Cấu trúc tháp CT1,5T

Mục lục
Lời nói đầu.........................................................................................2
Chơng I. Giới thiệu chung về cần trục tháp ct1,5t. 3
1.1. Cấu tạo chung và các thông số hình học của máy.............................3
1.1.1.Công dụng...................................................................................3
1.1.3. Đầu đề thiết kế cần trục tháp:.....................................................5
1.1.4. Các kích thớc hình học (hình 1).................................................5
1.2.Tải trọng tác dụng lên cần trục tháp:..................................................6
1.2.1. Tải trọng nâng danh nghĩa Qdn = 1,5t = 15000(N)...................6
1.2.2.Trọng lợng bản thân máy lấy theo máy cơ sở.............................6
1.2.3.Tải trọng gió................................................................................7
1.2.4.Tải trọng quán tính......................................................................8
Chơng II. Tính toán chung các cơ cấu..........................10
2.1. Cơ cấu di chuyển cần trục...............................................................10
2.1.1.Chọn sơ đồ dẫn động cơ cấu di chuyển ...................................10
2.1.2-Xác định lực nén bánh .............................................................10
2.1.3.Xác định lực cản di chuyển cần trục.........................................12
2.1.4.Tính công suất động cơ và chọn động cơ..................................13
2.2.Cơ cấu nâng .................................................................................14
2.2.1.Sơ đồ dẫn động cơ cấu nâng......................................................14
2.2.2.Chọn palăng cáp, đờng kính tang và puly.................................14
2.2.3.Chọn móc treo...........................................................................15
2.2.4.Chọn động cơ điện.....................................................................15
2.3.Cơ cấu quay......................................................................................16
2.3.1. Sơ đồ dẫn động.
............................................................................................................16
2.3.2.Xác định các phản lực tựa và chọn ổ.........................................16
2.3.3.Xác định lực cản quay...............................................................17
2.3.4.Chọn động cơ cơ cấu quay........................................................18
2.4.Cơ cấu thay đổi tầm với....................................................................18
2.4.1.Sơ đồ dẫn động..........................................................................18

2.4.2.Xác định các thông số hình học................................................19
2.4.3.Tính lực căng trong palăng nâng cần Sp và lực căng cần Sc.....19
Chơng iii. Tính toán riêng cơ cấu di chuyển............21
3.1.Chọn sơ đồ dẫn động cơ cấu di chuyển ..........................................21
3.2-Xác định lực nén bánh ....................................................................21
3.3.Xác định lực cản di chuyển cần trục và tính công suất động cơ.....24
3.4. Kiểm tra động cơ và chọn phanh cơ cấu di chuyển........................25
3.5.Chọn lhớp nối...................................................................................28
Chơng iv. Tính ổn định cần trục.......................................29
4.1.Vị trí tính toán. ................................................................................29
4.2.Kiểm tra ổn định cho cần trục .........................................................29
1
Tài liệu tham khảo....................................................................33
Lời nói đầu
Xây dựng và phát triển các công trình xây dựng dân dụng, công
nghiệp cơ sở hạ tầng đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển kinh tế
xã hội, nhất là đối với các nớc đang phát triển nh nớc ta hiện nay. Vì vậy
bên cạnh việc tăng cờng đâu t vè tàI chính thi việc áp dụng những công
nghệ mới nhằm nâng cao chất lợng, hạ giá thành sản phẩm cũng nh đảm
bảo tiến độ thi công là việc làm hết sức cần thiết. Với việc ứng dụng các
công nghệ mới tiên tiến thì việc sử dụng các máy và thiết bị là điều tất yếu.
Khi đó máy và thiết bị xây dựng không những chỉ tăng năng suất lao động,
tăng nhịp độ thi công mà còn là yếu tố không thể thiếu đợc để đảm bảo
chất lợng và hạ giá thành công trình, thậm chí trở thành nhân tố quyết định
đến sự hình thành một công trình hiện đại. Thực tế xây dựng ở các nớc
tiên tiến cũng nh ở nớc ta đã chỉ ra rằng việc xây dựng các nhà cao tầng
không thể thiếu đợc các cần trục có chiều cao nâng tầm với tải trọng nâng
lớn các máy bơm bê tông hiện đại cũng nh nhiều thiết bị khác. Việc xây
dựng các công trình thuỷ điện bến cảng cầu đờng không thể hoàn thành và
đảm bảo chất lợng nếu không sử dụng các máy làm đất và các thiết bị gia

cố nền móng, các thiết bị sản xuất vật liệu và nhiều thiết bị khác có tính
năng kỹ thuật phù hợp. Chính vì những lí do trên, máy xây dựng ngày càng
có ý nghĩa và vai trò lớn hơn trong công tác xây dựng cơ bản nói riêng và
nền kinh tế nói chung.
Đối với một sinh viên máy xây dựng, để học và hiểu biết tất cả các loại
máy móc thiết bị phục vụ cho quá trình xây dựng là không thể. Do đó,
trong quá trình làm đồ án môn học máy nâng chuyển, mỗi sinh viên chỉ có
thể đi sâu về một loại máy nhất định nh: máy nâng, máy sản xuất, máy
khoan cọc nhồi,máy dải asphalt bêtông
Bản thân em đợc giao đề tài thiết kế là: Cần trục tháp CT1,5T. Đợc sự
hớng dẫn chu đáo và tận tình của thầy giáo TRƯƠNG QuốC THàNH, em đã
hoàn thành đồ án. Nhng do quá trình làm em còn có nhiều thiếu sót và
kinh nghiêm dang còn non nớt nên không tránh đợc sự sai sót. Em mong
đợc các thầy chỉ bảo thêm nhiều.
Em xin chân thành cảm ơn thầy TRƯƠNG QuốC THàNH và cùng toàn
thể các thầy trong bộ môn.
2
Chơng I. Giới thiệu chung về cần trục tháp ct1,5t
1.1. Cấu tạo chung và các thông số hình học của máy.

Hình 1.
1. Kết cấu thép
2. Trụ cần
3. Cần
4. Bộ móc treo
5. Khung và cơ cấu di chuyển cần trục
6. Bệ quay
7. cơ cấu quay
8. Cơ cấu thay đổi tầm với
9. Cơ cấu nâng vật

10.Đối trọng
11.Bánh xe (4 chiếc)
12.Cáp nâng cần
13.Cáp nâng vật
14.Ca bin
1.1.1.Công dụng.
Cần trục tháp có công dụng chung dùng trong xây dựng dân dụng và một
phần trong xây dựng công nghiệp. Loại máy này mômen tải từ 4 đến
160tm sức nâng 0,4-8 tấn. Chiều cao nâng 12-100m, tầm với lớn nhất 10-
30 m. Để xây dựng nhà bằng phơng pháp lắp ghép tấm hoặc khối bêtông,
3
còn có các cần trục tháp có sức nâng đến 12 tấn và mômen tải từ 40-
250tm.
Cần trục tháp để xây dựng các công trình có độ cao lớn (cần truc tháp tự
nâng ). Loại này có mômen tải từ 30-250tm, đôi khi đến 500tm. Sức nâng
ở tầm với lớn nhất 2-4t, ở tầm với nhỏ nhất đến 12t có thể đến 20t. Tầm
với đạt 20-50 m, đôi khi đến 70m. Chiều cao nâng từ 50-100m, có thể đến
250m.
Cần trục tháp chuyên dùng trong xây dựng công nghiệp. Loại này có
mômen tải đạt dến 600tm, cá biệt đạt đến 1500tm. Sức nâng 2-75t. Tầm
với lớn nhất 20-40 m.
Theo phơng pháp lắp đặt ở hiện trờng có thẻ chia ra: cần trục tháp di
chuyển trên ray, cần trục tháp cố định và cần trục thap tự nâng. Cần trục
tháp đặt cố định có chân tháp gắn liền với nền hoặc tựa trên nền thông qua
bệ đỡ hoặc cac gối từa cố định. 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 theo
công trình để tăng ổn định và tăng khả năng chịu đựng ngang. Với cần trục
tháp tự nâng đặt trên công trình xây dựng, khi làm việc sẽ tự nâng toàn bộ
chiều cao theo công trình. Toàn bộ tải trọng cần trục đợc truyền xuống

công trình.
Cần trục tháp CT1,5T là loại cần trục khi làm việc di chuyển trên ray.
Nó là 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.
1.1.2.Nguyên lý làm viêc.
- Cần trục bao gồm khung và cơ cấu di chuyển cần trục (5) tựa trên thiết
bị quay và quay xung quanh trục quay của máy nhờ cơ cấu quay (7) bố trí
trên bệ quay. Trên bệ quay có bố trí tháp (1). đối trọng (10) cùng cơ cấu
nâng vật (9) và cơ cấu thay đổi tầm với (8), và các thiết bị điện. Cần (3) đ-
ơc nối một đầu với thân tháp bằng khớp bản lề còn đầu kia đợc treo bộ
4
móc treo (4), cáp neo vòng qua cụm puly đổi hớng bố trí ở trụ cần, cáp
treo đợc nối với cụm puly cân bằng và nối với tang cuốn cáp. Vật nâng đợc
nâng hạ nhờ cáp nâng vật vong qua puly ở trụ cần và nối với cơ cấu nâng
vật.
- Phần quay đợc dẫn động bằng cơ cấu quay, bàn quay tựa trên thiết bị tựa
quay quay xung quanh trục quay của máy nhờ cơ cấu quay. Khi bệ quay
quay thì cả tháp và cần cùng quay để di chuyển vật từ vị trí này sang vị trí
khác.
- Để thay đổi tầm với thì cơ cấu nâng hạ cần làm việc, cơ cấu này cho phép
nâng vật lên cao hoặc hạ vật xuống thấp và trên cơ cấu này có bố trí thiết
bị hạn chế hành trình để hạn chế chiều cao nâng.
- Toàn bộ cần trục di chuyển theo phơng ngang trên ray nhơ cơ cấu di
chuyển đê thay đổi vị trí làm việc.
1.1.3. Đầu đề thiết kế cần trục tháp:
Tải trọng nâng (T) Tầm với lớn nhất 0,5
Tầm với nhỏ nhất 1,5
Lớn nhất 10
Nhỏ nhất 5

Tầm với lớn nhất 11,3
Tầm với nhỏ nhất 16,3
Nâng vật 20
Di chuyển cần trục 15
Vận tốc quay của cần trục (v/ph) 0,7
Thời gian thay đổi tầm với (giây) 83
Chiều rộng đờng ray (m) 2,5
Khoảng cách trục hai bánh xe (m) 2,7
Khối lợng (T) Không có đối trọng 4.31
Khi vận chuyển 6.76
Đối trọng 2.45
1.1.4. Các kích th ớc hình học (hình 1)
Dựa vào máy cơ sở CT1,5T ta xác định đợc các kích thớc sau:
Chiều dài cần : Lc = (Rmax-a)/cos
Với Rmax = 10m: Tầm với lớn nhất
a = 1,2m: khoảng cách từ điểm quay cần đén trục quay của tháp.
5
: góc nghiêng của cần so với phơng ngang khi tầm với lớn nhất.
= 15
0

Lc = (10-1,2)/cos15
0
= 9 m
Chiều dài trụ cần: Ltc = 2 m
Chiều cao của tháp và cơ cấu di chuyển: Lt = 14 m
Chiều cao kết cấu thép (thân tháp): L = 11m
Chiều rộng đờng ray : Br = 2,5 m
Khoảng cách hai trục bánh xe : Lb = 2,7 m.
1.2.Tải trọng tác dụng lên cần trục tháp:

1.2.1. Tải trọng nâng danh nghĩa Qdn = 1,5t = 15000(N)
- Khi tầm với lớn nhất thi trọng lợng vật nâng nhỏ nhất:
Q = 0,5T = 500daN
- Khi tầm với nhỏ nhất thì trọng lợng vật nâng lớn nhất:
Q = 1,5T = 1500daN
Trọng lợng thiết bị mang tải (móc treo) : q = 0,05.Qdn
q = 0,05.15000 =750 N
Trọng lợng vật nâng tính toán:
Qtt = Qdn + q = 15000 + 750 =15750 N
1.2.2.Trọng l ợng bản thân máy lấy theo máy cơ sở.
Kết cấu khung thép (tháp) : 445 kg
Trụ cần : 85 kg
Cần : 353 kg
Bộ móc treo : 10 kg
Khung và cơ cấu di chuyển cần trục : 1060 kg
Bệ quay : 520 kg
Cơ cấu quay : 245 kg
Cơ cấu thay đổi tầm với : 345 kg
Cơ cấu nâng vật : 450 kg
Đối trọng : 2450 kg
Bánh hơi (4 chiếc ) : 800 kg.
6
1.2.3.Tải trọng gió
Cần trục tháp CT1,5T làm việc ngoài trời cần phải tính đến tải trọng
gió. Tải trọng gió thay đổi một cách ngẫu nhiên, trị số phụ thuộc vào thời
tiết khí hậu của từng vùng .
Tải trong gió đợc tinh thoe công thức sau:
Wg = q.n.c..A
Trong đó:
q : áp lực gió, N/m

2
, đợc lấy phụ thuộc vào trờng hợp tính toán.
áp lực gió trung bình ở trạng thái làm việc lấy q
gI
= 150 N/m
2

áp lực gió lớn nhất ở trạng thái làm việc lấy q
gII
= 250 N/m
2

áp lực gió ở trạng thái không làm việc với tốc độ gió 33m/s lấy
q
gIII
= 70 N/m
2
.
n: Hệ số kể đến sự tăng áp lực theo chiều cao, lấy n = 1
c: Hệ số cản đọng lực học, lấy c =1,2
: Hệ số động lực học kể đặc tính xung động của gió, lấy = 1,4
A: diện tích hứng gió của kết cấu
A = A
0
.
A
0
: Diện tích bề mặt đợc giới hạn bởi đờng biên ngoài của kết cấu, m
2
: Hệ số kể đến phần lỗ hổng

Với kết cấu dàn lấy = 0,3
Với kết cấu có thành kín, đối trọng = 1
Trờng hợp gió tác dụng theo phơng ngang thì diện tích hứng gió của các
cơ cấu là:
Tháp: A
T
= 0,25.11..0,3 = 0,825 m
2


Cần: A
c
= 0,25.9.0,3 = 0,675 m
2
Trụ cần: A
tc
= 0,25.2.0,3 = 0,15 m
2
Đối trọng: A
đt
= 1,5 m
2
Cabin: A
cb
= 1,5.1,5 = 2,25 m
2

Khung và cơ cấu di chuyển: A
k
= 2,7.1,5.0,3 = 1,2m

2
Vật nâng: A
vn
= 4 m
2
(Bảng 6 HDĐAMN)
Trờng hợp gió tác dụng theo phơng dọc thì diện tích hứng gió của các cơ
cấu là:
Tháp: A
T
= 0,3.11.0,3 = 0,99 m
2


Cần: A
c
= 0,3.9.0,3 = 0,81 m
2
Trụ cần: A
tc
= 0,3.2.0,3 = 0,18 m
2
Đối trọng: A
đt
= 1,5 m
2
Cabin: A
cb
= 1,4.1,5 = 2,1 m
2

Khung và cơ cấu d/c: A
k
=2,5.1,5.0,3 = 1,125m
2
Vật nâng: A
vn
= 4 m
2
(Bảng 6 HDĐAMN)
Ta có bảng tải trọng gió tác dụng lên máy theo 2 phơng ngang và phơng
dọc cần trục nhu sau:
- Tải trọng gió theo phơng ngang:
7
Tải trọng gió
Cơ cấu
W
gI
(N)
W
gII
(N)
W
gIII
(N)
Tháp 208 347 97
Cần 170 284 79
Trụ cần 38 63 18
Đối trọng 378 630 176
Cabin 529 945 265

Khung và cơ cấu d/c 302 504 141
Vật nâng 1008 1680 470
W
g
2633 4453 1246
- Tải trọng gió theo phơng dọc:

Tải trọng gió
Cơ cấu
W
gI
(N)
W
gII
(N)
W
gIII
(N)
Tháp 249 416 116
Cần 204 340 95
Trụ cần 45 76 21
Đối trọng 378 630 176
Cabin 529 882 247
Khung và cơ cấu d/c 284 473 132
Vật nâng 1008 1680 470
W
g
2697 4497 1257
1.2.4.Tải trọng quán tính.
Tải trọng do lực quán tính trong các cơ cấu phát sinh trong thời kỳ

chuyển động không ổn định nh: mở máy, phanh, thay đổi tốc độ.
- Lực quán tính của khối chuyển động tịnh tiến:
P
qt
= m.a =
tg
VG
.
.
Trong đó:
G: là trọng lợng phần chuyển động tịnh tiến
G = 6,76T = 67600N
8
g: là gia tốc trọng trờng g = 9,81 10 m/s
2
V: là vận tốc di chuyển cần trục V = 15m/ph = 0,25m/s
t: thời gian chuyển động không ổn định t = 3s
P
qt
=
3.10
25,0.67600
= 563,3 N
- Lực quán tính sinh ra khi nâng vật là:
P
qtn
=
t
Vn
m

=
60.5,1
20
.1500
= 333,3 N
- Lực quán tính li tâm của phần quay:
P
lt
= m.
2
.R
+ Tháp: P
lt
= 445.0,7
2
.1,6 = 348,9 N
+ Đối trọng: P
lt
= 2450.0,7
2
.1,5 = 1800 N
+ Cabin: P
lt
= 500.0,7
2
.0,6 = 147 N
- Lực quán tính li tâm khi cơ cấu quay làm việc:
P
lt
= m

c
.
2
q
.(x
0
+
2
Lc
cos)
Trong đó:
m
c
: là trọng lợng cần m
c
= 353 kg
x
0
: là khoảng cách từ trục quay cần đến chốt chân cần x
0
= 1 m
L
c
: là chiều dài cần L
c
= 9 m
: là góc nghiêng cần = 15
0
P
lt

= 353.0,7
2
.(1 +
2
9
cos15
0
) = 920,6 N

9
Chơng II. Tính toán chung các cơ cấu
2.1. Cơ cấu di chuyển cần trục
2.1.1.Chọn sơ đồ dẫn động cơ cấu di chuyển
Hình 2. Sơ đồ dẫn động cơ cấu di chuyển cần trục.
1. Động cơ
2. Khớp nối và phanh
3. Hộp giảm tốc
4. Bánh xe
- Bố trí dẫn động một phía, dùng 2 động cơ.
2.1.2-Xác định lực nén bánh
Cần trục khi di chuyển tựa trên 4 bánh, ta có:
+ Lực tác dụng gồm:
Trọng lợng phần không quay G
1
= 10,6KN
Trọng lơng phần quay kể ca vật nâng G
0
= 72,78KN
Tải trọng ngang do gió W
gI

= 2,697KN
+ Trục quay của máy O-O
+ Mômen do gió tác dụng M
g
= W
gI
.h
với h = 8 m
M
g
= 2,697.8 = 21,576 KN = 21576 N
+ Dời lực G
0
về gối tựa O
1
sẽ có
M
x-x
= ( W
gI
.h + G
0
.e ).sin
10
M
y-y
= ( W
gI
.h + G
0

.e ).cos + G
0
.t
: Góc hợp bởi phơng của cần trục và trục dọc máy. thay đổi theo vị trí
quay của phần quay cần trục.
N
A
=
4
1
(G
1
+ G
0
) +
b2
1
M
x-x

a2
1
M
y-y
N
D,B
=
4
1
(G

1
+ G
0
)

a2
1
M
y-y



b2
1
M
x-x
N
C
=
4
1
(G
1
+ G
0
) +
a2
1
M
y-y

b2
1
M
x-x
Khi cần trục quay ở góc phần t thứ nhất, N
D
có giá trị lớn nhất ứng với giá
trị tg
*
= a/b = 2,7/2,5
*
= 47
0
, tức là khi phơng của cần vuông góc
với đờng chéo AC.

*
0
*
0
01
max
sin
2
..
cos
2
..
4

b
eGhW
a
eGhW
GG
N
gIgI
D
+
+
+
+
+
=

NN
D
12591347sin
5,2.2
5.727808.2697
47cos
7,2.2
5.727808.2697
4
7278010600
max
=
+
+

+
+
+
=
- Từ giá trị lực nén lên bánh xe lớn nhất, tiến hành tính toán cụm
bánh xe.
+ Tải trọng tơng đơng tác dụng lên bánh xe đợc xác định theo công
thức sau:
P
tđ
= .K
bx
.P
max
Với P
max
=
max
D
N
=125913 N
K
bx
: Hệ số kể đến chế độ làm việccủa cơ cấu K
bx
= 1,2
: Hệ số tính đến sự thay đổi tải trọng trong quá trinh làm việc
= 0,9
Vậy: P
tđ

= 0,9.1,2.125913 = 135986 N
Bánh xe cần trục đơc thiết kế là bánh xe kẹp chặt trên trục và không
thể quay tơng đối với mặt phẳng vuông góc với trục.
11
Bánh xe lăn đợc kiểm tra theo sức bền dập. Bánh xe đợc chế tạo từ
thép đúc 55, hai gờ bánh xe đơc nhiệt luyện để đạt độ cứng khoảng
HB = 300 ữ 200.
Ưng suất dập:

[ ]
d
t
d
Rb
P

=

.
.190

Trong đó:
B: là chiều rộng mặt ray
R: là bán kính bánh xe
Ưng suất dập cho phép
[ ]
d

= 750 N/mm
2

.
Chọn bánh xe có đờng kính D = 400 mm

R = 200 mm
Chiều rộng bánh xe là: B = 100 mm
Đờng kính ngõng trục bánh xe d = 130 mm
Chọn đờng ray có ký hiệu P38 có kích thớc:
Chiều rộng mặt ray: b = 70 mm
Ta có:

[ ]
22
7502,592
200.70
135986
.190 mmNmmN
d
d
=<==


2.1.3.Xác định lực cản di chuyển cần trục.

( )
gIcd
WK
D
df
GQW
+

+
+
+=

à
.2.
/
G: Trọng lợng cần trục G = 67600 N
Q: Trọng lơng vật nâng Q = 15750 N
f: Hệ số ma sát ổ trục f = 0,015
K: Hệ số kể đén ma sát thành bánh K = 1,2
d: Đờng kính ngõng trục bánh xe d = 130 mm

à
: Hệ số cản lăn
à
= 0,5 mm


: Độ dốc

= 0,005
D: Đờng kính bánh xe D = 400 mm
W

gI
: Lực cản của gió W
gI
= 2697 N
12

Ta có:

( )
NW
cd
2,38512697005,02,1
400
5,0.2130.015,0
6760015750
/
=+






+
+
+=
2.1.4.Tính công suất động cơ và chọn động cơ.
- Công suất chung của cơ cấu di chuyển:

ctb

cd
tt
VW
N

..1000
.
/0
=
W
0
: Lực cản chung W
0
= W
d/c
+ 1,3.
g
QG
+
.a
g: Gia tốc trọng trờng g = 10 m/s
2
a: Gia tốc mở máy a = 0,3 m/s
2
nên W
0
= 3851,2 + 1,3.
10
1575067600
+

.0,3 = 7102 N
v
d/c
: Vận tốc di chuyển cần trục v
d/c
= 15m/ph = 0,25 m/s
tb

: Hệ số quá tải trung bình
tb

= 1,6
c

: Hiệu suất cơ cấu di chuyển
c

= 0,9

==
9,0.6,1.1000
25,0.7102
tt
N
1,23 KW
+Vì cơ cấu dẫn động riêng có 2 động cơ dẫn động nên lấy:

tt
dc
tt

NN 6,0
=
= 0,6.1,23 = 0.74 KW
Ta chọn công suất có ký hiệu MT-011-5 có công suất động cơ
N
đ/c
= 1 KW. Số vòng quay của trục động cơ n =885 v/ph.
- Tỷ số truyền tính toán của hộp giảm tốc:
i
tt
=
bx
dc
n
n
Với n
đc
= 885 v/ph
n
bx
=
bx
x
D
V
.
.60

=
60.4,0.

15.60

= 12v/ph


i
tt
=
12
885
= 74
13