Chương 17: Kiểm tra bền tiết diện đ ã chọn Kết cấu kim loại được tính theo phương pháp ứng suất cho phép dựa trên hai trường hợp phối hợp tải trọng: Trường hợp 1: dưới tác dụng của to àn bộ các tải trọng không di động v à tải trọng di động, ứng suất cho phép 160 1 N/mm 2 . Trường hợp 2: ngoài các tải trọng chính trên còn tính đến các tải trọng do lực quán tính lớn nhất có thể xảy ra khi phanh hay mở cổng trục và xe lăn, ứng suất cho phép là 180 2 N/mm 2 . a. kiểm tra độ võng Độ võng của thanh thép chữ I được xác định theo công thức: f EJ LP f x 48 3 Trong đó: P = Q + G x – tải trọng di động. = 10000 + 4000 = 14000 N L = 8 m – chi ều dài của dầm. E = 2,1.10 5 N/mm 2 – môđun đàn hồi kéo của thép. J x = 175370cm 4 – mômen quán tính của tiết diện dầm đối với trục ngang. [f] = L/700 = 8000/700 = 11,43 mm – độ võng cho phép c ủa dầm. Vậy: 4,0 10.175370.10.1,2.48 8000.14000 45 3 f mm < [f] = 11,43 mm V ậy dầm đảm bảo an toàn. b. Kiểm tra bền Khi kiểm tra dầm chữ I chịu tải theo độ bền ta cần tính đến khả năng làm việc của gờ dưới. Ở đây, ngo ài ứng suất chung của toàn k ết cấu, dưới áp lực của bánh xe P, xuất hiện ứng suất cục bộ, gờ dưới chịu uốn dọc theo dầm ở đoạn aa v à uốn theo hướng ngang trên chiều rộng gờ b. Vị trí kiểm tra là vị trí khi xe con mang vật với tải trọng Q ở chính giữa dầm chính. Tùy theo vị trí của lực P trên gờ, ứng suất uốn lớn nhất có thể xuất hiện hoặc ở thớ trên tại điểm bắt đầu của bán kính nối gờ với thành đứng hoặc ở thớ dưới ở bi ên tự do của gờ. Ứng suất uốn cục bộ của gờ được xác định theo các công thức sau: - Ở tiết diện sát thành đứng do uốn trong mặt phẳng xz 6,17 2,28 7000.0,2 . 22 1 t Pk x N/mm 2 - Ở tiết diện sát thành đứng do uốn trong mặt phẳng yz 3,5 2,28 7000.6,0 . 22 2 t Pk y N/mm 2 - Ở biên tự do của gờ do uốn trong mặt phẳng yz 4,5 5,25 7000.5,0 . 22 3 tb b y t Pk N/mm 2 Trong đó: k 1 , k 2 , k 3 – hệ số, phụ thuộc vào tỷ số 62,0 105 65 b c t = 28,2 mm – chiều dày của gờ theo đường cắt mặt phẳng trên của. gờ với thành đứng dầm chữ I. t tb = 25.5 mm – chiều dầy trung bình ở tiết diện giữa. P = 7000 2 14000 2 P N – tải trọng tập trung. Trong các công thức đã tính ở trên, dấu (+) dùng cho các thớ kim loại ở trên, dấu (-) dùng cho thớ dưới. Ứng suất uốn to àn toàn phần ở mặt phẳng yz được tính theo công thức: x u W M Trong đó: M – mômen uốn của dầm trong mặt phẳng đang xét do tải trọng tập trung P và tải trọng phân bố đều của q gây ra. 6 22 10.664 8 4000.325 4 4000.14000 8 4 qL LP M N.mm W x = 5010 cm 3 mômen chống uốn đối với thớ tương ứng của gờ dưới. Vậy: 132 10 . 5010 10.664 3 6 u N/mm 2 Ứng suất uốn tổng ở gờ bằng: z z y x 0,5 0,5 0,9 1,3 1,7 2,1 2,5 2,9 0,6 0,7 0,8 0,9 c/ b k1 k3 k2 k P p p cc bb t t tb d - Ở tiết diện sát thành đứng: 1 2 2 xyuyuxt 1296,173,51323,51326,17 2 2 N/mm 2 < 1 - Ở biên tự do của gờ: 4,1374,5132 b yu N/mm 2 < 2 Trong đó: 1 = 160 N/mm 2 ; 2 = 180 N/mm 2 . V ậy thép chữ I đã chọn là đủ bền. a a Hình 3.2. Biên dạng gờ dưới của dầm Hình 3.3. Đồ thị hệ số k 1 ,k 2 ,k 3 . do ảnh hưởng của uốn cục bộ. 3.2. TÍNH DẦM CUỐI Kết cấu dầm cuối gồm hai thanh thép chữ I đặt song song được li ên kết với nhau bởi các liên kết thép bằng phương pháp hàn và g ối trên hai trục của bánh xe di chuyển. Do kết cấu dầm cuối ở hai bên là giống nhau nên khi tính ta chỉ cần tính cho một bên là đủ. 3.2.1. Chọn vật liệu cho dầm cuối: Vật liêu cho dầm cuối chọn tương tự như đã chọn cho dầm chính (phần 3.1.1). 3.2.2. Xác định các tải trọng tác dụng lên dầm cuối Tải trọng tác dụng lên dầm cuối cũng bao gồm các tải trọng không di động, tải trọng di động v à lực quán tính khi phanh các cơ cấu, các tải trọng này đã được tính tương tự như ở trên. 3.2.3. Chọn kết cấu dầm cuối và kiểm tra bền Phần chịu tải của cầu trục một dầm là thép hình kiểu chữ I, dầm được chọn theo điều kiện đảm bảo độ cứng vững khi chịu tả trọng tập chung ở chính giữa tâm. Với tải trọng như đã tính ở trên, theo tiêu chuẩn TOCT 8239- 56 sơ bộ ta chọn loại thép có kí hiệu là N 0 20 với thông số được gi trên bảng . Bảng (3-2). Các thông số của thép N 0 20. Kích thước (mm) Các trị số đối với trục x - x y - y Số hiệ u thé p hìn Tr ọ ng lượ ng 1m dài h b d t R r Di ện tíc h m ặ t J x cm 4 W x c m I x c m S x c m 3 I y c m 4 W y c m 4 J y c m 4 q P 400 4000 Gc L = 8000 B h (N) cắt cm 2 3 N 0 20 207 2 0 0 1 0 0 5, 2 8, 2 9, 5 4, 0 26 ,4 18 10 1 8 1 8, 27 1 0 2 1 1 2 22 ,4 2, 06 Kiểm tra bền tiết diện đã chọn: D ầm cuối được tính khi xe lăn với vật nâng nằm ở sát nó nhất (vị trí giới hạn khẩu độ dầm). Kết cấu kim loại được tính theo phương pháp ứng suất cho phép dựa trên hai trường hợp phối hợp tải trọng. Vị trí được kiểm tra là vị trí nằm tại chính giữa của dầm cuối (mặt cắt I-I - vị trí có tiết diện nguy hiểm nhất). Xét tại mặt cắt I-I, lực tập chung lớn nhất tác dụng là: Hình 3.4. Sơ đồ tính lực tác dụng lên dầm cuối tại tiết diện I-I. 2555010000 2 8000.325,0 8000 4008000 3750.4 2 2 .400 4 c I G Lq L L PP N L ực quán tính tác dụng tại mặt cắt I-I (tại gối B). 3900 21 qtqtqt PPP N Ph ản lực tại các gối đỡ tương ứng là: - Ph ản lực do lực tập chung gây ra tại hai gối: 12775 2 25550 2 21 I P RR N - Ph ản lực do lực quán tính gây ra tại hai gối: 1950 2 3900 2 ' 2 ' 1 qt P RR N Hình 3.5. Sơ đồ tính dầm cuối. Kiểm tra bền tại tiế diên I-I. - Theo trường hợp1, mômen uốn lớn nhất tại tiết diện I-I là: 3 1 1 10.7665 2 1200 12775 2 . A RM u N.mm V ậy: 34,42 10.181 10.7665 3 3 1 1 x u W M N/mm 2 < 1 Ứng suất cho phép 1 = 160 N/mm 2 , để đảm bảo cho dầm cuối đủ cứng vững, ứng suất uốn cho phép ở đây không lấy lớn hơn 80 100 N/mm 2 . - Theo trường hợp 2, mômen uốn lớn nhất tại tiết diện I-I là: R 1 R 1 R 2 R 1 A I I P I + P qt 3' 11 2 10.8835 2 1200 195012775 2 . A RRM u N.mm V ậy: 81,48 10.181 10.8835 3 3 2 2 x u W M N/mm 2 < 2 Ứng suất cho phép tương ứng với trường hợp phối hợp tải trọng này là 2 = 180 N/mm 2 . Qua k ết quả vừa tính được ta thấy thép chọn làm dầm cuối là đủ bền: . DẦM CUỐI Kết cấu dầm cuối gồm hai thanh thép chữ I đặt song song được li ên kết với nhau bởi các liên kết thép bằng phương pháp hàn và g ối trên hai trục của bánh xe di chuyển. Do kết cấu dầm. Chương 17: Kiểm tra bền tiết diện đ ã chọn Kết cấu kim loại được tính theo phương pháp ứng suất cho phép dựa trên hai. Ở tiết diện sát thành đứng: 1 2 2 xyuyuxt 1296 ,173 ,51323,51326 ,17 2 2 N/mm 2 < 1 - Ở biên tự do của gờ: 4,1374,5132 b yu N/mm 2