơ một đầu là ở
bãi để côngtơnơ. Phần phía trong chân cổng thờng có ray di chuyển để tàu hoả
hoặc các phơng tiện khác vào để vận chuyển hàng hoá đến hoặc đi.
Tải trọng nâng của cổng trục xếp dỡ côngtơnơ thờng đợc chọn theo tải trọng
của côngtơnơ và thiết bị mang chuyên dùng vì chúng khá nặng.
c. Cổng trục phục vụ nhà máy thuỷ điện
Cổng trục này thờng đợc dùng trong lắp ráp và vận hành khai thác nhà máy
thuỷ điện. Chúng thờng có tải trọng nâng lớn (từ 100 - 500t) và có khẩu độ dầm

cầu không lớn.
Có thể chia cổng trục trong nhà máy thuỷ điện làm 3 loại:
- Cổng trục dùng để lắp ráp và phục vụ các thiết bị trong nhà máy thuỷ điện.
- Cổng trục phục vụ các thiết bị và nâng hạ của đập.
15
Tớnh toỏn thit k c cu di chuyn cng trc sc nõng
- Cổng trục để phục vụ lắp ráp cửa đập.
Cổng trục trên có thể có hoặc không có côngxôn. Cơ cấu nâng của cổng trục
loại này có đặc điểm là dùng hai tờ nâng đặt cách nhau đúng bằng chiều rộng của
cửa đập và để tránh khả năng bị kẹt cửa đập trong khung dẫn hớng của nó, hai tời
nâng phải đồng đều. Cửa đập trong các nhà máy thuỷ điện phải đợc nâng với tốc độ
chậm. Còn khi không nâng thì phải có tốc độ nhanh để rút ngắn thời gian do vậy
tời nâng phải có hai tốc độ.
II. giới thiệu cổng trục thiết kế
1. cấu tạo chung.
Với nhiệm vụ thiết kế là cổng trục có sức nâng Q=20/5t và khẩu độ L=30m ta
lựa chọn phơng án thiết kế là cổng trục hai dầm xe con di chuyển trên ray đặt trên
hai dầm. Sơ đồ hình chung cổng trục thiết kế nh hình 1.10.
Cổng trục này đợc thiết kế với hai chân liên kết khớp trụ với dầm, với kết cấu
khớp sẽ giúp cho công việc lắp dựng đơn giản hơn, giảm thời gian do đó tăng năng
suất lao động.
5
7
6
30000
33200
1
2
8
3

12000
4
Hình 1.10: cổng trục thiết kế
1. Chân cứng, 2. cabin, 3. dầm cổng, 4. xe con
5. sàn thao tác, 6. chân mềm, 7. cơ cấu di chuyển
16
Tớnh toỏn thit k c cu di chuyn cng trc sc nõng
8. cơ cấu tang rải cáp điện
2. Kết cấu thép của cổng trục thiêt kế
a. Kết cấu thép của dầm
Dầm của cổng trục là dầm hộp đợc hàn từ thép tấm CT3. Trên dầm chính ở hai
đầu có dầm nối dùng để liên kết cứng hai dầm lại với nhau đảm bảo điều kiện làm
việc của cổng trục. Ngoài ra trên mỗi đầu dầm chính con có các tai liên kết dùng
để liên kết dầm chính với chân công. Phía dầm dùng để lắp chân cứng có độ dài
lớn hơn so với lắp chân mềm.
Hai bên dầm còn có sàn thao tác dùng để sửa chữa và bảo hành máy.
1
2
3
4
Hình 1.11: kết cấu dầm cầu
1. tai liên kết, 2. dầm cầu
3. dầm nối, 4. ray di chuyển xe con
b. Kết cấu thép chân cổng
Chân cổng trục cũng đợc hàn từ các thép tấm CT3. Chân cổng trục có hai loại
chân cứng và chân mềm. Chân mềm cho phép cổng bù trừ sai lệch do chế tạo và
lắp đặt. Chân cứng đợc liên kết cứng với dầm bằng bốn chốt, còn chân mềm liên
kết với dầm bằng hai chốt.
Các chân cổng tựa trên các cụm bánh xe, mỗi bên có hai cụm bánh xe và chúng
đợc liên kết với nhau bằng thanh giằng. Vì tải trọng nâng lớn nên để giảm tải trọng

tác dụng vào bánh xe ta bố trí hệ bánh xe kép trên mỗi cụm bánh. Mỗi bên chân
cổng đợc bố trí một cơ cấu di chuyển riêng.
17
Tớnh toỏn thit k c cu di chuyn cng trc sc nõng
Trên chân cứng còn có bố trí hệ tang cuốn cáp điện, cabin điều khiển và cầu
thang dẫn lên sàn thao tác.
3. Xe con
Xe con sử dụng trên cổng trục là xe con tiêu chuẩn đợc lựa chon theo átlát máy
xây dựng. Xe con di chuyển trên ray đặt trên hai dầm của cổng trục bằng cơ cấu di
chuyển riêng. Trên xe con bố trí 3 cơ cấu chính là: cơ cấu nâng chính Q=20t, cơ
cấu nâng phụ Q= 5t và cơ cấu di chuyển xe con.
Các thông số cơ bản của xe con:
- Tổng trọng lợng xe con Q
x
= 8500 (kg)
- Chiều dàI: L= 3092 (mm)
- Chiều rộng: B= 2670 (mm)
- Chiều cao: h= 1383 (mm)
- Chiều rộng giữa 2 bánh xe: b = 2000 (mm)
- Khoảng cách giữa 2 bánh xe: l = 2500 (mm)
- Khoảng cách từ tâm móc đến ray di chuyển xe con h
1
= 1440 (mm)
a. Cơ cấu nâng chính
Sơ đồ dẫn động cơ cấu nâng chính của cổng trục nh hình 1.12
5
1
2
3
4

6
7
Hình 1.12: cơ cấu nâng chính
18
Tớnh toỏn thit k c cu di chuyn cng trc sc nõng
1. động cơ, 2. khớp nối, 3. phanh, 4. hộp giảm tốc
5. tang, 6. palăng cáp, 7. gối đỡ trục tang
Các thông số của cơ cấu nâng chính:
- Tải trọng nâng Q= 20 (t)
- Vận tốc nâng V
n
= 9,82 (m/ph)
- Động cơ : loại MTB 511-8
N = 30 (kw)
n = 720 (v/p)
- Hộp giảm tốc: loại PM650- II- 4M
i =31,65
- Phanh: loại TKTT
D
p
= 300 (mm)
M
p
= 8000 (kgcm)
- Tang kép: D
t
= 500 (mm)
- Cáp thép: L
c
= 120 (m)

Lực tác dụng trên một sợi cáp P = 2710 (kg)
Số nhánh cáp: 8 nhánh
b. Cơ cấu nâng phụ
Sơ đồ cơ cấu nâng phụ nh hình 1.13
4
3
2
1
7
6
5
19
Tớnh toỏn thit k c cu di chuyn cng trc sc nõng
Hình 1.13: cơ cấu nâng phụ
1. động cơ, 2. khớp nối, 3. phanh, 4. hộp giảm tốc
5. tang, 6. palăng cáp, 7. gối dỡ trục tang
Các thông số của cơ cấu nâng phụ:
- Tải trọng nâng Q= 5 (t)
- Vận tốc nâng V
n
= 19,8 (m/ph)
- Động cơ : loại MTB 411-8
N = 16 (kw)
n = 710 (v/ph)
- Hộp giảm tốc: loại PM500- IV- 4M
i = 23,34
- Phanh: loại TKTT
D
p
= 300 (mm)

M
p
= 8000 (kgcm)
- Tang kép: D
t
= 400 (mm)
- Cáp thép: L
c
= 63 (m)
Lực tác dụng trên một sợi cáp P = 1380 (kg)
Số nhánh cáp: 4 nhánh
c. cơ cấu di chuyển xe con
Cơ cấu di chuyển xe con nh hình 1.14:
1
2
3
4
5
6
7
20
Tớnh toỏn thit k c cu di chuyn cng trc sc nõng
Hình 1.14: cơ cấu di chuyển xe con
1. động cơ, 2. phanh, 3. khớp nối, 4. hộp giảm tốc
5. bánh xe di chuyển, 6. khớp nối trục
7. gối đỡ trục bánh xe
Các thông số của cơ cấu di chuyển xe con:
- Vận tốc di chuyển xe con V
x
= 38,4 (m/ph)

- Động cơ : loại MT 21-6
N = 5 (kw)
n = 945 (v/ph)
- Hộp giảm tốc: loại B400
i = 26,4
- Phanh: loại TKT
D
p
= 200 (mm)
M
p
= 2500 (kgcm)
- Bánh xe: D
bx
= 320 (mm)
- Hành trình giảm chấn : 85 (mm)
- Ray 51 mm
- Thanh quét điện L50x50x6
- áp lực bánh xe P = 8700 (kg)
4. Các thông số hình học sơ bộ của cổng trục
- Chiều cao nâng : H= 12 (m)
- Khẩu độ : L= 30 (m)
- Chiều dài dầm : l = 33 (m)
- Chiều cao dầm : h
d
= 1,6 (m)
21
Tớnh toỏn thit k c cu di chuyn cng trc sc nõng
- Chiều rộng dầm : để đảm bảo độ cứng của dầm khi xoắn thì chiều rộng của
dầm đợc tính theo công thức kinh nghiệm:

b
d
= (0.2- 0,25)h
d
= (0,2 - 0,25).1600 = 320 - 400 (mm)
Chọn b
d
= 400 mm
- Chiều cao từ ray di chuyển cổng đến ray di chuyển xe con
H
r
=12000 + 1440 = 13440 (mm)
- Kích thớc chân cổng chọn sơ bộ
b
c
= 250 (mm)
h
c
= 350 (mm)
- Chiều rộng chân cổng B
c
= 9 m.
Chơng II : tính toán sức bền kết cấu thép
I. Tính toán dầm
1. Sơ đồ tính toán và tải trọng tác dụng
Để tính bền dầm ta cho xe con ở giữa dầm là vị trí nguy hiểm nhất đối với dầm.
Sơ đồ tính kết cấu thép của dầm cổng trục thể hiện trên hình 2.1
22
Tớnh toỏn thit k c cu di chuyn cng trc sc nõng
q

g
P
cc
P
cm
Q
G+Q
tt
P
g
P
qt
q
Hình 2.1
Các lực tác dụng lên cổng trục trong trờng hợp nguy hiểm đối với dầm
Q
tt
: tải trọng nâng tính toán
G
c
: Trọng lợng xe con
q: trọng lợng phân bố dầm
p
tt
Q
qt
:
: lực quán tính khi nâng vật
q
g

: áp lực gió
p
tt
Qx
qt
+
: lực quán tính khi di chuyển xe con
p
Qx
g
+
: lực gió tác dụng lên xe con và vật nâng
p
c
: trọng lợng chân cổng
a. Trọng lợng xe con
G
x
= 85000 (N) (xe con tiêu chuẩn)
b. Tải trọng nâng
Q
tt
= k
Q
.Q
ở đây
+ k
Q
: hệ số vợt tải
k

Q
= 1,2 (Bảng 1 - Tính toán kết cấu thép cổng trục)
Vậy
Q
tt
= 1,2.200000 = 240000 (N)
= 240 (kN)
c. Trọng lợng phân bố dầm
23
Tớnh toỏn thit k c cu di chuyn cng trc sc nõng
q = 0,75 (t/m) (Theo công thức kinh nghiệm hình 1 - trang 2 - TTKCTCT)
q = 7,5(kN/m)
d. Trọng lợng chân cổng
Khối lợng chân cứng
P
CC
= 1,25.12.(240 + 85 +
2
30.5,7
) = 6562,5(kg) = 65,625 (kN) (Theo công
thức kinh nghiệm trang 1 - TTKCTCT)
- Khối lợng chân mềm
P
cm
= 0,8.12.(240 + 85 +
2
30.5,7
) = 4200 (kg) = 42 (kN) (Theo công thức
kinh nghiệm trang 1 - TTKCTCT)
e. áp lực gió

q = 0,0613 V
2
(trang 2 - Tính toán kết cấu thép cổng trục)
v: vận tốc gió khi cổng làm việc
v = 14(m/s)
=> q = 0,0013.14
2
= 125 (daN/m
2
)
- Tải trọng gió
P
g
= A.q.k.c.n
Trong đó:
+ A: diện tích chắn gió
A = 2.0,35.12,5 = 8,82 (m
2
)
+ k: hệ số động lực học kể đến đặc tính xung động của tải trọng gió
k = 1,25
+ c: hệ số khí động học
c = 1,2
+ n: hệ số kể đên sự tăng áp lực gió theo chiều cao.
n = 1
Vậy
P
g
= 8,82.125.1,25.1,2 = 1746,3 (daN) = 17,5 (kN)
24

Tớnh toỏn thit k c cu di chuyn cng trc sc nõng
- Lực gió tác dụng lên xe con và vật nâng
P
Aq
QG
g
.=
+
A = 4 (m
2
) (bảng 6 - HD ĐA MH Máy nâng)
=> P
)(5)(5004.125 kNdaN
QG
g
===
+
f. Lực quán tính khi nâng vật (tải trọng động)
F
Q
= Q
tt
.K
đ
+ k
đ
: hệ số động
k
đ
= 0,05 (Hình 2 - Trang 3 - TTTKKCTCT)

=> F
Q
= 240.0,05 = 12 (kN)
- Tải trọng động theo phơng dọc dầm
F
nQ
= k.F
Q
+ k: hệ số điểu chỉnh
k = 0,45 (bảng 2 TTTKKCTCT)
F
nQ
= 0,45.12 = 5,4 (kN)
2. Tổ hợp tải trọng
Tải trọng trong cổng trục đợc tính cho 2 trờng hợp:
- Trờng hợp tải trọng I: kể đến toàn bộ các tải trọng không di động, tải trọng động
(gọi chúng là tải trọng chính - các tải trọng này tác dụng trong mặt phẳng đứng).
Trờng hợp tải trọng I ứng suất cho phép lớn nhất trong kết cấu thép là:

1
=
1
n

: ứng suất của vật liệu
n
1
: hệ số an toàn

1

= 1600 (daN/cm
2
) (trang 7 - Tính toán kết cấu thép cổng trục)
- Trờng hợp tải trọng II: ngoài các tải trọng chính trên còn tính đến lực quán tính
ngang và các tải trọng gió ở trạng thái làm việc. Trờng hợp tải trọng II ứng suất cho
phép lớn nhất trong kết cấu thép là:
25