Giới thiệu chung về máy vận thăng

PHẦN I : GIỚI THIỆU CHUNG, PHÂN TÍCH LỰA CHỌN
PHƯƠNG ÁN
Chương 1: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN.
1.1.Nhu cầu xây dựng nhà dân, nhà công nghiệp hiện nay:
Đất nước ta đang trong quá trình phát triển thành một nước công nghiệp,
mục tiêu của Đảng và Nhà nước đến năm 2020 nước ta căn bản trở thành một
nước công nghiệp, để trở thành một nước công nghiệp thì nước ta phải có một
cơ sở hạ tầng đáp ứng nhu cầu đó. Do nhu cầu đô thò hóa ngày càng phát triển
mạnh mẽ tốc độ xây dựng nhà dân dụng phát triển chóng mặt trong những năm
vừa qua và chắc chắn sẽ phát triển mạnh hơn nữa trong những năm tới. Trong
đó những công trình vừa và nhỏ chiếm một số lượng rất lớn. Để phục vụ cho
nhu cầu xây dựng đó thì trang thiết bò máy móc phục vụ cho xây dựng cũng
phát triển rất sôi nổi, rất nhiều loại máy móc được bày bán quảng cáo trên thò
trường nhưng đa số trong đó là các thiết bò nhập từ nước ngoài về, với đa số
máy móc đã qua sử dụng hoặc đã lỗi thời, nên chất lượng của chúng trong quá
trình khai thác đạt hiệu quả không cao. Trong khi đó giá thành của nó lại quá
đắt so với chất lượng của chúng, mà trong đó có nhiều loại máy có thể chế tạo
trong nước hoàn toàn hoặc một phần với giá thành rẻ và chất lượng không thua
kém máy nhập ngoại như: Cầu trục, Cổng trục, Trạm trộn bê tông nhựa nóng,
Máy lu, máy ép cọc, Máy gim bấc thấm …..Nói riêng máy chuyên phục vụ cho
việc nâng vật liệu phục vụ cho việc xây dựng, sửa chữa các công trình xây
dựng dân dụng và công nghiệp hiện nay ở nước ta thường dùng chủ yếu là: Cần
truc tháp và Máy vận thăng, ngoài ra còn loại máy xếp dỡ nữa cũng có thể làm
công việc này nhưng không chuyên như: Cần trục bánh lốp, Cần trục to, Cần
trục bánh xích….Hai loại Cần trục tháp và Máy vận thăng thì chúng ta đã có thể
chế tạo và đã chế tạo rồi.
1.2. Lập phương án và lựa chọn phương án phù hợp với quy mô xây dựng.
Để vận chuyển vật liệu và thiết bò lên trên các công trình xây dựng,
chúng ta có nhiều thiết bò để thực hiện công việc này, nhưng hai thiết bò được
sử dụng phổ biến hiện nay là Máy vận thăng có nhiều loại vận thăng khác nhau
nên ta có các lựa chọn sau.

PHƯƠNG ÁN 1: Dùng vận thăng lồng.
5
Vận thăng lồng được sử dụng nâng hàng và nâng người rất tiện dụng, có
tải trọng nâng lớn. Nhưng có cấu tạo phức tạp hơn
Hình 1.1: Bố trí chung vận thăng lồng.
Ưu điểm:
Có chiều cao nâng cao, tải trọng nâng lớn và vận chuyển được người sức
nâng thường từ 1T ÷ 2T
Nhược điểm:
Có kết cấu phức tạp, có nhiều cơ cấu, tháp cao và nặng, nên tốn kém
trong quá trình đầu tư.
PHƯƠNG ÁN 2: Máy vận thăng dựa tường
Vận thăng xây dựng là thiết bò chuyên dùng có bàn nâng hoặc gầu.
Chuyển động có dẫn hướng theo phương đứng hoặc gần thẳng đứng, dùng để
vận chuyển người và vật liệu hoặc chỉ vật liệu phục vụ cho công tác xây dựng
và sửa chữa các công trình dân dụng và công nghiệp.
6
Hình 1.2 : Bố trí chung vận thăng dựa tường
Ưu điểm :
Kết cấu đơn giản chỉ có một cơ cấu nâng, phần kết cấu thép gồm một
tháp, bàn nâng hoặc lồng, ngoài ra còn giá đỡ. Do vậy công việc vận chuyển và
lắp đặt nhanh gọn, chế tạo đơn giản.
Nhược điểm:
Chiều cao nâng của máy vận thăng nâng hàng từ 9 -100m, sức nâng
thường là 300 – 500kg, chỉ nâng hàng theo một phương thẳng đứng, nên không
gian phục vụ hẹp. Loại vận thăng có cần thì cũng rất ngắn, thường thì không có
cần.
PHƯƠNG ÁN 3: Máy vận thăng đứng tự do
7
Hình 1.3: Bố trí chung vận thăng đứng tự do

Ưu điểm :
Cấu tạo đơn giản, vận chuyển dễ dàng
Nhược điểm:
Chiều cao nâng không lớn, trọng lượng nâng ít, độ ổn đònh không cao.
LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN:
Do quy mô xây dựng các công trình dân dụng và công nghiệp ở nước ta
thường thuộc loại vừa và nhỏ có độ cao dưới 100m. Để phục vụ cho việc xây
dựng các công trình dạng này người ta thường chọn Máy vận thăng vì những
yêu điểm của nó và chức năng của máy cũng phù hợp với yêu cầu vận chuyển
vật liệu trong xây dựng các công trình vừa và nhỏ.
Còn cần trục tháp chủ yếu phục vụ ở những công trình có khối lượng xây
lắp lớn không gian cần phục vụ rộng.
Thường trong các công trình lớn người ta kết hợp sử dụng cả vận thăng và
cần trục tháp cùng hoạt động
8
Chương 2: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MÁY VẬN THĂNG
2.1. Giới thiệu chung về máy vận thăng :
2.1.1. Giới thiệu:
Trong lónh vực xây dựng dân dụng và công nghiệp thì máy vận thăng là
một thiết bò chuyên dùng để nâng vật liệu và người lên các công trình trên cao.
Cấu tạo chung của vận thăng gồm một tháp cao dưới 100m đối với vận
thăng lồng chở người chiều cao nâng có thể lên tới 150m, bàn nâng để đặt vật
liệu hoặc lồng chở người và vật liệu. Vận thăng thường chỉ có một cơ cấu nâng,
dùng cáp kéo hoặc tự nâng. Đối với vận thăng lồng chở người có các cơ cấu an
toàn phức tạp hơn, hệ số an toàn của nó cũng cao hơn rất nhiều. Loại này
thường phục vụ chở người lên các công trình nhà cao tầng. Cơ cấu điều kiển
thường đặt dưới đất đối với máy vần thăng nâng hàng, và đặt trong lồng đối với
máy vận thăng lồng chở người.
Tải trọng nâng đối với máy vận thăng nâng hàng thường là :300 –
500(kG) tốc độ nâng : 0.3 – 3 (m/s). Đối với máy vận thăng lồng chở người tải

trọng nâng thường là:0.5 – 2(T) tốc độ 0.6 – 22(m/s).
Thang nâng được đặt cạnh tòa nhà thi công. Thang nâng chở hàng kiểu
cột gồm khung bệ, cột có gắn dẫn hướng, bàn nâng được cố đònh trên giá trượt,
tời đảo chiều và tủ điện điều khiển. Giá trượt và bàn nâng tựa trên dẫn hướng
nhờ các con lăn. Cáp của tời đảo chiều vòng qua các puli trên đỉnh cột và puli
gắn trên bàn nâng, đầu cáp được cố đònh trên đỉnh cột. Cột gồm nhiều đoạn nối
với nhau bằng bulông thông qua các mặt bích. Tuỳ theo chiều cao của toà nhà
mà có thể nối thêm các đoạn giữa để tăng chiều cao. Khi chiều cao của cột trên
10m phải dùng các thanh giằng để cố đònh vào kết cấu của toà nhà. Để tăng
tính cơ động của thang nâng người ta lắp khung bệ trên bánh hơi.
Ở vận thăng chuyên dùng nâng chuyển vật liệu rời người ta không dùng
bàn nâng mà dùng gầu. Gầu có bánh xe và được tời kéo trên ray đặt thẳng
đứng hoặc hơi nghiêng. Gầu tự đổ vật liệu khi bánh xe phía trước của gầu chạm
vào vật chắn, gầu sẽ lật ngược và vật liệu được đổ ra. Vận thăng với gầu nâng
được sử dụng rộng rãi trong các trạm trộn bê tông xi măng.
Để tăng tính ổn đònh và tính kinh tế khi chế tạo, người ta bộ thường bố trí
đối trọng dưới khung bệ để tạo ra momen cân bằng.
Ở máy vận thăng, thường chỉ có một cơ cấu làm việc, đó là cơ cấu nâng. Ở máy
vận thăng đang thiết kế, cơ cấu nâng bao gồm tang quấn cáp được dẫn động từ
động cơ điện thông qua hộp giảm tốc. Động cơ điện sử dụng nguồn điện từ điện
lưới bên ngoài.
9
2.1.2. Phân loại:
Theo phương pháp truyền động:
+ Dùng cáp kéo.
+ Tự leo.
Theo công dụng:
+ Máy vận thăng nâng hàng.
+ Máy vận thăng lồng chở người và vật liệu.
2.2. Giới thiệu về máy vận thăng nâng hàng tải trọng 300 kG chiều cao nâng

20 m.
+ Công dụng : chuyên dùng để chở vật liệu phục vụ các công trình xây
dựng dân dụng và công nghiệp có chiều cao nâng bé hơn hoặc bằng 20m và có
tải trọng dưới 300 kG.
+ Cấu tạo : Gồm các phần chính sau.
Kết cấu thép : Một tháp có kết cấu dạng dàn gồm bốn thanh biên và các thanh
giằng. Tháp được kết cấu gồm nhiều đoạn có chiều dài 2 m được nối với nhau
bằng các buloong.
Cơ cấu nâng : Gồm một động cơ truyền đông qua một hộp giảm tốc thông qua
các khớp nối đến tang quấn cáp.
Ngoài ra còn một số thiết bò khác như : Tủ điện, Giá đỡ, Bàn nâng….
+ Thông số cơ bản của máy vận thăng thiết kế:
Sức nâng : Q 300kG
Chiều cao nâng : H 20 m
Chiều cao tháp : L 22m
Tốc độ nâng : v
n
21m/ph
Khối lượng máy : m 1,41Tf
10
PHẦN II : THIẾT KẾ KỸ THUẬT
Chương 1: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CƠ CẤU NÂNG
1.1. Thông số cơ bản:
Sức nâng : Q = 300kG
Chiều cao nâng : H = 20 m
Chiều cao tháp : L = 22m
Tốc độ nâng : v
n
= 21m/ph
Khối lượng máy : m = 1,41Tf.

Chế độ làm việc: Trung bình
1.2. Sơ đồ cơ cấu nâng.
Hình 1.1: Sơ đồ cơ cấu nâng
1.Động cơ điện.
2.Khớp nối.
3.Phanh.
4.Hộp giảm tốc.
5.Tang.
Động cơ điện (1) được nối với hộp giảm tốc (4) qua khớp nối đàn hồi (2), nửa
khớp bên phía hộp giảm tốc được sử dụng làm bánh phanh(3), trục gia hộp
giảm tốc được nối với tang.
11
4
1
2
3
5
1.3. Nguyên tắc hoạt động của cơ cấu nâng.
Khi khởi động cơ cấu bằng điện, động cơ điện (1)hoạt động sẽ truyền
mômen xoắn hộp giảm tốc (4) nhờ khớp nối đàn hồi (2) mômen xoắn truyền từ
hộp giảm tốc qua tang cũng nhờ khớp nối, vận tốc ra của hộp giảm tốc phải
bằng vận tốc quay của tang để nâng hạ hàng theo thiết kế. Phanh sử dụng trong
cơ cấu này là loại phanh thường đóng bằng điện.
1.4. Sơ đồ mắc cáp.
Do máy vận thăng là một thiết bò nâng đơn giản với một cơ cấu nâng. Với
máy vận thăng nâng hàng có tải trọng Q = 300kG ta chọn bội suất của palăng
a = 1 sơ đồ được mô tả như sau:
Hình 1.2 : Sơ đồ mắc cáp cơ cấu nâng
1 – Tang tời
2 – Cáp

3 ; 4 – Puli đổi hướng
5 – Đầu cáp gắn vào bàn nâng
1.5. Tính toán chọn cáp.
Cáp được chọn theo điều kiện (1.1).[1]:
nSS
×≥
maxđ
Trong đó:
S
đ
: lực kéo đứt dây cáp tra trong bảng tiêu chuẩn.
12
S
max
: lực căng cáp lớn nhất tại chỗ cuốn lên tang trong quá trình nâng vật được
xác đònh theo công thức (2.18) [5]:
o
am
Q
S
η
××
=
max
+ Q: Trọng lượng nâng vật. (Q = 0.3T = 3000 (N)
+ a: Bội suất của palăng a = 1
+ m: Số pa lăng đơn trong hệ thống m = 1
+ η
0
: Hiệu suất chung của palăng và puli chuyển hướng (2.1)[2].

hPO
ηηη
.
=
Với:
η
p
: hiệu suất của palăng
η
h
: hiệu suất của puli chuyển hướng η
h
= 0,98
+η
p
: Hiệu suất chung của palăng . Theo công thức (2.3) [2]:
t
r
a
r
p
a
η
η
η
η
×
−
−
×=

1
11
η
r
: Hiệu suất của một puli
η
r
= 0,98 (tra bảng 2.2 [2])
⇒
99,0
98,01
98,01
1
1
2
=
−
−
×=
p
η
Vậy:
NS 56,3156
96,099,011
3000
max
=
×××
=
n: hệ số an toàn cho phép của cáp thép (n phụ thuộc vào loại máy và chế

độ làm việc, vì chế độ làm việc trung bình tra bảng 2.3 [2] ⇒ n = 5,5).
S
đ
 3156,565,5 = 17361 N
Theo tính toán trên và theo chỉ dẫn bảng 2.5 [2].Tra bảng III.3 [2] chọn cáp bện
kép loại ∏K_P lõi theo ГOCT 2688_69 có ký hiệu là 9,1- Г- I- H -200
ГOCT2688 – 69, có các thông số sau:
S
đ
= 50650 KG = 506500 N.
σ
b
= 200 kG/mm
2
.
d
c
= 9,1 mm
Khối lượng tính toán 1000m cáp đã bôi trơn là 305 Kg.
13
Hình 1.3: Cấu tạo cáp
Độ bền dự trữ của cáp theo công thức:
5,5][16
56,3156
50650
=≥===
n
S
n
t

max
đ
S
Vậy thõa mãn điều kiện độ bền dự trữ của cáp lớn hơn hệ số an toàn cho phép.
1.6. Chọn động cơ điện và hộp giảm tốc.
Công suất tónh khi nâng vật bằng tải trọng được xác đònh (2.78)[3]:

Trong đó:
Q : trọng lượng của vật nâng và bộ phận mang hàng
V
n
= 21 (m/ph): vận tốc nâng hàng
η: hiệu suất của động cơ.
η = η
p
. η
t
. η
b
= 0,99 . 0,96. 0,92 = 0,87
η
p
= 0,99: hiệu suất của palăng.
η
t
= 0,96: hiệu suất của tang (tra bảng 1.9 sách tính toán máy nâng chuyển)
η
b
= 0,92: hiệu suất bộ truyền hai cấp bánh răng trụ (tra bảng 1.9 [1])
Tra bảng III.20.1 [1] ta chọn loại động cơ cần trục MTF có rô to dây quấn MTF

012 -6 khi chế độ làm việc 25% có công suất đònh mức N
đm
= 4,1(kw) khi tốc độ
quay là 870 (v/p). các thông số kỹ thuật về động cơ điện MTF 012 -6.
d
1
= 28 (mm): đường kính trục ra động cơ.
Đầu trục của động cơ điện hình trụ. moment đã của rôto động cơ (GD
2
)
rôto
=
0,115 (kg/m
2
), khối lượng của động cơ m
đc
= 58 (kg).
14
η
.1000.60
.
n
t
VQ
N
=
)(2,1
87,0.1000.60
21.3500
KWN

t
==
Tốc độ quay của tang(2.35)[1]:
n
t
=
Trong đó:
v
n
= 21

(m/p): tốc độ nâng hàng
i
p
= 1: bội suất palăng
D = 0,2 (m): đường kính tang
⇒ n
t
= 33,42 (vòng/phút)
Tỉ số truyền chung của bộ truyền động:
Theo tỉ số truyền và công suất của động cơ điện, từ bảng III.22.2 [1] ta
chọn hộp giảm tốc bánh răng trục 2 cấp đặt ngang loại PЦД2 – 350 có tỉ số
truyền i = 25 và công suất cho phép trên trục quay nhanh ở chế độ làm việc
trung bình là N
đm
= 6,9 (kw)
1.7. Tính toán thiết kế tang và puly.
Dây cáp nâng được đến tang qua 2 puli dẩn hướng theo tài liệu [1] ta
chọn puli được đúc bằng gang xám và thường được đúc kín. Mặt cắt rãnh puli
có dạng như hình vẽ:

α
γ
D
p
2
α
h
d
c
r
Hình :1.4: Puli
Bề mặt của rãnh puli phải được gia công cơ khí, kích thước rãnh puli phải đảm
bảo cho cáp vòng qua dễ dàng, không bò kẹt và bề mặt tiếp xúc giữa cáp và
15
D.
i.V
pn
π
26
42,33
870
===
t
n
n
i
đáy rãnh lớn để giảm ứng suất tiếp xúc, cáp đỡ mòn. Đáy rãnh puli là 1 cung
tròn có bán kính theo[1].
r = (0,53-0,6) d
c

= 0,6x9,1 = 5,46 (mm)
Góc nghiêng của 2 thành bên rãnh puli: 2α = 40 -:-60
0
Chiều sâu rãnh puli h được chọn tùy theo công dụng và nơi đặt puli.
Trong mọi trường hợp phải đãm bảo h = (2-2,5)d
c
= (18,2÷22,75)mm. Một số
trường hợp puli có rãnh rất sâu như puli đặt ở đầu cần có h=5d
c
để cáp khỏi tuột
khi vật nâng lên.
Đường kính puli tính đến tâm cáp D phải thỏa mãn điều kiện(1.2)
D
p
≥
e.d
c
e = 25: hệ số phụ thuộc vào loại máy, truyền động của cơ cấu và chế độ làm
việc của cơ cấu(bảng 2.7)[2]
D
p
≥
25.9,1 = 227,5 (mm)
Cáp vòng qua puli phải đảm bảo nằm dọc theo rãnh puli, độ lệch cho
phép phải đảm bảo sao cho cáp không đè lên thành bên của rãnh cáp túc thỏa
mãn điều kiện sau:
tgγ<
h
D
1

tg
p
+
α
Chọn 2α = 40
0
⇒ α = 20
0
: góc nghiêng của 2 thành bên rãnh puli
h = 20mm: chiều sâu rãnh puli
tgγ<
20
5,227
1
20
0
+
tg
= 0.1
⇒ γ = 6
0
Rãnh puli có ảnh hưởng lớn đến tuổi thọ cáp. Trên thực tế sử dụng cho
thấy cáp trên puli bằng thép bò mòn nhiều hơn so với cáp trên puli bằng gang.
Với mục đích tăng độ bền lâu của cáp, người ta sử dụng puli có lót trên rãnh
cáp 1 lớp nhân, cao su hoặc chất dẻo. Nếu lấy độ mòn của cáp trên puli gang
làm chuẩn thì độ mòn của puli thép tăng 10%, trên puli có rãnh cáp phủ nhôm
tăng 20% và độ mòn của cáp trên puli có rãnh cáp phủ 1 lớp chất dẻo giảm 40 -
50%.
Ở puli dùng ổ bi có hiệu suất η=0.98, bảo dưởng dể dàng, có độ tin
cậy cao. Với tốc độ puli nhỏ thì ổ bi phải theo tải trọng tónh, còn nếu tốc độ

nhanh phải chọn ổ theo hệ số khả năng làm việc.
Đường kính tang được tính theo (2.9)[2]:
D
t
≥ D
p
= 227,5(mm)
16
Chọn D
t
= 200(mm)
Chiều dài tang:
Chiều dài tang phải sao cho khi hạ vật xuống vò trí thấp nhất, trên tang
phải còn ít nhất 1,5 vòng dây, không kể những vòng nằm trong cặp (qui đònh về
an toàn).
Chiều dài dây cáp, cuộn vào tang từ 1 palăng (2.10)[2]:
L
c
= H i
p
+ πD(Z
1
+Z
2
)
Trong đó:
H = 20m : Chiều cao nâng
i
p
= a = 1 : bội suất palăng

D = 0.2m: đường kính tang
Z
1
= 2 : số vòng dây cáp dự trữ trên tang đến chổ kẹp cáp
Z
2
= 3 : số vòng cáp, nằm dưới tấm kẹp trên tang.
⇒ L
c
= 20x1 + 3,14 x 0,2
×
(2+3)
= 23,14 (m) Chiều
dài làm việc của tang đối với dây cáp, được cuộn vào từ 1 palăng:
L
v
=
ϕπ
).(.
.
i
c
Ddmm
tL
+
(2.11) [2]
Trong đó:
+L
c
= 23,l14m: chiều dài cáp cuộn vào tang

+t = 11mm = 0,011m: bước của vòng cuộn (bảng 2.8) [2]
+m = 2: số lớp cáp cuộn
+d = 9,1mm = 0,0091m : đường kính cáp
+D
i
= 0.2 +
2
0091,0
= 0,20455m : đường kính tang tính đến tâm của dây cáp
cuộn vào.
+ϕ: hệ số cuộn không chặt, chọn ϕ=0,95
L
v
=
95,0)20455,00091,02(214,3
011,014,43
×+×××
×
= 0,36 (m)
=360 (mm)
Chiều dày hai thành bên tang chọn theo kinh nghiệm L
th
= 10 (mm)
Chiều dài toàn bộ tang :
L
t
= L
v
+ 2 L
th

= 360 + 2x10 = 380 (mm)
Góc lệch lớn nhất của dây cáp đi vào tang so với mặt phẳng đi qua puli mà cáp
đi ra lấy bằng:
+Đối với tang nhẵn: ϕ
n
=2
Bề dày tang được xác đònh từ tính toán theo nén :
17
δ = 0,02D
t
+(6 ÷10)
=0,02×200+(6 ÷10)
=(10÷14)mm.
Do yêu cầu công nghệ chế tạo tang đúc mà chiều dày tang δ không được nhỏ
hơn 12 (mm) nên ta chọn : δ = 14 (mm).
Chiều cao của thành tang so với mặt tang phải ứng với số lớp cáp quấn
trên tang.
h = (m+2)xd
c
= (2+2)x9,1 = 36,4 (mm)
Đường kính thành tang :
D
t’
= D
t
+ 2 h = 200 + 2x 36,4 = 273 (mm)
Các thông số cơ bản của tang :
Chiều dài tang : L
t
= 380 (mm)

Đường kính tang : D
t
= 200 (mm)
Đường kính thành tang : D
t’
= 280 (mm)
Chiều dày tang : δ = 14 (mm)
Chiều dày thành tang : L
th
= 10 (mm)
Chiều cao thành tang : h = 40 (mm)
Lv
Lt
Dt Dt'
Hình: 1.5: Bố trí chung tang
1.7.1. Kiểm tra độ bền của tang.
Trong quá trình làm việc tang chòu các ứng suất nén uốn, xoắn trên thân
ống tang.
Vì chiều dài tang Lt = 380 < 3Dt = 600(mm). Do vậy ứng suất uốn và ứng suất
xoắn trong tang không vượt quá 10 ÷ 15 % ứng nén. Vì vậy sức bền tang chỉ cần
kiểm tra theo ứng suất nén, còn ứng suất uốn và xoắn được tính đến bằng cách
tăng hệ số an toàn bền khi tính ứng suất nén cho phép (1.22).[2].
18
σ
n
=
t.
S..k
max
δ

ϕ
≤ [σ
n
]
Trong đó:
k = 1,4: hệ số phụ thuộc lớp cáp cuốn trên tang (m =2)
t = 11 (mm): bước cuốn cáp trên tang.
ϕ = 0,8: hệ số giảm ứng suất
S
t
= 1578.28 (N): lực căng của cáp
δ = 14 (mm) : bề dày thành tang.
Mà: ứng suất cho phép của tang chế tạo bằng gang.
n = 5: hệ số an toàn
σ
bn
= 565 (N/mm
2
): giới hạn bền nén của tang đúc bằng gang Cϕ.15 -32
⇒ [σ
n
] =
5
565
= 113 (N/mm
2
)
và:
σ
n

=
1114
28,15788,04,1
×
××
=11,48 (N/mm
2
)
⇒ σ
n
≤ [σ
n
]thỏa điều kiện bền . Vậy tang đủ bền
1.7.2. Tính toán chọn cặp đầu cáp trên tang.
Có rất nhiều phương pháp kẹp đầu cáp trên tang, nhưng đơn giản và phổ
biến nhất hiện nay là dùng vít chặt lên trên. số tấm cặp phải dùng ít nhất là 2
tấm kẹp do ở trên tang luôn có số vòng dự trữ không sử dụng đến, lực tác dụng
trực tiếp lên cặp sẽ không phải là lực căng cáp S
t
= S
max
mà lực tác dụng là S
0
nhỏ hơn. do đó có ma sát giữa mặt tang với vòng cáp an toàn.
lực tính toán với cặp cáp được tính(2.19)[2]:
µα
e
S
S
t

=
0
Trong đó:
μ = 0,12 ÷ 0,16 hệ số ma sát giữa mặt tang với cáp ta chọn f = 0,15
α: góc ôm của các vòng dự trữ trên tang 2 ≥ 3π
Chọn α = 3π.
⇒
)(9,383
56,3156
315,0
0
N
ee
S
S
x
t
===
πµα

Ta chọn cách kẹp cáp bên tang bằng 2 tấm kẹp có hai bulong.
19
[ ]
n
bn
n
σ
σ
=
Hình: 1.5: Kẹp cáp trên tang

⇒ lực kéo một bulong:

Trong đó:
Z: số bu lông ở tấm kẹp (Z = 2)
μ
1
: Hệ số ma sát qui đổi giữa dây cáp và tấm kẹp có tiết diện rãnh hình thang:
μ
1
=
β = 40
0
: góc nghiêng mặt bên của rãnh.

( )
( )
64,141
1123,015,02
9,383
215,0
=
+×+×
=⇒
×
π
e
N
(N)
+ Lực uốn bulong (2.21)[2]:
T = f

1
. N
⇒ T = 0,23. 141,64 = 32,58 (N)
Ứng suất uốn tổng ở mỗi bulong (2.22)[2]:
Trong đó: d
1
= 10(mm): đường kính chân ren.
l
0
= 18(mm): tay đòn đặt lực T vào bulong
Ứùng suất cho phép [σ]
d
= 75 ÷ 85 (N/mm
2
) đối với bulong chế tạo từ thép CT3.
ta chọn bulong đầu tinh 6 cạnh theo TCVN 95-63 (Tra bảng 6.39 sổ tay thiết kế
cơ khí)
⇒ σ
t
= 8,4 (N/mm
2
)
20
)1)((
1
0
++
=
µα
effZ

S
N
23,0
40sin
15,0
sin
0
==
β
f
[ ]
dt
dZ
lT
d
Z
N
σ
π
σ
≤−=
3
1
0
2
1
.1,0.
.
4
.

.
.3,1
⇒ σ
t
≤ [σ] thỏa mãn điều kiện uốn: như vậy bulong kẹp cáp đủ điều kiện làm
việc bulong có ký hiệu: bulong II M12 x 40 TCVN 95.63 (tra bảng 6.38 sách sổ
tay thiết kế cơ khí).
1.8. Chọn khớp nối và phanh.
Chọn khớp nối: Chọn khớp nối là khớp đàn hồi có khả năng cho phép
phần lệch trục vậy tức là không đồng trục tuyệt đối, ngoài ra loại khớp này còn
giảm được chấn động và va đập khi mở máy và phanh đột ngột. Phía nửa khớp
bên hộp giảm tốc kết hợp làm bánh phanh .
+ Moment đònh mức trên trục động cơ:
M
đm
=
N
đm
= 4,1 (kw) : công suất đònh mức của động cơ.
n = 870 (v/p): số vòng quay của trục ra động cơ
+ Moment truyền qua khớp nối (1.65)[2]:
M
k
= M
đm
. k
1
.k
2
Trong đó:

M
đm
=4,51 (KG.m): moment đònh mức do khớp truyền
k
1
= 1,3: hệ số tính đến mức độ quan trọng của cơ cấu
k
2
= 1,2: hệ số tính đến chế độ làm việc của cơ cấu (Tra bảng 1.21[1] )
⇒ M
k
= 4,51.1,3.1,2 = 7,02 (KG.m)
Tra bảng III.36 [1] chọn khớp nối trục đòn hồi – chốt – ống lót có bánh phanh
số hiệu N
0
1, moment đà GD
2
= 0,5 (KG.m
2
) đường kính bánh phanh D = 200
(mm) và đường kính lỗ d = 50(mm)
Moment đà tương đương của hệ thống (1.28)[1].
(GD
2
)
qđ
= δ. GD
2
= δ ( GD
2

đc
+ GD
2
4
)
Với:
δ = 1,1 ÷ 1,25: hệ số tính tới ảnh hưởng của bộ truyền
(GD)
2
: Moment đà của roto – động cơ và khớp nối
(GD
2
)
qđ
= 1,1 (0,5 +0,115) = 0,6765 (KG.m)
21
).(51,4
870
1,4
.975955 mKG
n
N
dm
==
200
95
Hình : 1.6 Cấu tạo phanh
Nhưng trong thực tế người ta sử dụng loại khớp nối đàn hồi nối bằng 4
miếng đai cao su có độ dài thích hợp nối giữa hai bên khớp nối
Chọn phanh:

Phanh được đặt tại khớp nối của trục ra thứ nhất động cơ và trục vào hộp giảm
tốc.
Moment cản tónh trên trục phanh khi hãm (2.37)[2].
Trong đó :
h
η
: Hiệu suất của cơ cấu từ tang tới trục phanh
86,089,096,0
=+=+=
hgtth
ηηη
i
h
= 26 : Tỉ số truyền chung giữa trục phanh và trục tang
⇒ M
h
t
= 22,64 (N.m) = 2,264 (KG.m)
Moment phanh cần thiết khi hãm(2.38)[1]:
M
h
= M
h
t
. K
h
(CT – 2.38 sách tính toán máy nâng chuyển)
K
h
= 1,75 : hệ số an toàn phanh (tra bảng 2.9 [1])

⇒ M
h
= 2,264. 1,75 = 3,962 (KG.m)
Theo bảng III.38[1] ta chọn loại phanh có ký hiệu TKT-200 có chiều rộng má
phanh B = 90 mm moment phanh khi chế độ cơ cấu 25% là M = 4 (KG.m) hành
trình má phanh E = 0,4 (mm) hành trình cần đẩy nam châm điện δ = 2 (mm)
22
h
htt
h
t
i
DSa
M
2
...
η
=
Hình : 1.7 Phanh điện từ
1.9. Kiểm tra động cơ điện.
Khi chọn động cơ điện cho cần trục phải thỏa mãn 2 yêu cầu:
Khi làm việc với thời gian dài với chế độ ngắt đoạn lặp đi lặp lại với cường độ
cho trước, động cơ không được nóng quá giới hạn cho phép để không làm hỏng
vật liệu cách điện trong động cơ.
Công suất động cơ điện phải đủ để đảm bảo mở máy với gia tốc cho trước.
Như vậy kiểm nghiệm động cơ điện theo thời gian và gia tốc khi khởi động,
tình trạng động khi quá tải, về nhiệt độ yêu cầu chính là kiểm tra về công suất
của động cơ.
Moment cản tónh trên trục động cơ khi nâng hàng (2.32)[1].
M

c
=
Trong đó:
S = 1578,28 (N) : lực trong dây cáp vào tang
a = 1: số nhánh kẹp, cáp trên tang
D
t
= 0,2 (m): đường kính tính toán của tang
i = 26: tỉ số truyền chung
23
c
tt
i
DaS
η
..2
..
η
c
= 0,86 : hiệu suất chung cho bộ truyền cơ cấu
⇒ M
c
=
hay M
c
= 2,96 (KG.m)
Moment đònh mức của động cơ:
M
đc
= 975.

Thời gian mở máy khi khởi động (1.57[1]:
t
kđ
= (CT -1.57 sách tính toán máy nâng chuyển)
Trong đó: (GD
2
)
qđ
= 0,5765 (KG.m
2
) : moment đã tương đương của hệ thống cơ
cấu.
n = 870 (v/p): số vòng quay của trục động cơ
M
d
: moment dư của động cơ (1.58)[1].
M
d
= M
kđ.TB
- M
C

M
kđ
.
TB
: moment khởi động trung bình của động cơ (59)[1].
M
kđ.TB

=
Với:
ϕ
max
= 1,8 ÷ 2,25 : hiệu số moment mở máy lớn nhất của động cơ đối với loại
động cơ rôto dây quấn chọn hệ số ϕ
max
= 2,25.
ϕ
min
= 1,1 : hiệu số moment mở máy nhỏ nhất của động cơ
M
đm
: moment đònh mức của động cơ
M
c
: moment cản tónh của cơ cấu trên trục động cơ
⇒ M
kđ. TB
=
⇒ Moment dư của động cơ:
M
d
= 7,69 – 2,69 = 4,73 (kG.m).
Thời gian khởi động cơ cấu nâng:
Khi nâng hàng (1.41).[1]:
24
).(6,29
86,0.26.2
2,0.1.56,3156

mN
=
).(59,4
870
1,4
.975 mKG
n
N
dm
==
d
qđ
2
M.375
n.)GD(
đm
minmax
M.
2
ψ+ψ
).(69,759,4.
2
1,125,2
mKG
=
+
)(
..975,0
)(375
..

.
2
.
2
cTBkddc
n
cTBkd
dc
n
m
MMn
VQ
MM
nGD
t
−
+
−
=
δ
Trong đó :
δ
= 1,1 : Hệ số tính tới ảnh hưởng của bộ truyền.
GD
2
= 0,6765(KG.m
2
) : Mô men đà của roto – khớp nối
η
= 0,86 : Hiệu suất của cơ cấu

Q
0
= 3500 (N): trọng lượng vật nâng cùng bộ phận mang hàng:
Q
0
= Q + Q
m
= 3000 +500 = 3500 (N)
n = 870 (v/ph) : Tốc độ quay của trục động cơ.
V
n
=0,35(m/s) : Tốc độ nâng của cơ cấu
M
kdTB
= 7,69 (kG.m) : Mômen khởi động trung bình của động cơ
M
c
= 2,96(kG.m) : Mômen cản tónh trên trục động cơ
M
h
= 3,296 (kG.m) : Mômen hãm
)(357,0 st
n
m
=⇒
Thời gian hạ hàng (1.42)[1]:
)(16,0 st
h
m
=⇒

Thời gian hãm cơ cấu khi hạ hàng (1.43)[1]:
)(17,0 st
hh
=⇒
Ta coi chiều cao nâng hạ hàng trung bình bằng 0,5 ÷0,8 của chiều cao nâng
đònh mức H = 20 (m)
Lấy: H
TB
= 0,8.20 = 16 (m)
Khi đó thời gian chuyển động ổn đònh là:
t
0
=
Hay t
0
= 45,72 (s)
Bảng kết quả tính toán
25
)(762,0
21
16
ph
V
H
n
TB
==
)(
..975,0
)(375

..
.
2
.
2
cTBkddc
n
cTBkd
dc
h
m
MMn
VQ
MM
nGD
t
+
+
+
=
δ
)(
..975,0
)(375
..
2
.
2
chgdc
n

cTBkd
dc
hh
MMn
VQ
MM
nGD
t
−
+
+
=
δ
Các thông số cần tính Q
1
= Q
0
Q
1
= 0,5 Q
0
Q
1
= 0,1 Q
0
Ký hiệu Đơn vò đo Q
1
= 0,35 (T) Q
1
=0, 175 (T) Q

1
= 0,035 T
S
t
KG 157,8 78,9 15,8
M
C
KG.m 2,96 1,48 0,296
T
n
m
S 0,357 0,29 0,24
S
h
c
KG 142,56 712,8 14,256
M
h
t
KG.m 3,962 1, 981 0,3962
t
h
m
S 0,16 0,19 0,22
η
0
0,97 0,85 0,6
Tổng thời gian nâng và hạ hàng trong chu kỳ làm việc của cơ cấu:
Σt
m

= 1. (0,357 +0,16) + 5 (0,29 +0,19) + 4 (0,24 + 0,22)
⇒ Σt
m
= 4,775 (s)
Tổng thời gian mở động cơ trong một chu kỳù làm việc:
Σt = 2 (1 +5 +4). T
0
+ t
m
= 2.10. 45,72 + 4,775
⇒ Σt = 919 (s)
Moment bình phương trung bình (1.43).[1]
M
TB
=
⇒ M
TB
=
⇒ M
TB
= 1,88 (KG.m)
Công suất bình phương trung bình của động cơ (1.62)[1].
N
TB
=
⇒ N
TB
=
Như vậy: N
TB

< N
đc
= 4,1 (kW) ⇒ điều kiện hoạt động cơ của không bò quá
nóng vì nhiệt.
1.10. Kiểm tra phanh.
26
t
t.Mtm.M
0
2
t
2
TB.kđ
Σ
Σ+Σ
919
72,45].
2
)3962,0(4
2
)981,1(5
2
)962,3(
2
)296,0(4
2
)48,1(5
2
)96,2[(775,4.
2

)69,7(
++++++
975
n.M
TB
)(5,1
975
870.88,1
kW
=
Việc kiểm tra này có mục đích giới hạn độ nóng những mặt ma sát không
vượt quá trò số cho phép chủ yếu dựa trên quá trình cân bằng nhiệt của phanh.
Theo bảng 1.12 [1] đối với chế độ làm việc trung bình lấy đoạn
đường phanh cơ cấu nâng hàng.
S =
Ta xem như tốc độ nâng hạ hàng là như nhau thì thời gian phanh (1.36)[1]:
t
h
=
⇒ t
h
=
Gia tốc khi phanh:
a =
)/29,0
2,1.60
21
sm
t
v

n
==
Như vậy trò số gia tốc gần thích ứng với giá trò số giảm tốc cho phép ở
bảng 1.15 [1].
Diện tích mặt làm việc của 1 má phanh (1.70)[1]:
F =
β
π
..
360
.
B
D
n

Trong đó:
D
n
= 0,2 (m) : đường kính bánh phanh.
β = 70
0
: góc bao của 1 má phanh với đóa.
B = 0,09 (m): chiều rộng má phanh.
⇒ F =
p lực giữa bánh và má phanh(1.70)[1]:

µ = 0,35: hệ số ma sát của amiăng và kim loại (tra bảng 1.23 [1])
M
h
= 3,962 (KG.m) : moment hãm của phanh.

⇒
Theo bảng 1.23 [1] áp lực cho phép [P] = 6 KG/cm
2
Vậy P
p
< [P] phanh thỏa mãn điều kiện làm việc
1.11. Tính toán trục tang.
27
)(21,0
100
m
V
n
=
n
V.5,0
S
)(2,1
21.5,0
60.21,0
s
=
F.D.M
M
P
n
h
p
=
)(01099,0

360
70.09,0.2,0.14,3
2
m
=
)/(5150,0)/(5150
01099,0.2,0.35,0
962,3
22
cmKGmKGP
p
===
Khi cơ cấu làm việc lực S
k
tác dụng lên tang tại 2 điểm E và F. từ sơ đồ
tính ta xác đònh được độ lớn của lực tác dụng.
Phản lực tại 2 gối A và B là R
A
& R
B
Xem tang là cân bằng, S
u
tác dụng sẽ tác dụng trực tiếp đều lên 2 gối đỡ A và
B.
R
A
= R
B
=
)(28,1578

2
56,3156
2
N
S
k
==
Mặt khác:
Σ F
y
= 0 ⇔ R
A
+ R
B
+ S
E
+ S
F
= 0
S
E
+ S
F
= 1578,28 (N)(1)
Phương trình moment lấy tại điểm A.
ΣM
A
= 0 ⇔ 580.R
B
– 480. S

F
- 100. S
E
= 0
⇔ 480 S
F
+ 100 S
E
= 457701,2 (2)
Từ (1) và (2) ⇒ S
E
= 953,54 (N)
S
F
= 624,74 (N)
A
B
E
F
100 100380
Mu.(N.mm)
95354
62474
Mx.(N.mm)
559357
401529
Hình;1.8
Xác đònh mometn uốn tại E và F
M
uE

= S
E
.100 = 95354 (N)
28
M
uF
= S
F
. 100 = 62474 (N)
Xác đònh moment xoắn(3.53).[5]:
M
XE
= 9,55.10
6
.

= 9,55.10
6
.
Mô men xoắn do hàng gây ra :
).(157828
2
200
56,3156
2
mmN
D
SM
mãxh
=×=×=

Mô men xoắn tại E :
M
xF
= M
xE
– M
xh
= 559357 – 157828 = 401529 (N.mm)
Xác đònh đường kính ngõng trục tại 2 tiết diện E- E và F –F
Tại tiết diện E –E
Moment tại tiết diện này:
M
tdE-E
=
= 493713 (N.mm)
Đường kính tại tiết diện này(7.3)[5].
D
E.E

Trong đó: [σ]: ứng suất uốn cho phép.
Ta chọn vật liệu chế tạo trục tang là thép 45 có giơi hạn bền σ
b
= 610 (N/mm
2
),
giới hạn chảy σ
ch
= 430 (N/mm
2 )
và giới hạn mỏi σ’

-1
= 250 (N/mm
2
)
[σ] =

[n] = 1,6: hệ số an toàn (tra bảng 18 sách tính toán máy nâng chuyển)
k’ = 2: hộ số tập trung ứng suất
⇒ d
E-F
≥
29
đc
đc
n
N
).(559357
870
1,274
mmN
=
22
.75,0
XEUE
MM
+
3
].[1,0
σ
EE

td
M
−
≥
)/(78
2.6,1
250
'].[
1'
2
mmN
kn
==
−
σ
)(85,39
78.1,0
493713
3
mm
=