(Đồ án tốt nghiệp) cầu trục tải trọng 10 tấn

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

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ CẦU TRỤC TRỌNG TẢI 10 TẤN

Người hướng dẫn:
Sinh viên thực hiện:

ThS. NGUYỄN THẾ TRANH
CAO THANH NAM

Đà Nẵng, 2019


TÓM TẮT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

D

U

T-

LR

C

C

Nội dung đã làm được bao gồm các vấn đề sau:
Số Trang:
96 trang
Số bản vẽ:
8 A0
1. Nhu cầu thực tế của đề tài:
Trong đời sống hằng ngày cầu trục được sử dụng rất rộng rãi cho các lĩnh vực nâng
chuyển, vận chuyển hàng hóa trong thực tế.
Với việc hàng hóa ngày càng đa dang, kích thước càng lớn nên việc vận chuyển
bằng sức người rất khó khăn nên cầu trục đóng góp rất quan trọng đối với vận chuyển.
2. Phạm vi nghiên cứu của đề tài tốt nghiệp:
Đi sâu vào tính tốn và thiết kể các cơ cấu cũng như bộ phận chính của cầu trục.
3. Nội dung đề tài đã thực hiện :
• Phần lý thuyết: Nêu lên được tính cấp thiết của đề tài, tổng quan về các loại cầu
trục, lựa chọn phương án thiết kế từ đó đưa ra nguyên lý làm việc. Tính tốn động học và
động lực học của máy để tính tốn và thiết kế các cơ cấu, bộ phận của máy.
• Cơ sở để tính tốn thiết kế máy:
+ Trọng tải: 10 tấn
+ Khẩu độ: 9 mét
+ Độ cao nâng: 6 mét
• Tính tốn thiết kế:
- Thiết kế cơ cấu nâng.
- Thiết kế cơ cấu di chuyển xe con.
- Thiết kế các cơ cấu kim loại.
- Thiết kế cơ cấu di chuyển cầu.
- Thiết kế hệ thống điều khiển.
4. Kết quả đã đạt được:
Sau 03 tháng nhận đề tài tốt nghiệp, về cơ bản nhiệm vụ được giao em đã cố gắng

hoàn thành tốt, tuy nhiên sẽ vẫn cịn thiếu sót. Vì vậy để đồ án của em được hoàn thiện
hơn em xin thầy giáo viên hướng dẫn, giáo viên duyệt và hội đồng bảo vệ xem xét và góp
ý để đề tài của em được hồn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!


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

CỘNG HỊA XÃ HƠI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
TT
01

Họ tên sinh viên
CAO THANH NAM

Số thẻ SV
101140238

Lớp
14C1VA

Ngành
Cơ khí Chế tạo

1. Tên đề tài đồ án:
Thiết kế Cầu trục trọng tải 10 Tấn

D

U

T-

LR

C

C

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:
- Trọng tải: 10Tấn. Khẩu độ: 9m. Độ cao nâng: 6m
- Các số liệu khác tham khảo thực tế.
4. Nội dung các phần thuyết minh và tính tốn:
- Giới thiệu tổng quan về Máy nâng chuyển và cầu trục.
- Tính tốn thiết kế cơ cấu nâng.
- Tính tốn thiết kế xe con.
- Tính tốn thiết kế dầm chính.
- Tính tốn cơ cấu di chuyển cầu trục.
- Vận hành, an toàn và hệ thống điều khiển.
5. Các bản vẽ, đồ thị (ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ ):
- Bản vẽ các sơ đồ lựa chọn phương án truyền động
1A0
- Bản vẽ kết cấu tổng thể và các bộ phận của cầu trục

5-6A0
- Bản vẽ về hệ thống điện điều khiển
1A0
6. Họ tên ngườihướng dẫn:
Nguyễn Thế Tranh
7. Ngày giao nhiệm vụ đồ án:
8. Ngày hoàn thành đồ án:

Phần/ Nội dung:
Toàn bộ
……../01/2019
25/5/2019
Đà Nẵng, ngày 20 tháng 01 năm 2019

Trưởng Bộ môn……………………….

Người hướng dẫn
Nguyễn Thế Tranh


CAM ĐOAN

Với sự hướng dẫn tận tình của giáo viên hướng dẫn và tham khảo các tài liệu em đã hồn
thành đồ án tốt nghiệp của mình và xin cam kết rằng:
 Các số liệu, cơng thức trích dẫn đều từ các tài liệu tham khảo đáng tin cậy.
 Tuân thủ các quy định của nhà trường đề ra về cách thức trình bày đồ án.
 Nội dung các phần trong đồ án được giáo viên hướng dẫn cụ thể và kiểm tra
thường xun.
 Khơng trích dẫn, sao chép từ các nguồn tài liệu khi chưa được sự đồng ý cũng như

Sinh viên thực hiện

D

U

T-

LR

C

C

các tài liệu vi phạm pháp luật.

Cao Thanh Nam

iii


LỜI NĨI ĐẦU

Trong thời đại ngày nay, ngành cơ khí nói chung và ngành cơ khí chế tạo máy
nói riêng là một trong những ngành quan trọng, có tính then chốt và cũng là nền tảng để
đưa đất nước ta trở thành một nước công nghiệp hiện đại. Để đáp ứng nhu cầu khoa học
kỹ thuật nói chung và ngành cơ khí nói riêng thì người kỹ sư cơ khí là rất cần thiết đối
với một nước công nghiệp phát triển.
Hiện nay, nhu cầu về vận chuyển hàng hóa trong các, nhà máy, xưởng càng ngày
càng tăng theo số lượng cũng như khối lượng ngày càng lớn. Các thiết bị nhỏ hay con

C

C

người khơng thể làm được.
Trước thực trạng đó để đáp ứng nhu cầu sử dụng của xã hội nói chung và ngành
nâng chuyển nói riêng, với sự nhất trí cho phép của khoa cơ khí và thầy giáo hướng dẫn
em xin thiết kế” Cầu trục tải trọng 10 tấn”.
Em hy vọng với đề tài này sẽ giúp em kiểm tra lại kiến thức đã học được và trang
bị thêm kiến thức để làm nền tảng cho em sau này.

LR

Đây là lần đầu tiên em thiết kế đề tài có kiến thức tổng hợp khá rộng. Trong thời

D

U

T-

gian thiết kế em đã cố gắng vận dụng những kiến thức đã học vào nhiệm vụ thiết kế của
mình. Tuy đã rất cố gắng nhưng do thời gian và kiến thức cịn hạn chế nên trong q
trình làm đồ án có nhiều sai sót, kính mong sự chỉ dẫn thêm của các quý thầy cô, bạn
bè.
Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn Th.S Nguyễn Thế Tranh
và q thầy cơ đã tận tình giúp đỡ em hồn thành đồ án này.
Đà Nẵng, ngày 30 tháng 05 năm 2019
Sinh viên thực hiện

Cao Thanh Nam

i


LỜI CẢM ƠN

Sinh viên

Cao Thanh Nam

D

U

T-

LR

C

C

Lời đầu tiên em xin thành thật tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới tập thể q thầy cơ
trong khoa Cơ Khí đã tận tâm, tận tình truyền đạt những kiến thức bổ ích cũng như những
kiến thức sau này trong những năm đại học.
Đó là những tài sản quý giá mà em nguyện mang theo làm hành trang trên con
đường phía trước và trong suốt cuộc đời và sự nghiệp của mình.
Em đặc biệt cảm ơn thầy giáo Th.s. Nguyễn Thế Tranh đã tận tình chỉ dẫn và

truyền đạt những kinh nghiệm cho em trong suốt thời gian làm đồ án tốt nghiệp.
Cuối cùng tôi xin gởi lời cảm ơn đến những người bạn của tôi, những mối quan hệ
tốt của tôi, đã động viên, chia sẽ và tạo điều kiện để tơi hồn thành tốt đồ án tốt nghiệp
này.
Vì thời gian có hạn, hơn nữa đây cũng là lần đầu tiên em nghiên cứu đề tài, cho
nên có những sai sót là điều tất nhiên không thể tránh khỏi. Em chân thành cảm ơn q
thầy cơ và các bạn đóng góp ý kiến để em tiếp thu học hỏi góp phần hồn thiện đề tài một
cách tốt nhất.

ii


DANH MỤC BẢNG BIỂU, HÌNH ẢNH

D

U

T-

LR

C

C

DANH SÁCH HÌNH ẢNH
Trang
Hình 1.1 Cầu trục..................................................................................................3
Hình 1.2 Cổng trục................................................................................................3

Hình 1.2 Cổng trục................................................................................................4
Hình 1.4 Cần trục cột quay...................................................................................4
Hình 1.5 Cần trục chân đế....................................................................................4
Hình 1.6 Cần trục cáp...........................................................................................5
Hình 1.7 Kết cấu hai dầm dang hộp.....................................................................7
Hình 1.8 Kết cấu hai dầm kiểu giàn.....................................................................8
Hình 1.9 Kết cấu một dầm...................................................................................8
Hình 1.10 Sơ đồ lực tác dụng giữa bánh xe và ray..............................................9
Hình 1.11 Các bộ chung của một cầu trục.........................................................10
Hình 2.1 Cơ cấu nâng.........................................................................................14
Hình 2.2 Sơ đồ nguyên lý Palăng.......................................................................15
Hình 2.3 Sơ đồ xác định chiều dài tang.............................................................17
Hình 2.4 Sơ đồ gia tải của cơ cấu nâng.............................................................19
Hình 2.5 Sơ đồ ngun lý phanh má điện..........................................................23
Hình 2.6 Sơ đồ các kích thước của hộp giảm....................................................37
Hình 2.7 Sơ đồ phân tích lực tác dụng lên trục.................................................38
Hình 2.8 Biểu đồ mơmen...................................................................................39
Hình 2.9 Biểu đồ mơmen trục II........................................................................41
Hình2.10 Biểu đồ mơmen trục III......................................................................42
Hình 2.11 Móc treo............................................................................................47
Hình 2.12 Cặp cáp trên tang bằng tấm cặp cặp hai bulơng...............................48
Hình 2.13 Sơ đồ tính trục tang...........................................................................49
Hình 2.14 Kết cấu bộ phận tang.........................................................................50
Hình 3.1 Sơ đồ dẫn động xe lăn ........................................................................56
Hình 3.2 Sơ đồ xác định tải trọng lên các bánh xe............................................57
Hình 3.3 Sơ đồ tính bánh xe...............................................................................58
Hình 3.4 Kết cấu trục dẫn .................................................................................61
Hình 4.1 Tiết diện ngang của dầm chính cầu.....................................................69
Hình 4.2 Sơ đồ xác định ứng suất ở giữa của dầm chính...................................71
Hình 4.3 Sơ đồ xác định tải trọng do lực quán tính tác dụng lên dầm chính.....72

Hình 4.4 Phân bố thanh dầm trên dầm chính......................................................73
Hình 4.5 Sơ đồ kiểm tra ổn định của thành dầm chính......................................73
Hình 4.6 Sơ đồ tính dầm đặt ray.........................................................................80
Hình 5.1 Sơ đồ di chuyển cầu trục......................................................................85
Hình 5.2 Sơ đồ tính tải trọng...............................................................................85
Hình 5.3 Tính sức bền bánh xe............................................................................87
Hình 6.1 Sơ đồ hệ thống điều khiển cầu trục lăn.................................................91
v


MỤC LỤC
Mục

Trang

TÓM TẮT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
LỜI MỞ ĐẦU..........................................................................................................i
LỜI CẢM ƠN.........................................................................................................ii
CAM ĐOAN..........................................................................................................iii
MỤC LỤC..............................................................................................................iv
DANH MỤC BẢNG BIỂU, HÌNH ẢNH...............................................................v

D

U

T-

LR

C

C

MỞ ĐẦU.................................................................................................................1
CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MÁY NÂNG CHUYỂN..............2
1.1 GIỚI THIỆU VỀ MÁY NÂNG CHUYỂN...............................................2
1.1.1 Phân loại máy nâng chuyển...........................................................3
1.1.2 Điều kiện an toàn máy nâng chuyển..............................................5
1.2 GIỚI THIỆU VỀ CẦU TRỤC...................................................................5
1.2.1 Phân loại cầu trục...........................................................................6
1.3. TẢI TRỌNG ..............................................................................................6
1.3.1 Tải trọng nâng danh nghĩa..............................................................6
1.3.2 Tải trọng do trong lượng bản thân..................................................6
1.3.3 Tải trọng do gió...............................................................................6
1.3.4 Tải trọng phát sinh khi vận chuyển.................................................7
1.3.5 Tải trọng khi dựng lắp.....................................................................7
1.3.6 Tải trọng động.................................................................................7
1.4. ĐẶC ĐIỂM TÍNH TỐN CỦA CẦU TRỤC............................................7
1.4.1 Lựa chọn kết cấu dầm.....................................................................7
1.4.2 Trình tự tính tốn của cầu trục.......................................................8
1.4.3 Xác định khoảng cách giữa các bánh xe........................................9
1.4.4 Đăc điểm tính tốn của dầm chính.................................................9
1.5. NHIỆM VỤ THIẾT KẾ...........................................................................10
CHƯƠNG 2. TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ CƠ CẤU NÂNG...................11
2.1. PHÂN TÍCH CHUNG............................................................................11
2.1.1 u cầu tính tốn và thiết kế cơ cấu nâng...................................11
2.1.2 Phân tích lựa chọn cơ cấu nâng...................................................11
2.2. TÍNH TỐN CƠ CẤU NÂNG...............................................................14

2.2.1 Chọn loại dây cáp........................................................................14
2.2.2 Palang giảm lực..........................................................................15
vi


D

U

T-

LR

C

C

2.2.3 Tính kích thước dây cáp..............................................................16
2.2.4 Tính các kích thước của tang và ròng rọc..................................16
2.2.5 Chọn động cơ điện......................................................................18
2.2.6 Tỉ số truyền chung......................................................................19
2.2.7 Kiểm tra động cơ điện về nhiệt..................................................19
2.2.8 Tính và chọn phanh....................................................................22
2.2.9 Bộ truyền....................................................................................25
2.3. CÁC BỘ PHẬN KHÁC CỦA CƠ CẤU NÂNG..................................45
2.3.1 Khớp nối trục..............................................................................45
2.3.2 Móc và ổ móc treo......................................................................47
2.3.3 Bộ phận tang...............................................................................47
CHƯƠNG 3. TÍNH TỐN CƠ CẤU DI CHUYỂN XE LĂN..................54
3.1. LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN DI CHUYỂN XE LĂN..........................54

3.2. SƠ ĐỒ DẪN ĐỘNG CƠ CẤU.............................................................56
3.2.1 Chọn bánh xe và ray...................................................................56
3.2.2 Tải trọng lên bánh xe..................................................................56
3.2.3 Động cơ điện...............................................................................58
3.2.4 Tỷ số truyền chung......................................................................59
3.2.5 Kiểm tra động cơ điện về momen mở máy.................................59
3.2.6 Phanh...........................................................................................60
3.2.7 Các bộ truyền..............................................................................60
3.2.8 Các bộ phận của cơ cấu di chuyển xe con..................................61
3.2.9 Ổ đỡ trục bánh xe.......................................................................64
CHƯƠNG 4. TÍNH KẾT CẤU KIM LOẠI CỦA CẦU TRỤC..................67
4.1. TÍNH TẢI TRỌNG................................................................................67
4.2. XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC TIẾT DIỆN DẦM CHÍNH......................68
4.2.1 Ứng suất ở tiết diện giữa của dầm chinh...................................70
4.2.2 Tính tiết diện gối tựa của dầm chính..........................................74
4.2.3. Tính độ bền của ray dưới xe lăn................................................75
4.2.4 Tính mối ghép hàn......................................................................75
4.3. TÍNH DẦM CUỐI................................................................................78
4.4. TÍNH DẦM ĐẶT RAY DI CHUYỂN CẦU........................................80
CHƯƠNG 5. TÍNH TỐN CƠ CẤU DI CHUYỂN CẦU TRỤC..............82
5.1. LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN DI CHUYỂN CẦU TRỤC.....................82
5.2. CÁC SỐ LIỆU BAN ĐẦU...................................................................84
5.3. TÍNH TỐN CÁC CƠ CẤU................................................................85
5.3.1. Bánh xe ray..............................................................................85
vi


D

U

T-

LR

C

C

5.3.2 Chọn động cơ...........................................................................87
5 . 3 . 3
T ỷ
s ô
t r u y ề n
chung...................................................................88
5.3.4
Kiểm tra động cơ
điện......................................................88
5.3.5 Phanh........................................................................................89
5.3.6 Bộ truyền..................................................................................89
CHƯƠNG 6. HƯỚNG DẪN AN TOÀN TRONG SỬ DỤNG MÁY.......90
6.1. HƯỚNG DẪN AN TOÀN TRONG SỬ DỤNG MÁY.....................90
6.2. HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG MÁY......................................................91
KẾT LUẬN..........................................................................................................94
TÀI LIÊU THAM KHẢO....................................................................................95

vi


Thiết kế cầu trục trọng tải 10 tấn

MỞ ĐẦU
Trong ngành cơng nghiệp cơ khí và các ngành khác, máy móc chiếm vị trí
quan trọng khơng thể thiếu. Có nhiều loại máy móc thiết bị cho các lĩnh vực khác
nhau. Trong thời đại ngày nay, ngành cơ khí nói chung và ngành cơ khí chế tạo
máy nói riêng là một trong những ngành quan trọng, có tính then chốt và cũng là
nền tảng để đưa đất nước ta trở thành một nước công nghiệp hiện đại. Để đáp ứng
nhu cầu khoa học kỹ thuật nói chung và ngành cơ khí nói riêng thì người kỹ sư cơ
khí là rất cần thiết đối với một nước công nghiệp phát triển.
Hiện nay, nhu cầu về vận chuyển hàng hóa trong các, nhà máy, xưởng càng
ngày càng tăng theo số lượng cũng như khối lượng ngày càng lớn. Các thiết bị
nhỏ hay con người không thể làm được.
Với mục tiêu và tầm quan trọng trên thì việc thiết kế cầu trục rất cần thiết.

U

T-

Chương 1: Giới thiệu tổng quan .
Chương 2: Tính tốn và thiết kế cơ cấu nâng.
Chương 3: Tính tốn cơ cấu di chuyển xe con.
Chương 4: Tính tốn kết cấu kim loại của cầu trục.
Chương 5: Tính tốn cơ cấu di chuyển cầu trục.
Chương 6: Hướng dẫn an toàn và sử dụng máy.

D

-

LR

C

C

Được sự nhất trí cho phép của khoa cơ khí và thầy giáo hướng dẫn Th.S Nguyễn
Thế Tranh em xin thiết kế’’ Cầu trục trọng tải 10 tấn’’ làm đề tài tốt nghiệp.
Nội dung đồ án tốt nghiệp gồm 6 chương:

SVTH: Cao Thanh Nam

GVHD: Th.S Nguyễn Thế Tranh

1


Thiết kế cầu trục trọng tải 10 tấn

CHƯƠNG 1

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MÁY NÂNG CHUYỂN

1.1 GIỚI THIỆU VỀ MÁY NÂNG CHUYEÅN.
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 trị rất quan trọng trong q trình sản xuất:
giả nhẹ sức lao động cho công nhân và nâng cao năng suất lao động.
Máy nâng chuyển là các loại máy cơng 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…

LR

C

C

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.

U

T-

Ở các nước tiên tiến, ngành máy nâng chuyển là một ngành công nghiệp phát
triển cao, về thiết bị nâng chuyển của các máy trục. Sự phát triển mạnh mẽ của công
nghiệp, luôn mong muốn nâng cao năng suất lao động, do vậy phải phát triển không
ngừng cải tiến kỹ thuật máy nâng và vận chuyển.
Trong ngành cơng nghiệp mỏ thì cần có các loại thang tải, xe kíp băng tải ….

D

Trong ngành luyện kim có những cần trục nặng phục vụ kho chứa quặng và
nhiên liệu…
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 …
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,
giảm nhẹ trọng lượng, giảm giá thành, nâng cao chất lượng sử dụng, tăng mức sản

SVTH: Cao Thanh Nam

GVHD: Th.S Nguyễn Thế Tranh

2


Thiết kế cầu trục trọng tải 10 tấn
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 công 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.

D

U

T-

LR

C

C

1.1.1 Phân loại máy nâng chuyển.
a. Căn cứ vào chuyển động chính: Chia làm hai loại
-Máy nâng
-Máy vận chuyển liên tục
b. Căn cứ vào cấu tạo và nguyên tắc làm việc:
-Cầu trục

Hình 1.1 Cầu trục

-Cổng trục

Hình 1.2 Cổng trục
SVTH: Cao Thanh Nam

GVHD: Th.S Nguyễn Thế Tranh

3


Thiết kế cầu trục trọng tải 10 tấn
-Cần trục tháp

Hình 1.3 Cần trục tháp

D

U

T-

LR

C

C

-Cần trục cột buồm và cần trục cột quay

Hình 1.4 Cần trục cột quay
-Cần trục chân đế và cần trục nối

Hình 1.5 Cần trục chân đế
SVTH: Cao Thanh Nam

GVHD: Th.S Nguyễn Thế Tranh

4


Thiết kế cầu trục trọng tải 10 tấn
-Cần trục cáp

C

Hình 1.6 Cần trục cáp

D

U

T-

LR

C

1.1.2. Điều kiện an toàn của máy trục.
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
tồn 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.
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.
SVTH: Cao Thanh Nam

GVHD: Th.S Nguyễn Thế Tranh

5


Thiết kế cầu trục trọng tải 10 tấn

D

U

T-

LR

C

C

Theo dõi biến dạng của tồn bộ các cơ cấu máy. Nếu khơng 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 khơng có sự cố xảy ra thì đưa máy vào hoạt động.

Trong cơng tác an tồn 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 tồn có thể sử dụng đó là: Sử dụng các cơng 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 địi hỏi người cơng nhân sử dụng máy
phải có ý thức chấp hành nghiêm túc những yêu cầu đã nêu trên.
1.2. GIỚI THIỆU VỀ CẦU TRỤC.
1.2.1. Phân loại cầu trục.
a.Theo cơng dụng:
-Cầu trục có cơng 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
1.3. TẢI TRỌNG.
1.3.1. 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
Qh:trọng lượng danh nghĩa của vật nâng ma máy có thể nâng được
1.3.2. Tải trọng do trọng lượng bản thân.

-Trong khi tính tốn, thiết kế máy mới thường bỏ qua trọng lượng các chi tiết
(trừ một số chi tiết có trọng lượng lớn)
1.3.3. Tải trọng của gió.
SVTH: Cao Thanh Nam

GVHD: Th.S Nguyễn Thế Tranh

6


Thiết kế cầu trục trọng tải 10 tấn

D

U

T-

LR

C

C

-Đối với máy làm việc trong nhà thì áp lực gió khơng đáng kể có thể bỏ qua
1.3.4.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.
1.3.5. 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.
1.3.6. Tải trọng động.
-Để khảo sát động lực học máy cần xây dựng mơ hình bài tốn về động lực
học của máy. Các cơ cấu máy nên tìm cách qui về sơ đồ đơn giản nhất .
1.4. ĐẶC ĐIỂM TÍNH TỐN CỦA CẦU TRỤC.
1.4.1. 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 1.7: kết cấu hai dầm dang hộp
-Kết cấu dầm dạng hộp nên việc tính tốn đơn giản,thời gian chế tạo và lắp 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 bulông.

SVTH: Cao Thanh Nam

GVHD: Th.S Nguyễn Thế Tranh

7


Thiết kế cầu trục trọng tải 10 tấn

Hình 1.8 : Kết cấu hai dầm kiểu giàn

A

D

U

T-

LR

C

C

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
-Kết cấu dầm có dạng chữ I

A A

A

Hình 1.9: Kết cấu một dầm
-Dạng kết cấu này đơn giản, dễ tính tốn, 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 kết cấu dạng hộp, thì đủ khả năng chịu tải và kết cấu đơn giản.

1.4.2. Trình tự tính tốn của cầu trục.
-Xác định các thơng số cơ bản.
-Xác định các các kích thước hình học của các bộ phận trên cầu trục và tải
trọng tính tốn.
SVTH: Cao Thanh Nam

GVHD: Th.S Nguyễn Thế Tranh

8


Thiết kế cầu trục trọng tải 10 tấn
-Xác dịnh các vị trí tính tốn.
Thiết kế các cơ cấu: cơ cấu nâng thiết bị mang, cơ cấu di chuyển xe,…
-Thiết kế, tính tốn kết cấu thép.
-Thiết kế các hệ thống điều khiển.
-Thiết kế thiết bị an toàn.
1.4.3. Xác định khoảng cách giữa các bánh xe di chuyển cầu trục trên dầm
cuối.
Trong quá trình di chuyển cầu dễ xãy ra hiện tượng xơ lệch cầu. Khi bị xơ lệch
thì tạo ra lực cản phụ W nên sinh ra môn men xô lệch.
W .L
mô men này sinh ra phản lực N giữa thành bánh xe và cạnh
2
M W .L
N=
=
2E
E

M=

ray :

E
 f
L

LR

1
1
÷
5
7

D

U

T-

f=

C

f : hệ số giữa thành bánh xe và cạnh ray.

C

Để đảm bảo cho bánh xe vẫn quay và không bị xô lệch cầu thì:

Hình 1.10 Sơ đồ lực tác dụng giữa bánh xe và ray
1.4.4. Đặc điểm tính tốn của dầm chính cầu trục.
Độ võng lớn nhất của dầm cầu trục 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

+

SVTH: Cao Thanh Nam

GVHD: Th.S Nguyễn Thế Tranh

9


Thiết kế cầu trục trọng tải 10 tấn
+

1
L với cầu trục hai dầm dẫn động bằng máy.[1]
700

Ứng suất uốn lớn nhất tại mặt cắt dầm chính khơng vượt q ứng suất uốn
cho phép.
- Đối với có dầm hộp phải kiểm tra thời gian dao đọng tắt dần ủa kết cấu thép
1.4.5. Tính trục truyền của cơ cấu di chuyển.
-Tính trục phải thực hiện đầy đủ các phép tính trụcthơng thường tính sơ bộ, tính
độ bền mỏi, có thể kiểm tra độ cứng xoắn và dao động cơ .

T-

LR

C

C

-

D

U

Hình 1.11 Các bộ chung của một cầu trục.
1.5. NHIỆM VỤ THIẾT KẾ.
Qua quá trình tìm hiểu, đề tài tập trung giải quyết thiết kế Cầu trục 10 tấn ( dầm
đôi ) với các thông số cơ bản và nhiệm vụ như sau:
-Trọng tải:
Q = 10T = 100000N
-Trọng lượng bộ phận mang:
Qm = 2100N
-Khẩu độ:

L = 9 (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.
 Nhiệm vụ.
- Chương 1: Giới thiệu tổng quan .
- Chương 2: Tính tốn và thiết kế cơ cấu nâng.
- Chương 3: Tính tốn cơ cấu di chuyển xe lăn.
- Chương 4: Tính tốn cơ cấu di chuyển cầu trục.
- Chương 5: Tính tốn kết cấu kim loại của cầu trục.
- Chương 6: Hướng dẫn an toàn và sử dụng máy.

CHƯƠNG 2
SVTH: Cao Thanh Nam

GVHD: Th.S Nguyễn Thế Tranh

10


Thiết kế cầu trục trọng tải 10 tấn

TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ CƠ CẤU NÂNG

2

3

D

U

1

T-

LR

C

C

2.1 PHÂN TÍCH CHUNG.
2.1.1.Yêu cầu khi tính tốn 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.
Cịn 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 . Phân tích lựa chọn cơ cấu nâng.
a.Phưong án 1:

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, cịn có bộ truyền ngồi khơng an toàn.
SVTH: Cao Thanh Nam

GVHD: Th.S Nguyễn Thế Tranh

11


Thiết kế cầu trục trọng tải 10 tấn

b. Phương án 2:
4

1

2

C

3

D

U

T-

LR

C

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:

SVTH: Cao Thanh Nam

GVHD: Th.S Nguyễn Thế Tranh

12


Thiết kế cầu trục trọng tải 10 tấn

4

6

1

3

C

2

D

U

T-

LR

C

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 có 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.
2.1.3. Cơ cấu nâng.

Các số liệu ban đầu:
-Trọng tải :
Q = 10T = 100000N
-Trọng lượng bộ phận mang:
Qm = 2100N
-Khẩu độ:
L = 9 (mét).
- Độ cao nâng:
H = 6(mét).
-Vận tốc nâng:
Vn = 14,7 (m/phuùt);
Chế độ làm việc của các cơ cấu là chế độ trung bình.

2.1.4 Sơ đồ động học cơ cấu nâng:

SVTH: Cao Thanh Nam

GVHD: Th.S Nguyễn Thế Tranh

13


Thiết kế cầu trục trọng tải 10 tấn

4

6

1

2

3

C

Hình 2.1 :Cơ cấu nâng

U

T-

LR

C

1.Động cơ điện
2. Khớp nối kết hợp với phanh
3. Hộp giảm tốc
4. Tang
5. Khớp nối

D

Dùng sơ đồ này với kiểu nối tang của trục ra hộp giảm tốc bằng nối trục, ta sẽ
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 thông dụng nhất trong ngành máy trục hiện nay.
Ta không 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 2588-55có
tiếp xúc đường giữa với các sợi thép các lớp kề nhau, làm việc lâu hỏng và được 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 ngồi cùng như
nhau, lỏi thép của dánh được bện từ 7 dánh, mỗi dánh 7 sợi thép.
SVTH: Cao Thanh Nam

GVHD: Th.S Nguyễn Thế Tranh

14


Thiết kế cầu trục trọng tải 10 tấn

LR

C

C

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 rịng rọc di động và một
rịng rọc khơng di chuyển làm nhiệm vụ cân bằng.

T-

Hình 2.2 : Sơ đồ nguyên lý Palăng.

D

U

Lực căng lớn nhất xuất hiện ở nhánh dây cáp cuốn lên tang khi nâng vật.
Q 0 (1   )
S max 
Bảng 2. 19[I].
m(1   a ). t
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 khơng qua ròng rọc chuyển
hướng.
Q (1   )
102100(1  0,98)
 25800( N )
Vậy : Smax  0 a t 

m(1   ). 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

p 

SVTH: Cao Thanh Nam

GVHD: Th.S Nguyễn Thế Tranh

15