Đồ án Thiết kế thang máy 4 điểm dừng

tích các hình chữ nhật bên trong. + F1 = F4 = s1.b =0,84.6,4 = 5,376 cm2 + F2 = F5 = ( h-2.s1).s2 =(16 - 2.0,84).0,5 =7,16 cm2 + F3 = F6 = b.s1 = 6,4.0,84 = 5,376 cm2 – C1,C2,C3,C4,C5,C6: trọng tâm các hình chử nhật bên trong + C1 = ( 3,2;0,42 ) + C2 = (0,25;8 ) + C3 = ( 3,2;15,75 ) + C4 = ( -10,6;0,42 ) + C5 = ( -7,65;8 ) + C6 = ( -10,6;15,75 ) Vậy: Þ C( -3,7;8 ) +) Xác định momen quán tính của mặt cắt: – Chọn hệ trục tọa độ của mặt cắt OXY đặt tại trọng tâm C của mặt cắt là hệ trục quán tính trung tâm. – Momen quán tính trung tâm theo phương X (5.15)[2]: (2.2) trong đó: b1= yc1 – yc = 0,42 – 8 = -7,58 cm Þ b2= yc2 – yc = 8 - 8= 0 cm Þ b3= yc3 – yc = 15,75 – 8 = 7,75 cm Þ Vậy: JX = 2.(309,21+122,35+323,22) =1509,56 cm4 – Momen quán tính trung tâm theo phương Y(5.15)[2]: (2.3) trong đó: a1= xc1 – xc = 3,2-(-3,7) = 6,9 cm Þ a2= xc2 – xc = 0,25-(-3,7) = 3,95 cm Þ a3= xc3 – xc = 3,2-(-3,7) =6,9 cm Þ Vậy: JY = 2.(274,3+111,86+274,3) = 1320,92 cm4 +) Momen quán tính chống uốn của mặt cắt(6.5)[2]: Trục X: (2.4) Trục Y: (2.5) b. Mặt cắt ngang thanh gióng đứng. – Khung đứng được chế tạo từ thép chữ V. Các kích thước cơ bản của tiết diện ngang như sau: Hình 2.2 : Kích thước khung đứng trong đó: b = 5 cm d = 0,4 cm a= 20 cm +) Xác định trọng tâm mặt cắt: – Chọn hệ trục ban đầu là hệ trục OXY như hình vẽ – Trọng tâm tiết diện mặt cắt được xác định theo công thức sau: trong đó: – F1,F2,F3,F4 : diện tích các hình chữ nhật bên trong + F1 = F3 = d.b =0,4.5 = 2 cm2 + F2 = F4 = ( b-d).d = (5 – 0,4).0,4 = 1,84 cm2 – C1,C2,C3,C4 :trọng tâm các hình chử nhật bên trong + C1 = ( 2,5;0,2 ) + C2 = ( 0,2;2,7 ) + C3 = ( 17,5;0,2 ) + C4 = ( 19,8;2,7 ) Vậy: cm cm Þ C( 10;1,4 ) +) Xác định momen quán tính của mặt cắt: – Chọn hệ trục tọa độ của mặt cắt OXY đặt tại trọng tâm C của mặt cắt là hệ trục quán tính trung tâm – Momen quán tính trung tâm theo phương X : trong đó: b1= yc1 – yc = 0,2 – 1,4 = -1,2 cm Þ= b2= yc2 – yc = 2,7 - 1,4 = 1,3 cm Þ= Vậy: JX = 2.(2,91 + 6,35) = 18,52 cm4 – Momen quán tính trung tâm theo phương Y: trong đó: a1= xc1 – xc = 2,5 - 10 = -7,5 cm Þ= a2= xc2 – xc = 0,2 - 10 = -9,8 cm Þ= Vậy: JY = 2.(116,67+176,73) = 586,8 cm4 +) Momen quán tính chống uốn của mặt cắt: Trục X: Trục Y: 2.2.2. Tính toán các trường hợp tải trọng khung đứng buồng cabin: +) Bảng tổ hợp tải trọng: Loại tải trọng Trường hợp tải trọng I II Sức nâng danh nghĩa Qt Kd.Q 1,1.Kd.Q Trọng lượng cabin Gt Kd.G 1,1.Kd.G Lực do Q đặt lệch tâm V V Lực do Q đặt lệch tâm P1 P1 Lực do Q đặt lệch tâm P2 P2 trong đó: – I: Trường hợp tính toán khi thang máy làm việc với tải trọng danh nghĩa – II: Trường hợp tính toán khi thang máy tập kết trên bộ bảo hiểm – Q = 450 kG: Sức nâng danh nghĩa – G = 700 kG: Trọng lượng cabin – Kd = 1+: Hệ số động(1.13)[3] (2.6) với: a=1,5 m/s2: Gia tốc khi mở máy g=9,81 m/s2: Gia tốc trọng trường Các lực tác dụng lên cabin: – V = (3.4)[3] (2.7) – P1 = (3.6)[3] (2.8) – P2 = 0,5.Gt + 0,66.Qt (3.5)[3] (2.9) với: – A =1400 mm: Chiều rộng cabin – B = 850 mm: Chiều sâu cabin – H = 3300 mm: Chiều cao cabin – (C,C1): tọa độ đặt lệch tâm của Q trong đó: C= C1= Hình 2.3: Sơ đồ tính toán khung cabin TH1: Khi thang máy làm việc với tải trọng danh nghĩa: Ta có sơ đồ tính: Hình 2.4: Sơ đồ tính TH1 trong đó: – L=L0 + 135=1535 mm: Khoảng cách 2 ray dẫn hướng – L0=1400 mm: Chiều rộng cabin – Qt =Kd.Q = 1,15.450 =517,5 kG – Gt = Kd.G = 1,15.700 =805 kG – P1 = 555,5 kG – P2 = 0,5.Gt + 0,66.Qt = 0,5.805 + 0,66.517,5 = 744,05 kG – V = 37,32 kG Từ sơ đồ tính toán trên ta thấy: – Dầm trên 1 khung đứng khi thang máy làm việc sẽ chịu tải bởi những tải trọng danh nghĩa. – Đối với giá 2 của khung đứng bên cạch các tải trọng do lực Qt và Gt sẽ còn chịu tác dụng của V do tải trọng Qt đặt lệch tâm. – Dầm dưới 3 của khung đứng khi cabin làm việc với tải trọng danh nghĩa sẻ chịu tải bởi các lực P1 và P2 do các tải trọng Qt và Gt, Trong đó tải trọng Qt trong trường hợp này sẽ đặt lệch tâm đi so với tâm của cabin các trị số dịch chuyển C và C1 Từ đó ta có biểu đồ nội lực như sau: – Biểu đồ lực dọc(N): – Biểu đồ lực cắt(Q): – Biểu đồ moment(M): TH2: Khi thang máy tập kết trên bộ hãm bảo hiểm: Ta có sơ đồ tính: Hình 2.5: Sơ dồ tính TH2 trong đó: – L=L0 + 135=1535 mm: Khoảng cách 2 ray dẫn hướng – L0=1400 mm: Chiều rộng cabin – Qt =1,1.Kd.Q = 1,1.1,15.450 =569,25 kG – Gt = 1,1.Kd.G = 1,1.1,15.700 =885,5 kG – P1 = 595,75 kG – P2 = 0,5.Gt + 0,66.Qt = 0,5.885,5 + 0,66.569,25 = 818,45 kG – V = 41,055 kG từ sơ đồ tính toán trên ta thấy: – Dầm trên 1 khung đứng khi thang máy làm việc sẽ chịu tải bởi những tải trọng danh nghĩa. – Đối với giá 2 của khung đứng bên cạch các tải trọng do lực Qt và Gt sẽ còn chịu tác dụng của V do tải trọng Qt đặt lệch tâm. – Dầm dưới 3 của khung đứng khi cabin làm việc với tải trọng danh nghĩa sẻ chịu tải bởi các lực P1 và P2 do các tải trọng Qt và Gt, Trong đó tải trọng Qt trong trường hợp này sẽ đặt lệch tâm đi so với tâm của cabin các trị số dịch chuyển C và C1 Từ đó ta có biểu đồ nội lực như sau: – Biểu đồ lực dọc: – Biểu đồ lực cắt: – Biểu đồ moment: 2.2.3. Tính toán bền khung đứng buồng cabin: a. Dầm trên 1 khung đứng: +) Điều kiện bền kết cấu: – Căn cứ vào biểu đồ lực cắt và momen uốn ta xác định được các tiết diện nguy hiểm nhất, giá trị lực cắt và momen uốn tại các tiết diện như sau: + Qmax = 804,5kG = 8045 N + Mmax = 271373,78 kGmm = 2713737,8 Nmm – Ưng suất cho phép của vật liệu chế tạo là: + – Đặc trưng tiết diện: + F = 3582,4 mm2 + wx= 188700 mm3 + wy= 130780 mm3 + Jx = 15095600 mm4 + Jy = 13209200 mm4 Kiểm tra dầm theo phương pháp ứng suất cho phép – Ứng suất cho phép xác định theo công thức + – Ứng suất cắt + Vì J = Jx nên momen tĩnh của nửa tiết diện đối với trục X-X được xác định theo công thức: + N/mm2 Trong đó: Sx = 1400.F = 5015360 mm3. Theo thuyết bền 4 – Thuyết bền thế năng biến đổi hình dạng đặc biệt, xác định theo công thức: 132,59N/mm2 ≤ 271,4 N/mm2 +)Điều kiện độ cứng kết cấu: Để khung cabin có thể làm việc bình thường ta cần kiểm tra độ võng lớn nhất: Ta có độ võng lớn nhất được xác định theo công thức (6.1)[6]: (2.10) trong đó: – L = 1535 mm : chiều dài thanh – E = 2,1.105 : Modun đàn hồi của vật liệu – Jx = 15095600 mm4 : momen quán tính của tiết diện – Qmax = 8045 N : áp lực đặt lên thanh Độ võng cho phép: mm > 0,19 mm. Vậy độ cứng kim loại đã được thỏa mãn. b. Thanh gióng của khung đứng buồng cabin: +) Điều kiện bền kết cấu: – Căn cứ vào biểu đồ lực cắt và momen uốn ta xác định được các tiết diện nguy hiểm nhất, giá trị lực cắt và momen uốn tại các tiết diện như sau: + Qmax = 45,43 kG = 454,3 N + Mmax = 82606,48 kG = 826064,8 Nmm – Ưng suất cho phép của vật liệu chế tạo là: + – Đặc trưng tiết diện: + F = 768 mm2 + wx= 5140 mm3 + wy= 58680 mm3 + Jx = 185200 mm4 + Jy = 5868000 mm4 Kiểm tra dầm theo phương pháp ứng suất cho phép – Ứng suất cho phép xác định theo công thức + – Ứng suất cắt + Vì J = Jx nên momen tĩnh của nửa tiết diện đối với trục X-X được xác định theo công thức: + N/mm2 Trong đó: Sx = 1400.F = 1075200 mm3. Theo thuyết bền 4 – Thuyết bền thế năng biến đổi hình dạng đặc biệt, xác định theo công thức: 197,16 N/mm2 ≤ 271,4 N/mm2 +) Thanh chịu kéo đúng tâm: Ta có: Trong đó: N = 1426,13 kG = 14261,3 N F = 768 mm2 Þ Vậy thanh gióng thỏa bền. c. Dầm dưới 1 khung đứng: +) Điều kiện bền kết cấu: – Căn cứ vào biểu đồ lực cắt và momen uốn ta xác định được các tiết diện nguy hiểm nhất, giá trị lực cắt và momen uốn tại các tiết diện như sau: + Qmax = 1028kG = 10280 N + Mmax = 256419,59 kGmm = 2564195,9 Nmm – Ưng suất cho phép của vật liệu chế tạo là: + – Đặc trưng tiết diện: + F = 3582,4 mm2 + wx= 188700 mm3 + wy= 130780 mm3 + Jx = 15095600 mm4 + Jy = 13209200 mm4 Kiểm tra dầm theo phương pháp ứng suất cho phép – Ứng suất cho phép xác định theo công thức + – Ứng suất cắt + Vì J = Jx nên momen tĩnh của nửa tiết diện đối với trục X-X được xác định theo công thức: + N/mm2 Trong đó: Sx = 1400.F = 5015360 mm3. Theo thuyết bền 4 – Thuyết bền thế năng biến đổi hình dạng đặc biệt, xác định theo công thức: 168,48 N/mm2 ≤ 271,4 N/mm2 Vậy khung đứng cabin thỏa các điều kiện bền. +) Điều kiện độ cứng kết cấu: Để khung cabin có thể làm việc bình thường ta cần kiểm tra độ võng lớn nhất: Ta có độ võng lớn nhất được xác định theo công thức (6.1 [6]: trong đó: – L = 1535 mm : chiều dài thanh – E = 2,1.105 : Modun đàn hồi của vật liệu – Jx = 15095600 mm4 : momen quán tính của tiết diện – Qmax = 10280 N : áp lực đặt lên thanh Độ võng cho phép: mm > 0,24 mm. Vậy độ cứng kim loại đã được thỏa mãn. 2.2.4. Xác định đặc trưng hình học mặt sàn buồng cabin: a. Mặt cắt ngang sàn cabin. – Sàn cabin được chế tạo từ thép chữ V. – Các kích thước cơ bản của tiết diện ngang như sau: +)Dầm 1: Hình 2.6 : Kích thước sàn cabin 1 trong đó: b = 5 cm d = 0,4 cm Chọn hệ trục ban đầu là hệ trục OXY như hình vẽ +) Xác định trọng tâm mặt cắt: Trọng tâm tiết diện mặt cắt được xác định theo công thức sau: trong đó: – F1,F2 : diện tích các hình chữ nhật bên trong F1 = d.b =0,4.5 = 2 cm2 F2 = ( b-d).d = (5 – 0,4).0,4 = 1,84 cm2 – C1,C2 :trọng tâm các hình chử nhật bên trong C1 = ( 2,5;0,2 ) C2 = ( 0,2;2,7 ) Vậy: cm cm Þ C( 1,4;1,4 ) +)Xác định momen quán tính của mặt cắt: – Chọn hệ trục tọa độ của mặt cắt OXY đặt tại trọng tâm C của mặt cắt là hệ trục quán tính trung tâm – Momen quán tính trung tâm theo phương X : trong đó: b1= yc1 – yc = 0,2 – 1,4 = -1,2 cm Þ b2= yc2 – yc = 2,7 - 1,4 = 1,3 cm Þ Vậy: JX = (2,91 + 6,35) = 9,26 cm4 Momen quán tính trung tâm theo phương Y: trong đó: a1= xc1 – xc = 2,5 – 1,4 = 1,1 cm Þ a2= xc2 – xc = 0,2 – 1,4 = -1,2 cm Þ Vậy: JY = (6,59+2,67) = 9,26 cm4 +) Momen quán tính chống uốn của mặt cắt: Trục X: Trục Y: +) Dầm 2: Hình 2.7 : Kích thước sàn cabin 2 trong đó: b = 6,3 cm d = 0,5 cm Chọn hệ trục ban đầu là hệ trục OXY như hình vẽ +)Xác định trọng tâm mặt cắt: – Trọng tâm tiết diện mặt cắt được xác định theo công thức sau: trong đó: – F1,F2 : diện tích các hình chữ nhật bên trong F1 = d.b =0,5.6,3 = 3,15 cm2 F2 = ( b-d).d = (6,3 – 0,5).0,5 = 2,9 cm2 – C1,C2 :trọng tâm các hình chử nhật bên trong C1 = ( 3,15;0,25 ) C2 = ( 0,25;2,9 ) Vậy: cm cm Þ C( 1,76;1,52 ) +)Xác định momen quán tính của mặt cắt: – Chọn hệ trục tọa độ của mặt cắt OXY đặt tại trọng tâm C của mặt cắt là hệ trục quán tính trung tâm – Momen quán tính trung tâm theo phương X : trong đó: b1= yc1 – yc = 0,25 – 1,52 = -1,27 cm Þ b2= yc2 – yc = 2,9 - 1,52 = 1,38 cm Þ Vậy: JX = (5,15 + 13,65) = 18,8 cm4 – Momen quán tính trung tâm theo phương Y: trong đó: a1= xc1 – xc = 3,15 – 1,76 = 1,39 cm Þ a2= xc2 – xc = 0,25 – 1,76 = -1,51 cm Þ Vậy: JY = (16,51+6,67) = 23,18 cm4 +) Momen quán tính chống uốn của mặt cắt: Trục X: Trục Y: 2.2.5. Tính toán các trường hợp tải trọng mặt sàn buồng cabin: Bảng tổ hợp tải trọng: Loại tải trọng Trường hợp tải trọng I II Sức nâng danh nghĩa Qt Kd.Q 1,1.Kd.Q Trọng lượng cabin Gt Kd.G 1,1.Kd.G trong đó: – I: Trường hợp tính toán khi thang máy làm việc với tải trọng danh nghĩa – II: Trường hợp tính toán khi thang máy tập kết trên bộ bảo hiểm – Q = 450 kG: Sức nâng danh nghĩa – G = 700 kG: Trọng lượng cabin – Kd = 1+: Hệ số động với: a=1,5 m/s2: Gia tốc khi mở máy g=9,81 m/s2: Gia tốc trọng trường – Sơ đồ tính: Hình 2.8: Sơ đồ tính khung ngang sàn cabin trong đó: g1 = g2 = – Trong hai trường hợp tải trọng trên ta chỉ cần xét trường hợp tải trọng thứ 2 khi thang máy tập kết trên bộ hãm bảo hiểm. Ta có: Qt =1,1.Kd.Q = 1,1.1,15.450 =569,25 kG g1 = kG/mm g2 = kG/mm Ta có biểu đồ nội lực như sau: – Biểu đồ lực dọc(N): – Biểu đồ lực cắt: – Biểu đồ moment: 2.2.6. Tính toán bền mặt sàn buồng cabin: a. Dầm 1 khung sàn cabin: +) Điều kiện bền kết cấu: – Căn cứ vào biểu đồ lực cắt và momen uốn ta xác định được các tiết diện nguy hiểm nhất, giá trị lực cắt và momen uốn tại các tiết diện như sau: + Qmax = 441,06 kG = 4410,6 N + Mmax = 135085 kGmm = 1350850 Nmm – Ưng suất cho phép của vật liệu chế tạo là: + – Đặc trưng tiết diện: + F = 384 mm2 + wx= 25700 mm3 + wy= 25700 mm3 + Jx = 926000 mm4 + Jy = 926000 mm4 Kiểm tra dầm theo phương pháp ứng suất cho phép – Ứng suất cho phép xác định theo công thức + – Ứng suất cắt + Vì J = Jx nên momen tĩnh của nửa tiết diện đối với trục X-X được xác định theo công thức: + N/mm2 Trong đó: Sx = 1400.F = 537600 mm3. Theo thuyết bền 4 – Thuyết bền thế năng biến đổi hình dạng đặc biệt, xác định theo công thức: 68,76N/mm2 ≤ 271,4 N/mm2 +)Điều kiện độ cứng kết cấu: Để khung cabin có thể làm việc bình thường ta cần kiểm tra độ võng lớn nhất: Ta có độ võng lớn nhất được xác định theo công thức (6.1)[6]: trong đó: – L = 1535 mm : chiều dài thanh – E = 2,1.105 : Modun đàn hồi của vật liệu – Jx = 926000 mm4 : momen quán tính của tiết diện – Qmax = 4410,6 N : áp lực đặt lên thanh Độ võng cho phép: mm > 1,7 mm. Vậy độ cứng kim loại đã được thỏa mãn. b. Dầm 2 khung sàn cabin: +) Điều kiện bền kết cấu: – Căn cứ vào biểu đồ lực cắt và momen uốn ta xác định được các tiết diện nguy hiểm nhất, giá trị lực cắt và momen uốn tại các tiết diện như sau: + Qmax = 1087,87 kG = 10878,7 N + Mmax = 339493 kGmm = 3394930 Nmm – Ưng suất cho phép của vật liệu chế tạo là: + – Đặc trưng tiết diện: + F = 605 mm2 + wx= 33900 mm3 + wy= 51000 mm3 + Jx = 1880000 mm4 + Jy = 2318000 mm4 Kiểm tra dầm theo phương pháp ứng suất cho phép – Ứng suất cho phép xác định theo công thức + – Ứng suất cắt + Vì J = Jx nên momen tĩnh của nửa tiết diện đối với trục X-X được xác định theo công thức: + N/mm2 Trong đó: Sx = 850.F = 514250 mm3. Theo thuyết bền 4 – Thuyết bền thế năng biến đổi hình dạng đặc biệt, xác định theo công thức: 42,1N/mm2 ≤ 271,4 N/mm2 +)Điều kiện độ cứng kết cấu: Để khung cabin có thể làm việc bình thường ta cần kiểm tra độ võng lớn nhất: Ta có độ võng lớn nhất được xác định theo công thức (6.1)[6]: trong đó: – L = 850 mm : chiều dài thanh – E = 2,1.105 : Modun đàn hồi của vật liệu – Jx = 1880000 mm4 : momen quán tính của tiết diện – Qmax = 10878,7 N : áp lực đặt lên thanh Độ võng cho phép: mm > 0,35 mm. Vậy độ cứng kim loại đã được thỏa mãn. 2.3. Tính toán thiết kế kết cấu thép đối trọng buồng cabin: 2.3.1. Tính toán trọng lượng đối trọng: – Để giảm công suất của động cơ và tải trọng tác dụng lên bộ tời thang máy thì trọng lượng của cabin và một phần của trọng lượng vật nâng trong đa số trường hợp các thang máy, được cân bằng bởi đối trọng. Các thang máy không có đối trọng được sử dụng rất hiếm, chẳng hạn như khi sử dụng bộ palăng làm bộ tời nâng, trong một số thang máy nâng hàng nhỏ. Hình 2.9: Các sơ đồ cân bằng thang máy – Sơ đồ a: Đối trọng 2 liên hệ trực tiếp với cabin 1. Trường hợp này chỉ cho phép cân bằng một phần trọng lượng của cabin vì khi cân bằng toàn bộ trọng lượng của cabin thì sự hạ cabin lúc không có vật sẽ không thể thực hiện được. Sơ đồ này được sử dụng rất hiếm, chẳng hạn như trong một số thang máy có cabin rất nặng. Thông thường, sự cân bằng thang máy được thực hiện theo sơ đồ b. – Sơ đồ b: trong trường hợp này, ở các thang máy có puli dẫn cáp thì đối trọng 2 được treo trực tiếp trên các đầu cáp nâng vắt qua puli và đồng thời tạo ra lực căng cần thiết và lực bám của cáp với puli. Ơû các bộ tời dùng tang quấn cáp thì đối trọng được treo trên các dây dẩn cáp phụ cũng được quấn trên chính tang này như cáp nâng nhưng theo hướng ngược lại. Ơû sơ đồ này các mômen tác dụng lên trục của puli dẫn cáp ( hoặc tang ) được cân bằng với trọng lượng cabin 1 và một phần của trọng lượng vật nâng. Trọng lượng của đối trọng được xác định từ điều kiện(13.1)[2]: Gđt = Gcabin + Q (2.11) trong đó: Q : Trọng lượng tối đa vật nâng. Gcabin: trọng lượng cabin : Hệ số cân bằng trọng lượng vật nâng. Vậy: Gđt = Gcabin + Q = 700 + 0,5.450 = 925 kG. 2.3.2. Xác định đặc trưng hình học khung đối trọng: – Khung đối trọng được chế tạo từ thép chữ U và thép tấm. Các kích thước cơ bản của tiết diện ngang như sau: a.Thép hình U: Hình 2.10 : Kích thước thép chữ U khung đối trọng trong đó: h =12 cm. b = 5,2 cm. s1= 0,78 cm. s2= 0,48 cm. – Theo tài liệu tra thép ta có: Wx = 93,4 cm3 Wy = 13,8 cm3 b. Thép tấm: Hình 2.11 : Kích thước thép tấm khung đối trọng Trong đó: a = 1 cm. b = 10 cm. Ta có: JX = 83,33 cm4. JY = 0,83 cm4. Wx = 166,66 cm3. Wy = 0,16 cm3. 2.3.3. Tính toán tải trọng khung đối trọng: a. Ta có sơ đồ tính khung đối trọng: Hình 2.12: Sơ đồ tính toán khung đối trọng Trong đó: a = 730 mm. b = 3000 mm. Gd = 925 kG. b. Biểu đồ nội lực: – Biểu đồ lực dọc(N): – Biểu đồ lực cắt(Q): – Biểu đồ moment(M): 2.3.4. Tính toán bền khung đối trọng buồng cabin: a. Thanh đứng khung đối trọng: +) Điều kiện bền kết cấu: – Căn cứ vào biểu đồ lực cắt và momen uốn ta xác định được các tiết diện nguy hiểm nhất, giá trị lực cắt và momen uốn tại các tiết diện như sau: + Qmax = 841,54 kG = 8415,4 N + Mmax = 146600,08 kGmm = 1466000,8 Nmm – Ưng suất cho phép của vật liệu chế tạo là: + – Đặc trưng tiết diện: + F = 1330 mm2 + wx= 93400 mm3 + wy= 13800 mm3 + Jx = 4856800 mm4 + Jy = 1656000 mm4 Kiểm tra dầm theo phương pháp ứng suất cho phép – Ứng suất cho phép xác định theo công thức + – Ứng suất cắt + Vì J = Jx nên momen tĩnh của nửa tiết diện đối với trục X-X được xác định theo công thức: + N/mm2 Trong đó: Sx = 3000.F = 3990000 mm3. Theo thuyết bền 4 ta có: 116,2N/mm2 ≤ 271,4 N/mm2 +) Thanh chịu kéo đúng tâm: Ta có: Trong đó: N = 638,01 kG = 6380,1 N F = 1330 mm2 Þ Vậy khung đối trọng thỏa bền. b. Thanh trên và dưới khung đối trọng: +) Điều kiện bền kết cấu: – Căn cứ vào biểu đồ lực cắt và momen uốn ta xác định được các tiết diện nguy hiểm nhất, giá trị lực cắt và momen uốn tại các tiết diện như sau: + Qmax = 481,54 kG = 4815,4 N + Mmax = 146600,08 kGmm = 1466000,8 Nmm – Ưng suất cho phép của vật liệu chế tạo là: + – Đặc trưng tiết diện: + F = 1000 mm2 + wx = 166660 mm3 + wy = 160 mm3 + Jx = 833300 mm4 + Jy = 8300 mm4 Kiểm tra dầm theo phương pháp ứng suất cho phép – Ứng suất cho phép xác định theo công thức + – Ứng suất cắt + Vì J = Jx nên momen tĩnh của nửa tiết diện đối với trục X-X được xác định theo công thức: + N/mm2 Trong đó: Sx = 700.F = 70000 mm3. Theo thuyết bền 4 – Thuyết bền thế năng biến đổi hình dạng đặc biệt, xác định theo công thức: 34,77N/mm2 ≤ 271,4 N/mm2 +)Điều kiện độ cứng kết cấu: Để khung cabin có thể làm việc bình thường ta cần kiểm tra độ võng lớn nhất: Ta có độ võng lớn nhất được xác định theo công thức (6.1)[6]: trong đó: – L = 700 mm : chiều dài thanh – E = 2,1.105 : Modun đàn hồi của vật liệu – Jx = 833300 mm4 : momen quán tính của tiết diện – Qmax = 4815,4 N : áp lực đặt lên thanh Độ võng cho phép: mm > 0,197 mm. Vậy độ cứng kim loại đã được thỏa mãn. 2.4. Tính toán mối ghép bulông: – Mối ghép bulông dùng để liên kết thanh trên, thanh dưới với thanh gióng nên chỉ chịu lực cắt và chịu uốn. – Để đảm bảo khả năng chịu lực và độ tin cậy cao trong suốt quá trình làm việc, ta sử dụng loại bulông có cường độ cao 4.6. Loại bulông này được làm từ thép hợp kim 40X, sau đó được gia công nhiệt. Giống như các loại buông thường ( bulông thô ), độ chính xác của bulông có cường độ cao không cao, nhưng do bulông được làm từ thép có cường độ cao nên ta có thể vặn đai ốc rất chặt ( bằng clê đo lực ) làm cho thân bulông chịu kéo và gây lực ép rất lớn lên các chi tiết ghép. – Các bulông được bố trí song song với nhau thành 2 hàng dọc theo dầm chính. Để tăng khả năng chịu lực của mối ghép, ta tăng số bề mặt ma sát bằng cách dùng các tấm đệm có chiều dày 8 mm. – Do lực tác dụng nằm trong mặt phẳng vuông góc với trục bulông, bulông được tính theo điều kiện bảo đảm cho mối ghép không bị trượt. Hình 7.4 Bulông chịu lực ngang – Thân bulông được tính theo ứng suất cắt và dập. – Khả năng làm việc chịu cắt của bulông (3.10)[5]: (2.12) trong đó: – Rcbl: cường độ tính toán chịu cắt của bulông; theo bảng 3.5 [7] lấy Rcbl = 1500 da/cm2. – : hệ số điều kiện làm việc của liên kết bulông, lấy = 0,8. – nc: số lượng mặt cắt chịu tính toán của bulông; khi có 3 cấu kiện nc = 2. – Abl: diện tích tiết diện bulông; chọn bulông có đường kính d = 16 mm, theo bảng 3.8[7] có Abl = 2,01 cm2 [N]clb = 1500.0,8.2,01.2 = 4824 N – Số bulông cần thiết trong mối ghép: Lấy n = 4 – Khi liên kết chịu uốn và chịu cắt thì lực truyền vào bulông từ trục mối ghép sẽ bằng (3.12) [6]: (2.13) trong đó: – Q = 10240 N: lực cắt tác dụng lên mối ghép. – M = 116698 Nmm: momen uốn tác dụng lên liên kết. – lmax = 60 mm: khoảng cách xa nhất của cặp bulông đối xứng qua trọng tâm của mối ghép. – li2: tổng bình phương khoảng cách giữa các cặp bulông trên một hàng đối xứng qua trục của mối ghép. – K: số hàng bulông một phía của mối ghép. < [N]clb Lực siết V trong mối ghép (3.5)[6]: (2.14) trong đó: – f: hệ số ma sát, đối với các tấm thép bằng thép lấy f = 0,15 – 0,2. – K = 1,3 – 1,5: hệ số an toàn. – i: số bề mặt tiếp xúc giữa các tấm thép; i = 2. Bulông được tính theo điều kiện bền: trong đó: – []: ứng suất kéo cho phép. – d1: đường kính của bulông. < []= 400N/mm2 Vậy bulông thỏa điều kiện làm việc. 2.5. Tính toán mối ghép hàn: – Mối hàn ghép dùng để ghép các thanh có bề mặt vuông góc với nhau – Có hai kiểu hàn góc là : + Kiểu hàn chữ K như mối hàn giáp mối + Kiểu hàn hai bên như mối hàn chồng – Đối với kết cấu của khung đối trọng ta chọn kiều mối hàn hai bên. Mối hàn này chịu lực cắt và momen uốn – Điều kiện của mối hàn được xác định theo công thức (3.8)[5]: (2.15) – Xác định ứng suất cho phép – Trị số ứng suất cho phép của mối hàn chịu tải trọng tĩnh , ứng với phương pháp hàn hồ quang dưới lớp thuốc hàn, mối hàn chịu lực cắt và momen uốn do đó ứng suất cho phép của mối hàn được xác định theo công thức: = 0,6.420 = 252 N/mm2 Trong đó : - ứng suất kéo cho phép của kim loại được hàn khi chịu tải trọng tĩnh – Xác định các kích thước mối hàn – Để loại trừ việc hàn không thấu và vật hàn bị nung quá nhiệt thì cần điều kiện: Trong đó : - chiều dày vật hàn – Chiều cao tiết diện mối hàn Với : Hàn bằng tay – Chọn mối hàn có : – Kiểm tra mối hàn – Xét mối hàn tại vị trí liên kết giữa thanh t