Thiết kế cổng trục tải trọng 25 tấn

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ CỔNG TRỤC TẢI TRỌNG 25 TẤN

Người hướng dẫn:
Sinh viên thực hiện:

PGS.TS ĐINH MINH DIỆM
HOÀNG ĐẠI NGHĨA

Đà Nẵng, 2019


`

TÓM TẮT

Tên đề tài:

Thiết kế cổng trục tải trọng 25 tấn

Sinh viên thực hiện: Hoàng Đại Nghĩa
Số thẻ sinh viên:

101140100

Lớp:

14C1B

Thuyết minh:

172 tờ (A4)

Bản vẽ:

7 bản vẽ (A0)

Đĩa CD:

1 (đĩa)


`
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

CỘNG HỊA XÃ HƠI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

KHOA CƠ KHÍ

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ tên sinh viên: HỒNG ĐẠI NGHĨA
Lớp:14C1B

Khoa:Cơ khí

Số thẻ sinh viên: 101140100
Ngành: Chế tạo máy

1. Tên đề tài đồ án:Thiết kế cổng trục tải trọng 25 tấn
2. Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quả thực hiện
3. Các số liệu và dữ liệu ban đầu:
• Tải trọng:

25 ( t )

• Khẩu độ:

30 (m)

• Chiều cao nâng: 9
• Vận tốc nâng:

(m)

3,7 (m/ph)

Nội dung các phần thuyết minh và tính tốn:
• Giới thiệu tổng quan về thiết bị nâng chuyển, cổng trục.
• Phân tích và chọn phương án thiết kế cổng trục.
• Tính tốn và thiết kế cơ cấu nâng hạ của cổng trục 25 tấn.

• Tính tốn và thiết kế cơ cấu di chuyển xe con.
• Tính tốn thiết kế cơ cấu di chuyển cổng trục.
• Tính tốn và thiết kế dầm chính.
• Tính tốn thiết kế cơ cấu an tồn ( phanh, móc treo, cáp,…).
• Các quy phạm an tồn trong lắp đặt và sử dụng hệ thống điều khiển của
cổng trục.
4. Các bản vẽ, đồ thị ( ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ ):
• Bản vẽ phương án thiết kế cổng trục

( 1A0).

• Bản vẽ tổng thể cổng trục

(1A0).

• Bản vẽ hộp giảm tốc cơ cấu nâng

(1A0).


`

• Bản vẽ cơ cấu nâng

(1A0).

• Bản vẽ cơ cấu xe di chuyển

( 1A0).

• Bản vẽ kết cấu dầm chính

(1A0).

• Bản vẽ kết cấu khung xe

( 1A0).

5. Họ tên người hướng dẫn:

Phần/ Nội dung:

PGS.TS: ĐINH MINH DIỆM

Toàn bộ

6. Ngày giao nhiệm vụ đồ án:

18/02/2019

7. Ngày hoàn thành đồ án:

25/05/2019
Đà Nẵng, ngày 25 tháng 02 năm 2019

Trưởng Bộ môn công nghệ vật liệu

TS. TÀO QUANG BẢNG

Người hướng dẫn

PGS.TS: ĐINH MINH DIỆM


LỜI NĨI ĐẦU

Trước hết em xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc nhất tới các Thầy (Cô) giáo trường
Đại học bách khoa Đà Nẵng đã chỉ dạy em tận tình trong 5 năm học qua. Em xin chân
thành cảm ơn các Thầy (Cơ) trong khoa Cơ Khí, ngành chế tạo máy trường Đại học
bách khoa Đà Nẵng đã nhắc nhở, giúp đỡ, tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em trong
suốt quá trình học tập và làm đề tài tốt nghiệp.
Đặc biệt em xin chân thành cảm ơn sâu sắc Thầy giáo hướng dẫn đã nhiệt tình
chỉ dạy, hướng dẫn, giúp đỡ em trong thời gian làm đề tài tốt nghiệp.
Em cũng xin chân thành cảm ơn Thầy (Cô) giáo bộ mơn đã bỏ thời gian q
báu của mình để đọc, nhận xét, duyệt đồ án của em.
Cuối cùng em xin bày tỏ lòng biết ơn tới các Thầy trong khoa cơ khí đã bỏ thời
gian quý báu của mình để đọc, nhận xét và chấm đề án này.

Đà Nẵng, ngày 25 tháng 02 năm 2019
Sinh viên thực hiện

HOÀNG ĐẠI NGHĨA

i


MỤC LỤC
LỜI NĨI ĐẦU.............................................................................................................. i
DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ ...................................................................... vi
MỞ ĐẦU ..................................................................................................................... 1

1.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ THIẾT BỊ NÂNG CHUYỂN. ................................. 2
1.1.1. Giới thiệu chung. ........................................................................................ 2
1.1.2. Phân loại máy nâng chuyển. ....................................................................... 3
1.2. GIỚI THIỆU CỔNG TRỤC VÀ CÁC THÔNG SỐ CỦA CỔNG TRỤC. ......... 4
1.2.1. Tìm hiểu chung về cổng trục. ...................................................................... 4
1.2.2. Các thơng số cơ bản của máy trục. ............................................................. 5
1.3. GIỚI THIỆU CÁC THIẾT BỊ LIÊN QUAN ( RAY, THIẾT BỊ MANG VẬT,
CÁP,…). .................................................................................................................. 7
1.3.1. Giới thiệu chung về ray và bánh xe. ............................................................ 7
1.3.2. Giới thiệu chung về thiết bị mang tải........................................................... 9
1.3.3. Giới thiệu chung về cáp. ........................................................................... 10
CHƯƠNG II: PHÂN TÍCH VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ CỔNG TRỤC. ... 12
2.1. SỐ LIỆU BAN ĐẦU. ...................................................................................... 12
2.2. PHÂN TÍCH VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾT CẤU NÂNG HẠ. ........ 12
2.2.1. Phân tích chung. ....................................................................................... 12
2.2.2. Chọn phương án thiết kế cơ cấu nâng hạ. ................................................. 13
2.3. PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ CƠ CẤU XE
NÂNG HẠ. ............................................................................................................ 15
2.3.1. Phân tích chung. ....................................................................................... 15
2.3.2. Chọn phương án thiết kế cơ cấu di chuyển xe nâng hạ. ............................. 16
2.4. PHÂN TÍCH VÀ CHỌN PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ CƠ CẤU DI CHUYỂN
CỔNG TRỤC. ....................................................................................................... 17
2.4.1. Phân tích chung. ....................................................................................... 17

ii


2.4.2. Chọn phương pháp thiết kế cơ cấu di chuyển cổng trục. ........................... 18
2.5. PHÂN TÍCH VÀ CHỌN PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ CỔNG TRỤC. .......... 20
2.5.1. Phân tích chung. ....................................................................................... 20

2.5.2. Chọn phương án thiết kế dầm chính. ......................................................... 20
2.5.2. Chọn phương án liên kết giữa chân cổng trục với dầm chính. ................... 23
CHƯƠNG III: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ CƠ CẤU NÂNG HẠ CỦA CỔNG
TRỤC 25 TẤN. ......................................................................................................... 25
3.1. TÍNH TỐN CƠ CẤU NÂNG. ...................................................................... 25
3.1.1. Chọn palăng giảm lực. .............................................................................. 25
3.1.2. Trình bày phương án thiết kế cơ cấu nâng hạ............................................ 27
3.1.3. Tính kích thước của tang và ròng rọc. ....................................................... 27
3.1.4. Chọn động cơ điện:................................................................................... 30
3.1.5. Tỷ số truyền chung. ................................................................................... 31
3.1.6. Kiểm tra động cơ điện về nhiệt.................................................................. 32
3.2. THIẾT KẾ HỘP GIẢM TỐC CƠ CẤU NÂNG HẠ. ....................................... 36
3.2.1. Phân phối tỷ số truyền. ............................................................................. 37
3.2.2. Thiết kế bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng cấp nhanh. ........................... 38
3.2.3. Thiết kế bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng trung gian. ........................... 45
3.2.4. Thiết kế bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng cấp chậm. ............................ 46
3.2.5. Thiết kế các trục của hộp giảm tốc. ........................................................... 47
3.2.6. Tính tốn ổ trượt. ...................................................................................... 67
3.3. CÁC BỘ PHẬN KHÁC CỦA CƠ CẤU NÂNG. ............................................ 70
3.3.1. Khớp nối trục vòng đàn hồi. ...................................................................... 70
3.3.2. Bộ phận tang............................................................................................. 72
CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CƠ CẤU DI CHUYỂN XE CON. ............. 82
4.1. BÁNH XE VÀ RAY. ...................................................................................... 82
4.1.1. Giới thiệu bánh xe và ray. ......................................................................... 82
4.1.2. Tính tốn và thiết kế bánh xe và ray. ......................................................... 83
iii


4.2. ĐỘNG CƠ ĐIỆN. ........................................................................................... 86
4.3. TỶ SỐ TRUYỀN CHUNG. ............................................................................ 87

4.4. KIỂM TRA ĐỘNG CƠ ĐIỆN VỀ MOMEN MỞ MÁY. ................................. 87
4.5. THIẾT KẾ HỘP GIẢM TỐC CHO CƠ CẤU DI CHUYỂN XE CON. ........... 90
4.5.1. Phân phối tỉ số truyền. .............................................................................. 90
4.5.2. Thiết kế bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng cấp nhanh. ........................... 91
4.5.3. Thiết kế bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng trung gian. ........................... 93
4.5.4. Thiết kế bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng cấp chậm. ........................... 95
4.5.5. Tính đường kính sơ bộ của các trục. ......................................................... 96
4.6. CÁC BỘ PHẬN KHÁC CỦA CƠ CẤU DI CHUYỂN XE CON. ................... 97
4.6.1. Trục bánh dẫn. .......................................................................................... 97
4.7. Ổ ĐỠ TRỤC BÁNH XE. .............................................................................. 104
CHƯƠNG V: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ CƠ CẤU DI CHUYỂN CỔNG TRỤC.
................................................................................................................................ 107
5.1. BÁNH XE VÀ RAY. .................................................................................... 107
5.2. ĐỘNG CƠ ĐIỆN. ......................................................................................... 110
5.3. TỶ SỐ TRUYỀN CHUNG. .......................................................................... 111
5.4. KIỂM TRA ĐỘNG CƠ ĐIỆN VỀ MOMEN MỞ MÁY. .............................. 111
5.5. THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN CƠ CẤU DI CHUYỂN CỔNG TRỤC. ................ 113
5.6. CÁC BỘ PHẬN KHÁC CỦA CƠ CẤU DI CHUYỂN CỔNG TRỤC. ......... 114
5.6.1. Trục bánh dẫn. ........................................................................................ 114
5.6.2. Ổ đỡ trục bánh xe. .................................................................................. 120
CHƯƠNG VI: TÍNH TỐN THIẾT KẾ DẦM CHÍNH. ......................................... 124
6.1. TẢI TRỌNG TÍNH TỐN. .......................................................................... 124
6.2. XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC TIẾT DIỆN CỦA DẦM.................................... 125
6.3. ỨNG SUẤT Ở TIẾT DIỆN GIỮA CỦA DẦM CHÍNH. ............................... 129
6.4. TÍNH TIẾT DIỆN GỐI TỰA CỦA DẦM ĐƯỢC HÀN LIỀN VỚI DẦM
CHÍNH. ............................................................................................................... 133
iv


6.5. TÍNH ĐỘ BỀN CỦA RAY DƯỚI XE LĂN. ................................................ 136

6.6. TÍNH MỐI GHÉP HÀN. ............................................................................... 137
6.7. KIỂM TRA THỜI GIAN TẮT DẦN DAO ĐỘNG CỦA DẦM CHÍNH. ...... 138
CHƯƠNG VII: TÍNH TỐN THIẾT KẾ CƠ CẤU AN TỒN (PHANH, MĨC, DÂY
CÁP). ...................................................................................................................... 140
7.1. TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ CƠ CẤU PHANH. ......................................... 140
7.1.1. Tính và chọn phanh của cơ cấu nâng. ..................................................... 140
7.1.2. Tính chọn phanh của cơ cấu di chuyển xe con......................................... 144
7.1.3. Tính và chọn phanh của cơ cấu di chuyển cổng trục. .............................. 145
7.2. TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ DÂY CÁP. ..................................................... 146
7.3. TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ MÓC CÁP. ..................................................... 147
CHƯƠNG VIII: CÁC QUY PHẠM AN TOÀN TRONG LẮP ĐẶT VÀ SỬ DỤNG
HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CỦA CỔNG TRỤC. .................................................... 152
8.1. QUY PHẠM AN TOÀN TRONG LẮP ĐẶT. ............................................... 152
8.2. QUY PHẠM AN TOÀN TRONG SỬ DỤNG. .............................................. 152
8.3. CÁC THIẾT BỊ AN TOÀN DÙNG TRONG CỔNG TRỤC. ........................ 154
8.3.1. Công tắc hạn chế hành trình nâng. ......................................................... 154
8.3.2. Cơng tắc hạn chế q tải. ....................................................................... 155
8.3.3. Công tắc cuối của cơ cấu di chuyển. ....................................................... 155
8.4. HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN VÀ HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG CỔNG
TRỤC. ................................................................................................................. 155
KẾT LUẬN ............................................................................................................. 159
TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................ 160

v


DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ

Bảng 3.1: Bảng thơng số tính tốn các trường hợp tải trọng Q1, Q2, Q3, Q4.
Hình 1.1: Hình ảnh về cầu trục tại một cơng ty.

Hình 1.2: Hình ảnh về băng tải.
Hình 1.3: Hình ảnh về pa lăng điện.
Hình 1.4: Một số hình ảnh về cổng trục.
Hình 1.5: Hình ảnh về bánh xe.
Hình 1.6: Các cụm bánh xe.
Hình 1.7: Các dạng ray.
Hình 1.8: Hình ảnh móc treo đơn.
Hình 1.9: Hình ảnh gầu ngoạm.
Hình 1.10: Các loại cáp theo số lớp bện
Hình 1.11: Các loại cáp thép theo cách bện.
Hình 2.1: Phương án 1.
Hình 2.2: Phương án 2.
Hình 2.3: Phương án 3.
Hình 2.4: Phương án 1.
Hình 2.5: Phương án 2.
Hình 2.6: Phương án 3.
Hình 2.7: Phương án 1.
Hình 2.8: Phương án 2.
Hình 2.9: Phương án 3.
Hình 2.10: Kết cấu cổng trục 2 dầm dạng hộp
Hình 2.11: Kết cấu cổng trục hai dầm dạng dàn.
Hình 2.12: Kết cấu cổng trục một dầm
Hình 2.13: Cổng trục có hai chân liên kết cứng.

vi


Hình 2.14: Cổng trục có một chân liên kết cứng và một chân liên kết với dầm
chính nhờ khớp quay.
Hình 2.15: Cổng có một liên kết với dầm và một liên kết với khớp cầu.

Hình 3.1: Hình ảnh palăng đơn (A) và palăng kép (B).
Hình 3.2: Pa lăng.
Hình 3.3: Sơ đồ động của cơ cấu nâng.
Hình 3.4: Sơ đồ xác định chiều dài tang.
Hình 3.5: Biểu đồ gia tải chuẩn của cơ cấu.
Hình 3.6: Hộp giảm tốc ba cấp khai triển.
Hình 3.7: Sơ đồ phân tích lực.
Hình 3.8: Biểu đồ mơmen trục I.
Hình 3.9: Biểu đồ mơmen trục II.
Hình 3.10: Biểu đồ mơmen trục III..
Hình 3.11: Biểu đồ mơmen trục IV.
Hình 3.12: Cặp cáp quấn trên tang với tấm cặp hai bulơng.
Hình 3.13: Kết cấu tang.
Hình 3.14: Sơ đồ tính trục tang.
Hình 4.1: Bánh xe và ray.
Hình 4.2: Sơ đồ tải trọng tác dụng lên bánh xe.
Hình 4.3: Sơ đồ để tính sức bền bánh xe.
Hình 4.4: Kết cấu trục dẫn.
Hình 4.5: Sơ đồ tính trục.
Hình 4.6: Các tải trọng tác dụng lên ổ.
Hình 5.1: Bánh xe và ray.
Hình 5.2: Sơ đồ phân tích lực cơ cấu di chuyển.
Hình 5.3: Sơ đồ tính sức bền của bánh xe.
Hình 5.4: Kết cấu trục bánh dẫn.
Hình 5.5: Sơ đồ tính trục.
vii


Hình 5.6: Các tải trọng tác dụng lên ổ.
Hình 6.1: Tiết diện ngang dầm chính.

Hình 6.2: Xác định sơ đồ ứng suất ở tiết diện giữa của dầm chính.
Hình 6.3: Sơ đồ xác định tải trọng phụ do lực quán tính tác dụng lên dầm chính
của cổng trục.
Hình 6.4: Phân bố thanh giằng trên dầm chính.
Hình 6.5: Sơ đồ kiểm tra độ ổn định của thành dầm chính.
Hình 6.6: Sơ đồ tính tiết diện hàn ghép của dầm chính.
Hình 6.7: Tiết diện thanh ngang của gối tựa.
Hình 6.8: Phân bố thanh giằng trên dầm chính.
Hình 7.1: Phanh điện từ.
Hình 7.2. Kết cấu của cáp.
Hình 7.3: Sơ đồ móc cáp.
Hình 7.4: Hình biểu diễn móc treo.
Hình 8.1: Sơ đồ cơng tắc hạn chế hành trình nâng.

viii


Thiết kế cổng trục tải trọng 25 tấn

MỞ ĐẦU

❖ Mục đích đề tài:
Máy nâng và vận chuyển cũng đã sử dụng rộng rãi trong một số ngành như
xếp dỡ hàng hoá ở các bến cảng nhà ga và đường sắt. Trong công nghiệp xây dựng
nhà ở, trong các nhà máy luyện kim và lâm nghiệp, xây dựng công nghiệp và quốc
phịng.
❖ Mục tiêu đề tài:
-

Phân tích, tính tốn và thiết kế các bộ phận của máy.

❖ Phạm vi và đối tượng nghiên cứu:

-

Phạm vi: Sách chuyên ngành, tài liệu liên quan.

-

Đối tượng: Cổng trục trọng tải 25 tấn
❖ Phương pháp nghiên cứu:

-

Phương pháp nghiên cứu thực tế: Khảo sát thực tế thu thập thông tin về đề tài.

-

Phương pháp nghiên cứu lí luận: Nghiên cứu tìm hiểu các tài liệu giáo trình.

-

Phương pháp tổng kết kinh nghiệm: Từ việc nghiên cứu tài liệu, giáo trình và
các nguồn thơng tin tiến hành tính tốn thiết kế các phần của đề tài.

❖ Cấu trúc đồ án tốt nghiệp:
-

Giới thiệu tổng quan về kết cấu máy.

-

Chọn phương án thiết kế cổng trục.

-

Tính tốn thiết kế cơ cấu nâng hạ.

-

Tính tốn thiết kế cơ cấu di chuyển xe con.

-

Tính tốn thiết kế cơ cấu di chuyển cổng trục.

-

Tính tốn thiết kế cơ cấu dầm chính cổng trục.

-

Tính tốn thiết kế các bộ phận an toàn cổng trục (phanh, cáp, …).

-

Các quy phạm an toàn trong sừ dụng cổng trục.

GVHD: PGS.TS: Đinh Minh Diệm

SVTH: Hoàng Đại Nghĩa – Lớp: 14C1B

1


Thiết kế cổng trục tải trọng 25 tấn

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ NÂNG
CHUYỂN, CỔNG TRỤC.

1.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ THIẾT BỊ NÂNG CHUYỂN.
1.1.1. Giới thiệu chung.
Máy nâng chuyển là các loại máy công tác dùng để thay đổi vị trí của đối tượng
cơng tác với thiết bị mang vật như móc treo, gầu ngoạm, nam châm điện, băng, gầu…
Máy trục là một loại máy nâng và vận chuyển, một trong những phương tiện
quan trọng của việc cơ giới hố các q trình sản xuất trong các ngành công nghiệp và
xây dựng.
Máy nâng và vận chuyển phục vụ nhà ở, những nhà công cộng, các cửa hiệu lớn
và các ga tàu điện ngầm như thang máy, trong đó có thang điện cao tốc cho các nhà
cao tầng, buồng chở người và thang điện liên tục.Trong các siêu thị người ta dùng rất
nhiều các cầu thang cuốn …
Trong nhà máy hay phân xưởng cơ khí thì người ta trang bị nhiều máy nâng
chuyển di động như cần trục, cầu trục, cổng trục dùng điện hay khí nén, thuỷ lực năng
suất cao để di chuyển các chi tiết máy hoặc máy …

Hình 1.1: Hình ảnh về cầu trục tại một công ty.
Ngành máy nâng và vận chuyển hiện đại đang thực hiện rộng rãi việc cơ giới
hố q trình vận chuyển trong các ngành công nghiệp và kinh tế quốc dân. Sự phát
triển của kỹ thuật nâng – vận chuyển phải theo cải tiến các máy móc, tinh xảo hơn,
GVHD: PGS.TS: Đinh Minh Diệm

SVTH: Hoàng Đại Nghĩa – Lớp: 14C1B

2


Thiết kế cổng trục tải trọng 25 tấn

giảm nhẹ trọng lượng, giảm giá thành, nâng cao chất lượng sử dụng, tăng mức sản
xuất, đơn giản hoá và tự động hoá việc điều khiển và chế tạo những máy mới nhiều
hiệu quả để thoả mãn yêu cầu ngày một tăng của nền kinh tế quốc dân.
Ở nước ta, máy nâng và vận chuyển cũng đã sử dụng rộng rãi trong một số
ngành như xếp dỡ hàng hoá ở các bến cảng nhà ga và đường sắt. Trong công nghiệp
xây dựng nhà ở, trong các nhà máy luyện kim và lâm nghiệp, xây dựng cơng nghiệp và
quốc phịng. Trong tình hình kinh tế phát triển như hiện nay, máy nâng và vận chuyển
ngày càng trở thành nhu cầu cấp bách do nhu cầu sản xuất ngày càng cao.
1.1.2. Phân loại máy nâng chuyển.
Theo đặc điểm làm việc các loại máy nâng và vận chuyển có thể phân thành hai
loại.
➢

Máy vận chuyển liên tục:

Vật nặng được vận chuyển thành một dòng liên tục, theo tuyến nhất định. Khi
làm việc, quá trình vận chuyển, chất và dỡ tải được tiến hành một cách đồng thời. Máy
vận chuyển liên tục phục vụ các quá trình chuyển vật liệu vụn, rời trong một phạm vi
không lớn. Gồm các loại băng gầu, băng tải, máy xúc liên tục, xích tải, vít chuyển…

Hình 1.2: Hình ảnh về băng tải.

➢

Máy vận chuyển theo chu kì :

GVHD: PGS.TS: Đinh Minh Diệm

SVTH: Hoàng Đại Nghĩa – Lớp: 14C1B

3


Thiết kế cổng trục tải trọng 25 tấn

Bao gồm máy hoạt động có tính chất chu kì, có tác dụng di chuyển nâng hạ,
hoặc kéo tải, trong đó cơ cấu nâng tải là cơ cấu chính được gọi là máy trục. Loại này
gồm các sản phẩm như kích tời, palăng, cần trục, cầu trục, cổng trục…

Hình 1.3: Hình ảnh về pa lăng điện.
1.2. GIỚI THIỆU CỔNG TRỤC VÀ CÁC THÔNG SỐ CỦA CỔNG
TRỤC.
1.2.1. Tìm hiểu chung về cổng trục.
Cổng trục là một loại cần trục kiểu cầu, có dầm cầu đặt trên các chân cổng với
các bánh xe di chuyển trên ray đặt ở dưới đất.
Theo công dụng chung người ta phân cổng trục ra : cổng trục xây dựng, cổng
trục chun dùng và cổng trục có cơng dụng chung.
Cổng trục có cơng dụng chung thường có tải trộng nâng Q = 3,2 ÷ 12,5 T , có
khẩu độ L = 6,3÷ 40 m , chiều cao nâng H = 3 ÷ 16m. Loại cổng trục có xe con di
chuyển trên cầu dùng để lắp ráp trong xây lắp có khẩu độ đến 80m ,tải trong nâng Q =
50÷400T ,chiều cao nâng đến 30 m. Đối với cổng trục dùng trong lắp ráp ( như lắp ráp
các thiết bị trong các nhà máy thủy điện , nhiệt điện …) phỉa có tốc độ nâng khác nhau
và trong đó thương có vận tốc chậm Vn = 0,05 ÷ 0,1 m/ph , tốc độ di chuyển chỉ 0,1

m/ph.
Cổng trục có cơng dụng chung dùng để bốc dỡ, vận chuyển hàng khối, vât liệu
rời bãi , bến cảng hoặc nhà ga .Cổng trục chuyên dùng thương được sủ dụng để lắp ráp
trong nhà máy thủy điện , nhiệt điện …

GVHD: PGS.TS: Đinh Minh Diệm

SVTH: Hoàng Đại Nghĩa – Lớp: 14C1B

4


Thiết kế cổng trục tải trọng 25 tấn

Theo kết cấu của dầm chính thì cổng trục khơng có cơng xơn và cổng trục có
cơng xơn. Dầm cầu có thể được chế tạo dưới dạng dầm hộp dàn, dầm ống, dầm dàn
khơng gian và có thể là một dầm hoặc hai dầm. Ray di chuyển xe con trên dầm cầu có
thể đặt ở phía dưới dầm.

a

b

c

d

Hình 1.4: Một số hình ảnh về cổng trục.
a.

Cổng trục dầm đơn.

b, c, d. Cổng trục dầm đôi.
1.2.2. Các thông số cơ bản của máy trục.
a. Các thơng số hình học.
➢
Khẩu độ máy nâng: là khoảng cách tâm giữa hai đường ray của bánh xe
di chuyển máy, được ký hiệu là L ( m).
➢
Khoảng cách hai cầu: là khoảng cách tâm trục bánh trước và bánh sau
của máy, ký hiệu là a (m).

GVHD: PGS.TS: Đinh Minh Diệm

SVTH: Hoàng Đại Nghĩa – Lớp: 14C1B

5


Thiết kế cổng trục tải trọng 25 tấn

➢

Tầm vươn: là khoảng cách nằm ngang từ tâm quay của máy đến tâm vật

nâng, ký hiệu là L1 ( m) . Tầm vươn chỉ có ở các máy cẩu có tay cần.
➢
Chiều cao nâng: là khoảng cách thẳng đứng từ vị trí thấp nhất đến vị trí
cao nhất của cơ cấu mang vật khi làm việc, ký hiệu là H (m).
b. Các thông số động học.

➢

Vận tốc nâng: là tốc độ nâng danh nghĩa của máy nâng, ký hiệu Vn ( m/s

) hay ( m/ph ). Vận tốc nâng phụ thuộc tải trọng nâng, tính chất cơng việc mà máy
nâng phục vụ và nhiều yếu tố khác nữa.
➢

Vận tốc di chuyển: là tốc độ di chuyển danh nghĩa của máy nâng hoặc di

chuyển xe con trên máy nâng, ký hiệu Vd ( m/s ) hoặc ( m/ph ). Vận tốc di chuyển phụ
thuộc trọng lượng máy, tải trọng nâng, tính chất cơng việc và nhiều yếu tố khác.
➢
Tốc độ quay: Đối với một số máy nâng như cần trục xây dựng, ôtô cẩu,
cần trục nổi… Có bộ phận quay theo trục thẳng đứng nhằm di chuyển vật nâng đến
các vị trí khác nhau xung quanh mình nó. Tốc độ quay nq ( vg/ph ) thường chỉ lấy từ 1
÷ 3,5 vg/ph để tránh tải trọng quán tính lớn.
c. Tải trọng nâng và tải trọng tính tốn.
Các tải trọng dùng cho cơ sở thiết kế máy nâng gồm có:
➢

Tải trọng nâng danh nghĩa.

Tải trọng nâng của máy nâng là trọng lượng danh nghĩa của vật nâng mà máy có
thể nâng hạ được tính toán thiết kế.
➢
Tải trọng từ trọng lượng bản thân máy.
Trọng lượng bản thân máy bao gồm trọng lượng các cơ cấu, trọng lượng phần
kết cấu thép và trọng lượng các chi tiết phụ trợ.
➢

Tải trọng gió.
Máy nâng có chiều cao lớn làm việc ngoài trời như cần trục cảng, cần trục xây
dựng, phải tính tải trọng do gió gây nên. Tải trọng gió cũng có tác động đến độ bền
của các bộ phận và chi tiết máy nâng, độ ổn định của máy khi làm việc. Cường độ tải
trọng gió thay đổi theo chiều cao, theo cấp gió, theo thời tiết khí hậu của từng vùng và
diện tích chắn gió của các bộ phận máy nâng.
➢
Tải trọng động.

GVHD: PGS.TS: Đinh Minh Diệm

SVTH: Hoàng Đại Nghĩa – Lớp: 14C1B

6


Thiết kế cổng trục tải trọng 25 tấn

Là tải trọng xuất hiện khi máy hoạt động thực. Để tính được tải trọng động cần
phải xây dựng mơ hình bài tốn động lực học máy nâng và giải phương trình chuyển
động của cơ hệ đã được lập trên cơ sở quy về sơ đồ một, hai, ba hay nhiều khối lượng.
1.3. GIỚI THIỆU CÁC THIẾT BỊ LIÊN QUAN ( RAY, THIẾT BỊ MANG
VẬT, CÁP,…).
1.3.1. Giới thiệu chung về ray và bánh xe.
Số lượng bánh xe bố trí trên mỗi gối tựa có thể là 1, 2, 3 hoặc 4 bánh . Trong
trường hợp số lượng bánh xe trên mỗi gối tựa lớn hơn 1 người ta phải dùng các cân
bằng để đảm bảo phân bố đêu tải cho bánh xe.

Hình 1.5: Hình ảnh về bánh xe
Bánh xe được chế tạo từ thép đúc 40, 55 hoặc trong một số trường hợp có thể

dùng thép rèn, thép cán. Bánh xe đúc bầng gang chỉ được dùng trong các cần trục dẫn
động bằng tay. Bề mặt lăn của bánh xe phải được gia cơng cơ khí với độ chính xác cao
và nhiệt luyện đến độ cứng HB = 300 – 400 song độ cứng mặt lăn bánh xe phải nhỏ
hơn độ cứng bề mặt làm việc của ray.
Phân loại theo công dụng được phân thành 2 loại: bánh xe chủ động và bị động.
Bánh xe chủ động nhận chuyển động từ cơ cấu di chuyển và nhờ lực bám giữa mặt lăn
của bánh xe và ray mà cần trục hoặc xe con di chuyển trên ray. Bánh xe bị động là
những bánh xe tựa, có thể quay tự do quanh trục của nó.

GVHD: PGS.TS: Đinh Minh Diệm

SVTH: Hoàng Đại Nghĩa – Lớp: 14C1B

7


Thiết kế cổng trục tải trọng 25 tấn

Hình 1.6: Các cụm bánh xe.
a, Cụm bánh xe chủ động.
b, Cụm bánh xe bị động.
Ray dùng trong máy trục có thể là ray đường sắt hoặc là ray chuyên dùng cho
máy trục. Có thể dùng thép cán vng hoặc chữ nhật có nhiệt luyện. Trong trường hợp
thiết bị máy trục treo thì dùng ngay cánh dưới của dầm I để là đường chạy của bánh
xe.

Hình 1.7: Các dạng ray
Tùy theo hình dạng bánh xe ta có trường hợp tiếp xúc đường và trường hợp tiếp
xúc điểm.

GVHD: PGS.TS: Đinh Minh Diệm

SVTH: Hoàng Đại Nghĩa – Lớp: 14C1B

8


Thiết kế cổng trục tải trọng 25 tấn

1.3.2. Giới thiệu chung về thiết bị mang tải.
a. Móc treo:
Theo hình dạng người ta phân biệt móc đơn và móc kép. Theo phương thức chế
tạo có móc liền khối và móc ghép.
Yêu cầu về an toàn : để tránh cáp tuột khỏi miệng móc cần thiết phải trang bị
khóa miệng móc.
• Móc đơn.
Vật liệu chế tạo là thép ít cacbon ( C20, C25… )
Phương pháp chế tạo: rèn hoặc dập.

Hình 1.8: Hình ảnh móc treo đơn.
• Móc kép.
Thường sử dụng để móc các vật thể có hình dạng trụ, chiều dài lớn,
chịu lực đối xứng
Tải trọng nâng móc kép rèn 5 – 75 tấn
b. Các thiết bị cặp vật treo.
Trong trường hợp vật mang có hình dáng kích thước nhất định, để tăng năng
suất xếp dỡ, người ta dùng các thiết bị cặp chuyên dùng.
Phân loại: thiết bị cặp đối xứng, thiết bị cặp không đối xứng và thiết bị cặp lệch
tâm.
- Thiết bị cặp đối xứng.

GVHD: PGS.TS: Đinh Minh Diệm

SVTH: Hoàng Đại Nghĩa – Lớp: 14C1B

9


Thiết kế cổng trục tải trọng 25 tấn

Thường dùng để cặp các vật nặng hình khối nhờ ma sát giữa 2 má kẹp với bề
mặt vật nâng. Để có thể nâng được thì lực ma sát phải đủ lớn.
- Thiết bị cặp không đối xứng.
Để nâng các vật thể mỏng như dầm thép, tấm thép…
- Thiết bị cặp lệch tâm
Chi tiết chính của thiết bị cặp lệch tâm là bánh lêch tâm được nối khớp
với khung cặp có lị xo làm bánh lệch tâm ln có xu hướng xoay theo chiều
kim đồng hồ.
c. Gầu ngoạm.
Bộ phận mang tải chuyên dùng với vật liệu rời mang tính tự động cao.
Được sử dụng rộng rãi ở bến cảng, kho bãi, nhà ga, các công trường khai thác
cát, sỏi, các nhà máy sản xuất vật liệu xây dựng.

Hình 1.9: Hình ảnh gầu ngoạm.
1.3.3. Giới thiệu chung về cáp.
Cấu tạo: Được chế tạo từ các sợi thép bằng phương pháp bện. Các sợi thép được
chế tạo bằng phương pháp kéo nguội, có độ bền cao ( 1400 – 2000 N/mm2 ). Các sợi
thép bên thành tao cáp hoặc là cáp bện đơn. Tao cáp có thể có nhiều lớp sợi với đường
kính sợi thép có thể khác nhau.
Phân loại:
- Theo cấu tạo: + cáp bện đơn, nếu được bện trực tiếp từ các sợi thép.

+ cáp bện kép: được hình thành từ những tao cáp ( cáp bện đơn )
bằng phương pháp bện.
+ cáp bện ba: được hình thành bện từ những tao cáp ( cáp bện kép ).
GVHD: PGS.TS: Đinh Minh Diệm

SVTH: Hoàng Đại Nghĩa – Lớp: 14C1B

10


Thiết kế cổng trục tải trọng 25 tấn

Hình 1.10: Các loại cáp theo số lớp bện
Theo đặc điểm tiếp xúc: nếu các sợi thép trong cáp tiếp xúc nhau theo điểm, ta
có cáp tiếp xúc điểm
Ngồi ra ta cịn phân biệt cáp bện xuôi khi chiều bện của các lớp sợi và tao cáp
là như nhau, cáp bện chéo khi chiều bện của các thành phần này là ngược nhau.
So với cáp bện chéo thì cáp bện xi mềm do vậy tuổi thọ nó cao hơn. Tuy
nhiên cáp dễ bị bung ra khi một đầu cáp tự do.
Trong một số trường hợp người ta dùng cáp chống xoay có kết cấu bện hỗn hợp.

Hình 1.11: Các loại cáp thép theo cách bện.

GVHD: PGS.TS: Đinh Minh Diệm

SVTH: Hoàng Đại Nghĩa – Lớp: 14C1B

11

Thiết kế cổng trục tải trọng 25 tấn

CHƯƠNG II: PHÂN TÍCH VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
CỔNG TRỤC.

2.1. SỐ LIỆU BAN ĐẦU.
Trọng tải:
25T => Q = 250000 (N)
Trọng lượng bộ phận mang:
Qm = 0.05 × Q = 0.05 × 250000
Độ cao nâng:

= 12500 ( N ) (trang 14[2]).
H = 9 (m)

Khẩu độ:

L = 30 (m)

Chế độ làm việc của cơ cấu nâng: Theo TCVN 5862 – 1995 dựa vào cấp tải và
cấp sử dụng ( theo bảng 2.13 [1] ) ta chọn chế độ làm việc cơ cấu là M4 tức là máy sử
dụng ở phân xưởng và sử dụng gián đoạn, đều đặn.
Vận tốc nâng: Vn = 3,7 (m/ph)
2.2. PHÂN TÍCH VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾT CẤU NÂNG HẠ.
2.2.1. Phân tích chung.
Trong một cơ cấu bao giờ cũng có ba phần chính:
Bộ phận cơng tác: là chi tiết hay bộ phận máy nhận năng lượng hoặc cơ năng
của các bộ phận trước đó để thực hiện mục đích chính, nhiệm vụ chính của cơ cấu
Bộ phận truyền động: là phần trung gian nhận biến đổi, phân phối năng lượng và
truyền năng lượng từ bộ phận dẫn động đến bộ phận công tác.

Bộ phận dẫn động: là phần phát ra lực ban đầu, sản sinh ra năng lượng đủ để
cung cấp cho bộ phận công tác thực hiện chức năng cơng việc. Bộ phận dẫn động gồm
có các loại động cơ điện, thủy lực, khí nén…
Cơ cấu nâng được thiết kế như sau.
+ Động cơ điện có hai loại động cơ điện một chiều và động cơ điện xoay chiều.
Động cơ điện xoay chiều được sử dụng rộng rãi trong cơng nghiệp với ưu điểm năng
suất cao, tính bền cao, mơmen khởi động lớn, dễ đảo chiều. Do đó, khi thiết kế cơ cấu
nâng của cổng trục nên ta chọn 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
ngâm dầu.

GVHD: PGS.TS: Đinh Minh Diệm

SVTH: Hoàng Đại Nghĩa – Lớp: 14C1B

12


Thiết kế cổng trục tải trọng 25 tấn

+ Tang được chế tạo bằng gang xám, có xẻ rãnh. Cáp vào rãnh có ứng suất phân
bố đều, tránh được ứng suất tập trung trên cáp, giảm được giá thành so với thép.
+ Lựa chọn dựa trên hệ số an toàn cho phép, và tuổi thọ của dây cáp. Có hai loại
dây cáp có thể sử dụng là cáp bện xi và cáp bện chéo.
Cáp bện xi: có tính mềm, dễ uốn qua ròng rọc và tang, khả năng chống mòn
tốt. Tuy nhiên do tiếp xúc giữa các sợi cáp là tiếp xúc nên nó có nhược điểm dễ bị tớ
khi cáp bị đứt và dễ bị xoắn lại khi một đầu cáp ở trạng thái tự do.
Cáp bện chéo: có tính cứng, dễ bị mịn khi làm việc nhưng lại khó bị tớ và không
bị xoắn lại một đầu khi ở trạng thái tự do.
Dựa trên ưu nhược điểm của hai loại trên ta chọn cáp bện chéo.

+ Phanh sử dụng cơ cấu nâng 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 lựa chọn loại phanh thường đóng.
2.2.2. Chọn phương án thiết kế cơ cấu nâng hạ.
Cơ cấu nâng dùng để nâng hạ vật theo phương thẳng đứng. Ngoại lực là trọng
lượng và lực quán tính tác dụng lên vật nâng. Có hai loại cơ cấu nâng dẫn động bằng
tay và cơ cấu nâng dẫn động bằng điện.trong trường hợp này sử dụng cơ cấu nâng dẫn
động bằng điện.
Sau đây là các phương án để thiết kế cơ cấu nâng hạ.
+ Phương án 1:

Hình 2.1: Phương án 1.
1. Động cơ.

2. Nối trục đàn hồi.

3. Hộp giảm tốc.

4. Nối trục.

5. Tang.

6. Bánh răng ăn khớp.

GVHD: PGS.TS: Đinh Minh Diệm

SVTH: Hoàng Đại Nghĩa – Lớp: 14C1B

13