Động học cơ cấu nâng được tính thông qua hệ số động Ψ, tải trọng nâng được nhân với hệ số động. Hệ số động được xác định qua công thức gần đúng (1.06).[9]:
= 1 + 0,025 (2.26)
= 1 + 0,04 (2.27)
Trong đó: : Vận tốc nâng định mức của hệ thống nâng chính.
Hình 2.13: Biểu đồ phụ thuộc hệ số động vào tải trọng đối với cần trục ở chế độ làm việc trung bình. 1,3 1,2 1,1 1,0 50 100 150 200 250
Trang 21 Hệ số động ở hình 2.13 biểu đồ có giá trị đối với cần trục ở chế độ làm việc trung bình, chiều cao trung bình. Như vậy, nếu tải trọng càng tăng thì tốc độ nâng càng giảm. Nếu trọng lượng hàng luôn thay đổi thì khi tính toán sẽ tính theo tải trọng tương đương đ.
2.1.1.4. Các tải trọng tính toán:
2.1.1.4.1. Trọng lượng bản thân cổng trục G:
Trọng lượng sơ bộ của kết cấu kim loại của cổng trục có thể lấy theo trọng lượng của một cổng trục tương tự đã có trong thực tế, sau khi tính toán xong sẽ kiểm nghiệm lại. Tải trọng không di động do trọng lượng bản thân của kết cấu kim loại, cơ cấu di chuyển, buồng lái, dàn điện... gây ra. Để đơn giản cho việc tính toán, tải trọng do trọng lượng bản thân của kết cấu kim loại, của sàn lát, trục truyền của cơ cấu di chuyển được xem như phân bố đều dọc chiều dài kết cấu, còn tải trọng của cơ cấu di chuyển, buồng lái và các thiết bị điện được xem như đặt tập trung ở các tiết diện và tương ứng với điểm đặc của nó.
Trọng lượng khung chân cổng trên 1 m chiều dài, thường chọn bằng 0,2 ÷ 0,4 trọng lượng trên 1 m chiều dài dầm chính trên (tr.248).[9]:
= (0,2 ÷ 0,4) (2.28)
Trọng lượng bản thân kết cấu dầm chính trên của cổng trục không côngxôn chọn gần đúng tương tự như trọng lượng cầu trục cùng loại (cùng khẩu độ L và sức nâng Q).
đối với cổng trục dầm đơn, trọng lượng dầm chính phân bố đều trên một đơn vị chiều dài dầm, cho nên tải trọng gây ra bởi trọng lượng dầm chính được tính như sau:
= (2.29)
Đối với tổ hợp dầm đôi dạng hộp: chọn dầm tính phía bên cơ cấu di chuyển, là dầm chịu tải trọng lớn hơn. Tải trọng phân bố đều dọc chiều dài dầm đặt bên phía có cơ cấu di chuyển của cổng trục và cũng được xác định như trên.
2.1.1.4.2. Tải trọng nâng Q:
Trọng lượng hàng được chọn để tính kết cấu trọng lượng lớn nhất, là giá trị danh nghĩa của cổng trục. Tải trọng nâng Q bao gồm cả trọng lượng hàng và tải trọng thiết bị mang hàng (cụm puly móc, hoặc gầu ngoạm, hoặc...) (1.07).[9]:
Trang 22
= ( + ) (2.30)
Khi tính kết cấu theo độ bền mỏi (kiểm tra theo trường hợp tải trọng thứ nhất) thì trị số tính toán sẽ tính theo tải trọng tương đương (1.08).[9]:
đ = đ (2.31)
Trong đó: đ - hệ số tương đương hay hệ số thay đổi theo tải trọng. Trọng lượng hàng tính toán được tính theo tổ hợp tải trọng :
= . (2.32)
2.1.1.4.3. Trọng lượng xe nâng :
Trọng lượng xe tời cổng trục lựa chọn giống như đối với xe tời của cổng trục cùng loại, phụ thuộc vào sức nâng Q của cổng trục. Trọng lượng xe nâng hay palăng .
Hình 2.14: Đồ thị trọng lượng xe nâng và sức nâng cổng trục.
Trọng lượng xe nâng được xác định gần đúng bằng hai cách: tra theo đồ thị hình 2.14 hoặc chọn theo công thức kinh nghiệm (tr.216).[9]:
= 0,4 (2.33)
2.1.1.4.4. Tính tải trọng bánh xe: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
2.1.1.4.4.1. Tính tải trọng bánh xe ở cổng trục dầm đơn:
Dầm chính của cổng trục dầm đơn thường là thép định hình chữ I. Chân cổng và dầm chính thường là liên kết cứng. Thiết bị nâng là palăng tay kéo và palăng điện, và nó di chuyển trên cánh bản dưới của dầm chữ I.
Tải trọng di động bao gồm trọng lượng hàng nâng Q và trọng lượng palăng . Tải trọng này có phương là phương thẳng đứng với chiều từ trên xuống và di chuyển dọc dầm chính.
Trang 23
Hình 2.15: c, a) Palăng tay kéo. b) Palăng điện.
Tải trọng di động tính toán được tính như sau:
= ( + ) (2.33)
Ta có sơ đồ tính dầm chính như sau:
Hình 2.16: Sơ đồ lực tác dụng lên dầm chính của cổng trục dầm đơn.
Trong đó: , – tải trọng của bánh xe lên gờ dưới của dầm chính.
= + (2.34)
Ta có thể coi tải trọng phân bố đều vì khoảng cách hai bánh xe Lx ngắn và lực tập trung nằm trên mặt phẳng đối xứng giữa hai hàng bánh xe, cho nên ta có thể xem:
≈ ≈ 2 (2.35)
Tổng tải trọng của bánh xe chủ động của xe nâng lên dầm chính (hình 2.15b);
=( + )
0 (2.36)
Trong đó: n – số bánh xe chủ động của palăng;
– tổng số bánh xe của palăng.
2.1.1.4.4.2. Tính tải trọng bánh xe ở cổng trục dầm đôi:
Tải trọng lên bánh xe gồm có trọng lượng bản thân xe nâng và trọng lượng vật nâng Q. Trọng lượng xe xem như phân bố đều cho các bánh xe. Khi không có vật nâng các bánh xe chịu tải trọng ít nhất bằng (tr.192).[4]: RB q B Lbx 1 P P2 C A R A Bánh xe bị dẫn Bánh xe chủđộng
Trang 24
= 4 (2.37)
Khi có vật nâng tải trọng tác dụng lên các bánh xe sẽ không phân bố đều như hình 2.17.
Hình 2.17: a) Sơ đồ xác định tải trọng lên các bánh xe. b) Sơ đồ xác định tải trọng lên các bánh xe trên một dầm chính.
Các bước xác định tải trọng lên bánh xe (tr.192-193).[4]: Tổng tải trọng do trọng lượng vật nâng tác dụng lên bánh dẫn: = (2.38) Tổng tải trọng do trọng lượng vật nâng tác dụng lên bánh bị dẫn: = (2.39) Tải trọng tác dụng lên bánh D: = (2.40) = + (2.41) Tải trọng tác dụng lên bánh A: = − (2.42) = + (2.43) Tải trọng tác dụng lên bánh C: = (2.44) = + (2.45) Tải trọng tác dụng lên bánh B: = − (2.46) = + (2.47)
Bánh xe chịu tải trọng lớn nhất: Pmax là giá trị lớn nhất trong các tải trọng tác dụng lên các bánh A, B, C, D. 2 2 2 C D B A Q
Trang 25 Tải trọng của bánh xe là tải trọng do trọng lượng của xe nâng với vật nâng là tải trọng tập trung và đặt ở điểm tiếp xúc của bánh xe với đường ray. Tải trọng của bánh xe khi có hệ số điều chỉnh tính như sau (8.19).[4]:
Ở bánh xe D: = . + 4 (2.48)
Ở bánh xe C: = . + 4 (2.49)
Tải trọng của bánh xe C và D lên dầm khi không kể đến hệ số điều chỉnh: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Ở bánh xe D: = + 4 (2.50)
Ở bánh xe C: = + 4 (2.51)
Tổng tải trọng của bánh xe chủ động của xe nâng lên dầm chính (hình 2.15b);
= ( + )
0 (2.52)
Tải trọng tương đương lên bánh xe tính theo công thức (3.65).[4]:
= . . (2.53)
Trong đó: n – số bánh xe chủ động của xe nâng ; – tổng số bánh xe của xe nâng; kbx – Hệ số tính đến chế độ làm việc của cơ cấu (bảng 3.12).[4];
γ – Tính đến sự thay đổi của tải trọng, xác định theo (3.65a).[4].
2.1.1.4.5. Tính lực quán tính:
Lực quán tính lớn nhất sinh ra khi hãm cơ cấu di chuyển xe nâng và cổng trục. * Do khối lượng trọng hàng: Khi cổng trục đứng yên, nâng hàng từ mặt nền hoặc hãm khi hạ hàng với toàn bộ tốc độ, sẽ sinh ra lực quán tính , lực có vị trí tại bốn bánh xe nâng, có phương thẳng đứng và chiều hướng xuống (tr.5).[3]:
= . = . [( đ− ): ] = (2.54) Trong đó:
– Gia tốc nâng hạ hàng khi phanh, [m/s2
];
đ – Vận tốc nâng hạ hàng lớn nhất; – Vận tốc hàng khi phanh ( = 0);
– Vận tốc máy nâng;
Trang 26
* Khi cổng trục đứng yên, xe nâng đang mang vật nâng và di chuyển, tiến hành phanh xe nâng đột ngột, sinh ra lực quán tính . Lực quán tính này tác động lên kết cấu cổng trục từ bánh xe của xe nâng theo phương dọc cổng trục (tr.5).[3]:
= . = ( + ). [( đ− ): ] = ( + ) (2.55) Trong đó:
– Gia tốc của xe nâng khi phanh, [m/s2
];
đ – Vận tốc di chuyển lớn nhất;
– Vận tốc khi phanh xe nâng ( = 0); – Vận tốc di chuyển xe nâng;
t – Thời gian phanh của sự di chuyển xe nâng.
Lực quán tính này tác động đến dầm chính thông qua lực dính bám của bánh xe với đường ray. Nên khi xe nâng đang di chuyển ta tiến hành phanh hãm đột ngột xe nâng thì lực bám dính của bánh xe với với đường ray cũng chính là lực quán tính .
Ta có thể tính lực quán tính như sau:
= (2.56)
Trong đó: - Hệ số bám của bánh xe và đường ray, tra (bảng 3.7).[4]; Ngoài ra ta có thể tính lực quán tính theo cách khác (tr.210).[4]:
=17 (2.57)
Trong đó: - Tải trọng của bánh xe lớn nhất không kể đến hệ số điều chỉnh. * Do trọng lượng xe nâng và hàng: Khi cổng trục di chuyển và tiến hành hãm đột ngột cổng trục. Khi đó sinh ra lực quán tính theo phương ngang, chiều theo vào chiều di chuyển cổng trục. Lực quán tính này tác động lên kết cấu cổng trục từ bánh xe của xe nâng theo phương ngang và theo chiều di chuyển cổng trục: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
= . = ( + ). [( đ− ): ] = ( + ) (2.58) Trong đó: – Gia tốc của cổng trục khi phanh, [m/s2
];
đ – Vận tốc di chuyển cổng trục lớn nhất; – Vận tốc khi phanh cổng trục;
– Vận tốc di chuyển cổng trục;
Trang 27 Có thể xác định theo công thức (tr.210).[4]:
= 10+ (2.59)
* Do khối lượng cổng trục: Khi cổng trục di chuyển và tiến hành hãm cổng trục. Khi đó xuất hiện lực quán tính theo phương ngang, chiều theo vào chiều di chuyển cổng trục. Lực quán tính ngang được xác định khi tăng tốc hoặc phanh cổng trục từ (tr.5).[3] hay (1.09).[9]:
= . . = . . [( đ− ): ] = (2.60) Ngoài ra, ta có thể tính lực quán tính theo cách khác (tr.210).[4]:
= 10 (2.61)
Hình 2.18: Sơ đồ phân bố lực quán tính lên các dầm chính và xác định tải trọng phụ khi hàng treo mềm.
Khi tăng tốc hoặc phanh cổng trục một cách đột ngột, lực quán tính ngang sẽ được tính gấp hai lần giá trị định mức (1.10).[9]:
≈ 2 (2.62)
Lực quán tính ngang khi hãm cổng trục bị hạn chế bởi điều kiện bám của các bánh xe chủ động với đường ray theo (3.4).[9]:
≤ (2.63)
Trong đó: - Lực quán tính lớn nhất phát sinh khi hãm cổng trục; - Hệ số bám của bánh xe và đường ray, tra (bảng 3.7).[4];
⁄2 ⁄2
ℎ
Trang 28 - Tải trọng của toàn bộ cổng trục lên các bánh xe chủ động của cổng trục lên đường ray từ công thức (tr.144).[06]:
= = ( + + ) (2.64)
Trong đó: n – Số bánh xe chủ động của cổng trục; – Tổng số bánh xe của cổng trục;
– Tải trọng của cổng trục lên các toàn bộ các bánh xe.
* Lực quán tính do khối lượng xe nâng và hàng khi phanh cổng trục sẽ phân đều lên 2 dầm chính của cổng trục dầm đôi, ngoài ra lực quán tính của xe nâng và hàng còn gây ra tải trọng phụ thẳng đứng tác dụng lên mỗi dầm chính (1.11).[9]:
= ℎ
(2.65) Trong đó: ℎ - Chiều cao tính từ tâm đặt tải trọng xuống đầu ray của xe nâng.
2.1.1.4.6. Tính tải trọng gió:
Đối với cổng trục làm việc ngoài trời cần phải tính đến tải trọng gió. Tính tải trọng giótheo TCVN 4244 – 2005 (tr.44-51).[11]:
Tải trọng gió tác động lên mặt thẳng đứng: Pg = A.q.Cr (2.66) Tải trọng gió tác động lên mặt xiên một góc θ: Pg = A.q.Cr.sin2θ (2.67) Tải trọng gió tác động lên dầm dàn xiên một
góc θ: Pg = A.q.Cr.K2 = 50 1,7− ∉[0,35; 1] (2.68) (2.69) Trong đó: Ac - Diện tích chắn gió (m2 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
);
q = 0,613. - Tải trọng gió (N/m2) theo (6).[10] hoặc (tr.44).[11]; với V0 là tốc độ gió thiết kế (m/s);
Cr - Hệ số hình dáng kết cấu đang xét theo hướng gió, theo (bảng 2.1.2.4.1.4.1).[11];
θ - Độ lệch (≤90°) của trục dọc với hướng gió;
Sp - Diện tích các thanh giằng trong dầm dàn chiếu lên mặt phẳng chắn gió (m2
); S - Diện tích tất cả các thanh dầm dàn chiếu lên mặt phẳng chắn gió (m2
);
2.1.1.4.7. Tính lực bên (sườn) S:
Khi cổng trục di chuyển lệch sẽ làm phát sinh lực bên (sườn) S, lực bên S có phương ngang và vuông góc với đường ray di chuyển cổng trục, điểm đặt tại vị trí tiếp xúc giữa bánh xe cổng trục với đường ray.
Trang 29
Hình 2.19: Sơ đồ xe nâng đang ở vị trí đầu dầm.
- Khi tính theo độ bền (tr.217).[9]:
= 0,1 (2.70)
Trong đó: - là tải trọng lớn nhất lên bánh xe của cổng trục khi xe nâng đang mang hàng và đang ở vị trí đầu dầm.
Từ sơ đồ hình 2.19, lấy mômen theo điểm O ta tìm được phản lực N và tải trọng lớn nhất lên bánh xe của cổng trục khi xe nâng đang mang hàng Q:
= − + −( + )+ 2 + + (2.71)
Tải trọng nhỏ nhất tác dụng lên các bánh xe của chân đỡ khi xe nâng không mang hàng:
= + + + 2 + + (2.72)
Tải trọng tương đương lên bánh xe (3.65).[4]:
đ = . . (2.73)
Trong đó: kbx - Hệ số tính đến độ làm việc cơ cấu, tra (bảng 3.12).[4].
γ - Hệ số tính đến sự thay đổi tải trọng, tính theo công thức (3.65a).[4] với tỷ số .
= 12 1 + 1 1 +
(2.74)
- Khi tính theo độ bền mỏi (tr.217).[9]: L
Trang 30
= 0,1. (2.75)
Trong đó: = - Tải trọng trung bình lên các bánh xe (2.183).
Gọi , là lực cản chuyển động trên 2 đường ray. Khi > sẽ xuất hiện sự di chuyển lệch T, và T được tính như (tr.218).[9]:
= −2 (2.76) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Và lực bên S được tính như sau (tr.218).[9]:
= (2.77)
Theo qui phạm cho phép (tr.218).[9] chọn:
= (2.78)
Trong đó: = 0,05 khi L/B ≤ 2; = 0,1 khi L/B = 4; = 0,2 khi L/B ≥ 8.
Các giá trị trung gian của tỷ số L/B chọn theo qui luật tuyến tính (nội suy bậc nhất).
Hình 2.20: Sơ đồ cổng trục di chuyển lệch và xác định lực bên sườn S.
2.1.1.4.8. Tính lực xô ngang R:
* Lực xô ngang ở chân cổng do tác động của trọng lượng bản thân khi cổng trục không di chuyển; giá trị lớn nhất của lực xô ngang R sẽ không vượt quá lực ma sát
trượt các trục (chốt bản lề) và các chân đỡ hoặc giữa các bánh xe và đường ray ở phía chân cổng chịu tải trọng nhỏ nhất (2.1).[9].
≤ (2.79)
Trang 31 * Lực xô ngang ở chân cổng do tác dụng của lực dọc dầm chính: lực dọc T này là do lực quán tính của xe nâng khi phanh trên dầm chính cùng với tải trọng gió tác dụng lên xe nâng và hàng cùng theo chiều của lực quán tính hình 2.21. Do lực T tác dụng dọc dầm chính làm xuất hiện lực xô ngang ở chân cổng.
Đối với kết cấu cổng có 2 gối cố định (tr.240).[9]: (sơ đồ tính là kết cấu siêu tĩnh)
=2 (2.80)
= + ; = (2.81)
Hình 2.21: a) Sơ đồ xác định lực xô ngang R ở kết cấu cổng. b) Chuyển vị δ của cổng có 2 gối cố định.