Thiết kế môn học máy nâng_vận chuyển
Giáo viên hớng dẫn:TH.S Nguyễn Lâm Khánh

Nguyễn Quốc Hơng
Máy XD B K39

Lời nói đầu
Hiện nay, hầu hết các nghành kinh tế quốc dân đều sử dụng ngày càng nhiều
máy xây dựng, đặc biệt là các nghành giao thông vận tải, xây dựng, thuỷ lợi. Máy
xây dựng hiện có ở nớc ta rất đa dạng về chủng loại, phong phú về mấu mã của
nhiều nớc trên thế giới.Trong các loại máy xây dựng hiện nay, máy nâng_vận
chuyển chiếm một tỷ lệ lớn và đợc ứng dụng trong nhiều lĩnh vực. Một trong
những yêu cầu cần thiết của một ngời sinh viên MXD khi ra trờng là phải hiểu rõ
đợc nguyên lý, cấu tạo của các thiết bị máy cũng nh các chi tiết cấu tạo nên bộ
máy đó. Để nắm vững đợc lý thuyết và thực hành thì ngời sinh viên phải hoàn
thành tốt các bài thiết kế môn học. Bài thiết kế môn học máy nâng_vận chuyển
cũng giúp cho các sinh viên trong nghành MXD hiểu rõ hơn về nguyên tắc hoạt
động của các cụm chi tiết cấu tạo nên bộ máy và nguyên lý hoạt động của cụm chi
tiết đó.

1


Thiết kế môn học máy nâng_vận chuyển
Giáo viên hớng dẫn:TH.S Nguyễn Lâm Khánh

Nguyễn Quốc Hơng
Máy XD B K39

Đề bài: Thiết kế bộ máy di chuyển xe con mang hàng của cầu trục điện.Các thông
số cơ bản sau:

Tải trọng nâng Q (tấn)
Trọng lợng xe con (tấn)

:
:

15
5

Vận tốc di chuyển (m/ph)

:

100

Chế độ làm việc

:

nhẹ

Trọng tâm của xe coi nh ở giữa xe.
Yêu cầu:
Thuyết minh từ 15 20 trang.
Thuyết minh cấu tạo, nguyên lý làm việc, phậm vi sử dụng của cầu trục.
Thuyết minh thiết kế tổng thể của bộ máy.
Thuyết minh thiết kế một số chi tiết chính.
Bản vẽ:
+ Bản vẽ lắp cụm xe con.
+ Bản vẽ chi tiết trong bộ di chuyển.


Chơng I: Cấu tạo, nguyên lý hoạt động.Phạm vi sử
dụng của cầu trục điện.
I.

Phạm vi sử dụng:
Cầu trục là loại máy trục có kết cấu giống nh chiếc cầu lăn trên đờng ray

chuyên dùng, nên nó đợc gọi là cầu lăn. Nó đợc sử dụng rất phổ biến trong các
nghành kinh tế và quốc phòng để nâng_vận chuyển vật nặng trong các phân xởng
và nhà kho; cũng có thể dùng để xếp dỡ hàng hoá. Cầu trục đợc trang bị móc câu,
cơ cấu nam châm điện, hoặc gầu ngoặm tuỳ theo dạng và tính chất của vật nâng.

2


Thiết kế môn học máy nâng_vận chuyển
Giáo viên hớng dẫn:TH.S Nguyễn Lâm Khánh

Nguyễn Quốc Hơng
Máy XD B K39

Theo dạng kết cấu thép của cầu trục ngời ta phân loại thành: Cầu trục 1 dầm và
cầu trục 2 dầm.
Các bộ máy của cầu trục có thể đợc dẫn động bằng tay hoặc bằng động cơ
điện dùng mạng điện công nghiệp. Cầu trục đợc điều khiển bằng ngời lái chuyên
nghiệp từ trong cabin treo ở đầu cầu lăn.Trờng hợp dùng palăng điện làm cơ cấu
nâng thì có thể đợc điều khiển từ mặt nền qua hộp nút ấn điều khiển, ở trờng hợp
này không cần ngời lái chuyên nghiệp.
II.


Cấu tạo:
1. Động cơ.
2. Trục truyền động.
3. Khớp nối.
4. Hộp giảm tốc.
5. Bánh xe di chuyển cầu trục.
6. Dầm chính.
7. Hệ di chuyển palăng điện.
8. Palăng điện.
9. Cabin điểu khiển.

10. Bộ cấp điện lới ba pha.

Chơng II : Lựa chọn và tính toán các bộ phận của cơ cấu
di chuyển xe con mang hàng của cầu trục điện.
I. Sơ đồ cơ cấu di chuyển xe:
Cấu tạo:

3


Thiết kế môn học máy nâng_vận chuyển
Giáo viên hớng dẫn:TH.S Nguyễn Lâm Khánh

Nguyễn Quốc Hơng
Máy XD B K39

4


1
5

2

3

Hình 2. Sơ đồ cơ cấu di chuyển xe.
1. Động cơ.
2. Hộp giảm tốc.
3. Bánh xe
4. Khớp nối.
5. Phanh.
Nguyên lý làm việc:
Bánh xe 3 đợc kẹp chặt trên trục đặt qua các hộp trục. Trục của bánh xe đợc
nối với trục ra của hộp giảm tốc 2 bằng các khớp nối 4, không hoặc có qua đoạn
trục nối giữa. Loại khớp nối thờng dùng ở đây là khớp nối răng. Trục vào của hộp
giảm tốc đợc nối với động cơ 1 bằng khớp nối, nửa khớp nối bên phía hộp giảm
tốc sử dụnglàm bánh phanh cho phanh 5. Nh vậy, các bộ phận của cơ cấu đợc chế
tạo riêng thành từng cụm, tiện lợi cho chế tạo và lắp ráp. Bộ truyền đ ợc thực hiện
dới dạng hộp qiảm tốc đặt thẳng đứng đợc che kín để tránh bụi bẩn.
Các thông số cơ bản của cầu trục là: sức nâng tải Q, khẩu độ L, chiều cao nâng H,
vận tốc làm việccủa các bộ máy và chế độ làm việc của cầu trục.
II. Thiết kế bánh xe và ray:

4


Thiết kế môn học máy nâng_vận chuyển
Giáo viên hớng dẫn:TH.S Nguyễn Lâm Khánh


Nguyễn Quốc Hơng
Máy XD B K39

Chọn bánh xe theo bảng 9_4 (trang192_Tính toán máy trục), ta có: Q = 15
(tấn) Đờng kính bánh xe chọn sơ bộ Dbx = 300(mm) và đờng kính ngỗng trục
d = 80(mm).
Theo kích thớc của bánh xe chọn thép góc: 50 x 50
- Tải trọng tác dụng lên bánh xe :
Tải trọng tác dụng lên bánh xe bao gồm tải trọng nâng hàng Q = 15(tấn) =
150.000(N) và trọng lợng xe con G = 5(tấn) = 50.000(N). Do trọng tâm nằm ở
giữa xe nên tải trọng khi không có vật nâng đợc phân bố đều trên 4 bánh xe.
Khi không có vật nâng thì bánh xe chịa tải trọng nhỏ nhất là:
Pmin =

G 120.000
=
= 30.000( N )
4
4

Khi có vật nâng thì tải trọng tác dụng lên bánh xe sẽ không phân bố đều.Tổng
tải trọng do trọng lợng tác dụng lên bánh dẫn là:
1298
1298
PD = Q ì
= 500.000 ì
= 288.444,45( N )
2250
2250

Tải trọng do trọng lợng vật nâng tác dụng lên bánh B là:
1090
1090
= 288.444,45 ì
= 221.411,58( N )
1420
1420
Vậy tải trọng lớn nhất tác dụng lên bánh xe(bánh B) là:
PB = PD ì

Pmax = 30.000 + 221.411,58 = 251.411,58( N )
Tải trọng thực tế tác dụng lên bánh xe là:
Pbx = ì k bx ì Pmax
trong đó:
Pbx : Tải trọng lớn nhất có thể xuất hiện đối với bánh xe.

Hình 4. Sơ đồ bánh xe
di chuyển.

: Hệ số tính đến sự thay đổi của tải trọng. Chọn = 0,8(theo bảng 3.13_trang
74, Tính toán máy trục).
5


Thiết kế môn học máy nâng_vận chuyển
Giáo viên hớng dẫn:TH.S Nguyễn Lâm Khánh

Nguyễn Quốc Hơng
Máy XD B K39


Kbx: Hệ số tính đến chế độ làm việc của cơ cấu. Chọn K bx = 1,1(bảng
3.12_trang74, Tính toán máy trục).
Pmax = 0,72 ì 1,1 ì 251.411,58 =199.118( N )
Vật liệu làm bánh xe đợc chế tạo bằng thép 45 đúc, để đảm bảo cho vành bánh
xe không bị mòn thì cần phải tôi thép đảm bảo cho độ cứng HB = 300 ữ 400 và
ứng suất dập cho phép [] = 750(N/mm2).
Kiển tra vành bánh xe theo ứng suất dập cục bộ:

d = 0,418

Pmax ì E
[ ] d
bìr

trong đó:
Pmax: tải trọng tính toán lớn nhất tác dụng lên bánh xe, N.
b, r: chiều rộng mặt làm việc và bán kính bánh xe, mm.
E: môđun đàn hồi tơng đơng, N/mm2, bánh xe làm bằng thép nên E = 2,1.10 5
199.118 ì 2.1 ì 10 5
d = 0,418
= 604( N / mm 2 )
80 ì 250

N/mm2.

Nh vậy, ứng suất dập của bánh xe thoả mãn ứng suất dập cho phép []d =
750(N/mm2).
Vậy kích thớc của bánh xe đã chọn là an toàn.
III. Chọn động cơ điện:
1. Tính sơ bộ:

Động cơ điện của cơ cấu di chuyển chọn theo công suất tĩnh khi chuyển
động ổn định với vật nâng trọng lợng danh nghĩa, và cờng độ làm việc CĐ%.
Công suất của động cơ đợc tính theo công thức:
Nt =

Wt ì v
60 ì1000 ì dc

KW.

6


Thiết kế môn học máy nâng_vận chuyển
Giáo viên hớng dẫn:TH.S Nguyễn Lâm Khánh

Nguyễn Quốc Hơng
Máy XD B K39

trong đó:
Wt : tổng lực cản tĩnh khi chuyển động ổn định.(N)
Ta có:
Wt = K t ì W1 + W2 + W3

(N)

với:
W1: lực cản do ma sát lăn và ma sát ổ trục, N.
K t : hệ số kể đến lực cản do ma sát thành bánh và đầu mayơ bánh xe.Theo bảng


3.6_tính toán máy trục, chọn K t = 2,15.
W2: lực cản do độ dốc của đờng ray, N.
W3: lực cản do gió, N.(Do cầu trục làm việc trong nhà xởng nên lực cản do gió
có thể bỏ qua).
Wt = K t ì W1 + W2

(N).

Lực cản ma sát:
W1 = (G + Q) ì

2ì à + f ì d
(N).
Dbx

trong đó:
G: trọng lợng xe lăn kể cả bộ phận mang vật,N.
Q: trọng lợng vật nâng,N.
Dbx : đờng kính bánh xe, mm.

d: đờng kính ngỗng trục lắp ổ của bãnh xe, mm.
à: hệ số ma sát lăn, mm. Tra theo bảng 3.7(sách tính toán máy trục), ta chọn
đợc hệ số à = 0,4
f: hệ số ma sát trong ổ trục. Chọn f = 0,015(theo bảng 3.8_Sách tính toán
máy trục).
W1 = (120.000 + 500.000) ì

2 ì 0,6 ì 0,015 ì100
500


7


Thiết kế môn học máy nâng_vận chuyển
Giáo viên hớng dẫn:TH.S Nguyễn Lâm Khánh

Nguyễn Quốc Hơng
Máy XD B K39

= 3348(N/mm2).
Lực cẩn do độ dốc đờng ray:
W2 = ì (G + Q)

(N).

trong đó:
: hệ số kể đến độ dốc của đờng ray. Theo bảng 3.9_Tính toán máy trục,
chọn
= 0,002.
W2 =0,002 ì (120.000 + 500.000) = 1240(N).
Vậy tổng lực cản tĩnh của bánh xe khi xe chuyển động ổn định:
Wt = K t ì W1 +W2 =2,15 ì 3348 + 1240 = 8438(N).
Công suất của động cơ:
Nt =

Wt ì v
60 ì1000 ì dc

KW.


Với:
v: vận tốc di chuyển xe con, lấy v = 100(m/ph).
dc: hiệu suất truyền động của động cơ. Theo bảng 1.9_tính toán máy trục, với
cơ cấu di chuyển xe,bộ truyền bánh răng dc = 0,86.
Nt =

8438 ì 90
=14,7( KW ). hj
60 ì1000 ì 0,86

Tơng ứng với chế độ làm việc nhẹ CĐ% = 15%, chọn động cơ MTB
312_6(Theo bản vẽ máy nâng chuyển_ĐHXD ).Với các thông số kĩ thuật sau:
Công suất định mức có trên trục: 4(KW).
Vận tốc vòng: 1365(v/ph).
Hiệu suất: 0,78
Hệ số quá tải: M max = 45( daN .m)

Khối lợng của động cơ: mdc = 39(kg).
8


Thiết kế môn học máy nâng_vận chuyển
Giáo viên hớng dẫn:TH.S Nguyễn Lâm Khánh

(

Mômen vô lăng: Gi ì Di




2

)

roto

Nguyễn Quốc Hơng
Máy XD B K39

= 0,05.

Tỉ số truyền chung:
Số vòng quay của bánh xe cần để đảm bảo vận tốc di chuyển xe:
nbx =

vx
90
=
= 57 (vòng/phút).
ì Dbx ì 0,5

Tỉ số truyền chung cần có đối với bộ truyền cơ cấu di chuyển:
ix =

ndc 720
=
=13
nbx 57

Kiểm tra động cơ điệnvề mômen mở máy:

Để tránh hiện tợng bánh xe trợt trơn trên ray trong quá trình mở máy, cần
tiến hành mômen mở máy của động cơ. Muốn thoả mãn cần xác định: Gia tốc lớn
nhất cho phép j0 max khi mở máy phải đảm bảo hệ số an toàn bám k b =1,2 .Tính
cho trờng hợp lực bám của bánh xe ít nhất khi không có vật nâng
j0 max =

g Gd ì
d
0
ì(
+ Gd ì f ì
Wt )
G
1,2
Dbx

(*).

trong đó:
g: gia tốc trọng trờng(Lấy g = 9,81(m/s2).
G: trọng lợng xe lăn(G = 50.000 N).
Gd: tổng áp lực tác dụng lên các bánh dẫn khi không có vật nâng (G d = 60.000
N).
d: đờng kính ngỗng trục lắp ổ của bánh xe, d = 80(mm) =0,08(m).
Dbx: đờng kính bánh xe, Dbx = 300(mm) = 0,3(m).
: hệ số bám của bánh xe vào đờng ray, = 0,2.
f: hệ số ma sát trong ổ trục. Chọn f = 0,015.
0

Wt : tổng lực cản tĩnh chuyển động xe lăn khi không có vật nâng.


9


Thiết kế môn học máy nâng_vận chuyển
Giáo viên hớng dẫn:TH.S Nguyễn Lâm Khánh
0

Wt = W1 ì

Nguyễn Quốc Hơng
Máy XD B K39

G
120.000
= 3720 ì
G +Q
120.000 + 500.000

0
Wt = 720(N).

j 0 max =

9,81 60.000 ì 0,2
0,1

ì
+ 60.000 ì 0,015 ì
720 = 0,77 (m/s2).

120.000
1,2
0,5


Thời gian mở máy cho phép với gia tốc ở trên:
0

tm =

vx
90
=
=1,95( s ).
60 ì j max 60 ì 0,77

Mômenmở máy tối đa cho phép để không xảy ra trợt trơn:

0
2
(Gi ì Di ) ì n1
Wt ì Dbx
G ì Dbx ì n1
=
+
+
0
2 ì idc ì dc 375 ì idc 2 t m 0 ì dc
375 ì t m
2


Mm

0

trong đó:
: hệ số ảnh hởng đến quá trình các chi tiết quay.( = 1,1)
dc: hiệu suất của cơ cấu di chuyển, = 0,845.
idc: tỉ số truyền chung của bộ truyền cơ cấu di chuyển, idc = 28.
n1: số vòng quay trục I của động cơ.
0

Mm =

720 ì 0,5
120.000 ì 0,5 2 ì 945 1,1ì 0,55 ì 720
+
+
2 ì13ì 0,84 375 ì13 2 ì1,95 ì 0,84
375 ì1,95
=16,48 + 273 + 0,6 = 290,08(N.m).

Đối với động cơ đã chọn:
Mdn = 9550 ì

N dc
20
= 9550 ì
= 202(N.m) .
ndc

945

Mômen mở máy của động cơ:
M m( dc ) =

(1,8 ữ 2,5) ì M dn + 1,1ì M dn
=1,45 ì M dn
2
10


Thiết kế môn học máy nâng_vận chuyển
Giáo viên hớng dẫn:TH.S Nguyễn Lâm Khánh

Nguyễn Quốc Hơng
Máy XD B K39

= 1,45 ì 202 = 292,9(N.m).
Nh vậy, mặc dù đã hạn chế Mm max = 1,8Mdn, động cơ vẫn có mômen mở máy
trung bình lớn hơn mômen mở máy cho phép nên ta cần kiểm tra hệ số an toàn
bám .
Ta thử kiểm tra hệ số an toàn bám thực tế là bao nhiêu.Thời gian mở máy khi
không có vật:

ì (Gi ì Di 2 ) ì n1

0

tm =


0

2

2

375 ì ( M m M t ) ì i x ì dc

+

G ì Dbx ì n1
0

2

375 ì ( M m M t ) ì i x ì dc

.

trong đó:
Wt 0 ì Dbx
720 ì 0,5
Mt =
=
= 16,48(s).
2 ì i x ì dc 2 ì13 ì 0,84
0

0
tm =


1,1ì 0,55 ì 945
120.000 ì 0.5 2 ì 945
+
=1,921( s ).
375 ì ( 292,9 16,48) 375 ì (292,9 16,48) ì13 2 ì 0,84

Gia tốc thực tế khi mở máy:
0

jm =

vx
60 ì t m

0

=

90
= 0,78(m / s 2 ) .
60 ì1,921

Hệ số an toàn bám:
kb =

Gd ì
j
d
Wt Gd ì f ì

+Gì m
Dbx
g
0



kb =

0

60.000 ì 0,2
1,2
100
0,78
.
720 60.000 ì 0,015 ì
+ 120.000 ì
500
9,81

Nh vậy, động cơ đã chọn vẫn đảm bảo hệ số bám kb = 1,2.
IV. Tính toán và chọn phanh:

11


Thiết kế môn học máy nâng_vận chuyển
Giáo viên hớng dẫn:TH.S Nguyễn Lâm Khánh


Nguyễn Quốc Hơng
Máy XD B K39

Tính chọn phanh phải xuất phát từ yêu cầu sao cho xe lăn di chuyển trên đờng
ray trong mọi trờng hợp, sẽ không có hiện tợng trợt trơn trong thời kỳ phanh.
Gia tốc khi không có vật nâng, theo bảng 3.10(Tính toán máy trục), tơng ứng
với tỷ lệ bánh dẫn so với tổng số bánh xe 50% và hệ số bám = 0,2, ta chọn đợc
jph0 = 0,75(m/s2).
Thời gian phanh khi không có vật nâng:
t ph 0 =

vx
60 ì j ph

=

0

90
= 2(s).
60 ì 0,75

Với phanh đặt ở trục thứ nhất, khi không có tải trọng nâng:

0
2
Wt ì Dbx G ì Dbx ì n1 ì dc ì (Gi ì Di ) ì n1
M ph =
+
+

0
0
2 ì idc ì dc
375 ì idc ì t dc
375 ì t ph
2

với:
0

Wt = G ì

2ì à + f ì d
2 ì 0,6 + 0,015 ì120
=120.000 ì
= 720( N )
Dbx
500

720 ì 0,5 120.000 ì 0,5 2 ì 945 ì 0,84 1,1ì 0,55 ì 945
+
+
M ph =
2 ì13ì 0,84
375 ì 2
375 ì13 2 ì 2
= -16,48 + 188 +0,76 = 172,28(N.m).
Căn cứ vào Mph =172,28(N.m), ta chọn phanh điện từ, dòng điện xoay chiều
TKT200/300 có mômen phanh Mph = 240(N.m), theo bản vẽ máy nâng_vận
chuyển(trờng ĐH xây dựng).

Kiểm tra hệ số an toàn của phanh:
kb =

Gd ì
j
d
Wt Gd ì f ì
+Gì m
Dbx
g
0

0

1,2

12


Thiết kế môn học máy nâng_vận chuyển
Giáo viên hớng dẫn:TH.S Nguyễn Lâm Khánh

kb =

kb =

Nguyễn Quốc Hơng
Máy XD B K39

60.000 ì 0,2

0,1
0,78
720 60.000 ì 0,015 ì
+ 120.000 ì
0,5
9,81
12.000
1,2
10081

với:
90

0

jm =

60 ì t m

= 0,78( m / s 2 )

0

Vậy kb 1,2.
Kiểm tra gia tốc hãm khi có vật:
Khi có vật, thời gian phanh xác định theo công thức:
M ph =

ì (Gi ì Di 2 ) ì n1
375 ì ( M ph + M * )


2

=

(G + Q) ì Dbx ì n1 ì dc
*

375 ì ( M ph + M t ) ì idc

2

*
M t : mômen tĩnh chuyển động của xe lănkhi có vật nâng.
*

Mt =

W1 ì Dbx
3348 ì 0,5
=
= 77( N .m)
2 ì idc ì dc 2 ì13ì 0,84

(120.000 + 500.000) ì 0,5 2 ì 945 ì 0,84
= 8,2( s ).
t ph =
375 ì (160 + 77) ì132
Gia tốc hãm:
j ph =


vx
90
=
= 0,183(m / s 2 ) .
60 ì t ph 60 ì 8,2

V. Bộ truyền:
Theo sơ đồ cơ cấu di chuyển xe ở hình 2, ta dùng hộp giảm tốc bánh răng trụ 3
cấp. Hộp giảm tốc đảm bảo các yêu cầu:
Với CĐ% = 15% số vòng quay ở trục vào nv = 1365(v/ph); truyền đợc công
suất N = 3(KW) và tỉ số truyền i = 13.

13


Thiết kế môn học máy nâng_vận chuyển
Giáo viên hớng dẫn:TH.S Nguyễn Lâm Khánh

Nguyễn Quốc Hơng
Máy XD B K39

Tra bảng trong bản vẽ Máy nâng_chuyển (ĐHXD_tờ 32), chọn hộp giảm tốc
BKH_420 có tỷ số truyền

i =16; công suất truyền đến hộp giảm tốc N = 24,4

(KW); tốc độ của trục vào nv = 1365(v/ph).
Tổng khoảng cách trục:
A = A1 + A2 + A3 = 155 + 140 + 125 = 420(mm).

Nh vậy, muốn đảm bảo yêu cầu động học ta phải thiết kế hộp giảm tốc theo
các yêu cầu đã đề ra ở trên. Để quá trình thiết kế đợc nhanh chóng và chế tạo đợc
tiện lợi, ta có thể chọn kích thớc cơ bản giống nh của hộp BKH_420, chỉ thay đổi
đôi chút về số răng các bánh răng sao cho phù hợp với tỷ số truyền yêu cầu.
Để có cơ sở dùng gần toàn bộ thông số và kính thớc cơ bản của hộp giảm tốc
quy chuẩn ta kiểm tra khả năng tải của nó so với yêu cầu.
Khả năng mômen dẫn đến trục vào:
M vao = 9550 ì

N
24,4
= 9550 ì
= 233,02( N . m)
nv
1000

Khả năng truyền mômen ở trục ra:
M ra = i ì M vao =16 ì 233,02 = 3728,32( N . m)
Yêu cầu mômen dẫn đến trục vào:
M y / c (vao ) = 9550 ì

N y/c
ny /c

= 9550 ì

16
=161,7( N . m)
945


Yêu cầu mômem truyền ở trục ra:
M y / c ( ra ) = M y / c ( ra ) ì i y / c =161,7 ì13 = 2102,1( N . m)
Nh vậy, hộp giảm tốc hoàn toàn đủ khả năng tải. Vấn đề còn lại là ta phải thiết
kế sao cho đảm bảo tỷ số truyền yêu cần i = 13(v/ph).
Theo hộp giảm tốc BKH_420 thì tỷ số truyền chung i = 16 và phân ra các cấp
nh sau:

14


Thiết kế môn học máy nâng_vận chuyển
Giáo viên hớng dẫn:TH.S Nguyễn Lâm Khánh

i = i1 ì i2 ì i3 =

Nguyễn Quốc Hơng
Máy XD B K39

Z 2 Z 4 Z 6 74 50 47
ì ì = ì ì =16
Z1 Z 3 Z 5 25 30 15

Để giữ nguyên các thông số khoảng cách trục, môđun, và do đó kích thớc toàn
bộ hộp giảm tốc, ta sẽ dùng số răng khác, nhng vẫn giữ tổng số răng từng cặp một
theo tiêu chuẩn. Cụ thể là:
i = i1 ì i2 ì i3 =

Z 2 Z 4 Z 6 74 50 45
ì ì = ì ì =13
Z1 Z 3 Z 5 25 30 17


Vậy ta sẽ có hộp giảm tốc đủ khả năng tải và đảm bảo yêu cầu động học.
VI. Các bộ phận khác của cơ cấu di chuyển xe.
a) Trục bánh dẫn :
Bánh xe lắp cứng trên trục bằng then hoa, trục đặt trên ổ lăn trong các hộp trục
do đó trong quá trình làm việc trục chịu quay, chịu uốn và chịu xoắn. ứng suất
uốn sẽ thay đổi theo chu kỳ đối xứng, ứng suất xoắn do tính chất làm việc hai
chiều của cơ cấu di chuyển cũng xem nh thay đổi thay đổi theo chu kỳ đối xứng.
Tải trọng lớn nhất tác dụng lên bánh xe Pmax =199.118( N ).
Tải trọng kể đến tải trọng động là:
Pt = Pmax ì K d .
với: K d =1,2 ữ1,5 , lấy Kd = 1,35.
Pt = 1,3 ì 199.118 = 268.809,3(N).
Chọn ray KP80 có bề rộng đầu ray b = 50(mm).Khi đó chiều rộng của bánh
xe là:
bx = 50 + 30 = 80(mm).
Khoảng cách từ tâm ổ bi đến tâm bánh xe là:
L = 55 + 45 = 100(mm).
Mômen lớn nhất tại tiết diện giữa bánh xe:

15


Thiết kế môn học máy nâng_vận chuyển
Giáo viên hớng dẫn:TH.S Nguyễn Lâm Khánh

Mu =

Nguyễn Quốc Hơng
Máy XD B K39


Pt ì l 268.809,3ì100
=
= 6.720.232,5( N .mm)
4
4

Ngoài lực Pt, trong mặt phẳng ngang trục còn bị uốn bởi lực di chuyển bánh
xe( 1/2 lực cản chuyển động xe lăn), song trị số lực này nhỏ nên ta có thể bỏ qua.
Mômen xoắn lớn nhất truyền từ trục ra của hộp giảm tốc sang các bánh dẫn sẽ
xuất hiện khi động cơ điện phát ra mômen lớn nhất thời kỳ mở máy.
M m max =1,8 ì M dn =1,8ì 202 = 363,6( N .m).
Mômen thắng lực cản tĩnh chuyển động:
M t = 9550 ì

Nt
16
= 9550 ì
=161,7( N .m).
n1
945

Mômen d để thăng lực quán tính của hệ thống:
M d = M m max M t = 363,6 161,7 = 201,9( N .m).

Pt = 268.809,3(N)
B

A


6.720.232,5

4.066.420
Hình 4. Sơ đồ tính trục.

Mômen để thắng quán tính khối lợng các bộ phận chuyển động thẳng:

16


Thiết kế môn học máy nâng_vận chuyển
Giáo viên hớng dẫn:TH.S Nguyễn Lâm Khánh

Nguyễn Quốc Hơng
Máy XD B K39
2

'

Md =Md ì

(Gi ì Di ) td

(Gi ì Di 2 )

trong đó:
2
(Gi ì Di ) td : mômen tơng đơng của bộ phận chuyển động thẳng thu về trục động

cơ.

(Gi ì Di ) td 0,1ì (G + Q) ì
2

(Gi ì Di

2

ndc

2

90 2
= 0,1ì (120.000 + 500.000) ì
= 502,2( N .m 2 ).
2
1000

) : Tổng mômen vôlăng của cả hệ thống thu về trục động cơ.
) 1,2 ì [(G ì D ) ì (G ì D ) ] = 1,2 ì [ 0,31+ 0,24] = 0,66( N , m ).

(Gi ì Di 2


2

vx

2

(Gi ì Di 2 )

'

i

q

i

2

i

roto

i

2

khop

= 502,2 + 0,66 = 502,86(N.m2)

M d = 201,9 ì

502,2
= 201,6( N .m 2 ).
502,86

Vậy mômen lớn nhất trên trục I truyền đến các bánh dẫn là:
'


M 1 = M t + M d =161,7 + 201,6 = 363,3( N .m 2 ).
Mômen lớn nhất tính toán có kể đến ảnh hởng của tải trọng động:
'

M 1 = M 1 ì K d = 363,3ì1,35 = 490,455( N .m 2 ).
Mômen lớn nhất trên các trục bánh xe dẫn:
'

M bd = M 1 ì i ì dc = 490,445 ì13ì 0,84 = 5355,77( N .m 2 ).
ở trục ra của hộp giảm tốc mômen này truyền sang hai bên, phân bố tỷ lệ với
tải trọng tác dụng lên hai bánh dẫn. Mômen xoắn lớn nhất tác dụng lên bánh dẫn
là:
M x = M bd ì

PB
211411,58
= 5355,77 ì
= 4066,42( N .m).
PB + PA
211411,58 + 67032,87

17


Thiết kế môn học máy nâng_vận chuyển
Giáo viên hớng dẫn:TH.S Nguyễn Lâm Khánh

Nguyễn Quốc Hơng
Máy XD B K39


Mômen tơng đơng tác dụng lên trục:
2
M td = M u + ( ì M x ) 2 .

Do ứng suất thay đổi đối xứng nên = 1.
M td = M u 2 + M x 2 = (6.720.232,5) 2 + (4.066.420) 2 = 7.854.762,66( N .mm).

Để chế tạo trục ta dùng thép 45 có :

_ 1' = 250( N .mm 2 ) và _ 1' =150(( N / mm 2 ) .ứng suất uốn cho phép với chu kỳ đối
xứng đợc xác định theo công thức:

[ ] =

_ 1'

[ n] ì k '

với:
[n]: hệ số an toàn. Lấy [n] = 1,6. Theo bảng 1.8(Tính toán máy trục).
k : hệ số tập trung ứng suất. Lấy k = 2,5. Theo bảng 1.5(Tính toán máy
trục).
[ ] =

250
= 62,5( N .mm 2 ).
1,6 ì 2,5

Đờng kính trục tại tiết diện giữa bánh xe:

d 3

M td
7.854.762,66
=3
=108( mm).
0,1ì [ ]
0,1ì 62,5

Lấy đờng kính trục d = 130(mm).
Tại tiết diện nguy hiểm với d = 130(mm) có khoét then b ì h = 36 ì 20 với;
t = 10(mm).
k = 12,3(mm). Theo bảng7.23_Thiết kế chi tiết máy.
Chọn chiều dài của then l = 60(mm).

18


Thiết kế môn học máy nâng_vận chuyển
Giáo viên hớng dẫn:TH.S Nguyễn Lâm Khánh

Nguyễn Quốc Hơng
Máy XD B K39

Kiểm tra then theo sức bền dập trên mặt tiếp xúc giữa trục và then theo công
thức:

d =

2 ì M x 2 ì 4.066.420

=
=104( N / mm 2 ).
d ì t ì l 130 ì10 ì 60

Điều kiện bền cắt của then:

c =

2 ì M x 2 ì 4.066.420
=
= 29( N / mm 2 ).
d ì b ì l 130 ì 36 ì 60

Theo bảng 7.21(Thiết kế chi tiết máy), ta có: [ ] d =150( N / mm 2 ) và

[ ] c =120( N / mm 2 ) Then đã chọn đảm bảo điều kiện bền.
Kiểm tra trục:
ứng với d = 130(mm) và then hoa b ì h = 36 ì 20, ta có:
Mômen cản uốn:

Wu =

ì d 3 b ì t ì (d t ) 2 ì130 3 36 ì10 ì (130 10) 2

=

=195.751,5(mm 3 ).
32
2ì d
32

2 ì130

Mômen cản xoắn:

ì d 3 b ì t ì (d t ) 2 ì1303 36 ì10 ì (130 10 ) 2
Wx =

=

= 411.441,5( mm 3 ).
16
16
2 ì130
max =

max =

M u 6.720.232,5
=
= 34,33( N / mm 2 ).
Wu
195.751,5
M x 4.066.420
=
= 9,88( N / mm 2 ).
W x 411.441,5

b) ổ đỡ trục bánh xe:

19



Thiết kế môn học máy nâng_vận chuyển
Giáo viên hớng dẫn:TH.S Nguyễn Lâm Khánh

Nguyễn Quốc Hơng
Máy XD B K39

ổ đỡ các trục bánh xe ta dùng ổ con lăn nón với góc nghiêng = 12. Ta tính
toán chọn ổ lăn cho bánh dẫn chịu tải lớn nhất và các ổ đỡ chọn theo.
Tải trọng tơng đơng:
Tải trọng đứng do trọng lợng của bánh xe và vật nâng gây lên:
R1 =

PB 221.441,58
=
=110.720,79( N ).
2
2

Tải trọng chiều trục do do xe lăn bị lệch: tải trọng này quy ớc tính bằng 10% tải
trọng lên bánh xe.
A1 = 0,1ì 221.441,58 = 22144,158( N ).
Tải trọng chiều trục do tải trọng hớng kính và góc nghiêng của ổ.
S = 1,3 ì R1 ì tg = 1,3 ì110.720,79 ì tg12 o
= 30.594,76(N).
Lực S xuất hiện đều ở hai ổ đối nhau và triệt tiêu lẫn nhau. Ngoài ra còn có
thể có tải trọng ngang (hớng kính) do lực di chuyển của xe lăn, song tải trọng này
rất nhỏ nên không tính đến.
Tải trọng tơng đơng:

Q = (0,6 ì K v ì R1 + m ì A1 ) ì K n ì K t
trong đó:
K v :Hệ số xét đến vòng nào của ổ là vòng quay. Theo bảng 8.5(Thiết kế chi tiết

máy), vòng ngoài quay, lấy K v = 1,35.
m=

1
: hệ số chuyển tải trọng dọc trục về tải trọng hớng tâm.
2,6 ì tg

m=

1
=1,81 .
2,6 ì tg12 o

K n : hệ số nhiệt độ. Theo bảng 8.4(Thiết kế chi tiết máy), lấy K n = 1(nhiệt độ

làm việc dới 1000C).

20


Thiết kế môn học máy nâng_vận chuyển
Giáo viên hớng dẫn:TH.S Nguyễn Lâm Khánh

Nguyễn Quốc Hơng
Máy XD B K39


K t : hệ số tải trọng động. Theo bảng 8.3((Thiết kế chi tiết máy), lấy K t =

1,15, tải trọng va đập nhẹ, quá tải ngắn hạn đến 125% so với tải trọng tính toán
Q = (0,6 ì1,35 ì110.720,79 + 1,81ì 22.144,158) ì1ì1,15
=149.229,48( N ) =14922,948(daN ).
Hệ số khả năng làm việc của ổ:
C = Q ì ( n ì h) 0 ,3 .
Số vòng quay của ổ bi:
n=

1000
= 77(v / ph).
13

Chế độlàm việc nhẹ nên hệ số sử dụng ngày: Kng = 0,33.
Knam = 0,25.
Tổng thời gian làm việc:
h = 10 ì 365 ì 0,25 ì 24 ì 0,33 = 7227(giờ).
Hệ số khả năng làm việc:
C =14922,948ì ( 77 ì 7227 )

0,3

= 789.749( daN ).

Theo bảng 18P chọn ổ đũa côn đỡ chặn(OCT_333_59), Thiết kế chi tiết
máy, chọn ổ có kí hiệu 7620 có Clàm việc = 800.000(daN), có đờng kính trong d =
100(mm) và có đờng kính vòng ngoài D = 250(mm).

21



Thiết kế môn học máy nâng_vận chuyển
Giáo viên hớng dẫn:TH.S Nguyễn Lâm Khánh

Nguyễn Quốc Hơng
Máy XD B K39

Tài liệu tham khảo
- Tính toán máy trục_Nhà xuất bản khoa học và Kỹ thuật (1975).
Huỳnh Văn Hoàng - Đào Trọng Thờng.
- Bản vẽ máy nâng chuyển_ĐHXD (1985).
Đặng Thế Hiển Phạm Quang Dũng Hoa Văn Ngũ .
- Thiết kế chi tiết máy_Nhà xuất bản giáo dục(1999).
Nguyễn trọng Hiệp Nguyễn Văn Lẫm.

22


Thiết kế môn học máy nâng_vận chuyển
Giáo viên hớng dẫn:TH.S Nguyễn Lâm Khánh

Nguyễn Quốc Hơng
Máy XD B K39

Mục Lục.
Trang
Lời nói đầu ..1
ChơngI: Cấu tạo, nguyên lý hoạt động.
Phạm vi sử dụng của cầu trục. ..3

I_Phạm vi sử dụng

...3

II_Cấu tạo

..3

ChơngII: Lựa chọn và tính toán các bộ phận của cơ cấu
Truyền động xe con mang hàng 5
I_Sơ đồ cơ cấu di chuyển xe 5
II_Thiết kế bánh xe và ray

6

III_Chọn động cơ điện

8

IV_Tính toán và chọn phanh .14
V_Bộ truyền

..15

VI_Các bộ phận khác của cơ cấu di chuyển 17
a_Trục bánh dẫn

..17

b_ổ đỡ trục bánh xe


..21

23