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

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ CỔNG TRỤC TRỌNG TẢI 25T

Người hướng dẫn:
Sinh viên thực hiện:

ThS. NGUYỄN THẾ TRANH
LÊ CÔNG VŨ

Đà Nẵng, 2019


Thiết kế Cổng trục trọng tải 25T

MỞ ĐẦU

Đất nước ta đang trong thời kỳ cơng nghiệp hố, hiện đại hố. Việc cơ giới hố tất
cả các q trình sản xuất, xếp dỡ, nâng chuyển là một trong những điều kiện cơ bản để
phát triển nền kinh tế quốc dân. Để xây dựng các cơng trình lớn, hiện đại địi hỏi tiến
độ thi cơng và chất lượng cơng trình ngày càng cao. Vì vậy bên cạnh việc tăng cường
đầu tư về tài chính thì việc áp dụng những cơng nghệ mới nhằm nâng cao chất lượng,
hạ giá thành sản phẩm cũng như đảm bảo tiến độ thi công là việc làm hết sức cần thiết.
Với việc ứng dụng các công nghệ mới tiên tiến thì sử dụng các máy và thiết bị là điều
tất yếu. Khi đó máy và thiết bị xây dựng không những chỉ tăng năng suất lao động,

tăng nhịp độ thi cơng mà cịn là yếu tố khơng thể thiếu được để đảm bảo chất lượng và
hạ giá thành cơng trình, thậm chí trở thành nhân tố quyết định đến sự hình thành một
cơng trình hiện đại.

C
C

R
L
T.

Sau khoảng thời gian học tập về môn “Thiết bị nâng chuyển” thì việc làm đồ án là
sự hệ thống lại tồn bộ những kiến thức đã học trước đó, chuẩn bị cho quá trình ra
trường đi làm sau này.

DU

Được sự nhất trí cho phép của khoa cơ khí và thầy giáo hướng dẫn Th.S Nguyễn
Thế Tranh em xin thiết kế “Cổng trục trọng tải 25T”. Nội dung đồ án tốt nghiệp gồm 6
chương:
Chương 1: Giới thiệu tổng quan về thiết bị nâng chuyển, cổng trục.
Chương 2: Tính tốn thiết kế cơ cấu nâng.
Chương 3: Tính tốn thiết kế di chuyển xe con.
Chương 4: Tính tốn kết cấu kim loại của cổng trục.
Chương 5: Tính tốn thiết kế cơ cấu di chuyển cổng trục.
Chương 6: Các quy phạm an toàn trong lắp đặt và sử dụng hệ thống điều khiển của
cổng trục

Sinh viên thực hiện: Lê Công Vũ


Hướng dẫn: Th.S.Nguyễn Thế Tranh

1


Thiết kế Cổng trục trọng tải 25T

CHƯƠNG 1
GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ NÂNG CHUYỂN,
CỔNG TRỤC
1.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ THIẾT BỊ NÂNG CHUYỂN
1.1.1. Giới thiệu chung
Máy nâng chuyển là các loại máy công tác dùng để thay đổi vị trí của đối tượng
cơng tác với thiết bị mang vật như móc treo, gầu ngoạm, nam châm điện, băng, gầu…
Máy trục là một loại máy nâng và vận chuyển, một trong những phương tiện
quan trọng của việc cơ giới hố các q trình sản xuất trong các ngành cơng nghiệp –
và xây dựng.
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

C
C

R
L
T.

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 ….

Trong ngành luyện kim có những cần trục nặng phục vụ kho chứa quặng và

DU

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 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
Sinh viên thực hiện: Lê Công Vũ

Hướng dẫn: Th.S.Nguyễn Thế Tranh

2


Thiết kế Cổng trục trọng tải 25T


quốc phịng. Trong tình hình kinh tế phát triển như hiện nay, máy nâng và vận chuyển
ngày càng trở thành nhu cầu cấp bách do nhu cầu sản xuất ngày càng cao.
1.1.2. Phân loại máy nâng chuyển
1. Căn cứ vào chuyển động chính: Chia làm hai loại
- Máy nâng

C
C

R
L
T.

DU

Hình 1.1. Máy nâng hàng TCM
- Máy vận chuyển liên tục

Hình 1.2. Thang máy vận chuyển hàng trong nhà máy
Sinh viên thực hiện: Lê Công Vũ

Hướng dẫn: Th.S.Nguyễn Thế Tranh

3


Thiết kế Cổng trục trọng tải 25T

2. Căn cứ vào cấu tạo và nguyên tắc làm việc
- Cầu trục

- Cổng trục
- Cần trục tháp
- Cần trục quay di động (cần trục ơ tơ, bánh lốp, bánh xích)
- Cần trục cột buồm và cần trục cột quay
- Cần trục chân đế và cần trục nối
- Cần trục cáp
Một số hình ảnh cầu trục, cổng trục,…
Chiều cao nâng: 25m
Khẩu độ cầu trục 30 m
Tải trọng định mức 160 T +
tự trọng dầm của dầm nâng
và móc cẩu 320T

C
C

R
L
T.

DU

Hình 1.3. Cầu trục 2 dầm

Cổng trục chữ A
Tải trọng lên tới : 30 Tấn
Loại sản phẩm : Cổng trục
chữ A
Khẩu độ lên tới : 30m
Sử dụng: Palang cáp điện

Hitachi: 15HD-T55, 20HDT55, 30HD-T55

Hình 1.4. Cổng trục chữ A

Sinh viên thực hiện: Lê Công Vũ

Hướng dẫn: Th.S.Nguyễn Thế Tranh

4


Thiết kế Cổng trục trọng tải 25T

Cần trục tháp được gọi là cẩu
tháp, là loại máy nâng có bộ
phận thân cáp có chiều cao
lớn dung để vận chuyển vật
liệu xây dựng lên cao.

Hình 1.5. Cần trục tháp
Tải trọng nâng: 25 tấn bán
kính từ 4 đến 36mét
Khẩu độ tâm ray: 10.5m
Tốc độ nâng hạ tải: 022m/phút
Tốc độ thay đổi tầm với 95
giây (từ bán kính tối đa đến
bán kính tối thiểu)
Tốc độ quay: 0-0.75m/p
Tốc độ di chuyển cẩu: 035m/p


C
C

R
L
T.

DU
Hình 1.6.Cần trục chân đế

Chiều cao nâng: 12 (m)
Khẩu độ đến:
40 (m)
Tải trọng nâng: 160 (tấn)

Hình 1.7. Cần trục cột quay MITUBISHI
Sinh viên thực hiện: Lê Công Vũ

Hướng dẫn: Th.S.Nguyễn Thế Tranh

5


Thiết kế Cổng trục trọng tải 25T

1.2. CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA MÁY NÂNG
1.2.1. 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

C
C

R
L
T.

của các bộ phận và chi tiết máy nâng, độ ổn định của máy khi làm việc. Cường độ tải
trọng gió thay đổi theo chiều cao, theo cấp gió, theo thời tiết khí hậu của từng vùng và
diện tích chắn gió của các bộ phận máy nâng.

DU

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.
+ Máy nâng không làm việc: Xác định áp lực gió lớn nhất tác dụng lên máy

nâng để 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.
1.2.2. Các thông số hình học
 Khẩu độ máy nâng: là khoảng cách tâm giữa hai đường ray của bánh xe di
chuyển máy, được ký hiệu là L, m.
 Khoảng cách hai cầu: là khoảng cách tâm trục bánh trước và bánh sau của
máy, ký hiệu là a, m.
 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.
Sinh viên thực hiện: Lê Công Vũ

Hướng dẫn: Th.S.Nguyễn Thế Tranh

6


Thiết kế Cổng trục trọng tải 25T

 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.
1.2.3. Các thông số động học
 Vận tốc nâng: là tốc độ nâng danh nghĩa của máy nâng, ký hiệu Vn ( m/s ) hay (
m/ph ). Vận tốc nâng phụ thuộc tải trọng nâng, tính chất cơng việc mà máy nâng phục
vụ và nhiều yếu tố khác nữa.
 Vận tốc di chuyển: là tốc độ di chuyển danh nghĩa của máy nâng hoặc di
chuyển xe con trên máy nâng, ký hiệu Vd ( m/s ) hoặc ( m/ph ). Vận tốc di chuyển phụ
thuộc trọng lượng máy, tải trọng nâng, tính chất cơng việc và nhiều yếu tố khác.

 Tốc độ quay: Đối với một số máy nâng như cần trục xây dựng, ôtô cẩu, cần trục
nổi… có bộ phận quay theo trục thẳng đứng nhằm di chuyển vật nâng đến các vị trí
khác nhau xung quanh mình nó. Tốc độ quay nq ( vg/ph ) thường chỉ lấy từ 1 ÷ 3,5
vg/ph để tránh tải trọng quán tính lớn.

C
C

1.3. CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA MÁY TRỤC

R
L
T.

Khi chọn máy nâng, ta cần quan tâm đến tải trọng nâng và thời gian làm việc của
máy. Nhưng trong thực tế sử dụng không phải lúc nào cũng sử dụng với tải tối đa và
làm việc liên tục, mà tải trọng nâng có thể thay đổi theo từng thời gian làm việc trong
ca, trong ngày, trong tháng, trong năm tuỳ theo yêu cầu của công việc. Để bảo đảm

DU

tính kỹ thuật, kinh tế người ta lựa chọn, thiết kế máy nâng theo chế độ làm việc. Vậy
chế độ làm việc danh nghĩa của một cơ cấu hoặc tồn bộ máy nâng là một thơng số
tổng hợp tính đến điều kiện sử dụng, mức độ chịu tải theo thời gian của một cơ cấu
hay toàn bộ máy.
Theo TCVN 5862 – 1995 nhóm máy nâng được phân theo hai chỉ tiêu cơ bản là
cấp sử dụng và cấp tải của thiết bị.
Theo TCVN 4244 – 1986 nhóm máy nâng được phân chia dựa theo các chỉ tiêu
cơ bản sau:
+ Hệ số sử dụng cơ cấu theo tải trọng:

KQ =

Qtb
Q

Trong đó: Qtb - trọng lượng trung bình của vật nâng.
Q - tải trọng danh nghĩa của cơ cấu.
+ Hệ số sử dụng cơ cấu trong ngày.
Số giờ làm việc trong ngày

Kng =
24h
+ Hệ số sử dụng cơ cấu trong năm.
Số ngày làm việc trong năm
Kn =
365 ngày

Sinh viên thực hiện: Lê Công Vũ

Hướng dẫn: Th.S.Nguyễn Thế Tranh

7


Thiết kế Cổng trục trọng tải 25T

+ Cường độ làm việc của động cơ.
CĐ% =

To

 100
T

Trong đó: To - thời gian làm việc của động cơ trong một chu kì hoạt động của
máy:

To = ∑tm + ∑tv
T – toàn bộ thời gian hoạt động của cơ cấu trong một chu kì:
T = ∑tm + ∑tv + ∑tp + ∑td
∑tm: tổng thời gian mở máy.
∑tv : tổng thời gian chuyển động với tốc độ ổn định.
∑tp : tổng thời gian phanh.
∑td : tổng thời gian dừng máy.

 Khi tính tốn các cơ cấu máy trục người ta phân biệt ba trường hợp tải trọng
tính tốn đối với trạng thái làm việc và trạng thái không làm việc của máy trục như
sau:

C
C

R
L
T.

Trường hợp A: tải trọng bình thường của trạng thái làm việc bao gồm trọng lượng
danh nghĩa của vật nâng và bộ phận mang tải, tải trọng trung bình của gió ở trạng thái

DU


làm việc, tải trọng động trung bình trong quá trình mở và phanh cơ cấu.
Trường hợp B: tải trọng lớn nhất của trạng thái làm việc bao gồm trọng lượng danh
nghĩa của vật nâng và bộ phận mang tải, tải trọng lớn nhất của gió ở trạng thái làm
việc, tải trọng động lớn nhất xuất hiện khi mở máy và phanh hãm đột ngột và tải trọng
do độ dốc, độ nghiêng mặt nền lớn nhất có thể.
Các trị số tải trọng lớn nhất của trạng thái làm việc thường hạn chế bởi những
điều kiện bên ngoài như sự trượt trơn của bánh xe trên ray, trị số momen phanh lớn
nhất, momen giới hạn của khớp nối …
Đối với trường hợp này tất cả các chi tiết trong cơ cấu và kết cấu kim loại được
tính theo sức bền tĩnh.
Trường hợp C: tải trọng lớn nhất của trạng thái khơng làm việc của máy đặt ngồi
trời, bao gồm trọng lượng bản thân, tải trọng gió lớn nhất trọng trạng thái không làm
việc và tải trọng do độ dốc của đường.
Đối trường hợp này cần tiến hành kiểm tra độ bền, độ ổn định toàn bộ máy và các
bộ phận công tác, đặc biệt kiểm tra chi tiết bộ phận kẹp ray, các chi tiết của bộ phận
phanh hãm và cơ cấu thay đổi tầm với.

1.4 . NHIỆM VỤ THIẾT KẾ
Qua đây em xin trình bày nhiệm vụ thiết kế cổng trục trọng tải 25T như sau:
- Tính tốn thiết kế cơ cấu nâng.
Sinh viên thực hiện: Lê Công Vũ

Hướng dẫn: Th.S.Nguyễn Thế Tranh

8


Thiết kế Cổng trục trọng tải 25T

- Tính tốn thiết kế cơ cấu di chuyển xe con.

- Tính tốn thiết kế cơ cấu di chuyển cổng trục.
- Tính tốn kết cấu kim loại của cổng trục.
- Các quy phạm an toàn trong lắp đặt và sử dụng - hệ thống điều khiển của cổng
trục.
Các số liệu ban đầu:
- Trọng tải: 25 Tấn.
- Khẩu độ: 30 m.
- Độ cao nâng: 9 m.
- Vận tốc nâng: 3,7 m/phút.
- Vận tốc xe lăn: 15 m/phút.
- Vận tốc cầu lăn: 18 m/phút.

C
C

R
L
T.

DU

Sinh viên thực hiện: Lê Công Vũ

Hướng dẫn: Th.S.Nguyễn Thế Tranh

9


Thiết kế Cổng trục trọng tải 25T


CHƯƠNG 2
TÍNH TỐN THIẾT KẾ CƠ CẤU NÂNG
2.1. TÌM HIỂU CHUNG VỀ CỔNG TRỤC
Cổng trục là một loại cần trục kiểu cầu, có dầm cầu đặt trên các chân cổng với
các bánh xe di chuyển trên ray đặt ở dưới đất.
Theo công dụng người ta phân cổng trục ra: cổng trục có cơng dụng chung,
cổng trục xây dựng và cổng trục chuyên dùng.
Kết cấu chung của cổng trục gồm có phần kết cấu thép, cơ cấu nâng, cơ cấu di
chuyển xe con cơ cấu di chuyển cầu, cơ cấu điều khiển và cơ cấu an tồn.
Cổng trục có cơng dụng chung thường có tải trọng nâng Q = 3,2 ÷ 12,5 T, có
khẩu độ L = 6,3 ÷ 40m; chiều cao nâng H = 3 ÷ 16m. Loại cổng trục có xe con di

C
C

chuyển trên cầu dùng để lắp ráp trong xây lắp có khẩu độ đến 80m, tải trong nâng Q =
50 ÷ 400 T, chiều cao nâng đến 30m. Đối với cổng trục dùng trong lắp ráp (như lắp
ráp các thiết bị trong nhà máy thuỷ điện, nhiệt điện…) phải có nhiều tốc độ nâng khác

R
L
T.

nhau và trong đó thường có tốc độ chậm Vn = 0,05 ÷ 0,1 m/ph, tốc độ di chuyển chỉ
0,1 m/ph.
Cổng trục có cơng dụng chung dùng để bốc dỡ, vận chuyển hàng khối, vật liệu

DU

rời trong các kho bãi, bến cảng hoặc nhà ga đường sắt. Cổng trục chuyên dùng thường

được sử dụng để phục vụ lắp ráp trong nhà máy thuỷ điện, nhiệt điện….
Theo kết cấu của dầm chính thì có cổng trục khơng có cơng xơn và cơng trục có
cơng xơn. Dầm cầu có thể được chế tạo dưới dạng dầm hộp hàn, dầm ống, dầm dàn
khơng gian và có thể là một dầm hoặc hai dầm. Ray di chuyển xe con trên dầm cầu có
thể đặt ở phía trên hoặc treo phía dưới dầm.

2.2. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CƠ CẤU NÂNG
Phương pháp cơ bản để xây dựng một kết cấu truyền động của máy nâng là phải
xác định được mục đích chính và những ảnh hưởng chính của cơ cấu đó. Trước tiên
cần quyết định về loại truyền động cho cơ cấu nâng, năng lượng sử dụng là gì, tiếp
theo là lựa chọn phương pháp công tác, loại truyền động, phương pháp điều khiển và
mục tiêu kinh tế đạt được.
Trong một cơ cấu bao giờ cũng có ba phần chính:
 Bộ phận cơng tác: là chi tiết hay bộ phận máy nhận năng lượng hoặc cơ năng
của các bộ phận trước đó để thực hiện mục đích chính, nhiệm vụ chính của cơ cấu, ví
dụ như hệ thống rịng rọc cáp và móc treo trong cơ cấu nâng hạ vật.
Sinh viên thực hiện: Lê Công Vũ

Hướng dẫn: Th.S.Nguyễn Thế Tranh

10


Thiết kế Cổng trục trọng tải 25T

 Bộ phận truyền động: là phần trung gian nhận, biến đổi, phân phối và truyền
năng lượng từ bộ phận dẫn động đến bộ phận công tác.
 Bộ phận dẫn động: là phần phát ra lực ban đầu, sản sinh ra năng lượng đủ để
cung cấp cho bộ phận công tác thực hiện được chức năng công việc. Bộ phận dẫn động
gồm các loại động cơ điện, thuỷ lực, đốt trong, khí nén…..

Cơ cấu nâng dùng để nâng hạ vật theo phương thẳng đứng. Theo u cầu cơng
nghệ cơ cấu nâng có thể là một máy nâng độc lập như tời, palăng cố định hay là một
bộ phận của máy nâng như ở cầu trục, cổng trục, cần trục…
Cơ cấu nâng của cổng trục thường có ba loại chính:
+ Cơ cấu nâng kiểu treo: thường dùng cho loại cổng trục một dầm, cơ cấu công
tác là palăng điện hoặc là palăng tay. Palăng điện hoặc palăng tay đều có khả năng di
chuyển dọc theo dầm chính để nâng hạ vật. Các loại palăng này là bộ phận máy được
chế tạo hoàn chỉnh theo tải trọng, tốc độ nâng và chế độ làm việc. Cơ cấu nâng kiểu
này được di chuyển trên hai cánh dưới của dầm chữ I nhờ bánh xe, cơ cấu này được sử
dụng với tải trọng nâng nhỏ.

C
C

R
L
T.

+ Cơ cấu nâng kiểu đặt: thường dùng cho loại cổng trục hai dầm, cơ cấu nâng
được chế tạo và đặt trên xe con để có thể di chuyển dọc theo dầm chính. Cơ cấu nâng
di chuyển trên ray đặt trên dầm nhờ các cụm bánh xe chủ động và bị động. Trên xe

DU

con có thể có từ một đến ba cơ cấu nâng trong đó có một cơ cấu nâng chính, cơ cấu
nâng kiểu này có thể sử dụng tải trọng nâng lớn.
+ Cơ cấu nâng bố trí ngồi xe con: nhằm mục đích giảm tải trọng cho dầm chính,
lúc này cơ cấu nâng được bố trí trên chân cổng, nhờ hệ thống ròng rọc và cáp mà vật
nâng di chuyển được. Nhược điểm của cơ cấu nâng kiểu này là hệ thống cáp chằng
chịt, kết cấu phức tạp.


2.3. CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ CHO CƠ CẤU NÂNG
2.3.1. Số liệu ban đầu
+ Trọng tải :
Q = 25T = 250000 (N)
+ Trọng lượng bộ phận mang: Qm = 0,05 × Q = 0,05 × 250000 = 12500 (N)
(theo trang 14 [3]).
+ Độ cao nâng: H = 9 (mét).
+ Vận tốc nâng:Vn = 3, 7 ( m/ph ).
Chế độ làm việc của cơ cấu nâng: Theo TCVN 5862 – 1995 dựa vào cấp tải và
cấp sử dụng ( theo bảng 2.13 [7] ) ta chọn chế độ làm việc của cơ cấu là M4 tức là máy
sử dụng ở phân xưởng và sử dụng gián đoạn, đều đặn.
2.3.2. Phân tích chung
Sinh viên thực hiện: Lê Công Vũ

Hướng dẫn: Th.S.Nguyễn Thế Tranh

11


Thiết kế Cổng trục trọng tải 25T

Cơ cấu nâng được thiết kế dùng
+ Động cơ điện có hai loại động cơ điện một chiều và động cơ điện xoay chiều.
Động cơ điện xoay chiều 3 pha được ứng dụng rộng rãi trong cơng nghiệp với cơng
suất, tính bền cao, momen khởi động lớn, dễ đảo chiều. Bên cạnh đó ta có động cơ
điện một chiều: là loại động cơ điện có khả năng điều chỉnh tốc độ trong phạm vi rộng,
khi làm việc bảo đảm khởi động êm, hãm và đảo chiều dễ dàng, giá thành cao, khi lắp
đặt cần thêm bộ chỉnh lưu khá phức tạp. Trên những ưu khuyết điểm của hai loại động
cơ điện xoay chiều và động cơ điện một chiều ta thấy được động cơ điện xoay chiều

tuy tính chất thay đổi tốc độ khơng bằng động cơ điện một chiều nhưng với tính thơng
dụng, bền và kinh tế hơn thì những khuyết điểm của loại động cơ này vẫn chấp nhận
được. Vậy khi thiết kế cơ cấu nâng của cổng trục hai dầm này ta dùng động cơ điện
xoay chiều ba pha là phù hợp.
+ Hộp giảm tốc : Sử dụng bộ truyền bánh răng trụ, bộ truyền bánh răng bôi trơn
bằng ngâm dầu.

C
C

R
L
T.

+ Tang được chế tạo bằng gang xám, có xẻ rãnh.Cáp vào rãnh thì ứng suất phân
bố đều, tránh được ứng suất tập trung trên cáp, giảm được giá thành so với thép .

DU

+ Cáp nâng: lựa chọn dựa trên hệ số an toàn cho phép, và tuổi thọ của dây cáp.
Do đó ta phải chọn cáp cho phù hợp với tải trọng nâng, chịu lực căng dây lớn .Có hai
loại cáp có thể sử dụng :cáp bện xi và cáp bện chéo .
- Cáp bện xi: có tính mềm, dễ uốn qua ròng rọc và tang, khả năng chống mòn
tốt (do tiếp xúc giữa các sợi cáp là tiếp xúc đường có nhược điểm là dễ bị tở khi cáp
bị đứt và dễ bị xoắn lại khi một đầu cáp ở trạng thái tự do).
- Cáp bện chéo: có tính cứng, dễ mòn khi làm việc (do tiếp xúc giữa các sợi cáp
là tiếp xúc điểm) nhưng lại khó bị tở và không bị xoắn lại khi một đầu ở trạng thái tự
do. Dựa trên tính chất của hai loại cáp và cấu tạo của cơ cấu nâng ta chọn loại cáp bện
chéo.
+ Phanh sử dụng trong cơ cấu nâng có nhiều loại như phanh má, phanh đĩa,

phanh đai, phanh nón, phanh áp trục, phanh ly tâm. Để đảm bảo an tồn và thích hợp
với hệ thống dẫn động điện độc lập ta sử dụng loại phanh thường đóng.
2.3.3. 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. Cáp là loại dây có nhiều ưu điểm hơn các loại dây khác như xích hàn, xích tấm và
là loại dây thông dụng nhất trong ngành máy trục hiện nay.
Ta khơng 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).
Sinh viên thực hiện: Lê Công Vũ

Hướng dẫn: Th.S.Nguyễn Thế Tranh

12


Thiết kế Cổng trục trọng tải 25T

Trong các kiểu kết cấu dây cáp thì kết cấu kiểu ЛK -P theo ГOCT 2588-55 có
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 giới hạn bền 1400 ÷ 2000 (N/mm2)
Chọn cáp ЛK - P6x19 = 114 ( ГOCT 2588-55), với giới hạn bền các sợi thép trong
khoảng 1500÷1600N/mm2, để dễ dàng trong việc thay cáp khi bị mịn đứt.

Hình 2.1. Kết cấu của cáp.

C
C

2.3.4. Chọn palăng giảm lực
Có 2 loại palăng thường dùng đó là: palăng đơn và palăng kép


R
L
T.

Loại palăng đơn (A) do chỉ có một nhánh dây chạy trên tang nên mỗi khi cuốn và
nhả cáp có sự di chuyển của dây dọc trục làm khó hạ vật đúng vị trí gây ra tải tác động
lên ổ đỡ thay đổi.

DU

Loại palăng kép (B) có 2 nhánh dây cuốn lên tang nên nâng hạ vật đúng vị trí, áp
lực lên các ổ trục sẽ được phân đều và ít thay đổi.

Q

A

Q

B

Hình 2.2. Palăng đơn và palăng kép.
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
Sinh viên thực hiện: Lê Công Vũ

Hướng dẫn: Th.S.Nguyễn Thế Tranh

13



Thiết kế Cổng trục trọng tải 25T

palăng kép có hai nhánh dây chạy trên tang, tương ứng với trọng tải của cổng trục lăn.
Theo Bảng 2-6[1] chọn bội suất palăng a = 4. Palăng gồm bốn ròng rọc di động và ba
rịng rọc khơng di chuyển làm nhiệm vụ cân bằng. Sơ đồ nguyên lý palăng như hình
2.3.

Q

C
C

Hình 2.3. Sơ đồ nguyên lý palăng.
Lực căng lớn nhất xuất hiện ở nhánh dây cáp cuốn lên tang khi nâng vật.
S max

Q0 (1  )

m(1  a ).t

R
L
T.

Cơng thức 2- 19[1].

DU


Trong đó: Q0 = Q + Qm = 250000 + 12500 = 262500 (N).
λ = 0,98: hiệu suất một ròng rọc với điều kiện rịng rọc đặt trên ổ lăn bơi trơn
tốt bằng mỡ. ( bảng 2.5 [1] )
a = 4 : 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 rịng rọc chuyển
hướng.
Vậy : S max 

Q0 (1  )
262500 (1  0,98)
 33813,45( N )
a
t 
m(1   ). 2(1  0,98 4 ).0,98 0

Hiệu suất của palăng xác định theo công thức 2-21[1].
p 

S0
Q0
262500


 0,97
S max
a.m.S max
4.2.33813,25

2.3.5. Chọn phương án thiết kế

Qua những phân tích ở trên ta chọn cơ cấu nâng có sơ đồ động như sau:

Sinh viên thực hiện: Lê Công Vũ

Hướng dẫn: Th.S.Nguyễn Thế Tranh

14


Thiết kế Cổng trục trọng tải 25T

4
1

2 3

7

6

5

C
C

8

R
L
T.

9

Q

10

DU

Hình 2.4. Sơ đồ động của cơ cấu nâng.
1. Động cơ điện; 2. Khớp nối; 3. Phanh; 4. Hộp giảm tốc; 5. Khớp nối
mềm; 6. Tang; 7. Dây cáp; 8. Ròng rọc cố định; 9. Rịng rọc di động;
10. móc treo.
Với sơ đồ động như trên ta thấy cơ cấu nâng có kết cấu nhỏ gọn, đảm bảo yêu
cầu thiết kế, đồng thời đảm bảo chế tạo từng cụm riêng và tháo lắp dễ dàng.

2.4. TÍNH TỐN CƠ CẤU NÂNG
2.4.1. Tính kích thước dây cáp
Kích thước dây cáp được chọn phải đạt được tải trọng kéo đứt tối thiểu F0, dựa
vào công thức 3-14[7].
F0 = Smax* np = 33813,45 * 4 = 135253,8 ( N ).
Với: np = 4: hệ số an toàn bền của cáp Bảng 3.1[7]
Xuất phát từ điều kiện theo công thức (3-14) với loại dây đã chọn trên, với giới
hạn bền của sợi cáp σb=1700 N/mm2. Chọn đường kính dây cáp dc = 15 mm có lực kéo
đứt là Sđ = 155000 (N) (phụ lục 12 của TCVN 4244-86)
Vậy dây cáp được chọn đạt yêu cầu.
2.4.2. Tính các kích thước cơ bản của tang và ròng rọc
Sinh viên thực hiện: Lê Công Vũ

Hướng dẫn: Th.S.Nguyễn Thế Tranh


15


Thiết kế Cổng trục trọng tải 25T

Tang cuốn cáp có dạng hình trụ rỗng (được sử dụng phổ biến trong các loại máy
trục), có trục đỡ, dùng để cuốn cáp. Nhờ sự truyền mômen và vận tốc từ động cơ qua
hộp giảm tốc, tang biến chuyển động quay của động cơ thành chuyển động tịnh tiến
của vật nâng.
Thông thường tang trụ có hai loại: tang trơn và tang có rãnh.
Tang trơn là trên mặt tang nhẵn, hai đầu có thành tang để cuốn nhiều lớp cáp.
Tang này sử dụng khi có dung lượng cáp lớn, chưa xác định được chiều cao nâng
chính xác. Tang này có nhược điểm là nhanh mòn do cọ xát nhiều, lớp cáp trong cùng
chịu lực ép lớn.
Tang có rãnh là trên bề mặt tang được tiện rãnh dạng đáy trịn theo kích thước
dây cáp theo chiều xoắn ốc. Tang được chọn ở đây là tang kép có rãnh, rãnh có dạng
xoắn ốc từ hai đầu vào giữa. Tang có rãnh được cuốn một lớp cáp và dùng cho máy
nâng có chiều cao nâng cố định. Tang này có nhiều ưu điểm: rãnh trên tang có tác
dụng dẫn cáp cuốn theo rãnh, giữa các vòng cáp kề nhau có khe hở và như vậy cáp
khơng bị chà xát vào nhau, diện tích tiếp xúc giữa cáp và tang lớn nên giảm ứng suất

C
C

R
L
T.

tiếp xúc.


2.4.2.1. Đường kính tang
Đường kính nhỏ nhất cho phép đối với tang và rịng rọc phải thích hợp với cáp

DU

để tránh cáp bị uốn nhiều gây ra mỏi và đảm bảo độ bên lâu cho cáp.
Đường kính nhỏ nhất cho phép của tang được xác định theo công thức 3-56 [7].
Dt ≥ h1dc.
H 1 = 16 hệ số đường kính tang, theo Bảng 3-10[7].
Dt ≥ 16 * 15 = 240 (mm).
Chọn đường kính tang: Dt = 500 (mm)
Đường kính nhỏ nhất cho phép của rịng rọc dẫn hướng được xác định theo
cơng thức 3-56 [7].
Dh ≥ h2dc.
H 2 = 18 hệ số đường kính rịng rọc dẫn hướng, theo Bảng 3-10[7].
Dh ≥ 18 * 15 = 270 (mm).
Chọn đường kính rịng rọc dẫn hướng: Dt = 300 (mm).
Đường kính nhỏ nhất cho phép của rịng rọc cân bằng được xác định theo cơng
thức 3-56 [7].
Dc ≥ h3dc.
H 3 = 14 hệ số đường kính rịng rọc cân bằng, theo Bảng 3-10[7].
Dc ≥ 14 * 15 = 210 (mm).
Sinh viên thực hiện: Lê Công Vũ

Hướng dẫn: Th.S.Nguyễn Thế Tranh

16


Thiết kế Cổng trục trọng tải 25T


Chọn đường kính rịng rọc cân bằng: Dc = 300 (mm).
2.4.2.2. Chiều dài tang
Chiều dài tang phải được tính tốn sao cho khi hạ vật xuống vị trí thấp nhất trên
vẫn cịn ít nhất 1,5 vịng cáp dữ trữ, khơng kể những vịng cáp nằm trong kẹp (quy
định về an tồn ).
L2

L1

Lo

L3

Lo

L2

C
C

Lt
L

L1

R
L
T.


Hình 2.5. Sơ đồ xác định chiều dài tang.

DU

Chiều dài toàn bộ của tang xác định theo công thức 3-56b [7] đối với trường
hợp palăng kép.

Lt = 2(L0 + L1+ L2 ) + L3
Trong đó: + L1 = 4t dùng để kẹp đầu cáp trên tang.
T = dc + ( 2 ÷ 3 ) = 18 mm : bước cáp.
=> L1 = 4 * 18 = 72mm.
+ Vì tang được cắt rãnh, cáp cuộn một lớp, nên không phải làm thành bên, tuy
nhiên ở hai đầu tang trước khi vào phần cắt rãnh ta để trữ lại một khoảng L2= 20mm.
+ L3 phần tang khơng tiện rãnh để bảo đảm cho góc lệch cáp với rịng rọc ở
dưới tang khi móc treo ở vị trí cao nhất và cách trục tang một khoảng bằng hmin.
L3min = b – 2 * hmin * tgγ
Trong đó: b khoảng cách giữa hai rịng rọc ngồi cùng giữa hai ổ móc treo.
Hmin :khoảng cách nhỏ nhất giữa trục tang với trục các rịng rọc treo móc
Dựa vào kết cấu đã có, có thể lấy sơ bộ:
B = 300 (mm).
Hmin = 600 (mm).
Tg gγ = tg60 = 0,1051: góc cho phép dây cáp chạy trên tang bị lệch so với
phương thẳng đứng.
Sinh viên thực hiện: Lê Công Vũ

Hướng dẫn: Th.S.Nguyễn Thế Tranh

17



Thiết kế Cổng trục trọng tải 25T

L3min =300 – 2 *600 * 0,1051 = 173,88 (mm)
Chọn L3 = 180 (mm)
+ L0 – chiều dài mỗi phần rãnh của tang cuốn cáp: theo công thức 3-58 [7]
 Ha
  9000  4

L0  
 2  3.t  
 2  3.18  450 (mm)

  .Dt
  3.14  500

Vậy chiều dài tang là: Lt = 2 * (450 + 72 + 20) +180 = 1264 (mm).
Chọn Lt = 1280 (mm)
Tang được đúc bằng vật liệu Gang (GX15-32) loại vật liệu thơng dụng phổ biến
nhất có:
+ Bề dày thành tang xác định theo công thức trang 65-[7].
δ = 0,03 * Dt+(6÷10)
δ = 0,03 * 500 + 7 = 22 (mm)
+ Kiểm tra sức bền của tang theo công thức 3-68[7].

tr  ng max 

S max




1   .t.
Dng 


   n

C
C

R
L
T.

DU

σtr : ứng suất điểm trong cùng của tang.

σngmax: ứng suất điểm ngoài cùng lớn nhất của tang.
[σ]n: ứng suất nén cho phép.
Smax = 33813,45 N
tr  ng max 

33813 ,45
 89,3( N / mm2 )

22 
1 
.18  22

500 


Tang được đúc bằng gang xám (GX15-32) có giới hạn bền nén là σbn = 565
N/mm2. Ứng suất cho phép xác định theo giới hạn bền nén với hệ số an toàn k = 4.

bn

565
 141,25 N / mm2
k
4
Vậy :σtr < [σ]n tang đạt yêu cầu về nén.
2.4.3. Chọn động cơ điện
Công suất tĩnh khi nâng vật bằng trọng tải đựơc xác định :

  n 

N



Q0  Vn
[kW] theo công thức 5 - 13 [7].
60  1020  

với :η hiệu suất của cơ cấu bao gồm :
η = ηp * ηt * η0 = 0,875.
ηp = 0,97 hiệu suất pa lăng đã tính ở trên.
ηt = 0,96 hiệu suất tang (bảng1-9 [1] )
Sinh viên thực hiện: Lê Công Vũ


Hướng dẫn: Th.S.Nguyễn Thế Tranh

18


Thiết kế Cổng trục trọng tải 25T

η0 = 0,94 hiệu suất của bộ truyền có kể cả khớp nối, xuất phát từ bảng 1-9
[1] với giả thiết bộ truyền được chế tạo thành hộp giảm tốc hai cấp bánh răng trụ.
Vậy : N 

Q0  vn
262500  3,7

 18,14 (kW).
60  1000   60  1020  0,875

Tương ứng với chế độ làm việc là M4 (trung bình), sơ bộ chọn động cơ điện
khơng đồng bộ có mơmen mở máy hơi cao, được che kín, quạt gió, loại AOΠ2 – 81 –
10 có các đặc tính sau đây: ( theo bảng 3P [4] ).
Công suất danh nghĩa
: Ndc = 17 ( kW).
Số vòng quay danh nghĩa: ndc = 600 (vịng/phút).
Hệ số q tải :

M
M

max


 2,2

dn

Mơmen vơlăng của rơto: ( GiDi2 )rôto = 37 (Nm2)
Khối lượng động cơ : mdc = 325 (kg).

C
C

2.4.4. Tỷ số truyền chung
Tỷ số truyền chung từ trục động cơ đến trục tang theo công thức 3-15[1].
ic 

ndc
nt

R
L
T.

DU

Số vòng quay của tang để đảm bảo vận tốc nâng cho trước.
vn  a
3,7  4
nt 

 9,15(vg / ph)
  D0 3,14  (0,5  0,015)


ndc: Số vịng quay của động cơ
Vậy tỷ số truyền cần có : ic 

ndc 600

 65,57 .
nt
9,15

2.4.5. Kiểm tra động cơ điện về nhiệt
Ta có chế độ làm việc của cơ cấu là M4, theo trang 19 [7] thi ta có biểu đồ cấp tải
chuẩn của cơ cấu như hình 2.6 với kp = 0,25.
Theo sơ đồ hình 2.6 thì cơ cấu nâng sẽ làm việc với các trọng lượng vật nâng như
sau: Q1 = Q; Q2 = 0,733Q; Q3 = 0,461Q; Q4 = 0,2Q và thời gian làm việc với các trọng
lượng này tương ứng là: 0,167 : 0,166 : 0,167 : 0.5 ≈ 1 : 1 : 1 : 3.
Động cơ điện đã chọn có cơng suất danh nghĩa nhỏ hơn công suất tĩnh yêu cầu
Khi làm việc với vật nâng có trọng lượng bằng trọng tải, do đó phải được kiểm tra về
nhiệt (về momen mở máy).

Sinh viên thực hiện: Lê Công Vũ

Hướng dẫn: Th.S.Nguyễn Thế Tranh

19


Thiết kế Cổng trục trọng tải 25T

C

C

R
L
T.

Hình 2.6. Sơ đồ gia tải của cơ cấu nâng
Để kiểm tra được động cơ về nhiệt, ta lần lượt xác định các thông số tính tốn
trong các thời kỳ làm việc khác nhau của cơ cấu.

DU

Các thông số cần xác định:

a) Trọng lượng vật nâng cùng bộ phận mang vật :Q0 = 262500 (N)
b) Lực căng dây trên tang khi nâng vật, theo công thức 2-19 [1].
Q  (1  )
262500  (1  0,98)
Sn 
= 33813,45 (N).
a
t 
m  (1   )   2  (1  0,98 4 )  0,98 0
c) Hiệu suất của cơ cấu khơng tính hiệu suất palăng khi làm việc với vật nâng
trọng lượng bằng trọng tải :η = ηt × η0 = 0,96 ×0,94 = 0,9.
d) Momen trục động cơ khi nâng vật, theo công thức 2-79 [1].
Mn 

S n  D0  m 33813 ,45  0,5  2


 286,5 Nm.
2  i0  
2  65,57  0,9

e) Lực căng dây trên tang khi hạ vật, theo công thức 2-22 [1].
Q  (1  )  a t 1 262500  (1  0,98)  0,98 41
Sh 

= 31824,94 (N).
(1  a )  m
2  (1  0,98 4 )

f) Momen trục động cơ khi hạ vật, theo công thức 2-80 [1].
S h  D0  m   31825  0,5  2  0,9
Mh 

2  i0



2  76,5

 218,4( Nm)

g) Thời gian mở máy khi nâng vật, theo công thức 3-3 [1].
Sinh viên thực hiện: Lê Công Vũ

Hướng dẫn: Th.S.Nguyễn Thế Tranh

20



Thiết kế Cổng trục trọng tải 25T

  (Gi Di2 )  n1

Q0  D02  n1
t 

375( M m  M n ) 375( M m  M n )  a 2  i02  
n
m

G D
i

2
i

≈ (GiDi2)rôto+ GiDi2)khớp= 37 + 16,2 = 53,2 (Nm2)

Với Momen vô lăng :(GiDi2)rôto = 37 Nm2
( GiDi2)khớp= 16,2 Nm2.
Theo bảng 5 – 2 [7] ta tính được mơmen vơlăng của khớp nối:
( GiDi2)khớp= 0,45.G. D 2 = 0,45.400.0,32 = 16,2 (Nm2)
(Với d đường kính ngồi cùng của khớp nối và G trọng lượng của khớp nối.
Chọn sơ bộ d = 300mm, trọng lượng của khớp nối là G = 400 N).
Ta có :β=1,1.
 Gi D i  1,1  53,2  58,52( Nm) 2 .
2


Mm Momen mở máy của động cơ, đối với động cơ đã chọn là động cơ điện xoay

C
C

chiều kiểu dây cuốn, Mm xác định theo công thức 2-75[1].

M mma  M m min (1,8  2,5) M dn  1,1M dn
Mm 

 1,8M dn
2
2

R
L
T.

Mdn: momen danh nghĩa động cơ :

DU

M dn  9550 

N dc
17
 9550 
 270,58( Nm)
ndc

600

Mm = 1,8.270,58 = 487 (Nm).
Do đó : khi Q1 = Q
58,52  600
262500  0,5 2  600
t 

 0,476 ( S)
375  (487  286,5) 375(487  286,5)  4 2  65,57 2  0,875
n
m

Gia tốc mở máy là:Q1 = Q
j

vn
3,7
 0,13m / s 2
n 
60  t m 60  0,498

Gia tốc này nằm trong giới hạn cho phép với các loại cổng trục phục vụ trong các
phân xưởng cơ khí ( theo bảng 2 – 22 [1] ).
Thời gian mở máy khi hạ vật :
t mh 
t mh 

  (Gi Di2 ) * n1
375( M m  M h )




Q0  D02  n1
375( M m  M h )  a 2  i02  

58,52  600
262500  0,5 2  600

 0,135( s) .
375  (487  218,4) 375(487  218,4)  4 2  65,57 2  0,875

Sinh viên thực hiện: Lê Công Vũ

Hướng dẫn: Th.S.Nguyễn Thế Tranh

21


Thiết kế Cổng trục trọng tải 25T

Trên đây trình bày cách tính tốn các thơng số cho trường hợp Q1= Q. Các trường
hợp Q2; Q3; Q4 cũng tương tự, kết quả phép tính các thơng số cho các trường hợp tải
trọng khác nhau được ghi theo bảng dưới đây :
Thông số

Đơn vị

η


Q1 = Q

Q2 = 0,773Q

Q3 = 0,461Q

Q4 = 0,2Q

0, 875

0,82

0,75

0,7

Sn

N

33813,45

26137,8

15588

6763

Sh


N

31824,94

24600

14671,3

6365

Qo

N

262500

202912,5

121012,5

52500

Mn

Nm

286,5

221,5


132

57,3

Mh

Nm

218,4

168,8

101

43,7

n
tm

s

0,476

0,358

0,266

0,219

h

tm

s

0,135

0,144

C
C

0,177

0,16

R
L
T.

Thời gian chuyển động với vận tốc ổn định :
60  H 60  9
tv 

 145,95( s)
vn
3,7

DU

Momen trung bình bình phương có thể xác định theo cơng thức gần đúng (Nm)

M tb 

t

m

M m2  t m   M t2 t v

t

.

Theo công thức : 2-37[1].

:tổng thời gian mở máy trong các thời kỳ làm việc với tải trọng khác nhau, s

Mt: momen cản tỉnh tương ứng với tải trọng nhất định trong thời gian chuyển
động ổn định với tải trọng đó, Nm.
tv:thời gian chuyển động với vận tốc ổn định khi làm việc với từng tải trọng .

 t :tồn bộ thời gian đơng cơ làm việc trong một chu kỳ bao gồm thời gian
làm việc trong các thời kỳ chuyển động ổn định và không ổn định, s.
Mm momen mở máy của động cơ điện, Nm.
487 2 (0,476  0,358  0,266  3.0,219  0,135  0,144  0,16  3.0,177 ) 
M tb 

 145,95.(286,5 2  221,5 2  132 2  3.57,32  218,4 2  168,82  1012  3.43,7 2 )
 251,8( Nm)
145,95.10  0,476  0,358  0,266  3.0,219  0,135  0,144  0,16  3.0,177


Công suất trung bình của động cơ phát ra là: theo cơng thức 2-76 [1].

Sinh viên thực hiện: Lê Công Vũ

Hướng dẫn: Th.S.Nguyễn Thế Tranh

22


Thiết kế Cổng trục trọng tải 25T

N tb 

M tb .ndc 251,8.600

 15,8Kw .
9550
9550

Kết quả phép tính kiểm tra về nhiệt cho thấy động cơ điện được chọn là loại
AOΠ2 – 81 – 10. Có cơng suất danh nghĩa là Ndn=17Kw hồn tồn thoả mãn u cầu
khi làm việc.
2.4.6. Tính và chọn phanh
Phanh dùng để hãm hoặc điều chỉnh tốc độ cơ cấu, triệt tiêu được động năng của
các khối lượng chuyển động tịnh tiến và chuyển động quay. tất cả các cơ cấu máy trục
đều phải dùng thiết bị phanh hãm,nhất là các cơ cấu làm việc vận tốc cao. Mà trong
đó sự an tồn trong q trình nâng hạ đều phụ thuộc vào hệ thống phanh, do đó cơ cấu
nâng của cổng trục phải trang bị thiết bị phanh hãm để đảm bảo độ an tồn. Q trình
phanh được thực hiện bằng cách đưa vào cơ cấu lực cản phụ dưới dạng ma sát nảy
sinh ra momen phanh.

Phanh được dùng có thể có nhiều loại : phanh đai, phanh một má, phanh hai má,
phanh áp trục, phanh ly tâm … có thể phanh thường đóng hoặc thường mở,ở đây ta

C
C

R
L
T.

chọn phanh hai má loại phanh thường đóng và được bố trí trên trục động cơ. vì những
lý do sau :

DU

+ Loại phanh này có kích thước nhỏ ngọn hơn các loại phanh khác.
+ Lực phanh tác dụng đối xứng lên trục đặt phanh.
+ Đảm bảo đóng mở nhịp nhàng giữa các má phanh với bánh phanh nên độ an
toàn sẽ cao hơn cho cơ cấu nâng khi làm việc với tải trọng lớn.
+ Phanh thường đóng làm việc an tồn hơn phanh thường mở. khi có sự cố xảy ra
thì phanh vẫn đóng vật nâng ở tư thế treo, không bị rơi đột ngột.
+ Đặt phanh trên trục đơng cơ thì mơmen phanh nhỏ hơn ở các vị trí khác, do đó
kích thước, trọng lượng của phanh sẽ nhỏ hơn và tính an tồn cũng cao hơn. để chọn
phanh làm việc có hiệu quả và an tồn ta dựa vào giá trị momen phanh yêu cầu Mph.
momen phanh của cơ cấu nâng được xác định từ điều kiện giữ vật nâng treo ở trạng
thái tĩnh với hệ số an tồn n.
Mph= n.Mt ≤ [Mph] . cơng thức 3-13[1]
trong đó : n hệ số an tồn của phanh
Phanh được đặt trên trục động cơ nên:
Momen phanh được tính : công thức 3-14[1]

M ph 

n  Q0  D0   1,75  262500  0,5  0,875

= 383,13 (Nm)
2  a  i0
2  4  65,57

trong đó η hiệu suất cơ cấu nâng
n =1,75 hệ số an toàn, theo bảng 3. 2 [1].
Sinh viên thực hiện: Lê Công Vũ

Hướng dẫn: Th.S.Nguyễn Thế Tranh

23


Thiết kế Cổng trục trọng tải 25T

D0 đường kính tang tính đến tâm cáp.
Q0 trọng tải và trọng lượng bộ phận.
Dựa vào điềư kiện (2.2) ta chọn loại phanh, tuy nhiên khơng nên chọn loại phanh
có momen phanh danh nghĩa lớn hơn momen phanh yêu cầu nhiều quá vì như vậy sẽ
tải trọng động lên cơ cấu khi phanh.
Qua Việc phân tích tính tốn ở trên, ta chọn loại phanh má điện xoay chiều, ký
hiệu TKT-300 đảm bảo mômen phanh danh nghĩa vừa đúng Mph = 500Nm.
12

9


8

10

11

14

13

7

C
C

D

D

R
L
T.

l
l

L

1


DU
4

5

1

r

2

r

6

15

3

Hình 2.7. Sơ đồ nguyên lý phanh má điện.
1. Bánh phanh; 2, 4. Má phanh; 3, 5. Tay đòn phanh; 6. Nam điện; 7. Tay
đòn của cơ cấu tạo lực mở phanh; 8. Lò xo tạo phanh; 9 Lò xo phụ;
10. Đai ốc nén lò xo; 11. Đai ốc dùng khi bảo dưỡng hoặc thay mới má
phanh; 12. Đai ốc điều chỉnh hành trình phanh; 13. Ống bao;14. Thanh
đẩy;15.Vít hạn chế hành trình phanh từ.
* Nguyên lý hoạt động
- Đây là loại phanh thường đóng. Lực đóng phanh được tạo nên do các đai ốc 10 và
nén lò xo tạo phanh 8. Một đầu lò xo 8 tỳ vào ống bao 13, kéo tay đòn phanh 3 cùng
với má phanh 2 ép vào bánh phanh 1. Đầu kia của lò xo 8 đẩy đai ốc 10, kéo thanh đẩy
14 qua 9 phải, qua các đai ốc 12 kéo tay đòn phanh 5 cùng má phanh 4 ép vào bánh

phanh 1.
- Khi cơ cấu làm việc, nam châm 6 có điện hút tay địn 7 và đẩy thanh đẩy 14 sang trái,
dưới tác dụng của lo xo phụ 9. Tay đòn phanh 3 và má phanh 2 dưới tác dụng của
trọng lượng nam châm cũng mở ra cho đến khi hạn chế hành trình 15 chạm đế phanh.
Sinh viên thực hiện: Lê Công Vũ

Hướng dẫn: Th.S.Nguyễn Thế Tranh

24