TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM


KHOA CƠ KHÍ

Môn học:Kỹ thuật nâng chuyển
BÀI TẬP LỚN
ĐỀ TÀ I:

Lựa chọn các thông số cơ bản
của bộ tời nâng của cần trục

TP . HỒ CHÍ MINH – Tháng 3-2018


ĐỀ TÀI
Lựa chọn các thông số cơ bản của hệ thống tời nâng của cần trục
I.Mục đích:
- Nghiên cứu cấu tạo của bộ tời đảo chiều có dẫn động bằng điện.
- Làm quen với các chi tiết máy công dụng chung và cụm lắp ráp phổ
biến nhất của các máy nâng.
- Nắm vững phương pháp chọn các phần tử chính và các thông số xác
định của các máy nâng qua ví dụ về bộ tời nâng (Hình 1).

Hình 1: Sơ đồ động của bộ tời
1- Tang.
3 – Hộp giảm tốc.

2, 5 – Khớp nối.
4 – Phanh.

6 – Động cơ điện.

❖ Bảng 1: Các thông số ban đầu
Đề
số
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24

25
26
27
28
29

Tải trọng Q Tốc độ nâng
KN
Vn m/ph
15
40
20
35
25
20
30
25
50
20
50
25
30
20
25
35
20
40
15
35
30

20
25
25
30
30
25
35
20
20
25
25
30
30
50
20
50
20
30
25
30
25
50
20
25
20
15
30
15
15
15

20
20
30
20
35
25
25

Chiều cao
nâng H, m
30
25
25
30
10
30
25
25
20
25
25
20
10
40
40
35
25
15
20
30

20
10
20
30
20
20
25
25
25

CĐ%
10
10
10
10
10
10
15
15
15
15
15
15
25
25
25
25
25
25
40

40
40
40
40
40
40
15
15
15
10

Sơ đồ theo
hình 2
1
1
2
2
3
3
4
4
1
1
2
2
3
3
4
4
1

1
2
2
3
4
4
4
1
1
1
2
2


30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45

46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63

25
30
30
50
50
15
15
20
25
30
30

50
50
15
20
25
20
15
25
30
50
25
15
10
15
20
25
30
50
15
20
25
30
15

30
30
40
25
15
30

20
30
20
20
15
30
15
15
20
25
20
15
30
20
20
15
20
40
30
30
20
25
20
25
35
40
20
40

25

25
30
15
10
25
25
15
20
15
15
25
20
15
20
20
25
30
25
30
20
30
25
30
25
20
30
25
15
25
30

30
25
30

15
10
10
10
10
15
15
15
15
25
25
40
40
15
5
25
25
15
25
25
25
25
15
15
15
15

15
10
15
15
10
15
15
15

2
2
2
3
3
1
2
2
2
3
1
2
2
1
4
4
1
2
3
4
1

2
3
1
1
2
3
4
1
2
3
4
2
2


64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78

79

20
25
30
35
40
45
50
15
20
25
30
35
50
50
35
30

35
20
25
25
20
20
20
40
35
20
20

25
25
25
25
20

Sơ đồ mắc cáp:

1. Các thông số ban đầu(Đề số 12):
- Tải trọng Q : 25 KN

25
25
30
20
15
20
15
30
23
25
30
15
20
20
30
30

15
15

15
15
25
25
25
15
15
15
25
25
25
25
25
25

3
4
1
2
3
4
1
2
3
4
1
2
3
4
1

2


-

Tốc độ nâng Vn: 25 m/ph
Chiều cao H: 20 m
CĐ 15%
Hình 2


I.

XÁC ĐỊNH LỰC TRONG CÁP NÂNG:

S=

𝑄+𝑞

=

25+0,75

𝑎.ƞ𝑝 .𝑚 2.0,983 .2

= 6,839 (KN)

Trong đó:

a=


𝑠ố 𝑛ℎá𝑛ℎ 𝑐á𝑝 𝑡𝑟𝑒𝑜 𝑣ậ𝑡
𝑠ố 𝑛ℎá𝑛ℎ 𝑐á𝑝 𝑐𝑢ố𝑛 𝑣à𝑜 𝑣ậ𝑡

=2

a được gọi là hiệu suất palăng.
+ƞ𝑝 được gọi là hiệu suất chung của palăng,ta chọn hiệu suất của
một puli ƞ=0,98 và theo sơ đồ mắc cáp trong hình 1 (hình thứ 1) có
3 puli nên ta có hiệu suất palăng là:
ƞ𝑝 = ƞ𝑛 = 0,983
+Q là trọng tải
+q là khối lượng của cụm móc treo

q=0,03.25=0,75 (KN)
+m=2,m là hệ số bội suất (palăng đơn)
+lực kéo đứt cáp lớn nhất của vật:

R=S.K=6,839.5,0=34,195 (KN)
Với K được tra trong bảng 2 sau:
❖ Bảng 2
CĐ%
10

15

25

40


40

K

4,5

5,0

5,5

6,0

9

Chế độ
làm việc

Rất nhẹ

Nhẹ

Trung
bình

Nặng

Rất nặng


Theo số liệu ban đầu có CĐ=10% nên ta chọn K=5,0

Theo lực kéo đứt tìm được ta chọn cáp theo bảng 2.Lực kéo đứt
cáp cần phải ≥R.
Trong tính toán cần phải đưa các đặc tính cơ bản của cáp như sau:
+Loại cáp.
+Đường kính (mm)
+Giới hạn bền tính toán của các sợi thép của cáp khi chịu kéo
(MPa)
+Lực kéo đứt cáp (KN)
+Vẽ ra tiết diện ngang của cáp và sơ đồ bện cáp.
Theo bảng 2 chọn loại cáp bện xuôi,đường kính 𝑑𝑐 =8,3mm,giới
hạn bền kéo của các sợi thép của cáp 156,8 MPa,lực kéo đứt
34,8Kn.Khối lượng 100 mét cáp là 256 kg.


❖ Bảng 3: Cáp thép JIK_P theo ‫ד‬oct2688-80(Nga)
Đường kính
cáp(mm)

4,1
4,8
5,1
5,6
6,9
8,3
9,1
9,9
11
12
13
14

15
16,5
18
19,5
21
II.

Khối lượng
của 100 mét
cáp(kg)
64,1
84,4
95,5
116,5
176,6
256
305
358,6
461,6
527
596,6
728
844
1025
1220
1405
1635

Giới hạn bền kéo của các sợi dây của
cáp(Mpa)

147,0
156,8
176,4
196,0
Lực kéo đứt cáp(kN)
9,75
10,85
12,85
13,9
14,6
15,8
15,8
17,8
19,35
24
26,3
28,7
34,8
38,15
41,6
41,55
45,45
49,6
48,85
53,45
58,35
62,85
68,8
75,15
71,75

78,55
85,75
76,19
81,25
89
97
98,85
98,95
108
1189
107
114,5 125,55
137
130
139
152
166
155
166
181,5
198
179,9
191
209
228
208
222
243,5
265,5


XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CƠ BẢN CỦA TANG VÀ CỦA
CÁC PULI
Đường kính nhỏ nhất cho phép của tang xẻ rãnh đo theo đáy rãnh:
+Dt ≥ dc(e - 1)=8,3(20-1)=157,7 mm
→Chọn Dt= 400mm
-Trong đó:
+dc –là đường kính cáp,dc=8,3mm


+e –hệ số phụ thuộc vào chế độ làm việc của cơ cấu và e được tra
trong bảng 3 sau:
❖ Bảng 4
CĐ%
10
15
25
e
15
20
25
+Theo bài ra ta có CĐ=10% nên e=15
Chiều dài cáp quấn lên tang:

40
30

40
30

L=H.a.m=20.2.2=80 m= 80000mm

Số vòng cáp cần thiết quấn lên tang:

Z=

𝑙

𝜋(𝐷𝑡 +𝑑𝑐 )

+ 5. 𝑚=

80000

𝜋(400+8,3)

+ 5.2=72 vòng

Người ta them vào 5 vòng cáp là xuất phát từ điều kiện,sao cho khi
cụm móc treo đã xuống hoàn toàn thì ở trên tang còn lại không ít
hơn 1,5 vòng cáp dự trữ,3 đến 4 vòng cáp còn lại cần thiết cho việc
kẹp chặt.
Chiều dài phần xẻ rãnh của tang:

L=Z.t=72.10,3=741,6mm
Trong đó t=dc+(1.5÷2)=8,3+2=10,3
Tỷ số các kích thước của tang cần phải thỏa mãn điều kiện:

𝐿
=1÷3
𝐷𝑡
Theo tính toán ta có:


𝐿
741,6
=
= 1,854
𝐷𝑡
400

Tỷ số này nằm trong khoảng từ 1÷3 nên thỏa mãn điều kiện bài
toán.
Từ những số liệu tính toán ta tiến hành vẽ tang với các kí hiệu kích
thước như sau:


III.

CHỌN CÁC PHẦN TỬ TRUYỀN ĐỘNG:
+Tốc độ quấn cáp trên tang

Vc=Vn.a=20.2=40m/phút= 40000mm/ph
+ số vòng quay cần thiết của tang:

nt=

𝑉𝑐

𝜋(𝐷𝑡 +𝑑𝑐 )

=


40000

𝑣

𝜋(400+8,3)

= 31,2( )
𝑝ℎ

+tỷ số truyền tính toán cần thiết của hộp giảm tốc xác định theo
công thức:
𝑡
𝑖𝑔𝑡

𝑛đ𝑐
=
𝑛𝑐𝑡

Trong đó 𝑛đ𝑐 là số vòng quay của trục động cơ điện.
Các động cơ điện được sử dụng trong các bộ tời nâng vật có số
vòng quay khác nhau chẳng hạn như
𝑛đ𝑐 =1500v/ph, 𝑛đ𝑐 =1000v/ph, 𝑛đ𝑐 =750v/ph.
Để chọn chính xác hơn tỷ số truyền của hộp giảm tốc tiêu chuẩn
𝑐
𝑡
𝑖𝑔𝑡
ta xác định 3 giá trị của tỉ số truyền tính toán 𝑖𝑔𝑡
:
+Đối với động cơ điện có số vòng quay 1500 vòng/phút:



𝑡
𝑖𝑔𝑡

1500 1500
=
=
= 48,07
𝑛𝑡
31,2

+ Đối với động cơ điện có số vòng quay 1000 vòng/phút:
𝑡
𝑖𝑔𝑡
=

1000 1000
=
= 32,05
𝑛𝑡
31,2

+ Đối với động cơ điện có số vòng quay 750 vòng/phút:
750 750
𝑡
𝑖𝑔𝑡 =
=
= 24,03
𝑛𝑡
31,2

Theo những giá trị tính toán trên ta chọn một giá trị của tỷ số
𝑐
truyền 𝑖𝑔𝑡
trong bảng4dưới gần đúng nhất với 3 giá trị đã tính toán:
❖ Bảng 5: Tỉ số truyền của hộp giảm tốc theo tiêu chuẩn
PM
Tỷ số
truyền 48,56 40,17 31,50 23,34 20,49 15,75 12,64 10,35 8,23
Kiểu
thực
hiện

I

II

III

IV

V

VI

VII

Số răng của các bánh răng
14
18
20

22
26

VIII

Cấp
11
13
30
thứ
88
86
85
84
79
77
73
69
nhất
Cấp
14
14
16
16
18
18
18
18
thứ
85

85
83
81
81
81
81
81
hai
𝑡
Dựa theo bảng trên và 3 giá trị 𝑖𝑔𝑡
đã tính ta chọn tỷ số truyền
𝑐
𝑖𝑔𝑡
=31,5 và kiểu thực hiện của hôp giảm tốc là kiểu VI
Như vậy ta chọn động cơ điện có số vòng quay nđc=1000
vòng/phút
+công suất động cơ điện ở chế độ bình ổn:

IX

36
64
18
81


Nđc=

(𝑄+𝑞).𝑣𝑛
60.𝑛0


=

(25+0,75).25
60.0,83

= 12,926 𝐾𝑊

Trong đó: 𝑛0 là hiệu suất chung của cơ cấu nâng vật,khi sử dụng
các hộp giảm tốc kiểu PM thì 𝑛0 = 0,83.
Theo số vòng quay của trục động cơ điện ở bảng5 xác định kiểu
động cơ điện có công suất ≥Nđc.
❖ Bảng 6: Đặc tính của các động cơ điện

Kiểu

4AA56A
4AA56B
4AA63B
4AA63B
4A71A
4A71B
4A80A
4A80B
4A90A
4A90B
4A100A
4A100B

Công suất

(KW)ở số vòng
quay (v/ph)
1500 1000 750
0,12
0,18
0,25
0,37
0,55
0,75
1,1
1,5
2,2
3,0
4,0

Công suất
Kiểu
(KW)ở số vòng
quay (v/ph)
150 1000 750
0
- 4A112MB 4,0 3,0
4A132
7,5 5,5 4,0
0,18
4A32M 11,0 7,5 5,5
0,25
4A160 15,0 11 7,5
0,37
4A160M 18,5 15 11,0

0,55 0,25 4A180 22,0
0,75 0,25 4A180M 30,0 18,5 15,0
1,1 0,55 4A200M 37,0 22,0 18,5
1,5 0,75 4A200 45,0 30,0 22,0
1,1 4A220M 55,0 37,0 30,0
2
4A250 75,0 45,0 37,0
2,2 1,5 4A250M 90,0 55,0 45,0

Dựa vào Nđc và bảng trên ta chọn động cơ 4A160M có số vòng
quay 1000 vòng/phút và công suất 15KW.


Theo bảng 5 chọn hộp giảm tốc tiêu chuẩn phù hợp với số vòng
quay của trục ra,với công suất của động cơ đã chọn và kiểu của
hộp giảm tốc.
Chọn mác (nhãn hiệu) của hộp giảm tốc thực hiện theo trình tự
sau: ở cột đứng phù hợp với kiểu thực hiện của hộp giảm tốc theo
bảng,chọn giá trị chuẩn của công suất hộp giảm tốc có giá trị
≥Nđc.Sau đó kiểm tra xem số vòng quay của động cơ điện có vượt
quá giá trị cho phép của số vòng quay của trục hộp giảm tốc đã
chọn hay không (cột 2,bảng 5).Khi vượt quá giá trị cho phép hãy
chọn hộp giảm tốc có các đặc tính được đưa ra ở dòng dưới.Đối
với hộp giảm tốc này thì số vòng quay của động cơ nđc không vượt
quá giá trị cho phép của số vòng quay trục hộp giảm tốc.
Ta đã chọn động cơ điện kiểu 4A160M có số vòng quay của
động cơ là 1000 vòng/phút và kiểu thực hiện của hộp giảm tốc kiểu
VI.Từ những số liệu này dựa vào
❖ Bảng 7 :
Số vòng quay

Mác
tối đa cho
HGT
phép của trục
chủ động
PM-400
1000

IV.

I

II

III

Kiểu thực hiện
IV
V
VI

VII

VIII

IX

Công suất trên trục chủ động (KW)
5


7

7,9

10,6 11,7 13,4 16,2 18,3 19,7

Ta chọn được hộp giảm tốc có nhãn PM-400 với các thông số kỹ
thuật sau:
+Công suất trên trục chủ động 13,4 KW≥Nđc= 12,926KW.
+Số vòng quay tối đa cho phép của trục chủ động
(vòng/phút):1000
XÁC ĐỊNH TỐC ĐỘ NÂNG VẬT THỰC TẾ:
𝑐
Do trị số của tỷ số truyền của hộp giảm tốc chọn 𝑖𝑔𝑡
không trùng
𝑡
khớp với trị số của tỷ số truyền của hộp giảm tốc tính toán 𝑖𝑔𝑡
nên
tốc độ nâng vật thực tế sẽ khác với số liệu cho trước.Nên ta sẽ tính
toán lại theo trình tự sau:


*Số vòng quay thực tế của tang:
𝑡
𝑖
32,05
𝑔𝑡
𝑛𝑡′ = 𝑛𝑡 𝑐 = 31,2.
= 31,74 𝑣/𝑝ℎ
𝑖𝑔𝑡

31,5

Ta thấy tỷ số truyền tính toán và tỷ số truyền của hộp giảm tốc gần
bằng nhau nên số vòng quay thực tế của tang giống với tính toán
ban đầu là 63,47 vòng.
*Tốc độ chuyển động thực tế của cáp:
′
𝑣𝑐á𝑝
= 𝑛𝑡′ . 𝜋. (𝐷𝑡 + 𝑑𝑐 ) = 31,74. 𝜋. (400 + 8,3)
= 40713,29 (𝑚𝑚) = 40,713(𝑚)
*Tốc độ nâng vật thực tế:
′
𝑉
40,713
𝑚
𝑐á𝑝
′
𝑉𝑣 =
=
= 20,36 (
)
𝑎
2
𝑝ℎú𝑡

XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ VÀ CHỌN PHANH:
*Moomen lớn nhất phát sinh trên trục phanh của cơ cấu nâng khi
phanh vật đang nâng có thể tính theo công thức:
(𝑄+𝑞).𝐷𝑡 .𝑛𝑜


M=

2.𝑎.𝑖𝑔𝑡

=

(25+0,75).400.0,83
2.2.32

= 66,789 (𝑁. 𝑚)

*Moomen phanh tính toán:

𝑀𝑡 ≥ 𝑀. 𝛽 = 66,789.1,5 = 100,18 (𝑁. 𝑚)

Trong đó β là hệ số dự trữ moomen phanh,phụ thuộc vào chế độ
làm việc và được tra theo :
❖ Bảng 8:
CĐ%
10
15
25
40
40
β
1,25
1,5
1,75
2,0
2,5

Theo trị số của moomen phanh tính toán và theo bảng 7 hoặc 8 hãy
chọn loại phanh và lấy ra các thông số phanh:


❖ Bảng 9:Phanh có nam châm điện hành trình ngắn
Loại phanh

Mômen
phanh
(N.m)

TKT-100
TKT-200/100
TKT-200
TKT-300/200
TKT-300

20
40
160
240
500

Chiều dài đòn
phanh
l1
l2
100
205
205

430
430

70
135
135
190
190

Chiều
Đường
rộng má kính bánh
phanh phanh DT
Bk (mm)
70
100
90
100
90
200
140
200
140
300

❖ BẢNG 10:PHANH CÓ CẦN ĐẨY ĐIỆN-THỦY LỰC:
Loại phanh Mômen
Chiều dài đòn
Chiều
Đường

phanh
phanh
rộng má kính bánh
(N.m)
phanh phanh DT
l1
l2
Bk (mm)
TKT-200
300
205
135
90
200
TKT-300
800
330
190
140
300
TKT-400
1500
525
250
180
400
TKT-500
2500
665
315

200
500
TKT-300
5000
800
380
240
600
Theo số liệu ban đầu ta có CĐ=10% nên ta chọn β=1,5
Theo giá trị số moomen phanh tính toán ở trên Mt=100,18(N.m) ta
chọn được loại phanh TKT-200 với các thông số sau:
❖ Bảng 11:
Loại phanh Mômen
Chiều dài đòn
Chiều
Đường
phanh
phanh
rộng má kính bánh
(N.m)
phanh phanh DT
l1
l2
Bk (mm)
TKT-200
160
205
135
90
200