Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cầu trục lắp gầu ngoạm
lời nói đầu
Máy nâng vận chuyển là một trong những phơng tiện quan trọng của việc cơ
giới hoá các quá trình sản xuất trong các ngành kinh tế quốc dân.Trong khi các nớc
tiên tiến ngày càng phát triển mạnh mẽ về ngành máy vận chuyển, ngành máy nâng
vận chuyển đã trở thành một ngành lớn về chế tạo máy, có tính độc lập.
Đứng đầu về nhu cầu tăng nhanh trong máy nâng vận chuyển phải kể đến cầu
trục và cầu trục tháp.Trong đó cầu trục cũng đợc sử dụng rộng rãi trong các nhà kho
của bến bãi,nhà máy,phân xởng để di chuyển,nâng hạ hàng hoá,máy móc và những
công việc nặng nhọc.Nó còn có ý nghĩa quan trọng về phơng tiện giảm nhẹ lao động
nặng nhọc cho công nhân và tiếp tục nâng cao năng suất,đáp ứng nhu cầu kĩ thuật hiện
đại trong các ngành kinh tế quốc dân.
Hiện nay, nớc ta cũng có nhiều trung tâm nghiên cứu cũng nh các nhà máy đã
và đang nghiên cứu,chế tạo các loại cầu trục với các kích thớc,tải trọng và chế độ làm
việc khác nhau để đáp ứng nhu cầu đa dạng và phong phú của ngành công nghiệp.Vì
vậy chế tạo và thiết kế cầu trục cũng phát triển không ngừng.
Em rất vinh dự đợc bộ môn giao cho đề tài tốt nghiệp với nội dung: Tính toán
thiết kế cầu trục tải nâng 10T, khẩu độ 16m).Trong đó nhiệm vụ cụ thể của em là:
- Thiết kế tổng thể
- Thiết kế kết cấu thép cầu trục
Do thời gian và trình độ còn có hạn nên đề tài này không tránh khỏi những thiếu
sót. Rất mong thầy cô cùng các bạn đóng góp ý kiến, phê bình để đề tài đợc hoàn
chỉnh.
Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ tận tình của cô giáo Nguyễn Thị Tâm và
các thầy cô giáo trong bộ môn Máy Xây Dựng đã giúp em hoàn thành đề tài này!
Hà nội ngày tháng năm 2005
Sinh viên thực hiện
Trần Văn Tuấn
SV: Trần Văn Tuấn Lớp:Cơ giới hoá - K41
-5-
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cầu trục lắp gầu ngoạm
- Rất nặng: có tải nâng lớn hơn 80 tấn
Dựa vào chế độ làm việc: Cầu trục chia làm các loại sau.
- Chế độ làm việc nhẹ: Đặc điểm của chế độ này là hệ số sử dụng tải trọng
thấp (k
Q
=0,5) ,cờng độ làm việc nhỏ , trung bình CĐ = 15%, số lần mở
máy trong một giờ ít(dới 60 lần)
- Chế độ làm việc trung bình: Đặc điểm của chế độ này là hệ số sử dụng tải
trọng (k
Q
) đạt khoảng 0,75; vận tốc làm việc trung bình; cờng độ làm việc
CĐ=25%; số lần mở máy trong một giờ đến 120 lần
- Chế độ làm việc nặng: Đặc điểm của chế độ này là hệ số sử dụng tải trọng
cao (k
Q
=1)
, vận tốc làm việc lớn, cờng độ làm việc CĐ=40%, số lần mở
máy trong một giờ đến 240 lần
- Chế độ làm việc rất nặng: Đặc điểm của chế độ này là hệ số sử dụng tải
trọng k
Q
luôn luôn bằng 1, vận tốc cao, cờng độ CĐ = (40 ữ 60)% , số lần
mở máy trong mộy giờ đến 360 lần
Dựa vào dạng kết cấu thép: Chia làm các loại sau
- Cầu trục một dầm
- Cầu trục hai dầm
Dụa vào công dụng: chia ra làm các loại sau
- Cầu trục công dụng chung
SV: Trần Văn Tuấn Lớp:Cơ giới hoá - K41
Trong đó nhiệm vụ cụ thể của em là:
Tổng quan về cầu trục có tải trọng nâng lớn hơn 10(T)lắp gầu ngoạm
Lựa chọn phơng án thiết kế
Tính toán thiết kế tổng thể cầu trục
Tính toán thiết kế kết cấu thiép dầm chính ,dầm đầu
Tính toán liên kết, mối nối, mặt bích, lan can. . .
Quy trình chế tạo kết cấu thép dầm chính, dầm đầu
Lắp dựng cầu trục
SV: Trần Văn Tuấn Lớp:Cơ giới hoá - K41
-9-
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cầu trục lắp gầu ngoạm
Kiểm, tra thử tải, kết luận
Ta đa ra một số phơng án thiết kế cầu trục nh sau
I.1.Phơng án dầm chủ.
1.Phơng án I: Cầu trục hai dầm chủ dạng dàn
1.1 Cấu tạo:
Hình 2.1
SV: Trần Văn Tuấn Lớp:Cơ giới hoá - K41
-10-
2
1
3
6
5
4
7
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cầu trục lắp gầu ngoạm
4. Hành lang đi lại
5. Xe con
SV: Trần Văn Tuấn Lớp:Cơ giới hoá - K41
-12-
1
2
3
45
6
7
8
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cầu trục lắp gầu ngoạm
6. Gầu ngoạm
7. Cơ cấu di chuyển cầu
2.2. u nhợc điểm
u điểm:
+ Do có mặt cắt dạng hộp nên độ cứng ngang tốt
+ Có mặt cắt thay đổi theo chiều dài do đó tiết kiệm đợc vật liệu, giảm nhẹ
trọng lợng dầm
+ Rễ chế tạo
+ Sử dụng rộng rãi và thuận tiện cho khai thác
+ Sử dụng đợc các cụm bánh xe tiêu chuẩn
+ Giảm nhẹ trọng lợng dầm
Nhợc điểm:
+ Trọng lợng bản thân cầu lớn
3.Phơng án III: Cầu trục hai dầm chủ tổ hợp chữ I
3.1 Cấu tạo:
SV: Trần Văn Tuấn Lớp:Cơ giới hoá - K41
-13-
Khẩu độ L = 16(m)
chiều cao nâng h = 8(m)
Tốc độ nâng V
n
= 10 (m/ph)
Tốc độ di chuyển cầu V
dc
=40 (m/ph)
Chế độ làm việc CĐ = 25%
Ta chọn phơng án 2 làm phơng án thiết (Hình vẽ 2.2)
II.2.phơng án dầm đầu.
1. Phơng ánI.
1.1. Kết cấu dầm đầu có dạng sau:
Hình 2.4
SV: Trần Văn Tuấn Lớp:Cơ giới hoá - K41
-15-
B-B
A-A
B
B
A
A
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cầu trục lắp gầu ngoạm
1.2. u - nhợc điểm.
u điểm:
+ Đảm bảo độ cứng vững theo các phơng
+ Tải nâng lớn
Nhợc điểm:
+ Chế tạo phức tạp
+ Trong thực tế ít sử dụng
3.1. Kết cấu dầm đầu có dạng sau :
Hình2.6
3.2. Ưu - nhợc điểm.
Ưu điểm:
+ Chịu lực tơng đối tốt theo các phơng
+ Kết cấu nhẹ
+ Chế tạo đơn giản
+ Giá thành giẻ
+ Có thể chế tạo hàng loạt
+ Sử dụng rộng rãi
Nhợc điểm:
SV: Trần Văn Tuấn Lớp:Cơ giới hoá - K41
-18-
A
A
B-B
A-A
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cầu trục lắp gầu ngoạm
+ Kết cấu tơng đói lớn
+ Gí công đòi hỏi kỹ thuật cao
4.Phơng án IV.
4.1. Kết cấu dầm đầu có dạng sau :
Hình2.7
4.2. Ưu - nhợc điểm.
Ưu điểm:
+ Chịu lực tơng đối tốt theo các phơng
+ Kết cấu nhẹ
+ Chế tạo đơn giản
+ Có thể chế tạo hàng loạt
Nhợc điểm:
Tính toán liên kết, mối nối, mặt bích, lan can. . .
Quy trình chế tạo kết cấu thép dầm chính, dầm đầu
Lắp dựng cầu trục
Kiểm, tra thử tải, kết luận
Ta chọn phơng án 3 làm phơng án thiết (Hình vẽ 2.6)
ChơngIII
Tính toán thiết kế tổng thể
SV: Trần Văn Tuấn Lớp:Cơ giới hoá - K41
-20-
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cầu trục lắp gầu ngoạm
Kết cấu kim loại của cầu trục là phần chiếm nhiều kim loại nhất trong toàn bộ
cầu trục. Vì thế để có khối lợng của cầu trục hợp lý cần phải thiết kế và tính đúng
phần kết cấu kim loại của nó .Ngoài vịêc phải bảo đảm độ bền khi làm việc kết cấu
kim loại cần phải dễ gia công ,đẹp , có giá thành thấp , bề mặt ngoài của kết cấu cần
phải đánh phẳng để dễ đánh gỉ và dễ sơn
2.1. Tính toán thiết kế tổng thể.
ở trên ta đã xác định đợc phơng án thiết kế kết cấu thép của dầu trục, từ yêu
cầu thiết kế là: Thiết kế cầu trục lắp gầu ngọam có khẩu độ L= 16(m), tải trọng
nâng Q=10(T), chiều cao nâng h = 9(m), vận tốc nâng V
n
= 10(m/ph), vận tốc di
chuyển cầu V
dc
= 40(m/ph), chế độ làm việc CĐ =40%
Ta định ra kết cấu thép tổng thể sơ bộ của cầu trục nh sau.
2.1.1. Đối với dầm chính.
Xác định chiều cao của dầm chính.
Chiều cao của dầm chính đợc xác định theo công thức (8.24,[1]).
H = (
18
dầm đầu bằng 1/2 chiều cao dầm chính H
0
=
2
1
H =
2
1
900 = 450 mm
Xác định khoảng cách tâm trục bánh xe di chuyển cầu
Khoảng cách tâm trục bánh xe di chuyển giá cầu đợc xác định theo công thức
kinh nghiêm, ([3]).
B (
5
1
7
1
ữ
)L ,(2)
Trong đó :
B- Khoảng cách tâm trục bánh xe di chuyển giá cầu, (m)
L- Khẩu độ của cầu trục, (m)
L = 16 m
Thay giá trị L =16 m vào công thức (2) ta có:
B (
5
1
7
gối tựa là L(khẩu độ của cầu trục). Dầm chịu lực chủ yếu là của xe con và tải trọng
(Q ) của hàng nâng
Hình 4.2
4.1.1.2. Tình hình chịu lực của dầm chính.
a. Tải trọng tĩnh(Q
t
):
- Đó là trong lợng bản thân của dầm chính(Q
dc
)
Tải trọng này có phơng là phơng thẳng đứng ,chiều từ trên hớng xống dới và ta
coinh nó phân bố đều trên suốt chiều dài dầm chính
- Để xét đến ảnh hởng của lực động trong quá trình làm việc, tải trọng tĩnh trong
tính toán(Q
tt
t
) đợc nhân với hệ số động lực học (
1
) .
Q
tt
t
=
1
. Q
dc
, N
Trong đó:
-
1
Trong đó:
- P
x
: áp lực của bánh xe do trọng lợng của xe lăn kể cả bộ phận mang G
0,
gây
ra , (N)
- P
Q
: áp lực của bánh xe do trọng lợng của vật nâng gây ra, N
P
Q
= k
2
.Q, N
Với:
- Q : Tải trọng hàng nâng, Q =10T = 100000 N
- k
2
: Hệ số điều chỉnh phụ thuộc chế độ làm việc của máy, (k
2
= 1.2)
Xác định tải trọng tác dụng lên các bánh xe:
Sơ bộ chọn sơ đồ để xác định tải trọng lên các bánh xe
Tải trọng lên bánh xe:
+ Khi không có vật nâng: Trọng lợng xe xem nh phân bố đều lên các bánh
xe, các bánh xe chịu tải trọng ít nhất P
min
P
1625
= 100000.
3200
1625
= 50781,25 N
- tải trọng do trọng lợng vật nâng tác dụng lên bánh A và bánh D là:
P
A
= P
D
= P
bd
.
2000
1000
= 50781,25.
2000
1000
= 25390,63 N
- Tổng tải trọng tác dụng lên bánh dẫn :
P
d
= Q.
3200
1575
= 100000.
3200
1575
= 49218,74
- Tải trọng do trọng lợng vật nâng tác dụng lên bánh C và bánh B là:
2
.P
D
+
4
0
G
= 1,2.25390,63 +
4
80000
= 50468,8 N
P
C
= P
B
= k
2
.P
C
+
4
0
G
= k
2
. P
B
+
= 45390,63 N
SV: Trần Văn Tuấn Lớp:Cơ giới hoá - K41
-26-
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cầu trục lắp gầu ngoạm
P
C
= P
B
= P
C
+
4
0
G
= P
B
+
4
0
G
= 24609,37 +
4
80000
= 44609,37 N
c. Tải trọng quán tính (P
qt
):
= 4500 N
+ Lực quán tính lớn nhất sinh ra khi hãm giá cầu( do trọng lợng của dầm chính)
P
qt
=
10.2
q
Trong đó :
q- Tải trọng phân bố đều trên suốt chiều dài dầm chính
q = k
1
L
G
dc
G
dc
- Trọng lợng dầm chính, G
dc
=37000 N
L - Khẩu độ cầu trục, L = 16000 mm
k
1
- Hệ số điều chỉnh, k
1
=1(tài liệu[1])
q = 1.
16000
37000
= 2,3 N/mm = 2300 N/m
SV: Trần Văn Tuấn Lớp:Cơ giới hoá - K41
q=2,3N/mm
16000
1575 1625
3200
A
B
R
A B
R
P
D
= 50468.8
C
P
= 49531.2
P
787.5
8000 8000
= 115.5 N/m
B
16000
A
R
A B
R
P
qt
= 4500 N
qt
P
) - P
C
[
)
2
1575
3200(
2
16000
] - q.16000.
2
16000
= 0
R
A
.16000 - 50468,8(
2
1575
2
16000
+
) - 49531,2[
)
2
1575
3200(
2
16000
+ q.16000 - R
A
R
B
= 50468,8 + 49531,2 +2,3.16000 63415,64
SV: Trần Văn Tuấn Lớp:Cơ giới hoá - K41
-29-
q=2,3N/mm
16000
1575 1625
3200
A
B
R
A B
R
P
D
= 50468.8
C
P
= 49531.2
P
787.5
8000 8000
Copyright: Tài liệu đại học ©