Đồ án Cơ khí – Thiết kế và quy trình công nghệ chế tạo lắp ráp vận thăng vận chuyển vật liệu xây dựng sức nâng Q300kg chiều cao nâng 20m

PHẦN I : GIỚI THIỆU CHUNG, PHÂN TÍCH LỰA
CHỌN
PHƯƠNG ÁN
Chương 1:

LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN.

1.1.Nhu cầu xây dựng nhà dân, nhà công nghiệp
hiện nay:
Đất nước ta đang trong quá trình phát triển thành
một nước công nghiệp, mục tiêu của Đảng và Nhà
nước đến năm 2020 nước ta căn bản trở thành một
nước công nghiệp, để trở thành một nước công
nghiệp thì nước ta phải có một cơ sở hạ tầng đáp ứng
nhu cầu đó. Do nhu cầu đô thị hóa ngày càng phát
triển mạnh mẽ tốc độ xây dựng nhà dân dụng phát
triển chóng mặt trong những năm vừa qua và chắc
chắn sẽ phát triển mạnh hơn nữa trong những năm tới.
Trong đó những công trình vừa và nhỏ chiếm một số
lượng rất lớn. Để phục vụ cho nhu cầu xây dựng đó thì
trang thiết bị máy móc phục vụ cho xây dựng cũng phát
triển rất sôi nổi, rất nhiều loại máy móc được bày
bán quảng cáo trên thị trường nhưng đa số trong đó là
các thiết bị nhập từ nước ngoài về, với đa số máy
móc đã qua sử dụng hoặc đã lỗi thời, nên chất lượng
của chúng trong quá trình khai thác đạt hiệu quả không
cao. Trong khi đó giá thành của nó lại quá đắt so với
chất lượng của chúng, mà trong đó có nhiều loại máy
có thể chế tạo trong nước hoàn toàn hoặc một phần
với giá thành rẻ và chất lượng không thua kém máy
nhập ngoại như: Cầu trục, Cổng trục, Trạm trộn bê tông

nhựa nóng, Máy lu, máy ép cọc, Máy gim bấc thấm
…..Nói riêng máy chuyên phục vụ cho việc nâng vật
liệu phục vụ cho việc xây dựng, sửa chữa các công trình
xây dựng dân dụng và công nghiệp hiện nay ở nước ta
thường dùng chủ yếu là: Cần truc tháp và Máy vận
thăng, ngoài ra còn loại máy xếp dỡ nữa cũng có thể
làm công việc này nhưng không chuyên như: Cần trục
bánh lốp, Cần trục to, Cần trục bánh xích….Hai loại
Cần trục tháp và Máy vận thăng thì chúng ta đã có
thể chế tạo và đã chế tạo rồi.
5


1.2. Lập phương án và lựa chọn phương án phù hợp
với quy mô xây dựng.
Để vận chuyển vật liệu và thiết bị lên trên các
công trình xây dựng, chúng ta có nhiều thiết bị để thực
hiện công việc này, nhưng hai thiết bị được sử dụng phổ
biến hiện nay là Máy vận thăng có nhiều loại vận
thăng khác nhau nên ta có các lựa chọn sau.
PHƯƠNG ÁN 1: Dùng vận thăng lồng.
Vận thăng lồng được sử dụng nâng hàng và nâng
người rất tiện dụng, có tải trọng nâng lớn. Nhưng có
cấu tạo phức tạp hơn

Hình 1.1: Bố trí chung vận thăng lồng.
Ưu điểm:
Có chiều cao nâng cao, tải trọng nâng lớn và vận
chuyển được người sức nâng thường từ 1T ÷ 2T
Nhược điểm:

Có kết cấu phức tạp, có nhiều cơ cấu, tháp cao
và nặng, nên tốn kém trong quá trình đầu tư.
PHƯƠNG ÁN 2: Máy vận thăng dựa tường
Vận thăng xây dựng là thiết bị chuyên dùng có
bàn nâng hoặc gầu. Chuyển động có dẫn hướng theo
6


phương đứng hoặc gần thẳng đứng, dùng để vận
chuyển người và vật liệu hoặc chỉ vật liệu phục vụ
cho công tác xây dựng và sửa chữa các công trình dân
dụng và công nghiệp.

Hình 1.2 : Bố trí chung vận thăng dựa tường
Ưu điểm :
Kết cấu đơn giản chỉ có một cơ cấu nâng, phần
kết cấu thép gồm một tháp, bàn nâng hoặc lồng,
ngoài ra còn giá đỡ. Do vậy công việc vận chuyển và
lắp đặt nhanh gọn, chế tạo đơn giản.
Nhược điểm:

7


Chiều cao nâng của máy vận thăng nâng hàng từ
9 -100m, sức nâng thường là 300 – 500kg, chỉ nâng hàng
theo một phương thẳng đứng, nên không gian phục vụ
hẹp. Loại vận thăng có cần thì cũng rất ngắn, thường
thì không có cần.
PHƯƠNG ÁN 3: Máy vận thăng đứng tự do

Hình 1.3: Bố trí chung vận thăng đứng tự do
Ưu điểm :
Cấu tạo đơn giản, vận chuyển dễ dàng
Nhược điểm:
Chiều cao nâng không lớn, trọng lượng nâng ít, độ
ổn định không cao.
LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN:
Do quy mô xây dựng các công trình dân dụng và
công nghiệp ở nước ta thường thuộc loại vừa và nhỏ
có độ cao dưới 100m. Để phục vụ cho việc xây dựng
các công trình dạng này người ta thường chọn Máy vận
8


thăng vì những yêu điểm của nó và chức năng của
máy cũng phù hợp với yêu cầu vận chuyển vật liệu
trong xây dựng các công trình vừa và nhỏ.
Còn cần trục tháp chủ yếu phục vụ ở những công
trình có khối lượng xây lắp lớn không gian cần phục vụ
rộng.
Thường trong các công trình lớn người ta kết hợp sử
dụng cả vận thăng và cần trục tháp cùng hoạt động

Chương 2:
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MÁY
VẬN THĂNG
2.1. Giới thiệu chung về máy vận thăng :
2.1.1. Giới thiệu:
Trong lónh vực xây dựng dân dụng và công nghiệp thì

máy vận thăng là một thiết bị chuyên dùng để nâng
vật liệu và người lên các công trình trên cao.
Cấu tạo chung của vận thăng gồm một tháp cao
dưới 100m đối với vận thăng lồng chở người chiều cao
nâng có thể lên tới 150m, bàn nâng để đặt vật liệu
hoặc lồng chở người và vật liệu. Vận thăng thường
chỉ có một cơ cấu nâng, dùng cáp kéo hoặc tự nâng.
Đối với vận thăng lồng chở người có các cơ cấu an
toàn phức tạp hơn, hệ số an toàn của nó cũng cao hơn
rất nhiều. Loại này thường phục vụ chở người lên các
công trình nhà cao tầng. Cơ cấu điều kiển thường đặt
dưới đất đối với máy vần thăng nâng hàng, và đặt
trong lồng đối với máy vận thăng lồng chở người.
Tải trọng nâng đối với máy vận thăng nâng hàng
thường là :300 – 500(kG) tốc độ nâng : 0.3 – 3 (m/s). Đối
với máy vận thăng lồng chở người tải trọng nâng
thường là:0.5 – 2(T) tốc độ 0.6 – 22(m/s).
Thang nâng được đặt cạnh tòa nhà thi công. Thang
nâng chở hàng kiểu cột gồm khung bệ, cột có gắn
dẫn hướng, bàn nâng được cố định trên giá trượt, tời
đảo chiều và tủ điện điều khiển. Giá trượt và bàn
nâng tựa trên dẫn hướng nhờ các con lăn. Cáp của
tời đảo chiều vòng qua các puli trên đỉnh cột và puli
gắn trên bàn nâng, đầu cáp được cố định trên đỉnh
cột. Cột gồm nhiều đoạn nối với nhau bằng bulông
thông qua các mặt bích. Tuỳ theo chiều cao của toà nhà
mà có thể nối thêm các đoạn giữa để tăng chiều cao.
Khi chiều cao của cột trên 10m phải dùng các thanh
9

giằng để cố định vào kết cấu của toà nhà. Để tăng
tính cơ động của thang nâng người ta lắp khung bệ trên
bánh hơi.
Ở vận thăng chuyên dùng nâng chuyển vật liệu
rời người ta không dùng bàn nâng mà dùng gầu. Gầu
có bánh xe và được tời kéo trên ray đặt thẳng đứng
hoặc hơi nghiêng. Gầu tự đổ vật liệu khi bánh xe phía
trước của gầu chạm vào vật chắn, gầu sẽ lật ngược
và vật liệu được đổ ra. Vận thăng với gầu nâng được
sử dụng rộng rãi trong các trạm trộn bê tông xi măng.
Để tăng tính ổn định và tính kinh tế khi chế tạo,
người ta bộ thường bố trí đối trọng dưới khung bệ để
tạo ra momen cân bằng.
Ở máy vận thăng, thường chỉ có một cơ cấu làm
việc, đó là cơ cấu nâng. Ở máy vận thăng đang thiết
kế, cơ cấu nâng bao gồm tang quấn cáp được dẫn động
từ động cơ điện thông qua hộp giảm tốc. Động cơ điện
sử dụng nguồn điện từ điện lưới bên ngoài.
2.1.2. Phân loại:
Theo phương pháp truyền động:
+ Dùng cáp kéo.
+ Tự leo.
Theo công dụng:
+ Máy vận thăng nâng hàng.
+ Máy vận thăng lồng chở người và vật liệu.
2.2. Giới thiệu về máy vận thăng nâng hàng tải
trọng 300 kG chiều cao nâng 20 m.
+ Công dụng : chuyên dùng để chở vật liệu phục
vụ các công trình xây dựng dân dụng và công nghiệp

có chiều cao nâng bé hơn hoặc bằng 20m và có tải
trọng dưới 300 kG.
+ Cấu tạo : Gồm các phần chính sau.
Kết cấu thép : Một tháp có kết cấu dạng dàn gồm
bốn thanh biên và các thanh giằng. Tháp được kết cấu
gồm nhiều đoạn có chiều dài 2 m được nối với nhau
bằng các buloong.
Cơ cấu nâng : Gồm một động cơ truyền đông qua một
hộp giảm tốc thông qua các khớp nối đến tang quấn
cáp.
Ngoài ra còn một số thiết bị khác như : Tủ điện, Giá
đỡ, Bàn nâng….
+ Thông số cơ bản của máy vận thăng thiết kế:
10


Sức nâng : Q
Chiều cao nâng : H
Chiều cao tháp : L
Tốc độ nâng : vn
Khối lượng máy : m

300kG
20 m
22m
21m/ph
1,41Tf

PHẦN II :

THIẾT KẾ KỸ THUẬT

Chương 1:
CẤU NÂNG

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CƠ

1.1. Thông số cơ bản:
Sức nâng : Q = 300kG
Chiều cao nâng : H = 20 m
Chiều cao tháp : L = 22m
Tốc độ nâng : vn = 21m/ph
Khối lượng máy : m = 1,41Tf.
Chế độ làm việc: Trung bình
1.2. Sơ đồ cơ cấu nâng.

1

5

2

3

4

11


Hình 1.1: Sơ đồ cơ cấu nâng

1.Động cơ điện.
2.Khớp nối.
3.Phanh.
4.Hộp giảm tốc.
5.Tang.
Động cơ điện (1) được nối với hộp giảm tốc (4) qua
khớp nối đàn hồi (2), nửa khớp bên phía hộp giảm tốc
được sử dụng làm bánh phanh(3), trục gia hộp giảm tốc
được nối với tang.
1.3. Nguyên tắc hoạt động của cơ cấu nâng.
Khi khởi động cơ cấu bằng điện, động cơ điện
(1)hoạt động sẽ truyền mômen xoắn hộp giảm tốc (4)
nhờ khớp nối đàn hồi (2) mômen xoắn truyền từ hộp
giảm tốc qua tang cũng nhờ khớp nối, vận tốc ra của
hộp giảm tốc phải bằng vận tốc quay của tang để
nâng hạ hàng theo thiết kế. Phanh sử dụng trong cơ cấu
này là loại phanh thường đóng bằng điện.
1.4. Sơ đồ mắc cáp.
Do máy vận thăng là một thiết bị nâng đơn giản
với một cơ cấu nâng. Với máy vận thăng nâng hàng
có tải trọng Q = 300kG ta chọn bội suất của palăng
a = 1 sơ đồ được mô tả như sau:

12


Hình 1.2 : Sơ đồ mắc cáp cơ cấu nâng
1 – Tang tời
2 – Cáp
3 ; 4 – Puli đổi hướng

5 – Đầu cáp gắn vào bàn nâng
1.5. Tính toán chọn cáp.
Cáp được chọn theo điều kiện (1.1).[1]:
S đ  S max n

Trong đó:
Sđ: lực kéo đứt dây cáp tra trong bảng tiêu chuẩn.
Smax: lực căng cáp lớn nhất tại chỗ cuốn lên tang trong
quá trình nâng vật được xác định theo công thức (2.18)
[5]:
S max 

Q
m a  o

+ Q:
Trọng lượng nâng vật. (Q = 0.3T = 3000 (N)
+ a: Bội suất của palăng a = 1
+ m:
Số pa lăng đơn trong hệ thống m = 1
+ 0: Hiệu suất chung của palăng và puli chuyển
hướng (2.1)[2].
 O  P . h

Với:

p

: hiệu suất của palăng
13

h
: hiệu suất của puli chuyển hướng h = 0,98
+p: Hiệu suất chung của palăng . Theo công thức (2.3)
[2]:
1 1   ra
p  
 t
a 1  r

r : Hiệu suất của một puli
r = 0,98 (tra bảng 2.2 [2])
1 1  0,982
0,99
1 1  0,98

 p  
Vậy:

3000
S max 
3156,56 N
1 1 0,99 0,96

n: hệ số an toàn cho phép của cáp thép (n phụ
thuộc vào loại máy và chế độ làm việc, vì chế độ
làm việc trung bình tra bảng 2.3 [2]  n = 5,5).
Sđ  3156,565,5 = 17361 N
Theo tính toán trên và theo chỉ dẫn bảng 2.5 [2].Tra bảng

III.3 [2] chọn cáp bện kép loại K_P lõi theo ГOCT 2688_69
có ký hiệu là 9,1- Г- I- H -200 ГOCT2688 – 69, có các
thông số sau:
Sđ = 50650 KG = 506500 N.
b = 200 kG/mm2.
dc = 9,1 mm
Khối lượng tính toán 1000m cáp đã bôi trơn là 305 Kg.

Hình 1.3: Cấu tạo cáp
Độ bền dự trữ của cáp theo công thức:

14


nt 

Sđ
50650

16 [ n] 5,5
Smax 3156,56

Vậy thõa mãn điều kiện độ bền dự trữ của cáp lớn
hơn hệ số an toàn cho phép.
1.6. Chọn động cơ điện và hộp giảm tốc.
Công suất tónh khi nâng vật bằng tải trọng được
xác định (2.78)[3]:
Nt 

Q.V n

60.1000.

Trong đó:
Q : trọng lượng của vật nâng và bộ phận mang hàng
Vn = 21 (m/ph): vaän tốc nâng hàng
: hiệu suất của động cơ.
 = p . t. b = 0,99 . 0,96. 0,92 = 0,87
p = 0,99: hiệu suất của palăng.
t = 0,96: hiệu suất của tang (tra bảng 1.9 sách tính toán
máy nâng chuyển)
b = 0,92: hiệu suất bộ truyền hai cấp bánh răng trụ (tra
bảng 1.9 [1])
Nt 

3500.21
1,2( KW )
60.1000.0,87

Tra bảng III.20.1 [1] ta chọn loại động cơ cần trục MTF có
rô to dây quấn MTF 012 -6 khi chế độ làm việc 25% có
công suất định mức Nđm = 4,1(kw) khi tốc độ quay là 870
(v/p). các thông số kỹ thuật về động cơ điện MTF 012 -6.
d1 = 28 (mm): đường kính trục ra động cơ.
Đầu trục của động cơ điện hình trụ. moment đã của rôto
động cơ (GD2)rôto = 0,115 (kg/m2), khối lượng của động cơ
mđc = 58 (kg).
Tốc độ quay của tang(2.35)[1]:
nt =

V n .i p

.D

Trong đó:
vn = 21 (m/p): tốc độ nâng hàng
ip = 1: bội suất palăng
D = 0,2 (m): đường kính tang
 nt = 33,42 (vòng/phút)
Tỉ số truyền chung của bộ truyền động:
i

n
870

26
nt 33,42

15


Theo tỉ số truyền và công suất của động cơ điện,
từ bảng III.22.2 [1] ta chọn hộp giảm tốc bánh răng trục
2 cấp đặt ngang loại PЦД2 – 350 có tỉ số truyền i = 25
và công suất cho phép trên trục quay nhanh ở chế độ
làm việc trung bình là Nđm = 6,9 (kw)
1.7. Tính toán thiết kế tang và puly.
Dây cáp nâng được đến tang qua 2 puli dẩn hướng
theo tài liệu [1] ta chọn puli được đúc bằng gang xám và
thường được đúc kín. Mặt cắt rãnh puli có dạng như hình
vẽ:


2

Dp

dc

h

r



Hình:1.4: Puli
Bề mặt của rãnh puli phải được gia công cơ khí, kích
thước rãnh puli phải đảm bảo cho cáp vòng qua dễ
dàng, không bị kẹt và bề mặt tiếp xúc giữa cáp và
đáy rãnh lớn để giảm ứng suất tiếp xúc, cáp đỡ
mòn. Đáy rãnh puli là 1 cung tròn có bán kính theo[1].
r = (0,53-0,6) dc = 0,6x9,1 = 5,46
(mm)
Góc nghiêng của 2 thành bên rãnh puli: 2 = 40 -:-600
Chiều sâu rãnh puli h được chọn tùy theo công dụng
và nơi đặt puli. Trong mọi trường hợp phải đãm bảo h =
(2-2,5)dc = (18,2÷22,75)mm. Một số trường hợp puli có
rãnh rất sâu như puli đặt ở đầu cần có h=5d c để cáp
khỏi tuột khi vật nâng lên.
Đường kính puli tính đến tâm cáp D phải thỏa mãn điều
kiện(1.2)
Dp  e.dc

16


e = 25: hệ số phụ thuộc vào loại máy, truyền động của
cơ cấu và chế độ làm việc của cơ cấu(bảng 2.7)[2]
Dp  25.9,1 = 227,5
(mm)
Cáp vòng qua puli phải đảm bảo nằm dọc theo rãnh
puli, độ lệch cho phép phải đảm bảo sao cho cáp không
đè lên thành bên của rãnh cáp túc thỏa mãn điều
kiện sau:
tg
D
tg
1 p
h
0
0
Chọn 2 = 40   = 20 : góc nghiêng của 2 thành bên
rãnh puli
h = 20mm: chiều sâu rãnh puli
tg 20 0

tg

1

227,5 = 0.1
20

  = 60
Rãnh puli có ảnh hưởng lớn đến tuổi thọ cáp. Trên
thực tế sử dụng cho thấy cáp trên puli bằng thép bị
mòn nhiều hơn so với cáp trên puli bằng gang. Với mục
đích tăng độ bền lâu của cáp, người ta sử dụng puli có
lót trên rãnh cáp 1 lớp nhân, cao su hoặc chất dẻo.
Nếu lấy độ mòn của cáp trên puli gang làm chuẩn thì
độ mòn của puli thép tăng 10, trên puli có rãnh cáp
phủ nhôm tăng 20 và độ mòn của cáp trên puli có
rãnh cáp phủ 1 lớp chất dẻo giảm 40 - 50.
Ở puli dùng ổ bi có hiệu suất =0.98, bảo dưởng dể
dàng, có độ tin
cậy cao. Với tốc độ puli nhỏ thì ổ bi phải theo tải trọng
tónh, còn nếu tốc độ nhanh phải chọn ổ theo hệ số
khả năng làm việc.
Đường kính tang được tính theo (2.9)[2]:
Dt  Dp = 227,5(mm)
Chọn Dt = 200(mm)
Chiều dài tang:
Chiều dài tang phải sao cho khi hạ vật xuống vị trí
thấp nhất, trên tang phải còn ít nhất 1,5 vòng dây,
không kể những vòng nằm trong cặp (qui định về an
toàn).
Chiều dài dây cáp, cuộn vào tang từ 1 palaêng (2.10)[2]:
17


Lc = H ip + D(Z1+Z2)
Trong đó:

H = 20m : Chiều cao nâng
ip = a = 1 : bội suất palăng
D = 0.2m: đường kính tang
Z1= 2 : số vòng dây cáp dự trữ trên tang đến chổ kẹp
cáp
Z2= 3 : số vòng cáp, nằm dưới tấm kẹp trên tang.
 Lc = 20x1 + 3,14 x 0,2 (2+3)
= 23,14
(m)
Chiều dài làm việc của tang đối với dây cáp, được
cuộn vào từ 1 palăng:
Lc .t

Lv =  .m(m.d  D ) (2.11) [2]
i

Trong đó:
+Lc = 23,l14m: chiều dài cáp cuộn vào tang
+t = 11mm = 0,011m: bước của vòng cuộn
(bảng 2.8) [2]
+m = 2: số lớp cáp cuộn
+d = 9,1mm = 0,0091m : đường kính cáp
+Di = 0.2 +

0,0091
= 0,20455m : đường kính tang tính đến tâm
2

của dây cáp cuộn vào.
+: hệ số cuộn không chặt, chọn =0,95

Lv =

43,14 0,011
3,14 2 ( 2 0,0091  0,20455) 0,95

= 0,36

(m)
=360
(mm)
Chiều dày hai thành bên tang chọn theo kinh nghiệm L th =
10
(mm)
Chiều dài toàn bộ tang :
Lt
=
Lv
+
2
Lth
=
360
+
2x10
=
380
(mm)
Góc lệch lớn nhất của dây cáp đi vào tang so với mặt
phẳng đi qua puli mà cáp đi ra lấy bằng:
+Đối với tang nhẵn: n=2

Bề dày tang được xác định từ tính toán theo nén :
 = 0,02Dt+(6 ÷10)
=0,02200+(6 ÷10)
18


=(10÷14)mm.
Do yêu cầu công nghệ chế tạo tang đúc mà chiều dày
tang  không được nhỏ hơn 12 (mm) nên ta chọn :  = 14
(mm).
Chiều cao của thành tang so với mặt tang phải ứng
với số lớp cáp quấn trên tang.
h = (m+2)xdc = (2+2)x9,1 = 36,4
(mm)
Đường kính thành tang :
Dt’ = Dt + 2 h = 200 + 2x 36,4 = 273
(mm)
Các thông số cơ bản của tang :
Chiều dài tang : Lt = 380
(mm)
Đường kính tang : Dt = 200 (mm)
Đường kính thành tang : Dt’ = 280
(mm)
Chiều dày tang :  = 14
(mm)
Chiều dày thành tang : Lth = 10 (mm)
Chiều cao thành tang : h = 40
(mm)

Lv

Dt

Dt'

Lt

Hình: 1.5: Bố trí chung tang
1.7.1. Kiểm tra độ bền của tang.
Trong quá trình làm việc tang chịu các ứng suất nén
uốn, xoắn trên thân ống tang.
Vì chiều dài tang Lt = 380 < 3Dt = 600(mm). Do vaäy ứng
suất uốn và ứng suất xoắn trong tang không vượt quá
10 ÷ 15 % ứng nén. Vì vậy sức bền tang chỉ cần kiểm
tra theo ứng suất nén, còn ứng suất uốn và xoắn được
tính đến bằng cách tăng hệ số an toàn bền khi tính
ứng suất nén cho phép (1.22).[2].

19


n=

k. .Smax
 [n]
.t

Trong đó:
k = 1,4: hệ số phụ thuộc lớp cáp cuốn trên tang (m =2)
t = 11 (mm): bước cuốn cáp trên tang.

 = 0,8: hệ số giảm ứng suất
St = 1578.28 (N): lực căng của cáp
 = 14 (mm) : bề dày thành tang.
Mà: ứng suất cho phép của tang chế tạo bằng gang.
n = 5: hệ số an toàn    bn
n
n
bn = 565 (N/mm2): giới hạn bền
nén của tang đúc bằng
gang C.15 -32
565
5

 [n] =

= 113 (N/mm2)

vaø:
n=

1,4 0,8 1578,28
=11,48 (N/mm2)
14 11

 n  [n ]thỏa điều kiện bền . Vậy tang đủ bền
1.7.2. Tính toán chọn cặp đầu cáp trên tang.
Có rất nhiều phương pháp kẹp đầu cáp trên tang,
nhưng đơn giản và phổ biến nhất hiện nay là dùng vít
chặt lên trên. số tấm cặp phải dùng ít nhất là 2 tấm
kẹp do ở trên tang luôn có số vòng dự trữ không sử

dụng đến, lực tác dụng trực tiếp lên cặp sẽ không
phải là lực căng cáp S t = Smax mà lực tác dụng là S 0
nhỏ hơn. do đó có ma sát giữa mặt tang với vòng cáp
an toàn.
lực tính toán với cặp cáp được tính(2.19)[2]:
S0 

St
e 

Trong đó:
μ = 0,12  0,16 hệ số ma sát giữa mặt tang với cáp ta
chọn f = 0,15
: góc ôm của các vòng dự trữ trên tang 2  3
Chọn  = 3.
 S0 

St
e





3156,56
383,9( N )
e 0,15 x 3

Ta chọn cách kẹp cáp bên tang bằng 2 tấm kẹp có hai
bulong.

20


Hình: 1.5: Kẹp cáp trên tang
 lực kéo một bulong:
N

S0
Z ( f  f1 )(e   1)

Trong đó:
Z: số bu lông ở tấm kẹp (Z = 2)
μ1: Hệ số ma sát qui đổi giữa dây cáp và tấm kẹp có
tiết diện rãnh hình thang:
μ 1 = f  0,15 0,23
sin 

sin 400

 = 400: góc nghiêng mặt bên của raõnh.
 N

383,9
141,64 (N)
2  0,15  0,123  e 0,152  1





+ Lực uốn bulong (2.21)[2]:
T = f1. N
 T = 0,23. 141,64 = 32,58 (N)
Ứng suất uốn tổng ở moãi bulong (2.22)[2]:
t 

1,3.N
Z.

 .d 1 2
4



T .l 0
  d 
Z .0,1.d 13

Trong đó:
d1 = 10(mm): đường kính chân ren.
l0 = 18(mm): tay đòn đặt lực T vào bulong
Ứùng suất cho phép []d = 75  85 (N/mm2) đối với bulong
chế tạo từ thép CT3. ta chọn bulong đầu tinh 6 cạnh theo
TCVN 95-63 (Tra bảng 6.39 sổ tay thiết kế cơ khí)
 t = 8,4 (N/mm2)
 t  [] thỏa mãn điều kiện uốn: như vậy bulong kẹp
cáp đủ điều kiện làm việc bulong có ký hiệu: bulong II

21

M12 x 40 TCVN 95.63 (tra bảng 6.38 sách sổ tay thiết kế cơ
khí).
1.8. Chọn khớp nối và phanh.
Chọn khớp nối: Chọn khớp nối là khớp đàn hồi
có khả năng cho phép phần lệch trục vậy tức là
không đồng trục tuyệt đối, ngoài ra loại khớp này còn
giảm được chấn động và va đập khi mở máy và phanh
đột ngột. Phía nửa khớp bên hộp giảm tốc kết hợp
làm bánh phanh .
+ Moment định mức trên trục động cơ:
N
n

dm
M955
đm = 975.

4,1
4,51( KG.m)
870

Nđm = 4,1 (kw) : công suất định mức của động cơ.
n = 870 (v/p): số vòng quay của trục ra động cơ
+ Moment truyền qua khớp nối (1.65)[2]:
Mk = Mđm. k1.k2
Trong đó:
Mđm =4,51 (KG.m): moment định mức do khớp truyền
k1 = 1,3: hệ số tính đến mức độ quan trọng của cơ cấu

k2 = 1,2: hệ số tính đến chế độ làm việc của cơ cấu
(Tra bảng 1.21[1] )
 Mk = 4,51.1,3.1,2 = 7,02 (KG.m)
Tra baûng III.36 [1] chọn khớp nối trục đòn hồi – chốt –
ống lót có bánh phanh số hiệu N 01, moment đà GD2 =
0,5 (KG.m2) đường kính bánh phanh D = 200 (mm) và đường
kính lỗ d = 50(mm)
Moment đà tương đương của hệ thống (1.28)[1].
(GD2)qđ = . GD2 =  ( GD2đc + GD24)
Với:
 = 1,1  1,25: hệ số tính tới ảnh hưởng của bộ truyền
(GD)2 : Moment đà của roto – động cơ và khớp nối
(GD2)qđ = 1,1 (0,5 +0,115) = 0,6765 (KG.m)

22


200

95

Hình: 1.6 Cấu tạo phanh
Nhưng trong thực tế người ta sử dụng loại khớp nối
đàn hồi nối bằng 4 miếng đai cao su có độ dài thích hợp
nối giữa hai bên khớp nối
Chọn phanh:
Phanh được đặt tại khớp nối của trục ra thứ nhất động
cơ và trục vào hộp giảm tốc.
Moment cản tónh trên trục phanh khi hãm (2.37)[2].
M th 

a.S t .Dt . h
2i h

Trong đó :  h : Hiệu suất của cơ cấu từ tang tới trục phanh
 h  t   hgt 0,96  0,89 0,86

ih = 26 : Tỉ số truyền chung giữa trục phanh và
trục tang
 Mht = 22,64 (N.m) = 2,264 (KG.m)
Moment phanh cần thiết khi hãm(2.38)[1]:
Mh = Mht . Kh (CT – 2.38 sách tính toán máy nâng chuyển)
Kh = 1,75 : hệ số an toàn phanh (tra bảng 2.9 [1])
 Mh = 2,264. 1,75 = 3,962 (KG.m)
Theo baûng III.38[1] ta chọn loại phanh có ký hiệu TKT-200
có chiều rộng má phanh B = 90 mm moment phanh khi chế
độ cơ cấu 25% là M = 4 (KG.m) hành trình má phanh E =
0,4 (mm) hành trình cần đẩy nam châm ñieän  = 2 (mm)

23


Hình : 1.7 Phanh điện từ
1.9. Kiểm tra động cơ điện.
Khi chọn động cơ điện cho cần trục phải thỏa mãn 2
yêu cầu:
Khi làm việc với thời gian dài với chế độ ngắt đoạn
lặp đi lặp lại với cường độ cho trước, động cơ không
được nóng quá giới hạn cho phép để không làm hỏng
vật liệu cách điện trong động cơ.

Công suất động cơ điện phải đủ để đảm bảo mở
máy với gia tốc cho trước.
Như vậy kiểm nghiệm động cơ điện theo thời gian và gia
tốc khi khởi động, tình trạng động khi quá tải, về nhiệt
độ yêu cầu chính là kiểm tra về công suất của động
cơ.
Moment cản tónh trên trục động cơ khi nâng hàng (2.32)
[1].
S .a.Dt
2.i. c

Mc t =

Trong đó:
S = 1578,28 (N) : lực trong dây cáp vào tang
24


a = 1: số nhánh kẹp, cáp trên tang
Dt = 0,2 (m): đường kính tính toán của tang
i = 26: tỉ số truyền chung
c = 0,86 : hiệu suất chung cho bộ truyền cơ cấu
 Mc =

3156,56.1.0,2
29,6( N .m)
2.26.0,86

hay Mc = 2,96 (KG.m)
Moment định mức của động cơ:

Mđc = 975.
N dm
4,1
975.
4,59( KG.m)
n
870

Thời gian mở máy khi khởi động (1.57[1]:
tkđ =

(GD2 ) qđ.n
375.M d

(CT -1.57 sách tính toán máy nâng
chuyển)

Trong đó: (GD2)qđ = 0,5765 (KG.m2) : moment đã tương đương
của hệ thống cơ cấu.
n = 870 (v/p): số vòng quay của trục động cơ
Md : moment dư của động cơ (1.58)[1].
Md = Mkđ.TB - MC
Mkđ.TB: moment khởi động trung bình của động cơ (59)[1].
max   min
Mkđ.TB =
.M đm

2
Với:
max = 1,8  2,25 : hiệu số moment mở máy lớn nhất của

động cơ đối với loại động cơ rôto dây quấn chọn hệ số
max = 2,25.
min = 1,1 : hiệu số moment mở máy nhỏ nhất của động
cơ
Mđm: moment định mức của động cơ
Mc : moment cản tónh của cơ cấu trên trục động cơ
2,25  1,1

Mkđ. TB =
.4,59 7,69( KG.m)
2
 Moment dư của động cơ:
Md = 7,69 – 2,69 = 4,73 (kG.m).
Thời gian khởi động cơ cấu nâng:
Khi nâng hàng (1.41).[1]:

25


t mn 

 .GD 2 .ndc
0,975.Q.V 2 n

375( M kd .TB  M c ) ndc ( M kd .TB  M c )

Trong đó :
 = 1,1 : Hệ số tính tới ảnh hưởng của bộ truyền.
GD2 = 0,6765(KG.m2) : Mô men đà của roto – khớp nối
 = 0,86 : Hiệu suất của cơ cấu

Q0 = 3500 (N): trọng lượng vật nâng cùng bộ phận mang
hàng:
Q0= Q + Qm
= 3000 +500 = 3500 (N)
n = 870 (v/ph) : Tốc độ quay của trục động cơ.
Vn =0,35(m/s) : Tốc độ nâng của cơ cấu
MkdTB = 7,69 (kG.m) : Mômen khởi động trung bình của
động cơ
Mc = 2,96(kG.m) : Mômen cản tónh trên trục động cơ
Mh = 3,296 (kG.m) : Mômen hãm
 t mn 0,357 ( s)

Thời gian hạ hàng (1.42)[1]:
t mh 

 .GD 2 .ndc
0,975.Q.V 2 n

375( M kd .TB  M c ) ndc ( M kd .TB  M c )

 t mh 0,16( s )

Thời gian hãm cơ cấu khi hạ hàng (1.43)[1]:
thh 

 .GD 2 .ndc
0,975.Q.V 2 n

375( M kd .TB  M c ) ndc ( M hg  M c )

 thh 0,17( s)

Ta coi chiều cao nâng hạ hàng trung bình bằng 0,5 0,8 của
chiều cao nâng định mức H = 20 (m)
Lấy: HTB = 0,8.20 = 16 (m)
Khi đó thời gian chuyển động ổn định là:
H TB 16
t0 =
 0,762( ph)
Vn

21

Hay t0 = 45,72 (s)

Bảng kết quả tính toán
26


Các thông số cần Q1 = Q0
tính
Ký hiệu
Đơn vị đo
Q1 = 0,35
(T)
St
KG
157,8
MC
KG.m

2,96
n
Tm
S
0,357
h
Sc
KG
142,56
h
Mt
KG.m
3,962
h
tm
S
0,16
0,97
0

Q1 = 0,5 Q0

Q1 = 0,1 Q0

Q1 =0, 175 Q1 = 0,035
(T)
T
78,9
15,8
1,48

0,296
0,29
0,24
712,8
14,256
1, 981
0,3962
0,19
0,22
0,85
0,6

Tổng thời gian nâng và hạ hàng trong chu kỳ làm việc
của cơ cấu:
tm = 1. (0,357 +0,16) + 5 (0,29 +0,19) + 4 (0,24 + 0,22)
 tm = 4,775 (s)
Tổng thời gian mở động cơ trong một chu kỳù làm việc:
t = 2 (1 +5 +4). T0 + tm = 2.10. 45,72 + 4,775
 t = 919 (s)
Moment bình phương trung bình (1.43).[1]
M 2kđ.TB .tm M 2t .t 0
t

MTB =

2
2
2
2
2

2
2
(7,69) .4,775  [(2,96)  5(1,48)  4(0,296 )  (3,962)  5(1,981)  4(0,3962 ) ].45,72

 MTB =
919
 MTB = 1,88 (KG.m)
Công suất bình phương trung bình của động cơ (1.62)[1].
NTB =M TB .n


975
1,88.870
NTB =
1,5(kW )
975

Như vậy: NTB < Nđc = 4,1 (kW)  điều kiện hoạt động cơ của
không bị quá nóng vì nhiệt.

1.10. Kiểm tra phanh.

27


Việc kiểm tra này có mục đích giới hạn độ nóng
những mặt ma sát không vượt quá trị số cho phép chủ
yếu dựa trên quá trình cân bằng nhiệt của phanh.
Theo bảng 1.12 [1] đối với chế độ làm việc
trung bình lấy đoạn đường phanh cơ cấu nâng hàng.

S=

Vn
0,21( m)
100

Ta xem như tốc độ nâng hạ hàng là như nhau thì thời gian
phanh (1.36)[1]: S
th =
0,5.V n
 th = 0,21.60 1,2( s)
0,5.21

Gia toác khi phanh:
v

21

a = tn  60.1,2 0,29m / s )
Như vậy trị số gia tốc gần thích ứng với giá trị số
giảm tốc cho phép ở bảng 1.15 [1].
Diện tích mặt làm việc của 1 má phanh (1.70)[1]:
F =

 .Dn
.B.
360

Trong đó:
Dn = 0,2 (m) : đường kính bánh phanh.

 = 700 : góc bao của 1 má phanh với đóa.
B = 0,09 (m): chiều rộng má phanh.

F 3=,14.0,2.0,09.70 0,01099(m 2 )
360 và má phanh(1.70)[1]:
p lực giữa bánh
Pp 

Mh
M.D n .F

 = 0,35: hệ số ma sát của amiăng và kim loại (tra
bảng 1.23 [1])
Mh = 3,962 (KG.m) : moment hãm của phanh.


Pp 

3,962
5150( KG / m 2 ) 0,5150( KG / cm 2 )
0,35.0,2.0,01099

Theo baûng 1.23 [1] áp lực cho phép [P] = 6 KG/cm 2
Vậy Pp < [P] phanh thỏa mãn điều kiện làm
việc

28


1.11. Tính toán trục tang.

Khi cơ cấu làm việc lực S k tác dụng lên tang tại 2
điểm E và F. từ sơ đồ tính ta xác định được độ lớn của
lực tác dụng.
Phản lực tại 2 gối A và B là RA & RB
Xem tang là cân bằng, S u tác dụng sẽ tác dụng trực tiếp
đều lên 2 gối đỡ A và B.
S k 3156,56

1578,28( N )
2
2

R A = RB =
Mặt khác:

 F y = 0  R A + RB + S E + S F = 0
SE + SF = 1578,28 (N)(1)
Phương trình moment lấy tại ñieåm A.
MA = 0  580.RB – 480. SF - 100. SE = 0
 480 SF + 100 SE = 457701,2 (2)
Từ (1) và (2)  SE = 953,54 (N)
SF = 624,74 (N)

A
100

B

F

E
380

100

Mu.(N.mm)

95354

62474

Mx.(N.mm)

559357

401529

Hình;1.8

Xác định mometn uốn tại E và F
MuE = SE .100 = 95354 (N)
29