Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống
1
/ 69 trang
THÔNG TIN TÀI LIỆU
Thông tin cơ bản
Định dạng
Số trang
69
Dung lượng
0,93 MB
File đính kèm
ban ve.rar
(1 MB)
Nội dung
Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí TÍNH TOÁN KẾT CẤU THÉP LỜI MỞ ĐẦU: Trong máy trục kết cấu kim loại chiếm phần kim loại lớn Khối lượng kim loại dùng cho kết cấu kim loại chiếm 60%80% khối lượng kim loại toàn máy trục, có Vì việc chọn kim loại thích hợp cho kết cấu kim loại để sử dụng cách kinh tế quan trọng Kết cấu kim loại máy trục gồm thép thép góc nối với hàn hay đinh tán Vì mối ghép hàn gia công nhanh rẻ nên dùng rộng rãi Các loại thép góc thép dùng cho kết cấu kim loại máy trục chế tạo thép cácbon, thép kết cấu hợp kim thấp hay hay hợp kim nhôm VẬT LIỆU: Kết cấu dàn cần trục bánh lốp sức nâng 100T Liên Xô cũ chế tạo làm từ thép cácbon trung bình, loại thép CT3 có tính sau: _ Môđun đàn hồi: E = 2,1.106 KG/cm2 _ Môđun đàn hồi trượt: G = 0,84.10 KG/cm2 _ Giới hạn chảy: ch = (24002800) KG/cm2 _ Giới hạn bền: b = (38004700) KG/cm2 _ Độ giãn dài đứt: = 21% _ Khối lượng riêng: = 7,83 T/m3 _ Độ dai va đập: ak = 70 J/cm2 Trang Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí HÌNH THỨC KẾT CẤU: Cần trục bánh lốp loại cần trục quay thay đổi tầm với cách nâng hạ cần Cần dàn có trục thẳng với tiết diện thay đổi theo chiều dài cần Phần cần đặt lề cố đònh phần quay kết cấu kim loại, đầu nối với palăng thay đổi tầm với Vì cần xem đặt hai lề Hình:5.1 Các cần thẳng dùng trường hợp dây cáp dùng để nâng hạ cần nối đầu cần Các cần có ưu điểm nhẹ kết cấu đơn giản Tuy nhiên không cho phép nâng vật nặng lên cao tầm với nhỏ cần có trục gãy Đối với cần trục có trọng tải lớn cần chế tạo kiểu dàn với tiết diện ngang tứ giác Thanh biên tứ giác làm thép góc Để giảm nhẹ trọng lượng, cần chế tạo theo kiểu dàn có độ cứng thay đổi Các thông số kết cấu thép cần: _ Chiều dài cần: l = 15m Trang Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí _ Chiều cao tiết diện cần chiều dài chọn phụ thuộc vào chiều dài cần l thường lấy khoaûng: 1 h ( ) l 1,25 0,937 m 12 16 ta chọn h=1m _ Chiều rộng tiết diện cần chiều dài lấy khoảng: b = (11,5)h = 1- 1,5 m (Choïn b = 1h) _ Khoảng cách hai điểm tựa đầu cần lấy khoảng: 1 bo l 10 15 15 1,5m 10 Chọn bo Chọn loại tiết diện dàn: Chọn tiết diện vào điều kiện bền ổn đònh thanh: _ Ở chòu kéo hình dạng tiết diện không ảnh hưởng đến độ bền chúng, hình dạng tiết diện chọn theo kết cấu thực tế đảm bảo cho liên kết chòu kéo với cấu kiện khác dàn theo nguyên tắc tiêu chuẩn hóa hình dạng sử dụng dàn Ở chòu nén dàn, việc bảo đảm phù hợp kết cấu theo đònh thiết kế hình dạng tiết diện phải ý đến điều kiện ổn đònh để chống uốn dọc làm ổn đònh Trang Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí _ Cần cần trục bánh lốp truyền động Diesel – điện sức nâng100T gồm ba đoạn ghép với nhau, đoạn dài 5m: giao điểm dàn gọi mắt Khoảng cách mắt thuộc đường biên gọi đốt Thanh tạo thành chu vi phía gọi biên trên, phía gọi biên Ngoài có giằng chéo CÁC TRƯỜNG HP TẢI TRỌNG VÀ TỔ HP TẢI TRỌNG: Khi máy trục làm việc chòu nhiều loại tải trọng khác tác dụng lên kết cấu: tải trọng cố đònh, tải trọng không di động, tải trọng quán tính theo phương thẳng đứng hay nằm ngang, tải trọng gió, tải trọng lắc động hàng cáp,… Máy trục không làm việc chòu tác dụng tải trọng phát sinh lớn ví dụ: trọng lượng thân, trọng lượng gió (bão), trường hợp dùng để kiểm tra kết cấu theo độ, bền độ ổn đònh Bảng tổ hợp tải trọng Đối với loại cần trục, vào điều kiện khai thác cần trục tải trọng tác dụng lên mà ta có bảng tổng hợp tải trọng sau : Ở trạng thái làm việc cần trục người ta tổ hợp tải trọng tác dụng lên máy trục chia thành tổ hợp tải trọng sau: tải trọng trọng lượng thân cần trọng lượng hàng (Q ) h tính theo độ bền mỏi: tính theo độ bền độ ổn rk n định: c I n II I a I b II G c k' đ Gc G c k đ Gc G tđ k' đ Qtđ Q kđ Q Q Q a II b III c Trang Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí thiết bị mang hàng(G ) m hệ số động I II I II góc nghiêng cáp treo hàng lực căng cáp treo hàng lực quán tính S h S h 0,5 F S S h h qt Fqt tải trọng gió Pg II Pg II Pg III _ Tổ hợp Ia, IIa: tương ứng với trạng thái cần trục làm việc, cần trục đứng yên có cấu nâng làm việc, tính toán khởi động (hoặc hãm) cấu nâng hàng, khởi động cách từ từ tính cho Ia; khởi động (hãm) cách đột ngột tính cho tổ hợp IIa _ Tổ hợp Ib, IIb: máy trục di chuyển có mang hàng đồng thời lại có thêm cấu khác hoạt động (di chuyển xe con, di chuyển xe tời, quay, thay đổi tầm với), tiến hành khởi động (hoặc hãm) cấu cách từ từ tính cho tổ hợp Ib; độ ngột IIb Đối với tải trọng IIIa cần trục không làm việc chịu tác dụng tải trọng trọng lượng thân tải trọng gió Tuy gió tác dụng cấp cao chịu lực nhỏ cần trục làm việc nên trường hợp ta không cần xét đến Đối với trường hợp tải trọng Ia Ib cần trục làm việc bình thường chịu tải trọng tác dụng nhỏ trường hợp tải trọng II a IIb trường hợp tải trọng chịu tải đột ngột bắt đầu nâng hãm đột cấu nâng cấu quay nên trường hợp tải trọng ta khơng cần tính đến Đối với trường hợp tải trọng Iia chịu lực nhỏ trường hợp tải trọng Iib nên ta không cần tính đến Trang Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí Đối với tải trọng IIb ta xét cả2 mặt phẳng ngang mặt phẳng nâng hạ TAÛI TRỌNG TÍNH: Sức nâng T Tầm với Có chân Không có R(m) chống chân chống 100 45 4,7 Chiều cao naâng H(m) 12,3 63 29 6,5 11,8 31 17,5 10,7 12 8,5 14 Khi tính kết cấu kim loại cần cần trục cần biết tất loại tải trọng tác dụng lên như: tải trọng không di động, tải trọng tạm thời, lực quán tính, tải trọng gió, đồng thời lực dây cáp treo vật dây cáp treo cần _ Tải trọng không di động gồm phần riêng lẻ kết cấu kim loại cần Vì loại cần lớn tải trọng trọng lượng thân cần xem phân bố dọc theo chiều dài cần, theo công thức (8.48) [5]: G1 = q1l Trang Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí B Sc Hình:5.2 Sh P t = Q + G3 q1 G1 RH A RV P ng qng R ng RN Wh Gng C R ng qgi D Wgi Trong đó: G1: trọng lượng cần l: chiều dài cần (l = 15m) q1: tải trọng phân bố, theo công thức 5.4 [5]: q1 = k1q + q: tải trọng không di động phân bố dọc theo chiều dài kết cấu + k1: hệ số điều chỉnh kể đến tượng va đập di chuyển máy trục Vì vận tốc di chuyển máy v < 60 m/ph nên lấy k1 = G1 = q1l Lấy trọng lượng thân cần G1 = 6T=60000N q1 G1 60000 4000 N / m l 15 Trang Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí _ Tải trọng tạm thời gồm trọng lượng vật nâng Q phận mang vật G3, theo công thức (8.49) [5]: P = Q +G3 Tải trọng đặt điểm nối puli (ròng rọc) đầu cần Khi nâng hạ sinh tải trọng quán tính, tải trọng tạm thời xác đònh theo công thức (8.50) [5]: Pt = k2(Q + G3 ) Trong đó: k2: hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào chế độ làm việc máy trục Vì máy trục làm việc chế độ làm việc trung bình k2 = 1,2 Q: trọng lượng vật nâng G3: trọng lượng phận mang vật (chọn G = 2,45T) Ở tầm với lớn R max = 14m tương ứng sức nâng Q = 12T: Pt = 1,2(120000 +24500) = = 173400N Ở tầm với lớn trung bình R tb = 9m tương ứng sức nâng Q = 31T: Pt = 1,2(310000 +24500) = 401400N Ở tầm với nhỏ Rmax = 4,7m tương ứng sức nâng Q = 100T: Pt = 1,2(1000000 +24500) = 1229400N _ Lực quán tính ngang trọng lượng kết cấu xuất mở máy hay phanh cấu quay Các lực lấy 0,1 tải trọng thẳng đứng (không kể đến hệ số k1), công thức (8.53) [5]: Gng = 0,1G1 = 0,160000 = 6000N Trang Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí Vì loại cần lớn nên lực quán tính ngang phân bố dọc theo chiều dài cần đặt vào mắt dàn ngang: q ng Gng l 6000 400 N / m 15 _ Lực quán tính ngang trọng lượng vật nâng phận mang vật xuất mở máy hay phanh cấu quay Lực 0,1 trọng lượng vật nâng phận mang vật đặt điểm nối ròng rọc đầu cần theo công thức (8.54) [5]: Png = 0,1(Q + G3) Ở tầm với lớn Rmax: Png = 0,1(120000 + 24500) = 14450N Ở tầm với trung bình Rtb:Png = 0,1(310000 +24500) = 33450N Ở tầm với nhỏ Rmin:Png = 0,1(1000000 +24500) = 102450N _ Tải trọng gió trạng thái làm việc không làm việc đặt phân bố mắt dàn ngang Tải trọng gió phân bố mặt I dàn, theo công thức (1.11) [1]: = qoncKH Trong đó: qo: áp lực động gió độ cao 10m so với mặt v2 q đất, đối với: 16,5 + Trạng thái làm việc: qo = 15 KG/m2 + Trạng thái không làm việc: qo = 70 KG/m2 n: hệ số điều chỉnh tăng áp lực phụ thuộc vào độ cao so với mặt đất, tra bảng 1.6 [1] chọn n = c: hệ số khí động học, tra bảng 4.6/91 tacó c = (0,35:2,4) ta chọn c = 1,4 Trang Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí KH: hệ số tải (tính theo phương pháp ứng suất cho phép KH = 1) : hệ số động lực, đặc tính mạch động áp suất động gió Khi tính chi tiết máy trục theo độ bền chắc: = (1,1 ; 2,05)ta chọn = 1,5 Vậy: + Ởû trạng thái làm việc: = 1511,411,5 = 31,5 KG/m2 + Ở trạng thái không làm việc: = 7011,411,5 = 147 KG/m2 Toàn tải trọng gió tác dụng lên cần, công thức (1.12) [1]: Wc = Fc Fc: diện tích chắn gió cần Fc = Fok 1m + Fo: diện tích đường viền 15m 5 Fo 1 1 1 10m 2 + k: hệ số kín, dàn chọn k = 0,4 (theo bảng 4.3/ 90) Fc = 100,4 = 4m2 Do toàn tải trọng gió tác dụng lên cần: + Ở trạng thái làm việc: Trang 10 Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí S47 = S43 + qc Wg =0 Cos45 Rmax S47 = 52128,44 N 385778,92 N S46 = - Rtb S47 = 77200,32 N 666161,83 N S46 = - Rmin S47 = 78276,06 N 433696,93 N S46 = - Maét 25: y qc + wg x S 46 S 52 S 49 X = => S52 Cos9 - S46 = - S49 - S52 Cos81 + ( qe + Wg) + (qe + Wg)/ cos9 = => S52 = S46 Cos9 => S49 = - S52 Cos81 + Rmax Rtb S52 = - 390464,49 N S52 = - 674252,86 N Rmin S52 = - 438964,5 N (q+Wg) + (q + Wg) Cos9 ; S49 = 62249,32 N ; S49 = 120982,05 N ; S49 = 70896,65 N Mắt 26: Trang 55 Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí y S 49 S 47 S 51 0 30 45 90 S 50 x S 48 qc + wg X = => S50 Cos9 + S51Cos39 – S48 – S47 Cos45 = Y =0 => S49 +S47 Cos45+S51 Cos51 + S50Cos81+ qc Wg Cos qc Wg = => S50 = S51Cos39 S48 S47Cos45 Cos9 Cos45Cos81 Cos81 S47 Cos45 S49 qc Wg 1 S48 Cos9 Cos9 Cos9 = Cos39Cos81 Cos51 Cos9 => S51 Rmax Rtb S51 = - 305477,64 N S51 = - 533431,77 N Rmin ; S50 = 407441,78 N ; S50 = 702108,9 N S51 = - 412699,22 N ; S50 = 538787,98 N Maét 27: y S 53 90 S 56 x S50 X = => S56 = S50 Trang 56 Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí S53 = - (qc + Wg) Cos9 Rmax S53 = - 1334,13 N Rtb S53 = - 1755,02 N Rmin S53 = - 2413,25 N Maét 28: y S 52 17 51 S 51 S 53 x 90 S 54 S 55 X = => S54 Cos9 + S55 Cos26 – S52 Cos9 – S51 Cos39 = Y = => - S54 Cos81 – S55Cos64 + S52Cos81 - S51Cos51 - S53 + Cos9 (qc + Wg) = => S54 = S55Cos26 S52 Sos9 S51Cos39 Cos9 Cos39Cos81 S51 Cos51 qc Wg Cos9 Cos9 = Cos26Cos81 Cos64 Cos9 => S55 Rmax N S55 = 78406,67 N ; S54 = - 844135,1 Trang 57 Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí Rtb N S55 = 936526,1 N ; S54 = - 936040,3 Rmin S55 = - 412699,22 N ; S54 = - 863115,6 N Maét 29: y qcng + wg S 54 x 90 S 59 S 57 X = => S59 = S54 S57 = Cos9 (qc + Wg) Rmax S57 = 1334,13 N Rtb S57 = 1755,02 N Rmin S57 = 180638,2 N Maét 30: y S 57 S 55 64 S 58 x S56 qcng + wg X = => S58 Cos9 - S56 Cos9 – S55 Cos26 = => S58 = S56 S55Cos26 Cos9 Trang 58 Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí Rmax S58 = 930087,5 N Rtb S58 = 1044385,9 N Rmin S58 = 1006387,2 N Bảng nội lực biên mặt phẳng ngang vị trí 10 Rmax -104401,8 11904,8 66492,97 -7786,09 -127443,71 107446,47 107016,68 -165353,24 Rtb -214585,8 23866,27 137421,16 -14588,17 -259144,02 211081,71 210237,38 -327405,25 140862,31 -204514,07 185338,33 266958,71 -391118,57 337664,02 -254305,29 -468815,8 240444,75 422353,31 -314726,91 -560496,57 306181,56 521026,58 -385778,91 -666161,83 -390464,49 407441,78 844135,1 930087,5 -674252,2 702108,9 936040,3 1044385,9 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Rmin -60509,76 7901,07 39425,51 -7049,9 78675,78 73585,13 73290,78 117117,9 114682,2 -168123,8 175302,4 -238358,4 356453,3 327821,7 452714,0 433696,9 -438964,5 53878,98 863115,6 1006387, Trang 59 Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí Tính toán chọn tiết diện cho dàn a.Chọn tiết diện biên: tiết diện biên chọn dựa theo chòu tải lớn trường hợp IIb Với nội lực biên chọn dựa vào tách mắt ta thấy nội lực trong trình tích mắt nhỏ 1782347,253 N Với [ ] = 180 N/mm2 ứng suất cho phép thép CT3 Nên ta có: F N 1782347,253 9902 (mm ) 180 hình:7 y r d b x c x Z0 x1 x1 y Trang 60 Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí Với diện tích mặt cắt vừa tính ta chọn loại thép góc cạnh số 20 có thông số sau b = 200 mm d = 30 mm r = mm R = 18 m F = 115,5 cm2 Jx = 4020 cm4 rx = 5,59 cm Độ mảnh trục x y x q 1000 17,8 rx 55,9 Dựa vào độ mảnh loại thép CT3 ta chọn hệ số giảm ứng suất 0,96 a – chiều dài đốt lấy a = h = 1m = 1000mm b.Kiểm tra độ bền biên Theo công thức (6 – 2) [5] chòu kéo nén, điều kiện bền chúng phải đảm bảo độ ổn đònh Khi uốn dọc, độ ổn đònh kiểm tra theo công thức ' Sb 1782347 ,253 160 N mm 180 N/mm2 F 0,96 11550 Trong đó: Sb F - lực kéo hay nén biên - diện tích tiết diện [] - ứng suất cho phép với thép CT3 [] = (160 180) N/mm2 - hệ số giảm ứng suất cho phép uốn dọc c Chọn tiết diện xiên: Với xiên ta chọn biên dựa vào tải trọng tác dụng lên lớn tiết diện Trang 61 Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí Qua phương pháp tính mắt mp (nâng hàng ngang) ta thấy : S55 = 936526,1 chòu nén lớn => F = 936526,1 5203 mm2 = 52,03cm2 180 Với diện tích vừa tính ta chọn loại thép góc đến cạnh số 16 có số liệu sau: hình :8 b = 160 mm d = 18 mm y r r = 16 mm R = 5,3 mm F = 54,8cm d Jx = 1299 cm4 b Độ mảnh trục x x y x q 1000 26,3 rx 38 c x Z x1 x1 y Dựa vào độ mảnh loại thép CT3 ta chọn hệ số giảm ứng xuất cho thép = 0,95 a = 1000mm chiều dài đốt d Kiểm tra độ bền xiên: Ta tính tương tự biên theo công thức (6 – 2) [5] ' x 936526,1 179.9 N mm F 0,95 5480 Vậy có coi xiên chọn với tiết diện làm việc đủ bền e Chọn tiết diện đứng: Trang 62 Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí Hầu hết đứng chòu tải trọng thân cần gió tác dụng lên cần nên tải trọng tác dụng lên nhỏ so với xiên Nhưng đơn giản việc chọn thép ta chọn tiết diện đứng giống tiết diện xiên tức thép góc số 16 Kiểm tra ổn đònh tổng thể cần: I II III I II III Hình 9: Các kích thước hình học cần Đặc trưng hình học mặt cắt: II III I hình 10: mặt cắt cần - Mômen quán tính trục X – X: Jx = 4.(Jx + b2.F) Trang 63 Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí Trong đó: + Jx: Mômen quán tính + b: Khoảng cách từ trục X-X đến x-x + F: Diện tích tiết diện biên - Mômen quán tính trục Y – Y: JY = 4.(Jy + a2.F) Trong đó: + Jy : Mômen quán tính + a : Khoảng cách từ trục Y-Y đến y-y + F: Diện tích tiết diện biên - Bán kính quán tính tiết diện truïc X – X: J rX X 4.F - Bán kính quán tính tiết diện trục Y – Y: rY Mặt cắt I-I a (cm) 35,5 JY 4.F b (cm) Jx (cm4) Jy (cm4) rx (cm) 127 12418132 998932 127 ry (cm) 36 II - II 110 119,2 10943296 9323860 119 110 III - III 38,5 110,5 9408532 1169428 111 39 * Cần tổ hợp, dùng phương pháp biến đổi tương đương từ ta xác đònh chiều dài tính toán cần mặt phẳng nâng mặt phẳng ngang - Trong mặt phẳng nâng hạ: l J Xmin 9408532 ; 0,2 , 76 l2 15,5 J Xmax 12418132 Tra baûng (7-4) [10], ta hệ số qui đổi tương đương 1 = 1,01 Chiều dài tính toán cần mặt phẳng nâng: lX = .1.l Trong đó: +=1 : Hệ số phụ thuộc vào liên kết cần + l = 15400 (mm) : Chiều dài cần => lX = 15400 x x 1,01 = 15554 (mm) - Trong mặt phẳng ngang: Trang 64 Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí Do không kể đến ảnh hưởng cáp nâng hàng đến độ ổn đònh tổng thể cần nên coi cần có đầu công son = J Ymin 998932 0,1 J Ymax 9323860 Căn vào hình dạng biến đổi cần mặt phẳng ngang kết hợp với tra bảng (7-5) [10], ta có hệ số qui đổi tương đương 1 = 1,45 Chiều dài tính toán cần mặt phẳng nâng: lY = .1.l Trong đó: +=2 : Hệ số phụ thuộc vào liên kết cần + l = 15400 (mm) : Chiều dài cần => lY = 15400 x x 1,45 = 44660 (mm) - Để xác đònh độ mảnh qui đổi cần qd , ta tìm độ mảnh lớn cần mặt cắt đặc: X Y l X 15554 13 rX 1190 lY 44660 40,6 rY 1100 Vaäy ta coù: k k (7-14) [10] qd 2max Fb F g1 Fg Trong đó: max = 40,6: Độ mảnh lớn tương ứng với trục chính, max = max ( x , y ) + + Fb = x 11550 = 46200 (mm2): Diện tích tiết diện tất biên + Fg1 = Fg2 = x 5480 = 10960 (mm 2): Diện tích tiết diện giằng (trong mặt phẳng thẳng đứng mặt phẳng nằm ngang) + Trong mặt phẳng đứng = 46o k1 = 27; mặt phẳng ngang = 48o k2 = 27 Trang 65 Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí 27 27 qd 40,6 46200 218 10960 10960 Tra baûng (7-1) [10], ta 0,19 - Từ số liệu trên, kiểm đònh tổng thể cần kiểm tra mặt cắt II – II đoạn cần: N td 200( N / mm ) F td 936526,1 106,7( N / mm ) 180( N / mm ) 0,19 46200 Vậy cần thoả mãn điều kiện ổn đònh Trang 66 ... miễn phí HÌNH THỨC KẾT CẤU: Cần trục bánh lốp loại cần trục quay thay đổi tầm với cách nâng hạ cần Cần dàn có trục thẳng với tiết diện thay đổi theo chiều dài cần Phần cần đặt lề cố đònh phần quay... chống uốn dọc làm ổn đònh Trang Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí _ Cần cần trục bánh lốp truyền động Diesel – điện sức nâng1 00T gồm ba đoạn ghép với nhau, đoạn dài 5m: giao điểm dàn gọi mắt Khoảng... Y RV hình:5.3 + Trong mặt phẳng nâng cần: Tầm với lớn nhất: Rmax = 14m : sức nâng Q = 12T chiều cao nâng H = 6m: Góc nghiêng cần nhỏ nhất: MIN 25 Góc nghiêng cáp nâng cần so với phương