đồ án máy nâng chuyển

Thiết kế máy nâng vận chuyển

GVHD: Đỗ Hữu Tuấn

LỜI NÓI ĐẦU
Đồ án môn học Máy nâng vận chuyển là một môn học rất cần thiết cho sinh
viên ngành cơ khí nói chung để giải quyết một vấn đề tổng hợp về công nghệ cơ
khí, chế tạo máy. Mục đích là giúp cho sinh viên hệ thống lại những kiến thức đã
học, nghiên cứu và làm quen với công việc thiết kế chế tạo trong thực tế sản xuất
cơ khí hiện nay.
Trong chương trình đào tạo cho sinh viên, nhà trường đã tạo điều kiện cho
chúng em được tiếp xúc và làm quen với việc nghiên cứu: "Tính toán cơ nâng
cầu trục 12 tấn". Do lần đầu tiên làm quen với công việc thiết kế với khối lượng
kiến thức tổng hợp như lựa chọn dây, tính toán các kích thước cơ bản của tang và
ròng rọc, chọn động cơ điện, biết cách phân phối tỷ số truyền, chọn phanh và khớp
nối,cách tra dung sai...Sau một thời gian làm việc nghiêm túc em đã hoàn thành
nhiệm vụ thiết kế được giao. Dù đã rất cố gắng song bài làm của em không thể
tránh được những thiếu sót. Em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của thầy,
giúp em có được những kiến thức cần thiết để sau này ra trường có thể ứng dụng
trong việc cụ thể của sản xuất.
Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn các thầy trong bộ môn đã giúp đỡ em
hoàn thành nhiệm vụ của mình.
Em xin chân thành cảm ơn !
Sinh viên thực hiện

Lê Văn Tú

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ MÁY NÂNG
1.1. Tổng quan về máy nâng
1

SV: Lê Văn Tú

Lớp:63DCMX01


Thiết kế máy nâng vận chuyển

GVHD: Đỗ Hữu Tuấn

1.1.1. Khái niệm chung
Máy nâng chuyển là thiết bị dùng để thay đổi vị trí của đối tượng nhờ thiết bị
mang vật trực tiêp như móc treo, hoặc thiết bị gian tiếp như gầu ngoạm, nam châm
điện, băng tải…
Như vậy máy nâng chuyển đóng vai trò rất quan trọng trong quá trình sản
xuất: giảm nhẹ sức lao động cho công nhân và nâng cao năng suất lao động.
1.1.2. Phân loại, công dụng, phạm vi sử dụng máy nâng
Tùy thuộc vào kết cấu và công dụng người ta chia máy nâng thành các loại
như sau:
a. Kích
Là loại máy nâng đơn giản nhất, gọn nhẹ, chiều cao nâng không lớn, kích ren
vít và kích thanh răng nhỏ, kích thủy lực có sức nâng nhỏ đến lớn. Kích dùng chủ
yếu để nâng hạ vật tại chỗ theo phương thẳng đứng.
b. Bàn tời
Bàn tời là loại máy nâng đơn giản có cơ cấu kéo là dây cáp thép.
Bàn tời thường được dùng để kéo vật theo phương ngang hoặc nghiêng; nó
cũng có thể kéo vật theo phương thẳng đứng.
c. Palăng
Gồm có Palăng tay và Palăng điện: Dùng để nâng hạ vật theo phương thẳng
đứng. Cơ cấu kéo palăng tay thường là xích. Palăng có kết cấu nhỏ gọn.
d. Cần trục

Là loại máy nâng có tay với (gọi là cần), nó có kết cấu hoàn chỉnh và phức
tạp gồm nhiều bộ máy: Bộ máy nâng hạ hàng, bộ máy nâng hạ cần, bộ máy quay
và bộ máy di chuyển. Tùy theo bộ máy của nó mà diện tích xếp dỡ là một điểm,
một đường thẳng, là một hình quạt, hình vành khăn hay hình bất kỳ.
Cần trục thông dụng gồm: Cần trục tháp và cần trục chân đế; cần trục cánh
buồm; cần trục nổi; cần trục lưu động.
e. Máy nâng kiểu cầu, cổng
2
SV: Lê Văn Tú

Lớp:63DCMX01


Thiết kế máy nâng vận chuyển

GVHD: Đỗ Hữu Tuấn

Gồm cầu trục và cổng trục. Loại này di chuyển trên đường ray chuyên dùng,
xe con mang hàng di chuyển trên kết cấu thép kiểu cầu. Diện tích xếp dỡ là hình
chữ nhật.
f. Cần trục đường dây cáp
Đặc điểm là có dây cáp chịu lực dùng làm đường lăn cho xe con mang hàng
di chuyển. Dây cáp chịu lực được neo qua các cột, các cột này có thể đặt cố định
hoặc có bánh xe di chuyển trên đường ray chuyên dùng. Diện tích xếp dỡ cần trục
đường dây cáp có thể là một đường, hình quạt hoặc hình chữ nhật.
g. Thang máy
Thang máy dùng để nâng người hoặc nâng hàng theo phương thẳng đứng khi
dùng để nâng hàng người ta gọi là vận thăng.
1.1.2. Điều kiện an toàn của máy nâng
Trong thực tế tần suất xảy ra tai nạn trong sử dụng máy nâng là lớn hơn rất

nhiều so với các loại máy khác. Do vậy vấn đề an toàn trong sử dụng máy nâng là
vấn đề quan trọng được đặt lên hàng đầu.
Với cầu trục lăn do có nhiều bộ phận máy lắp với nhau và được đặt trên cao
do vậy cần phải thường xuyên kiểm tra để kịp thời phát hiện những hư hỏng như
lỏng các mối ghép, rạn nứt tại các mối hàn do thời gian sử dụng lâu…
Đối với các chi tiết máy chuyển động như bánh xe, trục quay phải có vỏ bọc
an toàn nhằm ngăn những mảnh vỡ văng ra nếu có sự số khi làm việc.
Toàn bộ hệ thống điện trong máy phải được nối đất.
Với các động cơ đều có phanh hãm tuy nhiên phải kiểm tra phanh thường
xuyên không để xảy ra hiện tượng kẹt phanh gây nguy hiểm khi sử dụng.
Tất cả những người điều khiển máy làm việc hay phục vụ máy trong phạm vi
làm việc của máy đều phải học tập các quy định về an toàn lao động có làm bài
kiểm tra và phải đạt kết quả.

3
SV: Lê Văn Tú

Lớp:63DCMX01


Thiết kế máy nâng vận chuyển

GVHD: Đỗ Hữu Tuấn

Trong khi máy làm việc công nhân không được đứng trên vật nâng hoặc bộ
phận mang để di chuyển cùng với vật cùng như không được dùng dưới vật nâng
đang di chuyển.
Đối với máy không không hoạt động thường xuyên (nhiều ngày không sử
dụng) khi đưa vào sử dụng phải kiểm tra toàn bộ kết cấu máy. Để kiểm tra tiến
hành thử máy với hai bước là thử tĩnh và thử động.

Bước thữ tĩnh: treo vật nâng có trọng lượng bằng 1,25 lần trọng lượng nâng
danh nghĩa của cầu trục thiết kế và để trong thời gian từ 10 đến 20 phút.
Theo dõi biến dạng của toàn bộ các cơ cấu máy. Nếu không có sự cố gì xảy ra
thì tiếp tục tiến hành thử động.
Bước thử động: Treo vật nâng có trọng lượng bằng 1,1 trọng lượng nâng danh
nghĩa sau đó tiến hành mở máy nâng, di chuyển, hạ vật, mở máy đột ngột, phanh
đột ngột. Nếu không có sự cố xảy ra thì đưa máy vào hoạt động.
Trong công tác an toàn sử dụng cầu trục người quản lý có thể cho lắp thêm
các thiết bị an toàn nhằm hạn chế tối đa tai nạn xảy ra cho công nhân khi làm việc.
Một số thiết bị an toàn có thể sử dụng đó là: Sử dụng các công tắc đặt trên
những vị trí cuối hành trình của xe lăn hay cơ cấu di chuyển cổng trục. Các công
tắc này được nối với các thiết bị đèn hoặc âm thanh báo hiệu nhằm báo cho người
sử dụng biết để dừng máy. Đồng thời củng có thể nối trực tiếp với hệ thống điều
khiển để tự động ngắt thiết bị khi có sự cố xảy ra.
Như vậy để hạn chế tối đa tai nạn xảy ra đòi hỏi người công nhân sử dụng
máy phải có ý thức chấp hành nghiêm túc những yêu cầu đã nêu trên.

1.2. Tổng quan về máy nâng cầu trục
1.2.1. Khái niệm chung

4
SV: Lê Văn Tú

Lớp:63DCMX01


Thiết kế máy nâng vận chuyển

GVHD: Đỗ Hữu Tuấn

Cầu trục là loại máy trục có kết cấu giống chiếc cầu có bánh xe lăn trên
đường ray chuyên dùng, nên còn gọi là cầu lăn. Nó được sử dụng rất phổ biến
trong hầu hết các ngành kinh tế và quốc phòng để nâng - chuyển các vật nặng trong
các nhà xưởng và kho; cũng có thể dùng để xếp dỡ hàng. Ngoài ra cầu trục còn
dùng để lắp ráp thiết bị công nghiệp, thiết bị thuỷ điện lớn. Cầu trục có thể được
trang bị móc câu, cơ cấu nam châm điện, hoặc gầu ngoạm tuỳ theo dạng và tính
chất của vật nặng. Theo dạng kết cấu thép của cầu trục, người ta phân loai thành:
Cầu trục một dầm và cầu trục hai dầm.
Các bộ máy của cầu trục có thể được dẫn động bằng tay hoặc bằng động cơ
điện dùng mạng điện công nghiệp. Cầu trục được điều khiển do người lái chuyên
nghiệp từ trong ca bin treo ở một đầu cầu lăn. Trường hợp dùng palăng điện làm
cơ cấu nâng thì có thể được điều khiển từ mặt nền nhà xưởng qua hộp nút ấn điều
khiển, ở trường hợp này có thể không cần người lái chuyên nghiệp.
Các thông số cơ bản của cầu trục là:
Máy được biểu thị bằng những thông số cơ bản sau:
- Tải trọng nâng danh nghĩa Q, tấn
- Chiều cao nâng móc câu h, m
- Độ với của cần R, m; hoặc khẩu độ L, m
- Tốc độ làm việc v (m/ph hoặc m/s)
- Trọng lượng bản thân G, kN
- Công suất danh định N, kW
- Chế độ làm việc
a. Tải trọng nâng danh nghĩa
Tải trọng nâng danh nghĩa là đặc trưng cơ bản của máy nâng, nó thường được
biểu thị bằng tấn hoặc kg. Tải trọng nâng danh nghĩa Q là trọng lượng vật nâng lớn
nhất mà máy nâng được phép nâng; tải trọng Q bao gồm: Trọng lượng vật nâng
cộng với trọng lượng bộ phận mang hàng (như: Móc câu, gầu ngoặm, gầu xúc,
kiềm kẹp hàng ….)

Q = Qh + Q mh

(tấn)

(1.1)

Trong đó:
Qh - Trọng lượng hàng nâng, tấn
Qmh - Trọng lượng bộ mang hàng, tấn
5
SV: Lê Văn Tú

Lớp:63DCMX01


Thiết kế máy nâng vận chuyển

GVHD: Đỗ Hữu Tuấn

b. Chiều cao nâng:
Chiều cao nâng là khoảng cách từ đỉnh đường ray dưới chân máy trrục hoặc
từ nền sân bãi đến vị trí cao nhất của cơ cấu móc hàng (tâm móc câu), chiều cao
nâng được xác định theo yêu cầu sử dụng cho từng loại máy nâng và tính theo đơn
vị mét.
c. Độ với R và khẩu độ L
Đối với máy nâng có cần gọi là cần trục, người ta dùng độ với R, nó là bán
kính quay của hàng khi quay cần trục, còn đối với máy nâng kiểu cầu, người ta
dùng khẩu độ L để biểu thị, nó là khoảng cách giửa hai đường tâm của hai cụm
bánh xe di chuyển máy nâng ở hai bên; tính theo đơn vị mét. Độ với và khẩu độ là
thông số biểu thị phạm vi hoạt động của máy nâng.
d. Tốc độ làm việc

Tốc độ làm việc bao gồm tốc độ của các thao tác như: Tốc độ nâng hạ hàng,
nâng hạ cần, tốc độ di chuyển máy nâng, di chuyển xe con mang hàng (m/phút) và
tốc độ quay cần (vòng/phút) của máy nâng.
Tốc độ nâng hạ hàng thường trong khoảng từ 10÷30 (m/phút); tốc độ di
chuyển máy nâng kiểu cầu từ 50÷200 (m/phút) và tốc độ di chuyển xe con mang
hàng 20÷30 (m/phút); tốc độ quay cần từ 1÷3 (vòng/phút).

Hình 1.1. Khẩu độ và tầm với
a. Máy kiểu cần; b. Máy kiểu cầu
e. Trọng lượng bản thân
Còn gọi là tự trọng bao gồm: Tự trọng của các cơ cấu trong máy nâng hoặc
tự trọng của toàn máy nâng.
6
SV: Lê Văn Tú

Lớp:63DCMX01


Thiết kế máy nâng vận chuyển

GVHD: Đỗ Hữu Tuấn

f. Công suất danh định của máy nâng
Là tổng công suất của các động cơ đặt trên máy.
1.2.2. Chế độ làm việc và phân loại
a. Chế độ làm việc
1. Hệ số sử dụng trong ngày
kng =
2. Hệ số sử dụng trong năm
kn =

3. Hệ số sử dụng theo tải trọng
Q
k Q = tb
Q

(1.2)
(1.3)

(1.4)

4. Cường độ làm việc của động cơ
T
CD% = 0 .100
T

(1.5)
T0 - Tổng thời gian làm việc của bộ máy trong một chu kì hoạt động của máy
nâng

T0 = ∑tm + ∑tv
T - Tổng thời gian hoạt động của một chu kì:
T = ∑tm + ∑tv + ∑tp + ∑tđ
Trong đó:
∑tm - Tổng thời gian mở máy
∑tv - Tổng thời gian làm việc với vận tốc ổn định
∑tv - Tổng thời gian phanh
∑tđ - Tổng thời gian dừng máy
5. Số lần mở máy trong một giờ (tính trung bình cho một ca làm việc)
Kí hiệu:
3600

m=
.m 0
T
(1.6)
m0 - Số lần đóng mở máy trong một chu kì
6. Số chu kì làm việc trong một giờ (n):
7. Nhiệt độ môi trường (t0):
b. Phân loại
Hiện nay ở việt nam đang sử dụng và chế tạo rất nhiều loại cầu trục với các
kích thước, tải trọng và chế độ làm việc khác nhau để phục vụ cho nghành công
nghiệp của đất nước. Ta có thể chia cầu trục ra làm các loại sau.
7
SV: Lê Văn Tú

Lớp:63DCMX01


Thiết kế máy nâng vận chuyển

GVHD: Đỗ Hữu Tuấn

- Dựa vào tải trọng nâng: Cầu trục được chia ra làm các loại sau:
+ Loại nhẹ: có tải nâng từ 1÷5 tấn
+ Loại trung bình: có tải nâng từ 5÷16 tấn
• Loại nặng: có tải nâng từ 16 ÷80 tấn
• Rất nặng: có tải nâng lớn hơn 80 tấn
-Dựa vào chế độ làm việc: Cầu trục chia làm các loại sau:
• Chế độ làm việc nhẹ:
Đặc điểm của chế độ này là hệ số sử dụng tải trọng thấp (k q =0,5),cường độ
làm việc nhỏ, trung bình CĐ = 15%, số lần mở máy trong một giờ ít(dưới 60 lần)

• Chế độ làm việc trung bình:
Đặc điểm của chế độ này là hệ số sử dụng tải trọng (k) đạt khoảng 0,75; vận
tốc làm việc trung bình; cường độ làm việc CĐ=25%; số lần mở máy trong một
giờ đến 120 lần.
• Chế độ làm việc nặng:
Đặc điểm của chế độ này là hệ số sử dụng tải trọng cao (k Q =1), vận tốc làm
việc lớn, cường độ làm việc CĐ=40%, số lần mở máy trong một giờ đến 240 lần.
• Chế độ làm việc rất nặng:
Đặc điểm của chế độ này là hệ số sử dụng tải trọng k q luôn luôn bằng 1, vận
tốc cao, cường độ CĐ = (40 ÷ 60)%, số lần mở máy trong mộy giờ đến 360 lần.
-Dựa vào dạng kết cấu thép: Chia làm các loại sau:
• Cầu trục một dầm.

8
SV: Lê Văn Tú

Lớp:63DCMX01


Thiết kế máy nâng vận chuyển

GVHD: Đỗ Hữu Tuấn

Hình 1.2. Cầu trục một dầm dẫn động chung
• Cầu trục hai dầm.

Hình 1.3. Cầu trục hai dầm
-Dựa vào công dụng: chia ra làm các loại sau:
9
SV: Lê Văn Tú

Lớp:63DCMX01


Thiết kế máy nâng vận chuyển

GVHD: Đỗ Hữu Tuấn

• Cầu trục công dụng chung.
• Cầu trục chuyên môn hoá phục vụ xếp dỡ.

1.2.3. Cấu tạo và nguyên lí hoạt động của cầu trục 2 dầm
1.2.3.1. Sơ đồ cấu tạo

Hình 1.4. Sơ đồ cấu tạo chung của cầu trục
10
SV: Lê Văn Tú

Lớp:63DCMX01


Thiết kế máy nâng vận chuyển

GVHD: Đỗ Hữu Tuấn

1. Tường nhà

8. Dầm đầu

2. Bộ máy di chuyển cầu

9. Dầm chính và ray

3. Xe con

10. Hộp giảm tốc

4. Móc phụ

11. Động cơ di chuyển cầu

5. Móc chính

12. Trục dẫn động bộ máy di chuyển cầu

6. Tang nâng hạ hàng

13. Động cơ di chuyển xe con

7. Động cơ cơ cấu nâng
1.2.3.2. Nguyên lý hoạt động
Hai đầu của các dầm chính (6) được liên kết cứng với các dầm cuối (7) tạo
thành một khung cứng đảm bảo độ cứng theo cả phương đứng và phương ngang.
Trên dầm cuối lắp các bánh xe di chuyển chạy trên ray đặt dọc theo sàn nhà xưởng
trên các vai cột. Xe con chạy dọc theo các đường ray trên dầm chính. Trên xe con
đặt cơ cấu nâng (11), cơ cấu di chuyển xe con (3). Tuỳ theo công dụng của cầu trục
ma trên xe con có 1 hoặc 2 cơ cấu nâng. Trường hợp có 2 cơ cấu nâng thì ngoài cơ
cấu (11) được gọi là cơ cấu nâng chính còn cơ cấu nâng phụ có tải trọng nâng nhỏ
hơn. Nguồn điện cung cấp cho động cơ của các cơ cấu được lấy từ đường điện
chạy dọc theo nhà xưởng và lan can (10) dùng để phục vụ cho việc kiểm tra bảo

trì, sửa chữa cầu trục.
1.2.4. Các bộ phận chính của cầu trục 2 dầm
1.2.4.1. Cơ cấu di chuyển xe con của cầu trục
a. Sơ đồ cấu tạo của cơ cấu

11
SV: Lê Văn Tú

Lớp:63DCMX01


Thiết kế máy nâng vận chuyển

GVHD: Đỗ Hữu Tuấn

Hình 1.5. Sơ đồ cấu tạo của cơ cấu di chuyển xe con
1. Phanh
5. Khớp nối trục bánh xe
2. Động cơ
6. Ổ đỡ bánh xe
3. Khớp nối động cơ
7. Ray
4. Hộp giảm tốc
8. Bánh xe
b. Nguyên lý hoạt động của cơ cấu
Động cơ (1) truyền chuyển động cho trục đầu vào của hộp giảm tốc (4) thông
qua khớp (2), hộp giảm tốc (4) có nhiệm vụ tăng mô men và giảm tốc độ của động
cơ. Trục đầu ra của hộp giảm tốc (4) dẫn động cho 2 bánh xe chủ động của bộ di
cơ cấu di chuyển. Bánh xe chủ động (6) di chuyển trên ray số (8). Trong trường
hợp phanh hãm thì sử dụng cơ cấu phanh (3).

1.2.4.2. Cơ cấu nâng hạ của cầu trục
a. Sơ đồ cấu tạo của cơ cấu

4

5

3

1

2

10

6

8
9

7

Hình 1.6. Sơ đồ cấu tạo của cơ cấu nâng hạ cầu trục
1. Động cơ

6. Khớp nối tang

2. Khớp nối động cơ

7. Tang

3. Khớp nối bánh phanh

8. Cụm ròng rọc cố định

4. Phanh

9. Cụm móc

5. Hộp giảm tốc
SV: Lê Văn Tú

10. Ổ đỡ tang
12
Lớp:63DCMX01


Thiết kế máy nâng vận chuyển

GVHD: Đỗ Hữu Tuấn

b. Nguyên lý hoạt động của cơ cấu
Động cơ điện (1) truyền chuyển động cho hộp giảm tốc (5) thông qua trục nối
(3) có gắn bánh phanh (4). Hộp giảm tốc (5) có nhiệm vụ tăng mô men và giảm tốc
độ của động cơ. Đầu ra của hộp giảm tốc truyền chuyển động cho tang (7) được
đặt trên các ổ đỡ (10). Tang quay sẽ dẫn động cho cụm móc lên xuống thực hiện
nâng hạ hàng.
1.2.4.3. Cơ cấu di chuyển cầu trục
a. Sơ đồ cấu tạo của cơ cấu

Hình 1.7. Sơ đồ cấu tạo của cơ cấu di chuyển cầu trục
1. Động cơ
5. Ổ đỡ bánh xe
2. Khớp nối và phanh
6. Ray
3. Hộp giảm tốc
7. Bánh xe
4. Khớp nối trục bánh xe
b. Nguyên lí hoạt động của cơ cấu
Động cơ điện (1) truyền chuyển động cho trục đầu vào của hộp giảm tốc (4)
thông qua khớp (2). Hộp giảm tốc có nhiệm vụ tăng mô men và giảm tốc độ của
động cơ. Trục đầu ra của hộp giảm tốc truyền chuyển động cho bánh xe chủ động
(6) được đỡ trên ổ đỡ (7). Bánh xe chủ động (6) di chuyển trên đường ray chuyên
dùng (8). Trong trường hợp phanh hãm thì sử dụng phanh (3).
1.2.5. Lựa chọn phương án di chuyển cầu trục
Bộ máy di chuyển cầu trục có nhiều phương án kết cấu nhóm đảm bảo cho
cầu trục di chuyển 2 bên, về khẩu độ dầm chủ tương đối lớn dễ xảy ra hiện tượng
xô lệch giá cầu khi di chuyển. Để hạn chế độ xô lệch kết cấu thép của cầu trục, giá

13
SV: Lê Văn Tú

Lớp:63DCMX01


Thiết kế máy nâng vận chuyển

GVHD: Đỗ Hữu Tuấn

cầu và khung xe con phải có độ cứng vững cao ở 2 phương, phương thẳng đứng và

phương nằm ngang. Vì vậy ta lựa chọn phương án di chuyển cầu trục 2 dầm.
1.2.5.1. Phương án thứ nhất

Hình 1.8. Bộ máy di chuyển cầu trục dẫn chung I
a. Ưu điểm
Đảm bảo độ đồng tốc giữa 2 bánh xe
b. Nhược điểm
Khó tạo ra độ đồng tâm giữa 2 trục ra của hộp giảm tốc.
Gây ra mô men xoắn do đặt lệch tâm.
Chỉ áp dụng cho cầu trục khẩu độ nhỏ.
c. Đặc điểm
Với khẩu độ nhỏ có thể dùng sơ đồ trục truyền dài quay chậm. Trục truyền
dài ở trường hợp này cùng cấp quay chậm của hộp giảm tốc nên mômen trong
trường hợp này là lớn nhất trong cơ cấu. Do đó bản thân trục, ổ, khớp nối đều có
kích thước và trọng lượng lớn. Để giảm nhẹ có thể dùng kết cấu trục rỗng, hàn từ
thép ống. Loại này thường dùng khi cầu trục có khẩu độ nhỏ.
1.2.5.2. Phương án thứ hai

Hình 1.9. Bộ máy di chuyển cầu trục dẫn chung II
a. Ưu điểm
Đảm bảo độ đồng tốc của 2 bánh xe.
b. Nhược điểm
Độ chính xác cáo phải cân bằng động.
Các chi tiết máy quay nhanh.
Kết cấu phức tạp.
c. Đặc điểm
14
SV: Lê Văn Tú

Lớp:63DCMX01

Thiết kế máy nâng vận chuyển

GVHD: Đỗ Hữu Tuấn

Đối với khẩu độ trên 15m thì người ta dùng phương án trục truyền động dài ở
cấp quay nhanh của hộp giảm tốc. Với công suất truyền như vậy, trục quay có
trọng lượng nhỏ hơn khoảng 4-6 lần so với trục quay chậm, mặc dù phải dùng 2
hộp giảm tốc nhưng trọng lượng chung của cơ cấu cũng tăng nhiều. Khi lắp đặt các
ổ trục đỡ yêu cầu cao và phải cân bằng trong các chi tiết máy quay nhanh.
1.2.5.3. Phương án thứ ba

Hình 1.10. Bộ máy di chuyển cầu trục dẫn động độc lập
a. Ưu điểm
Kết cấu gọn nhẹ dễ bố trí.
Có hiện tượng tự động xan tải giữa các động cơ điện.
b. Nhược điểm
Phải tính toán bằng 60% tải trọng chung để đề phòng phân bố tải trọng phân
bố khống đều giữa 2 bánh xe.
Khó đảm bảo đồng tốc giữa 2 bánh xe.
c. Đặc điểm
Mỗi cụm bánh xe chủ động có 1 động cơ riêng, phanh và hộp giảm tốc. Giữa
2 cụm bánh xe chủ động ở 2 bên không có liên kết cơ khí. Trong hệ thống này có
hiện tượng tự động phân tải giữa các động cơ điện.
Vì vậy từ 3 phương án trên thì ta chọn phương án thứ 2 để tính toán thiết kế
cơ cấu di chuyển cầu vì ta nhận thấy phương án này phù hợp với đề tài đã cho.

15
SV: Lê Văn Tú

Lớp:63DCMX01


Thiết kế máy nâng vận chuyển

GVHD: Đỗ Hữu Tuấn

CHƯƠNG 3
TÍNH TOÁN BỘ MÁY DI CHUYỂN CẦU TRỤC
Tải trọng nâng Q:

Q = 12 (tấn) = 120000 (N)
Gx = 4
Trọng lượng xe con:
(tấn) = 40000 (N)
G c = 14
Trọng lượng cầu:
(tấn) = 140000 (N)
vc
Vận tốc di chuyển cầu trục:
= 105 (m/phút)
Khẩu độ:
L = 18 (m)
Chế độ là việc trung bình, trọng tâm của xe coi như đặt ở giữa xe.
Cơ cấu di chuyển dẫn động chung cho 2 bánh.
2.1. Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Hình 2.1. Sơ đồ cấu tạo bộ máy di chuyển cầu trục
1. Bánh xe

4. Ổ đỡ
16

SV: Lê Văn Tú

Lớp:63DCMX01


Thiết kế máy nâng vận chuyển

GVHD: Đỗ Hữu Tuấn

2. Khớp nối
5. Phanh
3. Hộp giảm tốc
6. Động cơ điện
Nguyên lí là việc:
Bánh xe (2) được kẹp chặt trên trục đặt qua các hộp trục. Trục của bánh xe
được nối với trục ra của hộp giảm tốc (6) bằng các khớp nối (7), không hoặc có
qua đoạn trục nối giữa. Loại khớp nối thường dùng ở đây là khớp nối đàn hồi. Trục
vào của hộp giảm tốc được nối với động cơ (1) bằng khớp nối, nửa khớp nối bên
phía hộp giảm tốc sử dụnglàm bánh phanh cho phanh (4). Như vậy, các bộ phận
của cơ cấu được chế tạo riêng thành từng cụm, tiện lợi cho chế tạo và lắp ráp. Bộ
truyền được thực hiện dưới dạng hộp qiảm tốc đặt thẳng đứng được che kín để
tránh bụi bẩn.
2.2. Thiết kế bánh xe và ray
Ta chọn loại bánh xe hình trụ có hai thành bên với các kích thước theo ΓOCT
3569- 60-[2]. Đường kính bánh xe chọn D bx = 710 mm đường kính ngõng trục lắp
ổ d = 90 mm bảng 9.4-[1]. Căn cứ kích thước bánh xe tương ứng với D bx = 710

mm, chiều rộng vành bánh 130 mm, chọn ray cầu trục KP80 để làm ray cho cầu
lăn.
Bố trí mỗi bên hai bánh xe, tải trọng tác dụng lên các bánh xe gồm có trọng
lượng xe con, xe lớn và trọng lượng hàng nâng.
Do trọng tâm nằm ở giữa xe nên tải trọng khi không có vật nâng được phân
bố đều trên 4 bánh xe. Chọn khoảng cách trục bánh xe con là B = 2,4 m khi đó ta
có sơ đồ tải trọng tác dụng lên xe con:

Hình 2.2. Sơ đồ tính của 2 trục bánh của cơ cấu di chuyển
17
SV: Lê Văn Tú

Lớp:63DCMX01


Thiết kế máy nâng vận chuyển

GVHD: Đỗ Hữu Tuấn

Hình 2.3. Sơ đồ tải tác dụng lớn nhất lên dầm của cơ cấu di chuyển
Tải trọng lớn nhất tác dụng lên bánh xe A ( và D) khi xe lăn có vật nâng lớn
nhất tại một đầu bên trái cầu:

1
L−l 1
Pmax = PA = PD = .(G x + Q).
+ .G C
2
L
4

(2.1)

Thay các thông số vào công thức ta có:
1
18 − l,2 1
Pmax = .(40000 + 120000).
+ .140000 = 109666,7(N)
2
18
4

Hình 2.4. Sơ đồ tải tác dụng nhỏ nhất lên dầm của cơ cấu di chuyển
Tải trọng nhỏ nhất tác dụng lên bánh xe A (và D) khi xe lăn không có vật
nâng tại đầu bên phải cầu:

1
L − l' 1
Pmin(A,D) = .G x .
+ .G C
2
L
4

(2.2)

Thay các thông số vào công thức ta có:
18
SV: Lê Văn Tú

Lớp:63DCMX01


Thiết kế máy nâng vận chuyển

GVHD: Đỗ Hữu Tuấn

1
18 − 1,2 1
Pmin(A,D) = .40000.
+ .140000 = 53666,7(N)
2
18
4
Tải trọng tương đương tác dụng lên bánh xe, công thức 3.65-[1]:
Pbx = γ.k bx .Pmax
(2.3)
γ
Trong đó: xác định từ công thức 3.65a-[1]:
1
1
1
1
γ=
.(1 +
)=
.(1 +
) = 0,78
Q 3
2 3

2
2
(1 +
)
(1 + )
G0
3
Q
120000
2
=
=
G 0 40000 + 140000 3

Với :
k bx = 1,1
(theo bảng 3.12-[1])
Thay các thông số vào công thức ta có:
Pbx = 0,78.1,1.109666,7 = 94094,03(N)
Kiểm tra sức bền dập theo sơ đồ:

Hình 2.5. Sơ đồ bánh xe di chuyển trên ray
Bánh xe chế tạo bằng thép đúc 55 để bảo đảm lâu mòn, vành bánh được tôi
đạt độ rắn HB = 300 ÷ 320.
19
SV: Lê Văn Tú

Lớp:63DCMX01

Thiết kế máy nâng vận chuyển

GVHD: Đỗ Hữu Tuấn

Ứng suất dập tính theo công thức 2.67-[1]:
P .E
σd = 0,418. max
b.r

(2.4)

Trong đó:
b,r: là chiều rộng mặt làm việc và bán kính bánh xe (mm)
(N / mm 2 )
E: mô đun đàn hồi tương đương
, bánh xe làm bằng thép nên có
E = 2,1.105 (N / mm 2 )

.
Thay các thông số vào công thức ta có:
109666,7.2,1.105
σd = 0,418.
= 376,4(N / mm 2 )
80.355

[ σ] d = 750(N / mm 2 )

-[1] có
Ứng suất dập cho phép tra theo bảng 2.19
Vậy kích thước bánh xe đã chọn là an toàn.

2.3. Tính lực cản tĩnh và chọn động cơ
2.3.1. Tính lực cản tĩnh
Lực cản tĩnh chuyển động của bánh xe gồm có lực cản do ma sát và lực cản
do độ dốc đường ray. Thành phần lực cản do gió ở đây là không có, vì cầu lăn làm
việc trong nhà.
Lực cản di chuyển do ma sát theo công thức 3.40-[1]
2.µ + f .d
W1 = (G 0 + Q).
D bx
(2.5)
Trong đó:
G0
: trọng lượng của xe lăn và cả kể bộ phận mang hàng.

Q

: trọng lượng vật nâng.

D bx

: đường kính bánh xe.
d: đường kính ngõng trục lắp ổ của bánh xe.
µ
: hệ số ma sát lăn ( tra bảng 3.7-[1]).
f: hệ số ma sát trong ổ trục (tra bảng 3.8-[1]).
Thay các thông số vào công thức ta có:
20
SV: Lê Văn Tú

Lớp:63DCMX01

Thiết kế máy nâng vận chuyển

GVHD: Đỗ Hữu Tuấn

W1 = (180000 + 120000).

2.0,8 + 0,02.90
= 1436,62(N)
710

Lực cản do độ dốc của đường ray đặt lên cầu (theo công thức 3.41-[1]):
W2 = α.(G 0 + Q)
(2.6)
Trong đó:
α: độ dốc đường ray tra theo bảng 3.9-[1], α = 0,001
Thay các thông số vào công thức ta có:
W2 = 0,001.(180000 + 120000) = 300(N)
W3 = 0

Lực cản do gió:
do cơ cấu làm việc trong nhà.
Tổng lực cản tĩnh chuyển động theo công thức 3.39-[1]:
Wt = k t .W1 + W2 + W3
(2.7)
Kt
: hệ số kể đến lực cản do ma sát thành bánh và mặt đầu moay ơ bánh xe.
K t = 3,2
Theo bảng 3.6-[1] có

Thay các thông số vào công thức ta có:
Wt = 3,2.1436,62 + 300 + 0 = 4897,2(N)
Công suất tĩnh yêu cầu đối với động cơ điện (theo công thức 3.60-[1]):
Wt .vc
4897, 2.105
Nt =
=
= 10,08(kW)
60.1000.ηdc 60000.0,85
Trong đó:
vc
: vận tốc di chuyển của cầu trục (m/s)
ηdc
: hiệu suất truyền động của động cơ. Theo bảng 1.9-[1], với cơ cấu di
chuyển máy trục, bộ truyền bánh răng thì:

ηdc = 0,85

Tương ứng với chế độ làm việc của cơ cấu là nhẹ, sơ bộ chọ động cơ điện
MTF 211-6-[2] có các đặc tính sau đây:
Công suất danh nghĩa:

N dc = 10,5

(kW)

21
SV: Lê Văn Tú

Lớp:63DCMX01

Thiết kế máy nâng vận chuyển

Số vòng quay danh nghĩa:
Mô men vô lăng:

GVHD: Đỗ Hữu Tuấn

n dc = 930

(vòng/phút)
= 4,6(N.m 2 )

(G i .Di2 ) roto

mdc = 120(kg)

Khối lượng:
2.4. Tỷ số truyền chung
Số vòng quay của bánh xe để đảm bảo vận tốc di chuyển xe:
vc
105
n bx =
=
= 47,1
π.D bx π.0,71
(vòng/phút)
Tỷ số truyền chung cần có đối với bộ truyền cơ cấu di chuyển cầu trục:
n

930
ic = dc =
= 20
n bx 47,1
2.5. Kiểm tra động cơ điện về mô men mở máy
Gia tốc lớn nhất cho phép để đảm bảo hệ số an toàn

k b = 1,2

, tính cho hợp

trường lực bám ít nhất (khi không có vật nâng ) theo công thức 3.51-[1]).

g  Gd
d
j0 max =
.
+ G d .f .
− Wt0 ÷
G 0  1,2
D bx

(2.8)
Trong đó:

ϕ = 0,2

là hệ số bám đối với cầu trục làm việc trong nhà.
G
180000

Gd = 0 =
= 90000(N)
2
2
là tổng áp lực lên bánh dẫn khi không có vật
nâng.
Wt0

là tổng lực cản tĩnh khi không có vật, tính như sau:
G0
180000
Wt0 = Wt .
= 4897,2.
= 2938,32(N)
G0 + Q
180000 + 120000

Thay các thông số vào công thức ta có:
9,81  90000.0,2
90

⇒ j0 max =
.
+ 90000.0,02.
− 2938,32 ÷ = 0,67
180000 
1,2
710

Thời gian mở máy tương ứng với gia tốc cho phép trên đây là:

22
SV: Lê Văn Tú

Lớp:63DCMX01

(m/s2)


Thiết kế máy nâng vận chuyển

GVHD: Đỗ Hữu Tuấn

t 0m =

vc
105
=
= 2,61
60.j0 max 60.0,67

(s)
Mô men mở máy tối đa cho phép để không xảy ra trượt trơn, theo công thức
3.54-[1]:
M 0m

2
Wt0 .Dbx
G 0 .D2bx .n dc β.∑ (G i .Di ) I .n dc
=
+

+
2.ic .ηdc 375.i c2 .t 0m .ηdc
375.t 0m

(2.9)

Trong đó:

∑ ( Gi .Di2 ) I = ( Gi .Di2 ) roto + ( Gi .Di2 ) khop = 4,6 + 1,88 = 6,48(N.m 2 )

( G .D )
i

2
i

khop

= 1,88(N.m 2 )

Với
: tra bảng trong tài liệu [2].
Thay các thông số vào công thức ta có:
2938,32.0.71 180000.0,712.930 1, 2.6, 48.930
0
Mm =
+
+
= 322,33(N.m)
2.20.0,85

375.2,61
375.202.2,61.0,85
Đối với động cơ điện đã chọn mô men danh nghĩa:
N
10,5
M dn = 9550. dc = 9550.
= 107,82(N.m)
n dc
930
Mô men mở máy trung bình của động cơ theo công thức 2.75-[1]:
(1,8 ÷ 2,5).M dn + 1,1.M dc
M m(dc) =
= 1,8.M dn = 1,8.107,82 = 194,08(N.m)
2
Nhận xét:

M m(dc) < M 0m

như vậy động cơ đã chọn thỏa mãn điều kiện về bám.
kb

Nhưng để chắc chắn ta kiểm tra ta kiểm tra thêm hệ số bám
.
2
2
β.∑ (G i .Di ) I .n dc
G 0 .D bx
.n c
t 0m =
+

375.(M m − M 0t ) 375.(M m − M 0t ).ic2 .ηdc
(2.10)
Trong đó:
W 0 .D
2938,32.0,71
M 0t = t bx =
= 61,36(N.m)
2.i c .ηdc
2.20.0,85
Thay các thông số vào công thức ta có:
23
SV: Lê Văn Tú

Lớp:63DCMX01


Thiết kế máy nâng vận chuyển

t 0m =

GVHD: Đỗ Hữu Tuấn

1,2.6,48.930
180000.0,712.930
+
= 5,13(s)
375.(194,08 − 61,36) 375.(194,08 − 61,36).20 2.0,85

Gia tốc thực tế khi mở máy:
j0m =

vc
105
=
= 0,34(m / s 2 )
0
60.t m 60.5,13

Hệ số an toàn về bám theo công thức 3.49-[1]:
G d .ϕ
kb =
d
j0m
0
Wt − G d .f .
+ G0.
D bx
g
kb =

(2.11)

90000.0,2
= 2,01 > 1,2
90
0,34
2938,32 − 90000.0,02.
+ 180000.
710
9,81

Kết luận: vậy động cơ đã chọn thỏa mãn yêu cầu.
2.6. Phanh
Gia tốc hãm khi không có vật nâng, theo bảng 3.10-[1], tương ứng với tỷ số

ϕ = 0,2

bánh dẫn so với tổng số bánh xe là 50% và hệ số bám
.
0
2
jph = 0,75(m / s )
Từ đó ta chọn:
vc
105
t 0ph =
=
= 2,33(s)
0
60.jph 60.0,75
Với phanh đặt ở trục thứ nhất, mô men phanh xác định theo công thứ 3.58-[1]
2
Wt0*
G 0 .D2bx .n dc .ηdc β.∑ (G i Di ) I .n dc
M ph = −
+
+
2.ic .ηdc
375.i c2 .t 0ph
375.t 0ph

(2.12)
Trong đó:
2.µ + f .d
2.0,8 + 0,02.90
Wt0* = W10* = G 0 .
= 180000.
= 862(N)
D bx
710
Thay các thông số vào công thức ta có:
862.0,71 180000.0,712.930.0,85 1, 2.6,48.930
M ph = −
+
+
= 195,5(N.m)
2.20.0,85
375.2,33
375.202.2,33
24
SV: Lê Văn Tú

Lớp:63DCMX01


Thiết kế máy nâng vận chuyển

Căn cứ vào

GVHD: Đỗ Hữu Tuấn

M ph = 195,5(N.m)

, ta chọn phanh má TKT-300/200 (phanh điện

M ph = 235,4(N.m)

từ dòng điện xoay chiều) theo [2] có mô men phanh
.
Kiểm tra tình hình làm việc của phanh đã chọn:
G d .ϕ
90000.0, 2
kb =
=
= 1,395 > 1,2
0
0,75
jh
0*
180000.
− 862
G o . − Wt
9,81
g
Khi có vật, thời gian phanh xác định theo công thức 3.57-[1]:
β.∑ (G i .Di2 ) I .n dc (G 0 + Q).D 2bx .n dc .ηdc
t ph =
+
375.(M ph + M*t )
375.(M ph + M*t ).i c2
(2.13)

Trong đó:
W .D
1436,62.0,71
M*t = 1 bx =
= 30(N.m)
2.ic .ηdc
2.20.0,85
Thay các thông số vào công thức ta có:
1,2.6,48.930
(180000 + 120000).0,712.930.0,85
t ph =
+
= 3,07(s)
375.(235, 4 + 30)
375.(235, 4 + 30).20 2
Gia tốc hãm sẽ là:

jph =

vc
105
=
= 0,57(m / s 2 )
60.t ph 60.3,07

Gia tốc hãm nằm trong khoảng thường dùng (0,3 0,6 m/s2) đối với những cầu
trục thông thường như vậy phanh chọn đã hợp lý.
Vì đã chọn phanh tiêu chuẩn có mômen phanh vừa sát yêu cầu, nên có thể
xem phép tính phanh đã xong.
2.7. Bộ truyền

Theo sơ đồ cơ cấu di chuyển của xe như hình vẽ. Ta dùng hộp giảm tốc bánh
răng trụ đặt thẳng đứng. Hộp giảm tốc này phải đảm bảo các yêu cầu sau:
n dc = 930
Với CĐ% = 25%, số vòng quay ở trục đầu vào
(vòng/phút), công
suất truyền đến hộp giảm tốc là

N = 10,08(kW)

và tỷ số truyền i = 20.

25
SV: Lê Văn Tú

Lớp:63DCMX01