Đồ án Thiết kế cần trục chân đế kiểu cột quay sức nâng q= 10t

LỜI MỞ ĐẦU Trong công cuộc xây dựng nền kinh tế quốc dân,ngành máy xếp dỡ đóng 1 vai trò rất quan trọng bằng việc sử dụng các loại máy trục tham gia vào các quá trình sản xuất giảm nhẹ lao động nặng nhọc,tăng năng suất lao động. Máy trục hiện nay được sử dụng rất rộng rãi với nhiều loại khác nhau theo kết cấu và công dụng,việc tính toán thiết kế phương tiện không thể thiếu,để đáp ứng nhu cầu tạo điều kiện áp dụng công nghệ tiên tiến trong sản xuất. Nước ta là một nước ở Đông Nam Á có bờ biển dài thuận lợi cho mối quan hệ ngoại giao,buôn bán bằng đường biển.Nước ta đã có nhiều cảng lớn ra đời cho nên công tác xếp dỡ hàng hoá để giải quyết phương tiện nhanh tại cảng là cực kỳ quan trọng. Cần trục chân đế thường là 5 đến 40 tấn được nhập ở nước ngoài.Các cần trục chân đế được di chuyển trên ray chạy dọc cảng và cấch mép bờ 2.5m.Cần trục chân đế có nhiều ưu điểm hơn các loại cần trục khác,nó được sử dụng linh hoạt và thuận lợi,có tầm với và sức nâng,chiều cao nâng và chiều sâu hạ.Nó chủ yếu chiếm phần diện tích trên không,dưới chân cần có ô tô hoặc đường xe lửa chạy qua thường 2-3 đường xe lửa.Nó mang hàng quay đến vị trí cần dỡ hàng.Nó có thể lắp được nhiều laọi thiết bị dỡ hàng khác như dùng móc,gầu ngoạm. Tóm lại cần trục chân đế có rất nhiều ưu điểm trong công tác xếp dỡ vận chuyển ở cảng cũng như ở các bến bãi vừa năng suất vừa đảm bảo và an toàn. Cần trục chân đế có phạm vi sử dụng tương đối lớn.Vùng sử dụng có thể kéo dài dọc cảng bằng đường ray.Nó được sử dụng rộng rãi ở nước ta cũng như các nước trên thế giới. MỤC LỤC Trang Lời nói đầu 1 Mục lục 2 Phần 1: Giới Thiệu Chung Về Cần Trục Chân Đế -Giới thiệu chung về cần trục chân đế 3 -Các thông số cơ bản của cần trục 3 -Nguyên lí làm việc 3 Phần 2:Các Thông Số Cơ Bản Tính Toán -Vật liệu chế tạo của cần trục 4 -Bảng tổ hợp các trường hợp tải trọng 5 Phần 3:Tải Trọng Tính Toán 7 Phần 4:Tính Toán Kết Cấu thép Cần -Sơ đồ tính 11 -Phân tích tình hình chịu lực và xác định nội lực 11 +Tổ hợp tải trọng ΙΙ 11 + Tổ hợp tải trọng ΙΙ 18 Phần 5:Kích Thước Hình Dáng Cần 24 Phần 6:Thiết Kế Cơng Nghệ -Tính các mối lien kết 28 -Trình tự hàn lien kết 29 -Quy trình hàn kết cấu 29 Phần 7:Thử Nghiệm 30 Phần 8:Sử Dụng và Bảo Quản 31 Tài Liệu Tham Khảo. TÍNH TOÁN KẾT CẤU THÉP HỆ CẦN CỦA CẦN TRỤC CHÂN ĐẾ KIỂU CỘT QUAY,SỨC NÂNG Q = 10T PHẦN1:Giới Thiệu Chung Về Cần Trục Chân Đế Trong Đề Tài 1Công dụng: Cần trục chân đế trong đề tài là cần trục chân đế kiểu cột quay KONE được sử dụng để phục vụ công tác xếp dỡ hàng hoá trên các bean cảng hoặc kho bãi.Ví dụ bốc hàng từ tàu biển chuyển sang tàu sông,sang các phương tiện vận tải bộ như xe tải,tàu hoả,lên bến bãi hoặc ngược lại.Hiện nay loại cần trục này đang được sử dụng khá nhiều tại cảng Khánh Hội. 2Cấu tạo: Cấu tạo chung của cần trục chân đế bao gồm các bộ phận:kết cấu thép,các cơ cấu và hệ thống điều khiển. +kết cấu thép Bao gồm kết cấu thép hệ cần(trong đó bao gồm cả cần của cần trục chân đế và cột quay)và kết cấu thép của hệ chân đỡ. +các cơ cấu gồm có: .cơ cấu nâng: giúp cần trục có thể nâng hoặc hạ hàng theo phương thẳng đứng. .cơ cấu thay đổi tầm với: để có thể lấy hàn ở vị trí xa hoặc gần theo yêu cầu và dịch chuyển hàng theo phương ngang. .cơ cấu quay: để có thể đưa hàng tới những vị trí có cùng tầm với nhưng ở các phương khác nhau. .cơ cấu di chuyển: giúp cần trục di chuyển được theo vị trí làm việc. +hệ thống điều khiển: Bao gồm từ người điều khiển cho tới các hệ thống tác dụng lên các cơ cấu. 3Các thông số cơ bản của cần trục: Sức nâng Q= 10T Tầm với nhỏ nhất Rmin = 8m Tầm với lớn nhất Rmax= 30m Chiều cao nâng H= 25m Tốc độ quay n= 1.75vòng/phút Tốc độ nâng:V= 30m/ph Tốc độ thay đổi tầm với V= 40m/ph 4Nguyên lý làm việc: Cần trục sử dụng hệ palăng cân bằng(phương pháp bổ sung cáp)để khi thay đổi tầm với thì hàng luôn được bảo đảm gần như di chuyển theo phương ngang. Cần trục có thể di chuyển trên ray nhờ cơ cấu di chuyển cần trục ở phía dưới chân đế. Cơ cấu thay đổi tầm với được sử dụng là cơ cấu thanh răng bánh răng bánh răng.Thanh răng-bánh răng được dẫn động từ động cơ bên trong cabin,khi thanh răng và bánh răng ăn khớp,dịch chuyển sẽ thay đổi tầm với của cần. Toàn bộ hệ cần được gắn trên cột quay (kể cả cabin)cột quay được đỡ bằng kết cấu thép hệ chân đế và các ổ đỡ.Khi cột quay sẽ làm cho các cơ cấu ở trên cũng quay theo. 5Đặc điểm làm việc: Cần trục chân đế kiểu cột quay KONE 10T là cần trục có chế độ làm việc trung bình. Các cần trục chân đế khi làm việc luôn đứng yên.Trong trạng thái di chuyển thì cần trục không mang hàng. PHẦN2: CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN TÍNH TOÁN 1Thiết bị cần của cần trục chân đế KONE (10T) là cần thẳng không có vòi .Về kết cấu cần thì ta chọn loại cần hộp (dầm tổ hợp)được chế tạo từ các tấm thép CT3 có tiết diện thay đổi tuỳ theo tình hình chịu lực của cần. Về vật liệu thép CT3 là loại thép phổ thông có các số liệu cơ bản sau nay: Môđun đàn hồi:E=2.1*10 KG/cm Ứng suất giới hạn chảy:= 24002800 KG/cm Ứng suất bền đạt : = 38004200 KG/cm Độ giãn dài khi đứt := 21% Trọng lượng riêng:= 7.83T/m Trong phần tính toán này ta chọn hệ số an toàn của thép là n= 1.4 Ứng suất cho phép := 1800KG/cm= 18 KG/mm Chiều dài cần:L= 32m Khi tính toán ta xét cần tại 3 vị trí với: Rmax= 30m Rtrung bình = 19m Rmin = 8m 2> Bảng tổ hợp các trường hợp tải trọng: Loại tải trọng Các trường hợp tải trọng I II Tổ hợp tải trọng IIa IIb IIb II 1. Trọng lượng bản thân các cấu kiện G G G G 2. Trọng lượng hàng nâng Q có tính đến hệ số động Q Q Q 3. Lực do nghiêng cáp treo hàng T .:góc nghiêng cáp treo hàng so với phương thẳng đứng _ Q*tg Q*tg(-) Q*tg 4. Lực quán tính khi khởi động và hãm cơ cấu thay đổi tầm với Ftvqt _ Ftvqt Ftvqt _ 5. Lực quán tính tiếp tuyến và ly tâm khi khởi động và hãm cơ cấu quay _ _ _ F _ _ _ F 6.Lực quán tính khi khởi động và hãm cơ cấu khi di chuyển. _ _ _ _ 7. Tải trọng gió tác dụng lên kết cấu _ PIIg PIIg PIIg Trong bảng tổ hợp tải trọng đã nêu ở trên thì: - Tổ hợp tải trọng IIa: tổ hợp này tương ứng với trường hợp cần trục nâng hạ hàng từ mặt nền.Trong trạng thái cần trục đứng yên. - Tổ hợp tải trọng IIb, IIb : Cần trục trong trạng thái đứng yên chỉ có một cơ cấu thay đổi tầm với hoạt động.Khi bắt đầu khởi động hoặc hãm với toàn bộ tốc độ. - Tổ hợp tải trọng II:Cần trục trong trạng thái đứng yên chỉ có một cơ cấu quay làm việc .Bắt đầu khởi động quay hoặc hãm với toàn bộ tốc độ. Theo yêu cầu thiết kế cần trục về độ bền và độ ổn định nên ta sẽ tính toán cần trong hai trương hợp tải trọng II và IIvà việc tính toán kết cấu thép theo phương pháp ứng suất cho phép. PHẦN 3:TẢI TRỌNG TÍNH TOÁN 1.Lực ngang do góc nghiêng của cáp treo hàng so với phương thẳng đứng sinh ra.Lực này có thể phát sinh về mọi phía nên khi tính toán thì ta phải xét đến hai mặt phẳng và nó được đặt tại vị trí đầu cần. T= Q*tg Với cần trục chân đế: = 15 Ta tính T tại 3 vị trí : R= 30mT= 2679.49KG R= 8mT= 2679.49KG R= 19mT= 2679.49KG (Q= 10T –Tại mọi vị trí của tầm với thì sức nâng của cần trục là không thay đổi) 2.Lực do hàng treo ở đầu cần có kể tới hệ số động. S= Q* Với cần trục chân đế: = 1.2 R= 30 m S= 1200 KG R= 8m S= 1200 KG R= 19m S= 1200 KG 3.Lực căng trong cáp treo S= Với m: Bối suất balăng cáp treo hàng,m=1 : Hiệu suất các puly , = 0.96 Ta có ở các vị trí của tầm với tương ứng: R= 30 m S= 10416.67 KG R= 8m S= 10416.67 KG R= 19m S= 10416.67 KG 4.Lực do trọng lượng bản thân kết cấu thép Trọng lượng bản thân cần Chọn theo máy mẫu với G= 14T và được coi phân bố đều dọc chiều dài cần. q= = = 437.5KG 5.Lực quán tính do phần cơ cấu quay gây ra -Lực quán tính ly tâm:Lực này chỉ xét trong mặt phẳng nâng hạ cần P = Với P= 2P Trong đó:mkhối lượng kết cấu thứ i r:bán kính quay( so với trục quay )của khối lượng thứ i. :vận tốc góc của cơ cấu quay. = n= 1.2 vòng/phút ứng với R< 19m=0.1256 rad/s n= 1.6 vòng/phút ứng với 19m<R<30m=0.1676 rad/s -Đối với cần thì lực này phân bố dọc chiều dài cần : q=2q= 2** Trong đó ta có: -vận tốc góc của cần trục -r:Bán kính quay của vị trí trọng tâm cần r= 1.5+10.433*cos === 0.1468(rad/s) Với* R= 30m cos=r=11.28(m) q= 2*437.5*0.1468/10*11.28= 144.9KG *R= 19m cos= r= 1.5+10.433*= 7.7 q=2*437.5*0.1468/10*7.7= 98.9KG *R=8m cos= r= 1.5+10.433*= 4.1 q=2*437.5*0.1468/10*4.1= 52.66KG -Lực quán tính tiếp tuyến : Lực này phụ thuộc vào tốc độ,thời gian khởi động hoặc hãm cơ cấu.Nó được xem là lực phân bố và chỉ được xét trong mặt phẳng nằm ngang,trong tính toán sơ bộ ta coi ở mọi tầm với như nhau: Đối với cần ta có: q=2*0.1*q=2*0.1*437.5=87.5(kg) 6.Lực quán tính do phần thay đổi cơ cấu tầm với gây ra P= Ta coi lực này tập trung ở đầu cần V:vận tốc di chuyển của cần trục tại các vị trí cuả tầm với t thời gian gia tốc(Với cần trục chân đế chọn t=4s) * R= 30m V= 0.0897(m/s) P= = 32.09(KG) * R= 19m V= 0.082(m/s) P= = 13.67(KG) * R= 8m V= 0.02(m/s) P= = 3.623(KG) *Tải trọng gió: Tải trọng này coi là phân bố đều lên kết cấu thép theo phương song song với mặt đất và tuỳ thuộc vào chiều cao của kết cấu được xét: P=q*F*n*c* Trong đó: q:Áp lực gió lớn nhất khi cần trục làm việc q=25(kg/cm) F:diện tích chắn gió của kết cấu n:Hệ số kể đến sự tăng áp lực theo chiều cao n=1.32(H=510m) n=1.5(H=1020m) n=1.7(H=2025m) c:hệ số cản khí động học(c=1.2 dầm) :Hệ số động lực học kể đến xung động của tải trọng gió :Hệ số kể đến phương pháp tính,với phương pháp tính theo ứng suất cho phép =1. *Xét tải trọng gió tác dụng lên cần -Trong mặt phẳng nằm ngang Xét cần với độ cao 1020mn=1.5 Diện tích chắn gió ngang lấy gần đúng theo máy mẫu.F=30m Vậy P= 1.2*2.5*1.25*1.8*1.2*1*30=1406.25(Kg) q = = =43.95(KG/m) -Trong mặt phẳng nâng hạ cần Diện tích chắn gió của cần:F=25*1.2*sin P = 1867.5* sin (KG/m) +R= 30m sin= P=1867.5*=1015.46KG q = = =31.73(KG/m) +R=19m sin= P=1867.5*=2531KG q = = =79(KG/m) +R=8m sin= P=1867.5*=7231.9KG q = = =226(KG/m) PHẦN 4:Tính Toán Kết Cấu Thép Cần 1Sơ đồ tính: -Giả thiết +Tải trọng gió phân bố dọc cần +Trọng lượng bản thân cũng là lực phân bố đều +Lực quán tính tiếp tuyến phần quay cũng phân bố đều 2Phân tích tình hình chịu lực và xác định nội lực tác dụng lên cần TỔ HỢP TẢI TRỌNG aXét trong mặt phẳng nâng hạ cần: -Trong trường hợp này ta chỉ xét trong mặt phẳng nâng hạ vì cần trục đứng yên tiến hành nâng hạ hàng -Các lực tác dụng gồm có: +Lực do trọng lượng hàng kể đến hệ số động +Trọng lượng bản thân cần:cần phân bố q +Tải trọng gió :q +Phản lực tại A +Lực kéo trong thanh răng U +Lực kéo của cáp nâng hàng tham gia cân bằng cần và cáp cân bằng -Xác định lực trong thanh răng U Lấy mômen tại A:= 0 D*L*cos+D* L*sin+q* L/2=0 -Xác định phản lực tại gối +Chiếu các lực lên phương của cần: A=(D+P)cos-( D+G) sin+Scos(180-)-Ucos()=0(*) +Chiếu lên phương vuông góc với cần: A= (D+P)sin-( D+G) cos+Ssin(180-)-Usin()=0(**) Xác định các giá trị nội lực: Lấy chốt đuôi cần làm gốc và ta chia cần ra thành 3 mặt cắt để ta xá định nội lực ở trong cần.Khoảng cách từ chốt đuôi cần tới các mặt cắt l,l,lvới : 0 l5.8m; 5.8m l6.3m;6.3m l30m. *Xét mặt cắt 1-1: Lực dọc trục:N=A+q* l* sin- l*q*cos(1) Lực cắt: Q=A+ q* l* sin- l*q*cos(2) Mômen uốn:M= A* l-( q* cos+ q* sin)*(3) *Xét mặt cắt 2-2: Lực dọc trục:N=A+ q*l* sin- l* q*cos(4) Lực cắt: Q=-A+ q*l* cos- l* q*sin-U*sin(+)(5) Mômen uốn:M= A* l-( q* cos+ q*sin)*+U(l-5.8)* sin(+)(6) *Xét mặt cắt 3-3: Lực dọc trục:N= A+ q*l* sin- l* q*cos-S* cos (180--)(7) Lực cắt:Q=- A+ q*l* cos+ l* q*sin-Usin(+)-S* cos (180--)(8) Mômen uốn: M= A* l-( q* cos+ q*sin)*+U(l-6.3)sin(+)+S*( l-6.3)*cos (180--)(9) Tại tầm với R= 30m thì=45,=57,=44,=10 Thay các giá trị vừa tìm được ở trên vào phương trình (*)và (**)ta tìm được: D=56860.5(KG) D=-68425(KG) U=9264.283(KG) A= -90544.36(KG) A=-21810.94(KG) *Xét tại l=0:thay vào các phương trình từ (1) (9)ta tìm được các giá trị: N=-90555.46(KG),Q= 21915.96(KG),M=0 *l=5.8m N= -88727.01(KG),Q= 24746.05(KG),M=-139986.02(KG.m) *l=6.3m N=84575.4(KG),Q=16560.86(KG),M=-144084.03(KG.m) *l=6.3m N=-86603.7(KG),Q=-12445.23(KG),M=-144084.03(KG.m) * l=30m N=-80904.98(KG),Q=-3624.57(KG),M=0 BIỂU ĐỒ NỘI LỰC TẠI TẦM VỚI R Tại tầm với trung bình:R=19(m) thì=60,=67,=67,=41 Tại đây ta tìm được các phản lực và mômen tác dụng lên cần trục Giải các phương trình ta tìm được: D=42261.04(KG) D=-47793.3(KG) U=-54663.36(KG) A= -43581.67(KG) A=-27521.72(KG) *Xét tại l=0:thay vào các phương trình từ (1) (9)ta tìm được các giá trị: N=-43581.67(KG),Q= -27521.72(KG),M=0 *l=5.8m N= -40999.45(KG),Q= -25201.61(KG),M=158169.99(KG.m) *l=6.3m N=-57768.79(KG),Q=26902.33(KG),M=150973.74(KG.m) *l=6.3m N=-70235.32(KG),Q=4412.12(KG),M=150973.74(KG.m) * l=30m N=-62595.64(KG),Q=11643.12(KG),M=0 BIỂU ĐỒ NỘI LỰC TẠI TẦM VỚI TRUNG BÌNH 57768.79 - 62595.64 D S A U 43581.67 70235.32 40999.45 N KG ( ) 50973.74 27521.72 - + 11643.12 26902.33 25201.61 Q KG ( ) + 150973.74 158169.99 M KG m ( ) Tại tầm với nhỏ nhất:R=8(m) thì=80,=73,=61,=80 Tại đây ta tìm được các phản lực và mômen tác dụng lên cần trục Giải các phương trình ta tìm được: D=25922.06(KG) D=-9261.09(KG) U=-39143.26(KG) A= 9563.48(KG) A=11548.42(KG) *Xét tại l=0:thay vào các phương trình từ (1) (9)ta tìm được các giá trị: N=9563.48(KG),Q= -25922.06(KG),M=0 *l=5.8m N= 12802.38(KG),Q= -11548.42(KG),M=66348.21(KG.m) * l=5.8m N= 15532.87(KG),Q= 20567.65(KG),M=66348.21(KG.m) *l=6.3m N=15694.81(KG),Q=28529.3(KG),M=54633.83(KG.m) *l=6.3m N=-37230.98(KG),Q=1562.26(KG),M=54633.83(KG.m) * l=30m N=-27136.42(KG),Q=4619.07(KG),M=0 BIỂU ĐỒ NỘI LỰC TẠI TẦM VỚI NHỎ NHẤT 15694.815 28529.3 25922.06 + + 20567.65 - 27136.42 - + D S A U 9563.48 4619.07 1562.26 11548.42 37230.98 12802.38 54633.83 66348.21 N Q M KG KG KG m ( ) ( ) *TỔ HỢP TẢI TRỌNG -Các lực tác dụng gồm có: +Các lực phân bố:tải trọng gió q,trọng lượng bản thân cần q,lực quán tính do cơ cấu thay đổi tầm với gây ra P. +Lực trong thanh răng U -Phản lực tại gối tựa A -Lực trong cáp treo đối trọng *Xác định lực trong thanh răng U Lấy mômen đối với chốt đuôi cần A: M=0 D*L*cos+D* L*sin+P* L*sin+(q* cos+( q+q)* sin)*-S*6.3*sin()-U*5.8*sin(=0. U= Xác định phản lực tại chốt đuôi cần: Chiếu các lực lên phương dọc cần A=(D+P)* cos+( q+q)* L* cos-(D+ q* L)* sin+ S*cos(180-)-U*cos(). Chiếu các lực lên phương vuông góc với trục cần: A=- S*sin(180-)-U*sin()+(D+ P+( q+ q)* L)* sin+( D+q* L)*cos. Xác định các giá trị nội lực trong cần: Ta sử dụng 3 mặt cắt giống ở trường hợp trên. Với R=30m ta có: D=46323(KG) D=-43324.78(KG) U=50727.02(KG) A= 86521.12(KG) A=49036.65(KG) *Xét tại l=0:thay vào các phương trình từ (1) (9)ta tìm được các giá trị: N=-86521.12(KG),Q= -49036.45(KG),M=0 *l=5.8m N= -85594.91(KG),Q= -52454.67(KG),M=76384.21(KG.m) * l=5.8m N= -15532.87(KG),Q= -20567.65(KG),M=76348.21(KG.m) *l=6.3m N=-15694.81(KG),Q=-28529.3(KG),M=64633.83(KG.m) *l=6.3m N=-37230.98(KG),Q=-15622.6(KG),M=64633.83(KG.m) * l=30m N=-27136.42(KG),Q=-46190.7(KG),M=0 BIỂU ĐỒ NỘI LỰC TẠI TẦM VỚI LỚN NHẤT - 27136.42 - D S A U 85594.91 86521.12 46190.7 28529.3 20567 52454.67 49036.45 64633.83 76384.21 N Q M KG KG KG m ( ) ( ) ( ) 37230.98 15694.81 + Với R= 19m ta có: D=25075.5(KG) D=-1032.099(KG) U=67025.05(KG) A= -36509.95(KG) A=-58942.73(KG) *Xét tại l=0:thay vào các phương trình từ (1) (9)ta tìm được các giá trị: N=-36509.95(KG),Q= 58942.79(KG),M=0 *l=5.8m N= -34618.35(KG),Q= 61979.14(KG),M=54633.83(KG.m) * l=5.8m N= -13906.47(KG),Q=-17654.7 (KG),M=54633.83(KG.m) *l=6.3m N=-25694.81(KG),Q=-28529.3(KG),M=36276.56(KG.m) *l=6.3m N=-37658.98(KG),Q=-32622.6(KG),M=36276.56(KG.m) * l=30m N=-47123.42(KG),Q=56190.7(KG),M=0 BIỂU ĐỒ NỘI LỰC TẠI TẦM VỚI TRUNG BÌNH - 47123.42 - D S A U 34618.35 3650.95 56326.6 32622.6 28529.3 17654.7 61979.04 36276.56 54633.83 N Q M KG KG KG m ( ) ( ) ( ) 37658.98 25694.8 + 13906.47 58942.7 + Với R= 8m ta có: D=22430(KG) D=-6218.9(KG) U=-8746.67(KG) A= 62140.66(KG) A=-11071.49(KG) *Xét tại l=0:thay vào các phương trình từ (1) (9)ta tìm được các giá trị: N=24563.78(KG),Q= 36321.47(KG),M=0 *l=5.8m N= 31459.6(KG),Q= 41979.14(KG),M=-64643.83(KG.m) * l=5.8m N= 34650.26(KG),Q=50986.35(KG),M=-64643.83(KG.m) *l=6.3m N=30217.8(KG),Q=47414.5 (KG),M=-45632.2(KG.m) *l=6.3m N=21760.5(KG),Q=-40320.9(KG),M=-45632.2(KG.m) * l=30m N=25160.35(KG),Q=-36415.6(KG),M=0 25160.35 - D S A U 31459.6 24563.78 34451.6 40326.9 47414.5 50986.35 41979.14 64643.83 45632.2 N Q M KG KG KG m ( ) ( ) ( ) 21760.5 30217.8 34650.26 36321.47 + - + -Xét cần trong mặt phẳng nằm ngang: +Trong mặt phẳng nằm ngang ở trường hợp tải trọng cần chỉ chịu lực gió tác dụng còn trong trường hợp tải trọng có thêm các lực quán tính nên sẽ nguy hiểm hơn.Vậy ta chỉ cần xét cần trong trường hợp tải trọng . +Trong trường hợp này cần sẽ chịu tác dụng các lực tác dụng:từ hàng treo,cáp,lực gió và chịu lực quán tính tiếp tuyến quay phân bố đều dọc chiều dài cần. Trong mặt phẳng này thì cần được coi là một dầm bị ngàm chặt ở một đầu,sơ đồ tính toán có dạng: A D N l i R D A Xác định phản lực tại ngàm A: =0M-N*L-(q+q)*=0 M=( N+(q+q)*1.25)*30 =0R= N+( q+q)*30 Xác định nội lực và vẽ biểu đồ nội lực Ta sử dụng mặt cắt như sơ đồ tính trên Q= N+(q+q)*( L-l) M= N*( L-l)+ (q+q)* N:Lực do hàng tác dụng lên cần ứng với từng thời điểm,vị trí được xét Dựa vào phương trình nội lực ta có hình dáng biểu đồ như hình vẽ: D A + + Q Y M Q A D Y Y A M Y D -Với R= 30m ta có:N=16904.98KG = 0; M=475202.6KG.m =16904.98KG;Q=21111.23KG. -Với R=19m ta có: N=21606.06KG = 0; M=592729.6KG.m =21606.06KG;Q=25812.31KG. PHẦN 5:KÍCH THƯỚC HÌNH DÁNG CẦN: aHình dáng cần: Dựa vào biểu đồ nội lực ta sẽ có hình dáng cần như sau: -Trong mặt phẳng nâng hạ: 24.2 5.8 D -Trong mặt phẳng nằm ngang: B bKích thước,đặc trưng hình học của tiết diện: B H t t KIỂM TRA ĐIỀU KIỆN BỀN VÀ ỔN ĐỊNH CẦN Để tiến hành kiểm tra bền cần ta thực hiện 3 mặt cắt : Mặt cắt đi qua vị trí chốt kiên kết đầu cần. Mặt cắt đi qua vị trí chốt kiên kết thanh răng và cần. Mặt cắt đi qua vị trí chốt kiên kết đuôi cần . Ta đặt các tấm lát liên tục trên tấm biên chịu nén cản trở sự xoay của tiết diện dầm nên có thể bỏ qua bước kiểm tra ổn định tổng thể của cần khi chịu xoắn 1. Mặt cắt đi qua vị trí chốt kiên kết đầu cần. * Kích thước hình học mặt cắt : Diện tích tiết diện : * xác định momen quán tính của tiết diện đối với các trục X và Y - Xét 2 tầm biên : Tịnh tiến hệ trục (X1O1Y) và (X2O2Y) về hệ trục OXY với khoảng cách trục Ta được - Xét 2 tấm thành : Tịnh tiến hệ trục (XO3Y3) va ø(XO4Y4) về hệ trục OXY với khoảng cách trục Ta được : - xét toàn bộ mặt cắt tiết diện Momen chống uốn của tiết diện đối với trục X Momen chống uốn của tiết diện đối với trục Y Momen quán tính chống xoắn tự do của tiết diện : Với : γ =1 : Hệ số hiệu chỉnh với dầm hàn . b = B0 + 15 = 1190 + 15 = 1205 mm h = H0 +15 = 1600 + 15 = 1615 mm δ1 = δ1 = 15 mm - Ứng suất pháp lớn nhất sinh ra trên tiết diện : - Ứng suất tiếp do QY gây ra : Q y = 43886 ( kG ) : Lực cắt lớn nhất tại tiết diện giữa cần trong mặt phẳng nâng Scx : Momen tĩnh các phần bị cắt bỏ đối với trục X Jx : Momen quán tính của tiết diện đối với trục x, Jx = 5,228.1010 ( mm4 ) bxc : chiều rộng tiết diện bị cắt bcx = 2.dt = 2.15 = 30 ( mm ) Ứng suất tiếp do Qx gây ra Với : QX : Lực cắt lớn nhất tại tiết diện giữa cần trong mặt phẳng ngang QX = 5404,9 ( kG ) Syc : Momen tĩnh các phần bị cắt bỏ đối với trục y . J Y : Momen quán tính của tiết diện đối với trục y : JY =5.1010 byc : chiều rộng tiết diện bị cắt byc =2db = 2.15 = 30 ( mm ) - Ứng suất tiếp do momen xoắn gây ra - Ứng suất tương đương : Víi thÐp 16Γ2AΦ : [s] = 292,85 ( N/mm2 ) std < [s] : vậy tiết diện đủ bền 2. Mặt cắt đi qua vị trí chốt kiên kết đuôi cần. - Tại vị trí đầu cần chủ yếu chịu nén và xoắn Ta có : N Z = 90555.46 kG ; M Z = 144084.03 kGmm * Diện tích tiết diện : Momen quán tính chống xoắn tự do của tiết diện : Với : γ =1 : Hệ số hiệu chỉnh với dầm hàn . b = B0 + 50 = 1080 + 50 = 1130 mm h = H0 +10 = 740 + 10 = 750 mm δ1 = 50 δ2 = 10 mm - Ứng suất pháp lớn nhất sinh ra trên tiết diện : - Ứng suất tiếp do momen xoắn gây ra - Ứng suất tương đương : Víi thÐp 16Γ2AΦ : [s] = 292,85 ( N/mm2 ) std < [s] : vậy tiết diện đủ bền 3. Mặt cắt đi qua chốt liên kết thanh răng và cần. * Diện tích tiết diện: * xác định momen quán tính của tiết diện đối với các trục X và Y - Xét 2 tấm biên : Tịnh tiến hệ trục (X1O1Y) và (X2O2Y) về hệ trục XOY với khoảng cách trục Ta được : - Xét 2 tấm thành : Tịnh tiến hệ trục (XO3Y3) và (XO4Y4) về hệ trục XOY với khoảng cách trục: Ta được: - Xét toàn bộ mặt cắt tiết diện Momen chống uốn của tiết diện đối với trục Y - Ứng suất pháp lớn nhất sinh ra trên tiết diện : Momen quán tính chống xoắn tự do của tiết diện : Với: γ =1 : Hệ số hiệu chỉnh với dầm hàn . b = B0 + 15 = 3300 + 70 = 3370 mm h = H0 +15 = 527 + 10 = 5375 mm δ1 = 10 δ2 = 70 - Ứng suất tiếp do QY gây ra : Q y = 40248 ( kG ) : Lực cắt lớn nhất tại tiết diện giữa cần trong mặt phẳng nâng Scx : Momen tĩnh các phần bị cắt bỏ đối với trục X Jx : Momen quán tính của tiết diện đối với trục x, Jx = 24,6.1010 ( mm4 ) bxc : Chiều rộng tiết diện bị cắt bcx = 2.dt = 2.80 = 160 ( mm ) - Ứng suất tiếp do Qx gây ra Víi : QX : Lực cắt lớn nhất tại tiết diện trong mặt phẳng ngang QX = 5404,9 ( kG ) Syc : Momen tĩnh các phần bị cắt bỏ đối với trục y . J Y : Momen quán tính của tiết diện đối với trục y : JY =6,0.1010 byc : Chiều rộng tiết diện bị cắt byc =2db = 2.15 = 30 ( mm ) - Ứng suất tiếp do momen xoắn gây ra: - Ứng suất tương đương : [s] = 180 ( N/mm2 ) std < [s] : vậy tiết diện đủ bền TÍNH ỔN ĐỊNH CẦN TRỤC Theo qui định về an toàn, tất cả các máy trục di động kiểu cần đều phải được thiết kế và chế tạo đảm bảo đứng vững không bị lật. 3.1 Tính đứng vững của cần trục khi có vật nâng: Hình 8.1: Sơ đồ các tải trọng tác dụng lên cần trục. - Hệ số đứng vững khi có vật nâng, tức