(Thuyết minh + Bản vẽ) Tốt nghiệp Thiết kế cần trục tháp tự nâng sức nâng 10 Tấn

Đồ án tốt nghiệp

Cần trục tháp phục vụ xây dựng
Mục lục

Mở đầu...........................................................................................................................................3
Phần I : giới thiệu chung....................................................................................................4

1.1 . Giới thiệu chung..............................................................................................4
1.2 . Phân loại..........................................................................................................5
1.3 . Cần trục tháp đứng yên với cần nằm ngang -Nội dung đồ án tốt nghiệp........6
1.3.1. Cần trục tháp đứng yên với cần nằm ngang............................................6
1.3.2. Nội dung đồ án tốt nghiệp.......................................................................9

Phần II : nội dung các phần thuyết minh và tính toán......................................10
I. Phân tích lựa chọn phơng án thiết kế..........................................................10

1. Phơng án kết cấu...........................................................................................10
2. Phơng án dẫn động các cơ cấu......................................................................10
2.1. Phơng án dẫn động cơ cấu nâng...............................................................10
2.2. Phơng án dẫn động cơ cấu quay...............................................................12
2.3. Phơng án dẫn động cơ cấu thay đổi tầm với.............................................14
3. Phơng án nâng đẩy tháp.................................................................................15
4. Phơng án lắp dựng.........................................................................................17

II. Xác định các thông số cơ bản của cần trục...............................................18

1. Các thông số làm việc......................................................................................18
2. Các kích thớc hình học và trọng lợng sơ bộ các bộ phận của cần trục........19
2.1. Kích thớc cơ bản của cần trục .................................................................19
2.2. Trọng lợng các bộ phận cơ bản của cần trục............................................22

III. tính toán kết cấu thép cần trục........................................................................26

1. Tải trọng tác dụng lên cần trục:.......................................................................26
1.1. Trọng lợng vật nâng ................................................................................26
1.2. Trọng lợng bản thân.................................................................................26
1.3. Tải trọng gió...............................................................................................27
1.4. Tải trọng quán tính.....................................................................................31
2. Tổ hợp tải trọng:..............................................................................................33
2.1. Chế độ tải trọng lớn nhất ở trạng thái làm việc..........................................33
2.2. Chế độ tải trọng ở trạng thái không làm việc.(KLV).................................39
2.3. Kết quả đợc tính bằng chơng trình SAP2000 ........................................40
2.4. Kiểm tra bền và ổn định tháp.....................................................................46
2.4.1. Kiểm tra bền. .....................................................................................46
2.4.1.1. Kiểm tra bền thân tháp................................................................46
2.4.1.2.
Kiểm
tra
bền
côngxôn
đối
trọng..................................................47
2.4.1.3. Kiểm tra bền cần.........................................................................49
2.4.1.4. Kiểm tra bền hệ giằng neo cần....................................................52
2.4.2. Kiểm tra ổn định.................................................................................53
2.4.2.1. Kiểm tra ổn định khi có tải........................................................53
2.4.2.2. Kiểm tra ổn định khi không tải .................................................55
3. Tính toán các mối liên kết thân tháp...............................................................57

IV. tính toán cơ cấu nâng đẩy tháp và lập quy trình nối dài tháp........58

Nguyễn Văn Luyến
dựng

1

Khoa cơ khí xây


Đồ án tốt nghiệp

Cần trục tháp phục vụ xây dựng

1. Quy trình nâng đẩy tháp..................................................................................58
2. Tính toán cơ cấu nâng đẩy...............................................................................64
2.1. Lực tác dụng lên xi lanh.............................................................................64
2.2. Thiết kế thủy lực.........................................................................................68
2.3. Tính dầm ngang..........................................................................................71
2.4. Tính vấu bám, vấu tỳ..................................................................................76

V. tính toán cơ cấu kéo xe con..................................................................................79

1. Sơ đồ dẫn động, sơ đồ mắc cáp........................................................................79
1.1. Sơ đồ dẫn động...........................................................................................79
1.2. Sơ đồ mắc cáp.............................................................................................79
2. Xác định lực cản di chuyển xe con.................................................................79
2.1 Lực cản masat............................................................................................80
2.2 Lực cản gió tác dụng lên vật nâng.............................................................80
2.3 Lực cản dốc................................................................................................80
2.4 Hiệu lực căng cáp nâng..............................................................................81

2.5 Lực cản do độ võng cáp kéo......................................................................81
3. Chọn cáp kéo...................................................................................................81
4. Tính toán cụm tang..........................................................................................82
5. Chọn động cơ và chọn hộp giảm tốc, kiểm tra động cơ...................................90
5.1. Chọn động cơ, hộp giảm tốc......................................................................90
5.2. Kiểm tra động cơ.......................................................................................90
6. Tính chọn phanh..............................................................................................91

kết luận........................................................................................................................................92
Tài liệu tham khảo..................................................................................................................93

mở đầu
Từ sau đại hội VI của đảng, dới ánh sáng của công cuộc đổi mới, cùng với sự
phát triển của nền kinh tế, đời sống của nhân dân ngày càng cải thiện. Việc xây dựng
cơ sở hạ tầng kỹ thuật để phục vụ công cuộc phát triển kinh tế ngày càng đòi hỏi cao
cả về qui mô và chất lợng. Với sự phát triển đó, để đáp ứng nhu cầu của đất nớc đòi
hỏi ngành xây dựng nói chung và ngành máy xây dựng nói riêng cần đợc nâng cao,
hoàn thiện mình để đáp ứng đợc với yêu cầu của việc xây dựng .
Là một sinh viên trờng Đại học Xây Dựng em tự ý thức đợc điều đó, qua 5 năm
học Em đã trau dồi một vốn kiến thức cơ bản để sau khi ra trờng có thể thực hiện các
công việc thực tế đặt ra .
Em cảm thấy hứng thú và tự tin khi đợc nhận đồ án tốt nghiệp về đề tài Cần trục
tháp xây dựng, đó là một đề tài hay và gần gũi với thực tế và không thể thiếu trong
công cuộc xây dựng đất nớc ở thời kỳ công nghiệp hoá hiện đại hoá. Trong quá trình
thực hiện đồ án Em đã rút ra đợc nhiều kinh nghiệm bổ ích, tuy có gặp nhiều bỡ ngỡ

Nguyễn Văn Luyến
dựng

2

Khoa cơ khí xây


Đồ án tốt nghiệp

Cần trục tháp phục vụ xây dựng

nhng đợc sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo Trơng Quốc Thành, Em đã cố gắng và
hoàn thành đợc đợc nhiệm vụ của mình.
Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Ts. Trơng Quốc Thành cùng toàn thể giáo
viên trong khoa Cơ khí xây dựng đã tận tình giúp đỡ để Em có thể hoàn thành đồ án
tốt nghiệp cuối khoá học .
Hà Nội , Tháng 06/2005

Nguyễn Văn Luyến
dựng

3

Khoa cơ khí xây


Đồ án tốt nghiệp

Cần trục tháp phục vụ xây dựng
Phần I : giới thiệu chung

1.1.

Giới thiệu chung
Cần trục tháp là loại cần trục có một thân tháp thờng cao từ 30 đến 75m hoặc
cao hơn nữa (đến 100m). Phía trên gần đỉnh tháp có gắn cần dài từ 12 đến 50m, đôi
khi đến 70m, bằng chốt bản lề. Một đầu cần còn lại đợc treo bằng cáp hoặc thanh kéo
đi qua đỉnh tháp. Kết cấu chung của cần trục tháp gồm hai phần: phần quay và phần
không quay. Trên phần quay bố trí các cơ cấu công tác nh: Tời nâng vật, tời nâng cần,
tời kéo xe con, cơ cấu quay, đối trọng, trang bị điện và các thiết bị an toàn. Phần
không quay có thể đặt cố định trên nền hoặc có khả năng di chuyển trên đờng ray nhờ
cơ cấu di chuyển. Tất cả các cơ cấu cần trục đợc điều khiển từ cabin treo trên cao gần
đỉnh tháp.
Do có chiều cao nâng và tầm với lớn, khoảng không gian phục vụ rộng nhờ các
chuyển động nâng hạ vật, thay đổi tầm với, quay toàn vòng và dịch chuyển toàn bộ
máy mà cần trục tháp sử dụng rộng rãi trong xây lắp các công trình xây dựng dân
dụng, xây dựng công nghiệp hoặc dùng để bốc dỡ, vận chuyển hàng hóa, cấu kiện, vật
liệu trên kho bãi.
Tuy nhiên do kết cấu phức tạp, tháp cao và nặng, tốn kém trong việc tháo dỡ,
lắp dựng, di chuyển, chuẩn bị mặt bằng nên cần trục tháp chỉ nên sử dụng ở nơi có
khối lợng xây lắp tơng đối lớn, và khi sử dụng cần trục tự hành là không kinh tế hoặc
không có khả năng đáp ứng đợc yêu cầu của công việc. Do tính chất làm việc của cần
trục tháp là luôn thay đổi địa điểm nên chúng thờng đợc thiết kế sao cho dễ tháo dỡ,
lắp dựng và vận chuyển hoặc có khả năng tự dựng và đợc di chuyển trên đờng dới
dạng tổ hợp toàn máy. Điều này cho phép giảm chi phí và thời gian dựng lắp cần trục.
Thờng cần trục tháp đợc chế tạo có sức nâng từ 1 đến 12t, cá biệt đến 75t.
Mômen tải đạt ến 350 tm, tầm với từ 8 đến 50m, chiều cao nâng đến 100m hoặc hơn
nữa. Do có chiều cao nâng lớn nên tốc độ nâng nằm trong khoảng 0,32- 2m/s và có
thể thay đổi tốc độ theo cấp hoặc vô cấp.
Tốc độ nâng hạ vật để điều chỉnh hàng 0,8 m/s. Tốc độ quay 0,3-1 vg/ph.
Thời gian thay đổi tầm với từ 25 đến 100s. Tốc độ di chuyển xe con 0,2 -1 m/s, di
chuyển cần trục 0,2- 0,63 m/s.
1.2. Phân loại

Có thể phân loại cần trục tháp theo nhiều cách khác nhau:
Theo công dụng có các loại sau:
- Cần trục có công dụng chung: dùng trong xây lắp dân dụng và một phần trong xây
dựng công nghiệp. Loại này mômen tải từ 4 đến 160 tm sức nâng 0,4-8t. Chiều cao
nâng 12- 100m, tầm với lớn nhất 10-30m. Để xây dựng nhà bằng phơng pháp lắp
ghép tấm hoặc bê tông, còn có các cần trục tháp có sức nâng đến 12t và mômen tải
40-250 tm.
Nguyễn Văn Luyến
Khoa cơ khí xây
4

dựng


Đồ án tốt nghiệp

Cần trục tháp phục vụ xây dựng

- Cần trục tháp để xây dựng các công trình có độ cao lớn (cần trục tháp tự
nâng): Loại này có mômen tải từ 30 đến 250 tm, đôi khi đến 500 tm. Sức nâng ở tầm
với lớn nhất 2-4t, ở tầm với nhỏ nhất đến 12t, có thể đến 20t. Tầm với đạt 20-50m,
đôi khi đến 70m. Chiều cao nâng 50-100m, có thể đến 250m.
- Cần trục tháp chuyên dùng trong xây dựng công nghiệp: Loại này có mômen
tải đạt đến 600 tm, cá biệt 1500 tm. Sức nâng 2-75t. Tầm với lớn nhất 20-40m.
Theo phơng pháp lắp đặt tại hiện trờng có thể chia ra:
- Cần trục tháp di chuyển trên ray: Toàn bộ cần trục có thể di chuyển đợc nhờ
hệ thống ray di chuyển đặt dới chân tháp.
- Cần trục tháp đặt cố định: cần trục tháp đặt cố định có chân tháp gắn liền với
nền hoặc tựa trên nền thông qua bệ đỡ hoặc các gối tựa đặt cố định.
- Cần trục tháp tự nâng: cần trục tháp tự nâng có thể nằm ngoài hoặc trong

công trình, tháp đợc tự nối dài để tăng độ cao nâng theo sự phát triển chiều cao của
công trình, khi tháp có độ cao lớn, nó đợc neo với công trình để tăng ổn định và tăng
khả năng chịu lực ngang. Với cần trục tháp tự nâng đặt trên công trình xây dựng, khi
làm việc sẽ tự nâng toàn bộ cần trục theo chiều cao của công trình. Toàn bộ tải trọng
cần trục đợc truyền xuống công trình.
Theo đặc điểm làm việc của tháp:
Có cần trục tháp quay và loại tháp không quay:
-Loại tháp quay: Toàn bộ tháp và cơ cấu đợc đặt trên bàn quay. Bàn quay tựa
trên thiết bị tựa quay đặt trên khung di chuyển. Khi quay, toàn bộ bàn quay quay cùng
với tháp .
-Loại tháp không quay: Phần quay đặt trên đầu tháp. Khi quay chỉ có cần, đầu
tháp, đối trọng và cơ cấu đặt trên đó quay.
Theo phơng pháp thay đổi tầm với chia ra:
-Cần trục tháp với cần nâng hạ: Thay đổi tầm với bằng cách nâng hạ cần.
-Cần trục tháp với cần nằm ngang: loại này có xe con di chuyển trên cần để
thay đổi tầm với.
Cần kiểu nâng hạ có kết cấu nhẹ và chiều cao nâng lớn hơn so với loại cần nằm
ngang. Cần nằm ngang có kết cấu nặng hơn nhng do thay đổi tầm với bằng xe con
nên độ cao nâng và tốc độ dịch chuyển ngang của vật là ổn định, đặc biệt là có thể đa
móc treo tiến gần sát thân nên tăng đợc không gian phục vụ của cần trục.
1.3. Cần trục tháp đứng yên với cần nằm ngang- Nội dung đồ án tốt nghiệp
1.3.1 Cần trục tháp đứng yên với cần nằm ngang
Đây chính là loại cần trục cần thiết trong đề tài tốt nghiệp.

Nguyễn Văn Luyến
dựng

5

Khoa cơ khí xây

Đồ án tốt nghiệp

Cần trục tháp phục vụ xây dựng
4

11

5

10

6
9

7

8

3

12

2
1

Hình 1: Cần trục tháp xây dựng loại đầu quay
Loại cần trục này còn đợc gọi là cần trục tháp đầu quay. Trên khung di chuyển
1 đặt đoạn tháp cơ sở 3 đợc giữ bởi 4 thanh chống xiên 2. Khung xe có thể di chuyển

trên đờng thẳng hoặc quay vòng với hai cơ cấu dẫn động. Phần đầu quay 4 bao gồm
đỉnh tháp, cần và cần côngxôn có bố trí đối trọng 6 và cơ cấu nâng 5. Cần và cần
côngxôn đợc gắn với bệ quay bằng khớp bản lề ở một đầu còn một đầu đợc neo giữ
bởi cáp neo 10 và 11. Cabin và cơ cấu quay đợc bố trí trên sàn đỡ đặt trực tiếp lên
vòng tựa quay. Xe con mang vật nâng 8 đợc dịch chuyển trên cần nằm ngang nhờ tời
kéo xe con 9. ở hai phía đầu cần đều bố trí hạn chế hành trình và ụ chắn để hạn chế
đờng di chuyển xe con. Để đảm bảo ổn định cho toàn bộ cần trục, trên khung di
chuyển còn bố trí đối trọng 12.
Trong xây dựng nhà cao tầng, không thể sử dụng các cần trục tháp di chuyển
trên ray vì không đảm bảo ổn định cho cần trục. Trong trờng hợp này, ngời ta thờng sử
dụng loại cần trục tháp cố định có đầu quay, tháp đợc neo vào công trình và theo
chiều cao của công trình, tháp đợc nối thêm các đoạn chế tạo sẵn để tăng chiều cao
nâng. Trong giai đoạn đầu khi công trình có độ cao cha lớn, có thể dùng cần trục di
chuyển trên ray, loại có đầu quay và tháp không quay. Khi công trình đã đợc xây cao,

Nguyễn Văn Luyến
dựng

6

Khoa cơ khí xây


Đồ án tốt nghiệp

Cần trục tháp phục vụ xây dựng

ngời ta cố định tháp lại và neo vào công trình, tháp tựa trên bệ móng dành riêng cho
cần trục hoặc móng của công trình.
Cần trục tháp đầu quay cần nằm ngang đợc sử dụng nhiều do có nhiều u điểm

hơn so với cần trục tháp quay với cần nâng hạ. Cần trục có độ cứng vững cao hơn. Vật
nâng ít lắc hơn do chiều dài cáp treo vật nhỏ. Mặt khác khi sử dụng cần trục với tầm
với nhỏ nhất (tầm chết), phải sử dụng cơ cấu di chuyển để dời cần trục sang vị trí mới.
Do tốc độ di chuyển cần trục tháp nhỏ (để đảm bảo vật nâng khi treo trên cáp có
chiều dài lớn không bị lắc ngang nhiều) nên thời gian di chuyển máy lớn, ảnh hởng
đến năng suất máy. Loại cần nằm ngang có thể đa xe con vào gần sát thân tháp nên
không có nhợc điểm này. Cũng xuất phát từ điều này mà cứ 10 cần trục tháp loại đầu
quay cần nằm ngang chỉ có một đợc bố trí cơ cấu di chuyển. Khi xây dựng các công
trình có chiều dài lớn, bố trí hai cần trục cố định vẫn kinh tế hơn so với bố trí một cần
trục di chuyển, vì ở loại này phải lắp đặt đờng ray cũng nh chi phí thời gian cho di
chuyển lớn.
u điểm của cần trục tháp loại tháp quay cần nâng hạ là di chuyển và tự dựng lắp,
tháo dỡ nhanh, đơn giản. Tuy nhiên ngày nay việc vận chuyển toàn bộ cần trục trong
thành phố ở trạng thái tổ hợp khó thực hiện. Mặt khác việc dựng lắp cần trục loại đầu
quay có thể thực hiện nhờ ô tô ở độ cao thấp sau đó tăng độ cao cần trục bằng cách
nối dài tháp (hình 2).

Nguyễn Văn Luyến
dựng

7

Khoa cơ khí xây


Đồ án tốt nghiệp

Cần trục tháp phục vụ xây dựng

Hình 2: Sơ đồ nối dài tháp.

Tháp đợc nối dài nhờ các đoạn tháp nối. Đầu tiên đoạn tháp nối đợc nâng nên
độ cao của đoạn tháp ngoài (còn gọi là khung trợt) nhờ cơ cấu nâng vật, sau đó đợc
treo vào dây trợt ngang. Đầu quay cùng đoạn tháp ngoài đợc nâng nên nhờ có cấu
nâng chuyên dùng. Cơ cấu này có thể là xylanh thủy lực hoặc dùng truyền động cơ
khí palăng cáp. Đoạn tháp ngoài đợc nâng lên theo sự dẫn hớng của thân tháp trong và
nó sẽ tạo ra khoảng trống để lắp doạn tháp nối.Trợt ngang đoạn tháp nối đã đợc treo
trên ray vào vị trí trong lòng đoạn tháp ngoài, sau đó tiến hành liên kết đoạn tháp nối
thân tháp trong bằng bu lông.
Nhờ việc tự nối dài, nâng chiều cao nâng mà cần trục tháp loại đầu quay cần
nằm ngang khắc phục đợc nhợc điểm so với loại cần trục nâng hạ cần. Và hiện nay
loại cần trục này đang đợc dùng rất phổ biến trong xây dựng cơ sở hạ tầng ở nớc ta.
1.3.2. Nội dung đồ án tốt nghiệp

Nguyễn Văn Luyến
dựng

8

Khoa cơ khí xây


Đồ án tốt nghiệp

Cần trục tháp phục vụ xây dựng

Nội dung của đồ án tốt nghiệp là: Thiết kế cần trục tháp xây dựng sức nâng
10 tấn. Với các số liệu ban đầu để làm thiết kế: sức nâng ở tầm với nhỏ nhất
10000kg; Sức nâng ở tầm với lớn nhất 2800 kg; Chiều cao nâng ở trạng thái đứng tự
do H=44,5 m; Chiều cao nâng lớn nhất khi neo tháp với công trình: 100m.
Thiết kế theo mẫu cần trục tháp có sẵn của italia s 28.52- b10.

Cần trục tháp S 28.52- b10 là cần trục tháp loại đầu quay đang đợc sử dụng
Trong một số công trình xây dựng nhà cao tầng ở Việt Nam. Đây là loại cần trục có
chiều cao nâng và tầm với lớn sử dụng rất có hiệu quả trong công tác xây dựng nhà
cao tầng có chiều cao lớn và diện tích mặt sàn lớn. Việc tìm hiểu tính năng kỹ thuật,
tính toán thiết kế các bộ phận và có phơng án cải tạo nó là một việc làm nhằm nâng
cao hiệu quả sử dụng, đảm bảo an toàn, chủ động thay thế kịp thời các bộ phận bị
hỏng và nâng cao năng lực của cán bộ kỹ thuật trong nớc. Nhất là trong khi có sẵn các
thiết bị nhng không đáp ứng đợc yêu cầu thi công và việc đầu t các thiết bị mới quá
nhiều sẽ không kinh tế trong SXXD. Nhiệm vụ của đồ án tốt nghiệp cũng không nằm
ngoài mục đích đó. Do cần trục tháp là loại thiết bị phức tạp, khối lợng các bộ phận và
các cụm rất lớn nên trong khuôn khổ một ĐATN không thể bao hết các phần của cần
trục tháp đợc. ĐATN này đợc giao giới hạn bởi những nội dung sau:
+ Phân tích lựa chọn phơng án thiết kế.
+ Xác định các thông số làm việc, các kích thớc hình học và trọng lợng sơ bộ
các bộ phận cần trục.
+ Tính toán kết cấu thép cần trục.
+ Tính toán cơ cấu nâng đẩy tháp và lập qui trình nối dài tháp.
+ Tính toán cơ cấu kéo xe con.

Nguyễn Văn Luyến
dựng

9

Khoa cơ khí xây


Đồ án tốt nghiệp

Cần trục tháp phục vụ xây dựng

Phần II : nội dung các phần thuyết minh và tính toán
VI. Phân tích lựa chọn phơng án thiết kế
1.
Phơng án kết cấu.
Kết cấu các bộ phận của cần trục ta lựa chọn giống nh kết cấu của cần trục s
28.52- b10.
2.
Phơng án dẫn động các cơ cấu
2.1. Phơng án dẫn động cơ cấu nâng:
2.1.1. Sơ đồ mắc cáp:
Tuỳ vào tải trọng nâng mà ta có 2 phơng án mắc cáp:
Phơng án 1:

Hình 1.1: Sơ đồ mắc cáp nâng vật a = 2
1.Tang cuốn cáp
2.Pu ly đổi hớng cáp
3.Cáp nâng
ở phơng án này tải trọng và các cấp tốc độ nh sau:
Vận tốc cơ cấu nâng khi a = 2.
a=2

Tốc độ 1 (m/phút)
Tốc độ 2 (m/phút)
Tốc độ 3 (m/phút)
Tốc độ 4 (m/phút)

3
16
32.5

65

5000 (kg)
5000 (kg)
5000 (kg)
2500 (kg)

Tải trọng tối đa ứng với tầm với R:
R(m)
16.5
Q(Tấn)
5
R(m)
36
Q(Tấn)
4.35
Phơng án 2:

18
5
38
4.08

Nguyễn Văn Luyến
dựng

20
5
40
3.84

22
5
42
3.62

24
5
44
3.43

10

26
5
46
3.25

28
5
48
3.08

29
5
50
2.93

32
5

50
2.8

Khoa cơ khí xây

34
4.65


Đồ án tốt nghiệp

Cần trục tháp phục vụ xây dựng

Hình 1.2: Sơ đồ mắc cáp nâng vật a =4
1. Tang cuốn cáp
2. Puly đổi hớng cáp
3. Cáp nâng
ở phơng án này tải trọng và các cấp tốc độ nh sau:
Vận tốc cơ cấu nâng khi a = 4:

a=4

Tốc độ 1 (m/phút)

1.5

10000 (kg)

Tốc độ 2 (m/phút)

8

10000 (kg)

Tốc độ 3 (m/phút)

16

10000 (kg)

Tải trọng tối đa ứng với tầm với R:
m

16.5

18

20

22

24

26

28

29

32

34

Tấn

10

9.02

7.94

7.08

6.36

5.75

5.23

5

5

4.25

m

36

38

40

42

44

46

48

50

50

Tấn

3.95

3.68

3.44

3.22

3.03

2.85

2.68

2.53

2.4

2.1.2. Sơ đồ cấu tạo chung của cơ cấu nâng :
7

M
1

2
3

Nguyễn Văn Luyến
dựng

4
11

5

6

Khoa cơ khí xây


Đồ án tốt nghiệp

Cần trục tháp phục vụ xây dựng

Hình 1.3: Sơ đồ cấu tạo chung của cơ cấu nâng.

1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.

Động cơ.
Khớp nối.
Hộp giảm tốc.
Tang cuốn cáp.
Móc treo.
Pa lăng cáp.
Phanh.

Cần trục tháp khi làm việc cơ cấu nâng phải thoả mãn nhiều cấp tốc độ khác
nhau để đảm bảo yêu cầu công tác xây lắp cũng nh năng suất làm việc. Để thay đổi
vận tốc nâng ngời ta thờng sử dụng một số phơng án:
+ Điều chỉnh tốc độ quay của động cơ điện.
+ Điều chỉnh tỉ số truyền của hộp giảm tốc.
+ Điều chỉnh bội suất của Pa lăng .
+ Kết hợp các phơng án trên.
2.2. Phơng án dẫn động cơ cấu quay:
2.2.1. Sơ đồ dẫn động :
Để đảm bảo ổn định, ta dùng 2 cụm động cơ + hộp giảm tốc, bố trí đối xứng
nhau so với tâm mâm quay. Ta có 2 phơng án dẫn động cơ cấu quay:
+ Phơng án 1:

Động cơ dẫn động cơ cấu quay ăn khớp ngoài:
Sơ đồ dẫn động:

Nguyễn Văn Luyến
dựng

12

Khoa cơ khí xây


Đồ án tốt nghiệp

Cần trục tháp phục vụ xây dựng

2
3
4
5

6

Phanh đuôi động cơ(Th
ờng đóng).
Động cơ điện.
Phanh trớc động cơ
(Phanh hạn chế tốc
độ).
Hộp giảm tốc.
Bánh răng con.

Vòng răng.

Hình 1.4: Sồ đồ dẫn động cơ cấu quay ăn khớp ngoài.
+. Phơng án 2:
Động cơ dẫn động cơ cấu quay ăn khớp trong:

Phanh đuôi động
cơ(Thờng
đóng).
Động cơ điện.
Phanh trớc động
cơ(Phanh hạn
chế tốc độ).
Hộp giảm tốc.
Bánh răng con.
Vòng răng.

2
3
4
5

6

Hình 1.5: Sồ đồ dẫn động cơ cấu quay ăn khớp
trong.
Nguyễn Văn Luyến
dựng

13

Khoa cơ khí xây


Đồ án tốt nghiệp

Cần trục tháp phục vụ xây dựng

2.2.2. Lựa chọn phơng pháp truyền động:
Cơ cấu quay phải đợc điều chỉnh vô cấp trong phạm vi hẹp 0 -> 0.7
(vòng/phút) để đảm bảo sự êm dịu cần thiết cho quá trình làm việc của máy khi tiến
hành tăng tốc hoặc giảm tốc nhằm loại trừ một cách tối thiểu các tải trọng phụ và tải
trọng quán tính. Ta có 2 phơng án truyền động:
+ Phơng án 1:
Dùng động cơ không đồng bộ nối với li hợp thuỷ lực. Biến đổi tốc độ bằng li
hợp thuỷ lực.
+ Phơng án 2:
Dùng động cơ không đồng bộ kết hợp với hộp giảm tốc. Biến đổi tốc độ bằng
cách dùng mạch Tiristo biến đổi điện áp đặt vào động cơ.
2.3. Phơng án dẫn động cơ cấu thay đổi tầm với:
2.3.1.
Sơ đồ mắc cáp :
Để thay đổ tầm với, đối với loại cần trục tháp đầu quay ta dùng xe con di
chuyển trên cần tháp nằm ngang. Kết hợp 2 chuyển động tịnh tiến của xe con và quay
của đầu tháp ta sẽ quét kín vùng làm việc.

Hình 1.6: Sơ đồ mắc cáp kéo xe con
1.
2.
3.

4.
5.

Tang quấn cáp xe con
Cáp kéo xe con
Puly đổi hớng cáp
Xe con
Hạn chế hành trình di chuyển xe con

2.3.2.
Lựa chọn phơng pháp truyền động:
Đặc điểm của cơ cấu di chuyển xe con là lực cản nhỏ, độ ổn định lớn (vì dùng
cáp kéo) nên ta chọn phơng án động cơ điện không đồng bộ ro to dây quấn liền hộp
giảm tốc có điều chỉnh tốc độ bằng biến tần.

Nguyễn Văn Luyến
dựng

14

Khoa cơ khí xây


Đồ án tốt nghiệp

Cần trục tháp phục vụ xây dựng

3.

Phơng án nâng đẩy tháp.

Khi xây dựng công trình cần trục tháp phải có kết cấu cho phép tự nâng độ cao
theo sự phát triển chiều cao của công trình. Để thay đổi chiều cao của tháp, phổ biến
ngời ta sử dụng ba phơng pháp sau:


Thay đổi chiều cao tháp từ phía trên bằng các đoạn nối.

Đoạn tháp nối đợc nâng lên vị trí lắp ráp, sau đố đợc nối với đỉnh tháp, phần
đầu quay đợc trợt trên đoạn tháp nối nhờ cơ cấu nâng vật hoặc một cơ cấu chuyên
dùng đợc trang bị trên máy, có thể là cơ khí hoặc thủy lực (hình vẽ).
+ Ưu điểm của phơng pháp này: trọng lợng bản thân phần đợc nâng (đầu quay)
không đổi và tơng đối nhỏ. Có thể sử dụng cơ cấu nâng vật hoặc nâng cần để thực
hiện các thao tác nối dài tháp và trợt đầu quay. Cho phép kẹp chặt tháp với công trình
ngay cả khi tiến hành nâng độ cao cần trục do phần tháp dới luôn cố định.
+Nhợc điểm của phơng pháp này: tất cả các thao tác khi nâng cần trục đều
diễn ra ở độ cao lớn, gây nguy hiểm khi thực hiện công việc, bắt buộc phải trang bị
một cơ cấu hãm an toàn đề phòng sự cố, nh khi đứt cáp, toàn bộ phần đợc nâng của
cần trục có thể bị rơi xuống. Chi phí cao về thời gian và nhân lực cho việc nâng đầu
tháp.


Thay đổi chiều cao tháp bằng nâng đoạn tháp ngoài (Dùng lồng lắp dựng).

ở cần trục loại này, tháp đợc cấu tạo bao gồm một đoạn tháp ngoài và thân tháp
trong. Giữa tháp trong và đoạn tháp ngoài có khả năng trợt tơng đối với nhau. Trình tự
nối dài tháp nh sau: Tháp đợc nối dài nhờ các đoạn tháp nối. Đầu tiên đoạn tháp nối
đợc nâng nên độ cao của đoạn tháp ngoài (còn gọi là khung trợt) nhờ cơ cấu nâng vật,
sau đó đợc treo vào dây trợt ngang. Đầu quay cùng đoạn tháp ngoài đợc nâng nên nhờ
có cấu nâng chuyên dùng. Cơ cấu này có thể là xylanh thủy lực hoặc dùng truyền
động cơ khí palăng cáp. Đoạn tháp ngoài đợc nâng lên theo sự dẫn hớng của thân

tháp trong và nó sẽ tạo ra khoảng trống để lắp đoạn tháp nối. Trợt ngang đoạn tháp
nối đã đợc treo trên ray vào vị trí trong lòng đoạn tháp ngoài, sau đó tiến hành liên kết
đoạn tháp nối thân tháp trong bằng bu lông.
+ Ưu điểm: Giống nh phơng pháp đầu là trọng lợng bản thân phần đợc nâng
không đổi và tơng đối nhỏ. Có thể sử dụng cơ cấu nâng vật hoặc nâng cần để thực
hiện các thao tác nối dài tháp và trợt đầu quay. Cho phép kẹp chặt tháp với công trình
ngay cả khi tiến hành nâng độ cao cần trục.
+ Nhợc điểm: các thao tác khi nâng cần trục diễn ra ở độ cao lớn, gây nguy
hiểm khi thực hiện công việc, bắt buộc phải trang bị cơ cấu hãm an toàn đề phòng sự
cố. Chi phí cao về thời gian và nhân lực cho việc nâng đầu tháp.
Ngoài u nhợc điểm kể trên thì mức độ nguy hiểm của phơng pháp này còn lớn
hơn khi thực hiện các thao tác nối dài tháp ở trên cao. Để truyền lực ngang giữa các
đoạn tháp trong và tháp ngoài, đòi hỏi tại các vị trí liên kết phải có kết cấu phù hợp,

Nguyễn Văn Luyến
dựng

15

Khoa cơ khí xây


Đồ án tốt nghiệp

Cần trục tháp phục vụ xây dựng

thờng là sống trợt và các con lăn dẫn hớng. Các con lăn có thể đợc liên kết cứng hoặc
liên kết đàn hồi. Các cụm con lăn có liên kết đàn hồi cho phép khắc phục đợc các khe
hở do sai số khi chế tạo hoặc lắp ráp.

Thay đổi chiều cao bằng cách nối dài tháp từ phía dới.

Tháp cùng với đầu quay đợc nâng từ dới lên nhờ bàn nâng có khả năng trợt bên
trong đoạn tháp lồng bên ngoài (hình vẽ). Sau khi đa bàn nâng lên độ cao qui định
nhờ hệ thống palăng cáp và cơ cấu nâng tháp, tiến hành đa đoạn tháp nối vào để liên
kết với thân tháp trong.
+ Ưu điểm: ở phơng pháp này công việc lắp ráp và nâng tháp đợc tiến hành ở
dới thấp nên an toàn hơn so với hai phơng pháp trên. Các công tác chuẩn bị cho việc
nối dài tháp có thể tiến hành đồng thời với khi cần trục đang làm việc nên rút ngắn đợc thời gian chết của máy. Phần đỉnh tháp có kết cấu nhỏ gọn do phần tự nâng bố trí ở
chân tháp nên cơ cấu quay thờng có công suất nhỏ. Không phải bố trí cơ cấu hãm an
toàn nếu xảy ra sự cố. Nếu xảy ra trờng hợp đứt cáp thì cần trục chỉ bị rơi một đoạn
lớn nhất bằng chiều dài đoạn tháp nối.
+ Nhợc điểm: Với phơng pháp này khi tăng chiều dài tháp thì ta phải nâng cả
cần trục. Trọng lợng nâng này thay đổi theo độ cao của tháp do đó cơ cấu nâng phải
đợc tính toán ứng với mức tải lớn nhất. Khi đạt độ cao lớn, tháp phải kẹp vào công
trình. Đối với cơ cấu kẹp này phải có kết cấu cho phép tháp trợt đợc theo phơng đứng.
Nhận xét:
+ Phơng án thay đổi chiều dài tháp bằng nâng đoạn tháp dới chỉ áp dụng với
các loại cần trục có chiều cao không lớn lắm. Hai phơng án còn lại thì phơng án thứ
nhất có u điểm hơn.
+ Mặt khác với phơng án kết cấu đã chọn của cần trục thiết kế thì ta chọn phơng án nâng đẩy tháp theo phơng án thứ nhất; Thay đổi chiều dài tháp từ phía trên
bằng các đoạn nối.
4.

Phơng án lắp dựng.
Sử dụng cần trục ô tô vào việc lắp dựng:
+ Xây dựng móng
+ Tổ hợp đoạn chân tháp, cố định vào móng
+ Liên kết phần đỉnh tháp với thiết bị tựa quay. Liên kết đoạn tháp vừa lắp với

phần thân tháp
+ Tổ hợp các đoạn cần, các thanh rằng
+ Liên kết cần công xôn với tháp (bằng cần trục ô tô và cơ cấu nâng).
+ Liên kết cần với tháp (bằng cơ cấu nâng và cần trục ô tô).

Nguyễn Văn Luyến
dựng

16

Khoa cơ khí xây


Đồ án tốt nghiệp

Cần trục tháp phục vụ xây dựng

+ Lắp đối trọng vào cần công xôn.
+ Hoàn chỉnh các cơ cấu .
+ Tiến hành nâng chiều cao theo yêu cầu.

VII. Xác định các thông số cơ bản của cần trục
1.
Các thông số làm việc


a=2

a=4

Vận tốc cơ cấu nâng.
Tốc độ 1 (m/phút)

3

5000 (kg)

Tốc độ 2 (m/phút)

16

5000 (kg)

Tốc độ 3 (m/phút)

32.5

5000 (kg)

Tốc độ 4 (m/phút)

65

2500 (kg)

Tốc độ 1 (m/phút)

1.5

10000 (kg)

Tốc độ 2 (m/phút)

8

10000 (kg)

Tốc độ 3 (m/phút)

16

10000 (kg)

Tốc độ 4 (m/phút)

32.5

5000 (kg)

Vận tốc di chuyển xe con.
V= 0 - 50 (m/phút).



Vận tốc quay cần.
V= 0 - 0.7 (vòng /phút).

Đặc tính tải trọng

Nguyễn Văn Luyến
dựng

17

Khoa cơ khí xây


Đồ án tốt nghiệp

Cần trục tháp phục vụ xây dựng

+ Bảng đặc tính tải trọng của cần trục:
m
Tấn
m
Tấn

16.5
10
36
4.35

18
9.02
38
4.08

Nguyễn Văn Luyến
dựng

20
7.94
40
3.84

22
7.08
42
3.62

24
6.36
44
3.43

18

26
5.75
46
3.25

28
5.236
48
3.08

29
5
50
2.93

32
5
50
2.8

34
4.65

Khoa cơ khí xây


Đồ án tốt nghiệp

Cần trục tháp phục vụ xây dựng

+ Đờng đặc tính tải trọng :

2.
2.1.

Hình 2.1: Đờng đặc tính tải trọng
Các kích thớc hình học và trọng lợng sơ bộ các bộ phận của cần trục.
Kích thớc cơ bản của cần trục (hình 2.2, 2.3)

Kích thớc của thân tháp:

Nguyễn Văn Luyến
dựng

19

Khoa cơ khí xây


§å ¸n tèt nghiÖp

NguyÔn V¨n LuyÕn
dùng

CÇn trôc th¸p phôc vô x©y dùng

20

Khoa c¬ khÝ x©y


Đồ án tốt nghiệp

Cần trục tháp phục vụ xây dựng
Hình 2.2: Kích thớc cơ bản của thân tháp

Kích thớc cơ bản trên cần và cần công xôn (hình vẽ)

Nguyễn Văn Luyến
dựng

21

Khoa cơ khí xây


Đồ án tốt nghiệp

Cần trục tháp phục vụ xây dựng

Hình 2.3: Kích thớc cơ bản của cần, cần công xôn
2.2. Trọng lợng các bộ phận cơ bản của cần trục.

Nguyễn Văn Luyến
dựng

22

Khoa cơ khí xây


§å ¸n tèt nghiÖp

CÇn trôc th¸p phôc vô x©y dùng

1.

§èt th©n th¸p: Khèi lîng: 1400 kg

2.

§èt th¸p trong: Khèi lîng: 2700 kg

3.

M©m quay: Khèi lîng: 3600 kg

NguyÔn V¨n LuyÕn
dùng

23

Khoa c¬ khÝ x©y


§å ¸n tèt nghiÖp

CÇn trôc th¸p phôc vô x©y dùng

4.

§èt th¸p l¾p tay cÇn: Khèi lîng: 2700

5.

§èt th¸p trªn cïng: khèi lîng: 1550 kg

NguyÔn V¨n LuyÕn
dùng

24

Khoa c¬ khÝ x©y


Đồ án tốt nghiệp

Cần trục tháp phục vụ xây dựng

6.

Đốt cần nối với thân: Khối lợng: 800 kg

7.

Đốt cần cơ bản: Khối lợng: 630 kg

8.

Đốt cần ngoài cùng: Khối lợng: 510

Nguyễn Văn Luyến
dựng

25

Khoa cơ khí xây