Đồ án Tốt Nghiệp Cổng Trục 30/10 ,làm rất chi tiết

ĐATN:Thiết Kế Cổng Trục 30/10 Tấn GVHD:Ts: Lưu Đức Bình
MỤC LỤC
PHẦN 1: TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ NÂNG CHUYỂN 5
1.1. GIỚI THIỆU VỀ MÁY NÂNG CHUYỂN 5
1.1.1 Khái niệm 5
1.1.2 Phân loại 5
1.1.3 Đặc tính của một số máy điển hình: 8
1.1.4 Ứng dụng 10
1.2. TỔNG QUAN VỀ CỔNG TRỤC 11
1.2.1 Khái niệm 11
1.2.2 Phân loại 12
1.2.3 Các bộ phận chính và nguyên lí làm việc cổng trục 30/10 tấn 13
1.2.4 Ứng dụng 14
PHẦN 2: PHÂN TÍCH VÀ THIẾT LẬP SƠ ĐỒ ĐỘNG HỌC TOÀN MÁY 16
2.1 PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 16
2.1.1 Các thông số cơ bản của cổng trục thiết kế 16
2.1.2 Các phương án (PA) lựa chọn thiết kế dầm chính và dầm cuối 17
2.1.3 Các phương án chọn liên kết giữa chân cổng trục và dầm chính 20
2.1.4 Chọn sơ đồ động học cho cơ cấu di chuyển cổng lăn 21
2.1.5 Phương án truyền động và di chuyển xe lăn 23
2.1.6 Phương án lựa chọn sơ đồ động học cơ cấu nâng 25
2.2 CHỌN SƠ ĐỒ ĐỘNG HỌC CHO CỔNG TRỤC 28
PHẦN 3: TÍNH ĐỘNG LỰC HỌC 29
MÁY VÀ THIẾT KẾ CÁC CƠ CẤU MÁY 29
3.1 CƠ CẤU NÂNG 30 TẤN 29
3.1.1 Sơ đồ động học cơ cấu nâng 29
3.1.2 Palăng giảm lực 29
3.1.3 Chọn loại dây cáp 30
3.1.4 Tính các kích thước cơ bản của tang và ròng rọc 31
3.1.5 Chọn động cơ điện 33
3.1.6 Tỷ số truyền chung 34

3.1.7 Kiểm tra động cơ điện về nhiệt 35
3.1.8 Tính chọn phanh 38
3.1.9 Thiết kế bộ truyền 41
SVTH: Hoàng Minh Đức Lớp: 09C1A
1
ĐATN:Thiết Kế Cổng Trục 30/10 Tấn GVHD:Ts: Lưu Đức Bình
3.1.10 các bộ phận khác của cơ cấu nâng 62
3.2 CƠ CẤU NÂNG 10 TẤN 72
3.2.1 Sơ đồ động học cơ cấu nâng 73
3.2.2. palăng giảm lực 73
3.2.3 Tính kích thước dây cáp 74
3.2.4 Tính các kích thước cơ bản của tang và ròng rọc 74
3.2.5 chọn động cơ điện 76
3.2.6 kiểm tra động cơ điện về nhiệt 76
3.2.7 tính và chọn phanh 80
3.2.8 bộ truyền 82
3.3 TÍNH CƠ CẤU DI CHUYỂN XE LĂN 92
3.3.1 Sơ đồ dẫn động cơ cấu 92
3.3.2 Tính toán bánh xe 93
3.3.3 Động cơ điện 95
3.3.4 tỷ số truyền chung 96
3.3.5 kiểm tra động cơ điện về momen mở máy 96
3.3.6 phanh 97
3.3.7 Bộ truyền 98
3.3.8 Các bộ phận của cơ cấu di chuyển xe lăn 98
3.3.9 Ổ đỡ trục bánh xe 102
3.4 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CƠ CẤU DI CHUYỂN CỔNG TRỤC 104
3.4.1 Các số liệu ban đầu 104
3.4.2 Bánh xe ray 104
3.4.3 chọn động cơ 106

3.4.4 Tỷ số truyền chung 107
PHẦN 4:THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN KHÁC 109
4.1 TÍNH DẦM CHÍNH 109
4.1.1 Xác định kích thước tiết diện của dầm 109
4.1.3 Ứng suất ở tiết diện giữa của dầm. 114
4.2 TÍNH ĐỘ BỀN CỦA RAY DƯỚI XE LĂN 116
4.3 TÍNH MỐI GHÉP HÀN 117
4.4 TÍNH TOÁN ĐỘ BỀN CHÂN CỔNG 117
4.5 KIỂM TRA THỜI GIAN TẮT DẦN DAO ĐỘNG 118
SVTH: Hoàng Minh Đức Lớp: 09C1A
2
ĐATN:Thiết Kế Cổng Trục 30/10 Tấn GVHD:Ts: Lưu Đức Bình
PHẦN 5: ỨNG DỤNG TIN HỌC TRONG TÍNH TOÁN KẾT CẤU KIM LOẠI.
119
PHẦN 6: LẮP ĐẶT, BẢO DƯỠNG, VẬN HÀNH 127
6.1 LẬP QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ LẮP DỰNG CỔNG TRỤC 127
6.1.1 Tính toán các thông số cần thiết cho quy trình lắp dựng 127
6.1.2 Chuẩn bị cho quá trình lắp dựng 128
6.1.3 Các nguyên công. 131
6.2 AN TOÀN TRONG SỬ DỤNG MÁY 132
6.3 HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG MÁY 134
TÀI LIỆU THAM KHẢO 137
SVTH: Hoàng Minh Đức Lớp: 09C1A
3
ĐATN:Thiết Kế Cổng Trục 30/10 Tấn GVHD:Ts: Lưu Đức Bình
LỜI NÓI ĐẦU
Trong giai đoạn hiện nay, đất nước đang bước vào thời kỳ công nghiệp hóa,
hiện đại hóa nền kinh tế. Vai trò của ngành cơ khí ngày càng trở nên quan trọng hơn
đối với sự phát triển của nền kính tế đất nước, có thể nói đây là ngành then chốt của
một nền công nghiệp hiện đại.

Trong suốt những năm học tập tại trường, em đã được truyền đạt những kiến
thức cơ bản, làm cơ sở, hành trang cho công việc sau này. Để tổng kết những gì đã
được học trong suốt những năm vừa qua, được sự phân công của nhà trường, em đã
nhận đồ án tốt nghiệp với đề tài “Thiết kế cổng trục tải trọng 30/10 tấn” dưới sự
hướng dẫn của thầy TS. Lưu Đức Bình.
Đây là đề tài thường thấy trong thực tế, xuất hiện rất nhiều ở các nhà máy, kho
bãi, các cơ sở sản xuất và lắp ráp cơ khí. Cổng trục 30/10 tấn là thiết bị nâng hạ rất
quan trọng, giảm được sức nặng của người công nhân khi làm việc, qua đó, nâng
cao năng suất lao động của công nhân. Thiết bị nâng hạ thường nâng các vật nặng,
di chuyển trên cao nên yêu cầu về tính an toàn cho người và vật là rất cao.
Khi nghiên cứu đề tài này, em đã tham khảo nhiều tài liệu, sách vở cũng như
trên các trang mạng thông tin, em nhận thấy rằng đề tài này tương đối rộng, rất
nhiều kiểu mẫu tùy thuộc vào điều kiện từng cơ sở sản xuất hay từng công ty riêng.
Tuy nhiên, dù thiết kế có đi theo hướng nào thì khi thiết kế đề tài này cần phải đảm
bảo ba chỉ tiêu cơ bản là: phải có tính kinh tế, đạt năng suất cao và đảm bảo an toàn.
Và em cũng đã cố gắng để đề tài của mình thiết kế theo ba chỉ tiêu trên. Tuy nhiên,
đây là đề tài có khối lượng tương đối lớn, lại chưa có nhiều kinh nghiệm thực tế nên
em gặp nhiều khó khăn, nhất là trong việc tìm kiếm tài liệu hướng dẫn. Vì vậy việc
sai sót trong thiết kế tính toán là không thể tránh khỏi. Em mong thầy và các bạn chỉ
dẫn them để em có thể hoàn thành tốt hơn trong công việc sau này. Em xin chân
thành cảm ơn!
Đà Nẵng, ngày 11 tháng 3 năm 2014.
Sinh viên thực hiện
Hoàng Minh Đức
SVTH: Hoàng Minh Đức Lớp: 09C1A
4
ĐATN:Thiết Kế Cổng Trục 30/10 Tấn GVHD:Ts: Lưu Đức Bình
PHẦN 1: TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ NÂNG CHUYỂN.
1.1. GIỚI THIỆU VỀ MÁY NÂNG CHUYỂN.
1.1.1 Khái niệm.

Xuất phát từ nhu cầu thực tế trong đời sống sản xuất, đó là nhu cầu về vận
chuyển đối tượng từ vị trí này đến vị trí khác nhằm một mục đích nhất định. Máy
nâng chuyển đã ra đời. Máy nâng chuyển là các loại máy công tác dùng để thay đổi
vị trí của đối tượng công tác. Máy có thể nâng chuyển 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….
1.1.2 Phân loại.
a/ Phân loại chung:
Máy nâng chuyển được phân thành 2 loại chính:
* Máy vận chuyển liên tục: Vật nặng được vận chuyển thành một dòng liên
tục gồm các loại băng gầu, băng tải, máy xúc liên tục, xích tải, vít chuyển…vv
* Máy vận chuyển theo chu kỳ: Bao gồm máy hoạt động có tính chất chu
kỳ, có tác dụng di chuyển nâng hạ, hoặc kéo tải, trong đó cơ cấu nâng tải là cơ cấu
chính được gọi là máy trục. loại này gồm các loại như kích tời, palăng, cần trục, cầu
trục, cổng trục …vv.
Trong đó cần trục, cầu trục, cổng trục có thể vận chuyển vật nặng theo cả ba
hướng trong không gian.
b/ Phân loại chi tiết:
Các máy nâng vận chuyển có kết cấu hình dáng, kích thước rất đa dạng tuỳ
thuộc vào tính chất đặc điểm của hàng hoá cần vận chuyển, kích thước, số lượng và
phương vận chuyển của hàng hoá. Vì vậy việc phân loại các máy nâng - vận chuyển
có thể dựa trên các đặc điểm chính để phân thành các nhóm máy sau: (hình 7-1)
* Theo phương vận chuyển hàng hoá.
- Theo phương thẳng đứng (thang máy, máy nâng).
- Theo phương nằm ngang (băng tải, băng chuyền).
- Theo mặt phẳng nghiêng (xe kíp, thang chuyền, băng tải).
SVTH: Hoàng Minh Đức Lớp: 09C1A
5
ĐATN:Thiết Kế Cổng Trục 30/10 Tấn GVHD:Ts: Lưu Đức Bình
- Theo các phương kết hợp (cầu trục, cầu trục cảng, cầu trục chân dê).

* Theo phương pháp di chuyển của các cơ cấu.
- Lắp đặt cố định (thang máy, thang chuyền, băng tải).
- Di chuyển theo đường thẳng (cầu trục cảng, cầu trục chân dê, cổng trục,
cần cẩu tháp v.v )
- Quay tròn với một góc tới hạn (cần cẩu tháp, máy xúc v.v…)
* Theo cơ cấu bốc hàng hoá.
- Cơ cấu bốc hàng là thùng, cabin, gầu treo…
- Dùng móc, xích treo, băng.
- Cơ cấu bốc hàng bằng nam châm điện (cần cẩu từ).
* Theo chế độ làm việc.
- Chế độ làm việc dài hạn (băng tải, băng chuyền, thang chuyền).
- Chế đô ngắn hạn lặp lại (máy xúc, thang máy, cầu trục, cần trục).
* Theo phương pháp điều khiển.
- Điều khiển bằng tay.
- Điều khiển tự động.
- Hệ thống điều khiển hở.
- Hệ thống điều khiển kín.
- Điều khiển tại chỗ.
- Điều khiển có khoảng cách.
- Điều khiển từ xa.
Trong các máy nâng chuyển, đơn giản nhất là những máy vận chuyển hàng
theo một phương (thang máy là máy nâng theo phương thẳng đứng, băng truyền và
băng tải thì theo phương nằm ngang, thang chuyền và đường goòng treo theo mặt
phẳng nghiêng) chỉ có một cơ cấu truyền động di chuyển là cơ cấu nâng hoặc cơ
cấu di chuyển. Còn những máy nâng vận chuyển phức tạp hơn đó là máy xúc, cần
cẩu, cầu trục, máy xúc có hai hoặc ba cơ cấu di chuyển, di chuyển theo từng
phương riêng biệt hoặc cùng một lúc thực hiện các phương kết hợp.
Chế độ làm việc của các máy nâng chuyển ảnh hưởng rất lớn trong việc tính
chọn công suất động cơ truyền động, thiết kế, tính chọn hệ truyền động cũng như sơ
đồ điều khiển toàn máy.

SVTH: Hoàng Minh Đức Lớp: 09C1A
6
ĐATN:Thiết Kế Cổng Trục 30/10 Tấn GVHD:Ts: Lưu Đức Bình
Hình 1.1 Một số máy nâng chuyển điển hình.
a) Cầu trục b) Cổng trục chuyển tải c) Cầu trục chân dê d) Cần cẩu cảng
e) Cần cẩu tháp f) Thang máy g) Máy xúc gầu thuận h) Cầu trục luyện thép
i) máy xúc gầu treo k) Băng tải
SVTH: Hoàng Minh Đức Lớp: 09C1A
7
ĐATN:Thiết Kế Cổng Trục 30/10 Tấn GVHD:Ts: Lưu Đức Bình
1.1.3 Đặc tính của một số máy điển hình:
a/ Băng tải: dùng để vận chuyển các loại vật liệu dạng viên, bột, bao,thùng…
(thường ở dạng vụn rời). Theo cơ chế vận chuyển theo dòng, nguyên tắc truyền
động thực hiện nhờ ma sát. Bộ phận kéo là bộ truyền ma sát giữa các tang và băng
đai. Tấm băng đồng thời cũng đóng vai trò của bộ phận mang vật liệu. Các bộ phận
chính gồm: tấm băng,trạm dẫn động, trạm kéo căng, hệ thống con lăn đỡ.
Hình 1.2 Băng tải.
b/ Thang máy: dùng để vận chuyển người và hàng hóa trong các nhà cao tầng. Dẫn
động thang máy bằng tời với tang cuốn cáp hoặc tời với puly ma sát. Các bộ phận
chính của thang máy gồm: bộ phận dẫn động, truyền động và cáp nâng, cabin dùng
hệ thống treo, cơ cấu đóng mở cabin, đối trọng, hệ thống dẫn hướng cabin, các bộ
phận an toàn như phanh, cơ cấu hãm tốc độ, hệ thống giảm chấn, hệ thống điều
khiển dùng các trang bị điện.
Hình 1.3 Thang máy.
c/ Cầu trục: được sử dụng trong nhà xưởng phục vụ cho việc chế tạo, sửa chữa, lắp
ráp. Được bố trí trên cao nên không chiếm diện tích bề mặt phân xưởng. Cầu trục
SVTH: Hoàng Minh Đức Lớp: 09C1A
8
ĐATN:Thiết Kế Cổng Trục 30/10 Tấn GVHD:Ts: Lưu Đức Bình
được trang bị các cơ cấu nâng, cơ cấu di chuyển xe và cơ cấu di chuyển cầu nên có

thể nâng đến bất cứ một tọa độ nào trong không gian phân xưởng.

Hình 1.4 Cầu trục dầm đôi.
d/ Cổng trục: cổng trục di chuyển được trên ray bố trí ở mặt đất nhờ cơ cấu di
chuyển cổng. Theo kết cấu, cổng trục có loại công xôn hoặc không. Tùy thuộc khẩu
độ và tải trọng có thể có cổng trục một dầm hoặc hai dầm. Kết cấu kim loại của
chân cổng cũng như các dầm rất đa dạng. Xe con của cổng trục có thể là palăng
điện treo hoặc chạy trên ray bố trí trên hai dầm chính. Cơ cấu nâng của cổng trục có
thể bố trí ngoài xe con để giảm tải. Việc dẫn động xe con có thể được thực hiện
bằng cơ cấu dẫn động bánh xe hoặc tời kéo. Cơ cấu di chuyển cổng thường dùng
phương án dẫn động riêng. Nếu dẫn động chung thì phải bố trí ở trên cao để khỏi
vướng thiết bị ở mặt đất.
Hình 1.5 Cổng trục dầm đôi.
SVTH: Hoàng Minh Đức Lớp: 09C1A
9
ĐATN:Thiết Kế Cổng Trục 30/10 Tấn GVHD:Ts: Lưu Đức Bình
1.1.4 Ứng dụng.
Sự phát triển kinh tế của mỗi nước phụ thuộc rất nhiều vào mức độ cơ giới hoá
và tự động hoá các quá trình sản xuất. Trong quá trình sản xuất, các máy nâng
chuyển đóng một vai trò quan trọng, đảm nhiệm vận chuyển một khối lượng lớn
hàng hoá, vật liệu, nguyên liệu, thành phẩm và bán thành phẩm trong các lĩnh vực
khác nhau của nền kinh tế quốc dân. Các máy nâng chuyển là cầu nối giữa các
hạng mục công trình sản xuất riêng biệt, giữa các máy công tác trong một dây
chuyền sản xuất v.v…
a/ Trong các nhà máy chế tạo cơ khí: máy nâng chuyển chủ yếu dùng để vận
chuyển phôi, thành phẩm và bán thành phẩm từ máy này đến máy khác, từ phân
xưởng này đến phân xưởng khác hoặc vận chuyển vào kho lưu giữ. Ví dụ điển hình
là trong các nhà máy đóng tàu thì 2 loại máy nâng chuyển được sử dụng khá nhiều
đó là cầu trục và cổng trục.
b/ Thang máy được lắp đặt trong các xí nghiệp công nghiệp, trong các nhà ở cao

tầng, trong các toà thị chính, siêu thị, trong các nhà ga của tàu điện ngầm để vận
chuyển hàng hoá và hành khách.
c/ Trong ngành khai thác mỏ: trên các công trình thuỷ lợi, trên các công trình xây
dựng nhà máy thuỷ điện, xây dựng công nghiệp, xây dựng dândụng v.v phần lớn
các công việc nặng nề như bốc, xúc, đào, khai thác quặng và đất đá đều do các máy
nâng chuyển thực hiện.
Việc sử dụng các máy nâng chuyển trong các hạng mục công trình lớn đã làm
giảm đáng kể thời gian thi công, giảm bớt đáng kể số lượng công nhân khoảng 10
lần. Ví dụ nếu dùng một cần cẩu tháp trên các công trường xây dựng công nghiệp
hoặc xây dựng dân dụng có thể thay thế cho 500 công nhân, còn nếu dùng một máy
xúc cỡ lớn để đào hào hoặc kênh mương khi xây dựng các công trình thuỷ lợi hoặc
trong công việc cải tạo điền địa có thể thay thế cho 10.000 công nhân.
d/ Trong nông nghiệp: các máy nâng chuyển trong công nghiệp cũng như trong
nông nghiệp như một phương tiện để cơ giới hóa và tự động hoá các quá trình sản
xuất là một yếu tố quan trọng nhằm làm tăng năng suất và chất lượng sản phẩm
cũng như giảm nhẹ sức lao động của con người.
SVTH: Hoàng Minh Đức Lớp: 09C1A
10
ĐATN:Thiết Kế Cổng Trục 30/10 Tấn GVHD:Ts: Lưu Đức Bình
1.2. TỔNG QUAN VỀ CỔNG TRỤC.
1.2.1 Khái niệm.
Cổng trục thuộc nhóm máy nâng chuyển làm việc theo chu kì. Có thể vận
chuyển vật theo cả 3 hướng trong không gian.
Với sự linh động về lắp ráp và khả năng chịu tải lớn. Cổng trục được sử dụng
cho các hạng mục đòi hỏi tính chắc chắn, an toàn và linh động.
Được vận hành chủ yếu bằng động cơ điện nên được sử dụng rộng rãi trong
các nhà máy công nghiệp, nhà máy thép, thủy điện cũng như dân dụng….
Hình 1.6 Cổng trục có thể di chuyển vật theo ba hướng trong không gian.
SVTH: Hoàng Minh Đức Lớp: 09C1A
11

ĐATN:Thiết Kế Cổng Trục 30/10 Tấn GVHD:Ts: Lưu Đức Bình
1.2.2 Phân loại.
Cầu trục phân loại theo kết cấu có thể phân loại như sau:
Theo kết cấu:
+) Cổng trục một dầm
+) Cổng trục hai dầm
+) cổng trục một dầm có công xôn
+) cổng trục hai dầm có công xôn
Theo công dụng có thể phân loại như sau:
+) Cổng trục cảng – bốc xếp congtainer
+) Cổng trục chân dê – nhà máy thủy điện
+) cổng trục công dụng chung – nhà xưởng sản xuất
+) cổng trục bốc xếp kho bãi…
Hình 1.7 Cổng trục dầm đơn.
Hình 1.8 Cổng trục dầm đôi.
SVTH: Hoàng Minh Đức Lớp: 09C1A
12
ĐATN:Thiết Kế Cổng Trục 30/10 Tấn GVHD:Ts: Lưu Đức Bình
Hình 1.9 Bán cổng trục.
1.2.3 Các bộ phận chính và nguyên lí làm việc cổng trục 30/10 tấn.
*Các bộ phận chính.
- Kết cấu thép: dầm chính, chân cổng trục, dầm biên.
- Cơ cấu nâng hạ: gồm 2 bộ, mỗi bộ bao gồm: động cơ, tời, tang cuộn, hộp
giảm tốc, phanh, móc. Một bộ dành cho trọng tải dưới 10 tấn. Bộ còn lại dành cho
dưới 30 tấn.
- Cơ cấu di chuyển cổng : thường dùng cụm bánh xe di chuyển được dẫn động
bằng động cơ điện.
- Tủ điện được điều khiển cổng trục: được sử dụng và lắp các thiết bị như
(biến tần, Contactor, aptomat…) để điều khiển toàn bộ hệ thống cổng trục.
SVTH: Hoàng Minh Đức Lớp: 09C1A

13
ĐATN:Thiết Kế Cổng Trục 30/10 Tấn GVHD:Ts: Lưu Đức Bình
Hình 1.10 Các bộ phận chính của cổng trục.
*Nguyên lí làm việc: Cổng trục có thể di chuyển vật theo 3 hướng trong không
gian.
Phương thẳng đứng: nhờ bộ phận nâng gồm: móc treo, dây cáp, tang cuộn,
phanh, hộp giảm tốc và động cơ. Chúng được đặt trên xe con.
Phương dọc theo ray dẫn hướng xe con: Cụm xe con được đặt trên 2 thanh
ray dẫn hướng, hai ray bố trí trên 2 dầm chính,có động cơ để truyền động. Và 2 đầu
có thể bố trí công tắc hành trình để giới hạn vùng làm việc an toàn.
Phương dọc theo ray dẫn hướng cổng trục: Được bố trí 2 động cơ mỗi bên để
truyền động. Ray được bố trí trên mặt đất.
Đối với cổng trục 30/10 tấn có ưu điểm là phân loại tải trọng, để tiết kiệm
năng lượng và thời gian. Nếu vật cần nâng có khối lượng nhỏ hơn 10 tấn thì ta dùng
cơ cấu nâng nhỏ. Nếu lớn hơn 10 đến 30 tấn ta dùng cơ cấu lớn.
1.2.4 Ứng dụng.
Với những ưu điểm về tính chắc chắn, linh động. Cổng trục được dung rộng
rãi trong việc nâng chuyển, từ các hạng mục nhỏ lẻ đến các công trình lớn.
SVTH: Hoàng Minh Đức Lớp: 09C1A
14
Dầm
chính
Xe con(cơ
cấu nâng)
Ray dẫn hướng
xe con
Ray dẫn hướng
cổng trục
Chân
cổng trục

ĐATN:Thiết Kế Cổng Trục 30/10 Tấn GVHD:Ts: Lưu Đức Bình
Được dùng trong các phân xưởng, nhà kho để nâng hạ và vận chuyển hàng
hóa với lưu lượng lớn. Cổng trục được dùng phổ biến trong ngành công nghiệp chế
tạo máy và luyện kim với các thiết bị mang vật chuyên dùng.
Hình 1.11 Ứng dụng trong kho hàng.
Hình 1.12 Ứng dụng trong xây dựng.
SVTH: Hoàng Minh Đức Lớp: 09C1A
15
ĐATN:Thiết Kế Cổng Trục 30/10 Tấn GVHD:Ts: Lưu Đức Bình
PHẦN 2: PHÂN TÍCH VÀ THIẾT LẬP SƠ ĐỒ ĐỘNG HỌC
TOÀN MÁY.
2.1 PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ.
2.1.1 Các thông số cơ bản của cổng trục thiết kế.
- Tải trọng nâng: Q=30/10 tấn, cổng trục dùng 2 cơ cấu nâng vật, một cơ cấu
nâng tối đa 30 tấn và một cơ cấu nâng tối đa 10 tấn.
- Chiều cao nâng hạ: H = 10 m
- Khẩu độ: L = 30m
- Chế độ làm việc của máy: máy làm việc ở chế độ trung bình, làm việc với
tải trọng khác nhau:
+ Hệ số sử dụng cơ cấu theo tải trọng: k
Q
k
Q
=
Q
Q
tb
=75%
Trong đó:
Q

tb
: trọng lượng trung bình của vật nâng,N.
Q: trọng tải.
+ Cường độ làm việc của động cơ: CĐ%
CĐ%=
T
T
o
x100 =25%
Trong đó:
T
0
=
t
∑
m
+
t
∑
lv
T=
t
∑
m
+
t
∑
lv
+
t

∑
Ph
+
t
∑
d

Với:
T
o
: Thời gian làm việc của động cơ trong một chu kỳ hoạt động máy.
T: Toàn bộ thời gian hoạt động của cơ cấu trong một chu kỳ.
Tm: thời gian một lần mở máy.
tlv: thời gian chuyển động với tốc độ ổn định.
tph: thời gian phanh.
SVTH: Hoàng Minh Đức Lớp: 09C1A
16
ĐATN:Thiết Kế Cổng Trục 30/10 Tấn GVHD:Ts: Lưu Đức Bình
td: thời gian dừng máy.
+ Số lần mở máy trong một giờ: 120 lần.
+ Máy làm việc theo chế độ tải trọng lặp đi lặp lại (đóng mở thường
xuyên). Máy thông thường nâng tải vừa, nhiều khi nâng tải tối đa.
Dựa vào các phân tích trên, cùng với các thông số về tải trọng, chiều cao
nâng hạ và khẩu độ, ta chọn các thông số vận tốc như sau:
Vận tốc nâng hạ: *Cơ cấu 30T V
n
= 8 m/ph.
*Cơ cấu 10T V
n
= 10 m/ph

Vận tốc di chuyển xe: V
xe
=20 m/ph
Vận tốc di chuyển cổng: V
cổng
= 18m/ph
2.1.2 Các phương án (PA) lựa chọn thiết kế dầm chính và dầm cuối.
* Cổng trục: khác với cầu trục, cổng trục di chuyển được trên ray bố trí ở
mặt đất nhờ cơ cấu di chuyển cổng. Theo kết cấu thép, cổng trục có loại công xôn
hoặc không. Tuỳ thuộc khẩu độ và tải trọng có thể có cổng trục một dầm hoặc hai
dầm. Trong nhiều trường hợp, để tạo sự tuỳ động của các chân cổng, tránh xô lệch
và kẹt bánh xe trên ray, một trong hai chân cổng được lắp khớp với dầm .
Xe con của cổng trục có thể là palăng điện treo hoặc chạy trên ray bố trí trên
hai dầm chính. Cơ cấu nâng của cổng trục có thể bố trí ngoài xe con để giảm tải.
Việc dẫn động xe con có thể được thực hiện bằng cơ cấu dẫn động bánh xe dẫn
hoặc tời kéo. Cơ cấu di chuyển cổng thường dùng phương án dẫn động riêng. Nếu
dùng dẫn động chung thì phải bố trí trên cao để khỏi vướng thiết bị ở mặt đất.
* Với cổng trục lăn có các thông số ban đầu như trên ta có nhiều phương án
thiết kế khác nhau.
Phương án 1: Cổng trục hai dầm có kết cấu dạng hộp (hình 2.1).
+ Dầm chính: gồm hai dầm có kết cấu dạng hộp và được liên kết với chân cổng
trục bằng đinh tán. Trên dầm chính có hai thanh ray để xe lăn chuyển trên đó và
thực hiện việc nâng hạ, di chuyển vật nâng.
+ Bản má gá dầm và giá đỡ dầm: loại cổng trục này có kết cấu toàn bộ là dạng
hộp nên việc tính toán thiết kế cho toàn bộ cổng trục cũng đơn giản, giảm thời gian
SVTH: Hoàng Minh Đức Lớp: 09C1A
17
ĐATN:Thiết Kế Cổng Trục 30/10 Tấn GVHD:Ts: Lưu Đức Bình
chế tạo và lắp ghép do có thể sử dụng phương pháp hàn tự động. Việc bảo dưỡng
cổng trục cũng đơn giản. Vì vậy giá thành của loại cổng trục này không cao.

Phương án 2: Cổng trục hai dầm kiểu dàn (hình 2.2)
+) Dầm chính: gồm một hệ khung dàn từ các hệ thanh liên kết cùng với nhau
bằng các mối hàn. Trên dầm chính có hai thanh ray để xe lăn chuyển trên đó và thực
hiện việc nâng hạ, di chuyển vật nâng.
+) Bản má gá dầm và giá đỡ dầm: kết cấu kim loại cổng trục hai dầm kiểu
dàn là một hệ không gian phức tạp. Nhưng trọng lượng của cổng trục loại này nhỏ.
Tuy nhiên, vì có nhiều thanh xiên và thanh đứng phức tạp trong chế tạo và giá thành
cao hơn các loại khác. Chất lượng các mối ghép hàn không cao phụ thuộc vào tay
nghề của công nhân, không áp dụng được phương pháp hàn tự động, việc bảo trì,
kiểm tra không thuận lợi.
Phương án 3: Cổng trục loại một dầm (hình 2.3).
+ Dầm chính: chỉ có một dầm với hai bản má gá dầm và giá đỡ dầm, dầm
chính có dạng chữ I phía trên dầm chữ I là giàn thép đặt trong mặt phẳng ngang,
palăng điện chạy dọc theo các cánh thép phía dưới của dầm chữ I nhờ cơ cấu di
chuyển của palăng để thực hiện việc nâng hạ, hạ di chuyển vật nâng.
+ Bản má gá dầm và giá đỡ dầm: với phương án này, cổng trục thiết kế đơn
giản, nhỏ gọn, không gian hoạt động lớn. Tuy nhiên loại cổng trục này chỉ thích hợp
với chế độ làm việc nhẹ.
Ngoài ba phương án trên trong thực tế còn nhiều phương án nữa nhưng không
phổ biến ít sử dụng.
Qua việc phân tích kết cấu cũng như ưu nhược điểm của từng phương án
nhận thấy phương án 1 (cổng trục hai dầm kiểu hộp) là phù hợp với yêu cầu thiết kế
hơn cả, bởi vì ngoài những ưu nhược điểm nổi bật đã nêu cổng trục hai dầm dạng
hộp còn có thể làm việc ở chế độ trung bình và nặng. Nhược điểm chủ yếu của cổng
trục dạng này là khối lượng toàn cổng trục nhiều hơn một ít so với các loại cổng
trục khác, nhưng bù lại giá thành của nó không cao, kiểm tra bảo dưỡng dể dàng.
Sau đây là kết cấu một số loại cổng trục thông dụng :
SVTH: Hoàng Minh Đức Lớp: 09C1A
18
ĐATN:Thiết Kế Cổng Trục 30/10 Tấn GVHD:Ts: Lưu Đức Bình

Hình 2.1: Kết cấu kim loại cổng trục hai dầm dạng hộp.
Hình 2.2: Kết cấu kim loại cổng trục hai dầm dạng giàn.
Hình 2.3: Kết cấu kim loại cổng trục một dầm.
SVTH: Hoàng Minh Đức Lớp: 09C1A
19
ĐATN:Thiết Kế Cổng Trục 30/10 Tấn GVHD:Ts: Lưu Đức Bình
2.1.3 Các phương án chọn liên kết giữa chân cổng trục và dầm chính.
a/ Phương án 1:
Cổng trục có khẩu độ nhỏ thua hoặc bằng 30m có thể chế tạo cả hai chân cổng
có liên kết cứng với dầm và như vậy để giảm thời gian chế tạo và lắp dựng cổng
trục. Với phương án này, cổng trục thiết kế có kết cấu đơn giản, không gian hoạt
động lớn, giá thành chế tạo cũng rẻ.

Hình 2.4: Chân cổng liên kết cứng với dầm.
b/ Phương án 2:
Cổng trục có chân cổng bên trái liên kết cứng với dầm còn chân cổng bên
phải liên kêt với dầm nhờ khớp xoay hình trụ (nút A ) với trục xoay nằm trong mặt
phẳng nằm ngang. Với sơ đồ này chân mềm có thể lắc quanh trục thẳng đứng tới 5
0
về cả hai phía trên. Phương án này kết cấu cũng hơi phức tạp hơn so với phương án
1 nhưng cũng chưa khắc phục được hết, trong trường hợp này, khi cổng trục bị xô
lệch do hai bên có tốc độ không đều nhau thì dầm cầu bị uốn trong mặt phẳng
ngang.
A

Hình 2.5: Chân cổng một bên liên kết dầm cứng.
SVTH: Hoàng Minh Đức Lớp: 09C1A
20
ĐATN:Thiết Kế Cổng Trục 30/10 Tấn GVHD:Ts: Lưu Đức Bình
c/ Phương án 3:

Ở phương án này thì chân cứng bên trái liên kết với dầm bằng gối trượt (nút
B) cho phép dầm có thể xoay tương đối quanh vấu định thẳng đứng (nút C) chân
mềm bên phải liên kết với dầm bằng khớp cầu (nút D) cho phép xoay theo hướng
bất kỳ. Do đó khi cổng trục bị xô lệch thì dầm cầu không bị uốn và hoàn toàn tránh
được khả năng kẹt.
D
C
B

Hình 2.6: Chân cổng một bên liên kết dầm cứng.
Qua việc phân tích kết cấu cũng như ưu nhược điểm của từng phương án nhận
thấy phương án 1 (chân cổng trục liên kết cứng với dầm) là phù hợp với yêu cầu
thiết kế hơn cả. Bởi vì ngoài những ưu điểm nổi bật đã được nêu ở trên, làm việc
được chế độ trung bình và nặng, việc bảo dưỡng cũng đơn giản, dễ chế tạo, giá
thành sẻ hơn so với hai phương án trên nhưng vẫn đảm bảo yêu cầu làm việc.
2.1.4 Chọn sơ đồ động học cho cơ cấu di chuyển cổng lăn.
a/ Phương án 1:
Hình 2.7: Phương án 1.
SVTH: Hoàng Minh Đức Lớp: 09C1A
21
ĐATN:Thiết Kế Cổng Trục 30/10 Tấn GVHD:Ts: Lưu Đức Bình
1. Động cơ điện 5. Nối trục.
2,3. Nối trục kết hợp phanh 6. Bánh xe
4. Hộp giảm tốc
Phương án này kết cấu gọn nhẹ, có thể truyền động ở khoảng cách xa. Số
khớp nối cũng như trục truyền ít nên cơ cấu ít cồng kềnh, làm việc an toàn. Tuy
nhiên hai bánh xe thường quay không đồng bộ, vì vậy cần phải thực hiện đồng bộ
chuyển động quay bằng điện, cơ khí hay điện tử.
b/ Phương án2:
Hình 2.8: Phương án 2.

1. Động cơ điện 5. Nối trục.
2,3. Nối trục kết hợp phanh 6. Bánh xe
4. Hộp giảm tốc
Phương án này chắc chắn, an toàn, khoảng cách hai bánh xe có thể hơn 5 m.
Tuy nhiên, phương án này có số khớp nối và đoạn trục truyền nhiều, cơ cấu phức
tạp. Trục truyền làm việc với số vòng quay lớn, mô men xoắn bé nên kích thước
trục lớn.
c/ Phương án 3:
Hình 2.9 Phương án 3.
SVTH: Hoàng Minh Đức Lớp: 09C1A
22
ĐATN:Thiết Kế Cổng Trục 30/10 Tấn GVHD:Ts: Lưu Đức Bình
1. Động cơ điện 5. Nối trục.
2,3. Nối trục kết hợp phanh 6. Bánh xe
4. Hộp giảm tốc
Phương án này đơn giản, làm việc chắc chắn. Tuy nhiên hai bánh xe lắp cùng
trên một trục, khoảng cách không lớn lắm. Hai bánh xe quay với vận tốc bé, mô
men xoắn trên trục khá cao nên kích thước của trục lớn.
Qua việc phân tích những ưu nhược điểm của các phương án, cùng với yêu
cầu của cầu trục cần thiết kế, ta chọn phương án 1 làm phương án thiết kế cơ cấu di
chuyển cổng lăn
2.1.5 Phương án truyền động và di chuyển xe lăn.
a/ Phương án 1:
Hình 2.10: Phương án 1.
1. Động cơ điện 5. Nối trục.
2,3. Nối trục kết hợp 6. Bánh xe
4. Hộp giảm tốc
Phương án này gồm một hai giảm tốc, hai động cơ, bốn khớp nối. Truyền
động phức tạp, chiếm nhiều diện tích trên xe lăn, khó đảm bảo di chuyển đồng
thời.

b/ Phương án 2:
SVTH: Hoàng Minh Đức Lớp: 09C1A
23
ĐATN:Thiết Kế Cổng Trục 30/10 Tấn GVHD:Ts: Lưu Đức Bình
Hình 2.11: Phương án 2.
1. Động cơ điện 5. Nối trục.
2,3. Nối trục kết hợp phanh 6. Bánh xe
4. Hộp giảm tốc
Phương án này kết cấu gọn nhẹ, đơn giản, truyền động chắc chắn có sự
đồng bộ giữa hai bánh xe cao, nhưng phải dùng động cơ hai đầu ra.
c/ Phương án 3:
1
2
6
55
6
3
4
H
G
T
Hình 2.12: Phương án 3.
1. Động cơ điện 5. Nối trục.
2,3. Nối trục kết hợp phanh 6. Bánh xe
4. Hộp giảm tốc
Phương án này dẫn động với một động cơ và một hộp giảm tốc, gọn nhẹ. Rất
thích hợp với kiểu dành cho xe con. Vì khoảng cách giữa hai bánh xe nhỏ.
Kết luận: như phân tích trên ta chọn phương án 3, do nhỏ gọn dễ chế tạo, ít
tốn kém, chiếm ít không gian.
SVTH: Hoàng Minh Đức Lớp: 09C1A

24
ĐATN:Thiết Kế Cổng Trục 30/10 Tấn GVHD:Ts: Lưu Đức Bình
2.1.6 Phương án lựa chọn sơ đồ động học 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. Trong trường hợp này sử dụng
cơ cấu nâng dẫn động bằng điện.
Cơ cấu nâng phải đảm bảo độ an toàn, độ tin cậy và độ ổn định cao khi làm
việc. Do vậy, cơ cấu nâng phải được chế tạo nghiêm chỉnh với chất lượng tốt của tất
cả các khâu. Bộ phận tang ở đây dùng tang kép, quấn một lớp cáp, có rãnh cắt, đảm
bảo độ bền lâu cho cáp. Bộ truyền 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.
a/ Phương án 1:
1 2
4
5
6
7
3
H
G
T
Hình2.13 Phương án 1.
1. Động cơ điện 5. Nối trục.
2,3. Nối trục kết hợp phanh 6. Bánh răng
4. Hộp giảm tốc 7. Tang cuộn
Với phương án này, chuyển động được truyền từ động cơ đến hộp giảm tốc
qua khớp nối. Trục ra của khớp nối không trùng với trục tang mà thông qua một bộ
truyền bánh răng ngoài. Cơ cấu này dễ tháo lắp thành các bộ phận riêng biệt, thích

hợp khi dùng palăng đơn, tỷ số truyền trong hộp giảm tốc nhỏ nên hộp giảm tốc
nhỏ. Tuy nhiên kết cấu và kích thước cồng kềnh, phức tạp, nhiều chi tiết, tốn nhiều
ổ, tồn tại một bộ truyền ngoài nên không an toàn.
b/ Phương án 2:
SVTH: Hoàng Minh Đức Lớp: 09C1A
25