( ĐỦ BẢN VỄ) ĐỒ ÁN MÁY NÂNG VẬN CHUYỂN 2 DẦM

PHẦN I
GIỚI THIỆU MÁY NÂNG VẬN CHUYỂN
I. GIỚI THIỆU MÁY NÂNG VẬN CHUYỂN.
Máy nâng chuyển là thiết bị dùng để thay đổi vị trí của đồi tượngnhờ 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.Phân loại máy nâng chuyển:
1.1. Căn cứ vào chuyển động chính: Chia làm hai loại
-Máy nâng
-Máy vận chuyển liên tục
1.2. Căn cứ vào cấu tạo và nguyên tắc làm việc:
-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 nối
-Cần trục cáp
2. Điều kiện an toàn của máy trục:
Trong thực tế tần suất xảy ra tay 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 cố khi chi tiết máy hoạt động
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 .
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 .
Trang 1


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.
II. GIỚI THIỆU VỀ CƠ CẦU TRỤC:

1.Phân loại cầu trục:
a.Theo công dụng:
-Cầu trục có công dụng dùng chung
-Cầu trục chuyên dụng
b.Theo kết cấu dầm cầu:
-cầu trục một dầm
-Cầu trục hai dầm
c.Theo cách tựa của dầm:
-Cầu trục tựa
-Cầu trục treo
d.Theo cách bố trí cơ cấu cơ cấu di chuyển cầu trục:
-Cầu trục dẫn động chung
-Cầu trục dẫn động riêng
2.Tải trọng:
2.1. Tải trọng nâng dang nghĩa Q,N.
-Là trọng lượng lớn nhất mà máy có thể nâng được.
Q = Qm +Qh
Qm :Trọng lượng thiết bị mang
Trang 2


Qh:trọng lượng danh nghĩa của vật nâng ma máy có thể nâng được
2.2. Tải trọng do trọng lượng bản thân.
-Trong khi tính toán, thiết kế máy mới thường bỏ qua trọng lượng các chi tiết
(trừ một số chi tiết có trọng lượng lớn)
2.3. Tải trọng của gió.
-Đối với máy làm việc trong nhà thì áp lực gió không đáng kể có thể bỏ qua
2.4.Tải trọng phát sinh khi vận chuyển.
-Bao gồm các tải trọng do trọng lượng bản thân và các tải trọng động phát
sinh khi vận chuyển:

+Tải trọng theo phương đứng khi vận chuyển trên ray lấy bằng 60% ÷ 80%
tải trọng do trọng lượng bản thân
+Tải trọng động theo phương ngang lấy bằng 80% ÷ 90% tải trọng do trọng
lượng của bản thân.
2.5. Tải trọng khi dựng lắp.
-Khi này tải trọng do trọng lượng bản thân lấy tăng 15% ÷ 20%. Và phải kể
đến tải trọng gió cũng như các lực phát sinh trong quá trình lắp.
2.6. Tải trọng động :
-Để khảo sát động lực học máy cần xây dựng mô hình bài toán về động lực
học của máy. Các cơ cấu máy nên tìm cách qui về sơ đồ đơn giản nhất .
3. Đặc điểm tính toán của cầu trục:
3.1. Trình tự tính toán của cầu trục.
-Xác định các thông số cơ bản.
-Xác định các các kích thước hình học của các bộ phận trên cầu trục và tải
trọng tính toán
-Xác dịnh các vị trí tính toán
Thiết kế các cơ cấu: cơ cấu nâng thiết bị mang, cơ cấu di chuyển xe,…
-Thiết kế, tính toán kết cấu thép
-Thiết kế các hệ thống điều khiển
-Thiết kế thiết bị an toàn
3.2. Xác định khoảng cách giữa các bánh xe di chuyển cầu trục trên dầm cuối.
- Khi bị xô lệch thì bị sinh ra lực cản phụ W nên sinh ra môn men xô lệch
M=
ray :

N=

W .L
mô men này sinh ra phản lực N giữa thành bánh xe và cạnh
2

M W .L
=
E
2E

Để đảm bảo cho bánh xe vẫn quay thì:
E
≥ f
L

f : hệ số giữa thành bánh xe và cạnh ray
Trang 3


f=

1
1
÷
5
7

Hình 1:sơ đồ lực tác dụng giữa bánh xe và ray
3.3. Đặc điểm tính toán của dầm chính cầu trục
-Độ võng lớn nhất của dưới tác dụng của trọng lượng xe và tải trọng danh nghĩa,
cùng thiết bị mang vật đặt ở giữa dầm không được vượt quá :
1
L với cầu trục dẫn động bằng tay
100

1
L với cầu trục một dầm dẫn động bằng máy
+
500
1
L với cầu trục hai dầm dẫn động bằng máy
+
700

+

- Đối với có dầm hộp phải kiểm tra thời gian dao đọng tắt dần ủa kết cấu thép
3.4. Tính trục truyền của cơ cấu di chuyển.
-Tính trục phải thực hiện đầy đủ các phép tính trụcthông thường tính sơ bộ, tính
độ bền mỏi, có thể kiểm tra độ cứng xoắn và dao động Cơ

Chương I: PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN
Trang 4


1. Lựa chọn kết cấu dầm
a.Phương án 1: Hai dầm kết cấu dạng hộp
-Trên dầm chính có hai thanh ray để xe lăn di chuyển

Hình 2: kết cấu hai dầm dang hộp
-Kết cấu dầm dạng hộp nên việc tính toán đơn giản,thời gian chế tạo và lăp ghép
nhanh,việc bảo dưỡng cũng đơn giản. Do đó giá thành giảm
b.Phương án 2 :Kết cấu hai dầm kiểu giàn
-Dầm là một khung giàn gồm các thanh liên kết với nhau bằng hàn và bắt bulung

Hình 3 : Kết cấu hai dầm kiểu giàn

Với kết cấu kiểu này thì khối lượng dầm nhỏ, nhưnng phức tạp, khó chế tạo vì
nhiều chi tiết , quá trình chế tạo và lắp ráp mất thời gian , việc kiểm tra bảo dưỡng
khó khăn .Do đó giá thành chế tạo cầu trục cao
c.Phưong án 3: Kết cấu loại một dầm
Trang 5


-Kết cấu dầm có dạng chữ I
A

A

A A

Hình 4: Kết cấu một dầm
-Dạng kết cấu này đơn giản , dễ tính toán, chế tạo, lắp ghép đơn giản, bảo
dưõng kiểm tra dễ dàng, nhưng chịu tải ít. Phù hợp với những cầu trục có tải
trọng nhỏ dưới 5 tấn và khẩu đọ nhỏ
Kết luận :Từ yêu cầu về số liệu ban đầu về cầu trục , như vậy ta chọn kết cấu dầm
dạng: hai dầm dạng hộp, thì đủ khả năng chịu tải và kết cấu đơn giản
2. Chọn phương án truyền động cơ cấu nâng
a.Phưong án 1:

1

2

3

4

1. Động cơ điện .
2. Khớp nối.
3. Khớp nối và phanh.
4. Hộp giảm tốc
-Với kết cấu này động cơ truyền động đến hộp giảm tốc qua khớp nối trục ra của
hộp giảm tốc không trùng với trục tang, mà truyền qua bộ truyền bánh răng. Kết
cấu này thích hợp khi dùng palăng đơn. Kết cấu này phức tạp nhiều chi tiết, tốn
nhiều ổ, còn có bộ truyền ngoài không an toàn
Trang 6


b. Phương án 2:
4

1

2

3

1. Động cơ điện
2. Khớp nối kết hợp phanh
3. Hộp giảm tốc
4. Tang
-Với phương án này kết cấu nhỏ gọn .Trục tang và hộp giảm tốc là một nên
khó chế tạo, lắp rắp và bảo dưỡng lục phân bố trên tang không ổn định làm ảnh
hưởng đến hộp giảm tốc

c.Phương án 3:

Trang 7


4

1

6

2

3

1. Động cơ điện
2. Khớp nối kết hợp với phanh
3. Hộp giảm tốc
4. Tang
6. Khớp nối
Trường hợp này giống phương án 2 nhưng có thêm khớp nối, nên cố thể khắc
phục được một số nhược điểm của phương án trên như: Dễ chế tạo, lắp ghép, bảo
dưỡng
Kết luận: với các ưu điểm trên nên ta chọn phương án 3 là phù hợp
3.Phương án truyền động và di chuyển xe lăn:
a.Phương án 1:

Trang 8

1

5

2

4

4

3

4

5

1. Động cơ điện.
2. Phanh kết hợp với nối trục
3. Hộp giảm tốc
4. Nối trục
5. Bánh xe
-Phương án nhỏ gọn gồm một hộp giảm tốc, một động cơ, bốn khớp nối.
Truyền động đơn giản, chiếm ít trên xe lăn thuận tiện cho việc bố trí trên các xe
lăn
b.Phương án 2:
1

5

2

5

3

4

1. Động cơ điện
2. Phanh kết hợp với nối trục
3. Hộp giảm tốc
Trang 9


4. Khớp nối
5. Bánh xe
- Phương án này kết cấu gọn nhẹ, đơn giản, truyền động chắc chắn có sự đồng
bộ giữa hai bánh xe cao, nhưng khoảng cách giữa hai bánh xe bị hạn chế
c. Phương án 3:

2

1

1

2

3

5

4

4

3

5

1. Động cơ điện
2. Phanh kết hợp với nối trục
3. Hộp giảm tốc
4. Khớp nối
5. Bánh xe
-Phương án này dẫn động cho hai động cơ riêng biệt, phương án này tốn nhiều
động cơ, phanh ,việc giả quyết đồng vận tốc giữa hai bánh xe khó khăn
Kết luận: như phân tích trên ta chọn phương án 1, do nhỏ gọn dễ chế tạo, ít tốn
kém, chiến ít không gian
4- Lựa chọn phương án truyền động di chuyển cầu:
a. Phương án 1:

Trang 10


4

2

3
5

1

4

4

3
4

4

5

1. Động cơ điện
2. Khớp nối kết hợp với phanh
3. Hộp giảm tốc
4. Khớp nối
5. Bánh xe
-Phương án này dùng hai hộp giảm tốc, và nhiều khớp nối, nhưng hộp giảm tốc ở
gần bánh xe nên quá trình truyền mômen từ động cơ đến hộp giảm tốc nhỏ nên có
thể giảm đường kính trục
b. Phương án 2: dùng hai động cơ

Trang 11


3

5

5

1

1

2

3

4

4

5

1. Động cơ điện
2. Phanh kết hợp với khớp nối
3. Hộp giảm tốc
4. Khớp nối
5. Bánh xe
-Phương án này phải dùng nhiều động cơ và hộp giảm tốc, khó giải quyết vấn đề
đồng vận tốc ở hai bánh xe, chỉ phù hợp với những cầu trục tải trọng lớn.
c. Phương án 3: dùng một động cơ một hộp giảm tốc

4

4

4

4

5
3

1

2

1. Động cơ điện
2. Phanh kết hợp với nối trục
3. Hộp giảm tốc
Trang 12

4

4

5


4. Nối trục
5. Bánh xe
-Phương án này dùng hộp giảm tốc gần với động cơ nên khoảng cách từ hộp
giảm tốc đến bánh xe lớn nên phải dùng trục lớn
Kết luận: Như đã phân tích trên thì ta chọn phương án một phù hợp với các số
liệu theo yêu cầu

PHẦN 2
TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ CƠ CẤU NÂNG
2.1. Phân tích chung :
2.1.1.Yêu cầu khi tính toán và thiết kế cơ cấu nâng:
Cơ cấu nâng dùng để nâng hạ vật theo phương thẳng đứng. Ngoại lực là
trọng lưc và lực quán tính tác dụng lên vật nâng.Có hai loại cơ cấu nâng :Cơ cấu
nâng dẫn động bằng tay, và cơ cấu nâng dẫn động bằng điện. Do cơ cấu dẫn động
bằng tay không phù hợp yêu cầu thiết kế nên ở đây không đi vào phân tích.
Còn cơ cấu nâng dẫn động bằng điện, do tính chất quan trọng và yêu cầu cao
nên cơ cấu phải đảm độ an toàn, độ tin cậy,độ ổn định cao khi làm việc. Do đó,cơ
cấu nâng phải được chế tạo nghiêm chỉnh với chất lượng tốt của tất cả các khâu,
khác với cơ cấu bằng tay, ở đây dùng tang kép quấn một lớp cáp, có cắt rãnh đảm
bảo độ bền lâu cho cáp.Bộ truyền phải được chế tạo dưới dạng hộp giảm tốc kín,
ngâm dầu, bôi trơn tốt, các ổ trục thường dùng ổ lăn.Thiết bị phanh hãm thường
dùng là phanh má thường đóng.
2.1.2. Cơ cấu nâng :
Các số liệu ban đầu:
-Trọng tải :
Q = 10T = 100000N
-Trọng lượng bộ phận mang:
Qm = 2100N
Trang 13


-Khẩu độ:
L = 8 (mét).
- Độ cao nâng:
H = 6(mét).
-Vận tốc nâng:
Vn = 14,7 (m/phút);

Chế độ làm việc của các cơ cấu là chế độ trung bình.

2.1.3 Sơ đồ động học cơ cấu nâng:
4

6

1

2

3

Hình 2.1 cơ cấu nâng
1.Động cơ điện
2. Khớp nối kết hợp với phanh
3. Hộp giảm tốc
4. Tang
5. Khớp nối
Dùng sơ đồ này với kiểu nối tang của trục ra hộp giảm tốc bằng nối trục, ta
sẻ được kích thước chiều dài nhỏ gọn, đồng thời đảm bảo việc chế tạo từng cụm
riêng, tháo lắp dễ dàng.

2.2. Tính tốn cơ cấu nâng:
2.2.1. Chọn loại dây cáp:
Vì cơ cấu làm việc với động cơ điện, vận tốc cao, ta chọn cáp để làm dây cho
cơ cấu là loại dây có nhiều ưu điểm hơn các loại dây khác như xích hàn, xích tấm và
loại dây thơng dụng nhất trong ngành máy trục hiện nay.
Ta khơng chọn dây xích vì xích nặng hơn khoảng 10 lần so với cáp, xích có
thể đứt đột ngột do chất lượng mối hàn kém (nếu là xích hàn).

Trong các kiểu kết cấu dây cáp thì kết cấu kiểu ЛK -P theo ГOCT 2588-55
có tiếp xúc đường giữa với các sợi thép các lớp kề nhau, làm việc lâu hỏng và được
Trang 14


sử dụng rộng rãi. Vật liệu chế tạo là các sợi thép có dưới hạn bền
1200÷2100(N/mm2). chọn cáp LK-O- 6x19+7x7 (theo trang II)
Loại cáp này LK, với 6 dánh, mỗi dánh 19 sợi có lớp sợ thép ngoài cùng như
nhau, lỏi thép của dánh được bện từ 7 dánh, mỗi dánh 7 sợi thép
Với giới hạn bền các sợi thép trong khoảng 1600÷1800N/mm2,
2.2.2. Palăng giảm lực:
Để giảm lực căng và tăng tuổi thọ cho dây cáp của cơ cấu nâng khi nâng với
tải trọng lớn ta dùng một palăng.
Trên cầu lăn dây cáp nâng được cuốn trực tiếp lên tang. Do cầu lăn thực hiện
việc nâng hạ vật nâng theo chiều thẳng đứng nên để tiện lợi trong khi làm việc ta
chọn palăng kép có hai nhánh dây chạy trên tang. tương ứng với trọng tải cầu lăn
theo Bảng 2-6[I] chọn bội suất palăng a=2. Palăng gồm hai ròng rọc di động và một
ròng rọc không di chuyển làm nhiệm vụ cân bằng.

Hình 2.2 sơ đồ nguyên lý Palăng.
Lực căng lớn nhất xuất hiện ở nhánh dây cáp cuốn lên tang khi nâng vật.
Q0 (1 − λ )
S max =
Bảng 2. 19[I].
m(1 − λ a ).λt
Trong đó:Q0 = Q+Qm = 100000+2100 = 102100(N).
λ = 0,98:hiệu suất một ròng rọc với điều kiện ròng rọc đặt trên ổ lăn.
bôi trơn tốt bằng mỡ. Bảng 2-5(I)
a = 2 : Bội suất của palăng
m = 2 : Số nhánh cáp cuốn lên tang.

t = 0 : Vì số dây cáp trực tiếp cuốn lên tang không qua ròng rọc chuyển
hướng.
Trang 15


Vậy : S max =

Q0 (1 − λ )
102100(1 − 0,98)
=
= 25800( N )
a
t
m(1 − λ ).λ 2(1 − 0,982 ).0,980

Hiệu suất của palăng xác định theo công thức 2-21[I].
So
Qo
102100
=
=
= 0,99
S max m.a.S max 2.2.25800
Qo
Trong đó : So =
m.a

ηp =

2.2.3 Tính kích thước dây cáp :

Kích thước dây cáp được chọn dựa vào công thức 2-10 –[I].
Sd ≥ Smax.n
Sđ : Lực kéo đứt dây theo bảng tiêu chuẩn ,N
Smax : Lực căng lớn nhất trong dây , N
n = 5,5 :Hệ số an toàn bền của cáp Bảng 2-2-[I]
Sđ = 25800.5,5 = 142000 (N)
Xuất phát từ điều kiên theo công thức (2-10) với loại dây đã chọn trên, với
dưới hạn bền của sợi σ b = 1600 N/mm2.Chọn đường kính dây cáp dc = 16,5 mm có
lực kéo đứt là Sđ = 141500 (phụ lục 12 của TCVN 4244-86)
Vậy dây cáp được chọn đạt yêu cầu.
2.2.4 Tính các kích thước cơ bản của tang và ròng rọc
a) Đường kính tang :
Đường kính nhỏ nhất cho phép đối với tang và ròng rọc phải thích hợp với
cáp để tránh cáp bị uốn nhiều gây ra mỏi và đảm bảo độ bên lâu cho cáp.
Đường kính nhỏ nhất cho phép của tang được xác định theo công thức 212[I].
Dt ≥ dc.(e-1).
e = 25 hệ số đường kính tang, theo Bảng 2. 4-[I].
Dt ≥ 16,5.(25-1) = 396(mm).
Ở đây ta chọn đường kính tang và ròng rọc giống nhau : Dt = Dr = 400(mm)
Ròng rọc cân bằng không phải là rọc làm việc nên có thể chọn đường kính
nhỏ hơn 20%, so ròng rọc làm việc.
Dc = 0,8. Dr = 0,8.400 = 320(mm).
B) Chiều dài tang :
Chiều dài tang phải được tính toán sao cho khi hạ vật xuống vị trí thấp nhất
trên vẫn còn ít nhất 1,5 vòng cáp dữ trữ, không kể những vòng cáp nằm trong kẹp
(quy định về an toàn ).
Chiều dài toàn bộ của tang xác định theo công thức 2-14-[I] đối với trường
hợp Palăng kép.
L’= L0’+2L1+2L2+L3
Trang 16

L2

L1

L0

L3

L0

L1

L2

L
L

Hình 2.3 Sơ đồ xác định chiều dài tang
Chiều dài một nhánh cáp cuốn lên tang khi làm việc với chiều cao nâng
H = 6mm.
và bội suất Palăng a = 2.
l = H.a = 6.2 = 12 m.
Số vòng cáp phải cuốn ở một nhánh: Theo công thức trang174 [I]
Z=

L
+ Z '0
π ( Dt + d c )

trong đó : Z’0 = 2 số vòng dữ trữ không dùng đến :
Z=

L
12
+ Z '0 =
+ 2 = 11 (vòng)
π ( Dt + d c
3,14(0,4 + 0,01.6,5)

L’0 = 2.Z.t
với bước rãnh cáp :t = dc+(2÷3) hoặc t ≥ 1,1dc,
trong đó dc đường kính cáp.
t = 20 mm
L’0 = 2.Z.t = 2.11.20 = 440 (mm).
Chiều dài L1 là phần tang để cặp đầu cáp, chọn phương pháp chọn thông
thường nên ta nên phải cắt thêm 3 vòng rãnh nữa trên tang, Do đó :
L1 = 3.t = 3.20 = 60 (mm)
Vì tang được cắt rãnh, cáp cuốn một lớp, nên không phải làm thành bên, tuy
nhiên ở hai đầu tang trước khi vào phần cắt rãnh ta để trữ lại một khoảng L 2=20mm.
Khoảng cách L3 :ngăn cách giữa hai nữa cắt rãnh :
L3 = L4-2.hmin.tgα
Theo trang 21[I]
trong đó :L4 khoảng cách giữa hai ròng rọc ngoài cùng giữa hai ổ móc treo.
hmin :khoảng cách nhỏ nhất giữa trục tang với trục các ròng rọc treo móc
Dựa vào kết cấu đã có, có thể lấy sơ bộ:
L4 = 300(mm).
hmin = 800(mm).
Trang 17

tgα = 0,07:góc cho phép dây cáp chạy trên tang bị lệch so với phương
thẳng đứng.
L3 = 300-2.800.0,07 = 200(mm)
Vậy chiều dài toàn bộ của tang sẽ bằng :
L’= L0’+2L1+2L2+L3 = 440+2.60+2.20+200 = 800 mm.
Bề dày thành tang xác định theo công thức : Trang 22- [I]
σ = 0,02.Dt+(6÷10) mm,
σ = 0,02. 400 + (6÷ 10) =15 mm
Tang được đúc bằng vật liệu Gang (CH15-32) loại vật liệu thông dụng phổ
biến nhất có:
Kiểm tra sức bền của tang theo công thức: 2-15-[I]
k .ϕ .S max
σn =
.
σ .t
Smax:
Lực căng cáp lớn nhất ở nhánh cáp cuốn lên tang
σ:
Chiều dầy thành tang ; t bước rãnh
k = 1: Hệ số phụ thuộc số lớp cáp cuốn lên tang. Theo trang 22- [I]
φ = 0,8: Hệ số tính đến sự sắp xếp không đều của dây cáp trên tang.
k .ϕ .S max
1.0,8.25800
σn =
= 68,8 (N/mm2).
=
σ .t
15.20

Tang được đúc bằng gang xám (CH15-32) có giới hạn bền nén là
σbn=565N/mm2. Ứng suất cho phép xác định theo giới hạn bền nén với hệ số an
toàn k=5.
σ
565
σ = bn =
= 113 N / mm2
k

5

Vậy : σn < [σ] : tang đạt yêu cầu về nén:
2.2.5 Chọn động cơ điện :
Công suất tĩnh khi nâng vật bằng trọng tải đựơc xác định:
Theo công thức 2-78 [I]
N=

Q0 .Vn
[kW]
60.1000.η

Với :η hiệu suất của cơ cấu bao gồm :
η = ηp.ηt.η0 = 0,87.
ηp = 0,97 hiệu suất pa lăng. Tra mục 2- chương I – [I]
ηt = 0,96 hiệu suất tang, tra bảng1-9- [I]
η0 = 0,94 hiệu suất của bộ truyền có kể cả khớp nối, xuất phát từ bảng số
liệu bảng 1-9 –[I],với giả thiết bộ truyền được chế tạo thành hộp giảm tốc hai cấp
bánh răng trụ.

Trang 18

Vậy : N =

Q0 .vn
100000.14,5
=
= 27,8 (kW).
60.1000.η 60.1000.0,87

Tương ứng với chế độ trung bình, sơ bộ chọn động cơ điện MT 51 -8 có các
đặc tính sau đây.
Công suất danh nghĩa
: Ndc = 22( kW).
Số vòng quay danh nghĩa: ndc = 723 (vòng/phút).
M max
= 3,0
M dn

Hệ số quá tải:
Mô men vô lăng:
Cosφ = 0,69
Khối lượng động cơ:

(Gi.Di2)rôto = 44 Nm2
mdc = 435 kg.

2.2.6 Tỷ số truyền chung :
Tỷ số truyền chung từ trục động cơ đến trục tang theo công thức 3-15[I].
i0 =

n dc
nt

Số vòng quay của tang để đảm bảo vận tốc nâng cho trước.
nt =

vn .a
14,5.2
=
= 22,2 vòng/phút
π .D0 3,14.(0,4 + 0,0165)

a =2: bội suất palăng
Vậy tỷ số truyền cần có : i0 =

ndc 723
=
= 32,5 .
nt
22,2

2.2.7 Kiểm tra động cơ điện về nhiệt :
Q

Q
0,5Q
0,3
Q
0,6

t

0,2
tt

0,2
t

Hình 2.4. Sơ đồ gia tải của cơ cấu nâng

Trang 19

T


Sơ đồ thực tế sử dụng cầu lăn theo trọng tải cho trên hình 2.4
Q1 = Q; Q2 = 0,5Q; Q3 = 0,3Q Và tỷ lệ thời gian làm việc với các trọng lượng
này là 3:1:1.
Động cơ điện đã chọn các công suất danh nghĩa nhỏ hơn công suất tĩnh yêu cầu
khi làm việc, do đó phải được kiểm tra về nhiệt.
Để kiểm tra đựơc nhiệt động cơ, ta lần lượt xác định các thông số tính toán
trong các thời kỳ làm việc khác nhau của cơ cấu.
Các thông số cần xác định :
a) hiệu suất của cơ cấu không tính hiệu suất palăng khi làm việc với vật nâng
trọng lượng bằng trọng tải : η = ηt.η0 = 0,96.0,92 = 0,88.
b) Momen trục động cơ khi nâng vật, theo công thức 2-79- [I].
S max .D0 .m 25800.0,4165.2
=
= 382 Nm.
2.i0 .ηt

2.32,5.0,88

Mn =

c) Lực căng dây trên tang khi hạ vật, theo công thức 2-22 [I].
Q.(1 − λ ).λa + t −1 102100.(1 − 0,98).0,98
Sh =
=
= 25400 N
(1 − λa ).m
2.(1 − 0,982 ).0,980
D) Momen trục động cơ khi hạ vật, theo công thức 2-80 [I].
S h .D0 .m.η 25400.0,4165.2.0,88
Mh =

2.i0

=

2.32,5

= 284 Nm

e) Thời gian mở máy khi nâng vật, theo công thức 3-3 [I].
β ∑ (Gi Di2 ).n1
Q0 .D02 .n1
n
tm =
+
375( M m − M n ) 375( M m − M n ).a 2 .i02 .η

∑G D
i

2
i

≈(GiDi2)rôto+GiDi2)khớp=44 +52,8 = 96,8 Nm2

Với Momen vô lăng :(GiDi2)rôto = 44 Nm2
( GiDi2)khớp = 52,8 Nm2.
(với d đường kính ngoài cùng của khớp nối và G trọng lượng của khớp nối.
chọn sơ bộ d=300mm, trọng lượng của khớp nối là G=500N.
( GiDi2)khớp = 0,45.G.d2 = 52,8 Nm2
Ta có :β=1,1 ÷ 1,2 , Hệ số ảnh hưởng quán tính các chi tiết trên các trục sau
trục I
β ∑ Gi D i = 1,1.96,8 = 106,48 Nm 2 .
2

Mm Momen mở máy của động cơ, đối với động cơ đã chọn là động cơ điện
xoay chiều kiểu dây cuốn, Mm xác định theo công thức 2-75[I].
Mm =

M mma + M m min (1,8 ÷ 2,5) M dn + 1,1M dn
=
= 1,8M dn
2
2

Mdn: momen danh nghĩa động cơ :

Trang 20


M dn = 9550.

N dc
22
= 9550
= 287 Nm
ndc
723

Mm = 1,8.287 = 517 Nm.
Do đó : khi Q1 = Q
52,8.723
102100.0,41652.723
t =
+
= 0,823 ,s
375.(517 − 382) 375(517 − 382).22.32,52.0,87
n
m

Gia tốc mở máy là:Q1 = Q
j=

vn
14,5
=

= 0,294m / s 2
n
60.tm 60.0,823

Thời gian mở máy khi hạ vật: theo công thức 3-9-[I]
β ∑ (Gi Di2 ).n1
Q0 .D02 .n1
h
tm =
+
375( M m + M n ) 375( M m + M n ).a 2 .i02 .η
tmh =

52,8.723
102600.0,41652.723
+
= 0,14s .
375.(517 + 284) 375(517 + 284).22.32,52.0,87

Trên đây trình bày cách tính toán các thông số cho trường hợp Q1=Q.
các trường hợp Q2; Q3 cũng tương tự, kết quả phép tính các thông số cho các trường
hợp tải trọng khác nhau được ghi theo bảng dưới đây:
Các thông số cần tính
η
Sn
Sh
Qo
Mn
Mh

Đơn vị

Q1=Q
0, 87

Q2=0, 5Q
0, 84

Q3=0, 3Q
0, 75

N

25800

13200

8230

13000
52100
203
140
0,456
0,218

8070
32100
141
78

0,376
0,238

N
25400
N
102100
Nm
382
Nm
284
n
tm
S
0,823
h
tm
S
0,14
Thời gian chuyển động với vận tốc ổn định :
tv =

Ghi chú

60.H 60.12
=
= 24,75s
vn
14,5

Momen trung bình bình phương có thể xác định theo công thức gần đúng
(Nm), theo công thức 2-37-[I] :
M tb =

∑t

m

M m2 ∑ t m + ∑ M t2 t v

∑t

.

: tổng thời gian mở máy trong các thời kỳ làm việc với tải trọng khác

nhau, s
Trang 21


Mt:
momen cản tỉnh tương ứng với tải trọng nhất định trong thời gian
chuyển động ổn định với tải trọng đó, Nm.
t v:
thời gian chuyển động với vận tốc ổn định khi làm việc với từng tải
trọng .

∑t :

toàn bộ thời gian đông cơ làm việc trong một chu kỳ bao gồm thời gian

làm việc trong các thời kỳ chuyển động ổn định và không ổn định, s.
Mm momen mở máy của động cơ điện, Nm.
517 2 (3.0,823 + 0,456 + 0,376 + 3.0,14 + 0,218 + 0,238) +
M tb =

= 283 (Nm).
24,75(3.3802 + 2032 + 1412 + 3.2842 + 1402 + 782 )
24,75.10 + 3.0,823 + 0,456 + 0,376 + 3.0,185 + 0,218 + 0,238
Công suất trung bình của động cơ phát ra là: theo công thức 2-76 [I].
N tb =

M tb .ndc 283.723
=
= 21,4 Kw .
9550
9550

Kết quả phép tính kiểm tra về nhiệt cho thấy động cơ điện được chọn là
MT42-8
Có công suất danh nghĩa là Ndn = 22Kw. hoàn toàn thoả mãn yêu cầu khi làm
việc.
2.2.8 Tính và chọn phanh :
Phanh dùng để hãm hoặc điều chỉnh tốc độ cơ cấu, triệt tiêu được động năng
của các khối lượng chuyển động tịnh tiến và chuyển động quay. Tất cả các cơ cấu
máy trục đều phải dùng thiết bị phanh hãm, nhất là các cơ cấu làm việc vận tốc cao.
Mà trong đó sự an toàn trong quá trình nâng hạ đều phụ thuộc vào hệ thống phanh,
do đó cơ cấu nâng của cầu trục phải trang bị thiết bị phanh hãm để đảm bảo độ an
toàn. Quá trình phanh được thực hiện bằng cách đưa vào cơ cấu lực cản phụ dưới
dạng ma sát nảy sinh ra momen phanh.

Phanh được dùng có thể có nhiều loại: phanh đai, phanh một má, phanh hai
má, phanh áp trục, phanh ly tâm …. vvv…. có thể phanh thường đóng hoặc thường
mở, ở đây ta chọn phanh hai má loại phanh thường đóng và được bố trí trên trục
động cơ. vì những lý do sau :
Loại phanh này có kích thước nhỏ ngọn hơn các loại phanh khác.
Lực phanh tác dụng đối xứng lên trục đặt phanh.
Đảm bảo đóng mở nhịp nhàng giữa các má phanh với bánh phanh nên độ an
toàn sẽ cao hơn cho cơ cấu nâng khi làm việc với tải trọng lớn.
Phanh thường đóng làm việc an toàn hơn phanh thường mở, khi có sự cố xảy
ra thì phanh vẫn đóng vật nâng ở tư thế treo, không bị rơi đột ngột.
Đặt phanh trên trục đông cơ thì mômen phanh nhỏ hơn ở các vị trí khác, do
đó kích thước, trọng lượng của phanh sẽ nhỏ hơn và tính an toàn cũng cao hơn. để
chọn phanh làm việc có hiệu quả và an toàn ta dựa vào giá trị momen phanh yêu
Trang 22


cầu Mph. omen phanh của cơ cấu nâng được xác định từ điều kiện giữ vật nâng treo
ở trạng thái tĩnh với hệ số an toàn n.
Mph = n. Mt ≤ [Mph] . 2-2-[2]
Trong đó : n hệ số an toàn của phanh, phụ thuộc vào chế độ làm việc đối với chế độ
làm việc nhẹ : n = 1,5 ; trung bình n = 1,75; nặng n = 2 ; rất nặng n = 2,5.
Phanh được đặt trên trục động cơ nên:
Momen phanh được tính :
n.Q0 .D0 .η 1,75.102100.0,4165.0,87
M ph =
=
= 498 Nm
2.a.i0

2.2.32,5

Trong đó η hiệu suất cơ cấu nâng
n =1,75 hệ số an toàn, theo bảng 3- 2 -[1].
D0: đường kính tang tính đến tâm cáp.
Q0 : trọng tải và trọng lượng bộ phận.
Dựa vào điềư kiện (2.2) ta chọn loại phanh, tuy nhiên không nên chọn loại
phanh có momen phanh danh nghĩa lớn hơn moen phanh yêu cầu nhiều quá vì như
vậy sẽ tải trọng động lên cơ cấu khi phanh.
Qua Việc phân tích tính toán ở trên,ta chọn loại phanh má điện xoay chiều,
ký hiệu TKT-300 đảm bảo mômen phanh danh nghĩa vừa đúng Mph=500Nm
Lực đóng phanh được xác định theo công thức 2-34-[I].
P =

M ph .l1
D0 . f .η .l
12

9

8

10

11

14

7

13

D

D

6

l
L

l1

4
5

1

r

2

r

1
5

3

Hình 2.5 sơ đồ nguyên lý phanh má điện
từ
1 .Bánh phanh; 2, 4. Má phanh; 3, 5. Tay đòn phanh; 6. Nam điện;7 Tay đòn của cơ

cấu tạo lực mở phanh; 8. Lò xo tạo phanh; 9 Lò xo phụ; 10. đai ốc nén lò xo
Trang 23


11. Dai ốc dùng khi bảo dưỡng hoặc thay mới má phanh; 12. Đai ốc điều chỉnh
hành trình phanh;13. ống bao; 14 Thanh đẩy; 15.Vít hạn chế hành trình phanh .
trong đó :
D: đường kính bánh phanh D = 300mm.
f : hệ số ma sát giữa vật kiệu bánh phanh thép các bon C45 và vật liệu
lót phanh ; theo bảng 2-8[T1].
h = 0,9: hiệu suất hệ thống bản lề
l1 = 200mm
l = 420mm.
P=

M ph .l1
Do . f .η .l

498.200
= 1053,9 N
0,3.0,35.0,9

=

Khi mỡ phanh lò xo chính bị ép thêm một khoảng dẫn đến lực sẽ tăng lên.
Giả thiết tăng 10% so với ban đầu, nghĩa cần có lực đẩy
P = 1,1.P = 1053,9.1, 1 = 1159,29 N
Để đạt đực lấy W = 1159,29 N phải xác định momen nam châm hút M n và
khoảng tay đòn đặt lực a.
P =

Mn
= 1159,29 N
a

Chọn khoảng cách tay đòn a=60 mm.
Mn = P.a = 1159,29.0,06 = 69,56 Nm.
vậy có thể chọn nam châm điện có các thông số đây:
Momen nam châm hút: Mn = 69,56 Nm
Tay đòn đặt lực:
a = 60mm.
Momen trọng lượng ngàm nam châm: Mng = 4,2Nm.
Lực lò xo chính khi đóng phanh :
Pc = P + PP +

M ng
a

.

Trong đó : Pp = 2÷8. Lấy Pp = 5kg
Pc = P + PP +

M ng
a

= 1159,29 + 50 +

4200
= 1279,29 N .

60

Lực lò xo chính lớn nhất khi mở phanh có thể giả thiết lớn hơn 10% so với
thường tức là Pcmax = 1,1.1279,29 = 1407,2 N.
Lấy bước dịch chuyển lớn nhất của thanh lõi ngang với phanh là Δx = 4mm.
Định luật húc cho biến dạng lò xo : F = k.Δx
với k : là độ cứng của lò xo
Δx : độ biến dạng lò xo.
1407,2 = k.0,004


k=

1407,2
= 351800 N/m.
0,004

Áp lực má phanh lên bánh phanh.
Trang 24


N =

M ph
D. f

=

498
= 4742,85 N .

0,3.0,35

Áp lực trung bình :
P=

N .360
π .D.B.β 0

Trong đó: B Chiều rộng bánh phanh, lấy B=80mm.
β0 Góc ôm của má phanh lên bánh phanh
lấy :β0=700.
Vậy:

P=

N .360
3606,7
=
= 0,27
N/mm2
π .D.B.β 0 3,14.300.80. 70
360

Theo bảng: 2-10-[I].Áp suất cho phép [p] = 0,4 N/mm2
Khe hở lớn nhất giữa má phanh và bánh phanh xác định theo công thức
2-35-[I].
với h1 và h2 là khe hở lớn nhất và bình thường của thanh lõi ngang phanh h 1= 4mm;
h2 =2,5mm
Khe hở lớn nhất :
Khe hở bình thường :

h1.l1 4.200
=
= 0,96 mm
2.l 2.420
h .l
2,5.200
ε= 2 1 =
= 0,6 mm
2.l
2.420

ε Max =

2.2.9 Bộ truyền :
Bộ truyền sẽ được thiết kế dưới dạng hộp giảm tốc hai cấp bánh răng trụ, trục
ra và trục vào quay về một phía.
Các thông số cần thiết :
Số vòng quay trục vào:
n1 = 723 vòng/phút.
Động cơ dẫn động
:
N = 22 Kw.
Tỉ số truyền chung của hộp là: i = 32,5
a) Phân phối tỷ số truyền:
Trong trường hợp này động cơ nối trực tiếp với trục vào của hộp nên không
thông qua bộ truyền ngoài.
Gọi : icn tỷ số truyền cặp bánh răng cấp nhanh.
icc là tỷ số truyền cặp bánh răng cấp chập.
Để đảm bảo điều kiện bôi trơn :

icn = (1,2÷1,3).icc
chọn icn = 1,2.icc
i cn * i cc = 32,5
i cn = 1,2i cc

 

Vậy tỷ số truyền được phân phối lại như sau:
Trang 25