Đề tài Tính toàn thiết kế và lập các quy trình công nghệ chế tạo KCT, lắp ráp, thử nghiệm, vận hành và bảo dưỡng cổng trục 2 dầm, sức nâng Q 50TF, khẩu độ l 18m tại CTCP máy Lilama 18

+ Mơ men xoắn trên trục : 95,5 N.m + Mmax/Mdn = 2,6 + Khối lượng động cơ : m = 154 kG Hình 2.6: Động cơ điện. Kiểm tra động cơ điện về môment mở máy Tốc độ quay của trục bánh xe để đảm bảo vận tốc di chuyển của cơ cấu đã đề ra: (2.12) Tỉ số truyền chung cần có đối với bộ truyền: (2.13) Kiểm tra động cơ điện về momen mở máy: Gia tốc lớn nhất cho phép để đảm bảo hệ số an tòan bám Kb=1,2, tính cho trường hợp lực bám ít nhất(khi không có vật nâng) (3.51)-[3]-tr67. (2.14) + Gd: Tổng áp lực lên các bánh dẫn khi không có vật nâng (2.15) k=1,1: Hệ số tính đến việc phân phối không đều của khối lượng. j=0,12: Hệ số bám đối với máy trục làm việc ngoài trời. f=0,015: Hệ số ma sát trong ổ trục. Tổng lực cản tĩnh khi không có vật nâng : (2.16) Vậy: Thời gian mở máy ứng với gia tốc cho phép trên là: (2.17) Môment mở máy tối đa cho phép để không xảy ra hiện tượng trượt trơn, xác định theo công thức (3.54)-[2]-tr70. (2.18) Trong đó: Chọn khớp vòng đàn hồi có đường kính bánh phanh theo bảng (III.5.6)- [3]-tr220 D=300mmÞ(GiDi2)khớp=0,6KG=6Nm2 b=1,2 :hệ số kể đến ảnh hưởng của các chi tiết quay trên các trục quay sau trục [3]. å(Gi.Di2)I=(Gi.Di2)rôto+(Gi.Di2)khớp nối (2.19) å(Gi.Di2)I =1,7 + 6 = 7,8 Nm2 Vậy: Mômen danh nghĩa của động cơ: Mdn=9550. (2.20) Mômen mở máy trung bình đối với động cơ điện: theo công thức (2.75)-[2]-tr47: Mm=(Mmmax+Mmmin)/2 (2.21) Trong đó: + Mmmax: Mômen mở máy lớn nhất + Mmmax=(1,8¸2,2)Mdn + Mmmax =1,8.98,1=176,58Nm + Mmmin : môment mở máy nhỏ nhất + Mmmin=1,1Mdn=1,1.98,1=107,91Nm Mômen mở máy trung bình đối với động cơ điện: Mm= Vậy Mm<M0m Động cơ đảm bảo an tòan khi mở máy. Do động cơ đã chọn có công suất lớn hơn công suất cần thiết nên không cần kiểm tra quá nhiệt của động cơ nữa. Phanh Do tốc độ nâng cũng như tốc độ di chuyển không lớn lắm nên phanh ở đây chủ yếu là để hãm chuyển động quay của trục động cơ sau khi ngắt điện vào động cơ. Do đó phanh cần dùng chủ yếu là lọai phanh có mômen nhỏ. Phanh được dùng trong xe lăn này là lọai phanh 2 m, loại phanh này có độ tin cậy sử dụng cao, an tòan và kết cấu nhỏ gọn, nên hiện nay đươc dùng phổ biến trong các máy trục. Theo (3.61)-[2]-tr72 ta có: Thời gian phanh khi không có vật nâng là: (2.22) Trong đó: + Vx=Vc=13m/ph: Vận tốc di chuyển xe + Jph=0,45m/s2 : Gia tốc hãm khi không có vật nâng, tra bảng (3.10)-[2]-tr72 ứng với tỉ lệ số bánh dẫn so với tổng số bánh xe là 50% và hệ số bám j=0,12. Phanh đặt ở trục thứ nhất: mơ men phanh tính theo cơng thức (3.58)-[2]-tr71. (2.23) Trong đó: W0*t=G0. (2.24) + W0*: tổng lực cản tĩnh chuyển động khi không có vật nâng, không kể đến lực cản do ma sát và do gió khi không có vật nâng. + m=0,6: Hệ số ma sát lăn, tra bảng (3.7)- [2]- tr65 + f=0,015: Hệ số ma sát trượt, tra bảng (3.8)-[2]- tr65 + d=100mm: Đường kính ngỗng trục lắp bánh xe. Như đã nói ở phần trên để đảm bảo độ an toàn và tin cậy ta dùng : Căn cứ vào momen phanh và chế độ làm việc của cơ cấu di chuyển xe con, ta chọn phanh má TKT-300/2 có các thông số sau: + Mômen phanh Mph=240Nm. + Đường kính bánh phanh Dph=300mm.Phù hợp với khớp + nối có bánh phanh đã chọn ở trên. Hình 2.7: Phanh má có lò xo đóng phanh và nam châm điện hành trình ngắn dòng điện xoay chiều. Xe cũng có khả năng trượt trơn trong quá trình phanh xe không có vật nâng. Đối với trường hợp này kiểm tra theo công thức (3.49)-[2]-tr68: Theo bảng (3.10)-[2]-tr72 ta chọn được = 0,45 m/s2 Þ kb>1,2 Vậy là đảm bảo xe con không bị trượt trơn trong quá trình phanh. Thời gian phanh khi có vật: CT (3.57)-[2]-tr70. (2.25) Trong đó: Gia tốc hãm khi có vật: Vậy phanh đã chọn là hợp lý. Khớp nối Khớp nối giữa động cơ và hộp giảm tốc - Mômen danh nghĩa của động cơ: Mdn=95,5 Nm. - Mômen tính tóan để chọn khớp nối: Theo công thức (165)-[4]-tr25: Mkn=Mdn.k1.k2=95,5.1,2.1,2=137,52Nm (2.26) Trong đó: + k1 = 1,2 hệ số tính đến mức độ quan trọng của cơ cấu bảng (1.21)-[4]-tr26. + k2 = 1,2 hệ số tính đến chế độ làm việc của cơ cấu bảng (1.21)-[4]-tr26. Ta chọn khớp nối đàn hồi có nửa khớp làm bánh phanh để liên kết trục của động cơ và hộp gỉam tốc. Khớp nối có các thông số sau tra theo bảng (III.5.6)- [3]-tr220: Ký hiệu khớp trục Mô men xoắn lớn nhất truyền được (N.m) Đường kính bánh phanh D(mm) Chiều rộng bánh phanh B(mm) Khối lượng lớn nhất (kG) Mômen quán tính (kG.m2) N0 2 800 300 145 60 0,6 Kích thước cho đúng như hình đi kèm ở đây. Hình 2.8: khớp nối đàn hồi có nửa khớp làm bánh phanh để liên kết trục của động cơ và hộp gỉam tốc. Khớp nối giữa hộp giảm tốc và trục bánh xe Do ít chịu va đập do động năng nhỏ nên ta chọn khớp nối răng là hợp lí. Mômen xoắn qua hộp giảm tốc sẽ tăng lên i lần nên mômen để chọn khớp thực tế là : Mknrăng = Mkn.i = 137,52.68,28= 9383,86 N.m (2.27) Dựa vào Mkn tra bảng (9.4)-[5]-tr225 chọn khớp răng kiểu M3 N06 có các thông số sau : Số hiệu M xoắn (N.m) Mô đun (m) Số răng b D 6 11800 4 48 40 105 D D1 L B KL (kG) v/ph 320 230 255 50 80 2500 Ta thấy rằng khớp nối này không có đầu nối phù hợp với trục đầu ra hộp giảm tốc và trục bánh xe d=105 mm > 80mm vậy ta dựa trên khớp này chế tạo khớp trục có lỗ d=80 mm là phù hợp. Hình 2.9: Khớp nối răng nối giữa hộp giảm tốc và trục bánh xe. Bộ truyền Theo sơ đồ cơ cấu di chuyển xe và tỉ số truyền ta dùng hộp giảm tốc bánh răng trụ 3 cấp đặt đứng. Hiệu BK-550 có tốc độ quay trục đầu vào là 750 v/ ph, tỉ số truyền i = 68,28, mơ men truyền max = 1100 N.m. Bảng (III.4.14)-[3]-tr215. Hình 2.10 :Hộp giảm tốc đặt đứng Trục bánh dẫn Tính trục Kết cấu cụ thể của các bộ phận trong cơ cấu di chuyển được trình bày trong bản vẽ cụm bánh xe bị động và cụm bánh xe chủ động. Bánh xe được nối cứng với trục bằng mối ghép then và cùng quay với trục. Bản thân trục thì được đặt trong hộp. Trong quá trình làm việc trục quay chịu uốn và chịu xoắn. Ứng suất uốn sẽ thay đổi theo chu kỳ đối xứng. Còn ứng suất xoắn, do tính chất làm việc hai chiều của cơ cấu di chuyển xem như cũng thay đổi theo chu kỳ đối xứng. Tải trọng lớn nhất tác dụng lên bánh xe, đã xác định trong phần tính toán ở trên là: Pmax= 141200 N Tải trọng tính có kể đến ảnh hưởng của tải trọng động : Pt=Pmax.Kđ=141200.1,3=183560N (2.28) Trong đó: + Kđ=1,2-1,5 : hệ số tải trọng động chọn Kđ=1,3 Sơ đồ tính trục và biều đồ momen uốn và xoắn được trình bày trên hình 25. Mômen uốn lớn nhất tại tiết diện giữa bánh xe: Mu= (2.29) Ngoài lực Pt , trong mặt phẳng ngang, trục còn bị uốn bởi lực di chuyển bánh xe (»0,5 lực cản chuyển động bánh xe) song trị số này nhỏ nên ta bỏ qua. Mômen xoắn lớn nhất truyền từ trục ra của hộp giảm tốc sang các bánh dẫn xuất hiện khi động cơ phát ra môment lớn nhất trong thời kỳ mở máy. Với hệ số quá tải lớn nhất khi mở máy đã qui định momen mở máy lớn nhất trên trục động cơ sẽ là: Mmmax = (1,8¸2,2)Mdn Mmmax =1,8.98,1=176,58Nm Mômen để thắng lực cản tĩnh chuyển động: Mt=9550. (2.30) Mômen dư để thắng quán tính của hệ thống: Md=Mmax-Mt=176,58-98,12=78,46Nm (2.31) Mômen để thắng quán tính khối lượng các bộ phận chuyển động thẳng: Md’=Md. (2.32) Trong đó: (Gi.Di 2)tđ : Là môment vô lăng tương đương các bộ phận chuyển động qui về trục động cơ: (Gi.Di 2)tđ = 0,1(G0+Q) (2.33) + å (Gi.Di2): Là tổng môment vô lăng của cả hệ thống qui về trục động cơ. Ta có mômen vô lăng của chi tiết máy quay qui về trục động cơ, đã tính ở phần tính động cơ là: å (Gi.Di 2)q=1,2. å (Gi.Di 2)=1,2.18=21,6Nm2 (2.34) Vậy : å (Gi.Di 2)’ = å (Gi.Di 2)tđ +å (Gi.Di 2)q (2.35) å (Gi.Di 2)’ =18+21,6=39,6Nm2 Như vậy tổng môment lớn nhất trên trục I sẽ truyền cho bánh dẫn là: M1=Mt+Md’=98,12+35,66=133,78Nm (2.36) Môment tính toán có kể đến tải trọng động: M1’=M1.Kđ=133,78.1,3 =173,91Nm (2.37) Môment xoắn lớn nhất trên trục bánh dẫn: Mbd =M1’.ic.hđc (2.38) Mbd =173,91.68,28.0,83=7815,69 Nm Mbd=7815690Nmm Vì hai bánh xe chịu tải như nhau nên môment này phân đều trên 2 bánh. Mỗi bánh xe chịu mômen xoắn là : Mx= . (2.39) Vậy Mx chính là mô men xoắn lớn nhất trên trục. Mômen tương đương tác dụng lên trục: (2.40) Trong đó: + a=1: Do ứng suất xoắn thay đổi đối xứng tính ở phần trên. Hình 2.11: Cấu tạo trục. Hình 2.12: Sơ đồ tính trục. Hình 2.13: Biểu đồ mômen uốn và xoắn. Trục chế tạo bằng thép 40x tôi cải thiện bề mặt bằng dòng điện có giới hạn mỏi: s’-1=450N/mm2 t’-1=250N/mm2 Ứng suất uốn cho phép với chu kỳ làm việc đối xứng, xác định theo công thức (1.12)-[2]-tr13. (2.41) Trong đó: + k’=2,8 tra bảng (1.5)-[3] + [n]=1,5 tra bảng (1.8)-[3] Vậy đường kính của trục dẫn ở đọan giữa hai ổ đỡ cần có là: (2.42) Vì trục có rãnh then nên ta chọn d lớn hơn và để phù hợp với lỗ trục trên bánh xe chủ động đ chọn trước ở trên ta chọn : d=100mm. Kiểm nghiệm trục theo hệ số an toàn Kiểm tra lại hệ số an toàn theo sức bền mỏi của trục : Tiết diện nguy hiểm nhất là tại tiết diện giữa bánh xe với d=100mm có khoét rãnh then b.h=28.16, tx=9mm, t1=9,2mm : Mômen chống uốn của tiết diện (tra bảng7.3b)-[5]-tr122: W=88700 mm3 Mômen chống xoắn: W0=186900mm3 Các ứng suất gây ra do uốn và xoắn tại tiết diện đang xét: Hệ số chất lượng bề mặt ở đây lấy bằng b=0,9 ( gia công tinh )(theo tr12-[2]) Hệ số kích thước lấy es=0,7; ei=0,59 : hệ số này lấy theo bảng (7.4)-[5]-tr123. Hệ số tập trung ứng suất của tiết diện trục có rãnh then: Ks=1,92N/mm2; Ki=1,9N/mm2 bảng (7.8)-[5]-tr127. Xuất phát từ điều kiện tuổi bền làm việc A=15 năm của chế độ làm việc trung bình bảng (1.1)-[2]-tr6 ; với chế độ làm việc trung bình và sơ đồ tải trọng của cơ cấu nâng, ta sẽ tính chu kỳ làm việc như sau : Số giờ làm việc tổng cộng của cổng trục được tính như sau: T=24.365.A.Kn.Kng=24.365.15.0,5.0,67=44019 (h) (2.43) Trong đó: + Kn=0,5 : hệ số làm việc trong năm + Kng =0,67 : hệ số làm việc trong ngày, tra bảng (1.1)-[2]-tr6 ứng với chế độ làm việc trung bình. Số chu kỳ làm việc tổng cộng của ứng suất uốn: Z0=60.T.nbx.CĐ=60.44019.10,35.0,25»6833949,75 (2.44) Theo trên lực lớn nhất tác dụng lên bánh xe là Pmax= N Hình 2.14: Đồ thị gia tải trung bình các cơ cấu máy trục chế độ trung bình hình 1.2 [2] Số chu kỳ làm việc tương ứng với các tải trọng Q1 ,Q2 ,Q3 phân phối theo tỉ lệ thời gian l 1:5:4 như đồ thị gia tải trung bình trn, trong đó giả thuyết cứ mỗi chuyến đi thì kèm theo một chuyến về không tải hoặc ngược lại. Vậy ta có : Z1=Z0 Z2=Z0. Z3=Z0. Số chu kỳ làm việc tương đương của ứng suất uốn, xác định theo công thức tr 185 [2] : (2.45) Ztđ =683394,98.18+3416974,88.(0,5)8+2733579,9.(0,4)8=698534,02 Giới hạn mỏi tính toán theo uốn: (2.46) Số chu kỳ tính tóan của ứng suất xoắn với số lần đóng mở trong một giờ. Zm=120, tra bảng (1.1)-[1]-tr6 Zt=T.Zm =44019.120=5282280 Giới hạn mỏi tính tóan theo xoắn: (2.47) Hệ số an toàn uốn, xoắn xác định theo công thức (1.8) , (1.9)-[2]-tr11: (2.48) (2.49) Trong đó: Các hệ số tập trung và hệ số kích thước tuyệt đối ,,, lấy theo các bảng (15.4) và (15.5)-[7]-tr57. b=1: Hệ số tăng bền bề mặt trục ứng với việc không tôi bền bề mặt trục theo dòng cuối cùng tr57-[7] . sa,ta: Biên độ ứng suất pháp và ứng suất tiếp sinh ra trong tiết diện của trục. sm ,tm : Trị số trung bình của ứng suất pháp và ứng suất tiếp, là thành phần không đổi trong chu kỳ ứng suất. sb ,tb : Giới hạn bền khi uốn và xoắn, tra bảng của tài liệu [2] Trong trường hợp tải thay đổi theo chu kỳ đối xứng thì: sa= smax=107,9N/mm2; sm=0 ta=tmax= 16N/mm2 ;tm=0 Hệ số an toàn chung xác định theo công thức 1-10, [1] (2.50) Hệ số an tòan cho phép, tra bảng (1-8)-[2]-tr14 là [n]=1,5 ứng với chế độ làm việc trung bình và cho cơ cấu di chuyển. Vậy n>[n] trục đảm bảo làm việc tốt, thỏa điều kiện bền mỏi. Kiểm nghiệm then. Tương ứng với đường kính trục của bánh xe d = 100 (mm), ta chọn loại then bằng theo TCVN 150-64 (Bảng7-23)-[5]-tr143then có các kích thước như sau: b=28mm; h=16mm; t=8mm; t1=8,2mm; k=10 Chiều dài then: CT tr314-[5] Trong đó lm là chiều dài may-ơ ta tự chọn cho phù hợp với bánh xe. Lấy theo tiêu chuẩn: lt =90mm. Kiểm tra then theo điều kiện bền dập và bền cắt. (2.51) (2.52) Theo bảng (7-20) và bảng (7-21)-[5]-tr142: Ta nhận thấy : , vậy then chọn là đủ bền. Kết cấu trục được thể hiện trên hình 2.11. Ổ đỡ trục bánh xe Theo tính toán ở trên ta biết được tiết diện tại chổ lắp ổ có d=90mm là đảm bảo vì nơi đỡ bánh xe chụi tải gấp đôi chỉ có đường kính 100 mm, nên sơ bộ ta chọn ổ cho trục là lọai ổ đũa côn đỡ chặn cỡ trung bình theo ROCT 333-59 bảng 18P-[5]- tr349 có các đặc tính sau: Kí hiệu: D D B C b 7318 190mm 90mm 43mm 380KN 120 Mỗi ổ phải chịu tác dụng của các lực sau: Tải trọng đứng (hướng kính) do trọng lượng xe lăn, vật nâng và của cầu: R1= (2.53) R1 Tải trọng dọc trục khi xe lăn lệch tải trọng này tính bằng % tải trọng lên xe: A=0,1.Pmax (2.54) A=7060N Tải trọng chiều trục do tải trọng hướng kính và góc nghiêng b của ổ : S=1,3.R1.tgb=1,3..tgb (2.55) S=1,3..tg120 =9893,82N Lực S xuất hiện ở 2 ổ đối nhau và triệt tiêu nhau. Ngoài ra còn có tải trọng ngang (hướng kính) do lực di chuyển xe lăn, song tải trọng này rất nhỏ nên bỏ qua. Tải trọng lớn nhất tác dụng lên ổ sẽ là (Công thức (8.6)-[5]-tr159) : Qt1=(R1Kv+m.A)Kt.Kn (2.56) Qt1=(35300.1+1,5.7060).1,3.1=59657N Trong đó: + Kt=1,3: Hệ số tải trọng, tra bảng (8.3)-[5]-tr162. + Kn=1: Hệ số kể đến ảnh hưởng của nhiệt độ (bảng 8-5)-[5]-tr162. + Kv=1: Hệ số kể đến vòng nào quay, vòng trong quay (bảng 8-5)-[5]-tr162. + m=1,5 :hệ số chuyển tải trọng dọc trục về tải trọng hướng tâm, lấy theo bảng (8-2)-[5]- tr161. Tải trọng này tương ứng xe con có tải danh nghĩa. Thời gian làm việc ứng với các tải trọng này như đã phân tích ở trên, phân bố theo tỉ lệ 2:5:3:10 Khi làm việc với Q1=Q có Qt1=59657N Khi làm việc với Q2=.0,75Q cóQt2=0,75.Qt1 Khi làm việc với Q3=0,2Q có Qt3=0,2.Qt2 Khi làm việc với Q4=.0, Tải trọng tương đương tính theo công thức: (2.57) Qtd =45081,33 N. Theo bảng (1-1)-[2]-tr6 thời gian phục vụ của ổ lăn là A=5 tương ứng với số giờ là: T=24.365.A.Kn.Kng (2.58) T=24.365.5.0,5.0,67=14673 h. Thời gian làm việc thực tế của ổ: h=T.CĐ=44019.0,25=11004,75 (h) Khả năng tải động thực tế của ổ: Cd=0,1.Qtđ.(n.h)0,3 (2.59) Cd =0,1. 45081,33.(10,35.11004,75)0,3 Cd =148235,72 N< C=380000N Trong đó: n=nbx=10,35 vg/ph Vậy ổ đã chọn làm việc bảo đảm. CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KẾT CẤU THÉP Giới thiệu chung kết cấu thép cổng trục Kết cấu thép dầm chính là dầm dạng hộp chữ nhật.Thanh biên dưới dùng để cho palăng di chuyển nên có bề dầy gấp đôi thanh biên trên. Ở mỗi đầu dầm có hàn thêm những tấm thép tạo nên bề mặt lắp ghép để dễ liên kết với chân cổng nhờ vào mối ghép bulông đai ốc và chốt quay. Bốn chân cổng là những tấm thép hàn lại với nhau tạo nên dầm hộp. Ngoài các kết cấu kim loại trên, cổng trục còn có phần kim loại có hình dạng chữ U liên kết lại với nhau gọi là đế, dùng để lắp 2 bánh xe nâng đỡ và di chuyển toàn bộ cổng trục. Đế được bố trí ở phần dưới của chân cổng và liên kết với chân cổng bằng liên kết bulông. Các thông số kĩ thuật cơ bản cổng trục 50 T: - Khẩu độ : L = 18 m - Sức nâng : Qmax = 50 T - Chiếu cao nâng : H = 8 m - Tốc độ nâng hàng : vn = 4,8 m/ph - Tốc độ di chuyển cổng trục : vdc = 15 m/ph Chọn vật liệu chế tạo kết cấu thép Vật liệu dùng để chế tạo kết cấu thép rất đa dạng như là thép cácbon (gồm: thép cácbon thấp, trung bình và cácbon cao) hay thép hợp kim, hợp kim nhôm… Trong chế tạo kết cấu kim loại máy trục người ta sử dụng chủ yếu thép cácbon trung bình (CT3) có cơ tính như sau: + Môđun đàn hồi : E = 2,1.106 kG/cm2. + Môđun đàn hồi trượt : G = 0,81.106 kG/cm2. + Giới hạn chảy : sch = 2600 kG/cm2. + Giới hạn bền : sb = 4000 kG/cm2. + Độ giãn dài khi đứt : e = 21%. + Khối lượng riêng : g = 7,83 T/m3. + Độ dai va đập : ak = 70 J/cm2. + Độ bền cơ học đảm bảo. + Tính dẻo cao. + Tính hàn tốt (dễ hàn). Với kết cấu thép của dầm chính ta chọn loại thép CT3 như trên. Bảng tổ hợp tải trọng và lực tác dụng Bảng tổ hợp tải trọng Tính theo độ bền mỏi Tính theo độ bền và độ ổn định [srk] = [s] = TỔ HỢP TẢI TRỌNG Ia Ib IIa IIb IIc Trọng lượng bản thân các bộ phận của cổng trục có tính đến hệ số va đập. G k’t. G G kt . G G Trọng lượng xe tời có tính đến hệ số động khi di chuyển. Gx k’t.Gx Gx kt.Gx Gx Trọng lượng hàng Q ( cả thiết bi mang hàng ) có tính đến hệ số động y và hệ số va đập k. yI . Qtđ k’t . Qtđ yII .Q kt . Q Q Lực quán tính ngang khi phanh CCDC Pqt , hàng và xe con Pxcqt - Pqt - Pqtmax Pxcqt Ap lực gió Pg II - - Pg II Pg II Pg II Lực bên khi lệch cần trục - R - R - Lực đẩy ngang đối với cần trục có cả 2 chân đỡ cứng H - H - H Chú thích: Các trường hợp tải trọng tương ứng sự làm việc của cổng trục như sau: - Ia, IIa: Cổng trục đứng yên nâng hàng từ mặt nền hoặc phanh khi hạ hàng với nửa tốc độ (Ia) và cả tốc độ (IIa). - Ib, IIb: Cần trục mang hàng di chuyển tiến hành phanh cần trục từ từ (Ib) và phanh đột ngột (IIb). - IIc: Cổng trục đứng yên, xe con mang hàng di chuyển trên cầu tiến hành phanh xe con đột ngột, chỉ dùng để tính kết cấu thép của chân đỡ. Ta chỉ tính kết cấu kim loại cổng trục theo độ bền và ổn định. Các trường hợp phải tính là IIa, IIb, IIc. Tính toán các tải trọng tác dụng Các hệ số tải trọng: - Hệ số va đập kt : theo [8] kt = 1,2 - Hệ số động k’t : theo [8] k’t = 1 + 0,5.( kt –1 ) (3.1) = 1+ 0,5.( 1,2 - 1) = 1,1 - Hệ số động khi nâng hàng: theo CT 1.06.1 và 1.06.2 tr 216 [8] yI = 1 + 0,025.vn (3.2) = 1 + 0,025.4,8 = 1,12 yII = 1 + 0,04.vn (3.3) = 1 + 0,04.8,5= 1,192 Trọng lượng bản thân Trọng lượng bản thân dầm chính cổng trục và ray, hành lang G : + Diện tích mặt cắt : F= 54910 mm2 = 0,05491 m2 ( Xem phần lựa chọn mặt cắt bên dưới ). + Thể tích kết cấu thép dầm chính : V= F.L = 0.05491.18 = 0,98838 m3 Vậy khối lượng dầm chính là: m = V. = 0,98838.7,83 = 7,74 Tấn m = 77400 N + Trọng lượng ray = 63,7 Kg/m=1146,6 kG cả dầm. + Khối lượng hành lang tra theo máy mẫu : mhl = 489 kG Vậy: G= 77400+11466+4890=93756 N - Trọng lượng bản thân dầm chính cổng trục có kể đến hệ số va đập kt : kt.G = 1,2 x 93756 = 112570 N Trọng lượng xe con Gx = 55000 N Trọng lượng xe con kể đến hệ số va đập kt : kt.Gx = 1,2 x 55000 = 66000 N Trọng lượng hàng nâng có kể đến hệ số động yII: yII .Q = 1,192 x 500000 = 596000 N Trọng lượng hàng nâng có kể đến hệ số va đập kt và hệ số động yII: => kt.Q = 1,2 x 500000 = 600000 N - Trọng lượng hàng tương đương theo (4.1)-[8]- tr88: Qtđ = φ. Q = 0,8.500000=400000 N (3.4) Với φ = ( 0,75-0,8 ) là hệ số tương đương phụ thuộc vào quy luật thay đổi tải trọng và chế độ làm việc của máy trục ứng với chế độ trung bình tra bảng (4.1)-[8]- tr88. =>Trọng lượng hàng tương đương có kể đến hệ số va đập k’t và hệ số động yI là : yI . Qtđ =1,12.400000=448000 N k’t. Qtđ =1,1.400000=440000 N Lực quán tính khi di chuyển cổng hoặc phanh cổng trục có gia tốc: Khi cổng trục di chuyển có gia tốc ( khởi động , hãm , thay đổi vận tốc ) sẽ làm phát sinh lực quán tính . Tải trọng quán tính lớn nhất có thể xảy ra trong trường hợp này có phương trùng với phương chuyển động của cổng trục, có giá trị được xác định bằng Pqt Theo tr96-[2] có. Lực quán tính của bản thân dầm chính, ray và hành lang là : Pqt=0,1.G =0,1. 93756 = 9375,6 N (3.5) Trong đó : G : trọng lượng dầm chính, ray và lan can : G = 93756 N khi gia tốc đột ngột theo CT (1.10)-[8]- tr217 : Pmaxqt = 2. Pqt = 2. 9375,6 = 18751,2 Kg (3.6) Lực quán tính của xe con mang hàng di chuyển trên dầm chính khi phanh hay khởi động xe lăn : Theo tr96-[2] lực quán tính khi phanh xe lăn tác dụng dọc theo dầm chính lấy bằng 1/7 tải trọng tương ứng : P’qt = (3.7) Pxcqt: không cần tính vì tổ hợp IIc: Cổng trục đứng yên, xe con mang hàng di chuyển trên cầu tiến hành phanh xe con đột ngột, chỉ dùng để tính kết cấu thép của chân đỡ. Lực xô ngang H : Không cần tính vì đây là cổng chân cứng chân mềm nên H=0 Lực sườn R: - Khi cổng trục di chuyển lệch trên đường ray sẽ xuất hiện lực sườn R. Lực này đặt vào gờ bánh xe theo phương vuông góc với phương di chuyển của cổng trục.Lực này chỉ tác dụng lên chân cổng không ảnh hưởng lên dầm chính nên bỏ qua. Tải trọng gió tác dụng lên dầm chính : Theo công thức (4.6) tr90 [8]. (3.8) Trong đó: • F: Diện tích cấu kiện (hay hàng)(m2). • q 0: Cường độ của gió ở độ cao 10m so với mặt đất phụ thuộc vào tốc độ của gió, q0=250N/m2 . • β : Hệ số động lực học kể đến đặc tính xung động của gió, lấy β =1,4. • γ : Hệ số phụ thuộc vào phương pháp tính toán. Khi tính theo ứng suất cho phép γ =1. • c : Hệ số cản khí động học lấy c=1,4. • n : Hệ số hiệu chỉnh tính đến sự tăng áp lực của gió theo chiều cao với H=10÷20 lấy n=1,32. Diện tích chắn gió của dầm chính : Fd=L.H=18.1.325 = 23,85 m2. Diện tích chắn gió của cơ cấu di chuyển xe con: • Fxc=7m2 như đã chọn ở tính toán cơ cấu di chuyển xe con. Vậy: Kết cấu thép dầm chính Chọn sơ bộ tiết diện mặt cắt dầm chính: Dầm ngang cổng trục có mặt cắt ngang dạng hộp có kích thước như hình vẽ dưới đây: Hình 3.1 Tiết diện mặt cắt dầm chính. - Chiều dài dầm : L = 18 m - Chiều cao của dầm ngang ở tiết diện giữa phụ thuộc vào khẩu độ L của cổng trục và lầy bằng: h = (1/14 ¸ 1/18). L = (1/14 ¸ 1/18). 18000 = 1285 ¸ 1000mm Lấy h = 1285mm Chiều dày tấm thành lấy theo công thức (5.15) tr 105 KC thép: σ t = 7+ (3.9) Lấy σ t = 11mm Khoảng cách giữa 2 tấm tàng để đảm bảo điều kiện hàn được theo công thức tr106-[8]. B 300mm. Chọn B = 600 mm. -Chiều dày tấm biên trên lấy theo công thức (5.23)- [8]-tr106 là : σ b = (1,5 ¸ 2 ). σ t (3.10) σ b = (1,5 ¸ 2 ). σ t = (1,5 ¸ 2 ). 11 = ( 16,5 ¸ 22 ) mm Chọn σ b = 20 mm Phần nhô ra của tấm biên so với tấm thành lấy b’=22 mm. Vậy kết quả ta có : + Kích thước tấm thành tối thiểu là : L.h. σ t = 18000.1285.11 mm + Kích thước tấm biên tối thiểu là : L.B’.σ b = 18000.666.20 mm Ta có các đặc trưng tiết diện mặt cắt là : + Diện tích mặt cắt 2 tấm biên : F1 = 2.666.20= 26640 mm2 + Diện tích mặt cắt 2 tấm thành : F2 = 2.1285.11= 28270 mm2 + Tổng diện tích mặt cắt : F = F1 + F2 = 26640 + 28270 = 54910 mm2 Lấy B = 344mm Momen quán tính của tiết diện đối với trục x – x , y – y : Momen chống uốn của tiết diện đối với trục x – x: Momen chống uốn của tiết diện đối với trục y – y: Momen tĩnh của tiết diện: Bảng tổ hợp tải trọng và tải trọng dùng để tính toán dầm chính Bảng tổ hợp tải trọng Trọng lượng bản thân cấu kiện Trọng lượng xe con Trọng lượng hàng + thiết bị mang hàng Lực quán tính khi hãm cổng trục , xe con Lực sườn R Lực xô ngang H IIa G Gx yII .Q IIb KT.G KT.Gx KT.Q Pmaxpt R Tính toán các tải trọng tác dụng: G = 93756 N Gx = 55000 N yII .Q = 1,192 x 500000 = 596000 N kt.G = 1,2 x 93756 = 112570 N kt.Gx = 1,2 x 55000 = 66000 N kt.Q = 1,2 x 500000 = 600000 N Xác định nội lực trong dầm chính Tính dầm trong tổ hợp IIa: Trường hợp xe con đặt tại giữa dầm chính theo lý thuyết là trường hợp nguy hiểm nhất cho dầm chính: Các tải trọng tác dụng lên dầm: Ta có : Trong đó : +q : là tải trọng phân bố của dầm chính trong tổ hợp IIa. + : là tải trọng phân bố gió lên dầm chính. +: là tải trọng của các bánh xe lên dầm chính trong tổ hợp IIa. Hình3.2: Sơ đồ tính khi xe con ở vị trí giữa dầm tổ hợp IIa. Sử dụng chương trình SAP2000 ta tính được các biểu đồ nội lực trên dầm chính trong tổ hợp IIa như sau : - Mô men uốn ngang dầm: Hình3.3: Mô men 3-3-IIa. - Mô men uốn dọc dầm chính: Hình3.4: Mô men 2-2-IIa Lực cắt dọc dầm chính: Hình3.5: Lực cắt 3-3-IIa. Lực cắt ngang dầm: Hình3.6:Lực cắt 2-2-IIa. Cuối cùng ta đạt được bảng tổng hợp mô men uốn và lực cắt của tổ hợp IIa trên dầm chính như hình dưới đây: Hình3.7: Bảng tổng hợp mô men uốn và lực cắt của tổ hợp IIa trên dầm chính. Tính dầm trong tổ hợp IIb: Trường hợp xe con đặt tại giữa dầm chính theo lý thuyết là trường hợp nguy hiểm nhất cho dầm chính: Các tải trọng tác dụng lên dầm: Ta có : Trong đó : +q : là tải trọng phân bố của dầm chính trong tổ hợp IIb. + : là tải trọng phân bố gió lên dầm chính . +: là tải trọng của các bánh xe lên dầm chính trong tổ hợp IIb. + : Là quán tính ngang của dầm trong tổ hợp IIb. + : Là quán tính xe con và hàng tác dụng ngang lên dầm chính gây ra bởi KT.Gx , KT.Q, và móc treo hàng trong tổ hợp IIb. Hình 3.8. Sơ đồ tính khi xe con ở vị trí giữa dầm tổ hợp IIb. Sử dụng chương trình SAP2000 ta tính được các biểu đồ nội lực trên dầm chính trong tổ hợp IIa như sau : Mô men uốn ngang dầm chính: Hình 3.9: Mô men 3-3-IIb. Mô men uốn dọc dầm chính (chú ý chỉ lấy phần mô men dầm chính ở giữa 2 chân công mô men trên chân cổng ta không quan tâm): Hình 3.10:Mô men 2-2-IIb. Lực cắt dọc dầm chính: Hình3.11: Lực cắt 3-3-IIb. - Lực cắt ngang dầm chính: Hình3.12 : Lực cắt 2-2-IIb. Cuối cùng ta đạt được bảng tổng hợp mô men uốn và lực cắt của tổ hợp IIb trên dầm chính như hình dưới đây: Hình 3.13: Bảng tổng hợp mô men uốn và lực cắt của tổ hợp IIb trên dầm chính. Kiểm tra dầm trong tổ hợp IIa Theo điều kiện bền uốn : Các phân tố chịu ứng suấ