Đồ án Tính toán thiết kế cần trục quay tại công ty ximăng Hà Tiên 1

tính toán theo ứng suất cho phép và phương pháp tính toán theo trạng thái tới hạn. Trong phần tính toán kết cấu thép của cần và vòi ta sử dụng phương pháp tính toán theo ứng suất cho phép. 3.1.2. Các thông số cơ bản: -Chiều dài vòi: Lv= 10 m -Chiều dài cần: Lc = 16,4 m Khi tính toán ta xét cần ở 3 vị trí: Vị trí 3.1.3 Tổ hợp tải trọng và các tải trọng tính toán: Khi máy trục làm việc nó chịu nhiều loại tải trọng khác nhau tác dụng lên kết cấu, ngoài nội lực trong cần và vòi còn phụ thuộc vào các lực tác dụng lên nó. Vì vậy ta cần tính toán cần và vòi theo các tổ hợp tải trọng cụ thể sau: Bảng tổ hợp tải trọng tính toán kết cấu thép cần và vòi theo phương pháp ứng suất cho phép Tải trọng Trường hợp tải trọng Tổ hợp tải trọng 1. Trọng lượng bản thân G kể tới , G G. G G. G 2. Trọng lượng hàng và thiết bị mang hàng có kể đến hệ số động và hệ số va đập , . .Q - 3. Các lực quán tính theo phương ngang của cần trục( khi tăng tốc hoặc hãm phanh cơ cấu thay đổi tầm với) - 0,5. - - 4. Góc nghiêng của hàng so với phương thẳng đứng - - - 5. Tải trọng gió tác dụng lên kết cấu - - - - Các tổ hợp tải trọng tính toán kết cấu thép cần trục chân đế tương ứng với sự làm việc của các cơ cấu của cần trục. Tổ hợp Ia, IIa: Cần trục đứng yên chỉ có một cơ cấu nâng làm việc; tính toán khi khởi động ( hoặc hãm ) cơ cấu nâng một cách từ từ ( Ia ), khi khởi động ( hoặc hãm ) cơ cấu nâng một cách đột ngột. ( IIa ). Tổ hợp Ib, IIb: Cần trục mang hàng đồng thời lại có thêm một cơ cấu thay đổi tầm với hoạt động, tiến hành khởi động ( hoặc hãm ) cơ cấu một cách từ từ ( Ib ), khởi động (hoặc hãm ) cơ cấu một cách đột ngột ( IIb ) Tổ hợp III: Cần trục không làm việc mà chỉ chịu tác dụng của trọng lượng bản thân và gió bão. 3.2. Tính toán kết cấu thép vòi. 3.2.1. Xác định vị trí tính toán – trường hợp tải trọng tính toán. Để tính toán kết cấu thép vòi ta tiến hành tính toán vòi trong hai mặt phẳng: - Mặt phẳng nâng hạ. - Mặt phẳng vuông góc với mặt phẳng nâng hạ. Trong mặt phẳng nâng hạ ta tính vòi trong trường hợp tổ hợp tải trọng IIa Trong trường hợp tổ hợp tải trọng IIb thì ta tính vòi trong cả hai mặt phẳng đứng và ngang vì lúc này ngoài tải trọng do hàng tác dụng lên cần và vòi còn có lực tác dụng của lực xô ngang do góc nghiêng của hàng so với phương đứng gây lên. Trong mặt phẳng đứng ta coi vòi như một dầm tựa trên 2 gối là chốt liên kết đuôi vòi với giằng ( gối di động ) và chốt liên kết vòi với đầu cần ( gối cố định ) 1. Vị trí tính toán: Trong quá trình làm việc nội lực sinh ra trong vòi luôn thay đổi vì vậy ta cần phải xác định nội lực lớn nhất sinh ra trong các thanh biên và dầm chính của cần để tiến hành kiểm tra bền và ổn định. Để xác định được nội lực lớn nhất sinh ra trong các thanh ta tính toán vòi tại 3 vị trí là: Rmax, Rtb, Rmin 2. Trình tự tính toán: - Coi vòi như một khung siêu tĩnh tựa trên hai gối. - Tính các lực tác dụng lên vòi. - Đặt các lực lên sơ đồ tính sau đó dùng phần mềm SAP2000 để tìm biểu đồ nội lực ( M, N, Q ) tác dụng lên vòi và kiểm tra theo điều kiện bền và ổn định 3.2.2. Tính toán vòi trong trường hợp tổ hợp tải trọng IIa. Tổ hợp tải trọng IIa được tính khi cần trục đứng yên, nâng hàng hoặc hãm với toàn bộ tốc độ. Việc tính toán vòi ở mặt phẳng ngang trong trường hợp tải trọng IIa có thể bỏ qua vì nó ít nguy hiểm so với vòi trong mặt phẳng ngang ở trường hợp tải trọng IIb. Trong trường hợp này có các thành phần tải trọng tác dụng như sau: + Trọng lượng bản thân vòi: Gv = 6000 KG Trọng lượng phân bố trên chiều dài vòi + Trọng lượng hàng có kể đến hệ số động: Với : hệ số động phụ thuộc vào chế độ làm việc của cần trục Q = 12500 KG trọng lượng hàng + Lực xi lanh giữ vòi: = 169283 (KG) Để tiện cho việc tính toán ta chiếu vòi lên phương ngang ta có thành phần các lực sau: : góc hợp bởi phương ngang và trục vòi Lực xi lanh được phân thành: : Góc hợp bởi phương của xi lanh và trục X Trọng lượng bản thân vòi: ( Ta bỏ qua trọng lượng vòi theo phương x ) Khi đó ta có sơ đồ tính vòi như sau: Tại tầm với : Biểu đồ nội lực của vòi tại vị trí tầm với : Tại tầm với : Biểu đồ nội lực của vòi tại vị trí tầm với : Tại tầm với : Biểu đồ nội lực của vòi tại vị trí tầm với : 3.2.3.Tính toán vòi trong trường hợp tổ hợp tải trọng IIb. Trong trường hợp tổ hợp tải trọng IIb thì còn có lực ngang tác dụng lên vòi được chia làm hai mặt phẳng: Mặt phẳng đứng và mặt phẳng ngang. -Trong mặt phẳng thẳng đứng: Ta tính vòi tương tự như trong trường hợp tổ hơtrọng IIa, tuy nhiên có lực quán tính tiếp tuyến do cơ cấu thay đổi tầm với gây ra .-Trong mặt phẳng nằm ngang: Đây là hệ cần có vòi giằng mềm nên khi tính ta coi vòi như một dầm nằm trên 2 gối tại vị trí liên kết vòi với đầu cần.Trong tính toán ta có thể coi vòi ở mặt phẳng ngang là một dầm có liên kết ngàm tại vị kết dầm với đầu cần. 1.Tính vòi trong mặt phẳng nâng Các thành phần tải trọng tác dụng lên vòi trong mặt phẳng nâng + Trọng lượng hàng không kể tới hệ số động. Q = 12500 (KG) + Lực xi lanh giữ vòi: = 169283 (KG) + Trọng lượng bản thân vòi phân bố đều + Lực quán tính do phần cơ cấu thay đổi tầm với thay đổi gây ra Đối với vòi : + Vt: vận tốc di chuyển ngang của hàng tại vị trí xét. + t: thời gian khởi động (hãm ) của cơ cấu thay đổi tầm với. Đối với vòi ta chỉ xét lực này tại đầu vòi nơi có treo hàng: Sơ đồ tính vòi trong mặt phẳng nâng: Tại tầm với : Biểu đồ nội lực của vòi tại vị trí tầm với : Tại tầm với : Biểu đồ nội lực của vòi tại vị trí tầm với : Tại tầm với : Biểu đồ nội lực của vòi tại vị trí tầm với : 2.Tính vòi trong mặt phẳng ngang: Các thành phần tải trọng tác dụng lên vòi trong mặt phẳng ngang: + Thành phần tải trọng ngang T do lắc động của hàng gây ra: Q=12500 KG trọng lượng hàng : góc nghiêng của xi lanh treo gầu so với phương thẳng đứng. Để thuận tiện cho việc tính toán ta đặt lực T tại đầu mút của vòi. + Tải trọng gió phân bồ đều theo phương ngang: Pgv = Pv.Fv Pv : áp lực gió lên vòi. Pv = q0.n.c.h.b (Kg/m2) q0 : áp suất động của gió ở độ cao 10m so với mặt đất ở trạng thái làm việc, q0 = 25 KG/m2. n : hệ số hiệu chỉnh tăng áp lực phụ thuộc vào độ cao so với mặ đất, n=1,5 ( bảng 1.6 [1] ). c : hệ số khí động học , c = 1,4 ( bảng 1.7 [1] ). h : hệ số quá tải, tính theo phương pháp ứng suất cho phép h =1 b : hệ số động lực, b = 1 Chọn sơ bộ dầm có tiết điện đều 10 m Fv : diện tích chắn gió của vòi, Fv =0,4.10 =4 m2. Tải trọng gió phân bố suốt chiều dài vòi: Vị trí Pgv (KG) 174,24 198 280,5 qgv (KG/m) 15,84 18 20,4 Sơ đồ tính vòi trong mặt phẳng ngang: Biểu đồ nội lực của vòi tại mặt phẳng ngang ta dùng Sap2000 để tìm nội lực trong vòi trong mặt phẳng ngang: Biểu đồ nội lực của vòi trong mặt phẳng ngang: Tại vị trí : Tại vị trí : Tại vị trí : 3.3 Kiểm tra điều kiện bền,độ ổn định và mối hàn của vòi: 3.3.1 Kiểm tra điều kiện bền: Việc tính toán vòi dựa vào momen uốn doc,momen uốn ngang,lực cắt,lực dọc trên biểu đồ nội lực. Mặt cắt nguy hiểm là mặt cắt có mô men uốn, lực cắt, lực dọc và những mặt cắt có tiết diện kích thước nhỏ. 1: Kiểm tra vòi tại tiêt diện đầu vòi: Kích thước mặt cắt: * diện tích tiết diện : * Xác định momen quán tính của tiết diện đối với trục X và Y - Xét tấm biên : Tịnh tiến hệ trục (X1O1Y) và (X2O2Y) ve hệ trục OXY với khoảng cách trục Ta được : - Xét 2 tấm thành : Tịnh tiến hệ trục (XO3Y3) và (XO4Y4) ve hệ trục OXY với khoảng cách trục: Ta được : - Xét toàn bộ mặt cắt tiết diện : Momen chống uốn của tiết diện đối với trục X Momen chống uốn của tiết diện đối với trục Y * vậy ta có : ứng suất pháp lớn nhất sinh ra trên tiết diện: - ứng suất tiếp do gây ra : : lực cắt lớn nhất tại tiết diện = 6623,4 ( KG ) Scx : Momen tĩnh các phan bị cắt bỏ đối với trục X Jx : Momen quán tính của tiết diện đối với trục x, Jx = 36020379 ( mm4 ) bxc : Chieu rộng tiết diện bị cắt bcx = 2.dt = 2.18 = 36 ( mm ) - Ưng suất tương đương < [s] = 18 KG/mm2 Vậy tiết diện mặt cắt thỏa mãn điều kiện bền. 2.Kiểm tra mặt cắt vòi qua gối tại vị trí liên kết với đầu cần: Kích thước mặt cắt: * diện tích tiết diện : * Xác định momen quán tính của tiết diện đối với trục X và Y - Xét tấm biên : Tịnh tiến hệ trục (X1O1Y) và (X2O2Y) ve hệ trục OXY với khoảng cách trục Ta được : - Xét 2 tấm thành : Tịnh tiến hệ trục (XO3Y3) và (XO4Y4) ve hệ trục OXY với khoảng cách trục: Ta được : - Xét toàn bộ mặt cắt tiết diện : Momen chống uốn của tiết diện đối với trục X Momen chống uốn của tiết diện đối với trục Y * vậy ta có : ứng suất pháp lớn nhất sinh ra trên tiết diện: - ứng suất tiếp do gây ra : : lực cắt lớn nhất tại tiết diện = 6857,2 ( KG ) Scx : Momen tĩnh các phan bị cắt bỏ đối với trục X Jx : Momen quán tính của tiết diện đối với trục x, Jx = 360203790 ( mm4 ) bxc : Chieu rộng tiết diện bị cắt bcx = 2.dt = 2.18 = 36 ( mm ) - Ưng suất tương đương < [s] = 18 KG/mm2 Vậy tiết diện mặt cắt thỏa mãn điều kiện bền. ứng suất tiếp do gây ra : lực cắt lớn nhất trong mặt phẳng nằm nagng =83240,5 (KG) : momen tĩnh của phần bị cắt đối với trục Y - Ưng suất tương đương < [s] = 18 KG/mm2 Vậy tiết diện mặt cắt thỏa mãn điều kiện bền. 3. Kiểm tra tại tiết diện đuôi vòi: Kích thước mặt cắt: * diện tích tiết diện : * Xác định momen quán tính của tiết diện đối với trục X và Y - Xét tấm biên : Tịnh tiến hệ trục (X1O1Y) và (X2O2Y) ve hệ trục OXY với khoảng cách trục Ta được : - Xét 2 tấm thành : Tịnh tiến hệ trục (XO3Y3) và (XO4Y4) ve hệ trục OXY với khoảng cách trục: Ta được : - Xét toàn bộ mặt cắt tiết diện : Momen chống uốn của tiết diện đối với trục X Momen chống uốn của tiết diện đối với trục Y * vậy ta có : ứng suất pháp lớn nhất sinh ra trên tiết diện: - ứng suất tiếp do gây ra : : lực cắt lớn nhất tại tiết diện = 23104,2 ( KG ) Scx : Momen tĩnh các phan bị cắt bỏ đối với trục X Jx : Momen quán tính của tiết diện đối với trục x, Jx = 36020379 ( mm4 ) bxc : Chieu rộng tiết diện bị cắt bcx = 2.dt = 2.18 = 36 ( mm ) - Ưng suất tương đương < [s] = 18 KG/mm2 Vậy tiết diện mặt cắt thỏa mãn điều kiện bền. 3.3.2 Kiểm tra độ ổn định: 3.3.2.1 Tính toán ổn định của tấm thành: Để kiểm tra ổn định cục bộ của bản thành dầm cần tiến hành xác định ứng suất tới hạn của tấm kiểm tra (khoang) và hệ số dự trữ ổn định cục bộ. ổn định cục bộ dưới tác dụng của ứng suất tiếp () do lực cắt ngang Q gây ra: – Nếu ảnh hưởng của mômen uốn có thể bỏ qua (Mu = 0), tấm kiểm tra chỉ chịu tác dụng của ứng suất tiếp () do lực cắt Q gây ra. – ứng suất tiếp tới hạn của tấm kiểm tra được tính theo công thức (5.87)-[03]: Trong đó: + a = 800 (mm) = 80 (cm): Khoảng cách giữa hai tấm kiểm tra. + b = 1412 (mm) = 141,2 (cm): Chiều cao của tấm kiểm tra. + = 18 (mm) = 1,8 (cm): Chiều dày tấm thành. – ứng suất trong tấm do tải trọng ngoài (lực cắt) Q gây ra được tính theo công thức (5.89)-[03]. – Hệ số ổn định cục bộ khi tính theo phương pháp ứng suất cho phép được tính theo công thức (5.88)-[03]. – Điều kiện ổn định cục bộ khi tính theo phương phápTTGH (5.90)-[03]. Vì nên tấm thành ổn định. . ổn định cục bộ dưới tác dụng của ứng suất pháp () do mômen uốn M gây ra: – Nếu ảnh hưởng của ứng suất tiếp có thể bỏ qua ( = 0), lực cắt ngang Q = 0, tấm kiểm tra chỉ chịu tác dụng của ứng suất phẳng do mômen uốn M gây ra. – ứng suất pháp tới hạn đối với dầm hai thành được tính theo công thức (5.87)-[03]: Trong đó: + h0 = 1412 (mm) = 141,2 (cm): Chiều cao của thành dầm. + = 18 (mm) = 01,8 (cm): Chiều dày tấm thành. Hệ số ổn định cục bộ khi tính theo phương pháp ứng suất cho phép được tính theo công thức (5.88)-[03]. Với : – Điều kiện ổn định cục bộ khi tính theo phương phápTTGH (5.90)-[03]. Vì nên tấm thành ổn định. 3.2.3.3. ổn định cục bộ của tấm thành khi chịu tác dụng đồng thời của ứng suất tiếp và ứng suất pháp. – Điều kiện đảm bảo ổn định: – Hệ số ổn định cục bộ. Vậy tấm thành đảm bảo điều kiện ổn định. 3.2.2.2. Tính toán ổn định của tấm biên. – Đối với tấm biên trên có thể được khảo sát như một tấm tỳ 4 phía: hai phía tỳ lên hai tấm thành và hai phía tỳ lên các gân tăng cứng của dầm (là hai vách ngăn). Tấm đang khảo sát chịu ứng suất nén phân bố đều theo hai phía. ứng suất tới hạn của tấm biên trên được xác định theo công thức (5.106)-[03]. Trong đó: + : Chiều dày tấm biên + b = 460 (mm) = 46 (cm): Bề rộng của tấm biên trên. + Điều kiện ổn định cục bộ khi tính theo phương pháp TTGH (5.96)-[03]. Do nên tấm biên trên đảm bảo điều kiện ổn định. 3.3.3. Kiểm tra mối ghép hàn: – Để đảm bảo yêu cầu công việc, cần trục được thiết kế cần phải có khẩu độ là L = 10 (m). Với khẩu độ tương đối lớn như vậy, việc gia công chế tạo dầm cần liền nguyên khối nhằm đảm bảo khả năng chịu lực đồng đều tại mọi vị trí của dầm là điều không thể làm được. Vì vậy ta buộc phải lựa chọn phương án gia công dầm chính bằng cách ghép các tấm thép lại với nhau. – Hiện nay trong ngành Cơ khí chế tạo máy có nhiều phương pháp liên kết các kết cấu thép lại với nhau, nhưng trong đó phương pháp hàn là ưu việt nhất và được sử dụng phổ biến nhất vì nó có rất nhiều ưu điểm: dễ dàng trong việc gia công chế tạo, giá thành rẻ hơn rất nhiều so với các phương pháp khác, có thể nối ghép hầu hết các chi tiết lại với nhau (chỉ trừ một số chi tiết có kích thước quá bé, chi tiết có bề mặt ghép quá phức tạp, chi tiết được làm bằng loại vật liệu không thể hàn), khả năng chịu lực của mối ghép hàn gần như tương đương với khả năng chịu lực của vật liệu chế tạo chi tiết ghép … – Ngoài ra, do dầm cần trục có kích thước theo phương dọc cần lớn hơn rất nhiều so với kích thước tối đa của các loại thép tấm. Vì vậy, trong quá trình gia công chế tạo dầm, ta phải tiến hành ghép các tấm thép lại với nhau thành 1 tấm có kích thước lớn bằng phương pháp hàn. Như vậy mối ghép hàn cần phải được thực hiện tại một số vị trí sau đây: + Tại vị trí liên kết giữa tấm biên (biên trên, biên dưới) với tấm thành: mối hàn được thực hiện là mối hàn góc (hàn 2 tấm thép vuông góc nhau) Hình: 4.1 + Tại vị trí liên kết nối giữa các tấm thép với nhau : mối hàn được thực hiện là mối hàn giáp mối, chịu đồng thời lực cắt và mômen uốn. Hình: 4.2 – Hàn bản ngăn vào trong lòng dầm: mối hàn được thực hiện là mối hàn góc, chủ yếu chịu lực kéo nén. Hình: 4.3 ở đây ta chỉ tiến hành tính toán mối hàn chịu tải lớn nhất: + Mối hàn giáp mối nối 2 tấm thành (mối hàn I). + Mối hàn góc nối giữa tấm thành và tấm biên trên (mối hàn II). + Mối hàn góc nối giữa tấm thành với tấm biên dưới (mối hàn III). Hình: 4.4 3.3.3.1. Kiểm tra bền mối hàn I: liên kết giữa 2 phần của tấm thành, nằm tại vị trí giữa dầm, chịu lực cắt và mômen uốn. – Mối hàn được kiểm tra bền theo công thức sau: (3.4)-[03] (3.5)-[03] Trong đó : + Mgh = 652138 (kG.cm) : giá trị mômen uốn tại vị trí hàn. + Qgh = 32219,8 (kG) : giá trị lực cắt tại vị trí liên kết hàn, gây ra tác dụng kéo cho mối hàn. + : bề dày tấm thành, cũng chính là chiều cao của tiết diện mối hàn. + : chiều dài đường hàn. + : cường độ chịu kéo của mối hàn, tra bảng (3.2)-[03] với việc sử dụng que hàn có chất lượng cao, ta có : . + : cường độ chịu cắt của mối hàn. Vậy mối hàn thỏa điều kiện bền. 3.3.3.2. Kiểm tra bền mối hàn II: (liên kết giữa tấm thành và tấm biên trên). Tương tự, mối hàn được kiểm tra bền theo công thức sau : (7.21)-[01] Trong đó : + M = 25223020 (kG.cm) : giá trị mômen uốn tại vị trí hàn. + Q = 83240,5 (kG) : giá trị lực cắt tại vị trí liên kết hàn, gây ra tác dụng kéo cho mối hàn. + : bề dày tấm thành, cũng chính là chiều cao của tiết diện mối hàn. + : chiều dài đường hàn. + : ứng suất tiếp cho phép của mối hàn. Tra bảng (7.1)-[01], hàn hồ quang tự động dưới lớp thuốc hàn. Vậy mối hàn đủ bền. 3.3.3.3. Kiểm tra bền mối hàn III: (liên kết giữa tấm thành và tấm biên dưới). Tương tự, mối hàn được kiểm tra bền theo công thức sau : (7.22)-[01] Trong đó : + M = 25223020 (kG.cm) : giá trị mômen uốn tại vị trí hàn. + Q = 83240,5 (kG) : giá trị lực cắt tại vị trí liên kết hàn, gây ra tác dụng kéo cho mối hàn. + : bề dày tấm thành, cũng chính là chiều cao của tiết diện mối hàn. + : chiều dài đường hàn. + : ứng suất tiếp cho phép của mối hàn. Tra bảng (7.1)-[01], hàn hồ quang tự động dưới lớp thuốc hàn. Vậy mối hàn đủ bền. 3.4. Tính toán kết cấu thép cần Ta tiến hành tính toán cần ở tổ hợp tải trọng IIa và IIb ứng với 3 vị trí của cần: Rmax, Rtb, Rmin.Và tính cần trong 2 mặt phẳng: Mặt phẳng đứng và mặt phẳng nằm ngang. Trong mặt phẳng nâng coi cần như một dầm công xon đặt trên hai gối: -Một gối cố định là chốt đuôi cần. -Một gối di động là chốt liên kết cần với xi lanh thay đổi tầm với. Trong mặt phẳng ngang coi cần như một dầm bị ngàm chặt một đầu tại chốt đuôi cần. 3.4.1. Tính toán kiểm tra bền cần ở tổ hợp tải trọng IIa 1.Tính toán kiểm tra bền cần trong mặt phẳng nâng. Các tải trọng tác dụng lên cần +Lực trong xi lanh đối trọng: Với : Trọng lượng đối trọng : Cánh tay đòn từ vị trí của chốt xi lanh đối trọng đến trọng tâm đối trọng b: Cánh tay đòn của lực T Vị trí 6,25 6,475 5,25 b(m) 2,13 2,38 1,12 T(KG) 70422,5 65294,2 112500 + Tải trọng gió tác dụng lên cần trong mặt phẳng nâng: Với : : áp lực gió tác dụng lên bề mặt chịu gió của cần(KG/m2). Pc = q0.n.c..b (Kg/m2) q0 : áp suất động của gió ở độ cao 10m so với mặt đất ở trạng thái làm việc, q0 = 15 KG/m2. n : hệ số hiệu chỉnh tăng áp lực phụ thuộc vào độ cao so với mặ đất, n=1,5 ( bảng 1.6 [1] ). c : hệ số khí động học , c = 1,4 ( bảng 1.7 [1] ). b : hệ số động lực, b = 1 : hệ số quá tải, tính theo phương pháp ứng suất cho phép =1 Pc = 15.1,4.1.1.1,5=31,5 (KG/m2) : Góc hợp bởi cần và phương nằm ngang : diện tích chắn gió của cần (m2) ,= 27,94 m2 Vị trí 0,484 0,927 0,99 (KG) 425,97 815,86 871,3 25,97 49,74 53,12 : Trọng lượng gió phân bố trên chiều dài cần + Trọng lượng bản thân cần: =20000 (KG) Trọng lượng phân bố suốt chiều dài cần: + Trọng lượng hàng kể cả hệ số động: + Phản lực tại chốt liên kết giữa đầu cần và vòi dựa vào biểu đồ nội lực mà ta dùng phần mềm Sap2000 đã tính toán ở phần tính toán vòi ta xác định được phản lực ở đầu cần theo bảng sau: Vị trí (KG) 116192,1 94075,67 36352,88 (KG) 37475,68 17734,5 23308,73 Biểu đồ các tải trọng tác dụng lên cần: Ta xoay cần về phương nằm ngang ta vẽ biểu đồ nội lực cho các tải trọng tác theo p hương trục Y -Sơ đồ tính như hình vẽ. Ta dùng phần mềm Sap2000 để vẽ biểu đồ nội lực tác dụng lên cần tại 3 vị trí. Tại tầm với : ( là góc hợp bởi xi lanh đối trọng và đường tâm của cần) Biểu đồ nội lực của cần tại vị trí : Tại tầm với : ( là góc hợp bởi xi lanh đối trọng và đường tâm của cần) Biểu đồ nội lực của cần tại vị trí : Tại tầm với : ( là góc hợp bởi xi lanh đối trọng và đường tâm của cần) Biểu đồ nội lực của cần tại vị trí : 3.4.2:Tính toán kiểm tra bền cần trong tổ hợp IIb: 1.Tính toán kiểm tra bền cần trong mặt phẳng nâng: Các tải trọng tác dụng lên cần + Trọng lượng hàng Q = 12500 KG + Trọng lượng bản thân cần,tải trọng gió phân bố đều,lực trong xi lanh đối trọng ta lấy trong tổ hợp Iia + Phản lực của vòi tác dụng lên cần Vị trí 118316,01 95315,38 37047,73 48227,44 20154,94 35420,22 Lực quán tính do phần cơ cấu thay đổi tầm với gây ra - : vận tốc di chuyển ngang của hàng tại vị trí xét - t : thời gian khởi động ( hãm)của cơ cấu thay đổi tầm với Đối với cần: Ta coi lực này tập trung ở đầu cần Sơ đồ tính cần trong mặt phẳng nâng hạ trong tổ hợp IIb như sau: Tại tầm với Biểu đồ nội lực của cần tại vị trí : Tại tầm với Biểu đồ nội lực của cần tại vị trí : Tại tầm với Biểu đồ nội lực của cần tại vị trí: 3.4.3:Xác định và vẻ biểu đồ nội lực tác dụng lên cần trong mặt phẳng vuông góc với mặt phẳng đứng Các tải trọng tác dụng lên cần trong mặt phẳng ngang Thành phần tải trọng ngang T do lắc động của hàng gây ra T = Q.tg=12500.=3349,36 KG Lực quán tính tương đương của đối trọng Tải trọng gió tác dụng lên cần theo phương ngang =31,5.27,9=878,85 KG Coi tải trọng gió tác dụng lên cần trong mặt phẳng ngang là lực phân bố suốt chiều dài cần + : momen xoắn do vòi tác dụng lên đầu cần. chính là momen gây uốn vòi,ta xác định được do tính vòi ở trên Vị trí (KG/m) 549635,3 469768,1 222774,12 Biểu đồ nội lực do các tải trọng gây ra cho cần tại 3.5: Kiểm tra điều kiện bền,ổn địnhvà mối hgép hàn của cần: 3.5.1. Kiểm tra điều kiện bền của cần: Việc tính toán tiết diện cần dựa vào mô men uốn, mô men xoắn, lực cắt, lực dọc trên các biểu đồ nội lực. Việc xác định hình dáng cần dựa vào biểu đồ mô men uốn cần. Với cách chọn hình dáng cần như trên, vừa đảm bảo điều kiện bền chịu tải, vừa tiết kiệm được vật liệu chế tạo, đồng thời giảm được trọng l ượng cần. 1.Kiểm tra tiết diện cần tại vị trí chốt liên kết cần và xi lanh đối trọng: Ta có: : M X = 5020405 kGm Q Y = 861947 kG M Y = 645246,6 kGm Q X = 6245,8 kG M Z = 6532548 kGm N Z = 76314,92 kG Mặt cắt như hình vẽ: Diện tích tiết diện : * xác định momen quán tính của tiết diện đối với các trục X và Y - Xét 2 tam biên : Tịnh tiến hệ trục (X1O1Y) và (X2O2Y) ve hệ trục OXY với khoảng cách trục Ta được - Xét 2 tấm thành : Tịnh tiến hệ trục (XO3Y3) va (XO4Y4) ve hệ trục OXY với khoảng cách trục Ta được : - xét toàn bộ mặt cắt tiết diện Momen chống uốn của tiết diện đối với trục X Momen chống uốn của tiết diện đối với trục Y Momen quán tính chống xoắn tự do của tiết diện : Với : =1 : Hệ số hiệu chỉnh với dam hàn . b = B0 + 15 = 764 + 15 = 779 mm h = H0 +15 = 1938 + 15 = 1953 mm 1 = 1 = 15 mm - ứng suất pháp lớn nhất sinh ra trên tiết diện : - ứng suất tiếp do QY gây ra : Q y = 861947 ( kG ) : Lực cắt lớn nhất tại tiết diện giữa can trong mặt phẳng nâng Scx : Momen tĩnh các phan bị cắt bỏ đối với trục X Jx : Momen quán tính của tiết diện đối với trục x, Jx = 8,6.1010 ( mm4 ) bxc : chiều rộng tiết diện bị cắt bcx = 2.dt = 2.30 = 60 ( mm ) ứng suất tiếp do Qx gây ra Với : QX : Lực cắt lớn nhất tại tiết diện giữa can trong mặt phẳng ngang QX = 6245,8 ( kG ) Syc : Momen tĩnh các phan bị cắt bỏ đối với trục y . J Y : Momen quán tính của tiết diện đối với trục y : JY =1,46.1010 byc : chiều rộng tiết diện bị cắt byc =2db = 2.30 = 60 ( mm ) - Ưng suất tiếp do momen xoắn gây ra - Ưng suất tương đương : < [s] : vậy tiết diện đủ bền 2.Mặt cắt đi qua chốt liên kết cần và vòi: Tại vị trí đầu cần chủ yếu chịu nén và xoắn M Z = 6532548 kGm N Z = 76314,92 kG Mặt cắt tiết diện: * Diện tích tiết diện : Momen quán tính chống xoắn tự do của tiết diện : Với : =1 : Hệ số hiệu chỉnh với dam hàn . b = B0 + 50 = 764 + 50 = 814 mm h = H0 +10 = 1240 + 10 = 1250 mm 1 = 50 2 = 10 mm - Ưng suất pháp lớn nhất sinh ra trên tiết diện : - Ưng suất tiếp do momen xoắn gây ra - ứng suất tương đương : Víi th#p 162AƯ : [s] = 292,85 ( N/mm2 ) std < [s] : vậy tiết diện đủ bền 3. Mặt cắt đi qua chốt đuôi cần: Tiết diện mặt cắt Q X = 5896,8 (kG) M Z = 6532548 (kGmm) N Z = 131452 (kG) Q Y = 118122,4 kG M Y = 93491441 (kGmm) * Diện tích tiết diện: * xác định momen quán tính của tiết diện đối với các trục X và Y - Xét 2 tấm biên : Tịnh tiến hệ trục (X1O1Y) và (X2O2Y) ve hệ trục XOY với khoảng cách trục Ta được : - Xét 2 tấm thành : Tịnh tiến hệ trục (XO3Y3) và (XO4Y4) ve hệ trục XOY với khoảng cách trục: Ta được: - xét toàn bộ mặt cắt tiết diện Momen chống uốn của tiết diện đối với trục Y - ứng suất pháp lớn nhất sinh ra trên tiết diện : Momen quán tính chống xoắn tự do của tiết diện : Với: =1 : Hệ số hiệu chỉnh với dam hàn . b = B0 + 2 = 764 + 70 = 834 mm h = H0 + 1 = 1156 + 10 = 1256 mm 1 = 10 2 = 70 - Ưng suất tiếp do QY gây ra : Q y = 118122,4 ( kG ) : Lực cắt lớn nhất tại tiết diện giữa can trong mặt phẳng nâng Scx : Momen tĩnh các phan bị cắt bỏ đối với trục X Jx : Momen quán tính của tiết diện đối với trục x, Jx = 2,6.1010 ( mm4 ) bxc : Chiều rộng tiết diện bị cắt bcx = 2.dt = 2.30 = 60 ( mm ) - Ưng suất tiếp do Qx gây ra QX : Lực cắt lớn nhất tại tiết diện trong mặt phẳng ngang QX = 5896,8 ( kG ) Syc : Momen tĩnh các phan bị cắt bỏ đối với trục y . J Y : Momen quán tính của tiết diện đối với trục y : JY =1,6.1010 byc : Chiều rộng tiết diện bị cắt byc =2db = 2.30 = 60 ( mm ) - ứng suất tiếp do momen xoắn gây ra: - ứng suất tương đương : [s] = 180 ( N/mm2 ) std < [s] : vậy tiết diện đủ bền 3.5.2.Kiểm tra độ ổn định: 3.5.2.1 Tính toán ổn định cục bộ của tấm thành. Để kiểm tra ổn định cục bộ của bản thành dầm cần tiến hành xác định ứng suất tới hạn của tấm kiểm tra (khoang) và hệ số dự trữ ổn định cục bộ. ổn định cục bộ dưới tác dụng của ứng suất tiếp () do lực cắt ngang Q gây ra: – Nếu ảnh hưởng của mômen uốn có thể bỏ qua (Mu = 0), tấm kiểm tra chỉ chịu tác dụng của ứng suất tiếp () do lực cắt Q gây ra. – ứng suất tiếp tới hạn của tấm kiểm tra được tính theo công thức (5.87)-[03]: Tr