Tính toán thiết kế cần trục bánh lốp

PHẦN GIỚI THIỆU CHUNG 1.Cấu tạo: 1- ca bin điều khiển; –cần; 3-cáp nâng cần; 4cáp nâng hàng ; 5-móc nâng hàng; 6-puly nâng cần;7-puly nâng hàng -Cấu tạo phần quay cần trục bánh lốp giống cần trục ô tô.phần khung bệ di chuyển khung bệ chuyên dùng,di chuyển bánh lốp có trục.Tốc độ di chuyển đường thấp so với cần trục ô tô.Hệ thống bánh xe treo cứng tốc độ giới hạn không 25km/h Khi hệ thống treo nửa cứng, nửa can tốc độ đạt 60-70km/h - Cần trục bánh lốp đïc trang bò động diezen bố trí phần sử dụng hệ thống truyền động khí ,điện thuỷ lực để truyền động cần trục di chuyển xe.trong ca bin bố trí thiết bò phục vụ cho di chuyển đường thiết bò cần trục 2.công dụng: Cần trục bánh lốp dùng để nâng vận chuyển hàng kho bãi.Nhờ có thiết bò gầu, cấu nâng phụ , đoạn cần nối vv….mà sử dụng rộng rãi.Cần trục bánh lốp chế tạovới sức nâng 18T,chiều cao nâng 12.3m.Tốc độ nâng hàng 0.3m/ph.Tốc độ quay từ 1-4vg/ph ,tốc độ di chuyển 1270km/h 3.Đặc điểm: Cần trục bánh lốp sử dụng chan chống để tăng cường ổn đònh máy.các cần trục không di chuyển tự đường mà cần kéo dắt,đồng thời có biện pháp bảo đảm an toàn.khi trạng thái vận chuyểncần trục co kích thước bao vượt quy đònh cần chọn lộ trình di chuyển phù hợp vớ chúng 4.Các thông số bản: -Sức nâng:Q=18T -Chiều dài cần: L =22.5m -Tầm với lớn nhất: Rmax =21m -Tầm với nhỏ nhất: Rmin =6.4m PHẦN TÍNH TOÁN KẾT CẤU THÉP 1.1 KHÁI NIỆM: Trong máy trục kết cấu kim loại chiếm phần kim loại lớn Khối lượng kim loại dùng cho kết cấu kim loại chiếm 60%480% 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 ♣1.2 VẬT LIỆU: Kết cấu dàn cần trục bánh lốp sức nâng 18T 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 KG/cm2 hạn chảy: σch = (240042800) _ Giới hạn bền: σb = (380044700) KG/cm2 _ Độ giãn dài đứt: ε = 21% _ Khối lượng riêng: γ = 7,83 T/m3 _ Giới hạn bền: σb = (380044200) KG/cm2 _ Độ dai va đập: ak = 70 J/cm2 ♣1.3 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 = 22.5m _ Chiều cao tiết diện cần chiều dài chọn phụ thuộc vào chiều dài cần l thường lấy khoảng: h=( 1 ữ ) ì l = 1,5 ữ 0,96m 12 16 ta chọn h=1m _ Chiều rộng tiết diện cần chiều dài lấy khoảng: b = (141,5)h = 1- 1,5 m (Choïn b = 1.25m) _ Khoảng cách hai điểm tựa đầu cần lấy khoảng: 1 1 bo =  ÷  × l  10 15  Choïn bo = × 22.5 = 2.25m 10  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 _ Cần cần trục bánh lốp truyền động Diesel – điện sức nâng18T gồm bốn đoạn ghép với nhau, 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 ♣1.4 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,… _ Khi tính thiết kế kết cấu kim loại máy trục cần trục người ta tính toán theo trường hợp sau: 1.4.1 Trường hợp tải trọng I: Các tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên máy trục trạng thái làm việc bình thường Dùng để tính toán kết cấu kim loại theo độ bền lâu Các tải trọng thay đổi tính quy đổi thành tải trọng tương đương 1.4.2 Trường hợp tải trọng II: Các tải trọng lớn phát sinh máy trục làm việc chế độ chòu tải nặng nề Dùng để tính toán kết cấu kim loại theo điều kiện bền điều kiện ổn đònh 1.4.3 Trường hợp tải trọng III: ∑ X = => S48 = S42 S45 = - 2(qe + Wg) Rmax S45 = - 328,8 N Rtb S45 = - 748 N Rmin S45 = - 403,6 N Maét 24: y qc + wg S 44 S 43 x S 46 45 S 47 S 45 ∑ X = => S46 = S44 + 2S43 Cos45 – 4(qc – W g) = ∑Υ=0⇒ S47 = S43 + ( qc + Wg Cos45 Rmax S47 = 528,44 N 5778,92 N ) =0 S46 = - Rtb S47 = 7200,32 N 66661,83 N S46 = - Rmin S47 = 7876,06 N 43366,93 N S46 = - Maét 25: y qc + wg x S 46 S 52 S 49 ∑ X = => S52 Cos9 - S46 = - S49 - S52 Cos81 = S52 = S46 Cos9 ; S49 = - S52 Cos81 + Cos9 (q+Wg) + (q + Wg) Rmax S52 = - 39464,49 N ; S49 = 6249,32 N Rtb N S52 = - 67252,86 N ; S49 = 12982,05 Rmin S52 = - 48964,5 N 7896,65 N Maét 26: ; S49 = y S 49 S 47 45 S 51 30 90 S 48 S 50 x qc + wg ∑ X = => S50 Cos9 + S51Cos39 – S48 – S47 Cos45 =0 ∑Y = => S49 + S47 Cos45 + S51 Cos51 + S50 Cos81 + ( qc + Wg ) + Cos9( qc + Wg ) S50 = − S51Cos39+ S48 + S47Cos45 Cos9 S51 = Cos45Cos81 Cos81    − S47 Cos45+ − S49 − qc + Wg 1+  − S48  Cos9 Cos9    Cos9 Cos39Cos81 Cos51− Cos9 ( ) Rmax N S51 = - 35477,64 N ; S50 = 87441,78 Rtb N S51 = - 53431,77 N ; S50 = 102108,9 Rmin N S51 = - 42699,22 N ; S50 = 88787,98 Maét 27: y S 53 90 S 56 x S50 ∑ X = => S56 = S50 S53 = - Cos9 (qc + Wg) Rmax S53 = - 1034,13 N Rtb S53 = - 1055,02 N Rmin S53 = - 2013,25 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 – S55 Cos64 + S52 Cos81 S51 Cos51 - S53 + (q Cos9 c + W g) = S54 = − S55Cos26+ S52 Sos9 + S51Cos39 Cos9 S55 = Cos39Cos81  S51 Cos51+ + qc + Wg − Cos9   Cos9 Cos26Cos81 − Cos64 Cos9 ( ) Rmax S55 = 78460,67 N 134135,1 N ; S54 Rtb S55 = 136261,1 N 2336040,3 N ; S54 Rmin S55 = - 42699,22 N ; 731125,6 N S54 Maét 29: y qcng + wg S 54 x 90 S 59 S 57 ∑ X = => S59 = S54 S57 = Cos9 (qc + Wg) = = = - Rmax S57 = 334,13 N Rtb S57 = 755,02 N Rmin S57 = 186387,2 N Maét 30: y S 57 S 55 64 90 S 58 x S56 qcng + wg ∑ X = => S58 Cos9 - S56 Cos9 – S55 Cos26 = S58 = S56 + S55Cos26 Cos9 Rmax S58 = 300873,5 N Rtb S58 = 244385,9 N Rmin S58 = 806387,2 N Tính toán chọn tiết diện cho dàn a.Chọn tiết diện biên: tiết diện biên chọn dựa theo chòu tải lớn hai trường hợp IIa , IIb Với nội lực biên chọn dựa vào mắt công thức (8 – 65) (5) ta thấy nội lực trong trình tích mắt nhỏ 57604 N Vì trường hợp tính chòu kéo nén nên bò triệt tiêu Ta có: Sb = 69062,41N tầm với Rmin lực lớn tác dụng lên Sb => F = [σ ] = 689062,41 = 3228,12 mm2 180 = 32,28 cm2 Với [σ ] = 180 N/mm2 ứng suất cho phép thép CT3 Với diện tích mặt cắt vừa tính ta chọn loại thép góc đếu cạnh số 14 có thông số sau: b = 140 mm d = 12 mm y r = 16 mm r R = 4,6 m F = 32,5 cm d mb = 331 M b Jx = 602 cm4 x x1 = 4,89 cm x1 xx0 max = 5,43 cm γ x Z rx = 4,21 cm Jx0 max = 957 cm c y Độ mảnh hình:1.10 λy = λx = trục x q 1000 = = 17,8 rx 55,9 Dựa vào độ mảnh loại thép CT3 ta chọn hệ số giảm ứng suất ϕ 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 σ'= Sb 689062 ,41 = = 170N mm2 [ σ] = 180 N/mm2 ϕ × F 0,96× 4220 Trong đó: Sb - lực kéo hay nén biên F - diện tích tiết diện [σ] - ứng suất cho phép với thép CT3 [σ] = (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 Qua phương pháp tính mắt mp (nâng hàng ngang) ta thấy : S12 = - 53315,48 chòu nén lớn => F = 53315,48 = 1782 180 mm2 = 17,82cm2 Với diện tích vừa tính ta chọn loại thép góc đếu cạnh số 11 có số liệu sau: b = 110 mm y d = mm r r = 12mm d R = mm F = 17,82mm b mb = 26,2 mm x Jx = 198cm4 c x Z x1 x1 rx = 3,9 cm Jx0max = 315 cm4 y rx0max = 2,18 cm Độ mảnh trục x hình :1.11 λy = λx = q 1000 = = 26,3 rx 38 Dựa vào độ mảnh loại thép CT3 ta chọn hệ số giảm ứng xuất cho thép ϕ = 0,95 a = 1000mm chiều dài đốt d Kiểm tra độ bền xiên: Ta tính tương tự biên theo công thức (6 – 2) [5] σ'= δx 573315 ,48 = = 180N = [ σ] ϕ × F 0,95× 3340 mm2 Vậy có coi xiên chọn với tiết diện làm việc đủ bền e Chọn tiết diện đứng: 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 12,5 1.7.6.Tính mối hàn a.Tính toán mối hàn trung gian: Sd Sx Sb Trong thực tế kết cấu dàn người ta dùng nhiều kiểu mối ghép khác nhau(bằng bulông, hàn, đinh tán .) Nhưng loại kết cấu mối hàn dùng phổ biến ưu điểm tính thẩm mỹ, tính kinh tế, đồng thời chòu lực không so với bulông loại mối ghép khác Về mối hàn mối ghép người ta dùng bốn đường hàn (2 đường hàn sóng, đường hàn mép) để chia nội lực tác dụng vào Đối với mồi hàn sóng chòu 70% nội lực thanh, đường hàn mép chòu 30% Để cho mối hàn đảm bảo chòu lực ta tiến hành tính chiều dài mối hàn, chiều dài mối hàn lớn chiều dài cánh thép góc ta dùng mã để truyền lực đồng thời đảm bảo chiều dài mối hàn Chiều dài đường hàn sóng biên: ∑ lhcb ≥ KN 0,7× 68906 ,24 = = 19,1 γ × hh β ⋅ R g 1× 1,8× 0,7× 2000 ( ) cm Chiều dài đường hàn mép biên: ∑ lhmb≥ (1− K )N 0,3× 68906 ,24 = = 8,2 γ × hh β ⋅ R g 1× 1,8× 0,7× 2000 ( ) cm Chiều dài đường hàn sóng xiên ∑ lhsx ≥ KN 0,3× 57331 ,54 = = 15,9 γ × hh βR g 1× 1,8× 0,7× 2000 ( ) cm Chiều dài đường hàn mép xiên (1− K ) N = 0,7× 57331 ,54 ∑ lhmx ≥ = 6,82 cm γ × hh (βR g ) 1× 1,8× 0,7× 2000 Chiều dài đường hàn đứng tải trọng đứng nhỏ xiên nên ta tính chọn theo xiên mà không cần tính toán Vậy chiều dài thực tế đường hàn 19,1 = 9,55 Phía sóng: sb = Phía mép: mb = sx = 15,9 = 7,95 mx = cm 8,2 + 1= 5,1 cm cm 6,82 + 1= 4,41 cm Trong đó: M – nội lực (daN) K – hệ số phân phối nội lực N liên kết thép góc lại với Vì thép đến cạnh nên chọn k = 0,7 g – hệ số điều kiện làm việc lấy γ = Dùng phương pháp hàn tay nên chọn βh = 0,7 ; βt = 1, chọn que hàn ∋ 46, chọn hh = 48 mm Cường độ tính toán chòu cắt thép hàn Rgh = 2000 daN/cm2 Đối với mối ghép đuôi cần đầu cần ta dùng thép để liên kết biên lại đồng thời tạo khớp xoay đuôi cần lắp puly đầu cần Về mối hàn ta hàn theo chế độ tính toán tải trọng lớn hình :1.12 ... chuyển đường thiết bò cần trục 2.công dụng: Cần trục bánh lốp dùng để nâng vận chuyển hàng kho bãi.Nhờ có thiết bò gầu, cấu nâng phụ , đoạn cần nối vv….mà sử dụng rộng rãi .Cần trục bánh lốp chế tạovới... 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... hàng cáp,… _ Khi tính thiết kế kết cấu kim loại máy trục cần trục người ta tính toán theo trường hợp sau: 1.4.1 Trường hợp tải trọng I: Các tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên máy trục trạng thái