THIẾT KẾ THI CÔNG LẮP GHÉP NHÀ CÔNG NGHIỆP 1 TẦNG SỬ DỤNG PHƯƠNG ÁN MC_ CẦN TRỤC THÁP

Nguyễn Văn Thành
PHẦN I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CẦN TRỤC THÁP
LOẠI THÂN QUAY DI CHUYỂN TRÊN RAY KB-160.2
A. Thuyết minh
I.1 Các thông số cho trước:
Đầu đề thiết kế: PHƯƠNG ÁN: MC_ CẦN TRỤC THÁP
Các số liệu ban đầu để làm thiết kế:
PHƯƠNG ÁN 2_Quay MC4
CÁC THÔNG SỐ KĨ THUẬT KB 160.2
Mômen tải (kNm) 1250
Tầm với (m) - Lớn nhất
- Khi nâng tải cực đại
- Nhỏ nhất
25
15
13
Sức nâng (tấn) - Lớn nhất
- Khi tầm với lớn nhất
8
5
Chiều cao nâng (m) - Khi tầm với lớn nhất
- Khi tầm với nhỏ nhất
41
55
Tốc độ: - Nâng (m/ph)
- Di chuyển cần trục (m/ph)
- Quay (vòng/ph)
- Thời gian thay đổi tầm với (s)
20
20
0,6

72
Kích thước khung di chuyển (vết bánh xe) AxB (m) 6x6
Khối lượng cần trục (tấn) - Kết cấu thép
- Đối trọng
- khối lượng chung
- chế độ làm việc
49,24
30
79,2
TB
1
ĐỒ ÁN MÁY VÀ CƠ GIỚI HÓA CÔNG TÁC LẮP GHÉP SVTH: TRƯƠNG THẾ NAM
Nguyễn Văn Thành
1.1 Khái niệm
Là loại cần trục tháp thay đổi tầm với bằng cách nầng hạ cần.
1.2 Đặc điểm cấu tạo
Gồm hai phần chính:
Phần bệ di chuyển và phần khung quay.
Bàn quay có tháp, cần, các cơ cấu công tác và đối trọng. Khi làm việc tháp quay
cùng với bàn quay. Liên kết giữa phần quay và phần không quay bằng thiết bị tựa
quay.
2
ĐỒ ÁN MÁY VÀ CƠ GIỚI HÓA CÔNG TÁC LẮP GHÉP SVTH: TRƯƠNG THẾ NAM
Nguyễn Văn Thành
1.3 Công dụng
Cần trục tháp hay còn gọi là cần cẩu tháp (gọi tắt là cần cẩu) giữ vị trí số một
trong các thiết bị nâng dùng trong xây dựng. Cần trục tháp là thiết bị nâng chủ yếu
dùng để vận chuyển vật liệu và láp ráp trong các công trình xây dựng dân dụng, xây
dựng công nghiệp, các công trình thủy điện….
Cần trục tháp có vị trí rất quan trọng trong các thiết bị nâng dùng trong xây dựng.

Nó được sử dụng rộng rãi trong xây dựng nhà cao tầng, xây dựng công nghiệp, lắp
ráp thiết bị trên cao…
Cần trục tháp có đủ các cơ cấu nâng hạ vật, thay đổi tầm quay với, quay và di
chuyển.Cần trục tháp là loại máy trục có cột tháp cao, đỉnh tháp lắp cần dài, quay
được toàn vòng, dẫn động điện độc lập, nguồn điện sử dụng từ mạng điện công
nghiệp.
Cần trục tháp có thể vận chuyển hàng trong khoảng không gian phục vụ lớn, kết
cầu hợp lí, dễ tháo lắp, tính cơ động cao.
3
ĐỒ ÁN MÁY VÀ CƠ GIỚI HÓA CÔNG TÁC LẮP GHÉP SVTH: TRƯƠNG THẾ NAM
Nguyễn Văn Thành
1.4 Cấu tạo
4
ĐỒ ÁN MÁY VÀ CƠ GIỚI HÓA CÔNG TÁC LẮP GHÉP SVTH: TRƯƠNG THẾ NAM
Nguyễn Văn Thành
L
H
1
2
3
4
5
9
10
11
12
13
14
15
16

6
7
8
5
ĐỒ ÁN MÁY VÀ CƠ GIỚI HÓA CÔNG TÁC LẮP GHÉP SVTH: TRƯƠNG THẾ NAM
Nguyễn Văn Thành
Hình 1:Cấu tạo cần trục tháp loại tháp quay

1- Đường ray 9- Đoạn dâng tháp
2- Bánh xe di chuyển 10- Cột tháp
3- Khung đỡ dưới 11- Ca bin
4- Khung đỡ trên 12- Cần
5- Cụm tang nâng vật 13- Móc treo vật
6- Cụm tang nâng cần 14- Puly đầu cần
7- Đối trọng 15- Puly đầu cột
8- Mâm xoay 16- Cụm puly di động
Sơ đồ mắc cáp của các cơ cấu làm việc:
Cơ cấu nâng hạ cần: (Hình 2).
6
ĐỒ ÁN MÁY VÀ CƠ GIỚI HÓA CÔNG TÁC LẮP GHÉP SVTH: TRƯƠNG THẾ NAM
Nguyễn Văn Thành
Cơ cấu nâng vật: (Hình 3).
Cơ cấu dựng tháp: (Hình 4).
7
ĐỒ ÁN MÁY VÀ CƠ GIỚI HÓA CÔNG TÁC LẮP GHÉP SVTH: TRƯƠNG THẾ NAM
5
6
7
8
0

13 15
17
19
21
23 25
Q (
tấn
)
R (m)
Nguyễn Văn Thành
Đồ thị đặc tuyến tải trọng: (Hình 5).
8
ĐỒ ÁN MÁY VÀ CƠ GIỚI HÓA CÔNG TÁC LẮP GHÉP SVTH: TRƯƠNG THẾ NAM
R (m) 25 21 18 15 13
Q (tấn) 5 6 7 8 8
Nguyễn Văn Thành
1.5 Nguyên lý làm việc:
- Phần trên của cần trục tháp có thể quay đi mọi hướng nhờ được đặt trên mâm
quay (15) và được dẫn động bằng động cơ riêng và được đặt trên bộ di chuyển bánh
thép cũng được dẫn động bởi động cơ riêng biệt.
- Thay đổi tầm với bằng thay góc nghiêng của cần và nâng hạ cần
nhờ cụm tời nâng hạ cần (5).
- Cụm tời (4) được nối với puly đầu cần và puly móc câu (12) để nâng hạ hàng.
- Phần trên của cần trục tháp được giữ cân bằng nhờ đối trọng (6).
1.6 Thông số làm việc cơ bản của cần trục tháp là:
Sức nâng Q=(5-8) tấn, phụ thuộc vào tầm với.
Momen tải M=1250 kNm
Tầm với L= (13-25) m, phụ thuộc vào tải trọng
Chiều cao nâng H=(41-55) m, phụ thuộc vào tầm với.
Tốc độ quay n=0.6 vòng/ph.

Tốc độ nâng hạ v=20 m/ph.
9
ĐỒ ÁN MÁY VÀ CƠ GIỚI HÓA CÔNG TÁC LẮP GHÉP SVTH: TRƯƠNG THẾ NAM
Nguyễn Văn Thành
Tốc độ di chuyển cần trục v=20 m/ph.
Thời gian thay đổi tầm với t=72 s
Chế độ làm việc của các cơ cấu: chế độ TB => CĐ= 25%
I.2 Tính toán chung
1.1 Các thành phần tải trọng chính
a, Tải trọng nâng Q (N ).
Tải trọng nâng danh nghĩa máy trục là trọng lượng lớn nhất của vật nâng mà máy
có thể nâng được.Trong các loại máy trục kiểu cần, phần lớn tản trọng nâng sẽ thay
đổi theo tầm với, song tải trọng nâng danh nghĩa vẫn lấy theo trị số nâng lớn nhất
tương ứng tầm với nhỏ nhất R
min
.
Q = 8 (tấn)= 8x10
4
(N) <=> R
min
= 13 (m)
Đồ thị đặc tuyến tải trọng
10
ĐỒ ÁN MÁY VÀ CƠ GIỚI HÓA CÔNG TÁC LẮP GHÉP SVTH: TRƯƠNG THẾ NAM
Nguyễn Văn Thành
5
6
7
8
0

13 15
17
19
21
23 25
Q (
tan
)
R (m)
b,
Tải trọng do bản thân máy:
Trọng lượng bản thân máy trục bao gồm trọng lượng của các chi tiết, cụm chi
tiết, các cụm máy và kết cấu thép của máy. Thương tính toán sơ bộ dựa vào công
thức kinh nghiệm và theo đề bài.

11
ĐỒ ÁN MÁY VÀ CƠ GIỚI HÓA CÔNG TÁC LẮP GHÉP SVTH: TRƯƠNG THẾ NAM
R (m) 25 21 18 15 13
Q (tấn) 5 6 7 8 8
Nguyễn Văn Thành
Ta có bảng thống kê:
Các tham số khối lượng (kg = 10 N)
Trọng lượng chung của máy 79200
Kết cấu thép 49240
Các cơ cấu thiết bị điện 19800
Đối trọng tĩnh và động 30000
Cần 2800
Tháp 10300
Bàn quay 7900
Bệ không quay 11500

Tời nâng vật 3200
Tời nâng cơ cấu thay đổi tầm với 3200
Cơ cấu quay 2400
Cơ cấu di chuyển 3200
Palang nâng và cụm móc treo 400
Cụm bánh xe di chuyển (cả 4) 5500
Cabin điều khiển 1600
Palang nâng cần 400
c, Tải trọng gió:
Cần trục thiết kế làm việc ngoài trời nên khi thiết kế phải tính đến tải trọng gió.
Tải trọng gió thay đổi một cách ngẫu nhiên, trị số phụ thuộc vào thời tiết, khí hậu
của từng vùng va theo chiều cao tháp.
12
ĐỒ ÁN MÁY VÀ CƠ GIỚI HÓA CÔNG TÁC LẮP GHÉP SVTH: TRƯƠNG THẾ NAM
Nguyễn Văn Thành
Tải trọng gió được xem là tác dụng theo phương ngang và được xác định theo
công thức:
W
g
= q.n.c.
β
.A (N)
Trong đó :
- q: áp lực gió (N/m
2
).
+ áp lực trung bình ở trạng thái làm việc được lấy để chon tính toán chọn
động cơ, tính toán chi tiết theo độ bền lâu.
q
g1

= 150 (N/m
2
).
+ áp lực gió lớn nhất ở trạng thái làm việc.
q
g2
= 250 (N/m
2
) .
dùng để tính toán kết cấu kim loại.
+ áp lực gió ở trạng thái không làm việc.
q
gIII
= 450 (N/m
2
).
- c : Hệ số cản khí động.
+ c = 0,8–1,2 cho tháp và cần.
13
ĐỒ ÁN MÁY VÀ CƠ GIỚI HÓA CÔNG TÁC LẮP GHÉP SVTH: TRƯƠNG THẾ NAM
Nguyễn Văn Thành
+ c = 1,2 cho cabin, đối trọng, cáp, vật nâng.
- n: Hệ số kể đến sự tăng áp lực theo chiều cao.
-
β
: Hệ số động lực kể đến đặc tính xung động của tải trọng gió.
+ Với vật nâng
β
= 1,25.
+ Với cần trục tháp, nó phụ thuộc vào chiều cao và chu kỳ dao động riêng

của cần trục T
T =
α
c
th
L
H
Với Q =8 (tấn) và L = 24(m)
⇒
tra bảng 4
⇒

α
= 1,9.
Chiều cao tháp tính đến chốt chân cần: H
th
= 43 (m).
Chiều dài cần: L
c
= 24 (m).

⇒
T = 1,9
24
43
= 2,5 (s)
⇒
tra bảng 5, nội suy
⇒

β
= 1,725.
- A: Diện tích chắn gió: A= A
0
. (m
2
)
14
ĐỒ ÁN MÁY VÀ CƠ GIỚI HÓA CÔNG TÁC LẮP GHÉP SVTH: TRƯƠNG THẾ NAM
Nguyễn Văn Thành
Với A
0
: Diện tích bề mặt được giới hạn bởi đường biên ngoài của kết cấu.

ϕ
: Hệ số kể đến phần lỗ hổng.
Với kết cấu dàn lấy:
ϕ
= 0,2–0,4=>
ϕ
= 0,3.
Với kết cấu có thành kín, đối trọng:
ϕ
= 1.
Với các cơ cấu:
ϕ
= 1.
c.1 Khi gió tác dụng theo phương vuông góc.
- Đối trọng:
+ n = 1

+ A
0
= 1,3.2,6 = 3,38(m
2
)
⇒
A = 1. 3,38 =3,38 (m
2
)
+ W
I
g
= 150.1.1,2.1,25. 3,38 = 760,5 (N).
+ W
II
g
= 250.1.1,2.1,25. 3,38 = 1521 (N).
+ W
g
III
= 450.1.1,2.1,25. 3,38 = 4563 (N).
-Thân tháp:
+ Hệ số n = 1 cho 10(m) đầu:
15
ĐỒ ÁN MÁY VÀ CƠ GIỚI HÓA CÔNG TÁC LẮP GHÉP SVTH: TRƯƠNG THẾ NAM
Nguyễn Văn Thành
n = 1,32 cho 10(m) tiếp .
n = 1,52 cho 10(m) tiếp.
n=1,7 cho 10 (m) tiếp.
+ Diện tích chắn gió:

A
1
= 1,7.10 = 17 (m
2
) = A
2

≈
A
3

≈
A
4
+ W
I
g
= 150.0,4. 1,725.17.(1+1,32+1,52+1,7)= 7438(N).
+ W
II
g
= 250.0,4. 1,725.17.(1+1,32+1,52+1,7)= 12387 (N).
+ W
III
g
= 450.0,4. 1,725.17.(1+1,32+1,52+1,7)= 22286 (N).
- Cần:
+ n = 1,8.
+ A
c

=0,7.24 = 16,8 (m
2
).
+ W
I
g
= 150. 0,4 .1,8.1,5.1,725.16,8 =3572(N).
+ W
II
g
= 250. 0,4 .1,8.1,5.1,725.16,8 = 5954(N).
+ W
III
g
= 450. 0,4 .1,8.1,5.1,725.16,8 = 10716(N).
-CaBin:
16
ĐỒ ÁN MÁY VÀ CƠ GIỚI HÓA CÔNG TÁC LẮP GHÉP SVTH: TRƯƠNG THẾ NAM
Nguyễn Văn Thành
+ n = 1,7
+ A
cb
= 2.2,4 = 4,8(m
2
).
+ W
I
g
= 150.1,7.1,2.1,25.4,8.1 = 1836 (N).
+ W

II
g
= 250.1,7.1,2.1,25.4,8.1 = 3060 (N).
+ W
III
g
= 450.1,7.1,2.1,25.4,8.1 = 5508 (N).
- Vật nâng :
+ n = 1,9.
+ A = 10(m
2
).
+ W
I
g
= 150.1,9.1,2.1,25.10 = 4275 (N).
+ W
II
g
= 250.1,9.1,2.1,25.10 =7125 (N).
c.2 Khi gió tác dụng theo phương song song.
- Đối trọng:
+ n = 1.
+ A
0
= 1,3.2,6 = 3,38(m
2
)
⇒
A = 1. 3,38 =3,38 (m

2
).
+ W
I
g
= 150.1.1,2.1,25. 3,38 = 760,5 (N).
17
ĐỒ ÁN MÁY VÀ CƠ GIỚI HÓA CÔNG TÁC LẮP GHÉP SVTH: TRƯƠNG THẾ NAM
Nguyễn Văn Thành
+ W
II
g
= 250.1.1,2.1,25. 3,38 = 1521 (N).
+ W
g
III
= 450.1.1,2.1,25. 3,38 = 4563(N).
-Thân tháp:
+ Hệ số n = 1 cho 10(m) đầu.
n = 1,32 cho 10(m) tiếp.
n = 1,52 cho 10(m) tiếp.
n=1,7 cho 10 (m) tiếp.
+ Diện tích chắn gió:
A
1
= 1,7.10 = 17 (m
2
) = A
2

≈
A
3
.
+ W
I
g
= 150.0,4. 1,725.17.(1+1,32+1,52+1,7)= 7438 (N).
+ W
II
g
= 250.0,4. 1,725.17.(1+1,32+1,52+1,7)= 12397 (N).
+ W
III
g
= 450.0,4. 1,725.17.(1+1,32+1,52+1,7)=16715(N).
- Cần:
+ n = 1,8.
+ A
c
=0,8.24.sin(65
0
)=17,4 (m
2
).
18
ĐỒ ÁN MÁY VÀ CƠ GIỚI HÓA CÔNG TÁC LẮP GHÉP SVTH: TRƯƠNG THẾ NAM
Nguyễn Văn Thành
+ W
I

g
= 150. 0,4 .1,8.1,5.1,725.17,4 = 3647(N).
+ W
II
g
= 250. 0,4 .1,8.1,5.1,725.17,4= 6078 (N).
+ W
III
g
= 450. 0,4 .1,8.1,5.1,725.17,4 = 8206 (N).
-CaBin:
+ n = 1,7.
+ A
cb
= 2.2,4 = 4,8(m
2
).
+ W
I
g
= 150.1,7.1,2.1,25.4,8.1 = 1836(N).
+ W
II
g
= 250.1,7.1,2.1,25.4,8.1 = 3060(N).
+ W
III
g
= 450.1,7.1,2.1,25.4,8.1 = 5508 (N).
- Vật nâng:

+ n = 1,9.
+ A = 10(m
2
).
+ W
I
g
= 150.1,9.1,2.1,25.10 = 4275 (N).
+ W
II
g
= 250.1,9.1,2.1,25.10 =7125 (N).
Bảng thống kê tải trọng tác dụng của gió vào các cơ cấu máy.
19
ĐỒ ÁN MÁY VÀ CƠ GIỚI HÓA CÔNG TÁC LẮP GHÉP SVTH: TRƯƠNG THẾ NAM
Nguyễn Văn Thành
Các bộ phận gió I gió II gió III
v.góc s.song v.góc s.song v.góc s.song
Đối trọng
760,5 760,6 1521 1521 4563 4563
Thân tháp
7438 7438 12397 12397 22286 16715
Cần
3572 3647 5954 6078 10716 8206
Cabin
1836 1836 3060 3060 8568 8568
vật nâng
4275 4275 7125 7125

d, Tải trọng quán tính.

-Lực quán tính khối lượng chuyển động tịnh tiến: P
qt
= m.a =
tg
vG
.
.
.
m, G= 79,2.10
4
(N) khối lượng vật nâng và phần chuyển động tịnh
tiến.
V=20 (m/ph)= (m/s): Vận tốc chuyển động tịnh tiến.
t = 6 (s) thời gian mở máy.
+ Cho cả cần trục di chuyển:
P
qt
=
6.60.10
20.10.2,79
4
= 4400 (N).
+Cho vật nâng và móc:
20
ĐỒ ÁN MÁY VÀ CƠ GIỚI HÓA CÔNG TÁC LẮP GHÉP SVTH: TRƯƠNG THẾ NAM
Nguyễn Văn Thành
Nâng P
qt
v
=

6.60.10
2010).4,05(
4
+
= 300 (N).
Hạ P
qt
v
=
6.60.10
30.10)4,05(
4
+
= 450 (N).
–Momen lực quán tính khối quay cơ cấu: M
qt
= J.
t
ω
Với
ω
= 2.
π
.n = 2.3,14.
60
6,0
= 0,28 (vòng.s
-1
).
J =

2
2
mR
=
2
2,3.10.30
24
+
2
2,1.10.3,10
24
+
2
8,1310.8,2
24
+
2
2,1.10.6,1
24
+
2
3,26.10.5
24

= 2159.10
4
(kg.m
2
)
⇒

M
qt
= 100,8.10
4
(N.m).
–Lực quán tính li tâm nằm ngang của phần quay cần:
P
qt
lt
= m
q
q
2
ω
R = 2,8.0,6
2
.13,8.10
4
=139104 (N).
– Lực quán tính tiếp tuyến khi phần quay cần trục chuyển động không ổn định.
21
ĐỒ ÁN MÁY VÀ CƠ GIỚI HÓA CÔNG TÁC LẮP GHÉP SVTH: TRƯƠNG THẾ NAM
Nguyễn Văn Thành
P
qt
tt
= m
q
.
t

ω
.R =
6
3,26.28,0.10.8,2
4
= 34365 (N).
22
ĐỒ ÁN MÁY VÀ CƠ GIỚI HÓA CÔNG TÁC LẮP GHÉP SVTH: TRƯƠNG THẾ NAM
Nguyễn Văn Thành
H
dc
H
nv
H
Gc
36700
19600
2400
3200
6000
9960
W
c
W
n
Wb
W
th
W
dt

G
b
G
th
G
dt
G
t
G
d
G
G
c
1200
23
ĐỒ ÁN MÁY VÀ CƠ GIỚI HÓA CÔNG TÁC LẮP GHÉP SVTH: TRƯƠNG THẾ NAM
Nguyễn Văn Thành
Hình 8: Sơ đồ tải trọng tác dụng trên máy.
1.2 Cơ cấu nâng vật.
a, Chọn sơ đồ dẫn động (Hình 9).
1
2
3
4
5
1. Động cơ.
2. Khớp nối.
3. Phanh.
4. Hộp giảm tốc.
5. Tang cuốn cáp.

24
ĐỒ ÁN MÁY VÀ CƠ GIỚI HÓA CÔNG TÁC LẮP GHÉP SVTH: TRƯƠNG THẾ NAM
Nguyễn Văn Thành
b, Sơ đồ mắc cáp
c, Tính lực căng cáp lớn nhất
Ta sử dụng palang đơn có bội suất a=2
Lực căng cáp lớn nhất trong palang khi nâng vật:
S
max
=
r
p
a
Q
ηη

Q= 8.10
4
(N) Tải trọng nâng lớn nhất bỏ qua móc treo.
p
η
: Hiếu suất palăng.
25
ĐỒ ÁN MÁY VÀ CƠ GIỚI HÓA CÔNG TÁC LẮP GHÉP SVTH: TRƯƠNG THẾ NAM