đồ án tốt nghiệp cầu trục q= 12,5t, l= 42m, h=9m

Mở đầu
Giới thiệu về cầu trục
Đ 1 : Giới thiệu chung về cầu trục
Cầu trục là loại máy xếp dỡ đợc dùng chủ yếu trong các phân xởng cơ khí, các nhà
kho,các nhà máy đóng tàu để nâng hạ , vận chuyển hàng với lu lợng lớn và phục vụ
việc đóng mới cũng nh sửa chữa tàu . Cầu trục còn đợc sử dụng trong các lĩnh vực
khác của nghành kinh tế quốc dân với các thiết bị mang hàng rất đa dạng nh : móc
treo, mâm cặp, nam châm điện, gầu ngoạm v v Đặc biệt cầu trục đợc sử dụng phổ
biến trongngành chế tạo máy và luyện kim với thiết bị mang hàng chuyên dụng.
Đặc điểm chung của cầu trục là hoạt động trong nhà kín , ít chịu ảnh hởng của tải
trọng gió . Kết cấu của cầu trục có dạng khung cứng , đợc đặt trên 2 bờ tờng cao và
di chuyển dọc theo tờng đó . ở trên cầu trục có bố trí xe con hoặc palăng điện để
mang hàng di chuyển dọc cầu . Nh vậy chuyển động của mã hàng khi cầu trục làm
việc gồm: chuyển động dọc và chuyển dộng ngang nhà xởng ( kho ) . Vì vậy cầu
trục có thể nâng hạ và vận chuyển hàng tới mọi vị trí trong kho hàng .
Cầu trục đợc chế tạo với tải trọng nâng từ 1 ữ 500Tấn . Khẩu độ dầm đến 40m,
chiều cao nâng đến 16m, tốc độ nâng từ 2 ữ 40m/ph , tốc độ di chuyển cầu trục
đến 125m/ph . Cầu trục có tải trọng nâng trên 10Tấn thờng đợc trang bị 2 hoặc 3
cơ cấu nâng : 1 cơ cấu nâng chính , 1 hoặc 2 cơ cấu nâng phụ .
Đ 2 : Các loại kết cấu của cầu trục
Cầu trục có nhiều hình dáng kết cấu khác nhau nhng đợc chia làm 3 dạng chính
- Cầu trục 1 dầm .
- Cầu trục 2 dầm kiểu hộp .
- Cầu trục 4 dàn .
I. Cầu trục một dầm :
Cầu trục 1 dầm đợc sử dụng rộng rãi trong các kho khi sức nâng và khẩu độ nhỏ .
Kết cấu thép của cầu là dầm thép định hình hoặc dầm hộp . Khi kết cấu là dầm
định hình thì cầu trục có cấu tạo rất đơn giản và chỉ sử dụng với sức nâng và khẩu
độ nhỏ . Khi sức nâng và khẩu độ lớn hơn , để tăng cứng cho dầm chính ngời ta
dùng các thanh ngang hoặc các dàn ngang tăng cứng Đối với cầu trục 1 dầm ngời
ta thờng đặt palăng điện để mang hàng .

II. Cầu trục hai dầm :
Cầu trục hai dầm đợc chia làm 2 loại :
- Cầu trục 2 dầm kiểu hộp .
- Cầu trục 2 dầm kiểu dàn (cầu trục 4 dàn ) .
1. Cầu trục hai dầm kiểu hộp :
Hiện nay cầu trục 2 dầm dạng hộp đợc sử dụng rộng rãi và kết cấu của nó có nhiều
dạng .
Đờng ray di chuyển xe con có thể đặt ở chính giữa tấm biên trên , phía dới có đặt
hành lang đi lại . Để tăng tính ổn định cho dầm ngời ta bố trí các vách ngăn và các
vách ngăn lửng( còn gọi là gân tăng cứng) . Trong trờng hợp sức nâng lớn tải trọng
lớn ngời ta thay các gân tăng cứng bằng các dầm thép tăng cứng . Việc bố trí sơ đồ
ray nh vậy sẽ là tăng tải trọng tác dụng lên tấm biên trên nên phải bố trí hành lang
đi lại nhng áp lực đặt lên dầm sẽ đợc phân bố đều . Để kết cấu gọn hơn ngời ta có
thể bố trí đặt ray di chuyển xe con ngay trên tấm thành , Khi đó bề mặt dầm chính
có thể làm hành lang đi lại . Việc bố trí này làm kết cấu dầm chính gọn hơn nh ng
tải trọng phân bố lên dầm sẽ không đều , dầm ngoài chịu uốn còn chịu xoắn khá
lớn . Do đó việc đảm bảo ổn định cho tấm thành là rất cần thiết
2 . Cầu trục hai dầm kết cấu dàn :
Kết cấu thép dàn chính đợc chế tạo theo dạng dàn . Cấu tạo của nó gồm dàn đứng
chính đợc liên kết với hai dàn ngang trên và dàn phụ dới . Xe con mang hàng có
thể di chuyển ở mặt trên hay mặt dới của dầm chính . Kết cấu của dàn thờng là dàn
mắt lới dạng tam giác .
Đối với các loại cầu trục có sức nâng nhỏ , và khẩu độ lớn thì kết cấu của dầm th-
ờng là kết cấu dàn . vì trọng lợng của kết cấu thép nhẹ hơn kết cấu của dầm dạng
hộp có cùng khẩu độ .
3 . Ưu nhợc điểm của từng loại kết cấu :
+ Cầu trục hai dầm kiểu hộp :
- Ưu điểm :
- Chiều cao chung của cầu nhỏ .
- Tốn ít công chế tạo ( do có thể hàn tự động ) nên giá thành thấp .

- Độ bền mỏi của kết cấu cao .
- Nhợc điểm :
- Trọng lợng lớn hơn kết cấu dàn có cùng khẩu độ .
- Độ cứng ngang không đảm bảo đối với các cầu trục có khẩu độ lớn và tốc
độ di chuyển lớn .
- Nội lực phân bố trên các kết cấu dầm không đều .
+ Cầu trục hai dầm dạng dàn :
- Ưu điểm :
- Trọng lợng của cầu nhỏ hơn kết cấu dầm khi có cùng khẩu độ .
- Chiều cao tính từ đầu ray đặt cầu trục đến đầu ray trên cầu nhỏ nhất .
- Độ cứng ngang của cầu lớn .
- Nội lực phân bố trên các thanh thờng là đều ( các thanh của cầu chủ yếu
chịu kéo và nén ). Do vậy tận dụng đợc khả năng làm việc đồng đều của các
thanh trong dàn .
- Nhợc điểm :
- Độ bền mỏi của kết cấu dàn thấp .
- Công nghệ chế tạo phức tạp , do đó giá thành cao .
4. Lựa chọn phơng án :
Từ những phân tích và so sánh ở trên ta lựa chọn kiểu kết cấu của cầu trục là kết
cấu cầu trục hai dầm kiểu dàn . Vì cầu trục có khẩu dộ lớn và sức nâng trung bình .
+ Các thông số của cầu trục cần thiết kế :
- Sức nâng : Q = 12,5 ( T )
- Khẩu độ : L = 42 ( m )
- Chiều cao nâng : H
max
= 9 ( m )
- Tốc độ nâng hạ hàng : V
n
= 16 ( m/p )
- Tốc độ di chuyển cầu : V

dc
= 40 ( m/p )
- Tốc độ di chuyển xe con : V
xc
= 28 ( m/p )
- Chế độ làm việc : CD% = 25%
-
36000
2000
2000
1000
3
4
6
5
1
2
Thiết kế sơ bộ

Đ 3 : Thiết kế hình dáng sơ bộ của dàn
Kết cấu của cầu trục hai dầm kiểu dàn là một hệ không gian phức tạp . Nó bao
gồm 2 dàn đứng chính , 2 dàn đứng phụ , 2 dàn ngang trên , 2 dàn ngang dới , các
thanh xiên tăng cứng và 2 dầm đầu . Ngoài ra còn có buồng lái , cầu thang tay vịn ,
sàn lát để đi lại .Có rất nhiều kiểu kết cấu dàn :
- Kiểu dàn với thanh biên dới cong có trọng lợng nhỏ nên hợp lý hơn so với
các kiểu dàn khác . Tuy nhiên vì các thanh xiên và thanh đứng có chiều dài
khác nhau nên phức tạp trong chế tạo và giá thành cao nên kiểu này ít dùng

- Kiểu dàn với thanh biên trên và dới song song nhau , chủ yếu dùng khi cầu
trục có xe lăn phụ chạy trên thanh biên dới . Ưu điểm của loại này là chiều

dài của các thanh trung gian bằng nhau , chế tạo đơn giản và giá thành chế
tạo lại thấp . Tuy nhiên nhợc điểm chủ yếu của loại này là trọng lợng lớn

- Kiểu dàn có thanh nghiêng ở hai đầu của than biên dới là loại đợc dùng phổ
biến nhất vì nó điều hoà đợc u nhợc điểm của hai loại trên .


Từ những đánh giá ở trên ta chọn kết cấy của dàn là kiểu có thanh nghiêng ở hai
đầu .
1_ Chiều dài đoạn nghiêng c :
c = ( 0,1 ữ 0,2 ).L = 4,2 ữ 8,4 (m)
L : Khẩu độ cầu trục L = 42 (m)
Chọn c = 4,2 (m)
2_ Chiều cao dàn đứng chính giữa :
H =






ữ
12
1
16
1
.L = 2,625 ữ 3,5 (m)
Chọn H = 2,7 (m)
3_ Chiều cao dàn ở tiết diện gối tựa :
h

0
= ( 0,4 ữ 0,5 ).H = 1,08 ữ1,35 (m)
chọn h
0
= 1,5 (m)
4_ Số khoang ở đoạn nghiêng :
n
0
= 2
5_ Chiều dài khoang ở đoạn nghiêng :
a
1
= 2,1 (m)
6_ Chiều dài các khoang ở đoạn trong :
a = 2,4 (m)
7_ Tổng số khoang của dàn đứng chính :
n = 18
8_ Chiều rộng dàn ngang :
c = ( 0,6 ữ 0,8 ).H = 1,8 ữ 2,4 (m)
chọn c = 2 (m)
9_ Khoảng cách giữa hai đờng ray xe con :
S = 1,8 (m)
Để làm dàn ta chọn thép CT
3
( thép các bon trung bình ) có các cơ tính nh sau :
- Mô đun đàn hồi E = 2,1.10
6
(KG/cm
2
)

- Mô đun đàn hồi trợt G = 0,81.10
6
(KG/cm
2
)
- Giới hạn chảy
ch
= 2400 ữ 2800 ( KG/cm
2
)
- Độ dãn dài khi đứt = 21%
- Khối lợng riêng = 7,83 (T/m
3
)
- Giới hạn bền
b
= 3800 ữ 4200 ( KG/cm
2
)
- Độ dai va đập a
k
= 70 (J/cm
2
)
Ngoài ra thép CT
3
còn có các u điểm sau :
- Độ bền cơ học đảm bảo
- Tính dẻo cao
- Tính hàn tốt ( dễ hàn )

Các thanh của dàn đợc làm bằng thép định hình hàn lại với nhau . Cạnh để hàn là
cạnh rộng của thanh thép còn cạnh để chừa là cạnh hẹp .
Từ lựa chọn sơ bộ ở trên ta có hình dạng của dàn chính nh sau :
l = 42m
a
a
1
c
H
b
0

Đ 2 : Thiết kế sơ bộ hình dáng của dầm đầu
Để tiện lợi cho việc lắp đặt cụm bánh xe di chuyển cầu trục ta chọn kết cấu của
dầm đầu là kết cấu dầm hộp . Dầm đầu cũng đợc làm bằng thép CT
3
. Với khẩu độ
lớn ta chọn hệ thống truyền động cho cơ cấu di chuyển cầu trục là truyền động
riêng và cụm cơ cấu di chuyển cầu đợc đặt ở ngay trên dầm đầu . Kích thớc của
dầm đầu đợc chọn theo khẩu độ của cầu trục theo tỉ lệ sau :
- l =






ữ
4
1

5
1
.L =






ữ
4
1
5
1
.42 = 8,4 ữ 10,5 (m)
- Chọn l = 9 (m)
Chiều cao của dầm đầu :
- H
dd
= h
0
= 1,5 (m)
Sơ bộ chọn chiều dày của thép làm biên trên dầm đầu :
-
1
= 10 (m m)
Chiều dày thép làm biên dới của dầm đầu :
-
2
= 8 (m m)

Chiều dày thép làm tấm thành của dầm đầu :
-
3
= 8 (m m)

Phần i :tính toán các cơ cấu
Chơng 1 :tính toán cơ cấu nâng hạ hàng
Các số liệu ban đầu
- Trọng tải : Q = 12,5T = 122625 (N)
- Vận tốc nâng hạ : V
n
= 16 (m/p)
- Chiều cao nâng : H
max
= 9 (m)
Đ 1 : Sơ đồ cơ cấu nâng hạ
I. Sơ đồ truyền động :

( hình.1.1 :sơ đồ truyền động )
- 1: Động cơ - 5: Tang cuốn cáp
- 2: Khớp nối - 6: Cụm móc treo
- 3: Phanh - 7: Khớp răng
- 4: Hộp giảm tốc
II. Sơ đồ mắc cáp :
( Hình1. 2 : Sơ đồ mắc cáp )
- 1: Tang cuốn cáp 3: Cụm puli di động
- 2: Cáp treo hàng 4: Puli cố định
- 5: móc treo
Trên cầu trục dây cáp nâng đợc cuốn trực tiếp lên tang . Vật cần đợc nâng hạ theo
chiều thẳng đứng . Để tiện lợi ta chọn palăng kép có hai nhánh dây chạy trên tang .

Tơng ứng với tải trọng cầu trục chọn bội suất palăng a = 2 ( Tra sách [1] ) . palăng
gồm hai ròng rọc di động và một ròng rọc cân bằng .
Đ 2 : Tính chọn các chi tiết cáp, tang
1. Chọn cáp nâng :
Theo quy định về an toàn , cáp đợc tính theo kéo và chọn theo đứt
S
đ
> S
max
.n
S
đ
: Lực kéo đứt dây
S
max
: Lực căng lớn nhất trong dây xuất hiện ở nhánh dây cuốn cáp vào tang
n : Hệ số an toàn bền , tra sách [1] với CĐ = 25% lấy n = 5,5
( )
( )
ta
p
max
.1.m
1.Q
.a.m
Q
S


=

=
Trong đó :
- Q : Trọng lợng vật nâng , Q = 122625 (N)
- m : Số nhánh cáp cuốn trên tang , m = 2
- : Hiệu suất của ròng rọc,tra sách [1] với ròng rọc đặt trên ổ lăn lấy =0,98
- a : Bội suất palăng, a = 2
- t : Số ròng rọc đổi hớng , không tham gia tạo bội suất palăng, t = 0

)(9,30965
98,0).98,01.(2
)98,01.(122625
02
max
NS
=


=
S
đ
30965,9.5,5 = 170312,45 (N)
Tra sách [1] , ta chọn cáp K-P6.19 ( OCT 2688 55 ) có :
- Đờng kính cáp d
c
= 19,5 (m m)
- [S
đ
] = 195000 (N)
Hình:mặt cắt ngang cáp

2. Tính chọn móc câu :
- ở đây ta chọn móc treo theo tiêu chuẩn CT 6627 63
1
3
2
1-dây thép
2-nhanh cáp
3-lõi cáp
- Với sức nâng 12,5 (T) , chế độ làm việc trung bình ta chọn móc treo N
0
16.
- Vật liệu chế tạo móc: thép 20, có các thông số sau:
- + Giới hạn bền mỏi:
-1
= 215 (N/mm
2
)
- + Giới hạn bền:
b
= 135 (N/mm
2
)
- + Giới hạn chảy:
ch
= 260 (N/mm
2
)
-
- 1 - Móc câu 4 - Tấm gới đỡ
- 2 - Chốt trụ ngang 5 - Trục ngang treo móc

- 3 - ổ chặn lăn gắn với móc treo
2. Tính tang :
a. Đờng kính tang :
Đờng kính tang nhỏ nhất cho phép phải đảm bảo độ bền lâu của cáp , đợc xác định
theo công thức :
D
t
d
c
.(e-1)
Trong đó :
e : Hệ số đờng kính tang , tra sách [1] lấy e = 25
D
t
19.5 .(25-1) = 468 (m m)
Lấy D
t
=510 (m m)
Chọn đờng kính ròng rọc bằng đờng kính tang :
D
r
= D
t
= 510 (m m)
Ròng rọc cân bằng không phải là ròng rọc làm việc nên có thể chọn đờng kính nhỏ
hơn 20% so với ròng rọc làm việc
D
c
= 0,8.D
r

= 0,8.510 = 408 (m m)
b. Chiều dài tang :

(hình1. 3 sơ đồ tính tang)
Chiều dài tang kép đợc xác định theo công thức :
L = 2( L
0
+L
1
+ L
2
)+ L
3
Trong đó :
- L
0
: Chiều dài phần cắt ren trên tang
L
o
= Z .t
t : Bớc cáp , t = 20 (m m)
Z : Số vòng cáp phải cuốn trên 1 nhánh
Z = Z
0
+ Z
1
Z
1
: Số vòng dự trữ , Z
1

= 2
Z
0
: Số vòng làm việc trên tang

)dD.(
l
Z
ct
0
+
=
l : Chiều dài làm việc của cáp
l = H.a = 9.2 = 18 (m) = 18000 (m m)
H : chiều cao nâng danh nghĩa , H = 9 (m)
8,10
)5,19510.(14,3
18000
0
=
+
=Z
( chọn Z
0
= 11 )
Z = 11 + 2 =13 ( vòng )
L
0
= 13.20 = 260 ( m m)
- L

1
: Phần tang để kẹp đầu cáp
L
1
= 3.t = 3.20 = 60 (m m)
- L
2
: Chiều dài thành tang để làm thành bên
L
2
= 20 (m m)
- L
3
: Chiều dài đoạn tang ở giữa không cắt rãnh
L
3
= L
4
2.h
min
.tg
L
4
: Khoảng cách giữa 2 ròng rọc ở ổ treo móc, lấy L
4
= 500 (m m)
h
min
: Khoảng cách an toàn ngắn nhất giữa trục tang và trục puli
Lấy h

min
= 800 (m m)
: Góc nghiêng cho phép khi dây chạy trên tang bị lệch so với phơng
thẳng đứng , tra sách [1] lấy tg = 0,08
L
3
= 500 2.800.0,08 = 372 (m m)
Vậy : L = 2.( 260 + 60 +20 ) + 372 = 1052 (m m)
c. Chiều dày thành tang :
Bề dày thành tang đợc xác định theo công thức kinh nghiệm :
= 0,02.D
t
+ (6 ữ 10) (m m)
= 0,02.5100 + (6 ữ 10) = 16,2 ữ 20,2 (m m) , lấy = 18 (m m)
1320
95
80
6
6
G
j
ô
6
h
20
92
115
200
F400
15

95
j
6
G
6
80
6
h
ô
98
20
(hình 1.4 :Kết cấu tang )
d. Kiểm tra sức bền tang :
(hinh 1.5 sơ đồ kiểm tra tang)
Khi làm việc tang bị uốn , nén , xoắn . Với chiều dài tang < 3D thì ứng suất uốn
và xoắn không vợt quá ( 10 ữ 15 )% ứng suất nén . vì vậy sức bền của tang đợc
kiểm tra theo nén .
[ ]
n
max
n
t.
S k



=
Trong đó :
- : Hệ số giảm ứng suất , với tang làm bằng Gang thì = 0,8
- k : Hệ số phụ thuộc số lớp cáp trên tang , k = 1

)/(46,76
18.18
9,30965.8,0.1
2
mmN
n
==

Tang đợc đúc bằng gang xám C 15-32 là loại vật liệu phổ biến khi đúc tang có
giới hạn bền
b
= 565 (N/m m
2
)
ứng suất cho phép xác định theo giới hạn bền nén với hệ số an toàn , k = 5
[ ]
( )
2
b
n
mm/N113
5
565
k
==

=
[ ]
nn
<

Vậy tang đủ bền .
3. Tính trục tang :
115
200
1005
r
r
d
r
c
r
a
r
b
Phần vỏ tang có rãnh xoắn, nhờ hai mayơ truyền lực xuống trục.Vì sử dụng palăng
kép nên vị trí của hợp lực căng trên dây sẽ không thay đổi và nằm ở điểm giữa
tang.
R = 2.S
max
= 2.30965,9 = 61931,8 (N)
- Tải trọng tác dụng lên mayơ bên trái (điểm D) :
)(9,28346
1005
460
.8,61931 NR
D
==
Tải trọng lên may ơ phải( điểm C) là:
R
C

= R R
D
= 61931.8 28346,9 = 33584,9 (N)
Xác định phản lực tại gối đỡ A và B
M
A
= 0 1320.R
B
115.R
D
1120.R
C
= 0

)(89,30965
1320
9,33584.11209,28346.115
NR
B
=
+
=
Y = 0 R
A
+ R
B
= R
D
+ R
C

R
A
= 30965,91 (N)
Mô men uốn tại D là:
M
D
= R
A
.115 = 30965,91.115 = 3561078,5 (N.mm)
Mô men uốn tại C là:
M
C
= R
B
.200 = 30965,91.200=6193180 (N.mm)
Vật liệu chế tạo trục tang dùng thép 45 có giới hạn bền là:
b
= 610 N/mm
2
giới
hạn mỏi
-1
= 250 N/mm
2
Trục tang không truyền mô men xoắn chỉ chịu uốn đồng thời trục quay cùng với
tang khi làm việc nên nó sẽ chịu ứng suất theo chu kỳ đối xứng. ứng suất cho phép
với chu kỳ đối xứng trong phép tính sơ bộ có thể tính theo công thức sau:
'].[
][
1

kn

=


[ n] =1,6 : là hệ số an toàn cho phép ,[1]
k = 2 : là hệ số tính đến tập trung ứng suất ảnh hởng đến sức bền mỏi của chi
tiết , [1].

)/(78
2.6,1
250
][
2
mmN==

Tại điểm trục phải có đờng kính
)(2,89
78.1,0
6193180
][1,0
3
3
mm
M
d
C
==

Chọn d =90 mm

Trục cần đợc kiểm tra tại các tiết diện có khả năng có ứng suất tập trung lớn nhất
nh: D- D và C- C
Tại tiết diện C-C có d = 90 (mm)
ứng suất lớn nhất là:
)/(95,84
90.1,0
6193180
1,0
2
33
mmN
d
M
C
u
===

Số giờ làm việc tổng cộng là: T = 44000 (h)
Số chu kỳ làm việc tổng cộng là:
Z
o
= 60. T.n
t
.(CĐ) = 60.44000.19,24.0,25 = 1,27.10
7
Số chu kỳ làm việc tơng ứng với các tải trọng: Q
1
= Q , Q
2
= 0,5Q , Q

3
= 0,3Q theo
tỉ lệ 3 : 1 : 1
Z
1
= 3/5. Z
o
= 7,6.10
6
Z
2
= Z
3
= 1/5.Z
0
= 2,2.10
6
Số chu kỳ làm việc tơng đơng là:
Z
tđ
= 1
8
. Z
1
+ 0,5
8
.

Z
2

+ 0,3
8
.

Z
3
= 7,6.10
6
+ 0,5
8
.2,2.10
6
+ 0,3
8
.2,2.10
6
= 7,61.10
6
Hệ số chế độ làm việc:
3,1
10.61,7
1010
8
6
7
8
7
===
td
c

Z
k
Giới hạn mỏi tính toán là:

-1
=
-1
. k
c
= 250. 1,3 = 328 (N/mm
2
)
Hệ số an toàn đợc tính theo công thức sau:
m
b
u
k
n









1
1
.

+
=
Trong đó:
=0,9 là hệ số chất lợng bề mặt( bề mặt gia công tinh)


=0,7 là hệ số kích thớc( bảng tính chi tiết máy)
k

= 1 là hệ số tập trung ứng suất( đối với trục trơn)

m
= 0 vì trục tang quay ứng suất uốn thay đổi theo chu kỳ đối xứng.

85,3
0.
610
75,291
7,53.
9,0.7,0
1
328
=
+
=

n
Hệ số an toàn cho phép [ n] = 1,6 , theo [1]

n = 3,85 > [n]
Vậy tiết diện C-C an toàn.
4. Tính các chi tiết bộ phận khác của tang :
a. Cặp đầu cáp trên tang :
Hình 1.6 cặp cáp
Phơng pháp cặp đầu cáp trên tang , đơn giản và phổ biến nhất hiện nay là dùng vít
và tấm cặp vít chặt lên trên . Số cặp vít ít nhất phải dùng là hai loại tấm .
Do trên tang luôn có số vòng dự trữ không sử dụng đến , lực trực tiếp tác dụng lên
cặp không phải là lực S
max
mà là S
0
.
- Lực căng tại điểm cặp cáp trên tang :
)(059,5336
9,30965
4.14,0.
max
0
N
ee
S
S
f
===

Trong đó :
- f : Hệ số ma sát giữa mặt tang và cáp , f = 0,14
- = 4 : Góc ôm của các vòng cáp dự trữ trên tang
- Lực kéo các bulông :

)(32,19057
14,0.2
05,5336
.2
0
N
f
S
P ===
- Lực uốn các bulông :
P
0
= P.f = 19057,32.0,14 = 2668,02 (N)
- ứng suất tổng cộng của mỗi vít :
26,5
23
3
1
00
2
1
d.Z.1,0
k.l.P
4
d
Z
k.P.3,1
+

=

- k : hệ số dự trữ mức độ an toàn của kẹp cáp , k = 1,5
- d
1
: Đờng kính trong của vít cấy :
)(86,75,19
10.11.14,3
05,5336.4
].[
.4
0
1
mmd
P
S
d
c
=+=+=

chọn d
1
= 10 (mm)
[P] : áp suất cho phép , [P] = 1,1.10
7
(N/m
2
)
)/(7,965
10.2.1,0

5,1.5,26.02,2668
4
10
.14,3.2
5,1.32,19057.3,1
2
32
mmN=+=



Vật liệu của vít là thép CT
3
có : [] = 85 (N/mm
2
)
= 965,7 (N/mm
2
) > [] vậy vít không đủ bền .
Chọn lại vít co d
1
= 23 (mm) ta có = 65,95 (N/mm
2
) < [] vậy vít đủ bền .
b. Chọn then định vị trục may ơ và tang :
Tơng ứng với đờng kính trục tại tiết diện D-D và C-C là d = 90 (mm) ta chọn then
bằng có các kích thớc sau :
b = 28 (mm) t
1
= 10 (mm)

h = 16 (mm) l
t
= 45 (mm)
t = 6,4 (mm)
Hinh 1.7
tính then
c. ổ đỡ trục :
ổ đỡ bên trái lắp ổ lòng cầu hai dãy , loại này cho phép độ không đồng tâm giữa
hai ổ và có khả năng làm việc cao. Đờng kính trục lắp tại đây là d = 90 (mm), tải
trọng lớn nhất tác dụng lên ổ là tải trọng hớng tâm .
Q
t
= R
A
=30965,9 (N)
Tải trọng tĩnh lớn nhất tác dụng lên ổ trong trờng hợp không có lực chiều trục :
)(5,408741.1.2,1.9,30965
1
NkkkQQ
vnttt
===
Trong đó :
- k
t
: hệ số tải trọng động , tra sách [1] lấy k
t
= 1,2
- k
n
: hệ số nhiệt độ , k

n
= 1
- k
v
: hệ số vòng quay , k
v
= 1
Vì cơ cấu làm việc với tải trọng thay đổi nên ổ trục làm việc với các tải trọng thay
đổi tơng ứng .
)(5,40874
1
1
NQQQ
t
==
12
.5,0.5,0
2 tt
QQQQ ==
13
.3,0.3,0
3 tt
QQQQ ==
Thời gian làm việc với các tải trọng này phân bố theo tỷ lệ 3:1:1
Vậy lực tác dụng tơng đơng đợc tính :
33,3
33,3
33
33,3
22

33,3
11
321

ttt
QQQQ

++=
Trong đó :
-
6,0
5
3
1
1
===
h
h

-

2,0
5
1
3
2
32
=====
h
h

h
h


-
i
: tỷ lệ số vòng quay tơng ứng ,
n
n
i
i
=
(i = 1ữ 3 )
)(7,354683,0.1.2,05,0.1.2,01.6,0.5,40874
33,3
33,333,3
NQ
td
=++=
Với thời gian làm việc của ổ là 5 năm , tơng ứng với tổng số giờ là :
T = 14460 (h) , làm việc thực tế của ổ là : h = 3620 (h)
Khả năng làm việc cần thiết của ổ là :
C = 0,1.Q
td
.( n.h )
0,3
= 0,1.35468,7.(19,24.3620)
0,3
= 100628 N
Kết hợp với đờng kính lắp ổ d = 80 (mm) , ta chọn ổ lăn lòng cầu cỡ trung rộng kí

hiệu 1616 theo GOST 5720 - 75 có :
d
B
r
r
Hình ổ lăn lòng cầu
D(mm) d(mm) B(mm) r(mm)
(0)
C(KN) Co(KN)
170 80 58 3,5 14 107 58,8
Đ 3 : tính chọn động cơ điện hộp giảm tốc
I. Công suất tĩnh khi nâng vật :
Công suất tĩnh khi nâng vật đợc xác định theo công thức :


.1000.60
.
n
t
vQ
N
=
: Hiệu suất cơ cấu nâng .
=
p
.
t
.
0

p
: Hiệu suất palăng ,
p
= 0,99

t
: Hiệu suất tang , tra sách [1] khi lắp với ổ lăn lấy
t
= 0,96

0
: Hiệu suất bộ truyền bánh răng , tra sách [1] lấy
o
= 0,92
= 0,99 . 0,96 . 0,92 = 0,87
Vậy
)(5,37
87,0.1000.60
16 122625
KWN
t
==
Căn cứ vào công suất cần thiết dẫn động cơ cấu nâng , tơng ứng với chế độ làm
việc trung bình , ta chọn động cơ điện MTF 142 6 ( tra sách [2]) có các thông
số đạc trng sau đây :
- Công suất danh nghĩa : N
đc
= 36 (Kw)
- Số vòng quay danh nghĩa : n

đc
= 960 (v/ph)
- Mô men đà của rô to: (G.D
2
)
roto
= 2,7 (Kg.m
2
)
- Tốc độ quay lớn nhất : 2500 (v/p)
- Khối lợng của động cơ điện: 345 (Kg)
b b
31
31
h
h
3
1
b
b
10
11
L
L
33
30
L
L
L
10

11
31
(hình 1.8 : Kết cấu động cơ điện)
b
10
b
11
b
31
L
33
L
30
L
10
L
37
L
11
h h
31
330 290 237 1102 976 390 64,5 440 285 600
II. Tỉ số truyền chung :
Tỉ số truyền chung từ trục động cơ đến trục tang xác định theo công thức :

t
dc
n
n
i =

- n
t
: Số vòng quay của tang
0
.
.
D
av
n
n
t

=
V
n
:là vận tốc nâng của cơ cầu
V
n
=16(m/p)
D
0
: Đờng kính tang tính đến tâm cáp
D
0
= D
t
+ d
c
= 0,51 + 0,0195 = 0,5295 (m)

)/(24,19
5295,0.14,3
2.16
phvn
t
==
Vậy
89,49
24,19
960
==i
III. Tính chọn hộp giảm tốc :
Dựa vào tỉ số truyền chung i = 49,89 ta chọn HGT u2- 500 có các thông số sau
- i = 50,94
- Chế độ làm việc trung bình với CĐ = 25%
- Số vòng quay trục vào : 1000 v/ph
- Công suất N = 42,2 (Kw)
- Kiểu lắp : trục ra và trục vào quay về một phía , đầu trục ra liền khớp răng.
Sai số tỉ số truyền :
%10%06,2%100.
94,50
89,4994,50
<=

=
i

Tức là HGT đã chọn đạt yêu cầu .
300
598

440
985
310

(hình 1.9 : Kết cấu HGT)
Ta có vận tốc nâng thực tế của cơ cấu nâng là:
)/(5,15
94,50
89,49
16
.
.
pm
i
i
vv
dc
ntt
===
Nh vậy vân tốc thực tế không khác nhiều so với vận tốc đã cho
IV. Kiểm tra động cơ điện về nhiệt :
Sơ đồ sử dụng cầu lăn theo tải trọng đợc cho trên hình vẽ , theo sơ đồ thì cơ cấu
nâng sẽ làm việc với các trọng lợng nâng ( Q
1
= Q ; Q
2
= 0,5Q ; Q
3
= 0,3Q ) . Với
tỉ lệ thời gian làm việc với các tải trọng này tơng ứng là 3 : 1 : 1

Động cơ đã chọn có công suất nhỏ hơn công suất tĩnh khi làm việc , do đó phải
kiểm tra về nhiệt . Để thực hiện đợc phép tính này ta phải lần lợt xác định các
thông số tính toán trong các thời kì làm việc khác nhau của cơ cấu.

+ Tải trọng Q
1
= Q =12500 KG - 3 lần
+ Tải trọng Q
2
= 0,5.Q =6250 KG - 1 lần
+ Tải trọng Q
3
= 0,3.Q =3750 KG - 1 lần
Mô men quay địn mức trên trục động cơ:
).(56,36
960
36
.975.975 mN
n
N
M
dc
dm
dm
===
Trong đó:
N
đm
= 36 KW là công suất định mức trên trục động cơ.
n

đc
= 960 (v/ph) là tốc độ quay trên trục động cơ.
Mô men khởi động trung bình của động cơ:
mNMMM
dmKDTBKD
.23,6156,36.
2
1,125,2
.
2
minmax
=
+
=
+
==

trong đó:

ma x
là hệ số mô men mở máy lớn nhất của động cơ, lấy
ma x
= 2,25

min
là hệ số mô men mở máy lớn nhất của động cơ, lấy
mi n
= 1,1
Mô men đà của các khối lợng quay quy đổi về trục động cơ:
( ) ( )

[ ]
( )
2222
.96,39,07,2.1,1 mKgDGDGDG
knr
qd
=+=+=

Trong đó:
là hệ số kể đến ảnh hởng của các khối lợng khác không nằm trên trục quay
của động cơ, = 1,1
( )
22
.7,2. mKgDG
r
=
là mô men đà của rô to
( )
22
.9,0. mKGDG
rkn
=
là mô men đà của khớp nối.
Bây giờ ta đi xác định các đại lợng cần thiết ứng với các giá trị tải trọng Q
1
,
Q
2
, Q
3

1.a. Với tải trọng Q
1
= 12500 KG :
+ Lực căng dây cáp nâng khi nâng hàng:
KG
am
Q
S
n
t
56,3156
99,0.2.2
12500
.
0
1
===

+ Mô men cản tĩnh trên trục động cơ khi nâng hàng:
mKG
i
DaS
M
n
t
n
t
.4,38
85,0.34,41.2
4275,0.2.56,3156

2

===

+ Thời gian khởi động nâng hàng:
( ) ( )



975,0
.375

2
1
2
n
tkddc
n
n
tkd
dc
qd
n
kd
MMn
vQ
MM
nDG
t

+

=
( )
( )
st
n
kd
43,0
88,0.4,3823,61.960.60
5,15.12500.975,0
4,3823,61.375
960.96,3.1,1
2
2
=

+

=
+ Lực căng dây cáp nâng khi hạ hàng:
KG
ma
Q
S
h
t
75,3093
2.2
99,0.12500

.
.
01
===

+ Mô men cản tĩnh trên trục động cơ khi hạ hàng:
mKG
i
DaS
M
h
t
h
t
.6,13
94,50.2
85,0.4275,0.2.75,3093
2

0
===

+ Thời gian khởi động hạ hàng:
( ) ( )



975,0
.375

2
1
2
h
tkddc
n
h
tkd
dc
qd
h
kd
MMn
vQ
MM
nDG
t
+
+
+
=
( )
( )
st
h
kd
13,0
87,0.1363,612.960.60
5,15.12500.975,0
1363,612.375

960.69,30.1,1
2
2
=
+
+
+
=
1.b. Với tải trọng Q
2
= 6250 KG :
+ Lực căng dây cáp nâng khi nâng hàng:
KG
ma
Q
S
n
t
28,1578
99,0.2.2
6250

0
2
===