ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẨU TRỤC 11T

-1-
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. Giới thiệu chung về máy nâng chuyển:
Máy nâng chuyển là thiết bị dùng để thay đổi vị trí của đồi tượng nhờ thiết bị mang
vật trực tiếp như móc treo, hoặc thiết bị gián tiếp như gầu ngoạm, nam châm điện, băng
tải,…
Như vậy máy nâng chuyển đóng vai trò rất quan trọng trong quá trình sản xuất: giảm
nhẹ sức lao động cho công nhân và nâng cao năng suất lao động.
1.1.1. Phân loại máy nâng chuyển:
a. Căn cứ vào chuyển động chính: Chia làm hai loại
- Máy nâng
- Máy vận chuyển liên tục
b. Căn cứ vào cấu tạo và nguyên tắc làm việc:
- Cầu trục
- Cổng trục
- Cần trục tháp
- Cần trục quay di động (cần trục ô tô, bánh lốp, bánh xích)
- Cần trục cột buồm và cần trục cột quay
- Cần trục chân đế và cần trục nối
- Cần trục cáp
1.1.2. Điều kiện an toàn của máy trục:
Trong thực tế tần suất xảy ra tai nạn trong sử dụng máy nâng là lớn hơn rất nhiều so
với các loại máy khác. Do vậy vấn đề an toàn trong sử dụng máy nâng là vấn đề quan
trọng được đặt lên hàng đầu.
Với cầu trục lăn do có nhiều bộ phận máy lắp với nhau và được đặt trên cao do vậy
cần phải thường xuyên kiểm tra để kịp thời phát hiện những hư hỏng như lỏng các mối
ghép, rạn nứt tại các mối hàn do thời gian sử dụng lâu…
Đối với các chi tiết máy chuyển động như bánh xe ,trục quay phải có vỏ bọc an toàn
nhằm ngăn những mảnh vỡ văng ra nếu có sự cố khi chi tiết máy hoạt động
Toàn bộ hệ thống điện trong máy phải được nối đất
Với các động cơ đều có phanh hãm tuy nhiên phải kiểm tra phanh thường xuyên

không để xảy ra hiện tượng kẹt phanh gây nguy hiểm khi sử dụng.
Tất cả những người điều khiển máy làm việc hay phục vụ máy trong phạm vi làm
việc của máy đều phải học tập các quy định về an toàn lao động có làm bài kiểm tra và
phải đạt kết quả.
SVTH: Tạ Công Diêu - Lớp DCL09
-2-
Trong khi máy làm việc công nhân không được đứng trên vật nâng hoặc bộ phận
mang để di chuyển cùng với vật cùng như không được đứng dưới vật nâng đang di
chuyển.
Đối với máy không hoạt động thường xuyên (nhiều ngày không sử dụng) khi đưa
vào sử dụng phải kiểm tra toàn bộ kết cấu máy. Để kiểm tra tiến hành thử máy với hai
bước là thử tĩnh và thử động.
Bước thử tĩnh: treo vật nâng có trọng lượng bằng 1,25 lần trọng lượng nâng danh
nghĩa của cầu trục thiết kế và để trong thời gian từ 10 đến 20 phút.
Theo dõi biến dạng của toàn bộ các cơ cấu máy. Nếu không có sự cố gì xảy ra thì
tiếp tục tiến hành thử động .
Bước thử động: Treo vật nâng có trọng lượng bằng 1,1 trọng lượng nâng danh nghĩa
sau đó tiến hành mở máy nâng, di chuyển, hạ vật, mở máy đột ngột, phanh đột ngột.
Nếu không có sự cố xảy ra thì đưa máy vào hoạt động .
Trong công tác an toàn sử dụng cầu trục người quản lý có thể cho lắp thêm các thiết
bị an toàn nhằm hạn chế tối đa tai nạn xảy ra cho công nhân khi làm việc .
Một số thiết bị an toàn có thể sử dụng đó là: Sử dụng các công tắc đặt trên những vị
trí cuối hành trình của xe lăn hay cơ cấu di chuyển cổng trục. Các công tắc này được nối
với các thiết bị đèn hoặc âm thanh báo hiệu nhằm báo cho người sử dụng biết để dừng
máy. Đồng thời củng có thể nối trực tiếp với hệ thống điều khiển để tự động ngắt thiết
bị khi có sự cố xảy ra.
Như vậy để hạn chế tối đa tai nạn xảy ra đòi hỏi người công nhân sử dụng máy
phải có ý thức chấp hành nghiêm túc những yêu cầu đã nêu trên.
1.2 Giới thiệu về cầu trục:
1.2.1. Phân loại cầu trục:

a. Theo công dụng:
- Cầu trục có công dụng dùng chung
- Cầu trục chuyên dụng
b. Theo kết cấu dầm cầu:
- Cầu trục một dầm
- Cầu trục hai dầm
c. Theo cách tựa của dầm:
- Cầu trục tựa
- Cầu trục treo
d. Theo cách bố trí cơ cấu cơ cấu di chuyển cầu trục:
- Cầu trục dẫn động chung
- Cầu trục dẫn động riêng
1.2.2. Tải trọng:
SVTH: Tạ Công Diêu - Lớp DCL09
-3-
1.2.2.1. Tải trọng nâng danh nghĩa Q, N:
- Là trọng lượng lớn nhất mà máy có thể nâng được.
Q = Q
m
+Q
h
Qm :Trọng lượng thiết bị mang
Qh:trọng lượng danh nghĩa của vật nâng mà máy có thể nâng được
1.2.2.2. Tải trọng do trọng lượng bản thân:
- Trong khi tính toán, thiết kế máy mới thường bỏ qua trọng lượng các chi tiết (trừ
một số chi tiết có trọng lượng lớn)
1.2.2.3. Tải trọng của gió:
- Đối với máy làm việc trong nhà thì áp lực gió không đáng kể có thể bỏ qua
1.2.2.4. Tải trọng phát sinh khi vận chuyển:
- Bao gồm các tải trọng do trọng lượng bản thân và các tải trọng động phát sinh khi

vận chuyển:
+Tải trọng theo phương đứng khi vận chuyển trên ray lấy bằng 60% ÷ 80% tải trọng
do trọng lượng bản thân
+Tải trọng động theo phương ngang lấy bằng 80% ÷ 90% tải trọng do trọng lượng
của bản thân.
1.2.2.5. Tải trọng khi dựng lắp:
- Khi này tải trọng do trọng lượng bản thân lấy tăng 15% ÷ 20%. Và phải kể đến tải
trọng gió cũng như các lực phát sinh trong quá trình lắp.
1.2.2.6. Tải trọng động:
- Để khảo sát động lực học máy cần xây dựng mô hình bài toán về động lực học của
máy. Các cơ cấu máy nên tìm cách qui về sơ đồ đơn giản nhất.
1.2.3. Đặc điểm tính toán của cầu trục:
1.2.3.1. Trình tự tính toán của cầu trục:
- Xác định các thông số cơ bản.
- Xác định các các kích thước hình học của các bộ phận trên cầu trục và tải trọng
tính toán
- Xác định các vị trí tính toán
Thiết kế các cơ cấu: cơ cấu nâng thiết bị mang, cơ cấu di chuyển xe,…
- Thiết kế, tính toán kết cấu thép
- Thiết kế các hệ thống điều khiển
- Thiết kế thiết bị an toàn
1.2.3.2. Xác định khoảng cách giữa các bánh xe di chuyển cầu trục trên dầm cuối:
- Khi bị xê lệch thì bị sinh ra lực cản phụ W nên sinh ra mô men xê lệch
SVTH: Tạ Công Diêu - Lớp DCL09
-4-
M =
2
.LW
mô men này sinh ra phản lực N giữa thành bánh xe và cạnh
ray : N =

E
M
=
E
LW
2
.
Để đảm bảo cho bánh xe vẫn quay thì:

≥
L
E
f
f : hệ số giữa thành bánh xe và cạnh ray
f =
5
1
÷
7
1
Hình 1.1- Sơ đồ lực tác dụng giữa bánh xe và ray
1.2.3.3. Đặc điểm tính toán của dầm chính cầu trục:
- Độ võng lớn nhất của dưới tác dụng của trọng lượng xe và tải trọng danh nghĩa,
cùng thiết bị mang vật đặt ở giữa dầm không được vượt quá :
+
L
100
1
với cầu trục dẫn động bằng tay
+

L
500
1
với cầu trục một dầm dẫn động bằng máy
+
L
700
1
với cầu trục hai dầm dẫn động bằng máy
- Đối với có dầm hộp phải kiểm tra thời gian dao động tắt dần của kết cấu thép
1.2.3.4. Tính trục truyền của cơ cấu di chuyển:
-Tính trục phải thực hiện đầy đủ các phép tính trục thông thường tính sơ bộ, tính độ
bền mỏi, có thể kiểm tra độ cứng xoắn và dao động cơ.
CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ CẦU
TRỤC
SVTH: Tạ Công Diêu - Lớp DCL09
-5-
2.1. Lựa chọn kết cấu dầm:
2.1.1. Phương án 1: Hai dầm kết cấu dạng hộp
-Trên dầm chính có hai thanh ray để xe lăn di chuyển
Hình 2.1- Kết cấu hai dầm dạng hộp

- Kết cấu dầm dạng hộp nên việc tính toán đơn giản,thời gian chế tạo và lắp ghép
nhanh, việc bảo dưỡng cũng đơn giản. Do đó giá thành giảm
2.1.2. Phương án 2: Kết cấu hai dầm kiểu giàn
- Dầm là một khung giàn gồm các thanh liên kết với nhau bằng hàn và bắt bulông
Hình 2.2- Kết cấu hai dầm kiểu giàn

Với kết cấu kiểu này thì khối lượng dầm nhỏ, nhưnng phức tạp, khó chế tạo vì nhiều
chi tiết , quá trình chế tạo và lắp ráp mất thời gian , việc kiểm tra bảo dưỡng khó

khăn .Do đó giá thành chế tạo cầu trục cao
2.1.3. Phưong án 3: Kết cấu loại một dầm
- Kết cấu dầm có dạng chữ I
SVTH: Tạ Công Diêu - Lớp DCL09
-6-
Hình 2.3- Kết cấu dầm chữ I
- Dạng kết cấu này đơn giản, dễ tính toán, chế tạo, lắp ghép đơn giản, bảo dưõng
kiểm tra dễ dàng, nhưng chịu tải ít. Phù hợp với những cầu trục có tải trọng nhỏ dưới
5 tấn và khẩu độ nhỏ
Kết luận: Từ yêu cầu về số liệu ban đầu về cầu trục, như vậy ta chọn phương án 1: hai
dầm dạng hộp, thì đủ khả năng chịu tải và kết cấu đơn giản.
2.2. Chọn phương án truyền động cơ cấu nâng:
2.2.1. Phưong án 1:
Hình 2.4- Phương án 1
1. Động cơ điện, 2. Khớp nối và phanh, 3. Hộp giảm tốc, 4. Khớp nối
- Với kết cấu này động cơ truyền động đến hộp giảm tốc qua khớp nối trục ra của hộp
giảm tốc không trùng với trục tang, mà truyền qua bộ truyền bánh răng. Kết cấu này
thích hợp khi dùng palăng đơn. Kết cấu này phức tạp nhiều chi tiết, tốn nhiều ổ, còn có
bộ truyền ngoài không an toàn
2.2.2. Phương án 2:
SVTH: Tạ Công Diêu - Lớp DCL09
-7-
Hình 2.5- Phương án 2
1. Động cơ điện, 2. Khớp nối kết hợp phanh, 3. Hộp giảm tốc, 4. Tang
- Với phương án này kết cấu nhỏ gọn. Trục tang và hộp giảm tốc là một nên khó chế
tạo, lắp rắp và bảo dưỡng lực phân bố trên tang không ổn định làm ảnh hưởng đến hộp
giảm tốc.
2.2.3. Phương án 3:
Hình 2.6- Phương án 3
1.Động cơ điện, 2. Khớp nối kết hợp với phanh, 3. Hộp giảm tốc, 4. Tang,

5. Khớp nối
SVTH: Tạ Công Diêu - Lớp DCL09
-8-
Trường hợp này giống phương án 2 nhưng có thêm khớp nối, nên cố thể khắc phục
được một số nhược điểm của phương án trên như: Dễ chế tạo, lắp ghép, bảo dưỡng
Kết luận: với các ưu điểm trên nên ta chọn phương án 3 là phù hợp
2.3. Phương án truyền động và di chuyển xe lăn:
2.3.1. Phương án 1:
Hình 2.7- Phương án 1
1. Động cơ điện, 2. Phanh kết hợp với nối trục, 3. Hộp giảm tốc, 4. Nối trục,
5. Bánh xe
- Phương án nhỏ gọn gồm một hộp giảm tốc, một động cơ, bốn khớp nối. Truyền
động đơn giản, chiếm ít trên xe lăn thuận tiện cho việc bố trí trên các xe lăn
2.3.2. Phương án 2:

Hình 2.8- Phương án 2
1. Động cơ điện, 2. Phanh kết hợp với nối trục, 3. Hộp giảm tốc, 4. Khớp nối
5. Bánh xe
SVTH: Tạ Công Diêu - Lớp DCL09
-9-

- Phương án này kết cấu gọn nhẹ, đơn giản, truyền động chắc chắn có sự đồng bộ
giữa hai bánh xe cao, nhưng khoảng cách giữa hai bánh xe bị hạn chế.
2.3.3. Phương án 3:

Hình 2.9- Phương án 3
1. Động cơ điện, 2. Phanh kết hợp với nối trục, 3. Hộp giảm tốc, 4. Khớp nối,
5. Bánh xe
- Phương án này dẫn động cho hai động cơ riêng biệt, phương án này tốn nhiều động
cơ, phanh,việc giải quyết đồng vận tốc giữa hai bánh xe khó khăn.

Kết luận: như phân tích trên ta chọn phương án 1, do nhỏ gọn dễ chế tạo, ít tốn
kém, chiếm ít không gian.
2.3.4. Lựa chọn phương án truyền động di chuyển cầu:
a. Phương án 1:
Hình 2.10- Phương án 1
1. Động cơ điện, 2. Khớp nối kết hợp với phanh, 3. Hộp giảm tốc, 4. Khớp nối,
5. Bánh xe
- Phương án này dùng hai hộp giảm tốc, và nhiều khớp nối, nhưng hộp giảm tốc ở
gần bánh xe nên quá trình truyền mômen từ động cơ đến hộp giảm tốc nhỏ nên có thể
giảm đường kính trục.
b. Phương án 2: Dùng hai động cơ.
SVTH: Tạ Công Diêu - Lớp DCL09
-10-
Hình 2.11- Phương án 2
1. Động cơ điện, 2. Phanh kết hợp với khớp nối, 3. Hộp giảm tốc, 4. Khớp nối,
5. Bánh xe
- Phương án này phải dùng nhiều động cơ và hộp giảm tốc, khó giải quyết vấn đề
đồng vận tốc ở hai bánh xe, chỉ phù hợp với những cầu trục tải trọng lớn.
c. Phương án 3: dùng một động cơ một hộp giảm tốc.
Hình 2.12- Phương án 3
1. Động cơ điện, 2. Phanh kết hợp với nối trục, 3. Hộp giảm tốc, 4. Nối trục,
5. Bánh xe
- Phương án này dùng hộp giảm tốc gần với động cơ nên khoảng cách từ hộp giảm
tốc đến bánh xe lớn nên phải dùng trục lớn
Kết luận: Như đã phân tích trên thì ta chọn phương án 1 phù hợp với các số liệu
theo yêu cầu.
SVTH: Tạ Công Diêu - Lớp DCL09
-11-
CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ CƠ CẤU NÂNG
3.1. Phân tích chung:

3.1.1.Yêu cầu khi tính toán và thiết kế cơ cấu nâng:
Cơ cấu nâng dùng để nâng hạ vật theo phương thẳng đứng. Ngoại lực là trọng lực và
lực quán tính tác dụng lên vật nâng. Có hai loại cơ cấu nâng: Cơ cấu nâng dẫn động
bằng tay, và cơ cấu nâng dẫn động bằng điện. Do cơ cấu dẫn động bằng tay không phù
hợp yêu cầu thiết kế nên ở đây không đi vào phân tích.
Còn cơ cấu nâng dẫn động bằng điện, do tính chất quan trọng và yêu cầu cao nên cơ
cấu phải đảm độ an toàn, độ tin cậy, độ ổn định cao khi làm việc. Do đó, cơ cấu nâng
phải được chế tạo nghiêm chỉnh với chất lượng tốt của tất cả các khâu, khác với cơ cấu
bằng tay, ở đây dùng tang kép quấn một lớp cáp, có cắt rãnh đảm bảo độ bền lâu cho
cáp.Bộ truyền phải được chế tạo dưới dạng hộp giảm tốc kín, ngâm dầu, bôi trơn tốt,
các ổ trục thường dùng ổ lăn.Thiết bị phanh hãm thường dùng là phanh má thường
đóng.
3.1.2. Cơ cấu nâng:
Các số liệu ban đầu:
-Trọng tải : Q = 11T = 110000N
-Trọng lượng bộ phận mang: Q
m
= 2100N
- Khẩu độ L = 8 (m).
- Độ cao nâng H = 6(m).
- Vận tốc nâng V
n
= 14,7 (m/phút)
Chế độ làm việc của các cơ cấu là chế độ trung bình.
3.1.3 Sơ đồ động học cơ cấu nâng:
Hình 3.1- Cơ cấu nâng
1.Động cơ điện, 2. Khớp nối kết hợp với phanh, 3. Hộp giảm tốc, 4. Tang, 5. Khớp nối
SVTH: Tạ Công Diêu - Lớp DCL09
-12-
Dùng sơ đồ này với kiểu nối tang của trục ra hộp giảm tốc bằng nối trục, ta sẻ được

kích thước chiều dài nhỏ gọn, đồng thời đảm bảo việc chế tạo từng cụm riêng, tháo lắp
dễ dàng.
3.2. Tính toán cơ cấu nâng:
3.2.1. Chọn loại dây cáp:
Vì cơ cấu làm việc với động cơ điện, vận tốc cao, ta chọn cáp để làm dây cho cơ cấu
là loại dây có nhiều ưu điểm hơn các loại dây khác như xích hàn, xích tấm và loại dây
thông dụng nhất trong ngành máy trục hiện nay.
Ta không chọn dây xích vì xích nặng hơn khoảng 10 lần so với cáp, xích có thể đứt
đột ngột do chất lượng mối hàn kém (nếu là xích hàn).
Trong các kiểu kết cấu dây cáp thì kết cấu kiểu ЛK -P theo ГOCT 2588-55 có tiếp
xúc đường giữa với các sợi thép 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 1200÷2100(N/mm
2
). chọn cáp
LK-O- 6x19+7x7 (theo trang 2)
Loại cáp này LK, với 6 dánh, mỗi dánh 19 sợi có lớp sợ thép ngoài cùng như nhau,
lỏi thép của dánh được bện từ 7 dánh, mỗi dánh 7 sợi thép
Với giới hạn bền các sợi thép trong khoảng 1600÷1800N/mm
2
,
3.2.2. Palăng giảm lực:
Để giảm lực căng và tăng tuổi thọ cho dây cáp của cơ cấu nâng khi nâng với tải
trọng lớn ta dùng một palăng.
Trên cầu lăn dây cáp nâng được cuốn trực tiếp lên tang. Do cầu lăn thực hiện việc
nâng hạ vật nâng theo chiều thẳng đứng nên để tiện lợi trong khi làm việc ta chọn
palăng kép có hai nhánh dây chạy trên tang. Tương ứng với trọng tải cầu lăn theo Bảng
2-6[1] chọn bội suất palăng a=2. Palăng gồm hai ròng rọc di động và một ròng rọc
không di chuyển làm nhiệm vụ cân bằng.
SVTH: Tạ Công Diêu - Lớp DCL09
-13-

Hình 3.2- Sơ đồ nguyên lý pa lăng

Lực căng lớn nhất xuất hiện ở nhánh dây cáp cuốn lên tang khi nâng vật.

ta
m
Q
S
λλ
λ
).1(
)1(
0
max
−
−
=
Bảng 2. 19 [1].
Trong đó:Q
0
= Q+Q
m
= 110000+2100 = 112100(N).
λ = 0,98:hiệu suất một ròng rọc với điều kiện ròng rọc đặt trên ổ lăn.
bôi trơn tốt bằng mỡ. Bảng 2-5(1)
a = 2 : Bội suất của palăng
m = 2 : Số nhánh cáp cuốn lên tang.
t = 0 : Vì số dây cáp trực tiếp cuốn lên tang không qua ròng rọc chuyển
hướng.
Vậy :

)(25800
98,0).98,01(2
)98,01(112100
).1(
)1(
02
0
max
N
m
Q
S
ta
=
−
−
=
−
−
=
λλ
λ
Hiệu suất của palăng xác định theo công thức 2-21[1].

99,0
25800.2.2
112100
..
0
max

0
====
ax
m
p
Sam
Q
S
S
η
Trong đó : S
o
=
am
Q
.
0
3.2.3 Tính kích thước dây cáp:
Kích thước dây cáp được chọn dựa vào công thức 2-10 –[1].
S
d
≥ S
max
.n
S
đ
: Lực kéo đứt dây theo bảng tiêu chuẩn ,N
S
max
: Lực căng lớn nhất trong dây , N

SVTH: Tạ Công Diêu - Lớp DCL09
-14-
n = 5,5 :Hệ số an toàn bền của cáp Bảng 2-2-[1]
S
đ
= 25800.5,5 = 142000 (N)
Xuất phát từ điều kiện theo công thức (2-10) với loại dây đã chọn trên, với giới
hạn bền của sợi σ
b
= 1600 N/mm
2
.Chọn đường kính dây cáp d
c
= 16,5 mm có lực kéo đứt
là S
đ
= 141500 (phụ lục 12 của TCVN 4244-86)
Vậy dây cáp được chọn đạt yêu cầu.
3.2.4 Tính các kích thước cơ bản của tang và ròng rọc:
1. Đường kính tang:
Đường kính nhỏ nhất cho phép đối với tang và ròng rọc phải thích hợp với cáp để
tránh cáp bị uốn nhiều gây ra mỏi và đảm bảo độ bền lâu cho cáp.
Đường kính nhỏ nhất cho phép của tang được xác định theo công thức 2-12[I1].
D
t
≥ d
c
.(e-1).
e = 25 hệ số đường kính tang, theo Bảng 2. 4-[1].
D

t
≥ 16,5.(25-1) = 396(mm).
Ở đây ta chọn đường kính tang và ròng rọc giống nhau : D
t
= D
r
= 400(mm)
Ròng rọc cân bằng không phải là ròng rọc làm việc nên có thể chọn đường kính nhỏ
hơn 20%, so ròng rọc làm việc.
D
c
= 0,8. D
r
= 0,8.400 = 320(mm).
2. Chiều dài tang:
Chiều dài tang phải được tính toán sao cho khi hạ vật xuống vị trí thấp nhất trên vẫn
còn ít nhất 1,5 vòng cáp dữ trữ, không kể những vòng cáp nằm trong kẹp (quy định về
an toàn).
Chiều dài toàn bộ của tang xác định theo công thức 2-14-[1] đối với trường hợp
Palăng kép.
L’= L
0
’+2L
1
+2L
2
+L
3
SVTH: Tạ Công Diêu - Lớp DCL09
-15-

L2 L1 L0 L3 L0 L1
L
2
Hình 3.3- Sơ đồ xác định chiều dài tang
Chiều dài một nhánh cáp cuốn lên tang khi làm việc với chiều cao nâng
H = 6mm.
và bội suất Palăng a = 2.
l = H.a = 6.2 = 12 m.
Số vòng cáp phải cuốn ở một nhánh: Theo công thức trang174 [1]

0
'
)(
Z
dD
L
Z
ct
+
+
=
π
trong đó : Z’
0
= 2 số vòng dữ trữ không dùng đến :

112
)5,6.01,04,0(14,3
12
(

0
'
=+
+
=+
+
=
Z
dD
L
Z
ct
π
(vòng)
L’
0
= 2.Z.t
với bước rãnh cáp :t = d
c
+(2÷3) hoặc t ≥ 1,1d
c,
trong đó d
c
đường kính cáp.
t = 20 mm
L’
0
= 2.Z.t = 2.11.20 = 440 (mm).
Chiều dài L
1

là phần tang để cặp đầu cáp, chọn phương pháp chọn thông thường nên
ta nên phải cắt thêm 3 vòng rãnh nữa trên tang, Do đó :
L
1
= 3.t = 3.20 = 60 (mm)
Vì tang được cắt rãnh, cáp cuốn một lớp, nên không phải làm thành bện, tuy nhiên ở
hai đầu tang trước khi vào phần cắt rãnh ta để trữ lại một khoảng L
2
=20mm.
Khoảng cách L
3
:ngăn cách giữa hai nữa cắt rãnh :
L
3
= L
4
-2.h
min
.tgα Theo trang 21[1]
trong đó :L
4
khoảng cách giữa hai ròng rọc ngoài cùng giữa hai ổ móc treo.
h
min
:khoảng cách nhỏ nhất giữa trục tang với trục các ròng rọc treo móc
Dựa vào kết cấu đã có, có thể lấy sơ bộ:
L
4
= 300(mm).
SVTH: Tạ Công Diêu - Lớp DCL09

-16-
h
min
= 800(mm).
tgα = 0,07:góc cho phép dây cáp chạy trên tang bị lệch so với phương thẳng
đứng.
L
3
= 300-2.800.0,07 = 200(mm)
Vậy chiều dài toàn bộ của tang sẽ bằng :
L’= L
0
’+2L
1
+2L
2
+L
3
= 440+2.60+2.20+200 = 800 mm.
Bề dày thành tang xác định theo công thức : Trang 22- [1]
σ = 0,02.D
t
+(6÷10) mm,
σ = 0,02. 400 + (6÷ 10) =15 mm
Tang được đúc bằng vật liệu Gang (CH15-32) loại vật liệu thông dụng phổ biến nhất
có:
Kiểm tra sức bền của tang theo công thức: 2-15-[1]

t
Sk

n
.
..
max
σ
ϕ
σ
=
.
S
max
: Lực căng cáp lớn nhất ở nhánh cáp cuốn lên tang
σ: Chiều dầy thành tang ; t bước rãnh
k = 1: Hệ số phụ thuộc số lớp cáp cuốn lên tang. Theo trang 22- [1]
φ = 0,8: Hệ số tính đến sự sắp xếp không đều của dây cáp trên tang.

t
Sk
n
.
..
max
σ
ϕ
σ
=
=
8,68
20.15
25800.8,0.1

=
(N/mm
2
).
Tang được đúc bằng gang xám (CH15-32) có giới hạn bền nén là σ
bn
=565N/mm
2
.
Ứng suất cho phép xác định theo giới hạn bền nén với hệ số an toàn k=5.
2
/113
5
565
mmN
k
bn
===
σ
σ
Vậy : σ
n
< [σ] : tang đạt yêu cầu về nén:
3.2.5 Chọn động cơ điện:
Công suất tĩnh khi nâng vật bằng trọng tải đựơc xác định:
Theo công thức 2-78 [1]

η
.1000.60
.

0 n
VQ
N
=
[kW]
Với :η hiệu suất của cơ cấu bao gồm :
η = η
p
.η
t
.η
k
.η
ph
.η
h
= 0,87.
η
p
= 0,97 hiệu suất pa lăng. Tra mục 2- chương 1 – [1]
η
t
= 0,96 hiệu suất tang, tra bảng1-9- [1]
η
k
= 1 hiệu suất của khớp nối
η
ph
=0.97 hiệu suất phanh
η

h
=0.96 hiệu suất hộp giảm tốc (mà η
h
=η
ổ
.η
br
với η
ổ
=0.995, η
br
=0.97)
SVTH: Tạ Công Diêu - Lớp DCL09
-17-
Vậy :
8,27
87,0.1000.60
5,14.112100
.1000.60
.
0
===
η
n
vQ
N
(kW).
Tương ứng với chế độ trung bình, sơ bộ chọn động cơ điện MT 51 -8 có các đặc
tính sau đây.
Công suất danh nghĩa : N

dc
= 22( kW).
Số vòng quay danh nghĩa: n
dc
= 723 (vòng/phút).
Hệ số quá tải:
0,3
max
=
dn
M
M
Mô men vô lăng: (G
i
.D
i
2
)
rôto
= 44 Nm
2
Cosφ = 0,69
Khối lượng động cơ: m
dc
= 435 kg.
3.2.6 Tỷ số truyền chung:
Tỷ số truyền chung từ trục động cơ đến trục tang theo công thức 3-15[1].

t
dc

n
n
i
=
0
Số vòng quay của tang để đảm bảo vận tốc nâng cho trước.

2,22
)0165,04,0.(14,3
2.5,14
.
.
0
=
+
==
D
av
n
n
t
π
vòng/phút
a =2: bội suất palăng
Vậy tỷ số truyền cần có :
5,32
2,22
723
0
===

t
dc
n
n
i
.
3.2.7 Kiểm tra động cơ điện về nhiệt:
Hình 3.4- Sơ đồ gia tải của cơ cấu nâng
Sơ đồ thực tế sử dụng cầu lăn theo trọng tải cho trên hình 3.4
SVTH: Tạ Công Diêu - Lớp DCL09
-18-
Q
1
= Q; Q
2
= 0,5Q; Q
3
= 0,3Q Và tỷ lệ thời gian làm việc với các trọng lượng này là
3:1:1.
Động cơ điện đã chọn các công suất danh nghĩa nhỏ hơn công suất tĩnh yêu cầu
khi làm việc, do đó phải được kiểm tra về nhiệt.
Để kiểm tra đựơc nhiệt động cơ, ta lần lượt xác định các thông số tính toán trong các
thời kỳ làm việc khác nhau của cơ cấu.
Các thông số cần xác định:
a. hiệu suất của cơ cấu không tính hiệu suất palăng khi làm việc với vật nâng trọng
lượng bằng trọng tải : η = η
t
.η
0
= 0,96.0,92 = 0,88.

b. Momen trục động cơ khi nâng vật, theo công thức 2-79- [1].

382
88,0.5,32.2
2.4165,0.25800
..2
..max
0
0
===
ti
mDS
M
n
η
Nm.
c. Lực căng dây trên tang khi hạ vật, theo công thức 2-22 [1].

02
1
98,0).98,01.(2
98,0).98,01.(112100
).1(
).1.(
−
−
=
−
−
=

−+
m
Q
S
a
ta
h
λ
λλ
= 25400 N
d. Momen trục động cơ khi hạ vật, theo công thức 2-80 [1].

Nm
i
mDS
M
h
h
284
5,32.2
88,0.2.4165,0.25400
.2
...
0
0
===
η
e. Thời gian mở máy khi nâng vật, theo công thức 3-3 [1].

η

β
..).(375
..
)(375
).(
2
0
2
1
2
00
1
2
iaMM
nDQ
MM
nDG
t
nmnm
ii
n
m
−
+
−
=
∑

2
i

i
DG
∑
≈(G
i
D
i
2
)
rôto
+G
i
D
i
2
)
khớp
=44 +52,8 = 96,8 Nm
2
Với Momen vô lăng :(G
i
D
i
2
)
rôto
= 44 Nm
2
( G
i

D
i
2
)
khớp
= 52,8 Nm
2
.
(với d đường kính ngoài cùng của khớp nối và G trọng lượng của khớp nối.
chọn sơ bộ d=300mm, trọng lượng của khớp nối là G=500N.
( G
i
D
i
2
)
khớp
= 0,45.G.d
2
= 52,8 Nm
2
Ta có :β=1,1 ÷ 1,2 , Hệ số ảnh hưởng quán tính các chi tiết trên các trục sau trục 1

2
2
48,1068,96.1,1 NmDG
i
i
==
∑

β
.
M
m
Momen mở máy của động cơ, đối với động cơ đã chọn là động cơ điện xoay
chiều kiểu dây cuốn, M
m
xác định theo công thức 2-75[1].

dn
dndnmmma
m
M
MMMM
M 8,1
2
1,1)5,28,1(
2
min
=
+÷
=
+
=
M
dn
: momen danh nghĩa động cơ :

Nm
n

N
M
dc
dc
dn
287
723
22
9550.9550
===
M
m
= 1,8.287 = 517 Nm.
SVTH: Tạ Công Diêu - Lớp DCL09
-19-
Do đó : khi Q
1
= Q

823,0
87,0.5,32.2).382517(375
723.4165,0.112100
)382517.(375
723.8,52
22
2
=
−
+
−

=
n
m
t
,s
Gia tốc mở máy là:Q
1
= Q

2
/294,0
823,0.60
5,14
.60
sm
t
v
j
n
m
n
===
Thời gian mở máy khi hạ vật: theo công thức 3-9-[1]

η
β
..).(375
..
)(375
).(

2
0
2
1
2
00
1
2
iaMM
nDQ
MM
nDG
t
nmnm
ii
h
m
+
+
+
=
∑

st
h
m
14,0
87,0.5,32.2).284517(375
723.4165,0.102600
)284517.(375

723.8,52
22
2
=
+
+
+
=
.
Trên đây trình bày cách tính toán các thông số cho trường hợp Q
1
=Q.
các trường hợp Q
2
; Q
3
cũng tương tự, kết quả phép tính các thông số cho các trường hợp
tải trọng khác nhau được ghi theo bảng dưới đây:

Các thông số cần tính Đơn vị Q
1
=Q Q
2
=0, 5Q Q
3
=0, 3Q Ghi chú
η 0, 87 0, 84 0, 75
S
n
N 25800 13200 8230

S
h
N 25400 13000 8070
Q
o
N 112100 52100 32100
M
n
Nm 382 203 141
M
h
Nm 284 140 78
n
m
t
S 0,823 0,456 0,376
h
m
t
S 0,14 0,218 0,238
Thời gian chuyển động với vận tốc ổn định:

s
v
H
t
n
v
75,24
5,14

6.60.60
===
Momen trung bình bình phương có thể xác định theo công thức gần đúng (Nm), theo
công thức 2-37-[1]:

∑
∑ ∑
+
=
t
tMtM
M
vtmm
tb
22
.

∑
m
t
: tổng thời gian mở máy trong các thời kỳ làm việc với tải trọng khác nhau, s
M
t
: momen cản tỉnh tương ứng với tải trọng nhất định trong thời gian chuyển
động ổn định với tải trọng đó, Nm.
t
v
: thời gian chuyển động với vận tốc ổn định khi làm việc với từng tải trọng.
SVTH: Tạ Công Diêu - Lớp DCL09
-20-

∑
t
: toàn bộ thời gian động cơ làm việc trong một chu kỳ bao gồm thời gian làm
việc trong các thời kỳ chuyển động ổn định và không ổn định, s.
M
m
momen mở máy của động cơ điện, Nm.

238,0218,0185,0.3376,0456,0823,0.310.75,24
)78140284.3141203380.3(75,24
)238,0218,014,0.3376,0456,0823,0.3(517
222222
2
++++++
+++++
++++++
=
tb
M
= 283 (Nm).
Công suất trung bình của động cơ phát ra là: theo công thức 2-76 [1].

kW
nM
N
dctb
tb
4,21
9550

723.283
9550
.
===
.
Kết quả phép tính kiểm tra về nhiệt cho thấy động cơ điện được chọn là MT42-8
Có công suất danh nghĩa là N
dn
= 22kW. hoàn toàn thoả mãn yêu cầu khi làm việc.
3.2.8 Tính và chọn phanh:
Phanh dùng để hãm hoặc điều chỉnh tốc độ cơ cấu, triệt tiêu được động năng của các
khối lượng chuyển động tịnh tiến và chuyển động quay. Tất cả các cơ cấu máy trục đều
phải dùng thiết bị phanh hãm, nhất là các cơ cấu làm việc vận tốc cao. Mà trong đó sự
an toàn trong quá trình nâng hạ đều phụ thuộc vào hệ thống phanh, do đó cơ cấu nâng
của cầu trục phải trang bị thiết bị phanh hãm để đảm bảo độ an toàn. Quá trình phanh
được thực hiện bằng cách đưa vào cơ cấu lực cản phụ dưới dạng ma sát nảy sinh ra
momen phanh.
Phanh được dùng có thể có nhiều loại: phanh đai, phanh một má, phanh hai má,
phanh áp trục, phanh ly tâm …. vvv…. có thể phanh thường đóng hoặc thường mở, ở
đây ta chọn phanh hai má loại phanh thường đóng và được bố trí trên trục động cơ. Vì
những lý do sau:
Loại phanh này có kích thước nhỏ ngọn hơn các loại phanh khác.
Lực phanh tác dụng đối xứng lên trục đặt phanh.
Đảm bảo đóng mở nhịp nhàng giữa các má phanh với bánh phanh nên độ an toàn sẽ
cao hơn cho cơ cấu nâng khi làm việc với tải trọng lớn.
Phanh thường đóng làm việc an toàn hơn phanh thường mở, khi có sự cố xảy ra thì
phanh vẫn đóng vật nâng ở tư thế treo, không bị rơi đột ngột.
Đặt phanh trên trục động cơ thì mômen phanh nhỏ hơn ở các vị trí khác, do đó kích
thước, trọng lượng của phanh sẽ nhỏ hơn và tính an toàn cũng cao hơn. Để chọn phanh
làm việc có hiệu quả và an toàn ta dựa vào giá trị momen phanh yêu cầu M

ph
, momen
phanh của cơ cấu nâng được xác định từ điều kiện giữ vật nâng treo ở trạng thái tĩnh với
hệ số an toàn n.
M
ph
= n. M
t
≤ [M
ph
] . 2-2-[2]
Trong đó : n hệ số an toàn của phanh, phụ thuộc vào chế độ làm việc đối với chế độ
làm việc nhẹ : n = 1,5 ; trung bình n = 1,75; nặng n = 2 ; rất nặng n = 2,5.
SVTH: Tạ Công Diêu - Lớp DCL09
-21-
Phanh được đặt trên trục động cơ nên:
Momen phanh được tính :

5,32.2.2
87,0.4165,0.112100.75,1
..2
...
0
00
==
ia
DQn
M
ph
η

= 498 Nm
Trong đó η hiệu suất cơ cấu nâng
n =1,75 hệ số an toàn, theo bảng 3- 2 -[1].
D
0:
đường kính tang tính đến tâm cáp.
Q
0 :
trọng tải và trọng lượng bộ phận.
Dựa vào điều kiện (2.2) ta chọn loại phanh, tuy nhiên không nên chọn loại phanh có
momen phanh danh nghĩa lớn hơn moen phanh yêu cầu nhiều quá vì như vậy sẽ tải
trọng động lên cơ cấu khi phanh.
Qua Việc phân tích tính toán ở trên,ta chọn loại phanh má điện xoay chiều, ký hiệu
TKT-300 đảm bảo mômen phanh danh nghĩa vừa đúng M
ph
=500Nm
Lực đóng phanh được xác định theo công thức 2-34-[1].

lfD
lM
P
ph
...
.
0
1
η
=
Hình 3.5- Sơ đồ nguyên lý phanh má điện từ
1.Bánh phanh; 2, 4. Má phanh; 3, 5. Tay đòn phanh; 6. Nam điện;7 Tay đòn của cơ cấu

tạo lực mở phanh; 8. Lò xo tạo phanh; 9 Lò xo phụ; 10. đai ốc nén lò xo
11. Dai ốc dùng khi bảo dưỡng hoặc thay mới má phanh; 12. Đai ốc điều chỉnh hành
trình phanh;13. ống bao; 14 Thanh đẩy; 15.Vít hạn chế hành trình phanh.
Trong đó:
SVTH: Tạ Công Diêu - Lớp DCL09
-22-
D: đường kính bánh phanh D = 300mm.
f : hệ số ma sát giữa vật kiệu bánh phanh thép các bon C45 và vật liệu lót phanh;
theo bảng 2-8[T1].
h = 0,9: hiệu suất hệ thống bản lề
l
1
= 200mm
l = 420mm.

N
lfD
lM
P
o
ph
9,1053
9,0.35,0.3,0
200.498
...
.
1
===
η
Khi mỡ phanh lò xo chính bị ép thêm một khoảng dẫn đến lực sẽ tăng lên.

Giả thiết tăng 10% so với ban đầu, nghĩa cần có lực đẩy
P = 1,1.P = 1053,9.1, 1 = 1159,29 N
Để đạt được lấy W = 1159,29 N phải xác định momen nam châm hút M
n
và khoảng
tay đòn đặt lực a.

29,1159
==
a
M
P
n
N
Chọn khoảng cách tay đòn a=60 mm.
M
n
= P.a = 1159,29.0,06 = 69,56 Nm.
Vậy có thể chọn nam châm điện có các thông số đây:
Momen nam châm hút: M
n
= 69,56 Nm
Tay đòn đặt lực: a = 60mm.
Momen trọng lượng ngàm nam châm: M
ng
= 4,2Nm.
Lực lò xo chính khi đóng phanh :

a
M

PPP
ng
Pc
++=
.
Trong đó : P
p
= 2÷8. Lấy P
p
= 5kg

N
a
M
PPP
ng
Pc
29,1279
60
4200
5029,1159
=++=++=
.
Lực lò xo chính lớn nhất khi mở phanh có thể giả thiết lớn hơn 10% so với thường
tức là P
cmax
= 1,1.1279,29 = 1407,2 N.
Lấy bước dịch chuyển lớn nhất của thanh lõi ngang với phanh là Δx = 4mm.
Định luật húc cho biến dạng lò xo : F = k.Δx
với k : là độ cứng của lò xo

Δx : độ biến dạng lò xo. 1407,2 = k.0,004
 k =
351800
004,0
2,1407
=
N/m.
Áp lực má phanh lên bánh phanh.

N
fD
M
N
ph
85,4742
35,0.3,0
498
.
===
.
SVTH: Tạ Công Diêu - Lớp DCL09
-23-
Áp lực trung bình :

0
...
360.
βπ
BD
N

P
=
Trong đó: B Chiều rộng bánh phanh, lấy B=80mm.
β
0
Góc ôm của má phanh lên bánh phanh
lấy :β
0
=70
0
.
Vậy:
27,0
360
70
.80.300.14,3
7,3606
...
360.
0
===
βπ
BD
N
P
N/mm
2
Theo bảng: 2-10-[I].Áp suất cho phép [p] = 0,4 N/mm
2
Khe hở lớn nhất giữa má phanh và bánh phanh xác định theo công thức 2-35-[I].

với h
1
và h
2
là khe hở lớn nhất và bình thường của thanh lõi ngang phanh h
1
= 4mm; h
2
=2,5mm
Khe hở lớn nhất :
96,0
420.2
200.4
.2
.
11
===
l
lh
Max
ε
mm
Khe hở bình thường :
6,0
420.2
200.5,2
.2
.
12
===

l
lh
ε
mm
3.2.9 Bộ truyền:
Bộ truyền sẽ được thiết kế dưới dạng hộp giảm tốc hai cấp bánh răng trụ, trục ra và
trục vào quay về một phía.
Các thông số cần thiết :
Số vòng quay trục vào: n
1
= 723 vòng/phút.
Động cơ dẫn động : N = 22 kW.
Tỉ số truyền chung của hộp là: i = 32,5
1. Phân phối tỷ số truyền:
Trong trường hợp này động cơ nối trực tiếp với trục vào của hộp nên không thông
qua bộ truyền ngoài.
Gọi : i
cn
tỷ số truyền cặp bánh răng cấp nhanh.
i
cc
là tỷ số truyền cặp bánh răng cấp chậm.
Để đảm bảo điều kiện bôi trơn :
i
cn
= (1,2÷1,3).i
cc

chọn i
cn

= 1,2.i
cc





=
=
cccn
cccn
ii
ii
2,1
5,32*

Vậy tỷ số truyền được phân phối lại như sau:
SVTH: Tạ Công Diêu - Lớp DCL09
-24-
i
cn
= 6,2 ; i
cc
= 5,2
Xác định số vòng quay, công suât và momen xoắn trên các trục I; II; III . Của hộp
giảm tốc.
Số vòng quay : n
1
= n = 723 (v/ph).
n

2
=
2,6
723
1
=
cn
i
n
= 116,6 (v/ph).
n
3
=
4,22
2,5
6,116
2
==
cc
i
n
(v/ph).
Công suất : N
I
= N.η
cặp ổ
= 22.0,995 = 21,01 kW.
N
II
= N

I
.η
bánh răng
.η
cặp ổ
= 21,01.0,97.0,995 = 19,46 kW.
N
III
= N
II
.η
bánh răng
.η
cặp ổ
= 19,46.0,97.0,995 =18,02 kW.
Tra bảng 2-1-[6] ta có: η
cặp ổ
=0,995
η
bánh răng
= 0,97
Momen xoắn :

277517
723
01,21
.10.55,910.55,9
6
1
6

===
n
N
M
I
I
( N.mm)

(N.mm) 1593850
6,116
46,19
.10.55,910.55,9
6
2
6
===
n
N
M
II
II

mm)7682634(N.
4,22
02,18
.10.55,910.55,9
6
3
6
===

n
N
M
III
III

2. Thiết kế bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng cấp nhanh:
Chọn vật liệu:
Vật liệu làm bánh răng nhỏ : thép 45 tôi cải thiện phôi rèn. như vậy có các số liệu
sau :
σ
b
= 800 N/mm
2
.
σ
chảy
= 450 N/mm
2

HB = 240.
Vật liệu bánh răng lớn :thép 40 thường hoá, phôi rèn. các số liệu sau :
σ
b
= 540 N/mm
2
.
σ
chảy
= 270 N/mm

2

HB = 200
Định. ứng suất tiếp xúc và ứng suất cho phép
ứng suất tiếp xúc cho phép:
Số chu kỳ tương đương của bánh lớn xác định theo công thức 3-4[6]

ii
mvx
td
Tn
M
M
uN ....60
3
∑








=

trong đó : u = 1 : Số lần ăn khớp của một răng khi bánh răng quay một vòng
SVTH: Tạ Công Diêu - Lớp DCL09
-25-
n

i :
Số vòng quay trong một phút
T
i
: Tổng số giờ làm việc
n
II
= 116,6(v/ph).
T = 10.310.2.4.1/4 = 6200
(số giờ làm việc với giả thiết thời gian làm việc của cơ cấu là 10 năm, mỗi ngày làm
việc 2 ca mỗi ca 4 giờ. )

=








=









∑
II
I
mvx
M
M
M
M
3
(1
3
+0, 109
3
) = 1, 0013
N
tđ2
= 60.1.116,6.1,003.6200 = 4,35.10
7
=> N
tđ2
> N
0
= 10
7
Vậy số chu kỳ tương đương của bánh nhỏ :
N
tđ1
= N
tđ2
. i

cn
= 4,35.10
7
.6,2 = 26,97.10
7
.
N
tđ1
> N
0

Hệ số chu kỳ ứng xuất cho phép của bánh lớn và bánh nhỏ.
Theo công thức 3-1-[6]
[σ]
tx
= [σ]
notx
k
N
k
N
= 2,6 : Hệ số ưng suất tra bảng 3-9-[6]
[σ]
tx2
= 2,6.200 = 520 N/mm
2
[σ]
tx1
= 2,6.240 = 624 N/mm
2

Để tính sức bền sử dụng trị số nhỏ [σ]
tx
=520 N/mm
2
Ứng suất uốn cho phép :
Số chu kỳ tương đương của bánh lớn.

ii
m
mvx
td
Tn
M
M
uN ....60
2
∑








=

Trong đó :lấy m = 6: Bậc đường cong mỏi uốn (thép chế tạo là thép thường hoá và tôi
cải thiện ).
U = 1

n
II
= 166,6 v/ph (n của bánh dẫn )
T = 10. 310. 2. 4. ¼ = 6200

)109,01(
66
6
+=








∑
mvx
M
M
=1
N
tđ2
= 60.1.6200.116,6 = 4,34. 10
7
N
tđ2
>N
0

= 10
7
Vậy số chu kỳ tương đương của bánh nhỏ :
N
tđ1
= N
tđ2
.i
cn
= 4,34. 10
7
.6,2 = 26,9.10
7
. Nmm
2
N
tđ1
> N
0
= 10
7
SVTH: Tạ Công Diêu - Lớp DCL09