Đề Tài : Thiết kế Derrick đôi cho tàu hàng khô có các thông số sau : Trọng tải : Pn = 3800 (T) Kích thước của tàu : L x B x H x T = 86,5 x 14,2 x 7,9 x 6,2 (m) Kích thước khoang hàng : Lh x Bh = 19,8 x 14,2 (m) Kích thước miệng hầm hàng : Lk x Bk x Hk = 13,2 x 8,4 x 1,2 (m) MỤC LỤC A . Yêu cầu thiết kế 2 B . Tính toán thiết kế 2 1.Lựa chọn loại Derrick 2 2.Xác định các kích thước cơ bản của Derrick 2 2.1.Góc nâng cần: 2 2.2.Khoảng cách từ cột cẩu đến miệng hầm hàng: 2 2.3.Khoảng cách giữa hai chân cần : 2 2.4.Chiều cao chân cần tính từ sàn: 2 2.5.Tầm với ngoài mạn: 2 2.6.Chiều dài cần: 3 2.7.Vị trí giới hạn đầu cần 4 2.8.Chiều cao cột tính từ chân cần đến điểm treo dây nâng cần 4 3. Tính toán ứng lực phát sinh trên cần và trong các dây 4 Trọng lượng hàng : 4 Trọng lượng cần : 4 Vị trí tính toán của hệ cần : 4 Xác định lực trong hệ cần đôi : 5 4. Xác định quy cách các dây và tiết diện cần cẩu ,cột cẩu 6 4.1.Xác định quy cách các dây 6 4.2. Xác định tiết diện cần 6 4.2.1 Thiết kế cần theo điều kiện ổn định : 6 4.2.2. Kiểm tra ổn định theo nén 7 4.2.3. Kiểm tra cần theo điều kiện bền : 8 4.3. Xác định kích thước tháp cẩu 9 4.3.1. Tính toán lực tác dụng lên tháp cẩu : 9 4.3.2. Tính sơ bộ kích thước tháp cẩu: 11 4.3.3. Kiểm tra bền tháp cẩu : 12 5. Tính chọn và nghiệm bền các chi tiết khác của hệ cần cẩu cột cẩu 16 5.1. Chạc đuôi cần : 16 5.2. Mã treo hàng đầu cần: 17 5.3. Cụm mã quay bắt dây nâng cần 18 5.4. Gối đỡ cần : 20 5.5. Móc treo hàng : 21 5.6. Puli nâng hàng đầu cần 23 5.7. Mã quay cần 24 5.8. Tấm tam giác : 24 6. Tính truyền động 25 6.1. Tời nâng hàng 25 6.2. Động cơ 25 6.3. Hộp giảm tốc : 26
Trờng Đại Học Hàng Hải Việt Nam Bộ môn Lý thuyết Thiết kế Thiết kế môn học Thiết bị tàu Sinh viên : Vũ Ngọc Tân Lớp : VTT-42-ĐH2 Giáo viên hớng dẫn : Th.s Nguyễn Văn Võ Hải Phòng 2004 1 Mục lục 2 A Yêu cầu thiết kế Thiết kế Derrick đôi cho tàu hàng khô có thông số sau : ã Trọng tải : Pn = 3800 (T) ã Kích thớc tàu : L x B x H x T = 86,5 x 14,2 x 7,9 x 6,2 (m) • KÝch thíc khoang hµng : Lh x Bh = 19,8 x 14,2 (m) ã Kích thớc miệng hầm hàng : Lk x Bk x Hk = 13,2 x 8,4 x 1,2 (m) B Tính toán thiết kế 1.Lựa chọn loại Derrick Theo yêu cầu thiết kế đà đề ta chọn Derrick đôi có sức nâng 2,5 (T) 2.Xác định kích thớc Derrick 2.1.Góc nâng cần: - Góc nâng cần : = 15 , max = 60 - Góc nâng cần hoạt động: = (35 40) 2.2.Khoảng cách từ cột cẩu đến miệng hầm hàng: Khoảng cách từ cột cẩu đến miệng hầm hàng a =( Lh - Lk )/ = 3,3 (m) 2.3.Khoảng cách hai chân cần : Chọn khoảng cách hai chân cần c = (m) 2.4.Chiều cao chân cần tính từ sàn: Chiều cao chân cần phải đảm bảo cho ngời lại phía dới thn tiƯn hc = (2,25 ÷ 2,5) m Chän hc = 2,5 (m) 2.5.Tầm với mạn: Chọn tầm với mạn : R0 = (m) 2.6.Chiều dài cần: Chiều dài cần phải thoả mÃn điều kiện bốc hết hàng khoang đ a hàng mạn : l0 = max ( l01 , l02 ) Theo điều kiện bốc hết hàng khoang 3 l01.cosθmin.cosα1 ≥ a + 3/4 lk (1) Trong đó: lk = 13,2 (m) - chiều dài miệng khoang hµng a = 3,3 (m) θmin = 15o α1 : gãc quay cÇn hÇm Tõ (1) ta cã : HH a+ 3/4 lk Mặt khác O1 H HH' +O1 H' Thay số vào ta đợc O1H ≥ [3,3 + (3/4).13,2] + 1,22 = 13,25 (m) ⇔ l01.cosθmin ≥ 13,25 (m) ⇔ l01 ≥ 13,25/cos15o = 13.72 (m) Theo điều kiện đa hàng mạn: l02.cosθ.sinα2 ≥ R0 +Bh/ - c/ Trong ®ã : θ = 40o xÐt ë gãc lµm viƯc cđa cần = 50o góc quay cần mạn R0 = (m) tầm với mạn B = 14,2(m) chiều rộng tàu c = 4(m) khoảng cách chân cÇn l02 ≥ (R0 +B/2 - c/2)/ cosθ.sinα2 = 15,5 (m) l0 = max ( l01 , l02 ) = 15,51 (m) VËy ta chän l0 = 16(m) 2.7.VÞ trÝ giới hạn đầu cần Khoảng cách thẳng đứng từ đầu cần mạn đến miệng hầm hàng phải không nhỏ + 0,3W (m) Trong W khoảng cách đầu cần hình chiếu bằng, theo hình vÏ ta cã W = 15,3 (m) Ta cã h1 = 1,3 + l0sinθ = 1,3 + 16sin40o = 11,58 > + 0,3W = 10,59 (m) VËy vÞ trÝ giới hạn đầu cần thoả mÃn điều kiện h1 > + 0,3W 4 2.8.ChiÒu cao cét tÝnh tõ chân cần đến điểm treo dây nâng cần Đối với cần nhẹ tỷ số h/ lo = 0,4 ữ ,ta chän h/ lo = 0,75 => h = 0,75.16 = 12 (m) => H = h + hc =12 + 2,5 = 14,5 (m) VËy Derrick thiÕt kÕ cã chiều dài cần lo = 16 (m) chiều cao cột cÈu H = 14,5 (m) TÝnh to¸n øng lùc phát sinh cần dây Trọng lợng hàng : Q = 2,5(T) = 2500 (KG) Trọng lợng cÇn : Gc = 14P1/3(3,4.l0 – 16) = 730 (KG) Vị trí tính toán hệ cần : Vị trí tính toán lực hệ cần đôi xác định nh sau : ã Trên hình chiếu , dầu cần hầm H cách mép dọc miệng hầm hàng 2m c¸ch mÐp ngang phÝa cét cÈu c/2=4,95 m ( c = 3/4LK = 9,90 m : chiỊu dµi diƯn tÝch phục vụ hệ cần đôi ) Chân dây giằng K cần hầm mạn giả thờng đặt vị trí KH O2K để giảm lực hệ cần Đầu cần mạn M cách mép ngang miệng hầm hàng phía cột cẩu đoạn c/3 =3,3 m cách mạn tàu chỗ rộng đoạn b»ng tÇm víi cÇn thiÕt R0 = 4,0 m Chân dây giằng L cần mạn đặt ngang đờng chân cần O1O2 ã Sau vẽ hình chiếu , vị trí thật cần , dây giằng , dây nâng hàng mặt phẳng vuông góc với mặt boong chứa dây giằng cần , dây nâng hàng : + Vẽ hình chiếu đứng cột AB + Từ tâm chốt đuôi cần O vẽ đoạn nằm ngang OH=O2H ,qua H dựng đờng thẳng đứng , cung tròn tâm O bán kính l = 19m ( chiều dài cần ) cắt đờng thẳng đứng H , đoạn OH vị trí thật cần hầm mặt phẳng cần Đặt dọc mạn giả đoạn HK = HK (H : chân đờng thẳng đứng HH mạn giả ) Đoạn HK vị trí thật dây giằng cần hầm mặt phẳng dây Làm tơng tự cho cần mạn + Qua H,M hình chiếu đứng kẻ đờng nằm ngang , ta xác định đợc H1,M1 cách đoạn a đo đợc hình chiếu H1,M1là vị trí đầu cần mặt phẳng dây treo hàng Vẽ đờng nằm ngang bb cách đỉnh mạn giả đoạn h > 6m ( Q = 2,5T > 2T) Vẽ cung tròn qua H 1,M1 tiếp xúc với bb T Điểm T điểm treo móc dây nâng hàng H 1T M1T nối với Góc dây 5 nâng hàng = H1TM1 ta xét cho trờng hợp nguy hiểm = 120o Khi khoảng cách từ bb tới miệng hầm h = 9,862m > 6m Xác định lực hệ cần đôi : Ta xác định lực hệ cần đôi phơng pháp vẽ hoạ đồ lực ứng với vị trí treo móc cung tròn H1TM1 Tại vị trí T , vẽ trọng lợng hàng Q = 2500 KG theo tØ lÖ xÝch 1cm ∼ 1250 KG Từ điểm đầu cuối véctơ Q vẽ hai đờng song song với TH1 TM1 ta đợc sức căng dây nâng hàng Sm Sh Phân lực Sm Sh thành thành phần thẳng đứng Sm, Sh thành phần nằm ngang Sm=Sh=S Trên hình chiếu hệ cần , từ điểm M đặt véctơ S dọc đoạn thẳng MH , từ đầu véctơ S kẻ đờng thẳng song song ML cắt O1M ta đợc thành phần nằm ngang sức căng dây giằng Z m sức căng dây nâng cần Tm Trên hình chiếu đứng , từ chân dây giằng L đặt theo phơng ngang véctơ Zm , từ đầu véctơ Zm kẻ đờng thẳng đứng cắt ML ta đợc sức căng dây giằng mạn Zm thành phần thẳng đứng Z m Cũng hình chiếu đứng , từ điểm M vẽ véctơ Tm nằm ngang , từ đầu Tm đặt lần lợt véctơ Sm,Zm nửa trọng lợng cần 0,5Gc Từ đầu véctơ 0,5Gc kẻ đờng song song với dây nâng cần AM cắt đờng trục cần OM , ta đợc lực nén cần Nm = MOm sức căng dây nâng cần Tm Lực nén thực vào cần , kể sức căng dây nâng hàng chạy dọc cần : Nm = Nm + k.Sm víi k : hƯ sè kÐo cđa rßng rọc đầu cần : k = + ta chọn dây cáp cáp thép chạy puli ổ trợt : = 0,05 k = 1,02 Lực căng dây lực nén cần trờng hợp đợc ghi vẽ đợc tổng hợp bảng sau (đơn vị KN) Lực căng dây Kí hiệu TH Dây giằng cần mạn Zm 71,43 Dây giằng cần hầm Zh 68,07 Dây nâng cần cần mạn Tm 22,91 Dây nâng cần cần hầm Th 34,13 Dây nâng hàng cần mạn Sm 23,29 Dây nâng hàng cần hầm Sh 25,71 Lực nén thật vào cần mạn Nm = Nm + k.Sm 127,30 Lực nén thật vào cần hầm Nh = Nh + k.Sh 129,57 k = 1.05 _ dây cáp thép chạy puli ỉ trỵt TH 64,76 61,80 16,58 35,71 19,70 27,47 108,92 130,92 TH 51,83 49,53 11,39 34,70 15,34 28,27 83,56 123,05 TH 70,73 67,57 27,63 30,17 25,87 22,88 136,4 118,8 TH 66,94 63,85 30,19 26,67 27,36 20,63 137,73 107,76 4.Xác định quy cách dây tiết diện cần cẩu ,cột cẩu 4.1.Xác định quy cách dây Đờng kính loại dây cáp đợc chọn dựa sở lực căng lớn phát sinh dây đợc ghi bảng với hệ số an toàn n = 5.Cáp đợc chọn cáp thép cấp 6 N0.4 (6x24) _Bảng 7B /4.3 Quy phạm phân cấp đóng tàu biển vỏ thép TCVN 6259 -1 : 2003 Lực căng lớn Pmax(KN) 71 36 28 Loại dây Dây giằng Dây nâng cần Dây nâng hàng Pmax x n (KN ) Đường kính cáp (mm ) 357 179 141 28 20 20 Lùc kÐo ®øt dây (KN ) 357 181 181 Khối lượng/1m (kg ) 2,6 1,33 1,33 4.2 Xác định tiết diện cần Từ kết đo đợc ta thấy lực nén lớn vào cần P0 = 137,73 (KN) Từ Po l0 ta chọn cần cẩu cần loại III Cần gồm đoạn ống trụ đoạn ống côn 4.2.1 Thiết kế cần theo điều kiện ổn định : -Lực nén tới hạn Le: Pe = n.P0 (Với cần thép n = 5-hệ số an toàn ) VËy Pe =5.138 =690 ( KN) = 70336(KG) -M« men quán tính tiết diện cần n.Po l 02 I = kE l0 : Chiều dài cần (16 m) E : Mô đun đàn hồi vật liệu làm cần ( E = 2.106 KG/ cm2 ) = hệ số liên kết đầu cần k : hƯ sè phơ thc vµo tØ sè I1/ I0 vµ l1/ l0 l1 l0 = 0,4 Ta cã : D/δ = i = (35÷ 40) chän i = 35 πD12 i D1 F1/F= 0,7 = πD0 i ⇒ D0 = 0,837 I1 I0 ( = D1 ) D0 = 0,49 Tra bảng ta đợc k = 9,262( xác định phơng pháp nội suy ) =>I = 9720 (cm4) Đờng kính sơ phần trụ tròn : D = I 0.1 − η ( ) = 25.99(cm) *Tõ ®êng kÝnh D = 25,99(cm) lực nén dọc cần P max = 138(KN) ta chọn cần có thông số nh sau : Lực nÐn (KN) 150 L L1 l1 l2 D d (m) 16 16.11 S S1 S2 S3 ( mm) 5.33 3.39 325 219 Khèi lỵng ( kg ) 7 830 Chọn vật liệu làm cần thép CT3 có tính hàn tốt giới hạn tiêu chuẩn sau : Giới hạn chảy :ch = 24 ( KG/ cm2) Mô đun đàn hồi : E = 2.106 (KG/ cm2) Đối với cần có sức nâng nhỏ 10 T giới hạn bền cho phép : [] = 1100 (KG/ cm2 ) = 10,79 (KN/ cm2) 4.2.2 KiÓm tra ổn định theo nén Để tính ổn định theo nén ta coi cần nh hình vành khăn có tiết diện không đổi đờng kính trung bình Dtb = ( D + d ) / = ( 325+219 )/ = 272 (mm) ⇒ ®êng kÝnh Dt = 268 (mm) đòng kính Dn = 276 (mm) Diện tích mặt cắt ngang : F = 68,4 cm Khi điều kiện ổn định : σn = P/F ≤ [σ]od = σth/ Kod X¸c định độ mảnh : = à.l / imin : Hệ số phụ thuộc điều kiện liên kết đầu cần (cần 1thanh chịu nén đầu gối đỡ đầu liên kết tựa = l : chiều dài cần ; l =16 (m )= 1600 (cm) imin : B¸n kÝnh quán tính mặt cắt = 0,353.Dtb = 9,60 (cm) = 166,64 3924 Trong ®ã : Wc - mô men chóng uốn mặt cắt cột ( cm3 ) D - Đờng kính trung bình cột ( cm ) S - ChiỊu dµy cét ( cm ) Q.l - Tích sức căng chiều dài cần Q =24,53 kN - Trọng lợng hàng (KN) l=16- Chiều dài cần ( m ) *Theo điều kiên cứng L2 Ic=0,393.D3.S ≥ 24 h ∑ Ql = 16,5.104 (cm4) Trong : h = 12 ( m) - Khoảng cách từ gối đuôi cần tới điểm treo palăng nâng cần đỉnh cột L =14,5 ( m) - khoảng cách từ gối cột đến điểm treo palăng nâng cần đỉnh cột -Thông thờng: D = (50 ữ 80 ).S ,chọn D = 50S thay vào điều kiện bền điều kiện cứng ta có 1962,5.S3 3924 49125S4 ≥ 16,5.104 S ≥ 1,259 ( cm ) S ≥ 1,354 ( cm ) VËy ta chän S = 1,4 ( cm ) => Dn = 70( cm ) 11 11 * §êng kÝnh trong: Dt = Dn 2.S = 672 (mm) * Diện tích mặt cắt ngang cđa cét: A = π.D.S = 301,72 (cm2) *M« men qu¸n tÝnh cét: Ix = I y = 0,393.D3.S =17,8.104 (cm4) *M« men chèng uèn : Wx = WY = 0,785.D 2.S = 5172 (cm3 ) * B¸n kÝnh qu¸n tÝnh: rx = ry =0,353.D = 24.,22 ( cm ) Tại chỗ cột qua boong chiều dầy cột tăng (20 ữ30)% S1=(1,2ữ1,3)S = 16,8ữ18,2 chọn S1 =18(mm) Với thông số kích thớc nh cột cẩu thoả mÃn điều kiện bền điều kiện cứng Chọn xà ngang có dạng tiết diện hình chữ nhật không đổi suốt chiều dài với thông sè: ChiÒu cao a = 200 (mm) ChiÒu réng b = 400 (mm) ChiỊu dµy S = (mm) *DiƯn tích mặt cắt ngang xà ngang : A = 2(a+b).S = 96 (cm2) *Mô men quán tính xà ngang: b2 ( 3a + b ).S I’x = =2,133.104 (cm4) a2 ( a + 3b ).S I’z = =7,467.103 (cm4) *M« men chèng uèn : b (3a + b).S W’x = =1067 (cm3 ) a (a + 3b).S W’z = = 747 (cm3 ) * B¸n kÝnh qu¸n tÝnh : b 3a + b rx = 3(a + b) = 14,91 (cm) a a + 3b rz = 3(a + b) = 8,82 (cm) 12 12 4.3.3 KiĨm tra bỊn th¸p cÈu : * Tính hệ số : Cột đợc hàn vào vách ngang cđa tµu : 3L C1 = L + k i =0,362 3L + k i C2 = L + k i =0,638 Víi : L = 14,5(m) : chiều cao từ mặt boong đến đỉnh tháp cÈu k = Ic/Ix = 8,33 Ic = 26,7.104 (cm4) : mômen quán tính cột Ix = Ix = 2,133.104(cm4) :mômen quán tính xà ngang tính với trục tâm vuông góc với mặt phẳng tháp cẩu * TÝnh c¸c hƯ sè ρ, ϕa , ϕM , N : Cột đợc hàn vào vách ngang (coi cột bị ngàm boong trên) mặt cắt không đổi ρ = 0,5 ; ϕa = ϕ’a =1,0 ; ϕM = ϕ’M =3,0 ; ϕN = ϕ’N =1,5 * TÝnh c¸c hƯ sè : η Ma hc ϕ'N 6L = h ρ (ϕ ' M −ϕ ' N ) − c ϕ ' M 6L = ρ (ϕ ' N −ϕ ' a ) − 0,312 η Ca ρ h = −3. c L η Maϕ ' M +ϕ ' N =- 0,018 δ = E I T G.I =0,0525 víi : E = 2.10 KG/cm2 : môđun đàn hồi kéo nén G = 8.105 KG/cm2 : môđun đàn hồi trợt cđa vËt liƯu IT = Iz’ = 7467 (cm4) mômen quán tính xà ngang ứng với trục tâm thẳng đứng nằm mặt phẳng tháp cẩu I0 = 2.Ix = 35,52.104 (cm4) mômen quán tính cực cột * Tính lực thành phần phân phối cột theo hớng dọc tàu : Ta " = 2.Ta L3 3.L3 + 6.k δ L.i = 23,02 (KN) Ta’ = Ta – Ta” = 13,81 (KN) * Tính mômen uốn lực nén tháp bị uốn mặt phẳng tháp cần đặt vơn mạn gây : 13 13 MAy = -0,5.Ta.L.C1 + Tc.L.ηCa.ηMa = -99,60 M Cy (KNm) T L.C hc 1 − + T η (η L − h) = a C1 c Ca Ma L(1 − C ) = 107,73 (KNm) M By = Ta L.C + Tc L.ηCa (η Ma − 1) − Tc hc = 85,12 (KNm) M Dy = Ta L.C1 Tc L.ηCa + (C1 − 2.η Ma ) 2 = 97,83 (KNm) M Ey = − (Ta + η Ca Tc ) L.C 2 = -167,35 M Ky = M Dy hc h + M Ey (1 − c ) L L = -121,63 NAy = Qa + 0,5.Gx = 63,72 N Cy = M By − M Cy i − (KNm) (KNm) (KN) Ta L + Qa + q.h + 0,5G x i = -47,56 (KN) NBy = NCy + Qc + Qt + q.hc = -12,67 NEy = q.L = 33,69 Víi : (KN) (KN) Gx = A’.l γ= 301,4(kg) = 2,96(KN): trọng lợng xà ngang l = (m) : chiỊu dµi xµ ngang γ=7,85 (T/m3) q = Gb /L=A.γ = 2,32 (KN/m) : träng lỵng m cét * Tính nội lực tháp bị uốn theo hớng dọc tàu cần đặt dọc tàu gây : MAx = Qa.e = 32,18 (KNm) MCx = Ta’.h + Qa.e = 197,89 (KNm) MBx = Ta’.L + (Tt-Tc).hc + (Qa + Qt).e = 198,3 (KNm) M = T "a i (1 − i ) 2.( i + δ L) = -12,44 (KNm) MEx = Ta” L = 333,8 (KNm) MKx = Ta”.h = 276,25 (KNm) M’xn = M0 = -12,44 (KNm) (KNm) M”xn = T’a.i-M0 = 67,68 NAx = Qa + 0,5Gx = 63,72 (KN) NCx = Qa + qh + 0,5Gx = 91,60 (KN) NBx = Qa + Qc + Qt + qL+0.5Gx = 126,49 (KN) 14 14 Với lực tác dụng vào đỉnh cột RT =46(KN) dựa vào bảng 5.34 STTBTTtập II ta cã : e = Dn/2 + A +A1 =0,517 (m) * Mômen uốn lực nén tác dụng lên cột : 15 15 Mặt cắt Trường hợp tính toán tải 1cần quay mạn 1cần dặt dọc tàu Tại chỗ nối cột với xà ngang Cả cần đặt dọc tàu Cả cần quay mạn 1cần quay mạn 1cần dặt dọc tàu Tại gối đỡ cần Cả cần đặt dọc tàu Cả cần quay mạn 1cần quay mạn 1cần dặt dọc tàu Tại gối đỡ tháp Cả cần đặt dọc tàu Cả cần quay mạn Cả cần quay mạn Mômen 1cần quay xoắn cột mạn 1cần dặt dọc tàu Mô men uốn lực nén Tại cột có cần đặt dọc tàu Tại cột lại Công thức Giá trị(KN ) Công thức Giá trÞ(KN ) Mx' = MAx 32,18 Mx" = 0,00 My' =MDy 97,83 My" = MAy -99,60 N' =NAx 63,72 N" = N Ay 63,72 Mx' = Mx" = MAx 32,18 My' =My" = 0,00 N' =N" = NAx 63,72 Mx' = Mx" = 0,00 My' =My" = MAy +MDy -1,77 N' =N" = NAy 63,72 Mx' = MCx 197,89 Mx" = MKx 276,25 My' = MKy -121,63 My" = MCy 107,73 N' = NCx 91,60 N" = N Cy -47,56 Mx' = Mx" = MCx + MKx 474,14 My' =My" = 0,00 N' =N" = NCx 91,60 Mx' = Mx" = 0,00 My' =My" = MCy +MKy -13,89 N' =N" = NCy -47,56 Mx' = MBx 198,30 Mx" = MEx 333,80 My' = MEy -167,35 My" =MBy 85,12 N' =NBx 126,49 N" = N By -12,67 Mx' = Mx" = MBx + MEx 532,09 My' =My" = 0,00 N' =N" = NBx 126,49 Mx' = Mx" = 0,00 My' =My" = MBy +MEy -82,22 N' =N" = NBy -12,67 Mz ' = Mx ' + Mx " Mz' = Mx' -12,44 55,24 Mz' = Mx" 67,68 * KiĨm tra bỊn theo thut bỊn : σtd = ( σ2 + 4.τ2 )1/2 ≤ [ σ ] Trong ®ã : σ = Mu/ Wu + N/ F vµ τ =M”z/ Wρ Ta thÊy cần hoạt động trị số ứng suất lớn phát sinh cột có cần vơn mạn gối đỡ tháp 16 16 M ''x +M ''y Cã Mu = = 344,48 (KNm) σ = Mu/Wu + N”/A = 344,48.102/ 5172 – 12,67/ 301,72 = 6,62 (KN/ cm2) τ = M’Z/ Wρ = 67,68.102/10344 = 0,654 (KN/ cm2) VËy σt® = 6,75 kN/ cm2 < 0,5.σch = 12 (KN/ cm2) Cét thoả mÃn điều kiện bền * Mômen uốn lực nén tác dụng lên xà ngang : Xà bị uốn mặt phẳng tháp mômen MAy MDy , bị uốn mặt phẳng vuông góc với tháp mômen Mxn Mxn ,bị xoắn mômen MAx Cã Mz = MAy + MDy = -1,77 (KNm) Mx = M’xn + M’’xn = 55,24(KNm) σ = Mx/Wx + Mz/Wz = 4,94 τ = MAx/ Wρ = 1,77 * KiĨm tra bỊn theo thut bỊn : σtd = ( σ2 + 4.τ2 )1/2 σt® = 6,08 kN/ cm2 < 0,5.ch = 12 KN/ cm2 Xà ngang thoả mÃn điều kiện bền 5.Tính chọn nghiệm bền chi tiết khác hệ cần cẩu - cột cẩu 5.1 Chạc đuôi cần : Chạc đuôi cần đợc chọn theo ΓOCT 8834 - 58 Lùc nÐn cÇn = 138 KN Vậy ta chọn chạc loại b có thông sè nh sau Lùc nÐn cÇn ( KN ) C R S S1 ( mm ) S2 a d 150 80 62 34 12 25 175 219 Chän vËt liÖu chế tạo chạc đuôi cần thép cacbon M 18a * Kiểm tra bền heo điều kiện chịu dập : σd = P0 2S d1 = 3,38(KN/cm2)< [σ] = 0,6 [T] =14,4 ( KN/ cm2) Vậy chạc đuôi cần đủ bÒn 17 17 175 R6 62 12 60 219 34 80 Chạc đuôi cần 5.2 Mà treo hàng đầu cần: a) Kích thớc mà treo hàng đầu cần đợc xác định theo lực nén cần , với lực nén = 138 kN ta chọn cần có qui cách nh sau d= 219 A= 390 B (mm ) 262 b (mm) 132 b1 (mm) 65 d1 ( mm) 68 R (mm) 60 R1 ( mm) 90 r ( mm ) 30 l (mm) 155 S ( mm ) 60 b) Kiểm tra mà treo hàng : Lực tác dụng : S’ = S η pl = 28,27/ 0.95 =29,75(KN) KiÓm tra điều kiện chịu cắt : S' (R r) π τ= = 1,05 (KN/cm2) < [τ] = 0,4[T ] = 9,6(KN/cm2) c)Kiểm tra mà nâng cần đầu cần : Lực tác dụng : H = 36(KN) Kiểm tra theo điều kiện chịu cắt : H τ= S(R − d1 ) = 2,3(KN/cm2) < [τ] = 9,6(KN/cm2) 18 18 Vậy mà treo hàng đà chọn thoả mÃn điệu kiện bền 12 390 219 65 R30 R90 30 R90 15 Mà treo hàng đầu cần TØ lƯ : 5.3 Cơm m· quay b¾t dây nâng cần Cụm mà quay bắt dây nâng cần đợc hàn lên đỉnh tháp đà lắp cụm ròng rọc palăng nâng cần để đổi hớng dây nâng cần Lực tác dụng vào cụm mà đợc tính theo phơng pháp vẽ hoạ đồ lực RT = 46 KN 12 36 KN R T =46 KN 37.9 KN Chän cơm m· cã kÝch thíc nh sau D 55 D1 85 H 265 h0 140 h1 40 h2 80 A 75 19 A1 92 A2 - b 36 S 10 R 42 B 112 19 85 A 10 40 A 265 B 80 B R42 55 A-A 10 24 36 112 B-B 92 75 V Qa RT Tc V lx = 82 Tc lp= 200 a)KiĨm tra bỊn cho cụm mà bắt dây nâng cần : -Ta có : ⇒ h1 + h 2 lp = h0 + = 200(mm) V1= (Tc.lx + Qa A1 ):lp => V1 =28,07(KN) Trong ®ã : Qa = 30,1(KN) 20 20 Tc = 34,7(KN) A1 = 9,2(cm) M« men n lín điểm đặt Tc : Mmax = V1.(lp- lx ) = 331,26(KNcm) øng suÊt lín nhÊt σmax = M max wu M max = 0,1.D = 13,58(KN/cm2) < [σ] = 0,6 [σT] =14,4 ( KN/ cm2) VËy mà đà chọn phù hợp 5.4 Gối đỡ cÇn : ( lùc nÐn cÇn P0 = 138 KN )Chọn gối đỡ cần có thông số nh sau Lùc nÐn 150 KÝch thíc ( mm ) D D1 12 195 D3 D4 d1 h0 h1 h2 h3 B B1 A s 190 80 12 10 55 26 17 15 21 s1 H H1 d2 34 44 36 21 A A-A Φ A Φ 22 22 a KiÓm tra gèi theo điều kiện bền uốn kiểm tra bền cho bu lông gối quay cần P cos P cos P sinθ P V H l P a h P V S¬ đồ lực tác dụng gối đ? cần nhẹ *Kiểm tra bỊn cđa gèi : h1 aP = h0 + = 160 (mm) h2 h1 lP = H - - h0- = 226(mm) -M« men n lín nhÊt t¹i gèi : σmax = ⇒ M umax wu Po sinθ P0 cos θa p F = ,1D + Po sinθ πD + = 8,789(KN/cm2) σmax = 8,789(KN/cm2) < [σ] = 0,6 [σT] =14,4 ( KN/ cm2) Vậy thoả mản điều kiện bền *Kiểm tra bu lông chốt quay cần : - Đờng kình bu lông d1 = 60(mm) Mô men lớn nhịp bu lông : P0 (B + S) Mmax = = 310.5 (KNcm) (S :chiều dày chạc đuôi cần) max = M max wu M max = 0,1d = 14.3( KN/ cm2) < [σ] = 0,6 [σT] =14,4 ( KN/ cm2) Theo ®iỊu kiƯn c¾t ta cã: 23 23 Po πd P0 τ = F = = 4.88(KN/cm2) < [τ] = 9,6(KN/cm2) heo điều kiện chịu dập : d = P0 Bd = 4.18(KN/cm2)< [σ] = 0,6 [σT] =14,4 ( KN/ cm2) Vậy gối đỡ cần nhẹ đủ bền 5.5 Mãc treo hµng : Chän mãc treo hµng víi sức nâng cho phép P = 30KN Tải trọng cho phÐp c D d1 H h0 h1 h2 h3 R S S1 S2 S3 30 168 80 35 298 90 60 34 50 40 32 50 24 40 Φ KiÓm tra bền cho móc : -Từ điều kiện móc chịu cắt kiểm tra bền cho móc theo điều kiên chịu c¾t : 24 24 24,525 Q h3 ( S + S ) τ= F = = 1.53(ΚΝ/cm2)< [τ] = 0,4σch = 11(KN/cm2) VËy mãc ®đ bỊn Trong ®ã: σch = 27,5 (KN/cm2) :theo b¶ng 5.41 sỉ tay TBTTtËp II * KiĨm tra bỊn cho chèt : -Tõ điều kiện chốt chịu cắt kiểm tra bền cho chốt theo điều kiên chịu cắt : 24,525 d Q τ= F = = 2,55(ΚΝ/cm2)< [τ] = 9,6(KN/cm2) Vậy chốt đủ bền 5.6.Puli nâng hàng đầu cần Tải trọng Ppl tác dụng vào puli hợp lực sức căng S dây nâng hàng sức căng S nhánh dây nâng hàng chạy dọc cần, Ppl = 43,5 (KN) Tải cho phép (KN) 60 Đờng kính c¸p lín nhÊt (mm) B b b1 D D1 d 22,5 8 2 d1 1M 33 d2 H h1 h2 h3 h4 h6 r 25 5 5 2 s S1 Khèi lỵng (Kg) 21 25 34 105 34 40 26 220 550 1M33 φ180 φ225 90 155 44 10 48 265 puly nâng hàng đầu cần *Kiểm tra bỊn cho trơc rßng räc : Ta kiĨm tra bền cho trục theo điều kiện chịu cắt : 43,5 Ppl d2 π τ = F = = 2,82(ΚΝ/cm2)< [] = 9,6(KN/cm2) Vậy trục ròng rọc đủ bền 5.7.Mà quay cần Tải trọng tác dụng lên mà quay cần lực căng dây giằng cần Z =71 (KN) Ta chọn mà quay cần có kích thớc nh sau T¶i träng cho phÐp (KN) 75 e B1 b b1 R2 r1 c S1 50 190 94 48 64 22 106 42 26 26 m· quay cÇn *KiĨm tra bền mà : Một cách gần coi mà chịu cắt c = Z S1 ( B1 c) = 4,02 (KN/cm2) < [τ] = 0,4 [σT] =9,6 ( KN/ cm2) Vậy mà quay cần đà chọn đủ bền 5.8.Tấm tam giác : Từ sức căng dây nâng hàng Sh = 28,27 (KN) ta chọn : Tải träng cho phÐp (KN) 30 C d r S Khèi lỵng (kg) 110 40 38 20 *KiĨm tra bỊn : Theo điều kiện bền cắt : 28,27 Sh d (r − ).S τ= F = = 7,86 (KN/cm2)< [τ] = 9,6(KN/cm2) 27 27 TÊm tam gi¸c 6.TÝnh trun động 6.1 Tời nâng hàng Căn vào sức nâng P = S” = 31,02 KN , vµ têi bè trí cho derrick ta chọn loại tời bảng 5.54.STTBTT-2 Số tời Nhóm tốc độ Sức nâng (KN) Lực kÐo danh nghÜa trªn tang 32 36 kN Tốc độ xác lập Khi quấn cáp có Khi thả lùc kÐo danh c¸p nghÜa 16 m/ 38 – 45 m /ph ph Tang tời D L lợng quấn cáp 0,53 m 0,63 m 60 m 6.2.Động Công suất lí thuyết động N lt = P.v = 15,5( KW ) 102.60 Trong ®ã P = 3162(KG) –Lùc kéo tang v = 30 (m/ph) Tốc độ nâng hàng Công suất thực tế cần thiết Ntt = Nlt /η = 17,82 (W) Trong ®ã η =0,87 −ΗiƯu suất cấu truyền động Ta chọn tời nâng hàng Liên Xô có thông số kỹ thuật 28 28 1,2 60 40/6 300 18 116 40 M« men phanh ΠM4 KiĨu tay khèng chÕ (daN.m) 0,7 kÝ hiÖu 32 KÝ hiÖu Phanh HÖ sè më máy (%) Tốc độ nâng hàng (m/s) Số vòng quay(V/P) Sức nâng (KN ) Số Tốc Hệ Năng lần độ số suất mở nâng mở (chu máy móc máy kì / (m/s (%) giê) mét ) giê C«ng suÊt (KW) Động T 40,0 Từ 6.3.Hộp giảm tốc : Tốc độ quay tang nâng hàng định møc ntang = v/π.D = 18,04 (vßng/phót) v : tèc độ nâng hàng ,v = 30 (m/phút) Tỉ số truyền hộp giảm tốc i = nđcơ /ntang = 1160/18,04 =43,2 VËy ta chän hép gi¶m tèc cã tØ sè truyÒn i = 64,3 29 29 ... l? ??c 2 A Yêu cầu thi? ?t kế Thi? ?t kế Derrick đôi cho t? ?u h? ?ng khô có thông số sau : ã Trọng t? ??i : Pn = 3800 (T) ã Kích thớc t? ?u : L x B x H x T = 86,5 x 14,2 x 7,9 x 6,2 (m) ã Kích thớc khoang h? ?ng. .. h? ?ng : Lh x Bh = 19,8 x 14,2 (m) • KÝch thíc miệng h? ??m h? ?ng : Lk x Bk x Hk = 13,2 x 8,4 x 1,2 (m) B T? ?nh to¸n thi? ?t kế 1 .L? ??a chọn loại Derrick Theo yêu cầu thi? ?t kế đà đề ta chọn Derrick đôi. .. m? ?t phẳng tháp cẩu I0 = 2.Ix = 35,52.104 (cm4) mômen quán t? ?nh cực c? ?t * T? ?nh l? ??c thành phần phân phối c? ?t theo h? ?ng däc t? ?u : Ta " = 2.Ta L3 3 .L3 + 6.k δ L. i = 23,02 (KN) Ta’ = Ta – Ta” =