Giáo trình kết cấu kim loại máy trục -Phần II KẾT CẤU KIM LOẠI CỦA CÁC MÁY TRỤC - Chương 4 ppt

252 Chương 4 CẦN TRỤC CHÂN ĐẾ §4.1.CÁC HÌNH THỨC KẾT CẤU VÀ CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA CẦN TRỤC CHÂN ĐẾ 4.1.1. Các hình thức kết cấu cần trục chân đế : Hình thức kết cấu của cần trục chân đế chủ yếu phụ thuộc vào kết cấu của thiết bò đỡ quay và cơ cấu quay cùng với kết cấu của thiết bò cần và cơ cấu thay đổi tầm với. 1) Căn cứ vào thiết bò đỡ phần quay của cần trục người ta chia ra làm 2 loại: Cần trục chân đế loại toa quay (mâm quay) và cần trục chân đế loại cột quay. a) Cần trục chân đế loại toa quay (mâm quay): Phần quay của cần trục tựa trên một vành quay đặt ở trên đỉnh của chân đế với các loại thiết bò đỡ phần quay kiểu con lăn, bi, v.v… (Hình 4.1) b) Cần trục chân đế loại cột quay: Phần quay của cần trục tựa trên một vành quay tựa trên một cột thẳng đứng và quay cùng với cột. (Hình 4.2) 2) Căn cứ vào kết cấu thiết bò cần người ta chia ra làm 2 loại: a) Cần trục chân đế cần thẳng (hình 4.4) b) Cần trục chân đế với thiết bò cần là một hệ khâu khớp (hình 4.1, 4.2, 4.3): Là hệ cần có vòi, hệ cần có vòi là một hệ gồm các khâu: cần, vòi, giằng vòi, liên kết với nhau qua các khớp bản lề. Về mặt liên kết (xem hình 4.1): – Cần có đuôi cần liên kết bản lề với giá chữ ∏, đầu cần liên kết với vòi. – Vòi liên kết với cần qua một khớp bản lề ở đầu cần. Vòi có các loại kết cấu: vòi thẳng (hình 4.1, 4.2); vòi cong (hình 4.3) – Giằng vòi: liên kết giữa phần đuôi vòi với giá đỡ. Giằng vòi có các loại kết cấu: giằng mềm (Hình 4.1, 4.3) và giằng cứng (hình 4.2). Hình 4.1 - Cần trục chân đế kiểu toa quay (mâm quay ) . 253 Hình 4.2 Cần trục chân đế kiểu cột quay. Hình 4.3 Cần trục chân đế có vòi cong. 1-Cần; 2-Sàn quay; 3-Chân đế; 4-Cơ cấu di chuyển; 5-Vòi cong; 6-Cáp giằng; (7-8)- Giá đỡ đối trọng; 9-Đòn bẩy ; 10-Thanh giằng đối trọng; 11-Đối trọng cân bằng hệ cần. 254 4.1.2. Kết cấu thép của cần trục chân đế: Những bộ phận chủ yếu của kết cấu kim loại cần trục chân đế là: cần, cột, chân đế và giá đỡ thiết bò cần (giá chữ A, giá chữ ∏). 1) Kết cấu kim loại của thiết bò cần. Thiết bò cần của cần trục chân đế được giới thiệu ở hình 4.5. Các kết cấu ở hình 4.5a, b, d, e dùng cho hệ cần kiểu cột quay. Các kết cấu ở hình 4.5c, f dùng cho hệ cần kiểu toa quay (mâm quay). Kết cấu ở hình 4.5g dùng cho hệ cần của cần trục nổi. 2) Kết cấu kim loại của cần. a) Cần thẳng: Cần của cần trục là một kết cấu không gian có đường trục của cần là một đường thẳng có mặt cắt ngang của cần là hình chữ nhật hoặc hình tam giác với tiết diện thay đổi theo chiều dài cần (hình 4.6). Trên hình 4.6 là sơ đồ kết cấu của cần thẳng, Ở hình 4.6 a, b là kết cấu cần kiểu dàn mắt lưới.Thanh biên của loại cần này thường làm liên tục còn các thanh bụng có mặt cắt (tiết diện) như nhau. Khi chọn chiều dài của một khoang Hình 4.4 Cần trục chân đế cột quay có cần thẳng. 1-Cần thẳng; 2-Thanh răng cơ cấu thay đổi tầm với; 3-Cột quay; 4-Vành ray; 5-Chân đỡ; 6-Cơ cấu nâng; 7 - Cơ cấu di chuyển; 8 - Cơ cấu quay; 9 - Sàn quay; 10 - Ca bin cần trục. 255 trên thanh biên cần phải lưu ý sao cho độ mảnh của một khoang (đốt) trên thanh biên không vượt quá độ mảnh của cần. Hình 4.5 Thiết bò cần của cần trục chân đế (a – e) và cần trục nổi (g) 256 Hình 4.6c là sơ đồ của cần có kết cấu kiểu dàn không có thanh xiên. Thanh biên của loại cần này có thể có dạng mặt cắt hở (chữ I, chữ [ ) hoặc biên dạng cong, hoặc thép ống. Hình 4.6d là sơ đồ của cần có kết cấu dùng thép tấm. Với cần trục chân đế sức nâng nhỏ thì kết cấu cần làm bằng 1 ống. b) Cần có vòi (xem hình 4.8). Thiết bò cần có hệ khâu khớp bản lề gọi là hệ cần có vòi, hệ cần này bao gồm các khâu: cần, vòi và giằng vòi. Hình 4.6. Sơ đồ kết cấu cần thẳng của cần trục chân đế . 257 Hình 4.7. Một số phương án kết cấu cần. a) Kết cấu cần hộp làm từ thép tấm; b) Kết cấu cần làm bằng thép ống; c), d) Cần có thanh giằng tăng cứng; e) Cần kết cấu dàn; g) Cần có kết cấu dàn không có thanh xiên. + Kết cấu cần (xem hình 4.7): Cần có dạng không gian mắt lưới hoặc kết cấu dầm hộp thành mỏng từ các thép tấm. + Kết cấu vòi: Vòi có kết cấu dàn không gian mắt lưới hoặc kết cấu dầm hộp từ các thép tấm. Tiết diện mặt cắt ngang của cần có thể là tiết diện chữ nhật hoặc tiết diện tròn. Việc lựa chọn dàn mắt lưới hay kết cấu tấm cũng tương tự như đối với loại cần thẳng. Trên hình 4.8 là sơ đồ kết cấu hệ cần có vòi bao gồm: cần, vòi và giằng vòi. Hình 4.8 a, b, e là giằng vòi mềm. Hình 4.8 c, d, g, h là giằng vòi cứng. Kết cấu cần và giằng vòi ở hình 4.8 a, b, c là kết cấu dàn mắt lưới; ở hình 4.8 d, e, g, h là kết cấu hộp. Hình 4.7 – Kết cấu cần của hệ cần có vòi cần trục chân đế. 258 Hình 4.8.1 Hệ cần có vòi: a, b, c – Kết cấu dàn mắt lưới; d, e, g, h – Kết cấu dầm hộp. 259 Kết cấu cần có vòi cho phép có thể nâng hàng có kích thước lớn (cồng kềnh) ở vò trí trên cao. Tuy nhiên trọng lượng của vòi gây tải trọng rất mạnh lên kết cấu cần, vòi và lực ngang đặt ở đầu vòi gây ra mô men xoắn kết cấu cần. Trọng lượng chung của hệ cần có vòi thường lớn hơn loại cần thẳng có cùng thông số (cùng sức nâng và tầm với). Kết cấu của vòi có các dạng: *) Vòi thẳng (xem hình 4.1, 4.2, 4.8 b, c, d, e, g, h), *) Vòi cong (xem hình 4.3, 4.8 a): khi dùng vòi cong phải dùng giằng vòi là giằng mềm (dây cáp). Ưu điểm của hệ cần có vòi cong là đảm bảo cho hàng được di chuyển theo phương nằm ngang khá chính xác khi thay đổi tầm với của cần và vì vậy mà giảm tải trọng gây uốn cần do mômen mất cân bằng của trọng lượng hàng gây ra. Nhược điểm hệ cần có vòi cong là có kết cấu phức tạp, giá thành chế tạo cao hơn vòi thẳng. Khi dùng vòi cong bắt buộc phải dùng giằng mềm (dùng dây cáp giằng vòi) vì vậy mômen gây xoắn cần sẽ lớn đặc biệt đối với cần kết cấu dàn là kết cấu chòu xoắn kém. Với cần kết cấu hộp, khả năng chòu xoắn của cần tốt hơn. Mối tương quan về kích thước hình học của kết cấu cần (xem hình 4.8.2 và bảng 4.1): Bảng 4.1 – Tương quan kích thước hình học của kết cấu cần ở cần trục chân đế, (bảng 14.1).[01]. Các thông số hình học của cần Loại cần H/L C B 1 / L C B 2 / L C L’/ L C Cần thẳng (cần không có vòi) 0,04 ÷ 0,10 0,08 ÷ 0,13 ≤ 0,02 Cần có vòi, giằng mềm. 0,06 ÷ 0,13 0,09 ÷ 0,16 0,03 ÷ 0,06 Cần có vòi, giằng cứng. 0,10 ÷ 0,17 0,14 ÷ 0,26 0,06 ÷ 0,16 0,13 ÷ 0,43 Đa số các cần có : L’/ L C = 0,2 ÷ 0,3 + Kết cấu giằng vòi: Giằng vòi là một khâu trong kết cấu hệ cần khâu khớp. Giằng vòi liên kết đuôi vòi với khâu giá. Kết cấu của giằng vòi có 2 loại: giằng mềm: kết cấu giằng vòi dùng dây cáp; giằng cứng: giằng vòi là kết cấu dàn không gian từ thép ống hoặc từ kết cấu dầm hộp. Tùy thuộc vào kết cấu phần quay của cần trục mà tải trọng từ phần quay truyền lên chân đế sẽ qua cột quay hoặc qua giá đỡ. 3) Kết cấu kim loại của giá đỡ. Với cần trục chân đế trên mâm quay, kết cấu thép hệ cần được liên kết với giá đỡ (gọi là giá chữ A). Giá đỡ có kết cấu khung không gian (không có thanh xiên) hoặc loại có thanh xiên với kết cấu các cấu kiện làm từ tiết diện hộp (hình 4.9). Hình 4.8.2 – Tương quan kích thước hình học của cần 260 4) Kết cấu kim loại của cột quay. Với cần trục chân đế loại cột quay, tải trọng truyền lên chân đỡ qua kết cấu cột quay. Kết cấu cần và các thiết bò cần liên kết với cột quay. Cột quay thường là kết cấu tấm có tiết diện chữ nhật hoặc tiết diện tròn, cột quay có thể kết cấu cột thẳng (trục thẳng) hoặc cột gãy khúc (trục gãy khúc) (hình 4.10). Bề dày của các tấm thành cột chọn theo điều kiện ổn đònh. Sự ổn đònh được đảm bảo bằng cách đặt các nẹp cứng. Nếu cột là kết cấu tấm có khoét lỗ để ra vào thì mép lỗ phải gia cố đề phòng mất ổn đònh cục bộ của kết cấu. Hình 4.9-Kết cấu kim loại giá đỡ kết cấu hộp Hình 4.10-Cột quay thẳng a và gãy khúc b Hình 4.11 – Sơ đồ liên kết phần quay của cần trục chân đế loại cột quay. 261 5) Kết cấu thép chân đế. Chân đỡ của cần trục có sơ đồ kết cấu kiểu chữ ∏ hay bán chân đế kiểu chữ Γ. Sơ đồ kết cấu chân đế phụ thuộc vào công dụng và các thông số của cần trục. Thường ở bên dưới chân đế có bố trí các đường tàu hỏa chạy qua. Tùy theo số lượng của các đường tàu hỏa bên dưới chân đế mà chia ra làm 3 loại: 1 đường tàu, 2 đường tàu, 3 đường tàu. Khi đó khoảng sáng gầm (khoảng không dưới chân đế) phải thỏa mãn theo yêu cầu của tiêu chuẩn kích thước kết cấu công trình. Khẩu độ của chân đế theo tiêu chuẩn thường chọn là 6m, 10,5m và 15,3m (tương ứng 1 đường tàu, 2 đường tàu, 3 đường tàu). Khổ đường ray của cần trục chân đế dùng trong xây dựng và lắp ráp phần lớn dùng là: 10m, đôi khi 6m. Với chân đế trên đốc nổi (ụ nổi) là 3,5m ÷ 4,5m. Cơ sở của chân đế căn cứ vào kết cấu chung của cần trục để quyết đònh. Nó thường phụ thuộc vào kích thước phần quay, số bánh xe di chuyển, áp lực cho phép lên bánh xe và được kiểm tra từ điều kiện ổn đònh. Chân đế có kết cấu như hình 4.12, 4.13, 4.14a và hình 2.2a (chương 2 phần II) dùng cho các cần trục có mâm quay, chân đế có kết cấu như hình 2.2b, 4.14 (b – e) dùng cho các cần trục có cột quay. Chiều cao chân đế thường từ 6m ÷ 10m. Dựa vào điều kiện sản xuất chân đế thường làm có độ nghiêng để tăng tầm nhìn từ buồng lái cần trục (ví dụ: chân đế của các cần trục dùng trong xưởng đóng tàu để phục vụ các tàu cỡ lớn). Ở các chân đế 1 đường tàu thì trục quay của cơ cấu quay đặt ở giữa chân đế. Ở các chân đế 2 đường tàu thì trục quay của cơ cấu quay đặt ở giữa hoặc đặt lệch. Đối với các chân đế 3 đường tàu thì đôi khi trục quay của cần trục được thực hiện ở dạng di động. Ray đỡ phần quay: khi cơ cấu quay của cần trục đặt trên mâm quay thì đường ray được làm thành dầm vòng – gọi là ray vòng. Khi cơ cấu quay đặt trên cột quay, để đỡ phần quay người ta dùng dầm ngang ở trong 2 mặt phẳng (hình 4.14 b – d). Số lượng chân đỡ của chân đế: theo số lượng chân của chân đế người ta chia ra: chân đế loại kết cấu 4 chân; chân đế loại kết cấu 3 chân. Đặc điểm của kết cấu chân đế loại 3 chân: *) Ưu điểm: + Áp lực lên chân không phụ thuộc vào sự chênh lệch về độ lún của đường, + Khả năng chạy trên đường vòng tốt, + Kết cấu đơn giản gọn nhẹ hơn loại 4 chân. *) Nhược điểm: Hình 4.12 – Chân đế kết cấu dàn. Hình 4.13 – Chân đế kết cấu hộp. [...]... bảng 4. 2 Để tìm tải trọng lớn nhất tác dụng lên các cấu kiện riêng biệt cần phải khảo sát cần trục ở các tầm với và góc quay khác nhau Có thể thấy các cấu kiện riêng biệt của kết cấu có thể có tải trọng lớn nhất ngay cả khi cần trục không chòu tải 4. 2.1 Tổ hợp tải trọng tính toán kết cấu thép cần trục chân đế: Bảng 4. 2-Tải trọng tính toán và các tổ hợp tải trọng tính toán kết cấu kim loại của cần trục. ..Hình 4. 14 Các loại chân đế kết cấu hộp + Kém ổn đònh hơn so với loại 4 chân đỡ, các cần trục lớn thường không dùng kết cấu 3 chân Kết cấu thép chân đế được cấu tạo theo kiểu dàn, kiểu tấm có các thanh giằng chéo hoặc kết cấu hộp Chân đế hình hộp do cấu tạo có đủ độ cứng ở tất cả các phương nên không cần thanh giằng chéo ở mặt bên Đối với kết cấu hình hộp người ta hay dùng cấu kiện dập cong... − − PgIII KT’= 1,1 Các tổ hợp tải trọng tính toán kết cấu thép cần trục chân đế tương ứng với sự làm việc của các cơ cấu cần trục *) Tổ hợp Ia, IIa – Cần trục đứng yên chỉ có một cơ cấu nâng làm việc; 263 việc; *) Tổ hợp Ib1, Ib2, IIb1, IIb2 – Cần trục đứng yên chỉ có một cơ cấu thay đổi tầm với làm *) Tổ hợp IC, IIC – Cần trục đứng yên chỉ có một cơ cấu quay làm việc; *) Tổ hợp Id, IId – Cần trục không... lớn hơn các tải trọng trong thuyết minh tính toán 1,5 ÷ 1,6 lần; còn độ mấp mô của đường khi móng bằng bê tông cần phải lấy bằng h = 12mm, khi đường có tà vẹt đặt trên balát thì lấy h = 24mm 4. 2.TẢI TRỌNG TÍNH TOÁN VÀ CÁC TỔ HP TẢI TRỌNG TÍNH TOÁN KẾT CẤU KIM LOẠI CỦA CẦN TRỤC CHÂN ĐẾ Các tải trọng tính toán của kết cấu kim loại cần trục chân đế và các tổ hợp tải trọng tính toán của chúng được trình. .. t2 Mx M y  (1 + )(+ ) − RB ( C ) = (1 + ) + + 4 4 2a 4b  b b  ở đây: Mx và My được xác đònh theo công thức (4. 14) Áp lực lớn nhất lên các gối tựa riêng biệt tương ứng với các vò trí của cần I (RA max), II (RCmax), III (RB max).] Đối với trường hợp khi trục quay cần trục đặt tại điểm O trên trục EF dọc đường ray (hình 4. 22), biểu thức (4. 13), (4. 16), (4. 17) còn lại trọng lực mà khi đó: s – chọn là... trong hệ cần) do các tải trọng tác dụng lên cần và các tải trọng tác dụng tương hỗ (từ vòi truyền lên cần) 4. 3. 2- Đặc điểm tính toán cột (của cần trục chân đế cột quay - xem thêm hình 4. 5; 4. 11) Cột quay của cần trục chân đế cột quay dùng làm giá đỡ để liên kết các khâu của phần quay và để truyền tải trọng từ phần quay lên phần không quay (chân đế) Cột chòu tác dụng của các tải trọng: a) Các lực nằm trong... góc α II Độ Nhẹ 4 4 Trung bình 5 5 Nặng 6 6 o o Rất nặng (dùng gầu ngoạm) 7 30’ 7 30’ Chú thích: Khi tính theo trường hợp tải trọng II, cần phải lấy hoặc là với α II = 0; hoặc cùng lấy 0,7α II và 0,7α II 8 8 10 10 12 12 15 15 II với α II = 0; hoặc là α II 1) Hệ số động học khi nâng hàng chọn theo bảng 4. 3 2) Góc nghiêng của cáp treo hàng theo phương thẳng đứng chọn theo bảng 4. 4 hoặc 4. 4’ αI, II –... quay của cần trục *) Mômen đứng Mđ và lực ngang H ở tầm với lớn nhất: + Tổ hợp Ia: Mđ = ψI.Qtđ.0,75Rmax + Gq.e; H =0 N = Gq + ψI.Qtđ; Mn =0 + Tổ hợp Ib: Mđ = Qtđ.0,75Rmax + Gq.e; ρ H = Qtd tgβ 1 + Pk + U (4. 07) (4. 08) (4. 09) (4. 10) (4. 11) (4. 12) (4. 13) N Mn = Gq + Qtđ = Qtđ.tgβ.0,75R + Pq.e Mđ N = II. Q.Rmax + Gq.e; = Gq + II. Q; Mđ ρ H = Q.Rmax + Gq.e + Q.tg II. h1 + PgII.h2 (4. 10) = Q.tgα II + P (4. 11)... H1 = Q.tg(0,7 II) ; + Tổ hợp IIa: H Mn =0 =0 + Tổ hợp IIb: max k + PgII + U max (4. 08) (4. 09) (4. 12) 2 H12 + H 2 H2 = Q.tg(0,7 II) + Pkmax đây : Gq – trọng lượng phần quay của cần trục có độ lệch tâm e (ở phía ngược với tầm với); PgII – tải trọng gió; U – lực vòng trên bán kính R của vành răng cơ cấu quay; (h1, h2) – tay đòn của các lực ngang tính đến đầu ray vòng hoặc đến ổ đỡ trên của cột quay (lưu... trục không mang hàng chỉ có một cơ cấu di chuyển làm việc 4. 2.2 Tải trọng tính toán kết cấu thép cần trục chân đế: Bảng 4. 3 – Hệ số động học khi nâng ψ , (B.19.2).[11] Bảng 4. 4 – Góc nghiêng của cáp treo hàng theo phương thẳng đứng, (B.19.3).[11] Trường hợp tải trọng Góc nghiêng để tính Kiểu cần Chế độ làm việc công suất động cơ ψI II I II trục của cần trục αI βI II II αđc βđc − Trung bình 1,3 Gầu . 252 Chương 4 CẦN TRỤC CHÂN ĐẾ 4. 1.CÁC HÌNH THỨC KẾT CẤU VÀ CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA CẦN TRỤC CHÂN ĐẾ 4. 1.1. Các hình thức kết cấu cần trục chân đế : Hình thức kết cấu của cần trục chân. cách đặt các nẹp cứng. Nếu cột là kết cấu tấm có khoét lỗ để ra vào thì mép lỗ phải gia cố đề phòng mất ổn đònh cục bộ của kết cấu. Hình 4. 9 -Kết cấu kim loại giá đỡ kết cấu hộp Hình 4. 10-Cột. lấy h = 24mm. 4. 2.TẢI TRỌNG TÍNH TOÁN VÀ CÁC TỔ HP TẢI TRỌNG TÍNH TOÁN KẾT CẤU KIM LOẠI CỦA CẦN TRỤC CHÂN ĐẾ Các tải trọng tính toán của kết cấu kim loại cần trục chân đế và các tổ hợp