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
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI KHOA CƠ KHÍ BỘ MƠN KỸ THUẬT HỆ THỐNG CÔNG NGHIỆP ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP MÁY VÀ THIẾT BỊ CÔNG NGHIỆP NỘI DUNG 1 Click to add Title ThuyÕt minh: 01 quyÓn thuyÕt minh Click B¶n to vÏ:add B¶n Title vÏ tỉng thĨ kÕt cÊu thÐp Click to add Title Bản vẽ chế tạo kết cấu thép THIẾT KẾ KẾT CẤU THÉP THIẾT BỊ NÂNG CÁC BƯỚC TÍNH TỐN THIẾT KẾ KẾT CẤU THÉP MÁY VÀ TBCN Phân tích sơ đồ tính tốn Phân tích loại tải trọng tác dụng Tính tốn tổ hợp tải trọng Tính tốn sơ kết cấu Xác định nội lực kết cấu thép dùng phần mềm SAP2000 Kiểm tra kết cấu thép chuyển vị cường độ Tính tốn liên kết: liên kết hàn, liên kết bulong Vẽ vẽ kết cấu thép CÁC LOẠI MÁY TRỤC VÀ SƠ ĐỒ TÍNH CÁC LOẠI MÁY TRỤC VÀ SƠ ĐỒ TÍNH CÁC LOẠI MÁY TRỤC VÀ SƠ ĐỒ TÍNH CÁC LOẠI MÁY TRỤC VÀ SƠ ĐỒ TÍNH CÁC LOẠI TẢI TRỌNG VÀ TỔ HỢP TẢI TRỌNG TRONG MÁY NÂNG CÁC LOẠI TẢI TRỌNG ĐƯỢC XÉT ĐẾN TRONG THIẾT KẾ MÁY NÂNG a) Các tải trọng tác dụng lên kết cấu thiết bị nâng, giả định tĩnh trạng thái chịu tải bất lợi nhất; b) Các tải trọng gây chuyển động thẳng đứng; c) Các tải trọng gây chuyển động ngang; d) Các tải trọng gây ảnh hưởng thời tiết Các tải trọng - Các tải trọng gây trọng lượng thân phận: SG - Các tải trọng gây tải trọng làm việc: SL Tất phận chuyển động giả định vị trí bất lợi Mỗi phận kết cấu thiết kế vị trí thiết bị nâng độ lớn tải trọng làm việc (giữa tải trọng làm việc an toàn), mà với vị trí tải trọng gây ứng suất lớn phận kết cấu xét Lưu ý: Trong số trường hợp định, ứng suất lớn phát sinh thiết bị nâng không nâng tải trọng làm việc Các tải trọng gây tải trọng thẳng đứng a Các tải trọng gây nâng tải trọng làm việc Phải xét đến dao động gây nâng tải cách nhân tải trọng tải trọng làm việc gây với hệ số gọi “hệ số động lực Ψ” Ψ = + ξ VL Trong đó: VL: tốc độ nâng tải m/s ξ: hệ số xác định thực nghiệm Chú thích: giá trị lấy hệ số ξ kết nhiều lần thực nghiệm thực kiểu thiết bị nâng khác ξ = 0,6 cầu trục cổng trục ξ = 0,3 cần trục có cần Các tải trọng gây nâng tải trọng làm việc Các giá trị hệ số động lực Ψ Giá trị áp dụng hệ số Ψ tính tốn khơng lấy nhỏ 1,15 không lớn 1,6 trường hợp Các tải trọng gây nâng tải trọng làm việc Chú thích: - Hệ số Ψ đề cập không cầu trục cổng trục cần trục có cần - Sự khác phát sinh thực tế hệ số động lực Ψ nhỏ nâng tải thực phận kết cấu có tính mềm dẻo hơn, chẳng hạn cần trục có cần cần khơng phải phận có độ cứng cao Các tải trọng gây chuyển động ngang SH Các tải trọng gây chuyển động ngang sau: Các tác động quán tính gây tăng tốc giảm tốc chuyển động ngang, dọc, quay thay đổi tầm với Các tác động lực ly tâm Các phản lực ngang chuyển động lăn Các tác động giảm chấn Các tải trọng gây chuyển động ngang SH Các tác động ngang gây tăng tốc giảm tốc a Chuyển động ngang dọc Đối với chuyển động việc tính tốn thực việc khảo sát lực nằm ngang tác động lên bánh xe dẫn động (bánh xe chủ động) song song với đường ray a Chuyển động ngang dọc Thời gian gia tốc giá trị gia tốc (a) (b) (c) Tốc độ thấp trung bình với hành Tốc độ trung bình tốc độ cao (sử Tốc độ cao với gia tốc lớn Tốc độ trình di chuyển dài dụng thông thường) đạt tới m/s Thời gian gia tốc Giá trị gia tốc Thời gian gia tốc Giá trị gia tốc Thời gian gia tốc Giá trị gia tốc 4,00 8,0 m/s 0,50 6,0 m/s 0,67 3,15 7,1 0,44 5,4 0,58 2,5 6,3 0,39 4,8 0,52 s m/s s s 9,1 0,22 5,6 0,35 4,2 0,47 1,60 8,3 0,19 5,0 0,32 3,7 0,43 1,00 6,6 0,15 4,0 0,25 3,0 0,33 0,63 5,2 0,12 3,2 0,19 0,40 4,1 0,098 2,5 0,16 0,25 3,2 0,078 0,16 2,5 0,064 a Chuyển động ngang dọc Lưu ý: Lực ngang tính tốn khơng nhỏ 1/30 không lớn 1/4 tải trọng tác dụng lên bánh xe dẫn động bánh xe có bố trí phanh Các tải trọng gây chuyển động ngang SH Các tác động ngang gây tăng tốc giảm tốc b Chuyển động quay thay đổi tầm với - Đối với chuyển động quay thay đổi tầm với tính tốn dựa mơ men gia tốc giảm tốc đặt trục động - Đối với cần trục thông thường, giá trị gia tốc nằm 0,1 m/s2 0,6 m/s2 chọn để tính tốn gia tốc đầu cần cho thời gian gia tốc khoảng từ tới 10 giây Các tải trọng gây chuyển động ngang SH Tác động lực ly tâm Trong trường hợp cần trục có cần, cần phải tính đến lực ly tâm chuyển động quay Trong thực tế, xác định lực nằm ngang tác dụng vào đầu cần nhờ độ nghiêng cáp treo tải thông thường bỏ qua tác động lực ly tâm lên phận khác cần trục Các tải trọng gây chuyển động ngang SH Các phản lực ngang chuyển động lăn Khi hai bánh xe hai cụm bánh xe lăn dọc đường ray, ngẫu lực tạo lực nằm ngang vng góc với đường ray phải xét đến Các lực thành phần ngẫu lực xác định cách nhân tải trọng thẳng đứng tác dụng lên bánh xe (hoặc cụm bánh xe) với hệ số λ, hệ số phụ thuộc vào tỷ số độ p với sở bánh xe a 10 Các tải trọng gây thời tiết Các tải trọng gây thời tiết tác động gió thay đổi nhiệt độ Tác động gió a Áp lực gió q = 0,613Vs2 Áp lực động gió tính theo cơng thức: Trong đó: q: áp lực động gió (N/m2); Vs: tốc độ gió thiết kế (m/s) Các tải trọng gây thời tiết b Trạng thái gió thiết kế Trạng thái gió cho phép thiết bị nâng làm việc Áp lực gió thiết kế cho phép thiết bị nâng hoạt động Kiểu thiết bị nâng Thiết bị nâng dễ dàng bảo vệ để chống lại tác động gió thiết kế dành riêng cho sử dụng gió nhẹ Áp lực gió cho phép thiết bị nâng làm việc N/m Tốc độ gió cho phép thiết bị nâng làm việc m/s 125 14 250 20 500 28 Thiết bị nâng dùng lắp dựng Tất kiểu thiết bị nâng thông thường hoạt động trời Các thiết bị nâng phải liên tục hoạt động gió lớn (ví dụ kiểu 12a, xem Bảng 2.1.1.2.5) 12 Các tải trọng gây thời tiết b Trạng thái gió thiết kế Trạng thái gió khơng cho phép thiết bị nâng làm việc Áp lực gió thiết kế khơng cho phép thiết bị nâng hoạt động Độ cao so với mặt đất m Áp lực gió thiết kế khơng cho phép thiết bị nâng hoạt động N/m Tốc độ gió thiết kế tương ứng không cho phép thiết bị nâng hoạt động m/s tới 20 800 36 20 tới 100 100 42 > 100 300 46 Các tải trọng gây thời tiết Tính tốn tải trọng gió Tải trọng gió tính theo cơng thức: F = A.q.Cr Trong đó: F: tải trọng gió, N; A: diện tích chắn gió phận kết cấu xét, m2; q: áp lực gió tương ứng với điều kiện thiết kế, N/m2; Cr hệ số hình dáng phận kết cấu xét theo hướng gió Các hệ số hình dạng Đọc thêm trang 47, mục Các hệ số hình dạng - TCVN 4244-2005 13 Các tải trọng gây thời tiết Biến đổi nhiệt độ Các ứng suất gây biến đổi nhiệt độ xét đến trường hợp đặc biệt, chẳng hạn phận kết cấu không giãn nở tự Các tải trọng xét đến thiết kế kết cấu thép Các tải trọng khác - 3000 N lối sàn dùng để bảo dưỡng thiết bị, đặt nguyên vật liệu; - 1500 N lối sàn dự định để người đi; - 300 N coi lực nằm ngang tác dụng lên lan can bao chân Các tải trọng khơng dùng tính tốn dầm 14 Các tải trọng xét đến thiết kế kết cấu thép Các tải trọng khác 29 Các tải trọng khác xem tài liệu: TCVN 2737-1995 – Tiêu chuẩn gió tải trọng tác động Tổ hợp tải trọng tính tốn KCT Máy nâng - [TH1] Trường hợp thiết bị nâng làm việc khơng có gió: - [TH2] Trường hợp thiết bị nâng làm việc có gió giới hạn cho phép làm việc - [TH3] Trường hợp tải trọng bất thường 15 [TH1]: Thiết bị nâng làm việc khơng có gió Các tải trọng sau xét đến: - Các tải trọng tĩnh gây trọng lượng thân SG; - Các tải trọng gây tải trọng làm việc SL nhân với hệ số động lực Ψ; - Hai tác động ngang bất lợi số tác động SH , không xét đến lực giảm chấn; Tất tải trọng nhân với hệ số khuyếch đại γc viết dạng tập hợp sau: γc (SG + Ψ SL + SH) [TH2]: thiết bị nâng làm việc có gió giới hạn cho phép làm việc Các tải trọng sau xét đến: - Các tải trọng “Trường hợp tải trọng [TH1]” - Các tải trọng gió giới hạn cho phép làm việc Sw (Có thể có thêm tải trọng biến đổi nhiệt độ) Các tải trọng viết dạng tập hợp sau: γc (SG + Ψ SL + SH) + Sw Chú thích: Các ảnh hưởng động lực việc tăng tốc giảm tốc có giá trị khác trường hợp tải trọng II I, có gió thổi thời gian gia tốc phanh khơng giống khơng có gió 16 [TH3]: thiết bị nâng chịu tải trọng bất thường Các tải trọng bất thường xảy trường hợp sau: - Thiết bị nâng không làm việc chịu tác động tải trọng gió mạnh nhất; - Thiết bị nâng làm việc phải chịu tác dụng lực giảm chấn; - Thiết bị nâng tác dụng tải trọng thử [TH3]: thiết bị nâng chịu tải trọng bất thường Tải trọng kết hợp lớn sau phải xét đến: a) Các tải trọng SG trọng lượng thân, kết hợp với tác dụng tải trọng SWmax tải trọng gió mạnh (bao gồm phản lực thiết bị chống bão): SG + SW max b) Các tải trọng SG trọng Iượng thân gây SL tải trọng làm việc kết hợp với tác dụng lực giảm chấn lớn Sr: SG + SL + ST c) Các tải trọng SG trọng lượng thân gây kết hợp với tải trọng cao hai tải trọng Ψ.ρ1.SL ρ2SL: ρ1 ρ2 hệ số nhân với tải làm việc an toàn cho phép tương ứng với điều kiện thử tải động (ρ1) tải tĩnh (ρ2): SG + Ψ.ρ ρ1.SL SG + ρ2.SL 17 Tổ hợp tải trọng tính tốn kết cấu thép Máy nâng Lựa chọn hệ số khuyếch đại γc Giá trị hệ số khuyếch đại γc xác định dựa việc phân nhóm thiết bị nâng Các giá trị hệ số khuyếch đại γc Nhóm thiết bị nâng A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 γc 1.00 1.02 1.05 1.08 1.11 1.14 1.17 1.20 6.1 KẾT CẤU THÉP CẦU TRỤC Cấu tạo cầu trục 18 6.1 KẾT CẤU THÉP CẦU TRỤC Kết cấu thép cầu trục Hình dạng kết cấu thép cầu trục: - Dầm chính: Dạng hộp, chữ I, dạng dàn -Dầm đầu (dầm biên): Dạng hộp, gộp 2[] 2][ L30x30x3 L40x40x4 a) b) L30x30x3 LIÊN KẾT Ở CẦU TRỤC 19 LIÊN KẾT Ở CẦU TRỤC 6.1 KẾT CẤU THÉP CẦU TRỤC Kết cấu thép cầu trục Tính tốn dầm B1: Lựa chọn sơ kích thước mặt cắt dầm: theo công thức kinh nghiệm B2: Tính tốn kiểm tra kích thước mặt cắt chọn a Sơ đồ hóa dầm chính: dầm giản đơn b Xác định loại tải trọng trường hợp tải trọng tác dụng lên dầm c Kiểm tra: theo phương pháp ứng suất cho phép + Độ bền + Độ cứng: tĩnh (độ võng) động (tần số rung) + Ứng suất cục 20