Download miễn phí Tính toán kết cấu thép cần trục bánh xích 63 tấn
KẾT CẤU THÉP CẦN TRỤC BÁNH XÍCH 63 TẤN
I). Giới thiệu chung
Kết cấu thép của máy trục là một nhân tố quan trọng trong hoạt động lâu dài ở ngoài trời: chụi tải trọng gió, bảo và các tải trọng khác. Kết cấu thép là phần chụi tải để các cơ cấu maý làm việc bình thường.
Trong các máy trục, kết cấu kim loại chiếm 1 phần kim loai rất lớn. Khối lượng kim loại dùng cho kết cấu cần chiếm 60% - 80% khối lượng toàn bộ máy trục. Vì thế việc chọn kết cấu cần thích hợp cho kết cấu cần để sử dụng một cách kinh tế là quan trọng nhất.
Kết cấu cần của máy trục thường sử dụng thép định hình như thép ống, thép gốc hay thép tấm được nối với nhau bằng hàn hay đinh tán. Các loại thép này được chế tao bằng thép cacbon, thép hợp kim thấp hay bằng hợp kim nhôm.
1).Giới thiệu về kết cấu thép cần trục thiết kế:
Kết cấu cần gồm 1 tay cần cơ bản được liên kết với cần trục qua 2 khớp bản lề.
Tay cần lúc nào cũng nằm trên cần trục ngay cả khi di chuyển. Còn những đoạn tay cầm còn lại sẽ nằm bên ngoài và khi cần dùng trong những phạm vi khác nhau thì sẻ dung các đoạn cần đó. Các đoạn tay cần này được nối với tay cần cơ bản bằng các chốt.
Do kết cấu tay cần như vậy nên cần có thêm một thiết bị để gắn các cụm puly, vị trí treo cáp nâng cần và đồng thời chịu 1 phần lực tác dụng lên các thanh bụng.
Việc nghiên cứu tính toán ứng dụng kết cấu thép của máy có liên quan đến các ngành khoa học khác như: sức bền vật liệu, cơ học lý thuyết, công nghệ hàn . mặt khác kết cấu thép là phần chiếm nhiều kim loại nhất trong toàn bộ máy trục, vì thế để có khối lượng máy trục hợp lý cần thiết kế vả tính toán phần kim loại của nó.
Ngoài việc đảm bảo độ bền khi làm việc, kết cấu kim loại phải dễ gia công, chế tạo, đẹp và có giá thành tương đối, dễ bảo quản sửa chữa.
2. Các thông số cơ bản
C¸c kÝch thíc vỊ chiỊu dµi cÇn ®ỵc x¸c ®Þnh th«ng qua s liªn hƯ h×nh hc ®Ĩ ®¶m b¶o viƯc cÇn trơc c thĨ xp dì ®ỵc hµng trong tÇm víi cho phÐp.
ChiỊu dµi cÇn Lc =15m
Khi tÝnh to¸n kt cu thÐp ta x¸c ®Þnh t¹i 3 vÞ tri tÇm víi ng víi gc nghiªng nh sau:
· Rmax = 14,5 m =150 Q = 12,2T =11,70 = 50
· Rtb = 8,6 m =550 Q = 34T =49,80 =350
· Rmin = 4, 5m =800 Q = 63T =700 =620
3. Hình thức kết cấu.
Cần trục bánh xích CK là loại cần trục quay thay đổi tầm với bằng cách nâng hạ cần. Cần là một dàn có trục thẳng, tiết diện thay đổi theo chiều dài cần. Phần dưới của cần đặt trên bản lề cố định trên phần quay của kết cấu kim loại, đầu trên nối với palăng thay đổi tầm với. Vì thế cần được xem như một thanh đặt trên hai bản lề.
Đối với các cần trục có trọng tải lớn cần được chế tạo kiểu dàn với tiết diện ngang tứ giác. Thanh biên của các tứ giác đó được làm bằng thép góc. Để giảm nhẹ trọng lượng, cần được chế tạo theo kiểu dàn có độ cứng thay đổi.
4).Các thông số cơ bản của kết cấu thép cần:
ChiỊu cao cđa dàn ®ng chÝnh gi÷a nhÞp.
Ly H=1200 (mm)
ChiỊu dµi ®o¹n nghiªng C = 5m ly theo m¸y mu.
BỊ rng mỈt ngang cđa dàn b = 1200 mm
Khoảng cách giữa hai điệm tựa ở đầu dưới cần lấy trong khoảng:
II). Các trường hợp tải trọng :
Khi máy trục làm việc nó chịu nhiều loại tải trọng khác nhau tác dụng lên kết cấu: tải trọng cố định, tải trọng không di động, tải trọng quán tính theo phương thẳng đứng hay nằm ngang, tải trọng gió, tải trọng do lắc động hàng trên cáp, .
Khi tính thiết kế kết cấu kim loại máy trục của cần trục người ta tính toán theo 3 trường hợp sau:
1. Trường hợp tải trọng I:
Các tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên máy trục ở trạng thái làm việc bình thường. Dùng để tính toán kết cấu kim loại theo độ bền lâu. Các tải trọng thay đổi được tính quy đổi thành tải trọng tương đương.
2. Trường hợp tải trọng II:
Các tải trọng lớn nhất phát sinh khi máy trục làm việc ở chế độ chịu tải nặng nề. Dùng để tính toán kết cấu kim loại theo điều kiện bền và điều kiện ổn định.
3. Trường hợp tải trọng III:
Máy trục không làm việc nhưng chịu tác dụng của các tải trọng phát sinh lớn nhất.
Ví dụ: Trọng lượng bản thân, trọng lượng gió (bão), trường hợp này dùng để kiểm tra kết cấu theo độ, bền độ ổn định.
Ở trạng thái làm việc của cần trục người ta tổ hợp các tải trọng tác dụng lên máy trục và chia ra thành các tổ hợp tải trọng sau:
+).Tổ hợp Ia, IIa: tương ứng với trạng thái cần trục làm việc, cần trục đứng yên chỉ có một cơ cấu nâng làm việc, tính toán khi khởi động (hay hãm) cơ cấu nâng hàng, khởi động một cách từ từ tính cho Ia; khởi động (hãm) một cách đột ngột tính cho tổ hợp IIa.
+).Tổ hợp Ib, IIb: máy trục di chuyển có mang hàng đồng thời lại có thêm một cơ cấu khác đang hoạt động (di chuyển xe con, di chuyển xe tời, quay, thay đổi tầm với), tiến hành khởi động (hay hãm) cơ cấu đó một cách từ từ tính cho tổ hợp Ib; đột ngột IIb.
Kết cấu kim loại của cần chịu tải trọng nặng nề nhất tương đương với tập hợp tải trọng IIa. Khi cần trục đứng yên tiến hành nâng hàng từ mặt nền ở vị trí bất lợi nhất và tiến hành hãm hàng khi nâng phối hợp với chuyển động quay (các tải trọng tính gồm có: tải trọng không di động tính + tải trọng tạm thời tính khi treo trọng tải lớn nhất ở tầm với lớn nhất + lực quán tính ngang + tải trọng gió ở trạng thái làm việc). Do đó ta sử dụng trường hợp tải trọng IIa để tính kết cấu kim loại của cần.
III).Tỉ hỵp t¶i trọng vµ bảng tổ hợp tảii trọng:
1. Tỉ hỵp T¶i trng:
Theo yªu cÇu thit k cÇn trơc vỊ ® bỊn vµ ® ỉn ®Þnh, do vy ta tÝnh cho lo¹i cÇn trơc di chuyĨn b¸nh xÝch ng víi trng t¶i trngIIa, IIb. Để tÝnh kt cu kim lo¹i m¸y trơc ta dng ph¬ng ph¸p ng sut cho phÐp, theo công thức:
a).Tỉ hỵp T¶i trng IIa: t¬ng ng khi cÇn trơc ®ng yªn tin hµnh n©ng, h¹ mt c¸ch ®t ngt.
b).Tỉ hỵp T¶i trng IIb: cÇn trơc di chuyĨn c mang hµng h·m ®t ngt.
2. Bảng tải trọng tính toán:
Loại tải trọng Các trường hợp tải trọng
IIa IIb III
Trọng lượng bản thân cần, có tính đến
hệ số va đập
Trọng lượng hàng Q (kể cả thiết bị mang
hàng) tính đến hệ số động khi nâng
Lực căng trong cáp treo hàng
Lực quán tính ngang do trong lượng kết cấu
xuất hiện khi mở máy hay phanh cơ cấu
Lực quán tính ngang do trọng lượng hàng
cùng thiết bị mang
Tải trọng gió tác dụng lên kết cấu
IV). Các tải trọng tính toán:
1 ).Trường hợp tải trọng IIa:
Khi tính kết cấu kim loại cần của cần trục cần biết tất cả các loại tải trọng tác dụng lên nó như: tải trọng không di động, tải trọng tạm thời, lực quán tính, tải trọng gió, đồng thời lực trong dây cáp treo vật và dây cáp treo cần.
a ).Trong mặt phẳng nâng hạ
Gồm những phần riêng lẻ của kết cấu kim loại cần. Vì đây là loại cần lớn tải trọng do trọng lượng bản thân cần được xem như phân bố dọc theo chiều dài của cần, theo công thức (8.48) [1]:
Gc = qcl
http://s1.luanvan.co/qYjQuXJz1boKCeiU9qAb3in9SJBEGxos/swf/2013/06/26/tinh_toan_ket_cau_thep_can_truc_banh_xich_63_tan.n8sd9C4K3h.swf luanvanco /luan-van/de-tai-ung-dung-tren-liketly-30237/Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
ieäc vaø khoâng laøm vieäc ñaët phaân boá ñeàu ôû caùc maét cuûa daøn ngang. Taûi troïng gioù phaân boá ñeàu pg treân maët I cuûa daøn, theo coâng thöùc:
Pg = qo.n.c.g.b
Trong ñoù:
® qo: aùp löïc ñoäng cuûa gioù ôû ñoä cao 10 (m) so vôùi maët ñaát, ñoái vôùi:
+ Traïng thaùi laøm vieäc: qo = 25 KG/m2.
+ Traïng thaùi khoâng laøm vieäc: qo = 40 KG/m2.
® n: heä soá ñieàu chænh taêng aùp löïc phuï thuoäc vaøo ñoä cao so vôùi maët ñaát, tra baûng 1.6 [9] choïn n = 1.
® c: heä soá khí ñoäng hoïc, tra baûng 4.6 choïn c = 1,5.
® g: heä soá quaù taûi (tính theo phöông phaùp öùng suaát cho pheùp g = 1).
® b: heä soá ñoäng löïc, do ñaëc tính maïch ñoäng cuûa aùp suaát ñoäng cuûa gioù. Khi tính nhöõng chi tieát maùy truïc theo ñoä beàn chaéc: b = 1,5
Vaäy:
+ ÔÛû traïng thaùi laøm vieäc:
Pg = 253131,53131,5 = 56 (KG/m2)
+ ÔÛ traïng thaùi khoâng laøm vieäc:
Pg = 403131,53131,5 = 90 (KG/m2)
· Toaøn boä taûi troïng gioù taùc duïng leân caàn, coâng thöùc:
Wc = Pg 3Fc
Fc: dieän tích chaén gioù cuûa caàn.
Fc = 5,6 cm2
Do ñoù toaøn boä taûi troïng gioù taùc duïng leân caàn:
+ ÔÛ traïng thaùi laøm vieäc:
Wc = 5635,6 = 313 (Kg).
+ ÔÛ traïng thaùi khoâng laøm vieäc:
Wc = 5635,6 = 504 (Kg).
Taûi troïng gioù phaân boá ñeàu treân maët I cuûa caàn :
+ ÔÛ traïng thaùi laøm vieäc:
+ ÔÛ traïng thaùi khoâng laøm vieäc:
· Taûi troïng gioù taùc duïng leân haøng, theo coâng thöùc (1.16) [9]:
Wh = Pg3Fh
Trong ñoù:
® vh: taûi troïng gioù phaân boá ñeàu treân haøng baèng taûi troïng gioù taùc duïng caàn ôû traïng thaùi laøm vieäc.
® Fh: dieän tích maët chòu gioù cuûa haøng, theo baûng 1.8 [1]:
Rmax : Q =12,2T Þ Fh = 10 m2 Þ Wh = 56310 = 560 (Kg)
Rtb : Q = 34T Þ Fh = 20m2 Þ Wh = 56320 = 1120 (Kg)
Rmin : Q = 25T Þ Fh = 30m2 Þ Wh = 56330 = 1680 (Kg).
+). Löïc quaùn tính ngang do troïng löôïng cuûa keát caáu:
Xuaát hieän khi môû maùy hay khi phanh cô caáu quay. Caùc löïc naøy laáy baèng 0,1 cuûa caùc taûi troïng thaúng ñöùng (khoâng keå ñeán heä soá k1), theo coâng thöùc:
Gng = 0,13G1 = 0,133 = 0,3 (T) = 300 (Kg)
Vì ñaây laø loaïi caàn lôùn neân löïc quaùn tính ngang phaân boá doïc theo chieàu daøi caàn hay laø ñaët vaøo caùc maét cuûa daøn ngang:
+).Löïc quaùn tính ngang do troïng löôïng cuûa vaät naâng vaø boä phaän mang vaät:
Cuõng xuaát hieän khi môû maùy hay khi phanh cô caáu quay. Löïc naøy baèng 0,1 troïng löôïng cuûa vaät naâng vaø boä phaän mang vaät vaø ñaët ôû ñieåm noái caùc roøng roïc ñaàu caàn theo coâng thöùc:
Png = 0,1(Q + G3)
ÔÛ taàm vôùi lôùn nhaát Rmax: Png = 0,13(6100 + 618) = 672 (Kg).
ÔÛ taàm vôùi trung bình Rtb:Png = 0,13(17000 + 618) = 1762 (Kg).
ÔÛ taàm vôùi nhoû nhaát Rmin:Png = 0,13(31500 + 618) = 3211 (Kg).
+ Trong maët phaúng vuoâng goùc vôùi maët phaúng naâng caàn:
q = 20 + 20,86= 40,86 (Kg)
+ ÔÛ taàm vôùi lôùn nhaát: Png = 672(Kg) ; Wh = 560 (Kg).
L = 15m Þ
+ ÔÛ taàm vôùi trung bình: Png = 1762(Kg) ; Wh = 680(Kg).
L = 15m Þ
+ ÔÛ taàm vôùi nhoû nhaát: Png = 3211 (Kg) ; Wh = 1020 (Kg).
L = 15m Þ
Phaûn löïc töïa ngang döôùi taùc duïng cuûa moâmen töïa toång do caùc taûi troïng ngang sinh ra Mng laø moät caëp löïc ñöôïc tính theo coâng thöùc (8.63) [1]:
* ÔÛ taàm vôùi lôùn nhaát:
* ÔÛ taàm vôùi trung bình:
* ÔÛ taàm vôùi nhoû nhaát:
Trong ñoù:
® bo: khoaûng caùch giöõa hai taâm baûn leà bo = 1,2m.(maùy maãu)
3)Bieåu ñoà noäi löïc döôùi taùc duïng cuûa troïng löôïng baûn thaân caàn:
M = ; ;
Rmax: M = 5433(Kg.m) Rtb: M = 3226(Kg.m) Rmin: M = 490(Kg.m)
Q = 1448 (Kg). Q = 860 (Kg). Q = 130 (Kg)
N = 388 (Kg). N = 1229 (Kg). N = 1494 (Kg).
V- Xaùc ñònh noäi löïc caùc thanh trong daøn:
1).Khaùi nieäm:
Daøn laø moät heä goàm nhieàu thanh thaúng noái vôùi nhau baèng nhöõng khôùp. Ñeå taêng ñoä chính xaùc cuûa pheùp tính, noäi löïc trong caùc thanh caàn ñöôïc xaùc ñònh theo heä khoâng gian. Tuy nhieân ñeå ñôn giaûn hôn trong caùc pheùp tính ta coù theå chia heä khoâng gian ra nhieàu heä phaúng vaø moãi heä phaúng naøy ñaët döôùi taùc duïng cuûa caùc heä löïc trong maët phaúng töông öùng.
Giao ñieåm cuûa caùc thanh trong daøn goïi laø maét. Khoaûng caùch giöõa caùc maét thuoäc cuøng moät ñöôøng bieân goïi laø ñoát. Thanh taïo thaønh chu vi cuûa daøn ôû phía treân goïi laø thanh bieân treân, ôû phía döôùi goïi laø thanh bieân döôùi. Ngoaøi ra coøn coù caùc thanh giaèng cheùo:
Ñeå tính daøn ñöôïc ñôn giaûn ta thöøa nhaän giaû thieát sau:
Maét cuûa daøn phaûi naèm taïi giao ñieåm cuûa caùc truïc thanh vaø ñöôïc xem laø khôùp lyù töôûng.
Taûi troïng chæ taùc duïng taïi maét cuûa daøn.
Troïng löôïng baûn thaân cuûa thanh khoâng ñaùng keå so vôùi taûi troïng taùc duïng leân daøn.
Töø caùc giaû thieát treân ta thaáy caùc thanh trong daøn chæ chòu löïc keùo hoaëc neùn nghóa laø chòu löïc doïc truïc maø khoâng coù moâmen uoán.
2). Tính noäi löïc trong daøn baèng phöông phaùp taùch maét
a).Tröôøng hôïp taûi troïng IIa
+) Tính caàn trong maët phaúng naâng haï caàn:
Caùc löïc taùc duïng leân caàn goàm coù: troïng löôïng cuûa haøng vaø thieát bò mang haøng, troïng löôïng baûn thaân caàn, löïc caêng caùp naâng caàn vaø naâng haøng.
Trong maët phaúng thaûng ñöùng caàn chuïi taùc duïng cuûa troïng löôïng baûn thaân caàn. Ta xem nhö laø taûi troïng phaân boá leân caùc maét cuûa daøn. Coù 35 maét neân moái maét seû chòu löïc laø:
(Kg).
Taùch maét 1.
å X = 0 Þ N1.cos(+7) + N2.cos(-7) + Rh = 0
å Y = 0 Þ N1.sin(+7) + N2.sin(-7) + Rv –Pc = 0
ÔÛ taàm vôùi lôùn nhaát.
N1 = - 26782 N2 = -15689 Kg
ÔÛ taàm vôùi trung bình.
N1 = - 33440 N2 = -23407 Kg
ÔÛ taàm vôùi nhoû nhaát.
N1 = - 42458 N2 = -11726 Kg
Taùch maét 2.
å X = 0 Þ -N2.cos(-7) + N4.cos(-7) = 0
å Y = 0 Þ N2.sin(-7) + sin(-7) + N3 – Pc = 0
ÔÛ taàm vôùi lôùn nhaát.
N3 = 4452 N4 = -15689 Kg
ÔÛ taàm vôùi trung bình.
N3 = 34140 N4 = -23407 Kg
ÔÛ taàm vôùi nhoû nhaát.
N3 = 11128 N4 = -11726 Kg
Taùch maét 3.
å X = 0 Þ N5.cos(+7) + N6.cos(-20)-N1.cos(+7) = 0
å Y = 0 Þ N5.sin(+7) + N6.sin(-20)-N1.sin(+7)-Pc = 0
ÔÛ taàm vôùi lôùn nhaát.
N5 = -16808 N6 = -9287 Kg
ÔÛ taàm vôùi trung bình.
N5 = -23353 N6= -7308 Kg
ÔÛ taàm vôùi nhoû nhaát.
N5 = -30109 N6 = -1312 Kg
Taùch maét 4.
å X = 0 Þ N7.cos(+31) + N8.cos(-7)-N6.cos(-20)-N4.cos(-7) = 0
å Y = 0 Þ N7.sin(+31) + N8.sin(-7)-N6.sin(-20)- N4.sin(-7)-Pc = 0
ÔÛ taàm vôùi lôùn nhaát.
N7 = 943 N8 = -24376 Kg
ÔÛ taàm vôùi trung bình.
N7 = 1777 N8= -22132 Kg
ÔÛ taàm vôùi nhoû nhaát.
N7 = 5321 N8 = -19328 Kg
Taùch maét 5.
å X = 0 Þ N9.cos(+31) + N10.cos(-40)-N5.cos(+7)-N7.cos(+31) = 0
å Y = 0 Þ N9.sin(+31) - N10.sin(-40)-N5.(+7)-N7.cos(+31)-Pc = 0
ÔÛ taàm vôùi lôùn nhaát.
N9 = -17321 Kg N10 = -8342 Kg
ÔÛ taàm vôùi trung bình.
N9 = -24345 Kg N10 = -5231 Kg
ÔÛ taàm vôùi nhoû nhaát.
N9= -31784 Kg N10 = -1947 Kg
Taùch maét 6.
å X = 0 Þ N11.cos(+47) + N12.cos(-7)-N10.cos(+33)-N8.cos(-7) = 0
å Y = 0 Þ N11.sin(+47) - N12.sin(-7)+N10.(+33)+N8.sin(-7)-Pc = 0
ÔÛ taàm vôùi lôùn nhaát.
N11 = 1511 Kg N12 = -31654 Kg
ÔÛ taàm vôùi trung bình.
N11 = 6783 Kg N12 = -27433 Kg
ÔÛ taàm vôùi nhoû nhaát.
N11 = 7332 Kg N12 = -21258 Kg
Taùch maét 7.
å X = 0 Þ N13.cos(+7) + N14.cos(-53)-N9.cos(+7)-N11.cos(+40) = 0
å Y = 0 Þ N13.sin(+7) - N14.sin(-53)-N9.(+33)-N11.sin(+40)-Pc = 0
ÔÛ taàm vôùi lôùn nhaát.
N13 = -12125 Kg N14 = -10135 Kg
ÔÛ taàm vôùi trung bình.
N13 = -28137 Kg N14 = -3478 Kg
ÔÛ taàm vôùi nhoû nhaát.
N13 = -32339 Kg N14 = -938 Kg
Taùch maét 8
å X = 0 Þ N15.cos(+57) + N16.cos(+7)-N14.cos(-53)-N12.cos(-7) = 0
å Y = 0 Þ N15.sin(+57) - N16.sin(+7)+N14.(-53)+N12.sin(-7)-Pc = 0
ÔÛ taàm vôùi lôùn nhaát.
N15 = 2398Kg N16 = -31122 Kg
ÔÛ taàm vôùi trung bình.
N15 = 4532Kg N16 = -23487 Kg
ÔÛ taàm vôùi nhoû nhaát.
N15 = 9131Kg N16 = -16431 Kg
Taùch maét 9.
å X = 0 Þ N17.cos(+7) + N18.cos(-67)-N13.cos(+7)-N15.cos(+57) = 0
å Y ...
