ĐỒ ÁN MÁY NÂNG ( ĐẠI HỌC THỦY LỢI )

Đồ án môn học Trang 1 Ngành: kỹ thuật cơ khí
LỜI NÓI ĐẦU(làm dở trang 31)
Với mục tiêu để ra của đảng và nhà nước đến năm 2020 đưa nước ta cơ bản trở
thành một nước công nghiệp. Do vậy vấn đề đề ra phải xây dựng cơ sở hạ tầng sao
cho phù hợp tình hình phát triển chung của đất nước. Nên trong những năm qua cùng
với sự phát triển của công trình xây dựng giao thông, dân dụng thì trang thiết bị máy
móc cũng được nhập vào nước ta một cách “ồ ạt “. Nhưng chỉ số ít trong đó là máy
mới, còn đa số là máy cũ hoặc máy đã lỗi thời nên chất lượng sử dụng đem lại hiệu
quả không cao, đồng thời giá thành cũng còn quá đắt so với các máy chế tạo trong
nước có chất lượng không thua kém nhiều với máy nhập ngoại mà giá thành chỉ bằng
một nửa: Máy Xúc, Cần trục tháp, . Do đó việc thiết kế cũng như cải tiến các trang
thiết bị máy móc được rất nhiều chú ý trong thời gian gần đây. Dưới sự hướng dẫn chỉ
bảo của thầy giáo Bùi Văn Tuyển Chúng em đã nghiên cứu chế tạo Cơ cấu nâng của
cần trục tháp nằm ngang có tải trọng nâng là 4 tấn
Đến nay đề tài đã hoàn thành, song do thời gian và kiến thức còn hạn chế nên
không tránh khỏi thiếu xót. Kính mong các thầy cô góp ý, chỉ bảo thêm để chúng em
hoàn thiện hơn kiến thức của mình.
Em xin cảm ơn thầy giáo Bùi Văn Tuyển đã nhiệt tình giúp đỡ chúng em hoàn
thành đồ án đúng thời hạn.
Chúng em xin chân thành cám ơn !
Sinh viên: Trần Đức Mạnh Lớp 51MTBNC
Đồ án môn học Trang 2 Ngành: kỹ thuật cơ khí
MỤC LỤC
CHƯƠNG I:TỔNG QUAN VỀ MÁY TRỤC(làm dở trang 30)
1.1 Giới thiệu chung về máy nâng
Máy nâng là là các loại máy công tác dùng để thay đổi vị trí của đối tượng công
tác nhờ thiết bị mang vật trực tiếp như móc treo hoặc thiết bị mang vật gián tiếp như
gầu ngoạm , nam châm điện, băng, gầu …
Căn cứ vào chuyển động chính máy nâng chuyển được chia thành hai nhóm lớn là
máy nâng và máy vận chuyển liên tục .
Máy nâng chủ yếu phục vụ các quá trình nâng vật thể khối , còn máy vận chuyển

liên tục phục vụ các quá trình vận chuyển vật liệu rời vụn trong một phạm vi không
lớn.
Đặc điểm làm việc của các cơ cấu máy nâng là ngắn hạn, lặp đi lặp lại và có thời
gian dừng. Chuyển động chính của máy nâng là nâng hạ vật theo phương đứng, ngoài
ra còn một số chuyển động khác để dịch chuyển vật trên mặt phẳng ngang như chuyển
động quay quanh trục của máy, di chuyển máy, chuyển động lắc quanh trục ngang.
Bằng sự phối hợp chuyển động, máy có thể vận chuyển vật đến bất cứ vị trí nào trong
không gian làm việc của nó.
Công dụng của máy nâng: nâng hạ , vận chuyển vật trong không gian , các máy
nâng chỉ có một chuyển động nâng hạ được gọi là máy và thiết bị nâng đơn giản, ví
Sinh viên: Trần Đức Mạnh Lớp 51MTBNC
Đồ án môn học Trang 3 Ngành: kỹ thuật cơ khí
dụ như kích, tời, palăng, bàn nâng, sàn thao tác… loại có từ hai chuyển động trở lên
gọi là cần trục. Ngoài hai loại kể trên còn có một số loại máy nâng cuyên dùng khác
được xếp vào nhóm riêng như thang máy, giếng tải, thiết bị xếp dỡ.
Theo cấu tạo và nguyên tắc làm việc, chia cần trục ra làm các loại như sau :
- 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 nổi
- Cần trục cáp
1.2 Cần trục tháp
1.2.1. Những vấn đề chung
Cần trục tháp là loại cần trục xây dựng được dùng để thi công các công trình cao
tầng. Cấu tạo chính gồm một thân tháp làm trụ đỡ cần, chiều cao có thể đạt tới 100m.
Gần đỉnh tháp có liên kết một cần nằm ngang hoặc cần gật để có thể mang tải và vươn
được bán kính lớn phục vụ việc bốc xếp hàng. Cần thường có chiều dài 20
÷

50m và
có thể lớn hơn. Một đầu cần liên kết với tháp bằng chốt, đầu thứ hai mắc với cáp kết
hợp đối trọng để bảo đảm ổn định tổng thể.
Cần trục tháp thường có hai phần: phần quay và phần đứng yên. Phần đứng yên
làm điểm tựa cho phần quay hoạt động. Nhờ các cơ cấu nâng, cơ cấu thay đổi tầm
vươn, cơ cấu di chuyển xe con và toàn bộ máy kết hợp cơ cấu quay toàn vòng mà
khoảng không gian làm việc của cần trục tháp rất rộng.
Thông thường tốc độ nâng hạ nhỏ hơn 5m/ph, tốc độ quay n
q
= 0,3
÷
1vg/ph; tốc
độ di chuyển v
dc
= 12
÷
38m/ph.
1.2.2. Một số lưu ý và yêu cầu với cần trục tháp
Móc tải và tháo dỡ tải nhanh. Có nhiều tốc độ để sử dụng phù hợp: khi nâng tải
Sinh viên: Trần Đức Mạnh Lớp 51MTBNC
Đồ án môn học Trang 4 Ngành: kỹ thuật cơ khí
nặng sử dụng tốc độ chậm, khi cần lắp ráp dùng tốc độ chậm nhất để có thể dễ điều
chỉnh vào đúng vị trí đã định trước, khi thả móc không tải thì dùng tốc độ nhanh để
rút ngắn chu kỳ làm việc.
Cần trục tháp phải có kết cấu hợp lý, phải bố trí tổng thể sao cho trọng tâm ở vị
trí thấp nhất để bảo đảm ổn định.
Khi cần thay đổi nơi làm việc thì có thể di chuyển máy từ điểm làm việc này
qua địa điểm khác dễ dàng, linh hoạt. Chiều dài, chiều rộng và chiều cao toàn máy khi
vận chuyển trên đường phải trong khuôn khổ cho phép. Có khả năng tự lắp dựng mà
không cần dùng đến thiết bị khác, có khả năng tự nâng cao tháp theo chiều cao tiến độ

xây dựng công trình.
Thiết bị làm việc phải an toàn; có trang bị đầy đủ cơ cấu như hạn chế hành trình
di chuyển, hạn chế mô men quá tải, hạn chế hành trình nâng tải, chiều cao nâng, hạn
chế di chuyển, góc nghiêng max, min. Có thiết bị đo tốc độ gió và bảo đảm an toàn
khi áp lực gió vượt quá mức độ cho phép.
Hệ thống điều khiển dễ dàng, tin cậy. Vị trí lắp đặt ca bin, chỗ ngồi điều khiển
cần cẩu phải dễ quan sát, tiện nghi, tạo thoải mái cho người điều khiển. Khi cần trục
tháp quá cao, người công nhân điều khiển ở ca bin không thể quan sát được vật nâng,
phải trang bị hệ thống truyền tin để có thể kết hợp nhịp nhàng, an toàn giữa người
điều khiển và công nhân móc hàng. Trong các loại cần trục tháp hiện đại đã được
trang bị hệ thống điều khiển tự động, làm việc theo chương trình. Lúc đó người lái
cẩu phải có trình độ nhất định về tin học.
Hệ thống điện phải an toàn, có thể kết hợp nhiều động tác vận hành cùng một
lúc để có thể nâng cao năng suất lao động.
Có giá thành hạ, có thể sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau.
Sinh viên: Trần Đức Mạnh Lớp 51MTBNC
Đồ án môn học Trang 5 Ngành: kỹ thuật cơ khí
Hình 1.1: Cần trục tháp loại cần nằm ngang, tự động nâng theo công trình
23500
4500
Sinh viên: Trần Đức Mạnh Lớp 51MTBNC
Đồ án môn học Trang 6 Ngành: kỹ thuật cơ khí
Hình1.2: Cần trục tháp loại cần giật, chuyên chở và lắp dựng
Q
dt
Q
B-B
2900
A
A

1840
A-A
B
B
36000
2400
Sinh viên: Trần Đức Mạnh Lớp 51MTBNC
Đồ án môn học Trang 7 Ngành: kỹ thuật cơ khí
Hình 1.3: Một số hình ảnh thực tế của các loại cần trục tháp
1.3.Phân loại cần trục tháp:
1.3.1.Theo tải trọng:
a) Loại nhẹ: có mô men tải đến QL = 32Tm, tải trọng nâng 2T, chiều dài
vươn của cần đến 16m. Loại này thoả mãn cho xây dựng nhà ở có chiều rộng đến
12m và chiều cao đến 5 tầng ( khoảng 20m). Dùng để chuyên chở vữa, gạch xây, sắt
thép và các vật nặng khác phục vụ cho xây dựng trên các tầng cao
b) Loại trung: Loại này có mô men tải từ 40 ÷100tm, tải trọng nâng đến 5T,
chiều dài vươn cần từ 20 ÷ 25m, chiều cao nâng có thể đạt đến 40m.
c) Loại nặng : Thường sử dụng để lắp ráp các cấu kiện công nghiệp. Loại này
có tải nâng đến 50T, chiều vươn của cần đến 50m, có khi lên đến 70m; chiều cao
nâng đến 80m và có thể đến 100m.
d) Cần trục tháp chuyên dùng: Dùng trong xây dựng công nghiệp, thuỷ điện có
mô men tải đến 600Tm, cá biệt đến 1500Tm. Sức nâng đến 75T. Tầm với đến 40m.
Sinh viên: Trần Đức Mạnh Lớp 51MTBNC
Đồ án môn học Trang 8 Ngành: kỹ thuật cơ khí
1.3.2.Theo công dụng :
a) Cần trục tháp có công dụng chung : để thi công các công trình dân dụng và
công nghiệp
b) Cần trục để xây dựng các công trình cao tầng.
c) Cần trục chuyên dụng để xây dựng các công trình công nghiệp.
Nhóm thứ nhất là những cần trục có công dụng chung, di chuyển theo đường ray

trên mặt đất. Sức nâng của nó không vượt quá 5 T. Những cần trục này dùng để xây
dựng các công trình dân dụng với thời hạn xây dựng không lớn. Vì thế kết cấu của
những cần trục này phải đảm bảo khối lượng lao động tháo lắp và chuyển dời chúng
từ nơi này đến nơi khác trên mặt bằng công trường là ít nhất.
1.33.Theo kết cấu:
Dựa theo kết cấu có thể phân chia cần trục tháp theo nhiều cách khác như:
+ Theo kết cấu cần: Cần gật , cần cố định nằm ngang
+ Theo phương pháp lắp đặt : Cần trục tháp di chuyển trên ray, cần trục tháp cố
định, cần trục tháp tự lắp dựng.
+ Theo phương pháp quay: Loại tháp có thân quay và thân tháp không
quay(đầu tháp quay).
a) Cần trục tháp kiểu tháp quay
Ngày nay các cần trục tháp thường sử dụng loại tháp quay để có thể nâng hạ
vật bao quanh cần trục và thường ổn định hơn. Loại này cũng có hai loại: cần gật hoặc
loại có cần nằm ngang để xe con có thể di chuyển trên đó làm chức năng thay đổi tầm
vươn. Phần cần, một đầu lắp chốt gần đỉnh tháp, đầu thứ hai được treo bằng cáp 1 qua
ròng rọc đầu tháp 2 đến cụm pu ly di động 3 của hệ pa lăng đến cơ cấu nâng hạ cần
lắp trên bệ quay. Tháp được lắp trên bệ quay bằng các chốt ở phía trước bệ quay.
Bệ cố định ( so với bệ quay) bao gồm khung bệ có lắp bánh xe để di chuyển
được trên ray . Trên đó có lắp hệ thống tựa quay kiểu ổ bi hoặc kiểu cột và một vành
răng cố định ăn khớp với bánh răng cuối của cơ cấu quay.
Sinh viên: Trần Đức Mạnh Lớp 51MTBNC
Đồ án môn học Trang 9 Ngành: kỹ thuật cơ khí
Thân tháp có cấu tạo kiểu dàn không gian, có thể bằng thép hình hoặc thép
tròn. Đối với loại có cần gật và chế tạo thành tổ hợp để vận chuyển tháp được chế tạo
liền thành một khối hoặc có thể thành hai đoạn lồng vào nhau (đoạn tháp trên lồng
vào trong đoạn tháp dưới) sử dụng xây dựng khi công trình còn tháp. Khi chiều cao
trong quá trình xây dựng công trình vượt quá chiều cao nâng ở tầm tháp, thì thân tháp
trên được nâng lên để có chiều cao nâng lớn hơn. Để tiện lợi cho việc vận chuyển và
chế tạo, tháp có thể được chia thành nhiều đoạn và liên kết với nhau bằng bu lông.

b) Cần trục tháp với tháp đứng yên.
Loại này được phát triển lên từ nguyên lý cần trục cột với cột cố định. Khác
với loại trên, ở đây tháp được lắp cố định với thân bệ máy. Bệ máy có thể lắp trên
các bánh xe di chuyển trên ray hoặc đứng cố định tại chỗ trên công trình.
Ngoài ra người ta còn có thể phân chia như sau:
+ Dựa vào khả năng thay đổi độ cao, có các loại sau:
+Cần trục tháp tự nâng, tăng dần độ cao bằng cách nối dài thêm thân
tháp.
+ Cần trục tháp tự leo, cần trục leo dần lên cao theo sự phát triển độ cao
của công trình.
+ Cần trục tháp không thay đổi được độ cao.
1.4. Tìm hiểu về cần trục tháp có cần nằm ngang :
Sinh viên: Trần Đức Mạnh Lớp 51MTBNC
Đồ án môn học Trang 10 Ngành: kỹ thuật cơ khí
Cấu tạo chung:
Hình 1.4: Cần trục tháp có đầu quay
Sinh viên: Trần Đức Mạnh Lớp 51MTBNC
Đồ án môn học Trang 11 Ngành: kỹ thuật cơ khí
Hình vẽ mô tả cần trục tháp lắp đặt cố định có đầu tháp quay, dùng xe con di
chuyển trên cần nằm ngang để thay đổi tầm với.
Thân tháp dạng giàn thép không gian, gồm nhiều đoạn lắp ghép lại với nhau
bằng mối ghép bu lông.
Hình 1.5: Chân đế cố định của cần trục tháp
Đầu tháp có thể chuyển động quay được trên đoạn tháp trên cùng.
Cần và cần đặt đối trọng được lắp khớp với đầu tháp và được neo giữ nằm
ngang, có thể hạ xuống hoặc nâng lên được khi cần thiết.
Xe con mang vật di chuyển được trên ray nhờ cáp kéo để thay đổi tầm với.
Cần trục tháp loại này có các cơ cấu như : cơ cấu nâng hạ vật, cơ cấu di
chuyển xe con để thay đổi tầm với, cơ cấu quay. Với các cơ cấu này, cần trục tháp có
thể vận chuyển hàng trong vùng làm việc của nó là hình trụ xuyến.

Cơ cấu quay của cần trục tháp nằm ngang chuyển động quanh tháp đặt thẳng
đứng, trong đó tháp đứng yên còn cần và chóp tháp chuyển động xung quanh tháp. Cơ
cấu quay bao gồm thiết bị tựa quay và cơ cấu dẫn động. Thiết bị tựa quay có tác dụng
liên kết giữa phần quay ( cần và chóp tháp) với phần tháp không quay ( thân tháp ).
Nhờ thiết bị tựa quay mà phần quay được lắp trên cần và có thể quay quanh tháp một
cách nhẹ nhàng
Sinh viên: Trần Đức Mạnh Lớp 51MTBNC
Đồ án môn học Trang 12 Ngành: kỹ thuật cơ khí
Cơ cấu nâng bao gồm các bộ phận chính: động cơ điện, tang cuốn cáp, palăng
cáp và các thiết bị an toàn, thiết bị phanh hãm. Cơ cấu nâng được đặt xa nhất, gần với
đối trọng, cụm móc treo vật trong cơ cấu nâng được lắp trên xe con di chuyền và nhờ
hai puly mà có thể nâng hạ cụm móc treo theo yêu cầu công việc.
Trong cơ cấu nâng có thể có bộ công tác là dây mềm (cáp ,xích) chỉ chịu kéo
hoặc có bộ công tác là kết cấu cứng như: thanh răng , vít me , xi lanh thủy lực vừa có
khả năng chịu kéo khi nâng , chịu kéo khi hạ.
Đối với máy nâng dây mềm , thông thường có một tang , trong trường hợp dùng
gầu ngoạm có 2 tang : một tang dùng để nâng hạ gầu và một tang dùng để đóng mở
gầu .Tất cả các bộ phận cơ cấu nâng được lắp trên 1 khung hàn và được cố định trên
sàn bằng bu lông và cũng có thể được lắp 4 bánh xe dưới khung để di chuyển trên
đường ray.
Cáp mắc trên tang có 2 cách: kiểu đơn có 1 đầu cáp được cố định trên tang và
kiểu kép hai đầu cáp được cố định trên 2 đầu của tang . Trong trường hợp quá tải có
thể dùng 2 tang lắp về 2 phía của hộp giảm tốc
Trong máy nâng dùng gầu ngoạm phải dùng 2 tang cho 2 cáp khác nhauvaf khi
vận hành 2 tang phải chuyển động độc lập với nhau
Các cơ cấu chính của xe con gồm: động cơ điện, khớp nối đàn hồi, hộp giảm tốc,
tang cuốn cáp, hệ thống palăng, phanh hãm, bánh xe di chuyển… Xe con được đặt và di
chuyển trên cần, có lắp thiết bị mang vật, có nhiệm vụ nâng hạ và di chuyển vật theo
phương ngang, để quay vòng người ta sử dụng cơ cấu quay lắp tại nơi tiếp giáp giữa
cần và tháp.

Sinh viên: Trần Đức Mạnh Lớp 51MTBNC
Đồ án môn học Trang 13 Ngành: kỹ thuật cơ khí
CHƯƠNG 2-CƠ CẤU NÂNG
Cơ cấu nâng bao gồm bộ phận chính: móc treo, cáp, ròng rọc, tang cuốn cáp, hộp
giảm tốc và động cơ ngoài ra còn có 1 số bộ phạn nhỏ khác đi kèm hỗ trợ cho kết cấu
như ròng rọc dẫn hướng, kẹp cáp,…
2.1. Sơ đồ mắc cáp:
• Phương án 1:
Hình 2.1 : Sơ đồ mắc cáp phương án 1
Trong đó:
1-Tang; 2-Puli; 3-Cáp; 4,5- Puli dẫn hướng cáp; 6-Cụm puli trên móc cẩu; 7-Vị
trí cố định cáp trên đầu cần; 8-Động cơ dẫn dộng; 9-HGT.
Ưu điểm: Bội suất pa lăng a = 4 nên đường kính cáp nhỏ, khó có thể gây rối cáp.
Nhược điểm: Tăng chiều dài cáp
⇒
tăng thời gian nâng hạ và cáp mòn nhanh.
Sinh viên: Trần Đức Mạnh Lớp 51MTBNC
Đồ án môn học Trang 14 Ngành: kỹ thuật cơ khí
• Phương án 2:
Hình 2.2: Sơ đồ mắc cáp phương án 2
Trong đó:
1-Động cơ dẫn động; 2-Cáp; 3,4- Puli dẫn hướng; 5-Cụm puli trên xe con; 6-
Cụm puli trên móc cẩu; 7-Vị trí neo cáp đầu cần.; 8-Tang; 9- HGT
Ưu điểm: Việc bố trí cơ cấu nâng dễ dàng và thuận tiện, cáp có chiều dài ngắn
mức độ mòn cáp ít hơn.
Nhược điểm: đường kính cáp lớn
⇒
kết cấu bộ phận liên quan lớn, cáp dễ bị
xoắn nếu ko có cơ cấu dải cáp.
• So sánh 2 phương án ta thấy khi thiết kế cần trục với tải trọng nâng hàng là 4 tấn

và chiều cao nâng là 29.7m. Thì phương án 1 là hợp lí nhất : kết cấu đơn giản gọn nhé
và phù hợp với điều kiện chế tạo ở Vệt Nam. Chỉ chú ý 1 điều khi chọn bội suất a = 4
thì chiều dài cáp tăng gấp 4 và khi đó sẽ phải lựa chọn 2 trường hợp: Tăng chiều dài
tang và tăng số lớp cuốn cáp. Cần thường xuyên kiểm tra và bảo dưỡng cáp.
2.2. Chọn loại cáp và thông số cơ bản của cáp:
2.2.1.Chọn cáp:
• Vì cơ cấu làm việc với động cơ điện, vận tốc cao, nên ta chọn cáp là loại có
nhiều ưu điểm hơn so với các loại dây khác như xích hàn, xích tấm,…
Sinh viên: Trần Đức Mạnh Lớp 51MTBNC
Đồ án môn học Trang 15 Ngành: kỹ thuật cơ khí
• Trong các kiểu kết cấu dây cáp bện kép được sử dụng nhiều. Do cáp có lỗi
mềm (sợi đay, bông, kim loại mềm,…) làm tăng độ bền của dây và giữ dầu chống
gỉ tốt; Khi bị uốn, dầu ép chảy qua các kẽ ở sợi thép, nhờ vậy mà được bôi trơn
dầu.
• Ta chọn cáp có kết cấu 6x19 + IWS có tiếp súc đường giữa các sợi thép ở các
lớp kề nhau, làm việc lâu hỏng và được sử dụng rộng rãi. Vật liệu chế tạo là sợi
thép có giới hạn bền
2
1470 1870 /N mm÷
.
Hình 2.4: Cấu tạo cáp
2.2.2. Xác định lực căng lớn nhất trong cáp:
• Do trên các cần trục tháp có tầm cao nâng vật lớn nên ta chọn cách mắc
palăng đơn, vì với loại này ta sẽ có kích thước tang cuốn nhỏ gọn hơn.
• Lực căng dây lớn nhất xuất hiện tại chỗ cuốn lên tang trong quá trình nâng
vật, xác định theo công thức 3-15[1]:
max
4 2
(1 ) 40.(1 0,98)
10,73 ( )

(1 ) . (1 0.98 ).0,98
r
a t
r r
Q Q
S KN
a
η
η η η
− −
= = = =
− −
Q- Trọng lượng nâng vật lớn nhất : Q
max
= 4T = 40 (KN)
η
r
- Hiệu suất từng ròng rọc:
0,98
r
η
=
(Bảng 2-5[2]) áp dụng bôi trơn bình
thường bằng mỡ, ở nhiệt độ bình thường .
a: bội suất palăng a = 4 (Bảng 2-6 [2])
m: Số ròng rọc đổi hướng, không tham gia tạo bội suất palăng a ; m= 2
Sinh viên: Trần Đức Mạnh Lớp 51MTBNC
Đồ án môn học Trang 16 Ngành: kỹ thuật cơ khí
• Hiệu suất của palăng
0 0

max max
40000
0,932
. . 4.10730
p
S Q
S a S
η
= = = =
2.2.3. Kích thước cáp:
• Ta có
max
10,73.7 75,11 ( )
d
S S k KN= = =
Trong đó k = 5,6 + 5,6.0,25 = 7 là hệ số an toàn, ứng với nhóm chế độ làm việc M5
(Bảng 3.1[1])
Theo quy định về an toàn , cáp được tính theo kéo và chọn theo lực kéo đứt với công
thức :
kSS
d max
≥
S
d
- là lực kéo đứt dây theo bảng tiêu chuẩn
Smax- lực kéo lớn nhất
k- là hệ số an toàn
Với loại cáp đã chọn như trên, với giới hạn bền của sợi :

2

/1770 mmN
b
=
σ
Chọn đường kính dây cáp 6x19 IWS d
c
= 22 mm có lực kéo đứt S
d
= 305 KN thoả
mãn điều kiện bền.
2.3. Tính kích thước cơ bản của tang và ròng rọc :
2.3.1.Kích thước cơ bản của tang:
• Trong trường hợp này với những thông số đầu bài đã cho ta chọn tang đơn có
rãnh, khi sử dụng loại tang này ta có thể thay đổi tốc độ nâng cũng như hạ vật
được dễ dàng mà không làm rối cáp, không làm cho cáp bị trượt trên tang.
Đường kính danh nghĩa tối thiểu của tang cuốn cáp đã được tiêu chuẩn hoá theo
TCVN 5864-1995. Đường kính tang nhỏ nhất tính theo công thức:
D
1
≥ h
1.
d
c
= 18.22 = 396 (mm)

(3-56) [1]
h
1
= 18 ; h
2

= 20; h
3
= 14

hệ số đường kính tang (Bảng 3-10[1])
d
c
- đường kính cáp, mm.
Chọn D
1
= 400 (mm)
Sinh viên: Trần Đức Mạnh Lớp 51MTBNC
Đồ án môn học Trang 17 Ngành: kỹ thuật cơ khí
Chọn ròng rọc dẫn hướng theo công thức :
2
. 20.22 440 ( )
dh c
D h d mm≥ = =
Chọn D
dh
= 450 (mm)
Chọn ròng rọc cân bằng theo công thức :
3
. 14.22 308 ( )
cb c
D h d mm≥ = =
Chọn D
cb
= 310 (mm).
• Đối với các cần trục tự hành được thiết kế chế tạo để làm nhiều công việc

khác nhau, quy định một giá trị chung cho từng hệ số đường kính không phụ
thuộc nhóm chế độ làm việc của cơ cấu. Đường kính danh nghĩa tối thiểu của
tang và ròng rọc cũng được tính theo các công thức trên và giá trị hệ số đường
kính cho trong bảng
Bảng 3-11 [1]. Hệ số đường kính tang h
1
, ròng rọc dẫn hướng h
2
và ròng rọc
cân bằng h
3
đối với cần trục tháp tự hành.
Tên bộ phận Tang h
1
Ròng rọc dẫn hướng h
2
Ròng rọc cân băng h
3
Cơ cấu nâng tải 16,0 18,0 14,0
Cơ cấu nâng cần 14,0 16,0 12,5
• Chiều dài của phần cắt ren trên tang đơn có rãnh :
L
t
= n.t (3-56a) [1]
Trong đó:
t = 25 mm là bước cáp cuốn lên tang bước cáp theo bảng (3-9 ) [1]
n - số vòng (ren) cáp cuốn lên tang:
Theo công thức (3-57 ) [1]
n =
29700.4

(2 3) (2 3) (2 3) 76 77 ( )
3,14.500
t
t t
L
Ha
vòng
D D
π π
+ ÷ = + ÷ = + ÷ = ÷

H = 29700 mm là chiều cao nâng vật
a = 4 bội suất palăng
Sinh viên: Trần Đức Mạnh Lớp 51MTBNC
Đồ án môn học Trang 18 Ngành: kỹ thuật cơ khí
• Thay vào ( 3 -56a) ta được L
t
= 75.25 = 1875 (mm) = 1,875 (m). Vì chiều
dài tang như trên có thể vượt quá bề rộng của khung phần đối trọng để rễ ràng
cho việc chọn kết cấu thép của cần trục ta chọn chiều dài tang là L
t
= 1,5 (m).
• ta sử dụng quấn cáp 2 lớp. (Z =2)
• Đối với tang đơn có rãnh thì góc cáp tạo bởi vị trí cao nhất của ròng rọc và vị
trí cáp trên tang khi cáp ở ngoài cùng là α ≤ 6
0
hay khoảng cách tối thiểu từ
trục tang đơn đến trục ròng rọc di động ở ròng rọc cáp là:
h
min

=
0
6cot
2
g
L
t
=
2
.9,5 9,5 ( )
2
m=
( [1] tr 63)
• Chiều dài cáp tối thiểu sẽ là L = ( H + h
min
).4 + 25 +
)1510( ÷
=
160 165
÷
(m)
với L
t
là chiều dài của phần cắt ren đã tính ở trên .
• Bề dày thành tang được xác định theo công thức kinh nghiệm
)106(03,0
1
÷+= D
δ
= 0,03.400+

)106( ÷
=
(18 22)÷
( [1] tr 65)
Chọn
=
δ
20 mm
Hình 2.5: Tang đơn có rãnh
Sinh viên: Trần Đức Mạnh Lớp 51MTBNC
L
t
=
Đồ án môn học Trang 19 Ngành: kỹ thuật cơ khí
L
0
= L
t
= 2 (m); L
1
= (
32
÷
).t = 3.25 = 75 (mm);
L
2
= (
2,11÷
).t = 1,2.25 = 30 (mm)
• Chiều dài toàn bộ tang quấn cáp

L = L
t
+ 2.L
2
+ L
1
= 2000 + 30.2+75 = 2135 (mm) = 2,135 (m)
S
Max


L/2 L/2
R R
11454 kN.mm
Hình2. 6: Sơ đồ tính toán tang, biểu đồ mômen
• Kiểm tra sức bền nén của tang theo công thức :

2
max
2.0,8.10730
34,34 ( / )
. 20.25
n
k S
N mm
t
φ
σ
δ
= = =

(2.15) [2]
S
max
: Lực căng lớn nhất trên dây cáp ,N

δ
: Bề dày thành tang, mm ;
20
δ
=
mm
t : bước cuốn cáp, mm; t = 25 (mm) tra theo bảng (3-9) [1]
ϕ
: hệ số giảm ứng suất , đối với tang bằng thép lấy
7,0=
ϕ
, đối với tang bằng
gang lấy
8,0=
ϕ
Sinh viên: Trần Đức Mạnh Lớp 51MTBNC
Đồ án môn học Trang 20 Ngành: kỹ thuật cơ khí
k : hệ số phụ thuộc vào lớp cáp cuốn trên tang k = 2 do số lớp cáp cuốn trên
tang chọn Z = 2
• Tang được đúc thép AISI 4142 có giới hạn bền nén là
2
315 /
bn
N mm
σ

=
(sách tính chất cơ học vật liệu)
• Ứng suất cho phép xác định theo giới hạn bền nén với hệ số an toàn k = 5.
Ứng suất cho phép đối với tang :
[ ]
2
315
63( / )
5 5
bn bn
n
N mm
k
σ σ
σ
= = = =
Vây
[ ]
2 2
34,34 ( / ) 63( / )
n n
N mm N mm
σ σ
= < =
tang đã chọn thoả mãn điều kiện bền
• Kiểm tra sức bền uốn và xoắn của tang(chọn vật liệu)
ax ax
;
W
u m x m

u x
u x
M M
W
σ τ
= =
(3 -72) [1]
M
u max
= S
max
. L / 2 = 10,73.2,135.0,5 = 11,45 (KN.m)
M
x max
= S
max
. D / 2 = 10,73.0,6.0,5 = 3,2 (KN.m)
)(10.38,3
6,0
)025,06,0(6,0
.1,0.1,0
33
44
44
m
D
DD
W
ng
tr

ng
u
−
=
−−
=
−
=
(3-73) [1]
W
x
= 2W
u
= 2. 3,38.10
-3
= 6,76.10
-3
(m
3
) (3-74) [1]
ax
2 2
3
11,45
3388 ( / ) 3,388( / )
3,38.10
u m
u
u
M

KN m N mm
W
σ
−
= = ≈ =
ax
2 2
3
3,2
473( / ) 0,473( / )
W 6,76.10
x m
x
x
M
KN m N mm
τ
−
= = ≈ =
• Thép AISI 4142 có giới hạn bền kéo là 320 kG/mm
2
= 320 N/mm
2
, bền uốn
là 310 kG/mm
2
= 310 N/mm
2
(sách tính chất cơ học vật liệu)
2

1
0,22 0,22.310 62,8 ( / )
u
bu
N mm
σ σ
−
= = =

2
1 1
0,75 0,75.62,8 51,15 ( / )
u
N mm
τ σ
− −
= = =
So sánh ta thấy
1 1
;
u
u x
σ σ τ τ
− −
< <
Sinh viên: Trần Đức Mạnh Lớp 51MTBNC
Đồ án môn học Trang 21 Ngành: kỹ thuật cơ khí
• Vậy tang đã chọn thỏa mãn cả 3 điều kiện bền: Nén , uốn , xoắn.
2.3.2. Trục tang và ổ trục tang:
a.Trục tang:

Vật liệu làm trục tang thường là thép 45 tôi cải thiện, với cơ tính như sau :
σ
b
= 600 MPa; σ
ch
=340 Mpa ; σ’
-1
= 0,43.σ
b
= 0,43.600 = 258 (N/mm
2
)
Công thức tính ứng suất cho phép sơ bộ như sau :
[σ] =
1
,
σ'
[n].k
−
=
,6.21
258
= 80,625 (N/mm
2
.)
với [n]- là hệ số an toàn cho phép (Bảng 1-8[2])

k
,
- là hệ số kể đến tập trung ứng suất. (Bảng 1-5[2])

Chọn sơ bộ sơ đồ tính tang với các thông số như hình bên. Do tang đơn nên
vị trí lực căng sẽ thay đổi theo vị trí của cáp khi quấn :
max
10,73( ) 10730( )R S KN N= = =
c b L a
1
a
2
b
d

A B C D E F G H K
Hình 2.7: Kết cấu của trục tang
• Đoạn AB có đường kính d
1
, chiều dài là c; đoạn BC có đường kính d
2
chiều dài
là b; đoạn CD có đường kính d
3
có chiều dài là 200 (mm); đoạn DE có đường
kính là d
4
; có chiều dài là d; đoạn EF có đường kính là d
3
chiều dài là 200(mm)
đoạn FG có đường kính là d
5

chiều dài là 20 (mm); đoạn GH có đường kính là
d
3
chiều dài là 20(mm); đoạn HK có đường kính là d
2
chiều dài là b
Sinh viên: Trần Đức Mạnh Lớp 51MTBNC
Đồ án môn học Trang 22 Ngành: kỹ thuật cơ khí
• Chọn sơ bộ bề rộng ổ đỡ b = 30 (mm) ta có

Q/2 Q/2

M N I P Q
R
1
R
2

115 600 600 200

M N I P Q



2429 kN.mm 3775 kN.mm
Hình 2.8: Sơ đồ tính trục tang và biểu đồ mômen của trục tang
• Dựa vào biểu đồ mômen của trục ta thấy mômen lớp nhất tại điểm I
M
I
= 3775 kN.mm

• Tại I đường kính trục sẽ được tính theo công thức (10 -17 [3] )
3
3
4
000
77,7 ( )
0,1.[ ] 0,1.80,62
37 5
5
7
I
M
d mm
σ
= = =
Chọn d
4
= 80 (mm) ; d
3
= 85 (mm) ; d
2
= 80 (mm); d
1
= 75 (mm); d
5
= 90 (mm)
Sinh viên: Trần Đức Mạnh Lớp 51MTBNC
Đồ án môn học Trang 23 Ngành: kỹ thuật cơ khí
* Kiểm tra lại một số điểm nguy hiểm tập trung ứng suất trên trục
So sánh 2 tiết diện tại N và P ta thấy. M

N
= 2429 kN.mm ; M
P
= 3775 kN.mm
Vì vậy ta chỉ cần kiểm tra tiết diệt P có M
P
= 3775 kN.mm có d =d
3
=85 mm
3 3
3775.1000
61,5
0,1. 0,1.85
P
u
M
Nmm
d
σ
= = =
Số giờ làm việc tổng cộng :
T = 24.365.A.K
n
.K
ng
= 24.365.10.0,5.0,67 = 29346 h
Trong đó :
K
n
=0,5- là hệ số sử dụng trong năm ứng với chế độ làm việc trung bình. Bảng 1.1[2]

K
ng
=0,67 là hệ số sử dụng trong ngày theo chế độ làm việc trung bình. Bảng 1.1[2]
A- Thời gian sử dụng, ở đây chọn A= 10 năm.
Số chu kì làm việc tổng cộng
Z
0
= 60.T .n
t
.(CĐ) = 60.29346.7,96.0,25 = 3,504.10
6

(chu kì)
Trong đó :
T- Tổng số giờ làm việc
n
t
- Số vòng quay trục tang→
0
.
5.4
7,96 /
. 3,14.0,8
n
t
v a
n vg ph
D
π
= = =

CĐ = 0,25- Cường độ làm việc ứng với chế độ trung bình. Bảng 1.1[2]
• Tổng số chu kì làm việc này phân bố ra số chu kì làm việc Z
1
,Z
2
,Z
3
tương
ứng với các tải trọng Q
1
= Q, Q
2
= 0,5Q, Q
3
= 0,3Q. theo tỉ lệ theo tỉ lệ 3:1:1.

6
1 0
6
3,504.10
3 3
. 2,102.10 ( )
5 5
Z Z chu kì= = =

6
2 3
6
0
3,504.

1 1
. . 0,708.11 0 ( )
5 5
0Z Z Z chu kì= = = =
• Số chu kì làm việc tương ứng tính theo công thức sau đây :
8 8 8
6 8 6 8 6 8 6
3
1 2
1 2 3
. . . 2,102.10 .1 0,708.10 .0,5 0,708.10 .0,3 2,105.10 ( )
td
Q
Q Q
Z Z Z Z chu kì
Q Q Q
     
= + + = + + =
 ÷  ÷  ÷
     
Sinh viên: Trần Đức Mạnh Lớp 51MTBNC
Đồ án môn học Trang 24 Ngành: kỹ thuật cơ khí
Q
t
Q
0,5Q
0,3Q
0,6t
0,2t 0,2t
Hình 2.9: Đồ thị phân bố tải của trục tang

• Hệ số thời gian làm việc của trục sẽ là :
7 7
8
8
6
10 10
1,62
2,105.10
c
td
k
Z
= = =
(1-11 [1] )
• Giới hạn mỏi tính toán với chế độ làm việc cụ thể của cơ cấu nâng đã cho là :
2
1 1
' . 258.1,62 417,96 /
c
k N mm
σ σ
− −
= = =
• Kiểm tra trục theo hệ số an toàn :
n
σ
=
m
b
1

a
σ
σ
1
.σ
σ
σ
.σ
.βε
k
σ
−
−
+
≥ [n]
Trong đó :
β là hệ số chất lượng bề mặt (bề mặt gia công tinh β = 0,9)
ε
σ
là hệ số kích thước, ε
σ
=0,7 (Bảng 15-2[3])
k
σ
là hệ số tập trung ứng suất, k
σ
=1 (tại tiết diện xét trục không có rãnh then)
σ
m
= 0- do trục chịu ứng suất biến thiên theo chu kỳ đối xứng

σ
a
là biên độ ứng suất, σ
a
= σ
u
= 13,925 N/mm
2
Sinh viên: Trần Đức Mạnh Lớp 51MTBNC
Đồ án môn học Trang 25 Ngành: kỹ thuật cơ khí
σ
-1
là ứng suất mỏi σ
-1
= 301,86 N/mm
2
[n] là hệ số an toàn cho phép, lấy [n] =1,6 (Bảng 1.8[2])
Vậy:
1
1
417,96
18,9
1 257,5
.13,925 .0
. .
0,7.0,9 610
.
a m
b
n

k
σ
σ
σ
σ
σ
σ σ
ε β σ
−
−
= = =
+
+
• Do n
σ
> [n] => Trục đủ bền.
b.Ổ trục:
• + Ổ đỡ bên trái trục tang lắp ổ đũa đỡ lòng cầu hai dãy cho phép độ không
đồng tâm giữa hai ổ có hệ số khả năng làm việc cao, đường kính trục lắp ổ ở
đây ta chọn là d = 80mm, tải trọng lớn nhất tác dụng lên ổ là tải trọng hướng
tâm , bằng phản lực R
1
= 21122 (N); R
2
= 18878 (N) Chọn R
1
để tính toán cho
ổ (Vì R
1
>R

2
)
• Tải trọng tính lớn nhất tác dụng lên ổ trong trường hợp này không có lực dọc
trục sẽ là :
211. . . 1. .1,2.1 25 4622 3
r t d
Q V F k k= = =
(N) (11- 6 [6])
Trong đó:
F
r
: tải trọng hướng tâm F
r
= R
1
K
t
= 1,2 -hệ số tải trọng khi tính ổ lăn trong các cơ cấu máy trục (Bảng 9-3[2])
V = 1 -hệ số kể đến vòng quay
K
d
= 1 (Bảng 11.3 [6]).
• Tải trọng này tương ứng với trường hợp cơ cấu nâng làm việc với tải trọng
Q =40000N theo sơ đồ gia tải 2-6 [1] cơ cấu làm việc với ba tải trọng khác
nhau:
Ứng với Q
1
= Q ổ chịu tải trọng
25346
(N)

Ứng với Q
2
= 0,5Q ổ chịu tải trọng 12673 (N)
Ứng với Q
3
= 0,3Q ổ chịu tải trọng 7603,8 (N).
Sinh viên: Trần Đức Mạnh Lớp 51MTBNC