MỤC LỤC

MỤC LỤC...

A- GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÁC THIẾT BỊ NÂNG HẠ PHỤC VỤ XÂY DỰNG...

B- TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KẾT CẤU THÉP...

I- Khái niệm...

II- Các thông số kỷ thuật...

III- Vật liệu chế tạo và ứng suất cho phép kết cấu thép của cần...

IV- Hình thức kết cấu...

V- Các trường hợp tải trọng và tổ hợp tải trọng...

VI- Các dạng tải trọng tính toán...

a- Tổ hợp IIa:...

1- Tải trọng động quán tính...

2- Các lực ngang do nghiêng cần trục...

3- Tải trọng gió...

b - Tổ hợp IIc...

VII-  Lực căng dây cáp trên cần...

1- Tổ hợp IIa...

2- Xác định tổ hợp IIc...

VIII- Xác định các phản lực ở gối....

a- Trong mặt phẳng nâng (hạ) hàng...

b- Trong mặc  phẳng ngang:...

IX- Xác định các phản lực tác dụng lên dàn...

1- Tổ hợp IIa...

2- Tổ hợp IIc...

1- Tổ hợp IIa...

2- Tổ hợp IIc...

X- Xác định nội lực của các thanh trong dàn:...

1- Tổ hợp IIa...

2- Tính cho dàn ngang...

3- Tổ hợp IIC....

XI- Thiết kế tiết diện mặt cắt ngang...

C- SỬ DỤNG BẢO QUẢN...

TÀI LIỆU THAM KHẢO...

A- GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÁC THIẾT BỊ NÂNG HẠ PHỤC VỤ XÂY DỰNG

- Cần trục tháp là loại cần trục có một thân tháp thường cao từ 30 ¸ 50, hoặc cao hơn nữa (có thể đến 100 ¸ 120 m). Phía trên gần đỉnh tháp có gắn cần dài từ 12  ¸ 50 m đôi khi đến 70m, được kết nối bằng chốt bản lề. Một đầu cần còn lại được treo bằng cáp hoặc thanh kéo đi qua đỉnh tháp. Kết cấu chung của cần trục tháp chủ yếu gồm 2 phần: phần quay và phần không quay). Trên phần quay bố trí các cơ cấu công tác như: tời nâng vật, tời nâng cần, tời kéo xe con, cơ cấu quay, đối trọng, trang thiết bị điện và các thiết bị an toàn.

- Phần không quay có thể được đặt cố định trên nền hoặc có khả năng di chuyển trên đường ray nhờ cơ cấu di chuyển. Tất cả các cơ cấu của cần trụ được điều khiển bởi cabin treo trên cao gần đỉnh tháp phổ biến là loại cabin được treo ở phần liên kết giữa cần tháp và cột tháp.

- Do có chiều cao nâng và tầm với lớn, có không gian phục vụ nâng nhờ các chuyển động nâng hạ vật, thay đổi tầm với, quay toàn vòng và dịch chuyển toàn bộ máy mà cần trục tháp được sử dụng rộng rãi trong các công trình xây dựng dân dụng, xây dựng công nghiệp hoặc dùng để bốc dỡ, vận chuyển hàng hóa, cấu kiện, vật liệu trên các kho bãi.

B- TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KẾT CẤU THÉP

I- Khái niệm

Trong các máy trục ,kết cấu kim loại chiếm một phần lớn khối lượng kim loại ,kết cấu kim loại chiếm 60%-70% khối lượng toàn bộ máy trục, vì thế việc tính toán chon lượng kim loại thích hợp đảm bảo làm việc bình thường và tính kinh tế cao

Kết cấu kim loại của cột là thép ống ,có tiết diên mặt cắt ngang là hình vành khăn

III- Vật liệu chế tạo và ứng suất cho phép kết cấu thép của cần

Chọn vật liệu chế tạo kết cấu thép cần là thép CT3, có cơ tính như bảng.

IV- Hình thức kết cấu

Cần trục tháp kiểu tháp quay là loại cần trục tháp thay đổi tầm với bằng cách nâng hạ cần . Cần là một dàn có trục thẳng đứng với tiết diện thay đổi theo chiều dài của cần. Một đầu của cần được nối với tháp bằng khớp bản lề đầu kia được nối với pa lăng để nâng hạ cần hoặc nâng vật.Vì vậy cần của cần trục tháp được xem như là một thanh đặt trên hai bản lề.

Khi dây cáp dùng nâng hạ cần bắt ở đầu cần ta dùng cần thẳng (tiết diện cần không thay đổi). Loại cần này có ưu điểm là nhẹ dể chế tạo .Tuy nhiên không cho phép nâng vật nặng ở vị trí nhỏ nhất lên cao như cần trục có trục gãy

+ Các thông số cơ bản kết cấu thép của cần:

- Chiều dài cần : L=26 m

- Ba đoạn ở giữa cần mổi đoạn dài 6 m

- Đoạn đầu cần có khớp bản lề dài 4 m

- Đoạn đầu cần có lắp pa lăng dài 4 m

- Khoảng cách giữa các mắt thuộc cùng một đường biên dài 1,5 m

- Cần gồm một thanh biên trên , hai thanh biên dưới và các thanh giằng

+ Các thanh trong dàn được tính theo đúng giả thuyết về dàn là các thanh chỉ chịu kéo hoặc nén. Tiết diện các thanh được chon sao cho đảm bảo điều kiện làm việc về độ bền và độ ổn định

Khi thiết kế cần chọn tiết diện các thanh trong một dàn giống nhau để đảm bảo cho việc chế tạo và sửa chửa….

V- Các trường hợp tải trọng và tổ hợp tải trọng

- Khi cần trục làm việc nó chịu tác dụng của nhiều loại tải trọng khác nhau.Mỗi loại tải trọng có phương ,chiều ,độ lớn và thời điểm tác dụng khác nhau. Tùy theo từng tổ hợp tải trọng cụ thể mà xác định các tải trọng tác dụng lên máy trục cho phù hợp. Tải trọng tác dụng lên máy trục thường gặp là các tải trọng như : tải trọng cố định, tải trọng di động,tải trọng quán tính theo phương thẳng đứng,phương ngang, tải trong gió tải trọng do lắc động hàng trên cáp …

+ Trường hợp tải trọng I:

Các tải trọng tác dụng lên máy trục là tải trọng tiêu chuẩn ở trạng thái làm việc và ở những điều kiện sử dụng tiêu chuẩn. Dùng để tính toán kết cấu kim loại theo độ bền và độ bền mỏi. Khi tải trọng thay đổi, trong đó có trọng lượng hàng thay đổi thì không tính theo trị số tải trọng cực đại mà tính theo trị số tải trọng tương đương.

+ Trường hợp tải trọng II :

Các tải trọng tác dụng lên máy trục là tải trọng cực đại ở trạng thái làm việc và ở điều kiện nặng nhất, làm việc với trọng lượng vật nâng đúng tiêu chuẩn. Dùng để tính toán kết cấu kim loại theo độ bền và độ ổn định. 

+ Trường hợp tải trọng III :

Các tải trọng tác dụng lên máy trục là tải trọng cực đại ở trạng thái không làm việc. Các tải trọng đó gồm có: trọng lượng bản thân cần trục và gió bão tác dụng lên cần trục ở trạng thái không làm việc. Trường hợp này dùng để kiểm tra kết cấu theo điều kiện độ bền, độ ổn định ở trạng thái không làm việc.

1- Tải trọng động quán tính

Tải trọng động quán tính sinh ra khi tăng hoặc giảm tốc độ trong thời gian nâng (hạ) hàng và phanh các cơ cấu củng như do sự va đập ở chổ nối ray và cơ cấu truyền  động có khe hở của cặp lắp ghép tăng do sự mài mòn khi làm việc.

Tải trọng nằm ngang do các phần dao động của cần trục mà khối lượng của chúng được uy đổi về đuôi cần m₁

P₁₀= m_1.

Với: m₁=m_c.k

m₁ : khối lượng quy đổi

m_c: khối lượng của cần

k  : hệ số quy đổi

m₁=11.0.8=8,8(T)

Tải trọng quán tính thẳng đứng do phần dao động của cần trục quy đổi về đầu m2 và dao động do hàng và móc cần quy về m3

P₂₀=m₂.

P₃₀=m_3.

Ơ tầm với R_max=25m , Q_H=4,8T

2- Các lực ngang do nghiêng cần trục

Các thành phần nằm ngang của tất cả các tải trọng sinh ra do sự nghiêng của cần trục và khi đặt đường ray hoặc chế tạo cần trục không chính xác tạo ra do sự biến dạng đàn hồi của mặt đường và kết cấu cần trục

Tất cả các thành phần lực ngang này tạo ra theo công thức ,trong đó không kể tới hệ số vượt tải

P=G.i

G: Trọng lượng bản thân cần tính

i :  Độ nghiêng lớn nhất của cần trục

Ơ tầm với R_max=25m , Q_H+Q_m=5350 kG

Ơ tầm với R_tb=20m , Q_H+Q_m=6550 kG

Ơ tầm với R_min=12,5m , Q_H+Q_m=10150 kG

b - Tổ hợp IIc

Căn cứ vào bảng tổ hợp tài trọng ,đối với tổ hợp Iib thì ta chỉ cần tính các dạng tải trọngsau

Trọng lượng bản thân các bộ phận : giống tổ hợp IIa

Trọng lượng hàng (không kể đến cơ cấu ngoạm hàng): giống tổ hợpIIa

Tải trọng quán tính khi cơ cấu làm việc: cơ cấu nâng (hạ) hàng: giống tổ hợpIIa

Lực ngang do nghiêng cần trục : trong trường hợp này ta chỉ quan tâm lực ngang trong mặt phẳng nâng hàng

Lực ngang do kết cấu cần trục gây ra có chiều như hình vẽ

Có giá trị như trong bảng (P_nc=122,2  kG)

Lực ngang do hàng và bộ phận mang hàng có giá trị giống tổ hợp IIa và có chiều như hình vẻ

Ơ tầm với R_max :  P_nh=59,4 kG   

Ơ tầm với R_tb    :  P_nh=72,8 kG   

Ơ tầm với R_min :  P_nh=112,8 kG   

Lực gió tác dụng lên cần : P_nc=305,8 kG

lực gió tác dụng lên hàng :

Ơ tầm với R_max :  P_gh=312,12 kG   

Ơ tầm với R_tb    :  P_gh=416,16 kG   

Ơ tầm với R_min :  P_gh=468,18 kG   

IX- Xác định các phản lực tác dụng lên dàn

Do đặc điểm kết cấu của cần và căn cứ vào tình hình chịu lực của cần ta có thể phân phối lực cho các dàn của cần như sau:

- Các lực trong mặt phẳng thẳng đứng do hai cần nằm  nghiêng chịu

- Các lực theo phương ngang nằm trong mặt phẳng chứa dàn nằm ngang thì chỉ có dàn ngang chịu lực

Do vậy khi tính toán hai dàn nghiêng thì ta phải phân bố lực ở trên hai dàn là như nhau,tức là phải chia đôi lực trong mặt phẳng tác dụng khi đặt lên mỗi dànđồng thời phải chú ý góc nghiêng của dàn so với phương thẳng đứng

1- Tổ hợp IIa

Các tải trọng phân bố ta lấy tổng chia cho tổng số mắt của dàn rồi lấy giá trị đó đặt lên mổi mắt của dàn

2- Tổ hợp IIc

Với tổ hợp IIc các lực tác dụng lên một dàn nghiêng, trong mặt phẳng dàn nghiêng đó được xác định giống như tổ hợp IIa đồng thời ta phải tính đến các lực ngang do nghiêng cần trục ,do lực này nằm trong mặt phẳng nâng hạ cần và áp lực gió tác dụng lên các bộ phận khi làm việc ,áp lực gió có chiều xác định như chiều của lực ngang.

2- Tổ hợp IIc: dàn ngang không chịu  tác dụng của các lực

X- Xác định nội lực của các thanh trong dàn:

1- Tổ hợp IIa:

Bảng tổng hợp kết qủa tính toàn (Như bảng [1])

2- Tính cho dàn ngang

3- Tổ hợp IIC.

Tính cho thanh đứng.

XI - Thiết kế tiết diện mặt cắt ngang

* Phương pháp tính toán :

Tính tốn v thiết kế kết cấu thp cảu cần trục thp tiến hành theo phương pháp giới hạn ,hiện nay người ta ít tính toán theo ứng suất cho phép

* Tính cho thanh bin của cần:

Khi tính tốn thiết kế kết cấu thp của cần ta tính theo tổ hợp IIa.Bn cạnh đó nội lực trong các thanh biên của dàn ngang nhỏ hơn dàn đứng.Do đó ta tính toán thanh biên của cần theo tổ hợp IIa tác dụng lên dàn đứng.

- Sức bề tính tốn :

Đối với thanh biên làm bằng thép ống sự phá hủy có thể làm đổ cần trục thì : m = 0,9.1.1=0,9

- Nội lực lớn nhất của các thanh biên, dựa vào bảng thống kê của dàn đứng tổ hợp IIa là : 36253 (kG)

Từ tiết diện của thp ta chon thp cĩ:

D= 110 mm

d= 98 mm

F=20 cm²

* Tính cho thanh bụng của cần:

Khi tính cho cc thanh bụng của cần ta tính theo tổ hợp IIc v dựa vo bảng nội lực các thanh của dàn đứng

Căn cứ vào bảng ta có nội lực lớn nhất trong các thanh bụng là :30460(kG)

Từ tiết diện của thp ta chon thp cĩ:

D= 80 mm

d=  62mm

F=21cm²

Kiểm tra các thanh theo độ cứng và độ ổn định

* Tính toán các mối ghép:

Tính mối ghép hàn:

- Mối ghép hàn có nhiều ưu điểm nên ngày càng được sử dụng rộng rãi.Kết cấu thép ghép bằng hàn có khối lượng nhỏ hơn so với các mối ghép khác vì không có mủ đinh không phải ghép chồng hoặc dùng tấm đệm ,kim loại được tận dụng vì không bị lổ đinh làm yếu.

C- SỬ DỤNG VÀ BẢO QUẢN

Phải tuân thủ các quy định sau khi vận hành cần trục

+ Không dùng cần trục để lôi hàng từ mặt đất nhổ các vật chìm dưới đất hoặc kéo hàng ở góc nghiêng cáp lớn vượt quá góc nghiêng cho phép

+ Không được nâng quá độ cao cho phép

+ Không được ngắt các chuyển động một cách đột ngột ,chỉ ngắt đột ngột khi có sự cố

+ Không được thay đổi đột ngột các cơ cấu di chuyển cần trục từ chuyển động thuận sang chuyển động nghịch

+ Trước khi di chuyển hàng phải báo hiệu còi hoặc đèn tín hiệu cho người xung quanh

+ Trong khi làm việc nếu cơ cấu làm việc không bình thường phải dừng làm việc và tìm hiểu nguyên nhân và sữa chữa kịp thời mới cho thiết bị làm việc

+ Cấn trục không được nâng quá tải thời gian làm việc tương đối

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Huỳnh Văn Hoàng & Đào Trọng Thường “Tính toán máy trục”  

Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật 1975.

2. Bùi Công Thành & Lê Hoàng Tuấn “Sức bền vật liệu”

Đại học Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh.

3. Đoàn Định Kiến; Nguyễn Văn Tấn; Phạm Văn Hội; Phạm Văn Tư ; Lưu  Văn Tường “Kết cấu thép” 

Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật 1990.

4. Huỳnh Văn Hoàng ; Trần Thị Hồng & Lê Hồng Sơn

“Kết cấu thép của thiết bị nâng”                                

Nhà xuất bản Đại học Quốc Gia Thành Phố Hồ Chí Minh.

5. Trần Hữu Quế “Vẽ kỹ thuật cơ khí”

Nhà xuất bản giáo dục đại học và giáo dục chuyên nghiệp.

6. Nguyễn Ngọc Cẩn “Trang bị điện trong máy cắt kim loại”

Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh.

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"