Thiết kế cầu trục hai dầm kiểu hộp để nâng vật có tải trọng 12.5 tấn

ĐAMH:K/THUẬT NÂNG CHUYỂN GVHD : NGUYỄN HỒNG NGÂN
LỜI NÓI ĐẦU
Đồ án môn học Thiết kế cầu trục là bước kết thúc môn học Kỹ
thuật nâng chuyển, là phần kiến thức quan trọng đối với sinh viên khoa
cơ khí nói chung và sinh viên ngành cơ giới hố xí nghiệp nói riêng, đó là
kiến thức tổng hợp của các môn học : cơ sở thiết kế máy, vẽ kỹ thuật, cơ
học máy, sức bền vật liệu,…
Đề tài của đồ án này là thiết kế cầu trục hai dầm kiểu hộp để nâng
vật có tải trọng 12.5 tấn, dùng để nâng chuyển các vật, các chi tiết, phôi
liệu … trong nhà xưởng . Tập trung của đồ án là tính tốn cơ cấu nâng
và cơ cấu di chuyển
Qua đồ án giúp sinh viên nắm vững những vấn đề cơ bản trong
thiết kế máy, tính tốn thiết kế chi tiết máy theo chỉ tiêu chủ yếu là khả
năng làm việc, thiết kế chi tiết máy vỏ khung, chọn cấp chính xác ,lắp
ghép và phương pháp trình bày bản vẽ, về dung sai lắp ghép và các số
liệu tra cứu .
Do kiến thức về thiết kế máy còn hạn chế nên nội dung và trình
bày còn hạn chế không tránh khỏi thiếu sót .
Chúng em rất chân thànhcảm ơn sự giúp đỡ của các thầy cô trong
bô trong bộ môn, sự nhiệt tình giúp đỡ, chỉ dẫn, giảiù thích của cô
NGUYỄN HỒNG NGÂN

TP.HỒ CHÍ MINH Ngày tháng năm 2004
Nhóm Sinh viên thực hiện đồ án:
Châu ngọc Ân MSSV : 20100112
Phan văn Cường MSSV : 2010352
NHIỆM VỤ THIẾT KẾ
Thiết kế cầu trục hai dầm kiểu hộp đảm bảo yêu cầu về thông số hoạt
Nhóm SVTH: Châu ngọc Ân Trang 1
Phan văn Cường 1
ĐAMH:K/THUẬT NÂNG CHUYỂN GVHD : NGUYỄN HỒNG NGÂN

động và đặc tính kỹ thuật cho trước:
- Kích thước nhỏ gọn phù hợp với không gian làm việc chật hẹp trong
xưỏng cơ khí.
- Đảm bảo tính bền ,an tồn kinh tế ,dễ dàng vận hành ,bảo trì
- Tăng năng suất giảm nhẹ sức lao động của công nhân trong việc vận
chuyển phôi.
- Đăc tính kỹ thuật
+ Tải trọng nâng: Q=12.5 (tấn) .
+ Chế độ làm việc trung bình : CĐ = 25% .
+ Chiều cao nâng H = 8 (m) .
+ Vận tốc nâng
( )
12
n
m
v
phùt
=
.
+ Vận tốc di chuyển xe lăn
( )
40
xe
m
v
phùt
=
.
+ Tầm rộng L = 20 (m).
MỤC LỤC

MỤC LỤC
Nội Dung Trang
CHƯƠNG I
Giới thiệu tổng quan về máy xây dựng .
Định nghĩa, phân loại và yêu cầu đối với máy xây dựng . 5
Nhóm SVTH: Châu ngọc Ân Trang 2
Phan văn Cường 1
ĐAMH:K/THUẬT NÂNG CHUYỂN GVHD : NGUYỄN HỒNG NGÂN
Giới thiệu về cầu trục . 8
Yêu cầu đặc tính kỹ thuật và chọn phương án . 10
Nhiệm vụ và yêu cầu thiết kế .
Chọn phương án .
CHƯƠNG II
Tính cơ cấu nâng .
Sơ đồ cơ cấu nâng. 13
Chọn loại dây . //
Chọn palăng . 14
Tính kích thước dây. 16
Tính tang. //
Chọn động cơ diện. 19
Tỷ số truyền. //
Tính phanh. 20
Tính bộ truyền. //
Kiểm tra nhiệt động cơ. //
Tính các cơ cấu khác. 23
CHƯƠNG III
Tính cơ cấu di chuyển xe lăn.
Tính chọn bánh xe và ray. 33
Chọn động cơ. 35
Tỷ số truyền. 36

CHƯƠNG IV
Tính cơ cấu di chuyển cầu.
Tính chọn bánh xe và ray. 37
Chọn động cơ. 38
Tỷ số truyền. 39
TÀI LIỆU THAM KHẢO 40

Nhóm SVTH: Châu ngọc Ân Trang 3
Phan văn Cường 1
ĐAMH:K/THUẬT NÂNG CHUYỂN GVHD : NGUYỄN HỒNG NGÂN
Chương I
GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ MÁY XÂY DỰNG
I. ĐỊNH NGHĨA , PHÂN LOẠI VÀ YÊU CẦU ĐỐI VỚI MÁY XÂY
DỰNG
1) Định nghĩa về máy xây dựng :
- Máy xây dựng là danh từ chung chỉ các loại máy và thiết bị phục vụ
cho công tác xây dựng cơ bản , công nghiệp , cảng , thuỷ lợi , giao thông
vận tải v.v.. Do vậy chủng loại rất nhiều .
2) Phân loại máy :
- Để thuận tiện cho nghiên cứu và thiết kế chế tạo người ta phân loại
máy xây dựng theo tính chất công việc hay công dụng như sau :
- Máy phát lực : Dùng để cung cấp động lực cho các máy khác làm
việc , thường là những tổ máy điêzen phát điện , tổ máy nén khí v.v..
- Máy vận chuyển : Sử dụng để vận chuyển hàng hố , vật liệu . Nó được
phân ra làm nhiều loại khác nhau như máy vận chuyển ngang , máy vận
chuyển đứng , máy vận chuyển liên tục , máy xếp dỡ …
Nhóm SVTH: Châu ngọc Ân Trang 4
Phan văn Cường 1
ĐAMH:K/THUẬT NÂNG CHUYỂN GVHD : NGUYỄN HỒNG NGÂN
Nhóm SVTH: Châu ngọc Ân Trang 5

Phan văn Cường 1
ĐAMH:K/THUẬT NÂNG CHUYỂN GVHD : NGUYỄN HỒNG NGÂN
Nhóm SVTH: Châu ngọc Ân Trang 6
Phan văn Cường 1
ĐAMH:K/THUẬT NÂNG CHUYỂN GVHD : NGUYỄN HỒNG NGÂN
- Máy làm đất : Gồm các máy phục vụ các khâu thi công đất như máy
đào đất , chuyển đất , xúc đất …
- Máy gia công đá : Phục vụ cho nghiền sàng rửa đá
- Máy làm bêtông : Dùng trong việc trộn , đổ và đầm bêtông
- Máy đóng cọc và nhổ cọc
- Máy gia công gỗ : Phục vụ việc cưa , xẻ , bào gỗ
- Máy gia công sắt thép : Phục vụ cho việc cắt , uốn , hàn thép và cốt
thép
- Máy bơm nước : Phục vụ cho việc cấp thốt nước
- Các máy chuyên dùng
- Ngồi ra tuỳ theo yêu cầu nghiên cứu , thiết kế và sử dụng người ta còn
phân loại theo nguồn động lực ( máy chạy bằng động cơ đốt trong , bằng
điện , khí nén … ) , theo cách di động ( bánh hơi , bánh xích , bánh sắt … ) ,
theo phương pháp điều khiển ( cơ khí , thuỷ lực , khí nén … )
3) Yêu cầu chung đối với máy xây dựng :
- Về kết cấu : đơn giản , gọn nhẹ , công suất thích hợp . Các chi tiết
máy đơn giản đủ độ bền , dễ chế tạo .
- Về sử dụng và bảo quản : cần có tính cơ động , điều khiển , tháo lắp ,
bảo quản , vận chuyển không quá phức tạp , sử dụng thuận tiện an tồn , phù
hợp với khí hậu .
Nhóm SVTH: Châu ngọc Ân Trang 7
Phan văn Cường 1
ĐAMH:K/THUẬT NÂNG CHUYỂN GVHD : NGUYỄN HỒNG NGÂN
II. GIỚI THIỆU VỀ CẦU TRỤC
1) Khái niệm :

- Cầu trục là loại máy nâng được sử dụng chủ yếu để nâng và di chuyển
các vật nặng , xếp dỡ hàng hố … Trong công nghiệp nó được sử dụng ở các
nhà xưởng lắp ráp chế tạo , trong các lò luyện kim .
2) Phân loại :
- Cầu trục được phân làm hai loại chính : cầu trục một dầm và cầu trục
hai dầm
+ Cầu trục một dầm bao gồm có kiểu treo và kiểu tựa
Nhóm SVTH: Châu ngọc Ân Trang 8
Phan văn Cường 1
ĐAMH:K/THUẬT NÂNG CHUYỂN GVHD : NGUYỄN HỒNG NGÂN
+ Cầu trục hai dầm cũng có hai kiểu : kiều tựa và kiểu treo
3) Cấu tạo chung của cầu trục
- Cầu trục có nhiều dạng khác nhau nhưng nhìn chung có các bộ phận
sau :
- Động cơ : Trong máy trục sử dụng 3 loại động cơ như động cơ đốt
trong , động cơ khí nén , động cơ điện . Động cơ đốt trong thích hợp với
những máy di động nhiều , hoạt động độc lập , không theo quỹ đạo nhất định
và xa nguồn điện . Động cơ khí nén thường được sử dụng trong những máy
cố định hay máy công cụ như máy đóng cọc , máy khoan , máy phun vôi …
Động cơ điện là loại động cơ được sử dụng rộng rãi nhất trong cầu trục vì
phù hợp với tính chất làm việc của cầu trục ( cố định , di chuyển ngắn theo
quỹ đạo nhất định ) và có công suất cao , gọn nhẹ , chịu tải tốt , thay đổi tốc
độ và chiều quay nhanh , dễ tự động hố …
- Hệ thống truyền động : Có rất nhiều kiểu truyền động như truyền
động dầu ép khí nén , truyền động điện , truyền động hỗn hơp , truyền động
cơ khí . Tuy nhiên trong cầu trục dùng phổ biến là truyền động cơ khí vì dễ
chế tạo , an tồn .
Nhóm SVTH: Châu ngọc Ân Trang 9
Phan văn Cường 1
ĐAMH:K/THUẬT NÂNG CHUYỂN GVHD : NGUYỄN HỒNG NGÂN

- Cơ cấu công tác
- Cơ cấu quay
- Cơ cấu di chuyển : Thường sử dụng di chuyển bằng bánh xe và ray
- Hệ thống điều khiển : Sử dụng để tắt mở hoạt động của các cơ cấu .
- Khung bệ
- Các thiết bị phụ
- Để dễ dàng trong thiết kế người ta chia cầu trục ra làm ba cơ cấu
chính : cơ cấu nâng vật , cơ cấu di chuyển xe con , cơ cấu di chuyển cầu .
I, YÊU CẦU ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN
A. NHIỆM VỤ VÀ YÊU CẦU THIẾT KẾ
1) Nhiệm vụ :
- Thiết kế cầu trục hai dầm kiểu hộp .
2) Yêu cầu :
- Kích thước nhỏ gọn phù hợp với không gian làm việc chật hẹp trong
xưỏng cơ khí.
- Đảm bảo tính bền ,an tồn kinh tế ,dễ dàng vận hành ,bảo trì
- Tăng năng suất giảm nhẹ sức lao động của công nhân trong việc vận
chuyển phôi.
- Đăc tính kỹ thuật
Nhóm SVTH: Châu ngọc Ân Trang 10
Phan văn Cường 1
ĐAMH:K/THUẬT NÂNG CHUYỂN GVHD : NGUYỄN HỒNG NGÂN
+ Tải trọng nâng: Q=12.5 (tấn) .
+ Chế độ làm việc trung bình : CĐ = 25% .
+ Chiều cao nâng H = 8 (m) .
+ Vận tốc nâng
( )
12
n
m

v
phùt
=
.
+ Vận tốc di chuyển xe lăn
( )
30
xe
m
v
phùt
=
.
+ Tầm rộng L = 20 (m).
+ Vận tốc di chuyênỷ cầu V
c
= 100 (m/phút )
B. CHỌN PHƯƠNG ÁN
- Cơ cấu nâng được thiết kế dùng tời nâng và móc .
- Tời nâng gồm có động cơ điện , hộp giảm tốc ,tang và cáp nâng .
+ Động cơ điện có hai loại động cơ điện một chiều và động cơ điện xoay
chiều . Động cơ điện xoay chiều 3 pha được ứng dụng rộng rãi trong
công nghiệp với công suất , tính bền cao,momen khởi động lớn ,dễ đảo
chiều.Bên cạnh đó ta có động cơ điện một chiều : là loại động cơ điện có
khả năng điều chỉnh tốc độ trong phạm vi rộng , khi làm việc bảo đảm
khởi động êm, hãm và đảo chiều dễ dàng ,giá thành cao , khi lắp đặt cần
thêm bộ chỉnh lưu khá phức tạp . Trên những ưu khuyết điểm của hai loại
động cơ điện xoay chiều và động cơ điện một chiều ta thấy được động cơ
điện xoay chiều tuy tính chất thay đổi tốc độ không bằng động cơ điện
một chiều nhưng vớiä tính thông dụng , bền và kinh tế hơn thì những

khuyết điểm của loại động cơ này vẫn chấp nhận được. Vậy khi thiết kế
cầu trục hai dầm này ta dùng động cơ điện xoay chiều ba pha là phù hợp.
- Hộp giảm tốc : Sử dụng bộ truyền bánh răng trụ ,bộ truyền bánh
răng bôi trơn bằng tát dầu .
- Tang được chế tạo bằng gang xám ,có xẻ rãnh .Cáp vào rãnh thì ứng
suất phân bố đều , tránh được ứng suất tập trung trên cáp ,giảm được
giá thành so thép .
- Cáp nâng :lựa chọn dựa trên hệ số an tồn cho phép , và tuổi thọ của
dây cáp . Do đó ta phải chọn cáp cho phù hợp với tải trọng nâng , chịu lực
căng dây lớn .
Nhóm SVTH: Châu ngọc Ân Trang 11
Phan văn Cường 1
ĐAMH:K/THUẬT NÂNG CHUYỂN GVHD : NGUYỄN HỒNG NGÂN
- Có hai loại cáp có thể sử dụng :cáp bện xuôi và cáp bện chéo .
+ Cáp bện xuôi :có tính mềm ,dễ uốn qua ròng rọc và tang ,khả năng
chống mòn tốt (do tiếp xúc giữa các sợi cáp là tiếp xúc đường có nhược
điểm là dễ bị tở khi cáp bị đứt và dễ bị xoắn lại khi một đầu cáp ở trạng thái
tự do .
+ Cáp bện chéo:có tínhcứng ,dễ mòn khi làm việc (do tiếp xúc giữa các
sợi cáp là tiếp xúc điểm) nhưng lại khó bị tở và không bị xoắn lại khi một
đầu ở trạng thái tự do.
- Dựa trên tính chất của hai loại cáp và cấu tạo của cơ cấu nâng ta
chọn loại cáp bện chéo .
- Những tính chất cơ bản của các loại thép :
+ Các loại thép lá ,tấm dập có sức chịu cao về kéo nén .Nên dùng cho
các phần tử tiếp nhận tải trọng kéo, nén . Ta sử dụng loại thép này làm các
tấm kê .
+ Các loại thép CT3 , thường là thép hình có độ bền cơ tính , tính công
nghệ cao , tính bền dẻo do chịu va đập và tính hàn cao. Nên dùng cho các
phần tử tiếp nhận ứng suất uốn . Ta sử dụng loại thép này làm kết cấu dầm

chịu lực và làm khung xe con .
+ Phanh sử dụng trong cầu trục có nhiều loại như phanh má , phanh đĩa
, phanh đai , phanh nón , phanh áp trục , phanh ly tâm . Để đảm bảo an tồn
và thích hợp với hệ thống dẫn động điện độc lập ta sử dụng loai phanh
thường đóng
Nhóm SVTH: Châu ngọc Ân Trang 12
Phan văn Cường 1
ĐAMH:K/THUẬT NÂNG CHUYỂN GVHD : NGUYỄN HỒNG NGÂN
Chương: II
TÍNH TỐN CƠ CẤU NÂNG
Số liệu ban đầu :
Trọng tải Q
0
= 12.5 (tấn) = 125000 (N).
Trọng lượng vật mang: bỏ qua khi tính.
Chiều cao nâng:H = 8 (m) .
Vận tốc nâng V = 12 (m/ phút)
Chế độ làm việc: CĐ% = 25%.
Sơ đồ cơ cấu nâng :


1: Tang.
2: Khớp răng.
3: Hộp giảm tốc.
4: Khớp răng.
5: Phanh
6: Động cơ.

- Do tính chất quan trọng, yêu cầu cao và vị trí đặc biệt của cơ cấu nâng
trong máy trục . Vì vậy nó phải được thiết kế đảm bảo độ tin cậy , độ an tồn
và ổn định cao , nó phải được chế tạo nghiêm chỉnh với chất lượng cao.
- Sơ đồ cơ cấu nâng được trình bày trên hình 1: bao gồm tang (1) được nối
với hộp giảm tốc (3) qua khớp răng (2), hộp giảm tốc nối với động cơ (6)
qua khớp nối răng, một nửa khớp dùng làm bánh phanh về phía hộp giảm
tốc , phanh (5) là loại phanh lo xo điện 2 má áp trục .
- Với sơ đồ như trên sẽ đảm bảo độ cứng vững, tính bền và giảm thời gian
bảo dưỡng.
Chọn loại dây
- Dây thường dùng trong máy trục có 2 loại dây chính đó là xích và cáp.
- Xích có ưu điểm là dề uốn, có thể làm việc với tang và đĩa xích có đường
kính nhỏ nên bộ truyền có kết cấu gọn nhẹ, đơn giản. Tuy nhiên, nó chỉ làm
Nhóm SVTH: Châu ngọc Ân Trang 13
Phan văn Cường 1
Hình 1: Sơ đồ cơ cấu nâng