Thiết kế cầu trục dầm đôi 10t

Thiết kế cầu trục dầm đôi 10T GVHD: Th.S Trần Đình Sơn
MỤC LỤC
Chương 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ NÂNG CHUYỂN 3
1. Tổng quan về thiết bị nâng chuyển: 3
1.1 Nhu cầu sử dụng thiết bị nâng chuyển: 3
1.2 Giới thiệu máy nâng chuyển: 4
1.3 Các thông số cơ bản của máy trục: 11
1.4 Chế độ làm việc( CĐLV) của máy trục: 12
2. Giới thiệu về cầu trục và phân loại: 13
2.1 Giới thiệu về cầu trục: 13
2.2 Phân loại cầu trục: 14
2.3 Các thiết bị liên quan: 15
2.3.4 Bộ phận mang tải: 17
Chương 2: CÁC PHƯƠNG ÁN ĐỘNG HỌC MÁY 19
2.1 Đặc điểm nhà xưởng và chọn loại thiết bị nâng chuyển: 19
2.2 Các thông số cơ bản của thiết bị nâng chuyển thiết kế: 19
2.3 Xác định các phương án bố trí tổng thể của thiết bị: 19
2.4 Chọn sơ đồ động học: 22
2.4.1 Chọn phương án truyền động cơ cấu nâng: 22
2.4.2 Phương án truyền động và di chuyển xe lăn: 24
2.4.3 Lựa chọn phương án truyền động di chuyển cầu: 26
Chương 3: HÌNH DUNG THỰC TẾ THIẾT BỊ THIẾT KẾ 29
3.1 Phạm vi nhà xưởng: 29
3.2 Bố trí không gian của hệ thống khung dầm: 30
3.3 Cơ cấu: 31
3.4 Hệ thống điều khiển: 33
3.5 Thành lập bản vẽ tổng thể của toàn bộ hệ thống: 33
Chương 4: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ CƠ CẤU NÂNG 35
4.1 Phân tích chung: 35
4.1.1 yêu cầu khi tính toán và thiết kế cơ cấu nâng: 35
4.1.2 cơ cấu nâng: Các số liệu ban đầu: 35

4.1.3 Sơ đồ động học cơ cấu nâng: 35
4.2 Tính toán cơ cấu nâng: 36
4.2.1 Chọn loại dây cáp: 36
4.2.2 palăng giảm lực: 36
4.2.3 Tính kích thước dây cáp: 37
4.2.4 Tính các kích thước cơ bản của tang và ròng rọc: 38
4.2.5 chọn động cơ điện: 40
4.2.6 Tỷ số truyền chung: 40
4.2.7 kiểm tra động cơ điện về nhiệt: 41
4.2.8 tính và chọn phanh: 44
4.2.9 bộ truyền: 47
4.3 các bộ phận khác của cơ cấu nâng: 66
4.3.1 khớp nối trục: 66
4.3.2 móc và ổ móc treo: 67
4.3.3 Bộ phận tang: 68
SVTH: Lê Đức Việt – Lớp 32C1ĐE Trang 1
Thiết kế cầu trục dầm đôi 10T GVHD: Th.S Trần Đình Sơn
4.4 Các cơ cấu an toàn: 74
Chương 5: TÍNH CƠ CẤU DI CHUYỂN XE LĂN 74
5.1 Sơ đồ dẫn động cơ cấu: 74
5.2 Chọn bánh xe và ray: 75
5.3 Tải trọng lên bánh xe: 75
5.4 Động cơ điện: 77
5.5 tỷ số truyền chung: 78
5.6 kiểm tra động cơ điện về mômen mở máy: 78
5.7 phanh: 79
5.8 Bộ truyền: 79
5.9 Các bộ phận của cơ cấu di chuyển xe lăn: 79
5.10 Ổ đỡ trục bánh xe: 83
5.11 Các cơ cấu an toàn: 85

Chương 6: TÍNH TOÁN CƠ CẤU DI CHUYỂN CẦU TRỤC 86
6.1 Các số liệu ban đầu: 86
6.2 Bánh xe ray: 86
6.3 chọn động cơ: 88
6.7 Bộ truyền: 90
Chương 7: TÍNH KẾT CẤU KIM LOẠI CỦA CẦU TRỤC 91
7.1 tính tải trọng: 91
7.2 Xác định kích thước tiết diện của dầm chính: 92
8.1 An toàn trong sử dụng máy: 106
8.2 Hướng dẫn sử dụng máy: 107
TÀI LIỆU THAM KHẢO 109
LỜI MỞ ĐẦU
Trước hết em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất tới các Thầy Cô giáo trường
Đại học bách khoa Đà Nẵng đã chỉ dạy em tận tình trong 5 năm học qua. Em xin
chân thành cảm ơn các Thầy Cô trong khoa Cơ Khí, ngành chế tạo máy trường Đại
học bách khoa Đà Nẵng đã nhắc nhở, giúp đỡ, tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em
trong suốt quá trình học tập và làm đề tài tốt nghiệp.
Đặc biệt em xin chân thành cảm ơn cảm ơn Thầy giáo, Th.S Trần Đình Sơn đã
nhiệt tình chỉ dạy, hướng dẫn, giúp đỡ em trong thời gian làm đề tài tốt nghiệp.
SVTH: Lê Đức Việt – Lớp 32C1ĐE Trang 2
Thiết kế cầu trục dầm đôi 10T GVHD: Th.S Trần Đình Sơn
Em cũng xin chân thành cảm ơn Thầy Cô giáo bộ môn đã bỏ thời gian quý báu
của mình để đọc, nhật xét, duyệt đồ án của em.
Em xin chân thành cảm ơn các kỹ sư, cán bộ kỹ thuật, công nhân công ty Cổ
phần Than – Điện Nông Sơn đã chỉ dẫn, cung cấp tài liệu cho em trong quá trình
làm đồ án tốt nghiệp này.
Em cũng xin bày tỏ lòng biết ơn của mình đến mọi người trong gia đình, các
anh chị và các bạn đã động viên, giúp đỡ, tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em trong
suốt quá trình học tập.
Cuối cùng em xin bày tỏ lòng biết ơn tới các Thầy trong hội đồng bảo vệ đã bỏ

thời gian quý báu của mình để đọc, nhận xét và chấm đề án này.
Đà Nẵng, ngày tháng năm 2014
Sinh viên thực hiện
Lê Đức Việt
Chương 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ NÂNG CHUYỂN
1. Tổng quan về thiết bị nâng chuyển:
1.1 Nhu cầu sử dụng thiết bị nâng chuyển:
Ngày nay trong tiến trình cơ khí hoá tự động hoá, máy nâng chuyển có một vai
trò hết sức quan trọng trong nền kinh tế nước ta, để hoàn thiện các quá trình sản
xuất nhằm nâng cao năng suất lao động và giảm nhẹ sức lao động cho công nhân.
Trong tình hình hiện nay ở nước ta nhu cầu về máy trục ngày càng trở nên cấp bách
do mức độ sản xuất ngày càng phát triển.
Với sự phát triển nhanh của khoa học kỹ thuật, các máy móc được chế tạo với
những kích thước rất đa dạng. Có những chi tiết máy vô cùng nhỏ, được chế tạo với
độ chính xác cao, bên cạnh đó có những chi tiết máy được sản xuất với kích thước
SVTH: Lê Đức Việt – Lớp 32C1ĐE Trang 3
Thiết kế cầu trục dầm đôi 10T GVHD: Th.S Trần Đình Sơn
và khối lượng rất lớn, có thể đạt đến hàng tấn. Trong quá trình sản xuất, để di
chuyển cũng như vận chuyển lắp đặt, sửa chữa những chi tiết máy như thế thì sức
người không thể nào làm được và tất yếu phải cần đến một loại thiết bị có khả năng
làm được điều này nhằm tăng năng suất lao động, đó chính là các thiết bị nâng
chuyển.
Các thiết bị nâng được sử dụng hầu hết trong các ngành kinh tế.
Trong ngành cơ khí, các cầu trục, bán cổng trục, xe nâng… được sử dụng rất
phổ biến ở các phân xưởng cơ khí để vận chuyển những chi tiết rất nặng.
Trong ngành công nghiệp khai thác mỏ, các loại máy được sử dụng là thang
máy, băng tải…
Trong ngành hàng hải, những tàu vận chuyển có kích thước lớn và được trang
bị một hệ thống nâng rất hiện đại gồm những cầu quay, xe nâng, … phục vụ việc
bốc dở hàng lên tàu.

Trong ngành xây dựng các cần cẩu, palăng, tời được dùng để vận chuyển
nguyên vật liệu đến vùng xây dựng cách xa mặt đất hàng trăm mét.
Trong cuộc sống sinh hoạt hằng ngày ta cũng dễ dàng bắt gặp những chiếc
thang máy trong trường học, bệnh viện hay những thang cuốn trong siêu thị phục vụ
việc đi lại của con người và vận chuyển hàng hóa.
Ngành máy nâng và vận chuyển ở nước ta cũng phát triển khá mạnh mẽ, một số
nơi đã tiến hành sản xuất những thiết bị khổng lồ này. Tuy vậy, để nâng cao năng
suất lao động và an toàn trong quá trình .sử dụng, các thiết bị nâng chuyển được cải
tiến kỹ thuật ,đơn giản hóa và tự động hóa nhưng cũng phải tuân thủ những tiêu
chuẩn khắt khe về sức bền và yêu cầu an toàn của những tiêu chuẩn quốc gia như:
- TCVN 5864-1995: Thiết bị nâng, cáp thép, tang, ròng rọc, xích, đĩa xích. Yêu cầu
an toàn.
- TCVN 5862-1995: Thiết bị nâng, chế độ làm việc.
- TCVN 6395-1998: Thang máy điện. Yêu cầu an toàn về cấu tạo và lắp đặt.
1.2 Giới thiệu máy nâng chuyển:
Máy nâng chuyển là tên gọi chung của các máy công tác dùng để thay đổi vị trí các
vật nặng dạng khối hoặc các vật phẩm rời vụn với khối lượng lớn nhờ các thiết bị
mang vật trực tiếp như móc treo, gầu ngoạm,…hoặc gián tiếp như băng tải, xích tải,
con lăn,…
Máy nâng chuyển chia làm hai loại là:
- Máy vận chuyển liên tục.
- Máy vận chuyển theo chu kì.
1.2.1 Các máy vận chuyển liên tục:
a. Đặc điểm:
- Vật phẩm được di chuyển thành dòng liên tục và ổn định.
- Có thể bốc dỡ tải ngay trong quá trình vận chuyển.
b. Phân loại: Chia làm hai loại là:
- Máy vận chuyển liên tục có bộ phận kéo: Băng tải, băng chuyền, xích tải…
- Máy vận chuyển liên tục không có bộ phận kéo: Vít tải, máng lắc, sàn rung,…
SVTH: Lê Đức Việt – Lớp 32C1ĐE Trang 4

Thiết kế cầu trục dầm đôi 10T GVHD: Th.S Trần Đình Sơn
Hình 1.1 Hệ thống băng tải
Hình 1.2 Vít tải
1.2.2 Các máy vận chuyển theo chu kỳ:
a. Đặc điểm:
- Hoạt động có tính chất chu kì (luân phiên giữa thời gian làm việc và thời gian
nghỉ) của cơ cấu và máy.
- Phần chủ yếu của máy vận chuyển theo chu kì là máy trục.
- Vận chuyển các vật nặng theo phương thẳng đứng và một số chuyển động khác
trong mặt phẳng ngang, trong đó cơ cấu nâng là cơ cấu chủ yếu.
- Loại máy này có thể làm việc trong nhà hoặc ngoài trời.
b. Phân loại: Chia làm 3 loại chính là:
- Máy trục đơn giản: Là các loại máy có một chuyển động chủ yếu là nâng, hạ
vật, như Kích, Tời, Palăng …
- Máy trục thông dụng: Là các loại máy có từ hai chuyển động trở lên, như: Cầu
trục, Cổng trục, Bán cổng trục, Cần cẩu,…
SVTH: Lê Đức Việt – Lớp 32C1ĐE Trang 5
Thiết kế cầu trục dầm đôi 10T GVHD: Th.S Trần Đình Sơn
1. Kích:
- Thực hiện việc nâng hạ vật với độ cao không lớn h< 0,7m tùy thuộc vào
nguyên lý dẫn động bộ phận công tác có thể chia ra thành: kích thanh răng, thủy
lực, kích vít.


Hình1.3 Kích thanh răng, kích vít
Hình1.4 Kích thủy lực
SVTH: Lê Đức Việt – Lớp 32C1ĐE Trang 6
Thiết kế cầu trục dầm đôi 10T GVHD: Th.S Trần Đình Sơn
2. Tời:
- Dùng để thực hiện việc nâng hạ vật nặng theo phương thẳng đứng hoặc

phương nghiêng.
Hình 1.5 Tời
3. Pa lăng:
- Pa lăng là một thiết bị nâng thực hiện việc nâng hạ vật nhưng là thiết bị cơ
động và thường được bố trí trên dầm của các máy trục khác như cầu trục cổng
trục….pa lăng được trang bị thêm cơ cấu di chuyển được gọi là xe lăn.
Hình 1.6 Pa lăng xích kéo tay kiểu bánh rang
SVTH: Lê Đức Việt – Lớp 32C1ĐE Trang 7
Thiết kế cầu trục dầm đôi 10T GVHD: Th.S Trần Đình Sơn

Hình 1.7 Pa lăng điện
4. Cần trục:
- Cần trục có nhiều loại, có loại đặt ở mặt đất, có loại đặt ở xe ô tô cơ động
nhanh thuận tiện cho việc bốc dỡ hàng hoá. Loại đặt ở mặt đất có loại cố định, có
loại di động được nhờ các bánh xe trên đường ray được dùng nhiều trong nhà máy
cơ khí, nhà kho, bãi
Hình1.8 Cần trục có bánh xe di chuyển có tầm với thay đổi
SVTH: Lê Đức Việt – Lớp 32C1ĐE Trang 8
Thiết kế cầu trục dầm đôi 10T GVHD: Th.S Trần Đình Sơn
Hình1.9 Cần trục cột cố định có tầm với thay đổi
5. Cầu trục lăn:
Là loại máy kiểu cầu, được đặt trên hai thanh ray trên cao dọc theo nhà xưởng,
xe con mang hàng di chuyển trên dầm thép có kết cấu cầu này.
Hình 1.10 Cầu trục đặt tại phân xưởng boong ở nhà máy đóng tàu Dung Quất
SVTH: Lê Đức Việt – Lớp 32C1ĐE Trang 9
Thiết kế cầu trục dầm đôi 10T GVHD: Th.S Trần Đình Sơn
Hình 1.11 Cầu trục được lắp ráp trong xưởng cơ khí
6. Cổng trục:
Là loại máy nâng chuyển có dạng cổng, di chuyển bằng bánh ray chạy trên
thanh ray đặt trên mặt đất nhờ cơ cấu di chuyển cổng trục, hoặc có thể chạy bằng

bánh lốp cao su trên mặt đất. Cổng trục được sử dụng rất rộng rãi và tiện dụng để
nâng hạ vật nâng, hàng hoá trong các nhà xưởng, phân xưởng cơ khí, nhà kho bến
bãi….
Hình 1.12 Cổng trục chạy bằng bánh ray
7. Bán cổng trục:
Là loại máy trục với sự kết hợp nửa cầu trục, nửa cổng trục với một đầu chạy trên
ray được đặt trên cao dọc theo nhà xưởng và một đầu chạy trên ray bố trí trên mặt
đất nhờ cơ cấu di chuyển bánh xe ray.

SVTH: Lê Đức Việt – Lớp 32C1ĐE Trang 10
Thiết kế cầu trục dầm đôi 10T GVHD: Th.S Trần Đình Sơn
Hình 1.13 Bán cổng trục sử dụng trong xưởng cơ khí
8. Máy trục đặc chủng:
Là các loại máy đặc biệc dùng riêng cho một yêu cầu nào đó, như: Thang máy,
máy trục bến cảng…
Hình 1.14 Hệ thống cần trục tại cảng biển
1.3 Các thông số cơ bản của máy trục:
- Sức nâng Q, (T), (kN) là trọng lượng lớn nhất của vật nâng mà máy có thể
nâng được theo tính toán thiết kế.
- Tầm với R (m), là khoảng cách theo phương ngang từ tâm thiết bị mang
vật đến trục quay của máy. Tầm với chỉ có ở cần trục có tay quay.
- Mômen tải M, (KNm) là tích số giữa sức nâng và tầm với. Mômen tải có
thể là không thay đổi hay thay đổi theo tầm với.
SVTH: Lê Đức Việt – Lớp 32C1ĐE Trang 11
Thiết kế cầu trục dầm đôi 10T GVHD: Th.S Trần Đình Sơn
- Chiều cao nâng H, (m) là khoảng cách từ mặt bằng máy đứng đến tâm thiết
bị mang vật ở vị trí cao nhất. Với các cần trục có tay cần thì chiều cao nâng thay đổi
phụ thuộc vào tầm với.
- Khẩu độ L, (m) là khoảng cách theo phương ngang giữa đường trục, giữa
hai đường ray mà trên đó máy di chuyển.

- Đường đặc tính tải trọng là đồ thị mô tả mối quan hệ giữa sức nâng, tầm
với và chiều cao nâng.
- Các thông số động học bao gồm các tốc độ của các chuyển động riêng lẻ
trên máy:
+ Tốc độ chuyển động tịnh tiến lên xuống của vật nâng
v
n
(nâng vật),
v
h
(hạ
vật),
s
m
.
+ Tốc độ di chuyển của máy trên mặt phẳng ngang
v
dc

s
m
.
+ Tốc độ quay của phần quay quanh trục thẳng đứng của máy,
n
q
(
p
v
).
+ Thời gian thay đổi tầm với T,(s) là khoảng thời gian để thay đổi tầm với

nhỏ nhất
R
mim
đến tầm với lớn nhất
R
mac
. Đôi khi người ta cho tốc độ thay đổi tầm
với trung bình,
s
m
.
1.4 Chế độ làm việc( CĐLV) của máy trục:
- CĐLV là đặc tính riêng, được đưa vào nhằm mục đích tiết kiệm mà vẫn đảm
bảo an toàn khi sử dụng.
- Phản ánh đặc tính làm việc đặc thù của loại thiết bị này: đóng mở nhiều lần và
làm việc với tải khác nhau.
- Cùng trọng tải và các đặc tính khác nhưng mỗi máy nâng có thể được sử dụng
với thời gian và mức độ tải nặng nhẹ khác nhau.
- Do vậy nếu thiết kế như nhau thì hoặc sẽ thừa an toàn (lãng phí) hoặc sẽ không
đủ an toàn.
- CĐLV được phản ánh trong từng bước tính toán thiết kế các bộ phận trong cơ
cấu và máy nâng.
- Đối tượng phục vụ của máy nâng rất đa dạng, điều kiện sử dụng, yêu cầu công
việc không giống nhau. Để thống nhất về điều kiện sử dụng giữa người thiết kế, chế
tạo và người sử dụng máy, mà chủ yếu ở đây là mức độ sử dụng máy theo thời gian
và mức độ chất tải. Người ta phân loại máy trục theo các tiêu chuẩn sau:
- Theo TCVN 4244 _ 86.
a) Chế độ làm việc nhẹ Nh. Đặc điểm của chế độ nhẹ là hệ số sử dụng cơ cấu
theo tải trọng thấp
5,0

≈
Q
k
, cường độ làm việc của động cơ nhỏ, trung bình khoảng
15%.
b) Chế độ làm việc trung bình TB. Đặc điểm là các cơ cấu làm việc với các tải
trọng nâng khác nhau, hệ số sử dụng cơ cấu theo tải trọng đạt khoảng 0,75, tốc độ
làm việc trung bình, cường độ làm việc của động cơ khoảng 25%.
SVTH: Lê Đức Việt – Lớp 32C1ĐE Trang 12
Thiết kế cầu trục dầm đôi 10T GVHD: Th.S Trần Đình Sơn
c) Chế độ làm việc nặng N. Đặc điểm của chế độ làm việc nặng là hệ số sử
dụng cơ cấu theo tải trọng cao,
1
=
Q
k
, tốc độ làm việc lớn, cường độ làm việc
khoảng 40%, số lần mở máy trong một giờ đến 240 lần.
d) Chế độ làm việc rất nặng RN. Đặc điểm là các cơ cấu thường xuyên làm
việc với tải trọng danh nghĩa,
1
=
Q
k
, tốc độ làm việc cao, cường độ làm việc
khoảng 40 - 60 %, số lần mở máy trong một giờ đến 300 lần.
Bảng 1.1 giới thiệu sự tương ứng gần đúng các nhóm chế độ làm việc giữa
cách phân loại theo TCVN 5862 - 1995 và cách phân loại cũ ( theo TCVN 4244 -
86).
Bảng 1.1

Nhóm chế độ làm việc của máy nâng
Phân loại cũ Nhẹ Trung bình Nặng Rất nặng
Theo TCVN
5862 - 1995
A1, A2, A3 A4, A5 A6, A7 A8
Nhóm chế độ làm việc các cơ cấu máy nâng
Phân loại cũ Quay tay Nhẹ Trung bình Nặng Rất nặng
Theo TCVN
5862 - 1995 M1, M2 M3, M4 M5, M6 M7 M8
-Theo TCVN 5862 _ 95. Máy nâng được phân ra tám nhóm chế độ làm việc
ký hiệu từ A1 đến A8 trên cơ sở phối hợp của 10 cấp sử dụng U0 - U9 và bốn cấp
tải của thiết bị nâng Q1 - Q4 (bảng 1.2)
Bảng 1.2
2. Giới thiệu về cầu trục và phân loại:
2.1 Giới thiệu về cầu trục:
- Cầu trục vận động trên không trung trong không gian của nhà máy hay phân
xưởng sửa chữa lớn. Loại này có nhiều loại tuỳ theo tính chất công việc và tải trọng
mà ta có các loại như: Cầu trục một dầm, cầu trục hai dầm. Cầu trục dẫn động bằng
tay, cầu trục dẫn động bằng máy. Loại này có năng suất cao đáp ứng được khâu vận
chuyển cơ giới hoá, vì làm việc ở trên không nên không chiếm chỗ trong phân
xưởng, người điều khiển có thể bao quát toàn bộ trên mặt bằng phân xưởng và có
thể móc hàng tại mọi vị trí trên phân xưởng.
- Cầu trục là loại máy trục kiểu cầu. Loại này di chuyển trên đường ray đạt
trên cao dọc theo nhà xưởng, xe con mang hàng di chuyển trên kết cấu thép kiểu
SVTH: Lê Đức Việt – Lớp 32C1ĐE Trang 13
Cấp
tải
Cấp sử dụng
U0 U1 U2 U3 U4 U5 U6 U7 U8 U9
Q1 - - A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8

Q2 - - A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8
Q3 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 - -
Q4 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 - -
Thiết kế cầu trục dầm đôi 10T GVHD: Th.S Trần Đình Sơn
cầu, cầu trục có thể nâng hạ và vận chuyển hàng theo yêu cầu tại bất kì điểm nào
trong không gian của nhà xưởng. Cầu trục được sử dụng trong tất cả các lĩnh vực
của nền kinh tế quốc dân với các thiết bị mang vật rất đa dạng như móc treo, thiết bị
cặp, nam châm điện v.v Đặc biệt cầu trục được sử dụng phổ biến trong ngành công
nghiệp chế tạo máy và luyện kim với các thiết bị mang vật chuyên dùng.
- Cầu trục có các ưu điểm sau:
+ Cần tiến hành nhanh.
+ Tận dụng được khoảng không gian trên của phân xưởng.
+ Nó có thể đồng thời hoạt động cùng với các công việc khác.
+ Dể điều khiển, năng suất cao.
2.2 Phân loại cầu trục:
a) Theo cách dẫn động các cơ cấu
- Cầu trục dẫn động bằng tay: Các cơ cấu được dẫn động bằng hệ thống tời
kéo tay (hệ thống đĩa xích kéo tay ).
- Cầu trục dẫn động bằng điện: Các cơ cấu được dẫn động cơ điện
(Palăng ).
b) Theo kiểu dáng kết cấu thép
- Cầu trục dầm đơn.
Hình1.15 Cầu trục lăn một dầm
- Cầu trục dầm đôi.
SVTH: Lê Đức Việt – Lớp 32C1ĐE Trang 14
Thiết kế cầu trục dầm đôi 10T GVHD: Th.S Trần Đình Sơn
Hình 1.16 Cầu trục lăn hai dầm
c) Theo phạm vi phục vụ
- Cầu trục luyện kim: Cầu trục làm việc trong các phân xưởng luyện kim có
nhiệt độ rất cao.

- Cầu trục gầu ngoạm: Cầu trục có móc cẩu dạng gầu ngoạm chuyên dụng để
bốc vật liệu rời (than, cát ).
- Cầu trục mâm từ: Cầu trục có móc cẩu là các cụm nam châm điện chuyên
dùng để bốc thép tấm.v.v.
2.3 Các thiết bị liên quan:

Hình 1.17 Cụm xe con
2.3.1 Cáp thép:
Cáp thép là chi tiết rất quan trọng, được sử dụng trong hầu hết các máy nâng.
Các yêu cầu chung đối với cáp thép là:
- An toàn trong sử dụng.
- Độ mềm cao, dễ uốn cong, đảm bảo độ nhỏ gọn của cơ cấu và của máy.
SVTH: Lê Đức Việt – Lớp 32C1ĐE Trang 15
r
dc
h
Dp
2a
a
h
D
ß
Thiết kế cầu trục dầm đôi 10T GVHD: Th.S Trần Đình Sơn
- Đảm bảo độ êm dịu, không ồn ào khi làm việc trong cơ cấu và máy nói chung.
- Trọng lượng riêng nhỏ, giá thành thấp.
- Đảm bảo độ bền lâu, thời gian sử dụng lớn.
Cáp thép thường được chế tạo từ những sợi thép Cacbon tốt. Các sợi thép được
chế tạo bằng công nghệ kéo nguội có đường kính từ 0,5 đến 2-3mm và giới hạn bền
tính toán theo kéo từ 1400 đến 2000 N/mm
2

. Các sợi thép này được bện thành cáp
thép bằng các thiết bị bện chuyên dùng. Để chống gỉ, người ta tráng một lớp kẽm
mỏng lên sợi thép. Sợi thép thường dùng bện cáp có giới hạn bền kéo từ 1600-1800
N/mm
2
.
• Phân loại:
* Theo cấu tạo thì cáp thép thường phân thành các loại sau:
- Cáp bện đơn: Do nhiều sợi thép bện quanh một lõi. Loại cáp này có độ cứng
lớn nên thường dùng để treo, buộc.
- Cáp bện kép: Được hình thành từ những tao cáp ( cáp bện đơn).
- Cáp bện ba: Được hình thành bằng phương pháp bện từ những tao cáp.
* Theo điểm tiếp xúc thì phân thành cáp tiếp xúc điểm và cáp tiếp xúc đường.
* Theo chiều bện cáp thì phân ra thành cáp bện xuôi và cáp bện chéo, căn cứ vào
chiều bện của các sợi thép và tao cáp.
Hình 1.18 Cấu tạo của cáp thép
2.3.2 Ròng rọc:
Ròng rọc là bộ phận có công dụng dẫn hướng dây cáp hoặc thay đổi lực căng.
Thường được chế tạo từ thép hoặc gang xám bằng phương pháp đúc hoặc gia công
cơ. Rãnh của ròng rọc cần phải đảm bảo các tiêu chí sau:
- Cáp không bị tuột ra khỏi rãnh trong quá trình làm việc.
- Cáp vào và ra ròng rọc một cách dễ dàng.
- Cáp không bị kẹt trong rãnh.
Để đảm bảo các tiêu chí này thì các kích thước được quy định như sau:
r = (0,53 – 0,6)d
2α= (40
ο
– 60
ο
)

h = (2 – 2,5 )d
SVTH: Lê Đức Việt – Lớp 32C1ĐE Trang 16
l
L
t
s=dr
a)
b)
c)
d)
Thiết kế cầu trục dầm đôi 10T GVHD: Th.S Trần Đình Sơn
Hình 1.19 Ròng rọc
2.3.3 Tang quấn cáp:
Là bộ phận dùng để quấn cáp và nhả cáp, biến chuyển động quay của động cơ
thành chuyển động tịnh tiến của bộ phận mang vật. Tang cuốn thường có hình trụ,
trong một số trường hợp có thể có dạng nón hoặc đường kính thay đổi. Bề mặt tang
có thể cắt rãnh hoặc để trơn. Tang trơn có thể quấn nhiều lớp cáp, tang cắt rãnh chỉ
quấn được một lớp cáp.
Phương pháp chế tạo tang có thể là chế tạo tang có thể đúc bằng vật liệu gang
xám hoặc thép hoặc có thể chế tạo bằng phương pháp hàn với mayơ từ thép tấm
cuốn.


Hình 1.20 Tang quấn cáp
a, Tang trơn b, Tang cắt rãnh c, Tang đơn d, Tang kép
2.3.4 Bộ phận mang tải:
Yêu cầu chung đối với bộ phận mang tải là:
- Đảm bảo an toàn.
- Thời gian xếp dỡ ngắn, nhằm nâng cao năng suất.
- Trọng lượng nhỏ.

- Kết cấu đơn giản, giá thành rẻ.
a. Móc treo: Là thiết bị vạn năng, thích ứng với mọi vật liệu vận chuyển.
Tùy thuộc hình dạng người ta chia thành móc đơn và móc kép.
* Móc đơn: Vật liệu chế tạo là thép ít Cacbon (C20, C25…).
- Phương pháp chế tạo là rèn tự do hoặc rèn khuôn.
SVTH: Lê Đức Việt – Lớp 32C1ĐE Trang 17
Thiết kế cầu trục dầm đôi 10T GVHD: Th.S Trần Đình Sơn
* Móc kép: Thường được sử dụng để móc những vật có dạng hình trụ, chiều dài
lớn, chịu lực đối xứng.
Hình 1.21 Móc treo
a) Móc đơn b) Móc kép
b. Bộ phận giữ vật: Thường là các thiết bị chuyên dùng, dùng để kẹp các chi
tiết có hình dạng và kích thước nhất định.
Hình 1.22 Các bộ phận giữ vật
c. Gầu ngoạm: Thường dùng để nâng hạ những vật liệu rời vụn, vật liệu chứa
trong thể tích của gầu ngoạm.
Hình 1.23 Gầu ngoạm
SVTH: Lê Đức Việt – Lớp 32C1ĐE Trang 18
a)
b)
Thiết kế cầu trục dầm đôi 10T GVHD: Th.S Trần Đình Sơn
d. Nam châm điện từ: Dùng khi mang vật liệu kim loại có chứa sắt (Fe), thiết
bị mang vật là một nam châm điện có từ trường lớn.

Hình 1.24 Cẩu từ
Chương 2: CÁC PHƯƠNG ÁN ĐỘNG HỌC MÁY
2.1 Đặc điểm nhà xưởng và chọn loại thiết bị nâng chuyển:
- Khu vực sản xuất.
- Khu vực điều khiển, hỗ trợ cho sản xuất.
- Nhà xưởng được chia ra từng gian để gia công các chi tiết khác nhau.

- Máy được đặt theo từng loại có cùng tính chất gia công.
- Các máy lớn và các chi tiết lớn được đặt dưới tầm hoạt động của cầu trục.
- Ta chọn cầu trục dầm đôi có tải trọng 10T phù hợp với điều kiện sản xuất
của nhà xưởng.
2.2 Các thông số cơ bản của thiết bị nâng chuyển thiết kế:
- Thiết kế cầu trục dầm đôi
+ Tải trọng: Q = 10 tấn.
+ Khẩu độ: L = 8m.
+ Độ cao nâng: H = 6m.
+ Vận tốc nâng: V
n
= 0,24 m/s.
+ Tốc độ di chuyển xe con: V
xc
= 0.5 m/s.
+ Tốc độ di chuyển cầu: V
c
= 1,2 m/s.
2.3 Xác định các phương án bố trí tổng thể của thiết bị:
a. Phương án 1: Cầu trục một dầm thanh giằng một phía.
SVTH: Lê Đức Việt – Lớp 32C1ĐE Trang 19
Thiết kế cầu trục dầm đôi 10T GVHD: Th.S Trần Đình Sơn
Hình 2.1 Cầu trục một dầm thanh giằng hai phía.
- Phương án này gia cường cầu trục dầm đơn dạng một phía.
- Đối với phương án này đảm bảo tỉ số truyền giữa các bánh xe.
- Nhược điểm là gây men xoắn cho dầm do tải trọng.
b. Phương án 2: Cầu trục một dầm.
Hình 2.2 Cầu trục một dầm thanh giằng hai phía.
- Dầm đơn dựa trên hai dầm cuối cùng với dàn ngang phụ gia cường ở hai
phía của dầm.

- Độ cứng tổng thể theo phương đứng và ngang tốt, kết cấu thép chắc chắn,
chế tạo đơn giản hơn kết cấu dạng dàn.
- Phương án này có độ ổn định tốt áp dụng cho cầu trục có tải trọng nâng lớn.
- Nhược điểm là kết cấu và tính toán phức tạp, dùng nhiều thép.
c. Phương án 3: Cầu trục hai dầm kết cấu dạng hộp.
- Trên dầm chính có hai thanh ray để xe lăn di chuyển.
SVTH: Lê Đức Việt – Lớp 32C1ĐE Trang 20
Thiết kế cầu trục dầm đôi 10T GVHD: Th.S Trần Đình Sơn
Hình 2.3 Cầu trục hai dầm kết cấu dạng hộp.
- Dầm chính 21hon kết với dầm cuối ở hai đầu bằng bulông hoặc bằng 21hon
kết hàn.
- Dầm cuối có kết cấu dạng hộp, trên dầm có lắp bánh xe, di chuyển trên ray đặt
dọc theo nhà xưởng trên các vai cột.
- Loại cầu trục này có kết cấu toàn bộ dạng hộp nên việc tính toán cũng tương
đối đơn giản, giảm thời gian chế tạo và lắp ráp do có thể dùng phương pháp hàn tự
động. Việc sửa chữa, bảo dưỡng loại cầu trục này cũng tương đối đơn giản.
- Cầu trục này phạm vi hoạt động lớn, thích hợp với việc sử dụng ở tải trọng
trung bình và nặng.
- Kết cấu dầm dạng hộp nên việc tính toán đơn giản, thời gian chế tạo và lắp
ghép nhanh, việc bảo dưỡng cũng đơn giản. Do đó giá thành giảm.
d. Phương án 4: Cầu trục hai dầm kết cấu kiểu giàn.
- Dầm là một khung giàn gồm các thanh 21hon kết với nhau bằng hàn và bắt
bulong
- Hai dầm chính bao gồm một hệ thống khung dàn 21hon kết cứng với nhau
bằng mối hàn. Trên dầm chính có đặt hai thanh ray để xe con di chuyển.
- Dầm cuối bao gồm hai dầm kiểu hộp, trên có lắp bánh xe di chuyển trên thanh
ray đặt dọc nhà xưởng.
SVTH: Lê Đức Việt – Lớp 32C1ĐE Trang 21
Thiết kế cầu trục dầm đôi 10T GVHD: Th.S Trần Đình Sơn
Hình 2.4 Sơ đồ kết cấu tổng thể.

- Kết cấu cầu trục dạng hai dầm kiểu dàn là một hệ không gian phức tạp,
thường chế tạo bằng phương pháp hàn các thanh giằng lại với nhau. Vì có nhiều
thanh xiên và thanh đứng nên phức tạp trong việc chế tạo, giá thành cao. Chất lượng
các mối hàn phụ thuộc vào tay nghề của người công nhân. Không áp dụng được
phương pháp hàn tự động, bảo trì, bảo dưỡng khó 22hon, không thuận lợi. Tuy
nhiên, loại cầu trục này khối lượng nhỏ, phù hợp với tải trọng nặng và rất nặng.
- Ngoài hai phương án trên, trong thực tế còn nhiều phương án nữa những
không phổ biến và ít được sử dụng.
- Qua việc phân tích hai phương án trên, và với các 22hong số của cầu trục cần
thiết kế, ta thấy phương án 3 ( Hai dầm dạng hộp) là phù hợp hơn cả. Nhược điểm
chủ yếu của loại cầu trục này là khối lượng lớn, tuy nhiên giá thành lại không cao,
kiểm tra, bảo dưỡng dễ dàng.
Kết luận: Từ yêu cầu về số liệu ban đầu về cầu trục, như vậy ta chọn cầu trục
hai dầm kết cấu dạng hộp, thì đủ khả năng chịu tải và kết cấu đơn giản.
2.4 Chọn sơ đồ động học:
2.4.1 Chọn phương án truyền động cơ cấu nâng:
a. Phương án 1:
SVTH: Lê Đức Việt – Lớp 32C1ĐE Trang 22
Thiết kế cầu trục dầm đôi 10T GVHD: Th.S Trần Đình Sơn
1 2 3 5
4
1. Động cơ điện .
2. Khớp nối và phanh.
3. Hộp giảm tốc.
4. Tang.
5. Khớp nối.
- Với kết cấu này động cơ truyền động đến hộp giảm tốc qua khớp nối trục ra
của hộp giảm tốc không trùng với trục tang, mà truyền qua bộ truyền bánh 23hem.
Kết cấu này thích hợp khi dùng palăng đơn. Kết cấu này phức tạp nhiều chi tiết,
tốn nhiều ổ, còn có bộ truyền ngoài không an toàn.

b. Phương án 2:
1
2
4
3
1. Động cơ điện
2. Khớp nối kết hợp phanh
3. Hộp giảm tốc
4. Tang
-Với phương án này kết cấu nhỏ gọn. Trục tang và hộp giảm tốc là một nên
khó chế tạo, lắp rắp và bảo dưỡng lực phân bố trên tang không ổn định làm ảnh
hưởng đến hộp giảm tốc.
c. Phương án 3:
SVTH: Lê Đức Việt – Lớp 32C1ĐE Trang 23
Thiết kế cầu trục dầm đôi 10T GVHD: Th.S Trần Đình Sơn
1
2
4
5
3
1. Động cơ điện
2. Khớp nối kết hợp với phanh
3. Hộp giảm tốc
4. Tang
5. Khớp nối
Trường hợp này giống phương án 2 nhưng có thêm khớp nối, nên có thể khắc
phục được một số nhược điểm của phương án trên như: Dễ chế tạo, lắp ghép, bảo
dưỡng.
Kết luận: Với các ưu điểm trên nên ta chọn phương án 2 là phù hợp.
2.4.2 Phương án truyền động và di chuyển xe lăn:

a. Phương án 1:
1 2
5 4 3 4 54
1. Động cơ điện.
2. Phanh kết hợp với nối trục
3. Hộp giảm tốc
4. Nối trục
5. Bánh xe
- Ưu điểm:
+ Giá thành rẻ, nhỏ gọn gồm một hộp giảm tốc, một động cơ, bốn khớp nối.
+ Đảm bảo được sự đồng tốc giữa hai bánh xe.
+ Điều khiển dễ dàng do có một động cơ dẫn động.
SVTH: Lê Đức Việt – Lớp 32C1ĐE Trang 24
Thiết kế cầu trục dầm đôi 10T GVHD: Th.S Trần Đình Sơn
+ Truyền động đơn giản, chiếm ít trên xe lăn thuận tiện cho việc bố trí trên
các xe lăn.
- Nhược điểm:
+ Kết cấu phức tạp.
+ Các trục truyền dài gây rung động và xô lệch các bánh xe khỏi ray.
b. Phương án 2:
5
1 2 3
5
4
1. Động cơ điện
2. Phanh kết hợp với nối trục
3. Hộp giảm tốc
4. Khớp nối
5. Bánh xe
- Ưu điểm: + Giá thành rẻ, kết cấu gọn nhẹ, đơn giản.

+ Đảm bảo được sự đồng tốc giữa hai bánh xe.
+ Điều khiển dễ dàng do có một động cơ dẫn động.
- Nhược điểm:
+ Kết cấu phức tạp.
+ Các trục truyền dài gây rung động và xô lệch các bánh xe khỏi ray.
+ Khoảng cách giữa hai bánh xe bị hạn chế.
c. Phương án 3:
SVTH: Lê Đức Việt – Lớp 32C1ĐE Trang 25