Luận văn Thiết kế cầu trục 1 tấn phục vụ cho việc di chuyển tôn tấm

z 
  
Luận văn 
Thiết kế cầu trục 1 tấn 
phục vụ cho việc di chuyển 
tôn tấm 
CHƯƠNG 1
NHIỆM VỤ -YÊU CẦU -PHƯƠNG 
ÁN THIẾT KẾ
1.1. TỔNG QUAN
Máy nâng chuyển là các loại máy công tác dùng để thay đổi vị trí 
của đối tượng công tác nhờ thiết bị mang vật trực tiếp, sự ra đời và 
phát triển của nó gắn liền với yêu cầu về kinh tế kĩ thuật của ngành 
công nghiệp nhằm giảm tối đa sức người trong lao động.
Đặc điểm làm việc của các cơ cấu 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 còn một số các 
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. Bằng sự phối hợp giữa các chuyển động, 
máy có thể dịch chuyển vật đến bất cứ vị trí nào trong không gian 
làm việc của nó.
Để đáp ứng yêu cầu và đòi hỏi của các ngành công nghiệp 
khác nhau, kĩ thuật nâng vận chuyển cũng xuất hiện nhiều loại máy 
nâng vận chuyển mới, luôn cải tiến và hợp lí hóa phương pháp 
phục vụ, nâng cao hơn độ tin cậy làm việc, tự động hóa các khâu 
điều khiển, tiện nghi và thỏa mãn yêu cầu của người sử dụng. Tùy 
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
theo kết cấu và công dụng, máy nâng chuyển được chia thành các 
loại: kích, bàn tời, palăng, cần trục, cầu trục, cổng trục, thang 
nâng.v.v..
Cầu trục là loại máy trục kiểu cầu. Loại này di chuyển trên 
đường ray đạt trên cao dọc theo nhà xưởng, xe con mang hàng di 
chuyển trên kết cấu thép kiểu cầu, cầu trục có thể nâng hạ và vận 
chuyển hàng theo yêu cầu tại bất kì điểm nào trong không gian của 
nhà xưởng. Cầu trục được sử dụng trong tất cả các lĩnh vực của 
nền kinh tế quốc dân với các thiết bị mang vật rất đa dạng như móc 
treo, thiết bị cặp, nam châm điện v.v.. Đặc biệt cầu trục được sử 
dụng phổ biến trong ngành công nghiệp chế tạo máy và luyện kim 
với các thiết bị mang vật chuyên dùng. 
1.2. NHIỆM VỤ - YÊU CẦU THIẾT KẾ.
1.2.1. Nhiệm vụ thiết kế.
Thiết kế là một quá trình sáng tạo, trong quá trình này người 
thiết kế phải tìm hiểu, đề cập và giải quyết thoả đáng hàng loạt các 
yêu cầu khác nhau về phương pháp tính toán, chỉ tiêu khả năng 
làm việc, công nghệ chế tạo và quy trình lắp ráp, sử dung, sửa chữa 
theo nhiều phương pháp khác nhau. Nhiệm vụ chính của thiết kế là 
tìm ra và cụ thể hoá các giải pháp kỹ thuật để từ đó lựa chọn ra 
phương pháp tối ưu, phù hợp với nhiệm vụ thư thiết kế. Cuôi cùng 
là đưa ra những thông tin về đối tượng thiết kế và từ những thông 
tin đó có thể tạo ra một sản phẩm cụ thể.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
Việc thiết kế phải đảm bảo khả năng thực hiện được các giải 
pháp kỹ thuật, nghĩa là phải có sự phù hợp giữa các đặc tính kỹ 
thuật của các đối tượng mới với các giải pháp kỹ thuật và mức độ 
phát triển của khoa học kỹ thuật cũng như thực tế sản xuất. Trong 
đề tài này, việc thiết kế được giới hạn trong “thiết kế cầu trục 1 tấn 
phục vụ cho việc di chuyển tôn tấm” sao cho đảm bảo được các 
tính năng kỹ thuật và yêu cầu đặt ra.
1.2.2. Yêu cầu thiết kế
1.2.2.1. Yêu cầu chung
Mỗi loại máy nâng được cấu thành từ hai bộ phận cơ bản: kết 
cấu thép và bộ phận cơ khí. Ngoài hai bộ phận trên còn có phần 
trang bị điện, các bộ phận điều khiển, các cơ cấu bảo vệ an toàn,
Phần kết cấu thép có hình dạng, kích thước ngoài khác nhau, 
phù hợp với không gian, tính chất công việc và đối tượng mà 
chúng phục vụ cũng như điều kiện kinh tế kỹ thuật khác. Kết cấu 
thép là xương sống, là bộ phận chịu tải của cả máy nâng mà trong 
quá trình làm việc trọng lượng các cơ cấu cơ khí, tải trọng nâng 
chuyền đến. Các cơ cấu cơ khí được lắp đặt trực tiếp trên bộ phận 
kết cấu thép và thực hiện chức năng nâng hạ, di chuyển hoặc quay 
máy nâng, thay đổi tầm vớ. Người ta phối hợp các chức năng của 
các cơ cấu trên để nâng hạ, di chuyển vật trong không gian mà máy 
nâng có thể thao tác.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
Bộ phận cơ cấu cơ khí là tập hợp các bộ truyền dẫn động từ 
động cơ đến bộ công tác. Các bộ phận này có thể là cơ khí, thuỷ 
lực, khí nén hoặc hỗn hợp của các loại đó. Đại đa số các máy nâng 
sử dụng truyền động cơ khí mà kết cấu của chúng là: động cơ, hộp 
giảm tốc, trong đó có các trục, khớp nối, ổ bi, các cặp bánh răng, 
cáp hoặc xích truyền động, tang cuốn cáp, puli, phanh, được xắp 
xếp theo một thứ tự và quy luật truyền động nhất định. Tính toán 
các cơ cấu truyền động là tính toán chức năng của máy (động học, 
động lực học như là số vòng, tốc độ, phương chiều chuyển động, 
lực tác động), sức bền các cơ cấu để từ đó định ra kích thước 
hình học, công suất động cơ và các thông số khác nhằm làm cho 
máy nâng đặt được các yêu cầu kĩ thuật phù hợp với yêu cầu thực 
tế đòi hỏi đặt ra.
Đối với tính toán sức bền nhằm tìm được kích thước của các 
cơ cấu đặt độ cứng vững và bền mòn. Tính toán bền thường trải 
qua hai giai đoạn: trước tiên là lựa chọn sơ bộ sau đó là tính chính 
xác. Lựa chọn sơ bộ là mục đích xác định nhanh những kích thước 
chính theo phương pháp đơn giản và gần đúng. Tính toán chi tiết 
hay tính chính xác nhằm mục đích kiểm tra và điều chỉnh lại kích 
thước cơ cấu đã lựa chọn sơ bộ. Cách tính này thường dựa vào tính 
chất mỏi của vật liệu.
Hư hỏng các cơ cấu máy nâng chủ yếu là do gẫy và mòn. Việc 
tính bền chi tiết là phải xác định chính xác kích thước để có khả 
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
năng cứng vững chống lại các tải trọng tác dụng lên chúng, bảo 
đảm tuổi thọ của chúng đồng thời bảo đảm tính kinh tế không quá 
lãng phí vật liệu. Mòn của các chi tiết cơ cấu diễn ra từ từ và lâu 
dài. Để đảm bảo độ mòn cho phép cần quan tâm tới chất lượng vật 
liệu và phương pháp xử lý bề mặt các vật liệu đó phù hợp điều kiện 
làm việc theo yêu cầu của từng chi tiết, bộ phận và đặt được tuổi 
thọ của cả máy đã xác định trước.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
Chương 2: 
Yêu cầu cụ thể trong tính toán thiết 
kế cầu trục
Trong tính toán thiết kế “cầu trục 1T phục vụ cho việc di 
chuyển tôn tấm “ cần thoả mãn các yêu cầu sau:
- Phải phục vụ tốt cho việc di chuyển tôn tấm trong phân 
xưởng cơ khí. 
- Hình dạng, kích thước của các kết cấu phải phù hợp loại vật 
mang và không gian nhà xưởng.
- Phải đạt được tính kinh tế cao: nghĩa là thiết bị sau khi chế 
tạo và các chi phí vận chuyển của thiết bị phải là tối ưu nhất.
- Kích thước các chi tiết kết cấu của cầu trục phải nhỏ gọn mà 
vẫn đảm bảo được các tính năng của nó.
- Thiết bị phải dễ chế tạo hoặc nằm trong giới hạn tiêu chuẩn 
và dễ lắp đặt trong phân xưởng.
- Sử dụng đơn, làm việc phải có độ tin cậy cao, ít hỏng hóc và 
bị sự cố ở mỗi chế độ nâng chuyển. 
- Phải đảm bảo cho việc bảo dưỡng và sửa chữa trang thiết bị 
được dễ dàng trong những trừơng hợp cần thiết.
- Thiết bị phải đặt tuổi bền cần thiết.
1.3. PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
1.3.1. Đặc điểm, phân lọai cầu trục
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
1.3.1.1. Một số đặc điểm về cầu trục
Cầu trục là một loại máy trục có phần kết cấu thép (dầm chính) 
liên kết với hai dầm ngang (dầm cuối), trên hai dầm ngang này có 
4 bánh xe để di chuyển trên hai đường ray song song đặt trên vai 
cột nhà xưởng hay trên dàn kết cấu thép. Cầu trục được sử dụng rất 
rộng rãi và tiện dụng để nâng hạ vật nâng, hàng hoá trong các nhà 
xưởng, phân xưởng cơ khí, nhà kho bến bãi. Dầm cầu được gọi là 
dầm chính thường có kết cấu hộp hoặc dàn, có thể có một hoặc hai 
dầm, trên đó có xe con và cơ cấu nâng di chuyển qua lại dọc theo 
dầm chính. Hai đầu của dầm chính liên kết hàn hoặc đinh tán với 
hai dầm cuối, trên mỗi dầm cuối có hai cụm bánh xe, cụm bánh xe 
chủ động va cụm bánh xe bị động. Nhờ cơ cấu di chuyển cầu và 
kết hợp cơ cấu di chuyển xe con (hoặc palăng) mà cầu trục có thể 
nâng hạ ở bất cứ vị trí nào trong không gian phía dưới mà cầu trục 
bao quát.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
Hình 1.1. Cầu trục dẫn động điện.
Xét về tổng thể cầu trục gồm có phần kết cấu thép (dầm chính, 
dầm cuối, sàn công tác, lan can), các cơ cấu cơ khí (cơ cấu nâng, 
cơ cấu di chuyển cầu và cơ cấu di chuyển xe con) và các thiết bị 
điều khiển khác.
Dẫn động cầu trục có thể bằng tay hoặc dẫn động điện. Dẫn 
động bằng tay chủ yếu dùng trong các phân xưởng sửa chữa, lắp 
ráp nhỏ, nâng hạ không thường xuyên, không đòi hỏi năng suất và 
tốc độ cao. Dẫn động bằng điện cho các loại cầu có tải trọng nâng 
và tốc độ nâng lớn sử dụng trong các phân xưởng lắp ráp và sửa 
chữa lớn.
Cầu trục được chế tạo với tải trọng nâng từ 1 đến 500 t; khẩu 
độ dầm cầu đến 32m; chiều cao nâng đến 16m; tốc độ nâng vật từ 
2 đến 40 m/ph; tốc độ di chuyển xe con đến 60m/ph và tốc độ di 
chuyển cầu trục đến 125 m/ph. Cầu trục có tải trọng nâng thường 
được trang bị hai hoặc ba cơ cấu nâng vật: một cơ cấu nâng chính 
và một hoặc hai cơ cấu nâng phụ.Tải trọng nâng của loại cầu trục 
này thường được ký hiệu bằng một phân số với tải trọng nâng 
chính và phụ, ví dụ: 15/3 t; 20/5 t; 150/20/5 t; v.v..
1.3.1.2. Phân loại cầu trục
Cầu trục được phân loại theo các trường hợp sau:
a. Theo công dụng
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
 Theo công dụng có các loại cầu trục có công dụng chung và 
cầu trục chuyên dùng.
- Cầu trục có công dụng chung có kết cấu tương tự như các 
cầu trục khác, điểm khác biệt cơ bản của loại cầu trục này là thiết 
bị mang vật đa dạng, có thể nâng được nhiều loại hàng hoá khác 
nhau. Thiết bị mang vật chủ yếu của loại cầu trục này là móc treo 
để xếp dỡ, lắp ráp và sửa chữa máy móc. Loại cầu trục này có tải 
trọng nâng không lớn và khi cần có thể dùng với gầu ngoạm, nam 
châm điện hoặc thiết bị cặp để xếp dỡ một loại hàng nhất định.
- Cầu trục chuyên dùng là loại cầu trục mà thiết bị mang vật 
của nó chuyên để nâng một loại hàng nhất định. Cầu trục chuyên 
dùng được sử dụng chủ yếu trong công nghiệp luyện kim với các 
thiết bị mang vật chuyên dùng và có chế độ làm việc rất nặng.
b. Theo kế cấu dầm
Theo kết cấu dầm cầu có các loại cầu trục một dầm và cầu trục 
hai dầm.
- Cầu trục một dầm là loại máy trục kiểu cầu thường chỉ có 
một dầm chạy chữ I hoặc tổ hợp với các dàn thép tăng cứng cho 
dầm cầu, xe con cheo palăng di chuyển trên cánh dưới của dầm 
chữ I hoăc mang cơ cấu nâng di chuyển phía trên dầm chữ I, toàn 
bộ cầu trục có thể di chuyển dọc theo nhà xưởng trên đường ray 
chuyên dùng ở trên cao. Tất cả các cầu trục một dầm đều dùng 
palăng đẵ được chế tạo sẵn theo tiêu chuẩn để làm cơ cấu nâng hạ 
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
hàng. Nếu nó được trang bị palăng kéo tay thì gọi là cầu trục một 
dầm dẫn động bằng tay, nếu được trang bị palăng điện thì gọi là 
cầu trục một dầm dẫn động bằng điện.
Hình 1.2. Cầu trục một dầm.
1. Bộ phận cấp điện lưới ba pha. 6. Palăng 
điện.
2. Trục truyền động. 7. Dầm 
chính.
3. Cơ cấu di chuyển cầu. 8. Khung 
giàn thép.
4. Bánh xe di chuyển cầu. 9. Móc câu. 
5. Dầm cuối. 10. Cabin 
điều khiển.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
Cầu trục một dầm dẫn động bằng tay có kết cấu đơn giản và rẻ 
tiền nhất, chúng được sử dụng trong công việc phục vụ sửa chữa, 
lắp đặt thiết bị với khối lượng công việc ít, sức nâng của cầu trục 
loại này thường ở khoảng 0,55 tấn, tốc độ làm việc chậm.
Cầu trục một dầm dẫn động bằng điện được trang bị palăng 
điện, sức nâng có thể lên tới 10 tấn, khẩu độ đến 30 m, gồm có bộ 
phận cấp điện lưới ba pha.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
Hình 1.3. Cầu trục hai dầm.
 - Cầu trục hai dầm, kết cấu tổng thể của cầu trục hai dầm 
gồm có: dầm hoặc dàn chủ 1, hai dầm chủ liên kết với hai dầm đầu 
7, trên dầm đầu lắp các cụm bánh bánh xe di chuyển cầu trục 6, bộ 
máy dẫn động 3, bộ máy di chuyển hoạt động sẽ làm cho các bánh 
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
xe quay và cầu trục chuyển động theo đường ray chuyên dùng 5 
đặt trên cao dọc nhà xưởng, hướng chuyển động của cầu trục chiều 
quay của động cơ điện.
Xe con mang hàng 11 di chuyển dọc theo đường ray lắp trên 
hai dầm (dàn) chủ; trên xe con đặt các bộ máy của tời chính 10, tời 
phụ 9 và bộ máy di chuyển xe con 2, các dây cáp điện 8 có thể co 
dãn phù hợp vói vị chí của xe con và cấp điện cho cầu trục nhờ hệ 
thanh dẫn điện 12 đặt dọc theo tường nhà xưởng, các quẹt điện 3 
pha tỳ sát trên các thanh này, lồng thép làm công tác kiểm tra 13 
treo dưới dầm cầu trục. Các bộ máy của cầu trục thực hiện 3 chức 
năng: nâng hạ hàng, di chuyển xe con và di chuyển cầu trục. Sức 
nâng của cầu trục 2 dầm thường trong khoảng 530 tấn, khi có yêu 
cầu riêng có thể đến 500 tấn. Ở cầu trục có sức nâng trên 10 tấn, 
thường được trang bị hai tời nâng cùng với hai móc câu chính và 
phụ, tời phụ có sức nâng thường bằng một phần tư (0,25) sức nâng 
của tời chính, nhưng tốc độ nâng thì lớn hơn.
Dầm chính của cầu trục hai dầm được chế tạo dưới dạng hộp 
hoặc dàn không gian. Dầm giàn không gian tuy có nhẹ hơn dầm 
hộp song khó chế tạo và 
thường chỉ dùng cho cầu trục 
có tải trọng nâng và khẩu độ 
lớn. Dầm cuối của cầu trục 
hai dầm thường được làm 
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
dưới dạng hộp và liên kết với các dầm chính bằng bu lông hoặc 
hàn.
c. Theo cách tựa của dầm chính
Theo cách tựa của dầm chính có các loại cầu trục tựa và cầu 
trục cheo.
- Cầu trục tựa là loại cầu trục mà hai đầu của dầm chính tựa 
lên Hình 1.4. Cầu trục tựa.
các dầm cuối, chúng được liên kết với nhau bởi đinh tán hoặc hàn. 
Loại cầu trục này có kết cấu đơn giản nhưng vẫn đảm bảo được độ 
tin cậy cao nên được sử dung rất phổ biến. Trên hình 1.3 là hình 
chung của cầu trục tựa loại một dầm. phần kết cấu thép của gồm 
dầm cầu 1 có hai đầu tựa lên các dầm cuối 5 với các bánh xe di 
chuyển dọc theo nhà xưởng. Loại cầu trục này thường dùng 
phương án dẫn dẫn động chung. Phía trên dầm chữ I là khung giàn 
thép 4 để dảm bảo độ cứng vững theo phương ngang của dầm cầu. 
Palăng điện 3 có thể chạy dọc theo cánh thép phía dưới của dầm I 
nhờ cơ cấu di chuyển palăng . Ca bin điều khiển 2 được treo vào 
phần kết cấu chịu lực của cầu trục.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
Hình 1.5. Cầu trục treo.
a) Loại hai ray treo; b) Loại ba ray treo.
- Cầu trục treo là loại cầu trục mà toàn bộ phần kết cấu thép có 
thể chạy dọc theo nhà xưởng nhờ hai ray treo hoặc nhờ nhiều ray 
treo. Do liên kết treo của các ray phức tạp nên loại cầu trục này 
thường chỉ được dùng trong các trường hợp đặc biệt cần thiết. So 
với cầu trục tựa, cầu trục treo có ưu điểm là có thể làm dầm cầu dài 
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
hơn, do đó nó có thể phục vụ cả phần rìa mép của nhà xưởng, thậm 
chí có thể chuyển hàng giữa hai nhà xưởng song song đồng thời 
kết cấu thép của cầu trục treo nhẹ hơn so với cầu trục tựa. Tuy 
nhiên, cầu trục treo có chiều cao nâng thấp hơn cầu trục tựa.
d.Theo cách bố chí cơ cấu di chuyển
Theo cách bố chí cơ cấu di chuyển cầu trục có các loại cầu trục 
dẫn động chung và cầu trục dẫn động riêng.
- Cơ cấu di chuyển cầu trục có thể thực hiện theo hai phương àn 
dẫn động chung và dẫn động riêng. Trong phương án dẫn động 
chung, động cơ dẫn 
động được đặt ở giữa 
dầm cầu và truyền 
chuyển động tới  ...  Với tải trọng như đã tính ở trên, theo tiêu chuẩn TOCT 8239-
56 sơ bộ ta chọn loại thép có kí hiệu là N020 với thông số được gi 
trên bảng .
Bảng (3-2). Các thông số của thép N020.
Kích thước (mm) Các trị số đối với trục
x - x y - y
Số
hiệ
u 
thé
p
hìn
Trọ
ng
lượ
ng 
1m 
dài
h b d t R r
Di
ện 
tíc
h 
mặ
t 
Jx
cm
4
W
x
c
m
Ix
c
m
Sx
c
m
3
Iy
c
m
4
W
y
c
m4
Jy
c
m4
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
qP
400
4000
Gc
L = 8000
B
h (N) cắt
cm
2
3
N0
20
207
2
0
0
1
0
0
5,
2
8,
2
9,
5
4,
0
26
,4
18
10
1
8
1
8,
27
1
0
2
1
1
2
22
,4
2,
06
Kiểm tra bền tiết diện đã chọn:
Dầm cuối được tính khi xe lăn với vật nâng nằm ở sát nó nhất 
(vị trí giới hạn khẩu độ dầm). Kết cấu kim loại được tính theo 
phương pháp ứng suất cho phép dựa trên hai trường hợp phối hợp 
tải trọng. Vị trí được kiểm tra là vị trí nằm tại chính giữa của dầm 
cuối (mặt cắt I-I - vị trí có tiết diện nguy hiểm nhất).
Xét tại mặt cắt I-I, lực tập chung lớn nhất tác dụng là:
Hình 3.4. Sơ đồ tính lực tác dụng lên dầm cuối tại tiết diện I-I.
2555010000
2
8000.325,0
8000
4008000
3750.4
22
.400
4 cI
GLq
L
L
PP N
Lực quán tính tác dụng tại mặt cắt I-I (tại gối B).
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
390021 qtqtqt PPP N
Phản lực tại các gối đỡ tương ứng là:
- Phản lực do lực tập chung gây ra tại hai gối:
12775
2
25550
221
 IPRR N
- Phản lực do lực quán tính gây ra tại hai gối:
1950
2
3900
2
'
2
'
1 
qtPRR N
Hình 3.5. Sơ đồ tính dầm cuối.
Kiểm tra bền tại tiế diên I-I.
- Theo trường hợp1, mômen uốn lớn nhất tại tiết diện I-I là:
3
1
1 10.7665
2
1200
12775
2
. ARM u N.mm
Vậy: 34,42
10.181
10.7665
3
31
1 
x
u
W
M N/mm2 <  1
Ứng suất cho phép  1 = 160 N/mm2 , để đảm bảo cho dầm 
cuối đủ cứng vững, ứng suất uốn cho phép ở đây không lấy lớn 
hơn 80100 N/mm2.
- Theo trường hợp 2, mômen uốn lớn nhất tại tiết diện I-I là:
R1R1
R2R1
A
I
I
PI
+ Pqt
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
 3'112 10.88352
1200
195012775
2
. ARRM u N.mm
Vậy: 81,48
10.181
10.8835
3
32
2 
x
u
W
M N/mm2 <  2
Ứng suất cho phép tương ứng với trường hợp phối hợp tải 
trọng này là  2 = 180 N/mm2.
Qua kết quả vừa tính được ta thấy thép chọn làm dầm cuối là 
đủ bền:
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
CHƯƠNG 18
TÍNH CÁC THIẾT BỊ PHỤ VÀ SƠ BỘ
 TÍNH GIÁ THÀNH
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
4.1. THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CHO CÁC CƠ 
CẤU CÔNG TÁC
4.1.1. Khái niêm chung
Thiết kế hệ thống điều khiển cho các cơ cấu công tác có nghĩa 
là đi thiết kế hệ thống điện điều khiển cho các cơ cấu. Mỗi hệ 
thống điều khiển của một cơ cấu bao gồm động cơ điên và các thiết 
bị điện tạo thành một khối thống nhất. Mục đích chính của hệ 
thống là điều khiển sự hoạt động đồng thời đảm bảo sự an toàn và 
tin cậy cho các cơ cấu trong quá trình làm việc. 
Những yêu cầu chung đối với các hệ thống điện điều khiển:
- Đảm bảo an toàn trong quá trình làm việc và năng suất cho 
cầu trục.
- Chịu sự va đập, rung động, lắc, sự thay đổi nhiệt độ và quá 
tải cao.
- Cho phép làm việc theo chế độ ngắn hạn lặp lại và số lần 
khởi động lớn.
- Đảm báo độ tin cậy cao, cho phép sửa chữa và phục hồi 
nhanh chóng.
- Giảm nhẹ điều kiện lao động, đặc biệt là tự động điều khiển.
Căn cứ vào yêu cầu đặt ra ta đi thiết kế hệ thống điều khiển 
cho các cơ cấu.
4.1.2. Hệ thống dây dẫn và các thiết bị bảo vệ 
4.1.2.1. Hệ thống dây dẫn cung cấp điện cho cầu trục
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
Cầu trục được đặt trong phân xưởng, nên hệ thống dây dẫn 
cung cấp điện cho các cơ cấu cầu trục đều phải là cáp điện có vỏ 
bọc cách điện tốt và được sử dụng rộng rãi trong ngành máy trục.
Do cầu trục di chuyển trên ray đặt trên cao trong phân xưởng 
để thực hiện chức năng của nó trên mặt bằng làm việc cho phép 
được định ra trong quá trình thiết kế. Khi cầu trục di chuyển thì hệ 
thống cáp điện cững di chuyển theo, để tránh rối cáp điện trong 
quá trình làm việc của cầu trục ta cần phải bố trí thiết bị thu nhả 
cáp tự động theo quãng đường di chuyển của cầu trục. Trong cầu 
trục thiế kế, thiết bị thu nhả cáp được mô tả như sơ đồ hình 4.1.
Kât cấu và nguyên lý làm việc của cơ cấu thu nhả cáp: 
Cáp điện 2 được đặt trong rãnh thẳng nằm song song với ray 
của cơ cấu di chuyển cầu đặt trên vai nhà xưởng 3. Bộ phận cuốn 
cáp 1 lên kết với trục của bánh xe nên luôn quay cùng chiều với 
bánh xe của cơ cấu di chuyển cầu đồng thời đảm báo dung lượng 
chứa cáp. Khi cầu trục di chuyển tịnh tiến về phía trước, bộ phận 
chứa cáp 1 sẽ tự động nhả cáp khi quay cùng chiều cới bánh xe cơ 
cấu di chuyển. Khi cầu trục di chuyển về phía ngược lại gần vị trí 
tụ điện, bộ phận chứa cáp 1 sẽ tự cuốn cáp khi quay cùng chiều với 
bánh xe của cơ cấu di chuyển. 
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
42
3
1
 Tiến lùi 
Hình 4.1. Thiế bị thu nhả cáp tự động.
4.1.2.2. Các thiết bị báo vệ 
Để cho các cơ cấu của cầu trục làm việc an toàn, tin cậy, 
không bị hỏng hóc về điện gây ra, cần phải có các thiết bị bảo vệ 
động cơ điện không cho làm việc khi bị quá tải và mất điện đột 
xuất. Các thiết bị báo vệ sẽ phát ra ánh sáng và âm thanh khi có sự 
cố về điện xảy ra trong quá trình hoạt động, Các thiết bị bảo vệ bao 
gồm: cầu chì, cầu dao, công tắc tơ, rơ le nhiệt, .v.v.. Ngoài ra, ở 
các cơ cấu còn được trang bị công tắc cuối.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
Công tắc cuối có tác dụng giới hạn quãng đường di chuyển của 
cơ cấu nâng, cơ cấu di chuyển xe con, cơ cấu di chuyển cầu trục để 
tránh trường hợp các cơ cấu di chuyển vượt quá giới hạn theo tính 
toán thiết kế đã đưa ra.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
Chương 19: 
Thiết kế mạch điều khiển cho các 
cơ cấu công tác
4.2.3.1. Mạch điều khiển cơ cấu nâng:
Sơ đồ mạch điều khiển như hình 4.2.
Cấu tạo và nguyên lý làm việc của mạch điều khiển này như 
sau:
Công tắc tơ 1K, 2K để điều khiển đóng mở các tiếp điểm 
thường đóng và thường mở của nó khi làm việc trên mạch điều 
khiển. Máy biến áp (MBA) để hạ thế cung cấp điện cho khởi động 
từ (KĐT) điều khiển hoạt động của cơ cấu nâng. Rơle nhiệt để bảo 
vệ sự quá tải cho động cơ khi xảy ra sự cố.
Đóng cầu dao (CD) cung cấp điện 3 pha cho mạch, nhấn nút 
thường mở (CK) khởi động từ nhận được điện và sẵn sàng làm 
việc, tuy nhiên ở thời điểm này cơ cấu nâng chưa làm việc.
a. Điều khiển theo chiều nâng
Khi điều khiển theo chiều nâng ta nhấn nút nâng (N), công tắc 
tơ 1K có điện sẽ đóng các tiếp điểm thường mở và mở các tiếp 
điểm thường đóng của nó cung cấp điện cho động cơ điện làm 
động cơ quay theo chiều nâng vật, do phanh mắc đồng trục với 
động cơ điện nên đồng thời lúc đó phanh nhận điện và làm việc sẽ 
mở phanh (loại phanh điện thường đóng). Khi thả nút nâng N, sẽ 
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
ngừng cung cấp điện cho động cơ, đồng thời phanh đóng lại và kết 
thúc quá trình nâng.
b. Điều khiển theo chiều hạ
Ta nhấn nút hạ (H), công tắc tơ 2K có điện sẽ đóng các tiếp 
điểm thường mở và mở các tiếp điểm thường đóng của nó cung 
cấp điện cho động cơ điện làm cho động cơ quay theo chiều hạ. 
Tương tự như trên cùng lúc đó phanh làm việc và mở phanh. Khi 
thả nút nhấn (H) thì quá trình hạ kết thúc.
Các công tắc cuối sẽ làm việc khi cơ cấu nâng hay hạ vật vượt 
quá giới hạn cho phép, nó sẽ ngắt điện ngừng cung cấp cho công 
tắc tơ 1K và 2K, khi đó các tiếp điểm thường mở 1K và 2K sẽ 
không đóng lại, động cơ không có điện sẽ ngừng hoạt động.
4.2.3.2. Mạch điều khiển cơ cấu di chuyển xe con và cơ cấu di 
chuyển cầu
Mạch điều khiển cho cơ cấu di chuyển xe con và cơ cấu di 
chuyển cầu tương tự như cơ cấu nâng.
Sơ đồ mạch điều khiển như hình 4.3.
Mạch điều khiển cũng bao gồm các bộ phận: công tắc tơ 1K, 
2K; máy biến áp (MBA); khởi động từ (KĐT); cộng tắc cuối và 
các rơ le nhệt. Chức năng của các bộ phận này cũng như ở trong cơ 
cấu nâng.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
Đóng cầu dao (CD) cung cấp điện cho mạch, khi nhấn nút 
thường mở (CK) khởi động từ làm việc, tuy nhiên lúc này toàn bộ 
cơ cấu di chuyển chưa làm việc.
Khi điều khiển cơ cấu sang phải, ta nhấn nút P của KĐT cung 
cấp điện cho công tắc tơ 1K nó sẽ đóng các tiếp điểm thường mở 
và mở các tiếp điểm thường đóng của 
nó, cung cấp điện cho động cơ và phanh làm việc theo chiều di 
chuyển sang phải. Khi nhả nút P ra sẽ ngừng cung cấp điện cho 
động cơ và kết thúc quá trình di chuyển của cơ cấu.
Khi điều khiển cơ cấu sang trái, ta nhấn nút T của KĐT cung 
cấp điện cho công tắc tơ 1K nó sẽ đóng các tiếp điểm thường mở 
và mở các tiếp điểm thường đóng của nó, cung cấp điện cho động 
cơ và phanh làm việc theo chiều di chuyển sang trái. Khi nhả nút P 
ra sẽ ngừng cung cấp điện cho động cơ và kết thúc quá trình di 
chuyển của cơ cấu.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
2K
C
D
C
C
K
2
K
1
R
N
2
R
N
1
1K
HN
M
B
A
C
K
K
ĐT
C
T
C
K
1
K
2
R
N
2
R
N
1
ĐC
 H
ìn
h
 4
.2
. S
ơ đ
ồ m
ạc
h đ
iều
 kh
iển
 cơ
 cấ
u n
ân
g.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
2K
C
D
C
C
K
2
K
1
R
N
2
R
N
1
1K
TP
M
B
A
C
K
K
ĐT
C
T
C
K
1
K
2
R
N
2
R
N
1
ĐC
 H
ìn
h
 4
.3
. S
ơ đ
ồ m
ạc
h đ
iều
 kh
iển
 cơ
 cấ
u d
i c
hu
yể
n x
e c
on
 và
 c
ầu
 tr
ục
.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
Chương 20: 
THIẾT KẾ CÁC THIẾT BỊ AN TOÀN 
CƠ - ĐIỆN CHO CẦU TRỤC
Cầu trục là một thiết bị phức hợp. Để khai thác và sử dụng nó 
được bình thường người điều khiển không những thường xuyên 
phải kiểm tra tình trạng bên ngoài mà còn phải theo dõi tính chất, 
trạng thái của cầu trục, của các cụm máy và chi tiết riêng biệt của 
nó. Người điều khiển cầu trục phải có trong tay các tài liệu về khẩu 
độ dầm, chiều cao nâng, trị số và khối lượng vật nâng, khả năng 
đặt tải, cũng như các mối liên quan khác.
Để thuận lợi cho công việc của người sử dụng và đảm bảo an 
toàn cho cầu trục, người ta phải trang bị cho cầu trục những thiết bị 
kiểm tra và an toàn sau đây:
4.2.1. Thiết bị hạn chế chiều cao 
nâng
Ở các bộ máy nâng theo quy định 
an toàn phải lắp đặt thiết bị hạn chế
hành trình nâng, hạ móc câu. Khi 
nâng sẽ khống chế phía đầu mút cáp, 
còn khi hạ sẽ khống chế tại vòng cáp 
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
tởi ra cuối cùng đặt trên tang. Đối với cầu trục thiết kế ta chọn bộ 
hạn chế hành trình nâng móc kiểu tay xoay, vì cấu tạo đơn giản và 
sứ dụng thuận lợi nhất đối với cầu trục dẫn động điện độc lập. Kết 
cấu của bộ hạn chế hành trình nâng móc kiểu tay xoay được mô tả 
trên hình 4.4.
Bộ hạn chế hành trình 1 kiểu tay xoay được nối với mạch điện 
chính, cụm móc câu 2, đối trọng 4 được nối với đầu tay xoay 3 
bằng dây cáp mềm, còn đầu bên kia của tay xoay 3 kẹp vật nặng 5. 
Khi móc 2 lên tới chiều cao tối đa theo quy định sẽ chạm vào và 
nâng đối trọng 4 lên làm cho vật nặng 5 quay xuống tác động ngắt 
mạch điện trong bộ hạn chế hành trình 1, cũng có nghĩa là 
ngắt mạch điện điều Hình 4.4. Bộ hạn chế chiều cao nâng. 
khiển cơ cấu nâng, móc câu (cặp mắc vật lệch tâm ) sẽ dừng lại.
4.2.2. Thiết bị hạn chế tải trọng nâng
Cầu trục là loại máy trục có tải trọng nâng không thay đổi, do 
đó ta chỉ cần lắp trên nó thiết bị hạn chế tải trọng nâng tối đa. Chon 
thiết bị hạn chế tải trọng nâng tối 
đa có kết cấu như sau:
Bộ hạn chế tải vật nâng dạng lò 
xo được cheo ở cuối nhánh cáp trong 
palăng nâng. Lò xo bị nén ép phụ 
thuộc vào trọng lượng vật nâng; khi
lò xo bị nén sẽ tác động vào thanh 
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
43
12
kéo làm nó dịch chuyển tác động vào công tắc bộ hạn chế hành 
trình có tay xoay. Khi tải trọng nâng vượt quá trị số cho phép bộ 
hạn chế hành trình sẽ có tác dụng ngắt mạch điện làm ngừng hoạt 
động cầu trục hoặc sẽ phát ra Hình 4.5. Bộ hạn chế tải 
trọng.
tín hiệu cho người sử dụng biết để điều chỉnh tải trọng nâng cho 
đúng yêu cầu. 
4.2.3. Thiết bị giới hạn hành trình di chuyển và giảm chấn
a. Thiết bị giới hạn hành trình di chuyển
Để hạn chế hành trình di chuyển của xe con hoặc cầu trục ta 
cũng dùng bộ hạn chế hành trình có trục xoay tương tự như ở cơ 
cấu nâng móc. Bộ công tắc của hành trình được lắp ở đầu mút của 
của khung giá di chuyển, còn thanh gạt 2 đặt ở cuối đường ray gần 
ụ chắn giới hạn. Khi cơ cấu di chuyển vượt quá vị trí giới hạn cho 
phép, tay xoay 2 sẽ chạm vào tay gạt 1 sẽ làm trục 3 quay và ngắt 
mạch điện điều khiển cơ cấu di chuyển, xe con hoặc cầu trục sẽ 
dừng chuyển động.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
Hình 4.6. Thiết bị giới hạn hành trình. Hình 4.7. 
Thiết bị giảm chấn.
b. Thiết bị giảm chấn
Đối với các cơ cấu di chuyển, khi đã ngắt nguồn động lực và 
phanh, bánh xe vẫn tiếp tục di chuyển thêm một đoạn ngắn nữa rồi 
mới dừng hẳn là do còn tồn tại lực quán tính chưa được triệt tiêu 
hoàn toàn, cầu trục có thể va chạm mạnh vào ụ chắn. Để giảm nhỏ 
lực va chạm ta đặt ở hai đầu mút giá di chuyển các bộ giảm chấn 
bằng cao su hình 4.7. Với thiế bị này sẽ giảm nhỏ lực va chạm và 
tiếng động khi xẩy ra va chạm nhờ lực đàn hồi của các đầu bám 
cao su 4. 
4.3. SƠ BỘ TÍNH GIÁ THÀNH SẢN PHẨM
Việc tính toán giá thành của một sản phẩm nào đó phụ thuộc 
rất nhiều vào tình hình giá cả ở thời điểm mua vật liệu chế tạo ra 
nó, chính vì vậy mà việc xác định giá thành cúa sản phẩm chỉ ở 
mức tương đối. Giá thành sản phẩm còn phụ thuộc vào đặc tính kĩ 
thuật của chi tiết của các chi tiết và những đặc điểm kết cấu, 
nguyên lý làm việc của nó. Đó là các yếu tố cơ bản để xác định giá 
thành sản phẩm của các chi tiết nói riêng và cầu trục nói chung. 
Căn cứ vào kết cấu và nguyên lý làm việc của cầu trục, qua tìm 
hiểu thực tế ta xác định được giá thành của sản phẩm:
Giá thành sản phẩm được tính theo công thức:
A = B + C
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
Trong đó:
A – Giá thành sản phẩm.
B - Giá thành vật liệu chế tạo các chi tiết, B = 184,96 
triệu đồng.
C – Chi phí thiết kế, C = 10%B = 18,496 triệu đồng.
Vậy: A = 184,96 + 18,496 = 203,42 triệu đồng
Bảng (4-1). Bảng giá thành vật liệu chế tạo các chi tiết.
STT Tên chi tiết
Số 
lượng
Khối 
lượng
Đơn 
vị
Đơn 
giá
(đồng)
Thành 
tiền
(triệu 
đồng)
1 Palăng điện 1 Cái 70.106 70
2
Cơ cấu di chuyển 
xe con:
- Bộ truyền bánh 
răng hở.
1
4
1
Bộ
Cái
Chiếc
2.106
200 
000
2
0,8
3
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
- Bánh xe..
- Động cơ điện.
3.106
3
Cơ cấu di chuyển 
cầu:
- Bánh xe.
- Hộp giảm tốc.
- Động cơ điện.
- Bộ truyền bánh 
răng hở.
4
1
1
1
Cái
Chiếc
Chiếc
Bộ
200 
000
1.106
5.106
2.106
0,8
1
5
2
4
Thép chữ I:
- N070.
- N020.
1
4
1472
132
kg
kg
40 000
40 000
58,88
5,28
5
Ray P15.
2 40 m
600 
000
24
6 Khung giàn thép. 1 150 kg 40 000 6
7
Bu lông.
50 Cái
200 
000
0,2
8 Các thiết bị phụ 6.106 6
9 Tổng cộng 184,96
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -