Thiết kế băng gầu nóng - Chương 6

Tài liệu tham khảo kỹ thuật công nghệ cơ khí Thiết kế băng gầu nóng

Chương 6.

TÍNH KẾT CẤU THÉP CỦA KHUNG ĐỠ.

1 Công dụng và nhiệm vụ của kết cấu thép.

Thiết kế kết cấu thép của băng gầu nóng là một phần quan trọng trong thiết kế băng gầu nóng Kết cấu thép không chỉ tạo ra sự cứng vững và ổn định cho sự hoạt động mà nó còn là toàn bộ vỏ che của băng gầu Thiết bị có độ ổn định cao, khi làm việc vững chắc là do kết cấu thép của nó khỏe Hơn nữa kết cấu thép của nó tạo ra hình dáng và tầm vóc của máy, đẹp về tính thẩm và đáp ứng được tính kỹ thuật của máy

Khuôn khổ của máy có gọn gàng, khối lượng của máy có có nhỏ gọn hay không chủ yếu là do kết cấu thép nó quyết định.

Trong các máy xếp dỡ hầu như kết cấu thép chiếm tới 90% tổng khối lượng của máy Vì thế việc tính toán cho kết cấu thép của nó hợp lý còn có giá trị về kinh tế khá cao Do vậy việc tính toán kết cấu thép là rất quan trọng

Trong ngành máy xếp dỡ nhất là chế tạo các loại cần trục, cổng trục có kết cấu dàn thì việc tính toán kết cấu thép là rất cơ bản và khó khăn Đòi hỏi phải thận và rất khó khăn, tốn thời gian và tính sáng tạo cao.

Trong băng gầu, các bộ phận bên trong được đặt trong vỏ hộp Cho nên kết cấu thép của nó cũng không đơn giản, tuy nhiên nó cũng có tác dụng đến hình dáng và làm cho toàn bộ máy thêm vững chắc Bên cạnh đó còn làm ảnh hưởng trực tiếp đến các kích thước và trọng lượng của thiết bị.

Chọn thép để chế tạo kết cấu thép cho băng gầu là loại thép CT3 có các cơ tính sau:

2 Các khối lượng tác dụng lên kết cấu thép.

Khối lượng động cơ điện: 108 kg.Khối lượng hộp giảm tốc: 210 kg.Khối lượng khớp nối: 18,6 kg.Khối lượng của xích: 386,4 kg.

Khối lượng của trục dẫn động: 1110 kg.Khối lượng của vật liệu và gầu: 1672 kg.Khối lượng các bộ phận còn lại: 200 kg.

Tổng khối lượng mà kết cấu thép phải chịu là:m = 108 + 210 + 18,6 + 386,4 + 1110 + 1672 + 200= 3705 kg = 36309 N.

3 Hình thức kết cấu thép và tổ hợp tải trọng tính toán :

Để đảm bảo băng gầu hoạt động ổn định kết cấu thép của nó có vỏ che Kết cấu thép gồm các thép tấm và thép góc Thép góc sẽ được bố trí ở bốn góc, các thép tấm ngoài nhiệm vụ chịu lực còn có tác dụng che kín kết cấu thép bên trong Các thép tấm sẽ được hàn lại với nhau.

Vì chiều cao của băng gầu cũng tương đối cao (H = 12 m) Cho nên ta không thiết kế thành 1 đoạn, vì vậy ta phải chia nó thành nhiều đoạn các đoạn sẽ liên kết với nhau bằng bulông.

Xác định tiết diện ngang của kết cấu thép: do đặc tính làm việc và cách bố trí các thiết bị dẫn động bên trong nên băng gầu có tiết diện ngang dạng hình hộp chữ nhật Các kích thước cơ bản của mặt cắt:

Chiều rộng của tiết diện kết cấu thép.

b = B + 2.c (mm).Trong đó:

b: chiều rộng của tiết diện mặt cắt (mm).B: chiều dài của gầu (mm), B = 460 mm.

c: khoảng cách từ mép gầu đến thành bên của kết cấu thép (mm).Chọn e = 181 mm.

= 830 mm.

Chiều dài của tiết diện kết cấu thép.

L = 2.A + 2.h + Di + 2.e (mm).Trong đó:

l: chiều dài tiết diện ngang của kết cấu thép (mm).A: chiều rộng của gầu (mm), A = 219 mm.

h: chiều cao của xích (mm0, h = 55 mm.

e: khoảng cách từ mép gầu đến thành bên của kết cấu thép (mm), e = 100 mm.

= 1187 mm.Chọn l = 1200 mm.

Diện tích mặt cắt ngang của băng gầu.F = b.l

Thông số cơ bản của thép:Kích thước

Trọng lượng

1m chiều

Diện tích mặt cắt

Tọa độ trọng tâm

Trị số cần tìm với các trục

Hình 6.2 Mặt cắt thép tấm

Diện tích mặt cắt ngang của tiết diện tổ hợp.

Giả sử chịu lực chính của kết cấu thép băng gầu là khung chính của băng gầu, bỏ qua các tấm thép, coi các tấm thép có tác dụng chính là vỏ che bên ngoài của băng gầu.

Ta tính kết cấu khung chính coi như là một cột rỗng bản giằng chịu nén lệch tâm Do chiều cao của toàn khung là 12m, để tạo thuận lợi trong quá trình thiết kế và tính toán lắp ráp nên chia khung ra làm nhiều đoạn, sau đó lắp ghép lại bằng các mối nối bulông Mỗi đoạn có chiều dài l = 1200 mm, tại các chổ nối có hàn các thép V số hiệu 10 trên đó có khoang các lỗ để lắp bulông.

Sơ đồ liên kết và đoạn khung chia:

l: chiều dài hình học của đoạn cột (mm), l = 1200 mm.

Tính độ mảnh tương đương theo phương mảnh nhất, CT (7-13) [06].

12

Trong đó:

Xác định các bán kính quán tính rx, ry theo trang 186 [06].

Hình 6.5 Mặt cắt xác định các bán kính quán tính.h

= 0,43.1216 = 522,88 mm.

= 0,43.676 = 290,68 mm.Tính độ mảnh các thanh biên.

Tính độ mảnh cho từng thanh biên.

λ

= 100022,8 = 43,9.

Độ mảnh tương đơng theo phương mảnh nhất.

R: cường độ tính toán của vật liệu, đối với thép CT3, tra bảng (1-1) [07].

Theo sơ đồ tính toán ta có:

Kiểm tra tính ổn định của cột, theo CT trang 80 [05].

ϕσ

Trong đó:

N: tải trọng tác dụng lên kết cấu thép (N).N = m = 36309(N).

c = 623,2 mm: khoảng cách trọng tâm 2 thanh biên.2

1000.79200

Chọn tiết diện bản giằng: 200 x 4 (mm).Mômen cản uốn của bản giằng.

Giới hạn mỏi uốn của bản giằng.

WM

4. Xác định kiểu dỡ tải của băng gầu và kích thước cửa dỡ.

Xác định kiểu dỡ tải của gầu.

Do băng gầu có vận tốc lớn v = 1,6 m/s nên nguyên lý dỡ tải của băng gầu là dỡ tải nhờ lực ly tâm.

ys

phểu hứng vật liệu Ta có thể xác định điểm B hay có thể xác định góc β và từ

= 0,24.sin1,087 = 4,55 mm.

Vậy phểu hứng vật liệu sẽ cách miệng gầu a = 1550 – 219 – 241,48 + 4,55

Trong thực tế đối với kết cấu dàn người ta có thể dùng nhiều kiểu mối ghép khác nhau(bằng bulông, bằng hàn, đinh tán .) Nhưng loại kết cấu mối hàn rất được dùng phổ biến vì các ưu điểm của nó về tính thẩm mỹ, tính kinh tế, đồng thời cũng chịu lực không kém so với bulông và các loại mối ghép khác.

Về mối hàn trong một mối ghép người ta dùng bốn đường hàn (2 đường hàn sóng, 2 đường hàn mép) để chia nội lực trong thanh tác dụng vào nó Đối với mồi hàn sóng thì chịu 70% nội lực trong thanh, còn đường hàn mép chịu 30% Kiểm tra đường hàn liên kết giữa bản giằng và thanh biên, sau đó lấy chiều dài hàn này dùng cho liên kết giữa thép tấm và thanh biên.

Kiểm tra đường hàn liên kết giữa bản giằng và thanh biên, CT (3-8) [06].

Trong đó:

M: mômen tác dụng lên bản giằng (Ncm).M = 39600 daN.

Q: lực tác dụng lên thanh biên (daN).

ghhh

βh: hêä số phụ thuộc vào chế độ hàn, do chế độ hàn tay nên chọn β = 0,7.1

= 27,5 cm.

Tính mối hàn của bản giằng, thanh biên vào bản đế.

Chiều dài đường hàn của thanh biên và bản đế tính theo CT (5-16) [07].

Trong đó:

k: hệ số lấy gần đúng tra bảng (2-6) [07], chọn k = 0,7.

6. Tính kích thước chân trụ liên kết

Tính toán kích thước của mặt phẳng chịu lực theo CT (4-69) [07].

N: lực dọc trục tính toán trong kết cấu thép băng gầu, N = 75803(daN).

Diện tích của một bản đế.6

bdbd

Hình 6.9 Kích thước móng bản đế.270

Ứng suất tiếp xúc giữa bản đế và thanh biên tính theo công thức:

Trong đó:

Trong đó:

R: cường độ tính toán của thép CT3, R = 2100 daN/cm2.