Tính toán sử dụng các thiết bị nâng chuyển phần 2 phạm huy chính

Tính công suất của cơ cấu truyền độnịỊ của băng tai đai băng tải cao su Công suất của cơ cấu truyền động của bàng tải được dùng đế khắc phục những sức cản khác nhau, do sự lăn của băng

C hư ưng 5

TÍNH TOÁN CÔNG SUẤT VÀ NÂNG SUÂT

CỦA MÁY VẬN CHUYỂN LIÊN TỤC

5.1 Tính công suất của cơ cấu truyền độnịỊ của băng tai đai (băng tải

cao su)

Công suất của cơ cấu truyền động của bàng tải được dùng đế khắc phục những sức cản khác nhau, do sự lăn của băng theo trục lăn, do ma sát ở ổ đỡ của trục lăn và của tang quay, do độ cứng của băng lăn khi uốn nó ờ đoạn cong của băng tải, do sức cản ở thiết bị chất tái và dỡ tái và do các trọng lượng thành phần của bãng lăn và vật liệu khi băng tải đặt nghiêng

Tính toán công suất cần thiết của cơ cấu truyền động đối với băng tải được thực hiện bằng phương pháp đi vòng chu tuyến cùa băng tải theo những điểm đặc trưng M uốn vậy, chia chu tuyến của băng tải thành những đoạn thẳng và đoạn cong riêng biệt, bắt đầu từ điểm 1 thoát ra của băng lãn tới tang dẫn động (hình 5.1)

Ký hiệu lực kéo ở điểm 1:

s = s ] U th o it)

Lực kéo ớ điểm 2 bằng lực kéo ứ điểm 1 cộng với sức cản ở đoạn không tái 1-2 do sự lãn của băng trên trục lăn, ma sát ứ ố dỡ trục lăn và trọng lượng thành phần của băng lăn, trọng lượng này giúp cho chuyển động của băng ở phía dưới:

S2 = S| + W |.2 = S| + co"qh|L.cosP +

+ c|"q.L co" - qwLsin[3Trong đó:

q bl - trọng lượng tính theo mét dài của băng lăn, kG/m;

G"

q" = —y - trọng lượng mét dài của phần quay của trụ lãn ở đoạn khống

tải của băng tải, kG.m;

G" - trọng lượng phần quay của trụ lăn thẳng trên đoạn không tải của băng tải, xác định phụ thuộc vào bc rộng của băng lăn, kG;

86

/" =: 21' - khoảng cách giữa các trục lăn ở đoạn không tải của băng tài, m;

co" = 0,03 - hệ số cán chuyên động, của băng lăn trên các trụ lăn thắng

ơ đoạn 2-3, lực kéo băng lãn do sức can của băng uốn và do m a sát ở ố đỡ cùa tang kéo Sự tăng đo được tính bởi hệ số cản:

s, = s, + w,._, = 1,2S:

ơ đoạn làm việc (chịu lực) 3-4, băng tái có dạng m án g và cùng với vật liệu chuyên động lên phía trên Khi chuyên động cũng phát sinh sức cản ở đoạn không tái, nhưng sức cán do trọng lượng thành phần của băng lăn và vật liệu ở đày cần khắc phục:

s4 = sv = s, + s,.4 =

= Sí + (Mw + w'.cosp + q'ML(0' ++ (qw + qv,)L sinp

Trong đó:

q v/ - trọng lượng tính theo mct dài của vật liệu, kG/m;

G '

q'ị = —— - trọng lượng tính theo mét dài của phần quay của trụ lãn

trên đoạn làm việc của băng tái, kG/m;

G ’ - trọng lượng phán quay của trụ lăn hình m áng trên đoạn làm việc của bâng tái, nó cũng dược xác định phụ thuộc vào bề rộng của băng lăn, kG;

87

/ '( 1 - ^ 1 ,5)m - khoảng cách giữa các trục lãn ừ đoạn làm việc của băng tải, m;0)' = 0,04 - hệ số cản chuyên động của bàng lăn theo trụ lãn hình máng.

Đế không xảy ra sự trượt của băng lãn theo tang dẫn động, cần phải tuân theo điều kiện cân bằng:

s s

_ i - _ x _ > e^lơ

s, s,Trong đó:

e - cơ số của logarit tự nhiên;

|.i - hệ số m a sát giữa băng lăn và tang dẫn dộng;

a - só c ô m của băng lãn đối với tang, độ.

Sau khi tính trị số lực kéo băng lăn ở điểm vào và ra của nó ở tang dẫnđộng thì xác định lực kéo cần thiết của cơ cấu truyền động:

V - vận tốc của băng lăn, m/s;

r| - hệ số hiệu d ụng của cư cấu truyền động

Lực kéo p của thiết bị kéo băng tải tìm được bằng tổng lực kéo băng lăn ớ điếm 2 và 3:

p = s2 + s , , kG

Đê uốn bãng lăn ở đoạn làm việc của băng tải ờ độ cong cho phép tối

thiểu, thì lực kéo nó ở đoạn này không được nhỏ hơn

s 3 £ Slaitrọng = (4 - 5) (qw + qb;) /’, kG 5.2 TÍNH T O ÁN BẢNG TÁI XÍCH

5.2.1 C ô n g su ất truyền động

Công suất truyền động của bãng tải xích được tính toán cũng như đối với bãng tải đai, bằng phương pháp đi theo các điểm trên chu tuyến của băng tải,

88

lấy những hệ số cản chuyển động của xích và vật liệu phụ thuộc vào phương pháp di chuyển (hình 5.2).

Năng suất cu a băng tái tấm xác định theo công thức:

B, - bề rộng của tấm lát, m;

b « 0,85 B, - bề rộng của lớp vật liệu, m;

h - chiều cao của lớp vật liệu, m;

p 0 ,4 p (, - góc ớ đáy của tam giác, độ;

p c - góc dốc tự nhiên của vật liệu ớ trạng thái nghỉ, độ.

Năng suất của băng tải tấm có thành:

Q = 3600Bt.h,h.y.j.v, T/hTrong đó:

hIh •• chiểu cao thành tấm;

j - hệ số đầy, bằng 0,65 - 0,75

89

Khi vận chuyến hàng dưới dạng bao kiện:

Q = 3 ,6 — , T / h

a

5.2.3 N ăn g suất cua băng tái ịỉạt

- Khi vật liệu làm đầy m ột phần máng:

Q = 3.6 —y.v, T / h

aTrong đó:

i - khối lượng vật liệu, n r '

a - khoảng cách giữa các lưỡi gạt, m;

y - trọng lượng vun đống của vật liệu, T / n r ;

V - vận tốc chuyển động của xích, m /s.

- Khi vật liệu đầy toàn bộ máng:

Q = 3,6b.h.v.y.(p , T/hTronự đó:

b - bề rộng của lưỡi gạt, m;

h - chiều cao lưỡi gạt, m;

(p - hệ số đầy của m áng

Năng suất của băng tái gạt đặt nghiêng giảm đi phụ thuộc vào góc nghiêng:

Q, = 0,85 Q khi góc nghiêng của băng lải là 10";

Q2 = 0,65Q khi góc nghiêng của băng tải là 20°;

Q , = 0,5Q khi góc nghiêng của băng tài là 30";

5.2.4 C ôn g suất truyền động cua băng tải gạt

Công suất truyền động của băng tải gạt dùng để khắc phục sức cản chuyển động của trục lăn đỡ (do m a sát ở cổ trục lãn, ma sát lăn của trục lăn, ma sát của m ép trục lăn, m a sát ở cổ trục của đĩa xích truyền động và đĩa xích kéo),

để khắc phục sức cản do xích bị uốn ở đĩa xích và sức cản nâng vật liệu (ở băng tải đặt nghiêng)

Công suất truyền động của băng tải gạt cũng được xác định bằng phương pháp đi vòng theo chu tuyến của băng tải

90

5.3 THANG TẢI

5.3.1 Tính năng suất cua thang tài gầu

Năng suất của thang tải gầu xác định theo công thức:

T / ha

Trong đó:

it> - dung tích của gàu, /;

V|/ - hệ số đầy;

a - bước của gàu, m

Từ công thức tính nãng suất, có thế xác định dung tích gàu theo chiều dài

Q

,//m

a 3 ,6 VVỊ/ỴTheo dưim tích trên chiều dài tìm được, dựa vào lí lịch chọn bề rộng và bước của gàu Kiểm tra gàu đã chọn phù hợp với kích thước lớn nhất của mảnh vật liệu amax

A > amax.m ;Trong đó:

A - độ vươn của gàu, m;

m •• hệ số, bằng 2 - 2,5 khi chứa 10 - 25% những m ảnh có kích thước amax, và bằng 4,25 - 4,75 khi chứa 50 - 100% những m ảnh như vậy

5.3.2 C ông suất động cư truyền động cúa thang tải gàu

C ông suất dộ n g cơ truyền động của thang tải gàu xác định theo công thức:

N = Q H

,k WTrong đó:

H - chiều cao của thang tải giữa trục tang dẫn và tang kéo (đĩa, puly), m;

K, - hệ số, phụ thuộc vào loại thang tải và nâng suất của nó;

y - khối lượng vun đống của vật liệu, T / n r ;

11 = 0,85 - hệ số hiệu dụng của cơ cấu truyền động

5.4 TÍNH NÂNG SUÂT CỦA BẢNG TẢI VÍT

N ăng suất củ a băng tái vít xác định theo công thức:

91

Q = óO -^-S.n.y.iị/ , T/hTrong đó:

D - đường kính của trục vít, m;

s = 0,8D - bước vít, m;

n - số vòng quay của trục vít tronu một phút;

y - khôi lượng vun đống của vật liệu, T /n r;

1|/ - hệ số đầy

Số vòng quay của băng tải vít phụ thuộc vào đường kính vít và tính chất vật lý của vật liệu vận chuyển Lấy tốc độ lớn đối với vít làm việc khi vận chuyên vật liệu nhẹ Khi vận chuyên vật liệu mài nặng, số vòng quay của vít cần phải xác định trước theo công thức:

- K / I

n = - 7 = , v/ph

Vd

Trong đó:

K = 60, 45, 30 - hệ số chọn tương ứng với vật liệu không mài nhỏ, vật

liệu không mài lớn và vật liệu mài lớn

Công suất ớ trục của băng tải vít:

N = — ( Lí o + H ) kW 367

Trong đó:

Q - năng suất của băng tủi T/li;

L - chiều dài của băng tái ngang, hoặc chiều dài hình chiếu xuống mặt phẳng nằm ngang cùa băng tải dặt xiên, Ìiì;

CD(J - hệ số cản chuyển động, lấy đối với vật liệu mài lớn (xi m ăng, đất sét, vật liệu chịu lửa, vôi, cát) bằng 4; đối với than bằng 2,5;

H - chiều cao nâng vật liệu, m

Công suất của động cơ:

N

N = — k wn

Trong đó:

h = 0,8 -í- 0,85 - hệ số hiệu dụng của cơ cấu truyền động

92

M ỏ m en xoắn ở trục vít:

M0 = 9 7 5 — kG m

11Lực trục tác dụng vào vít:

5.5 TÍNH CÔNG SUẤT TRUYỂN đ ộ n g c ả u b ả n g l ă n

M ôm en tĩnh do lực ma sát ở ổ đỡ của bánh lăn và do sự trượt của bánh lãn trên kim loại được tính theo công thức:

M ls = ( G k / + Z G b/)f.i- + Ị i , G y , kG.mTrong đó:

G u - trọng lượng của kim loại, kG;

G b/ - trọng lượng bánh lăn, kG;

z - số bánh lăn;

d - đường kính ngõng trục của bánh lăn, m;

D - dường kính trục lăn, in;

Ị.I - hệ số m a sát ờ ổ đỡ bánh lăn, lấy bằng 0,08 (đối với ố trượt) và bằng ơ,007 (đối với ổ lãn);

1-11 - hệ số m a sát của bánh lăn với kim loại khi trượt (quay không), lấy bằng 0,3 đối với kim loại nóng và 0,15 đối với kim loại nguội;

93

M ôm en động do lực quán tính khi bánh lăn quay và khối kim loại chuyển động tịnh tiến bằng:

Z G D ịj - G D ị, ^

M d = - ^ - e max kG.mTrong đó:

Jmax - gia tốc vòng lớn nhất của bánh lăn, bằng 2m/s2;

M ôm en xoắn lớn nhất ở trục bánh lăn được tăng bởi truyền động:

M max = M lm + M d , kG.m Công suất truyền động củ a băng lăn:

N = M|s«vn hl kW

9 7 5 i l

Trong đó:

n w - số vòng quay của bánh lăn trong một phút;

r| - hệ số hiệu dụng củ a cơ cấu truyền dộng

Với cơ cấu truyền động riêng biệt của bánh lăn do động cơ điện, việc tính toán công suất được thực hiện theo công (hức nêu trên, lấy trọng lượng của kim loại ớ một bánh lăn và kể đến m ôm en bánh đà cỉia roto động cơ điện

94

Chưưng 6

TÍNH TOÁN KẾT CÂU KIM LOẠI CỦA CẨN TRỤC

Đ ế hiểu rõ việc tính toán kết cấu kim loại của cần trục, xin nêu m ột số ví

dụ dưới đày:

6.1 TÍNH TOÁN KẾT CÂU KIM LOẠI CỦA CẦN TRỤC CHÂN DÊ

6.1.1 Những sô liệu co ban

1 Sơ đồ kết cấu của cần trục nêu trên hình 6.1

H ình 6.1

95

2 T rọng lượng sơ bộ của kết cấu dầm ngang, tính cho một dàn là:

Tải trọng tính toán cho một dàn g, = 1,1.1,9 = 2,09 T/m

2 Á p lực bánh của xe nâng hàng, tính bằng T cho trong bảng dưới:

-Với tải trọng tính toán khi n = 1,3 46,8 52 197,6Với tái trọng tính toán, hệ số xung kích

-3 Lực hãm ngang theo phương dọc của xe nâng hàng:

T = 0,1I P = 0,1.197,6 = 19,8T

4 Lực gió khi cần trục làm việc:

Lấy cường đ ộ gió tiêu chuẩn qQ = 2 5 k G /n r và hệ số vượt tái n =1

Á p suất gió đ ộ n g tính toán ở chiều cao:

Tải trọng tác dụrm vào dàn ngang trong phương ngang:

co, = q2c,b = 37,5.3,1.8 = 930 kG/m = 0,93T/m Tải trọng tác dụng vào dàn ngang trong phương dọc, khi c ; = 1/3 c , =3,1 /3 = 1,03 và F2 = (10 + 70 + 25)8 = 8 4 0 n r

Có thê bò qua tác dụng của lực gió vào chân mểm và vào xe nâng hàng

5 Tái trọng phát sinh khi xe nâng hàng va chạm vào thanh báo hiểm (cái giám xóc)

Tái trọng dọc trong phương ngang khi xe nâng hàng va chạm vào thanh báo hiếm:

g.ỗ 9,81.60 0,3Trong đó:

p = 197,6T - trọng lượng của xe nâng hàng có tải (tải trọng tính toán);

V = 50m /ph - tốc độ của xe lúc va chạm;

Ổ = 300m m = 0,3m - hành trình của thanh bảo hiểm;

g- gia tốc trọng trường

6.1.3 T ổ hợp tính toán của tải trọng

Tải trọng chính: bao gồm các tải trọng 1, 2, 3

Tải trọng chính và phụ: bao gồm các tái trọng 1 + 2 + 3 + 4

Tải trọng chính và phụ được lấy với hệ số tổ hợp kL = 0,85

Tải trọng chính và tải trọng ngẫu nhiên bao gồm các tải trọng 1 + 2 + 3 + 4 + 5 Tải trọng chính và tải trọng ngẫu nhiên được lấy với hệ số tổ hợp kc = 0,7

97

6.1.4 Tính toán dàn chính cùa dầm ngang

Đường ảnh hưởng nội lực của các thanh dàn của dàn ngang cần trục cho trên hình 6.3 Với tải trọng thẳng đứng, thì thanh chống xiên của chân cứng của cần trục không chịu lực và dầm ngang dược tựa trên hai cột đứng Tung

độ dường ảnh hướng 04 và U4 nhận được bằng phương pháp điểm mômen:

Hình 6.4

ứ ng lực do gió khi cần trục làm việc Hệ liên kết ngang của dầm ngang cần trục bao gồm dần liên kết dọc theo mạ thượng (rộng 7m ) và hai dàn liên kết dọc theo m ạ hạ và dọc theo dầm xe chạy (mỗi dàn liên kết này rộng l,5m ) Độ cứng của những dàn liên kết tí lệ bậc hai với bề rộng của chúng (khi tiết diện của thanh mạ như nhau):

đối với dàn liên kết bên trên T' = 49

đối với những dàn liên kết bên dưới 2.1,5: = 4,5

Tổng cộng 53,5

Độ cứng ngang của hệ liên kết bên trên bằng 49/53,5 3= 0,9 độ cứng ngang tổng cộng của dầm ngang cần trục, còn của dàn liên kết bên dưới là 4,5/53,5 a s 0,1tổng độ cứng ngang của dầm ngang cần trục (0,05 cho mỗi dàn) Lực ngangtlico phương ngang được phân phối tỉ lệ với độ cứng:

Gió ngang dầm ngang cần trục (hình 6.5)

Bảng 6.1 ứ n g lực tính toán có xét đến hệ sỏ xung kích

Thanh

ứng lực tính toán Trọng

lượng bản

thân

Xe nâng hàng

Hãm xe nâng hàng

I c

Gió khi cắn trục lầm việc

0,85 L p

Va chạm của xe nâng hàng

B ả n g 6.2 Ú n g lực d o tái t r ọ n g tiéu c h u ẩ n k h ô n g tính h ệ s ỏ x u n g kích

Thanh

ứng lực tính toán Trọng

lượng bản thân

Xe nâng hàng

Hãm xe nâng hàng

X e

Gió khi cắn trục làm việc

2 p 0,85 I p

Va chạm của xe nâng hàng

Những chữ số trong bảng này nhận được bàng cách chia: đối với trọng lượng bản thân chia cho 1,1; tải trọng xe nâng hàng chia cho

o 1,3-1,2 = 1,56; lưc hãm xe vào lưc va chạm của xe chia cho 1,3; tải trong gió chia cho 1.

B á n g 6.3 C h ọ n tiết diện ( he o diéu k iệ n c ư ờ n g đ ộ và đ ộ ổn đ ị n h ( R = 2 7 0 0 k ( ì /c i rr )

102,4 42,8

2) Kiểm tra về độ bền mỏi được tiến hành theo tiết diện, bị giảm yếu bởi khoét lỗ với sức bển tính toán Ry, trong đó:

1y

( 0 , 8 i p ± 0 , 3 2 ) - ( 0 , 8 i p + 0 , 3 2 ) p ơ.

0 , 9 0 - l , 5 4 p

Việc kiêm tra tiết diện của các thanh dàn xem trong bảng dưới:

Thanh

+N -N T

Fgy,c n r

+ ơ

- ơ kG/crrr

6.1.7 Liên kết các thanh bằng bulông cường độ cao

ứ n g lực trượt cho phép trên một mặt phẳng ma sát khi liên kết bằng m ột bulông cường độ cao:

Nb = mfp = 0,9.0,55.0,6ơ F gy = 0,29 7ơ F gy

105

Đối với bulông đường kính 22m m , Fgy = 2,81crrf

Dầm chính có tiết diện hình hộp, chiều cao của nó được giảm đi ở p h ía gối Các dầm, biên cũng có tiết diện hình hộp với chiều cao không đổi

Kết cấu của dầm cầu trục là kết cấu hàn Chúng được tính toán theo "Ọ u y phạm kĩ thuật về thiết k ế dầm của cầu trục diện"

V ậ t liệ u c h ế tạ o k ế t c ấ u là th é p c , , 3 , R u s 2 0 0 0 k G / c n r ; R c - 1 2 0 0 k G / c n r ;

R Í = 115 0k G /crrr

6.2.2 N h ững sô liệu c ơ bản

Trọng tải củ a xe tời Q = 100T

Khẩu độ cầu của cần trục L = 43m

C h ế độ làm việc của cần trục Nhẹ

Tốc độ di chuyển của cầu trục V = 25m/ph

106

Hệ số "tính toán không đầy đủ" của cầu trục khi chia nó thành những hệ thống riêng biệt:

- đối với dầm chính có tiết diện hình hộp m = 0,8

- đối với dầm biên m = 0,5

Áp lực lác dụng đểu của bánh xe đưa đến khoảng cách gần nhất đối với

- lan can, tay vịn

- cabin có thiết bị thông gió

6.2.3 Sơ đồ kết câu và tải trọng

Sơ đồ tải trọng thẳng đứng cho trên hình 6,7; sơ đồ tải trọng nằm ngang (lực quán tính) cho trên hình 6.8

Gdc = 54T G„ = 3,7T

G sd = 3,7T

G lc = 1,6T

G „ = 1,5T

G đ = 5T Gdb = 2T

tải trọng phân bố

tải trọng tập trung

107

H ình 6.8

6.2.4 Tố hợp tải trọng

T ấ t c ả c á c tải tr ọ n g đ ư ợ c đ ư a v à o tổ h ợ p c h í n h

6.2.5 N hững kích thước cơ bản của d ầm

Đê đảm bảo độ cứng cần thiết của dầm chính tiết diện hình hộp, thì cần

phải có chiều cao h = — -r— khẩu độ nhịp của d ầm , bề rộng của bản cán h

14 20bằng 0,4 -ỉ- 0,5 chiều cao dám và khoảng cách giữa các bản bụng (b) c ủ a

dầm phải thoả mãn yêu cầu — < 60 và — < 3,5

108

L ấy chiểu cao của dầm chính h = 300ơmm (h « L) và bề rộng của bản

109

1 10

K hoang cách từ hợp lực đến lực p

2 9

a = — 37 = 1,33m 81

MỊ1 = 0, IM I = 0,1.87,5 = 8, 8T.m;

M" = 0 ,1 M2 =0,1 356 ,5 = 3 5 ,7T.m;

MỊỊ = 0 , 1 M 3 = 0 , 1 1 2 3 2 = 1 2 3 ,2 T m ;

111

Những lực ng an g tác dụng chủ yếu vào những bộ phận bên trên của dầm , những bộ phận này có ban ngăn ngang cao 700m m đê đưa bộ phận bản đứng vào chịu lực và đê truyền cho bán đứng áp lực của bánh xe Những bán đứng của dầm ở chiều cao 600m m kê từ bản cánh trên được liên kết bằng 2 thép

c h ữ u d ặ t d ọ c s ố h i ệ u N °14, c h ú n g đ ư ợ c tín h tro n g tiết diện c h ịu lự c của dầm:

F = 120.3,6 + 120.2 + 2.300.1 + 2.15,6 =

= 432 + 240 + 600 + 31,2 = 1303 c n r;

432.151,8 + 3 1 ,2 9 0 -2 4 0 1 5 1y

19^55000 = |5 5 0 0 0 c m ,128,6

, = 19 355000 = J 09000cm3

177Đối với phần trên cao 700mm

Kiểm tra tiết diện 2.2 (hình 6.13)

F = 432 + 240 + 460 + 31,2 = 1 163cnr (xem F đối với tiết diện 3-3)

Kiểm tra tiết diện 1-1 (hình 6.14)

F = 2 2 4 0 + 2.1 6 0 = 8 0 0 c n r;

48 0 8 1 2 + 21 ,1 6 ° 3 = 3823000em4;

\

12 3 8 2 3 0 0 0 3

x 4 i

- ! - r

ỉ 1 :■■■

K hông cần kiêm tra độ ổn định của ban bụng (bản đứng), bởi vì khi

— = — = 60 < 70 nên không yêu cầu bố trí sườn cứng

Không yêu cầu kiêm tra độ ốn định tống thể, bởi vì bán cánh trên của dầm được liên kết với sàn cứng

Kiếm tra m ối hàn bản cánh Lực cắt lớn nhất tác dụng vào tiết diện 1-1

Đ ường hàn liên kết có chiều cao lih = 6mm, hàn tay (p = 0,7);

= 355kG /cm2 < 920kG /cm J

Th =

4 0 , 7h hJ x 2,8.0,0.38230006.2.7 T í n h to á n d ầ m biên

Cường độ tính toán có xét đến hệ số tính toán không đầy đủ: niR„ = 0 ,5 2 0 0 0 = lOOOkG/cnr; m R t = 0,5.1200 = 6 0 0 k G /c n r

Sơ đồ dầm và tái trọng cho trên hình 6.15

114