Nguyên tắc để xây dựng một qui trình công nghệ xếp dỡ:
Công thức tính
Trong các máy trục kết cấu kim loại chiếm một phần kim loại rất lớn. Khối lượng kim loại dùng cho kết cấu kim loại chiếm 60%80% khối lượng kim loại toàn bộ máy trục, có khi còn hơn nữa. Vì thế việc chọn kim loại thích hợp cho kết cấu kim loại để sử dụng một cách kinh tế nhất là rất quan trọng.
Kết cấu kim loại của máy trục gồm các thép tấm và thép góc nối với nhau bằng hàn hay đinh tán. Vì mối ghép hàn gia công nhanh và rẻ nên được dùng rộng rãi hơn.
Các loại thép góc và thép tấm dùng cho kết cấu kim loại máy trục có thể được chế tạo bằng thép cácbon, thép kết cấu hợp kim thấp hay hay bằng hợp kim nhôm.
Kết cấu dàn của cần trục bánh lốp sức nâng 25T được làm từ thép cácbon trung bình, loại thép CT3 có các cơ tính cơ bản sau:
_ Môđun đàn hồi: E = 2,1.106 KG/cm2.
_ Môđun đàn hồi trượt: G = 0,84.106 KG/cm2.
_ Giới hạn chảy: ch = (24002800) KG/cm2.
_ Giới hạn bền: b = (38004700) KG/cm2.
_ Độ giãn dài khi đứt: = 21%.
_ Khối lượng riêng: = 7,83 T/m3.
_ Giới hạn bền: b = (38004200) KG/cm2.
_ Độ dai va đập: ak = 70 J/cm2.
7.3.1. Các thông số cơ bản của kết cấu thép cần:
_ Chiều dài cần: L = 15m.
_ Chiều cao tiết diện cần ở giữa chiều dài chọn phụ thuộc vào chiều dài cần L và thường lấy trong khoảng:
Ta chọn H=0,7m
_ Chiều rộng tiết diện cần ở giữa chiều dài lấy trong khoảng
B= (11,5).H .Chọn B=H=0,7m
Chọn tiết diện thanh căn cứ vào điều kiện bền và ổn đònh của các thanh:
Ở các thanh chòu kéo thì hình dạng tiết diện không ảnh hưởng đến độ bền của chúng, hình dạng tiết diện đó chọn theo kết cấu thực tế đảm bảo cho sự liên kết của các thanh chòu kéo này với các cấu kiện khác của dàn theo nguyên tắc đã được tiêu chuẩn hóa về hình dạng được sử dụng trong dàn.
Ở các thanh chòu nén của dàn, ngoài việc bảo đảm sự phù hợp về kết cấu theo chỉ đònh thiết kế thì hình dạng của tiết diện còn phải chú ý đến điều kiện ổn đònh của thanh để chống sự uốn dọc làm mất ổn đònh của thanh.
7.4.3. Trường hợp tải trọng III:
Máy trục không làm việc nhưng chòu tác dụng của các tải trọng phát sinh lớn nhất ví dụ: trọng lượng bản thân, trọng lượng gió (bão), trường hợp này dùng để kiểm tra kết cấu theo độ, bền độ ổn đònh.
Ở trạng thái làm việc của cần trục người ta tổ hợp các tải trọng tác dụng lên máy trục và chia ra thành các tổ hợp tải trọng sau:
_ Tổ hợp Ia, IIa: tương ứng với trạng thái cần trục làm việc, cần trục đứng yên chỉ có một cơ cấu nâng làm việc, tính toán khi khởi động (hoặc hãm) cơ cấu nâng hàng, khởi động một cách từ từ tính cho Ia; khởi động (hãm) một cách đột ngột tính cho tổ hợp IIa.
_ Tổ hợp Ib, IIb: máy trục di chuyển có mang hàng đồng thời lại có thêm một cơ cấu khác đang hoạt động (di chuyển xe con, di chuyển xe tời, quay, thay đổi tầm với), tiến hành khởi động (hoặc hãm) cơ cấu đó một cách từ từ tính cho tổ hợp Ib; độ ngột IIb.
*Kết cấu kim loại của cần chòu tải trọng nặng nề nhất tương đương với tập hợp tải trọng IIa. Khi cần trục đứng yên tiến hành nâng hàng từ mặt nền ở vò trí bất lợi nhất và tiến hành hãm hàng khi nâng phối hợp với chuyển động quay.Do đó ta sử dụng trường hợp tải trọng IIa để tính kết cấu kim loại của cần.
Khi tính kết cấu kim loại cần của cần trục cần biết tất cả các loại tải trọng tác dụng lên nó như: tải trọng không di động, tải trọng tạm thời, lực quán tính, tải trọng gió, đồng thời lực trong dây cáp treo vật và dây cáp treo cần.
Tải trọng không di động gồm những phần riêng lẻ của kết cấu kim loại cần. Vì đây là loại cần lớn tải trọng do trọng lượng bản thân cần được xem như phân bố dọc theo chiều dài của cần, theo công thức (8-48) [1]:
Trong đó:
Gc: trọng lượng cần.
L: chiều dài cần (L = 15m).
q1: tải trọng phân bố, theo công thức 5-1 [1]:
q1 = k1.q
+ q: tải trọng không di động phân bố dọc theo chiều dài của kết cấu.
+ k1: hệ số điều chỉnh kể đến các hiện tượng va đập khi di chuyển máy trục. Vì vận tốc di chuyển của máy v > 60 m/ph nên lấy k1 =1,1.
Gc = k1.q.Lc
Ở tầm với lớn nhất Rmax = 14m tương ứng sức nâng Q = 5T:
Pt = 1,25000 +520 = 6520 KG.
Ở tầm với lớn trung bình Rtb = 9m tương ứng sức nâng Q = 14T:
Pt = 1,214000 +520 =17320 KG.
Ở tầm với nhỏ nhất Rmin = 4m tương ứng sức nâng Q = 25T:
Pt = 1,225000 +520 = 30520KG.
Q: trọng lượng vật nâng.
Qm trọng lượng bộ phận mang vật (chọn Qm = 520KG).
Ở tầm với lớn nhất Rmax = 14m tương ứng sức nâng Q = 5T:
Q0 = 5000 +520 = 5520 KG.
Ở tầm với lớn trung bình Rtb = 9m tương ứng sức nâng Q = 14T:
Q0 = 14000 +520 =14520 KG.
Ở tầm với nhỏ nhất Rmin = 4m tương ứng sức nâng Q = 25T:
Q0 = 25000 +520 = 25520 KG.
Ở tầm với lớn nhất Rmax = 14m tương ứng sức nâng Q = 5T:
Png = 0,1.( 5000 +520) = 552 KG.
Ở tầm với lớn trung bình Rtb = 9m tương ứng sức nâng Q = 14T:
Png = 0,1.(14000 +520) =1452 KG.
Ở tầm với nhỏ nhất Rmin = 4m tương ứng sức nâng Q = 25T:
Tải trọng gió ở trạng thái làm việc tác dụng lên cần đặt phân bố đều ở các mắt của dàn.
*Trong mặt phẳng nâng cần
Tải trọng gió phân bố đều trên mặt đứng của dàn, theo công thức (1.11) [2]:
= qo.n.c..
Trong đó:
qo: áp lực động của gió ở độ cao 10m so với mặt đất, đối với:
+ Trạng thái làm việc: qo = 15 KG/m2.
n: hệ số điều chỉnh tăng áp lực phụ thuộc vào độ cao so với mặt đất, tra bảng 1.6 [2] chọn n = 1.
c: hệ số khí động học, tra bảng 1.7 [2] chọn c = 1,4.
: hệ số quá tải (tính theo phương pháp ứng suất cho phép = 1).
: hệ số động lực, do đặc tính mạch động của áp suất động của gió. Khi tính những chi tiết máy trục theo độ bền chắc: = 1.
Ởû trạng thái làm việc: = 15.1.1,4.1.1 = 21 KG/m2
Toàn bộ tải trọng gió tác dụng lên cần, công thức (1.12) [2]:
Wc = .Fc
Fc: diện tích chắn gió của cần khi cần thẳng đứng Fc=6,9m2
Ở tầm với lớn nhất Rmax (vò trí I),=300
WI= Wg.sin300=.sin30010 KG
Ở tầm với lớn trung bình Rtb (vò trí II),=550
WII= Wg.sin550=.sin55023 KG
Ở tầm với nhỏ nhất Rmin = 4m (vò trí III),=800
+ : hệ số phụ thuộc vào độ kín của dàn và tỷ số (b: khoảng cách giữa các dàn, h: chiều cao dàn).
Với =1 và hệ số kín k = 0,4 tra bảng trang 37 [6] chọn = 0,5
c: hệ số khí động học, tra bảng 1.7 [2] chọn c = 1,4.
c’ = 0,6.1,4 = 0,84
Vậy tải trọng gió phân bố đều trên mặt phẳng ngang của cần:
+ Ởû trạng thái làm việc:
= 15.1.0,84.1.1 = 12,6 KG/m2.
Toàn bộ tải trọng gió tác dụng lên mặt phẳng ngang của cần, (1.12) [1]:
Wc = .Fc
Hình 7.4
Tải trọng gió tác dụng lên hàng, theo công thức (1.16) [2]:
Wh = h.Fh
Trong đó:
h: tải trọng gió phân bố đều trên hàng bằng tải trọng gió tác dụng cần ở trạng thái làm việc,h=12,6 KG/m2
Fh: diện tích mặt chòu gió của hàng, theo bảng 1.8 [2]:
Rmax : Q = 5T Fh = 7,1m2 Wh = 12,6.7,1 89 KG
Rtb : Q = 14T Fh = 13m2 Wh = 12,6.13 164 KG
Rmin : Q = 25T Fh = 18m2 Wh = 12,6.18 227 KG
Tải trọng gió phân bố đều trên mặt phẳng ngang là:
+ Ở trạng thái làm việc:
Ở tầm với lớn nhất Rmax (vò trí I),=300
WI= 10 KG
Ở tầm với lớn trung bình Rtb (vò trí II),=550
WII= 15 KG
Ở tầm với nhỏ nhất Rmin = 4m (vò trí III),=800
Lực căng trong dây cáp nâng vật xác đònh theo công thức (8-55) [1]:
Trong đó:
Pt: tải trọng tạm thời tính.
a: bội suất palăng (a = 4).
Ở tầm với lớn nhất Rmax = 14m tương ứng với Pt=5520 KG :
Sv =5520/4.0,98=1408 KG
Ở tầm với lớn trung bình Rtb = 9m tương ứng với Pt=14520 KG :
Sv =14520/4.0,98=3704 KG
Ở tầm với nhỏ nhất Rmin = 4m tương ứng với Pt=25520 KG:
Sv =25520/4.0,98=6510 KG
Ở tầm với lớn nhất Rmax = 14m tương ứng với Pt=6520 KG :
Sv =6520/4.0,98=1663 KG
Ở tầm với lớn trung bình Rtb = 9m tương ứng với Pt=17320 KG :
Sv =17320/4.0,98=4418 KG
Ở tầm với nhỏ nhất Rmin = 4m tương ứng với Pt=30520 KG:
Sv =30520/4.0,98=7786 KG
Lực trong dây cáp nâng hàng đặt theo phương dây cáp nâng hàng ở các ròng rọc đầu cần và ròng dẫn hướng.
Trong đó :
max: ứng suất lớn nhất trong kết cấu kim loại do tác dụng của tải trọng.
[]: ứng suất cho phép của vật liệu chế tạo. Đối với vật liệu dẻo:
ch = 2400 2800 KG/cm2
+ n : hệ số an toàn (n = 1,41,6)
[] =(16001800) KG/cm2
Trường hợp thứ nhất: tải trọng không di động tính + tải trọng tạm thời tính khi treo trọng tải lớn nhất ở tầm với lớn nhất.
Trường hợp thứ hai: tải trọng di động tính + tải trọng tạm thời tính khi treo trọng tải lớn nhất ở tầm với lớn nhất + lực quán tính ngang + tải trọng gió ở trạng thái làm việc.
Tải trọng không di động (không kể đế hệ số điều chỉnh) + tải trọng do các thành phần ở đầu cần khi tầm với nhỏ nhất + tải trọng gió ở trạng thái không làm việc.
Dàn là một hệ gồm nhiều thanh thẳng nối với nhau bằng những khớp. Để tăng độ chính xác của phép tính, nội lực trong các thanh cần được xác đònh theo hệ không gian. Tuy nhiên để đơn giản hơn trong các phép tính ta có thể chia hệ không gian ra nhiều hệ phẳng và mổi hệ phẳng này đặt dưới tác dụng của các hệ lực trong mặt phẳng tương ứng.
Giao điểm của các thanh trong dàn gọi là mắt. Khoàng cách giữa các mắt thuộc cùng một đường biên gọi là đốt. Thanh tạo thành chu vi của dàn ở phía trên gọi là thanh biên trên, ở phía dưới gọi là thanh biên dưới. Ngoài ra còn có các thanh giằng chéo:
Để tính dàn được đơn giản ta thừa nhận giả thiết sau:
_ Mắt của dàn phải nằm tại giao điểm của các trục thanh và được xem là khớp lý tưởng.
_ Tải trọng chỉ tác dụng tại mắt của dàn.
_ Trọng lượng bản thân của thanh không đáng kể so với tải trọng tác dụng lên dàn.
_ Từ các giả thiết trên ta thấy các thanh trong dàn chỉ chòu lực kéo hoặc nén nghóa là chòu lực dọc trục mà không có mômen uốn.
Trong thực tế đối với kết cấu dàn người ta có thể dùng nhiều kiểu mối ghép khác nhau(bằng bulông, bằng hàn, đinh tán. . .). Nhưng loại kết cấu mối hàn rất được dùng phổ biến vì các ưu điểm của nó về tính thẩm mỹ, tính kinh tế, đồng thời cũng chòu lực không kém so với bulông và các loại mối ghép khác.