Đề tài Tổng quan về công nghệ thi công cọc khoan nhồi. tính toán, kiểm nghiệm hệ phao nổi

au: Hình 4.4 Fc=(F+0,5.F).k F= Với k là hệ số lọt gió,k=0,4 Vậy Fc=0,4.1,5.F=0,4.1,5.18,5=11,04m2 + ở trạng thái làm việc: Wc = 12,6.11,04 = 139,104 KG Tải trọng gió tác dụng lên hàng, theo công thức (1.16) [2] Wh = wh.Fh Trong đó: vh: tải trọng gió phân bố đều trên hàng bằng tải trọng gió tác dụng cần ở trạng thái làm việc,wh=12,6 KG/m2 Fh: diện tích mặt chịu gió của hàng, theo bảng 1.8 [2]: Rmax : Q = 6T Þ Fh = 7,1m2 Þ Wh = 12,6.7,1 » 89 KG Rtb : Q = 14T Þ Fh = 13m2 Þ Wh = 12,6.13 » 164 KG Rmin : Q = 35T Þ Fh = 18m2 Þ Wh = 12,6.18 » 227 KG ở trạng tháI làm việc: ở tầm với lớn nhất:(vị trí I) Þ WI= »10 KG ở tầm với lớn trung bình Rtb (vị trí II),b=550: Þ WII= »15 kG ở tầm với nhỏ nhất Rmin = 5,1m (vị trí III),b=800 : Þ WII= »20 Kg Lực căng trong dây cáp nâng vật xác định theo công thức (8-55) [1]: Trong đó: ® Pt: tải trọng tạm thời tính. ® a: bội suất palăng (a = 4). ® hp: hiệu suất puly , hp=0,98 Tổ hợp tải trọngIIb: ở tầm với lớn nhất Rmax = 20m tương ứng với Pt=6520 KG : Þ Sv =6520/4.0,98=1663 KG ở tầm với lớn trung bình Rtb = 10m tương ứng với Pt=14520 KG : Þ Sv =14520/4.0,98=3704 KG ở tầm với nhỏ nhất Rmin = 5,1m tương ứng với Pt=35520 KG: Sv =35520/4.0,98=9061 KG Tổ hợp tải trọngIIa: ở tầm với lớn nhất Rmax = 20m tương ứng với Pt=6520 KG : Þ Sv =6520/4.0,98=1663 KG ở tầm với lớn trung bình Rtb = 9m tương ứng với Pt=17320 KG : Þ Sv =17320/4.0,98=4418 KG ở tầm với nhỏ nhất Rmin = 4m tương ứng với Pt=30520 KG: Þ Sv =30520/4.0,98=7786 KG Lực trong dây cáp nâng hàng đặt theo phương dây cáp nâng hàng ở các ròng rọc đầu cần và ròng dẫn hướng. Lực trong dây cáp nâng cần xác định theo điều kiện cân bằng cần và đặt ở điểm nối palăng hay ròng rọc treo cần: Tổ hợp tải trọng IIb: Trong mặt phẳng nâng cần Các lực tác dụng gồm có: *Trọng lượng bàn thân cần GC *Trọng lượng vật nâng có tính đến hệ số động Pt *Lực căng cáp nâng cần SC *Lực căng trong cáp nâng vật SV *Tải trọng gió Wg *Lực do nghiêng cáp treo hàng T=Pt.tg60 *ở tầm với Rmax Hình4.5 b=300 ; a=30 ; g=120 ;b=3,1m ; c=0,8m ;Q0 = 6520 KG Gc=4000 KG ;Sv=1408 KG ;Wg=147 KG ; T=580 KG Lấy momen ở chốt đuôi cần O : SMo=0 ÛSc.b + Sv.c - Gc..cosb - Q0.Lc.cosb - T.cos(b-60).Lc - Wg. .sinb =0 Xác định các phản lực tại chốt đuôi cần (RH và Rv) SX=0 ÛRH - Sc.cos(b-g) - Sv.cos(b-a) + T.sin60 + Wg=0 ÞRH = Sc.cos(b-g) +Sv.cos(b-a) - T.sin60 - Wg = 31795.cos180 + 1408.cos270 –580.sin60 - 147 »31290 KG SY=0 ÛRV - Sc.sin(b-g) - Sv.sin(b-a) - Gc - T.cos60 – Q0=0 ÞRV = Sc.sin(b-g) + Sv.sin(b-a) + Gc +T.cos60 + Q0 = 31795.sin180 + 1408.sin270 + 3000 + 580.cos60 + 5520 » 19560KG *ở tầm với Rtb b=550 ; a=40 ; g=150 ;b=4,1m ; c=1m ;Q0 = 14520 KG Gc=4000 KG ; Sv=3704 KG ; Wg=342 KG ; T=1526 KG Lấy momen ở chốt đuôi cần O : SMo=0 ÛSc.b + Sv.c - Gc..cosb - Q0.Lc.cosb - T.cos(b-60).Lc - Wg. .sinb =0 Hình4.6 Xác định các phản lực tại chốt đuôi cần (RH và Rv) SX=0 ÛRH - Sc.cos(b-g) - Sv.cos(b-a) + T.sin60 + Wg=0 ÞRH = Sc.cos(b-g) + Sv.cos(b-a) - T.sin60 - Wg = 36889.cos400 + 3704.cos510 –1526.sin60 - 342 » 30090 KG SY=0 ÛRV - Sc.sin(b-g) - Sv.sin(b-a) - Gc - Q0 – T.cos60 =0 ÞRV = Sc.sin(b-g) + Sv.sin(b-a) + Gc + Qo + T.cos60 = 36889.sin400 + 3704.sin510 + 3000 +14520 + 1526.cos60 » 45630 KG *ở tầm với Rmin b=800 ; a=30 ; g=170 ;b=4,4m ; c=0,8m ;Q0 = 25520 KG Gc=3000 KG ; Sv= 6510 KG ; Wg=515 KG ;T =2682 KG Lấy momen ở chốt đuôi cần O : SMo=0 ÛSc.b + Sv.c - Gc..cosb - Q0.Lc.cosb - T.cos(b-60).Lc - Wg..sinb=0 Hình 4.7 Xác định các phản lực tại chốt đuôi cần (RH và Rv) SX=0 ÛRH - Sc.cos(b-g) - Sv.cos(b-a) + T.sin60 + Wg =0 ÞRH= Sc.cos(b-g) +Sv.cos(b-a) - T.sin60 - Wg = 18196.cos630 + 6510.cos770 – 2682.sin60 - 515 »8930 KG SY=0 ÛRV - Sc.sin(b-g) - Sv.sin(b-a) - Gc – Q0 – T.cos60=0 ÞRV = Sc.sin(b-g) + Sv.sin(b-a) + Gc + Q0+T.cos60 = 18196.sin630 + 6510.sin770 + 3000 + 25520 + 2682.cos60 » 53740 KG Trong mặt phẳng ngang Hình 4.8 SY=0 Û RV= Gng + Wng + Png ở tầm với Rmax Wng=156 KG ; Png=552 KG ;Gng=300 KG Þ RV= 300 + 156 + 552 =1008 KG Lấy momen tại 1 trong 2 gối đỡ, SM= (Gng + Wng).Lc/2 + Png.Lc – Rng.1,5 = 0 ở tầm với Rtb Wng=231 KG ; Png=1452 KG ;Gng=300 KG Þ RV= 300 + 231 + 1452 = 1983 KG Lấy momen tại 1 trong 2 gối đỡ, SM= (Gng + Wng).Lc/2 + Png.Lc – Rng.1,5 = 0 ở tầm với Rmin Wng=294 KG ; Png=2552 KG ;Gng=300 KG Þ RV= 300 + 294 + 2552 = 3146 KG Lấy momen tại 1 trong 2 gối đỡ, SM= (Gng + Wng).Lc/2 + Png.Lc – Rng.1,5 = 0 Tổ hợp tải trọng IIa: Trong mặt phẳng nâng cần Các lực tác dụng gồm có: *Trọng lượng bàn thân cần GC *Trọng lượng vật nâng có tính đến hệ số động Pt *Lực căng cáp nâng cần SC *Lực căng trong cáp nâng vật SV *ở tầm với Rmax Tương tự như tổ hợp Iib ta có b=300 ; a=30 ; g=120 ;b=3,1m ; c=0,8m ; Pt = 6520 KG Gc=3000 KG ;Sv=1663 KG Lấy momen ở chốt đuôi cần O : SMo=0 ÛSc.b + Sv.c - Gc..cosb - Pt.Lc.cosb =0 Xác định các phản lực tại chốt đuôi cần (RH và Rv) SX=0 ÛRH - Sc.cos(b-g) - Sv.cos(b-a) =0 ÞRH = Sc.cos(b-g) +Sv.cos(b-a) = 33178.cos180 + 1663.cos270 » 33036 KG SY=0 ÛRV - Sc.sin(b-g) - Sv.sin(b-a) - Gc – Pt =0 ÞRV = Sc.sin(b-g) + Sv.sin(b-a) + Gc + Pt = 33178.sin180+1663.sin270+3000+6520 » 20528 KG *ở tầm với Rtb b=550 ; a=40 ; g=150 ;b=4,1m ; c=1m ;Pt = 17320 KG Gc=3000 KG ; Sv=4418 KG Lấy momen ở chốt đuôi cần O : SMo=0 ÛSc.b + Sv.c - Gc..cosb - Pt.Lc.cosb =0 Xác định các phản lực tại chốt đuôi cần (RH và Rv) SX=0 ÛRH - Sc.cos(b-g) - Sv.cos(b-a)=0 ÞRH = Sc.cos(b-g) + Sv.cos = 38415.cos400 + 4418.cos510 » 32208 KG SY=0 ÛRV - Sc.sin(b-g) - Sv.sin(b-a) - Gc - Pt =0 ÞRV = Sc.sin(b-g) + Sv.sin(b-a) + Gc +Pt = 38415.sin400 + 4418.sin510 + 3000 + 17320 » 48446 KG *ở tầm với Rmin b=800 ; a=30 ; g=170 ;b=4,4m ; c=0,8m ;Pt = 30520 KG Gc=3000 KG ; Sv=7786 KG Lấy momen ở chốt đuôi cần O : SMo=0 ÛSc.b + Sv.c - Gc..cosb - Pt.Lc.cosb =0 Xác định các phản lực tại chốt đuôi cần (RH và Rv) SX=0 ÛRH - Sc.cos(b-g) - Sv.cos(b-a)=0 ÞRH= Sc.cos(b-g) +Sv.cos(b-a) = 17540.cos630 + 7786.cos770 » 9714 KG SY=0 ÛRV - Sc.sin(b-g) - Sv.sin(b-a) - Gc –Pt =0 ÞRV = Sc.sin(b-g) + Sv.sin(b-a) + Gc + Pt = 17540.sin630+7786.sin770+3000+30520 » 56734 KG Trong mặt phẳng nằm ngang Chỉ chịu tác dụng của tải trọng gió,tải này rất nhỏ nên ta không cần tính trong trường hợp này 4.6.Phương pháp tính kết cấu thép Kết cấu cần của cần trục được thiết kế tính toán theo phương pháp ứng suất cho phép. Trong đó ứng suất phát sinh trong kết cấu dưới tác dụng của tải trọng không được vượt quá trị số ứng suất cho phép của vật liệu chế tạo Trong đó : ®smax: ứng suất lớn nhất trong kết cấu kim loại do tác dụng của tải trọng. ® [s]: ứng suất cho phép của vật liệu chế tạo. Đối với vật liệu dẻo: + sch : giới hạn chảy của vật liệu sch = 2400 ¸2800 KG/cm2 + n : hệ số an toàn (n = 1,4¸1,6) Þ [s] =(1600¸1800) KG/cm2 Þ [s] = (160¸180) N/mm2 _ ứng suất cắt cho phép [t] = 0,6[s] = (96¸108) N/mm2 Hiện nay người ta đề ra phương pháp tính mới cách đánh giá mới về độ bền kết cấu kim loại máy trục, có xét đến sự làm việc thực tế của vật liệu ở ngoài giới hạn đàn hồi, thường là phương pháp tính theo trạng thái giới hạn hay tải trọng phá hoại. Theo phương pháp tính này kết cấu kim loại không đặt trong trạng thái làm việc mà đặt trong trạng thái giới hạn, tức là trong trạng thái kết cấu mất khả năng chịu tải, không thể làm việc bình thường được nữa, hoặc có biến dạng quá mức, hoặc do phát sinh ra các vết nứt. Chính vì thế nên kết quả tính theo phương pháp này tiết kiệm hơn phương pháp ứng suất cho phép. Tuy vậy, đối với yêu cầu của một số kết cấu, tính theo trạng thái giới hạn đôi khi đưa đến những biến dạng tương đối lớn, vượt quá mức độ cho phép. Do đó trong phương pháp tính này người ta đặt biệt chú ý tới biến dạng. Phương pháp tính theo trạng thái giới hạn chưa được hoàn thiện để tính kết cấu kim loại của tất cả các loại máy trục nên chúng ta chủ yếu tính theo phương pháp ứng suất cho phép vì phương pháp này đã phát triển khá phong phú và hoàn chỉnh . Kết cấu kim loại của cần được tính theo hai trường hợp phối hợp tải trọng sau đây: Trường hợp thứ nhất: tải trọng không di động tính + tải trọng tạm thời tính khi treo trọng tải lớn nhất ở tầm với lớn nhất. Trường hợp thứ hai: tải trọng 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. Tải trọng không di động (không kể đế hệ số điều chỉnh) + tải trọng do các thành phần ở đầu cần khi tầm với nhỏ nhất + tải trọng gió ở trạng thái không làm việc. 4.7. Xác định nội lực trong giàn 4.7.1 Khái niệm Dàn là một hệ gồm nhiều thanh thẳng nối với nhau bằng những khớp. Để tăng độ chính xác của phép tính, nội lực trong các thanh cần được xác định theo hệ không gian. Tuy nhiên để đơn giản hơn trong các phép tính ta có thể chia hệ không gian ra nhiều hệ phẳng và mổi hệ phẳng này đặt dưới tác dụng của các hệ lực trong mặt phẳng tương ứng. Giao điểm của các thanh trong dàn gọi là mắt. Khoàng cách giữa các mắt thuộc cùng một đường biên gọi là đốt. Thanh tạo thành chu vi của dàn ở phía trên gọi là thanh biên trên, ở phía dưới gọi là thanh biên dưới. Ngoài ra còn có các thanh giằng chéo: Để tính dàn được đơn giản ta thừa nhận giả thiết sau: _ Mắt của dàn phải nằm tại giao điểm của các trục thanh và được xem là khớp lý tưởng. _ Tải trọng chỉ tác dụng tại mắt của dàn. _ Trọng lượng bản thân của thanh không đáng kể so với tải trọng tác dụng lên dàn. _ Từ các giả thiết trên ta thấy các thanh trong dàn chỉ chịu lực kéo hoặc nén nghĩa là chịu lực dọc trục mà không có mômen uốn. 4.7.2 Xác định nội lực các thanh trong dàn Đây là cần không gian kiểu dàn gồm có 4 mặt. Đường giao tuyến của các mặt là trục của 4 thanh biên. Bảng tổ hợp tải trọng Lọai tải trọng Trường hợp tải trọng IIa IIb Trọng lượng bản thân Kết cấu thép của cần Gc Gc Trọng lượng hàng và móc kể cả hệ số động Kđ Q.kđ Q Lực do nghiêng cáp treo hàng với góc d là góc nghiêng cáp treo hàng so với phương thẳng đứng. ---------- Q.tgd Lực quán tính tiếp tuyến khi cơ cấu quay khởi động hoặc hãm đột ngột do trọng lượng vật mang và bộ phận mang vật ---------- Png Lực căng trong dây cáp treo hàng SV SV Lực quán tính ngang do cơ cấu quay họat động gây ra bởi trọng lượng cơ cấu ---------- Gng Tải trọng gió tác dụng lên Kết cấu thép Wg Lực căng cáp treo cần SC SC Tổ hợp tải trọng IIa tương ứng với cần trục làm việc hoặc đứng yên chỉ có một cơ cầu nâng làm việc,tính toán khi khởi động hoặc hãm cơ cấu nâng một cách đột ngột. Tổ hợp tải trọng IIb tương ứng với cần trục di chuyển có hàng kết hợp với hãm đột ngột cơ cấu quay. a.Xác định nội lực các thanh trong mặt phẳng nâng cần Tổ hợp tải trọng IIa Như ta đã biết cần là dàn không gian 4 mặt.Trong mặt phẳng nâng cần sẽ có 2 mặt chịu tác dụng.Do đó các lực ở chốt đuôi cần ( RH ,RV ) phải được chia đôi: ở tầm với Rmax: RV=10264KG ; RH= 16518 KG ở tầm với Rtb : RV=24223KG ; RH= 16104KG ở tầm với Rmin : RV=28367KG ; RH= 4857 KG Tải trọng phân bố tác dụng lên từng mắt trong dàn q= Gc/2*i =3000/2*28 = 54 KG(i=28 là số mắt ) Ta tiến hành tách mắt để xác định nội lực trong các thanh Sơ đồ tách mắt như sau: Mắt 1 tương đương với chốt đuôi cần, mắt 28 tương đương với puly đầu cần Tóm lại ta có bảng thống kê nội lực các thanh trong dàn ở mặt phẳng nâng cần trong trường hợp tổ hợp tải trọng IIa Số thứ tự thanh Hình thức chịu lực Giá trị lực(KG) ở các tầm với (m) Rmax Rtb Rmin N12 Nén 15281 20839 15663 N13 4150 8247 13094 N24 15251 20793 15609 N23 45 29 7 N35 4287 8312 13074 N45 139 90 25 N46 15060 20640 15523 N57 4586 8483 13086 N67 232 152 44 N68 14707 20380 15405 N79 5047 8762 13131 N810 14165 19974 15230 N910 257 713 86 N911 4787 8082 12976 N1012 14361 20548 15352 N1112 70 589 49 N1113 4700 7528 12881 N1214 14394 21014 15341 N1314 117 465 11 N1315 4774 7081 12818 N1416 14266 21373 15297 N1415 105 202 4 N1517 5010 6741 12787 N1618 13976 21624 15221 N1719 5409 6508 12790 N1820 13523 21768 15113 N1921 5969 6383 12824 N2022 12909 21805 14972 N2123 6691 6365 12891 N2224 12159 21779 14829 N2325 7133 4946 12834 N2426 11678 23120 14805 N2527 7723 3624 12784 N2628 11034 24354 14749 N2728 7694 3578 12730 Số thứ tự thanh Hình thức chịu lực Giá trị lực(KG) ở các tầm với (m) Rmax Rtb Rmin N34 Kéo 187 124 37 N56 374 247 75 N78 561 371 112 N89 438 843 735 N1011 82 326 34 N1213 12 264 15 N1516 304 341 26 N1617 199 140 23 N1718 491 217 64 N1819 292 78 41 N1920 678 93 101 N2021 386 16 60 N2122 865 31 139 N2223 152 1084 689 N2324 528 1597 34 N2425 312 765 5 N2526 715 1474 4 N2627 405 704 14 Tổ hợp tải trọng IIb: Trong mặt phẳng nâng cần sẽ có 2 mặt chịu tác dụng.Do đó các lực ở chốt đuôi cần ( RH ,RV ) phải được chia đôi: ở tầm với Rmax: RV=9780KG ; RH= 15645 KG ở tầm với Rtb : RV=22815KG ; RH= 15045KG ở tầm với Rmin : RV=26870KG ; RH= 4465 KG Tải trọng phân bố tác dụng lên từng mắt trong dàn q= Gc/2*i =3000/2*27 = 56 KG( i là số mắt ) Ta tiến hành tách mắt để xác định nội lực trong các thanh tương tự như trường hợp tổ hợp tải trọng IIa.Ta có bảng tổng hợp như sau: Số thứ tự thanh Hình thức chịu lực Giá trị lực(KG) ở các tầm với (m) Rmax Rtb Rmin N12 Nén 14945 20527 16095 N13 3487 6796 11117 N24 14915 20481 16042 N23 45 29 7 N35 3624 6861 11097 N45 139 90 25 N46 14724 20328 15955 N57 3923 7032 11109 N67 232 152 44 N68 14371 20068 15837 N79 4384 7311 11154 N810 13830 19662 15761 N910 291 832 337 N911 4096 6532 10787 N1012 14055 20338 16000 N1112 104 708 299 N1113 3979 5875 10474 N1214 14118 20907 16206 N1314 83 584 262 N1315 4024 5325 10195 N1416 14019 21368 16379 N1415 88 261 122 N1517 4231 4883 9947 N1618 13758 21722 16520 N1719 4599 4547 9732 N1820 13335 21969 16629 N1921 5130 4320 9550 N2022 12750 22108 16705 N2123 5823 4199 9400 N2224 12030 22186 16782 N2325 6158 2408 8557 N2426 11654 23894 17536 N2527 6642 718 7730 N2628 11116 25495 18257 N2728 6612 673 7676 Số thứ tự thanh Hình thức chịu lực Giá trị lực(KG) ở các tầm với (m) Rmax Rtb Rmin N34 Kéo 187 124 37 N56 374 247 75 N78 561 371 112 N89 420 827 758 N1011 99 385 159 N1213 5 323 140 N1516 270 460 224 N1617 182 199 103 N1718 457 366 187 N1819 275 137 84 N1920 644 212 149 N2021 369 75 65 N2122 831 88 111 N2223 162 1164 916 N2324 406 2022 931 N2425 251 978 453 N2526 593 1898 894 N2627 345 916 435 b.Xác định nội lực các thanh trong mặt phẳng ngang Tổ hợp tải trọng IIa Trong trường hợp tổ hợp tải trọng IIa ở mặt phẳng ngang thì cần chỉ chịu tác dụng của tải trọng gió.Do đó có thể bỏ qua không cần tính. Tổ hợp tải trọng IIb Giá trị của các phản lực ngang Rng , RV cũng được chia đôi.Giá trị của lực Rng và RV ở các tầm với như sau: Rmax : Rng =3900 KG ; RV =504 KG Rtb : Rng =8688 KG ; RV =992KG Rmin : Rng =14245KG ; RV =1573KG Lực do tải trọng quán tính ngang và lực gió tác dụng lên cần phân bố đều suốt chiều dài cần,lực này cũng được chia 2 : (i = 29 là số mắt) Rmax : q=8 KG Rtb : q=9KG Rmin : q=10KG Sơ đồ tách mắt như sau: Ta tiến hành tách mắt từ mắt 1 đến mắt 27 Tóm lại ta có bảng thống kê nội lực các thanh trong dàn ở mặt phẳng ngang trong trường hợp tổ hợp tải trọng IIb như sau: Số thứ tự thanh Hình thức chịu lực Giá trị nội lực (KG)ở các tầm với(m) Rmax Rtb Rmin N13 Nén 4306 9584 15710 N34 95 75 70 N35 4226 9518 15647 N45 731 1838 3090 N57 4637 10551 17383 N67 992 2439 4093 N79 5311 12217 20183 N89 1617 3933 6580 N911 6592 15338 25406 N1112 294 599 964 N1113 6070 14284 23719 N1314 286 590 954 N1315 5575 13262 22067 N1516 278 581 944 N1517 5093 12256 20433 N1718 270 572 934 N1719 4626 11265 18815 N1920 262 563 924 N1921 4173 10290 17215 N2122 254 554 914 N2123 3733 9330 15633 N2324 66 100 162 N2325 3311 8395 14082 N2425 268 800 1343 N2527 3543 9088 15245 N2627 356 998 1652 N2729 3851 9954 16678 Số thứ tự thanh Hình thức chịu lực Giá trị nội lực (KG)ở các tầm với(m) Rmax Rtb Rmin N14 Kéo 598 1319 2156 N23 124 101 96 N24 3840 8666 14254 N46 4789 10934 18027 N56 659 1631 2742 N68 5456 12574 20779 N78 805 1968 3297 N810 6771 15773 26130 N910 401 1039 1760 N1011 604 1216 1948 N1012 6214 14641 24313 N1213 572 1180 1908 N1214 5719 13619 22661 N1415 556 1162 1888 N1416 5238 12612 21027 N1617 540 1144 1868 N1618 4771 11621 19409 N1819 524 1126 1848 N1820 4317 10646 17809 N2021 508 1108 1828 N2022 3878 9687 16227 N2223 492 1090 1808 N2224 3452 8742 14661 N2426 3688 9445 15840 N2526 154 445 742 N2628 3996 10310 17272 N2728 194 544 901 N2829 3996 10310 17272 4.7.3 Tính toán tiết diện cho các thanh của dàn : a. Xác định giới hạn cho phép của vật liệu : - Kết cấu cần của cần trục được thiết kế tính toán theo phương pháp ứng suất cho phép. Trong đó ứng suất phát sinh trong kết cấu dưới tác dụng của tải trọng không được vượt quá trị số ứng suất cho phép của vật liệu chế tạo : Trong đó : + smax : ứng suất lớn nhất trong kết cấu kim loại do tác dụng của tải trọng. + [s] : ứng suất cho phép của vật liệu chế tạo. Đối với vật liệu dẻo : Trong đó : + sch : Giới hạn chảy của vật liệu. sch = (2400 ¸2800) kG/ cm2. + n : Hệ số an toàn (n = 1,4 ¸1,7). Þ [s] = 18000 N/ cm2. b. Chọn tiết diện thanh biên : - Tiết diện của thanh biên được chọn theo thanh có nội lực lớn nhất đó là thanh biên trên : S1 = -2441900 (N). + P = : Nội lực lớn nhất của thanh trong dàn. - Diện tích cần thiết : (10.12) [J] + Chọn lần 1(j = 1) : j0 = 0,5 (cm2) + Tra bảng ta chọn Thép ống GOCT 8732 – 70 có : Dngoài = 100 (mm) ; dtrong = 98 (mm) ; F1th = 275,51 (cm2) ; imin = 12,49 (cm) q = 217,02 (kG/m) - Độ mảnh của thanh : (10.4) Trong đó : + l : Độ mảnh của thanh. + m = 1 Hệ số phụ thuộc vào liên kết hai đầu thanh . + l1 = 301 (cm) : Chiều dài hình học của thanh 1. + imin : Bán kính quán tính nhỏ nhất của tiết diện . Tra bảng 10-2 [5] ta có : ® = 0,952 ¹ j0 = 0,5 + Chọn lần 2 (j = 2) : ® (cm2). + Tra bảng ta chọn Thép ống GOCT 8732 – 70 có : Dngoài = 273 (mm) ; dtr = 249 (mm) ; F2 = 187,72 (cm2) ; (cm). Ta tính tương tự như lần 1 : ® Tra bảng 10-2 [5] ta có : ® = 0,932 ¹ j1 = 0,708 Điều kiện : min (KT) = thì dừng ( > ). Ta lập được bảng sau : J KT 1 0,5 271,322 275,51 377 352 12,49 24,13 0,952 90,35 2 0,726 186,895 187,72 273 249 8,85 34,06 0,932 28,4 3 0,829 163,668 164,55 325 308 10,92 27,60 0,945 14 4 0,887 152,972 153,93 203 175 6,27 48,07 0,896 1 Kết luận tra bảng ta chọn Thép ống GOCT 8732 – 70 có : Dngoài = 203 (mm) ; dtr = 175 (mm) ; F4 = 153,93 (cm2) ; (cm) qbiên = 120,83 (kG/m) : Khối lượng của thanh trên 1 mét. c. Chọn tiết diện thanh xiên : - Tiết diện của thanh xiên được chọn theo thanh có nội lực lớn nhất đó là thanh có kí hiệu : S61 = 313701 (N). + P : Nội lực lớn nhất của thanh xiên trong cần dàn. - Diện tích cần thiết : (10.12) [J] (cm2) + Tra bảng ta chọn Thép ống GOCT 8732 – 70 có : Dngoài = 50 (mm) ; dtrong = 49 (mm) ; F1th = 17,45 (cm2) ; imin = 2,1 (cm) q = 13,71 (kG/m). c. Kiểm tra tiết diện các thanh : - ứng suất lớn nhất phát sinh trong kết cấu kim loại : - Điều kiện ổn định : - Thanh biên : Vậy thanh biên thỏa điều kiện ổn định và bền. - Thanh xiên : Vậy thanh xiên thỏa điều kiện bền. 4.8. Kiểm nghiệm lại trọng lượng bản thân kết cấu thép : (1) [L] Trong đó : + GTK : Trọng lượng bản thân tính toán kết cấu cần. + Ggt = 24,5 (T) : Trọng lượng bản thân giả thuyết kết cấu cần. GTK = GB + GX = qb ´ l1 ´ 2 + qx ´ l2 ´ 2. + l1 : Tổng chiều dài của thanh biên trong 2 mặt phẳng. + l2 : Tổng chiều dài của thanh xiên trong 2 mặt phẳng. + qbiên = 120,83 (kG/m) : Khối lượng của thanh trên 1 mét. + qxiên = 13,71 (kG/m) : Khối lượng của thanh trên 1 mét. (m) 44,8 (m) (kG). (kG). Vậy : GTK = 26629 (kG) = 26,629 (T). ® Chế tạo đơn chiếc. 4.9.Tính mối ghép : 4.9.1.Tính mối hàn : - Mối ghép bằng hàn có nhiều ưu điểm nên ngày càng sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp. Kết cấu thép ghép bằng hàn có khối lượng nhỏ so với ghép bằng đinh tán vì không có mũ đinh, không phải ghép chồng hoặc dùng tấm đệm, kim loại được tận dụng vì không bị lỗ đinh làm yếu; so với kết cấu đúc, chiều dày tối thiểu ở kết cấu hàn nhỏ hơn, cơ tính của vật liệu được hàn cao hơn vật liệu đúc. - Sử dụng mối hàn góc dùng để ghép các chi tiết máy có bề mặt vuông góc với nhau. Ta tính mối hàn của thanh biên, thanh xiên trong mặt phẳng có nội lực 2 thanh liên kết hàn lớn nhất và mối hàn tại gối liên kết giữa thanh biên trên với thanh biên dưới. - Thanh biên hàn 3 thanh xiên : Hình 4.23.Thanh biên hàn 3 thanh xiên ở mặt phẳng nâng hạ hàng. + Chọn phương pháp hàn hồ quang tự động dưới lớp thuốc hàn, dùng que hàn '42A. + ứng suất cho phép của mối hàn : Trong đó : + [S] = 1,4 : Hệ số an toàn của các kết cấu kim loại. + sch = 220 (MPa) : Giới hạn chảy của thép CT3 tiêu chuẩn GOCT 8732 – 70 theo bảng 50 . (N/mm2) - Ta nhận xét : 3 thanh xiên cùng đường kính nên mối hàn thanh biên và xiên ta chọn thanh xiên có nội lực lớn nhất để hàn thanh biên có nội lực lớn nhất để tính mối hàn được đảm bảo độ bền khi hàn các thanh xiên còn lại. Từ hệ thức : [R] A » 0,7kpd Trong đó : + d = 58,5 (mm) : Đường kính trong của thanh 61. + F = N61 = 313701 (N) : Nội lực lớn nhất thanh xiên trong mặt phẳng nâng hàng. (mm) Vậy kích thước mối hàn : + Chiều rộng : b = 0,7´ k = 11 (mm). + Chiều cao : k = 15,6 (mm). - Thanh biên hàn với 2 thanh xiên : Ta chỉ tiến hành kiểm tra lại kích thước mối hàn đã xác định ở trên có đảm bảo độ bền. Hình 4.24. Thanh biên hàn 2 thanh xiên ở mặt phẳng nâng hạ hàng. Từ các kích thước mối hàn ta thế vào hệ thức : Vậy kích thước mối hàn đã chọn đảm bảo độ bền. - Thanh biên trên hàn với bản mã : Hình 4.25.Thanh biên trên hàn với bản mã ở mặt phẳng nằm ngang. Ta chọn phương pháp hàn, que hàn và ứng suất cho phép mối hàn tương tự trên. Từ hệ thức : [R] A » 0,7kpd Trong đó : + d = 175 (mm) : Đường kính trong của thanh 1. + F = N1 = 1214900 (N) : Trị tuyệt đối nội lực lớn nhất thanh biên trong mặt phẳng nằm ngang. (mm) Vậy kích thước mối hàn : + Chiều rộng : b = 0,7´ k = 14,2 (mm). + Chiều cao : k = 20,2 (mm). 4.9.2. Tính mối ghép bulông : - Ta tính mối ghép cho nhóm bulông chịu lực ngang đi qua trọng tâm của bề mặt ghép giữa bản mã liên kết thanh biên với gối tựa. - Gọi Q là lực phân bố lên các bulông thì lực F tác dụng lên một bulông khi lắp có khe hở : (8.16) [R] Hình 4.26.Liên kết bulông. Trong đó : + Z = 8 : Số bulông lắp ghép . Q = 65234 (N) (N). - Lực xiết cần thiết đối với mỗi bulông : (8.5) [R] Trong đó : + f = 0,15 : Hệ số ma sát đối với tấm ghép. + k = 1,4 : Hệ số an toàn. + i = 1 : Số bề mặt tiếp xúc tấm ghép. . - Chọn vật liệu chế tạo bulông : thép CT3 có sch = 200 (Mpa) theo bảng 8.1 [R] - Hệ số an toàn của vật liệu : [S] = 1,4 bảng 8-4 [4] (giả thiết đường kính bulông trong khoảng 30 -:- 60 mm). - Xác định ứng suất cho phép : - Đường kính d1 của bulông : (8-6) (mm). Theo bảng X-6 [E] ta chọn bulông có kí hiệu : M30 ´ 125 TCVN 95-63. CHƯƠNG 5 TÍNH TOÁN CƠ CẤU NÂNG 5.1. Xác định chế độ làm việc của cơ cấu nâng 5.1.1. Các thông số cơ bản của cơ cấu: *Sức nâng : Q = 123.6kN *Vận tốc nâng : vn = 35-70m/ph *Chiều cao nâng : H = 70m 5.1.2. Chọn chế độ làm việc của cơ cấu Chế độ làm việc của cơ cấu được đặc trưng bởi những chỉ tiêu sau đây: a/ Hệ số sử dụng theo sức nâng: (bảng (1.2) [2] Trong đó: ® Qtb: khối lượng trung bình của hàng và thiết bị mang hàng trong một ca làm việc. ® Q: sức nâng địng mức. (Q = 123.6kN). b/ Hệ số sử dụng trong năm theo công thức: (1.2)[2] c/ Hệ số sử dụng trong ngày theo công thức (1.3) [2]: (1.2) [2] d/ Cường độ làm việc của cơ cấu: Tra bảng (1.2) [2]Þ CĐ% = 25%. Chế độ làm việc chung của cần trục xác định theo chế độ làm việc của cơ cấu nâng tra bảng (1.2) [2] ta chọn chế độ làm việc trung bình. e/ Số lần mở máy trong giờ: m = 120 (lần) f/ Nhiệt độ của môi trường xung quanh: t = 250C 5.2. Sơ đồ động cơ cấu nâng Hình 5.1 1.Khớp nối răng 2.Tang cuốn cáp 3.Động cơ điện 4.Phanh điện từ 5.Khớp nối vòng đàn hồi 6.Hộp giảm tốc 5.3. CHọN CáP NÂNG 5.3.1. Giới thiệu về cáp Vì cơ cấu làm việc với vận tốc cao nên ta chọn cáp để làm dây cho cơ cấu. Cáp là loại dây có nhiều ưu điểm hơn so với các loại dây khác như xích hàn, xích tấm, … loại dây này hiện rất thông dụng trong ngành máy xếp dỡ ở nước ta. Trong các kiểu kết cấu cáp thì cáp b