Chân đỡ của cần trục có sơ đồ kết cấu kiểu chữ ∏ hay bán chân đế kiểu chữ Γ. Sơ đồ kết cấu chân đế phụ thuộc vào công dụng và các thông số của cần trục. Thường ở bên dưới chân đế có bố trí các đường tàu hỏa chạy qua. Tùy theo số lượng của các đường tàu hỏa bên dưới chân đế mà chia ra làm 3 loại: 1 đường tàu, 2 đường tàu, 3 đường tàu. Khi đó khoảng sáng gầm (khoảng không dưới chân đế) phải thỏa mãn theo yêu cầu của tiêu chuẩn kích thước kết cấu công trình.
Khẩu độ của chân đế theo tiêu chuẩn thường chọn là 6m, 10,5m và 15,3m (tương ứng 1 đường tàu, 2 đường tàu, 3 đường tàu). Khổ đường ray của cần trục chân đế dùng trong xây dựng và lắp ráp phần lớn dùng là: 10m, đôi khi 6m. Với chân đế trên đốc nổi (ụ nổi) là 3,5m ÷ 4,5m.
Cơ sở của chân đế căn cứ vào kết cấu chung của cần trục để quyết định. Nó thường phụ thuộc vào kích thước phần quay, số bánh xe di chuyển, áp lực cho phép lên bánh xe và được kiểm tra từ điều kiện ổn định.
Chân đế có kết cấu như hình 4.12, 4.13, 4.14a và hình 2.2a (chương 2 phần II) dùng cho các cần trục có mâm quay, chân đế có kết cấu như hình 2.2b, 4.14 (b – e) dùng cho các cần trục có cột quay.
Chiều cao chân đế thường từ 6m ÷ 10m. Dựa vào điều kiện sản xuất chân đế thường làm có độ nghiêng để tăng tầm nhìn từ buồng lái cần trục (ví dụ: chân đế của các cần trục dùng trong xưởng đóng tàu để phục vụ các tàu cỡ lớn).
Ở các chân đế 1 đường tàu thì trục quay của cơ cấu quay đặt ở giữa chân đế. Ở các chân đế 2 đường tàu thì trục quay của cơ cấu quay đặt ở giữa hoặc đặt lệch. Đối với các chân đế 3 đường tàu thì đôi khi trục quay của cần trục được thực hiện ở dạng di động.
Ray đỡ phần quay: khi cơ cấu quay của cần trục đặt trên mâm quay thì đường ray được làm thành dầm vòng – gọi là ray vòng. Khi cơ cấu quay đặt trên cột quay, để đỡ phần quay người ta dùng dầm ngang ở trong 2 mặt phẳng (hình 4.14 b – d).
Số lượng chân đỡ của chân đế: theo số lượng chân của chân đế người ta chia ra: chân đế loại kết cấu 4 chân; chân đế loại kết cấu 3 chân. Đặc điểm của kết cấu chân đế loại 3 chân:
*) Ưu điểm: + Áp lực lên chân không phụ thuộc vào sự chênh lệch về độ lún của đường,
+ Khả năng chạy trên đường vòng tốt, + Kết cấu đơn giản gọn nhẹ hơn loại 4 chân.
*) Nhược điểm:
+ Kém ổn định hơn so với loại 4 chân đỡ, các cần trục lớn thường không dùng kết cấu 3 chân.
Kết cấu thép chân đế được cấu tạo theo kiểu dàn, kiểu tấm có các thanh giằng chéo hoặc kết cấu hộp. Chân đế hình hộp do cấu tạo có đủ độ cứng ở tất cả các phương nên không cần thanh giằng chéo ở mặt bên. Đối với kết cấu hình hộp người ta hay dùng cấu kiện dập cong do đó việc chế tạo được đơn giản và rẻ tiền hơn. Bề dày thành mỏng kết cấu hình hộp của chân đế chọn theo điều kiện ổn định, chiều dày tấm thường từ 5mm ÷ 8mm. Độ ổn định của kết cấu được
bảo đảm bằng cách đặt các nẹp tăng cứng. Trọng lượng của chân đế hình hộp giảm được 30% so với chân đế kiểu dàn.
Do các tải trọng thực tế tác dụng lên các bánh xe của cần trục chân đế và khảo sát độ mấp mô của đường ray cần trục cho thấy rằng: tải trọng lớn nhất tác dụng lên một bánh xe lớn hơn các tải trọng trong thuyết minh tính toán 1,5 ÷ 1,6 lần; còn độ mấp mô của đường khi móng bằng bê tông cần phải lấy bằng h = 12mm, khi đường có tà vẹt đặt trên balát thì lấy h = 24mm.
§4.2.TẢI TRỌNG TÍNH TOÁN VAØ CÁC TỔ HỢP TẢI TRỌNG TÍNH TOÁN KẾT CẤU KIM LOẠI CỦA CẦN TRỤC CHÂN ĐẾ TOÁN KẾT CẤU KIM LOẠI CỦA CẦN TRỤC CHÂN ĐẾ
Các tải trọng tính toán của kết cấu kim loại cần trục chân đế và các tổ hợp tải trọng tính toán của chúng được trình bày trong bảng 4.2. Để tìm tải trọng lớn nhất tác dụng lên các cấu kiện riêng biệt cần phải khảo sát cần trục ở các tầm với và góc quay khác nhau. Có thể thấy các cấu kiện riêng biệt của kết cấu có thể có tải trọng lớn nhất ngay cả khi cần trục không chịu tải.
4.2.1. Tổ hợp tải trọng tính toán kết cấu thép cần trục chân đế:
Bảng 4.2-Tải trọng tính toán và các tổ hợp tải trọng
tính toán kết cấu kim loại của cần trục chân đế, (bảng III.3.1).[05].
Trường hợp tải trọng I II III [σ] = σrk/nI [σ] = σc/nII [σ] = σc/nIII Tổ hợp tải trọng Tải trọng Ia Ib1 Ib2 Ic Id IIa IIb1 IIb2 IIc IId III Trọng lượng phần quay G1 G1 G1 G1 G1 G1 G1 G1 G1 G1 G1 Trọng lượng phần không quay G2 G2 G2 G2 G2 G2 G2 G2 G2 G2 G2 Trọng lượng hàng và thiết bị mang hàng G3 QЭ QЭ QЭ QЭ G3 Q Q Q Q G3 G3 Hệ số động ψ ψI − − − − ψII − − − − − Góc nghiêng của cáp treo hàng − − αI αI βI 0,5αI αK αII − αII βII αII − Hệ số va đập khi di chuyển − − − − KT’= 1,1 − − − − KT = 1,2 − − − − 0,5 tt qt F − − − − tt qt F − − Lực quán tính tiếp tuyến và ly tâm khi khởi động và hãm cơ cấu quay − − − 0,5 lt qt F − − − − lt qt F − − Lực quán tính khi khởi động và hãm cơ
cấu thay đổi tầm với −
0,5 tv qt F 0,5 tv qt F − − − tv qt F Fqttv − − − Lực quán tính khi khởi động và hãm cơ cấu di chuyển − − − − 0,5 dc qt F − − − − dc qt F −
Tải trọng gió − − − − − − − − − − PgIII
Các tổ hợp tải trọng tính toán kết cấu thép cần trục chân đế tương ứng với sự làm việc của các cơ cấu cần trục.
*) Tổ hợp Ib1, Ib2, IIb1, IIb2 – Cần trục đứng yên chỉ có một cơ cấu thay đổi tầm với làm việc;
*) Tổ hợp IC, IIC – Cần trục đứng yên chỉ có một cơ cấu quay làm việc;
*) Tổ hợp Id, IId – Cần trục không mang hàng chỉ có một cơ cấu di chuyển làm việc.
4.2.2. Tải trọng tính toán kết cấu thép cần trục chân đế:
Bảng 4.3 – Hệ số động học Bảng 4.4 – Góc nghiêng của cáp treo hàng
khi nâng ψψψψ, (B.19.2).[11] theo phương thẳng đứng, (B.19.3).[11]
Trường hợp tải trọng I II
Góc nghiêng để tính công suất động cơ
Chế độ làm việc
của cần trục ψI ψII
Kiểu cần trục
αI βI αII βII αđc βđc Trung bình − 1,3 Gầu ngoạm 6,5 5,5 17 15 5,5 5,0 Nặng 1,3 1,5 Móc câu 5,0 4,5 13,5 12 4,5 4,0 Rất nặng 1,4 1,6 Lắp ráp − − 6,0 6,0 3,0 3,0
αI = (0,3 ÷ 0,5) αII
Có thể tham khảo thêm bảng (14.5).[01] và bảng (14.6).[01].
Bảng 4.4’ – Góc nghiêng của cáp treo hàng theo phương thẳng đứng, (B.14.6).[01]
Trường hợp tải trọng I Trường hợp tải trọng II
Trong mặt phẳng nâng αI Trong mặt phẳng thẳng góc α”I Trong mặt phẳng nâng αII Trong mặt phẳng thẳng góc α”II Chế độ làm việc của cần trục Độ Nhẹ 4 4 8 8 Trung bình 5 5 10 10 Nặng 6 6 12 12 Rất nặng (dùng gầu ngoạm) 7o30’ 7o30’ 15 15 Chú thích: Khi tính theo trường hợp tải trọng II, cần phải lấy hoặc là αII với α”II = 0; hoặc là α’II với α”II = 0; hoặc cùng lấy 0,7α’II và 0,7α”II.
1) Hệ số động học khi nâng hàng chọn theo bảng 4.3.
2) Góc nghiêng của cáp treo hàng theo phương thẳng đứng chọn theo bảng 4.4 hoặc 4.4’.
αI, αII – Góc nghiêng của cáp treo hàng so với phương thẳng đứng trong mặt phẳng nâng hạ cần theo hướng tăng tầm với;
(– αI, – αII) – Góc nghiêng của cáp treo hàng so với phương thẳng đứng trong mặt phẳng nâng hạ cần theo hướng giảm tầm với;
βI, βII – Góc nghiêng của cáp treo hàng so với phương thẳng đứng trong mặt phẳng vuông góc với mặt phẳng nâng hạ cần;
3) G3 – Trọng lượng của thiết bị mang hàng (cụm móc câu, gầu ngoạm … ) 4) Các hệ số va đập khi di chuyển trên đường ray: KT’ = 1,1; KT = 1,2 5) Các tải trọng quán tính: tải trọng quán tính tiếp tuyến tt
qt
F , tải trọng quán tính ly tâm lt
qt
F , tải trọng quán tính khi thay đổi tầm với tv qt
F và tải trọng quán tính khi di chuyển dc qt F
Khi tính kết cấu theo sức bền, các tải trọng trên được xác định khi khởi động hoặc hãm đột ngột, có nghĩa là giá trị của lực quán tính khi quay và khi thay đổi tầm với cần tính với giá trị lớn nhất (gấp đôi).
6) Tải trọng gió tác dụng lên kết cấu máy trục xác định theo chương 2 phần I,
7) Khi tính toán sức bền đối với cần trục chân đế dùng gầu ngoạm, tổ hợp tải trọng IIa chọn trọng lượng hàng nâng là 1,1Q; đối với hàng ẩm, hàng dính có thể chọn 1,25Q.
8) Trọng lượng của cần trục chân đế G phụ thuộc chủ yếu vào mômen hàng Q.R ở tầm với lớn nhất Rmax. Tăng giá trị mômen hàng Q.R sẽ làm giảm giá trị tương đối của trọng lượng cần trục trên một đơn vị mômen
hàng. R Q G g . = (kN/kN.m) Ví dụ như khi Q.R = 10000 kN.m thì g = 0,4 (kN/kN.m); còn khi Q.R = 2500 kN.m thì g = 0,6 (kN/kN.m) và khi tiếp tục giảm Q.R thì g tăng nhanh. Về mặt định tính thì tính quy luật như thế xảy ra đối với trọng lượng bản thân của can trục chân đế G. Trong đó trị số g của cần trục chân đế cần thẳng là nhỏ nhất, cần có vòi và giằng cứng là nặng nhất (g lớn).
*) Trọng lượng chân đế thường chiếm 20 ÷ 30% trọng lượng toàn cần trục. Ở đây tỷ lệ phần trăm lớn đối với các cần trục có sức nâng nhỏ và ngược lại những cần trục có sức nâng lớn thì tỷ lệ đó nhỏ.
*) Giá trị trọng lượng hàng tương đương khi tính kết cấu thép theo sức bền mỏi có thể chọn theo số liệu của nhà máy chế tạo cần trục mang tên C.M.KIROV (Liên xô):
+ Cần trục dùng móc câu chế độ làm việc nặng: QЭ = 0,85Q, + Cần trục dùng gầu ngoạm chế độ làm việc rất nặng: QЭ = Q,
Sự nghiên cứu mang tính chất thống kê tầm với khai thác của cần trục ở cảng cho thấy rằng tầm với có xác xuất sử dụng lớn nhất là (0,7 ÷0,9)R khi cần trục có mang tải và (0,3 ÷0,4)R khi cần trục không mang tải.
§4.3.ĐẶC ĐIỂM TÍNH TOÁN KẾT CẤU KIM LOẠI CỦA CẦN TRỤC CHÂN ĐẾ CHÂN ĐẾ
4.3.1- Đặc điểm tính toán cần.