đồ án môn học kết cấu hàn thiết kế dàn phẳng

{ { LỜI NÓI ĐẦU Trên con đường công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước đòi hỏi đội ngũ cán bộ kỹ thuật và công nhân lành nghề. Nhằm đáp ứng nhu cầu đó Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Nam Định hàng năm đã và đang đào tạo ra hàng trăm giáo viên cán bộ kỹ thuật và công nhân lành nghề. Cơ khí hàn là một ngành nghề rất cơ bản và được ứng dụng rất nhiều trong công nghệ chế tạo máy và xây dựng cầu đường. Nhất là trong sự nghiệp công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước hiện nay, cơ khí hàn có vai trò rất quan trọng. Chính vì vậy, sinh viên nghề hàn đang theo học ở các trường nghề không những nắm vững về lý thuyết mà quan trọng hơn là giỏi về tay nghề mới có thể đáp ứng được nhu cầu ngày càng cao của xã hội. Hiểu được tầm quan trọng của nghề hàn, nên sau khi học xong môn học kết cấu hàn, do các thầy cô giáo trong tổ bộ môn cơ khí hàn giảng dậy, em đã được giao đề tài đồ án môn học kết cấu hàn là: Thiết kế dàn phẳng. Trong thời gian làm đồ án, em đã được sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo Vũ Văn Ba, các thầy cô giáo trong bộ môn hàn, sự nỗ lực của bản thân và sự đóng góp ý kiến của bạn bè, đồng nghiệp em đã hoàn thành đề tài của mình. Nay đề tài đã hoàn thành, em xin trân trọng cảm ơn Thầy giáo Vũ Văn Ba, các thầy cô giáo trong tổ bộ môn hàn và bạn bè đồng nghiệp đã giúp em hoàn thành đề tài của mình. Trong quá trình thực hiện đề tài của mình, do thời gian có hạn và kiến thức còn hạn chế nên em không tránh được khỏi những khiếm khuyết em rất mong đuợc sự chỉ bảo của quý Thầy cô và sự tham gia đóng góp ý kiến của bạn bè đồng nghiệp để đề tài này được hoàn thiện hơn. Em xin trân trọng cảm ơn! Nam định, ngày 20 tháng10 năm 2010 Sinh viên thực hiện ĐOÀN VĂN LONG PHẦN I : XÁC ĐỊNH ỨNG LỰC TRONG CÁC THANH I) Tính phản lực tại gối tựa 1570 1400 1' 1 2 4 3 7 6 5 2' 3' 4' 5' 6' 7' a r r b p p p p p pp Ta có P= 115,5 (KN) ; h = 1570 (mm) ; d = 1400 ( mm ) - Vì dàn chịu tải trọng đối xứng nên : 7 7 115,5 404,25( ) 2 2 A B R R P KN = = = × = II) Xác định phản lực liên kết 1. Để xác định phản lực tại các thanh ta dùng phương pháp phân ly dàn bằng các mặt cắt tại các khung của dàn 1570 1400 1' 1 2 3 2' 3' a r p p p 1570 1400 1' 1 2 3 2' 3' a r p p p iii iii n 3'4 n 3'4' n 34 - Dùng mặt cắt III – III cắt khung thứ 3 của dàn , giữ lại phần bên trái Trong đó : P là lực phân bố đều tác dụng lên dàn A R là phản lực tại gối A ''' 4343 34 ;; NNN là các ứng lực trong các thanh 34 ;3’4;3’4’ - Xét cân bằng của dàn , chịu tác dụng của các lực 0);;;;( ''' 4343 34 ≡ NNNRP A - Gỉa sử các ứng lực có chiều như hình vẽ )(47,463 1570 5,115140061400325,404 63 0233 '43 43 ' '' KN H PddR N hNPdPdPddRM A A = ××−×× = ×−× =⇔ =×+×+×+×+×−= ∑ , , 3 4 N mang dấu dương nên chiều như hình vẽ ứng lực trong thanh 3’4’=463,47 thanh chịu kéo - Gỉa sử chiều 34 N như hình vẽ , 34 3 34 2 2 0 2 3 2 1400 404,25 3 1400 115,5 411,97( ) 1570 A A M d R P d Pd N h d R d p N KN h = − × + × + − × = − × + × − × × + × × ⇔ = = = − ∑ 34 N mang dấu “ – ” nên chiều ngược với chiều đã chọn ứng lực trong thanh 34 411,97( )KN = thanh chịu nén - Chiếu các lực lên phương Y , giả sử chiều 4'3 N như hình vẽ , 3 4 0 3 0 A Y R P N Sin α = ⇔ − + = ∑ )(77 75,0 25,4045,1153 3 6,4875,0 14001570 1570 : 4'3 2222 KN Sin RP N dh h SinTaco A −= −× = − =⇒ =⇒= + = + = α αα , 3 4 N mang dấu “ – ” nên chiều ngược với chiều đã chọn ứng lực trong thanh 3’4=77 thanh chịu nén 1 ,Cắt khung thứ 2 của dàn cắt bằng mặt cắt II – II . Giữ lại phần bên trái của dàn, để đảm bảo dàn cân bằng ta thêm vào các lực '3'2'2323 ;; NNN có chiều như hình vẽ - Dàn cân bằng ( ) , , , 23 2 3 2 3 ; ; ; ; 0 A P R N N N ≡ ur uur uuur uuur uuuur 1570 1' 1 2 2' a r p p 1570 1' 1 2 2' a r p p ii ii n 2'3' n 23 n 23' - Dàn cân bằng        = = = ∑ ∑ ∑ 0 0 0 '3 2 Y M M - Xác định Mômen tại nút 2 của dàn )(48,257 1570 14005,115140025,404 0 '' '' 32 32 2 KN h dPdR N hNdPdRM A A = ×−× = ×−× =⇒ =×+×+×−= ∑ , , 2 3 N mang dấu dương nên chiều như chiều đã chọn ứng lực trong thanh )(48,257 '' 32 KNN = thanh chịu kéo - Xác định mômen tại nút 3’ )(97,411 1570 14005,115140025,1151400225,404 22 022 23 23'3 KN h dPdPdR N hNdPdPdRM A A −= ×+××+××− = ×+×+×− =⇒ =×−×+×+×−= ∑ 23 N mang dấu “ – ” nên chiều ngược với chiều đã chọn ứng lực trong thanh )(97,411 23 KNN = thanh chịu nén - Chiếu lên phương Y ta có : )(231 75,0 5,1155,11525,404 0 0 '23 '23 KN Sin PPR N SinNPPRY Y A A = −− = −− =⇒ =×−−−= = ∑ ∑ α α , 23 N mang dấu dương nên chiều như chiều đã chọn ứng lực trong thanh 23’=231(KN) thanh chịu kéo 2 ,Cắt khung thứ nhất của dàn bằng mặt cắt ( I –I ) giữ lại phần bên trái của dàn . Để đảm bảo cân bằng ta thêm vào hệ lực '2'12'112 ;; NNN như hình vẽ ( ) , , , 12 1 2 1 2 ; ; ; ; 0 A P R N N N ≡ ur uur uuur uuur uuuur p r a 1570 i i n 1'2 n 1'2' n 12 1' 1 - Dàn cân bằng , 1 2 0 0 0 M M Y  =   =   =   ∑ ∑ ∑ - Xét mômen tại nút 1’ ta có 0 0 12 12'1 =⇔ =×= ∑ N hNM - Xét mômen tại nút 2 ta có : )(48,257 1570 14005,115140025,404 0 '2'1 '2'12 KN h dPdR N hNdPdRM A A = ×−× = ×−× =⇔ =×+×+×−= ∑ '2'1 N mang dấu dương nên chiều như chiều đã chọn ứng lực )(48,257 '2'1 KNN = thanh chịu kéo - Chiếu lực lên phương Y ta có )(385 75,0 5,11525,404 0 2'1 2'1 KN Sin PR N SinNPR Y A A −= +− = +− =⇔ ×+−⇔ = ∑ α α Thanh 2'1 N mang dấu “ – ” nên chiều ngược với chiều đã chọn ứng lực )(385 2'1 KNN = thanh chịu nén III) Xác định ứng lực trong thanh trụ - Để xác định ứng lực trong các thanh trụ ta dùng phương pháp tách nút + ) tách nút 1 : áp dụng điều kiện cân bắng ta có 5,115 00 1'1 1'1 −=−=⇔ =−−⇔= ∑ PN PNY ứng lực , 11 115,5( )N KN = thanh chịu nén +) tách tại nút 2’ , 2 2 0 0( )Y N KN = ⇔ = ∑ Tương tự )(0 6'64'42'2 KNNNN === - Vì dàn đối xứng nên có bảng tổng hợp ứng lực các thanh STT Tên thanh Ký hiệu Lực (KN) Chịu lực 1 Biên trên 12 = 67 0 2 Biên tên 23 = 34 = 45 = 56 411,97 Nén 3 Biên dưới 1’2’ = 2’3’ = 5’6’ = 6’7’ 257,48 Kéo 4 Biên dưới 3’4’ = 4’5’ 463,47 Kéo 5 Thanh giằng 1’2 = 67’ 385 Nén 6 Thanh giằng 23’ = 5’6 231 Kéo 7 Thanh giằng 3’4 = 45’ 77 Nén 8 Thnah trụ 1’1 = 3’3 = 5’5 = 7’7 115,5 Nén 9 Thanh trụ 2’2 = 4’4 = 6’6 0 PHẦN II : XÁC ĐỊNH ĐỘ MẢNH GIỚI HẠN CỦA THANH Trong quá trình làm việc nếu thanh quá mảnh ( λ quá nhỏ ) sẽ có hiện tượng - Rung do tải trọng chấn động - Cong do quá trình vận chuyển và dựng lắp - Võng lớn do trọng lượng bản thân Vì thế khi thiết kế ta phải : [ ] λ λ ≤ Mà ta có: [ ] λ µ µ λ ≤ × ⇒ × = min min r l r l Trong đó : [ ] λ : độ mảnh giới hạn của thanh λ : Độ mảnh của thanh l: Chiều dài thanh min r : bán kính quán tính của mặt cắt ngay PHẦN III : XÁC ĐỊNH TIẾT DIỆN CỦA CÁC THANH TRÊN KHUNG - Ta chọn vật liệu chế tạo là CT38 có 2 24( / ) ch KN cm σ = ( trang 50 sách TKCTM của Nguyễn Trọng Hiệp ) - Hệ số an toàn 1,4 1,6K = ÷ ta chọn K= 1,5(theo HCH của Phan Đình Thám /20 ) - Ứng suất kéo cho phép [ ] 2 24 16( / ) 1,5 ch K KN cm K σ σ = = = +) thanh chịu kéo kiểm tra độ bền theo công thức [ ] K K N F σ σ = ≤ +) thanh chịu nén được kiểm tra độ bền theo công thức [ ] n K N F σ σ ϕ = ≤ × Trong đó : N là lực tác dụng lên thanh F là diện tích tiết diện thanh ϕ là hệ số uốn dọc của thanh * Kiểm nghiệm tính ổn định [ ] [ ] ôd σ σ σ ϕ σ ≤ ⇔ ≤ × Trong đó : σ là ứng suất thực tế trong thanh [ ] ôd σ là ứng suất ổn định cho phép [ ] σ là ứng suất cho phép của thanh * Chọn thép chế tạo thanh - chọn thép góc đều cạnh có kích thước mô phỏng như hình vẽ Z 0 d b x x 0 R d : là chiều dày thanh b : là chiều rộng thanh 1) Chọn thép chế tạo thanh biên trên - thanh biên trên tại khoang 23 ; 34 ; 45 ; 56 có ứng lực 411,97(KN) + đoạn 12 ; 67 không chịu lực [...]... Tại nút 3’ và 5’ Ta tính mối hàn tại nút 3’ của thanh23’ Còn mối hàn tại nút 3’ của thanh 3’4 ta tính giống mối hàn tại nút 4 của thanh 3’4 Mối hàn tại nút 5’tương tự nhu các mối hàn tại nút 3’ vì dàn đối xứng V63x63x5 V80x80x6 V63x63x5 L1 L2 V110x110x8 - Mối hàn L1 là mối hàn giữa bản nối và sống của thanh thép góc ta chọn cạnh mối hàn là K1 = 0,8(cm) - Mối hàn L2 là mối hàn nối giữa bản nối và cạnh... nên chỉ cần tính mối hàn cho 1 thanh Còn thanh kia tương tự vì đây là dàn đối xứng L2 L1 Do dàn 2 thép góc ta chỉ tính mối hàn cho 1 thanh V63x63x5 V63x63x5 V63x63x5 - Mối hàn L1 là mối hàn giữa bản nối và sống của thanh thép góc ta chọn cạnh mối hàn là K1 = 0,7(cm) - Mối hàn L2 là mối hàn nối giữa bản nối và cạnh của thép góc ta chọn cạnh mối hàn K 2 = 0,5(cm) - ứng lực mối hàn L1 , L2 chịu là :... KÍCH THƯỚC MỐI HÀN I) Kích thước mối hàn giữa thanh trụ và bản nối tại các nút - Do vật liệu chế tạo thanh trụ là giống nhau có kích thước : 63 × 63 × 5 nên ta chỉ cần tính kích thước mối hàn giữa thanh trụ với bản nối tại một nút Ta tính kích thước của mối hàn cảu thanh trụ với bản mối hàn tại nút 1 L2 L1 V110x110x8 V63x63x5 Trong đó L1 , L2 là chiều dài đường hàn - Mối hàn L1 là mối hàn giữa bản nối... của thanh biên trên V 100 × 100 × 10 - Xác định chiều dài mối hàn L= N 5 '6 ' 231 = = 17,18(cm) 2 × 0,7 × [ζ c ] × K 2 × 0,7 × 0,6 × 16 × 1 3 Hàn nối thanh biên V100x100x10 V110x110x8 4) Hàn các tấm đệm 10-15 - Hàn 2 thép góc khi làm việc phải đảm bảo làm việc chung nên chúng ta liên kết các thanh bằng bản nối 50-60 Ld i: là bán kính quán tính của trục đối với thanh - Đối với thanh nén : 10 lđ ≤ 40i... 0,5(cm) II) Kích thước mối hàn giữa thanh giằng với bản nối tại các nút 1) Tại nút 1’ ; 2 ; 6 ; 7’ L2 L1 - tại nút 1’ ; 7’ ta tính mối hàn tại nút 2 của thanh 1’2 còn các mối hàn tại nút 2 của thnah 23, ta tính mối hàn tại nút 3’ của thanh 23’ vì dầm đối xứng nên nút 6 tính giống nút 2 V63x63x5 V63x63x5 V63x63x5 Trong đó L1 , L2 là chiều dài đường hàn - Mối hàn L1 là mối hàn giữa bản nối và sống của... hàn giữa bản nối và sống của thanh thép góc ta chọn cạnh mối hàn là K1 = 0,7(cm) - Mối hàn L2 là mối hàn nối giữa bản nối và cạnh của thép góc ta chọn cạnh mối hàn K 2 = 0,5(cm) ứng lực mối hàn L1 , L2 chịu là : 2 N 11' 2 115,5 × = × = 38,5( KN ) 3 2 3 2 1 N 1 115,5 N 2 = × 11' = × = 19,25( KN ) 3 2 3 2 N1 = Vậy chiều dài mối hàn L1 , L2 cần hàn là L1 = N1 N1 38,5 = = = 8,2(cm) 0,7 × [ζ c ] × K1 0,7... L1 là mối hàn giữa bản nối và sống của thanh thép góc ta chọn cạnh mối hàn là K1 = 1(cm) - Mối hàn L2 là mối hàn nối giữa bản nối và cạnh của thép góc ta chọn cạnh mối hàn K 2 = 0,8(cm) ứng lực mối hàn L1 , L2 chịu là : 2 N1' 2 2 385 × = × =128,33( KN ) 3 2 3 2 1 N 1 385 = × 1' 2 = × =64,16( KN ) 3 2 3 2 N1 = N2 Vậy chiều dài mối hàn L1 , L2 là : L1 = N1 N1 128,33 = = = 20(cm) 0,7 × [ξ c ] × K1 0,7... 2 tấm Do liên kết hai thanh bằng ít nhất 2 tấm đệm ta chọn : lđ = 1356 = 452(mm) 3 - Đối với thanh chịu kéo lđ ≤ 80i = 80 × 3,39 = 271,2(cm) = 2712(mm) Vậy số đệm nối cần là : 1400 = 0,51 (tấm) 2712 Vậy số đệm cần chọn là 1 tấm Do liên kết hai thanh bằng ít nhất 2 tấm đệm nên ta chọn : 1400 lđ = = 466,6( mm) 3 Các kích thước còn lại như trên hình 5) Hàn tấm đệm nối hai thanh giằng 5.1 Hàn nối thanh... ,6' = 2 × 77 × 0,76 = 117,04( KN ) ⇒ Phl = (0) 2 + (117,04) 2 = 117,04( KN ) Vậy chiều dài mối hàn nối bản mã vào thanh biên : L= Phl 117,04 = = 10,9(cm) 2 × 0,7 × 0,6 × [σ K ] × K 2 × 0,7 × 0,6 ×16 × 0,8 Do thực hiện 2 mối hàn nên : L1 = L2 = 10,9 = 5,5(cm) 2 PHẦN V : THIẾT KẾ BẢN NỐI Ở CÁC THANH CỦA NÚT DÀN I) Bản nối tại các nút 1 ; 2’ ; 3 ; 4’ ; 5 ; 6’ ; 7 - Ta chọn vật liệu chế tạo bản nối là thép... ⇒ Phl = (203,28) 2 + ( −115,5) 2 = 233,8( KN ) Vậy chiều dài mối hàn nối bản mã vào thanh biên : L= Phl 233,8 = = 21,74(cm) 2 × 0,7 × 0,6 × [σ K ] × K 2 × 0,7 × 0,6 ×16 × 0,8 Do thực hiện 2 mối hàn nên : L1 = L2 = 21,74 = 10,9(cm) 2 5) Tại nút 4 L/2 V63x63x5 V63x63x5 V63x63x5 Trong đó L / 2 là chiều dài nửa đường hàn -chiều dài đường hàn bản nối với thanh biên L= Trong đó Phl = Phl 2 × 0,7 × [ζ c ] . của nghề hàn, nên sau khi học xong môn học kết cấu hàn, do các thầy cô giáo trong tổ bộ môn cơ khí hàn giảng dậy, em đã được giao đề tài đồ án môn học kết cấu hàn là: Thiết kế dàn phẳng. Trong. làm đồ án, em đã được sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo Vũ Văn Ba, các thầy cô giáo trong bộ môn hàn, sự nỗ lực của bản thân và sự đóng góp ý kiến của bạn bè, đồng nghiệp em đã hoàn thành. 21 , LL là chiều dài đường hàn - Mối hàn 1 L là mối hàn giữa bản nối và sống của thanh thép góc ta chọn cạnh mối hàn là )(1 1 cmK = - Mối hàn 2 L là mối hàn nối giữa bản nối và cạnh