Thiết kế cần trục tháp kiểu tự nâng Q=1,5T

Tài liệu tham khảo kỹ thuật công nghệ cơ khí Thiết kế cần trục tháp kiểu tự nâng Q=1,5T

TKMH:KẾT CẤU THÉP GVHD : NG.DANH CHẤN PHẦN 1: GIỚI THIỆU CHUNGCần trục tháp là một loại cần trục có một thân tháp thường cao từ 30 đến 75m hay cao hơn nữa(đến 100 m).Phía trên cần đỉnh tháp có gắn một cần dài từ 12 m đến 50 m.Đôi khi đôi khi đến 70 m,bằng chốt bản lề.Một đầu cần còn lại được treo bằng cáp,thanh cáp đi qua đỉnh tháp.Kết cấu chung của cần trục tháp gồm hai phần: phần quay và phần không quay. Trên phần quay bố trí các bộ phận công tácnhư: tời nâng vật tời nâng cần,tời kéo xe con,cơ cấu quay ,đối trọng,trang bò điện và các thiết bò an toàn.Phần không quay có thể được đặt trên nền hoặc có khả năng di chuyển trên đường ray nhờ cơ cấu di chuyển.Tất cả các cơ cấu cần trục được điều khiển từ cabin treo ở trên cao gần đỉnh tháp.Do chiều cao nâng và tầm với lớn,khoảng không gian hoạt động rộng nhờ các chuyển động nâng hạ vật ,thay đổi tầm với,quay toàn vòng và dòch chuyển toàn bộ mà cần trục tháp được sử dụng rộng rải trong xây lắp các công trình xây dựng dân dụng xây dựng công nghiệp hoặc dùng để bốc dỡ,vận chuyển hàng hóa, cấu kiện,vật liệu trên các kho bãi.Tuy nhiên do kết cấu phức tạp tháp cao và nặng,tốn kém trong việc tháo dỡ,lắp dựng, di chuyển,chuẩn bò mặt bằng nên cần trục tháp chỉ nên sử dụng ở nơi có khối lượng xây lắp khá lớn,và sử dụng cần trục tự hành là không kinh tế hoặc không có khả năng đáp ứng nhu cầu công việc.Do tính chất làm việc của cần trục tháp là luôn thay đổi đòa điểm nên chúng thường được thiết kế sao cho dễ tháo dỡ ,lắp dựng và di chuyển hoặc có khả năng tự dựng và di chuyển trên đường dưới SVTK : Trần Duy Khiêm trang 1 TKMH:KẾT CẤU THÉP GVHD : NG.DANH CHẤN dạng tổ hợp toàn máy.Điều nầy cho phép giảm chi phí và thời gian lắp dựng cần trục.PHẦN 2 : TÍNH TỐN KẾT CẤU THÉP PHẦN CỘTI-Khái niệm Trong các máy trục ,kết cấu kim loại chiếm một phần lớn khối lượng kim loại ,kết cấu kim loại chiếm 60%-70% khối lượng toàn bộ máy trục, vì thế việc tính toán chon lượng kim loại thích hợp đảm bảo làm việc bình thường và tính kinh tế cao Thơng số cơ bản của cần trục : Sức nâng: Q = 1,5(T) Tầm với : Rmin = 2 (m) Tầm với : Rmax = 22 (m) Chiều cao nâng : H =14,5(m) Tốc độ quay của cần : Vq =0,6 (v/ph) Vận tốc nâng hàng : Vn = 45(m/ph) Tốc độ thay đổi tầm với : Vtv =30 (m/ph) Trọng lượng cần có khối lượng xe con : Gc = 3 (T) Trọng lượng xe con và móc treo hàng : Gxe = 0,25(T) . SVTK : Trần Duy Khiêm trang 2 TKMH:KẾT CẤU THÉP GVHD : NG.DANH CHẤN Bảng tổ hợp tải trọng Các dạng tải trọngIIa IIb IIc IId IIIa IIIbTrọng lượng bản thân các bộ phận1.1G 1.1G 1.1G 1.1G 1.1G 1.5GTrọng lượng hàng( không kể móc treo)n2Q n2Q n2Q n2Q- -Tải trọng quán tính khi cơ cấu làm việcNâng hoặc hạ hàng+ + + - - -Quay có hàng- + - + - -Lực ngang do nghiêng cần trụcTrong mp treo hàng- - + + + -v.góc với mp treo hàng+ - - - - -p lực giónPgII- nPgIInPgIInPgIIInPgIIITải trọng lắp rắp và vận chuyển- - - - - +1 - Các tổ hợp tải trọng qui ước dùng cho các bộ phận kết cấu thép như : - IIa,IIb,IIc,cho các thanh biên của cần cột,tháp,bệ quay - IIc cho các thanh bụng của cần - IId cho các thanh bụng của tháp2 - Dấu “+”chỉ tải trọng có để ý đến:dấu “-“ chỉ tải trọng không cần để ý đến3 - Chiều của áp lực gió Pg lấy tương tự như chiều của lực ngang sinh ra do cần bò nghiêngSVTK : Trần Duy Khiêm trang 3 TKMH:KẾT CẤU THÉP GVHD : NG.DANH CHẤN Vật liệu chế tạo và ứng suất cho phép kết cấu thép của cần Chọn vật liệu chế tạo kết cấu thép cần là thép CT3, có cơ tính:STTCơ tính vật liệu Kí hiệuTrò số Đơn vò1 Môđun đàn hồi E 2,1.106KG/cm22 Môđun đàn hồi trượtG 0,84.106KG/cm23 Giới hạn chảy σch2400 ÷ 2800KG/cm24 Giới hạn bền σb3800 ÷ 4200KG/cm25 Độ giãn dài khi đứtε21 %6 Khối lượng riêngγ7,83 T/m37 Độ dai va đập ak50÷100 J/cm2II . Các dạng tải trọng tính toánCác lực trong thành phần của cột và cần được xác đònh theo tổ hợp tải trọng :IIa,IIb,IIc .Tiến hành tính toán theo trường hợp tải trọng bất lợi nhất.Đoiá với các trường hợp phức tạp và có khả năng làm cong cột và cần thì nên tính theo hệ thống biến dạngThường hợp xét đến tổ hợp IIa A . Trọng lượng của cần trục và các bộ phận khi khơng có vật dằn :1. Trọng lượng tồn bộ cần trục : Ta có cơng thức : G = (0.7-1.3)* Q * R Dựa vào biểu đờ sức nâng tầm với ta lấy : Q = 1.25 (T) , R = 10 (m) Suy ra : G = 0.8 * 1250 * 10 = 10000 (kg)SVTK : Trần Duy Khiêm trang 4 TKMH:KẾT CẤU THÉP GVHD : NG.DANH CHẤN Do cần trục có xe con nâng hàng di động trên cần trục nên trọng lượng cần trục sẽ tăng thêm 15% , nên ta co trọng lượng cần trục sẽ là : G = 10000 + 10000* 15% = 11500 (kg) - Trọng lượng của kết cấu thép trong cần trục: Đới với loại cần trục có cợt khơng quay : Gkc = ( 60% - 65%)G Gkc = 0.65*11.5 = 7475 (kg) 2 . Trọng lượng cần ( khơng tính đến khối lượng xe con ) Theo số liệu đã cho ở trên ta có : Gbt-can = Gc - Gxe = 3000 - 250 = 2750(kg) 3 . Trong lượng cột : Gbt-cột = G - Gcần = 7475 – 2750 = 4725 (kg)B . Tải trọng tính tốn 1.Tính cho tổ hợp IIaa . Do trọng lượng bản thân các bộ phận :+ Tải trọng tính tốn do trọng lượng kết cấu thép cần Gc = n1 * Gbt-can = 1.1 * 2750 = 3025 (kg) n1 =1,1 : Hệ số vượt tải + Tải trọng tính tốn do trọng lượng kết cấu thếp cột : Gcot = 1.1* 4.725 = 51975 ( kg) + Trọng lượng chốp cột : Gcc = 82 (kg)+ Tải trọng tính tốn của cabin: Gcb = 0.7 * 1.1 = 0.77 (T) = 700 (kg)+ Tải trọng tính tốn của xe con : Gx = n1 * Gxe = 250*1.1= 275 (kg)b. Tải trọng tính tốn do trọng lượng hàng: Tính theo cơng thức : Qtt-h = n2 * Qh n2 = 1.25 SVTK : Trần Duy Khiêm trang 5 TKMH:KẾT CẤU THÉP GVHD : NG.DANH CHẤN Thông số Vò trí Q (kg) R (m)Rmin1500 2 Rtb1250 10Rmax500 22Ta có bảng giá trị sau : Thông số Vò trí Qtt-h (kg)R (m)Rmin1875 2 Rtb1562.510Rmax625 22c . Tải trọng qn tính khi nâng hoặc hạ hàng : Tải trọng quán tính sinh ra khi tăng hoặc giảm tốc độ trong thời gian nâng (hạ) hàng và phanh các cơ cấu củng như do sự va đập ở chổ nối ray và cơ cấu truyền động có khe hở của cặp lắp ghép tăng do sự mài mòn khi làm việc.Người ta không áp dụng phương pháp thông thường là xét đến đặc điểm động học của tải trọng thẳng đứng bằng cách nhân tải trọng tính với hệ số động khi tính toán cần trục tháp ở trạng thái làm việc mà người ta đề cập trực tiếp đến tải trọng quán tinh1trong thời gian nâng (hạ) hàng Povà khi quay cần trục có hàng Pq. Tải trọng qn tính Pqt tác dụng lên kết cấu tính bằng *qtP mγ= Với m: khối lượng từng phần quy đổi về điểm tính toán γ: gia tốc dài tính toán tại điểm nàyTrong tổ hợp IIa ta chỉ quan tâm đến khi nâng hoặc hạ hàng SVTK : Trần Duy Khiêm trang 6 TKMH:KẾT CẤU THÉP GVHD : NG.DANH CHẤN Tải trọng quán tính này xuất hiện do sự dao động của khối lượng cần trục và hàng gồm :- Tải trọng nằm ngang do các phần dao động của cần trục và khối lượng của chúng được quy đổi về đuôi cần m1 Với m1=mc*k m1 :khối lượng quy đổi mc: khối lượng của cần k = 0.8 : hệ số quy đổi m1 = 2750 * 0.8 = 2200(kg)Trong bảng 1.11 sách tính toán máy nâng chuyển(Phạm Đức)Thời gian khởi động (hảm) các cơ cấu máy trục tiêu chuẩn Đồi vơi cơ cấu nâng hạ hàng : t = 3 - 8(s) ,ta chọn t = 4 (s) 04520* 0.1875( / )4*60v vtv vta t a m st= +−⇒ = = = ta có γ = a (vận tốc dài tại điểm tính tốn )Vậy tải trọng qn tính thẳng đứng do dao động của cần qui đổi về đi cần m1 : P10=0.1875*2200 = 412.5 (kg)T trọng quán tính thẳng đứng do phần dao động của cần trục quy đổi về đầu cần m2 : P20=m2*γ Với m2 = 0.8 * 2750 = 2200 (kg) Suy ra : P20 = 0.1875*2200 = 412.5 (kg)+ Dao động của hàng cùng với móc câu quy về m3 : P30=m3*γSVTK : Trần Duy Khiêm trang 7 TKMH:KẾT CẤU THÉP GVHD : NG.DANH CHẤN m1102030PPP Thông sốVò trí P20(kg)P30(kg)R (m)Rmin412.5 225 2 Rtb412.5 187.5 12Rmax412.5 75 22d . Lực ngang do nghiêng cần trục ( vng góc với mặt phẳng treo hàng ):Các thành phần nằm ngang của tất cả các tải trọng sinh ra do sự nghiêng của cần trục và khi đặt đường ray hoặc chế tạo cần trục không chính xác tạo ra do sự biến dạng đàn hồi của mặt đường và kết cấu cần trục.Tất cả các thành phần lực ngang này được tính theo cơng thức (trong đó không kể tới hệ số vượt tải) : SVTK : Trần Duy Khiêm trang 8 TKMH:KẾT CẤU THÉP GVHD : NG.DANH CHẤN P=G*i G: Trọng lượng bản thân cần tính i : Độ nghiêng lớn nhất có thể của cần trục : 50 50 13200 64iB= = = Trong đó B: chiều rộng của hai ngàm, ngàm vào cơng trình B=3200 Tầm vớiCác thành phần lực ngangRmax=22m Rtb=12m Rmin=2mTrọng lượng cột (kg) 73.8Trọng lượng cần (kg) 43Trọng lượng hàng và móc treo (kg)11.7 23.5 27.5Trọng lượng cabin (kg)11Trọng lượng chốp cột (kg)1.5e . Tải trọng gió :SVTK : Trần Duy Khiêm trang 9 TKMH:KẾT CẤU THÉP GVHD : NG.DANH CHẤN Ta chỉ xét trường hợp tải trọng gió tác dụng lên cần trục trong trạng thái đang làm việc : Tải trọng này được đề cập tới khi tính kết cấu thép , cơ cấu quay, cơng suất động cơ và ổn định của cần trục .trong trường hợp này ta lấy hệ số vượt tải n = 1Chiều của áp lực gió lấy tương tự như chiều của lực ngang sinh ra do cần trục bò nghiêng. Tải trọng gió tác dụng trog mặt phẳng vuông góc với mặt phẳng treo hàng:+ Tải trọng phân bố của gió á lên hàng : * *q c koh hω=Trong đó qo: tải trọng gió phân bố(không phụ thuộc vào khu vực đặc cần trục). Ta lấy tải trọng gió trong trường hợp bất lợi nhất nhất ở độ cao từ 30 - 40 m , khi đó : qo=25.5 (kG/m2 )C : hệ số khí động học,trong trường hợp đường bao không tim được C=1.2 KH : Hệ số xét đến sự tăng áp lực gió theo độ cao từ mặt đất Theo bảng 6-2 trang 308 Sách TTKCT KH = 1.7 215*1.2*1.7 30.6 /0kG mω   = =+ Tải trọng gió tác dụng lên hàng : *P Fhgω= ω :Tải trọng phân bố của gió Với F là diện tích chắn gió của hàng ,F có thể lấy theo thực tế hay số liệu thống kê, khi không có số liệu này có thể lấy theo trọng lượngTheo bảng 4.2 ,KCKLMT thìTải trọng gió tính toán tác dụng lên hàng *P n PIIggh== n. *Fω n : hệ số hiệu chỉnh áp lực gióSVTK : Trần Duy Khiêm trang 10 [...]... của kết cấu kim loại cần của cần trục tháp ω = q * n *C * β *γ (CT4.6 –KCKLMT) 0 Trong đó q0 : p lực gió trung bình ở trạng thái làm việc , q0=25.5kG/m2 n : Hệ số hiệu chỉnh áp lực gió tính đến sự tăng áp lực theo chiều ca Tra bảng 4.5 –KCKLMT n = 1.7 C : Hệ số khí động học của kết cấu Tra bảng 4.6 –KCKLMT C = 0.6 β : Hệ số kể đến tác dụng động của gió.Trong thực hành kết cấu , đối với cần trục tháp. .. bụng cũng là thép ống Hệ các thanh bụng được liên kết với thanh biên là các mối hàn Tại vò trí liên kết giữa các đoạn cột ta dùng mối liên kết bằng bulong Hệ thanh bụng được kết cấu kiểu tam giác để giảm số nút liên kết và tổng chiều dài: thanh liên kết 5 Xác đònh mặt cắt nguy hiểm để tính toán cột Với các giả thiết: - Đường trọng tâm thanh trùng đường trục hình học của dàn - Các giao điểm của thanh... của khối lượng cần trục và hàng gồm : P10= m1 γ Với m1=mc.k m1 :khối lượng quy đổi mc: khối lượng của cần k : hệ số quy đổi m1=3000*.0.8=2400 (kg) γ : gia tốc quán tính của khối lượng được xác đònh : ε R = γ Với ε : gia tốc góc quán tính của cần SVTK : Trần Duy Khiêm trang 14 TKMH:KẾT CẤU THÉP GVHD : NG.DANH CHẤN Theo bảng 1-11 sách tính toán MNC thời gian khởi động (hãm) các cơ cấu máy trục đối với... ngang chỉ có tải trọng gió phân bố đều trên cần có giá trò rất nhỏ - Tính toán cột trong mặt phẳng nâng hàng: + Các tải trọng + Lực quán tính của cơ cấu nâng + p lực gió phân bố đều trên cột + Trọng lượng cần + Trọng lượng đối trọng SVTK : Trần Duy Khiêm trang 17 TKMH:KẾT CẤU THÉP GVHD : NG.DANH CHẤN + Trọng lượng hàng mang - Xác đònh momen uốn trong mặt phẳng nâng hàng : 2 t z + Q.R + G x − G x − P... SVTK : Trần Duy Khiêm trang 12 TKMH:KẾT CẤU THÉP GVHD : NG.DANH CHẤN Bảng tổ hợp tải trọng IIa Đại lượng Trọng lượng tính toán cột Trọng lượng tính toán cần Trọng lượng tính toán hàng và vật mang hàng Trọng lượng tính toán Cabin Trọng lượng tính toán chốp cột Tải trọng quán tinh khi P10 cơ cấu làm việc nâng P20 hạ hàng P30 Png-cột Lực ngang do nghiêng Png -cần cần trục (trong mặt Png-chốt cột phẳng vuông... kiện hàn giáp mối ở hai thanh biên SVTK : Trần Duy Khiêm trang 30 TKMH:KẾT CẤU THÉP GVHD : NG.DANH CHẤN Phần III : Sử dụng và bảo quản Phải tuân thủ các quy đònh sau khi vận hành cần trục +Không dùng cần trục để lôi hàng từ mặt đất nhổ các vật chìm dưới đất hoặc kéo hàng ở góc nghiêng cáp lớn vượt quá góc nghiêng cho phép +Không được nâng quá độ cao cho phép +Không được ngắt các chuyển động một cách đột... Tải trọng tính tốn do trọng lượng hàng : ( tương tự như tổ hợp IIa) c Tải trọng qn tính khi cơ cấu nâng (hạ ) hàng : ( tương tự như tổ hợp IIa) d Tải trọng qn tính khi cơ cấu quay có hàng : SVTK : Trần Duy Khiêm trang 13 TKMH:KẾT CẤU THÉP GVHD : NG.DANH CHẤN P10 P30 P20 Tải trọng qn tính khi quay cần trục :Pqt tính bằng cơng thức : Pqt = m.γ Với m: khối lượng từng phần quy đổi về điểm tính toán γ :... phương pháp trạng thái tới hạn : γ =1.1 SVTK : Trần Duy Khiêm trang 11 TKMH:KẾT CẤU THÉP GVHD : NG.DANH CHẤN ⇒ ω = 25.5*1.7*0.6*1.61*1.1 = 46.3 kG / m2      Với F là diện tích chắn gió của kết cấu F=kc*Fb ( CT 4.5- KCKLMT) kc : Hệ số độ kín của kết cấu ; Tra bảng 4.3 KCKLMT : kc=0.4 Fb : diện tích hình bao của kết cấu cần Fb = 0.65 * 22 = 14.3 (m2 ) F = 14.3 * 0,4 = 5,72(m2) P = 46.3 * 5,72 =... cách từ m1 đến trục quay P10 = 7,5 * 0,0157 * 2400 = 282,6 ( kg) P20 = 0,0157 * 22 * 2400 = 829 (kg) P30 γ = ε *R Thông số R Vò trí Rmin Rtb Rmax 2 12 22 P30 (kG) 0,0314 37,68 0,1884 188,4 0,3454 138,16 γ ) 3 Tổ hợp IIc ( ko tính vì IIc chỉ tính cho thanh bụng của cần ) 4) Lực quán tính thay đổi tầm với bằng xe tời khi: + Khi cần trục đứng yên : Lực có phương nằm ngang đặt tại trọng tâm cần: tv qt P... +Không được thay đổi đột ngột các cơ cấu di chuyển cần trục từ chuyển động thuận sang chuyển động nghòch +Trước khi di chuyển hàng phải báo hiệu còi hoặc đèn tín hiệu cho người xung quanh +Trong khi làm việc nếu cơ cấu làm việc không bình thường phải dừng làm việc và tìm hiểu nguyên nhân và sữa chữa kòp thời mới cho thiết bò làm việc +Cấn trục không được nâng quá tải thời gian làm việc tương đối +Trước . 4 TKMH:KẾT CẤU THÉP GVHD : NG.DANH CHẤN Do cần trục có xe con nâng hàng di động trên cần trục nên trọng lượng cần trục. đến 70 m,bằng chốt bản lề.Một đầu cần còn lại được treo bằng cáp,thanh cáp đi qua đỉnh tháp. Kết cấu chung của cần trục tháp gồm hai phần: phần quay và phần