33 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘI Bộ môn Máy xây dựng THUYẾT MINH ĐỒ ÁN MÔN HỌC KẾT CẤU THÉP MÁY XÂY DỰNG Họ và tên sinh viên Nguyễn Ngọc Anh MSSV 9664 Lớp 64KM Khoa Cơ khí XD Chuyên ngành Máy xây dựn.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘI Bộ môn Máy xây dựng THUYẾT MINH ĐỒ ÁN MÔN HỌC KẾT CẤU THÉP MÁY XÂY DỰNG Họ tên sinh viên Lớp Chuyên ngành Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Ngọc Anh : 64KM : Máy xây dựng : Dương Trường Giang Hà Nội-2022 MSSV : 9664 Khoa : Cơ khí XD MỤC LỤC LỜI NĨI ĐẦU Trong cơng cơng nghiệp hóa, đại hóa đất nước, với đầu tư mạnh nhà nước, ngành xây dựng có bước phát triển nhảy vọt tạo đà cho phát triển kinh tế xã hội nước ta Trong nghiệp phát triển chung đó, ngành xây dựng có tiến vượt bậc công nghệ tiên tiến chủng loại sử dụng Hệ thống máy móc trở nên phổ biến bước thay sức lao động người, đặc biệt loại máy trục đóng vai trị quan trọng Trong chương trình giảng dạy bậc đại học khối ngành kỹ thuật, việc thiết kế đồ án môn học nhiệm vụ quan trọng ngành nghề, giúp cho sinh viên hiểu sâu, hiểu kỹ tổng hợp kiến thức môn học Đối với ngành khí, việc làm thiết thực giúp cho sinh viên hịa vào thực tế, tích lũy kinh nghiệm, vận dụng kiến thức, rèn luyện tác phong làm việc Đồ án môn học Kết cấu thép Máy xây dựng nằm chương trình đào tạo kỹ sư khí trường Đại học Xây dựng Hà Nội, song song với q trình học mơn Kết cấu thép Máy xây dựng, với mục đích cho sinh viên tìm hiểu, nghiên cứu số kết cấu thép số loại máy trục thông dụng để nâng cao kiến thức cho sinh viên Nhiệm vụ thiết kế đồ án em Tính tốn thiết kế Kết cấu thép cầu trục dầm dạng hộp với tải trọng nâng tấn, tính tốn dầm biên cầu trục Nội dung chủ yếu đồ án bao gồm: Giới thiệu chung cầu trục kết cấu thép cầu trục, Tải trọng tổ hợp tải trọng, Tính tốn thiết kế dầm biên 3 CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU CHUNG KẾT CẤU THÉP MÁY THIẾT KẾ 1.1: Cấu tạo nguyên lí làm việc 1.1.1:Đặc điểm cấu tạo -Cầu trục tên gọi chung máy trục chuyển động đường ray cố định kết cấu kim loại tường cao để vận chuyển vất phẩm khoảng không ( độ ) đường ray Hình 1.1:Cấu tạo chung cầu trục dầm 1- Dầm 2- Dầm biên 3-Giảm chấn 4-Palang điện 5-Bánh xe di chuyển 6-Cơ cấu di chuyển cầu trục -Cầu trục dầm gồm : dầm đặt dầm biên, dầm có Palang điện di chuyển dọc dầm, dầm đầu có cụm cấu di chuyển cầu dọc hai ray -Cầu trục sử dụng rộng rãi tiện dụng để nâng hạ vật nâng, hàng hóa nhà xưởng, phân xưởng khí, nhà kho, … -Dầm thường có kết cấu dạng hộp dàn, có xe cấu di chuyển qua lại dọc dầm Hai đầu dầm liên kết hàn bu lông, định tán với hai dầm đầu, dầm đầu có cụm bánh xe chủ động bị động Nhờ cấu di chuyển cầu cấu di chuyển xe mà cấu trục nâng hạ vị trí không gian nhà xưởng -Cầu trục chế tạo rộng rãi với tải trọng nâng từ đến 500 tấn, độ đến 32m, chiều cao nâng đến 16m, tốc độ nâng vật từ – 40 m/ph, tốc độ di chuyển xe đến 60 m/ph tốc độ di chuyển cầu trục đến 125 m/ph Cầu trục có tải trọng nâng lớn thường có them cấu nâng phụ đặt cạnh cấu nâng 1.1.2:Nguyên lí làm việc -Cầu trục dầm di chuyển vật nâng tới vị trí khơng gian làm việc nhờ chuyển động : + Chuyển động nâng hạ vật theo phương thẳng đứng, bố trí Palang + Chuyển động Palang dọc theo dầm + Chuyển động di chuyển cầu trục dọc đường ray đặt dọc theo nhà xưởng dẫn động nhờ truyền gồm động cơ-khớp nối – hộp giảm tốcbánh xe 1.1.3: Đặc tính kỹ thuật máy + Tải trọng nâng (Q) = (tấn ) + Khẩu độ (L) = 16,5m + Chiều cao nâng (H) = 8,5 (m) +Trọng lượng palang 200kg +Vận tốc nâng vật Vn= 10m/ph +Vận tốc di chuyển palang V=25m/ph +Vận tốc di chuyển cầu trục V=20m/ph +Chế độ làm việc trung bình, CĐ = 25% 1.2:Phương án cấu tạo kết cấu thép 1.2.1:Mô tả phương án cụm chi tiết Hình 1.2: Cấu tạo chung kết cấu thép -Chọn phương án cấu tạo dầm : Dầm thiết kế dạng hộp Palăng điện treo di chuyển cánh dầm cầu trục +Tiết diện đầu dầm : Hình 1.3: Tiết diện đầu dầm chế tạo -Tiết diện dầm A-A: Hình 1.4: Tiết diện dầm chế tạo -Chọn phương án cấu tạo dầm biên : Dầm biên có kết cấu theo dạng hộp tổ hợp bánh xe, đầm đầu cầu trục, ray đặt hàn mặt dầm dỡ ray +Tiết diện dầm biên B-B: Hình 1.4: Tiết diện dầm biên chế tạo -Chọn phương án liên kết lắp ráp cụm :Dầm lắp đặt dầm biên liên kết bulong 1.2.2:Cấu tạo chung kết cấu thép a)Cấu tạo dầm Hình 1.6:Sơ đồ chế tạo dầm -Chiều cao tiết diện dầm phụ thuộc vào độ cầu trục Gọi H chiều cao tiết diện dầm, cần chọn h1 thỏa mãn điều kiện sau: h1==(825 => chọn h1=mm -Chiều dài đoạn vát dầm chính: c=(0,10,2).L=(0,10,2).16500=(16503300) =>chọn c=2000 mm -Chiều cao đoạn đầu dầm chính: hd=(0,40,6) h1=(0,40,6).900=(360540)mm => hd=470mm -Khoảng cách bụng : bco===(275:330)mm bco=300mm =>chọn bco=320mm -Chiều rộng cánh trên: bc1=(0,330,5).h1=(0,330,5).900=(297450) =>chọn bc1=350mm -Chiều rộng cánh chọn theo kinh nghiệm: 10 => bc1=450mm +) Chiều dày bụng thường lấy phụ thuộc vào tải trọng cầu trục, ta có: -Q ≤ 20 (tấn) => δ = (mm) -Q = 30 ÷ 70 (tấn) => δ = (mm) -Q = 75 ÷ 200 (tấn) => δ = 10 (mm) -Q ≥ 250 (tấn) => δ = 12 (mm) Do Q = (tấn) nên ta lấy δ2= (mm) -Chiều dày cánh δ1=8mm -Chiều dày cánh δ3=14mm -Kích thước sườn gia cường : +Khoảng cách sườn : a2.h1=2.900=1800 mm =>chọn a=1200 mm +Chiều dày sườn đứng: t=6mm -Từ tính tốn ta chọn kích thước dầm sau : +Kích thước tiết diện dầm A-A: 10 27 b)Dầm chịu tải trọng quán tính theo phương ngang từ q2=0,09 kN/m 27 28 +Cộng biểu đồ : TH3:Trường hợp thử tải +)Dầm chịu tải palang PB dầm PB=34,07KN 28 29 -Cộng biểu đồ ta được: 29 30 +)Dầm chịu tải trọng qn tính ngang có lực qn tính palang điện di chuyển Pqt5=0,69KN 30 31 -Cộng biểu đồ ta có: 31 32 3.3:Nội lực ứng suất tổ hợp tải trọng 3.3.1.Xác định nội lực lớn tổ hợp tải trọng Thông số Mđ(KN.m) Qđ(KN) Nđ(KN) Mn(KN.m) Qn(KN) Nn(KN) TH1 (giữa dầm) 34,35 44,46 25,13 0,75 0,86 TH1 (đầu dầm) 23,75 25,13 0,57 TH3 (giữa dầm) 36,5 47,26 25,13 0,8 0,94 TH3 (đầu dầm) 25,55 25,13 0,61 3.3.2:Kiểm tra tiết diện a)Kiểm tra với tổ hợp tải trọng I với hệ số an toàn 1,5 Với ứng suất cho phép vật liệu chế tạo dầm với =240N/mm2 32 33 =>=160N/mm2 *)Tại dầm -Kiểm tra tiết diện dầm theo ứng suất pháp : => ==33,42N/mm2 -Kiểm tra tiết diện dầm biên theo ứng suất tiếp: Trong : +Sx:Momen tĩnh nửa tiết diện trục X-X là: Sx=340.10.205+2.6.200.100=937000mm3 +Sy:Momen tĩnh nửa tiết diện trục Y-Y Sy=2.170.10.85+400.6.153=656200mm3 => =+ =20,05N/mm2 -Ứng suất tương đương : N/mm2< (thỏa mãn) *)Tại đầu dầm -Kiểm tra tiết diện đầu dầm biên theo ứng suất tiếp: =+ =10,73N/mm2 -Ứng suất tương đương : N/mm2< (thỏa mãn) b)Kiểm tra với tổ hợp tải trọng III với hệ số an toàn 1,1 Với ứng suất cho phép vật liệu chế tạo dầm với =240N/mm2 =>=218,18N/mm2 *)Tại dầm -Kiểm tra tiết diện dầm biên theo ứng suất pháp: => ==24,56N/mm2 -Kiểm tra tiết diện dầm biên theo ứng suất tiếp: 33 34 => =+ =21,3N/mm2 -Ứng suất tương đương : N/mm2< (thỏa mãn) *)Tại đầu dầm -Kiểm tra tiết diện đầu dầm biên theo ứng suất tiếp: =+ =11,5N/mm2 -Ứng suất tương đương : N/mm2< (thỏa mãn) 3.4:Độ cứng ổn định 3.4.1:Kiểm tra độ võng dầm -Kiểm tra độ võng dầm theo điều kiện: hay - f ≤ [f] Trong +Độ võng giới hạn cho phép:[f]= =4,28mm +) Mô đun đàn hồi vật liệu: E=2,1.105 (N/mm3) +)Độ cứng dầm: E.I x = 2,1.105.349,826.106 = 7,346.1013 ( N / mm ) +Độ võng dầm lực q= gây ra: 5.q.Bo 5.0,9.30004 fq = = = 0,01( mm ) 384.E.I x 384.7,346.1013 +)Độ võng lực P gồm palang vật nâng gây ( Q + G ) Bo = ( 50000 + 2000 ) 3000 = fP pl 48.E.I X 48.7,346.1013 = 0, ( mm ) 34 35 -Độ võng tính tốn dầm : f = f p + f q = 0,01 + 0,4 = 0,41( mm ) < 4, 28 ( mm ) Vậy dầm thỏa mãn độ võng dầm 3.4.2Kiểm tra độ ổn định tổng thể dầm M max ≤ fγ× c Wx Trong + γc = 0,95 : hệ số điều kiện làm việc dầm f = 240N / mm2 + : Cường độ tính tốn cho phép ( thép SS400) =>=31,4 ==188,25 N/mm2 -Sự ổn định xảy đồng thời với cường độ bền, -Điều kiện kiểm tra : =>===18,3 =>Bản cánh dầm thỏa mãn điều kiện ổn định cục 35 36 3.4.3.2: Ổn định cục bụng a)Khi chịu ứng suất tiếp : -Sau gia cường độ ổn định bụng tăng lên,giá trị ứng suất tới hạn tăng lên : ) Trong đó: + –tỉ số cạnh dài/cạnh ngắn bản,nếu bố trí sường đứng với khoảng cách tối đa theo quy định a=2hw =>=2 = + độ mảnh quy ước ô +Hệ số tin cậy cường độ :1,05 +Cường độ tính tốn cho phép f=240 N/mm2 +Mođun đàn hồi thép :E=2,1.105 N/mm2 - Cường độ tiêu chuẩn thép fy=f.==252N/mm2 -Cường độ tính tốn chịu trượt thép: fv=0,58=0,58=139,2N/mm2 -Độ mảnh quy ước bụng :==2,25 => ).=).=337 N/mm2 b)Mất ổn định cục bụng dầm chịu tác dụng ứng suất pháp +)Tại vùng chịu M lớn, vùng nén bụng dầm phình khỏi mặt phẳng uốn thành sóng vng góc mặt phẳng uốn Giá trị tới hạn ứng suất pháp phụ thuộc vào phân bố ứng suất pháp tiết diện bụng mức độ ngàm đàn hồi bụng cánh dầm : Trong : phụ thuộc vào hệ số = +=340mm,=10mm chiều rộng chiều dày cánh chịu nén 36 37 +=0,8 =>===3,15 -Tra bảng nội suy ta =34 => =34.=1611,85 N/mm2 c)Chịu ứng suất tiếp pháp -Kiểm tra ổn định bụng dầm có tiết diện đối xứng, tăng cường sườn ngang theo công thức: Trong đó: +:hệ số điều kiện làm việc =0,95 +:ứng suất pháp cục =.=.=20,87 N/mm2 +:ứng suất tiếp cục ===19,69N/mm2 => =0,95 =>Bản bụng dầm thỏa mãn điều kiện ổn định cục 3.5:Tính tốn liên kết bulong dầm biên dầm *)Sử dụng liên kết bulong với mã: -Liên kết bulong dầm biên chọn mã có kích thước 750320 (mm) chiều dày 10mm +Số lượng bulong bố trí cho bên Z=12, sử dụng bulong M20, có: =550 N/mm2 ; =240 N/mm2 ,lực cắt bulong lớn N=13,004 kN -Lực N làm cánh hai dầm bị trượt, muốn đảm bảo bulong không bị trượt cần xiết với lực xiết V: V= k ×N f ×Z (N) Trong +k – Hệ số an tồn, k = 1,5 +f – Hệ số ma sát, f = 0,15+Z – Số bulong mã, Z =6 +N – Lực dọc lớn nhất, N =13,004KN 37 38 N -Kiểm tra điều kiện chịu lực bulong: -=160N/mm2 =85,21mm2 < Vậy bulong đủ điều kiện chịu lực +Sơ đồ bố trí bulong 38 39 N N KẾT LUẬN Dưới hướng dẫn nhiệt tình thầy giáo Dương Trường Giang, đến em hoàn thành đồ án môn học Kết cấu thép Máy xây dựng với nhiệm vụ thiết kế Kết cấu thép cầu trục dầm dạng hộp Đồ án cho em biết thêm nhiều kiến thức môn học nguyên lý, ứng dụng, cách gia công chế tạo,… Đồng thời, đồ án giúp em củng cố kiến thức mơn học trước trau dồi kỹ vẽ phần mềm AutoCad Không thế, đồ án môn học cịn giúp em định hướng phần cơng việc tương lai sau tốt nghiệp Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Dương Trường Giang hướng dẫn giúp đỡ em hoàn thành đồ án mơn học 39 40 Do thời gian trình độ có hạn, nên chắn khơng thể tránh khỏi sai sót q trình làm Em mong nhận ý kiến góp ý từ thầy TÀI LIỆU THAM KHẢO Trịnh Chất, Lê Văn Uyển – Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí – Nhà xuất giáo dục, Hà Nội – 2002 Ninh Đức Tốn – Dung sai lắp ghép kỹ thuật đo lường – Nhà xuất Giáo dục, Hà Nội – 2004 Vũ Liêm Chính, Phạm Quang Dũng – Cơ sở thiết kế máy xây dựng – Nhà xuất Xây dựng, Hà Nội – 2002 Trương Quốc Thành, Phạm Quang Dũng – Máy thiết bị nâng – Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội – 1999 Tập vẽ máy Máy nâng – Trường Đại học Xây dựng – 1985 Phạm Quang Hội – Kết cấu thép Cấu kiện – Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội – 2006 40 41 Catalog hãng 41 ... đường ray Hình 1.1 :Cấu tạo chung cầu trục dầm 1- Dầm 2- Dầm biên 3-Giảm chấn 4-Palang điện 5-Bánh xe di chuyển 6-Cơ cấu di chuyển cầu trục -Cầu trục dầm gồm : dầm đặt dầm biên, dầm có Palang điện... dầm biên cầu trục Nội dung chủ yếu đồ án bao gồm: Giới thiệu chung cầu trục kết cấu thép cầu trục, Tải trọng tổ hợp tải trọng, Tính tốn thiết kế dầm biên 3 CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU CHUNG KẾT CẤU THÉP... -Với Q=5 với phương án thiết kế dầm biên ta chọn dầm biên có tiết hộp .Dầm biên liên kết dầm liên kết bulong 18 19 CHƯƠNG III TÍNH TỐN KẾT CẤU THÉP CỦA DẦM BIÊN 3.1 :Tính tốn đặc trưng hình học tiết