Đang tải... (xem toàn văn)
LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật, công nghệ hàn cũng phát triển không ngừng, đóng góp tích cực vào quá trình công nghiệp hóa – hiện đại hóa đất nước. Với hơn 130 phương pháp hàn khác nhau, công nghệ hàn cho phép kết nối nhiều loại vật liệu từ đơn giản đến phức tạp, các vật liệu cùng bản chất đến các kim loại có bản chất khác nhau... Việc ứng dụng hàn đã trở nên phổ biến trong nhiều mặt của đời sống, đem lại hiệu quả kinh tế kỹ thuật cao. Cũng chính vì vậy, công việc của các kỹ sư hàn ngày càng trở nên quan trọng hơn, đòi hỏi các sản phẩm không những đủ yêu cầu về mặt kỹ thuật như độ cứng vững, độ bền... mà còn đòi hỏi cao về mặt kinh tế, thẩm mỹ như: kết cấu đơn giản nhỏ gọn, lắp đặt nhanh chóng, chất lượng cao và giá thành hạ nhất... Nhằm giúp sinh viên có thể vận dụng các kiến thức đã học vào trong thực tế, đồ án môn học “kết cấu hàn” ban đầu cho sinh viên có được những cái nhìn cơ bản về công việc tính toán, thiết kế, có khả năng làm chủ tư duy đã ghóp phần phục vụ đắc lực cho công việc sau này. Sau một thời gian tìm hiểu, em đã hoàn thành bản đồ án với những nội dung chính như sau: Phần I: Tổng quan. Phần II: Phân tích kết cấu. Phần III:Tính toán Phần IV:Xây dựng quy trình hàn Với đề tài: “Tính toán dầm chịu tải an toàn cho cơ cấu nâng” đã giúp ích cho em rất nhiều. Sau một thời gian tìm hiểu, em đã hoàn thành đồ án này. Do bước đầu thiết kế còn bỡ ngỡ đồ án chắc sẽ không tránh khỏi những thiếu sót, em mong nhận được sự chỉ bảo của các thầy để bản đồ án được hoàn chỉnh hơn, em xin cám ơn
Đồ án môn học: Kết cấu hàn. ĐH SPKT HƯNG YÊN - KHOA CƠ KHÍ ĐỒ ÁN: KẾT CẤU HÀN Bộ môn: Hàn và công nghệ kim loại Nhóm 13. Sinh viên TH: Trịnh Văn Tĩnh. Lớp: HK5 – Khoa cơ khí. -Chiều dài làm việc: 5 m. - Trọng tải cần nâng tối đa: 3.5 tấn. - Khoảng cách hai dầm: 10 m. - Chiều cao làm việc: 8 m. *. Yêu cầu: Tính toán, thiết kế dầm chịu tải an toàn. *. Nội dung: - 01 thuyết minh - 01 A 0 [1] GV hướng dẫn: Nguyễn Trọng Thông SV thực hiện: Trịnh Văn Tĩnh Lớp – HK5. Đồ án môn học: Kết cấu hàn. LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật, công nghệ hàn cũng phát triển không ngừng, đóng góp tích cực vào quá trình công nghiệp hóa – hiện đại hóa đất nước. Với hơn 130 phương pháp hàn khác nhau, công nghệ hàn cho phép kết nối nhiều loại vật liệu từ đơn giản đến phức tạp, các vật liệu cùng bản chất đến các kim loại có bản chất khác nhau Việc ứng dụng hàn đã trở nên phổ biến trong nhiều mặt của đời sống, đem lại hiệu quả kinh tế kỹ thuật cao. Cũng chính vì vậy, công việc của các kỹ sư hàn ngày càng trở nên quan trọng hơn, đòi hỏi các sản phẩm không những đủ yêu cầu về mặt kỹ thuật như độ cứng vững, độ bền mà còn đòi hỏi cao về mặt kinh tế, thẩm mỹ như: kết cấu đơn giản nhỏ gọn, lắp đặt nhanh chóng, chất lượng cao và giá thành hạ nhất Nhằm giúp sinh viên có thể vận dụng các kiến thức đã học vào trong thực tế, đồ án môn học “kết cấu hàn” ban đầu cho sinh viên có được những cái nhìn cơ bản về công việc tính toán, thiết kế, có khả năng làm chủ tư duy đã ghóp phần phục vụ đắc lực cho công việc sau này. Sau một thời gian tìm hiểu, em đã hoàn thành bản đồ án với những nội dung chính như sau: Phần I: Tổng quan. Phần II: Phân tích kết cấu. Phần III:Tính toán Phần IV:Xây dựng quy trình hàn Với đề tài: “Tính toán dầm chịu tải an toàn cho cơ cấu nâng” đã giúp ích cho em rất nhiều. Sau một thời gian tìm hiểu, em đã hoàn thành đồ án này. Do bước đầu thiết kế còn bỡ ngỡ đồ án chắc sẽ không tránh khỏi những thiếu sót, em mong nhận được sự chỉ bảo của các thầy để bản đồ án được hoàn chỉnh hơn, em xin cám ơn! Hưng Yên, tháng 05 năm 2010 Sinh viên thực hiện: Trịnh Văn Tĩnh [2] GV hướng dẫn: Nguyễn Trọng Thông SV thực hiện: Trịnh Văn Tĩnh Lớp – HK5. Đồ án môn học: Kết cấu hàn. PHẦN I: TỔNG QUAN. 1.1 DẦM: 1.1.1 Khái niệm: Dầm là kết cấu chịu uốn có bản bung đặc, là kết cấu cơ bản trong xây dựng và công nghiệp. Được dùng làm sàn nhà, dầm cầu, kết cấu chịu lực của các loại máy vận chuyển 1.1.2 Phân loại: a. Theo cấu tạo ta có: * Dầm định hình: - Dầm chữ I: Dùng trog uốn phẳng như sàn nhà, dầm cầu, dầm máy nâng chuyển. - Dầm chữ U: Tiết diện không đối xứng được dùng trong uốn xiên như xà gồ, dầm sườn tường, có 1 má phẳng nên dễ lien kết với các chi tiết khác. + Đặc điểm: Dễ chế tạo Liên kết đơn giản Kích thước hạn chế Tốn kém do δ b lớn hơn yêu cầu thiết kế. *Dầm tổ hợp -Dầm tổ hợp hàn: được cấu tạo gồm ba bản thép ghép lại bằng đường hàn góc. Hai bản nằm ngang – hai cánh dầm. Bản thẳng đứng – bản bụng. So với dầm đinh tán, ít tốn vật liệu và nhẹ hơn, chi phí cấu tạo ít hơn vì vậy chúng được sử dụng niều hơn. -Dầm tổ hợp đinh tán: Gồm 1 bản thép đặt đứng làm bản bụng, hai cánh dầm, mỗi cánh gồm hai thép góc chữ L và có thể them 1 hoặc hai bản thép nằm ngang gọi là bản đạy. Vì phải khoét lỗ nên tốn công chế tạo và hao phí vật liệu nhưng chịu lực tốt. Chúng được dùng khi chịu tải trọng lớn hoặc chịu tải trọng động. Đặc điểm dầm tổ hợp: Kích thước lớn. Tiết kiệm thép. Tốn công chế tạo. [3] GV hướng dẫn: Nguyễn Trọng Thông SV thực hiện: Trịnh Văn Tĩnh Lớp – HK5. Đồ án môn học: Kết cấu hàn. *Kết luận: - Nên dùng dầm định hình nếu về cấu tạo cho phép và đảm bảo cường độ, độ cứng, độ ổn định. - Dùng dầm tỏ hợp khi không thể dùng dầm hình như tải trọng lớn hoặc nhịp lớn. b. Theo sơ đồ kết cấu *Dầm đơn giản: Tốn vật liệu, chế tạo và dựng lắp đơn giản, chịu lực chính xác, không ảnh hưởng do nhiệt hay lún lệch. Được dùng nhiều trong xây dựng. *Dầm liên tục: Độ cứng lớn, tiết kiệm vật liệu, dựng lắp khó, nội lực thay đổi do nhiệt hay lún lệch. Được dùng khi dầm cần độ cứng lớn. *Dầm mút thừa: Tiết kiệm vật liệu. 1.2 CƠ CẤU NÂNG: 1.2.1 Khái niệm: Cầu trục là một loại máy nâng dùng sử dụng chủ yếu để nâng và di chuyển các vật nặng, xếp dỡ hàng hóa Trong công nghiệp nó được sử dụng ở các nhà máy lắp ráp chế tạo, trong các lò luyện kim. 1.2.2 Phân loại: Cầu trục được phân làm hai loại chính: cầu trục 1 dầm và cầu trục hai dầm: + Cầu trục 1 dầm: bao gồm có kiểu treo và kiểu tựa. + Cầu trục hai dầm cũng có kiểu tựa và treo: 1.2.3 Cấu tạo chung của cầu trục: Cầu trục có nhiều dạng khác nhau nhưng nhìn chung có các bộ phận chính sau: [4] GV hướng dẫn: Nguyễn Trọng Thông SV thực hiện: Trịnh Văn Tĩnh Lớp – HK5. Đồ án môn học: Kết cấu hàn. - Động cơ: Trong máy trục sử dụng ba loại động cơ như động cơ đốt trong, động cơ khí nén, động cơ điện. + Đông cơ đốt trong thích hợp với những máy di động nhiều, hoạt động độc lập, không theo quy luật nhất định và xa nguồn điện. + Động cơ khí nén thường được sử dụng trong những máy cố định hay máy công cụ như máy đóng cọc, máy khoan, máy phun vôi + Động cơ điện là loại động cơ được sử dụng rộng rãi nhất trong cầu trục vì phù hợp với tính chất làm việc của cầu trục (cố định, di chuyển ngắn theo một quỹ đạo nhất định) và có công suất cao, gọn nhẹ, chịu tải tốt, thay đổi tốc độ nhanh và dễ tự động hóa - Hệ thống truyền động; Có rất nhiều kiểu chuyển động như truyền động dầu ép khí nén, truyền động điện, truyền động hỗn hợp, truyền động cơ khí. Tuy nhiên trong cầu trục thường sử dụng cầu trục cơ khí vì dễ chế tạo và an toàn cao. - Cơ cấu công tác. - Cơ cấu quay. - Cơ cấu di chuyển: Thường di chuyển bằng bánh xe và ray. - Hệ thống điều khiển: Sử dụng để tắt mở hoạt động của các cơ cấu. - Khung bệ. - Các thiết bị phụ. Để dễ dàng trong thiết kế, người ta chia cầu trục ra làm ba cơ cấu chính: Cơ cấu nâng vật, cơ cấu di chuyển xe con, cơ cấu di chuyển cầu. [5] GV hướng dẫn: Nguyễn Trọng Thông SV thực hiện: Trịnh Văn Tĩnh Lớp – HK5. Đồ án môn học: Kết cấu hàn. Cầu trục trong phân xưởng Cẩu trục ngoài bến cảng Cẩu trục áp tường. [6] GV hướng dẫn: Nguyễn Trọng Thông SV thực hiện: Trịnh Văn Tĩnh Lớp – HK5. Đồ án môn học: Kết cấu hàn. 1.3CỘT: 1.3.1Đặc điểm chung: Cột và thanh nén đúng tâm là kết cấu thường dùng trong kết cấu thép như: cột nhà, cột sàn công tác, thanh nén trong giàn. Cột có các bộ phận chính sau: + Đầu cột: bộ phận đỡ các kết cấu bên trên và phân phối tải trọng xuống dưới thân cột. + Thân cột: bộ phận chịu lực cơ bản, truyền tải trọng từ bên trrrn xuống móng. + Chân cột: Bô phận lien kết cột với móng, phân phối tải trọng từ bên trên xuống móng. 1.3.2 Các loại cột: *. Theo sử dụng: Cột nhà công nghiệp Cột nhà khung nhiều tầng Cột đỡ sàn công tác Cột đỡ đường ống. *. Theo cấu tạo: Cột đặc – cột rỗng. Cột tiết diện không đổi. Cột bậc thang. *. Theo sơ đồ chịu lực: Cột chịu kéo nén đúng tâm. Cột chịu kéo nén lệch tâm. [7] GV hướng dẫn: Nguyễn Trọng Thông SV thực hiện: Trịnh Văn Tĩnh Lớp – HK5. Đồ án môn học: Kết cấu hàn. PHẦN II: PHÂN TÍCH DẠNG KẾT CẤU. 2.1Chọn vật liệu + hệ số an toàn: * Chọn vật liệu: - Kết cấu hàn là tổ hợp của nhiều chi tiết mà trong đó mỗi chi tiết có chức năng và điều kiện làm việc không giống nhau. Do đó phải căn cứ vào yêu cầu kỹ thuật của từng chi tiết để lựa chọn vật liệu chế tạo cơ bản sao cho hợp lý. Vừa phải đảm bảo chất lượng năng suất và giá thành chế tạo kết cấu. Nói cách khác là vật liệu phải đảm bảo đồng thời 2 chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật. - Mặc dù các chi tiết có kích thước và hình dạng khác nhau song đều được chế tạo từ vật liệu kim loại thanh thép . Qua gia công cơ khí sau đó đem hàn lại thành “Kết cấu cầu dẫn” . Là kết cấu tấm được chết tạo sao cho đảm bảo chỉ tiêu về cơ tính , độ tin cậy cao khi làm việc. - Vì vậy để vừa đảm bảo độ bền vừa đảm bảo tính hàn , giá thành lại phù hợp ta chọn vật liệu là thép CT38 (TCVN 1695-75) tương đương với thép CT3 (TC Nga ГOG380-71) . Bởi vì loại vật liệu này được sử dụng phổ biến trên thị trường , nó vừa đảm bảo tính kính tế cũng như đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật của kết cấu khi làm việc (mềm dẻo, độ cứng thấp , hiệu quả tôi và ram không cao . Được dùng để chế tạo các chi tiết trong kết cấu nhưng qua gia công nóng . Do đó nó tình hàn tốt . Khi hàn không cầu phải dùng các công nghệ đặc biệt) Giới hạn bền (kG/cm 2 ) Giới hạn chảy (kG/cm 2 ) Mô đun đàn hồi (kG/cm 2 ) Khối lượng riêng (kG/cm 3 ) σ b =3800 σ c = 2400 E = 2,1.10 6 γ =7,85.10 -3 * Hệ số an toàn: Đối với dầm cầu trục chọn hệ số an toàn = 1,3 2.2 Chọn kiểu dầm: - Đối với cơ cấu nâng, khoảng cách nhịp dầm lớn, vì vậy nên dùng tổ hợp hàn cho phép đảm bảo cường độ, độ cứng, độ ổn định. [8] GV hướng dẫn: Nguyễn Trọng Thông SV thực hiện: Trịnh Văn Tĩnh Lớp – HK5. Đồ án môn học: Kết cấu hàn. - Dùng dầm tổ hợp hàn chữ I do khả năng chịu uốn tốt, ít tốn vật liệu nên nhẹ hơn, chi phí cấu tạo ít hơn. - Chọn dầm liền 1 nhịp để dảm bảo khả năng làm việc cho cơ cấu nâng. => Vậy: chọn tất cả các dầm là dầm tổ hợp hàn chữ I do tính kinh tế và công nghệ của nó. 2.3 Chọn xe con và cơ cấu nâng: Chọn cơ cấu này theo tiêu chuẩn: Khối lượng xe = 300 kg. Khoảng cách bánh xe = 400 mm. Xe con và cơ cấu nâng được bám trên dầm chữ I. [9] GV hướng dẫn: Nguyễn Trọng Thông SV thực hiện: Trịnh Văn Tĩnh Lớp – HK5. Đồ án môn học: Kết cấu hàn. PHẦN III: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KẾT CẤU. 3.1 DẦM NGANG. 3.1.1 Xác định lực và mômen. a. Xác định lực tác dụng lên kết cấu. * Khối lượng bên ngoài : (tải trọng) tác động lên kết cấu: Q tt = Q xe + Q vn - Tổng khối lượng tác dụng lên kết cấu: Q = khối lượng vật nâng + khối lượng cơ xe + trọng lượng bản thân dầm. Trong đó: - Khối lượng vật nâng: = 3,5 tấn = 3 500 (kg) - Trọng lượng cơ cấu nâng: chọn = 300 (kg) - Khoảng cách giữa 2 bánh xe: 400 (mm) = 40 (cm). * Khối lượng bản thân dầm: - Chọn sơ bộ chiều cao dầm: h = ( 1/20 – 1/15)L. Với L = chiều dài phần làm việc + chiều dài đoạn vát mép = 10 (m) . Chọn sơ bộ h = 0,65 (m) = 650 (mm). [10] GV hướng dẫn: Nguyễn Trọng Thông SV thực hiện: Trịnh Văn Tĩnh Lớp – HK5. 15 10 650 300 [...]... Lớp – HK5 Đồ án môn học: Kết cấu hàn - Diện tích mối hàn chịu kéo: 2.a = 2.0,8 = 1,6 (cm2) - Lực cắt lớn nhất tại A khi xe chạm vào đầu dầm, Vz = q+ P(xe+vn)/2= 1901 (kg) - Sy = Af z = 12 1 17,5 = 210 (cm2) - => = = (1 901*210) /(9 668*1,6) = 300 < (2 400/1,4) (kg/cm) => Đủ bền 3.2 TÍNH TOÁN CHO CÔNG XÔN Do dầm AC và BD có tính chất chịu tải đối xứng, vậy ta chi cần tính toán cho một dầm (dầm AC) 3.2.1.. .Đồ án môn học: Kết cấu hàn Chiều dày bản bụng: tw= 1 (cm) = 10 (mm) Chiều dày bản cánh: δc = 1.5 (cm) = 15 (mm) Bề rộng bản bụng là: 30 (cm) = 300 (mm) - Vậy : khối lượng bản thân dầm : Qd = Vd γ = (( 62*1 + 2*1,5*30)*1000)*7,85*10-3 = 1193 (kg) => Lực phân bố đều do tự trọng dầm: q = 1,2 (kg/cm) => Tổng khối lượng tác dụng: Q = 4 993 (kg) => Dầm chịu momen nguy hiểm nhất khi tải trọng đặt ở giữa dầm, ... dày bản bụng = 10 (mm) = 1 (cm;) Giả thiết chọn chiều dày bản cánh là 15 (mm)= 1,5 (cm) = Chiều cao bản bụng = h- 2.δc = 31 (cm) : Chiều cao dầm tính đến đường trung hòa của hai bản cánh; Từ 1, 2 suy ra: bc Do 3 nên chọn = = 15 (mm) (Trang 62 –kct) Vậy chọn được dầm có kích thước sau: [21] GV hướng dẫn: Nguyễn Trọng Thông SV thực hiện: Trịnh Văn Tĩnh Lớp – HK5 => bc = 200 (mm) Đồ án môn học: Kết cấu hàn. .. dày cánh [20] GV hướng dẫn: Nguyễn Trọng Thông SV thực hiện: Trịnh Văn Tĩnh Lớp – HK5 Đồ án môn học: Kết cấu hàn Gọi Fc là diện tích bản cánh Fc = bc (1 ) = ( -) Mặt khác: CT 3.35/126- [kct ckcb] Trong đó: h: chiều cao dầm = 400 mm= 40 cm; : điều kiện làm việc= 1; f: cường độ tính toán Tra bảng I.1/285 ta có f= 230 0( ơn vị tính toán là kg/cm^2) : momen lớn nhất sinh ra tại giữa dầm = 965 750 (kg.cm);... bc (1 ) = ( -) Mặt khác: CT 3.35/126- [kct ckcb] Trong đó: h: chiều cao dầm = 330 mm= 33 cm; : điều kiện làm việc= 1; f: cường độ tính toán Tra bảng I.1/285 ta có f= 230 0( ơn vị tính toán là kg/cm^2) : momen lớn nhất sinh ra tại giữa dầm = 1 037 000 (kg.cm); δb = chiều dày bản bụng = 8 (mm) = 0,8 (cm;) Giả thiết chọn chiều dày bản cánh là 10 (mm)= 1,0 (cm) = Chiều cao bản bụng = h- 2.δc = 31 (cm) : Chiều... quang tay Dễ cơ khí hóa và tự đông hóa quá trình hàn b/Lựa chọn thiết bị hàn Lựa chọn thiết bị hàn tự động c/Chuẩn bị liên kết trước khi hàn Chuẩn bị vát mép và gá lắp vật hàn cho hàn hồ quang dưới lớp thuốc bảo vệ yêu cầu cẩn thận hơn nhiều so sói hàn hồ quang tay Mép hàn phải phẳng, khe hở hàn đều để cho mối hàn đều đặn, khônh bị cong vênh , rỗ Với hàn hồ quang dưới lớp thuốc, liên kết hàn có chiều... = + 2 = 40 003 () 12 = 26 466 () => =2,2 = 1,9 => = 0,68 + 0,21.= 1,08 (3 .29 kct ckcb) Thay vào công thức (* ) ta có: M ϕbW == 1444 < f.= 2300 [24] GV hướng dẫn: Nguyễn Trọng Thông SV thực hiện: Trịnh Văn Tĩnh Lớp – HK5 Đồ án môn học: Kết cấu hàn Vậy: Dầm thỏa mãn điều kiện ổn định tổng thể 3.2.5 Thiết kế và kiểm tra mối hàn trên dầm công xôn: a Cho mối hàn liên kết dầm: * Mối hàn dầm: Min a - 0,5... kháng uốn W = = = 461 = = 26 (cm) => Vậy chọn chiều cao dầm gần bằng chiều cao kinh tế: h = 33 (cm) b.Bề dày bản bụng: t t = 7 + 3h (3 .31 kct va ckcb) Trong đó: t: tính bằng mm [13] GV hướng dẫn: Nguyễn Trọng Thông SV thực hiện: Trịnh Văn Tĩnh Lớp – HK5 Đồ án môn học: Kết cấu hàn h: tính bằng m t = 7+ 3.0,33 = 8 (mm) 3.1.2.2 Tính bề rộng và chiều dày cánh Gọi Fc là diện tích bản cánh Fc = bc (1 )... 67 (T150), ta tìm được hệ số đắp = 15 (g/A.h) 15.687 3600.7,8.25.10 − 2 V h= = 1,46 (cm/s) Bảng thông số chế độ hàn dưới lớp thuốc bằng dòng xoay chiều: Chiều dày chi tiết (mm) Chuẩn bị mép hàn Vị trí thực hiện mối hàn Đường kính dây hàn (mm) Cường độ dòng điện hàn I (A) Điện áp hàn U (V) 1F 5 687 35 Không vát mép 15 Tốc độ hàn vh (cm/s) 1,46 Bảng thông số kỹ thuật hàn: THÔNG SỐ KỸ THUẬT QUY TRÌNH HÀN... rộng dầm công xôn: 30 (cm) (trang 262 – máy nâng chuyển và thiết bị cửa van) 3.1.4 Kiểm tra bền dầm - Phải kiểm tra ứng suất uốn và cắt theo tải trọng max * Kích thước dầm mới: - Thể tích dầm: Vd = Sd l Sd = Sb + 2Sc = 54,8 (cm2) => Md = Vd = 430 (kg) a.Lực và mômen tác dụng lên kết cấu Khối lượng xe: 300 kg, Khối lượng dầm: 430 (kg) => q = 0,43 (kg/cm) Khối lượng vật nâng: 3 500 (kg) => Vậy tổng khối . 1, 2 suy ra: b c = Do 3 nên chọn = 10 mm (Trang 62 –kct) => b c = 150 mm 3.1.3 Thay đổi tiết diện dầm. *Lý do: Kích thước của dầm chế tạo theo momen và tải trọng max, do vậy nếu toàn bộ chiều. của dầm, do tổ hợp các tải trọng tiêu chuẩn gây ra. = = =2,2.10^-3< [] = . CT3.26/121-[I] 3.1.6 Tính toán Tk mối hàn trên dầm ngang: - Trong các loại mối hàn, mối hàn lõm là tốt nhất do tránh. dung chính như sau: Phần I: Tổng quan. Phần II: Phân tích kết cấu. Phần III:Tính toán Phần IV:Xây dựng quy trình hàn Với đề tài: “Tính toán dầm chịu tải an toàn cho cơ cấu nâng” đã giúp ích