CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY
2.3.5 Tính toán và xác định các kích thước cơ cơ bản của thang
2.3.5.2 Tính toán mặt đế
Mặt đế phải đảm bảo nhiệm vụ truyền đều tải trọng từ cột lên móng, phù hợp với sơ đồ tính toán của thanh, thuận tiện cho việc lắp ráp.
Vì đây là thân cột rỗng, nên khoảng cách giữa các thanh lớn. Chân cột được thiết kế riêng rẻ cho mỗi nhánh, xem mỗi chân cột chịu lực nén đúng tâm với Fnh = 10674,5 N. kết cấu toàn bộ chân cột gồm các bộ phận: bản đế, dầm đế và các sườn. Các bản đế mỗi chân cột được liên kết với một bản đế lớn gọi là dầm móng. Các dầm đế và sườn phân phối tải trọng từ chân cột ra bản đế, đồng thời là gối đỡ cho bản đế khi chịu uốn do phản lực từ móng lên. Làm tăng độ cứng vững cho bản đế cũng như toàn bộ cột. Nhờ có kết cấu dầm đế và sườn mà bản đế làm việc nhẹ nhàng hơn, mỏng hơn và tải trọng phân bố lên móng đều đặn hơn, các dầm đế và sườn hàn vào chân thân cột.
Đối với chân của nhánh cột chịu lực nén đúng tâm, diện tích bản đế Abđ của nhánh cột được xác định theo cường độ tính toán về nén cục bộ được xác định theo công thức: [4-tr.148]
Abủ
n cb R m
N
³ . Trong đó:
N = 10674,5 (N): lực dọc trục tính toán của cột.
Rn: cường độ chịu nén tính toán. Giả thiết cột đặt trên nền là bê tông cứng mác 200. Rn = 90 daN/cm2.
mcb: hệ số tăng Rn khi nén cục bộ:
bd m
cb A
m = A
Với Am là tiết diện móng, Abđ là diện tích bản đế. Lúc đầu chưa biết diện tích mặt đế nên giả thiết lấy mcb =1.
11,86 90
. 1
45 , 1067
. = =
³
n cb
bd m R
A N .
Chọn bản đế vuông a=b= 30 cm.
Kiểm tra ứng suất mặt tiếp xúc bản đế với đầu cột theo công thức:
cb
bd
d R
A N £
= s
a b
Hình 2.17: Keát caáu nuùt goái
11,86 1,186 30
. 30
5 ,
10674 = =
d =
s daN/cm2.
Vậy sd = 1,186 daN/cm2 < Rcb = 90 daN/cm2.
Dưới tác dụng của sd các ô bản đế bị uốn cong. Momen uốn tính cho ô có kích thước lớn hơn, theo sơ đồ bản đế được quy đổi ra bản kê ba cạnh (a2, b2); (a2
là chiều dài biên tự do, b2 là chiều dài cạnh được liên kết vuông góc với cạnh tự do).
Momen bản đế Mbđ được xác định theo công thức:
Mbủ = a.s.d2
d: là nhịp tính toán của ô bản;
a: lấy theo bảng 4-11 [2-tr149] phụ thuộc vào tỷ số b2/a2. Ơû đây:
a2 =30. 2 =42,42 cm b2 = 21,21
2
30 = cm.
suy ra:
0,5
2 2 = a b
Ta được a = 0,06.
Mbủ = 0,06.1,186.42,422 = 128,05 daN/cm2.
Chọn thộp tấm cú bề dầy 4á20 mm, theo TOCT380-71*BCT3kp2 cú R = 2150 daN/cm2.
Bề dầy bản đế xác định theo công thức:
0,59 2150
. 1
05 , 128 . 6 .
6 = =
= R
Mbd
bd g
d cm
Laáy d = 6mm.
Các bản đế được liên kết lên trên một dầm móng bằng các bulông hoặc hàn, diện tích toàn bộ dầm móng xác định theo công thức:
n cb
bd m R
A N
³ .
N: là trọng lượng thang nâng vật và vật mang gây ra.
N = 75885,6 + 10000 = 85885,6 N Trong đó : Q0 = 75885,6 N là tải trọng di động:
Suy ra:
95,42 90
. 1
56 , 8588 =
bd ³
A cm2.
Dầm móng được tiếp xúc với mặt đất (bêtông cứng mác 200) bằng hai dầm thép, diện tích tiếp xúc của mỗi dầm là S³ 47,71 cm2.
Chọn khoảng cách hai dầm với dàn làm bằng thép có chiều cao thân 330.
thép có các thông số kích thước sau:
Hình 2.18: Thép góc Chieàu cao h = 330 mm.
Chiều rộng b = 105 mm.
Chiều dày thân d = 7,0 mm.
Bán kính lượn trong R = 13 mm.
Bán kính lượn chân r = 5,0 mm.
Momen quán tính Ix = 7980 cm4. Iy = 410 cm4. Bán kính quán tính ix = 13,1 cm.
iy = 2,97 cm.
z0 = 2,59 cm.
Diện tích mặt cắt ngang Att =46,5 cm2. Trọng lượng 1m là 365 N.
Khoảng cách tâm hai dầm xác định theo công thức: [4-tr.149]
B = h + 2ddủ + 2C (2.10) Trong đó:
- h = 1160 mm: là kích thước cột;
- ddđ = 7 mm: là bề dày dầm đế;
- C: là độ nhụ cụngxon của bản đế, với C Ê 100 á 120 mm, chọn C = 100 mm.
Vậy (2.20) Û B = 1160 + 2.7 + 2.100 = 1374, lấy B = 1400 mm.
Để thang máy đứng vững và đảm bảo không bị lật trong khi làm việc ta bố trí chiều dài của dầm L = 2400 mm.
Giả thiết bề rộng thang là 1,2m trọng lượng vật nâng và thiết bị nâng vật gây ra một momen đối với tâm cột là:
Mx = Q0.h
h: là khoảng cách từ tâm thang đến tâm cột.
h = 600 + 430 = 1030 mm.
M =10000.1030 = 10300000 Nmm = 103000 daNcm.
Kiểm tra lại chân cột dưới tác dụng của hợp lực N, M.
Chân cột sẽ chịu nội lực nguy hiểm nhất. Ứng suất dưới dầm móng xác định theo công thức:
mcb Rn L
B M L B
N .
. . 6
. 2
max = + £
s
2,21
240 . 5 , 10 . 2
103000 .
6 240 . 5 , 10 . 2
56 , 8588
max = + 2 =
s daN/cm2
Vậy smax < g.R = 90 daN/cm2. 2.3.6 Lựa chọn và tính toán cabin:
a) chọn khung cabin thang máy:
Khung cabin là cấu trúc khung xương thép đỡ lấy toàn bộ tải trọng cabin. Do tính chất cấu tạo của thang ta thiết kế cabin được bố trí bên ngoài khung cột thang, neõn ta boỏ trớ keỏt caỏu khung cabin nhử (hỡnh 2.15).
Khung cabin bao gồm: dầm ngang phía trên để gánh (đỡ lấy) toàn bộ tải kể cả trọng lượng cabin, hai dầm dứng hai bên để liên kết dầm trên với dầm dưới và dầm đỡ bên dưới (chỉ làm việc khi bị đứt cáp tức là lúc cabin tỳ lên bộ đệm).
Ngoài ra cabin thang còn được bao bọc bởi các góc xung quanh (ở đây vách cabin ta dùng lưới thép), các rơ le an toàn phía dưới. Các thanh dằn hai bên hông của cabin có tác dụng giảm bớt một phần tải tác dụng lên dầm ngang bên dưới cabin, các thanh này có thể có chiều dài khác nhau, bố trí không đối xứng tuỳ từng trường hợp miễn sao nó giảm nhẹ bớt điều kiện làm việc nặng nhọc của khung sàn càng nhiều càng tốt.
1
3
2
5
6 4
Hình 2.19: Keát caáu khung cabin
1. dầm trên, 2. dầm dưới, 3. các thanh dọc, 4. các thanh dằn hông, 5. sàn cabin, 6. tấm bững dưới.
b) Tính toán mặt sàn:
Mặt sàn của cabin là một hệ thống bố trí song song với cạnh ngắn của sàn công tác gọi là dầm sàn. Các mặt sàn này trực tiếp đỡ các bản sàn, chịu tác dụng của các tải trọng tác dụng lên bản sàn. Bản sàn làm việc như một bản kê.
Khi tải trọng tác dụng lên bản sàn thì bản sàn chịu uốn và bị biến dạng vừng. Nhưng cỏc đường hàn liờn kết bản sàn với dầm giữ khụng cho bản sàn biến dạng tự do và ngăn cản biến dạng xoay của các bản tại các gối (ở chỗ bản sàn hàn vào nhau).
Hình 2.20 Sàn cabin
Momen lớn nhất giữa nhịp của bản được xác định theo công thức:
Pl H f
M .
2 .
max = - [4 – tr.75]
Trong đó:
l – là nhịp tính toán của bản (l=1,2m).
f – là độ vừng của bản do tải trọng qc và lực kộo H gõy ra, xỏc định theo công thức : [4-tr.75]
f = f0. +a 1
1 . (2.11)
Ở đõy f0 – là độ vừng ở giữa nhịp do riờng tải trọng qc gõy ra:
f0 =
I E
l qc
1 4
384 . . 5
Trong đó:
E1 = 2 1 v
E
- với thép v = 0,3 1 26 2,26.106
3 , 0 1
10 . 06 ,
2 =
= -
E daN/cm2
(2.11) ị 5 10 . 26 , 2 . 384
120 . 16 , 4 . 5
6 4
0 = =
f cm.
Ở đây:
qc = 4,16 120 500= l =
P daN/cm.
Từ công thức:
(1 )2 3 0÷2 ứ ỗ ử è
= ổ
+a d
a f
Với f0 = 5 cm và d = 0,8 cm ta tính được a = 4,3 Từ đây suy ra:
f = 0,94 3 , 4 1 . 1
5 =
+ cm.
Lực kéo tác dụng tại gối tựa của bản xác định theo công thức:
p . .a
2 2
l
H = E [4– tr.76]
.4,3 6065,02 120
10 . 06 , 2 . 14 , 3
2 6
2 =
=
H daN =60650,2 N
Vậy momen cực đại là:
Mmax = 6065,02.0,94 2
120 .
5000 - =242988,81 Ncm.
Độ bền của bản được tính như một cấu liệu chịu uốn chịu kéo đồng thời.
Được xác định theo công thức : R
W M A
H max g.
s = + £ [4 – tr.76]
Ở đây:
A- là diện tích tiết diện cắt ngang của thanh thép A = 10,7 cm2. W- momen choỏng uoỏn cuỷa tieỏt dieọn:
Wx = 28,5 68 , 2
4 , 76
max
= y =
Ix cm3.
- Hệ số làm việc g = 1.
- R = 20,5 kN/cm2. Suy ra:
13972,03 5
, 28
89 , 236657 7
, 10
2 ,
60650 + =
s = N/cm2
Vậy s =13,972 kN/cm2 < g.R = 20,5 kN/cm2. Với bản thép đã chọn hoàn toàn đủ bền.
Chọn bản sàn được làm bằng thép BCT3pC2, dùng que hàn 42 có Rgh = 18 kN/cm2, chọn b = 0,7.
Đường hàn liên kết bản sàn với dầm chịu lực H, chiều cao đường hàn được xác định theo công thức: [4 – tr.76].
.1 4,81 1800
. 7 , 0
02 , . 6065
. = =
= f
R h H
gh
h b cm.
Laáy h = 5 cm.