Luận văn Công tác thiết kế, tổ chức cơ giới hoá xếp dỡ tại tại công ty Lắp Máy & Xây Dựng LILAMA 45-4 cảng Cẩm Phả

Muùc luùc Mục : Trang : Lời nói đầu 3 Phần I : Giới thiệu chung Giới thiệu về công ty Lắp Máy LILAMA 45-4 và Tram nghiền ximăng Cẩm Phả 5 Phần II : Phân tích lựa chọn phương án thiết kế Lập qui trình công nghệ xếp dỡ 7 I. Phân tích lựa chọn phương án thiết kế 7 II. Tính chất hàng hoá. Lập qui trình CNXD 11 Phần III : Thiết kế kỹ thuật cần trục chân đế có chân đế cố định tại cầu cảng 15 Chọn thông số cơ bản 16 Tính toán chung 17 Chương I – Tính toán và chọn các thiết bị cho cơ cấu nâng 23 I. Thông số tính toán và sơ đồ truyền động 23 II. Tính chọn Cáp – Tang – Thiết bị mang hàng 24 III. Tính chọn và kiểm tra Động cơ điện – Khớp nối – Hộp giảm tốc – Phanh 31 Chương II – Tính toán và chọn các thiết bị cho cơ cấu thay đổi tầm với 39 Giới thiệu 39 I. Thông số tính toán và sơ đồ truyền động 40 II. Xác định kích thước hệ cần vẽ hoạ đồ vị trí 42 III. Xây dựng biêủ đồ mômen mất cân bằng cần 46 IV. Xây dựng biểu đồ mômen mất cân bằng hàng 52 V. Tính toán tải trọng tác dụng lên thanh răng 54 VI. Tính chọn và kiểm tra Động cơ điện – Khớp nối – Hộp giảm tốc – Phanh 62 VII. Tính toán bộ truyền cuối của cơ cấu thay đổi tầm với 68 Chương III. – Tính toán kết cấu thép cần và vòi 73 Giới thiệu 73 Tải trọng tính toán – Tổ hợp tải trọng tính toán 74 A. Tính toán kết cấu thép vòi 75 I. Xác định vị trí tính toán – Các trường hợp tải trọng tính toán 75 II. Tính toán , kiểm tra bền và ổn định vòi trong trường hợp tổ hợp tải trọng II a 77 III. Tính toán , kiểm tra bền vòi trong trường hợp tổ hợp tải trong II b 97 B. Tính toán kết cấu thép cần 102 I. Xác định vị trí tính toán - Trường hợp tải trọng tính toán 102 II. Xác định, vẽ biểu đồ nội lực tác dụng lên cần trong măt phẳng thẳng đứng ( mặt phẳng nâng ) 102 III. Xác định, vẽ biểu đồ nội lực tác dụng lên cần trong mặt phằng ngang ( mặt phẳng vuông góc với mặt phẳng đứng ) 107 IV. Kiểm tra bền cần 110 Chương IV – Tính toán liên kết chân đỡ và nền móng 123 Giới thiệu 123 I. Xác định phản lực liên kết lớn nhất sinh ra tại chân đế 124 II. Xác định kiểu liên kết và tính toán kiểm tra 132 Chương V – Yêu cầu chung về an toàn khi sử dụng cần trục 135 Lời ngỏ 137 Tài liệu tham khảo 138 Lời nói đầu Máy Xếp Dỡ – Xây Dựng là thiết bị không thể thiếu trong công cuộc xây dựng cơ sở hạ tầng của nền kinh tế thị trường định hướng Xã Hội Chủ Nghĩa ở nước ta nhất là trong lĩnh vực xây dựng cơ bản, khai thác cảng, giao thông, thuỷ lợi, thuỷ điện ... Với vị trí rất thuận lợi cho giao thông, buôn bán, ngoại giao bằng đường thuỷ nước ta ngày càng có nhiều cảng biển, cảng sông ra đời. Vì thế công tác xếp dỡ hàng hoá, giải phóng tàu tại cảng là cực kì quan trọng . Cảng Cẩm Phả là một trong những cảng thuộc khu vực cụm cảng Thị Vải Cái Mép, cửa ngõ của toàn vùng kinh tế trọng điểm phía Nam . Cảng được xây dựng với mục đích xếp dỡ hàng chuyên dùng cho trạm nghiền ximăng Cẩm Phả Khối lượng hàng hoá thông qua cảng tương đối lớn và chủ yếu là hàng rời (nguyên liệu clinker hoặc thạch cao), hàng bao (sản phẩm). Nên quá trình xếp dỡ hàng hoá tại cảng phải được cơ giới hoá, tự động hoá, thiết bị tại cảng phải mang tính chuyên dùng cao. Với nhũng yêu cầu đó thiết bị xếp dỡ tại cảng phải là các loại băng tải, cần trục chân đế dùng gầu ngoạm có năng xuất cao, thiết bị xếp dỡ hàng bao chuyên dùng ... Cần trục chân đế đặt cố định tại cầu cảng, sức nâng 28 T, thiết bị mang hàng bằng gầu ngoạm tự động là loại cần trục chuyên dùng có thể đáp ứng được nhu cầu nhập liệu cho trạm nghiền xi măng Cẩm Phả . Với những kiến thức đã được học tại nhà trường và kinh nghiệm thực tế tại công ty Lắp Máy & Xây Dựng LILAMA 45-4 tôi xin đóng góp một phần ý kiến của mình vào công tác thiết kế, tổ chức cơ giới hoá xếp dỡ tại cảng Cẩm Phả. Phần I Giới thiệu chung Giới thiệu về công ty lắp máy Lilama 45-4 và trạm nghiền ximăng cẩm phả Cụng ty Lắp mỏy & xõy dựng 45 – 4 ( LILAMA 45 – 4 ) là một doanh nghiệp nhà nước hạng I thuộc tổng cụng ty LILAMA Việt Nam chuyờn nhận thầu xõy lắp, gia cụng chế tạo thiết bị, kết cấu thộp cỏc cụng trỡnh cụng nghiệp và dõn dụng trong và ngoài nước . Thành lập từ năm 1979,cụng ty đó tham gia lắp dặt hơn 200 cụng trỡnh lớn nhỏ trờn khắp mọi miền đất nước đó đưa vào sử dụng đạt chất lượng cao. Hơn 20 năm hoạt động và phỏt triển, vai trũ của LILAMA 45 – 4 trong nền kinh tế quốc dõn luụn luụn gắn liền với những cụng trỡnh xõy dựng cú tầm cỡ quốc gia và gúp phần quan trọng vào sự nghiệp đổi mới, cụng nghiệp hoỏ - hiện đại hoỏ đất nước . LILAMA 45 – 4 đó lắp đặt nhiều dõy chuyền cụng nghệ cuả cỏc nhà mỏy thuỷ điện , nhiệt điện , hoỏ chất, cụng nghiệp nhẹ, cụng nghiệp thực phẩm, vật liệu xõy dựng như : Lắp đặt cỏc nhà mỏy thủy điện , nhiệt điện cú cụng suất từ 500 – 1000 MW như : Nhiệt điện Tõy Ninh, nhiệt điện Phả Lại, nhiệt điện Phỳ Mỹ, thuỷ điện Trị An, thuỷ điện Thỏc Mơ - Sụng Bộ ...Lắp cỏc nhà mỏy xi măng cụng suất từ 1điến 2 triệu tấn/năm như : Nhà mỏy xi măng Bỉm Sơn - Thanh Hoỏ, nhà mỏy xi măng Hoàng Thạch - Hải Dương, nhà mỏy xi măng Sao Mai - Kiờn Giang ..... Với những thành tựu đó tháng 6 - 2005 LILAMA 45 - 4 được chọn là một trong những đối tác quan trọng của Tổng Công ty Xuất Khẩu Xây Dựng (Vinaconex) trong dự án xây dựng & lắp ráp thiết bị cho nhà máy xi măng Cẩm Phả. Tổng đầu tư dự án là 301,9 triệu USD (khoảng 4.740 tỷ VND). Công suất thiết kế của dự án là sản xuất 2,3 triệu tấn ximăng PCB40/năm bằng lò quay theo phương pháp khô, sử dụng công nghệ tiên tiến và tự động hoá ở mức cao. Dự án bao gồm nhà máy chính tại Cẩm Phả Quãng Ninh được xây dựng trên diện tích 75 ha công suất thiết kế 1.890.000 tấn Clinker / năm và một trạm nghiền Cẩm Phả tại khu công nghiệp Mỹ Xuân, tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu . Trạm nghiền Cẩm Phả được xây dựng tại khu công nghiệp Mỹ Xuân huyện Tân Thành tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu có tổng diện tích khoảng 20 ha gồm : -Trạm nghiền Clinker. Trạm sẽ tiếp nhận khoảng 1.200.000 tấn clinker/năm từ nhà máy chính để sản xuất 1.480.000 tấn ximăng /năm để đáp ứng nhu cầu tiêu thụ ở các tỉnh phía Nam. - Cầu cảng chuyên dùng để xếp dỡ : Clinker , thạch cao và ximăng cho nhu cầu sản suất của trạm nghiền. Tổng chiều dài của cầu cảng là 230 m, có khả năng tiếp nhận tàu là 25.000 DWT. Tổng chi phí đầu tư ban đầu là rất lớn, trang thiết bị cho sản xuất hiện đại Vì vậy dự án nhà máy xi măng Cẩm Phả Quãng Ninh nói chung và Trạm nghiền ximăng Cẩm Phả tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu nói riêng hứa hẹn sẽ gặt hái được nhiều thành công trong tương lai, đóng góp một phần không nhỏ cho công cuộc xây dựng nền kinh tế thị trường định hướng Xã Hội Chủ Nghĩa ở nước ta . Phần III Phân tích lựa chọn phương án thiết kế Lập qui trình công nghệ xếp dỡ I. phân tích lựa chọn phương án thiết kế thiết bị xếp hàng Khối lượng hàng hoá thông qua cảng Cẩm Phả tương đối lớn và chủ yếu là hàng rời : clinker hoặc thạch cao (nguyên liệu cho trạm nghiền), hàng bao : ximăng đúng bao (sản phẩm) Nên quá trình xếp dỡ hàng hoá tại cảng phải được cơ giới hoá, tự động hoá, thiết bị tại cảng phải mang tính chuyên dùng cao. Với nhũng yêu cầu đó thiết bị xếp dỡ tại cảng phải là các loại băng tải, cần trục chân đế dùng gầu ngoạm có năng xuất cao, thiết bị xếp dỡ hàng bao chuyên dùng ... 1. Cần trục ôtô kiểu Hitachi : Là loại cần trục tự hành cú sức nõng lớn nhất 26T. Cần trục được chia làm 2 phần : Phần cụng tỏc và phần tự hành giữa chỳng được liờn kết với nhau bằng vũng tựa quay Trờn phần cụng tỏc bố trớ tay cần dạng dàn và cỏc cơ cấu cụng tỏc như : Hệ thống truyền độn , cơ cấu nõng, cơ cấu thay đổi tầm với, cơ cấu quay, đối trọng và thiết bị điều khiển . Phần tự hành gồm : Khung xe ( chassi ), hệ thống di chuyển giỳp cần trục cố thể di chuyển được trờn đường nơi làm việc với vận tốc khoảng 60 Km/h * Cấu tạo và thụng số cơ bản của cần trục ụtụ : - Kốm theo bằng bản vẽ * Ưu điểm của cần trục : Loại cõn trục này cú tớnh cơ động cao nờn được dựng nhiều để bốc xếp vật liệu ở kho bói, nhà ga, bến cảng, lắp đặt mỏy múc, cấu kiện trong xõy dựng dõn dụng và cụng nghiệp Hệ thống cụng tỏc được đẫn động từ hai nguồn động lực khỏc nhau và độc lập với nhau nờn kết cấu dẫn động khụng phức tạp và dễ điều khiển Cơ cấu nõng gồm 2 tang nõng : Nõng chớnh, nõng phụ nờn dễ dàng sử dụng gầu ngoạm 2 dõy loại nhỏ, khi khụng sử dụng gầu ngoạm cú thể thay đổi múc cẩu một cỏch dễ dàng * Nhược điểm : Tớnh chuyờn dựng khụng cao, khi đem vào sử dụng khụng khai thỏc hết cụng dụng của phần tự hành : Sức nõng của cần trục khụng những phụ thuộc vào tầm với mà cũn phụ thuộc vào trạng thỏi làm việc của loại cần trục. Vớ dụ : Loại thiết bị cần, chõn chống ... do vậy với một loại cần trục cần trục ụtụ sẽ cú nhiều đường đặc tớnh tải trọng khỏc nhau. Chi phớ đầu tư ban dầu tương đối lớn so với loại cần trục chuyờn dựng nếu muốn đảm bảo năng suất . 2. Cần trục chõn đế kiểu mõm quay di chuyển được trờn hai ray cố định trờn cầu cảng , kiểu KIROV : Cần tục chõn đế là loại cần trục được dựng để phục vụ cụng tỏc trờn bến cảng hoặc kho bói. Cần trục cú sức nõng định mỳc 16 T, cần trục loại này cú kết cấu phần quay dạng mõm quay, phần chõn đế cú kết cấu chắc chắn và di chuyển được trờn 2 ray cố định tại cấu cảng . Hệ cần cõn bằng là cần cú vũi, kết cấu cần dạng hộp và cú tiết diện thay đổi. * Cấu tạo và thụng số cơ bản của cần trục : - Kốm theo bằng bàn vẽ * Ưu điểm của loại cần trục này : Cú kết cấu hoàn chỉnh, dẫn động điện độc lập, mỗi cơ cấu cú một động cơ điện riờng, dựng diện từ mạng lưới điện cụng nghiệp. Khụng gõy tiếng ồn và ụi nhiễm mụi trường. Điều khiển dễ dàng. Cú đối trọng di động để tạo mụmen chống lật thay đổi phự hợp với mụmen hàng thay đổi khi cần trục thay đổi tầm với đảm bảo tự ổn định (hệ cần cõn bằng). Do đú sức nõng khụng thay đổi khi tầm với thay đổi và quĩ đạo chuyển động của vật nõng gần như nằm trong mặt phẳng nằm ngang . Cơ cấu thay đổi tầm với dạng thanh răng bỏnh răng cú con lăn tỳ nờn sự dẫn động ờm dịu, cõn bằng và ổn định hơn, mặt khỏc cơ cấu quay dạng mõm nờn khả năng chống lật cao. Chõn đế dạng cổng 4 chõn đỡ, khổ rộng, chắc chắn, cú thể di chuyển được trờn ray nờn cú tớnh cơ động. Phương tiện vận tải cú thể đi ngang qua cần trục theo mọi hướng nờn thớch hợp cho phương ỏn chuyển thẳng ở cảng khi xếp hàng từ tàu lờn ụtụ. * Nhược điểm : Khi đem vào sử dụng thỡ ta khụng khai thỏc hết hiệu quả của phần di chuyển . Kết cấu giằng mềm khả gõy xoắn cần cao Kết cấu thộp kiểu cổ điển khỏ cồng kềnh chi phớ sản xuất cao do giỏ thành thộp hiện nay rất cao. 2. Cần trục chõn đế kiểu mõm quay đặt cố định trờn cầu cảng, kiểu FAM : Cần trục loại này cú kết cấu phần quay dạng mõm quay, phấn đế dạng cột liờn kết chắc chắn với cầu cảng bởi 4 chõn và hệ thống múng . Hệ cần cõn bằng, cần cú vũi : Cần là dầm tiết diện thay đổi, vũi dạng dầm giàn kết hợp. Giằng cứng. Kết cấu chắc chắn. Kết cấu thộp hoàn chỉnh và gọn * Cấu tạo và thụng số cơ bản của cần trục : - Kốm theo bằng bản vẽ * Ưu điểm của loại cần trục này : So với lại ưu diểm của cần trục chõn đế kiểu KIROV thỡ loại cần trục này cú ưu điểm vợt trội hơn : Kết cấu hoàn chỉnh và gọng gàng hơn. Tiết kiệm vật liệu hơn . Kết cấu giằng cứng nờn khẳ năng chống xoắn cần cao hơn . Cabin được bố trớ ở vị trớ thuận lợi cho người điều kiển quan sỏt khi làm hàng. Chõn đế cố định phự hợp cho việc tổ chức vận chuyển hàng băng hệ thống băng tải chuyờn dựng hơn. Hơn nữa khẳ năng chống lật của cần trục cao, khụng cú cỏc tải trọng sinh ra do di chuyền vỡ vậy ta cú thể tăng vận tốc của cỏc cơ cấu : Nõng, quay, thay đối tầm với, từ dú cú thề nõng cao năng suất xếp dỡ Cơ cấu nõng cú một tang nõng chớnh nờn khi đem vào khai thỏc ta sử dụng thiết bị mang hàng là gầu ngoam tự động. Ưu điểm của thiết bị mang hàng gầu ngoạm tự động là dẫn động độc lập thời gian đúng mở gầu thấp, năng suất cao * Kết luận : Từ những phân tích trên ta có thể tấy rằng cần trục chân đế kiểu mâm quay đặt cố định tại cầu cảng ( kiểu FAM ) có những ưu điểm vợt trội , phù hợp với yêu cầu xếp hàng tại cảng Cẩm Phả . Vì vậy việc thiết kế , thi công và đưa thiết bị này vào khai thác là hợp lí II. lập qui trình xếp dỡ hàng tại cảng Khối lượng hàng hoá thông qua cảng Cẩm Phả tương đối lớn và là hàng rời : clinker hoặc thạch cao...hàng bao : ximăng đúng bao. Nên quá trình xếp dỡ hàng hoá tại cảng phải được cơ giới hoá, tự động hoá, thiết bị xếp dỡ tại cảng phải mang tính chuyên dùng cao . Với nhũng yêu cầu đó thiết bị xếp dỡ tại cảng phải là các loại băng tải, cần trục chân đế dùng gầu ngoạm có năng xuất cao, thiết bị xếp dỡ hàng bao chuyên dùng ... 1. Tính chất hàng hoá thông qua cảng : a. Linker và thạch cao : * Thạch Cao ( γ = 1,1 ữ 1,2 T/m3 ) : Cấu tạo hoá học của thạch cao : CaSO 4.2H 2O Công dụng : Điều chỉnh thờii gian kết tinh và đóng rắn của xi măng để có dủ thời gian thi công . * CLinker ( γ = 1,1 ữ 1,2 T/m3 ) : Là sản phẩm nung thêu kết ở 14500 C của đá vôi, đất sét và một số phụ gia điều chỉnh hệ số như quặng sắt, Bôxít, cát ... Thành phần hoá học chủ yếu của phối liệu gồm 4 oxit chính như : CaO, SiO2 , Fe 2O 3, Al 2O 3 nếu thiếu sẽ được điều chỉnh bổ xung bằng các phụ gia kể trên 4 Oxit chính trong phối liệu khi nung đến 14500 C sẽ phản ứng vớii nhau tạo thành 4 khoáng chính trong clinker C3S ( 3CaO.SiO2 ) ; C3S (2CaO.SiO2 ) ; C3A ( 3CaO.Al2O3 ) ; C4AF ( 4CaO . Al2O3 . Fe2O3 ) Các khoáng chất này có cấu trúc tinh thể khác nhau và quyết định đến tính chất của clinker Chất lượng của clinker sẽ quyết định tính chất của ximăng. Thành phần tổng quát của clinker : CaO = 62 ữ 68%, SiO2 = 21ữ24%, Al2O3 = 4ữ8 % Fe2O3 = 2ữ5%. Ngoài ra còn một số các oxit khác ở hàm lượng nhỏ : Na2O , K2O , MgO ≤ 5 % . Tổng hàm lượng kềm không vượt quá 2 % * Yêu cầu khi vận chuyển xếp dỡ : Clinker và thạch cao là thành phần quan trọng của ximăng, chất lượng của chúng quyết định chất lượng của ximăng vì thế khi vân chuyển và xếp dỡ cần phải đảm bảo các yêu cầu : Che đậy kín, không xếp dỡ khi trời mưa, trang thiết bị xếp dỡ phải khô ráo . b. Phân loai và tính chất của xi măng : * Phân loại : - Xi măng Pooclăng ( silicat ) gồm : loại đông kết nhanh, loại kỵ nước, loại rắn nhanh, loại xi măng trát . - Xi măng oxit nhôm, thành phần chủ yếu : 40 % CaO , 10 % Sio và 50 % Al2O3. Xi măng ôxit nhôm hoá rắn nhanh hơn ximăng silicat nhiều. Nó chống được tác dụng của nước biển nhiều hơn. Có 2 loại : Ximăng oxit nhôm, ximăng thạch cao - Ximăng chịu axit : là hỗn hợp cac thạch anh tán mịn với chất có silicat đioxit. Loại này chịu các loại axit trừ HCl - Xi măng màu trắng giống xi măng Pooclăng nhưng kém hơn về cường độ nên chỉ dùng để trát tường . * Tính chất xi măng : - Tính bay bụi : Vì khô và hạt nhỏ mịnh nên nếu vận chuyển rời thì lượng hoa hụt do bụi bay có thể lên tới 20%. Bụi ximăng có hại đối với con người như gây viêm nhiễm và hư hỏng các loại hàng hoá khác . - Tác dụng đối với gió, không khí : Theo các tài liệu thì ximăng nếu để 3 tháng thì cường độ giảm 20% , 6 tháng giảm 30% , 12 tháng giảm 60% - Kỵ nước : Xi măng khi gặp nước tạo thành cất keo , quá trình thuỷ phân diễn ra, sinh nhiệt và đóng cứng . Thời gian sơ ninh trong vòng 24 giờ sau đó là thời gian ninh kết rắn chắc. - Tác dụng với các chất khác : chỉ cần 0,001% đường sẽ làm cho ximăng tinh chất đông kết, gặp NH3 ximăng đông kết nhanh . * Bảo quản vận chuyển ximăng : Ximăng được vận chuyển dưới hai hình thức : rời và đóng bao Xu hướng vận chuyển hàng rời ngày càng tăng vì nó có ưư điểm năng suất xếo dỡ cao giảm chi phí bao gói, nhân lực đóng gói Khi vận chuyển xi măng tuyệt đối không nhận loại xi măng chua nguội (nhiệt độ ximăng lớn hơn 650 C) Theo qui định chỉ vận chuyển loại xi măng có nhiệt độ dưới 400 C . Ximăng rời cũng như ximăng bao, trời mưa không được xếp dỡ, phương tiên vận chuyễn phải khô, sạch, có đệm lót cách li mạn tàu, tàu phải có nắp đậty kín hoặc có vải bạt che mưa, nắng . Ximăng bao giấy không xép cao quá 13 -15 lớp để tránh bao dưới cùng vỡ Xếp dỡ xi măng phải có thiết bị công cụ phù hợp. Xi măng rời thường thực hiện bằng băng chuyền hoặc thiết bị hút đẩy lên tục. Ximăng bao thường thực hiện bằng thiết bị xếp dỡ chu kì (Cần trục, xe nâng ...) và thiết bị xếp dỡ liên tục (băng tải) 2. Qui trình xếp hàng ( nhập liệu ) : * Qui trình xếp hàng rời ( clinker , thạch cao ) từ tàu lên trạm nghiền Tàu – Cẩu bốc chân đế – Băng chuyền – Bãi (Trạm nghiền) Nguyên liệu chính đề cung cấp cho trạm nghiền xi măng Cẩm Phả là Clinker và đá vôi, đất sét ... được dỡ tải từ tàu bằng cẩu bốc chân đế ( theo kiểu FAM ) với thiết bị mang hàng là gầm ngoạm tự động tại cầu cảng. Sau khi bốc hàng từ tàu lên cẩu chân đế sẽ dỡ hàng tại phễu ( Hope ). Hàng sẽ được vận chuyển từ phiễu về trạm nghiền bằng hệ thống băng tải đặt có định từ cầu cảng đến tram nghiền . 3. Qui trình dỡ hàng : * Qui trình xếp hàng ximăng ( bao ) từ trạm nghiền lên tàu Trạm – Hệ thống băng tải – Hệ thống dỡ hàng chuyên dùng – Tàu Ximăng sau khi sản xuất song được đóng bao và đưa đến trạm dỡ tải. Tại dây xi măng được xếp lên hệ thống băng tải. Hệ thống băng tải vận chuyển hàng từ trạm đến Hệ Thống Xếp Dỡ Hàng Bao Chuyên Dùng (Bag Ship Loader) và hàng được xếp xuống tàu bằng hệ thống dỡ hàng đặc biệt. Phần II Thiết kế kỹ thuật cần trục chân đế có đế cố định tại cầu cảng Chọn thông số tính toán cơ bản Cần trục chân đế thiết kế dựa theo mẫu của cần trục FAM. Theo các thông số kỹ thuật của máy mẫu, ta chọn được một số thông số sau để tính toán : - Sức nâng : Q = 28 T - Chiều cao nâng : H = 12,5 m - Chiều sâu hạ : H’ = 14 m - Vận tốc nâng hàng : Vn = 60 m/ph - Vận tốc hạ hàng : VH = 90 m/ph - Tầm với nhỏ nhất : Rmin = 8 m - Tầm với lớn nhất : Rmax = 25 m - Tốc độ quay : Vq = 1,2 vg/ph - Tốc độ thay đổi tầm với : Vtđtv = 60 m/ph - Trọng lượng đối trọng động : Gđtrđ = 11 T - Trọng lượng đối trong tĩnh : Gđtrt = 50 T - Khối lượng toàn bộ cần trục : G = 311 T tính toán chung I. Chế độ làm việc của máy : 1- Cường độ làm việc của động cơ : T0 : Thời gian làm việc của động cơ ( cơ cấu nâng, cơ cấu quay, cơ cấu thay đổi tầm với ) trong 1 chu kỳ hoạt động . T: Toàn bộ thời gian hoạt động của chu kỳ, gồm thời gian mở máy, thời gian di chuyển với tốc độ ổn định, thời gian phanh, thời gian dừng máy . Theo máy mẫu ta có được : ΠB %= 60% 2- Hệ số sử dụng trong ngày: Kng= Số giờ làm việc trong ngày = 12 = 0,5 24 giờ 24 3- Hệ số sử dụng trong năm : Kn= Số ngày làm việc trong năm = 200 = 0,55 365 ngày 365 4- Hệ số sử dụng theo tải trọng : KQ= Trọng lượng trung bình vật nâng = 0,7 Trọng tải danh nghĩa 5- Số lần mở máy : m = 120 lần/ ngày 6- Số chu kỳ làm việc : a = 24 chu kỳ / ngày 7- Nhiệt độ môi trường xung quanh: t0C = 350C 8- Thời gian phục vụ các chi tiết : ổ lăn : 5 năm Bánh răng (cơ cấu quay ) : 10 năm Trục ( tang ) : 15 năm Theo bảng 1.2 - sách Thiết Kế Máy Trục ta chọn chế độ làm việc của các cơ cấu trung bình . II. Các trường hợp tải trọng và tổ hợp tải trọng : 1. Các trường hợp tính toán tải trọng Khi máy trục làm việc thì nó chịu nhiều loại tải trọng khác nhau tác dụng lên kết cấu : Tải trọng cố định , tải trọng di động , tải trọng quán tính , tải trọng lắc động hàng trên cáp , tải trọng gió . Tổ hợp các tải trọng khác nhau tác dụng lên máy trục có thể chia ra 3 trường hợp tính toán cơ bản sau : a. Trường hợp thứ nhất ( I ) Tải trọng tiêu chuẩn ở trạng thái làm việc . Các tải trọng đó tác dụng lên cần trục ở những điều kiện sử dụng tiêu chuẩn như : Trọng lượng hàng đúng tiêu chuẩn , mở máy và hãm yêm , áp lực gió trung bình khi máy làm việc . trên cơ sở các tải trọng đó có thể tiến hành tính toán theo độ bền và độ bền mỏi . Khi tính toán theo độ bền mỏi thì áp lực gió không tính đến . Khi tải trọng thay đổi , trong đó có trọng lượng hàng thay đổi thì klhông tính theo trị số tải trọng cực đại mà tính theo trị số tải trong tương đương b. Trường hợp thứ hai ( II ) Tải trọng cực đại ở trạng thái làm việc . Đó là các tải trọng giới hạn tác dụng lên cần trục khi nó làm việc ở điều kiện nặng nhất và làm việc với trọng lượng vật nâng đúng tiêu chuẩn Các tải trọng cực đại ở trạng thái làm việc có thể tạo nên sức cản tỉnh cực đại , mở máy và hãm nhanh sẽ tạo nên các lực quán tính cực đại , lực gió cực đại tác dụng lên cần trục ở trạng thái làm việc . Căn cứ vào các tải trọng đó có thể tính toán độ bền của các bộ phận kết cấu và ổn định cần trục . Khi dùng tải trọng trong trường hỡp thứ hai phải căn cứ trên cơ sở thực tế sử dụng cần trục mà chọn hệ số anh toàn tổng hợp . Tải trọng cực đại ở trạng thái làm việc thường được hạn chế bởi những điều kiện ngoài . Nó là cơ sở sự quay , trượt , giả định mức cho các thiết bị khớp nối mômen giới hạn , các thiết bị bảo vệ điện , thiết bị hãm làm việc ... c. Trường hợp thứ ba ( III ) Tải trọng cực đại ở trạng thái không làm việc . Các tải trọng đó gồm có : Trọng lượng bản thân cần trục và gió bão tác dụng lên cần trục ở trạng thái không làm việc . Căn cứ vào các tải trọng đó đển tiến hành kiểm tra bền kết cấu và ổn định cần trục ở trạng thái không làm việc 2. Tổ hợp tải trọng Căn cứ vào trạng thái làm việc của máy trục người ta tổ hợp các tải trọng tác dụng lên máy trục và chia thành các tổ hợp tải trọng : - Tổ hợp Ia , IIa : Tương ứng với trạng thái cần trục làm việc , cần trục đứng yên chỉ có một cơ cấu nâng làm việc , tính toán khi khởi động ( hoặc hãm ) cơ cấu nâng một cách từ từ ( Ia ) , khởi động ( hoặc hãm ) cơ cấu nâng một các đột ngột ( IIa ) - Tổ hợp Ib , IIb : Cần trục mang hàng lại đồng thời có thêm một cơ cấu khác hoạt động ( Quay , thay đổi tầm với ... ) tiến hành khởi động ( hoặc hãm ) cơ cấu một cách từ từ ( Ib ) , khởi động ( hoặc hãm ) cơ cấu một cách đột ngột ( IIb ) - Tổ hợp III : Cần trục không làm việc và chỉ chịu tác dụng của trọng lượng bản thân và gió bão II. tính toán các tải trọng : 1. Trọng lượng bản thân : Chọn trọng lượng bản thân kết cấu G theo cần trục có sẵn ( hãng FAM ) với các thông số kĩ thuật tương đương . 2. Trọng lượng hàng : Sức nâng cho phép Q : là trọng lượng hàng lớn nhất được phép nâng kể cả bộ phận dùng để mang hàng ( Gầu ngoạm , dây ,xà móc hàng lưới ... ) ở mã hàng được nâng . Trọng lượng hàng là loại tải trọng động tác dụng lên kết cấu thép của cần trục khi làm việc . a. Khi tính toán kết cấu thép theo độ bền lâu ( Tổ hợp Ia , Ib ) Trọng lượng hàng để tính kết cất thép là loại tải trọng tương đương : Qtđ = φ . Q ( 4.1 ) [1] CT 4.1 – Sách tham khảo [1] ở phần tài liệu tham khảo Trong đó : Q : Trọng lượng hàng φ : Hệ số tương đương phụ thuộc vào qui luật thay đổi tải trọng và chế độ làm việc của máy trục ( Bảng 4.1 – [1] ) b. Khi tính toán kết cấu thép theo độ bền và độ ổn định ( Tổ hợp , IIa , IIb , III ) Qtính toán = Qđịnh mức = Q 3. Tải trọng gió : Cần trục làm việc ngoài trời do vậy cần phải tính đến tải trọng gió trong tính toán sức bền và tính toán ổn định của máy. Tải trọng gió có phương song song với mặt đất .Toàn bộ tải trọng gió được xem là tác dụng theo phương ngang và xác định theo công thức : ( 4.4 ) [1] Trong đó : Pg : Toàn bộ tải trọng tác dụng lên cần trục FH : Diện tích chắn gió tính toán của kết cấu và vật nâng ( trong trang thái làm việc ) pg : áp lực gió tác dụng lên kết cấu ( 4.6 ) [1] Với : q0 : Cường độ gió ở độ cao 10 mm so với mặt đất ( Bảng 4.1 – [1] ) n : Hiệu số hiệu chỉnh kể đến sự tăng áp lực phụ thuộc vào chiều cao kết cấu so với mặt đất. ( Bảng 4.5 – [1] ) c : Hệ số khí động học ( Bảng 4.6 – [1] ) g : Hệ số quá tải ( khi tính toán theo phương pháp ứng suất cho phép thì g = 1 b : Hệ số tính đến ảnh hưởng động của gió gây lên do áp lực xung, khi xác định công suất động cơ của cơ cấu cho phép quá tải ngắn hạn b = 0,6 . Khi tính toán chi tiết theo độ bền b = 1 3. Tải trọng do quán tính a. Tải trọng quán tính khi nâng hạ hàng : S = ψ.Q ( 4.13 ) [1] Với : S : Tải trọng quán tính khi nâng ( hạ ) hàng : ψ : Hệ số động phụ thuộc vào chế độ làm việc và thiết bị mang hàng của cần trục . b.Tải trọng quán tính khi có chuyển động quay : Khi quay phần quay của cần trục với tốc độ ω , gia tốc ε sẽ làm phát sinh các lực quán tính li tâm và lực quán tính tiếp tuyến . - Lực quán tính ly tâm ( 4.29 ) [1] - Lực quán tính tiếp tuyến : ( 4.30 ) [1] c. Tải trọng quán tính khi thay đổi tầm với : Khi cần trục thay đổi tầm với tải trọng sinh ra về nguyên tác tương tự như khi tính lực quán tính khi quay IV- Phương pháp tính : Để tính toán sức bền các chi tiết của cơ cấu và một số bộ phận cần trục ta sử dụng phương pháp Tính toán theo phương pháp ứng suất cho phép. ứng suất cho phép : s0 : ứng suất nguy hiểm của vật liệu (giới hạn bền, giới hạn chảy, giới hạn mỏi ) ứng của trạng thái ứng suất đã cho. s : ứng suất lớn nhất tác dụng trong chi tiết [s ]: ứng suất cho phép đối với chi tiết . K0 : Hệ số tính đến ảnh hưởng các khuyết tật bên trong của vật liệu . K : Hệ số an toàn chung . K = K1. K2 K1 : Hệ số an toàn phụ thuộc vào công dụng và mức độ quan trọng của chi tiết. K2 : Hệ số tải trọng tính đến chế độ làm việc của cơ cấu . Cơ cấu nân