Đồ án tốt nghiệp - Thiết kế cầu trục hai dầm tải trọng nâng Q= 250 /80 T

Đồ án tốt nghiệp Khoa Cơ khí xây dựng
Lời nói đầu
Trong những năm gần đây, nớc ta đã và đang bớc vào công cuộc công nghiệp hoá,
hiện đại hoá. Do đó với sự đầu t mạnh của nhà nớc vào nghành xây dựng cơ bản,
nghành xây dựng cơ bản đã và đang có những bớc phát triển nhảy vọt tạo đà cho sự
phát triển kinh tế và xã hội ở nớc ta. Trong sự phát triển chung đó để có thể đáp ứng
đợc 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 Máy Xây Dựng đã và đang có những tiến bộ vợt bậc về công nghệ, cũng nh
chủng loại sử dụng. Trong điều kiện nớc 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 xây dựng
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 lợng công trình và hạ giá thành sản phẩm,
thậm chí trở thành nhân tố quyết định để xây dung nhanh hơn, chất lợng công trình
tốt hơn, giá thành rẻ hơn. Chính 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 khá dài học tập và rèn luyện trong khoa Máy Xây Dựng tại Tr-
ờng Đại Học Xây Dựng, đợc 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 em những kiến thức chuyên nghành
để sử dụng trong công việc sau này. Đề tài tốt 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.
Nhiệm vụ đồ án của em đợc giao là: Thiết kế cầu trục hai dầm, tải trọng nâng
Q=250/80 tấn, khẩu độ L=18 mét . Cầu trục thiết kế đợc sử dụng trong nhà máy
thuỷ điện .
Với nhiệm vụ đợc giao nh vậy đồ án của em bao gồm thuyết minh đồ án và các
bản vẽ. Phần thuyết minh đồ án bao gồm tám chơng cụ thể nh sau:
Chơng 1: Giới thiệu chung về cầu trục.
Chơng 2: Tính toán chung.
Chơng 3: Tính toán các phơng án cơ cấu nâng chính Q=250 T.

Chơng 4: Tính toán thiết kế cơ cấu nâng chính Q=250T.
Chơng 5: Tính toán thiết kế cơ cấu nâng phụ Q=80 T.
Chơng 6: Tính toán kết cấu thép xe con.
1
Đồ án tốt nghiệp Khoa Cơ khí xây dựng
Chơng 7: Tính toán cơ cấu di chuyển xe con.
Chơng 8: So sánh phơng án thiết kế với thực tế
Trong quá trình làm đồ án em đã rất cố gắng tuy nhiên do kiến thức còn hạn chế,
kinh nghiệm thực tế cha có nên khó có thể tránh khỏi những sai sót. Em rất mong đợc sự
giúp đỡ và chỉ dạy của các thầy để đồ án của em đợc hoàn thiện tốt hơn.
Em xin gửi lời cảm ơn chân thành, sâu sắc tới tất cả các thầy cô trong khoa Máy Xây
Dựng thuộc Trờng Đại Học Xây Dựng, đặc biệt là thầy Nguyễn Duy Thái đã dạy bảo
và giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập và làm đồ án tốt nghiệp. Và em xin kính
chúc các thầy, các cô sức khỏe, hạnh phúc và thành công trong công việc.
Hà Nội, Ngày / 01/2008
Sinh viên thực hiện.

Đoàn Công Quân
Bộ giáo dục và đào tạo cộng hoà xã hội chủ nghĩa việt nam
Trờng đại học xây dựng Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
o0o o0o
Khoa : Cơ khí Xây dựng
Bộ môn: Máy Xây dựng
Nhiệm vụ
thiết kế tốt nghiệp
2
Đồ án tốt nghiệp Khoa Cơ khí xây dựng
Họ và tên sinh viên: Đoàn Công Quân
Lớp : 48KM Năm thứ: 5
Ngành : Máy Xây dựng

1. Đầu đề thiết kế :
Thiết kế cầu trục hai dầm tải trọng nâng Q= 250/80

T
2. Các số liệu ban đầu làm thiết kế:
- Sức nâng: Q =250/80 T
- Chiều cao nâng: H = 25 (m)
- Khẩu độ: L=18 (m)
- Tốc độ nâng vật của cơ cấu nâng chính : 0,36 (m/ph)
- Tốc độ nâng vật của cơ cấu nâng phụ : 5 (m/ph)
- Tốc độ di chuyển xe con : 12 (m/ph)
2. Nội dung các phần thuyết minh tính toán:
- Các phơng án của cơ cấu nâng chính Q=250 T, lựa chọn phơng án khả thi
- Tính toán , thiết kế cơ cấu nâng chính Q=250 T theo phơng án đã chọn
- Tính toán cơ cấu nâng phụ Q=80 T, v=5m/ph.
- Tính toán thiết kế kết cấu thép xe con
- Tính toán thiết kế cơ cấu di chuyển xe con
3. Các bản vẽ và đồ thị:
- Bản vẽ hình chung máy thiết kế 1 A
0
- Sơ đồ truyền động các phơng án của cơ cấu nâng chính 1 A
1

- Cơ cấu nâng chính , cơ cấu nâng phụ 2 A
0
- Xe con, kết cấu thép xe con 2 A
0
- Bản vẽ cơ cấu di chuyển xe con 1 A
0
- Bản vẽ chi tiết 1 A

1
4. Cán bộ hớng dẫn chính :
Thầy giáo ThS : Nguyễn Duy Thái
Cán bộ phù đạo từng phần:
Thầy giáo: Cao Thành Dũng
3
Đồ án tốt nghiệp Khoa Cơ khí xây dựng
6.Ngày giao nhiệm vụ thiết kế: Ngày 24 tháng 9 năm 2007
7. Ngày hoàn thành : Ngày tháng năm 2008
Cán bộ hớng dẫn tốt nghiệp
(Ký tên và ghi rõ họ tên)

Cán bộ chấm sơ khảo
(Ký tên và ghi rõ họ tên)

Nhiệm vụ thiết kế tốt nghiệp đã đợc
Bộ môn thông qua ngày tháng năm 2008
Trởng bộ môn
(Ký tên và ghi rõ họ tên)


Sinh viên đã hoàn thành và nộp đồ án cho
Bộ môn ngày tháng năm 2008
4
Đồ án tốt nghiệp Khoa Cơ khí xây dựng
Sinh viên làm thiết kế tốt nghiệp
(Ký tên và ghi rõ họ tên)
Chơng 1:
Giới thiệu chung
1.1.Giới thiệu chung về cầu trục

1.1.1. Công dụng chung.
Cầu trục đợc sử dụng chủ yếu trong các phân xởng, nhà kho để nâng hạ và vận chuyển
hàng hoá với lu lợng lớn. Cầu trục là một kết cấu dầm hộp hoặc dàn, trên đó có đặt xe
con có cơ cấu nâng. Dầm cầu có thể chạy trên các đờng ray đặt trên cao dọc theo nhà x-
ởng còn xe con có thể chạy dọc theo dầm. Vì vậy mà cầu trục có thể nâng hạ và vận
chuyển hàng hoá theo yêu cầu tại bất cứ địa điểm nào trong không gian nhà xởng. Cầu
trục đợc sử dụng trong tất cả các lĩnh vực của nền kinh tế quốc dân với các thiết bị mang
vật rất đa dạng nh móc treo, thiết bị cặp, nam châm điện, gầu ngoạm.Đặc biệt cầu trục
đợc sử dụng phổ biến trong ngành công nghiệp đóng tàu, phục vụ trong nhà máy thuỷ
điện, chế tạo máy, luyện kim với các thiết bị mang chuyên dùng. Vì công dụng của cầu
trục là rất quan trọng cho nên nó đợc sử dụng rất rộng rãi và phổ biến ở nhiều nớc trên
thế giới chứ không riêng ở Việt nam.
Cầu trục đợc chế tạo với tải trọng nâng từ 1 đến 500 tấn ; khẩu độ dầm cầu đến 32m ;
chiều cao nâng đến 16m ; tốc độ nâng vật từ 2 đến 40m/ph ; tốc độ di chuyên xe con đến
60m/ph và tốc độ di chuyển cầu trục đến 125m/ph. Cầu trục có tải trọng nâng trên 10 tấn
thờng đợc trang bị 2 đến 3 cơ cấu nâng vật: một cơ cấu nâng chính và một hoặc 2 cơ cấu
nâng phụ. Tải trọng nâng của loại cầu trục này thờng đợc kí hiệu bằng phân số với các
tải trọng nâng chính và phụ, ví dụ: 15/3t; 20/5t; 150/20/5t.
1.1.2. Phân loại và sơ đồ cấu tạo
Theo công dụng: có các loại cầu trục có công dụng chung và cầu trục chuyên dụng.
Cầu trục có công dụng chung chủ yếu dùng với móc treo để xếp dỡ, lắp ráp và sửa chữa
máy móc. Loại cầu trục này có tải trọng nâng không lớn và khi cần có thể dùng với gầu
ngoạm, nam châm điện hoặc thiết bị cặp để xếp dỡ một loại hàng nhất định.
5
Đồ án tốt nghiệp Khoa Cơ khí xây dựng
Cầu trục chuyên dùng sử dụng chủ yếu trong công nghiệp luyện kim với các thiết bị
mang vật chuyên dùng và có chế độ làm việc rất nặng.
Hình 1.1: Cầu trục dẫn động bằng tay loại một dầm (dạng tựa )
1- dầm cầu trục; 2 cơ cấu di chuyển cầu trục ;3 palăng xích
Hình 1.2.Cầu trục một dầm dạng treo

Theo cách tựa: của dầm cầu lên đờng ray di chuyển cầu trục có các loại cầu trục tựa
(hình 1.1) và cầu trục treo (hình1.2) . Loại cầu trục tựa đợc sử dụng phổ biến hơn
Theo kết cấu: có loại cầu trục một dầm và cầu trục hai dầm.
Dầm cầu của cầu trục một dầm thờng là dầm chữ I hoặc dầm tổ hợp với các dàn thép
tăng cứng cho dầm. Cầu trục một dầm thờng dùng với palăng điện chạy dọc theo dầm
chữ I nhờ cơ cấu di chuyển palăng.
6
Đồ án tốt nghiệp Khoa Cơ khí xây dựng
Cầu trục hai dầm có các loại dầm hộp và dầm dàn không gian.Kết cấu thép của cầu
trục hai dầm dạng giàn không gian tuy có trọng lợng nhẹ nhng khó và tốn công chế tạo
nên giá thàn cũng không hạ , hơn nữa giàn không gian thờng không phổ biến và chỉ đợc
sủ dụng trong trờng hợp tải trọng nâng và khẩu độ rất lớn (ví dụ nh cầu xếp dỡ). Kết cấu
thép cầu trục hai dầm dạng hộp là loại đợc dung phổ biến nhất do độ cứng cao, dễ chế
tạo và khả năng chịu tải trọng động tốt, độ bền mỏi cao.
6
7
8 9
1
2
3
4
5
7
Đồ án tốt nghiệp Khoa Cơ khí xây dựng

Hình 1.3.Sơ đồ cấu tạo cầu trục hai dầm dạng hộp
1-Xe con;2-Cơ cấu di chuyển cầu ;3-Dầm ngang; 4-Dầm dọc;5-Giảm chấn;6.Cabin;7.
Sàn thao tác;8. Bộ lấy điện xe con;9.Bộ lấy điện cầu trục
Một số dạng cấu tạo của dầm chính loại cầu trục hai dầm:
- Đối với trờng hợp hình 1.4a: Thờng sử dụng hai dầm chữ I từ thép hình hoặc tổ

hợp. Trờng hợp này chỉ một phơng án lắp ray cho xe con là tâm bản bụng.
- Đối với trờng hợp hình 1.4b: Dầm dạng hộp đợc làm từ hai bản bụng và hai bản
cánh nh vậy sẽ có hai phơng án lắp ray di chuyển xe con. (giữa dầm hoặc trên bản bụng
phía trong).
a) b)
Hình1.4.a,b: Mặt cắt dầm chính cầu trục hai dầm
Theo nguồn dẫn động: có các loại cầu trục dẫn động tay và cầu trục dẫn động máy
Theo vị trí điều khiển: có các loại cầu trục điều khiển từ cabin gắn trên dầm cầu và
cầu trục điều khiển từ dới nền bằng hộp nút bấm. Điều khiển dới nền bằng hộp nút bấm
thờng dùng cho loại cầu trục một dầm có tải trọng nâng nhỏ.
Theo cách bố trí cơ cấu di chuyển cầu trục: có các loại cầu trục dẫn dẫn đông chung và
cầu trục dẫn động riêng.
8
Đồ án tốt nghiệp Khoa Cơ khí xây dựng
1
4
2
1
3
2
2
1
3
4
2
1
5
4
3
d>

b>
c>
a>
Hình 1 5: Các phơng án dẫn động cơ cấu di chuyển cầu trục
a; b; c dẫn động chung; d, dẫn động riêng
1: động cơ ; 2: hộp giảm tốc; 3 : trục truyền;4: khớp nối; 5: gối trục
Trong phơng án dẫn động chung, động cơ dẫn động đợc đặt ở giữa khoảng dầm cầu và
truyền động tới các bánh xe chủ động ở hai bên ray nhờ các trục truyền. Trục truyền có
thể là các trục quay chậm, quay nhanh và trung bình (hình1.5a,b,c) .ở phơng án dẫn
động riêng (hình 1.5d) mỗi bánh xe hoặc cụm bánh xe chủ động ở một bên ray đợc
trang bị cơ cấu dẫn động riêng.
1.2. Tình hình thiết kế và chế tạo cầu trục ở Việt nam.
- Giai đoạn đầu những năm 90 trở về trớc, nớc ta sử dụng chủ yếu cầu trục của Liên xô
và các nhà nớc XHCN với số lợng không nhiều, theo nhu cầuvà kế hoạch của nhà nớc.
Tham gia vào lĩnh vực thiết kế, chế tạo cầu trục thờng chỉ là các công ty nhà nớc nh
Hồng Nam, Formach, chủ yếu là khai thác vật t thiết bị trong nớc, thiết kế cải tạo, thiết
kế theo kinh nghiệm.
- Trong 10 năm trở lại đây, do tác động của cơ chế thị trờng, đặc biệt là cùng với sự gia
tăng của các khu công nghiệp, khu chế xuất thì nhu cầu về cầu trục ở Việt Nam là rất
lớn và ngày càng cao, trong đó phần kết cấu thép đợc thiết kế chế tạo 100% trong nớc,
các cơ cấu một phần nhập nguyên chiếc, một phần khai thác vật t có sẵn trong nớc. Tại
khu vực Hà Nội và các tỉnh lân cận có nhiều công ty tham gia vào lĩnh vực thiết kế chế
tạo cầu trục tại công ty liên doanh cơ khí Hà Nội CEC, công ty cơ khí Quang trung
-Ninh Bình, công ty cổ phần AVC, công ty chế tạo thiết bị nâng Thiên Trờng, Megalift,
9
Đồ án tốt nghiệp Khoa Cơ khí xây dựng
.Các công ty nói trên hàng năm, thiết kế chế tạo, lắp đạt trên 50 cầu trục có kết cấu
thép dạng dầm hộp và cầu trục hai dầm dạng hộp chiếm khoảng 70%. Các hãng lớn về
chế tạo cầu trục đã thâm nhập vào thị trờng Việt Nam nh ABUS, DEMAG,KULI.và
góp phần nâng cao trình độ chế tạo chất lợng sản phẩm, kiểu dáng cầu trục đẹp hơn gọn

hơn, trọng lợng nhỏ hơn.
- Về công nghệ, cùng với sự đầu t trang thiết bị máy móc ở các công ty, sự chuyển
giao công nghệ chế tạo của các hãng và tích luỹ kinh nghiệm, nâng cao trình độ của các
cán bộ kĩ thuật, chúng ta đã đủ khả năng chế tạo dầm cầu trục dạng hộp đạt chất lợng
cao, đẹp, hợp chuẩn quốc tế (ví dụ hãng ABus chuyển giao công nghệ chế tạo dầm hộp
cho CEC Hà Nội LTD và sau này là công ty cổ phần AVC)
+ Các công ty thờng thiết kế, chế tạo đơn chiếc theo đơn đạt hàng và chủ yếu là tính
tay nên không chủ động đáp ứng đợc yêu cầu đề ra, độ chính xác cha cao lãng phí và
đặc biệt là khi đấu thầu, báo giá gấp (thờng lấy tơng đối theo kinh nghiệm, tính cạnh
tranh không cao).
+ Về phơng pháp tính hiện nay cha có sụ thống nhất chung, các công ty với độ ngũ th-
ờng yếu và thiếu tài liệu hạn chế, thờng tự tính theo kinh nghiệm và phơng pháp riêng
của mình có tham khảo các mẫu.
Hiện nay, đất nớc ta đợc xếp vào hạng những nớc đang phát triển vì vậy mà viêc xây
dựng cơ sở hạ tầng đợc đặt lên hàng đầu. Do vậy, để làm đợc việc đó thì máy móc đóng
vai trò hết sức quan trọng.
Với sự thay đổi mạnh mẽ của nền kinh tế , trong các linh vực sản xuất cấu kiện , sản
xuất các sản phẩm công nghiệp , vận chuyển hàng hoá Nhu cầu về các loại cầu trục là
rất cao. bên cạnh đó với sự thay đổi mẽ về các ngành công nghiệp trong cả nớc do đầu t
trong nớc và đầu t nớc ngoài đang tăng mạnh , nhu cầu về thiết bị nâng cầu trục đang là
tiêu điểm nóng . Trong những năm tới với chính sách của đảng và nhà nớc thì các thiết
bị nâng phục vụ trong công nghiệp sẽ dần đợc sản xuất hoàn toàn trong nớc để có thể
tạm thời đáp ứng đợc nhu cầu trong nớc .
ở nớc ta hiện nay có hàng trăm cơ sở sản xuất kết cấu thép và thiết bị công nghệ nh-
ng rất ít cơ sở chế tạo máy và thiết bị nâng chuyển ; cha có cơ sở sản xuất cơ khí
nào trang bị các phơng tiện chế tạo hiện đại và đồng bộ , có công suất phù hợp để
chuyên sản xuất các loại cầu trục hai dầm có chất lợng cao đáp ứng đợc nhu cầu của thị
trờng và trên trực tế cho thấy hàng năm chúng ta phải bỏ ra một lợng lớn ngoại tệ không
nhỏ để nhập máy móc thiết bị Do vậy mà việc đầu t xây dựng các nhà máy chế tạo
máy và thiết bị nâng chuyển sẽ đem lại hiệu quả kinh tế xã hội rất lớn .việc có thể chế

10
Đồ án tốt nghiệp Khoa Cơ khí xây dựng
tạo thiết bị thay thế nhập ngoại bằng cách chỉ nhập các bộ phận yêu cầu chế tạo ở trình
độ cao , cũng lại chế tạo trong nớc sẽ giảm đi đợc giá thành 60-70% giá ngoại nhập .
Hiện nay tình hình thiết kế chế tạo trong nớc cha đợc đẩy mạnh . Cùng với đó là
trình độ công nghệ chung của nền cơ khí nớc ta cha cao , đội ngũ kĩ s , công nhân kĩ
thuật còn thiếu kinh nghiệm nên cha đáp ứng ngay đợc việc thiết kế , chế tạo các bộ
phận yêu cầu công nghệ ở trình độ cao . Nhng với chiến lợc đi tắt đón đầu , cách thức
thiết, kế chế tạo là dựa trên máy có sẵn, rất phù hợp với khẳ năng và tiềm lực hiện có .
Nó sẽ có hiệu quả tích cực và có thể bắt kịp với trình độ phát triển của thế giới .
Kết luận : Qua tình hình thực tế và những kiến thức đã thu đợc trong 4 năm học ngành
máy xây dụng , việc chọn đề tài Thiết kế cầu trục 2 dầm tải trọng nâng 250/80 tấn là
lựa chọn hợp lí và dúng đắn , phù hợp với một sinh viên sắp ra trờng ngành cơ khí xây
dụng . Đó cũng là một hớng phát triển tốt trong tơng lai .
1.3. Giới thiệu cầu trục thiết kế
Cầu trục thiêt kế thuộc loại cầu trục 2 dầm dạng hộp chuyên dụng, siêu trờng, siêu
trọng, đợc sử dụng trong thuỷ điện mà cụ thể hơn là nó đợc sử dụng để nâng hạ roto và
stato của các tổ máy trong nhà máy điện. Vì roto và stato có khối lợng rất lớn cho nên
cầu trục thiết kế có sử dụng hai cơ cấu nâng đó là cơ cấu nâng chính và cơ cấu nâng phụ.
Cơ cấu nâng phụ có tải trọng nâng là 80 tấn, dùng để phục vụ cho công việc lắp ráp các
cụm chi tiết để tổ hợp nên thành roto và stato. Ngoài ra cơ cấu nâng phụ còn đợc sử
dụng cho công việc sửa chữa, bảo dỡng các thiết bị có trong nhà máy có tốc độ nâng hạ
là 5(m/ph). Sau khi đợc tổ hợp xong thì ngời ta sử dụng tới cơ cấu nâng chính để hạ roto
và stato xuống buồng máy của nhà máy điện. Do vậy cơ cấu nâng chính có tải trọng
nâng bao gồm vật nâng và thiêt bị treo vật là 250 tấn. Trong quá trình lắp ráp đòi hỏi độ
chính xác rất cao cho nên cơ cấu nâng chính có tốc độ nâng rất thấp là 0,36 m/ph. Ngoài
ra nó còn có cấp tốc độ cao hơn là 3,6 m/ph. Di chuyển cầu và xe con sử dụng phơng án
dẫn động riêng gồm hai cụm chủ động và hai cụm bị động.
Một vài nét về xe con của cầu trục có tải trọng nâng lớn:
Xe con là bộ phận quan trọng nhất trong thiết kế cầu trục,trên đó có đặt xe con và cơ cấu

di chuyển. Khác với cầu trục có công dụng chung, xe con của cầu trục chuyên dụng th-
ờng có tải trọng lớn , trên đó thờng đặt 2 cơ cấu nâng bao gồm nâng chính và nâng phụ.
Cơ cấu nâng chính đợc sử dụng để nâng hạ những vật có khối lợng rất lớn do đó nó có
tốc độ nâng rất thấp còn cơ cấu nâng phụ đợc sử dụng để nâng vật có tải trọng bé hơn sử
dụng trong việc lắp răp, sửa chữa cho nên nó có tốc độ nâng cao hơn.
Do xe con chuyên dụng có kích thớc và tải trọng lớn nên bài toán đặt ra là thiết kế xe
con sao cho nó có kích thớc hợp lý nhất. Nếu xe con có kích thớc lớn thì tải trọng bản
thân do kết cấu thép sẽ rất lớn, dẫn đến việc phải sử dụng động cơ có công suất lớn để
11
Đồ án tốt nghiệp Khoa Cơ khí xây dựng
dẫn động cơ cấu di chuyển, khối lợng kết cấu thép tăng lên đồng nghĩa với việc tăng lên
về mặt kinh tế. Quan trọng nhất đó là khi xe con có kích thớc lớn sẽ làm cho không gian
sử dụng bị thu hẹp lại, không đáp ứng tốt yêu cầu sử dụng. Việc xe con có trọng lợng
lớn sẽ dẫn đến việc tăng trọng lơng toàn bộ cầu trục, do vậy việc tính toán vai cột của
nhà xởng để đỡ ray di chuyển cầu sẽ rất kĩ lỡng. Đồng thời với nó là việc sử dụng thiết
bị nâng trong việc lắp ráp cầu trục sẽ phải có tải trọng nâng lớn.
Tóm lại việc thay đổi kích thớc của xe con cũng nh trịng lơng xe sẽ dẫn đến rất nhiều
yếu tố khác cũng phải thay đổi theo. Do vậy đặc điểm của việc thiết kế xe con có tải
trọng lớn đó là thiết kế xe con có kích thớc cũng nh trọng lợng kết cấu thép sao cho hợp
lý nhất mà vẫn đảm bảo yêu cầu sử dụng.
1.3.1.Các số liệu ban đầu để làm thiết kế :
- Sức nâng của cầu trục Q = 250/80 T
- Khẩu độ L = 18m
- Chiều cao nâng : H = 25 m
- Tốc độ nâng : cơ cấu nâng chính v
c
= 0,36 m/ph
cơ cấu nâng phụ v
ph
= 5 m/ph

- Tốc độ di chuyển xe con v
xc
=12 m/ph
- Tốc độ di chuyển của cổng trục v
c
= 20m/ph
- Chế độ làm việc: cơ cấu nâng chính: nhẹ ( CĐ= 15%).
cơ cấu nâng phụ: trung bình ( CĐ= 25%).
- Điều khiển từ ca bin
- Điện áp 3 pha 220v/380v
- Tần số : 50 Hz
1.3.2.Phơng án thiết kế :
Dới đây là các phơng án có thể sử dụng đợc:
a) Cơ cấu nâng
Cơ cấu nâng là bộ phận quan trọng nhất của cầu trục nó sẽ quyết định tới chế độ làm
việc của cầu trục . Tải trọng nâng của cầu trục thiêt kế là 250/80 tấn. Đặc điểm của quá
trình nâng đòi hỏi rất chậm và đặc biệt phải đều. Có các phơng án đợc đa ra đối với cơ
cấu nâng chính và phụ:
Phơng án 1: Sử dụng 1 tang đơn
Phơng án 2: Sử dụng 1 tang kép
Phơng án 3: Sử dụng 2 tang đơn bố trí nối tiếp
12
Đồ án tốt nghiệp Khoa Cơ khí xây dựng
Phơng án 4: Sử dụng 2 tang đơn bố trí song song
Phơng án 5: Sử dụng 2 tang kép bố trí nối tiếp
Phơng án 6: Sử dụng 2 tang kép bố trí song song
Việc lựa chọn phơng án cơ cấu nâng chính cũng nh cơ cấu nâng phụ sẽ đợc trình bày
trong phần sau
b) Cơ cấu di chuyển.
Để dẫn động cơ cấu di chuyển cầu trục ta có 2 phơng án:

Phơng án 1: dùng phơng pháp dẫn động chung
3
2
4
5
1
Hình1.6 :Sơ đồ dẫn động di chuyển câù
1. Trục truyền; 2.Phanh; 3.Động cơ; 4.Hộp giảm tốc; 5.Bánh xe di chuyển
Nhận xét phơng án: phơng án này sử dụng 1 động cơ để dẫn động cho nên giảm chi phí
chế tạo nhng có nhợc điểm đó là viẹc liên kết giữa 2 bánh xe chủ động bằng bộ truyền
cơ khí nhng cầu trục thiết kế có khẩu độ khá lớn(18m) cho nên trong quá trình chuyển
động gây ra sự xô lệch làm biến dạng kết cấu thép. Ngoài ra trọng lợng bản thân trục
dẫn lớn dẫn đến khớp nối và các ổ trục đều có kích thớc rất lớn do đó phơng án này
không có lợi
Phơng án 2: dùng phơng pháp dẫn động riêng
13
Đồ án tốt nghiệp Khoa Cơ khí xây dựng
1
2
3 4
5
Hình1.7 : Sơ đồ dẫn động di chuyển cầu
1. Động cơ;2.Hộp giảm tốc; 3. Bánh răng; 4.Bánh xe;
5.Bánh răng trung gian.
Do cầu trục thiết kế có tải trọng lớn nên cơ cấu di chuyển đợc thiết kế sử dụng phơng án
dẫn động riêng bao gồm 8 bánh xe đợc chia thành 4 cụm, trong đó có 2 cụm bánh chủ
động và 2 cụm bánh bị động. Các cụm chủ động đợc dẫn động bằng 1 động cơ gắn liền
hộp giảm tốc thông qua bộ truyền bánh răng. Do mỗi cụm bánh có 2 bánh nên để đảm
bảo các bánh luôn tiếp xúc với ray trong quá trình chuyển động ta sử dụng cầu cân bằng
cho mỗi cụm bánh xe. Đó là phơng án đợc chọn

c)Xe con và cơ cấu di chuyển xe con
Cơ cấu di chuyển xe con có nhiệm vụ di chuyển xe con dọc theo ray đặt trên 2 dầm
chính của kết cấu thép nhờ cơ cấu dẫn động. Có 2 phơng án đợc đặt ra:
Phơng án 1: Sử dụng phơng pháp dẫn động chung
3
2
4
5
1
14
Đồ án tốt nghiệp Khoa Cơ khí xây dựng
Hình1.8 :Sơ đồ dẫn động di chuyển xe con
1. Trục truyền; 2.Phanh; 3.Động cơ; 4.Hộp giảm tốc; 5.Bánh xe di chuyển
Nhận xét phơng án: phơng án này sử dụng 1 động cơ để dẫn động cho nên giảm chi phí
chế tạo nhng có nhợc điểm đó là viẹc liên kết giữa 2 bánh xe chủ động bằng bộ truyền
cơ khí có khoảng cách khá lớn trong quá trình chuyển động gây ra sự xô lệch làm biến
dạng kết cấu thép. Ngoài ra trọng lợng bản thân trục dẫn lớn dẫn đến khớp nối và các ổ
trục đều có kích thớc rất lớn do đó phơng án này không có lợi
Phơng án 2: Sử dụng phơng pháp dẫn động riêng
1
2
3 4
5
Hình1.9 :Sơ đồ dẫn động di chuyển xe con
1. Động cơ;2.Hộp giảm tốc; 3. Bánh răng; 4.Bánh xe;
5.Bánh răng trung gian.
Cũng giống nh cơ cấu di chuyển cầu,do xe con thiết kế có tải trọng nâng lớn nên cơ cấu
di chuyển đợc thiết kế sử dụng phơng án dẫn động riêng bao gồm 8 bánh xe đợc chia
thành 4 cụm, trong đó có 2 cụm bánh chủ động và 2 cụm bánh bị động. Các cụm chủ
động đợc dẫn động bằng 1 động cơ gắn liền hộp giảm tốc thông qua bộ truyền bánh

răng. Do mỗi cụm bánh có 2 bánh nên để đảm bảo các bánh luôn tiếp xúc với ray trong
quá trình chuyển động hoặc do sai số đờng ray ta sử dụng cầu cân bằng cho mỗi cụm
bánh xe. Đó là phơng án đợc chọn
1.3.3.Nội dung của đồ án bao gồm :
15
Đồ án tốt nghiệp Khoa Cơ khí xây dựng
Phần thuyết minh tính toán gồm:
- Các phơng án của cơ cấu nâng chính Q=250 T, lựa chọn phơng án khả thi
- Tính toán , thiết kế cơ cấu nâng chính Q=250 T theo phơng án đã chọn
- Tính toán cơ cấu nâng phụ Q=80 T, v=5 m/ph
- Tính toán thiết kế kết cấu thép xe con
- Tính toán thiết kế cơ cấu di chuyển xe con
Phần bản vẽ và đồ thị gồm:
- Bản vẽ hình chung máy thiết kế 1A
0
- Sơ đồ truyền động các phơng án của cơ cấu nâng chính 1 A
1

- Cơ cấu nâng chính , cơ cấu nâng phụ 2 A
0
- Xe con, kết cấu thép xe con 2 A
0
- Bản vẽ cơ cấu di chuyển xe con 1 A
0
- Bản vẽ chi tiết 1 A1
16
Đồ án tốt nghiệp Khoa Cơ khí xây dựng
Chơng 2:
tính toán chung
2.1. Thành phần tải trọng tác dụng lên cầu trục :

2.1.1.Tải trọng do trọng lợng vật nâng
+ Tải trọng nâng danh nghĩa : Q
dn
=250T =2500 kN
+ Tải trọng thiết bị mang : q = 0,05.Q
dn
=0,05.2500 = 125 (kN) = 12,5 T
2.1.2.Tải trọng do trọng lợng bản thân cầu trục :
Trọng lợng bản thân cầu trục bao gồm trọng lợng của các chi tiết, cụm máy và kết cấu
thép của cầu trục. Do khối lợng chung của cầu trục là cha biết nên để tính sơ bộ trọng l-
ợng của cụm máy và toàn bộ cầu trục thiết kế ta dựa vào cầu trục tơng tự đó là cầu trục
12,5 T để tiến hành chọn sơ bộ trọng lợng các cụm và trọng lợng toàn bộ cầu trục. Chọn
sơ bộ:
- Trọng lợng của cầu trục Qc=150 T
- Trọng lợng xe con Qxc=26 T
2.2.Tải trọng quán tính và tải trọng gió :
2.2.1. Lực quán tính của khối lợng chuyển động tịnh tiến
P
qt
=m.a=
G
g
V
t
+ Di chuyển cầu trục : P
qt
=m
c
.a
c

m
c
=G
c
(khối lợng cầu trục )
a
c
= 0,1m/s
2
gia tốc cầu trục ( tra bảng 27 trang 53 - [3])
P
qt1
= 1500.0,1 = 150 (kN)
+ Di chuyển xe con :
P
qt2
=m
xc
.a
xc
= 260.0,1 =26`( kN) ( a
xc
= 0,1 m/s
2
)
+ Vật nâng : ( theo [3] tra bảng 16, trang 53 ) a
n
= 0,1 m/s
2

Khi không tải : P
1
= m
m
. a
n
= 125.0,1 = 12,5( kN)
Khi có tải : P
2
=m
vn
. a
n
= 2500.0,1= 250 (kN)
2.2.2. Tải trọng gió :
Vì cầu trục làm việc trong nhà nên ảnh hởng của gió là không đáng kể có thể bỏ qua
Wg=0.

17
Đồ án tốt nghiệp Khoa Cơ khí xây dựng
Chơng 3:
phân tích và lựa chọn các phơng án của cơ
cấu nâng chính q=250 t
3.1. Phơng án sử dụng 1 tang đơn
Tang đợc dẫn động băng 1 động cơ thông qua hộp giảm tốc. Tang đơn chỉ hay đợc dùng
cho vật nâng có tải trọng nhỏ, mặt khác do cáp nâng chỉ đợc cố định 1 đầu ở trên tang
tang vì vậy trong quá trình cuốn cáp vật nâng sẽ có chuyển động theo phơng ngang làm
cho vật nâng đợc nâng lên không ổn định mà vật nâng đợc nâng lên theo phơng thẳng
đứng. Vì vậy, phơng án này không phù hợp để thiết kế, cho nên ta không sử dụng phơng
án này.

18
Đồ án tốt nghiệp Khoa Cơ khí xây dựng
6
5
3
2
1
4
Hình 3.1. Sơ đồ dẫn động cơ cấu nâng
1.Động cơ; 2.Phanh; 3.Khớp nối; 4.Hộp giảm tốc; 5.Tang; 6.Gối đỡ
3.2. Phơng án sử dụng 1 tang kép
Tang đợc dãn động từ động cơ thông qua hộp giảm tốc. Phơng án này hay đợc sử dụng
trong trờng hợp vật nâng có tải trọng nhỏ và trung bình với chiều cao nâng trung bình.
Cáp đợc cố định 2 đầu trên tang cho nên trong quá trình chuyển động vật nâng đợc nâng
lên theo phơng thẳng đứng. Nhng vật nâng có trọng lợng nâng rất lớn và chiều cao nâng
lớn cho nên khi sử dụng phơng án này tang cuốn cáp sẽ có kích thớc rất lớn dần đến tang
có trọng lợng lớn. Mặt khác khi tang có chiều dài lớn khi bố trí trên xe con sẽ làm cho
xe con có kích thớc lớn cho nên phơng án này chỉ dùng để so sánh
1
2
3
4
5
6
19
Đồ án tốt nghiệp Khoa Cơ khí xây dựng
Hình 3.2. Sơ đồ dẫn động cơ cấu nâng
1.Động cơ; 2.Phanh; 3.Khớp nối; 4.Hộp giảm tốc; 5.Tang; 6.Gối đỡ
3.3. Phơng án sử dụng 2 tang đơn bố trí nối tiếp
Trong phơng án này hai tang đợc dẫn động riêng từ hai động cơ. Khi bố trí 2 tang đơn

trên xe con theo kiểu nối tiếp sẽ làm tăng kích thớc xe con, sơ đồ mác cáp phức tạp và
khó bố trí cụm puly cân bằng. Phơng án này thờng hay dùng để nâng vật có tải trọng
trung bình và nhỏ cho nên ta không lựa chọn phơng án này.
1
2
3
4
5
6
Hình 3.3. Sơ đồ dẫn động cơ cấu nâng
1.Động cơ; 2.Phanh; 3.Khớp nối; 4.Hộp giảm tốc; 5.Tang; 6.Gối đỡ
3.4. Phơng án sử dụng 2 tang đơn bố trí song song
5
1
2
4
3
20
Đồ án tốt nghiệp Khoa Cơ khí xây dựng
Hình3.4. Sơ đồ dẫn động cơ cấu nâng
1.Động cơ; 2.Phanh; 3 Hộp giảm tốc.; 4 Khớp nối.; 5.Tang
Phơng án sử dụng 2 tang đơn bố trí song song có nhiều u điểm: hai đầu cáp sẽ đợc cố
định trên hai tang sẽ làm cho vật chuyển động theo phơng thẳng đứng, sơ đồ mắc cáp
không quá phức tạp, cụm puly cố định đợc bố trí ở giữa hai tang giúp cho tải đợc phân
bố đều trên mỗi tang đồng thời giảm bớt chuyển động ngang của vật nâng trong quá
trình nâng hoặc hạ vật. Do sử dụng hai tang bố trí song song cho nên kích thớc dầm đỡ
gối tang đợc giảm bớt so với phơng án 1 tang kép.
3.5. Phơng án sử dụng 2 tang kép bố trí nối tiếp
Phơng án sử dụng hai tang kép bố trí nối tiếp sẽ làm cho xe con có kích thớc lớn. Ngoài
ra việc bố trí hai tang nối tiếp nh thế sẽ làm cho cách mắc cáp rất phức tạp do phải sử

dụng hai sợi cáp, đồng thời khó bố trí cụm puly cố định. Điều quan trọng là sẽ làm giảm
chiều cao nâng do phải bố trí cụm puly cố định ở sâu phía dới ( để đảm bảo góc nghiêng
cáp không quá 6 độ), để đạt đợc chiều cao nâng theo yêu cầu sẽ kéo theo rất nhiều vấn
đề nh: cột đỡ ray di chuyển cầu phải cao lên, móng của nhà xởng phảI sâu và rộng qua
đó làm ảnh hởng tới độ ổn định của cả hệ cột và dầm đỡ.Vì thế phơng án này không phù
hợp dùng để thiết kế.
1
2
3
4
5
6
Hình 3.5. Sơ đồ dẫn động cơ cấu nâng
1.Động cơ; 2.Phanh; 3 Hộp giảm tốc.; 4.Tang.; 5.Gối đỡ; 6. Khớp nối
3.6. Phơng án sử dụng 2 tang kép bố trí song song
21
Đồ án tốt nghiệp Khoa Cơ khí xây dựng
Phơng án này có u điểm là tải đợc phân bố đều lên hai dầm cho nên giảm đợc kích thớc
dầm so với phơng án bố trí hai tang kép nối tiếp, tuy nhiên, do sử dụng hai tang kép cho
nên phải sử dụng hai sợi cáp dẫn đên việc mắc cáp rất phức tạp đồng thời khó bố trí cụm
puly cố định. Vì vậy phơng án này chỉ dùng để tham khảo chứ không dùng làm phơng
án thiết kế trong nội dung đồ án này.
1
2
3
4
5
6
Hình 3.6. Sơ đồ dẫn động cơ cấu nâng
1.Động cơ; 2.Phanh; 3 Hộp giảm tốc.; 4 Khớp nối.; 5.Tang; 6. Gối đỡ

22
Đồ án tốt nghiệp Khoa Cơ khí xây dựng
Chơng 4:
tính toán thiết kế cơ cấu nâng chính Q=250 T
Thống số ban đầu :
+ Tải trọng nâng: Q

=250(t)=2500.10
3
(N)
+ Tốc độ nâng: v
n
=0,36 (m/ph)
+ Chiều cao nâng: H=25 (m)
4.1. Sơ đồ dẫn động và sơ đồ mắc cáp
4
a)
b)
6
7
a=8
5
1
2
3
Hình 4.1. Sơ đồ dẫn động và sơ đồ mắc cáp cơ cấu nâng chính
a)Sơ đồ dẫn động; b)Sơ đồ mắc cáp
1.Động cơ; 2.Phanh; 3.Hộp giảm tốc; 4.Khớp nối; 5.Tang cuốn cáp;
6. Cáp; 7. Gối đỡ tang
4.2. Tính chọn cáp, đờng kính tang và puly

4.2.1. Chọn cáp
Lực căng max trong pa lăng khi nâng vật
S
max
=
r
p
a.2
Q

(N)
23
Đồ án tốt nghiệp Khoa Cơ khí xây dựng
Trong đó :
Q : Tải trọng nâng danh nghĩa.
Q =250 (t) = 2500 (KN)
a : Bội suất pa lăng a =8
: Hiệu suất của pu ly. Chọn = 0,97 ( = 0,97 ữ 0,98)
r : Số pu ly đổi hớng cáp r = 0

p
: Hiệu suất pa lăng

p
=
a).1(
1
a

=
8).97,01(
97,01
8


= 0,9
S
max
=
1.9,0.8.2
2500
= 173,6 (KN)
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 = 5 (chế độ làm việc nhẹ)
{S
đ
} 173,6.5 = 955 (KN)
[S
đ
]: Lực kéo đứt của cáp .
Từ [S
đ

] 955 (KN) ta lựa chọn cáp bện kép. Kí hiệu

K-P
Có kí hiệu 42I-200-
OCT
-2688-69 ( theo [ 4 ]), có các thông số kỹ thuật:
+ Đờng kính cáp: d
c
= 42 (mm)
+ Độ bền giới hạn của thép:
b

=200(daN/mm
2
)
+ Lực kéo đứt cáp: S
đ
= 1335 (KN)
4.2.2. Xác định kích thớc tang và puly
a)Xác định đờng kính tang :
D
t
(e-1) d
c
= (16-1). 42 =630 (mm)
e : Hệ số phụ thuộc chế độ làm việc và loại máy trục
( Bảng 10 [3] ) e = 16
Ta lựa chọn tang có đờng kính D
t
= 1200(mm)

Đờng kính tang kể từ tâm lớp cáp thứ nhất
D = D
t
+ d
c
= 1200 + 42 = 1242 (mm)
b)Xác định đờng kính puly
Dpuly (e-1) d
c
=630(mm).
24
Đồ án tốt nghiệp Khoa Cơ khí xây dựng
Chọn puly có đờng kính là 1000(mm)
4.3.Tính công suất động cơ và chọn hộp giảm tốc cơ cấu nâng
Công suất động cơ đợc tính theo tải trọng nâng danh nghĩa
N
tt
=
C
1
.1000
V.Q

Q : tải trọng nâng danh nghĩa Q= 2500 (KN)
V: Vận Tốc nâng max V= 0,36 (m/ph) = 0,36/60 (m/s)

c
: Hiệu xuất truyền động cơ cấu
c
=0,8

N
t
=
60.8,0.1000
36,0.10.2500
3
=18,6 (KW)
Công suất mỗi động cơ là: N
1
=N
2
> 9,3 (kw)
Động cơ đợc chọn phải đảm bảo điều kiện N
đc
N
t
Ta chọn động cơ có kí hiệu MT-211-6 có
P
dn
= 9,5 (KW)
n
dc
= 915 (v/ph)
Tỉ số truyền của hộp giảm tốc đợc chọn
i
1
=
tt
n
dc

n
n
tt
: Số vòng quay của tang trong 1 phút
n
tt
=
D.
a.V
1

=
242,1.14,3
8.36,0
=0,74 (v/ph)
i
1
=
tt
dc
n
n
=
74,0
915
= 1236,5
- Từ công suất động cơ tính toán và tỉ số truyền tính toán với chế độ làm việc nhẹ
15% và sơ đồ truyền động cơ cấu ta tiến hành chọn hộp giảm tốc.
- Do có tỉ số truyền lớn nên ta chọn 2 hộp giảm tốc:

1. Hộp giảm tốc kí hiệu: U2- 300 có:
i= 50,94
Phgt =12,5 (kw)
n=1000 (vg/ph)
25