(Thuyết minh + Bản vẽ) Tốt nghiệp Thiết kế cần trục tháp tự nâng sức nâng 10 Tấn

Do có chiều cao nâng và tầm với lớn, khoảng không gian phục vụ rộng nhờ cácchuyển động nâng hạ vật, thay đổi tầm với, quay toàn vòng và dịch chuyển toàn bộmáy mà cần trục tháp sử dụng rộ

Mục lục

Mở đầu 3

Phần I : giới thiệu chung 4

1.1 Giới thiệu chung 4

1.2 Phân loại 5

1.3 Cần trục tháp đứng yên với cần nằm ngang -Nội dung đồ án tốt nghiệp 6

1.3.1 Cần trục tháp đứng yên với cần nằm ngang 6

1.3.2 Nội dung đồ án tốt nghiệp 9

Phần II : nội dung các phần thuyết minh và tính toán 10

I Phân tích lựa chọn phơng án thiết kế 10

1 Phơng án kết cấu 10

2 Phơng án dẫn động các cơ cấu 10

2.1 Phơng án dẫn động cơ cấu nâng 10

2.2 Phơng án dẫn động cơ cấu quay 12

2.3 Phơng án dẫn động cơ cấu thay đổi tầm với 14

3 Phơng án nâng đẩy tháp 15

4 Phơng án lắp dựng 17

II Xác định các thông số cơ bản của cần trục 18

1 Các thông số làm việc 18

2 Các kích thớc hình học và trọng lợng sơ bộ các bộ phận của cần trục 19

2.1 Kích thớc cơ bản của cần trục 19

2.2 Trọng lợng các bộ phận cơ bản của cần trục 22

III tính toán kết cấu thép cần trục 26

1 Tải trọng tác dụng lên cần trục: 26

1.1 Trọng lợng vật nâng 26

1.2 Trọng lợng bản thân 26

1.3 Tải trọng gió 27

1.4 Tải trọng quán tính 31

2 Tổ hợp tải trọng: 33

2.1 Chế độ tải trọng lớn nhất ở trạng thái làm việc 33

2.2 Chế độ tải trọng ở trạng thái không làm việc.(KLV) 39

2.3 Kết quả đợc tính bằng chơng trình SAP2000 40

2.4 Kiểm tra bền và ổn định tháp 46

2.4.1 Kiểm tra bền .46

2.4.1.1 Kiểm tra bền thân tháp 46

2.4.1.2 Kiểm tra bền côngxôn đối trọng 47

2.4.1.3 Kiểm tra bền cần 49

2.4.1.4 Kiểm tra bền hệ giằng neo cần 52

2.4.2 Kiểm tra ổn định 53

2.4.2.1 Kiểm tra ổn định khi có tải 53

2.4.2.2 Kiểm tra ổn định khi không tải 55

3 Tính toán các mối liên kết thân tháp 57

IV tính toán cơ cấu nâng đẩy tháp và lập quy trình nối dài tháp 58

1 Quy trình nâng đẩy tháp 58

2 Tính toán cơ cấu nâng đẩy 64

2.1 Lực tác dụng lên xi lanh 64

2.2 Thiết kế thủy lực 68

2.3 Tính dầm ngang 71

2.4 Tính vấu bám, vấu tỳ 76

V tính toán cơ cấu kéo xe con 79

1 Sơ đồ dẫn động, sơ đồ mắc cáp 79

1.1 Sơ đồ dẫn động 79

1.2 Sơ đồ mắc cáp 79

2 Xác định lực cản di chuyển xe con 79

2.1 Lực cản masat 80

2.2 Lực cản gió tác dụng lên vật nâng 80

2.3 Lực cản dốc 80

2.4 Hiệu lực căng cáp nâng 81

2.5 Lực cản do độ võng cáp kéo 81

3 Chọn cáp kéo 81

4 Tính toán cụm tang 82

5 Chọn động cơ và chọn hộp giảm tốc, kiểm tra động cơ 90

5.1 Chọn động cơ, hộp giảm tốc 90

5.2 Kiểm tra động cơ 90

6 Tính chọn phanh 91

kết luận 92

Tài liệu tham khảo 93

mở đầu

Từ sau đại hội VI của đảng, dới ánh sáng của công cuộc đổi mới, cùng với sự phát triển của nền kinh tế, đời sống của nhân dân ngày càng cải thiện Việc xây dựng cơ sở hạ tầng kỹ thuật để phục vụ công cuộc phát triển kinh tế ngày càng đòi hỏi cao cả về qui mô và chất lợng Với sự phát triển đó, để đáp ứng nhu cầu của đất nớc đòi hỏi ngành xây dựng nói chung và ngành máy xây dựng nói riêng cần đợc nâng cao, hoàn thiện mình để đáp ứng đợc với yêu cầu của việc xây dựng

Là một sinh viên trờng Đại học Xây Dựng em tự ý thức đợc điều đó, qua 5 năm học Em đã trau dồi một vốn kiến thức cơ bản để sau khi ra trờng có thể thực hiện các công việc thực tế đặt ra

Em cảm thấy hứng thú và tự tin khi đợc nhận đồ án tốt nghiệp về đề tài Cần trục tháp xây dựng, đó là một đề tài hay và gần gũi với thực tế và không thể thiếu trong công cuộc xây dựng đất nớc ở thời kỳ công nghiệp hoá hiện đại hoá Trong quá trình thực hiện đồ án Em đã rút ra đợc nhiều kinh nghiệm bổ ích, tuy có gặp nhiều bỡ ngỡ

nhng đợc sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo Trơng Quốc Thành, Em đã cố gắng và hoàn thành đợc đợc nhiệm vụ của mình.

Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Ts Trơng Quốc Thành cùng toàn thể giáo viên trong khoa Cơ khí xây dựng đã tận tình giúp đỡ để Em có thể hoàn thành đồ án tốt nghiệp cuối khoá học

Hà Nội , Tháng 06/2005

Phần I : giới thiệu chung 1.1 Giới thiệu chung

Cần trục tháp là loại cần trục có một thân tháp thờng cao từ 30 đến 75m hoặccao hơn nữa (đến 100m) Phía trên gần đỉnh tháp có gắn cần dài từ 12 đến 50m, đôikhi đến 70m, bằng chốt bản lề Một đầu cần còn lại đợc treo bằng cáp hoặc thanh kéo

đi qua đỉnh tháp Kết cấu chung của cần trục tháp gồm hai phần: phần quay và phầnkhông quay Trên phần quay bố trí các cơ cấu công tác nh: Tời nâng vật, tời nâng cần,tời kéo xe con, cơ cấu quay, đối trọng, trang bị điện và các thiết bị an toàn Phầnkhông quay có thể đặt cố định trên nền hoặc có khả năng di chuyển trên đờng ray nhờcơ cấu di chuyển Tất cả các cơ cấu cần trục đợc điều khiển từ cabin treo trên cao gần

đỉnh tháp

Do có chiều cao nâng và tầm với lớn, khoảng không gian phục vụ rộng nhờ cácchuyển động nâng hạ vật, thay đổi tầm với, quay toàn vòng và dịch chuyển toàn bộmáy mà cần trục tháp sử dụng rộng rãi trong xây lắp các công trình xây dựng dândụng, xây dựng công nghiệp hoặc dùng để bốc dỡ, vận chuyển hàng hóa, cấu kiện, vậtliệu trên kho bãi

Tuy nhiên do kết cấu phức tạp, tháp cao và nặng, tốn kém trong việc tháo dỡ,lắp dựng, di chuyển, chuẩn bị mặt bằng nên cần trục tháp chỉ nên sử dụng ở nơi cókhối lợng xây lắp tơng đối lớn, và khi sử dụng cần trục tự hành là không kinh tế hoặckhông có khả năng đáp ứng đợc yêu cầu của công việc Do tính chất làm việc của cầntrục tháp là luôn thay đổi địa điểm nên chúng thờng đợc thiết kế sao cho dễ tháo dỡ,lắp dựng và vận chuyển hoặc có khả năng tự dựng và đợc di chuyển trên đờng dớidạng tổ hợp toàn máy Điều này cho phép giảm chi phí và thời gian dựng lắp cần trục

Thờng cần trục tháp đợc chế tạo có sức nâng từ 1 đến 12t, cá biệt đến 75t.Mômen tải đạt ến 350 tm, tầm với từ 8 đến 50m, chiều cao nâng đến 100m hoặc hơnnữa Do có chiều cao nâng lớn nên tốc độ nâng nằm trong khoảng 0,32- 2m/s và cóthể thay đổi tốc độ theo cấp hoặc vô cấp

Tốc độ nâng hạ vật để điều chỉnh hàng ≤ 0,8 m/s Tốc độ quay 0,3-1 vg/ph.Thời gian thay đổi tầm với từ 25 đến 100s Tốc độ di chuyển xe con 0,2 -1 m/s, dichuyển cần trục 0,2- 0,63 m/s

1.2 Phân loại

Có thể phân loại cần trục tháp theo nhiều cách khác nhau:

Theo công dụng có các loại sau:

- Cần trục có công dụng chung: dùng trong xây lắp dân dụng và một phần trong xây

dựng công nghiệp Loại này mômen tải từ 4 đến 160 tm sức nâng 0,4-8t Chiều caonâng 12- 100m, tầm với lớn nhất 10-30m Để xây dựng nhà bằng phơng pháp lắpghép tấm hoặc bê tông, còn có các cần trục tháp có sức nâng đến 12t và mômen tải

- Cần trục tháp để xây dựng các công trình có độ cao lớn (cần trục tháp tự nâng): Loại này có mômen tải từ 30 đến 250 tm, đôi khi đến 500 tm Sức nâng ở tầm

với lớn nhất 2-4t, ở tầm với nhỏ nhất đến 12t, có thể đến 20t Tầm với đạt 20-50m,

đôi khi đến 70m Chiều cao nâng 50-100m, có thể đến 250m

- Cần trục tháp chuyên dùng trong xây dựng công nghiệp: Loại này có mômen

tải đạt đến 600 tm, cá biệt 1500 tm Sức nâng 2-75t Tầm với lớn nhất 20-40m

Theo phơng pháp lắp đặt tại hiện trờng có thể chia ra:

- Cần trục tháp di chuyển trên ray: Toàn bộ cần trục có thể di chuyển đợc nhờ

hệ thống ray di chuyển đặt dới chân tháp

- Cần trục tháp đặt cố định: cần trục tháp đặt cố định có chân tháp gắn liền với

nền hoặc tựa trên nền thông qua bệ đỡ hoặc các gối tựa đặt cố định

- Cần trục tháp tự nâng: cần trục tháp tự nâng có thể nằm ngoài hoặc trong

công trình, tháp đợc tự nối dài để tăng độ cao nâng theo sự phát triển chiều cao củacông trình, khi tháp có độ cao lớn, nó đợc neo với công trình để tăng ổn định và tăngkhả năng chịu lực ngang Với cần trục tháp tự nâng đặt trên công trình xây dựng, khilàm việc sẽ tự nâng toàn bộ cần trục theo chiều cao của công trình Toàn bộ tải trọngcần trục đợc truyền xuống công trình

Theo đặc điểm làm việc của tháp:

Có cần trục tháp quay và loại tháp không quay:

-Loại tháp quay: Toàn bộ tháp và cơ cấu đợc đặt trên bàn quay Bàn quay tựa

trên thiết bị tựa quay đặt trên khung di chuyển Khi quay, toàn bộ bàn quay quay cùngvới tháp

-Loại tháp không quay: Phần quay đặt trên đầu tháp Khi quay chỉ có cần, đầu

tháp, đối trọng và cơ cấu đặt trên đó quay

Theo phơng pháp thay đổi tầm với chia ra:

-Cần trục tháp với cần nâng hạ: Thay đổi tầm với bằng cách nâng hạ cần.

-Cần trục tháp với cần nằm ngang: loại này có xe con di chuyển trên cần để

thay đổi tầm với

Cần kiểu nâng hạ có kết cấu nhẹ và chiều cao nâng lớn hơn so với loại cần nằmngang Cần nằm ngang có kết cấu nặng hơn nhng do thay đổi tầm với bằng xe connên độ cao nâng và tốc độ dịch chuyển ngang của vật là ổn định, đặc biệt là có thể đ amóc treo tiến gần sát thân nên tăng đợc không gian phục vụ của cần trục

1.3 Cần trục tháp đứng yên với cần nằm ngang- Nội dung đồ án tốt nghiệp

1.3.1 Cần trục tháp đứng yên với cần nằm ngang

Đây chính là loại cần trục cần thiết trong đề tài tốt nghiệp

1 2

6

5

7

3 9

11

8

Hình 1: Cần trục tháp xây dựng loại đầu quay

Loại cần trục này còn đợc gọi là cần trục tháp đầu quay Trên khung di chuyển

1 đặt đoạn tháp cơ sở 3 đợc giữ bởi 4 thanh chống xiên 2 Khung xe có thể di chuyểntrên đờng thẳng hoặc quay vòng với hai cơ cấu dẫn động Phần đầu quay 4 bao gồm

đỉnh tháp, cần và cần côngxôn có bố trí đối trọng 6 và cơ cấu nâng 5 Cần và cầncôngxôn đợc gắn với bệ quay bằng khớp bản lề ở một đầu còn một đầu đợc neo giữbởi cáp neo 10 và 11 Cabin và cơ cấu quay đợc bố trí trên sàn đỡ đặt trực tiếp lênvòng tựa quay Xe con mang vật nâng 8 đợc dịch chuyển trên cần nằm ngang nhờ tờikéo xe con 9 ở hai phía đầu cần đều bố trí hạn chế hành trình và ụ chắn để hạn chế

đờng di chuyển xe con Để đảm bảo ổn định cho toàn bộ cần trục, trên khung dichuyển còn bố trí đối trọng 12

Trong xây dựng nhà cao tầng, không thể sử dụng các cần trục tháp di chuyểntrên ray vì không đảm bảo ổn định cho cần trục Trong trờng hợp này, ngời ta thờng

sử dụng loại cần trục tháp cố định có đầu quay, tháp đợc neo vào công trình và theochiều cao của công trình, tháp đợc nối thêm các đoạn chế tạo sẵn để tăng chiều caonâng Trong giai đoạn đầu khi công trình có độ cao cha lớn, có thể dùng cần trục dichuyển trên ray, loại có đầu quay và tháp không quay Khi công trình đã đợc xây cao,

ngời ta cố định tháp lại và neo vào công trình, tháp tựa trên bệ móng dành riêng chocần trục hoặc móng của công trình

Cần trục tháp đầu quay cần nằm ngang đợc sử dụng nhiều do có nhiều u điểmhơn so với cần trục tháp quay với cần nâng hạ Cần trục có độ cứng vững cao hơn Vậtnâng ít lắc hơn do chiều dài cáp treo vật nhỏ Mặt khác khi sử dụng cần trục với tầmvới nhỏ nhất (tầm chết), phải sử dụng cơ cấu di chuyển để dời cần trục sang vị trí mới

Do tốc độ di chuyển cần trục tháp nhỏ (để đảm bảo vật nâng khi treo trên cáp cóchiều dài lớn không bị lắc ngang nhiều) nên thời gian di chuyển máy lớn, ảnh hởng

đến năng suất máy Loại cần nằm ngang có thể đa xe con vào gần sát thân tháp nênkhông có nhợc điểm này Cũng xuất phát từ điều này mà cứ 10 cần trục tháp loại đầuquay cần nằm ngang chỉ có một đợc bố trí cơ cấu di chuyển Khi xây dựng các côngtrình có chiều dài lớn, bố trí hai cần trục cố định vẫn kinh tế hơn so với bố trí một cầntrục di chuyển, vì ở loại này phải lắp đặt đờng ray cũng nh chi phí thời gian cho dichuyển lớn

u điểm của cần trục tháp loại tháp quay cần nâng hạ là di chuyển và tự dựng lắp,tháo dỡ nhanh, đơn giản Tuy nhiên ngày nay việc vận chuyển toàn bộ cần trục trongthành phố ở trạng thái tổ hợp khó thực hiện Mặt khác việc dựng lắp cần trục loại đầuquay có thể thực hiện nhờ ô tô ở độ cao thấp sau đó tăng độ cao cần trục bằng cáchnối dài tháp (hình 2)

Hình 2: Sơ đồ nối dài tháp.

Tháp đợc nối dài nhờ các đoạn tháp nối Đầu tiên đoạn tháp nối đợc nâng nên

độ cao của đoạn tháp ngoài (còn gọi là khung trợt) nhờ cơ cấu nâng vật, sau đó đợctreo vào dây trợt ngang Đầu quay cùng đoạn tháp ngoài đợc nâng nên nhờ có cấunâng chuyên dùng Cơ cấu này có thể là xylanh thủy lực hoặc dùng truyền động cơkhí palăng cáp Đoạn tháp ngoài đợc nâng lên theo sự dẫn hớng của thân tháp trong và

nó sẽ tạo ra khoảng trống để lắp doạn tháp nối.Trợt ngang đoạn tháp nối đã đợc treotrên ray vào vị trí trong lòng đoạn tháp ngoài, sau đó tiến hành liên kết đoạn tháp nốithân tháp trong bằng bu lông

Nhờ việc tự nối dài, nâng chiều cao nâng mà cần trục tháp loại đầu quay cầnnằm ngang khắc phục đợc nhợc điểm so với loại cần trục nâng hạ cần Và hiện nayloại cần trục này đang đợc dùng rất phổ biến trong xây dựng cơ sở hạ tầng ở nớc ta

1.3.2 Nội dung đồ án tốt nghiệp

Nội dung của đồ án tốt nghiệp là: “Thiết kế cần trục tháp xây dựng sức nâng

10 tấn” Với các số liệu ban đầu để làm thiết kế: sức nâng ở tầm với nhỏ nhất

10000kg; Sức nâng ở tầm với lớn nhất 2800 kg; Chiều cao nâng ở trạng thái đứng tự

do H=44,5 m; Chiều cao nâng lớn nhất khi neo tháp với công trình: 100m

Thiết kế theo mẫu cần trục tháp có sẵn của italia s 28.52- b10

Cần trục tháp S 28.52- b10 là cần trục tháp loại đầu quay đang đợc sử dụngTrong một số công trình xây dựng nhà cao tầng ở Việt Nam Đây là loại cần trục cóchiều cao nâng và tầm với lớn sử dụng rất có hiệu quả trong công tác xây dựng nhàcao tầng có chiều cao lớn và diện tích mặt sàn lớn Việc tìm hiểu tính năng kỹ thuật,tính toán thiết kế các bộ phận và có phơng án cải tạo nó là một việc làm nhằm nângcao hiệu quả sử dụng, đảm bảo an toàn, chủ động thay thế kịp thời các bộ phận bịhỏng và nâng cao năng lực của cán bộ kỹ thuật trong nớc Nhất là trong khi có sẵn cácthiết bị nhng không đáp ứng đợc yêu cầu thi công và việc đầu t các thiết bị mới quánhiều sẽ không kinh tế trong SXXD Nhiệm vụ của đồ án tốt nghiệp cũng không nằmngoài mục đích đó Do cần trục tháp là loại thiết bị phức tạp, khối lợng các bộ phận vàcác cụm rất lớn nên trong khuôn khổ một ĐATN không thể bao hết các phần của cầntrục tháp đợc ĐATN này đợc giao giới hạn bởi những nội dung sau:

+ Phân tích lựa chọn phơng án thiết kế

+ Xác định các thông số làm việc, các kích thớc hình học và trọng lợng sơ bộcác bộ phận cần trục

+ Tính toán kết cấu thép cần trục

+ Tính toán cơ cấu nâng đẩy tháp và lập qui trình nối dài tháp

+ Tính toán cơ cấu kéo xe con

Phần II : nội dung các phần thuyết minh và tính toán

VI Phân tích lựa chọn phơng án thiết kế

ở phơng án này tải trọng và các cấp tốc độ nh sau:

Vận tốc cơ cấu nâng khi a = 2

a=2

Tốc độ 1 (m/phút) 3 5000 (kg)Tốc độ 2 (m/phút) 16 5000 (kg)Tốc độ 3 (m/phút) 32.5 5000 (kg)Tốc độ 4 (m/phút) 65 2500 (kg)Tải trọng tối đa ứng với tầm với R:

Hình 1.3: Sơ đồ cấu tạo chung của cơ cấu nâng.

+ Điều chỉnh tốc độ quay của động cơ điện

+ Điều chỉnh tỉ số truyền của hộp giảm tốc

+ Điều chỉnh bội suất của Pa lăng

5 6

Hép gi¶m tèc.

B¸nh r¨ng con.

Vßng r¨ng.

5 4 3 2

6

2.2.2 Lựa chọn phơng pháp truyền động:

Cơ cấu quay phải đợc điều chỉnh vô cấp trong phạm vi hẹp 0 -> 0.7(vòng/phút) để đảm bảo sự êm dịu cần thiết cho quá trình làm việc của máy khi tiếnhành tăng tốc hoặc giảm tốc nhằm loại trừ một cách tối thiểu các tải trọng phụ và tảitrọng quán tính Ta có 2 phơng án truyền động:

1 Tang quấn cáp xe con

3 Phơng án nâng đẩy tháp.

Khi xây dựng công trình cần trục tháp phải có kết cấu cho phép tự nâng độ caotheo sự phát triển chiều cao của công trình Để thay đổi chiều cao của tháp, phổ biếnngời ta sử dụng ba phơng pháp sau:

 Thay đổi chiều cao tháp từ phía trên bằng các đoạn nối.

Đoạn tháp nối đợc nâng lên vị trí lắp ráp, sau đố đợc nối với đỉnh tháp, phần

đầu quay đợc trợt trên đoạn tháp nối nhờ cơ cấu nâng vật hoặc một cơ cấu chuyêndùng đợc trang bị trên máy, có thể là cơ khí hoặc thủy lực (hình vẽ)

+ Ưu điểm của phơng pháp này: trọng lợng bản thân phần đợc nâng (đầu quay)

không đổi và tơng đối nhỏ Có thể sử dụng cơ cấu nâng vật hoặc nâng cần để thựchiện các thao tác nối dài tháp và trợt đầu quay Cho phép kẹp chặt tháp với công trìnhngay cả khi tiến hành nâng độ cao cần trục do phần tháp dới luôn cố định

+Nhợc điểm của phơng pháp này: tất cả các thao tác khi nâng cần trục đều

diễn ra ở độ cao lớn, gây nguy hiểm khi thực hiện công việc, bắt buộc phải trang bịmột cơ cấu hãm an toàn đề phòng sự cố, nh khi đứt cáp, toàn bộ phần đợc nâng củacần trục có thể bị rơi xuống Chi phí cao về thời gian và nhân lực cho việc nâng đầutháp

 Thay đổi chiều cao tháp bằng nâng đoạn tháp ngoài (Dùng lồng lắp dựng).

ở cần trục loại này, tháp đợc cấu tạo bao gồm một đoạn tháp ngoài và thân tháptrong Giữa tháp trong và đoạn tháp ngoài có khả năng trợt tơng đối với nhau Trình tựnối dài tháp nh sau: Tháp đợc nối dài nhờ các đoạn tháp nối Đầu tiên đoạn tháp nối

đợc nâng nên độ cao của đoạn tháp ngoài (còn gọi là khung trợt) nhờ cơ cấu nâng vật,sau đó đợc treo vào dây trợt ngang Đầu quay cùng đoạn tháp ngoài đợc nâng nên nhờ

có cấu nâng chuyên dùng Cơ cấu này có thể là xylanh thủy lực hoặc dùng truyền

động cơ khí palăng cáp Đoạn tháp ngoài đợc nâng lên theo sự dẫn hớng của thântháp trong và nó sẽ tạo ra khoảng trống để lắp đoạn tháp nối Trợt ngang đoạn thápnối đã đợc treo trên ray vào vị trí trong lòng đoạn tháp ngoài, sau đó tiến hành liên kết

đoạn tháp nối thân tháp trong bằng bu lông

+ Ưu điểm: Giống nh phơng pháp đầu là trọng lợng bản thân phần đợc nâng

không đổi và tơng đối nhỏ Có thể sử dụng cơ cấu nâng vật hoặc nâng cần để thựchiện các thao tác nối dài tháp và trợt đầu quay Cho phép kẹp chặt tháp với công trìnhngay cả khi tiến hành nâng độ cao cần trục

+ Nhợc điểm: các thao tác khi nâng cần trục diễn ra ở độ cao lớn, gây nguy

hiểm khi thực hiện công việc, bắt buộc phải trang bị cơ cấu hãm an toàn đề phòng sự

cố Chi phí cao về thời gian và nhân lực cho việc nâng đầu tháp

Ngoài u nhợc điểm kể trên thì mức độ nguy hiểm của phơng pháp này còn lớnhơn khi thực hiện các thao tác nối dài tháp ở trên cao Để truyền lực ngang giữa các

đoạn tháp trong và tháp ngoài, đòi hỏi tại các vị trí liên kết phải có kết cấu phù hợp,

thờng là sống trợt và các con lăn dẫn hớng Các con lăn có thể đợc liên kết cứng hoặcliên kết đàn hồi Các cụm con lăn có liên kết đàn hồi cho phép khắc phục đợc các khe

hở do sai số khi chế tạo hoặc lắp ráp

 Thay đổi chiều cao bằng cách nối dài tháp từ phía dới.

Tháp cùng với đầu quay đợc nâng từ dới lên nhờ bàn nâng có khả năng trợt bêntrong đoạn tháp lồng bên ngoài (hình vẽ) Sau khi đa bàn nâng lên độ cao qui địnhnhờ hệ thống palăng cáp và cơ cấu nâng tháp, tiến hành đa đoạn tháp nối vào để liênkết với thân tháp trong

+ Ưu điểm: ở phơng pháp này công việc lắp ráp và nâng tháp đợc tiến hành ở

dới thấp nên an toàn hơn so với hai phơng pháp trên Các công tác chuẩn bị cho việcnối dài tháp có thể tiến hành đồng thời với khi cần trục đang làm việc nên rút ngắn đ-

ợc thời gian chết của máy Phần đỉnh tháp có kết cấu nhỏ gọn do phần tự nâng bố trí ởchân tháp nên cơ cấu quay thờng có công suất nhỏ Không phải bố trí cơ cấu hãm antoàn nếu xảy ra sự cố Nếu xảy ra trờng hợp đứt cáp thì cần trục chỉ bị rơi một đoạnlớn nhất bằng chiều dài đoạn tháp nối

+ Nhợc điểm: Với phơng pháp này khi tăng chiều dài tháp thì ta phải nâng cả

cần trục Trọng lợng nâng này thay đổi theo độ cao của tháp do đó cơ cấu nâng phải

đợc tính toán ứng với mức tải lớn nhất Khi đạt độ cao lớn, tháp phải kẹp vào côngtrình Đối với cơ cấu kẹp này phải có kết cấu cho phép tháp trợt đợc theo phơng đứng

Nhận xét:

+ Phơng án thay đổi chiều dài tháp bằng nâng đoạn tháp dới chỉ áp dụng với các loại cần trục có chiều cao không lớn lắm Hai phơng án còn lại thì phơng án thứ nhất có u điểm hơn

+ Mặt khác với phơng án kết cấu đã chọn của cần trục thiết kế thì ta chọn

ph-ơng án nâng đẩy tháp theo phph-ơng án thứ nhất; Thay đổi chiều dài tháp từ phía trên bằng các đoạn nối

+ Lắp đối trọng vào cần công xôn.

+ Hoàn chỉnh các cơ cấu

+ Tiến hành nâng chiều cao theo yêu cầu

VII Xác định các thông số cơ bản của cần trục

1 Các thông số làm việc

 Vận tốc cơ cấu nâng.

a=2

Tốc độ 1 (m/phút) 3 5000 (kg)Tốc độ 2 (m/phút) 16 5000 (kg)Tốc độ 3 (m/phút) 32.5 5000 (kg)Tốc độ 4 (m/phút) 65 2500 (kg)

a=4

Tốc độ 1 (m/phút) 1.5 10000 (kg)Tốc độ 2 (m/phút) 8 10000 (kg)Tốc độ 3 (m/phút) 16 10000 (kg)Tốc độ 4 (m/phút) 32.5 5000 (kg)

m 16.5 18 20 22 24 26 28 29 32 34TÊn 10 9.02 7.94 7.08 6.36 5.75 5.236 5 5 4.65

TÊn 4.35 4.08 3.84 3.62 3.43 3.25 3.08 2.93 2.8

H×nh 2.2: KÝch thíc c¬ b¶n cña th©n th¸p

 KÝch thíc c¬ b¶n trªn cÇn vµ cÇn c«ng x«n (h×nh vÏ)

H×nh 2.3: KÝch thíc c¬ b¶n cña cÇn, cÇn c«ng x«n

2.2 Träng lîng c¸c bé phËn c¬ b¶n cña cÇn trôc.

1 §èt th©n th¸p: Khèi lîng: 1400 kg

2 §èt th¸p trong: Khèi lîng: 2700 kg

3 M©m quay: Khèi lîng: 3600 kg

4 §èt th¸p l¾p tay cÇn: Khèi lîng: 2700

5 §èt th¸p trªn cïng: khèi lîng: 1550 kg

6 §èt cÇn nèi víi th©n: Khèi lîng: 800 kg

7 §èt cÇn c¬ b¶n: Khèi lîng: 630 kg

8 §èt cÇn ngoµi cïng: Khèi lîng: 510

-Trọng lợng thiết bị mang tải q = 240 kg = 2,4 KN

Có thể xác định trọng lợng sơ bộ của các cụm chính và máy nh sau:

- Trọng lợng của kết cấu thép thân tháp: (Bao gồm cả trọng lợng mâm quay vàtrọng lợng kết cấu thép phần đỉnh tháp)

Tải trọng gió đợc xác định theo hai phơng; phơng vuông góc và phơng songsong với cần trục

+ Phơng vuông góc tải trọng gió bao gồm: Tải trọng gió thân tháp (Wgth), tảitrọng gió đỉnh tháp, tải trọng gió cần công xôn(WgCX), tải trọng gió tay cần (Wgc), tảitrọng gió đối trọng (WgĐT), tải trọng gió vật nâng (WgT).

+ Phơng song song: Tải trọng gió thân tháp (WgT), tải trọng gió đỉnh tháp, tảitrọng gió đối trọng (WgĐT), tải trọng gió vật nâng (WgT)

Toàn bộ tải trọng gió đợc xem là tác dụng theo phơng ngang và đợc tính theocông thức:

Wg = q.n.c..ATrong đó:

q: áp lực gió, đợc lấy phụ thuộc vào trờng hợp tính toán

qII=250 N/m2: áp lực gió lớn nhất ở trạng thái làm việc

qIII=70 N/m2: áp lực gió lớn nhất ở trạng thái không làm việcn: hệ số kể đến sự tăng áp lực gió theo chiều cao

c: Hệ số cản khí động học

: hệ số động lực học kể đến đặc tính xung động của tải trọng gió

A= A0. Diện tích chắn gió tính toán

A0: Diện tích chắn gió giới hạn bởi biên ngoài

q=70 N/m2: áp lực gió lớn nhất ở trạng thái không làm việc (Theo HD ĐA

MH MáY NÂNG; tốc độ gió 33m/s tơng đơng với áp lực 700N/m2)

+ n: hệ số kể đến sự tăng áp lực gió theo chiều cao(H) Giá trị đợc tính theobảng sau:

H(m) <10 102

0

2030

3040

4050

5060

n 1,0 1,32 1,52 1,7 1,8 1,9+ c = 0,9

+  = 1,65

Phụ thuộc vào chiều cao và chu kỳ dao động riêng của cần trục tháp

Chu kỳ dao động riêng của cần trục tháp tính theo công thức:

T =  c

th L

 T = 2,2 52,9

52

= 2,18

=>  = 1,6 ( bảng 5 - HD ĐA MH MáY Nâng)+ A0 ;Do mỗi ở mỗi độ cao (H) thì áp lực gió là khác nhau nên chia thân tháp ralàm nhiều đoạn theo chiều cao Mỗi đoạn dài 10 m (diện tích:1,8.10 m2), đoạn giápmâm quay có diện tích: 1,8.4,5 m2

H(m) <10 102

0

2030

3040

A0(m2) 18 18 18 18+  = 0,3

Thay số vào ta đợc bảng giá trị tải trọng gió của thântháp nh sau:

H(m) <10 1020 203

0

3040Tải trọng gió lớn nhất ở trạng thái làm việc

 = 0,55Thay số vào ta có:

WIIg = qII.n.c..A0. = 250.1,9.0,9.1,6.23,32.0,55

= 8773 (N) = 8,77 (KN)

WIIIg = qIII.n.c..A0. = 700.1,9.0,9.1,6.23,32.0,55

= 24560 (N) = 24,6 (KN)

A= 10 (m2) (bảng 6 - HD ĐA MH MáY Nâng)Thay số vào ta có:

GXC= Trọng lợng xe con (430kg), cụm móc treo (240 kg), tải trọngnâng

GXC=4,3.103+2,4.103+102,4.103

=109,1.103 (N)

g = 10m/s2 gia tốc trọng trờng

V= 50(m/p) = 0,833(m/s) t: Thời gian chuyển động không ổn định, t=3(s)

 Pqt

XC=

10

10 1 ,

3

833 , 0

Các phần quay bao gồm: tay cần, vật nâng, công xôn, cơ cấu nâng, cơ cấu kéo

xe con, xe con, đối trọng

RC= 26,9 (m) : khoảng cách trọng tâm cần tới tâm cần trục

RXC= 16,5 (m) : khoảng cách trọng tâm xe con tới tâm cần trục.

QXC=4,3 (KN)

RĐT= 20,9 (m) : khoảng cách trọng tâm đối trọng tới tâm cần trục

QĐT= 104 (KN)

- q= 0,7(V/p) = 0,0117(v/s) = 0,0733 (rad/s)Thay số vào ta có bảng kết quả sau:

Tay cần Công xôn CC nâng CC kéo xc Xe con Đối trọng

XC N N c C

Q Q Q Q

Q Q

.Q R - m Q - m Q - m Q m Q m Q m

= 75,85 102,4 4,3 2,5 9,8 0,8 104

20,9.104 -

1,8.80,8 -

11,4.29,8 -

10.2,5 16,5.4,3

16,5.102,4 26,9.75,85

=2,92 (m)

- Lực quán tính li tâm của vật nâng quy về đầu cần:

Plt= n H

L n Q

K v

900

2 2



Trong đó:

Kv : Hệ số vợt tải , Kv=1,2Q: Tải trọng nâng và móc treo, Q = Qv + 2,4 (KN)n: Tốc độ quay, n= 0,77 vg/ph

L: Tầm vớiH: Khoảng cách từ mặt đất đến điểm treo vật

+ Lực quán tính tiếp tuyến khi phần quay cần trục chuyển động không ổn định:

g= 0,0733 (rad/s) vận tốc cơ cấu quay

Mq = 116711,5 (kg): Khối lợng phần quay cần trục

T = 7 (s): thời gian chuyển động không ổn định của cơ cấu quay cầntrục



Ptt= 116711,5 7

0733 , 0

2.1 Chế độ tải trọng lớn nhất ở trạng thái làm việc.

Tính cho tầm với là: 16,5 (m) với tải nâng 10 tấn

o Trờng hợp I (LVTH1): Tính toán với tải trọng gió tác dụng theo phơng

vuông góc với cần trục

Các lực tác dụng:

- Tải trọng nâng QN=102,4 KN: (Mục III-1.1) Đặt cách tâm tháp 16,5 m,khi đa lên sơ đồ tính chia làm 2 thành phần lực (giá trị 51,2 KN) đặt tại 2 nút biên của

cần Mô hình trên chơng trình SAP (Hình 3.1).

- Tải trọng bản thânMục III-1.2)

Trọng lợng kết cấu thép thân tháp (QTh=455,5) Đặt tại tâm tháp, khi đa lên sơ

đồ tính chia đều cho các nút trên thân tháp Q = 455,5/120 =3,8 KN

Trọng lợng xe con (Qxc=4,3 KN) Điểm đặt trùng với tải trọng vật nâng, khi đalên sơ đồ ta cũng chia làm hai thành phần lực đặt tại 2 nút biên của cần (giá trị =2,15KN)

Trọng lợng cần(Qc=75,85) Đặt cách tâm tháp 26,9 m, khi đa lên sơ đồ tính chia

đều cho các nút: Q=75,85/132= 0,58 KN cho mỗi nút

Trọng lợng cơ cấu kéo xe con(Qcxc=2,5KN): Đặt cách tâm tháp 10 m, khi đa lênsơ đồ tính chia làm 2 thành phần lực (giá trị 1,25 KN) đặt tại 2 nút biên của cần

Hình 3.1: Sơ đồ trọng lợng vật nâng.

Trọng lợng đối trọng(QĐT=104 KN) Đặt cách tâm tháp 20,9 m, khi đa lên sơ đồtính chia làm 4 thành phần lực (giá trị 26 KN) đặt tại 4 nút biên của giá đỡ đối trọng

Trọng lợng cần công xôn (Qcx=29,8) Đặt cách tâm tháp 11,4 m, khi đa lên sơ đồtính chia đều cho các nút: Q= 29,8/26 =1,15 KN

Trọng lợng cơ cấu nâng (QCCN=80,8 KN) Đặt cách tâm tháp 1,8 m, khi đa lên sơ

đồ tính chia làm 2 thành phần lực (giá trị 68/2=34 KN) đặt tại 2 nút biên của giá đỡ.(Khi đa lên sơ đồ do đặt tải lên nút khoản cách lớn hơn trọng tâm nên lực ta lấy giảm

đi) Mô hình trên chơng trình SAP (Hình 3.2).

- Tải trọng gió: (Mục III-1.3)

+ Tải trọng gió thân tháp (Wth): Đợc chia ra từng phần theo độ cao của thântháp (III, 1.2.1) Điểm đặt trọng tâm diện tích

H(m) <10 1020 203

0

3040Tải trọng gió lớn nhất ở trạng thái làm việcW(KN) 1,95 2,57 2,96 3,41Tải trọng gió lớn nhất ở trạng thái không làm việc

Khi đa lên sơ đồ với mỗi độ cao ta chia đều cho các nút

+ Tải trọng gió đỉnh tháp (WĐ=8,77 KN) Đặt cách chân tháp 51 m, khi đa lênsơ đồ tính chia đều cho các nút Q= 8,77/19 = 0,46 KN (Với truờng hợp tính khi tảitrọng gió tác dụng song song thì số nút sẽ là 22=>Q = 8,77/22 = 0,40 KN) (Khi tínhtoán với tải trọng gió lớn nhất ở trạng thái không làm việc giá trị tải trọng gió đỉnhtháp là : WĐIII=24,6 KN Khi đa lên sơ đồ tính ta chia đều cho các nút, mỗi nút chịutải trọng có giá trị: Q = 24,6/22 = 1,12 KN)

+ Tải trọng gió cần công xôn (WCX=3,28 KN) Đặt cách tâm tháp 11,4 m Đa lênsơ đồ chia đều các nút: Q = 3,28/11 = 0,30 KN

+ Tải trọng gió tay cần (WC=19,54 KN) Đặt cách tâm tháp 26,9 m, khi đa lênsơ đồ tính chia đều cho các nút: Q =19,54/66 = 0,3 KN

+ Tải trọng gió đối trọng (Wđt=3,73 KN) Đặt cách tâm tháp 20,9 m, khi đa lênsơ đồ tính chia làm 2 thành phần lực (giá trị 1,87 KN) đặt tại 2 nút của giá đỡ.

+ Tải trọng gió vật nâng (WN=7,13) Đặt cách tâm tháp 16,5 m

Tải trọng gió tác dụng theo phơng ngang, vuông góc với cần trục Mô hình trênchơng trình SAP:

- Gió II tác dụng vuông góc: (Hình 3.3).

- Gió II tác dụng song song: (Hình 3.4)

- Gió III: (Hình 3.5)

Hình 3.3: Sơ đồ tải trọng gió II tác dụng vuông góc

Hình 3.4: Sơ đồ tải trọng gió II tác dụng song song

Hình 3.5: Sơ đồ tải trọng gió III

- Tải trọng quán tínhMục III-1.4)

+ Lực quán tính của khối lợng chuyển động tịnh tiến (Xe con): Pqt

XC= 3,029(KN): Điểm đặt tại đầu cần, hớng ra ngoài Khi đa lên sơ đồ tính chia làm 2 thànhphần lực đặt tại 2 nút đầu cần (giá trị: 1,51 KN)

+ Lực quán tính li tâm nằm ngang của phần quay cần trục: Điểm đặt tại trọngtâm phần khối lợng quay, hớng từ trục quay ra ngoài (Riêng với vật nâng lực li tâm

đợc quy về đầu cần nh mục III-1.4: Plt=1,13 KN)

Tay cần Công xôn CC nâng CC kéo xc Xe con Đối trọng

Pqt

R: khoảng cách điểm đặt lực tới tâm cần trục

Khi đa lên sơ đồ tính ta chia làm 2 thành phần lực đặt tại 2 nút biên, mỗi thànhphần lực này có giá trị bằng một nửa giá trị ban đầu

+ Lực quán tính tiếp tuyến khi phần quay cần trục chuyển động không ổn định:

Ptt= 3,6 (KN) Đặt tại cần cách trục quay 2,92 (m) Phơng và chiều trùng với tải trọnggió Chia làm 3 thành phần đặt tại 2 nút phía trên, 1 nút phía dới Giá trị bằng: 0,9;

0,9; 1,8 KN Mô hình trên chơng trình SAP (Hình 3.6).

Hình 3.6: Sơ đồ tải trọng quán tính

b Trờng hợp II (LVTH2): Tính toán với tải trọng gió tác dụng theo phơng

song song với cần trục

Các lực tác dụng: Giống nh trờng hợp I

Riêng tải trọng gió: Không còn tải trọng gió của cần, công xôn Phơng songsong với cần trục, hớng từ phía cần công xôn đến tay cần.

2.2 Chế độ tải trọng ở trạng thái không làm việc.(KLV)

Cần có thể tự lựa theo hớng gió:

Các lực tác dụng:

- Trọng luợng bản thân: Giống nh khi làm việc (LVTH1)

- Tải trọng gió: không còn tải trọng gió của công xôn, tay cần và vật nâng.Phuơng ngang hớng từ tay cần đến cần công xôn (Xu hớng làm cần trục lật về phía

đối trọng) Tính toán ở trên với tải trọng WIII

* Chia ra thành các tổ hợp ứng với các tầm với khác nhau của cần trục

Tải trọng gió II vuông góc (TTG2) +

Tải trọng gió II song song (TTG2SO) +

th3 th2

- Víi c¸c thanh cã néi lùc gÇn b»ng nhau ta chän tiÕt diÖn gièng nhau

- Víi mçi lo¹i tiÕt diÖn thanh ta tÝnh kiÓm tra víi lùc kÐo lín nhÊt (*K) vµlùc nÐn lín nhÊt (*N) (Víi mét sè thanh do lùc kÐo nhá ta bá qua chØ kiÓm tra nÐn)