Thiết kế cần trục cột cần máy nâng chuyền

Untitled Thiết kế cần trục cột cần lOMoARcPSD|9797480 TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM VIỆN CƠ KHÍ BỘ MÔN MÁY XẾP DỠ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI TÍNH TOÁN CẦN TRỤC CỘT – CẦN Q = 1T, H= 12,5m; R = 14m Chuyên ngành MÁY NÂNG CHUYỂN Họ và tên sinh viên 1 Nguyễn Văn Hải Hải 2 Phạm Văn Hữu 3 Trường Họ tên giáo viên hướng dẫn Phạm Đức HẢI PHÒNG 5 2021 NHIỆM VỤ THƯ THIẾT KẾ I Tên đề tài TÍNH TOÁN CẦN TRỤC CỘT CẦN Q = 1T, H= 12,5m; R = 14m II Thuyết minh, bản vẽ Sinh viên Thuyết minh Bản vẽ 1 Nguyễn Vă.

GIỚI THIỆU CHUNG

Giới thiệu chung

1.1.1 Giới thiệu chung về cần trục cột cần

Cần trục tháp là loại thiết bị xây dựng có chiều cao từ 30 đến 100m, với cần dài từ 12 đến 70m gắn ở đỉnh tháp Cấu trúc của cần trục tháp bao gồm hai phần chính: phần quay và phần không quay Phần quay chứa các cơ cấu như tời nâng vật, tời nâng cần, và cơ cấu quay, trong khi phần không quay có thể cố định hoặc di chuyển trên đường ray Tất cả các cơ cấu được điều khiển từ cabin treo gần đỉnh tháp, đảm bảo an toàn và hiệu quả trong quá trình thi công.

Cần trục tháp, với chiều cao nâng lớn và tầm với rộng, cho phép phục vụ không gian làm việc rộng rãi nhờ vào khả năng nâng hạ và di chuyển linh hoạt Thiết bị này được sử dụng phổ biến trong xây dựng các công trình dân dụng, công nghiệp, cũng như trong việc bốc dỡ và vận chuyển hàng hóa, cấu kiện, vật liệu tại các kho bãi.

Do kết cấu phức tạp và chi phí cao trong việc tháo dỡ, lắp dựng, di chuyển và chuẩn bị mặt bằng, cần trục tháp chỉ nên được sử dụng cho các công trình có khối lượng xây lắp lớn Khi cần trục tự hành không kinh tế hoặc không đáp ứng được yêu cầu công việc, việc sử dụng cần trục tháp trở nên cần thiết.

Cần trục tháp được thiết kế để dễ dàng tháo dỡ, lắp dựng và vận chuyển, hoặc có khả năng tự dựng và di chuyển dưới dạng tổ hợp toàn máy Điều này giúp tiết kiệm chi phí và thời gian lắp đặt cần trục, phù hợp với nhu cầu thay đổi địa điểm thi công.

100m hoăc hơn nữa Do có chiều cao nâng lớn nên tốc đô ̣ nâng năm trong khoảng 0,32 – 2m/s và có thể thay đổi tốc đô ̣ theo cấp hoăc vô cấp.

Tốc độ nâng hạ vật là 0,8m/s, trong khi tốc độ quay dao động từ 0,3 đến 1 vòng/phút Thời gian thay đổi tầm với nằm trong khoảng từ 25 đến 100 giây Xe con di chuyển với tốc độ từ 0,2 đến 1 m/s, và cần trục di chuyển với tốc độ từ 0,2 đến 0,63 m/s.

Có thể phân loại cần trục tháp theo nhiều cách khác nhau:

❖ Theo phương pháp lắp đặt tại hiện trường có thể chia ra:

- Cần trục tháp di chuyển trên ray: phục vụ trong các kho bãi,trong các nhà máy, ơ những vị trị có không gian rộng

Cần trục tháp cố định là loại cần trục có chân tháp gắn liền với nền hoặc dựa trên nền thông qua bệ đỡ hoặc các gối tựa cố định Loại cần trục này thường được sử dụng trong các công trường xây dựng nhà dân dụng và nhà công nghiệp.

Cần trục tháp tự nâng có thể được đặt bên ngoài hoặc bên trong công trình, với khả năng tự nối dài để tăng chiều cao theo sự phát triển của công trình Khi tháp đạt độ cao lớn, nó sẽ được neo vào công trình nhằm cải thiện độ ổn định và khả năng chịu lực ngang Trong quá trình thi công, cần trục tự nâng toàn bộ cấu trúc lên theo chiều cao của công trình, đồng thời truyền toàn bộ tải trọng xuống công trình, giúp tăng cường tính an toàn và hiệu quả trong xây dựng.

❖ Theo đặc điểm làm việc của cần trục:

Cần trục loại tháp quay có cấu tạo bao gồm toàn bộ tháp và cơ cấu được đặt trên bàn quay Bàn quay này được hỗ trợ bởi các thiết bị tựa quay, được lắp đặt trên khung di chuyển, giúp tăng cường khả năng linh hoạt và hiệu quả trong quá trình thi công.

- Cần trục tháp không quay: Phần quay đặt trên đầu tháp khi quay thì chỉ có cần, đỉnh tháp, đối trọng và các cơ cấu đặt trên đó quay.

❖ Theo phương pháp thay đổi tầm với

- Cần trục tháp thay đổi tầm với bằng cách thay đổi góc nghiêng của

Cần trục tháp có khả năng thay đổi tầm với thông qua việc di chuyển xe con trên ray, mang lại sự ổn định trong độ cao nâng và tốc độ dịch ngang của vật nâng So với loại cần trục thay đổi tầm với bằng cách điều chỉnh góc nghiêng, loại này có kết cấu nặng hơn, nhưng đảm bảo hiệu suất làm việc ổn định hơn.

1.1.2 Giới thiệu về xe nâng Container kiểu cần

Với sự phát triển mạnh mẽ của ngành công nghiệp, xe nâng container kiểu cần ngày càng trở nên phổ biến và có nhiều ứng dụng tuyệt vời Tại các khu vực có mật độ hàng hóa cao như kho bãi và bến cảng, xe nâng container là công cụ không thể thiếu, giúp việc nâng và di chuyển các container trở nên nhanh chóng và dễ dàng.

Container là dụng cụ chứa hàng hiệu quả, có khả năng chứa trọng lượng lên đến vài chục tấn Việc nâng hạ hàng hóa bằng sức người rất khó khăn và tiềm ẩn nhiều rủi ro, đặc biệt đối với hàng dễ vỡ hoặc chất lỏng, gây nguy hiểm cho cả người nâng và hàng hóa.

Xe nâng container kiểu cần giúp việc nâng hạ hàng hóa trở nên dễ dàng, với khả năng nâng lên đến hàng trăm tấn và tầm nâng tối đa 15m Thiết bị này cho phép sắp xếp từ 3 đến 5 dãy hàng một cách linh hoạt, dễ dàng di chuyển trên mọi địa hình, từ bề mặt phẳng đến đường gồ ghề nhiều sỏi đá Đặc biệt, tất cả các công việc này chỉ cần một người điều khiển, mang lại hiệu quả cao trong quá trình vận chuyển hàng hóa.

Xe nâng container không chỉ có chức năng nâng hạ và vận chuyển container mà còn được sử dụng để di chuyển và nâng hạ hàng hóa không được sắp xếp trong container.

Xe nâng container là hiện đang là một công cụ đắc lực hỗ trợ cho các ngành vận chuyển, logistic, ngành xuất nhập khẩu hàng hóa, vận tải…

Xe nâng container kiểu cần sử dụng động cơ đốt trong với nhiên liệu chủ yếu là dầu diesel Người điều khiển bắt đầu quá trình bằng cách ngồi vào cabin và xoay chiều khóa để khởi động xe Nguồn năng lượng cần thiết cho các bộ phận hoạt động của xe nâng được cung cấp từ bình ắc quy.

Khi xe được khởi động, màn hình hiển thị trạng thái hoạt động của các bộ phận và hệ thống Sau khi chìa khóa được mở, động cơ diesel khởi động để cung cấp năng lượng cho các hệ thống khác như thủy lực và bơm thủy lực.

TÍNH TOÁN CHUNG

Tính toán năng suất sơ bộ

- Di chuyển xe nâng tiến về vị trí mã hàng để thuận tiện cho việc lấy hàng.

- Hạ khung chụp gần xuống trần container.

- Điều chỉnh cho mặt khưng chụp song song vợt mặt trần của container.

- Khóa 4 chốt trên khung chụp ăn khớp với lô trên khóa trên trần container.

- Từ từ nâng container lên độ cao an toàn ( là độ cao mà khi xe di chuyển không xảy ra va chạm )

- Di chuyển xe tới vị trí dỡ hàng (Kho bãi hoặc the mooc của xe đầu kéo).

- Hạ container xuống vị trí đã được xác định trước.

- Tiến hàng xoay chốt khóa tren khung chụp của xe nâng đồng thời thu cần

- Cho xe nâng di chuyển về vị trí lấy hàng.

2.1.2 Chu kỳ làm việc của máy

- Thời gian một chu kỳ làm hàng của xe được tính bằng tổng thời gian chi phí cho các thao tác:

Thời gian nâng cần để đưa hàng lên độ cao an toàn và thuận tiện cho việc di chuyển là 15 giây, giúp chốt xoay của khung chụp khớp với lỗ chốt của container.

+ t2 - Thời gian quay vòng xe nâng để đến vị trí dỡ hàng, t2 = 12 (s)

+ t3 - Thời gian di chuyển xe nâng khi có hàng, t3 = (s)

L- Khoảng cách từ vị trí lấy hàng dến vị trí dỡ hàng, L = 100 (m)

- Vận tốc di chuyển máy nâng có hàng, = 5,83 (m/s)

+ t4 - Thời gian giãn cần của xe sao cho tầm với phù hợp để dỡ hàng, t4 + t5 - Thời gian nâng hàng lên độ cao cần thiết của xe để dỡ hàng, t5 = (s)

- Tốc độ nâng có hàng, = 0,25 (m/s)

➔ t5 = = 60,8 (s) + t6 - Thời gian hạ hàng xuống kho bãi hoặc romooc container, t6 = (s)

- Tốc độ nâng có hàng, = 0,45 (m/s)

➔ t6 = = 33,7 (s) + t7 - Thời gian chờ cho hàng ổn định tại bãi container hàng hoặc phương tiện vận tải, t7 = 8 (s)

+ t8 - Thời gian mơ chốt xoay khỏi container, t8 = 16 (s)

+ t9 - Thời gian quay vòng xe nâng để trơ về vị trí lấy hàng, t9 = 14 (s)

+ t10 - Thời gian di chuyển xe nâng về vị trí lấy hàng, t10 = (s)

- Tốc độ di chuyển không có hàng, = 6,94 (m/s)

➔ t10 = = 14,40 (s) + t11 - Tổng thời gian chi phí để khắc phục các khe hơ trong hệ tay đòn điều khiển, t11 = 14 (s)

➔ tổng thời gian của một chu kỳ hàng:

+ Năng suất lý thuyết là lượng hàng hóa mà xe nâng xếp được trong một đơn vị thời gian.

T - Thời gian thức hiện một chu kỳ làm hàng

T Đại lượng Kí hiệu Bảng tra Cách tính

2 Thời gian thức hiện một chu kỳ làm hàng T 201,05 s

3 Năng suất lý thuyết Plt

+ Năng suất kỹ thuật là năng suất ứng với điều kiện làm việc cụ thể của xe trong điều kiện sư dụng cụ thể.

Trong đó: kQ - Hệ số sư dụng sức nâng,

1 Trọng lượng trung bình của một mã hàng Qtb 30 T

3 Hệ số sư dụng sức nâng kQ Tr 15 [2] kQ = 0,75

4 Năng suất lý thuyết Plt 716,23 T/h

5 Năng suất kỹ thuật Pkt Pkt = kQ Plt 537,17 T/h

Năng suất khai thác là chỉ số phản ánh hiệu suất thực tế trong một ca làm việc, bao gồm tất cả các yếu tố gián đoạn như tổ chức sản xuất, kỹ năng vận hành xe nâng, và các sự cố hư hỏng bất thường trong quá trình hoạt động của xe nâng.

Z - Thời gian làm việc trông một ca có tính đến thời gian bảo dưỡng trong

2 ca làm việc, ksd - Hệ số sư dụng xe trong một ca, chọn

Thời gian làm việc trông một ca có tính đến thời gian bảo dưỡng trong 2 ca làm việc

2 Hệ số sư dụng xe trong một ca ksd ksd = 0,4 ÷ 0,8 0,7

3 Năng suất kỹ thuật Pkt 537,17 T/h

4 Năng suất khai thác Psd = Z.ksd.Pkt 3008,1

Chế độ làm việc

Chế độ làm việc của xe nâng:

+ Chế độ làm việc của xe là thông số đánh giá mức độ làm việc nặng hay nhẹ của xe nâng

Theo QCVN 22:2018/BGTVT và TCVN 4244:2005, thiết bị nâng hiện nay vẫn được sử dụng phổ biến Tiêu chuẩn này quy định rằng chế độ làm việc của xe nâng được xác định dựa trên chế độ làm việc của cơ cấu nâng, là cơ cấu có mức độ làm việc nặng nhọc nhất.

+ Chế độ làm việc của xe nâng phụ thuộc vào các yếu tố sau:

Hệ số sử dụng sức nâng: kQ = (Trang 15 - MT)

Qtb - Sức nâng trung bình của xe,

Qđm - Sức nâng định mức của máy,

1 Sức nâng trung bình của xe Qtb 30 T

2 Sức nâng định mức của máy Qđm 40 T

3 Hệ số sư dụng sức nâng kQ Tr 15 [2] kQ = 0,75

Hệ số sử dụng máy trong năm: kn = (Trang 16 - MT)

1 Số ngày việc của xe trong một năm nn

Căn cứ theo số liệu chuẩn hiện nay

2 Hệ số sư dụng máy trong năm kn Tr 16 [2] kn = 0,6

Hệ số sử dụng trong ngày: kng = (Trang 16 - MT)

1 Số giờ làm việc trong một ngày Tn

2 Hệ số sư dụng trong ngày kng kng = 0,0

Trong đó: tc - Thời gian mơ máy của cơ cấu trong một chu kỳ,

T - Thời gian của một chu kỳ làm hàng,

1 Thời gian mơ máy của cơ cấu trong một chu kỳ tc s

2 Thời gian của một chu kỳ làm hàng T 201,05 s

3 Cường độ làm việc của cơ cấu CĐ% CĐ% = 100

Nhiệt độ môi trường xung quanh và số lần mở máy:

+ Nhiệt độ môi trường xung quanh : t = 25 + số lần mơ máy : n = 120 lần.

Dựa trên các chỉ tiêu đã nêu, ta tham khảo bảng 1.1 về máy và thiết bị nâng để xác định chế độ làm việc của máy, cụ thể là chế độ trung bình Chế độ này tương đương với TCVN 5286-1995, tương ứng với chế độ làm việc của máy nâng A5 và cơ cấu hoạt động ở chế độ M5.

TÍNH TOÁN KẾT CÂU THÉP VÀ TÍNH MỐI HÀN CỦA THIẾT BỊ CÔNG TÁC

Tính toán kết câu thép của thiết bị công tác

3.1.1 Giới thiệu thiết bị công tác của máy nâng container kiểu cần

Cần được chế tạo từ dầm hộp thép tấm có độ bền cao và khả năng chống xoắn tốt, với số lượng đường hàn được giảm thiểu để tối ưu hóa độ bền cho sản phẩm.

Kết cấu của cần được chia thành hai phần: cần chính và cần phụ Cần phụ nằm bên trong cần chính và có khả năng di chuyển dọc theo cần chính nhờ vào một xylanh thủy lực Toàn bộ hệ thống được nâng lên và hạ xuống nhờ hai xylanh thủy lực đặt ở hai bên cần Hai cần có thể trượt tương đối với nhau nhờ các tấm trượt được gắn ở đầu cần chính và cuối cần phụ.

Khi nâng hạ hàng hóa ở các độ cao và tầm với khác nhau, trạng thái chịu lực của cần luôn biến đổi Tình huống nguy hiểm nhất xảy ra khi cần được kéo dài tối đa, tức là khi cần phụ đang ở chiều dài lớn nhất.

3.1.2 Xác định kích thước động học của cần

* Biểu đồ sức nâng & họa đồ vị trí

Hình 3 1 Biểu đồ sức nâng

Hình 3 2 Họa đồ vị trí cần

+ Góc nghiêng của cần so với phương ngang α α max V 0 α tb A 0 α min ' 0

Trong đó: αmax - Góc nghiêng của cần ứng với chiều cao nâng hàng lớn nhất dt b

B αtb - Góc nghiêng của cần ứng với tầm với trung bình αmin - Góc nghiêng của cần ứng với tầm với nhỏ nhất

Hình 3 3 Kích thước động học của cần + Thông số cần

Chiều dài cần chính Lc = 9 (m) Chiều dài cần phụ Lp = 9 (m) Khối lượng cần chính Gc = 5,5 (T) Khối lượng cần phụ Gp = 4,5 (T)

+ Tiết diện mặt cắt của cần

Hình 3 4 Tiết diện mặt cắt

3.1.3 Yêu cầu về vật liệu chế tạo cần

Cần có kết cấu dạng dầm hộp bằng thép tấm hàn để đảm bảo tính ổn định và khả năng chịu tải Do cần phụ nằm trong cần chính và chuyển động tịnh tiến dọc theo cần chính, bề mặt ngoài của cần phụ thường xuyên tiếp xúc với bề mặt trong của cần chính, gây ra rung động và tăng tải trọng động Vì vậy, vật liệu chế tạo cần phải đáp ứng các yêu cầu về độ bền và khả năng chịu lực.

- Chịu mài mòn do ma sát tốt;

- Chịu được ăn mòn trong khi quyển

3.1.4 Tính toán các khâu của thiết bị công tác 3.1.4.1 Nguyên tắc tính

Kết cấu thép cần được tính theo sơ đồ hệ dầm ghép nên:

- Lực tác dụng lên cần phụ ảnh hương đến cần chính thông qua phản lực gối; - Lực tác dụng lên cần chính sẽ không ảnh hương đến cần phụ;

- Phản lực cần phụ truyền lên cần chính thông qua các gối đỡ là các tấm trượt vì vậy cần tính cần phụ trước;

Trường hợp nguy hiểm nhất của cần phụ là khi cần được kéo dài tối đa Vì vậy, trong quá trình tính toán kết cấu thép, cần chia cần thành hai dầm độc lập, mỗi dầm có sơ đồ tính riêng và chịu các tải trọng tương ứng.

3.1.4.2 Tổ hợp tải trọng tính toán

Khi máy nâng làm việc thì nó chịu nhiều tải trọng khác nhau như: trọng lượng hàng, trọng lượng bản thân, tải trọng quán tính, tải trọng gió

Các tải trọng có thể tác động theo phương thẳng đứng hoặc nằm ngang Trong quá trình tính toán kết cấu thép cho máy nâng, thường áp dụng các tổ hợp tải trọng được liệt kê trong bảng sau.

Loại tải trọng Trường hợp tải trọng

Trọng lượng bản thân G kv.G G

Trọng lượng bản thân cần Q0 kv.Q0 Qo

Trọng lượng hàng và thiết bị mang hàng

Tải trọng quán tính khi di chuyển

Tải trọng quán tính khi quay khung

Các trường hợp tải trọng tương ứng với sự làm việc của máy nâng như

+ Trường hợp IIa : Máy nâng đứng yên tiến hành nâng hạ hàng với toàn bộ tốc độ khơi động hay phanh hãm đột ngột

+ Trường hợp IIb: Máy nâng mang hàng di chuyển với tốc độ tối đa, phanh hãm đột ngột

Trong thiết kế này, em tính cần trong trường hợp IIa & IIb, tải trọng gió nằm trong mặt phẳng nâng hàng và theo hướng bất lợi nhất.

Trọng lượng bản thân cần sơ bộ:

3 Hệ số động khi nâng hàng: qh do tốc độ nâng của xy lanh thủy lực nâng cần là rất nhỏ nên 1,1

4 Hệ số va đập khi di chuyển kv

* Trọng lượng hàng và thiết bị mang hàng:

Ta coi khung và cơ cấu quay là thiết bị mang hàng:

Qo - Trọng lượng của hàng và thiết bị mang hàng

Gk - Trọng lượng khung nâng, Gk = 5,5T

Gq - Trọng lượng cơ cấu quay, Gq = 1,5T

Cách tính Thay số Kết quả Đơn vị

Tại Rmax Q0 = Q + Gk +Gq Q0 = 20+5,5+1,5 27 T 270 kN Tại Rtb Q0 = Q + Gk +Gq Q0 = 30+5,5+1,5 37 T 370 kN Tại Rmin Q0 = Q + Gk +Gq Q0 = 40+5,5+1,5 47 T 470 kN

Trọng lượng hàng và thiết bị mang hàng có kể đến hệ số động:

Cách tính Thay số Kết quả Đơ n vị

Tại Rmax Qtt = Q0 Qtt = 1,1.27 29,7 T 297 kN

Trọng lượng hàng và thiết bị mang hàng có kể đến hệ số va đập:

Cách tính Thay số Kết Đơ Kết Đơn quả n vị quả vị

Tại Rmax Q0 = kv.Q0 Qtt = 1,5.27 40,5 T 405 kN Tại Rtb Q0 = kv.Q0 Qtt = 1,5.37 55,5 T 555 kN Tại Rmin Q0 = kv.Q0 Qtt = 1,5.47 70,5 T 705 kN

* Tải trọng phân bố (do khối lượng cần) tác dụng lên cần chính (G cc ), cần phụ (G cp )

STT Đại lượng Kí hiệu Giá trị Giá trị

1 Trọng lượng cần chính Gcc 5,0T 50kN

2 Trọng lượng cần phụ Gcp 3,5T 35kN

STT Đại lượng Kí hiệu Cách tính Kết quả Đơn vị

1 Trọng lượng cần chính Gcc 50 kN

2 Trọng lượng cần phụ Gcp 35 kN

3 Chiều dài cần chính Lcc 9 m

4 Chiều dài cần phụ Lcp 9 M

5 Tải trọng phân bố tác dụng cần chính = 5,55 kN/m

6 Tải trọng phân bố tác dụng cần chính

* Tải trọng phân bố có kể đến hệ số động = 1,1

STT Đại lượng Kí hiệu Cách tính Kết quả Đơn vị 1

Tải trọng phân bố tác dụng cần chính có kể đến hệ số động qcc qcc = 6,11 kN

2 Tải trọng phân bố tác dụng cần chính qcp qcp = 4,28 kN

* Tải trọng phân bố có kể đến hệ số va đập k v = 1,5

STT Đại lượng Kí hiệu

Cách tính Kết quả Đơn vị 1

Tải trọng phân bố tác dụng cần chính có kể đến hệ số động qcc qcc = kv 8,33 kN

2 Tải trọng phân bố tác dụng cần chính qcp qcp = kv 5,83 kN

* Các tải trọng quán tính xuất hiện khi di chuyển xe có mang hàng phanh hãm đột ngột (II b )

- Lực quán tính tác dụng lên đầu cần do hàng, thiết bị mang hàng gây ra khi xe nâng di chuyển phanh hãm đột ngột:

Q0 - Tải trọng của hàng và thiết bị mang hàng g - Gia tốc trọng trường

J - Gia tốc khơi động hay hãm cơ cấu di chuyển

1 Vận tốc di chuyển xe có mang hàng h v dc v dc h = 21 (km/h) 5,83 m/s

2 Thời gian khơi động hay hãm cơ cấu t 5 S

3 Gia tốc khơi động hay hãm cơ cấu di chuyển J J = 1,16 m/s 2

Cách tính Thay số Kết quả Đơn vị Kết quả Đơn vị

Lực quán tính do khối lượng cần (G) khi xe nâng di chuyển, phanh hãm đột ngột

STT Đại lượng Kí hiệu Cách tính Thay số Kết quả Đơn vị

* Tải trọng gió tác dụng lên cần

+ Tải trọng gió tác dụng lên cần được tính theo công thức:

Cường độ gió ở độ cao 10 m so với mặt đất được ký hiệu là q, trong khi hệ số khí động lực học phụ thuộc vào hình dạng kết cấu được ký hiệu là c Hệ số β tính đến tác dụng động của tải trọng gió, và kđ là hệ số tính đến sự tăng áp suất động của gió theo chiều cao trong khoảng H = 10 ÷ 20 Hệ số quá tải n phụ thuộc vào phương pháp tính, còn k là hệ số kín của kết cấu.

Fb - Diện tích của kết cấu

1 Hệ số kín của kết cấu Đối với cần hộp k 1

2 Áp lực gió trong trạng thái làm việc ơ độ cao

Hệ số khí động lực học phụ thuộc hình dạng kích thước của kết cấu

Kết cấu hộp nhẵn c Tr.21

4 Hệ số kể đến tác dụng động của tải trọng gió β 1,6

5 Hệ số tính đến sự tăng áp suất động của gió theo chiều cao với H = 10 ÷ 20 kđ

6 Hệ số quá tải phụ thuộc phương pháp tính toán

Theo phương pháp ứng suất cho phép n Tr.22

7 Diện tích của kết cấu Fb

* Trong mặt phẳng nâng hàng:

1 Cần chính Fbnhc Fbnhc = Lc Bc Fbnhc = 9 0,85 7,65 m 2

2 Cần phụ Fbnhp Fbnhp = (Lp - 2).Bp Fbnhp = (9-2).0,74 5,18 m 2

* Trong mặt phẳng vuông góc:

1 Cần chính Fbvgc Fbvgc = Lc Hc Fbvgc = 9 0,95 8,55 m 2

2 Cần phụ Fbvgp Fbvgp = (Lp - 2).Hp Fbvgp = (9-2).0,88 6,16 m 2

➔ Tải trọng gió trong mặt phẳng nâng hàng

STT Kí hiệu Cách tính Thay số Kết quả Đơn vị

STT Đại lượng Kí hiệu Giá trị Giá trị

1 Tải trọng gió trong mặt phẳng nâng hàng cần chính

2 Tải trọng gió trong mặt phẳng nâng hàng cần phụ 1864,8 N 1,865 kN

Cách tính Thay số Kết quả Đơn vị

Tại αmin = sin αmin = 0,306.sin 27 0 0,14 kN/m

Tại αtb = sin αtb = 0,306 sin 41 0 0,20 kN/m

Tại αmax = sin αmax = 0,306 sin 56 0 0,25 kN/m

, - Tải trọng gió tác dụng lên cần chính.

, - Tải trọng gió phân bố.

* Tải trọng gió tác dụng lên hàng và thiết bị mang hàng:

Cường độ gió ở độ cao 10 m so với mặt đất được ký hiệu là q, trong khi hệ số khí động lực học phụ thuộc vào hình dạng kết cấu được ký hiệu là c Hệ số β tính đến tác dụng động của tải trọng gió, và kđ là hệ số tăng áp suất động của gió theo chiều cao từ 10 đến 20 m Hệ số n thể hiện quá tải phụ thuộc vào phương pháp tính, còn k là hệ số kín của kết cấu.

Fh - Diện tích chắn gió của hàng và thiết bị mang hàng, tính cho container 40 feet

1 Hệ số kín của kết cấu Đối với cần hộp k 1

2 Áp lực gió trong trạng thái làm việc ơ độ cao

10 m so với mặt đất q Tr.25

Hệ số khí động lực học phụ thuộc hình dạng kích thước của kết cấu

Kết cấu hộp nhẵn c Tr.21

4 Hệ số kể đến tác dụng động của tải trọng gió β 1,6

5 Hệ số tính đến sự tăng áp suất động của gió theo chiều cao với H = 10 ÷ 20 kđ

6 Hệ số quá tải phụ thuộc phương pháp tính toán

Theo phương pháp ứng suất cho phép n Tr.22

7 Diện tích của kết cấu Fh

* Trong mặt phẳng nâng hàng

Cách tính Kết quả Đơ n vị

4 Tải trọng gió tác dụng lên hàng = q.kđ.c.n.β.k.Fh 10800 N

* Monen uốn đầu cần trong mặt phẳng nâng hàng (II a ; II b )

Khi di chuyển tải trọng lên đầu cần thông qua mỏ cần, sẽ xuất hiện mômen "tải trọng đặt lên mỏ cần" tác động lên đầu cần Do khối lượng mỏ cần nhỏ hơn nhiều so với khối lượng hàng, ta có thể coi trọng tâm mỏ cần trùng với trọng tâm của hàng, với khoảng cách từ trọng tâm đến điểm treo hàng là 2,3 m.

Hình 3 5 Tính toán momen uốn đầu cần

Lm - Chiều dài của mỏ cần

- Tải trọng tác dụng lên hàng

- Lực quán tính tác dụng lên hàng

2 Trọng lượng mỏ cần Gm 5 kN

3 Chiều dài của mỏ cần Lm 0,9 m

4 Tải trọng tác dụng lên hàng 10,80 kN

Kí hiệu Kết quả Đơn vị Kí hiệu Kết quả Đơn vị

Tại Rmax, αmin 32 kN Q 270 kN

Tại Rtb, αtb 44 kN Q 370 kN

Tại Rmin, αmax 55 kN Q 470 kN

=> L2 = L4.sinα = (0,9 - 0,5.tanα).sinα ; L5 = L4.cosα = (0,9 - 0,5.tanα).cosα

Góc Độ Kí hiệu Cách tính Kết quả Đơn vị αmin 27 0 L1 L1 = 0,56 m αtb 41 0 L1 L1 = 0,66 m αmax 56 0 L1 L1 = 0,89 m

Góc Độ Kí hiệu Cách tính Kết quả Đơn vị αmin 27 0 L2 L2 = (0,9 - 0,5.tanα).sinα 0,78 m αtb 41 0 L2 L2 = (0,9 - 0,5.tanα).sinα 0,61 m αmax 56 0 L2 L2 = (0,9 - 0,5.tanα).sinα 0,29 m

Góc Độ Kí hiệu Cách tính Kết quả Đơn vị αmin 27 0 L3 L3 = 0,5.tanα 0,25 m αtb 41 0 L3 L3 = 0,5.tanα 0,43 m αmax 56 0 L3 L3 = 0,5.tanα 0,74 m

Góc Độ Kí hiệu Cách tính Kết quả Đơn vị αmin 27 0 L4 Lm - L3 0,65 m αtb 41 0 L4 Lm - L3 0,47 m αmax 56 0 L4 Lm - L3 0,16 m

Góc Độ Kí hiệu Cách tính Kết quả Đơn vị αmin 27 0 L5 L5 = (0,9 - 0,5.tanα).cosα 0,67 m αtb 41 0 L5 L5 = (0,9 - 0,5.tanα).cosα 0,57 m αmax 56 0 L5 L5 = (0,9 - 0,5.tanα).cosα 0,49 m

Góc Kí hiệu Thay số Kết quả Đơn vị

Tại Rmax ,αmin 27 0 M1 M1 = 270.[0,56 + 0,78] - 32.[0,67 + 2,3] 266,76 kN.m Tại Rtb ,αtb 41 0 M1 M1 = 370.[0,66 + 0,61] - 44.[0,57 + 2,3] 343,62 kN.m Tại Rmin ,αmax 41 0 M1 M1 = 470.[0,89 + 0,29] - 55.[0,16 + 2,3] 419,3 kN.m

Góc Kí hiệu Thay số Kết quả Đơn vị

Tại Rmax ,αmin 27 0 M2 M2 = 270.[0,56 + 0,78] - (32 + 10,80) [0,67 + 2,3] 234,68 kN.m Tại Rtb ,αtb 41 0 M2 M2 = 370.[0,66 + 0,61] - (44 + 10,80) [0,57 + 2,3] 312,62 kN.m Tại Rmin ,αmax 41 0 M2 M2 = 470.[0,89 + 0,29] - (55 + 10,80) [0,16 + 2,3] 392,73 kN.m

3.1.4.3 Sơ đồ tính cần α, – Góc nghiêng của cần,xilanh theo phương ngang

Dùng họa đồ vị trí xác định góc ,,ứng với 3 vị trí góc nâng cần αmin = 27 0 = 102 0 αtb = 41 0 = 88 0 αmax = 56 0 = 73 0

Bảng 3 1 Giá trị tải trọng tính toán IIa

Góc II a αmin 297 6,11 4,28 0,14 0,113 10,80 266,76 αtb 407 6,11 4,28 0,20 0,16 10,80 343,62 αmax 517 6,11 4,28 0,25 0,21 10,80 419,3

Bảng 3 2 Giá trị tải trọng tính toán IIb

Góc Q tt q cc q cp II b M αmin 405 8,3

3.1.4.4 Tính toán kết cấu thép cần phụ

* Các tải trọng tác dụng lên cần phụ:

+ q - Tải trọng phân bố do trọng lượng bản thân của cần phụ.

+ - Tải trọng quán tính của cần tác dụng lên cần khi di chuyển.

+ - Tải trọng gió tác dụng lên hàng trong mặt phẳng nâng hàng.

+ - Tải trọng gió phân bố tác dụng lên phần cần phụ, chỉ phần cần nằm ngoài cần chính mới chịu tác dụng.

+ - Tải trọng quán tính của hàng tác dụng lên cần khi di chuyển.

+ Qtt - Khối lượng hàng, thiết bị mang hàng và mỏ cần.

+ M - Mômen do tải trọng đặt lên mỏ cần tác dụng lên đầu cần. Đưa các lực về 2 phương X, z theo 2 tổ hợp tải trọng IIa, IIb:

Bảng 3 3 Giá trị tải trọng tính toán theo phương z (II a )

- Qtt.cosα - qcp.cosα - sinα - sinα M αmin - 264,63 - 3,81 - 0,05 - 4,90 266,76 αtb - 307,17 - 3,23 - 0,11 - 7,09 343,62 αmax - 289,10 - 2,39 0,17 - 8,95 419,3

Bảng 3 4 Giá trị tải trọng tính toán theo theo phương x (II a )

- Qtt.cosα - qcp.cosα sinα sinα M αmin - 134,84 - 1,94 0,10 9,62 266,76 αtb - 267,02 - 2,81 0,12 8,15 343,62 αmax - 428,61 - 3,55 0,12 6,04 419,3

Bảng 3 5 Giá trị tải trọng tính toán theo phương z (II b ) Gó c

- Qtt.cosα - qcp.cosα - sinα - sinα M - sinα - sinα αmin - 360,86 - 5,2 - 0,05 - 4,90 234,6

Bảng 3 6 Giá trị tải trọng tính toán theo phương x (II b )

Dùng phần mềm Sap 2000 để xác định nội lực trong tiết diện cần phụ.

Table: Element Forces - Frames, Part 1 of 2

Frame Station p V2 V3 T M2 M3 FrameElem m KN KN KN KN-m KN-m KN-m

3.1.4.5 Tính toán kết cấu thép cần chính

* Các tải trọng tác dụng lên cần phụ:

+ XA, ZA, ZB - Các phản lực liên kết với cần phụ, có hướng ngược lại

+ qcc - Tải trọng phân bố do khối lượng cần chính

+ - Tải trọng quán tính cần chính

+ - Tải trọng gió phân bố trong mặt phẳng nâng Đưa các lực về 2 phương x,z theo 2 tổ hợp tải trọng IIa,IIb:

-qcc cosα sinα ZA ZB

Bảng 3 8 Giá trị tải trọng tính toán theo phương x (II a )

Bảng 3 9 Giá trị tải trọng tính toán theo phương z (II b )

- qcc.cosα - qcp.cosα sinα sinα αmin - 134,84 - 1,94 0,10 9,62 αtb - 267,02 - 2,81 0,12 8,15 αmax - 428,61 - 3,55 0,12 6,04

Bảng 3 10 Giá trị tải trọng tính toán theo phương x (II b )

Góc - qcc.sinα - qcp.cosα II b sinα αmin - 134,84 - 1,94 0,10 9,62 αtb - 267,02 - 2,81 0,12 8,15 αmax - 428,61 - 3,55 0,12 6,04

Tính toán kiểm tra kết cấu thép

3.2.1 Tính toán kiểm tra kết cấu thép cần phụ

Chọn vật liệu chế tạo là thép

B = 740 (mm) Bo = 682 (mm) H = 880 (mm) h = 836 (mm)

Hình 3 7 Tiết diện cần phụ

+ Diện tích mặt cắt tiết diện:

= 740.880 - (682.836+2.836.12) = 60984 (mm 2 ) = 60984.10 -6 (m 2 ) + Momen tĩnh của tiết diện:

- Momen tĩnh của nưa tiết diện đối với trục X – X

- Momen tĩnh của nưa tiết diện đối với trục Y – Y

+ Momen quán tính của tiết diện đối với trục X – X

+ Momen quán tính của tiết diện đối với trục Y –

+ Momen chống uốn của tiết diện:

- Momen chống uốn của tiết diện đối với trục X – X

- Momen chống uốn của tiết diện đối với trục Y – Y

➔ Ứng suất tương đương là

+ Điều kiện bền có dạng:

+ [] - Ứng suất pháp cho phép của vật liệu

[] - Giới hạn chảy của thép C45, = 353 MPa n - Hệ số dự trữ bền

+ [] - Ứng suất tiếp cho phép của vật liệu

3.2.2 Tính toán kiểm tra kết cấu thép cần chính

Chọn vật liệu chế tạo là thép

B = 850 (mm) Bo = 764 (mm) H = 950 (mm) h = 900 (mm)

Hình 3 8 Tiết diện cần chính

+ Diện tích mặt cắt tiết diện:

= 850.950 - (764.900+2.900.22) = 80300 (mm 2 ) + Momen tĩnh của tiết diện:

- Momen tĩnh của nưa tiết diện đối với trục X – X

- Momen tĩnh của nưa tiết diện đối với trục Y – Y

+ Momen quán tính của tiết diện đối với trục X – X

+ Momen quán tính của tiết diện đối với trục Y –

+ Momen chống uốn của tiết diện:

- Momen chống uốn của tiết diện đối với trục X – X

- Momen chống uốn của tiết diện đối với trục Y – Y

➔ Ứng suất tương đương là

+ Điều kiện bền có dạng:

+ [] - Ứng suất pháp cho phép của vật liệu

[] - Giới hạn chảy n - Hệ số dự trữ bền

1 Giới hạn chảy của thép C45 353 MPa

2 Hệ số dự trữ bền n 5 kN

3 Ứng suất pháp cho phép của vật liệu []

+ [] - Ứng suất tiếp cho phép của vật liệu

3.2.3 Kiểm tra khối lượng của cần

+ Trọng lượng của cần được xác định theo công thức:

- Trọng lượng riêng của vật liệu chế tạo cần

F - Diện tích mặt cắt ngang của cần

Bảng tra Cách tính Kết quả Đơn vị

1 Trọng lượng riêng của vật liệu chế tạo cần 7,83 T/m 3

2 Diện tích mặt cắt ngang của cần phụ Fp 60984.10 -6 m 2

3 Chiều dài của cần Lc 9 m

4 Trọng lượng của cần phụ G 4,29 T

5 Trọng lượng của cần phụ Gp 4,5 T

7 Diện tích mặt cắt ngang của cần phụ Fc 80300.10 -6

8 Trọng lượng của cần chính Gc 5,5 T

Tính liên kết hàn

3.3.1 Thống kê các loại mối hàn

Hình 3 9 Mặt cắt mối hàn góc

Mối hàn góc là loại mối hàn có tiết diện ngang hình tam giác, được sử dụng để nối hai bề mặt vuông góc hoặc gần vuông góc với nhau Loại mối hàn này thường xuất hiện trong các liên kết chồng, liên kết chữ T và liên kết góc, đảm bảo độ bền và tính ổn định cho cấu trúc.

Mối hàn ở góc vuông giữa hai tấm thép có nhiều ưu điểm, bao gồm việc không cần xử lý các tấm thép liên kết, giúp tiết kiệm thời gian và công sức Hơn nữa, kim loại hàn dễ dàng điền đầy vào góc vuông, tạo ra sự liên kết chắc chắn và bền vững cho các cấu trúc.

Mối hàn có nhược điểm là ứng suất đường hàn phân bố phức tạp, dẫn đến trạng thái ứng suất phức tạp Điều này tạo ra sự tập trung ứng suất lớn, khiến cho mối hàn có khả năng chịu mỏi kém.

Loại liên kết này được sử dụng phổ biến trong việc chế tạo các kết cấu mới, với khả năng điều chỉnh vát mép thành đứng hoặc không vát mép tùy thuộc vào độ dày của chi tiết.

Hình 3 10 Mặt cắt mối hàn đối đầu

Các kim loại điền đầy, với khả năng kéo dài của tấm cơ bản, mang lại ưu điểm vượt trội về khả năng chịu lực Chúng phân bố ứng suất một cách đều đặn, tương tự như thép cơ bản, giúp giảm thiểu tình trạng tập trung ứng suất Điều này không chỉ làm giảm độ phức tạp của kết cấu mà còn tăng khả năng chịu tải trọng động.

- Nhược điểm: Với chiều dày tấm nối lớn thì cần phải vát mép, làm tăng thời gian gia công

3.3.2 Tính toán chiều dài đường hàn cho các mối hàn đặc trưng Độ bền đường hàn đối đầu thẳng góc được tính theo công thức:

= ≤ mk.Rh (Trang 76 - KCT) Trong đó:

N - Lực tính toán lh - Chiều dài tính toán của đường hàn

- Chiều dày đường hàn bằng chiều dày tấm nối

- Ứng suất tiếp của đường hàn đối đầu mk - Hệ số điều kiện làm việc

Rhk - Cường độ tín toán của đường hàn đối đầu chịu kéo hoặc nén

3.3.2.1 Tính toán mối hàn cần phụ

2 Chiều dài cần phụ Lp

3 Chiều dài tính toán của đường hàn lh Tr 76 [1] lh = Lp - 10 899

4 Chiều dày đường hàn bằng chiều dày tấm nối 11 mm

Hệ số tính đến tính chất quan trọng của bộ phận tính toán

- Hậu quả gây ra khi bị phá hủy m1 Tr 76 [1] 1

Hệ số tính đến khả năng hư hỏng bộ phận kết cấu trong quá trình khai thác, vận chuyển, lắp ráp, nó phụ thuộc vào loại cần trục m2 Tr 76 [1] 1

Hệ số tính đến mức độ chưa hoàn thiện tính toán do xác định ngoại lực hoặc lập sơ đồ tính không chính xác m3 Tr 76 [1] 1

8 Hệ số điều kiện làm việc mk Tr 76 [1] mk = m1m2m3 1

9 Cường độ tín toán của đường hàn đối đầu chịu kéo hoặc nén Rhc = 0,85.f

3.3.2.2 Tính toán mối hàn cần chính

* Trường hợp tải trọng II a

2 Chiều dài cần chính Lc

3 Chiều dài tính toán của đường hàn lh Tr 76 [1] lh = Lc - 10 899

9 Cường độ tín toán của đường hàn đối đầu chịu kéo hoặc nén Rhc = 0,85.f

* Trường hợp tải trọng II b

ST Đại lượng Kí Bảng tra Cách tính Kết Đơn vị

2 Chiều dài cần chính Lc

3 Chiều dài tính toán của đường hàn lh Tr 76 [1] lh = Lc - 10 899

9 Cường độ tín toán của đường hàn đối đầu chịu kéo hoặc nén Rhc Rhc = 0,85.f

TÍNH TOÁN CƠ CẤU CO GIÃN CẦN

Xác định hành trình xy lanh thủy lực

Cách tính Kết quả Đơn vị

1 Chiều dài của cần khi duỗi hết cỡ l1

2 Chiều dài của cần khi co hết cỡ l2 9060 mm

3 Hành trình của xy lanh thủy lực bằng độ dài cần phụ S S = l1 – l2 7000 mm

Xác định các lực tác dụng lên cơ cấu

Bỏ qua tác dụng của tải trọng gió và lực quán tính, chúng ta tiến hành tính toán cơ cấu trong trường hợp tổ hợp tải trọng khi xe nâng không di chuyển.

4.2 Các tải trọng tác dụng lên cơ cấu

– Tải trọng tính toán do khối lượng của hàng thiết bị mang hàng, mỏ cần, 308 / 418 / 561 (kN)

– Tải trọng di khối lượng cần phụ có thể kể đến hệ số động, = 40.1,1 = 44 (kN)

– Phán lực theo phương x tại khối A.

Lực ma sát trượt xuất hiện tại vị trí các tấm trượt trên bề mặt khung, phụ thuộc vào phản lực tại điểm tiếp xúc và hệ số ma sát trượt của vật liệu Vì bề mặt tấm trượt được làm bằng thép có độ cứng thấp hơn thép khung, nên hệ số ma sát trượt được chọn từ bảng 4.1.

Bảng 4 1 Hệ số ma sát trượt ( gần đúng) của một số vất liệu

Vật liệu Hệ số ma sát trượt

Gỗ rắn trên gỗ rắn 0,25

Lốp cao su trên đất cứng 0,40,6

4.3 Xác định lực đẩy của xy lanh thủy lực (*)

Lực đẩy của xilanh co giãn cần phải thắng được tất cả các lực tác dụng lên cơ cấu.

* Trường hợp 1: khi cần giãn dài.

Hình 4 1 Sơ đồ tính cơ cấu khi giãn cần

+ : ≥ (829,58 + 1121,86).0,2 + (308 + 44).sin – 144,68 = 405,41 kN + : ≥ (1068,49 + 1418,4).0,2 + (418 + 44).sin – 266,52 = 533,96 kN + : ≥ (918,89 + 1268,02).0,2 + ( 528 + 44).sin – 494,16 = 417,43 kN

Vậy lực đẩy cần thiết: = 533,96 (kN)

* Trường hợp 2: khi thu cần

Hình 4 2 Sơ đồ tính cơ cấu khi thu cần

+ : ≥ (829,58 + 1121,86).0,2 - (308 + 44).sin + 144,68 = 375,16 kN + : ≥ (1068,49 + 1418,4).0,2 - (418 + 44).sin + 266,52 = 460,79 kN + : ≥ (918,89 + 1268,02).0,2 - ( 528 + 44).sin + 494,16 = 457,33 kN

Xác định các kích thước của xylanh: Đường kính trong của xy lanh:

* Trường hợp 1: khi giãn cần

Pk - áp suất định mức của bơm , Pk = 260 kG/cm 2

P - tổng tổn hao áp suất của chất lỏng từ bơm đến xilanh thuỷ lực

Ph - tổng tổn hao trên đường ống cao áp

Pc - tổng tổn thất trên đường ống thấp áp

Thông thường có P = 0,12Pk = 0,12.260 = 31,2 kG/cm 2 ;

 - hiệu suất cơ khí của xylanh ,  = 0,96 ;

c - hiệu suất cặp bản lề hai đầu cần piston , c = 0,98.

Do < nên ta chọn = = 20 (cm)

 : Hệ số tỉ lệ giữa đường kính piston và cần piston,  = 1,6. d  20.

Tính các thông số còn lại của xilanh thủy lực

- Chọn xilanh thuỷ lực thành mỏng, tứclà chịu nén.

- Chiều dày thành xilanh được xác định theo công thức :

[  ] – ứng suất cho phép của vật liệu chế tạo xylanh ,với vật liệu chế tạo xilanh là thép 45 có = 450 (MPa)

– Áp suất làm việc an toàn của xilanh = (260 – 31,2).0,96.0,98

⟶ chọn � = 1,1 (cm). Đường kính ngoài của xilanh.

Kiểm nghiệm lại điều kiện = = 1,15 < 1,18

Hình 4 3 Sơ đồ kết cấu xy lanh thuỷ lực co dãn cần

1-Vòng lắp xy lanh với giá; 2-Nắp trên; 3,4,5,10,11-Phớt chắn dầu;

6-Đường dẫn dầu vào; 7-Vỏ xy lanh; 8-Cần pistôn; 9-Vòng chắn phớt;

12-Quả piston; 13,14-Đai ốc; 15-Nắp dưới

S – Hành trình xilanh, S = 700 (cm) e – Khoảng cách từ điểm chết trên của piston đến đầu mép của vòng móc trên cần piston, e = 60 (cm)

Kiểm tra bền cần piston:

Vậy cần piston được kiểm tra theo điều kiện ổn định: σ = ≤ [σ]

F - diện tích tiết diện cần piston, F = = = 132,66 cm 2 ;

Sxl - Lực tác động nên cần piston, = 533,96 (kN) = 53396 (kG)

Ứng suất cho phép của vật liệu làm cần piston được xác định là [σ] = 2250 (kG/) Hệ số chiết giảm ứng suất cho phép, ký hiệu là φ, phụ thuộc vào độ mảnh của cần Để tính toán, bán kính quán tính cực tiểu được ký hiệu là imin, với imin = ix = iy Mômen chống uốn của tiết diện theo phương x được ký hiệu là Jx, được tính bằng công thức Jx = ∑.d^4 / 64.

Tra bảng hệ số � với thép CT45, tài liệu [5]

Hình 4 4 Sơ đồ tính cần piston cơ cấu co giãn cần

Kiểm tra lực phát động của cơ cấu:

+ Lực phát động của cơ cấu phải thắng được lực cản chuyển động chuyển động của cơ cấu tác dụng lên cần piston khi giãn cần

Ph - Tổng tổn hao trên đường ống cao áp, Ph = 0,12.Pb ;

Pc - Tổng tổn thất trên đường ống thấp áp , Pc = 0,2.Pb ;

Ta có: = 533,96 kN, Vậy Ppd > (thỏa mãn) t

+ Lực phát động của cơ cấu phải thắng được lực cản chuyển động chuyển động của cơ cấu tác dụng lên cần piston khi co cần

Ta có: = 460,79 (kN), Vậy Ppd > (thỏa mãn)

Xác định lưu lượng cần thiết để cho xylanh co giãn cần hoạt động:

Q = F.v = 4 v, t v - Vận tốc của xilanh co giãn cần, có v = (0,1 - 0,2) m/s, chọn v = 0,15m/s.

Xác định lưu lượng riêng của bơm:

+ Lưu lượng riêng của bơm được xác định theo công thức:

Q - lưu lượng cần thiết để cho một xilanh nâng cần hoạt động,

Q = 282 (l/ph) = 282.10 3 (cm3 /ph) n - tốc độ quay của bơm , chọn n = 2000 (v/ph)

tb - hiệu suất trung bình của bơm, tb = 0,95

Xác định lực đẩy của xy lanh thủy lực (*)

Lực đẩy của xilanh co giãn cần phải thắng được tất cả các lực tác dụng lên cơ cấu.

* Trường hợp 1: khi cần giãn dài.

Hình 4 1 Sơ đồ tính cơ cấu khi giãn cần

+ : ≥ (829,58 + 1121,86).0,2 + (308 + 44).sin – 144,68 = 405,41 kN + : ≥ (1068,49 + 1418,4).0,2 + (418 + 44).sin – 266,52 = 533,96 kN + : ≥ (918,89 + 1268,02).0,2 + ( 528 + 44).sin – 494,16 = 417,43 kN

Hình 4 2 Sơ đồ tính cơ cấu khi thu cần

+ : ≥ (829,58 + 1121,86).0,2 - (308 + 44).sin + 144,68 = 375,16 kN + : ≥ (1068,49 + 1418,4).0,2 - (418 + 44).sin + 266,52 = 460,79 kN + : ≥ (918,89 + 1268,02).0,2 - ( 528 + 44).sin + 494,16 = 457,33 kN

Xác định các kích thước của xylanh: Đường kính trong của xy lanh:

* Trường hợp 1: khi giãn cần

Pk - áp suất định mức của bơm , Pk = 260 kG/cm 2

P - tổng tổn hao áp suất của chất lỏng từ bơm đến xilanh thuỷ lực

Ph - tổng tổn hao trên đường ống cao áp

Pc - tổng tổn thất trên đường ống thấp áp

Thông thường có P = 0,12Pk = 0,12.260 = 31,2 kG/cm 2 ;

 - hiệu suất cơ khí của xylanh ,  = 0,96 ;

c - hiệu suất cặp bản lề hai đầu cần piston , c = 0,98.

Do < nên ta chọn = = 20 (cm)

 : Hệ số tỉ lệ giữa đường kính piston và cần piston,  = 1,6. d  20.

Tính các thông số còn lại của xilanh thủy lực

- Chọn xilanh thuỷ lực thành mỏng, tứclà chịu nén.

- Chiều dày thành xilanh được xác định theo công thức :

[  ] – ứng suất cho phép của vật liệu chế tạo xylanh ,với vật liệu chế tạo xilanh là thép 45 có = 450 (MPa)

– Áp suất làm việc an toàn của xilanh = (260 – 31,2).0,96.0,98

⟶ chọn � = 1,1 (cm). Đường kính ngoài của xilanh.

Kiểm nghiệm lại điều kiện = = 1,15 < 1,18

Hình 4 3 Sơ đồ kết cấu xy lanh thuỷ lực co dãn cần

S – Hành trình xilanh, S = 700 (cm) e – Khoảng cách từ điểm chết trên của piston đến đầu mép của vòng móc trên cần piston, e = 60 (cm)

Kiểm tra bền cần piston:

Vậy cần piston được kiểm tra theo điều kiện ổn định: σ = ≤ [σ]

F - diện tích tiết diện cần piston, F = = = 132,66 cm 2 ;

Sxl - Lực tác động nên cần piston, = 533,96 (kN) = 53396 (kG)

Ứng suất cho phép của vật liệu làm cần piston được xác định là [σ] = 2250 (kG/) Hệ số chiết giảm ứng suất cho phép, ký hiệu là φ, phụ thuộc vào độ mảnh của cần Bán kính quán tính cực tiểu được ký hiệu là imin và có giá trị imin = ix = iy Mômen chống uốn của tiết diện theo phương x được ký hiệu là Jx và được tính theo công thức Jx = ∑.d^4 / 64.

Tra bảng hệ số � với thép CT45, tài liệu [5]

Hình 4 4 Sơ đồ tính cần piston cơ cấu co giãn cần

Kiểm tra lực phát động của cơ cấu:

+ Lực phát động của cơ cấu phải thắng được lực cản chuyển động chuyển động của cơ cấu tác dụng lên cần piston khi giãn cần

Ph - Tổng tổn hao trên đường ống cao áp, Ph = 0,12.Pb ;

Pc - Tổng tổn thất trên đường ống thấp áp , Pc = 0,2.Pb ;

Ta có: = 533,96 kN, Vậy Ppd > (thỏa mãn) t

+ Lực phát động của cơ cấu phải thắng được lực cản chuyển động chuyển động của cơ cấu tác dụng lên cần piston khi co cần

Ta có: = 460,79 (kN), Vậy Ppd > (thỏa mãn)

Xác định lưu lượng cần thiết để cho xylanh co giãn cần hoạt động:

Q = F.v = 4 v, t v - Vận tốc của xilanh co giãn cần, có v = (0,1 - 0,2) m/s, chọn v = 0,15m/s.

Xác định lưu lượng riêng của bơm:

+ Lưu lượng riêng của bơm được xác định theo công thức:

Q - lưu lượng cần thiết để cho một xilanh nâng cần hoạt động,

Q = 282 (l/ph) = 282.10 3 (cm3 /ph) n - tốc độ quay của bơm , chọn n = 2000 (v/ph)

tb - hiệu suất trung bình của bơm, tb = 0,95

TÍNH TOÁN CƠ CẤU NÂNG CẦN

Xác định hành trình của xilanh thủy lực

Dựa vào họa đồ vị trí của cần để xác định hành trình của xilanh thủy lực

Xác định lực đẩy của xilanh thủy lực

Lực đẩy của xilanh thủy lực nâng là phản lực lớn nhất tại vị trí liên kết với xilanh nâng, ảnh hưởng đến tất cả các vị trí của cần mang hàng.

Trong lòng của cần chính và cần phụ, còn có xilanh co giãn cần, có khối lượng tương đối lớn Tuy nhiên, khối lượng này không ảnh hưởng đến việc tính toán kết cấu thép của cần, mà chỉ tác động đến lực nâng của xilanh nâng cần.

-qcc cosα sinα ZA ZB

Bảng 5 2 Giá trị tải trọng tính toán theo phương x (II a )

Tính toán xilanh thủy lực

Đường kính trong của xilanh được xác định dựa trên lực cản tác động lên cần piston và áp lực làm việc trong cơ cấu.

Sn - Lực cản tác dụng lên xilanh z - Số xilanh thủy lực nâng làm việc đồng thời

Pk - Áp lực dầu công tác trong cơ cấu,

- Tổn hao áp lực trong hệ thống

- Hiệu suất cơ khí của xilanh thủy lực

- Hiệu suất của cặp ổ liên kết khớp

1 Lực cản tác dụng lên xilanh Sn

2 Số xilanh thủy lực nâng làm việc đồng thời z 2

3 Áp suất công tác trong hệ thống thủy lực Pk 280 kG/cm 2

4 Tổn hao áp lực trong hệ thống 33,6 kG/cm 2

5 Hiệu suất cơ khí của xilanh thủy lực Tr 215

6 Hiệu suất của cặp ổ liên kết khớp Tr 215

7 Đường kính trong của xilanh Dt 24,920 cm

Chọn Dt = 25 cm = 250 mm = 2,5 dm = 0,25 m

5.3.2 Tính đường kính cần piston Đường kính cần piston d được xác định theo tỷ số

1 Áp lực công tác 0,8 Thông thường = 0,6 ÷ 0,8

3 Đường kính cần dc 20 cm

Chọn XLTL thành mỏng, tức ≤ 1,18, khi đó thành xilanh chịu nén

Chiều dày thành xilanh được xác định theo công thức: ≥

Dn - Đường kính ngoài của xilanh

Dt - Đường kính trong của xilanh

Pk - Áp lực dầu công tác trong cơ cấu

- Ứng suất cho phép vật liệu chế tạo xilanh

Kết quả Đơn vị Chi chú

1 Đường kính trong của xilanh Dt 25 cm

2 Áp lực dầu công tác trong cơ cấu Pk 280 kG/cm 2

3 Ứng suất cho phép vật liệu chế tạo xilanh

Theo Bảng Thép cacbon chất lượng theo tiêu chuẩn Nga GOST 1050 Chọn Thép C45

5 Chiều dày thành xilanh 1,98 cm➔ Chọn = 2 (cm)

5.3.4 Tính đường kính ngoài xilanh

T Đại lượng Kí hiệu Công thức Kết quả Đơn vị

2 Chiều dày thành xilanh 2 cm

3 Đường kính ngoài của xilanh Dn Dn ≥ Dt + 2 29 cm

Kiểm tra lại nghiệm điều kiện ≤ 1,18

5.3.5 Xác định hành trình của xilanh

Trong đó: l1 - Chiều dài của xilanh khi cần ơ chiều cao nâng lớn nhất l2 - Chiều dài của xilanh khi cần ơ chiều cao nâng nhỏ nhất

T Đại lượng Kí hiệu Công thức Kết quả Đơn vị

1 Chiều dài của xilanh khi cần ơ chiều cao nâng lớn nhất l1 5000 mm OB

2 Chiều dài của xilanh khi cần ơ chiều cao nâng nhỏ nhất l2 2500 mm OA

3 Hành trình của xilanh S = l1 – l2 2500 mm

5.3.6 Chiều dài của cần piston lc = S + e

S - Hành trình của xilanh e - Bề dày của piston và khe hơ cần thiết

1 Hành trình của xilanh S 2500 mm

2 Bề dày của piston và khe hơ cần thiết e 300 mm

3 Chiều dài của cần piston lc lc = S + e 2800 mm = 280 (cm)

5.3.7 Kiểm tra bền cần piston

- Đường kính cần piston: dc = 20 (cm)

- Chiều dài cần: lc = 280 (cm)

Kiểm tra bền cần piston theo điều kiện ổn định:

F - Diện tích tiết diện cần

Sn - Lực tác động của xilanh

- Ứng suất vật liệu chế tạo xilanh

- Hệ số chiết giảm ứng suất

- Hệ số liên kết imin - Bán kính của tiết diện

Jx - Mô men chống uốn của tiết diện theo phương x

T Đại lượng Kí hiệu Công thức Kết quả Đơn vị Ghi chú

1 Lực tác động của xilanh Sn

2 Đường kính cần piston dc 20 cm dc = d

3 Diện tích tiết diện cần F F = 314,15 cm 2

5 Chiều dài cần l 280 cm lc = l

6 Mô men chống uốn của tiết diện theo phương x Jx

7 Bán kính của tiết diện imin imin = ix = iy = 5 cm

11 Hệ số chiết giảm ứng suất

= + ( - ) 0,34 phụ thuộc vào độ mảnh

12 Ứng suất vật liệu chế tạo xilanh 2069 kG/cm 2

13 Ứng suất cho phép 3530 kG/cm 2

≤ -> Cần piston của xilanh đủ bền

Hình 5 1 Sơ đồ kết cấu xi lanh thủy lực nâng cần

5.3.7 Kiểm tra lực phát động lên cơ cấu

Ppd - Lực phát động lên cơ cấu

Pk - Áp lực của dầu

-Tổn thất áp lực trên đường ống cao áp

-Tổn hao áp lực trên đường ống thấp áp

Dt - Đường kính trong của xilanh d - Đường kính cần piston

T Đại lượng Kí hiệu Công thức Kết quả Đơn vị Ghi chú

2 Tổn thất áp lực trên đường ống cao áp = 0,12.Pk 33,6

3 Tổn hao áp lực trên đường ống thấp áp = 0,2.Pk 56

5 Đường kính cần piston d 20 cm dc = d

6 Lực phát động lên cơ cấu Ppd

TÍNH TOÁN CƠ CẤU XOAY CHỐT

Xác định hành trình của xi lanh thủy lực

- Chiều cao lớn nhất của xilanh

- Chiều cao nhỏ nhất của xi lanh

Xác định lực đẩy của xilanh thủy lực

Cơ cấu xoay chốt chỉ hoạt động khi container được đặt hoàn toàn trên mặt đất hoặc lên xe ô tô Lực cản tác động vào cần piston của hộp mơ khóa bao gồm trọng lượng của hộp mơ khóa và trọng lượng của thanh kéo, được xác định theo thực tế.

Do đó, mômen phát sinh ơ các phần tư có chuyển động của cơ cấu bằng lực kéo xilanh nhân với cánh tay đòn nên ta có:

Q- Trọng lượng hộp mơ khóa và thanh kéo, Q = 50 kg

Tính toán xilanh thủy lực

Đường kính trong của xilanh được xác định dựa vào lực cản tác động lên cần piston và áp lực làm việc trong hệ thống.

Pk - Áp lực dầu công tác trong cơ cấu, Pk - Tổn hao áp lực trong hệ thống

- Hiệu suất cơ khí của xylanh

- Hiệu suất cặp bản lề hai đầu cần piston

6.3.2 Tính đường kính cần piston Đường kính cần piston d được xác định theo tỷ số -> d - được tra bảng theo áp lực công tác,

T Đại lượng Kí hiệu Bảng tra Kết quả Đơn vị

Chọn XLTL thành mỏng, tức ≤ 1,18, khi đó thành xilanh chịu nén

Chiều dày thành xilanh được xác định theo công thức: ≥

Pk - Áp lực dầu công tác trong cơ cấu

- Ứng suất cho phép vật liệu chế tạo xilanh

6.3.4 Tính đường kính ngoài xilanh

- Chiều dày thành xilanh Kiểm tra lại nghiệm điều kiện ≤ 1,18

6.3.5 Xác định hành trình của piston

Trong đó: l1 - Chiều dài của xilanh khi cần ơ chiều cao nâng lớn nhất l2 - Chiều dài của xilanh khi cần ơ chiều cao nâng nhỏ nhất

6.3.6 Chiều dài của cần piston l = S + e

S – Hành trình của xilanh e – bề dày của piston và khe hơ cần thiết

6.3.7 Kiểm tra bền cần piston

Kiểm tra bền cần piston theo điều kiện ổn định

F - Diện tích tiết diện cần F Sn - Lực tác động của xilanh

- Hệ số chiết giảm ứng suất, phụ thuộc vào độ mảnh

- Hệ số liên kết imin - Bán kính của tiết diện imin = ix = iy Jx - Mô men chống uốn của tiết diện theo phương x

Jx 6.3.7 Kiểm tra lực phát động lên cơ cấu

Ppd – Lực phát động lên cơ cấu

Pk - Áp lực của dầu

-Tổn thất áp lực trên đường ống cao áp

-Tổn hao áp lực trên đường ống thấp áp

Dt - Đường kính trong của xilanh d - Đường kính cần piston

TÍNH HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC

Giới thiệu hệ thống thủy lực

Hình 7 1 Sơ đồ truyền động thủy lực xe nâng kiểu cần

1- Thùng dầu; 2- Bầu làm mát; 3- Van an toàn, 4- Phin lọc, 5- Bộ phân phối, 6- Cụm tiết lưu, van 1 chiều; 7- Xilanh xoay chốt; 8- Cụm tiết lưu, van 1 chiều; 9- Xilanh co giãn khung; 10- Cụm tiết lưu, van 1 chiều; 11- Xilanh cân bằng trọng tâm khung;12-Cụm tiết lưu, van 1 chiều; 13- Xilanh co dãn cần, 14- Cụm tiết lưu KĐC, van 1 chiều; 15- Xilanh nâng cần; 16 – Đường ống thủy lực; 17- Tiết lưu không điều chỉnh; 18- Xilanh thủy lực trợ lái; 19- Bơm thủy lực; 20-

Van giảm áp lực (giảm liên tục); 21- Van đóng mở hệ thống

Nguyên lý hoạt động

Khi động cơ hoạt động, dầu thủy lực từ thùng dầu 1 được hút vào bơm thủy lực và sau đó được bơm lên cao áp qua đường ống tới bộ phân phối Bộ phân phối thủy lực có 5 đơn nguyên điều khiển, bao gồm: phân phối chất lỏng cho cơ cấu xoay chốt, co giãn khung, cân bằng trọng tâm khung, co dãn cần và nâng cần Người điều khiển sử dụng tay gạt để điều chỉnh dầu cao áp cung cấp cho các xylanh thủy lực Sau khi làm việc, chất lỏng trong xylanh sẽ quay về bộ phân phối qua đường ống dẫn về thùng dầu Xylanh thủy lực nâng cần là xylanh một chiều, chỉ hoạt động khi nâng, do đó cần có van tiết lưu một chiều để cấp dầu cho xylanh nâng mà không cho hàng rơi xuống khi mất áp, đồng thời điều chỉnh tốc độ khi hạ hàng.

Tính chọn bơm thủy lực

7.3.1 Phân tích lựa chọn loại bơm

Bơm thủy lực là thiết bị biến đổi đổi năng lượng, dùng để biến đổi cơ năng của động cơ lai bơm thành thế

Bơm thể tích được phân hai thành

Bơm có lưu lượng ổn định:

Bơm có thể điều chỉnh được lưu lượng:

Bơm bánh răng Bơm cánh gạt Bơm piston hướng kính

Bơm có kết cấu tương đối đơn giản và kích thước nhỏ gọn, dễ chế tạo, với mômen quán tính thấp Điều này giúp bơm hoạt động hiệu quả với lưu lượng lớn, có thể đạt tới 1800 lít/phút và số vòng quay lên tới 4000 vòng/phút, mang lại ý nghĩa quan trọng trong việc tối ưu hóa hiệu suất máy.

Nhược điểm của việc không thực hiện áp suất làm việc đúng cách là sự điều chỉnh nhỏ, dẫn đến tình trạng mặt đầu của lưu lượng và áp suất cánh bơm bị ảnh hưởng Khi bơm hoạt động mòn theo thời gian với số vòng quay không đổi, hiệu suất bơm sẽ giảm đáng kể.

So với bơm bánh răng và bơm cánh gạt, bơm piston roto hướng trục có ưu điểm hơn.

Bơm có thiết kế đơn giản, gọn nhẹ và bền chắc, đảm bảo độ tin cậy cao khi hoạt động với vòng quay lớn Việc điều khiển bơm cũng rất dễ dàng.

Tạo ra áp suất cao với lưu lượng từ 160 đến 220 kg/cm², cho phép điều chỉnh lưu lượng một cách linh hoạt mà vẫn duy trì ổn định áp suất và số vòng quay làm việc.

Hiệu suất tương đối cao

Bơm được chọn lựa dựa trên tiêu chuẩn liên quan đến lưu lượng cần thiết cho hệ thống, tùy thuộc vào trạng thái hoạt động của máy Trong trường hợp lưu lượng công tác lớn nhất, bơm phải đáp ứng đủ yêu cầu để phục vụ hiệu quả cho hệ thống.

Khi máy nâng hoạt động, các cơ cấu của nó không hoạt động đồng thời Do đó, lưu lượng bơm được chọn theo cơ cấu có lưu lượng lớn nhất, đó chính là cơ cấu nâng.

- Lưu lượng của chất lỏng công tác:

Ql = (l/ph) (CT - Trang 215/MNTH) Trong đó:

Vn - Vận tốc nâng hàng danh nghĩa

Ql - lưu lượng của chất lỏng công tác (l/ph)

Bảng tra Kết quả Đơn vị

1 Vận tốc nâng hàng danh nghĩa V n

3 Lưu lượng bơm Ql 1,225.10 -3 m 3 /ph

- Vận tốc nâng hàng của bơm:

Vnmax = (m/ph) (CT Trang 216/MNTH)

T Đại lượng Kí hiệu Bảng tra Kết quả Đơn vị

1 Lưu lượng bơm Ql 1,225 l/ph

2 Đường kính trong của xilanh Dt 0,25 m

Vận tốc nâng hàng lớn nhất của máy Vnmax đạt 6247,5 m/phút Áp suất của bơm được xác định dựa trên áp suất của chất lỏng công tác cung cấp cho xilanh thủy lực.

PXL: Áp suất chất lỏng làm việc trong xilanh thủy lực được xác định căn cứ vào tải trọng bên ngoài tác dụng lên piston của xilanh thủy lực

: Tổng tổn hao áp suất do ma sát giữa chất lỏng thủy lực đi từ bơm đến các xilanh

: tổng tổn hao áp suất do ma sát giữa chất lỏng với thành ống ơ trên đường ống cao áp

STT Đại lượng Kí hiệu

+ Đối với bơm piston hướng trục

2 Áp suất làm việc P 210 ÷ 450 bar

1 bar = 1 KG/cm 2 210 ÷ 450 KG/cm 2

+ Đối với bơm piston hướng kính

2 Áp suất làm việc P 450 ÷ 700 bar

1 bar = 1 KG/cm 2 450 ÷ 700 KG/cm 2

Kí hiệu Cách tính Tra bảng

1 PXL 18MPa = 180 daN/cm 2 Tr 164 [3] 180 KG/cm 2

4 Pbơm Pbơm = PXL + 240,8 ÷ 245,6 KG/cm 2

-> Chọn bơm piston roto hướng trục của hãng Kawasaki kiểu M3X200

1 Lưu lượng Ql Ql = Qv.v 45 l/ph

2 Áp suất làm việc của bơm Pbơm 245 KG/cm 2

* Xác định lưu lượng công tác của xilanh

1 Đường kính trong của xilanh nâng D t 25 cm 2,5 dm

4 Lưu lượng công tác của xilanh Q Q = F.vn 234,375 l/ph

* Công suất cần thiết để dẫn động bơm

- Hiệu suất cơ giới của bơm

- Hiệu suất thể tích của bơm

Ql - Lưu lượng của bơm

Bảng 7 1 Tính toán công suất của bơm

2 Áp suất dầu công tác P 180 KG/cm 2

3 Hiệu suất cơ khí của xilanh thủy lực Tr 216 [3] 0.96

4 Hiệu suất thể tích của bơm Tr 216 [3] 0,98

Bảng 7 2 Các thông số kỹ thuật

STT Đại lượng Kí hiệu Giá trị Đơn vị

1 Lưu lượng làm việc max bơm Qlvmax 195 cm 3 /vg

2 Áp lực lớn nhất bơm Pmax 34,3 MPa

3 Số vòng quay lớn nhất của trục nmax 1900 Vg/ph

5 Khối lượng của bơm m 42 kg

Hình 7 2 - Bơm piston roto hướng trục của hãng Kawasaki kiểu M3X200

Bảng 7 3 - Các thông số kích thước của bơm

Chọn dầu thủy lực

7.4.1 Yêu cầu đối với dầu thủy lực

- Có khả năng bôi trơn tốt các bề mặt tiếp xúc khi nhiệt độ và áp suất làm việc có sự thay đổi lớn

- Trong khoảng nhiệt độ làm việc, độ nhớt ít phụ thuộc vào nhiệt độ

- Có tính trung hòa (trơ với các bề mặt) kim loại, hạn chế được khả năng xâm nhập của khí nhưng dễ dàng tách khí ra.

- Giữ được tính chất cơ học và hóa học trong một thời gian dài ơ điều kiện bảo vệ bình thường

- Có thời hạn phục vụ lâu, chịu được nhiệt độ cao, có khả năng chống hóa nước và oxi hóa.

- Bản thân chất lỏng, hơi của nó và các chất do quá trình phân hủy chất lỏng không gây độc hại lớn.

- Có mô đun đàn hồi lớn

- Ít bị sủi bọt, có khối lượng riêng nhỏ

- Có tính dẫn nhiệt tốt, hệ số nơ nhiệt thấp và nhiệt dung riêng lớn

Sản phẩm không hút ẩm và có khả năng hòa tan trong nước thấp, giúp dễ dàng tách nước khi bị lẫn Tính chất làm việc của sản phẩm không bị ảnh hưởng khi lượng nước dưới 1%.

- Có tính cách điện tốt, kể cả khi bị bẩn

- Trong trường hợp đặc biệt có thể cho phép có mùi, nhưng yêu cầu chung là không có mùi và trong suốt

- Dễ sản xuất, giá thành rẻ

- Ít hòa tan trong nước và không khí

7.4.2 Phân loại theo tính chất của dầu

Trong những yêu cầu trên, dầu khoáng chất thỏa mãn được đầy đủ nhất sau đây là ký hiệu các loại dầu theo tiêu chuẩn DIN51524:

+ H: Dầu khoáng chất có tính trung hòa (tính trơ) với các bề mặt kim loại, hạn chế được khả năng xâm nhập của khí và dê dàng tách khí.

+ L: Dầu khoáng chất có thêm chất phụ gia để tăng tính chất cơ học và hóa học trong thời gian vận hành dài.

+ P: Dầu khoáng chất có thêm chất phụ gia đẻ giảm sự mài mòn và khả năng tăng chịu trọng lớn.

7.4.3 Lựa chọn dầu phù hợp theo ứng dụng thực tế

- Theo áp suất làm việc: Thông thường sư dụng dầu khoáng chất như sau:

+ HL cho những yêu cầu đơn giản với áp suất làm việc nhỏ hơn 200 Bar. + HLP cho những yêu cầu với áp suất làm việc lớn hơn 200 Bar.

- Theo nhiệt độ làm việc lớn nhất của hệ thống:

+ Nhiệt độ làm việc lớn nhất 35 độ C: VG 10.

+ Nhiệt độ làm việc lớn nhất 80 độ C: VG 46, VG 68, VG 100. Ở Việt Nam sư dụng phổ biến nhất là dầu VG 32, VG 46 và VG 68.

Từ ứng dụng thực tế trên ta chọn dầu thủy lực Energol HL-XP 46

Energol HL-XP 46 Phương pháp thử Đơn vị Trị số tiêu biểu

Khối lượng riêng ơ 15 0 C ASTM 1298 Kg/l 0,876 Điểm chớp cháy cốc kín ASTM D93 0 C 216 Độ nhớt động học ơ 40 0 C ASTM D445 cSt 46 Độ nhớt động học ơ 100 0 C ASTM D445 cSt 5,4

Chỉ số độ nhớt ASTM D2270 – 108 Điểm rót chảy ASTM D97 0 C -30

Trị số trung hòa ASTM D664 mgKOH/g 0,2

Thư tải FZG (A/16.6/140) Cấp tải đạt >12

* Độ nhớt động Độ nhớt động là tỷ số giữa hệ số nhớt động lực với khối lượng riêng của chát lỏng

= (m/s 2 ) (CT - Trang 11/TĐTK) Trong đó:

- Độ nhớt động lực (Pa.s)

1 Độ nhớt động lực Tr 53 [4] 17,17.10 -6 Pa.s

2 Khối lượng riêng của dầu Tr 10 [4] 914 kg/m 3

Chọn bể dầu (thùng dầu)

Bể dầu là thành phần quan trọng trong hệ thống thủy lực, có chức năng chứa đựng dầu cần thiết cho hoạt động của máy Tùy thuộc vào thiết kế của máy, bể dầu có thể được tích hợp liền trong thân máy hoặc được thiết kế dưới dạng thùng riêng biệt đặt bên ngoài.

- Cung cấp cho hệ thống làm việc theo chu trình kín (cấp và nhận dầu chảy về)

- Giải tỏa nhiệt sinh ra trong quá trình bơm dầu làm việc

- Lắng đọng các chất cạn bã trong quá trình làm việc

1- Đến bơm; 2-Dầu từ hệ thống; 3- Vách ngăn; 4-Đáy bể dầu; 5-Bộ lọc h

Hình 7 4 Cách bố trí thùng dầu

1-Động cơ điện; 2- Ống nén; 3-Bộ lọc;4- Phía hút;5- Vách ngăn;6-Phía xả; 7-Mắt dầu;8-Đổ dầu;9-Ống xả

STT Đại lượng Kí hiệu Công thức Đơn vị 1 Đối với các loại bể dầu di chuyển (bể dầu trên các xe vận chuyển)

2 Đối với các loại bể dầu cố đinh (Trong các máy, dây chuyển)

Qv - Lưu lượng (lít/phút)

1 Đối với các loại bể dầu di chuyển V 1,5.Ql 1200 lít

Chọn van thủy lực

- Trong hệ thống thủy lực van an toàn làm nhiệm vụ giữ cho áp suất của dầu không đổi trong hệ thống thủy lực

Van an toàn trong hệ thống thủy lực có tác dụng kiểm soát áp suất dầu, ngăn không cho áp suất vượt quá mức quy định nhằm tránh tình trạng quá tải Khi áp suất tăng cao, van sẽ mở ra, cho phép dầu chảy về thùng chứa, từ đó giúp giảm áp suất về mức an toàn đã được điều chỉnh trước.

Hình 7 5 Mặt cắt van an toàn

1- Thân van;2-Pisotn; 3- Lò xo; 4-Trục dẫn hướng; 5- Đầu giảm chấn; 6- Đai giữ

Bảng 7 4 Các thông số kỹ thuật của van an toàn ST

1 Áp suất dầu lớn nhất Pmax 21 MPa

Lựa chọn dựa vào thông số áp suất dầu công tác P = 18 Mpa và lưu lượng dầu

➔ Loại van an toàn Yuken HT-

Hình 7 6 Kích thước van an toàn

* Mục đích: Điều khiển hướng của dòng chất thông qua đó điều khiển chuyển động của thiết bị chấp hành.

Hình 7 7 Mặt cắt van phân phối

1- Piston bậc;2- Vỏ của van

Giá trí Đơn vị Ghi chú

1 Áp suất dầu lớn nhất Pmax 21 MP a

Lựa chọn dựa vào thông số áp suất dầu công tác P = 18 MPa và lưu lượng dầu

➔ Loại van phân phối Yuken

2 Lưu lượng tối đa Qlmax 100 l/ph

Hình 7 8 Kích thước van phân phối

* Tác dụng: Để giữ cho chất lỏng chỉ chảy theo một chiều

* Mục đích của lò xo:

Van được thiết kế để ép chặt vào đế van, ngăn chặn hiện tượng chảy ngược của chất lỏng Khi chất lỏng có xu hướng chảy ngược, áp lực chính của nó sẽ làm cho nắp van được ép chặt vào đế, đảm bảo không cho chất lỏng chảy ngược lại.

Đặt ơ đường ra của bơm để ngăn chặn dầu chảy về bể và đặt ơ cưa hút của bơm để giữ dầu trong bơm Việc này là cần thiết khi sử dụng hai bơm dầu chung cho một hệ thống nhằm giảm thiểu tiêu hao công suất.

Hình 7 9 Mặt cắt van một chiều

1-Vỏ;2- Nắp vỏ;3-Piston có đầu côn;4-Lò xo;5-Đế; a,b- Các cửa cho dầu chảy qua

Giá trị Đơn vị Ghi chú

1 Áp suất dầu lớn nhất Pmax 25 MPa Lựa chọn dựa vào thông số áp suất dầu công tác P = 18 MPa và lưu lượng dầu Đổi 250 bar = 25 MPa

➔ Loại van một chiều Yuken

CPDG 06 Tiêu chuẩn: JIS Kiểu van (Type): CPDG

3 Lưu lượng làm việc max Qlmax 125 l/ph

4 Kích thước ren đế van 3/4

5 Tổn thất áp suất ≤ 3 bar

Hình 7 10 Kích thước van một chiều

Tính chọn đường ống

7.7.1 Tính đường kính trong của hệ thống thủy lực

Đường kính trong của hệ thống thủy lực được xác định bởi lưu lượng chất lỏng và vận tốc dòng chảy trong ống, với giá trị tối thiểu là d ≥ 4,6 mm (theo CT trang 47 – Truyền động thủy khí).

[V] - Vận tốc cho phép của dòng chảy trong ống

Để ngăn chặn hiện tượng đứt quãng dòng chảy, cần lựa chọn vận tốc cho phép của dòng chảy trong ống [V] nằm trong các giới hạn quy định cho từng loại ống.

Để đảm bảo độ bền cơ học và giảm thiểu tổn thất áp suất trong ống, cần thiết kế ống dẫn ngắn nhất có thể và hạn chế các khúc uốn Việc này giúp tránh biến dạng tiết diện và duy trì hướng chuyển động của dầu một cách hiệu quả.

* Vận tốc dầu chảy trong ống:

Bảng 7 5 Tính toán đường kính trong của ổng hút

1 Lưu lượng của bơm Q 235 l/ph

2 Vận tốc cho phép của dòng chảy trong ống [V] Tr 47 [4] 1,5 m/s

Chọn theo tiêu chuẩn d 60 mm

* Trên đường ống cao áp (ống nén)

Bảng 7 6 Tính toán đường kính trong của ống cao áp

1 Lưu lượng của bơm Q 235 l/ph

2 Vận tốc cho phép của dòng chảy [V] Tr 47 [4] 6 m/s trong ống

Bảng 7 7 Tính toán đường kính trong của ống xả

2 Vận tốc cho phép của dòng chảy trong ống [V] 1,5 m/s

7.7.2 Tính chiều dày thành ống

Theo công thức kinh nghiệm sức bền ống

= ≤ [] (N/m 2 ) (Trang 47- TĐTK) Trong đó: d - Đường kính trong của ống (mm) p - Áp suất lớn nhất của chất lỏng (kg/cm 2 )

[] - Ứng suất cho phép của vật liệu chế tạo (N/m 2 )

STT Đại lượng Kí hiệu Giá trị

Bảng 7 8 Tính toán chiều dày thành ống của đường ống hút

1 Ứng suất cho phép của vật liệu chế tạo [] Tr 48 250.10 5 N/m 2

2 Đường kính trong của ống d 6 cm

3 Áp lực công tác trong ống p 180 kG/cm 2

4 Chiều dày thành ống δ cm

Bảng 7 9 Tính toán chiều dày thành ống của đường cao áp

1 Ứng suất cho phép của vật liệu chế tạo [] 250.10 5 N/m 2

3 Áp lực công tác trong ống P 180 kg/cm 2

4 Chiều dày thành ống d cm

Bảng 7 10 Tính toán chiều dày thành ống của đường xả

1 Ứng suất cho phép của vật liệu chế tạo [] 250.10 5 N/m 2

3 Áp lực công tác trong ống P 180 kg/cm 2

4 Chiều dày thành ống cm

Tính tổn thất áp suất

Tổn thất áp suất là sự giảm áp suất do lực cản khi dầu di chuyển từ bơm đến cơ cấu chấp hành Các yếu tố ảnh hưởng đến tổn thất này bao gồm chiều dài ống dẫn, độ nhẵn của thành ống, kích thước tiết diện ống dẫn, tốc độ chảy, sự thay đổi tiết diện, thay đổi hướng di chuyển, cũng như trọng lượng riêng và độ nhớt của dầu.

Tổn thất áp suất do lực cản cục bộ gây nên

- Khối lượng riêng của dầu g - Gia tốc trọng trường v - Vận tốc trung bình của dầu

- Hệ số tổn thất cục bộ l - Chiều dài ống dẫn d - Đường kính ống

3 Vận tốc trung bình của dầu v 1,5 m/s

4 Hệ số tổn thất cục bộ 0,5

7 Tổn thất áp suất 0,52 bar

- Khối lượng riêng của dầu g - Gia tốc trọng trường v - Vận tốc trung bình của dầu

- Hệ số tổn thất cục bộ l - Chiều dài ống dẫn d - Đường kính ống

3 Vận tốc trung bình của dầu v 1,5 m/s

4 Hệ số tổn thất cục bộ 0,5

Bộ lọc lưới là loại bộ lọc dầu đơn giản nhất, bao gồm khung cứng và lưới đồng bao quanh Dầu từ bên ngoài đi qua các mắt lưới và lỗ để vào ống hút Hình dáng và kích thước của bộ lọc lưới rất đa dạng, tùy thuộc vào vị trí và công dụng cụ thể của nó.

Bộ lọc lưới có nhược điểm là chất bẩn dễ bám vào các mặt lưới và khó làm sạch, vì vậy nó thường được sử dụng để lọc thô, chẳng hạn như lắp vào ống hút của bơm.

Trường hợp này phải dùng thêm bộ lọc tinh ơ ống ra

STT Loại Đại lượng Trường hợp

1 Bộ lọc lưới Tổn thất áp suất

2 Bộ lọc lá, sợi thủy tinh

STT Loại Đại lượng Trường hợp

1 Bộ lọc lưới Tổn thất áp suất Thông thường 0,3 - 0,5 bar

BẢO DƯỠNG

Tiêu đề	Tính Toán Cần Trục Cột - Cần Q = 1T, H= 12,5m; R = 14m
Tác giả	Nguyễn Văn Hải, Phạm Văn Hữu, Đào Trường
Người hướng dẫn	Phạm Đức
Trường học	Trường Đại Học Hàng Hải Việt Nam
Chuyên ngành	Máy Nâng Chuyển
Thể loại	Thiết Kế Tốt Nghiệp
Năm xuất bản	2021
Thành phố	Hải Phòng

Định dạng
Số trang	118
Dung lượng	2,83 MB