THIẾT KẾ CẦN TRỤC CHÂN ĐẾ DẠNG CỔNG SỨC NÂNG Q = 36T. TÍNH TOÁN KẾT CẤU THÉP : CẦN & VÒI.

Tài liệu tham khảo THIẾT KẾ CẦN TRỤC CHÂN ĐẾ DẠNG CỔNG SỨC NÂNG Q = 36T. TÍNH TOÁN KẾT CẤU THÉP : CẦN & VÒI.

GVHD: Th.S NG.DANH CHẤN SVTH: LÊ QUANG TIẾN THIẾT KẾ CẦN TRỤC CHÂN ĐẾ DẠNG CỔNG SỨC NÂNG Q = 36T. TÍNH TỐN KẾT CẤU THÉP : CẦN & VỊI. GIỚI THIỆU Các thanh thép đònh hình hoặc thép tấm liên kết với nhau tạo nên những kết cấu cơ bản, sau đó các kết cấu cơ bản lại được liên kết với nhau tạo thành một kết cấu chòu lực hoàn chỉnh gọi là kết cấu thép. Kết cấu thép là phần chòu lực chính của toàn bộ cần trục, đây là phần có tỉ trọng về khối lượng lớn nhất, khoảng 60 ÷ 80% tổng khối lượng cần trục. Cho nên việc tính toán kết cấu thép có ý nghóa rất quan trọng, nó quyết đònh đến sự an toàn khi làm việc của bản thân cần trục và các cơ cấu khác. Kết cấu thép cần trục trong luận án này chỉ tính cho kết cấu thép cần và vòi có dạng thép đònh hình và dạng hộp được cấu tạo từ các tấm thép và các đoạn dầm liên kết với nhau bằng mối ghép bulông hay hàn. Các thông số về vật liệu: Vật liệu kết cấu thép cần trục là thép CT3 có các đặc trưng cơ tính sau: - Môđun đàn hồi khi kéo: E = 2,1.10 6 kG/cm 2 - Môđun đàn hồi trượt: G = 0,81. 10 6 kG/cm 2 - Giới hạn chảy: c σ = 2400 – 2800 kG/cm 2 - Giới hạn bền: b σ = 3800 – 4200 kG/cm 2 - Độ dai va đập: a k = 50 – 100 J/ cm 2 - Khối lượng riêng: γ = 7,83 T/ m 3 - Độ dãn dài khi đứt: 0 ε = 21% - Ứng suất cho phép lớn nhất: [ ] 180 5,1 270 === n c σ σ ( 2 / mmN ) = 18 (KG/mm 2 ) Các trường hợp tải trọng và tổ hợp tải trọng tính toán kết cấu thép: ĐỒ ÁN MƠN HỌC : KẾT CẤU THÉP Page :1 GVHD: Th.S NG.DANH CHẤN SVTH: LÊ QUANG TIẾN 1> Trường hợp tải trọng: Khi cần trục làm việc, nó chòu nhiều loại tải trọng khác nhau tác dụng lên kết cấu. Các tải trọng có thể tác động thường xuyên hoặc không thường xuyên, theo qui luật hoặc không theo qui luật, tải trọng tónh hoặc động, tải trọng tác động theo phương thẳng đứng hoặc phương ngang… Từ sự phối hợp đa dạng của các loại tải trọng, người ta chia ra các trường hợp tải trọng tính toán như sau: a. Trường hợp tải trọng I: Tải trọng bình thường ở trạng thái làm việc, phát sinh khi máy làm việc ở điều kiện bình thường. Trường hợp này dùng để tính bền các chi tiết theo mỏi. Các tải trọng thay đổi được qui đổi thành tải trọng tương đương. b. Trường hợp tải trọng II: Tải trọng lớn nhất ở trạng thái làm việc, phát sinh khi cầu trục làm việc ở điều kiện nặng nhất. Các tải trọng này gồm các lực cản tónh cực đại, tải trọng động cực đại khi mở (hoặc phanh) máy (hoặc cơ cấu) đột ngột… Trường hợp này dùng để tính các chi tiết theo điều kiện bền tónh. c. Trường hợp tải trọng III: Tải trọng cực đại ở trạng thái không làm việc. Các tải trọng tác dụng lên cầu chuyển tải gồm có: trọng lượng bản thân cầu chuyển tải, gió bão tác dụng lên cầu chuyển tải ở trạng thái không làm. Trường hợp này dùng để tiến hành kiểm tra độ bền kết cấu và tính ổn đònh cần trục ở trạng thái không làm việc. 2> Bảng tổ hợp các trường hợp tải trọng: ĐỒ ÁN MƠN HỌC : KẾT CẤU THÉP Page :2 GVHD: Th.S NG.DANH CHẤN SVTH: LÊ QUANG TIẾN Loại tải trọng Các trường hợp tải trọng I II III [ ] Irk n/ σσ = [ ] IIc n/ σσ = [ ] IIIc n/ σσ = Tổ hợp tải trọng I a I b II a II b III 1. Trọng lượng bản thân các cấu kiện G G G G G 2. Trọng lượng hàng nâng Q có tính đến hệ số động ψ tdI Q. ' ψ Q Q II . ψ Q _ 3. Lực quán tính khi khởi động và hãm cơ cấu thay đổi tầm với F tv qt _ _ _ F tv qt _ 4. Góc nghiêng của cáp treo hàng _ α I _ α II _ 5. Tải trọng gió tác dụng lên kết cấu _ _ P II g P II g P III g - Tổ hợp I a , II a : hai tổ hợp này tương ứng với trường hợp cần trục đứng yên, chỉ có cơ cấu nâng làm việc, tính toán khi khởi động (hoặc hãm) cơ cấu nâng một cách từ từ (I a ) hoặc đột ngột (II a ). - Tổ hợp I b , II b : hai tổ hợp này ứng với trường hợp cần trục đứng yên, khởi động (hoặc phanh) từ từ (I b ), hoặc đột ngột (II b ) cơ cấu thay đổi tầm với. - Tổ hợp III: cần trục không làm việc, chòu tác dụng của tải trọng gió bão. CHƯƠNG 1: TÍNH TOÁN KẾT CẤU THÉP VÒI ξ1.1 NỘI LỰC VÒI TẠI TẦM VỚI LỚN NHẤT R max . ĐỒ ÁN MƠN HỌC : KẾT CẤU THÉP Page :3 G v θ '' θ ' θ Q R B R C S C A B C γ β δ GVHD: Th.S NG.DANH CHẤN SVTH: LÊ QUANG TIẾN TỔ HP ΙΙ a 1. Các thông số: β = 75 0 a = 13 m δ = 30 0 b = 5.2 m γ = 20 0 L v = 18.2 m θ = 50 0 θ’ = 99 0 θ’’ =114 0 2. Các lực tác dụng lên vòi gồm:  trọng lượng bản thân vòi: G v = 10000 KG Trọng lượng bản thân vòi đặt tại A, B, C : G A = G v .cosθ . + G AX = G A .cos 6 0 ; + G AY = G A .sin 6 0 G B = G v .cosθ’ . + G BX = G B .cos 22 0 + G BY = G B .sin 22 0 G C = G v .cosθ’’ . + G CX = G C .cos 8 0 + G CY = G C .sin 8 0 θ , θ’ , θ’’ : Góc hợp bởi phương trọng lượng bản thân vòi với phương trọng tâm vòi qua 3 điểm A, B, C Các góc : 6 0 ; 22 0 ; 8 0 là góc hợp bởi phương của trọng tâm vòi qua 3 điểm A , B , C với phương X tính toán.  trọng lượng hàng Q * = ψ ΙΙ .Q = 1,2.36000 =43200 KG. ĐỒ ÁN MƠN HỌC : KẾT CẤU THÉP Page :4 R By R Bx R Cy R Cx G Cx G Cy S Cx S Cy G Bx G By C B A G Ax G Ay Q x Q y GVHD: Th.S NG.DANH CHẤN SVTH: LÊ QUANG TIẾN  lực căng cáp nâng hàng theo hướng cuốn cáp đặt tại đuôi vòi với puly dẫn hướng : S H = 98,0.1 43200 . * = η a Q = 44081 KG Sơ đồ tính : Theo sơ đồ trên ta có: + G Ax = G A .cos 6 0 = G v .cosθ.cos 6 0 = 10000.cos 50 0 .cos 6 0 = 6392KG + G Ay = G A .sin 6 0 = G v .cosθ.sin 6 0 = 10000.cos 50 0 .sin 6 0 = 671 KG + G Bx = G A .cos 22 0 = G v .cosθ’.cos 22 0 = 10000.cos 99 0 .cos 22 0 = -1450KG + G By = G A .sin22 0 = G v .cosθ’.sin 22 0 = 10000.cos 99 0 .sin 22 0 = -586KG + G Cx = G A .cos 8 0 = G v .cosθ’’.cos 8 0 = 10000.cos 114 0 .cos 8 0 = -4027 KG + G Cy = G A .sin 8 0 = G v .cosθ’’.sin 8 0 = 10000.cos 114 0 .sin 8 0 = -556 KG + Q x = Q sin γ = 14775 KG + Q y = Q cos γ = 41890 KG + S Cx = S c cos δ = 38175 KG + S Cy = S c sin δ = 21600KG ĐỒ ÁN MƠN HỌC : KẾT CẤU THÉP Page :5 M(KGm) Q (KG) N (KG) 5207 16733 19678 19678 46371 24459 140633 187585 117431 93179 2198 14733 2000 GVHD: Th.S NG.DANH CHẤN SVTH: LÊ QUANG TIẾN Xác đònh phản lực tại các gối tựa: ∑M C = 0 ⇔ ( Q y +G Ay ).L v + (R By -G By ).b = 0 ⇔ R By = - By vAyy G b LGQ − + ).( = 149549 KG R Bx = R B .cos β R Bx = R B .sin β ⇒ β ag R R By Bx cot = R Bx = -39929 KG ∑M B = 0 ⇔ ( Q y +G Ay ).a + (G Cy – R Cy +-S Cy ).b = 0 ⇔ R Cy = b aGQ Ayy ).( + + G Cy - S Cy = 84246 KG R Cx = R C .cos δ R Cy = R C .sin δ ⇒ Cy Cx R R = tagδ R Cx = 48020 KG ĐỒ ÁN MƠN HỌC : KẾT CẤU THÉP Page :6 GVHD: Th.S NG.DANH CHẤN SVTH: LÊ QUANG TIẾN TOÅ HÔÏP ΙΙ b. ĐỒ ÁN MÔN HỌC : KẾT CẤU THÉP Page :7 f qt R By R Bx R Cy R Cx G Cx G Cy S Cx S Cy G Bx G By C B A G Ax G Ay Q x Q y GVHD: Th.S NG.DANH CHẤN SVTH: LÊ QUANG TIẾN 1. trong mặt phẳng đứng: các lực tác dụng :  trọng lượng bản thân vòi: G v = 10000 KG  trọng lượng hàng Q = 36000 KG.  lực căng cáp nâng hàng theo hướng cuốn cáp đặt tại đuôi vòi với puly dẫn  hướng : S H = 98,0.1 36000 . = η a Q = 36734 KG  lực quán tính tiếp tuyến khi thay đổi tầm với: F qt = 0,1.G v = 0,1.10000 = 1000 KG Coi lực quán tính là phân bố đều trên suốt chiều dài vòi: f qt = v qt L F = 54.9 KG/m Sơ đồ tính : Theo sơ đồ trên ta có: + G Ax = 6186 KG + G Ay = 650 KG + G Bx = -1404 KG + G By = -567 KG + G Cx = -3898 KG + G Cy = -548 KG + Q x = Q sin γ = 12312 KG + Q y = Q cos γ = 33828 KG + S Cx = S c cos δ = 31812 KG + S Cy = S c sin δ = 18367 KG ĐỒ ÁN MƠN HỌC : KẾT CẤU THÉP Page :8 11643 2489 11643 10178 14445 29030 38145 12870 12414 20207 116958 188309 137575 312686 N (KG) Q (KG) M(KGm) 189047 7689 GVHD: Th.S NG.DANH CHẤN SVTH: LÊ QUANG TIẾN Xác đònh phản lực tại các gối tựa: ∑M C = 0 ⇔ ( Q y +G Ay ).L v – (R By +G By ).b + f qt .L v. L v /2 = 0 ⇔ R By = By v qtvAyy G b L fLGQ − ++ 2 .).( 2 = 122988 KG R Bx = R B .cos β R Bx = R B .sin β ⇒ β ag R R By Bx cot = R Bx = 50968 KG ∑M B = 0 ⇔ ( Q y +G Ay ).a + f qt .( L v .L v /2 – b)+ (G Cy – R Cy +-S Cy ).b = 0 ⇔ R Cy = b b L faGQ v qtAyy ) 2 .().( 2 −++ + G Cy - S Cy = 68988 KG R Cx = R C .cos δ R Cy = R C .sin δ ⇒ Cy Cx R R = tagδ R Cx = 39830KG ĐỒ ÁN MƠN HỌC : KẾT CẤU THÉP Page :9 GVHD: Th.S NG.DANH CHẤN SVTH: LÊ QUANG TIẾN ĐỒ ÁN MÔN HỌC : KẾT CẤU THÉP Page :10 a b R g M g M c T+R g T q g [...]... cosθ’’.sin 80 = 10000.cos 1590.sin 80 = -1298 KG + Qx = Q sin γ = 43035 KG + Qy = Q cos γ = 3765 KG + SCx = Sc sin δ = 38553 KG + SCy = Sc cos δ = 21370 KG ĐỒ ÁN MƠN HỌC : KẾT CẤU THÉP Page :1 8 GVHD: Th.S NG.DANH CHẤN 1 Trong mặt phẳng đứng: ĐỒ ÁN MƠN HỌC : KẾT CẤU THÉP SVTH: LÊ QUANG TIẾN TỔ HP ΙΙ b Page :1 9 GVHD: Th.S NG.DANH CHẤN SVTH: LÊ QUANG TIẾN các lực tác dụng :  trọng lượng bản thân vòi: Gv = 10000... KẾT CẤU THÉP TỔ HP ΙΙ a Page :2 9 GVHD: Th.S NG.DANH CHẤN SVTH: LÊ QUANG TIẾN δ = 470 γ = 300 a = 18 m b=5m Lc = 23 m 2 Các lực tác dụng lên cần: RA qcx qcy RFy a δ Ro' γ b o Ro''  Trọng lượng bản thân cần phân bố đều theo chiều dài cần: Gc 16110 qc = L = 23 = 700 KG/m c Phân tích qc thành 2 thành phần : vuông góc với trục cần và dọc theo trục cần + qcx = qc.sinγ = 700.sin 300 =3 50 KG/m + qcy = qc.cosγ... CẤU THÉP Page :3 1 GVHD: Th.S NG.DANH CHẤN SVTH: LÊ QUANG TIẾN RB qcx qcy a RFy f qt δ Ro' γ b o Ro''  Trọng lượng bản thân cần phân bố đều theo chiều dài cần: Gc 16110 F 0,1G qc = L = 23 = 700 KG/m c Phân tích qc thành 2 thành phần : vuông góc với trục cần và dọc theo trục cần + qcx = qc.sinγ = 700.sin 300 =3 50 KG/m + qcy = qc.cosγ = 700.cos 300 =6 06 KG/m  Phản lực tại chốt liên kết cần và vòi: RB =. .. lực quán tính tiếp tuyến khi thay đổi tầm với: Fqt = 0,1.Gv = 0,1.10000 = 1000 KG Coi lực quán tính là phân bố đều trên suốt chiều dài vòi: Fqt GCy fqt = L = 54.9 KG/m v Sơ đồ tính : GBx B GAy GAx GCx GBy f qt RBx SCx C RCx SCy RCy RBy A Qx Qy Theo sơ đồ trên ta c : + GAx = 8612 KG + GAy = 900 KG + GBx = -7862 KG + GBy = -3176 KG + GCx = -7002 KG + GCy = -952 KG + Qx = Q sin γ = 12312 KG + Qy = Q cos... GCy 61125 Sơ đồ tính : GBx B GAy GAx GCx GBy 430645 f qt RBx C SCx RCx SCy RCy RBy A Qx Qy Theo sơ đồ trên ta c : + GAx = 9898 KG + GAy = 1039 KG + GBx = -7595 KG + GBy = -3068 KG + GCx = -9244KG + GCy = -1298KG + Qx = Q sin γ = 35863 KG + Qy = Q cos γ = 3138 KG + SCx = Sc sin δ = 3753 KG + SCy = Sc cos δ = 21370 KG ĐỒ ÁN MƠN HỌC : KẾT CẤU THÉP Page :2 0 GVHD: Th.S NG.DANH CHẤN SVTH: LÊ QUANG TIẾN G E... Các phản lực gối tựa: Phản lực tại chốt chân cần ĐỒ ÁN MƠN HỌC : KẾT CẤU THÉP Mx (KGm) Page :3 4 GVHD: Th.S NG.DANH CHẤN SVTH: LÊ QUANG TIẾN ξ 2.2 VỊ TRÍ TẦM VỚI TRUNG BÌNH 1 Các thông s : δ = 630 γ = 500 ĐỒ ÁN MƠN HỌC : KẾT CẤU THÉP TỔ HP ΙΙ a a = 18 m b=5m Page :3 5 GVHD: Th.S NG.DANH CHẤN SVTH: LÊ QUANG TIẾN Lc = 23 m 2 Các lực tác dụng lên cần: RB qcx RA qcy a RF qcx δ Ro' γ qcy Ro'' o b 72900 RFy... MƠN HỌC : KẾT CẤU THÉP Page :2 1 GVHD: Th.S NG.DANH CHẤN SVTH: LÊ QUANG TIẾN 2 Tại mặt cắt E –E: M = 238269 ( KGm ) , Q = 18825 ( KG ) , N = 252686 ( KG ) *Kích thước mặt cắt chọn sơ bộ E-E * diện tích tiết diện : ⇒ Fb = Fb1 = Fb 2 = B.δ b = 1300.20 = 26000 (mm 2 ) 2 Fb = 2.26000 = 52000 (mm 2 ) ⇒ Ft = Ft1 = Ft 2 = H 0 δ t = 450.80 = 36000 (mm 2 ) 2 Ft = 2.36000 = 72000 (mm 2 ) F = ∑ Fi = Fb + Ft = 52000... MƠN HỌC : KẾT CẤU THÉP Page :1 4 GVHD: Th.S NG.DANH CHẤN 1 Trong mặt phẳng đứng: ĐỒ ÁN MƠN HỌC : KẾT CẤU THÉP SVTH: LÊ QUANG TIẾN TỔ HP ΙΙ b Page :1 5 GVHD: Th.S NG.DANH CHẤN SVTH: LÊ QUANG TIẾN các lực tác dụng :  trọng lượng bản thân vòi: Gv = 10000 KG  trọng lượng hàng Q = 36000 KG  lực căng cáp nâng hàng theo hướng cuốn cáp đặt tại đuôi vòi với puly dẫn hướng: SH = Q 36000 = a η 1.0,98 = 36734... 15705 104075 δ Q( KG) 8100 Ro' 13455 113723 b 125852 γ o N (KG) Ro'' 128532  Trọng lượng bản thân cần phân bố đều theo chiều dài cần: Gc 16110 qc = L = 23 = 700 KG/m c Phân tích qc thành 2 thành phần : vuông góc với trục cần và dọc theo trục cần + qcx = qc.sinγ = 700.sin 500 =5 36 KG/m + qcy = qc.cosγ = 700.cos 500 =4 50 KG/m  Phản lực tại chốt liên kết cần và vòi: RB = R 2 Bx + R 2 By = 104075 KG 3... dụng lực nén : - Đặc trưng hình học của thanh : JX = 256,23.10 7 mm 4 JY = 80,23.10 4 mm 4 ĐỒ ÁN MƠN HỌC : KẾT CẤU THÉP Page :2 8 GVHD: Th.S NG.DANH CHẤN SVTH: LÊ QUANG TIẾN F = 25680 mm 4 Ta có : i min = JY 80,23.10 4 = = 5,58 mm F 25680 Độ mảnh của thanh : = µ.l i min = 0,5.2070 = 185 5,58 µ = 0,5 [4] bảng 10 - 2 [7] ϕ = 0,21 Vậy : = 869907,5 = 33,8 25680 N / mm 2 ≤ ϕ.[σ n ] = 0,21.285,7 = 59,9 N / . GVHD: Th.S NG.DANH CHẤN SVTH: LÊ QUANG TIẾN THIẾT KẾ CẦN TRỤC CHÂN ĐẾ DẠNG CỔNG SỨC NÂNG Q = 36T. TÍNH TỐN KẾT CẤU THÉP : CẦN & VỊI. . khác. Kết cấu thép cần trục trong luận án này chỉ tính cho kết cấu thép cần và vòi có dạng thép đònh hình và dạng hộp được cấu tạo từ các tấm thép và