TÍNH TOÁN CƠ CẤU NÂNG HAI CỦA MÁY NÂNG HÀNG

Nhóm 3

Lớp Máy Nâng
LỜI NÓI ĐẦU

Với mục tiêu để ra của đảng và nhà nước đến năm 2020 đưa nước ta cơ bản trở
thành một nước công nghiệp. Do vậy vấn đề đề ra phải xây dựng cơ sở hạ tầng sao
cho phù hợp tình hình phát triển chung của đất nước. Nên trong những năm qua cùng
với sự phát triển của công trình xây dựng giao thông, dân dụng thì trang thiết bị máy
móc cũng được nhập vào nước ta một cách “ồ ạt “. Nhưng chỉ số ít trong đó là máy
mới, còn đa số là máy cũ hoặc máy đã lỗi thời nên chất lượng sử dụng đem lại hiệu
quả không cao, đồng thời giá thành cũng còn quá đắt so với các máy chế tạo trong
nước có chất lượng không thua kém nhiều với máy nhập ngoại mà giá thành chỉ bằng
một nửa: Máy Xúc, Cần trục tháp, . Do đó việc thiết kế cũng như cải tiến các trang
thiết bị máy móc được rất nhiều chú ý trong thời gian gần đây. Dưới sự hướng dẫn chỉ
bảo của thầy giáo Bùi Văn Tuyển Chúng em đã nghiên cứu chế tạo Cơ cấu nâng của
cần trục tháp nằm ngang có tải trọng tối đa là 15 tấn.
Đến nay đề tài đã hoàn thành, song do thời gian và kiến thức còn hạn chế nên
không tránh khỏi thiếu xót. Kính mong các thầy cô góp ý, chỉ bảo thêm để chúng em
hoàn thiện hơn kiến thức của mình.
Em xin cảm ơn thầy giáo Bùi Văn Tuyển đã nhiệt tình giúp đỡ chúng em hoàn
thành đồ án đúng thời hạn.
Chúng em xin chân thành cám ơn !

Đồ Án Môn Học

Trang 1

Máy Nâng

Nhóm 3

Lớp Máy Nâng

MỤC LỤC

CHƯƠNG I:TỔNG QUAN VỀ MÁY TRỤC
1.1 Giới thiệu chung về máy nâng
Máy nâng là là các loại máy công tác dùng để thay đổi vị trí của đối tượng công
tác nhờ thiết bị mang vật trực tiếp như móc treo hoặc thiết bị mang vật gián tiếp như
gầu ngoạm , nam châm điện, băng, gầu …
Căn cứ vào chuyển động chính máy nâng chuyển được chia thành hai nhóm lớn là
máy nâng và máy vận chuyển liên tục .
Máy nâng chủ yếu phục vụ các quá trình nâng vật thể khối , còn máy vận chuyển
liên tục phục vụ các quá trình vận chuyển vật liệu rời vụn trong một phạm vi không
lớn.
Đặc điểm làm việc của các cơ cấu máy nâng là ngắn hạn, lặp đi lặp lại và có thời
gian dừng. Chuyển động chính của máy nâng là nâng hạ vật theo phương đứng, ngoài
ra còn một số chuyển động khác để dịch chuyển vật trên mặt phẳng ngang như chuyển
động quay quanh trục của máy, di chuyển máy, chuyển động lắc quanh trục ngang.
Bằng sự phối hợp chuyển động, máy có thể vận chuyển vật đến bất cứ vị trí nào trong
không gian làm việc của nó.
Các máy nâng chỉ có một chuyển động nâng hạ được gọi là máy và thiết bị nâng
đơn giản, ví dụ như kích, tời, palăng, bàn nâng, sàn thao tác… loại có từ hai chuyển
động trở lên gọi là cần trục. Ngoài hai loại kể trên còn có một số loại máy nâng cuyên

Đồ Án Môn Học

Trang 2

Máy Nâng


Nhóm 3

Lớp Máy Nâng

dùng khác được xếp vào nhóm riêng như thang máy, giếng tải, thiết bị xếp dỡ. Theo
cấu tạo và nguyên tắc làm việc, chia cần trục ra làm các loại như sau :
-

Cầu trục

-

Cổng trục

-

Cần trục tháp

-

Cần trục quay di động ( cần trục ô tô, bánh lốp , bánh xích )

-

Cần trục cột buồm và cần trục cột quay

-

Cần trục chân đế và cần trục nổi

-

Cần trục cáp

+ Máy vận chuyển liên tục vận chuyển vật liệu một cách liên tục theo tuyến nhất
định. Khi làm việc, quá trình vận chuyển, chất và dỡ tải được tiến hành một cách đồng
thời.
+Căn cứ vào nguyên lý làm việc, máy vận chuyển liên tục được chia thành hai
loại, máy vận chuyển liên tục bằng cơ khí và máy vận chuyển liên tục bằng khí nén
hoặc thuỷ lực.
Máy vận chuyển liên tục bằng thuỷ lực hoặc khí nén dùng để vận chuyển các vật
liệu rắn nhờ dòng chảy của chất lỏng hoặc chất khí theo các đường ống. Nước hoặc
không khí đẩy và cuốn vật liệu rắn làm chúng chuyển động trong đường ống theo một
quỹ đạo phức tạp tư nơi tiếp nhận đến đích vận chuyển.
Máy chuyển động cơ khí chia thành hai loại : máy vận chuyển có bộ phận kéo như
băng tải, máy vận chuyển kiểu gầu, máy vận chuyển kiểu tấm …và máy vận chuyển
không có bộ phận kéo như vít tải, con lăn tải, máng lắc, máy vận chuyển kiểu rung …
1.2 Cần trục tháp
1.2.1. Những vấn đề chung
Cần trục tháp là loại cần trục xây dựng được dùng để thi công các công trình cao
tầng. Cấu tạo chính gồm một thân tháp làm trụ đỡ cần, chiều cao có thể đạt tới 100m.
Gần đỉnh tháp có liên kết một cần nằm ngang hoặc cần gật để có thể mang tải và vươn
được bán kính lớn phục vụ việc bốc xếp hàng. Cần thường có chiều dài 20 ÷ 50m và

Đồ Án Môn Học

Trang 3

Máy Nâng


Nhóm 3

Lớp Máy Nâng

có thể lớn hơn. Một đầu cần liên kết với tháp bằng chốt, đầu thứ hai mắc với cáp kết
hợp đối trọng để bảo đảm ổn định tổng thể.
Cần trục tháp thường có hai phần: phần quay và phần đứng yên. Phần đứng yên
làm điểm tựa cho phần quay hoạt động. Nhờ các cơ cấu nâng, cơ cấu thay đổi tầm
vươn, cơ cấu di chuyển xe con và toàn bộ máy kết hợp cơ cấu quay toàn vòng mà
khoảng không gian làm việc của cần trục tháp rất rộng.
Thông thường tốc độ nâng hạ nhỏ hơn 5m/ph, tốc độ quay n q = 0,3 ÷ 1vg/ph; tốc
độ di chuyển vdc= 12 ÷ 38m/ph.

1.2.2. Một số lưu ý và yêu cầu với cần trục tháp
Móc tải và tháo dỡ tải nhanh. Có nhiều tốc độ để sử dụng phù hợp: khi nâng tải
nặng sử dụng tốc độ chậm, khi cần lắp ráp dùng tốc độ chậm nhất để có thể dễ điều
chỉnh vào đúng vị trí đã định trước, khi thả móc không tải thì dùng tốc độ nhanh để
rút ngắn chu kỳ làm việc.
Cần trục tháp phải có kết cấu hợp lý, phải bố trí tổng thể sao cho trọng tâm ở vị
trí thấp nhất để bảo đảm ổn định.
Khi cần thay đổi nơi làm việc thì có thể di chuyển máy từ điểm làm việc này
qua địa điểm khác dễ dàng, linh hoạt. Chiều dài, chiều rộng và chiều cao toàn máy khi
vận chuyển trên đường phải trong khuôn khổ cho phép. Có khả năng tự lắp dựng mà
không cần dùng đến thiết bị khác, có khả năng tự nâng cao tháp theo chiều cao tiến độ
xây dựng công trình.
Thiết bị làm việc phải an toàn; có trang bị đầy đủ cơ cấu như hạn chế hành trình

di chuyển, hạn chế mô men quá tải, hạn chế hành trình nâng tải, chiều cao nâng, hạn
chế di chuyển, góc nghiêng max, min. Có thiết bị đo tốc độ gió và bảo đảm an toàn
khi áp lực gió vượt quá mức độ cho phép.
Hệ thống điều khiển dễ dàng, tin cậy. Vị trí lắp đặt ca bin, chỗ ngồi điều khiển
cần cẩu phải dễ quan sát, tiện nghi, tạo thoải mái cho người điều khiển. Khi cần trục
tháp quá cao, người công nhân điều khiển ở ca bin không thể quan sát được vật nâng,
phải trang bị hệ thống truyền tin để có thể kết hợp nhịp nhàng, an toàn giữa người

Đồ Án Môn Học

Trang 4

Máy Nâng


Nhóm 3

Lớp Máy Nâng

điều khiển và công nhân móc hàng. Trong các loại cần trục tháp hiện đại đã được
trang bị hệ thống điều khiển tự động, làm việc theo chương trình. Lúc đó người lái
cẩu phải có trình độ nhất định về tin học.
Hệ thống điện phải an toàn, có thể kết hợp nhiều động tác vận hành cùng một
lúc để có thể nâng cao năng suất lao động.
Có giá thành hạ, có thể sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau.

Hình 1.1: Cần trục tháp loại cần nằm ngang, tự động nâng theo công trình

Đồ Án Môn Học

Trang 5

Máy Nâng


Lớp Máy Nâng

4500

Nhóm 3

23500

Hình1.2: Cần trục tháp loại cần giật, chuyên chở và lắp dựng

36000

1840

Qdt

Q

A-A
A

B

B

B-B

A
2900
2400

Đồ Án Môn Học

Trang 6

Máy Nâng


Nhóm 3

Lớp Máy Nâng
Hình 1.3: Cần trục tháp, loại cần nằm ngang tự lắp dựng

Đồ Án Môn Học

Trang 7

Máy Nâng


Nhóm 3

Lớp Máy Nâng

Hình 1.4: Một số hình ảnh thực tế của các loại cần trục tháp

1.3.Phân loại cần trục tháp:

1.3.1.Theo tải trọng:
a) Loại nhẹ: có mô men tải đến QL = 32Tm, tải trọng nâng 2T, chiều dài
vươn của cần đến 16m. Loại này thoả mãn cho xây dựng nhà ở có chiều rộng đến
12m và chiều cao đến 5 tầng ( khoảng 20m). Dùng để chuyên chở vữa, gạch xây, sắt
thép và các vật nặng khác phục vụ cho xây dựng trên các tầng cao
b) Loại trung: Loại này có mô men tải từ 40 ÷100tm, tải trọng nâng đến 5T,
chiều dài vươn cần từ 20 ÷ 25m, chiều cao nâng có thể đạt đến 40m.
c) Loại nặng: Thường sử dụng để lắp ráp các cấu kiện công nghiệp. Loại này
có tải nâng đến 50T, chiều vươn của cần đến 50m, có khi lên đến 70m; chiều cao
nâng đến 80m và có thể đến 100m.

Đồ Án Môn Học

Trang 8

Máy Nâng


Nhóm 3

Lớp Máy Nâng

d) Cần trục tháp chuyên dùng: Dùng trong xây dựng công nghiệp, thuỷ điện có
mô men tải đến 600Tm, cá biệt đến 1500Tm. Sức nâng đến 75T. Tầm với đến 40m.
1.3.2.Theo công dụng :
a) Cần trục tháp có công dụng chung : để thi công các công trình dân dụng và
công nghiệp
b) Cần trục để xây dựng các công trình cao tầng.

c) Cần trục chuyên dụng để xây dựng các công trình công nghiệp.
Nhóm thứ nhất là những cần trục có công dụng chung, di chuyển theo đường ray
trên mặt đất. Sức nâng của nó không vượt quá 5 T. Những cần trục này dùng để xây
dựng các công trình dân dụng với thời hạn xây dựng không lớn. Vì thế kết cấu của
những cần trục này phải đảm bảo khối lượng lao động tháo lắp và chuyển dời chúng
từ nơi này đến nơi khác trên mặt bằng công trường là ít nhất.
Những cần trục thuộc nhóm thứ 2 được đặt trực tiếp ở khung của tòa nhà đang
thi công và được chuyển dịch theo chiều cao cùng với mức độ phát triển của công
trình, hoặc được nối cao thêm theo mức độ phát triển chiều cao của tòa nhà.
Những cần trục thuộc nhóm thứ 3 khác biệt với hai nhóm trên ở sức nâng lớn
(đến 75T) và độ vươn đáng kể của cần (đến 45m), bởi vì những cấu kiện lắp ghép của
các công trình công nghiệp có kích thước và trọng lượng lớn.
1.33.Theo kết cấu:
Dựa theo kết cấu có thể phân chia cần trục tháp theo nhiều cách khác như:
+ Theo kết cấu cần: Cần gật , cần cố định nằm ngang
+ Theo phương pháp lắp đặt : Cần trục tháp di chuyển trên ray, cần trục tháp cố
định, cần trục tháp tự lắp dựng.
+ Theo phương pháp quay:

Loại tháp có thân quay và thân tháp không

quay(đầu tháp quay).
a) Cần trục tháp kiểu tháp quay
Ngày nay các cần trục tháp thường sử dụng loại tháp quay để có thể nâng hạ
vật bao quanh cần trục và thường ổn định hơn. Loại này cũng có hai loại: cần gật

Đồ Án Môn Học

Trang 9

Máy Nâng


Nhóm 3

Lớp Máy Nâng

( hình 10-38, hình 10-41) hoặc loại có cần nằm ngang để xe con có thể di chuyển trên
đó làm chức năng thay đổi tầm vươn. Phần cần, một đầu lắp chốt gần đỉnh tháp, đầu
thứ hai được treo bằng cáp 1 qua ròng rọc đầu tháp 2 đến cụm pu ly di động 3 của hệ
pa lăng đến cơ cấu nâng hạ cần lắp trên bệ quay. Tháp được lắp trên bệ quay bằng các
chốt ở phía trước bệ quay.
e

2

6

1

Fz

F
1

2

4
L'
L

3

Q

3
6

7

4

5

b)

a)

Hình 1.5: Bệ cùng tháp quay ở cần trục tháp cần gật: a-mắc cáp nâng cần và nâng tải,
b-mắc cáp để tải di chuyển ngang đều khi thay đổi góc nâng cần.
Các cơ cấu quay cùng cơ cấu nâng, cơ cấu thay đổi tầm vươn đều được lắp
trên bệ quay cùng ca bin điều khiển tạo thành một khối quay trong quá trình làm
việc .
Bệ cố định ( so với bệ quay) bao gồm khung bệ có lắp bánh xe để di chuyển
được trên ray . Trên đó có lắp hệ thống tựa quay kiểu ổ bi hoặc kiểu cột và một vành
răng cố định ăn khớp với bánh răng cuối của cơ cấu quay.
Thân tháp có cấu tạo kiểu dàn không gian, có thể bằng thép hình hoặc thép
tròn. Đối với loại có cần gật và chế tạo thành tổ hợp để vận chuyển (hình 10-38), tháp
được chế tạo liền thành một khối hoặc có thể thành hai đoạn lồng vào nhau (đoạn tháp
trên lồng vào trong đoạn tháp dưới) sử dụng xây dựng khi công trình còn tháp. Khi
chiều cao trong quá trình xây dựng công trình vượt quá chiều cao nâng ở tầm tháp, thì

Đồ Án Môn Học

Trang 10

Máy Nâng


Nhóm 3

Lớp Máy Nâng

thân tháp trên được nâng lên để có chiều cao nâng lớn hơn. Để tiện lợi cho việc vận
chuyển và chế tạo, tháp có thể được chia thành nhiều đoạn và liên kết với nhau bằng
bu lông.
b) Cần trục tháp với tháp đứng yên.
Loại này được phát triển lên từ nguyên lý cần trục cột với cột cố định. Khác
với loại trên, ở đây tháp được lắp cố định với thân bệ máy. Bệ máy có thể lắp trên
các bánh xe di chuyển trên ray hoặc đứng cố định tại chỗ trên công trình.
Ngoài ra người ta còn có thể phân chia như sau:
+ Dựa vào khả năng thay đổi độ cao, có các loại sau:
+Cần trục tháp tự nâng, tăng dần độ cao bằng cách nối dài thêm thân
tháp.
+ Cần trục tháp tự leo, cần trục leo dần lên cao theo sự phát triển độ cao
của công trình.
+ Cần trục tháp không thay đổi được độ cao.

1.4. Tìm hiểu về cần trục tháp nằm ngang có đầu tháp quay :

Đồ Án Môn Học

Trang 11

Máy Nâng


Nhóm 3

Lớp Máy Nâng

Cấu tạo chung:

Hình 1.6: Cần trục tháp có đầu quay
Hình vẽ mô tả cần trục tháp lắp đặt cố định có đầu tháp quay, dùng xe con di
chuyển trên cần nằm ngang để thay đổi tầm với.

Đồ Án Môn Học

Trang 12

Máy Nâng


Nhóm 3

Lớp Máy Nâng

Thân tháp dạng giàn thép không gian, gồm nhiều đoạn lắp ghép lại với nhau
bằng mối ghép bu lông.

Hình 1.7: Chân đế cố định của cần trục tháp
Đầu tháp có thể chuyển động quay được trên đoạn tháp trên cùng.
Cần và cần đặt đối trọng được lắp khớp với đầu tháp và được neo giữ nằm
ngang, có thể hạ xuống hoặc nâng lên được khi cần thiết.
Xe con mang vật di chuyển được trên ray nhờ cáp kéo để thay đổi tầm với.

Hình 1.8: Pa lăng nâng vật có các pu li cố định lắp trên xe con.
Cần trục tháp loại này có các cơ cấu như : cơ cấu nâng hạ vật, cơ cấu di
chuyển xe con để thay đổi tầm với, cơ cấu quay. Với các cơ cấu này, cần trục tháp có

Đồ Án Môn Học

Trang 13

Máy Nâng


Nhóm 3

Lớp Máy Nâng

thể vận chuyển hàng trong vùng làm việc của nó là hình trụ xuyến. Tuỳ theo loại, cần
trục tháp còn có thể có các cơ cấu khác như di chuyển, nâng hạ cần, di chuyển đối
trọng, thay đổi chiều cao thân tháp, v.v...
Cơ cấu quay của cần trục tháp nằm ngang chuyển động quanh tháp đặt thẳng
đứng, trong đó tháp đứng yên còn cần và chóp tháp chuyển động xung quanh tháp. Cơ
cấu quay bao gồm thiết bị tựa quay và cơ cấu dẫn động. Thiết bị tựa quay có tác dụng
liên kết giữa phần quay ( cần và chóp tháp) với phần tháp không quay ( thân tháp ).
Nhờ thiết bị tựa quay mà phần quay được lắp trên cần và có thể quay quanh tháp một
cách nhẹ nhàng. Thông qua thiết bị tự quay tải trọng được truyền từ phần quay xuống

phần không quay và từ đó truyền xuống nền. Cơ cấu quay dẫn động tạo ra chuyển
động quay được bố trí trên phần quay.
Cơ cấu nâng bao gồm các bộ phận chính: động cơ điện, tang cuốn cáp, palăng
cáp và các thiết bị an toàn, thiết bị phanh hãm. Cơ cấu nâng được đặt xa nhất, gần với
đối trọng, cụm móc treo vật trong cơ cấu nâng được lắp trên xe con di chuyền và nhờ
hai puly mà có thể nâng hạ cụm móc treo theo yêu cầu công việc.
Các cơ cấu chính của xe con gồm: động cơ điện, khớp nối đàn hồi, hộp giảm
tốc, tang cuốn cáp, hệ thống palăng, phanh hãm, bánh xe di chuyển… Xe con được
đặt và di chuyển trên cần, có lắp thiết bị mang vật, có nhiệm vụ nâng hạ và di chuyển
vật theo phương ngang, để quay vòng người ta sử dụng cơ cấu quay lắp tại nơi tiếp
giáp giữa cần và tháp. Xe con di chuyển có hai trục đều là hai trục bị động được gắn
vào khung thép và được nối hai đầu khung với hai đầu cáp di chuyển. Tang cuốn cáp
trong cơ cấu di chuyển là tang cuốn nhả cáp hai chiều, chiều này cuốn thì chiều kia
nhả.
Đối trọng: được bố trí trên phần đối diện với cần qua tháp nhằm đảm bảo độ ổn
định cho tháp trong quá trình làm việc. Đối trọng có thể làm bằng các tấm bê tông đặt
trên phần đối diện cần làm tăng độ ổn định của tháp khi không làm việc cũng như
trong quá trình làm việc. Đối trọng được làm bằng các tấm bê tông đúc sẵn, để tăng
tải trọng cho đối trọng ta bố trí các cơ cấu nâng, cơ cấu quay và cơ cấu di chuyển ở
phía đối diện cần.

Đồ Án Môn Học

Trang 14

Máy Nâng


Nhóm 3

Lớp Máy Nâng

Kết cấu thép: của tháp và kết cấu thép của cần, kết cấu thép được thiết kế sao
cho không những đảm bảo độ bền cho cần trục khi làm việc cũng như khi không làm
việc
Cách thay đổi độ cao :

Hình 1.9: Thay đổi độ cao bằng xilanh thủy lực
Khi thi công cần nối dài thêm thân tháp theo sự phát triển độ cao của công trình,
khi tháo dỡ phải tháo dần các đoạn thân tháp.
Có nhiều cách thay đổi độ cao, có thể nối dài thân tháp từ đỉnh tháp, chân tháp
hoặc giữa tháp. Cần trục tháp thi công các toà nhà cao hàng trăm tầng, người ta dùng
cách leo sàn.
Cơ cấu trượt nâng tháp :
Để trượt tháp lên cao người ta dùng xi lanh thuỷ lực, hệ tời pa lăng cáp hoặc
truyền động bánh răng thanh răng.
Nối dài tháp từ đỉnh tháp:
Biện pháp này thực hiện ở trên cao nên không an toàn, rất nguy hiểm cho công
nhân, ảnh hưởng đến tiến độ vì phải dừng lại để thực hiện tăng độ cao. Ưu điểm là có
thể neo phần thân tháp chắc chắn vào công trình. Biện pháp này thường được dùng ở
cần trục tháp có đầu tháp quay.
Nối dài tháp từ chân tháp:

Đồ Án Môn Học

Trang 15

Máy Nâng

Nhóm 3

Lớp Máy Nâng

Biện pháp này thực hiện trên mặt nền nên an toàn, khâu chuẩn bị diễn ra trên
mặt đất nên cần trục vẫn hoạt động nang chuyển vật bình thường, không ảnh hưởng
lớn đến tiến độ thi công. Neo giữ vào công trình khó khăn vì thân tháp không cố định, có
chuyển động trượt lên cao. Thường dùng cho cần trục tháp có thân tháp quay.
Nối dài tháp từ giữa tháp:
Đây là biện pháp dùng khá phổ biến, vị trí lắp thêm đoạn tháp có thể là bất kỳ
chỗ ghép nào trên thân tháp.

CHƯƠNG 2-CƠ CẤU NÂNG
Cơ cấu nâng bao gồm bộ phận chính: móc treo, cáp, ròng rọc, tang cuốn cáp,
hộp giảm tốc và động cơ ngoài ra còn có 1 số bộ phạn nhỏ khác đi kèm hỗ trợ cho kết

Đồ Án Môn Học

Trang 16

Máy Nâng


Nhóm 3

Lớp Máy Nâng

cấu như ròng rọc dẫn hướng, kẹp cáp,…Đây là cụm cơ cấu quan trọng trong hầu hết
các máy trục và các lại máy nâng khác.
2.1. Sơ đồ mắc cáp:

• Phương án 1:

Hình 2.1 : Sơ đồ mắc cáp phương án 1
Trong đó:
1-Tang; 2-Puli; 3-Cáp; 4,5- Puli dẫn hướng cáp; 6-Cụm puli trên móc cẩu; 7-Vị
trí cố định cáp trên đầu cần; 8-Động cơ dẫn dộng; 9-HGT.
Ưu điểm: Bội suất pa lăng a = 4 nên đường kính cáp nhỏ, khó có thể gây rối cáp.
Nhược điểm: Tăng chiều dài cáp ⇒ tăng thời gian nâng hạ và cáp mòn nhanh.
• Phương án 2:

Hình 2.2: Sơ đồ mắc cáp phương án 2
Trong đó:
1-Động cơ dẫn động; 2-Cáp; 3,4- Puli dẫn hướng; 5-Cụm puli trên xe con; 6Cụm puli trên móc cẩu; 7-Vị trí neo cáp đầu cần.; 8-Tang; 9- HGT

Đồ Án Môn Học

Trang 17

Máy Nâng


Nhóm 3

Lớp Máy Nâng

Ưu điểm: Việc bố trí cơ cấu nâng dễ dàng và thuận tiện, cáp có chiều dài ngắn
mức độ mòn cáp ít hơn.
Nhược điểm: đường kính cáp lớn ⇒ kết cấu bộ phận liên quan lớn, cáp dễ bị
xoắn nếu ko có cơ cấu dải cáp.
• Phương án 3:

Hình 2.3: Sơ đồ mắc cáp phương án 3
Trong đó:
1-Tang; 2- Cáp; 3,4- puli dẫn hướng; 5-Cụm puli trên xe con; 6- Cụm puly móc
cẩu; 7-Vị trí cố dịnh cáp ở đầu cần; 8- Puli cân bằng; 9-HGT; 10-Động cơ.
Ưu điểm: Với a=4 nên cáp nhỏ đồng thời có thêm cơ cấu Puli cân bằng nên cáp
không bị xoắn.
Nhược điểm: Tăng chiều dài cáp -> tăng thời gian nâng hạ và cáp mòn nhanh,
kết cấu phức tạp.

• So sánh 3 phương án ta thấy khi thiết kế cần trục với tải trọng nâng lớn nhất
Q = 15T và chiều cao nâng là 24m. Thì phương án 1 là hợp lí nhất : kết cấu đơn giản
gọn nhé và phù hợp với điều kiện chế tạo ở Vệt Nam. Chỉ chú ý 1 điều khi chọn bội

Đồ Án Môn Học

Trang 18

Máy Nâng


Nhóm 3

Lớp Máy Nâng

suất a = 4 thì chiều dài cáp tăng gấp 4 và khi đó sẽ phải lựa chọn 2 trường hợp: Tăng
chiều dài tang và tăng số lớp cuốn cáp. Do chiều rộng của phần công son đối trọng lại
bị hạn chế bởi kích thước cột và mâm quay nên không thể tăng chiều dài tang 1 cách
tùy ý được mà phải căn cứ vào đối trọng, HGT, động cơ để bố trí hợp lí, mặt khác nếu
tăng số lớp cuốn cáp thì lớp cáp bên trong cùng dễ bị dập khi cuốn nhiều lớp, chính vì

vậy cần thường xuyên kiểm tra và bảo dưỡng cáp.

2.2. Chọn loại cáp và thông số cơ bản của cáp:
2.2.1.Chọn cáp:
•

Vì cơ cấu làm việc với động cơ điện, vận tốc cao, nên ta chọn cáp là loại có
nhiều ưu điểm hơn so với các loại dây khác như xích hàn, xích tấm,… cáp là loại
dây thông dụng nhất trong nghành máy trục hiện nay.

•

Trong các kiểu kết cấu dây cáp bện kép được sử dụng nhiều. Do cáp có lỗi
mềm (sợi đay, bông, kim loại mềm,…) làm tăng độ bền của dây và giữ
dầu chống gỉ tốt; Khi bị uốn, dầu ép chảy qua các kẽ ở sợi thép, nhờ

d

vậy mà được bôi trơn dầu.
•

Ta chọn cáp có kết cấu 6x19 + IWS có tiếp súc đường giữa các
sợi thép ở các lớp kề nhau, làm việc lâu hỏng và được sử dụng rộng
rãi. Vật liệu chế tạo là sợi thép có giới hạn bền 1470 ÷ 1870 N / mm 2 .
Hình 2.4: Cấu tạo cáp

2.2.2. Xác định lực căng lớn nhất trong cáp:

•

Do trên các cần trục tháp có tầm cao nâng vật lớn nên ta chọn cách mắc
palăng đơn, vì với loại này ta sẽ có kích thước tang cuốn nhỏ gọn hơn.

•

Lực căng dây lớn nhất xuất hiện tại chỗ cuốn lên tang trong quá trình nâng
vật, xác định theo công thức 3-15[1]:
S max =

Q(1 − η r )
(1 − η r )η r
a

t

=

Q
150.(1 − 0,98)
=
= 40 ( KN )
a.η .(1 − 0.98 4 ).0,98 2

Q- Trọng lượng nâng vật lớn nhất : Qmax= 15T = 150 (KN)

Đồ Án Môn Học

Trang 19

Máy Nâng

Nhóm 3

Lớp Máy Nâng

ηr- Hiệu suất từng ròng rọc: ηr = 0,98 (Bảng 2-5[2]) áp dụng bôi trơn bình
thườngbằng mỡ, ở nhiệt độ bình thường .
a: bội suất palăng a = 4 (Bảng 2-6 [2])
m: Số ròng rọc đổi hướng, không tham gia tạo bội suất palăng a ; m= 2
• Hiệu suất của palăng η p =

S0
Q0
150000
=
=
= 0,9375
S max .a.S max 4.40000

2.2.3. Kích thước cáp:
•

Ta có S d = S max k = 40.7 = 280 ( KN )

Trong đó k = 5,6 + 5,6.0,25 = 7 là hệ số an toàn, ứng với nhóm chế độ làm việc M6
(Bảng 3.1[1])
Theo quy định về an toàn , cáp được tính theo kéo và chọn theo lực kéo đứt với công
thức : S d ≥ S max k
Sd - là lực kéo đứt dây theo bảng tiêu chuẩn

Smax- lực kéo lớn nhất
k- là hệ số an toàn
Với loại cáp đã chọn như trên, với giớ hạn bền của sợi :
σ b = 1770 N / mm 2

Chọn đường kính dây cáp 6x19 IWS d c= 22 mm có lực kéo đứt Sd= 305 KN thoả
mãn điều kiện bền.

2.3. Tính kích thước cơ bản của tang và ròng rọc :
2.3.1.Kích thước cơ bản của tang:

Đồ Án Môn Học

Trang 20

Máy Nâng


Nhóm 3
•

Lớp Máy Nâng

Trong trường hợp này với những thông số đầu bài đã cho ta chọn tang đơn có
rãnh, khi sử dụng loại tang này ta có thể thay đổi tốc độ nâng cũng như hạ vật
được dễ dàng mà không làm rối cáp, không làm cho cáp bị trượt trên tang.
Đường kính danh nghĩa tối thiểu của tang cuốn cáp đã được tiêu chuẩn hoá theo
TCVN 5864-1995. Đường kính tang nhỏ nhất tính theo công thức:
D1 ≥ h1.dc= 20.22 = 440 (mm) (3-56) [1]
h1= 20 ; h2 = 22,4; h3 = 16

hệ số đường kính tang (Bảng 3-10[1])

dc - đường kính cáp, mm.
Chọn D1 = 500 (mm)
Chọn ròng rọc dẫn hướng theo công thức :
Ddh ≥ h2 .d c = 22,4.22 = 492.8 (mm)

Chọn Ddh= 500 (mm.)
Chọn ròng rọc cân bằng theo công thức :
Dcb ≥ h3 .d c = 16.22 = 352 (mm)

Chọn Dcb= 360= (mm).
•

Đối với các cần trục tự hành được thiết kế chế tạo để làm nhiều công việc
khác nhau, quy định một giá trị chung cho từng hệ số đường kính không phụ
thuộc nhóm chế độ làm việc của cơ cấu. Đường kính danh nghĩa tối thiểu của
tang và ròng rọc cũng được tính theo các công thức trên và giá trị hệ số đường
kính cho trong bảng

Bảng 3-11 [1]. Hệ số đường kính tang h1, ròng rọc dẫn hướng h2 và ròng rọc
cân bằng h3 đối với cần trục tháp tự hành.
Tên bộ phận
Cơ cấu nâng tải
Cơ cấu nâng cần
•

Tang h1
16,0

14,0

Ròng rọc dẫn hướng h2 Ròng rọc cân băng h3
18,0
14,0
16,0
12,5

Chiều dài của phần cắt ren trên tang đơn có rãnh :
Lt = n t

(3-56a) [1]

Trong đó:

Đồ Án Môn Học

Trang 21

Máy Nâng


Nhóm 3

Lớp Máy Nâng

t = 25 mm là bước cáp cuốn lên tang bước cáp theo bảng (3-9 ) [1]
n - số vòng (ren) cáp cuốn lên tang:
Theo công thức (3-57 )
n=

[1]

Lt
Ha
24000.4
+ (2 ÷ 3) =
+ (2 ÷ 3) =
+ ( 2 ÷ 3) = 53 ÷ 54 (vòng )
πDt
πDt
3,14.500

H = 24000 mm là chiều cao nâng vật
a = 4 bội suất palăng
•

Thay vào ( 3 -56a) ta được L t = 54.25 = 1350 (mm) = 1,35 (m). Vì chiều dài
tang như trên có thể vượt quá bề rộng của khung phần đối trọng để rễ ràng cho
việc chọn kết cấu thép của cần trục ta chọn chiều dài tang là L t = 1 (m). Khi đó
để đảm bảo chiều dài cáp làm việc thì ta sử dụng quấn cáp 2 lớp. (Z =2)

•

Để bảo đảm cho góc lệch cáp với ròng rọc ở dưới tang khi móc treo ở vị trí
cao nhất và cách trục tang một khoảng bằng h min. Đối với tang đơn có rãnh thì
góc cáp tạo bởi vị trí cao nhất của ròng rọc và vị trí cáp trên tang khi cáp ở
ngoài cùng là α ≤ 60 hay khoảng cách tối thiểu từ trục tang đơn đến trục ròng
rọc di động ở ròng rọc cáp là:
hmin=

Lt
1
cot g 6 0 = .9,5 = 4,75 (m)
2
2

( [1] tr 63)

• Chiều dài cáp tối thiểu sẽ là L = ( H + hmin).4 + 25 + (10 ÷ 15) = 150 ÷ 155 (m)
với Lt là chiều dài của phần cắt ren đã tính ở trên .
• Bề dày thành tang được xác định theo công thức kinh nghiệm
δ = 0,03D1 + (6 ÷ 10) = 0,03.500+ (6 ÷ 10) = (24 ÷ 28)

( [1] tr 65)
Chọn

mm

Đồ Án Môn Học

δ = 25

Lt =

Trang 22

Máy Nâng

Nhóm 3

Lớp Máy Nâng

Hình 2.5: Tang đơn có rãnh
L1 = ( 2 ÷ 3 ).t = 3.25 = 75 (mm);

L0 = Lt = 1 (m);

L2 = (1 ÷ 1,2 ).t = 1,2.25 = 30 (mm)
• Chiều dài toàn bộ tang quấn cáp
L = Lt + 2.L2 + L1 = 1000 + 75 + 30.2 = 1135 (mm) = 1,135 (m)
S Max
L/2

L/2

R

R

22700

kN.mm

Hình2. 6: Sơ đồ tính toán tang, biểu đồ mômen
• Kiểm tra sức bền nén của tang theo công thức :

σn =

kϕS max 2.0,8.40.10 3
=
= 102,4 ( N / mm 2 )
δ .t
25.25

(2.15)

[2]

Smax : Lực căng lớn nhất trên dây cáp ,N

Đồ Án Môn Học

Trang 23

Máy Nâng


Nhóm 3

Lớp Máy Nâng

δ : Bề dày thành tang, mm ; δ = 25 mm

t : bước cuốn cáp, mm; t = 25 (mm) tra theo bảng (3-9) [1]
ϕ : hệ số giảm ứng suất , đối với tang bằng thép lấy ϕ = 0,7 , đối với tang bằng

gang lấy ϕ = 0,8
k : hệ số phụ thuộc vào lớp cáp cuốn trên tang k = 2 do số lớp cáp cuốn trên

tang chọn Z = 2
•

Tang được đúc bằng gang xám CЧ 15-32 là loại vật liệu thông thường phổ
2
biến nhất, có giới hạn bền nén là σ bn = 565 N / mm . Ứng suất cho phép xác định

theo giới hạn bền nén với hệ số an toàn k = 5.
Ứng suất cho phép đối với tang bằng gang : [σ n ] =

σ bn σ bn 565
=
=
= 113( N / mm 2 )
k
5
5

Vây σ n < [σ n ] tang đã chọn thoả mãn điều kiện bền ư=ôp
• Kiểm tra sức bền uốn và xoắn của tang

σu =

M u max

;τ x =

Wu

M x max

(3 -72)

Wx

Mu max = Smax . L / 2 = 40.1,135.0,5 = 22,7

(KN.m)

Mx max = Smax. D / 2 = 40. 0,6.0,5 = 12

(KN.m)

[1]

D 4 ng − Dtr4
0,6 4 − (0,6 − 0,025) 4
Wu = 0,1.
= 0,1.
= 3,38.10 −3 (m 3 )
Dng
0,6

Wx = 2Wu = 2. 3,38.10 -3 = 6,76.10 -3 (m3)

σu =

τx =

M u max

Wu
M x max
Wx

=

(3-74)

(3-73) [1]

[1]

22,7
≈ 6716 ( KN / m 2 ) = 6,716 ( N / mm 2 )
−3
3,38.10

=

12
≈ 1775
6, 76.10−3

( KN / m 2 ) = 1, 775( N / mm 2 )

• Gang xám 15 – 32 có giớ hạn bền kéo là 15 kG/mm 2 = 150 N/mm2, bền uốn
là 32 kG/mm2 = 320 N/mm2

(???? Đơn vị đúng chưa ? )

σ −u1 = 0, 22σ bu = 0, 22.320 = 70, 4 ( N / mm 2 )

Đồ Án Môn Học

Trang 24

Máy Nâng


Nhóm 3

Lớp Máy Nâng

τ −1 = 0, 75σ −u1 = 0, 75.70, 4 = 52,8 ( N / mm 2 )
u
So sánh ta thấy σ u < σ − 1

; τx < τ− 1

• Vậy tang đã chọn thỏa mãn cả 3 điều kiện bền: Nén , uốn , xoắn.
2.3.2. Trục tang và ổ trục tang:
a.Trục tang:
Vật liệu làm trục tang thường là thép 45 tôi cải thiện, với cơ tính như sau :
σb = 600 MPa; σch =340 Mpa ; σ’-1 = 0,43.σb = 0,43.600 = 258 (N/mm2)
Công thức tính ứng suất cho phép sơ bộ như sau :
σ'−1
258
= 80,625
, =
[n].k

1,6.2

[σ] =
với

(N/mm2.)

[n]- là hệ số an toàn cho phép (Bảng 1-8[2])

k,- là hệ số kể đến tập trung ứng suất. (Bảng 1-5[2])
Chọn sơ bộ sơ đồ tính tang với các thông số như hình bên. Do tang đơn nên
vị

trí

lực

căng sẽ

thay đổi

theo

vị

trí

của

cáp

khi

quấn

:

R = S max = 40 ( KN ) = 40000 ( N )

c

b

L

a 1 a2 b

d

A

B C

D

E

FGH K

Hình 2.7: Kết cấu của trục tang

• Đoạn AB có đường kính d1, chiều dài là c; đoạn BC có đường kính d2 chiều dài
là b; đoạn CD có đường kính d3 có chiều dài là 110 (mm); đoạn DE có đường
kính là d4; có chiều dài là d; đoạn EF có đường kính là d3 chiều dài là 110
(mm) đoạn FG có đường kính là d5 chiều dài là 20 (mm); đoạn GH có đường
kính là d3 chiều dài là 20(mm); đoạn HK có đường kính là d2 chiều dài là b
• Chọn sơ bộ bề rộng ổ đỡ b = 30 (mm) ta có

Đồ Án Môn Học

Trang 25

Máy Nâng