Tính toán sơ bộ kết cấu Trang 5 CÁC LOẠI TẢI TRỌNG VÀTỔ HỢP TẢI TRỌNG TRONG MÁY NÂNG9CÁC LOẠI TẢI TRỌNG ĐƯỢC XÉT ĐẾN TRONG THIẾT KẾ MÁY NÂNGa Các tải trọng chính tác dụng lên kết cấu củ
Trang 1TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI
Trang 21 Phân tích sơ đồ tính toán
2 Phân tích các loại tải trọng tác dụng
3 Tính toán các tổ hợp tải trọng
4 Tính toán sơ bộ kết cấu
5 Xác định nội lực trong kết cấu thép dùng phần
Trang 5CÁC LOẠI TẢI TRỌNG VÀ
TỔ HỢP TẢI TRỌNG TRONG MÁY NÂNG
9
CÁC LOẠI TẢI TRỌNG ĐƯỢC XÉT ĐẾN TRONG THIẾT KẾ MÁY NÂNG
a) Các tải trọng chính tác dụng lên kết cấu của thiết bị nâng, được giả
định là tĩnh ở trạng thái chịu tải bất lợi nhất;
b) Các tải trọng gây ra bởi các chuyển động thẳng đứng;
c) Các tải trọng gây ra bởi các chuyển động ngang;
d) Các tải trọng gây ra bởi ảnh hưởng của thời tiết.
Các tải trọng chính
- Các tải trọng gây ra bởi trọng lượng bản thân của các bộ phận: SG
- Các tải trọng gây ra bởi tải trọng làm việc: SL
Tất cả các bộ phận chuyển động được giả định là đang ở vị trí
bất lợi nhất.
Mỗi một bộ phận kết cấu sẽ được thiết kế đối với vị trí của thiết
bị nâng và độ lớn của tải trọng làm việc (giữa 0 và tải trọng làm
việc an toàn), mà với vị trí và tải trọng đó sẽ gây ra ứng suất lớn
nhất trong bộ phận kết cấu đang xét.
Lưu ý: Trong một số trường hợp nhất định, ứng suất lớn nhất có
thể phát sinh khi thiết bị nâng không nâng tải trọng làm việc.
Trang 6Các tải trọng gây ra bởi các tải trọng thẳng đứng
a Các tải trọng gây ra bởi nâng tải trọng làm việc
Phải xét đến các dao động gây ra khi nâng tải bằng cách nhân tải
trọng do tải trọng làm việc gây ra với một hệ số gọi là “hệ số động
Chú thích: giá trị lấy đối với hệ số ξ này là kết quả của nhiều lần
thực nghiệm được thực hiện trên các kiểu thiết bị nâng khác nhau.
ξ = 0,6 đối với các cầu trục và cổng trục
ξ = 0,3 đối với các cần trục có cần
Các tải trọng gây ra bởi nâng tải trọng làm việc
Giá trị áp dụng đối với hệ số Ψtrong các tính toán sẽ không được
lấy nhỏ hơn 1,15 và không lớn hơn 1,6 trong mọi trường hợp
Các giá trị của hệ số động lực Ψ
Trang 7Các tải trọng gây ra bởi nâng tải trọng làm việc
Chú thích:
- Hệ số Ψ đề cập ở trên là không như nhau đối với cầu
trục và cổng trục và đối với cần trục có cần.
- Sự khác nhau phát sinh do thực tế là hệ số động lực Ψ
nhỏ hơn khi nâng tải được thực hiện bởi một bộ phận kết
cấu có tính mềm dẻo hơn, chẳng hạn như cần trục có cần
ở đó cần không phải là bộ phận có độ cứng cao.
Các tải trọng gây ra do các chuyển động ngang SH
Các tải trọng gây ra do các chuyển động ngang sau:
1 Các tác động quán tính gây ra do tăng tốc hoặc giảm
tốc của chuyển động ngang, dọc, quay hoặc thay đổi
tầm với.
2 Các tác động của lực ly tâm.
3 Các phản lực ngang do chuyển động lăn.
4 Các tác động của giảm chấn.
Trang 81 Các tác động ngang gây ra do tăng tốc hoặc giảm
tốc
a Chuyển động ngang và dọc
Đối với các chuyển động này việc tính toán được thực
hiện bằng việc khảo sát lực nằm ngang tác động lên các
bánh xe được dẫn động (bánh xe chủ động) song song với
đường ray.
Các tải trọng gây ra do các chuyển động ngang SH
Thời gian gia tốc và giá trị gia tốc
Thời gian gia tốc Giá trị gia tốc Thời gian gia tốc Giá trị gia tốc Thời gian gia tốc Giá trị gia tốc
trình di chuyển dài
(b) Tốc độ trung bình và tốc độ cao (sử dụng thông thường)
(c) Tốc độ cao với gia tốc lớn
a Chuyển động ngang và dọc
Trang 9Lưu ý:
Lực ngang tính toán sẽ không được nhỏ hơn 1/30 và
không được lớn hơn 1/4 tải trọng tác dụng lên các
bánh xe được dẫn động hoặc các bánh xe có bố trí
phanh
a Chuyển động ngang và dọc
1 Các tác động ngang gây ra do tăng tốc hoặc giảm tốc
b Chuyển động quay và thay đổi tầm với
- Đối với chuyển động quay và thay đổi tầm với các tính
toán sẽ dựa trên mô men gia tốc hoặc giảm tốc đặt tại trục
động cơ
- Đối với cần trục thông thường, giá trị gia tốc nằm giữa 0,1
m/s2và 0,6 m/s2có thể được chọn để tính toán đối với gia tốc
tại đầu cần sao cho thời gian gia tốc trong khoảng từ 5 tới 10
giây.
Các tải trọng gây ra do các chuyển động ngang S H
Trang 10Tác động của lực ly tâm
Trong trường hợp cần trục có cần, cần phải tính đến lực
ly tâm do chuyển động quay Trong thực tế, có thể xác
định được lực nằm ngang tác dụng vào đầu cần nhờ độ
nghiêng của cáp treo tải và thông thường bỏ qua các tác
động của lực ly tâm lên các bộ phận khác của cần trục.
Các tải trọng gây ra do các chuyển động ngang S H
Các phản lực ngang do chuyển động lăn
Khi hai bánh xe hoặc hai cụm bánh xe lăn dọc trên một
đường ray, một ngẫu lực được tạo bởi các lực nằm ngang
vuông góc với đường ray sẽ phải được xét đến Các lực
thành phần của ngẫu lực này được xác định bằng cách
nhân tải trọng thẳng đứng tác dụng lên các bánh xe (hoặc
cụm bánh xe) với một hệ số λ, hệ số này phụ thuộc vào tỷ
số của khẩu độ p với cơ sở bánh xe a
Các tải trọng gây ra do các chuyển động ngang S H
Trang 11Các tải trọng gây ra do các chuyển động ngang S H
a Tác động của giảm chấn lên kết cấu
Trường hợp tải treo có thể lắc
Đối với tốc độ ngang nhỏ hơn 0,7 m/s, không xét đến tác động
của giảm chấn
Đối với tốc độ lớn hơn 0,7 m/s, phải xét đến các phản lực tác
dụng lên kết cấu do va chạm với đệm giảm chấn
Các tải trọng gây ra do các chuyển động ngang S H
Trang 12Áp lực động của gió được tính theo công thức:
Các tải trọng gây ra bởi thời tiết
Các tải trọng gây ra bởi thời tiết là tác động của gió vàsự thay đổi
nhiệt độ
2
0,613 s
b Trạng thái gió thiết kế
Trạng thái gió cho phép thiết bị nâng làm việc
Các tải trọng gây ra bởi thời tiết
Kiểu thiết bị nâng Áp lực gió cho phép thiết bị nâng làm việc
N/m 2
Tốc độ gió cho phép thiết bị nâng làm việc m/s
Thiết bị nâng dễ dàng được bảo vệ để
chống lại tác động của gió hoặc được
thiết kế dành riêng cho sử dụng trong
gió nhẹ
Thiết bị nâng dùng trong lắp dựng
125 14
Tất cả các kiểu thiết bị nâng thông
thường hoạt động ngoài trời 250 20
Các thiết bị nâng phải liên tục hoạt
Trang 13b Trạng thái gió thiết kế
Trạng thái gió không cho phép thiết bị nâng làm việc
Các tải trọng gây ra bởi thời tiết
Tốc độ gió thiết kế tương ứng không cho phép thiết bị nâng hoạt động m/s
Áp lực gió thiết kế không cho phép thiết bị nâng hoạt động
Tính toán tải trọng gió
Các tải trọng gây ra bởi thời tiết
Tải trọng gió được tính theo công thức: F = A.q.C r
Trong đó:
F: là tải trọng gió, N;
A: là diện tích chắn gió của bộ phận kết cấu đang xét, m2;
q: là áp lực gió tương ứng với điều kiện thiết kế, N/m2;
Crlà hệ số hình dáng của bộ phận kết cấu đang xét theo
hướng gió
Các hệ số hình dạng
Đọc thêm trang 47, mục 4 Các hệ số hình dạng - TCVN 4244-2005
Trang 14Các ứng suất gây ra do biến đổi nhiệt độ sẽ được xét đến chỉ trong
những trường hợp đặc biệt, chẳng hạn như khi các bộ phận kết cấu
không được giãn nở tự do
Các tải trọng gây ra bởi thời tiết
Biến đổi nhiệt độ
- 3000 N đối với các lối đi và các tấm sàn dùng để bảo
dưỡng thiết bị, trên đó có thể đặt các nguyên vật liệu;
- 1500 N đối với các lối đi và các tấm sàn dự định chỉ để
Trang 15Các tải trọng xét đến trong thiết kế kết cấu thép
Các tải trọng khác
Các tải trọng khác xem trong tài liệu:
TCVN 2737-1995 – Tiêu chuẩn gió và tải trọng tác động
- [TH1] Trường hợp thiết bị nâng làm việc không có
gió:
- [TH2] Trường hợp thiết bị nâng làm việc có gió trong
giới hạn cho phép làm việc.
- [TH3] Trường hợp tải trọng bất thường.
Tổ hợp tải trọng trong tính toán KCT Máy nâng
Trang 16[TH1]: Thiết bị nâng làm việc không có gió
Các tải trọng sau sẽ được xét đến:
- Các tải trọng tĩnh gây ra do trọng lượng bản thân SG;
- Các tải trọng gây ra do tải trọng làm việc SLđược nhân với hệ
số động lực Ψ;
không xét đến lực giảm chấn;
Tất cả các tải trọng này được nhân với một hệ số khuyếch đại γc
và được viết dưới dạng tập hợp sau:
γγγγc (S G + ΨΨΨ S L + S H )
[TH2]: thiết bị nâng làm việc có gió trong giới hạn cho phép
làm việc
Các tải trọng sau sẽ được xét đến:
- Các tải trọng “Trường hợp tải trọng [TH1]”
- Các tải trọng do gió trong giới hạn cho phép làm việc
Sw
(Có thể có thêm tải trọng do biến đổi nhiệt độ)
Các tải trọng được viết dưới dạng tập hợp sau:
γγγγc(SG+ Ψ Ψ Ψ SL+ SH) + Sw
Chú thích: Các ảnh hưởng động lực của việc tăng tốc và giảm tốc sẽ
có giá trị khác nhau trong trường hợp tải trọng II và I, khi có gió thổi
Trang 17[TH3]: thiết bị nâng chịu các tải trọng bất thường
Các tải trọng bất thường xảy ra trong các trường hợp sau:
- Thiết bị nâng không làm việc chịu tác động của tải trọng gió
mạnh nhất;
- Thiết bị nâng đang làm việc và phải chịu tác dụng của lực giảm
chấn;
- Thiết bị nâng dưới tác dụng của tải trọng thử
Tải trọng kết hợp lớn nhất sau phải được xét đến:
a) Các tải trọng SGdo trọng lượng bản thân, kết hợp với tác dụng
của tải trọng SWmax do tải trọng gió mạnh nhất (bao gồm cả phản
lực của thiết bị chống bão):
S G + S W max b) Các tải trọng SG do trọng Iượng bản thân gây ra và SL do tải
trọng làm việc kết hợp với tác dụng của lực giảm chấn lớn nhất Sr:
S G + S L + S T c) Các tải trọng SGdo trọng lượng bản thân gây ra kết hợp với tải
trọng cao nhất trong hai tải trọng Ψ.ρ1.SLvà ρ2SL:
ρ1 vàρ2 là các hệ số được nhân với tải làm việc an toàn cho phép
tương ứng với điều kiện thử tải động (ρ 1 ) và tải tĩnh (ρ 2):
S G + ΨΨΨ.ρρ1 S L hoặc S G + ρρρρ 2 S L [TH3]: thiết bị nâng chịu các tải trọng bất thường
Trang 18Lựa chọn các hệ số khuyếch đại γγγγ c
Tổ hợp tải trọng trong tính toán kết cấu thép Máy nâng
Giá trị của hệ số khuyếch đại γcđược xác định dựa trên việc phân
Trang 20LIÊN KẾT Ở CẦU TRỤC
1 Tính toán dầm chính
B1: Lựa chọn sơ bộ kích thước mặt cắt dầm: theo công thức kinh
nghiệm
B2: Tính toán kiểm tra kích thước mặt cắt đã chọn
a Sơ đồ hóa dầm chính: là dầm giản đơn
b Xác định các loại tải trọng và các trường hợp tải trọng tác dụng
Trang 21C Lk
Lk
L k /2
6.1 KẾT CẤU THÉP CẦU TRỤC
Tính toán, kiểm tra tiết diện dầm chính
Sơ đồ hóa dầm chính cầu trục và tải
trọng chính tác dụng
1
W
y u
My- Mô men uốn theo phương y
Wx – Mô men chống uốn theo phương x
Kiểm tra về độ bền
Trang 22P' qt
P'' qt P'' qt
P'' qt
e1 x
y
- Ứng suất dưới tác dụng của lực quán tính khi phanh hãm cầu trục do xe con và
hàng nâng P qt ’, lực do các bộ phận phụ gây ra: lan can, cabin, dây điện (G 2 ), lực
do gió tác dụng gây ra uốn theo phương ngang
2
W
x u y
M
- Ứng suất dưới tác dụng của lực quán
tính khi phanh hãm xe con Pgt’’
'
y u x
Tính toán độ cứng của dầm
Trang 23Tính toán ứng suất cục bộ của dầm
- Dầm có xe con di chuyển bằng ray đặt mặt trên dầm
- Dầm với xe con di chuyển ở cạnh dưới của dầm
Xem chương 3
a.Xác định mô men uốn và lực cắt.
Dầm cuối của cầu trục được chế tạo bằng thép CT3
và có nhiều dạng khác nhau: Hai thép [ ghép lưng hở
với nhau theo dạng ] [ ở cầu trục một dầm và hai dầm
chính thép hình I, kết cấu hình hộp ở cầu trục một
dầm và hai dầm chính kiểu hộp Tính toán dầm cuối
được đưa về sơ đồ dầm đơn giản.
KẾT CẤU THÉP DẦM BIÊN CẦU TRỤC (DẦM ĐẦU, DẦM CUỐI)
Trang 24KẾT CẤU THÉP DẦM BIÊN CẦU TRỤC (DẦM ĐẦU, DẦM CUỐI)
Vị trí pa lăng và xe con để tính dầm biên
KẾT CẤU THÉP DẦM BIÊN CẦU TRỤC (DẦM ĐẦU, DẦM CUỐI)
Trang 25* Xác định vị trí và trường hợp nguy hiểm
-Tính toán dầm ngang (Đối với cổng trục dầm đôi)
- Tính toán dầm biên
-Tính toán ổn định tổng thể của cổng trục
MÔ HÌNH HÓA CỔNG TRỤC PHƯƠNG VUÔNG GÓC VỚI RAY