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

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ CẦU TRỤC 10 TẤN KHẨU ĐỘ 20
MÉT

Người hướng dẫn: PGS.TS NGUYỄN VĂN YẾN
Sinh viên thực hiện: ĐỖ THIÊN HUY

Đà Nẵng, 2019


TÓM TẮT ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP
Tên đề tài: THIẾT KẾ CẦU TRỤC 10 TẤN KHẨU ĐỘ 20 MÉT.
Sinh viên thực hiện: Đỗ Thiên Huy
Số thẻ sinh viên: 101150075

Lớp: 15C1B

Khoa: Cơ Khí

Ngành: Cơng nghệ chế tạo máy

NỘI DUNG ĐỀ TÀI:
1. Nhu cầu thực tế của đề tài:
Trong thời kì cơng nghiệp hóa hiện đại hóa ở nước ta hiện nay, ngành cơ khí

đóng vai trị rất quan trọng trong đời sống sản xuất. Cơ khí giúp chế tạo các loại
máy móc để phục vụ trong quá trình sản xuất của các ngành cơng nghiệp, chế tạo

C
C

ra các loại máy móc để phục vụ đời sống hằng này của người dân. Cung cấp các
thiết bị hiện đại để đáp ứng các như cầu đời sống của con người. Cầu trục là một
sản phẩm cơ khí rất thơng dụng, được sử dụng rất phổ biến trong hầu hết các ngành

R
L
T.

kinh tế và quốc phịng để nâng chuyển vật có trọng lượng từ nhỏ đến rất lớn.
2. Phạm vi nghiên cứu đề tài:
Trên cơ sở thiết kế thực tế.

DU

3. Nội dung đề tài đã thực hiện:
 Thuyết minh: 01 bản
 Số bản vẽ: 07 bản
4. Kết quả đạt được:
 Giới thiệu chung về thiết bị nâng chuyển.








Xây dựng lược đồ cầu trục.
Tính tốn thiết kê cơ cấu nâng.
Tính tốn thiết kế cơ cấu di chuyển xe
Tính tốn thiết kế cơ cấu di chuyển cầu.
Tính tốn thiết kế dầm cầu trục.
Hướng dẫn an tồn và sữ dụng máy.
Đà Nẵng, Ngày 07,tháng 12,năm 2019
Sinh viên thực hiện

Đỗ Thiên Huy
i


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

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ tên sinh viên: Đỗ Thiên Huy

Số thẻ sinh viên: 101150075

Lớp: 15C1B


Ngành: Cơng nghệ chế tạo máy

Khoa: Cơ khí

1. Tên đề tài đồ án: THIẾT KẾ CẦU TRỤC 10 TẤN KHẨU ĐỘ 20 MÉT
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 lượng: 10 tấn.
- Khẩu độ: 20 mét.
Nội dung các phần thuyết minh và tính tốn:

C
C

R
L
T.

A. Phần lý thuyết:
- Giới thiệu chung về thiết bị nâng chuyển.
B. Phần thiết kế:
- Thiết kế cơ cấu nâng.
- Thiết kế cơ cấu di chuyển xe.
- Thiết kế cơ cấu di chuyển cầu.
- Thiết kế dầm cầu trục.
- Tính chọn các bộ phận khác.

DU

4. Các bản vẽ và đồ thị (Ghi rõ các loại bản vẽ và kích thước bản vẽ)

- Bản vẽ giới thiệu cầu trục
: 01 Ao.
- Bản vẽ chung toàn cầu trục
: 02 Ao.
- Bản vẽ cơ cấu nâng
: 01 Ao.
- Bản vẽ kết cấu xe con
: 01Ao.
- Bản vẽ các cơ cấu
: 01Ao.
- Bản vẽ dầm cầu trục
: 01Ao.

5. Họ tên người hướng dẫn:

Phần/Nội dung:

Nguyễn Văn Yến

Lý thuyết

Nguyễn Văn Yến

Thiết kế
ii


6. Ngày giao nhiệm vụ đồ án

: 26/08/2019.


7. Ngày hoàn thành nhiệm vụ

: 07/12/2019.
Đà Nẵng, ngày 26 tháng 8 năm 20129

Trưởng bộ môn

Người hướng dẫn

Nguyễn Văn Yến

C
C

R
L
T.

DU

iii

.


LỜI NÓI ĐẦU

Đồ án tốt nghiệp ngành là môn học cuối cùng của mỗi sinh viên trước khi ra trường.
Nó trang bị cho sinh viên đầy đủ kiến thức tổng hợp đã học được trong 5 năm qua, giúp

củng cố lại kiến thức đã học tại giảng đường và là hành trang hữu ích cho sinh viên trong
q trình làm việc sau này. Đối với sinh viên khoa Cơ khí chế tạo máy, sau khi đã hoàn
thành hết các chương trình học tại trường, em được thầy giáo hướng dẫn giao nhiệm vụ
đề tài đồ án tốt nghiệp “ Thiết kế cầu trục 10 tấn khẩu độ 20 mét”.
Sau một thời gian tìm hiểu và làm việc dưới sự giúp đỡ, hướng dẫn tận tình của thầy
giáo PGS.TS. Nguyễn Văn Yến em đã hoàn thành nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp của mình.
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. Đây là lần đầu tiên em thiết kế đề tài
có kiến thức tổng hợp khá rộng và do hiểu biết cịn hạn chế nên sẽ khơng tránh những
thiếu sót trong q trình làm đồ án rất mong được thầy góp ý thêm.
Em xin chân thành cảm ơn !

C
C

R
L
T.

DU

Đà Nẵng, ngày 07, tháng 12, năm 2019
Sinh viên thực hiện

Đỗ Thiên Huy

iv


CAM ĐOAN


Lời cam kết: “ Tôi xin cam đoan đề tài tốt nghiệp này là cơng trình do tơi là Đỗ
Thiên Huy tự nghiên cứu thực hiện. Tôi không sao chép hoặc lấy ý tưởng của ai mà
không được sự cho phép hoặc trích dẫn nguồn gốc. Nếu có bất kỳ sự sai phạm nào, tơi
xin chịu hồn tồn trách nhiệm.”

Sinh viên thực hiện

C
C

R
L
T.

DU

v

Đỗ Thiên Huy


MỤC LỤC

TÓM TẮT ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP ..................................................................................i
LỜI NÓI ĐẦU ................................................................................................................iv
CAM ĐOAN....................................................................................................................v
MỤC LỤC ......................................................................................................................vi
DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU, HÌNH ẢNH VÀ SƠ ĐỒ........................................ix
MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ THIẾT BỊ NÂNG CHUYỂN ........................2
1.1 Các định nghĩa và thực trạng hiện nay ...................................................................2
1.1.1 Các định nghĩa .................................................................................................2

C
C

1.1.2 Thực trạng hiện nay .........................................................................................2

R
L
T.

1.2 Phân loại máy nâng chuyển ...................................................................................3
1.2.1 Căn cứ vào chuyển động chính ........................................................................3

DU

1.2.2 Căn cứ vào cấu tạo và nguyên tắc làm việc ....................................................6
1.3 Các thông số cơ bản của máy nâng ......................................................................12
1.3.1 Tải trọng nâng và tải trọng tính tốn ............................................................ 12
1.3.2 Các thơng số hình học ...................................................................................12
1.3.3 Các thông số động học ..................................................................................13
CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN ......................................14
2.1.

Chọn phương án truyền động cơ cấu nâng. .....................................................14

2.1.1.


Phương án 1. ............................................................................................. 14

2.1.2.

Phương án 2. ............................................................................................. 15

2.1.3.

Phương án 3. ............................................................................................. 15

2.2.

Phương án truyền động và di chuyển xe lăn. ...................................................16

2.2.1.

Phương án 1. ............................................................................................. 16

2.2.2.

Phương án 2. ............................................................................................. 16

2.2.3.

Phương án 3: ............................................................................................. 17

2.3.

Lựa chọn phương án truyền động di chuyển cầu. ............................................17


2.3.1.

Phương án 1. ............................................................................................. 17
vi


2.3.2.

Phương án 2. ............................................................................................. 18

2.3.3.

Phương án 3. ............................................................................................. 18

CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN THIẾT KẾ CƠ CẤU NÂNG ...........................................20
3.1.

Phân tích chung. ............................................................................................... 20

3.2.

Tính tốn cơ cấu nâng. .....................................................................................21

3.2.1.

Chọn loại dây cáp. ....................................................................................21

3.2.2.

Palăng giảm lực. .......................................................................................22


3.2.3.

Tính kích thước dây cáp. ...........................................................................22

3.2.4.

Tính các kích thước cơ bản của tang và rịng rọc. ...................................23

3.2.5.

chọn động cơ điện. ....................................................................................25

3.2.6.

Tỷ số truyền chung. ...................................................................................26

3.2.7.

kiểm tra động cơ điện về nhiệt. .................................................................26

3.2.8.

tính và chọn phanh. ...................................................................................29

3.2.9.

Bộ truyền. ..................................................................................................33

3.3.


C
C

R
L
T.

Các bộ phận khác của cơ cấu nâng. .................................................................52

DU

3.3.1.

Khớp nối trục. ........................................................................................... 52

3.3.2.

MÓC VÀ Ổ MÓC TREO. ..........................................................................54

3.3.3.

Bộ phận tang. ............................................................................................ 55

CHƯƠNG 4: TÍNH CƠ CẤU DI CHUYỂN XE LĂN.................................................61
4.1.

Sơ đồ dẫn động cơ cấu. ....................................................................................61

4.2.


Chọn bánh xe và ray. .......................................................................................61

4.3.

Tải trọng lên bánh xe. ......................................................................................61

4.4.

Động Cơ Điện. .................................................................................................64

4.5.

Tỷ Số Truyền Chung. .......................................................................................64

4.6.

Kiểm Tra Động Cơ Điện Về Mômen mở máy. ...............................................65

4.7.

Phanh. ...............................................................................................................66

4.8.

Bộ Truyền. .......................................................................................................66

4.9.

Các bộ phận của cơ cấu di chuyển xe lăn. .......................................................66


CHƯƠNG 5: TÍNH TỐN CƠ CẤU DI CHUYỂN CẦU TRỤC ............................... 73
5.1.

Bánh Xe Ray. ...................................................................................................73

5.2.

Chọn Động Cơ. ................................................................................................ 75

5.3.

Tỷ số truyền chung...........................................................................................75
vii


5.4.

Kiểm tra động cơ điện. .....................................................................................76

5.5.

Phanh. ...............................................................................................................77

5.6.

Bộ Truyền. .......................................................................................................77

CHƯƠNG 6: TÍNH TỐN THIẾT KẾ DẦM CÂU TRỤC.........................................78
6.1.


Phân tích và lựa chọn kết cấu dầm...................................................................78

6.1.1.

Phương án 1. ............................................................................................. 78

6.1.2.

Phương án 2. ............................................................................................. 78

6.1.3.

Phương án 3. ............................................................................................. 79

6.2.

Tính Tải Trọng. ................................................................................................ 79

6.3.

Xác Định Kích Thước Tiết Diện Của Dầm chính. ..........................................81

6.4.

Ứng suất ở tiết diện giữa của dầm chính. ........................................................83

6.5.

Tính Tiết Diện Gối Tựa Của Dầm Chính. .......................................................85


6.6.

Tính độ bền của ray dưới xe lăn. .....................................................................86

6.7.

Tính mối ghép hàn. ..........................................................................................87

6.8.

Tính dầm cuối. .................................................................................................89

6.9.

Tính dầm đặt ray di chuyển cầu. ......................................................................91

C
C

R
L
T.

DU

CHƯƠNG 7: HƯỚNG DẪN AN TỒN VÀ SỬ DỤNG MÁY .................................92
7.1

An tồn trong sử dụng máy. .............................................................................92


7.2

Hướng dẫn sử dụng máy. .................................................................................93

KẾT LUẬN ...................................................................................................................96
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 97

viii


DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU, HÌNH ẢNH VÀ SƠ ĐỒ

DANH SÁCH HÌNH ẢNH
Hình 1. 1 : Cổng trục .......................................................................................................3
Hình 1. 2: Palang .............................................................................................................4
Hình 1. 3 : Cần trục tháp .................................................................................................5
Hình 1. 4 : Xe nâng hàng .................................................................................................5
Hình 1. 5 : Cầu trục .........................................................................................................6
Hình 1. 6 : Cổng trục dầm đơn ........................................................................................9
Hình 1. 7 : Cổng trục dầm đơi .........................................................................................9
Hình 1. 8 : Cần trục tháp ............................................................................................... 10
Hình 1. 9 : Cần trục ơ tơ ................................................................................................ 11
Hình 1. 10 : Cần trục bánh xích .....................................................................................11
HÌnh 3. 1 : Cơ cấu nâng bằng tay ..................................................................................20

C
C

HÌnh 3. 2 : Cơ cấu nâng bằng điện ................................................................................20

HÌnh 3. 3 : Biểu đồ momen trục I ..................................................................................46

R
L
T.

HÌnh 3. 4 : Biểu đồ momen trục II ................................................................................48
HÌnh 3. 5 : Biểu đồ momen trục III ...............................................................................49
HÌnh 3. 6 : Kích thước móc treo ....................................................................................54
HÌnh 3. 7 : Cặp cáp trên tang bằng tấm cặp cáp. ........................................................... 56
HÌnh 3. 8 : Kết cấu trục tang .........................................................................................58
Hình 4. 1 : Dạng chung của xe lăn với cơ cấu nâng ......................................................62
Hình 4. 2 : Kết cấu cụm bánh xe ...................................................................................67
Hình 4. 3 : Các tải trọng tác dụng lên ổ .........................................................................70

DU

Hình 6. 1 : Kết cấu hai dầm dạng hộp ...........................................................................78
Hình 6. 2 : Kết cấu hai dầm kiểu giàn ...........................................................................79
Hình 6. 3 : Kết cấu một dầm..........................................................................................79
Hình 6. 4 : Tiết diện ngang của dầm chính cầu ............................................................. 81
Hình 6. 5 : Phân bố thanh dầm trên dầm chính ............................................................. 85
Hình 6. 6 : kết cấu dầm cuối ..........................................................................................89
Hình 6. 7 : Thép chữ I....................................................................................................92

ix


DANH SÁCH SƠ ĐỒ
Sơ đồ 2. 1 : Phương án truyền động cơ cấu nâng 1 .......................................................14

Sơ đồ 2. 2 : Phương án truyền động cơ cấu nâng 2 .......................................................15
Sơ đồ 2. 3 : Phương án truyền động cơ cấu nâng 3 .......................................................15
Sơ đồ 2. 4 : Phương án truyền động và di chuyển xe lăn 1 ...........................................16
Sơ đồ 2. 5 : Phương án truyền động và di chuyển xe lăn 2 ...........................................16
Sơ đồ 2. 6 : Phương án truyền động và di chuyển xe lăn 3 ...........................................17
Sơ đồ 2. 7 : Phương án truyền động di chuyển cầu 1 ....................................................17
Sơ đồ 2. 8 : Phương án truyền động di chuyển cầu 2 ....................................................18
Sơ đồ 2. 9 : Phương án truyền động di chuyển cầu 3 ....................................................18
Sơ đồ 3. 1 : Sơ đồ động cơ cấu nâng .............................................................................21
Sơ đồ 3. 2 : Sơ đồ nguyên lý Palăng..............................................................................22
Sơ đồ 3. 3 : Sơ đồ xác định chiều dài tang. ...................................................................24

C
C

Sơ đồ 3. 4 : Sơ đồ gia tải của cơ cấu nâng. ....................................................................26
Sơ đồ 3. 5 : Sơ đồ nguyên lý phanh má điện từ............................................................. 31
Sơ đồ 3. 6 : Sơ đồ kích thước hộp giảm tốc. .................................................................44
Sơ đồ 3. 7 : Sơ đồ lực tác dụng lên trục I ......................................................................45
Sơ đồ 3. 8 : Sơ đồ tính trục tang ....................................................................................57
Sơ đồ 4. 1 : Sơ đồ dẫn động xe lăn ................................................................................61
Sơ đồ 4. 2 : Sơ đồ xác định tải trọng lên các bánh xe ...................................................63
Sơ đồ 4. 3 : Sơ đồ tính bánh xe......................................................................................63
Sơ đồ 4. 4 : Sơ đồ tính trục ............................................................................................ 68
Sơ đồ 5. 1 : Sơ đồ di chuyển cầu trục ............................................................................73

R
L
T.


DU

Sơ đồ 5. 2 : Sơ đồ tính tải trọng .....................................................................................74
Sơ đồ 5. 3 : Sơ đồ tính sức bền bánh xe ........................................................................75
Sơ đồ 6. 1 : Sơ đồ xác định ứng suất ở giữa của dầm chính .........................................83
Sơ đồ 6. 2 : Sơ đồ xác định tải trọng phụ ......................................................................84
Sơ đồ 6. 3 : Sơ đồ kiểm tra ổn định của thành dầm chính .............................................85
Sơ đồ 6. 4 : Sơ đồ tính dầm đặt ray ...............................................................................91
Sơ đồ 7. 1 : Sơ đồ hệ thống điều khiển cầu trục lăn ......................................................95
Sơ đồ 7. 2 : Sơ đồ hệ thống điều khiển cầu trục lăn ......................................................95

x


Thiết kế cầu trục 10 tấn khẩu độ 20 mét

MỞ ĐẦU

Đất nước ta hiện nay đang có những chuyển biến lớn về mọi mặt, đặc biệt là sự
phát triển của nền kinh tế. Trong sự phát triển đó, ngành Cơ khí đã chứng tỏ được tầm
quan trọng khơng thể thiếu và cịn đóng vai trị mũi nhọn trong q trình Cơng nghiệp
hố - Hiện đại hố đất nước. Hiện nay, người kỹ sư Cơ khí nói chung và kỹ sư Chế tạo
máy nói riêng cũng đang ngày một chứng tỏ được vai trị của mình trong sự phát triển
của ngành Cơ khí cũng như trong nền kinh tế của đất nước.
Đồ án tốt nghiệp là minh chứng cho sự quan trọng trong quá trình đào tạo trở thành
người kỹ sư. Quá trình thực hiện đồ án giúp cho sinh viên hiểu rõ hơn về những kiến
thức đã được tiếp thu trong quá trình học tập, đồng thời nâng cao khả năng vận dụng
sáng tạo những kiến thức này để làm đồ án cũng như công tác khi làm việc sau này.
Sau thời gian học tập tại trường, được sự chỉ bảo hướng dẫn nhiệt tình của thầy cơ


C
C

giáo trong ngành Cơ khí – Chế tạo máy trường Đại học Bách Khoa Đà Nẵng, em đã kết
thúc khoá học và đã tích luỹ được vốn kiến thức nhất định. Và được sự đồng ý của nhà

R
L
T.

trường và thầy cô giáo trong khoa em được giao đề tài tốt nghiệp: “ Thiết kế cầu trục
10 Tấn khẩu độ 20 mét”.

DU

Bằng sự cố gắng nỗ lực của bản thân và đặc biệt là sự giúp đỡ tận tình, chu đáo của
thầy PGS.TS. NGUYỄN VĂN YẾN, em đã hoàn thành đồ án đúng thời hạn. Do thời
gian làm đồ án có hạn và kiến thức cịn nhiều hạn chế nên khó tránh khỏi nhiều thiếu
sót. Em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô cũng như là của các
bạn sinh viên để đồ án hoàn thiện hơn.

Đà Nẵng, ngày 07, tháng 12, năm 2019
Sinh viên thực hiện

Đỗ Thiên Huy

Sinh viên thực hiện: Đỗ Thiên Huy

Hướng dẫn: PGS.TS. Nguyễn Văn Yến


1


Thiết kế cầu trục 10 tấn khẩu độ 20 mét

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ THIẾT BỊ NÂNG CHUYỂN

1.1 Các định nghĩa và thực trạng hiện nay
1.1.1 Các định nghĩa
Máy nâng chuyển là thiết bị dùng để thay đổi vị trí của đồi tượng nhờ thiết bị mang
vật trực tiêp như móc treo, hoặc thiết bị gian tiếp như gầu ngoạm, nam châm điện, băng
tải,…
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.
1.1.2 Thực trạng hiện nay
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,

C
C

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.

R
L
T.

Trong ngành công nghiệp mỏ thì cần có các loại thang tải, xe kíp băng tải …

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…

DU

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 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.
Sinh viên thực hiện: Đỗ Thiên Huy

Hướng dẫn: PGS.TS. Nguyễn Văn Yến

2



Thiết kế cầu trục 10 tấn khẩu độ 20 mét

1.2 Phân loại máy nâng chuyển
1.2.1 Căn cứ vào chuyển động chính
Chia làm hai loại:
Máy nâng:

C
C

R
L
T.

DU

Hình 1. 1 : Cổng trục
- Đặc điểm làm việc: chủ yếu phục vụ các quá trình nâng vật thể khối. Đặc điểm làm
việc các cơ cấu của máy nâng là ngắn hạn, lặp đi lặp lại và có thời gian dừng. Chuyển
động chính của máy là nâng hạ vật theo phương thẳng đứng, ngoài ra cịn có một số
chuyển động khác để dịch chuyển vật trong mặt phẳng ngang như chuyển động quay
quanh trục máy, di chuyển máy, chuyển động lắc quanh trục ngang (nâng hạ cần). Bằng
Sinh viên thực hiện: Đỗ Thiên Huy

Hướng dẫn: PGS.TS. Nguyễn Văn Yến

3


Thiết kế cầu trục 10 tấn khẩu độ 20 mét


sự phối hợp các chuyển động, máy có thể dịch chuyển vật đến bất cứ vị trí nào trong
khơng gian làm việc của nó.
- Cơng dụng: máy nâng dùng để vận chuyển vật liệu xây dựng và các cấu kiện
lên cao, lắp ráp các cấu kiện trong xây dựng, xếp đỡ, vận chuyển hàng hóa tại các kho
bãi sản xuất, trong các nhà xưởng, nha ga, bến cảng,... mấy nâng còn được thiết kế
chuyên dùng để vận chuyển người lên cao.
- Phân loại: trong xây dựng, trọng lượng vật cần nâng có thể từ vài chục kg đến vài
trăm tấn, độ cao nâng từ vài cm đến vài trăm mét. Để áp dụng vùng thơng số rộng như
vậy, máy nâng có rất nhiều loại.
Dựa vào kết cấu chung của máy, có thể chia máy nâng thành 4 nhóm sau:
+ Máy nâng đơn giản: chỉ cần một cơ cấu nâng, kết cấu máy đơn giản, làm việc độc
lập, dễ di dời đến nới làm việc mới, khi làm việc máy thường đẩy hoặc kéo vật theo một
phương. Nhóm này có các loại như sau: kích, palang xích, palang điện, tời.

C
C

R
L
T.

DU

Hình 1. 2: Palang
+ Máy nâng kiểu cần: còn được gọi là cần trục, đặc điểm chung của nhóm này là bộ
phân cần. Vị trí của vật được xác định với R góc quay trong mặt phẳng ngang và độ cao
z. Nhóm máy này có các loại như cần trục tháp, cần trục tự hành, cần trục thiếu nhi,…

Sinh viên thực hiện: Đỗ Thiên Huy


Hướng dẫn: PGS.TS. Nguyễn Văn Yến

4


Thiết kế cầu trục 10 tấn khẩu độ 20 mét

Hình 1. 3 : Cần trục tháp

C
C

+ Máy nâng kiểu cầu: có kết cấu dạng một nhịp cầu. Với vị trí của vậy được xác định
theo hệ tọa độ đề các( x,y,z) tức di chuyển theo ba phương vng góc để xác định vị trí.

R
L
T.

Nhóm này có các loại như cầu trục, cổng trục, bán cổng trục, thiết bị nâng hạ kiểu dây
treo.

DU

+ Máy nâng kiểu cột: có kết cấu máy dạng cột là giàn thép hay khung thép đặt thẳng
đứng, vật được nâng hạ dọc theo cột. Nhóm này có các loại như thang máy, xe nâng
hàng,…

Hình 1. 4 : Xe nâng hàng

Sinh viên thực hiện: Đỗ Thiên Huy

Hướng dẫn: PGS.TS. Nguyễn Văn Yến

5


Thiết kế cầu trục 10 tấn khẩu độ 20 mét

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….
1.2.2 Căn cứ vào cấu tạo và nguyên tắc làm việc
Cầu trục: là một loại thiết bị dùng để nâng, hạ, di chuyển hang hóa trong nhà
xưởng một cách đảm bảo và rất hiệu quả đối với q trình bốc xếp hàng hóa. Cầu trục
được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành kinh tế, đặc biệt là trong các nhà xưởng sản
xuất công nghiệp như đóng tàu, luyện kim, gia cơng cơ khí, thủy điện, nhiệt điện.
- Ưu điểm của cầu trục: Cầu trục là một trong những thiết bị nâng hạ được sử dụng
nhiều nhất trong các nhà máy sản xuất công nhiệp, trong các cơng trình, dự án cơng
nghiệp do tính linh hoạt và an toàn khi sử dụng của các sản phẩm cầu trục. Ngồi ra, cầu
trục có thể đáp ứng được nhu cầu nâng hạ vật có tải trọng rất nặng đến cả nghìn tấn mà
khơng một thiết bị nâng hạ nào có thể đáp ứng được. Tải trọng cầu trục đa dạng từ 500kg

C
C

R
L

T.

đến tối đa cả nghìn tấn.

DU

Hình 1. 5 : Cầu trục

Sinh viên thực hiện: Đỗ Thiên Huy

Hướng dẫn: PGS.TS. Nguyễn Văn Yến

6


Thiết kế cầu trục 10 tấn khẩu độ 20 mét

- Cấu tạo cơ bản của cầu trục: về cơ bản, cầu trục gồm có:
+ Dầm chính cầu trục: được chế tạo từ thép tấm, thép cuộn hoặc tổ hợp từ các loại thép
hình.
+ Dầm biên cầu trục: Chế tạo từ thép và được tổ hợp với bánh xe, động cơ di chuyển.
+ Palang nâng hạ: là thiết bị đồng bộ, thường được nhập khẩu từ nước ngoài. Ở Việt
Nam thường chỉ tổ hợp các loại pa lăng có tải trọng lớn, yêu cầu đặc biệt.
+ Hệ thống cấp điện: đảm bảo cung cấp điện cho pa lăng và cho toàn bộ cầu trục. Hệ
điện điều khiển được đấu nối song song với hệ điện động lực và tách rời khỏi hệ điện
động lực.
- Phân loại cầu trục:
+ Phân loại theo cơng dụng:
. Cầu trục có cơng dụng chung: Chủ yếu dùng với móc treo để xếp dỡ, di chuyển
lắp ráp và sửa chữa máy móc

. Cầu trục chuyên dùng: Được sử dụng chủ yếu trong công nghiệp luyện kim với
các thiết bị mang vật chuyên dùng và chế độ làm việc rất nặng
+ Phân loại theo cách dẫn động cơ cấu:
. Cầu trục dẫn động bằng tay: Các cơ cấu được dẫn động bằng hệ thống tời kéo tay
(hệ thống đĩa xích kéo tay...)

C
C

R
L
T.

DU

. Cầu trục dẫn động bằng điện: Các cơ cấu được dẫn động cơ điện (Palăng...)
+ Phân loại theo kết cấu dầm:
. Cầu trục dầm đơn: dầm cầu của cầu trục một dầm thường là dầm chữ I hoặc dầm
tổ hợp với các dầm thép tăng cứng cho dầm, cầu trục một dầm thường dùng pa lăng
điện chạy dọc theo dầm chữ I nhờ cơ cấu di chuyển pa lăng
. Cầu trục dầm đơi: Hay cịn gọi là cầu trục 2 dầm
. Cầu trục dầm kép: có các loại dầm hộp và dầm giàn không gian
. Cầu trục dầm hộp
. Cầu trục dầm giàn
+ Phân loại theo phạm vi phục vụ:
. Cầu trục cho cầu cảng: Với sức nâng hàng hóa lớn
. Cầu trục phịng nổ: Cho các nhà máy gas,khí, hầm lị than,...
. Cầu trục thủy điện: Phục vụ quá trình vận hành và làm việc khi lắp đặt sửa chữa
thay thế tua bin máy phát, trạm nguồn,...
. Cầu trục luyện kim: Cầu trục làm việc trong các phân xưởng luyện kim có nhiệt

độ rất cao
. Cầu trục gầu ngoạm: Cầu trục có móc cẩu dạng gầu ngoạm chuyên dụng để bốc
vật liệu rời (than, cát...)

Sinh viên thực hiện: Đỗ Thiên Huy

Hướng dẫn: PGS.TS. Nguyễn Văn Yến

7


Thiết kế cầu trục 10 tấn khẩu độ 20 mét

. Cầu trục mâm từ: Cầu trục có móc cẩu là các cụm nam châm điện chuyên dùng để
bốc thép tấm,...
+ Phân loại theo cách tựa của dầm:
. Cầu trục tựa
. Cầu trục treo
+ Theo cách bố trí cơ cấu cơ cấu di chuyển cầu trục:
. Cầu trục dẫn động chung
. Cầu trục dẫn động riêng
Cổng trục: Cổng trục là một loại thiết bị chuyên dùng để nâng – hạ- di chuyển hàng
hóa ngồi bến bãi, nơi tập kết vật liệu. Nó rất tiện dụng, và có hiệu quả cao trong q
trình bốc xếp hàng hóa với tải trọng từ 1 tấn – 1000 tấn, cổng trục di chuyển được nhờ
hệ thống motor điện bố trí dưới hai chân cổng.
- Ưu điểm:
+ Chiều cao nâng hạ không hạn chế
+ Tải trọng nâng hạ lớn, khơng phụ thuộc vào nhà xưởng có sẵn
+ Chi phí lắp đặt thấp hơn so với dùng xe nâng, xe cẩu
+ Ít xảy ra sự cố trong quá trình làm việc

+ Bảo hành, bảo dưỡng đơn giản

C
C

R
L
T.

DU

+ Thời gian gia công chế tạo nhanh
- Nhược điểm: Hệ thống đường ray chạy có thể ảnh hưởng đến quá trình làm việc của
các thiết bị khác.
- Cấu tạo cơ bản: bao gồm
+ Dầm chính: có kết cấu bằng thép, dạng hộp.
+ Chân cổng trục: dạng chữ A
+ Dầm đầu cổng trục ( dầm biên )
+ Hệ thống palang nâng hạ
+ Hệ thống điện
+ Sàn thao tác
+ Cabin điều khiển
+ Thang leo
- Phân loại cổng trục:
+ Phân loại theo dầm chính:
. Cổng trục dầm đơn: hay cịn gọi là cổng trục một dầm, kết cấu thép của cổng trục
gồm một dầm chính liên kết với hai dầm biên ở hai đầu bằng bulong cường độ cao.
Trước kia thường dùng hộp hình chữ I làm dầm chính. Hiện nay, với quy mô sản xuất
lớn và công nghệ hiện đại người ta thường dùng dầm hộp được tổ hợp từ thép tấm CT3.
Cổng trục một dầm đảm bảo hình dáng cơng nghiệp đẹp được sử dụng trong trường hợp

khẩu độ dầm nhỏ, tải trọng nâng không lớn.
Sinh viên thực hiện: Đỗ Thiên Huy

Hướng dẫn: PGS.TS. Nguyễn Văn Yến

8


Thiết kế cầu trục 10 tấn khẩu độ 20 mét

Hình 1. 6 : Cổng trục dầm đơn
. Cổng trục dầm đơi: là thiết bị nâng hạ hàng hóa có tải trọng lớn

C
C

R
L
T.

DU

Hình 1. 7 : Cổng trục dầm đơi
+ Phân loại cổng trục theo cơng dụng: có 2 loại
. Cổng trục có cơng dụng chung: là loại thơng dụng và phổ biến nhất, chuyên dùng
để xếp dỡ và vận chuyển hàng hóa, vật liệu rời kho bãi, bến cảng, nhà ga,… lọai này có
tải trọng nâng từ 3.2 đến 10 tấn khẩu độ tầm 10m đến 40m, chiều cao nâng từ 7m đến
16m.
. Cổng trục chuyên dùng: loại này nâng vật có tải trọng cũng như chiều cao nâng lớn
Cần trục: được sử dụng rộng rãi để xếp dỡ hàng hóa cho các phương tiện vận

chuyển, nâng chuyển hàng hóa tại các kho bãi, nhà ga, bến cảng,..ngoài ra được dùng
để lắp ráp các cấu kiện, hỗ trợ các máy thi cơng khác như thiết bị máy đóng, ép cọc và
máy khoan cọc nhồi.
Sinh viên thực hiện: Đỗ Thiên Huy

Hướng dẫn: PGS.TS. Nguyễn Văn Yến

9


Thiết kế cầu trục 10 tấn khẩu độ 20 mét

- Phân loại:
+ Cần trục tháp: Cần trục tháp hay còn gọi là cẩu tháp, đây là loại cần trục có bộ
phận thân tháp lắp ráp từ các đoạn tháp rời tăng dần theo chiều cao của cơng trình, có
tầm với rất lớn (có thể đến 50 m). Thường được dùng trong xây dựng cao ốc và các cơng
trình xây dựng lớn.
. Công dụng: Được dùng để vận chuyển vật liệu xây dựng và các cấu kiện xây dựng
lên cao. Cần trục tháp được lắp ráp từ các cấu kiện, trong các cơng trình xây dựng có độ
cao lớn hơn, khối lượng công việc lớn và trong một thời gian thi công dài. Thường được
sử dụng để thi công nhà cao tầng, trụ cầu lớn, cơng trình thủy điện.
. Cấu tạo chung: gồm 2 phần:
Phần quay bố trí các cơ cấu công tác gồm: tời nâng vật, tời nâng cần, tời kéo xe con,
cơ cấu quay, đối trọng, trang thiết bị điện và các thiết bị an tồn.
Phần khơng quay có thể đặt cố định trên nền hoặc có khả năng di chuyển trên ray nhờ
cơ cấu di chuyển.
Tất cả các cơ cấu của cần trục đều được điều khiển từ cabin treo trên cao gần đỉnh tháp.

C
C


R
L
T.

DU

Hình 1. 8 : Cần trục tháp
+ Cần trục ôtô:
. Được chế tạo với tải trọng từ 4 đến 16 tấn
. Loại này có các cơ cấu như: di chuyển, nâng hạ vật, nâng hạ cần, quay và có thể
thay đổi chiều dài cần. Ngồi ra cịn có cơ cấu điều khiển 4 chân tựa để tăng độ ổn định
khi nâng chuyển vật

Sinh viên thực hiện: Đỗ Thiên Huy

Hướng dẫn: PGS.TS. Nguyễn Văn Yến

10


Thiết kế cầu trục 10 tấn khẩu độ 20 mét

Hình 1. 9 : Cần trục ô tô
+ Cần trục bánh xích:
. Có tải trọng nâng từ 25 đến 50 tấn ( có loại 250 tấn )
. Chiều cao nâng lên tới 50m, chiều dài cần tới 40m
. Vận tốc di chuyển tối đa có thể đạt được 1.5 đến 3.6 km/h
. Cần trục bánh xích có độ ổn định lớn, có thể thay đổi khoảng cách giữa 2 dãy xích,


C
C

R
L
T.

khơng cần sử dụng các chân chống khi nâng chuyển vật

DU

Hình 1. 10 : Cần trục bánh xích
Ngồi ra cịn có các cần trục buồm, cần trục chân đế và cần trục giàn được sử dụng
tại các cảng sông biển. Để nâng chuyển hàng trên sông biển, trục vớt tàu đắm,.. người
ta còn cần trục nổi.

Sinh viên thực hiện: Đỗ Thiên Huy

Hướng dẫn: PGS.TS. Nguyễn Văn Yến

11


Thiết kế cầu trục 10 tấn khẩu độ 20 mét

1.3 Các thông số cơ bản của máy nâng
1.3.1 Tải trọng nâng và tải trọng tính tốn
Các tải trọng dùng trong 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 theo tính tốn thiết kế.
Q = Qv + Qmt
Trong đó: Qv – trọng lượng vật nâng, N;
Qmt – trọng lượng bộ phận mang tải, N
. 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 ngồi 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

C
C

R
L
T.

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.
Khi tính tốn kết cấu thép máy nâng, tải trọng gió được xét trong hai trường hợp:
- Máy nâng đang vận hành: Xác định áp lực gió lớn nhất mà máy nâng có thể làm
việc được.

DU

- Máy nâng khơng làm việc: Xác định áp lực gió lớn nhất tác dụng lên máy
nângđể tính tốn thiết kế bộ phận khố hãm của máy trên đường ray.
. Tải trọng động.

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 lập được trên cơ sở quy về sơ đồ một, hai, ba hay nhiều khối lượng.
1.3.2 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.
Khoảng cách hai cầu: là khoảng cách tâm trục bánh trước và bánh sau của máy, ký hiệu
là a, m.
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.

Sinh viên thực hiện: Đỗ Thiên Huy

Hướng dẫn: PGS.TS. Nguyễn Văn Yến

12


Thiết kế cầu trục 10 tấn khẩu độ 20 mét

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 công việc mà máy nâng phục
vụ và nhiều yếu tố khác nữa
1.3.3 Các thông số động học
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 công 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
C

R
L
T.

DU

Sinh viên thực hiện: Đỗ Thiên Huy

Hướng dẫn: PGS.TS. Nguyễn Văn Yến

13


Thiết kế cầu trục 10 tấn khẩu độ 20 mét

CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN

2.1.

Chọn phương án truyền động cơ cấu nâng.

2.1.1. Phương án 1.


C
C

R
L
T.

Sơ đồ 2. 1 : Phương án truyền động cơ cấu nâng 1
1. Động cơ điện; 2. Khớp nối và phanh; 3. Hộp giảm tốc; 4. Khớp nối; 5. Tang

DU

- Đặc điểm: 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.
- Ưu điểm: Trục ra hộp giảm tốc không trùng với trục tang nên dễ chế tạo, lắp ráp
và bảo dưỡng
- Nhược điểm: Kết cấu này phức tạp nhiều chi tiết, tốn nhiều ổ, cịn có bộ truyền
ngồi khơng an tồn.
- Phạm vi sử dụng: Kết cấu này thích hợp khi dùng palăng đơn.

Sinh viên thực hiện: Đỗ Thiên Huy

Hướng dẫn: PGS.TS. Nguyễn Văn Yến

14