Thiết kế cần cẩu Derrick nặng, đơn, tàu chở hàng hạt đóng bao 9500(T) Kích thước tàu :LxBxHxT = 130x18,5x12,8x9,4 , m

ĐỀ TÀI: Thiết kế cần cẩu Derrick nặng, đơn, tàu chở hàng hạt đóng bao có các thông số kĩ thuật sau: Trọng tảI :Pn=9500 T Kích thước tàu :LxBxHxT = 130x18,5x12,8x9,4 , m Kích thước khoang hàng : LhxBh = 28,5 x 16,5 , m Kích thước miệng hầm hàng : Lk x Bk x Hk =21,5 x12,5x1,4 , m

Trờng đại học hàng hải Khoa đóng tàu Ngời thực hiện: nguyễn văn a Thiết kế môn học thiết bị tàu Đề tài: Thiết kế cần cẩu Derrick nặng, đơn, tàu chở hàng hạt đóng bao có các thông số kĩ thuật sau: Trọng tảI :P n =9500 T Kích thớc tàu :LxBxHxT = 130x18,5x12,8x9,4 , m Kích thớc khoang hàng : L h xB h = 28,5 x 16,5 , m Kích thớc miệng hầm hàng : L k x B k x H k =21,5 x12,5x1,4 , m HảI phòng 20 1 2 A,Nhiệm vụ thiết kế: Thiết kế cần cẩu Derrick nặng, đơn, tàu chở hàng hạt đóng bao có các thông số kĩ thuật sau: Trọng tải :P n =9500 T Kích thớc tàu :LxBxHxT = 130x18,5x12,8x9,4 , m Kích thớc khoang hàng : L h xB h = 28,5 x 16,5 , m Kích thớc miệng hầm hàng : L k x B k x H k =21,5 x12,5x1,4 , m B,Các b ớc tính toán thiết kế: Phần 1: Xác định các đặc tr ng hình học của Derrick: 1,Chọn phơng án thiết kế Chọn loại cần cẩu Derrick nặng , đơn,kết cấu loại I với sức nâng P n = 10 T có dây chằng và dây điều chỉnh 2,Xác định chiều dài cần và các thông số khác: 2.1,Góc nâng hàng , góc quay cần: (xác định theo Sổ tay thiết bị tàu thuỷ tập 2) -Góc nâng hàng : min =25 0 , max = 60 0 -Góc nâng hàng khi hoạt động : = (35 0 -45 0 ) chọn = 35 0 -Góc quay cần : = 70 0 2.2,Tầm với ngoài mạn: Chọn điều kiện làm việc là không có thiết bị bốc dỡ trên bờ,tầm với ngoàI mạn là : b=(4-4,5),m chọn b = 4,5 m Khoảng cách từ miệng hầm tới vị trí đặt cần là a = (L h -L k )/2 = 3,5 m 2.3,Xác định chiều dài cần: Chiều dài cần phảI thoả mãn 2 điều kiện là bốc hết hàng trong khoang và đa hàng ra 2 bên mạn: l 0 =max(l 01 ,l 02 ) 3 -Với điều kiện bốc hết hàng trong khoang l 01 = 0 25cos 3 2 a l k + = 19,68, m Trong đó: l k = 21,5 (m) - chiều dài khoang hàng a = 3,5 (m) = 25 o - xét ở góc làm việc nhỏ nhất của cần -Với điều kiện đa hàng ra mạn: l 02 = 00 70sin.35cos 2 b B + = 17.86 (m) Trong đó : B = 18,5 (m) - chiều rộng tàu b = 4,5 (m) Vậy chọn l 0 = 20( m) 2.4,Khoảng cách từ đầu cần tới mép miệng hầm hàng tại min: h 1 =l 0 .sin 25 + h c -h k = 9,5 m 3,Chiều cao cột cần: h = f(l 0 ) ; h/l 0 = 0,7 -1 đối với cần nặng Chọn h/l 0 = 0.75 Vậy h = 15 m H = h+h c =17,5 m Trong đó : h -khoảng cách từ chốt đuôi cần tới đỉnh cột h c -Chiều cao chân cẩu Đối với cần cẩu đơn , nặng chiều cao của vị trí chốt đuôi cần: h c = (2,25-2,5) m cho tàu hàng thờng Chọn : h c = 2,5 m 4 Phần 2 : Tính toán ứng lực lên cần cẩu,cột cẩu và các dây *Xét sự nghiêng chúi của tàu khi cần cẩu làm việc: *Góc nghiêng của tàu đ ợc tính theo công thức sau: zphD lP o o sin.cos tg = Trong đó: -P_sức nâng của cần (KN) P =10 T = 98,1 KN -l 0 _ chiều dài của cần(m) l 0 = 20 m - , _ góc nâng cần và góc quay cần Vì cần đang làm việc lấy = 35 0 Tàu dễ nghiêng nhất khi đa hàng ra ngoàI mạn lấy = 70 0 -D_Lợng chiếm nớc của tàu(T) D = (P h / h )- P h = 6333.3 T Với h =0,6 -Hệ số lợi dụng lợng chiếm nớc -h 0 _chiều cao tâm nghiêng ban đầu(m) h 0 = (0,04-0,05)B max = 0,74-0,925 (m) Chọn h 0 = 0.9 m -z_Khoảng cách thẳng đứng từ điểm treo hàng đầu cần cẩu cho đến mặt phẳng cơ bản. z = h 1 +H k +H = 23,7 m Vậy: tg = 0.0282 =1,6 0 < 4 0 *Góc chúi của tàu khi cần cẩu đang làm việc đợc tính theo công thức sau: 5 zpHD lP o o sin.cos = Trong đó: -P_sức nâng của cần (KN) P =10 T -l 0 _ chiều dàI của cần(m) l 0 = 20 m - , _góc nâng cần và góc quay cần Vì cần đang làm việc lấy = 35 0 Tàu dễ nghiêng nhất khi đa hàng ra ngoàI mạn lấy = 70 0 -D_Lợng chiếm nớc của tàu(T) D = (P h / h )- P h = 6333.3 T Với h =0,6 -Hệ số lợi dụng lợng chiếm nớc -H 0 _chiều cao tâm chúi ban đầu(m) H 0 /L = 1,0-1,5 chọn H 0 /L = 1 ta có H 0 = 130 m -z_Khoảng cách thẳng đứng từ điểm treo hàng đầu cần cẩu cho đến mặt phẳng cơ bản. z = h 1 +H k +H = 23,7 m Vậy : tg = 0,00019 = 0,01 0 <2 0 Do góc nghiêng () không lớn 4 o và góc chúi () không lớn hơn 2 o nên ta bỏ qua ảnh hởng của sự nghiêng chúi do cần cẩu nặng gây ra khi làm việc đối với tàu. 1,Xác định ngoại lực tác dụng: Ngoại lực tác dụng : P m = P + P 1 + G m +G d +G p +0,5G nc = 109,893 kN Trong đó: -P_ Sức nâng cần 6 P = 10 T = 98,1 kN -P 1 _Trọng lợng bản thân đa về đầu cần P 1 = 0,5.P 2 = 897,7 Kg = 7,69 kN Với P 2 -Trọng lợng cần P 2 =14.P 1/3 (3,4.l 0 -16) = 1568 Kg -G m _ trọng lợng móc treo hàng chọn sơ bộ G m = 10,5 Kg = 0,103 kN -G d _trọng lợng cáp trong palăng nâng hàng ở chiều dàI thả cáp lớn nhất Chọn sơ bộ G d = 1,5 kN -G p _trọng lợng cụm palăng đầu cần Chọn sơ bộ G p = 2 kN -G nc _trọng lợng nửa số palăng đầu cần G nc = 1 kN 2,Xác định ứng lực tác dụng lên cần cẩu,cột cẩu Tính theo phơng pháp hoạ đồ lực: H H R T P 0 H P M S' R S S S' A O 7 2.1,Sức căng trong dây nâng hàng: Do dây nâng hàng chạy ra từ puly cố định đầu cần nên S' tính nh sau: Khi nâng hàng : S = P' . k n (k-1) / (k n -1 ) = 26,84 kN Khi hạ hàng: S =P'.(k-1) / [ k.(k n -1 )] = 26,14 kN Trong đó: P' = P +G p +G g +G d = P m -P 1 K=1+ = 1,02_ hệ số kéo của puli Với = 0,2 _cho dây cáp thép chạy trên puli ổ bi N=4_ tổng số puli 2.2,Tính toán lực tác dụng: Ta chỉ xét trong trờng hợp nâng hàng: 2.2.1,Khi cần làm việc ở góc nâng hàng nhỏ nhất : = 25 0 2.2.1.1,Vẽ hoạ đồ lực: Chọn tỉ lệ xích là 3 nghĩa là trên hình vẽ cứ 3cm thì ở ngoài tơng ứng với 100kN. Từ điểm đầu cần A vẽ véctơ P m theo phơng thẳng đứng.Từ đầu mút véctơ P m theo phơng cần OA ta đặt véctơ S=S/ . Trong đó: S:sức căng trong dây hàng khi qua puli đầu cần S:sức căng trong dây nâng hàng trớc khi vào puli đầu cần Từ mút véctơ S theo phơng của dây nâng cần AB ta kẻ đờng thẳng song song với AB cắt phơng của cần tại 1 điểm cho giá trị H -sức căng trong dây điều chỉnh và P o -lực nén dọc cần. Từ sức căng trong dây điều chỉnh H khi vào puli đỉnh cột khi ra khỏi puli đỉnh cột sẽ là H. Hợp lực R H là tổng véctơ của véctơ H và H là phản lực tại puli đỉnh cột. Từ chân cần vẽ véctơ S_sức căng trong dây hàng vào tời. 8 Hợp lực R S là tổng véctơ của véctơ S và S là lực tác dụng vào ròng rọc chân cần 2.2.1.2,Tính toán: Sức căng trên dây chằng bằng 0 -Sức căng trong dây nâng cần Từ hoạ đồ lực ta có:H = 127,2 (kN) -Lực nén dọc cần Từ hoạ đồ lực ta có:P 0 = 152,44 (kN) -Sức căng trong dây hàng vào tời S = pl S , = 26,84/0,96=27,96( kN) -Lực tác dụng vào ròng rọc chân cần Từ hoạ đồ lực ta có:R S = 44,89 (kN) -Sức căng trong nhánh dây nâng cần chạy dọc cột H 1 = l p H = 132,5( kN) -Lực tác dụng vào ròng rọc đỉnh cột Từ hoạ đồ lực ta có:R T = 220,9 (kN) -Mô men uốn cột M =P m .l.cos25 0 = 1992( kNm) 2.2.2,Khi cần làm việc ở góc nâng hàng lớn nhất: = 60 0 9 R S S' P m H P 0 R S'' S' S'' B A O 2.2.2.1,Hoạ đồ lực: Từ điểm đầu cần A ta vẽ véctơ thẳng đứng có trị số P m .Tại mút của véctơ P m theo phơng song song với cần là OA đặt véctơ S là sức căng trong dây hàng khi ra khỏi puli đầu cần.Tại mút của véctơ S theo phơng của dây điều chỉnh AB vẽ đờng thẳng cắt cần tại 1 điểm cho ta giá trị sức căng H và lực nén dọc cần P 0 . Tại A vẽ véctơ R S là hợp của 2 véctơ P m và S.Tại O vẽ véctơ R S là hợp của 2 véctơ Svà S. 2.2.2.2,Tính toán: 10 [...]... A=410 ( mm) d=219 ( mm ) A1 =1 35 ( mm ) e =A/2 =2 1 ( cm ) M = 13 2,2 (KN cm) ứng suất lớn nhất tại m t cắt giữa d m do uốn nén đồng thời gây ra 14 P0 M m + + max = F W0 W0 = 1,7 ( kN/cm2) Trong đó: D 2 F= 4 (3 7,7 ) 2 2 7,5 2 ) 1 ( 4 3 7,7 = = 52 2,0 6(cm2) (1 ) 2 M = 10 7,9 4 (KN cm) D W0 = 32 3 (1 ) 4 =3 76 9,2 3 ( cm3) P0 = 6 0,4 8 kN Vậy : max =1 ,7 (kN/cm2) [] =1 0,7 8 (kN/ cm2) Vậy cần thoả m n điều... đó: Dn = 0,3 77 (m ) - là đờng kính ngoài của cột Dt = 0,2 75( m) - là đờng kính trong của cột H=20 (m) - chiều cao cột từ m t boong = 7,8 56.103 (Kg /m3 ) - là trọng lợng riêng của thép *Khi cần vơn ra ngoài m n: - M men uốn ở đầu cột: Ma=Qa.e = 19 0,2 2 (KN .m) - M men uốn ở gối đỡ cần : Mcx=Qae =1 9 0,2 2 (KNm) Mcy=Ta.h =3 26 4,8 (KNm) - M men uốn ở boong đỡ trên : Mbx=Tt.hc+(Qa+Qt).e =3 2 9,1 8(KNm) MbY =Ta.L-2.Tc.hc=170 7,1 ... trị số ứng suất lớn nhất do Mmax= M a tiết diện ki m tra là tiết diện cột tại m t boong vì tại đó có Nmaxvà Mmax Tại tiết diện này D = 1260(mm) S = 16(mm) Diện tích : A =. D.S =6 25 (cm2) Trong đó : D =Dn - S = 12 4,4 (cm) ; S = 1,6 (cm) M men chống uốn : Wu=Wx= WY =0 ,7 85.D2.S = 1943 7,1 ( cm3) M men độc cực : W = 2 Wx = 38874 ( cm3 ) tb = 2,0 5 KN . cột cẩu: 1,Vật liệu chế tạo cần cẩu: Từ giá trị P 0 và l 0 đã xác định ở phần trên theo Sổ tay TBTT tập 2 ta chọn cần derrick kiểu III_Cần gồm 1 đoạn ống trụ và hai đoạn ống côn,lực nén 100- 900kN,chiều. đun đàn hồi : E = 2.10 6 kG/ cm 2 Đối với cần có sức nâng 10 T theo bảng 5.4 trang 161 Sổ tay TBTT tập 2 ta có giới hạn bền cho phép là: [] = 0,42. ch = 10,08 kN/ cm 2 2,Xác định tiết diện. 174 <200 ( thoả mãn yêu cầu về độ mảnh đối với Derrick có lực nén lớn hơn 20 kN Bảng 5.9 STTBTT2 ) th = 2 .E/ 2 = 6,4 kN/ cm 2 P = P 0 ( lực nén dọc cần ) =152,44 kN K od : Hệ số