Thiết kế cổng trục chức năng Q=20T phục vụ cho ngành xây dựng

Đồ án Tốt Nghiệp Tr-ờng Cao Đẳng Công Nghệ
Khoa Cơ Khí Chế Tạo Máy
1

Bộ giáo dục và đào tạo Cộng hoà xã hội chủ nghĩa việt nam
Tr-ờng đại học Đà Nẵng Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
o0o o0o






Thiết kế cổng trục sức nâng Q= 20

T
phục vụ cho ngnh xõy dng




Họ và tên sinh viên: Đỗ Quang Thắng
Vừ Nguyờn Giang
Hunh Kim Long
Lớp : 08 C2
Ngành : C Khớ Ch To Mỏy

Đồ án Tốt Nghiệp Tr-ờng Cao Đẳng Công Nghệ
Khoa Cơ Khí Chế Tạo Máy
2
1. Đề ti thiết kế :
Thiết kế cổng trục sức nâng Q= 20

T phục vụ cho ngnh xõy dng
Các số liệu ban đầu làm thiết kế:
- Sức nâng Q = 20T; khẩu độ 3,5 (m)
- Hành trình xe con L = 3,5 (m)
- Chiều cao nâng:
+ Từ mặt ray : 8 (m)
+ Từ cốt âm so với mặt ray (13,5 m)là H = 21,5 (m)
- Tốc độ nâng 8 m/ph
- Tốc độ di chuyển xe con : 10 (m/ph)

- Tốc độ di chuyển cổng trục 32 (m/ph)
Chế độ làm việc : ng Điều khiển từ Cabin .
2. Nội dung các phần thuyết minh tính toán:
- Xác định kích th-ớc hình học của cổng trục .
- Tính toán thiết kế:
+ Cơ cấu nâng vật
+ Cơ cấu di chuyển cổng trục
+ Cơ cấu di chuyển xe con
+ Kết cấu thép cổng trục
3. Các bản vẽ và đồ thị:
- Bản vẽ tổng thể Ao
- Bản vẽ các ph-ơng án Ao
- Bản vẽ lắp cơ cấu nâng Ao
- Bản vẽ lắp cơ cấu di chuyển xe Ao
- Bản vẽ lắp cơ cấu di chuyển cầu lăn Ao
- 2 Bản vẽ QTCN Ao (kèm theo bản vẽ chế tạo )
4. Cán bộ h-ớng dẫn chính :
Thầy Nguyễn Thái D-ơng
5. Ngy giao ti thit k : Ngày tháng năm 2011
6. Ngày hoàn thành : Ngày tháng năm 2011

Cán bộ h-ớng dẫn tốt nghiệp
(Ký tên và ghi rõ họ tên)





Nhiệm vụ thiết kế tốt nghiệp đã đ-ợc
Đồ án Tốt Nghiệp Tr-ờng Cao Đẳng Công Nghệ

Khoa Cơ Khí Chế Tạo Máy
3
Bộ môn thông qua ngày tháng năm 2011
Tr-ởng bộ môn
(Ký tên và ghi rõ họ tên)





Sinh viên đã hoàn thành và nộp đồ án cho
Bộ môn ngày tháng năm 2011
TRUNG HI NG BO V
(Ký tên và ghi rõ họ tên)

Mục lục

Lời nói đầu




Ch-ơng I: Giới thiệu chung
I. Giới thiệu chung về cổng trục
1.1 Giới thiệu chung
1.2 Xe con
1.3 Cơ cấu di chuyển cổng

Đồ án Tốt Nghiệp Tr-ờng Cao Đẳng Công Nghệ
Khoa Cơ Khí Chế Tạo Máy
4
Ch-ơng II: Tính toán cơ cấu nâng
I. Tính toán cơ cấu nâng
1.1 . Lựa chọn pa lăng cáp, đ-ờng kính tang và puly
1.2 Sơ đồ dẫn động cụm cơ cấu nâng
1.3 Chọn và tính toán kiểm tra bền cụm móc treo
1.4 Lựa chọn ổ tựa cho móc treo
1.5 Tính toán cụm tang
1.6 Tính toán trục tang
1.7 Kiểm tra trục về độ bền quá tải
1.8 Chọn ổ lăn cho trục tang
II Tính công suất động cơ và chọn hộp giảm tốc cơ cấu nâng
2.1 Tính công suất động cơ
2.2 Kiểm tra động cơ
2.3 Chọn khớp nối

2.4 Kiểm tra động cơ chọn
2.5 Chọn khớp nối
Ch-ơng III: Cơ cấu di chuyển xe con
I. Sơ đồ bố trí xe con trên dầm cổng trục
1.1 Xác định lực cản di chuyển
1.2 Tính công suất động cơ sơ bộ và chọn Hộp giảm tốc
1.3 Kiểm tra động cơ

1.4 Tính phanh và chọn phanh

II. Tính toán bánh xe di chuyển xe con

2.1 Tải trọng tính toán tác dụng lên bánh xe

III. Tính trục truyền cho cơ cấu di chuyển xe con

3.1 Sơ đồ trục di chuyển xe

3.2 Chọn khớp nối

3.3 Sơ đồ lực tác dụng lên trục

3.4 Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi theo hệ số an toàn

3.5 Kiểm tra trục về độ bền quá tải

3.6 Chọn ổ lăn cho trục

Đồ án Tốt Nghiệp Tr-ờng Cao Đẳng Công Nghệ
Khoa Cơ Khí Chế Tạo Máy

5
3.7 Chọn khớp nối

Ch-ơng IV: Cơ cấu di chuyển cổng trục

I. Lựa chọn ph-ơng án dẫn động cơ cấu di chuyển cổng

1.1 Lựa chọn ph-ơng án

1.2 Xác định lực nén bánh lên bánh xe di chuyển cổng

1.3 Xác định lực cản di chuyển và tính công suất động cơ

1.4 Tính công suất động cơ và chọn động cơ

1.5 Tính chọn bộ truyền ngoài

1.6 Kiểm tra động cơ

1.7 Kiểm tra an toàn bám của động cơ

1.8 Tính toán bánh xe di chuyển

1.9 Tính trục truyền

1.10 Kiểm nghiệm trục theo độ bền mỏi

1.11 Kiểm tra trục về độ bền quá tải

1.12 Chọn ổ lăn

Đồ án Tốt Nghiệp Tr-ờng Cao Đẳng Công Nghệ
Khoa Cơ Khí Chế Tạo Máy
6
Lời nói đầu
- Trong những năm trở lại đây n-ớc ta đã và đang b-ớc vào công cuộc công
nghiệp hoá, hiện đại hoá. Do đó với sự đầu t- mạnh của nhà n-ớc vào nghành
xây dựng cơ bản, nghành xây dựng cơ bản đã và đang có những b-ớc phát
triển nhảy vọt tạo đà cho sự phát triển kinh tế và xã hội ở n-ớc ta. Trong sự
phát triển chung đó để có thể đáp ứng đ-ợc những yêu cầu về cơ giới hoá
trong xây dựng dân dụng và công nghiệp, xây dựng cầu và các công trình
thuỷ lợi cũng nh- các nghành khai thác chế biến dầu khí ngành cơ khí chế
tạo máy đã và đang có những tiến bộ v-ợt bậc về công nghệ tiên tiến, cũng
nh- chủng loại sử dụng. Trong điều kiện n-ớc ta hiện nay cùng với sự phát
triển của khoa học công nghệ xây dựng và sản suất vật liệu xây dựng, máy
xây dựng ngày càng đ-ợc hoàn thiện đã có thể tiến tới tự thiết kế, chế tạo các
máy và các thiết bị hiện đại. Với việc cơ giới hoá trong xây dựng sẽ làm tăng
năng suất lao động, tăng nhịp độ thi công cũng nh- đảm bảo chất l-ợng công
trình và hạ giá thành sản phẩm, thậm chí trở thành nhân tố quyết định đến sự
hình thành một công trình hiện đạiChính vì những lý do trên, máy xây
dựng ngày càng có ý nghĩa và vai trò lớn hơn trong công tác xây dựng cơ bản
nói riêng và nền kinh tế nói chung.
- Sau một thời gian dài học tập và rèn luyện trong khoa co khí chế tạo tại
Tr-ờng Cao Đẵng Công Nghệ Đà Nẵng, đ-ợc sự chỉ dạy tận tình nhiệt huyết
của các thầy các cô và với sự cố gắng của bản thân, đã trang bị tốt cho sinh
viên chúng em trong công việc sau này. Đề tài tôt nghiệp chính là sự hệ
thống lại toàn bộ kiến thức đã học và là cơ sở để đánh giá tốt qúa trình học
tập của mỗi sinh viên.Với đề ti tốt nghiệp l Thiết kế cổng trục sức nâng 20
(tấn) phục phụ cho ngành xây d-ng . Đợc sự chỉ bo tận tình của các thầy
trong khoa, đặc biệt là sự h-ớng dẫn chỉ bảo tận tình của thày giáo Nguyễn

Thái D-ơng đã giúp em hoàn thành đồ án tốt nghiệp đ-ợc giao đúng thời gian
và khối l-ợng công việc mà Bộ môn và các thày đã giao.
- Với sự nỗ lực của nhóm để hoàn thiện cho đồ án tốt nhất. Tuy nhiên với khả
năng và điều kiện tài liệu ch-a cho phép dù có cố gắng nh-ng đồ án chắc
chắn còn nhiều sai sót kính mong các thầy xem xét bỏ qua.
- Một lần nữa em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thày giáo Nguyễn TháI
D-ơng và tất cả các thày cô trong khoa cơ khí thuộc Tr-ờng Cao Đẳng Công
Đồ án Tốt Nghiệp Tr-ờng Cao Đẳng Công Nghệ
Khoa Cơ Khí Chế Tạo Máy
7
Nghệ đã dạy bảo và giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập và làm đồ án tốt
nghiệp.


Nng , tháng năm 2011
Sinh viên thực hiện
Đỗ Quang Thắng
Vừ Nguyờn Giang
Hunh Kim Long

§å ¸n Tèt NghiÖp Tr-êng Cao §¼ng C«ng NghÖ
Khoa C¬ KhÝ ChÕ T¹o M¸y
8
Ch-¬ng I: giíi thiÖu chung
I. Giới thiêu chung về thiết bị nâng - chuyển
- Máy trục là một loại máy nâng chuyển và vận chuyển một trong những
phương tiện quan trọng cua việc cơ giới hoá các quá trình sản xuất tronh các
ngành kinh tế quốc dân
Ơ nuớc ta hiện nay , ngành máy nâng chuyển là một ngành công nghiệp
phát triển tương ương ngày càng cao về thiết bị vậng chuyển của các ngành
kinh tế quốc dân .Sự phát triển mạnh mẽ của công nghiệp , luôn mong muốn
nâng cao năng suất lao động , do vậy phải phát triển ko ngừng cải tiến kỷ
thuạt máy nâng va vậng chuyển
Công nghiệp xây dựng trước kia rất ít cần trục ,ngày nay thậm chí khi xây
dưng nhỏ củng không thể thiếu cần trục chưa noi chi dên xây dựng toà nha
cao tầng và kỷ thuật xây lap từng khối lớn , trong thời kì hội nhập lại càng
chú trọng và không ngừng cải tiến kỷ thuật để đạp ứng được yêu cầu của
nganh công nghiệp xây dựng.
Trong ngành công nghiệp mỏ thì cần các loại thang tải .xe kíp băng
tải…vv. Trong ngành luyện kim có những cần trục nặng phục vụ kho chứa
quặng và nhiên liệu…vv.
Máy nâng và vận chuyển phục vụ nhà ở , những nhà công cộng ,các cưả
hiệu lớn và các ga tàu điện ngầm như thang máy , trong đó co thang điện cao
tốc cho các nhà cao tầng buồng chở người và thang điện liên tục , trong các
siêu thị người ta dùng rất nhiều các thang cuống …vv.
Trong nhà máy hay phân xưởng cơ khí thì người ta trang bị nhiều máy
nâng chuyển di động như cần trục , cầu trục , cỗng trục dùng điện hay khí
nen,thuỷ lưc đạt năng suất cao để di chuyển các chi tiết máy hoặc máy…vv
Ngành máy nâng và vận chuyển hiện đại đang thực hiện rộng rãi việc cơ giới
hoá quá trình vận chuyển trong các ngành công nghiệp và kinh tế quốc dân

.Sự phát triển của kỉ thuật nâng – vậng chuyển phải theo cải tiến các máy
móc , tinh sảo hơn , giảm nhẹ trọng lượng , giảm nhẹ giá thành , nâng cao
chất lượng sử dụng , tăng mức sản xuất , đơn giản hoá tự động hoá việc điều
khiển và chế tạo nhửng máy mới nhiều hiệu quả để thoả mãn yêu cầu ngày
càng tăng của nền kinh tê quốc dân.
Ơ nước ta , máy nâng và vận chuyển cũng đả sử dụng rộng rải trong một số
ngành như xếp dở hàng hoá ở các bến cảng nhà ga va đường sắt . Trong công
nghiệp xây dựng nhà ở trong các nhà máy luyện kim ,… và lâm nghiệp xây
dựng công nghiệp và quốc phòng . Trong tình hình kinh tế phát triển như
hiện nay , máy nâng và vậng chuyển ngày càng trở thành nhu cau cấp bách
do nhu cầu sản suất ngày càng cao.
Các loại máy nâng và vậng chuyển có thể phân ra thành hai loai :
+ Máy vận chuyển theo chu kỳ
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 là cơ cấu chính được gọi là máy
trục . Loại này gồm các loại như kích tời , palăng , cần trục , cầu trục , cỗng
trục …vv.
§å ¸n Tèt NghiÖp Tr-êng Cao §¼ng C«ng NghÖ
Khoa C¬ KhÝ ChÕ T¹o M¸y
9
Trong đó cần trục , cẩu trục, cẩu trục, cỗng trục co thể vận chuyển vật
nặng theo cả ba hướng trong không gian .Để mang lại hiệu quả cao cho
phương án thiết kế , ta cần phải nắm vững các đặc điểm về máy trục.
+ các thông số cơ bản của máy trục:
Đặc tính của máy trục được biểu thị bằng nhửng thông số cơ bản sau :
- Tải trọng nâng Q :
Tải trọng nâng là đặt tính cơ bản của máy trục biểu thị bằng T hay N.

Tải trọng nâng gồm trọng lượng của vật cộng với trọng lượng của cơ cấu móc
hàng . Tải trọng nâng có giới hạn rất lớn từ vai chục T đến hàng chục nghàn N .
Trong thực tế sử dụng để thuận tiện người ta thường dùng đơn vị đo là khối
lượng :Kg , tấn.
- Chiều cao nâng hàng H (m)
Chiều cao nâng là khoảng cách từ mặt sàn , bải làm việc của máy trục đến
vị trí
cao nhất của cơ cấu móc .
- Tốc độ làm việc V ( m/ph hay m/s )
Tốc độ làm việc xác định theo điều kiện làm việc và theo từng loại máy
trục , tốc
Độ nâng thường nằm trong giới hạn từ 10-30 (m/ph)
- khẩu độ L ( m )
Đây là thông sô biểu thị phạm vi hoạt động của máy trục , khẩu độ L của
cần trục hay cỗng trục là khoang cách từ tâm bánh xe di chuyển này đến tâm
bánh xe di chuyển kia .
+ Chế độ làm việc của máy trục :
Máy trục làm viẹc theo chế độ ngắn hạn , lặp đi lặp lại . Bộ phận làm
việc bộ phận nâng hạ , di chuyển qua lại theo chu kì , ngoài thời gian làm việc
co thời gian dừng máy , tức la động cơ tắt , thời gian dưng dùng để sử dụng móc
hay tháo móc để chuẩn bị cho chu kì tiếp theo .Ngoài ra , mỏi quá trình chuyển
động qua lại có thể phân ra các thời kì chuyển động không ổn định , như trong
thời kì mở máy , phanh và thời kì ổn định
+ Chế độ nhẹ :
Đặc điểm của chế độ nhẹ là hệ số sử dụng tải trọng thấp kq = 0,5 ,
cường độ làm việc của động cơ nhỏ , trung bình khoảng 15% , số lần mở máy
trong một giờ dưới 60 lần và co nhiều quảng ngắt lâu . Trong nhóm này có cơ
cấu nâng và cơ cấu di chuyển của cần trục sửa chửa , cần trục đặt trong không
gian máy , cơ cấu di chuyển cần các cần trục xây dựng và cần trục cảng …vv.

+ Chế độ trung bình :
Đặc điểm của các cơ cấu chế độ trung bình là chúng lam việc với những
tải trọng khác nhau , hệ số sử dụng tải trọng ,vận tốc làm việc trung bình , cường
độ làm việc khoảng 25% số lần mở máy trong một giờ đến 120 lần .Trong nhóm
máy này là tất cả các cơ cấu cần trục ở phân xưởng cơ khí và lằp ráp , cơ cấu
quay của cần trục và palăng điện.
+ Chế độ nặng :
Đặc điểm của chế độ nặng là hệ số sử dụng tải cao , kq = 1 , vận tốc
làm việc lớn , cường độ làm việc 40% số lần mở máy trong 1 giờ là 240 lần .
Đồ án Tốt Nghiệp Tr-ờng Cao Đẳng Công Nghệ
Khoa Cơ Khí Chế Tạo Máy
10
Trong nhúm ny cú tt c cỏc c cu cn trc phõn xng cụng ngh , kho
cỏc nh mỏy sn xut hng lot ln , c cu nõng ca cn trc xõy dng.
+ Ch rt nng :
c im lỏ ti trng thng xuyờn lm vic ti trng danh ngha
kq = 1 , vn tc cao , cng lm vic trong kgong 40-60% s ln m mỏy
trong mt gi l 360 ln , tuc nhúm mỏy ny l tt c cỏc c cu cn trc
phõn xng cụng ngh v cỏc kho thuc ngnh luyn kim .
+ Khi tớnh toỏn cỏc c cu mỏy trc ngi ta phõn bit ba trng hp ti
trng tớnh toỏn i vi trng thỏi lm vic v trng thỏi khụng lm vic ca mỏy
nh sau :
- Trng hp 1 : ti trng bỡnh thng ca trng thỏi lm vic bao gm trng
lng danh ngha ca vt nõng v b phn mang , trng lng bn thang mỏy
, cỏc ti trng ng trong quỏ trỡnh m v hm c cu .
- Trng hp 2 : ti trng ln nht ca trng thỏi lm vic bao gm trng
lng danh ngha ca vt nõng v b phn mang , trng lng bn thõn mỏy ,
ti trng ng ln sut hin khi m mỏy ,v phanh ụt ngt , hoc khi mt
in , cú in bt ng ti trng giú ln nht khi lm vic v ti trng do
dc ln nht cú th . Cỏc tr s ti trng ln nht ca trng thỏi lm vic

thng hng ch bi nhng iu kin bờn ngoi nh s trc trn ca bỏnh
xe trờn ray tr s mụ men phanh ln nht , mo men gii hng ca khp
nivv.
- Trng hp 3 : ti trng ln nht ca trng thỏi khụng lm vic ca mỏy
t ngoi tri , bao gm trng lng bn thõn ,ti trng giú ln nht ,trng
thỏi khụng lm vic v ti trng do dc ca ng , i vi trng hp
ny ch tớnh toỏn cho cỏc chi tit ca b phõnj hm giú cỏc thiột b phanh
hm v c cu thay i tm vi .
II : Gii thiu cng trc thi cụng :
1.1. Đặc điểm làm việc của cổng trục thiết kế:
a. Mục đích sử dụng của cổng trục thiết kế:
- Cổng trục thiết kế để phục phụ các thiết bị và nâng hạ cửa đập của nhà máy
thuỷ điện Đrâyhơlinh.
b. Yêu cầu về tốc độ , cấu tạo và điều khiển:
- Sức nâng của cổng trục Q = 20 (tấn); khẩu độ 3,5 (m); hành trình di chuyển
của xe con L = 3,5 (m);
- Chiều cao nâng : Từ mặt ray : 8 (m)
+ Từ cốt âm so với mặt ray (cao 13,5 m) là H = 21,5 (m)
+ Tốc độ nâng 8 m/phút.
- Tốc độ di chuyển xe con v
x
(max) = 60 (m/phút)
- Tốc độ di chuyển của cổng trục v
c
(max) = 120 (m/ph)
- Chế độ làm việc nặng. Điều khiển từ Cabin.
1.2 Cấu tạo chung:
Đồ án Tốt Nghiệp Tr-ờng Cao Đẳng Công Nghệ
Khoa Cơ Khí Chế Tạo Máy
11

- Với nhiệm vụ thiết kế là cổng trục có sức nâng Q = 20 (tấn) và khẩu độ L
=3,5 m ta lựa chọn ph-ơng án thiết kế là cổng trục hai dầm xe con di chuyển
trên ray đặt trên hai dầm. Sơ đồ hình chung cổng trục thiết kế nh- hình 1.10.
- Cổng trục này đ-ợc thiết kế với khẩu độ nhỏ, với hai chân đ-ợc liên kết cứng
với dầm. Nh- vậy sẽ giúp cho công việc lắp dựng đơn giản hơn, giảm thời
gian do đó tăng năng suất lao động.
a) Hình chung cổng trục thiết kế : ( Hình 1.10 )
1 : Cụm cơ cấu di chuyển 5 : Sàn công tác
2 : Giàn leo cổng trục 6 : Xe con di chuyển
3 : Chân cổng 7 : Dầm chính
4 : Ca bin 8 : Móc treo

Hinh 1.10 hỡnh chung ca cng trc
1.2 Xe con :
Đồ án Tốt Nghiệp Tr-ờng Cao Đẳng Công Nghệ
Khoa Cơ Khí Chế Tạo Máy
12
- Xe s dng trờn cng trc l x con c la chn theo kờt cu dm cu v
ti trng nõng ca cng trc . Xe con di chuyn trờn ray t trờn hai dm ca
cng trc bng c cu di chuyn chung . Trờn xe con b trớ 2 c cu chớnh l
: c cu di chuyn xe con v cm c cu nõng ti trng Q =20 (tn)
- Cỏc thụng s c bn ca xe con :
- Tổng trọng l-ợng xe con Q
x
= 7000 (kg)
- Chiều dài : L = 2600 (mm)
- Chiều rộng: B = 2600 (mm)
- Chiều cao: h = 380 (mm)
- Khoảng cách giữa 2 bánh xe: l = 2200 (mm)
a. Cơ cấu di chuyển xe con

Cơ cấu di chuyển xe con nh- hình 1.12 :


Hình 1.12 : Cơ cấu di chuyển xe con
1 : Động cơ ; 2 : Phanh ; 3 : Hộp giảm tốc
4 : Bánh xe ; 5 : Khớp nối ; 6 : Gối đỡ trục bánh xe
Bánh xe di chuyển xe con nhận đ-ợc chuyển động chung từ động cơ 1, qua hộp
giảm tốc 3 và đ-ợc khớp nối răng 5 truyền chuyển động tới hai bánh xe chủ động 4
đ-ợc chạy trên hệ thống ray đ-ợc lắp trên dầm chính của cổng trục
Cụm bánh xe bị động có tác dụng phân bố đều lực tác dụng lên cổng và để dễ dàng
cho xe con di chuyển. Cụm bánh xe chủ động đ-ợc liên kết với cụm bánh xe bị
động bằng các thanh thép CT3 có kết cấu dạng hộp .
c. Cụm cơ cấu nâng :
Cơ cấu nâng của cổng trục đ-ợc đặt trên xe con . Ph-ơng án này có -u điểm là
làm cho xe con có kết cấu gọn. Nh-ng ph-ơng pháp này có nh-ợc điểm là làm
Đồ án Tốt Nghiệp Tr-ờng Cao Đẳng Công Nghệ
Khoa Cơ Khí Chế Tạo Máy
13
tăng khối l-ợng của xe con và do đó làm tăng trọng l-ợng của dầm cầu đến 20
%.






CHƯƠNG II
I.Tính toán cơ cấu nâng
( H-ớng dẩn đồ án máy nâng. ) (HD ĐAMN
( Máy và thiết bị nâng chuyển) ( M$TBNC)

1.1. Lựa chọn pa lăng cáp , đ-ờng kính tang và pu ly .
( Bảng 2,6 HDĐAMN ) bội suất palăng a = 3
Lực căng max trong pa lăng khi nâng vật
S
max
=
r
p
a.2
Q

(N) (1,14 M$TBNC )
Trong đó :Q : Tải trọng nâng max
Q = Q
n
+ Q
mỏctreo
= 200 + 3,2 = 203,2 (KN)
a : Bội suất pa lăng a = 3
: Hiệu suất của pu ly. Chọn = 0,97 ( = 0,97 0,98)
r : Số pu ly đổi h-ớng cáp r = 0

p
: Hiệu suất pa lăng

p
=
a).1(
1
a

=
3).97,01(
97,01
3


0,97 ( 1,12 M$TBNC )
S
max
=
0
97,0.93,0.3.2
203200
= 36,42 (KN)
+ Kích thớc dây : Kích thớc dây cáp đợc chọn dựa vào công thức (2.10)
Từ lực nâng S
max
ta đi lựa chọn cáp kéo theo lực kéo tĩnh
S
max
.n {S
đ
}
n : Hệ số an toàn bền của cáp chọn n = 6
Đồ án Tốt Nghiệp Tr-ờng Cao Đẳng Công Nghệ
Khoa Cơ Khí Chế Tạo Máy
14
{S

đ
} 36,42.6 = 218,52 (KN)
{S
đ
}: Lực kéo đứt của cáp .Từ {S
đ
} 218,52 (KN)
Ta lựa chọn cáp bện đôi kiểu DIEPA 1315Z 14 .Có đ-ờng kính cáp d
c
= 14 (mm).
{S
đ
}= 220 (KN).
b
= 1800 (N/cm
2
)
1.2 . Sơ đồ cụm dẫn động cơ cấu nâng :1 : Động cơ 2 : Khớp nối
3 : Phanh điện thuỷ lực 4 : Hộp giảm tốc
5 : Tang cuốn cáp ; 6 : ổ đỡ ; 7 : Cụm móc treo

Hình 1.15 : Sơ đồ cụm dẫn động cơ cấu nâng
1.3. Chọn và tính toán kiểm tra bền cụm móc treo :
Đồ án Tốt Nghiệp Tr-ờng Cao Đẳng Công Nghệ
Khoa Cơ Khí Chế Tạo Máy
15

Hình 1.16 : Kết cấu móc treo

-Từ tải trọng nâng Q= 20(tấn) ta chọn móc treo có kích th-ớc (nh- hình vẽ )

1.3 ) Tính toán móc treo
-Vật liệu chế tạo móc treo tại mặt cắt nguy hiểm.Mặt cắt A A và I I.
-Tại mặt cắt I-I tính theo sức bền kéo có

k
=
2
d.
Q.4

{} ( 3,1 M$TBNC )
{}: ứng suất bền cho phép {} = 5000 6000 (N/cm
2
)
d : Đ-ờng kính chân ren d = 60 (mm) = 6 (cm)

k
=
2
7.14,3
200000.4
= 5199,5 (N/cm
2
)
mặt cắt I I thoả mãn điều kiện bền kéo .
- Tại mặt cắt A-A : Ta coi móc nh- thanh cong ứng suất max kéo thớ trong mặt cắt

A
=
2/

.
DFk
eQ
(N/cm
2
) ( 2,2 HD ĐAMN)

Đồ án Tốt Nghiệp Tr-ờng Cao Đẳng Công Nghệ
Khoa Cơ Khí Chế Tạo Máy
16
F: Diện tích mặt cắt A-A thay mặt cắt đang xét bằng 1 hình thang
F =
2
B.B
21
.h
o
=
2
5,75,10
.8,4 = 75,6 (cm
2
)
Trong đó :
e
2
: Khoảng cách từ trọng tâm mặt cắt (tâm kéo ) đến điểm phía trong
( thớ trong )

Hình 1.17 : Mặt cắt móc treo
e
2
=
21
21
BB
BB.2


.
3
h
o
(cm) ( 2,3 HD ĐAMN)

e
2
=
5,105,7
5,105,7.2


.
3
4,8
= 4 (cm)
e
1
= 8,4 - 4 = 4,4 (cm)

k : Hệ số phụ thuộc độ cong và hình dạng của mặt cắt móc (Hệ số dạng hình học )
( 2,4 HD ĐAMN)

k =
o21
h).BB(
r.2

.{
o
12
h
BB
(r + e
1
)}.ln
2
1
er
er


-(B
2
- B
1
) 1
Trong đó :
r: khoảng cách từ tâm móc treo đến mặt cắt
r =

2
D
+ e
2
(cm)
D : Đ-ờng kính lỗ móc D = 80 mm
Đồ án Tốt Nghiệp Tr-ờng Cao Đẳng Công Nghệ
Khoa Cơ Khí Chế Tạo Máy
17
r =
2
15
+ 4 = 11,5 (cm)
.Theo tỉ số

D
h
= 0,8 và
1
2
B
B
=
5,7
5,10
= 1,4 . k= 0,615
Thay các giá trị vào công thức trên ta có

A
=

15.6,75.615,0
200000.2
= 2294,2 (N/cm
2
)
Tại mặt cắt A

-A

: Điều kiện làm việc là vật treo 2 nhánh cáp làm với ph-ơng đứng
1 góc 45
0

Q
2
=
2
Q
. tg =
2
Q
. tg 45
0
=
2
Q
= 100.000 (N)
- ứng suất max ở thớ trong mặt cắt .

A_A

=
D.F.k
e.Q.2
2
=
D.F.k
e.Q
2
(N/cm
2
) ( 2,6 HD ĐAMN)

D.F.k
e.Q
2
=
15.6,75.615,0
4.200000
= 1147 (N/cm
2
)
- ứng suất tiếp trong mặt cắt A

-A

:
=
F
.Q
=

6,75
200000
= 2645,5 (N/cm
2
) ( 2,7 HD ĐAMN)
ứng suất tổng cộng trong mặt cắt A

- A

theo thuyết bền thứ 3

A_A
=
22
)5,2646.(3)1147(
=4725,2 (N/cm
2
)
ứng suất tổng cộng mặt cắt A-A theo thuyết bền ( 3,6 M$TBNC )

A_A
=
2
'A_'A
2
.4(
=
22
)5,2646.(3)2,2294(
= 5125,94 (N/cm

2
)
II. Tại mặt cắt A-A và A

- A

xét ứng suất pháp .

A_A
và
A-A
< {}=
ch
ch
n



ch
: Giới hạn chảy .Với vật liệu chế tạo là thép 20 ta có
ch
= 25000 (N/cm
2
)
Vậy ứng suất max tại mặt cắt A

-A

và A-A thoả mãn điều kiện bền
1.4. Lựa chọn ổ tựa cho móc treo :

Đồ án Tốt Nghiệp Tr-ờng Cao Đẳng Công Nghệ
Khoa Cơ Khí Chế Tạo Máy
18
- Vì móc treo chịu tác dụng chủ yếu của lực dọc trục vì vậy lựa chọn ổ tựa móc
treo là ổ bị chặn 1 dãy có đ-ờng kính trong d = 80 (mm),bằng đ-ờng kính cổ
móc d
2
=80 (mm).Kí hiệu ổ là 8316 cỡ trung có tải trọng tĩnh ổ chịu đ-ợc là
346 (KN).Đ-ờng kính ngoài ổ D = 140 (mm)
- Kiểm tra khả năng chịu tải của ổ .
ổ chọn phải đảm bảo
Q
1
= k.Q < C
o

xét Q
1
= k.Q = 1,2.203200 = 243840 (N)
k : Hệ số an toàn k = 1,2
-Xét Q
1
=243840 ( N )< C
o
vậy ổ đ-ợc chọn thoả mãn vì C
o
= 346 (KN)
1.5 Chọn ổ bi :
L : Thời gian phục của ổ
L =

6
10
n.60
.L
h
(giờ)
L
h
Thời gian phục vụ của ổ theo bảng phụ thuộc vào chế độ làm việc .
Với chế độ làm việc nặng 10 (năm)= 10.000 giờ
n : Số vòng quay của pu ly cụm móc treo
n =
p
D.
)1a.(v.60


(v/ph)
a : Bội suất pa lăng a = 3
D
p
: Đ-ờng kính puly D
p
=410 (mm)
v : Vân tốc nâng vật v =
60
8
(m/s)
n =
60.41,0.14,3

2.8.60
= 12,428 (v/ph)
Thay vào công thức trên ta thời gian phục vụ ổ là
L =
6
3
10
10.428,12.60
= 0,7456 (Triệu vòng)
Tải trọng tác dụng lên ổ là
Q = L
1/

.P = (0,7456)
1/3
.43,357
Q = 39,33 (N)
Từ tải trọng tác dụng lên ổ ta chọn ổ đỡ puly là ổ bi chặn kiểu 36217 cỡ nhẹ.Với các
thông số kỹ thuật nh- sau
Đồ án Tốt Nghiệp Tr-ờng Cao Đẳng Công Nghệ
Khoa Cơ Khí Chế Tạo Máy
19
d = 85 (mm) ; D = 150 (mm); d
1
= 106 (mm) ; B = 28 (mm) .Đ-ờng kính bi. r
= 19,84 (mm).
Hệ số khả năng làm việc Q = 120 (KN); và Q
o
=73 (KN)
- Xét ổ lăn có khă năng tải tĩnh Q = 120 (KN)> Tải trọng tác dụng lên ổ .

Vậy ổ lăn đ-ợc chọn thoả mãn khả năng làm việc của ổ.
Thanh ngang : thanh ngang đ-ợc chế tạo bằng vật liệu thép 45 vói giới hạn bền
b = 610 N/mm giới hạn chảy ch = 430 N/mm
2
và giới hạn mỏi
'
1


=250 N/mm
2

Momen uốn lớn nhất tại tiết diện giữa :
M =
*
4
t
Ql
=
120000
4

1.5.1 ) Tính toán cụm tang :
1. Xác định đ-ờng kính tang
Đ-ờng kính nhỏ nhất cho phép đối với tang và ròng rọc phải phù hợp với cáp
để tránh cáp bị uốn nhiều gây ra mỏi và đảm bảo độ bền lâu cho cáp
Đ-ờng kính nhỏ nhất cho phép của tang đ-ợc xác định theo công thức (2.12 HD
DDAMN)
D
t

dc * (e -1)
e : Hệ số phụ thuộc chế độ làm việc và loại máy trục
( bảng 2-4 HD ĐAMN) e = 30
D
t
14 * ( 30 -1) = 406 (mm)
Ta lựa chọn tang có đ-ờng kính D
t
= 520 (mm)
Đ-ờng kính tang kể từ tâm lớp cáp thứ nhất
D = D
t
+ d
c
= 520 + 14 = 534 (mm)
Chiều dài cáp có ích cuốn lên tang
L
K
= H.a ( 2,13 HD ĐAMN)
H : Chiều cao nâng vật H = 21,5 (m) = 21500 (mm)
a : Bội suất palăng nâng vật a = 3
L
K
= 21,5.3 = 64,5 (m)
Số vòng cáp làm việc cuốn lên tang
z
lv
=
)dD.(
L

ct
K

=
)14520.(14,3
64500

( 2,13 HD ĐAMN)
z
lv
= 38,467 (vòng) chọn cáp làm việc z
lv
=38,5 (vòng)
Đồ án Tốt Nghiệp Tr-ờng Cao Đẳng Công Nghệ
Khoa Cơ Khí Chế Tạo Máy
20
Số cáp toàn bộ cuốn lên tang
z = z
lv
+ z
t

z
t
: Số vòng cáp giảm tải lên kẹp cáp z
t
= 1,5 (vòng)
z
l
= 1,5.2..D

t
= 1,5.3,14.520
z
t
= 2449,2 (mm)
Tổng số vòng cáp cuốn lên tang
z = z
lv
+ z
t
= 38,5 + 1,5= 40 (vòng)
Chiều dài cáp t-ơng ứng z
dài
= 3,14.520.40 65,5 (m)
Chiều dài phần tang tiện rãnh.
L
o
= z.t = 40.0,018 = 0,72 (m)
z : Số vòng cáp cho một pa lăng đơn
t : B-ớc cáp t = d
c
+4 = 18 (mm)
Chiều dài toàn bộ của tang với tang là tang kép
L = L
o
+L
1
+2.L
2
+ L

3
( 2,13 HD ĐAMN)
L
1
: Phần chiều dài tang dùng để kẹp cáp
L
1
= 4.t = 4.18 = 72 (mm)
L
2
: Phần chiều dài gờ tang L
2
= t = 18 (mm)
L
3
: Khoảng cách ở giữa tang (phần không tiện rãnh ) đảm bảo góc lệch cáp
L
3
= L
4
+ 2.h
min
.tg
L
4
: Khoảng cách giữa 2 puly ngoài của cụm móc treo L
4
=200 (mm)
h
min

: Khoảng cách giữa trục tang và trục puly của cụm móc treo khi cụm móc treo ở
vị trí trên cùng .h
min
=2200(mm)
: Góc nghiêng cho phép của cáp khi cuốn vào puly = 4
0
+6
0
= 10
0

L
3
= 200 + 2.2200.tg10
0
= 0,98 (m)
Tổng chiều dài toàn bộ tang
L = 0,711 + 0,072 + 2.0,018+ 0,98 = 1,8 (m)
Chọn tang có tổng chiều dài L
t
= 1,8 (m)

Đồ án Tốt Nghiệp Tr-ờng Cao Đẳng Công Nghệ
Khoa Cơ Khí Chế Tạo Máy
21


Hình 1.20 : Sơ đồ dẫn động cơ cấu nâng
Chiều sâu rãnh cáp trên tang .Với rãnh nông ta có .
C = 0,4.d

c
= 0,4.14 = 5,6 (mm)
Chiều dày của tang . Tính sơ bộ = 0,02.D
t
+ 8 (mm)
(Với vật liệu chế tạo tang là gang )
= 0,02.520 + 8 = 18,4 (mm).Chọn = 20 (mm)
Kiểm tra bền tang :
Kiểm tra điều kiện bền của tang theo công thức ( 2,15)
n =
max
Sk
l




=
1*0,8*42530
20*20
= 85,06 N/ cm
2
= 0,8506 KN/cm
2
Ưng suất tiếp :


Trong đó :
=
F

S.2
max
=
2
t
)
2
D
.(
53,42.2

=
2
2.42530
52
3,14.( )
2
= 40 ( N/cm
2
)
1 =

2
2
4
2
un
un

3 =

2
2
4
2
un
un





Xét n =
b
k

=
70
4,25
= 16,47 (KN/cm
2
)
=
}{
}{
n

K


.lấy = 0,8
Đồ án Tốt Nghiệp Tr-ờng Cao Đẳng Công Nghệ
Khoa Cơ Khí Chế Tạo Máy
22

1
-
3
= (
22
nu
.4)(
).1,8 + 0,2.(
2
nu

)

1
-
3
= (
22
(0,8506 16,47) 4.0,04
).1,8+0,2.(
0.8506 16,47
2

)

1
-
3
= 29,62 (KN/cm
2
)
Xét {} =
b
=70 (KN/cm
2
)>
1
-
3
.
Vậy tang thoả mãn điều kiện bền.
Tính cặp đầu cáp trên tang
S
o
=
f
max
e
S
(KN) ( 2,15 HD ĐAMN )
S
o

: Lực căng nhánh cáp tác dụng lên kẹp cáp
e =2,72 (cơ số ln)
f : Hệ số ma sát giữa cáp và tang f = 0,1 0,16.Chọn f = 0,15
: Góc cuốn của cáp t-ơng ứng với số vòng giảm tải
= 3 4 .Chọn = 4
S
max
: Lực căng cáp max S
max
= 42,53 (KN)
S
o
=
.4.15,0
72,2
53,42
= 2,914 (KN)
: Góc nghiêng rãnh kẹp 2. = 80
0
= 40
0


Hình 1.21 : Cụm cơ cấu kẹp cáp
Lực tác dụng lên bu lông kẹp cáp :
- Chọn loại kẹp cáp là loại cặp rãnh thang. Lực tác dụng
Đồ án Tốt Nghiệp Tr-ờng Cao Đẳng Công Nghệ
Khoa Cơ Khí Chế Tạo Máy
23
N =

00
o
40cos.f40sin
f
f
S


=
766,0.15,0642,0
15,0
15,0
914,2



N = 8,37 (KN)
ứng suất tổng trong bu lông kẹp có kể đến lực uốn
=
z.d.
4
N.n.3,1
1
2

+
1
3
u
d.z.1,0

l.N.n
{}
K
( 2,17 HD ĐAMN )
n : Hệ số an toàn kép cáp n 1,5 chọn n = 1,5
z : Số bu lông kép z = 4
d
1
: Đ-ờng kính trong của bu lông d
1
= 14 (mm)
N
u
: Lực uốn bu lông
N
u
= N.
sin
f

N
u
= 8,37.
0
40sin
15,0
= 1,953(KN)
+ Hệ số kể đến ứng suất do Mômen xoắn gây ra
{}
K

: ứng suất kéo cho phép của bu lông
{}
K
=
5,1
.8,0
t

(KN/cm
2
). Chọn thép CT3 có
T
= 22 (KN/cm
2
)
{}
K
=
5,1
22.8,0
= 11,73 (KN/cm
2
)
ứng suất tổng trong bu lông
=
4.)4,1.(
4
37,8.5,1.3,1
2

+
3
)4,1.(4.1,0
953,1.5,1
= 2,652 (KN/cm
2
)
Xét thấy ứng suất cho phép của bulông {}
K
= {}
ứng
: ứng suất tổng
Vậy bu lông chọn thoả mãn điều kiện bền

1.6. Tính toán trục tang :
Trục tang :
Đồ án Tốt Nghiệp Tr-ờng Cao Đẳng Công Nghệ
Khoa Cơ Khí Chế Tạo Máy
24
- Bộ phận tang lắp trên trục và ổ trình bày trên hình vẽ sau (Hình 1.22). Vì ta sử
dụng pa lăng kép nén vị trí của hợp lực căng dây trên tang không thay đổi và nằm ở
điểm giữa tang .Trị số của hợp lực này bằng
R = 2. S
max
= 2. 42,53 = 85,06 (KN)= 85060 (N)
Sơ đồ tính trục tang cho trên hình 2 .Tải trọng lên may ơ bên trái (Điểm D)

1 : Trục vào nối với hộp giảm tốc 2: ống tang
3 : Trục tang 4 : Gối đỡ
Hình 1.22 : Sơ đồ kết cấu bộ phận tang

A
S
R
R
A
max
D
R
R
C
R
B
=

41584,9 (N)
85060 (N)
=
43475,1
=
8024530 (Nmm)
5208828 (Nmm)
M
u
(Nmm)
D
C
Đồ án Tốt Nghiệp Tr-ờng Cao Đẳng Công Nghệ
Khoa Cơ Khí Chế Tạo Máy
25
Hình 1.23 : Biểu đồ nội lực trên trục
R
D
= 85060.
1800
880
= 41584,9 (N)
Tải trọng lên may ơ bên phải điểm C.
R
C
= R R
D
= 85060 41584,9 = 43475,1 (N)
Phản lực tại ổ B.
M

B
= 0
R
A
=
3201800
120.R)1201800.(R
CD



R
A
=
3201800
120.1,43475)1201800.(9,41584


= 40122,65 (N)
R
B
= R R
A
= 85060 40122,65 = 44937,35 (N)
Mômen uốn tại D .
M
D
= R
A
. 200 = 40122,65.200 = 8024530 (Nmm)

Mômen uốn tại C.
M
C
= R
B
. 120 = 43406,9.120 = 5208828 (Nmm)
-Trục tang không truyền Mômen xoắn chỉ chịu uốn. Đồng thời trục quay cùng với
tang khi làm việc nên nó sẽ chịu ứng suất uốn theo chu kỳ đối xứng
- Vật liệu trục tang dùng thép 45 .với giới hạn bền
b
= 600 (N/mm
2
)
+ Giới hạn chảy
ch
= 430 (N/mm
2
) và giới hạn mỏi
-1

= 250 (N/mm
2
).ứng suất
uốn cho phép tính sơ bộ có thể xác định theo công thức sau
{} =
'
1
'
k}.n{

=
2.7,1
250
= 78 (N/mm
2
) ( 2,12 HD ĐAMN)
Với n ; k

: Hệ số an toàn và hệ số tập trung ứng suất (Bảng 1-5 và bảng 1-5 Trong
TTMT) n = 1,7 ; k

= 2
Tại điểm D trục phải có đ-ờng kính
d =
3
D
}.{1,0
M

=
3
78.1,0
8024530
= 100 (mm)
Tại điểm C trục phải có đ-ờng kính
d =
3
C
}.{1,0

M

=
3
78.1,0
5208828
90 (mm)