Đang tải... (xem toàn văn)
Untitled TAÏP CHÍ PHAÙT TRIEÅN KH&CN, TAÄP 18, SOÁ K3 2015 Trang 37 Xác định khối lượng hợp lý của cần trục có tầm rộng với dầm chính tiết diện hình hộp Nguyễn Danh Sơn Trường Đại học Công nghiệp TP[.]
TẠP CHÍ PHÁT TRIỂN KH&CN, TẬP 18, SỐ K3- 2015 Xác định khối lượng hợp lý cần trục có tầm rộng với dầm tiết diện hình hộp Nguyễn Danh Sơn Trường Đại học Công nghiệp TP.HCM (Bản nhận ngày 25 tháng năm 2015, hoàn chỉnh sửa chữa ngày 03 tháng năm 2015) TÓM TẮT Khối lượng máy Bài báo đưa cơng thức giải tích để thơng số quan trọng xác lập nên giá thành sản xuất máy Việc xác định khối lượng hợp lý máy trục vấn đề quan trọng cần thiết để giảm giá thành máy Từ khóa: Máy trục, khối lượng hợp lý xác định khối lượng hợp lý máy trục Chúng sử dụng thực tính toán xác định hiệu máy tối ưu hóa chúng ĐẶT VẤN ĐỀ: nâng, cịn lại cụm khác kết cấu thép Việc chế tạo loại máy trục có tầm rộng (cầu trục, cổng trục) dạng dầm hộp nước vấn đề quan trọng, góp phần đáp ứng việc giới hóa q trình sản xuất, xây dựng nâng chuyển vật nặng Mặt khác tiết kiệm ngoại tệ, tạo công ăn việc làm cho người lao động nâng cao vai trò tự chủ kỹ thuật cán kỹ thuật rút ngắn thời gian đầu tư thiết bị Các loại máy nhập ngoại hồn tồn giá thành máy tính theo khối lượng máy với giá 20 US$/1 kilôgam, mà kết cấu thép máy chiếm gần 70% trọng lượng máy.Trong máy có cơng sản xuất nước tốn có US$ hoàn toàn chế tạo nước với lý nêu Kết cấu thép máy trục có dầm dạng hộp bao gồm dầm dầm bên Khối lượng dầm đóng vai trị chủ yếu.Việc xác định khối lượng hợp lý máy trục vấn đề cần thiết cấp bách nhằm giảm giá thành máy 2.GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ: Việc xác định khối lượng hợp lý máy trục xuất phát từ việc xác định tỷ số kích thước dầm chính.Khi tính tốn thiết kế dầm máy trục phải xác định giá trị cần thiết mô men chống uốn tiết diện mà 1 Như vậy, bắt buộc phải mua nguy hiểm theo phương đứng phương ngang máy từ nước ngồi ta nên đặt mua máy Để đảm bảo giá trị mômen chống uốn có Trang 37 SCIENCE & TECHNOLOGY DEVELOPMENT, Vol.18, No.K3 - 2015 thể có nhiều giá trị kích thước cánh thành bên Khi thiết kế thường người ta lấy tỷ số kích thước phản ánh kinh nghiệm thiết kế, chế tạo sử dụng cần trục Ở dầm dùng làm kết cấu thép cần trục chiều dày cánh (các ngang dưới) chiều dày thành đứng nhỏ so với kích thước tiết diện ngang dầm, dầm xem kết cấu có thành mỏng.Chiều cao lớn dầm giới hạn điều kiện tối ưu hóa, cịn chiều cao nhỏ giới hạn độ võng dầm hay thời gian tắt dần dao động dầm.Chiều dày thành đứng 2 (xem hình 1.a) xác định từ điều kiện ổn định điều kiện bền nó.Chiều dày nhỏ thành đứng nên lấy mm, cần trục làm việc mơi trường có độ ăn mịn cao nên lấy mm Ở dầm hình thang ( xem hình 2) kích thước cuả hai đầu dầm nên lấy bằng: Hk = (0,4-0,6)H, C = H Mơ men qn tính tiết diện dầm cuối cần lấy khơng nhỏ mơ men qn tính tiết diện dầm gần chỗ liên kết dầm với dầm cuối Khoảng cách trục bánh xe cầu trục (xem hình 3) nên lấy K = (1/7-1/5) Lk, Lk – tầm rộng cầu trục Các kết cấu coi tối ưu kết cấu mà làm việc tin cậy có tổng giá thành chế tạo sử dụng nhỏ Gía thành kết cấu xác định chủ yếu khối lượng nó( giá vật liệu chiếm gần70% tổng giá thành kết cấu thép).Có thể lấy khối lượng kết cấu làm chuẩn tối ưu cần trục Hình Sơ đồ tính tốn dầm Hình Dầm hình thang Hình Sơ đồ kết cấu thép cầu trục Trang 38 TẠP CHÍ PHÁT TRIỂN KH&CN, TẬP 18, SỐ K3- 2015 Chiều cao tối ưu dầm hộp xác định cách tính bền uốn dầm: H t u 3w x 2 , (1) (với điều kiện bỏ qua mơ men qn tính tiết diện cánh so với đường trục trung hòa riêng chúng) xác định theo cơng thức: J1x 2F1(H/2)2, đó: wx – mô men chống uốn tiết diện dầm, 2 – chiều dày thành đứng dầm (6) đó: F- diện tích tiết diện cánh J1x = Jx – J2x nên diện tích cần thiết là: Ta thấy có sai lệch chiều cao dầm so với giá trị tối ưu 20% khối lượng dầm thay đổi 2,5%, nên chiều cao dầm lấy nhỏ giá trị tối ưu với điều kiện phải đảm bảo độ cứng tĩnh độ cứng động dầm Khi tính bền uốn dầm mặt phẳng( mặt phẳng đứng) mơ men chống uốn cần thiết tiết diện là: Wx M , đó: M –mơ men uốn, (2) - ứng suất uốn cho phép Khi biết chiều cao H dầm mơ men qn tính dầm là: Jx = wx.y , (3) đó: y – khoảng cách từ trục trung hịa đến thớ ngồi dầm Khi tính uốn dầm mặt phẳng đứng tiết diện dầm có trục đối xứng chiều cao H thì: y H/2 Jx Wx.H/2 , (4) Mơ men qn tính tiết diện thành đứng có chiều dày 2 xác định theo công thức: J2x= 2.H3/6 , (5) Mô men qn tính hai cánh có chiều dày 1so với đường trục ngang dầm F1 = 2(Jx-J2x)/ H2 , (7) Đối với dầm có phần chìa hai bên cánh (xem hình 1.a) có chiều rộng chung B1 chiều dày cánh xác định theo công thức: 1= F1/B1 = 2(Jx-J2x)/H2.B , (8) Đối với dầm khơng có phần chìa hai bên cánh bỏ qua chiều rộng phần chìa cánh tức B1= B , đó: 1 = 2(Jx –J2x)/ H2.B , (9) Khi tính bền uốn dầm hai mặt phẳng cần phải tính mô men chống uốn tiết diện dầm đường trục ngang đường trục đứng , xác định theo phép tính bền tổ hợp tải trọng IIa IIb theo công thức: (Mx)IIa / wx = ; (Mx)IIb/Wx +(My)IIb/ Wy = , (10) công thức này: Mx My – mô men uốn mặt phẳng ngang mặt phẳng đứng, ngồi mơ men (Mx)IIa khơng mơ men (Mx)IIb Đối với dầm có phần chìa hai bên cánh với chiều rộng cánh B1 mơ men chống uốn tiết diện dầm đường trục ngang đường trục đứng xác định theo công thức: Wx = (B1.1+2.H/3).H ; Trang 39 SCIENCE & TECHNOLOGY DEVELOPMENT, Vol.18, No.K3 - 2015 Wy = H.2.B1 +1.B13/3 , (11) Đối với dầm khơng có phần chìa hai bên cánh, B1 = B thì: thay đổi chiều dày cánh chiều cao dầm Cũng đồng thời thay đổi chiều dày cánh chiều cao dầm Wx = (B1.1+2.H/3).H ; Wy = ( H.2 +1.B/3 ) B , (12) Đối với dầm có chiều cao tối ưu Ht.ư diện tích tiết diện cánh là: F1 = B.1 = Ht.ư.2/2 = 3w x , (13) 2 2 Hình Các phương án chế tạo dầm cầu trục B 3w y 5w x 3w x 2 , (14) Giaỉ kết hợp phương trình (13) (14) ta được: 1 5w x , 6w y (15) Để làm cánh dầm cầu trục nên dùng thép thép cácbon có chiều dày tới 50 mm thép hợp kim thấp có chiều dày tới 40 mm Nếu dầm không đáp ứng điều kiện độ cứng tĩnh độ cứng động thời gian tắt dần dao động chế tạo dầm có tiết diện thay đổi theo chiều dài dầm.Khi sử dụng Trang 40 Trong cơng trình 2 cho thấy sử dụng khối lượng tối thiểu cầu trục làm chuẩn tối ưu Trên hình cho thấy dầm cầu trục có trọng tải nâng Q = 50 Tấn tầm với L = 34,5 mét Chi phí thấp chế tạo dầm theo phương án III; so với dầm hình thang truyền thống( phương án I) có khối lượng giảm 24% nhân công giảm 10% So sánh khối lượng số cầu trục chế tạo nước với khối lượng số cầu trục chế tạo nước ngồi( Liên Xơ cũ): TẠP CHÍ PHÁT TRIỂN KH&CN, TẬP 18, SỐ K3- 2015 Bảng So sánh khối lượng số cầu trục Trọng tải nâng Tầm rộng Khối lượng cầu trục theo thống kê m (Tấn) Khối lượng cầu trục theo tính tốn lý thuyết , m (Tấn) Chênh lệch khối lượng (%) Q( Tấn) L( Mét) 50 23 30 25 16,6 50 20 20 17 15 30 20 20 17 15 20 23 22 19 13,6 15 20 14 12 14,2 10 20 12 10 16,6 20 16 TT Từ bảng ta nhận thấy với sơ đồ kết cấu dầm truyền thống có tiết diện hình hộp với phần chìa hai bên đảm bảo độ bền độ cứng vững cầu trục với trọng tải nâng tầm rộng chênh lệch khối lượng từ 13,6 đến 16,6% Sự giảm khối lượng dẫn tới giảm đáng kể giá KẾT LUẬN thành máy giúp cho việc giảm khối lượng máy giá thành sản phẩm chế tạo nước Như vậy, kinh nghiệm 40 năm việc thiết kế, sản xuất chế tạo máy trục dạng dầm hộp phương pháp giải tích đưa cơng thức giải tích để xác định khối lượng hợp lý dầmchính cầu trục khối lượng máy, điều Trang 41 SCIENCE & TECHNOLOGY DEVELOPMENT, Vol.18, No.K3 - 2015 Determination of rational mass of span crane with box girders Nguyen Danh Son Industrial University of Ho Chi Minh City ABSTRACT Mass is one of important parameters of a machine,which affirm the manufacturer, price of machine The determination of rational mass of a crane is one important The paper comes up with analytic formulas to determine rational mass of a crane.They can be used in calculation of machine effect and in optimization and necessary problem for reduction of machine price Keywords: Crane, rational mass TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Danh Sơn Kinh nghiệm thiết kế, chế tạo cầu trục,cổng trục dạng dầm hộp nước Tạp chí Lao động xã hội số năm 1996 [2] А.П.Шабашов, А.Г.Лысяков Trang 42 Мостовые краны общего назначения, изд Машиностроение, 1980 [3] М.П.Александров Подъемно – транспортные машины изд.Высшая школа, 1985 ... 2015 Bảng So sánh khối lượng số cầu trục Trọng tải nâng Tầm rộng Khối lượng cầu trục theo thống kê m (Tấn) Khối lượng cầu trục theo tính tốn lý thuyết , m (Tấn) Chênh lệch khối lượng (%) Q( Tấn)... chế tạo dầm theo phương án III; so với dầm hình thang truyền thống( phương án I) có khối lượng giảm 24% nhân cơng giảm 10% So sánh khối lượng số cầu trục chế tạo nước với khối lượng số cầu trục. .. thành kết cấu xác định chủ yếu khối lượng nó( giá vật liệu chiếm gần70% tổng giá thành kết cấu thép).Có thể lấy khối lượng kết cấu làm chuẩn tối ưu cần trục Hình Sơ đồ tính tốn dầm Hình Dầm hình thang