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:

A,Nhiệm vụ thiết kế:

Thiết kế cần cẩu Derrick nặng, đơn, tàu chở hàng hạt đóng bao có các thông

Chọn loại cần cẩu Derrick nặng , đơn,kết cấu loại I với sức nâng Pn = 10 T

có dây chằng và dây điều chỉnh

-Với điều kiện bốc hết hàng trong khoang

lk = 21,5 (m) - chiều dài khoang hàng

B = 18,5 (m) - chiều rộng tàu

b = 4,5 (m) Vậy chọn l0 = 20( m)

2.4,Khoảng cách từ đầu cần tới mép miệng hầm hàng tại θmin:

Trong đó : h -khoảng cách từ chốt đuôi cần tới đỉnh cột

hc-Chiều cao chân cẩu

Đối với cần cẩu đơn , nặng chiều cao của vị trí chốt đuôi cần:

hc = (2,25-2,5) m cho tàu hàng thờng Chọn : hc= 2,5 m

PhÇn 2 : TÝnh to¸n øng lùc lªn cÇn cÈu,cét cÈu

vµ c¸c d©y

*XÐt sù nghiªng chói cña tµu khi cÇn cÈu lµm viÖc:

*Gãc nghiªng cña tµu ®φ îc tÝnh theo c«ng thøc sau:

z p h

sin cos

.

.

−

α θ

V× cÇn ®ang lµm viÖc lÊy = 35θ 0

Tµu dÔ nghiªng nhÊt khi ®a hµng ra ngoµI m¹n lÊy = 70α 0

-D_Lîng chiÕm níc cña tµu(T)

D = (Ph / ηh )- Ph = 6333.3 T

Víi ηh =0,6 -HÖ sè lîi dông lîng chiÕm níc

-h0_chiÒu cao t©m nghiªng ban ®Çu(m)

z p H

sin.cos

−

αθ

= Ψ

V× cÇn ®ang lµm viÖc lÊy = 35θ 0

Tµu dÔ nghiªng nhÊt khi ®a hµng ra ngoµI m¹n lÊy = 70α 0

-D_Lîng chiÕm níc cña tµu(T)

D = (Ph / ηh )- Ph = 6333.3 T

Víi ηh =0,6 -HÖ sè lîi dông lîng chiÕm níc

-H0_chiÒu cao t©m chói ban ®Çu(m)

K=1+ = 1,02_ hệ số kéo của puliμ

Với = 0,2 _cho dây cáp thép chạy trên puli ổ biμ

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 Po-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 RH 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

Hîp lùc RS lµ tæng vÐct¬ cña vÐct¬ S’ vµ S’’ lµ lùc t¸c dông vµo rßng räc ch©n cÇn

2.2.2.1,Hoạ đồ lực:

Từ điểm đầu cần A ta vẽ véctơ thẳng đứng có trị số Pm.Tại mút của véctơ

Pm 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 P0

Tại A vẽ véctơ RS là hợp của 2 véctơ Pm và S’.Tại O vẽ véctơ RS’ là hợp của 2 véctơ S’và S’’

2.2.2.2,Tính toán:

Phần 3 :Xác định kết cấu cần cẩu , cột cẩu:

1,Vật liệu chế tạo cần cẩu:

Từ giá trị P0 và l0 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 dàI 10-22m

Chọn thép làm cần là thép CT3 có tính hàn tốt và các thông số tiêu chuẩn sau:Giới hạn bền kéo : σk = 38 kN/ cm2

Giới hạn bền mỏi : σT = 19 kN/ cm2

Giới hạn chảy :σch = 24 kN/ cm2

Mô đun đàn hồi : E = 2.106 kG/ cm2

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:

[σ] = 0,42 σch = 10,08 kN/ cm2

2,Xác định tiết diện mặt cắt ngang cần cẩu:

2.1,Xác định theo điều kiện ổn định:

-Lực nén tới hạn Ơle

Pn = n.P0 (Với cần thép n = 5-hệ số an toàn )

Vậy Pn =5.152,4=762 ( kN)-Mô men quán tính tiết diện cần

I = kE

l P

n o 2 0

.

l0 = 20(m) : chiều dài cần

E = 2.106 (KG/cm2) : mô đun dàn hồi vật liệu cần

k : hệ số phụ thuộc vào tỉ số I1/ I0 và l1/ l0

2 0

2 1

1 26

=36,29cm

2.2,Kiểm tra ổn định theo nén:

Để tính ổn định theo nén ta coi cần nh 1 thanh hình vành khăn có tiết diện

không đổi , đờng kính trung bình là

à : Hệ số phụ thuộc điều kiện liên kết 2 đầu cần (cần là 1thanh chịu nén

một đầu là gối đỡ một đầu là liên kết tựa ⇒à = 1

l : chiều dài cần ; l =20 m = 2000 cm

M

imin : Bán kính quán tính của mặt cắt = 0,353.Dtb = 11,5 cm

λ = 174 <200 ( thoả mãn yêu cầu về độ mảnh đối với Derrick có lực nén lớn hơn 20 kN – Bảng 5.9 STTBTT2 )

Vậy σn < [σ]od Thanh đủ ổn định theo nén

2.3,Kiểm tra cần theo điều kiện bền:

Coi dầm tựa tự do trên hai gối chịu uốn do trọng lợng bản thân và chịu nén

do lực nén dọc cần P0 và chịu uốn do P0 đặt lệch tâm

*Mô men do tải trọng cần gây ra đặt tại giữa dầmcó giá trị:

m =

2 0

c

ql

=2052 kNcm Trong đó:

q_là tải trọng bản thân q=P1/l0

Cần có tiết diện thay đổi c =7,5

*Mô men do P0 đặt lệch tâm gây ra:

M = P0.e =3201,24 kNcm

e - là khoảng cách từ điểm đặt của P0 dến trục của cần

Từ P = 200( KN ) theo bảng ( 5-28 ) và (5-30 ) ta có kích thớc mã treo hàng đầu cần:

σmax = 0 0

0

W

m W

M F

P

+

+

= 1,7 ( kN/cm2)Trong đó:

5 , 27 ( 1 4

) 7 , 37 (

3.1,Phân tích ngoại lực tác dụng lên cột cẩu:

-Ngoại lực của 1 cần làm việc đơn tác dụng lên tháp cẩu gồm có

* Lực H của palăng nâng cần tác dụng lên cụm ròng rọc đầu cột

* Lực nén dọc cần P0 tác dụng vào gối đỡ cần

* Sức căng dây hàng chạy dọc cần S’

* Sức căng dây hàng vào tời S’’

* Sức căng trong nhánh dây nâng cần chạy dọc cột H1

β = 27o : góc nghiêng dây nâng cần

3.3,Tính tiết diện cột:

Ta chọn tháp cẩu là 1 cột đơn tiết diện tròn không đổi trên suốt chiều dài cột Để đảm bảo bền và cứng , đờng kính ngoài của cột Dtb và chiều dày cột

S phải thoả mãn điều kiện

S phải thoả mãn điều kiện

h = 15 ( m) - Khoảng cách từ gối đuôi cần tới điểm treo palăng nâng cần trên

126

=621 (cm2) *Mô men quán tính cột:

Ix = Iy = 4 (1 4)

ΠD n

=2874061 (cm4) *Mô men chống uốn :

*Trờng hợp cần dọc tàu:

- Mô men uốn gây ra ở đầu cột là :

Ma = Qa e = 190,22 (kNm)

Trong đó :

Qa = 190,22 ( kN) - là lực nén tại đầu cột

e - khoảng cách từ điểm đặt của Qa đến tâm cột Chọn e = 1m

- Mô men uốn của cột tại gối đỡ cần :

Mc= Ta.h + Qa e = 3454,97 (kNm)

Trong đó :

Ta = 217,65(KN) - là thành phần lực nằm ngang do có sự nâng cần gây ra

h = 15(m) - là khoảng cách từ gối đỡ cần trên cột tới đỉnh cột

- Mô men uốn cột tại mặt boong :

.H.γ = 1017 (kg ) =399,89 (KN)Trong đó:

Dn = 0,377 (m ) - là đờng kính ngoài của cột

Dt = 0,275( m) - là đờng kính trong của cột

H=20(m) - chiều cao cột từ mặt boong

γ = 7,856.103 (Kg/m3 ) - là trọng lợng riêng của thép

*Khi cần vơn ra ngoài mạn:

- Mô men uốn ở đầu cột: Ma=Qa.e = 190,22 (KN.m)

- Mô men uốn ở gối đỡ cần : Mcx=Qae =190,22 (KNm)

M

u

u + 0

=1,7 (KN/cm2)