TÍNH TOÁN VÀ SỬ DỤNG THIẾT BỊ NÂNG CHUYỂN

PHẠM HUY CHÍNH TÍNH TOÁN sử DỤNG CÁC THIẾT BỊm NÂNG CHUYỂN NHÀ XUẤT BẢN XẢY DựNG HÀ NÔI - 0 LỜI NÓI ĐẨU Cuốn "Tính to n sử d u n g th iế t bi n ã n g c h u y ê n " trinh bày tính toán đơn giản thường gặp trình k h a i thác chúng đê phục vụ thi công công trìn h xây dựng sán xuất công nghiệp N ội dung cụ th ế sách chương sau: Chương Tính toán thiết bị m ang tải - Chương - Tính toán thiết bị nâng tải đơn giản Chương - Tính toán cần trục Chương - Tính toán sô'chi tiết m áy tải Chương - Tính toán công suất su ấ t m y vận chuyến liên tục Chương - Tính toán kết cấu kim loại cần trục Vì trình độ kinh nghiệm có hạn, nên qu trin h biên soạn khó tránh khỏi có thiếu sót R ấ t m ong nhận ý kiến đóng góp qu ý báu quý độc giả Mọi góp ý xin gửi phòng Biên tập sách K hoa học kỹ th u ậ t N h xuất bán Xảy dựng 37 Lê Đại H ành, H Nội Điện thoại; 04 9741954 T ác giả Chương T ÍN H TOÁN CÁC THIẾT BỊ M A NG TẢI 1.1 M Ó C CẨU 1.1.1 Tính toán kiêm tra móc đơn Móc đơn (hình 1.1) gồm phần thẳng hình trụ có cắt ren, phần cong có tiết diện ngang hình thang Việc tính toán, kiểm tra IIIÓC thực sau: Phần ren móc kiếm tra từ điều kiện cường độ chịu kéo: Trong đó: d, - đường kính ren, cm; | | k - ứng suất chịu kéo cho phép, kG/cm : Ở phần cong móc, ứng suất phát sinh tiết diên nguy hiểin tác dụng uốn kéo đồng thời Tiết diện móc chịu tác dụng ngẫu lực lực Q Lực Q gây nên ứng suất kéo, ngẫu lực gây nên ứng Hình 1.1: Móc dơn suất uốn, phân bô' toàn tiết diện nguy hiểm ứ i g suất lớn phát sinh điểm thớ xa mép móc: ơ, = k + u ơị = Q _M , kG/cm F ứng suất nhỏ phát sinh điểm nằm thớ xa mép móc: - k ơu Q M F w7 kG/cm2 Trong đó: Q - trọng tải móc kG; F - diện tích tiết diện ngang móc, crrr; M - m ôm en uốn, kG.cm M ôm en kháng uốn: W |= — , cm ; W2 = — , cm 3; e, e2 b + b, h ei - — — ■ > b2 +b, Trong đó: e, - khoảng cách từ trục qua trọng tâm tiết diện móc đến thớ xa mép nó, cm; e2 - khoảng cách từ trục qua trọng tâm tiết diện đến thớ xa m ép (e, = h - e,); Mômen quán tính tiết diện hình thang: h b ỉ + b 2b |+ b ? J=— - — 36 b +b, , cm Việc tính toán quy dổi trạng tháỉ ứng suất phức tạp thực dựa vào tiền để móc díìm thẳng (trong thực tế móc dầm cong) Việc tính toán tiết diện thẳng đứng móc tiến hành theo phương pháp đặt tải bất lợi nhất, vật nặng treo vào hai dây xiên góc 45" so với phương thẳng đứng, trọng lượng vật truyền dạng hai lực: Q ' = -, kG; 2cos45 ứng suất tổng cộng: kG /cm ; u + JTC l.c = Trong đó, ứng suất uốn tiết diện thắng đứng: ơu = kG /cm QCe^+a) w ứng suất cắt tiết diện thẳng đứng: Tc = - ậ - , 2F' kG/cm2; Trong đó: W ’ - mômen kháng uốn tiết diện thẳng đứne hình thang móc, cm3; F' - diện tích tiết diện trên, crtr ứng suất pháp cho phép móc rèn có truyền động máy tiết diện ngang tiết diện thẳng đứng giống 1500kG/cnr tiết diện khác nhau, 1200 kG/cnr Với phuơng pháp tính toán trên, ứng suất cho phép giảm 2,0 - 30% 1.1.2 Kiểm toán dầm ngang treo móc Trên hình 1.2 chi rõ sơ đồ nguyên V tắc hệ thống treo móc Sơ đổ thứ V V làm tăng kích thước giới hạn (kích thước phủ bì) nút treo theo chiều cao, làm giám chiều cao giới hạn nâng tải Việc áp dụng sơ đồ thứ hai với palăng kép có tỉ số truyền làm giám kích thước phủ bì A Á ỏ T nút treo Những dầm ngang đế treo móc dược chế tạo từ thép CT-4, 15 20 ỏ Iỉìn h 1.2: Sơ đồ treo móc xứ lý nhiệt Khi tính toán, ứng suất cho phép lấy 700 - 800 kG /crrr xét đến có khoét lỗ dầm ngang Bề rộng b dầm ngang (hình 1.3) xác định phụ thuộc vào kích thước ố chặn / le| , ị Q Ilìn h 1.3: Sơ đồ tính dầm ngang treo mốc Đường kính dị lỗ dầm ngang lấy lớn dường kính d; phần chuôi móc, nhờ loại trừ dược khả biến dạng uốn d4 = d; + (5 -ỉ- lOmm) Chiều cao h dầm ngang xác định từ phương trình dộ bền uốn: Đường kính ngõng trục dầm ngang xác định từ phương trình: — = lđ3 [ ct]u , kG.cm ; 1.1.3 Tính toán móc đơn dạng Những móc đơn dạng chế tạo từ thép riêng biệt thép CT-3 thép 20, có chiều dày > 20mm, cắt theo dưỡng tán đinh liên kết chúng với Khi tính toán móc đơn dạng (hình 1.4), phải xác định ứng suất mép thớ trạng thái chịu lực phức tạp kéo uốn (mặt cắt A-A): ơ, = _Q_ , kG /cnr; KF Trong đó: Q - trọng tải móc, kG; F - diện tích tiết diện ngang, cnr; e, - khoảng cách từ trọng tâm tiết diện đến mép thớ trong, cm; a - bán kính miệng móc treo, cm; K - hộ số, phụ thuộc vào hình dạng tiết diện ngang đường cong trục trung hoà móc Đối với tiết diện chữ nhật: K= — vr ÍM — 80 \ r ) Trong đó: h - chiều cao tiết diện, cm; r - bán kính cong trục qua H ình 1.4: Móc đơn dạng trọng tâm tiết diện, cm h r = —+ a , cin ứng suất cắt tiết diện thẳng đứng B-B: Tc = Q k G /c m 2F, Trong đó: Ọ - trọng tải móc, kG; F, - diện tích tiết diện thẳng đứng, cirr Tiết diện mặt cắt qua lỗ cần phải kiểm tra vể chịu kéo ú h g suất cho phép móc dạng tám Ịơ| = 1000 kCi/cnr 1.1.4 Tính toán móc kép Khi tính toán IT1ÓC kép dươc tăng lực kéo dây cáp 1/3, bời vật nặng treo không đối xứng Lúc đó, lực tác dụng mò móc (hình 1.5) bằng: V +3/ Hình 1.5: Móc kép Lực kéo dây cáp: Ó cosa 10 Lực vuông góc với tiết diện A-A: Tiếp theo, xác định ứng suất tiết diện A-A theo công thức tính toán móc đơn, thay lực Q lực P| 1.2 TÍNH TOÁN Lực TÁC DỰNG VÀO GÀU NGOẠM tư xúc (hình 1.6, a), gàu ngoạm chịu tác dựng lực: lực kéo dây cáp đóng gàu lực cản đưa hàm gàu vào vật liệu Lực kéo cá hai cáp p, p2 trọng lượng gàu chất tải: P, + P: = Q Trên hình 1.6, b rõ tất lực đặt vào gàu ngoạm chứa đầy vật liệu đóng kín Những kí hiệu hình vẽ: D - lực kéo; H V - thành phần phản lực nằm ngang thẳng đứng; s - lực đóng gàu ngoạm; Hình 1.6: Sư đổ tính toán gàu ngoạm a) Klii xúc; b) Khi kéo lên; c) Sơ đổ lực tác dụng vào hàm bên phải Háng 6.5 T ổ họp ÚT1£* lực ứng lực tính toán tron g th anh củ a cán Mạ thượng Mạ hạ Tái trọng N’cd Tố hợp Tổ hợp lực N’cl lực phụ Tổ hợp Tổ hợp lực lực phụ Thanh xiên liên kết n Thanh xicn Thanh đứng Tổ hợp lực N”x Tổ hợp lực NHd N'„ N”VI -4,6 -4,6 -4,6 3,8 3,8 3,8 1,5 1,5 - 1,2 - 1,2 - — -35,8 -35,8 -35,8 33,8 33,8 33,8 12,6 12,6 -9,7 -9,7 - - ực quán tính nâng -3,5 -3,5 -3,2* 3,3 3,3 3* 1,2 1,2 -0,9 -0,9 - - ực quán tính quay -0,6 - - 0,3 - - - - - - -1,1 -1 - 2,7 - -2,4* 0,5 - 0,5* - - - - -0,7 -0,8 -43,9 -46 40,9 41,1 - ọng lượng kết câu ọng lượng hàng puli, xe tời ực gió làm việc ng lực tính toán - - 15,3 - -1 1,8 - - (*) Với tổ hợp lực phụ ứng lực tức thời lực quán tính lực gió nhân với hệ số tổ hợp tái trọng c tổ hợp lực tính (hoậc lớn hơn) ứng lực lực quán tính 0,5 p £ 2P 1=2 ì b) Ilìtĩh 6.24 Hình 6.25 Ap lực tính toán đẩy đủ xe tời có hệ số xung kích (1,1) : 2P = 1,1 X (Qmax + Gp) + G, = 1,1 (19,5 + 0,39) + 0,39 = 22,2T M ôm en uốn lớn tải trọng, ỏ' gần điếm độ nhịp đặt tải cho điểm độ nhịp chia khoảng cách hợp lực tải trọng tải trọng chúng thành phần hình 6.24): a N _ 11,1.2 V ~2ĨJ ( 11 LSì \1 o f ,5T.m M max P1 2 ) Thép chữ I để làm đường ray lấy theo r O C T 5157 - 53 (bảng 6.7) Đối với độ nhịp / = 2m tải trọng tác dụng cánh tác dụng cua lực pháp tuyến niỏmen uốn mômen xoắn Thành phần uoi phụ thuộc vào sơ đồ lưới Dùng lưới này, có ứng lực nạ cua tháp (hình 6.26): N = p M 2đ Mx + M, 2d r M„ L ~d H ình 6.26 wt + 0,5WC Hqt+ 0,5WC+W'h Hình 6.28 ứng lực xiên: sx=- + 2d Trong đó: p, Q, M u, M x - tương ứng lực pháp tuyến, lực ngang mômen uốn m ôm en xoắn tháp 134 1) ứ n g lực tha nh m tính với tổ hợp lực Úng lực tháp trọng lượng kết cấu, trọng lượng hàng, thiết bị lực quán tính: P = -Gc - G d - G x - 1,1 (Q + G p) - Q JIr - Q lh = = -5,6 -0 ,3 - , - 1,1 (13 + 0,39) - 27,2 - 11,2 = - 59,5T M ômen uốn tháp: M = M, - Mdlr =1.1.395 - 27,2.7 = 245 T.m; 59 245 N„ = - — - — = - 5 ,8 2.3 ) Úng lực mạ tính với tổ hợp lực phụ Với gió cần trục làm việc, vuông cóc với mặt phắng cần, m ôm en tiết diện phía tháp bằng: M„ = [...]... cáp là 17,5mm, chiều cao nâng tải là 12m số nhánh của palăng là 4, tang có rãnh xoắn hai chiều, trọng lượng của bộ kẹp móc là 200kG - Xác định đường kính của tang quấn: D > d.e, mm Trong đó, e là hệ số, phụ thuộc vào loại thiết bị nâng và chế độ sử dụng, ở đây, e = 25 (xem bảng 4.2 trong sách "Máy và thiết bị nâng chuyển - Phạm Huy Chính - NXBXD-2007) D = 17,5.25 = 440mm - Tính chiều dày thành tang:... đoạn xích 4 bị kéo về nhánh 1 dài hơn đoạn xích ở nhánh 2 xả ra, nên ròng rọc động Hình 2.5: Sơ dồ tính toán palăng xícli kéo tay kiểu trục vít 2 được nâng cao và đoạn xích 1 - 3 dài ra b) Tính toán Tại trục O, có ba lực tác dụng: lực F và 2 lực Q| = Q 2 = — • Viết phương trình mômen đối với điểm 0 ,: F.R + Q 1r - Q 2R = 0; F.R + — r - — R = 0; 2 2 F.R = | ( R - r ) ; F= Q r R Gọi hệ số hiệu dụng của... tác dụng vào thanh kéo, không tính trọng lượng của cái kẹp: T = — —— 2cosy Khi cân bằng tay đòn: Hình 1.7: Bộ gliắp có mũi núng N b -T c - — = 0 2 2 Cho kích thước của một cánh tay đòn là b, ta xác định được kích thước của cánh tay đòn kia: c=p cosy vl-1 Trong đó: JH = 0 , 1 5 - hệ s ố ma sát; p = 1,3 ^ 1-5 - hệ số an toàn 13 Chương 2 TÍNH TOÁN CÁC THIẾT BỊ NÂNG TẢI ĐƠN GIẢN 2.1 TANG QUẤN 2.1.1 Tính. .. tang quấn, cm' Khi tính toán tang quấn ớ trạng thái chịu lực phức tạp, do tác dụng đồng thời của uốn và xoắn, thì ứng suất uốn cho phép lấy đối với tang đúc báng thép là 1200 kG /cm 2; còn đối với tang hàn là 1400 kG/crrr 2.1.2 Tính dung lượng cáp của tang quấn Dung lượng cáp của tang quấn phụ thuộc vào chiều cao nâng tải và chiều dài quân cáp: Lc = H.m, T ron2 đó: H - chiều cao nâng tai lớn nhất,... cần thiết để quay tời là: 15 12 F= 30.48 2000 = 250 kG • - Tính toán chính xác Để tính toán chính xác phải xét đến ma sát giữa pi nhông với pi nhông giữa cáp và tang quấn, và khi đó lực quay tời sẽ là: + Đối với tời một cặp trục: R 2-N •Q 0 ,8 8 R j N2 + Đối với tời hai cặp trục: 24 F w - 0 ,8 R 1.N2.N4 ọ ’ Trong đó: N 3 - số bánh răng của pi nhông nhỏ; N4 - số bánh răng của pi nhông lớn Trong tính toán. .. tận 2 Khi có lực F tác dụng vào dày xích 4, thì bánh xe 3 quay đồng thời cũng làm cho trục vít quay theo và nhờ bánh xe rãng khía mà ròng rọc cố định quay nâng ròng rọc động cùng với vật treo lên b) Tính toán lực kéo Nếu trục vít vô tận có số răng là m, thì khi quay bánh xích 3 một vòng, độ dài của dường quay sẽ là 2ĩtR, và trỤc vít vồ tận sễ làm quay ròng rọc cố định — vòng, và độ m dài đường quay... trọng lượng của vật nâng, kG V - tốc độ nâng vật, m/s; r| = TỊị.rỊp - hệ số hiệu dụng của tời và palăng; D Ib - đường kính trung bình quấn cáp ở tang, m; iiđ - tỉ số truyền động của hộp giảm tốc hay của cơ cấu truyền động hở của tời 2.5 KÍCH 2.5.1 Kích thanh răng (xem hình 2.10) Lực cần thiết tác dụng Yầo tay quay để nâng vật: p = Q 1 kG r.i.TỊ Trong đó: Q - trọng lượng của vật nâng, kG; d - đường... thớ cho phép của gỗ; [ơ]c - ứng suất cho phép của dây cáp; k - hệ số an toàn khi sử dụng dây cáp 3.1.2 Cần trục cột buồm (xem hình 3.3) ỴM IK Ỵ M Ỵ m Ỵ Ilìn h 3.3: Sơ đồ tính toán cần trục cột buồm Tuỳ thuộc vào cách bô trí hệ thống ròng rọc (một hoặc nhiều ròng rọc kép) m à tính ra sức kéo đế chọn tời và đường kính dây cáp Tính cột chịu nén - uốn: Lực nén lên cột gồm trọng lượng bản thân cột G, trọng... 3.2.1 Tính lực trong dây văng cúa cần trục cột Sơ đồ cần trục cột xem trên hình 3.4 H ình 3.4: Sơ đồ cần trục cột 1 Dây cáp; 2 Đối trọng; 3 Chụp đáu cột quay được; 4 Palâng nâng cần; 5 Paỉãng nâng tải; 6 Cẩn vươn; 7 Dày vâng; 8 Paỉàng phụ; 9 Cột cố định; Việc tính toán chính xác ứng lực trong dây vãng cố định cần trục (hình 3.5) là bài toán phức tạp, bời vì dưới tác dụng của tải trọng, đính cột bị nghiêng... được trình độ tính bền toán từ uốn theo mômen: Mu = p./| , kG.m ; ơ u = wx E S S ou3 y- (lơ ]u = 600 - 8Ơ0 kG/cm:) d = 3s Hình 2.7: Sơ đồ tính kết cấu tay quay , cm V0,1 [ơ]u Tiết diện nguy hiểm của tay quay F = b.ỗ được tính chịu tác dụng đồng thời của uốn và xoắn theo mômen tương đương: M ,,= , kG.cm; Mu = P./p, kGcm ; M x = 0,5 p/, , kGcm ; 23 ơ= M tđ < [ ơ ] u , kG/crrr bd' b) Tính lực quay